第二章　污水处理厂的技术管理

第一节　污水处理厂的工艺条件与单元效率管理

1.酸碱废水中和原理是什么?

中和一般采用石灰碱液[主要成分为Ca（OH）2]作为中和剂，其基本原理是酸碱中和反应，生成盐和水。离子反应式如下：

2.污泥脱水絮凝原理是什么?

污泥采用脱水机需通过药剂絮凝后才能实现泥水分离。一般采用的絮凝剂是阴（阳）离子聚丙烯酰胺（PAM），其分子有着强烈的吸附、架桥作用，且分子链很长，与废水悬浮颗粒接触，悬浮颗粒被吸附在分子链周围，在悬浮颗粒间起到架桥作用，形成网状结构，使细小的悬浮颗粒凝聚成较大颗粒的絮凝体，从而提高了悬浮物沉淀效果和污泥脱水性能。

3.废水均质调节原理是什么?

无论工业企业还是居民生活废水排放的水量、水质都是随时间的推移不断变化，有高峰流量和低峰流量，也有高峰浓度和低峰浓度。流量和浓度的不均匀往往会给处理设备带来不少的困难，或使其无法保持在最优的工艺条件下运行；或使其短时无法工作，甚至遭受破坏。为了改善废水处理设备的工作条件，需要对水量、水质进行均和调节。均质调节在污水处理厂采用的构筑物称为调节池。调节池的种类一般有以下三种。

（1）水量调节池　一般要求只调节水量，只需设置简单的水池，保持必要的调节池容积并使出水均匀即可。如泵站前吸水池。

（2）水质调节池　为使废水水质达到均匀，调节池在构造上和功能上采取如下措施。

① 穿孔导流槽式调节池。即同时进入调节池的废水，由于流程长短不同，使前后进入调节池的废水相混合，以此来均和水质。

② 增加搅拌设备。可在调节池内增设空气搅拌、机械搅拌、水利搅拌等。

（3）事故调节池　如果生产过程中发生泄漏或事故等周期性冲击负荷时，设置事故调节池，可起分流贮水作用，待事故结束后，将事故废水小流量排出，以保护处理系统不受冲击。

4.废水中和装置基本工艺流程是什么?

如图2-1所示，根据废水水量、水质情况，中和装置基本工艺流程要具备均质反应池、混合反应池、沉淀池以及污泥脱水装置。

5.酸碱废水处理的一般原则是什么?

（1）高浓度酸碱废水，应优先考虑回收利用的废水处理法，根据水质、水量和不同工艺要求，进行厂区或地区性调度，尽量重复使用，如重复使用有困难，或浓度偏低、水量较大，可采用浓缩的废水处理法回收酸碱。

（2）低浓度的酸碱废水，如酸洗槽的清洗水、碱洗槽的漂洗水，应进行中和废水处理。对于中和处理，应首先考虑以废治废的废水处理原则。如酸、碱废水相互中和或利用废碱（渣）中和酸性废水，利用废酸中和碱性废水。在没有这些条件时，可采用中和剂处理废水。

6.酸性废水如何中和处理?

酸性废水的中和剂有石灰（CaO）、石灰石（CaCO3）、碳酸钠（Na2CO3）、苛性钠（NaOH），也可以用化学软水排出的废渣（成分为CaCO3）及有机化工厂乙炔站排出的电石渣[成分为Ca（OH）2]。另外，热电厂的炉灰渣、硼酸厂的硼泥、钢厂或电石厂的碎石灰等，均可用来中和酸性废水。

7.碱性废水有哪些危害?

碱性废水和酸性废水一样，是所有工业废水中最常见的一种污水。如果不经过处理就直接排放，将腐蚀管道、渠道和水工建筑物;排入水体后将改变水体的pH值，影响水体的自净作用，破坏河流的自然生态，导致水生资源减少或毁灭;渗入土壤则造成土质的盐碱化，破坏土层的疏松状态，影响农作物的生长和增产。另外，含碱废水中一般都含有大量的有机物，会大量消耗水体中的溶解氧，造成鱼类缺氧窒息死亡。人类如果饮用浓度偏高的碱性水，新陈代谢将会受到影响，导致消化系统失调。因此，必须进行适当的处理后，使废水pH值处于6～9之间，方能排放到受纳水体。

8.碱性废水如何中和处理?

中和处理碱性废水的方法有两种：投酸中和法和利用酸性废水及废气的中和法。

投酸中和法处理碱性废水时，常用的酸性中和剂有硫酸、盐酸及压缩二氧化碳。采用无机酸中和碱性废水的工艺流程与设备，和投药中和酸性废水时基本相同。用CO2气体中和碱性废水时，为使气液充分接触反应，常采用逆流接触的反应塔（CO2气体从塔底吹入，以微小气泡上升；而废水从塔顶喷淋而下）。用CO2作中和剂的优点在于，由于pH值不会低于6，因此不需要pH值控制装置。

烟道气中含有高达24%的CO2，有时还含有少量SO2及H2S，故可用来中和碱性废水，其中和产物Na2CO3、Na2SO4、Na2S均为弱酸强碱盐，具有一定的碱性，因此酸性物质必须超量供应。

污泥消化时获得的沼气中含有25%～35%的CO2气体，如经水洗，可部分溶入水中，再用以中和碱性废水，也能获得一定效果。

9.如何用生石灰配制石灰乳液?

生石灰与水发生反应生成熟石灰的过程，称为石灰的熟化,又称消解或消化。其反应式如下:

生石灰消解为石灰乳液多用滚筒式石灰消解机来消化。生石灰通过皮带传送进入消解机，根据石灰质量以及消解机功率，通过加入适量的进水，来调节碱液浓度。石灰与水的配比为1∶4的比率，根据石灰的CaO含量可适当调节水量，保证石灰乳液浓度在2000mmol/L以上。

10.含硫酸性废水碱中和过程中为何出现结垢问题?如何防治?

在含硫酸性废水碱中和处理过程中，最棘手的问题是硫酸钙结垢。管道结垢后使管道缩径、排量减小及管道堵塞。硫酸钙垢是黄白色坚硬致密的固体，常混在碳酸盐垢中。其反应式如下：

国内外总结出很多行之有效的除垢方法，一般有物理法和化学法。对于形成周期短、质地较疏松的垢层，最便捷的去除方法是高压水冲洗，而对于致密、坚硬的垢层，可采用机械破碎方式去除，若物理方法难去除，则可考虑化学方法来去除。化学除垢法常用的有烧碱处理法、碱煮-酸洗法和加络合剂法等。

11.如何进行酸性废水投药中和?

酸性废水中和剂有生石灰（CaO）、碳酸钙（CaCO3）、碳酸钠（Na2CO3）、苛性钠（NaOH），也可以利用化工厂排出的电石渣[其主要成分为Ca（OH）2],因地制宜地用来中和酸性废水。

石灰是最常用的中和剂。采用石灰可以中和任何浓度的酸性废水，且Ca（OH）2对废水的杂质具有凝聚作用，有利于废水处理。石灰投加方法一般采用干投法和湿投法。

干投法是根据废水的含酸量将石灰直接投入废水中去，为了保证石灰能均匀地投入池中，一般装设石灰振荡设备，沉淀后进入沉淀池将沉渣和杂质沉淀分离。干投法设备简单，但反应不彻底，反应较慢，并且投加量较大，为理论值的1.4～1.5倍，石灰还需经破碎、筛分，因而劳动强度大，环境条件差。

湿投法是首先将生灰石在消解机内进行消解，制成浓度为10%～20%、碱度大于2000mmol/L的碱液，用泵打入碱液贮池内贮存。当生产需要时，用泵将碱液打入反应池内。湿投法与干投法相比设备多，但湿投法中和时反应迅速、彻底，投加量较少，仅为理论值的1.05～1.10倍。

12.进入生化处理前为什么要先进行废水预处理?

废水在生化处理前的处理过程一般称为废水预处理，所采用的处理单元组合称为预处理工艺。废水生化处理费用低、控制简单、运行稳定，一般工业废水处理都采用生化法处理。然而，工业废水成分复杂，水中多含有某些对微生物有抑制、毒害作用的有机物质，因此，废水在进入生化处理前必须进行必要的预处理过程。

13.废水预处理的目的与任务有哪些?

预处理的目的是：将废水中对微生物有抑制、毒害作用的有机物质尽可能地削减、去除，保证生化处理微生物正常、有效、良好地发挥功能；同时，预沉、混凝、澄清、过滤、软化、消毒等预处理过程能削减一定量的COD负荷，减轻生化运行负担，提升运行效果。

预处理的任务是：去除废水中的悬浮物、胶体物和部分有机物；降低生物物质，如浮游生物、藻类和细菌；去除重金属，如铁、锰等。

14.废水中污染物有哪几种存在形式?

废水中污染物存在形式有悬浮态、胶体态、溶解态。

15.什么是重力分离?

重力分离法是依靠废水中悬浮物与废水密度不同这一特点，去除废水中悬浮物质的一种方法。当悬浮物的密度大于废水密度时，在重力作用下，悬浮物下沉形成沉淀物。当悬浮物的密度小于废水密度时，悬浮物上升到水面，通过收集沉淀物与上浮物，可使废水净化。重力沉淀法可以去除废水中的砂粒、化学沉淀物、化学混凝处理所形成的化学絮凝体和生物处理形成的生物污泥，也可以用于污泥浓缩。重力上浮法主要用于去除废水中的油分及密度小于废水的成分（如苯等）。重力沉淀与重力上浮的基本原理和特性是相同的。

16.什么是沉淀?

沉淀是水中的固体物质（主要是可沉淀固体）在重力作用下下沉，从而与水分离的一种过程。

17.沉淀有哪些类型?

根据废水中可沉淀物质的性质、凝聚性能的强弱及其浓度的高低，沉淀可分为四种类型。

（1）第一类——自由沉淀　废水中的悬浮固体浓度不大，颗粒之间不具有凝聚性能，在沉淀过程中，固体颗粒不改变形状和尺寸，颗粒间也不互相黏合，各自进行独立的沉降，这时认为是一种自由沉降过程。颗粒在沉砂池和初次沉淀池内的初期沉淀即属于此类。

（2）第二类——絮凝沉淀　废水中的悬浮固体浓度也不大，但颗粒之间具有凝聚的性能，在沉淀过程中，颗粒互相黏合，结合成较大的絮凝体，改变颗粒的大小和形状，从而改变了原有的沉淀速度，这种沉淀过程称为絮凝沉淀，初次沉淀池的后期沉淀及二次沉淀池的初期沉淀就属于这种类型。

（3）第三类——集团沉淀（也称成层沉淀）　废水中悬浮颗粒的浓度相当高，每个颗粒在沉降过程中都有所减小，原来沉淀速度较大的颗粒下沉时再也赶不上沉淀速度小的颗粒，在聚合力的作用下，颗粒群结合成为一个整体，各自保持相对不变的位置，共同下沉。液体与颗粒群之间，形成清晰界面。沉淀的过程，实质上就是这个界面的下降过程。活性污泥在二次沉淀池的后期沉淀就属于这种类型。

（4）第四类——压缩沉淀　当悬浮物浓度很高，颗粒之间距离很小时，颗粒互相接触，互相支承，在上层颗粒的重力作用下，下层颗粒间隙中的液体被挤出界面，固体颗粒群被浓缩压密。活性污泥在二次沉淀池污泥斗中和在浓缩池的浓缩即属于这一过程。

在二次沉淀池中的活性污泥能够依次地经历上述四种类型的沉淀，如图2-2所示。活性污泥的自由沉淀过程是比较短促的，很快就过渡到絮凝沉淀阶段，而在沉淀池内的大部分时间都属于集团沉淀和压缩沉淀。

从B点开始即为泥水界面的沉淀曲线。

18.什么是沉淀池?

沉淀池是废水处理最基本的构筑物。废水中的悬浮物质，在沉淀池内通过重力沉淀过程实现与废水分离，从而废水得到净化。

19.沉淀池如何分类?

沉淀池按工作情况可分为间歇式和连续式两种。间歇式沉淀池的工作情况是，在水注满池后，让水在池中静止一段时间，使水中悬浮物质下沉，以后将水完全排空，并清除沉淀下来的污泥，然后，再重新进水。这种沉淀池在城市生活污水处理中很少采用，在化工废水处理中，适用于间歇式沉淀池产生的少量废水。连续式沉淀池适用于水量较大的废水处理。

按沉淀池安设位置来划分，沉淀池用于生化处理构筑物之前，称为初次沉淀池，也称一次沉淀池；用于生化处理构筑物之后，则称为二次沉淀池。

按水流方向，沉淀池可分为平流式、辐流式和竖流式三种。

20.沉淀池可在哪些方面进行改进?

初沉池是使用最广泛的一种处理构筑物，在二级生化处理中，生化处理效果的好坏，在一定程度上取决于初沉池的工作情况。

普通的初沉池存在两个缺点：其一是沉淀效率低，一般只有40%～60%；其二是池体庞大，占地面积较大。

为了提高沉淀池的分离效果和处理能力，就必须采取以下措施：一是从原水水质方面着手，采取措施，改变废水中悬浮物质的状态，使其易于与水分离沉淀，通常是进行预曝气；二是从沉淀池的结构方面着手，创造更宜于颗粒沉淀分离的边界条件，通常采取对普通沉淀池进行改进的各种新型沉淀池。如采用撇水式沉淀池、向心辐流式沉淀池、斜流式沉淀池[斜板（管）沉淀池]等。

21.平流式沉淀池的构造及工作特征是什么?

平流式沉淀池的平面呈长方形，废水从池的一端流入，从另一端流出。沉淀池的长多为30～50m,宽一般为5～10m，长宽比不小于4，有效水深不大于3.0m，一般为2.5～3.0m。常见的平流式沉淀池如图2-3所示。

平流式沉淀池的工作特征是：废水在池内呈水平方向流动，流速保持不变，粒径和密度较大的颗粒首先在沉淀池前部沉降。因此，沉淀池的前部污泥较多，后部较少。

平流式沉淀池的缺点是：排泥困难，占地面积大。优点是：建造容易，废水容量大，沉淀效果好，工作稳定，宜用于大、中型废水处理厂。

22.竖流式沉淀池的构造及工作特征是什么?

竖流式沉淀池的表面多呈圆形，也有方形或多角形的。直径或边长一般在8m以下，多介于4～7m之间，池径与池深比一般不超过3。沉淀池上部呈圆柱状部分为沉淀区，下部呈截头圆锥状部分为污泥区，两区之间有0.3m的缓冲层（图2-4）。

废水从中心管流入，由下部流出，由于反射板的阻拦向四周分布，然后沿池子的整个断面缓慢上升，澄清后的废水由池四周溢出。流出区设于池周，采用自由堰或三角堰。

贮泥斗倾角为50°～60°，污泥靠静水压力由排泥管排出，静水压力为1.5～2.0m水头。为了防止漂浮物外溢，在出口附近设置挡板，挡板伸入水中深度为0.25～0.3m，伸出水面高度为0.1～0.2m。

竖流式沉淀池的工作特征是：废水以速度v向上流动，悬浮颗粒也以同样速度上升，在重力作用下，颗粒又以u的速度下沉。颗粒的沉速为其本身沉速与水流上升速度之和。u>v的颗粒能够沉于池底而被去除，u=v的颗粒滞留在池内呈悬浮状态，而u<v的颗粒则随水流带走。在这种沉淀池中，悬浮颗粒有些下沉，有些上升，于是增加了互相接触的机会，促进了颗粒的絮凝，使粒径变大，u值也随之增大，从而增加了颗粒去除机会。但由于池内布水不易均匀，去除率的提高受到影响。

竖流式沉淀池的优点是：排泥容易，不需要机械刮泥设备，便于管理。缺点是：池深大，施工难度大，造价高，池容量小，水流分布不易均匀。这种结构的竖流式沉淀池适用于中、小型废水处理厂。

23.辐流式沉淀池的构造及工作特征是什么?

辐流式沉淀池是直径较大的圆形池，如图2-5所示。它的直径一般为20～30m，最大可达到50～100m，池中的深度为2.5～5.0m，由于废水由池中心处流出按半径方向向池周流动，故称辐流式，其水力特征是废水的流速由大向小变化。

辐流式沉淀池的中心处设有中心管，废水从池底的进水管进入中心管，在中心管的周围常用穿孔挡板围成流入区，使废水在沉淀池内得以均匀流动。流出区设于池周，常采用三角堰或淹没式溢流孔。为了拦截表面上的漂浮物质，在出流堰前设挡板和浮渣的收集、排出设备。池底坡度一般为0.06～0.08。

辐流式沉淀池的工作特征是：由于池内废水流速沿池半径方向由大变小，所以接近中心处的流速最大，靠近池周边的流速要小得多，较重的颗粒在中心处沉降，较轻的颗粒在池周边沉降。这种沉淀池也具有竖流式沉淀池的水流上升的作用，所以沉淀效果比平流式沉淀池好。辐流式沉淀池的运行参数主要有表面负荷和沉淀时间。化工废水在辐流式沉淀池中的表面负荷为2～3.6m3/（m2·h），沉淀时间为1.5～2.0h。

辐流式沉淀池的优点是：容积大，适用于大型废水处理厂。缺点是：排泥设备庞大、复杂，维护困难，造价高。

辐流式沉淀池应用范围较广，城市生活污水和各种类型的工业废水都可以使用，既能作初次沉淀池，也可以作二次沉淀池。

24.预曝气沉淀池的构造及工作特征是什么?

普通沉淀池的沉淀效率低，是因为废水中含有大量的密度接近于水的微小颗粒。使这些颗粒沉淀分离，一般采用使其产生絮凝作用的措施，有投加混凝剂和预曝气两种方法。

所谓预曝气就是在废水进入沉淀池之前，首先进行短时间（10～20min）的曝气，城市生活污水和化工废水中悬浮物质具有自行絮凝的性能，通过预曝气使废水中的这些微小颗粒互相碰撞，互相粘接，产生絮凝作用，使颗粒变大，从而有利于沉淀分离。

目前通常的预曝气有两种类型：一是单纯曝气，即仅仅进行曝气，不投加任何物质，进行的是自然絮凝，这一方法可使沉淀池效率提高5%～8%，每1m3污水的曝气量为0.5m3；二是在曝气的同时加入生物污泥，产生生物絮凝，以提高沉淀池的分离效率，活性污泥具有较大的生物絮凝作用，采用这种方法可使沉淀池的沉淀效率达到80%以上，同时，BOD5去除率也能够增加15%以上。活性污泥的投加量一般为100～400mg/L。

预曝气或生物絮凝一般在专设的构筑物——预曝气池或生物絮凝池内进行。有时也采取预曝气与沉淀合建为一池，即预曝气沉淀池。当预曝气与平流式沉淀池合建时，池的前部为预曝气部分；当预曝气与竖流式或辐流式沉淀池合建时，预曝气部分位于池中央处。图2-6所示为形成悬浮物层的一种预曝气。废水由预曝气室的周边进入预曝气室，在室内形成旋流，然后由下部溢出，通过在底部形成的悬浮层进入沉淀室。

1—污水入口；2—污泥排出管；3—预曝气池；4—污泥悬浮层

预曝气使用的曝气装置，与生化处理曝气池使用的相同。

预曝气的作用除上述外，还能够逐出废水中的有害气体和挥发性物质（如硫化氢、硝基物、酚类等）。对于毒性较大或有害物浓度较高的废水不宜采用预曝气，否则会造成严重的二次污染。

25.撇水式沉淀池的构造及工作特征是什么?

图2-7所示为撇水式沉淀池。池子中心有一个空心竖管，与进水管连通，池周有出水环槽，横跨池面设一个悬槽，用电动机驱动，能绕池心回转。悬槽身用弧形隔板分为前后两部分：前侧为出水槽，用虹吸管与池周出水环槽连通；后侧为进水槽，与中心竖管连通。悬槽的出水槽前壁是堰口，槽的过水断面随槽中水流流向从小到大；外端底部下陷成坑，容纳虹吸管的一端。进水槽的过水断面随槽中水流流向从大到小，槽的外侧设一系列叶片式活门，调节活门可以控制出流水流；槽的底板上开一系列平行缝隙，缝间的钢板向下方倾斜，使泥不至于积存槽内。

这种沉淀池的主要特点是废水在池内处于静止状态，悬浮颗粒的沉淀条件基本上与静止沉淀相同，因此，可以提高沉淀池的沉淀效率。

26.向心辐流式沉淀池的构造及工作特征是什么?

一般辐流式沉淀池，在池子中央进水，而在池子的周边出水，进口处流速很大，呈紊流现象，影响沉淀池的分离效果。而向心辐流式沉淀池与此恰好相反，在池子周边进水，而在接近中央的池面出水，如图2-8所示。

原废水流入位于池周的进水槽中，在进水槽底留有进水孔，原废水通过进水孔均匀地进入池内，在进水孔下侧设有进水挡板，伸入水下约1/3处，这样有利于均匀布水。而且废水进入沉淀区的流速要小得多，有利于悬浮颗粒的沉淀。出水槽长度约为进水槽的1/3，池中水流的流速从低到高，有助于水流的稳定。这种沉淀池的处理能力比一般辐流式沉淀池可提高一倍。

27.斜流式沉淀池——斜板（管）沉淀池的构造及工作特征是什么?

早在1904年哈真就提出了“浅层沉淀”理论，即沉淀池的沉淀效率是颗粒沉淀速度的函数而与池深无关。因此，沉淀池可尽量地造得浅些，基于这种理论出现了斜流式沉淀池。

斜流式沉淀池是在普通沉淀池中安装一系列平行斜板或斜管而构成的。图2-9所示为普通沉淀池经改造后所形成的斜流式沉淀池。水流从平行板或管道的一端流至另一端。每两块斜板间或每根管内都相当于一个很浅的小沉淀池。这种沉淀池具有以下特点：单位池体积中的沉淀面积大大增加；由于水流在板间或管内具有较大的湿周、较小的水力半径，故雷诺数小，固体和液体在层流条件下分离，使沉淀效率大为提高；因颗粒沉淀的距离小，沉淀时间也大大缩短；有利于排泥，由于斜板或斜管与水平成50°～60°的角度，所以污泥能自动滑到池底，无需刮泥设备。

斜流式沉淀池由于具有上述优点，所以近年来在国内外广为采用。斜板沉淀池的处理能力比一般沉淀池能高3～7倍，而斜管沉淀池比一般沉淀池能高10倍以上。

斜流式沉淀池按水在斜板中的流动方向分为斜向流和横向流，如图2-9所示。而斜向流又分为上向流（异向流）和下向流（同向流）；按水流断面形状分，有斜板和斜管。目前，在废水处理中，主要采用上向流斜板沉淀池，如图2-10所示。

28.焦油沉淀池的构造及工作特征是什么?

废水中如含有焦油（如焦化厂及煤气厂废水）时，由于重焦油密度大于1g/cm3，加之废水中可能存在一部分煤灰渣以及少量密度大于1g/cm3的轻油，此时，可通过特殊的焦油沉淀池进行重力分离。

焦油沉淀池有多斗式和竖流式两种。

平流式焦油沉淀池有多斗式和平底式，多斗式便于收集重焦油（图2-11）。为了使沉积的焦油具有一定的流动性，焦油斗一般设加热盘管使焦油废水加热至70℃，焦油可用泵抽至池外。轻焦油可通过水面焦油管收集排出池外。

平流式焦油沉淀池水平流速控制在1～1.2m/s，沉淀时间为2～3h，沉淀池的工作水深为1～2m，缓冲层高度一般为0.5m，池底的倾角不小于45°，焦油沉淀池的个数不少于2个。

废水中沉淀的焦油量应按实测确定。一般可按每1m3废水沉淀1kg焦油计算。沉淀焦油的总量G（m3/h）为：

式中，Q为废水流量，m3/h；C为每1m3废水中焦油沉淀量，kg/m3，一般取1kg/m3；γ为沉淀焦油的容重，t/m3，一般取1.1t/m3。

如果废水中煤灰渣较多时，所沉淀的焦油流动性变差，此时，沉淀池不宜采用多斗式，而采用平底式，沉淀物可用抓斗排出。

竖流式焦油沉淀池的结构与普通竖流式沉淀池相似，仅在水面增设轻焦油收集槽。竖流式焦油沉淀池停留时间一般为2～4h，废水在沉淀区上升流速为0.25m/s。如果用刮板收集底部焦油时，刮板线速度为5～8m/min，如采用斗式排泥，池底倾角不小于45°。污泥斗设有加热设施，以便能顺利地将焦油排走。

轻焦油上浮至水面，通过设在池中心管外围的环形轻焦油收焦槽收集并排出。

29.炼油废水中油品有哪些存在状态?

炼油废水中油品，其密度一般都小于1g/cm3，它们在废水中有三种存在形态。

（1）浮油　是废水中含油量的主要部分，炼油厂废水中这种状态的油品含量占60%～80%，浮油在废水中分散颗粒较大，易于从废水中分离出来，上浮于水面而被撇除。

（2）乳化油　这种油品分散的粒径很小，呈乳化状态存在，不易从废水中上浮而去除。

（3）溶解油　石油溶于水中的量很小，一般为5～15mg/L。

30.隔油池的构造及工作特征是什么?

在石油开采、炼制和石油化工生产中，含油废水的排放量是很大的。例如，一个年产250万吨的炼油厂，每小时排出的含油废水可达500～600m3。

这种废水中的油品，浮油易于上浮，可通过隔油池去除。乳化油比较稳定，不易上浮，用一般的隔油池无法去除，常用气浮、过滤、粗粒化等方法去除。

在隔油池中，密度小于1g/cm3且粒径较大的油品杂质上浮于水面，与水分离，密度大于1g/cm3的杂质则沉于池底。所以隔油池同时又是沉淀池，但主要起隔油作用。所以隔油池是用上浮的方法去除废水中密度小于1g/cm3的浮油的处理构筑物。

隔油池的种类很多，目前，国内外普遍采用的是普通平流式隔油池和斜板隔油池。

普通平流式隔油池的构造如图2-12所示。废水从池的一端进入，从另一端流出，由于池内水平流速很小，密度小于1.0g/cm3而粒径较大的油品杂质在浮力作用下上浮，并且聚积在池的表面，通过设在池面的集油管和刮油机收集浮油。而密度大于1.0g/cm3的杂质则沉于池底。

1—布水间；2—进水孔；3—进水阀；4—排渣阀；5—排渣管；6—刮油刮泥机；7—集油管

刮油机通常是由链条或钢丝绳牵引的。在用链条牵引时，刮油机在池面上刮油，将浮油刮向池末端，而在池底部可以起刮泥作用，将下沉的油泥刮向池出口端的泥斗中，通过排泥管适时排出。排泥管直径一般为200mm。池底坡向污泥斗坡度为0.01～0.02，污泥斗深度一般为0.5m，底宽不小于0.4m，侧面倾角不小于45°。

隔油池的进水端一般采用穿孔墙进水，出水端采用溢流堰。

平流式隔油池一般不少于两个，池深为1.5～2.0m，超高0.4m，每单格的长宽比不小于4，工作水深与每格宽度之比不小于0.4，池内流速一般为2～5mm/s，停留时间一般为1.5～2.0h。

为了保证隔油池正常工作，池表面通常用盖板覆盖，覆盖的作用包括防火、防雨、保温及防止油气散发，污染大气。在寒冷地区，为了增大油的流动性，隔油池内设有蒸汽加温设施。

31.什么是气浮法?其原理是什么?

气浮法是利用高度分散的微小气泡作为载体去黏附废水中的悬浮物，使其视密度小于水而上浮到水面实现固液分离的过程。

气浮过程包括气泡产生、气泡与颗粒（固体或液滴）附着以及上浮分离等连续过程。实现气浮法分离的必要条件有两个：第一，必须向水中提供足够数量的微细气泡，气泡理想尺寸为15～30μm；第二，必须使被分离物质呈悬浮状态或具有疏水性质，从而附着于气泡上浮。

为了提高处理效果，常常在废水中首先加入气浮剂或凝聚剂，使亲水物质变为疏水物质，使细小的油珠及其他微细颗粒凝聚成较大絮凝体颗粒，然后形成气泡-絮凝体颗粒结合体加速上浮。

气浮的过程大体上由下列四个步骤来完成：在废水中投加气浮剂或凝聚剂，使细小的悬浮颗粒变成疏水颗粒或絮凝体；尽可能多地产生微细气泡；形成良好的气泡-油粒结合体或气泡-絮凝体颗粒结合体；使结合体与废水分离。

32.气浮分哪几类?

按气泡产生的方法，可分为溶气气浮法、喷射气浮法、机械细碎空气气浮法、多孔材料鼓风布气气浮法和电解气浮法。国内目前常用的有加压气浮法、喷射气浮法和韦姆科（WEMCO）气浮法（机械细碎空气气浮法）。

33.什么是加压溶气气浮法?

加压溶气气浮法是用水泵将废水送入溶气罐，加压到0.3～0.5MPa；同时注入空气，使其在压力下溶解于废水；一般溶气时间为1～3min。然后废水通过释放器进入气浮池，溶入废水中的空气由于突然减到常压，便形成无数细小的气泡逸出，从而实现上浮。

加压溶气气浮法与其他气浮法相比的主要优点是气泡直径小，一般为12～20μm，在供气量相同时，气泡吸附时的比表面积就大，气泡上浮速度减慢，与吸附质点的接触时间增加，可以提高上浮效果。因此加压溶气气浮法在工业上获得广泛应用。

34.加压溶气气浮法分哪几种?

加压溶气气浮法的处理流程主要有以下三种。

（1）全部废水加压溶气气浮流程　如图2-13（a）所示，这种流程是将全部污水加压送入溶气罐，同时在污水中加药絮凝。属于气泡析出型的气浮分离。

（2）部分废水加压溶气气浮流程　如图2-13（b）所示，这种流程是将一部分废水（例如30%～50%）加压溶气，其余污水直接进气浮分离池的混合室，与溶气水在混合室内充分混合，然后分离。属于气泡接触型的气浮分离。

（3）部分回流废水加压溶气气浮流程　如图2-13（c）所示，这种流程是将气浮处理后的一部分水（一般为处理量的30%～50%）回流加压溶气，而全部废水经加药絮凝进入气浮分离池的混合室，在混合室与溶气水充分接触混合。属于气泡接触型的气浮分离。

目前常用的是部分回流废水加压溶气气浮流程。根据水质的要求也可以采用二级串联气浮。

加压溶气气浮流程的主要设备有气浮池、溶气罐等。

35.吸附的类型有哪些?

根据固体表面吸附力的不同，吸附分为物理吸附、化学吸附、交换吸附。通常情况下几种吸附会同时存在，一般低温时物理吸附，高温时化学吸附。

（1）物理吸附　通过分子间力（范德华力）而产生的吸附。特点是没有选择性，吸附质并不固定在吸附剂表面的专门格点上，在界面范围内可自由移动，吸附速度快。

（2）化学吸附　通过化学键力等化学作用而产生的吸附。特点是具有选择性，吸附速度慢。

（3）交换吸附　通过静电引力作用，包括离子交换。其主要因素是离子电荷、水合半径的大小。

36.常用的吸附剂有哪些?

吸附剂多为多孔或磨得很细的物质，由于具有巨大的比表面积，因而有明显的吸附性能。常用的吸附剂有活性炭、磺化煤、沸石、活性白土、硅藻土、腐殖质、焦炭、木炭、木屑等。

37.废水预处理工艺中去除铁的主要方法有哪些?

（1）空气曝气法　去除锰、铁，空气曝气是应用最多的一种方法。目的是为了向水中溶入氧，散去CO2提高pH值，使Fe2+向Fe3+转化，然后形成Fe（OH）3的絮凝体沉淀过滤而除去。

曝气的方式有水射式曝气、跌水曝气、空气压缩机曝气、淋水或喷水曝气、曝气塔曝气等。

（2）氯氧化法　氯是比溶解氧更强的氧化剂，能迅速地将二价铁氧化成三价铁。可减少反应和沉淀时间，简化处理系统，在pH值为4～10的范围内都可发生。

当水中含铵盐或含氮有机物时，加氯量增大。

（3）高锰酸钾氧化法　用于处理硬度较大的含铁地下水。高锰酸钾是比氯和氧更强烈的氧化剂，能迅速地将二价铁氧化成三价铁，生成密实的絮凝体，易于为砂滤池所截留。

（4）接触过滤法　以硫酸锰、氯化锰和高锰酸钾反复处理锰砂、绿砂、人造沸石或其他阴离子交换剂，可使之表面附着一层高价锰的氧化物，当含铁水通过这种滤料时，二价铁便被氧化除去。适合于处理含铁浓度不超过10mg/L的原水。

（5）离子交换法　水中溶解的亚铁离子可用离子交换法除去，除去的过程和软化法一样。适用于水需同时软化，且要求水中无氧气，不含二价铁离子以外的其他形式的铁质。

（6）化学沉淀法　加入石灰后，水中产生FeCO3沉淀出来，然后直接由过滤除去。在pH值为8.0～8.5就可以发生反应，要求水中没有氧气，一般需要一个密闭的压力混合反应器和压力滤池系统。

（7）混凝沉淀过滤法　当地下水含有有机铁或胶体状铁时，一般氧化法不能将铁去除，需用混凝剂，通过混凝、沉淀、过滤可获得良好的效果。

（8）电解法　在金属铝电极间通过原水，由水电解产生新生氧而氧化水中亚铁盐，同时从电极中放出的铝离子可生成氢氧化铝，吸附悬浊的铁氧化物，进行凝聚、沉淀、过滤。其反应式如下：

（9）用铁细菌处理法　利用铁细菌可以使水中溶解的铁氧化为不溶性的Fe3+而聚集起来。如发式纤毛细菌、赫氏纤毛细菌、含铁嘉氏铁柄杆菌、多胞铁细菌等。操作简单，费用低廉，是一种慢速过滤法，适宜于水量小的情况。

38.什么是废水水解酸化工艺?

高分子有机物的厌氧降解过程可以被分为4个阶段：水解阶段、发酵（或酸化）阶段、产乙酸阶段和产甲烷阶段。水解酸化工艺就是将厌氧降解控制在水解、酸化过程的工艺。其机理主要包括两方面：首先是在细菌胞外酶的作用下，将复杂的大分子不溶性有机物水解为简单的小分子水溶性有机物；然后是发酵细菌将水解产物吸收进细胞内，排出挥发性脂肪酸（VFA）、醇类、乳酸等代谢产物。

39.水解酸化工艺有何作用?

对于城市污水处理厂，是将原水中的非溶解性有机物截留并逐步转变为溶解性有机物；对于工业污水，主要是将其中难生物降解物质转变为易生物降解物质，提高废水的可生化性，以利于后续的生物处理。水解酸化工艺可降低污水处理厂的基建投入和运行费用。

40.水解酸化工艺有何优点?

一是可大幅度去除废水中悬浮物，减少污泥量；二是提高废水可生化性，提高出水水质；三是抗水质冲击，为后续工艺提供相对稳定的水质。

41.水解酸化池的形式有哪些?

从水流方向上分，有升流式和平流式。从菌胶团的附着方式上分，有活性污泥式（悬浮生长型）和生物膜式（附着生长型）以及前二者结合的复合式。

42.升流池和平流池有何特点?

升流池类似于澄清池，水从底部进入，上部流出。通过合理布置配水、出水、排泥的方式和位置，可使泥、水充分混合，提高处理效率；如果布置得当，可以既避免在池内产生死泥区，还可使污泥不被出水带出。适宜的上升流速使污泥保持悬浮状态，升流池能够在池内形成并维持一定高度的悬浮污泥层，泥和水充分混合接触，并截留大部分悬浮物。此池型进水方式有连续进水和脉冲进水两种。

平流池类似于平流式沉淀池，多由平流式沉淀池或均质调节池改建而成。平流池最大的问题是如何避免污泥沉淀积聚，所以必须加设搅拌装置和污泥回流装置。放置填料附着生物膜的平流池可以减少或不用污泥回流。平流池极易产生污泥沉淀积聚腐化现象，而对水质产生影响，并逸出异味气体，污染空气。平流池搅拌设施的运行和维修需要较多的日常费用。

43.水解酸化池的主要控制指标有哪些?

水解酸化池的形式很多，控制指标不尽相同，主要指标如下。

（1）微生物总量　水解酸化工艺较好氧工艺需要更多的微生物，污泥浓度可达10～20g/L。控制微生物总量可以通过排泥和回流生化污泥来实现。

（2）泥、水混合状态　升流池通过合理的配水、适宜的上升流速可以实现泥、水的充分混合。

（3）泥层高度　升流池的泥层必须控制在一定高度范围内，既能保有足够的微生物，又能避免大水量冲击时大量污泥被冲出。控制泥层高度可通过调节排泥量和污泥回流量来实现。

（4）水力负荷　水力负荷决定了停留时间和上升流速。停留时间决定了能否把反应控制在水解酸化阶段，上升流速决定了泥、水的混合状态。水力负荷的确定是设计阶段最重要的参数。

44.水解酸化工艺的优势菌种是何类型?

参与水解酸化过程的菌种既有厌氧菌又有兼性菌，不同的污水水质及运行管理方式所形成的优势菌种也不同，可能是厌氧菌也可能是兼性菌，不可一概而论。

45.水解酸化反应的评价指标有哪些?

常用指标有以下几种。

（1）挥发性脂肪酸（VFA）含量的变化　有机物经过水解酸化处理后，主要产物有挥发性脂肪酸、醇类、乳酸、二氧化碳、氢气、氨、硫化氢等，测定进出水中VFA含量的变化是目前最常用、最方便的评价指标。

（2）挥发性悬浮物（VSS）含量的变化　经过水解酸化，不溶性有机物被水解为可溶性有机物，出水SS中的VSS占比会减少。此项指标的采样和测定易受各种偶然因素影响，不能完全反映出工艺的运行状态。

（3）NH3-N浓度的变化　一般认为，污水中的含氮有机物经水解酸化会产生NH3-N，引起NH3-N的升高。焦化废水水解酸化后NH3-N浓度明显高于进水。但经过实践验证，有些水质并不遵循此推论，NH3-N变化不明显，甚至有明显降低。因此，此项指标有相当的适用局限性。

（4）pH值的变化　污水中糖类、蛋白质、脂肪等大分子物质经水解酸化后，将引起pH值下降，测定进出水pH值的变化可间接反映水解酸化进行的状况，这是目前工程实践中最为简便的方法之一，但当进水底物浓度较低或含有大量缓冲物质时，这一指标难以适用。

（5）BOD5/COD的变化　水解酸化工艺能将难生物降解的大分子物质转化为易生物降解的小分子物质，使BOD5/COD有所提高。此指标应用范围广，准确性高。

46.为什么不能用COD去除率作为水解酸化的评价指标?

不同的水质经水解酸化后，COD的变化截然不同。一般来讲，生活污水的COD会降低，即水解酸化工艺对COD有明显去除率。而对于其他一些水质，出水COD可能会高于进水COD，这是由于复杂有机物在COD检测中不能被检测出来，但是水解后的产物可以被检测出COD。同氨氮浓度变化指标一样，COD去除率不具备普适性，但对特定水质具有指导性。

47.如何维持水解酸化工艺的稳定运行?

维持水解酸化工艺的稳定运行，主要是要防止厌氧降解发展到产甲烷阶段。根据产酸菌和产甲烷菌的不同生化特性，可采取以下几种方法，采用这些方法时，需统筹考虑水解工艺的运行效果，不能顾此失彼。

（1）调节pH值法　一般认为，产酸菌所能适应的pH值范围较宽，最适宜生长的pH值范围为6.5～7.5，此时其活力最强；但当pH值略低于6.2或略高于7.5时，产酸菌仍然具有较强的生化反应能力。产甲烷菌所能适应的pH值范围较窄，一般认为，中温产甲烷菌的最适宜生长pH值范围为6.8～7.2。通过调节水解酸化池内的pH值可以抑制产甲烷菌的生长和增殖。是降低还是调高pH值，要考虑到后续工艺的需要。提高生物负荷可以产生VFA积累，降低pH值。

也可以投加酸、碱来降低或升高pH值，使pH值处在产酸菌有较高活性而产甲烷菌活性较低的范围。有试验显示，pH值调为碱性有利于VFA的产生。

（2）投加药剂,抑制产甲烷菌　在水解酸化池中通过适量投加CCl4、CH3Cl，对产甲烷菌进行选择性抑制。

（3）氧抑制　由于产甲烷菌是严格厌氧菌，因此通过让菌胶团与氧接触的方式可以抑制产甲烷菌。在池内微量曝气，使DO维持在极低水平，使兼性菌保持活性而产甲烷菌失去活性。

（4）控制污泥龄　产酸菌与产甲烷菌的比增殖速度相差悬殊，产酸菌的生长周期短，可以采取通过排泥控制污泥龄的方法，抑制产甲烷菌的生长。

48.A/O工艺原理是什么?

A/O工艺为anoxic/oxic（缺氧/好氧）的简称，是生物硝化-脱氮（biological nitrification-denitrification）工艺的一种，亦称前置反硝化脱氮工艺。A/O工艺流程如图2-14所示。

其中，A段为缺氧段，亦称反硝化段。该段仅进行回流污泥与废水的混合，为防止污泥沉淀，在底部进行搅拌，不进行供氧。O段为好氧段，亦称硝化段，该段供氧运行，方式与传统活性污泥法基本相同。两段反应过程如下。

O段同时进行两种反应。一种是有机物的降解反应，也就是传统活性污泥法中COD的去除过程，该反应由好氧菌来完成。废水中的溶解性有机物和某些无机毒物，首先被吸附，由细菌细胞壁为细菌所吸收，细菌再通过自身的生命活动——氧化还原、合成等过程，把一部分被吸附的有机物氧化成简单的无机物，如CO2、H2O、NH3等，而把另一部分有机物转化为生物体所必需的营养物，组成新的原生质，使细菌得到增长，有机物得到降解，COD得以去除。

另一种是硝化反应，即氨氮的转化过程，该反应是由一群自养型好氧微生物完成的。它包括两个步骤：第一步反应由亚硝酸菌将氨氮转化为亚硝酸盐；第二步反应由硝酸菌将亚硝酸盐进一步氧化为硝酸盐，亚硝酸菌和硝酸菌统称为硝化菌。这类菌利用无机碳水化合物，如和CO2作为碳源，从或的氧化反应中获得能量。硝化反应过程中，将1g氨氮氧化成硝酸盐需4.57g氧，其中亚硝化反应需氧3.43g，硝化反应需氧1.14g。亚硝化反应和硝化反应还会消耗水中的重碳酸盐碱度，约合7.14g CaCO3/g NH3-N。

A段主要进行反硝化反应，该反应是由一群异养型微生物完成的，它们多数是兼性的。其重要作用是将硝酸盐或亚硝酸盐还原成气态氮N2或者N2O。反应在无分子态氧的条件下进行。在溶解氧浓度极低的环境中，反硝化菌可利用硝酸盐中的氧作为电子受体，有机物则作为碳源及电子提供能量并得到氧化稳定，大多数反硝化菌都能在进行反硝化的同时将同化成供细胞合成之用。

49.什么是碱度?

水的碱度是指水中能与H+结合的和的含量，以mmol/L表示。其中OH-的含量称为氢氧化物碱度，的含量称为碳酸盐碱度，的含量称为重碳酸盐碱度。水中的总含量为水的总碱度。通常在污水处理A/O工艺中所说的碱度是指碳酸盐碱度、重碳酸盐碱度之和，不包括氢氧化物碱度。

50.碱度和pH值是什么关系?

pH值的定义是水中氢离子浓度的负对数，在污水处理中所说的碱度是指碳酸盐碱度、重碳酸盐碱度，碳酸盐和重碳酸盐在水中含量会对氢离子浓度有一定的影响，但pH值和碱度没有必然的关系，也就是pH值为某个值时，溶液的组成不同，碱度值会不同。

51.碱度在A/O工艺中有何意义?

碱度在A/O工艺中有特殊的要求。因为A/O工艺中存在硝化反应，碱度参与了反应。具体为：在有氧条件下，氨氮被硝化细菌氧化成为亚硝酸盐和硝酸盐。它包括两个基本反应步骤：由亚硝酸菌（Nitrosomonassp）参与的将氨氮转化为亚硝酸盐的反应，由硝酸菌（Nitrobactersp）参与的将亚硝酸盐转化为硝酸盐的反应，亚硝酸菌和硝酸菌都是化能自养菌，它们利用等作为碳源，通过或的氧化还原反应获得能量。硝化反应过程需要在好氧（aerobic或oxic）条件下进行，并以氧作为电子受体，氮元素作为电子供体。其相应的反应式如下：

亚硝化反应

C5H7O2N+54NO2-+57H2O+104H2CO3

硝化反应

总反应

通过上述反应过程的物料衡算可知，在硝化反应过程中，将1g氨氮氧化为硝酸盐氮需好氧4.57g（其中，亚硝化反应需耗氧3.43g，硝化反应耗氧量为1.14g），同时约需耗7.14g重碳酸盐（以CaCO3计）碱度。

其次，硝化反应将释放出H+离子，致使混合液中H+离子浓度增高，从而使pH值下降。硝化菌对pH值变化十分敏感，为了保持适宜的pH值，应当在污水中保持足够的碱度，以保证在反应过程中对pH值的变化起到缓冲作用。

52.A/O工艺进水碱度以多少为宜?

在硝化反应中，将1g氨氮氧化为硝酸盐氮约需耗7.14g重碳酸盐（以CaCO3计）碱度。在反硝化反应中，还原1g硝态氮约产生3.75g重碳酸盐（以CaCO3计）碱度。因此在A/O工艺系统中，反硝化所产生的碱度，可补偿硝化反应消耗的碱度一半左右。一般来说，进水碱度达到4mmol/L左右时，硝化作用就可以很好地进行，达到2mmol/L以上时，硝化作用可以维持。但在硝化作用建立之初，进水碱度应达到4mmol/L以上。

53.A/O工艺进水碱度不足怎么处理?

生化反应池进水碱度不足，会影响硝化反应的进行，有效解决的办法是提高水中的碱度，可采用投加碳酸盐或重碳酸盐的办法，如Na2CO3、NaHCO3、Ca（HCO3）2等，生产上一般是投加石灰乳，投加石灰乳需进行前部沉淀，运行中碱度不足时，可直接向生化反应池内投加Na2CO3或NaHCO3。需注意的是，要配制浓度较均匀的溶液，且经理论测算后均匀适量投加。

54.氮在水中的存在形式有几种?

污水中含氮化合物主要有4种，即有机氮（如蛋白质、氨基酸、尿素、胺类化合物）、氨氮）、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮，4种含氮化合物的总量称为总氮（TN）。其中有机氮是不稳定的状态，容易分解为氨氮和硝态氮。

55.什么是氨氮?

氨氮是指在水中的游离氨（NH3）和离子状态的铵盐），氨氮不仅向微生物提供营养，而且对污水的pH值起缓冲作用。

56.什么是凯氏氮?

凯氏氮（KN），是有机氮与氨氮之和，凯氏氮指标可以作为判断污水在进行生物法处理时，氮营养是否充足的依据。

57.什么是硝态氮?硝态氮在A/O工艺运行中有何意义?

硝态氮是指亚硝酸盐氮和硝酸盐氮之和。在A/O工艺中，脱氮过程经历氨化（有机氮转化为氨氮）、硝化（氨氮转化为硝态氮）和反硝化（硝态氮转化为氮单质）三个作用过程，其中，氨化作用最为容易进行，反硝化作用要求环境条件最高，反硝化作用是脱氮效果的关键，氨氮转化为硝态氮的程度，反映了硝化作用的进行程度，出水中氨氮低而硝态氮高，说明硝化作用进行得好，反之说明硝化作用没有建立，A/O工艺运行得不好。

58.进水氨氮浓度对A/O工艺运行有何影响?

一般来说，高浓度氨氮对微生物的生长有抑制作用，而且硝化过程中需要大量的O2，高浓度的进水氨氮，会造成硝化作用不完全，出水氨氮升高。一般来说，进水氨氮浓度不宜超过50mg/L。如浓度偏高，需增加进水碱度，并降低进水负荷，保证有足够的硝化反应时间和硝化所需的碱度，否则可能造成硝化作用下降及出水氨氮超标排放的可能。

59.进水COD浓度对氨氮去除有什么影响?

进水COD浓度对氨氮去除的影响主要取决于进水的可生化性，高浓度的COD的影响主要有两方面：一是高浓度的COD对硝化细菌有抑制作用；二是在生化池内分解有机物时间会后延，从而使硝化细菌不占优势，硝化反应不完全。低浓度的COD对氨氮去除的影响主要是反硝化过程中出现提供碳源不足。

60.生化反应池内不同时段的COD和氨氮是怎样变化的?

在生化反应池中，对COD和氨氮的降解不是同时进行的，一般来说，COD的降解是在生化池的前2/3段完成的，氨氮的降解是在后1/3段完成的。这是因为硝化细菌是自养菌，混合液中有机物浓度过高，会使增殖速度较高的异养菌占优势，从而使自养型的硝化菌不能占优势，不能成为优势菌种。

61.厌氧消化机理是什么?

有机物在厌氧条件下消化降解的过程可分为两个阶段，即酸性消化阶段和碱性消化阶段，如图2-15所示。

（1）酸性消化阶段　参与的微生物为酸性腐化细菌或产酸细菌。在这一阶段中，含碳有机物被分解成单糖，蛋白质被水解成肽和氨基酸，脂肪被水解成丙三醇、脂肪酸。水解的最终产物是包括丁酸、丙酸、乙酸和甲酸在内的有机酸以及醇、氨、CO2、硫化物、氢以及能量。为下一阶段的甲烷消化做准备。酸性腐化细菌对pH值、有机酸及温度的适应性很强、世代短，数分钟到数小时即可繁殖一代，多属于异养兼性细菌，在酸性消化阶段，由于有机酸的形成与积累，pH值可下降至6，甚至可以达5以下。此后，由于有机酸和溶解性含氮化合物的分解，产生碳酸盐、氨氮及少量的二氧化碳等。从而使酸性减退，pH值可回升到6.6～6.8。经酸性消化后的污泥外观呈黄色或灰黄色，比较黏稠不易脱水，仍易于腐化发臭。

（2）碱性消化阶段　参与的微生物是甲烷细菌。甲烷细菌对营养的要求不高，一般的营养盐类、二氧化碳、醇和氨都可作为碳源、氮源，属于专性厌氧的细菌群。碱性消化阶段就是污泥气形成过程。酸性消化阶段的代谢产物，在甲烷细菌的作用下，进一步分解成污泥气，其主要成分是甲烷（CH4）、二氧化碳（CO2）及少量的氨、氢和硫化氢等。

62.甲烷细菌的特点有哪些?

（1）对pH值的适应性较弱，适宜范围是6.8～7.8，最佳pH值为6.8～7.2。

（2）对温度适应性也较弱，根据对温度的适应范围甲烷细菌可分为中温（30～35℃）和高温（50～60℃）两类。当甲烷细菌在一定的温度内被驯化后，温度增减2℃，就可能被破坏甲烷的消化作用；特别是高温甲烷细菌，温度增减1℃，就有可能使消化过程遭到破坏。因此甲烷消化要求保持温度恒定。

（3）甲烷细菌的世代都很长，一般4～6d繁殖一代。

（4）甲烷细菌的专一性很强，每种甲烷细菌只能代谢特定的底物。在厌氧消化条件下，有机物分解往往是不完全的。

（5）所有的甲烷细菌都能氧化分子状态的氢，并利用CO2作为电子接受体，其反应式如下：

由于酸性腐化细菌与甲烷细菌对温度、pH值的适应性不同，世代长短相差悬殊。如果酸性消化的速度超过碱性消化速度时，有机酸就会积累，使pH值降低，不利于碱性消化，甚至破坏碱性消化，但由于消化池中存在的消化液（污泥水）具有缓冲作用，以维持消化正常进行。消化液的缓冲作用，是由于有机物消化降解过程中产生的重碳酸盐）与碳酸形成的：

式中，K′为电离常数。当有机酸增加时，反应向右进行。若所增加的有机酸数量较多，碳酸盐与碳酸的数量少，则值变化不大，pH值变化也不会大。从而可保持甲烷细菌的消化条件。因此消化池中的碱度要求保持在2000mg/L以上，最高为3000mg/L。消化后的污泥称为熟污泥，这种污泥易于脱水，固体物数量减少，不会腐化，氨氮浓度提高。

63.温度对消化效果有什么影响?

根据对温度的适应性不同，甲烷细菌可分为中温甲烷细菌与高温甲烷细菌两类。吉化污水处理厂采用的是中温消化，利用中温甲烷细菌。中温甲烷细菌的适宜生活温度为30～35℃，吉化污水处理厂设计消化温度为35～38℃。根据某厂已有的运行情况，所列发酵温度与消化时间、污泥温度与产气量关系见表2-1、表2-2，相应曲线如图2-16所示。

由上可见，消化温度最佳为33～35℃。当然，各地区气候温度等自然条件不同，可能在实践中也会有差别，还需在实践中不断探索总结。

吉化污水处理厂采用的加热方式为消化池外预热法，在贮泥池内蒸汽加热到50～60℃，可杀死虫卵和病菌，然后投入消化池中，消化池内不设加热装置，去掉结垢等，一经搅拌可使温度均匀保持在33～35℃，达到良好的消化效果。

64.污泥投配率对消化效果有什么影响?

新鲜污泥独自进行消化时间很长，在工程上经常采用的方式是每日定量地将新鲜污泥投配到消化池内的熟污泥中，进行混合消化，这样既能使甲烷细菌迅速接种，又能利用消化液的缓冲能力，可以保证消化池处于碱性消化阶段，使甲烷在最佳的条件下，发挥其分解功能，以缩短消化时间。

投配率一般指每日投加新鲜污泥体积占消化池有效容积的百分数，可见投配率即为消化时间的倒数。投配率是消化运行管理的重要指标，也是消化设计的重要参数。投配率过高，消化池内有机酸积累，pH值下降，污泥消化不完全，产气率下降；投配率过低，污泥消化较为完全，产气率也较高，但消化池容积大、利用率低，基建费用也高。吉化污水处理厂设计投配率采用7%，实际计划采用8%。投配率的选择一般依含水率而定，因为污泥的含水率变化，使其含有污泥的重量随之变化，故用投配率管理消化池，应视污泥含水率的多少而改变投配率。不同含水率下的污泥投配率见表2-3。

吉化污水处理厂污泥池为辐流式沉淀池，含水率93%～95%，中温消化，因此采用投配率8%较为合理，产气量与投配率有关，污泥投配率增加，沼气的产量减少。

65.厌氧消化池内污泥混合状态对消化效果有什么影响?

消化池内物料的混合状态非常重要，混合均匀可以防止形成浮渣层、防止砂粒沉积、防止水流短路，保持池内温度一致以及配料的均匀。可以通过在消化池不同深度的取样点取样来测定固体浓度、挥发酸浓度和温度，以便了解混合状况。当某一区域的固体浓度相对较高或温度相对较低时，池子底部会出现明显的沉积物，致使消化池的有效容积减少，并会削弱其消化性能。

污泥搅拌有机械搅拌、射流器搅拌和沼气搅拌三种方式。有资料表明，搅拌方式与池型有关，我国目前常推荐采用沼气搅拌方式。吉化污水处理厂采用机械搅拌方式（泵循环）与沼气搅拌方式（目前部分气管已腐蚀掉）。

66.污泥厌氧消化过程中pH值和碱度对消化效果有什么影响?

pH值对水解、产酸和产甲烷反应速率具有较大的影响。pH值在6.8～7.2时，产甲烷反应速率最大。当pH值低于6.8或高于7.2时，产甲烷反应速率下降，而pH值低于6.6或高于7.6时，速率下降更快。产酸反应对pH值的下降不如产甲烷反应敏感，会以原来的速率继续产酸，由此，挥发酸的浓度将会上升，pH值会再度下降，产甲烷反应会进一步受到抑制。随着pH值的持续下降，这种抑制将导致反应进一步不平衡。尽管消化工艺对适宜的pH值非常依赖，但pH值的变化可以被消化罐内存在的缓冲剂削弱。有机物的降解可以释放出氨和二氧化碳，它们可以合成碳酸氢铵。消化罐内产生的重碳酸盐和二氧化碳可以充当缓冲剂，控制pH值在6.8～7.2。大部分污水处理厂的消化系统，在正常运行时并不需要经常性地人工调整pH值，消化液pH值能自动地保持在6.8～7.2，其主要原因是消化液中存在大量的碱，这些碱主要以碳酸氢盐）的形式存在，在消化液中起着酸碱缓冲的作用，从而使pH值维持在近中性的范围内。当由于某种原因，导致产甲烷速率下降，出现挥发性脂肪酸积累时，将作为碱中和酸，通常采用碳酸氢钠调节pH值，如果其投加量过多会引起pH值上升，且碳酸氢钠完全溶解，因此不会生成水垢，也相对地更易于安全管理。当消化反应顺利进行时，碱度通常保持在1000～5000mg/L，挥发酸浓度通常保持在50～250mg/L（以乙酸计）。挥发酸（用乙酸表示）和碱度（以CaCO3计）的比率通常用来反映消化罐内酸浓度和缓冲量的关系。如果比率为0.4或更低，消化罐内则有充足的缓冲能力中和存在的酸；高于0.4说明反应不平衡，应该增加碱度，应投加碳酸氢钠（NaHCO3）、氧化钙（CaO）、碳酸钠（Na2CO3）、氢氧化钠（NaOH）和氨（NH3），石灰或苛性钠或氨和消化罐内的二氧化碳反应生成碳酸氢盐也可以使碱度增加。pH值范围见表2-4。