第一节  常用名词解释

一、化学需氧量（COD）

化学需氧量（COD），是指在一定条件，用强氧剂处理水样时所消耗氧化剂的量，以氧的毫克/升表示。化学需氧量反映了水中受还原性物质污染的程度。水中还原性物质包括有机物，亚硝酸盐、亚铁盐、硫化物等，而水被有机物污染是很普遍、主要的，因此化学需氧量也作为有机物相对含量的指标之一。

二、生化需氧量（BOD）

生化需氧量（BOD）是废水中可生物降解的那部分有机物在微生物作用下氧化分解所需的氧量。BOD5为五天生化需氧量，这相当于比较容易被微生物分解利用的有机物量，是指在温度20±1℃，培养5天，水中有机物被微生物降解所消耗的氧量，以氧的毫克/升（mg/L）表示。

三、氮

1、有机氮：主要指蛋白质和尿素；
2、氨氮：有机氮化合物的分解，或直接来自含氮工业废水；
3、总氮TN：一切含氮化合物以N计量的总称；
4、凯式氮TKN： TN中的有机氮和氨氮，不包括亚硝酸盐氮、硝酸盐氮；
5、NOx-N：亚硝酸盐氮和硝酸盐氮。

四、总磷TP：一切含磷化合物以P计量的总称；

五、悬浮固体

1、SS是英语（Suspended Substance）的缩写，即水质中的悬浮物。
　　水质中悬浮物指水样通过孔径为0.45μm的滤膜截留在滤膜上并于103～105℃ 烘干至恒重的固体物质，是衡量水体水质污染程度的重要指标之一，常用大字字母C表示水质中悬浮物含量，计量单位是mg/l。
　　补充，SS 亦可翻译成 suspend solid，即悬浮固体 是水质的重要指标。
2、mlvss：mixed liquor volatile suspended solid,混合液中可挥发性的悬浮固体浓度,它代表活性微生物的量.
3、mlss： mixed liquor suspended solid,混合液中总的悬浮固体浓度,由两部分组成,mlvss 和不可挥发部分.
4、SVI：污泥体积指数，是衡量活性污泥沉降性能的指标。指曝气池混合液经30min静沉后, 相应的1g干污泥所占的容积(以mL计), SVI=SV30/MLSS。SVI值能较好地反映出活性污泥的松散程度和凝聚沉降性能。良好的活性污泥SVI常在50～150之间, SVI过高的污泥, 必须降低污泥浓度才能很好沉降。

第二节 活性污泥脱氮除磷原理

一、氮的去除

污水生物处理中氮的转化包括同化、氨化、硝化和反硝化作用。
1、同化作用
    污水生物处理过程中，一部分氮(氨氮或有机氮)被同化成微生物细胞的组分。按细胞干重计算，微生物细胞中氮的含量约为12.5%。虽然微生物的内源呼吸和溶菌作用会使一部分细胞中的氮又以有机氮和氨氮的形式回到污水中，但仍存在于微生物细胞及内源呼吸残留物中的氮可以在二次沉淀池中以剩余活性污泥的形式得以去除。
2、氨化作用
    有机氮化合物在氨化菌的作用下，分解、转化为氨氮，这一过程称为“氨化反应”。以氨基酸为例，其反应如下：
             RCHNH2 COOH十02  ↔  NH3十CO2 十RCOOH      
    氨化菌为异养菌，一般氨化过程与微生物去除有机物同时进行，有机物去除结束时，已经完成氨化过程。
3、硝化作用
    硝化作用实际上是由种类非常有限的自养微生物完成的，该过程分两步：氨氯由亚硝化单胞菌(nitrosomonas)氧化为亚硝酸氮，继而亚硝酸氮再由硝化杆菌( nitrobacter)氧化为硝态氮。这两种细菌统称为硝化细菌。

    氨氮的细菌氧化过程为
                 NH3十1.5O2一NO2十H2O十2H+
亚硝酸氮的细菌氧化过程为
                    NO2十0.502一NO3
    总反应为         NH3十202一NO3十H2O十2H+           
    硝化菌多为化能自养型，革兰氏染色阴性，不生芽孢的短杆状细菌和球菌，广泛存在干土壤中，这类细菌以CO2为碳源，从无机物的氧化中获得能量。硝化细菌的主要特征是生长速率低，这主要是由于氨氮和亚硝酸氮氧化过程产能速率低所致。硝化细菌生长缓慢是生物硝化处理系统的主要问题。
4、反硝化作用
    反硝化反应是由一群异养型微生物完成的生物化学过程。在缺氧(不存在仍子态溶解氧)条件下，将亚硝酸氮和硝酸氮还原成气态氮(N2)或N2O、NO。参与这一生化反应的主要微生物是反硝化细菌，这种细菌属兼性菌，在自然界中几乎无处不在。污水处理系统中的主要反硝化细菌有变形杆菌、假单胞杆菌、小球菌等。这类细菌在有氧存在的条件下，利用氧进行呼吸，氧化分解有机物。使不存在分子氧，但存在硝酸氮和亚硝酸氮时，它们可以将硝酸根和亚硝酸根作为电子受体进行生物反硝化反应。生物反硝化反应可以用如下反应方程式表示：
          NO2十3H (电子供体有机物) 一0.5N2十H2O    
NO3十5H (电子供体有机物) 一0.5N2十H2O

二、总磷去除

强化生物除磷工艺基于聚磷细菌的选择性富集，即通过改变活性污泥微生物生存的环境状态，使微生物不断在厌氧(对厌氧，无硝酸盐存在，也无分子态氧存在)和好氧两种状态下生长存活，从而选择驯化出一定数量具有EBPR能力的菌群。其具体的诱导驯化机制是：
    在厌氧条件下，聚磷菌充分吸收醋酸盐或其他挥发性脂肪酸(VFA)，并以生物聚合物的形式储存在细胞内(主要是PHB和碳源)。这一代谢过程所需的能量主要来自其细胞内储存的聚磷酸盐。聚磷酸盐是一种高能分子，在厌氧状态下水解并放出大量的能量，为微生物吸收有机底物并在细胞内把这些有机底物转化为PHA所用。与此同时，聚磷酸盐水解生成了正磷酸盐释放到污水中，所以厌氧状态下 PHA合成的同时伴随着正磷酸盐的释放。另外生物体内的另一聚合物糖原也提供一定的能量，其主要作用是提供还原力NADH2  (它在转化过程中是必需的)，从而调节细胞内的氧化还原平衡。聚磷菌最大释磷量不仅由可利用的醋酸盐量所决定，还与细胞内的糖元质物质和聚磷量有关。如果糖元质物质成为限制性因素，那么只能认为是比较大醋酸盐吸收量而不是比较大释磷量。在实际条件下糖元质物质含量一般不会成为限制性因子。只有在极特殊条件下，如进水中醋酸盐浓度非常高，或者在序批实验中投加醋酸盐，才会发生这种情况。而且，聚磷的含量也不会成为限制因素。在正常条件下一般不会发生这种情况。但是在一些特殊条件下，如当pH较高、乙(膜)进人细胞需要较高的能量同时，才有可能发生。
    在好氧条件下，聚磷菌则利用胞内储存的PHA提供生长所需的能量和碳源。PHB被氧化成CO2，而NADH2被释放并转化为ATP (三磷酸腺昔). ATP产生能量用于聚磷菌的生长，聚磷菌在生长的同时不断在细胞体内以聚磷酸盐的形式储存磷同时合成糖元质物质，此时吸收的磷大大超过了厌氧状态释放的磷，因而出水中磷浓度大大降低，实现了除磷的目的。
    糖元质的形成和恢复是非常重要的。因为在厌氧条件下将醋酸盐转化为PHB所需要的还原能力主要来源于糖元质物质。另外一个与实际情况直接联系的现象是在过量曝气条件下糖元质的降解。当曝气时间过长，如在长时间降雨之后或低负荷(例如在周末)条件下，聚磷菌在PHB快速氧化完之后氧化糖元质。这就使聚磷菌在厌氧条件下吸收有机底物的能力降低，进而对生物吸磷产生不利影响。
    聚磷菌新陈代谢过程的明显特征是糖元质和聚磷交替处于消耗和储存的循环过程。除生长所需的能量外，维持这个循环也需要能量，因此，聚磷菌新陈代谢所需要的能量要比其他异养微生物(非聚磷菌)高。在生物除磷工艺中厌氧段聚磷水解、糖元质消耗以及底物的快速吸收是维持聚磷菌生长的关键因素。在好氧阶段，对于聚磷菌糖元质物质和聚磷的恢复要比细菌生长更加重要。因此在生物除磷新陈代谢过程中，聚磷、糖元质和聚尹一羟基丁酸盐(PHB)起非常重要的作用。其中 PHB属于PHA范畴。

第三节 常用处理工艺介绍

一、传统活性污泥法（ASP）

活性污泥工艺是污水处理的主要工艺。在全球近6万座城市污水处理厂中，有3万多座采用活性污泥工艺，而其余多为规模很小的稳定塘系统。
活性污泥工艺本世纪初出现于英国，之后迅速在欧美得到应用。早在20年代初，我国上海就建成了采用活性污泥工艺的污水处理厂。30年代初，日本也开始采用活性污泥工艺处理污水。60年代以前，各地采用的活性污泥工艺与比较初形式基本一致，称为传统活性污泥工艺，亦称普通曝气法。
传统活性污泥工艺出现比较早，至今仍有较强的生命力。传统活性污泥法处理效果好，经验多，适应大的污水量，对于大厂可集中建污泥消化池，所产生沼气可作能源利用。
传统活性污泥法的不足之处是只能作为常规二级处理，不具备脱氮除磷功能。若只要求去除有机污染物时，传统活性污泥工艺仍是一种可行的选择。
传统活性污泥工艺采用中等污泥负荷，曝气池为连续推流式。目前仍有大批采用传统活性污泥工艺的处理厂在运行

二、A/O法(Anaerobic—Oxic)

A/O法有两种，一是用于高效脱磷的厌氧－好氧工艺，一是用于脱氮的缺氧－好氧工艺。通常在好氧活性污泥法处理系统前，增加一段缺氧或厌氧生物处理过程。