污水处理厂日常运行要控制工艺参数

污水运营关键指标

一、COD:

1.污水处理厂 COD 处理的核心工艺体系

污水处理厂需根据进水水质（生活污水为主或兼顾工业废水）、处理规模及排放标准，选择适配的 COD 处理工艺，形成 “预处理 - 生化处理 - 深度处理” 的完整链条。

（1）预处理：为生化系统 “减负”

预处理阶段的核心目标是去除水中悬浮物、胶体及部分易降解有机物，降低后续生化系统的 COD 负荷。对于以生活污水为主的城镇污水处理厂，格栅（粗格栅拦截直径＞20mm 杂质，细格栅拦截直径 5-10mm 杂质）与沉砂池（去除密度＞2.65g/cm? 的砂粒）是标配，可去除 10%-20% 的 COD；若进水含少量工业废水（如食品加工废水），需增设混凝沉淀池，投加聚合氯化铝（PAC）或聚丙烯酰胺（PAM），通过絮凝反应去除胶体态有机物，进一步将 COD 负荷降低 15%-25%。

某中部城镇污水处理厂（设计规模 5 万吨 / 日），因周边有小型食品加工厂，进水 COD 波动在 300-500mg/L，增设混凝沉淀单元后，预处理出水 COD 稳定在 200-300mg/L，有效避免了高负荷冲击生化系统。

（2）生化处理：COD 降解的 “主力军”

生化处理是污水处理厂去除 COD 的核心环节，通过微生物代谢将有机物转化为 CO?、水及少量生物污泥，根据溶解氧条件分为好氧工艺与厌氧工艺，实际应用中多采用 “厌氧 / 缺氧 + 好氧” 组合模式。

· 好氧工艺：活性污泥法是应用最广泛的好氧工艺，通过曝气池内持续曝气（溶解氧控制在 2-4mg/L），使微生物形成絮状污泥，吸附并降解有机物。某大型城市污水处理厂（规模 20 万吨 / 日）采用传统活性污泥法，进水 COD 约 250mg/L，经曝气池（水力停留时间 8 小时）处理后，出水 COD 降至 60-80mg/L，去除率达 70%-75%；若需更高去除率（如排放标准要求 COD≤50mg/L），可采用改良型工艺，如氧化沟（水力停留时间 15-20 小时，污泥龄长，抗冲击能力强）或序批式活性污泥法（SBR，可灵活调整运行周期，适合小规模水厂）。

· 厌氧 / 缺氧工艺：对于进水 COD 浓度较高（如＞800mg/L）或含难降解有机物的污水（如部分工业废水接入），需先经厌氧 / 缺氧处理。某工业园区污水处理厂（处理化工与机械加工混合废水），进水 COD 常达 1000-1200mg/L，采用 UASB 厌氧反应器（温度控制在 35℃左右，水力停留时间 12 小时），将 COD 降至 500-600mg/L 后，再进入好氧系统，最终出水 COD 稳定在 50mg/L 以下，相比直接好氧处理，能耗降低 30%。

（3）深度处理：确保达标排放的 “最后防线”

当排放标准严格（如 COD≤30mg/L）或需中水回用（COD≤20mg/L）时，污水处理厂需增设深度处理单元，常见工艺包括膜过滤、高级氧化及活性炭吸附。

膜生物反应器（MBR）是深度处理的主流选择，将膜分离与生物处理结合，膜组件截留微生物与有机物，出水 COD 可稳定在 10-20mg/L。北京某再生水厂（规模 10 万吨 / 日），采用 “缺氧 + 好氧 + MBR” 工艺，处理城镇生活污水，出水 COD 长期低于 15mg/L，满足工业冷却用水回用标准；若进水含难降解有机物（如印染废水接入），可在 MBR 前增设臭氧氧化单元，利用臭氧的强氧化性破坏有机物分子结构，提升生物降解性，某南方印染园区污水处理厂采用该组合工艺，将出水 COD 从 MBR 单独处理的 30mg/L 降至 20mg/L 以下。

2、污水处理厂 COD 处理的运行调控关键

（1）参数精准控制

00001.     污泥浓度（MLSS）：活性污泥法中，MLSS 通常控制在 2000-4000mg/L，过低会导致 COD 去除能力不足，过高则增加曝气能耗与污泥处理成本。某小型污水处理厂曾因 MLSS 降至 1500mg/L 以下，出水 COD 从 50mg/L 升至 80mg/L，通过增加回流污泥量（将回流比从 50% 提升至 80%），MLSS 恢复至 3000mg/L，COD 随之达标。

00001.     营养盐平衡：微生物代谢需 C:N:P=100:5:1，若进水氮磷不足（如生活污水中 N、P 偏低），需投加尿素（补充 N）与磷酸二氢钾（补充 P），否则会导致微生物活性下降，COD 去除率降低。某城镇污水处理厂雨季因雨水稀释，进水 N、P 浓度骤降，COD 去除率从 75% 降至 60%，投加营养盐后，一周内恢复至正常水平。

00001.     水力停留时间（HRT）：根据 COD 浓度调整 HRT，进水 COD 高时适当延长 HRT（如从 8 小时增至 10 小时），确保有机物充分降解；进水 COD 低时可缩短 HRT，提高处理效率。

（2）应对冲击负荷

污水处理厂常面临进水 COD 骤升（如工业废水偷排、雨季初期雨水冲刷）或骤降（如旱季生活污水量减少）的冲击，需建立应急调控机制。当 COD 骤升（如从 300mg/L 升至 600mg/L）时，可采取降低进水流量（将进水量从 5 万吨 / 日降至 3 万吨 / 日）、增加曝气强度（溶解氧从 3mg/L 升至 4mg/L）、投加应急碳源（如葡萄糖，补充易降解有机物，维持微生物活性）等措施；当 COD 骤降（如从 250mg/L 降至 100mg/L）时，减少曝气量（避免能耗浪费）与污泥排放量（防止微生物流失），保持系统稳定。

某北方污水处理厂曾因周边化工厂偷排，进水 COD 从 280mg/L 飙升至 800mg/L，通过紧急降低进水量、增加曝气与投加葡萄糖，24 小时内将出水 COD 控制在 80mg/L 以下，未出现超标情况。

3、污水处理厂 COD 处理的常见问题与解决对策

（1）污泥膨胀

污泥膨胀会导致污泥沉降性能变差，随出水流失，COD 去除率下降，主要原因包括进水 C/N 比失衡、溶解氧不足、有毒物质冲击。解决对策：若因 C/N 比失衡，投加氮磷营养盐；若因溶解氧不足，检查曝气设备（如修复损坏的曝气头），提高曝气强度；若因有毒物质冲击，暂停进水或降低进水量，投加活性炭吸附有毒物质，同时补充新鲜污泥，恢复微生物群落。某化工园区污水处理厂曾因进水含过量酚类物质，引发污泥膨胀，通过暂停进水、投加活性炭与补充新鲜污泥，3 天后污泥沉降比（SV30）从 60% 降至 30%，COD 去除率恢复正常。

（2）出水 COD 波动

出水 COD 波动多因进水水质不稳定或运行参数调整不及时。解决对策：建立进水水质在线监测系统（实时监测 COD、pH、水温等指标），提前预判水质变化；根据监测数据动态调整运行参数，如进水 COD 升高时，增加曝气时间与污泥回流比；进水 COD 降低时，减少药剂投加量与曝气能耗。某智慧污水处理厂通过 AI 算法自动关联进水 COD 与运行参数，实现实时调控，出水 COD 波动幅度从 ±15mg/L 降至 ±5mg/L。

4、提升污水处理厂 COD 处理效能的发展方向

（1）工艺优化升级

针对老旧污水处理厂，通过工艺升级提升 COD 处理能力，如将传统活性污泥法改造为 “AAO（厌氧 - 缺氧 - 好氧）+MBR” 工艺，既提高 COD 去除率，又增强脱氮除磷效果；对于处理工业废水比例较高的水厂，引入高级氧化预处理（如芬顿氧化、电催化氧化），破解难降解有机物的治理难题。

（2）资源化利用

将 COD 处理与资源回收结合，如厌氧处理产生的沼气（甲烷含量约 60%-70%）可用于发电或供暖，某大型污水处理厂通过沼气发电，年发电量达 100 万度，满足厂区 15% 的用电需求；深度处理后的中水用于市政绿化、工业冷却，实现水资源循环利用，同时减少新鲜水消耗。

（3）智慧化运维

推广 “在线监测 + AI 调控 + 远程运维” 模式，通过部署 COD 在线分析仪、溶解氧传感器等设备，实时采集数据；利用 AI 算法模拟最佳运行参数，自动调控曝气、加药、污泥回流等环节；建立远程运维平台，专业技术人员可远程监控与指导，解决小城镇污水处理厂运维人员不足的问题。某省已建成省级污水处理智慧监管平台，覆盖 100 余家污水处理厂，通过智慧化运维，平均 COD 去除率提升 5%，能耗降低 8%。

二、氨氮：

1、主流处理工艺与原理  

（1）物理化学法：快速降氮的"急救方案" 这类工艺借助物理或化学反应直接分离或分解氨氮，适合高浓度氨氮废水预处理或应急处理。  

*吹脱法 ：原理是通过调节废水pH至11以上，使离子态氨氮（NH??）转化为易挥发的氨气（NH?），再通过曝气将氨气吹脱至大气中，吹脱出的氨气需用硫酸吸收以防二次污染。关键控制参数包括pH值、温度和气液比，温度升高可显著提升吹脱效率。 

*MAP沉淀法 ：向废水中投加镁盐与磷酸盐，使Mg??、NH??、PO???按比例结合生成磷酸铵镁（MAP）沉淀，直接将氨氮从水中分离。当三种离子浓度乘积大于2.5×10???时，沉淀效果最佳，且沉淀物可作为复合肥回收利用。

*膜分离技术 ：调节废水pH至9以上使氨氮转化为氨气，利用膜两侧压力差，让氨气穿透膜孔进入酸性吸收液生成铵盐，实现氨氮的高效去除与回收，尤其适用于高浓度工业废水处理。  

（2）生物处理法：经济环保的"长效方案" 利用微生物代谢作用将氨氮转化为氮气，是污水处理厂的主流技术，具有成本低、无二次污染的优势。  

* A/O工艺（缺氧-好氧工艺）：由缺氧池与好氧池串联组成：缺氧池中，反硝化菌将回流的硝酸盐还原为氮气；好氧池中，氨氧化菌（AOB）将氨氮氧化为硝酸盐，形成"硝化-反硝化"闭环。该工艺成熟稳定，能同步去除有机物与氨氮，脱氮效率可达70%-80%。

*短程硝化反硝化技术 ：突破传统全程硝化反硝化路径，通过控制温度（30-35℃）、pH（7.5-8.5）、低溶解氧（0.5-1.0mg/L）及污泥龄等参数，抑制亚硝酸盐氧化菌（NOB）活性，仅将氨氮氧化至亚硝酸盐阶段即进行反硝化。相比传统工艺，可节省25%曝气量与40%碳源消耗，大幅降低能耗。  

*厌氧氨氧化技术 ：在厌氧条件下，特殊微生物直接以氨氮为电子供体、亚硝酸盐为电子受体，将二者转化为氮气，无需曝气与外加碳源。尤其适合高氨氮低COD废水，运行成本可降低60%，但菌种培养周期长、操作要求高。   

（3）生化联合法：高效协同的"强化方案" 融合物理化学与生物处理优势，攻克复杂水质处理难题。  A/O-MBR工艺（缺氧-好氧+膜生物反应器）   将A/O生物脱氮与膜分离技术结合，用膜组件替代传统二沉池，可截留99%以上的微生物，使反应器内污泥浓度达10000mg/L（为普通活性污泥法的3倍）。通过分阶段控制碳氧化段（低DO除COD）与氮氧化段（高DO硝化），显著提升氨氮去除效率与系统耐冲击性。 

2、实际应用案例 

（1）印染废水A/O-MBR处理案例（广东某纺织企业） 该企业高氨氮废水（氨氮200mg/L左右）因水量波动频繁冲击原有系统，改造采用A/O-MBR工艺，设计处理规模1000m?/d。  

工艺流程：高氨氮废水→收集池→调节池（控温30-35℃）→初沉池（调pH）→A池（反硝化）→O池（碳氧化+硝化）→MBR膜过滤→清水池。

处理效果：出水氨氮降至25mg/L以下，TN小于40mg/L，稳定满足《纺织染整工业水污染物排放标准》，同时降低了原有系统的运行波动。

（2）化肥厂短程硝化反硝化案例

 针对化肥厂400mg/L的高氨氮废水，采用短程硝化反硝化工艺，通过控制DO为0.8mg/L、pH维持8.0左右，结合32℃的水温条件，实现亚硝酸盐稳定积累。  

处理效果：氨氮最终降至10mg/L，相比传统工艺能耗降低30%，碳源用量减少40%，解决了高浓度氨氮处理的高成本问题。  

（3）垃圾渗滤液MAP沉淀预处理案例 

某垃圾渗滤液氨氮浓度达1500mg/L，采用MAP沉淀法预处理，投加镁盐与磷酸盐调控离子比例。   - 处理效果：氨氮降至100mg/L，去除率达93%，产生的磷酸铵镁沉淀作为复合肥原料回收，实现了"处理-资源化"结合。   

3、工艺选择核心原则 污水处理厂需根据氨氮浓度、水质特性与成本预算精准选型：

高浓度（＞500mg/L）优先物化法预处理+生物法深度处理；

中低浓度（50-500mg/L）以A/O、短程硝化反硝化为主；

低浓度（＜50mg/L）可采用沸石吸附等深度工艺；

实际应用中，多通过组合工艺平衡处理效率与运行成本。

三、沉降比：

在污水处理的活性污泥法工艺中，沉降比（Sludge Volume, 简称 SV30）是衡量活性污泥沉降性能、反映系统运行状态的核心指标之一。它通过简单的量筒沉降实验，快速呈现活性污泥的凝聚、沉降能力，为判断曝气池负荷、污泥膨胀风险、排泥量调整提供直接依据。

1、沉降比（SV30）的核心原理与测定意义

（1）. 定义与原理

沉降比（SV30）指曝气池混合液在 100mL 量筒中，静置 30 分钟后，沉降污泥与混合液总体积的体积百分比。其本质是利用活性污泥中微生物絮体的重力沉降特性，通过 30 分钟的静置（模拟二沉池的实际沉降时间），观察污泥的凝聚速度、沉降效率及泥水分离效果 —— 正常活性污泥絮体结构紧密、沉降性能好，30 分钟内可完成大部分沉降；若污泥发生膨胀、老化或负荷异常，沉降比会出现明显波动。

（2）. 测定的核心意义

对污水处理厂而言，沉降比测定是 “低成本、高效率” 的系统诊断手段，主要作用体现在三方面：

·   *快速判断污泥沉降性能：SV30直接反映活性污泥是否发生膨胀（如丝状菌膨胀时 SV% 显著升高，可达 90% 以上）、是否老化（老化污泥絮体松散，SV30 可能略高但上清液浑浊）；

·   *指导曝气池负荷调整：若 SV30过低（如＜15%），可能是污泥浓度不足或有机负荷过高，需减少进水负荷或增加回流污泥量；若 SV30 过高（如＞30%），需排查是否因负荷过低导致污泥过度增殖；

·   *辅助确定排泥量：结合污泥浓度（MLSS）计算污泥体积指数（SVI=SV30/MLSS×1000），SVI 正常范围为 50-150mL/g，若 SVI 异常，可通过调整排泥量优化污泥龄，维持系统稳定。

2、沉降比（SV30）的标准测定流程

沉降比测定操作简便，但需严格控制取样、静置、读数等环节，避免因操作误差导致结果失真。以下为符合行业规范的实操步骤：

（1）. 实验准备：器材选择与校准

· 核心器材：100mL 具塞量筒（精度 1mL，需提前用蒸馏水清洗，内壁无残留污泥或油污，避免影响絮体沉降）、取样勺或移液管（容积≥50mL，确保取样均匀）、计时器（精度 1 秒）、玻璃棒（用于轻微搅拌混合液，禁止剧烈搅拌破坏絮体）、记录本（需记录取样时间、曝气池位置、环境温度等）。

· 器材校准：量筒需定期校准容积（如每 3 个月用已知体积的蒸馏水验证，误差≤1%）；若环境温度低于 10℃或高于 30℃，需在记录中注明（温度过低会减缓沉降速度，过高可能导致絮体解体）。

2. 水样采集：确保代表性

· 取样位置：选择曝气池出口端（或回流污泥管）的混合液，此处污泥混合均匀，能反映整个曝气池的污泥状态；禁止在曝气池死角、进水口或出水口附近取样（易导致污泥浓度偏差）。

· 取样方法：用取样勺或移液管直接采集混合液，缓慢注入 100mL 量筒中，避免产生气泡（气泡会附着在絮体表面，阻碍沉降）；若混合液含大量大颗粒杂质（如纤维、浮渣），需先过 2mm 筛网过滤（过滤前需用混合液冲洗筛网，避免污泥损失），再进行后续操作。

· 取样量控制：量筒需装满至 100mL 刻度线，若取样量不足，需重新取样（体积偏差会直接影响 SV% 计算结果）；取样后立即盖紧量筒塞，防止异味扩散及灰尘落入。

3. 静置沉降：严格控制时间与环境

· 静置条件：将量筒置于水平、无振动的实验台面上（振动会破坏絮体沉降平衡，导致结果偏高），周围无强气流（如风扇直吹）或阳光直射（温度变化会影响沉降速度）；静置期间禁止触碰量筒，避免扰动液体。

· 时间控制：立即启动计时器，静置 30 分钟 —— 前 5 分钟可观察絮体凝聚速度（正常污泥 5 分钟内可沉降至 50% 左右），15 分钟时记录一次临时沉降体积（用于对比 30 分钟沉降效果），30 分钟时准时记录最终沉降污泥体积。

4. 读数与记录：精准读取并标注细节

· 读数方法：视线与量筒内污泥界面保持水平（俯视会导致读数偏高，仰视会导致读数偏低），读取沉降污泥层的上表面对应的刻度值（若上清液浑浊或有悬浮絮体，需注明 “上清液浑浊，界面不清晰”）；

· 结果计算：SV30=（沉降污泥体积 /mL ÷ 混合液总体积 /mL）×100%，例如 30 分钟后沉降污泥体积为 25mL，则 SV30=25/100×100%=25%；

· 记录内容：需完整记录 “取样时间、取样位置、曝气池 DO 值（溶解氧）、水温、SV30 数值、上清液状态（如清澈、浑浊、有无浮渣）、絮体颜色（正常为黄褐色，发黑可能是厌氧，发白可能是负荷过低）”，便于后续数据分析。

3、沉降比（SV30）的结果解读与异常分析

正常城市污水处理厂的沉降比（SV30）范围为 15%-30%，若超出此范围，需结合上清液状态、絮体形态及其他指标（如 MLSS、DO、进水 COD）综合判断异常原因，并采取针对性措施。

（1）. 正常结果：SV30 15%-30%

· 外观特征：30 分钟后污泥界面清晰，上清液清澈透明，无浮渣或少量细小浮渣；絮体呈黄褐色，结构紧密，沉降速度均匀（5 分钟沉降至 40%-50%，15 分钟沉降至 25%-35%，30 分钟后基本稳定）；

· 系统状态：活性污泥浓度适宜（MLSS 2000-4000mg/L），有机负荷正常（F/M 0.2-0.5kgBOD?/(kgMLSS?d)），无丝状菌膨胀风险，二沉池泥水分离效果良好。

（2）. 异常结果一：SV30过高（＞30%）

*丝状菌膨胀导致的 SV30升高

· 特征：SV30 可达 50%-90%，污泥界面模糊，上清液浑浊，絮体呈 “棉絮状”，沉降速度缓慢（30 分钟仍无法稳定）；镜检可见大量丝状菌（如球衣菌、发硫菌）缠绕在絮体中。

· 原因：曝气池 DO 过低（＜2mg/L）、进水 C/N 失衡（氮磷不足）、进水 pH 偏低（＜6.5）或含有有毒物质（如重金属、酚类），导致丝状菌过度繁殖。

· 应对措施：提高曝气池 DO 至 2-4mg/L；补充氮磷营养（如投加尿素、磷酸二氢钾，使 C:N:P=100:5:1）；若 pH 偏低，投加碳酸钠调节至 7-8；严重时可投加氯水（5-10mg/L）抑制丝状菌生长。

*污泥过度增殖导致的 SV30升高

· 特征：SV30 35%-50%，上清液清澈，絮体结构紧密，沉降速度正常；MLSS 偏高（＞4000mg/L），SVI 正常（50-150mL/g）。

· 原因：曝气池有机负荷过低（如进水 COD 突然下降），污泥增殖速度大于流失速度；回流污泥量过大，导致曝气池污泥浓度累积。

· 应对措施：增加排泥量（每日排泥量可按 MLSS 的 5%-10% 计算），降低污泥浓度；若进水负荷过低，可适当减少回流污泥量，或调整进水阀门控制进水量。

3. 异常结果二：SV30 过低（＜15%）

（1）污泥浓度不足

· 特征：SV30 5%-12%，上清液清澈，絮体稀少，沉降速度快（10 分钟内即可沉降至稳定体积）；MLSS＜2000mg/L，SVI 正常或略低（＜50mL/g）。

· 原因：排泥量过大（导致污泥龄过短，＜5 天）；曝气池进水有机负荷过高（如冲击负荷），污泥降解有机物过快，自身增殖不足；回流污泥泵故障，导致回流污泥量减少。

· 应对措施：减少排泥量，延长污泥龄至 5-10 天；若进水负荷过高，需降低进水量或启动事故调节池；检修回流污泥泵，确保回流比（一般为 50%-100%）正常。

（2）污泥活性过低（老化或中毒）

· 特征：SV30 10%-15%，上清液浑浊（含细小悬浮颗粒），絮体松散易碎，沉降速度缓慢；镜检可见大量老化污泥（如空泡菌胶团），或微生物数量显著减少。

· 原因：污泥龄过长（＞15 天），微生物因营养不足老化；进水含有毒物质（如农药、石油类），导致微生物活性抑制；曝气过度（DO＞5mg/L），破坏菌胶团结构。

· 应对措施：增加排泥量，更新活性污泥；检测进水水质，若含毒物质需暂停进水或预处理（如加活性炭吸附）；降低曝气量，使 DO 维持在 2-4mg/L。

4、沉降比（SV30）测定的常见误差与规避方法

沉降比测定虽简单，但易因操作细节不当导致结果偏差，以下为常见误差及规避技巧：

（1）. 取样误差：导致污泥浓度偏差

· 误差表现：取样时未搅拌均匀，导致量筒中污泥浓度高于或低于实际曝气池浓度（如底部污泥浓度高，取样时只取上层混合液，SV% 偏低）；

· 规避方法：取样前用玻璃棒轻轻搅拌曝气池混合液（搅拌时间 30 秒，速度适中），确保污泥均匀分布；取样时量筒需装满，避免分层取样。

（2）. 静置误差：影响沉降速度

· 误差表现：量筒放置不水平（如实验台倾斜），导致污泥界面倾斜，读数偏高；静置时受到振动（如附近有泵体运行），絮体沉降受阻，SV% 偏高；

· 规避方法：将量筒置于水平仪校准的实验台面上；静置期间禁止在周围进行剧烈操作，若环境振动较大，可在量筒底部垫泡沫垫减震。

3. 读数误差：视觉偏差导致结果不准

· 误差表现：俯视读数（将界面上方的悬浮絮体计入沉降体积，SV% 偏高）、仰视读数（遗漏部分沉降污泥，SV% 偏低）；

· 规避方法：读数时保持视线与污泥界面完全水平，可借助直尺辅助判断；若上清液有悬浮絮体，需在记录中注明 “悬浮絮体体积约 X mL”，便于后续数据对比。

5、沉降比（SV30）与其他指标的协同应用

单一的沉降比（SV%）无法全面反映系统状态，需结合污泥浓度（MLSS）、污泥体积指数（SVI）、溶解氧（DO）、进水 COD 等指标综合分析，才能精准诊断问题：

（1）. SV30 与 MLSS、SVI 的结合

· 计算逻辑：SVI=SV30/MLSS×1000（MLSS 单位为 g/L），例如 SV30=25%，MLSS=2.5g/L，则 SVI=25/2.5×1000=100mL/g（正常范围）；

· 诊断应用：若 SV30=40%，MLSS=2.0g/L，则 SVI=200mL/g（偏高，丝状菌膨胀风险）；若 SV30=20%，MLSS=4.0g/L，则 SVI=50mL/g（偏低，污泥密实度高，可能是老化或负荷过高）。

（2）. SV30 与 DO、进水 COD 的结合

· 案例分析：若 SV30=35%，DO=1.0mg/L（偏低），进水 COD=400mg/L（正常），则可能是 DO 不足导致丝状菌繁殖，需提高曝气量；

· 案例分析：若 SV30=12%，DO=4.0mg/L（正常），进水 COD=800mg/L（偏高），则可能是有机负荷过高导致污泥降解过快，需降低进水负荷或增加污泥浓度。

结语

沉降比（SV30）测定是污水处理厂运营管理中的 “基础却关键” 的环节，它无需复杂仪器，却能快速捕捉活性污泥系统的细微变化。运营人员需熟练掌握标准测定流程，精准解读结果，结合其他指标综合判断系统状态，及时调整工艺参数 —— 只有让沉降比始终维持在合理范围，才能确保活性污泥法工艺稳定运行，最终实现污水达标排放的目标。

四、污泥浓度MLSS

在污水处理系统的生物处理单元中，污泥浓度是贯穿工艺设计、运行调控与效果评估的核心参数，其状态直接关乎污染物去除效率、系统稳定性与运行经济性。无论是市政污水处理厂的活性污泥工艺，还是工业废水处理的生物膜系统，对污泥浓度的精准认知与把控，都是实现污水达标排放、降低处理成本的关键前提。

1、污泥浓度的核心概念：从定义到指标辨析

污泥浓度并非单一数值，而是通过特定指标量化 “混合液中悬浮固体含量” 的总称，工程中常用混合液悬浮固体浓度（MLSS） 与混合液挥发性悬浮固体浓度（MLVSS） 共同描述，二者的差异与关联直接决定了对微生物活性与污泥质量的判断精度。

（1）. 混合液悬浮固体浓度（MLSS）：污泥总量的直观体现

MLSS 指单位体积（通常以升为单位）的曝气池混合液中，所有悬浮固体的质量（以毫克为单位），其计算公式为：

 

从组成来看，MLSS 涵盖了三类物质：一是参与污染物降解的活性微生物群落（如菌胶团、原生动物、后生动物），这是污泥发挥净化作用的核心；二是尚未被微生物降解的有机污染物残渣（如蛋白质、碳水化合物、脂肪等）；三是随进水带入或工艺中产生的无机杂质（如泥沙、金属氧化物、钙盐沉淀等）。

MLSS 的优势在于检测简便、数据直观，是工程中最常用的 “污泥总量” 判断指标，可快速反映曝气池内污泥的整体存量。但缺点也十分明显 —— 它无法区分 “活性部分” 与 “惰性部分”：例如，当进水含砂量骤增时，MLSS 可能显著升高，但实际参与降解的微生物量并未增加，反而会因惰性杂质堆积降低传质效率，导致 “高 MLSS 但低处理效率” 的矛盾现象。

（2）. 混合液挥发性悬浮固体浓度（MLVSS）：微生物活性的间接表征

MLVSS 是在 MLSS 检测基础上，进一步量化 “有机活性部分” 的指标：将 MLSS 检测中得到的干残渣置于 550℃马弗炉中灼烧 2 小时，残留的无机固体质量与原干残渣质量的差值，即为挥发性悬浮固体质量，再结合采样体积计算得到 MLVSS 浓度。

其核心价值在于间接反映活性微生物量：由于活性微生物、未降解有机残渣均属于可灼烧的挥发性固体，而无机杂质（如泥沙、金属盐）几乎不挥发，因此 MLVSS 与 MLSS 的比值（MLVSS/MLSS）成为判断污泥 “活性程度” 的关键依据。正常市政污水处理厂中，该比值通常稳定在 0.7~0.8：若比值低于 0.6，说明污泥中无机杂质占比过高（可能因进水含砂量高、沉淀池排泥不及时导致），需加强预处理或调整排泥策略；若比值高于 0.85，则可能因污泥龄过短（微生物未充分增殖）或进水有机负荷过高（未降解有机物积累），需优化污泥龄或水力停留时间。

简言之，MLSS 反映 “污泥有多少”，MLVSS 反映 “污泥中有用的部分有多少”，二者结合才能全面认知污泥浓度的实际意义。

2、污泥浓度的核心作用：支撑污水处理系统的稳定与高效

污泥浓度作为生物处理单元的 “物质基础”，其作用贯穿污染物去除、系统稳定性维持与运行成本控制的全过程，具体可从三个维度展开。

（1）. 决定污染物去除效率：微生物量与降解能力的匹配

生物处理的核心原理是 “微生物代谢分解污染物”，而污泥浓度直接决定了曝气池内 “有效微生物总量”—— 在有机负荷适宜的前提下，合理的污泥浓度能确保微生物与污染物充分接触，实现高效降解：

·     对于 COD（化学需氧量）与 BOD?（五日生化需氧量）的去除：当 MLSS 维持在合理范围时，微生物可通过有氧呼吸将有机污染物分解为 CO?和 H?O，例如市政污水活性污泥工艺中，MLSS 控制在 2000~4000mg/L 时，COD 去除率可稳定在 85%~95%；若 MLSS 过低（0mg/L），微生物总量不足，有机负荷相对过高，易导致污染物降解不彻底，出水 COD 超标；若 MLSS 过高（>4000mg/L），混合液粘度增加，氧气传质效率下降，反而会因微生物供氧不足降低降解速率。

· 对于氮、磷的去除：生物脱氮需要硝化菌（将氨氮转化为硝态氮）与反硝化菌（将硝态氮转化为氮气）的协同作用，生物除磷需要聚磷菌（在厌氧段释磷、好氧段吸磷），而这些功能菌的数量均依赖于合理的污泥浓度与污泥龄 —— 若 MLSS 过低，功能菌难以富集，脱氮除磷效率会显著下降（如总氮去除率从 70% 降至 40% 以下）。

（2）. 维持系统运行稳定性：抵抗冲击负荷的 “缓冲器”

污水处理过程中，进水水质（如 COD、pH、温度）与水量常存在波动（如市政污水早高峰水量骤增、工业废水间歇性排放），而合理的污泥浓度能为系统提供 “缓冲能力”，减少冲击负荷对工艺的影响：

· 当进水有机负荷突然升高时，较高的 MLSS 意味着更多的微生物可 “分担” 污染物降解任务，避免因微生物代谢过载导致的污泥流失；

· 当进水出现轻微毒性物质（如低浓度酚类、重金属）时，充足的微生物量可通过群体代谢稀释毒性影响，降低微生物大量死亡的风险 —— 例如，MLSS 为 3000mg/L 的系统，对毒性物质的耐受能力比 MLSS 为 1500mg/L 的系统高 2~3 倍。反之，若污泥浓度长期偏低，系统对冲击负荷的抵抗能力会显著减弱，易出现 “污泥流失 - 处理效率下降 - 出水超标” 的恶性循环。

（3）. 影响运行经济性：平衡能耗与污泥处置成本

污泥浓度的高低直接关联曝气能耗与剩余污泥处置成本，二者需通过精准调控实现平衡：

· 曝气能耗：曝气系统的核心功能是为微生物提供氧气，污泥浓度越高，混合液需氧量（MLSS）越大，需提高曝气强度才能维持 DO（溶解氧）在 2~4mg/L 的适宜范围 —— 例如，MLSS 从 2000mg/L 提升至 4000mg/L 时，曝气风机能耗会增加 15%~25%；

· 剩余污泥处置成本：剩余污泥是污水处理的主要副产物，处置成本（如脱水、运输、填埋或焚烧）约占污水处理厂总运行成本的 30%~50%。若 MLSS 过高，污泥产量会相应增加（但并非线性增长，需结合污泥龄综合判断）；若 MLSS 过低，虽污泥产量减少，但处理效率下降可能导致后续深度处理成本（如活性炭吸附、膜过滤）上升。

因此，污泥浓度的调控需兼顾 “处理效率” 与 “运行成本”，寻找二者的最优平衡点。

3、污泥浓度的关键影响因素：从进水到工艺的全链条作用

污泥浓度的稳定并非孤立存在，而是受进水水质、工艺参数、微生物状态等多因素联动影响，任何环节的波动都可能导致浓度异常，具体可归纳为三类核心因素。

（1）. 进水水质：污泥浓度的 “物质来源与限制条件”

进水是微生物获取营养的唯一途径，其水质特性直接决定污泥浓度的上限与稳定性，主要影响因素包括：

· 有机负荷（COD/BOD?）：有机负荷是微生物增殖的 “碳源基础”，若进水 COD 长期低于 100mg/L（如市政污水雨季稀释），微生物因碳源不足无法正常增殖，污泥浓度会逐渐下降；若进水 COD 骤升至 2000mg/L 以上（如工业废水偷排），有机负荷过高会导致微生物代谢过快，部分微生物因来不及增殖就随出水流失，同样导致污泥浓度下降。

· 营养比例（C/N/P）：微生物增殖需要 “碳、氮、磷” 按 100:5:1 的比例供给，若进水氮磷不足（如化工废水仅含高 COD 但缺氮），即使有机负荷充足，微生物也无法合成蛋白质与核酸，代谢受阻，污泥浓度难以提升，需通过投加尿素、磷酸二氢钾补充营养。

· 无机杂质与毒性物质：进水携带的泥沙、金属盐等无机杂质会增加 MLSS 中的惰性部分，导致 MLVSS/MLSS 比值下降；而重金属（如铬、汞）、酚类、抗生素等毒性物质会破坏微生物细胞膜，抑制酶活性，导致微生物死亡解体，污泥浓度在短时间内（数小时至 1 天）快速下降，这是工业废水处理中污泥浓度异常的常见原因。

2. 工艺参数：污泥浓度的 “调控杠杆与平衡机制”

污水处理工艺的核心参数直接决定污泥的 “留存与流失平衡”，是调控污泥浓度的关键手段，主要包括：

· 污泥龄（SRT）：污泥龄指污泥在曝气池内的平均停留时间，计算公式为 “SRT = 曝气池污泥总量 / 每日排泥量”。SRT 过短（如 < 3 天）：微生物未充分增殖就被排出系统，污泥浓度会持续偏低；SRT 过长（如 > 15 天）：老化微生物（失去代谢能力）积累，活性下降，污泥浓度虽高但 MLVSS/MLSS 比值降低，形成 “无效污泥”，还可能引发污泥膨胀。

· 污泥回流比（R）：回流比指二沉池回流至曝气池的污泥量与进水量的比值。回流比过小（如）：曝气池污泥补充不足，浓度会因微生物流失而下降；回流比过大（如 > 100%）：曝气池水力负荷过高，混合液停留时间缩短，微生物与污染物接触不充分，且可能导致二沉池泥水分离困难，反而增加污泥流失风险。

· 溶解氧（DO）：DO 是好氧微生物代谢的必要条件，若曝气池 DO 长期低于 2mg/L，好氧微生物代谢受抑，甚至转为厌氧代谢（产生硫化氢等有害物质），导致微生物死亡，污泥浓度下降；若 DO 过高（>4mg/L），过度曝气会破坏微生物絮体结构，导致污泥破碎流失，同时增加能耗。

· 水力停留时间（HRT）：HRT 指污水在曝气池内的停留时间，若 HRT 过短（如小时），微生物与污染物接触时间不足，不仅处理效率下降，还可能因水力冲刷导致污泥流失，浓度降低。

3. 微生物状态：污泥浓度的 “内在驱动与质量核心”

微生物是污泥的 “活性主体”，其种类、数量与代谢状态直接影响污泥的增殖能力，进而决定污泥浓度的稳定性：

· 优势菌种失衡：正常活性污泥中，菌胶团（形成紧密絮体，便于泥水分离）是优势菌种，若丝状菌过度繁殖（如因 DO 过低、进水 C/N 失衡），会导致污泥膨胀 —— 丝状菌虽属于活性微生物，但无法形成紧密絮体，易在二沉池上浮流失，导致曝气池污泥浓度骤降。

· 微生物活性衰退：除毒性物质冲击外，温度过低（如）会抑制微生物酶活性，导致代谢速率下降，增殖缓慢，污泥浓度增长停滞；而长期低负荷运行（F/M.2kgBOD?/(kgMLSS?d)）会导致微生物 “饥饿”，部分微生物会分解自身有机物（内源呼吸），导致污泥浓度下降。

4、污泥浓度的控制指标：分工艺的合理范围与调控目标

不同污水处理工艺的原理、设备与处理目标存在差异，因此污泥浓度的控制指标（合理范围、核心参数）也需因地制宜，以下为三类主流工艺的控制指标体系。

（1）. 传统活性污泥法（市政污水为主）：兼顾效率与泥水分离

传统活性污泥法（如推流式曝气池）的核心目标是实现 COD、BOD?的高效去除与二沉池泥水分离稳定，污泥浓度控制指标如下：

· MLSS 控制范围：2000~4000mg/L。该范围既能保证微生物总量充足（COD 去除率 > 85%），又能避免混合液粘度过高导致的 DO 传质困难与二沉池跑泥（出水 SSmg/L）。具体而言，处理低浓度市政污水（CODmg/L）时，MLSS 可控制在 2000~3000mg/L；处理高浓度市政污水（COD>400mg/L，如合流制雨季污水）时，MLSS 可提升至 3000~4000mg/L，以增强有机负荷耐受能力。

· MLVSS/MLSS 比值：0.7~0.8。该比值是判断污泥活性的关键，若低于 0.6，需检查沉砂池运行效果（是否未有效去除泥沙）或二沉池排泥是否及时（是否导致无机杂质积累）；若高于 0.85，需缩短污泥龄（增加排泥量），避免未降解有机物过度积累。

· 配套控制参数：污泥龄（SRT）控制在 5~10 天，确保微生物正常增殖且不过度老化；污泥回流比（R）控制在 50%~100%，维持曝气池污泥浓度稳定；溶解氧（DO）控制在 2~3mg/L，满足好氧微生物代谢需求。

（2）. 膜生物反应器（MBR）：高浓度与低污泥产量的平衡

MBR 工艺通过膜组件的截留作用，可实现污泥与水的高效分离，因此污泥浓度控制范围显著高于传统活性污泥法，核心指标如下：

· MLSS 控制范围：8000~12000mg/L。高 MLSS 的优势在于：一是提高有机负荷耐受能力，可处理 COD>2000mg/L 的工业废水（如食品、印染废水）；二是延长污泥龄（SRT=15~30 天），减少剩余污泥产量（比传统活性污泥法减少 50%~70%），降低处置成本。

· 关键限制指标：膜污染风险。高 MLSS 虽有优势，但也会导致混合液中胶体物质、 extracellular polymeric substances（EPS，胞外聚合物）浓度升高，易在膜表面形成 “凝胶层”，导致跨膜压差（TMP）快速上升。因此，MBR 工艺中需配套控制 “MLSS 上限”—— 通常不超过 12000mg/L，同时通过定期曝气清洗（气水比 15:1~20:1）延缓膜污染，确保 TMP 稳定在 0.1~0.2MPa。

· MLVSS/MLSS 比值：0.75~0.85。由于 MBR 污泥龄长，老化微生物占比可能升高，需通过该比值判断污泥活性，若低于 0.7，需适当增加排泥量，更新污泥种群。

（3）. 生物膜法（以生物滤池为例）：以生物膜厚度替代混合液浓度

生物膜法（如曝气生物滤池、生物接触氧化池）的 “污泥浓度” 并非以混合液 MLSS 衡量，而是以生物膜厚度为核心控制指标，具体如下：

· 生物膜厚度控制范围：0.5~2mm。生物膜是微生物附着生长形成的 “膜状污泥”，厚度过薄（mm）时，微生物量不足，COD 去除率 < 70%；厚度过厚（>2mm）时，膜内层供氧不足，形成厌氧区，导致生物膜脱落（出水 SS 升高至 20mg/L 以上），同时厌氧代谢产生的硫化氢会影响处理效果。

· 配套控制指标：反冲洗参数。为维持生物膜厚度稳定，生物滤池需定期反冲洗（气冲 + 水冲），反冲洗强度控制在 10~15L/(m??s)，反冲洗周期根据生物膜厚度调整（通常为 24~48 小时），确保冲洗后生物膜厚度恢复至 1~1.5mm。

· 间接指标：生物膜活性。可通过检测生物膜中的脱氢酶活性（反映微生物代谢能力）判断活性，正常情况下脱氢酶活性应 > 10μgTF/(gMLVSS?h)，若过低需检查进水营养是否充足或是否存在毒性物质。

5、总结

污泥浓度作为污水处理生物单元的 “核心参数”，其概念需通过 MLSS 与 MLVSS 的结合全面认知，其作用贯穿污染物去除、系统稳定与成本控制，其影响因素涵盖进水、工艺、微生物三个维度，其控制指标需根据工艺类型（活性污泥法、MBR、生物膜法）制定差异化范围。在实际工程中，需通过定期检测（实验室重量法校准在线监测仪）、动态调整（根据进水波动优化污泥龄、回流比）、应急处理（针对毒性冲击、污泥膨胀制定预案），实现污泥浓度的精准控制，最终达成污水处理 “高效、稳定、经济” 的目标。随着智慧水务技术的发展，未来污泥浓度的控制将进一步向 “

五、溶解氧（DO）

1、溶解氧的本质与污水处理中的核心价值

溶解氧（Dissolved Oxygen, 简称 DO）是指以分子态溶解于水中的氧气，单位通常以 mg/L 表示，它是污水处理生物处理系统的 “命脉”。在污水净化过程中，DO 的核心作用通过微生物代谢实现：好氧微生物依靠 DO 分解有机污染物（BOD/COD），将其转化为二氧化碳和水；同时，硝化细菌在充足 DO 条件下完成氨氮向硝酸盐的转化，为脱氮工艺奠定基础。没有适宜的 DO 环境，活性污泥将失去净化能力，污水中的有机物、氨氮等污染物无法有效去除，最终导致出水水质不达标，甚至引发水体黑臭、富营养化等生态问题。

2、DO 浓度失衡对污水处理的双重影响

DO 浓度过高或过低，都会直接破坏污水处理系统的稳定性，造成严重后果：

（1）DO 过低：净化效率的 “绊脚石”

当 DO 浓度低于 1mg/L 时，好氧微生物活性被显著抑制，有机物降解速率大幅下降，处理系统出水 BOD/COD 指标超标。更严重的是，低 DO 环境会诱发丝状菌膨胀 —— 丝状菌在缺氧条件下具有竞争优势，大量繁殖后会导致活性污泥沉降性能恶化，出现二沉池污泥上浮现象。此外，硝化反应对 DO 需求较高，低 DO 会导致氨氮去除率骤降，2025 年某沿海城市污水处理厂就因上游高浓度有机废水偷排，导致 DO 从 2mg/L 降至 0.3mg/L，引发出水氨氮飙升，直接经济损失超百万元。当 DO 低于 0.5mg/L 时，厌氧微生物开始繁殖，产生硫化氢等有毒气体，不仅污染环境，还会进一步抑制好氧微生物活性。

（2）DO 过高：能耗与污泥的 “隐形杀手”

过量曝气导致 DO 浓度超过 4mg/L 时，首先会造成严重的能量浪费 —— 曝气系统能耗占污水处理厂总能耗的 50% 以上，无效曝气会显著增加运行成本。其次，长期高 DO 环境会加速活性污泥老化，使菌胶团结构松散，沉降性能下降，同时可能与污水中有机物反应产生大量泡沫，影响工艺运行。此外，过高的 DO 还会抑制反硝化过程，导致总氮去除效率降低，违背污水深度处理的目标。

3、污水处理各工艺阶段的 DO 控制标准

不同处理阶段对 DO 的需求差异显著，精准分区控制是工艺优化的关键：

*好氧段（如曝气池）：需维持 DO 在 2-4mg/L，确保有机物充分降解和硝化反应高效进行，这是活性污泥法、生物膜法等主流工艺的核心控制区间；

*缺氧段（反硝化池）：需严格控制 DO＜0.5mg/L，为兼性菌提供反硝化条件，实现硝酸盐向氮气的转化，达到脱氮目的；

*厌氧段（释磷池）：要求 DO≤0.2mg/L，避免氧气抑制厌氧菌代谢，确保磷的有效释放，为后续除磷奠定基础；

*关键节点控制：初沉池出口 DO 需≤0.5mg/L，二沉池入口 DO≥1mg/L，形成合理的 DO 梯度，保障工艺连贯性。

这些标准并非绝对，需根据进水水质（BOD/COD 浓度）、活性污泥浓度（MLSS）、水温等因素动态调整。例如，高 MLSS 工况下微生物耗氧量增加，需适当提高 DO 浓度；夏季水温升高导致 DO 溶解度下降，需增加曝气量补偿。

4、DO 的核心监测技术与应用场景

精准监测是 DO 控制的前提，目前主流监测方法分为三类，各有适用场景：

（1）碘量法（GB7489-1987）

作为经典化学分析方法，通过硫酸锰、碱性碘化钾与 DO 反应生成游离碘，再经滴定计算 DO 含量。该方法准确度高（±0.1mg/L），适用于实验室精密分析和仲裁检测，但步骤复杂、耗时较长，不适合现场快速测定。

（2）电化学探针法（HJ506-2009）

利用氧敏感薄膜电极，通过氧气还原产生的扩散电流与 DO 浓度的正比关系实现检测。具有快速、干扰少、精度高（±0.3mg/L）的特点，是污水处理厂现场便携式测定的首选，广泛应用于曝气池、二沉池等关键节点的实时检测。

（3）荧光法（LDO 法）

新兴的无膜检测技术，通过蓝光激发荧光物质产生红光，利用氧分子对红光的猝灭效应计算 DO 浓度。该方法响应快、无需校准、稳定性强，分辨率可达 0.01mg/L，适合在线连续监测系统，但仪器成本相对较高。

现代污水处理厂已形成 “在线监测 + 现场校准” 的立体化监测体系：通过荧光法在线监测仪实现分钟级数据更新，联动曝气系统自动调节；每日用便携式电化学仪校准，每月通过碘量法进行仲裁验证，确保数据准确性。

5、DO 优化控制的实践策略

实现 DO 精准控制需兼顾处理效率与能耗优化，核心策略包括：

（1）曝气系统智能化调节：采用变频鼓风机配合微孔曝气头，根据在线 DO 数据自动调整曝气量，避免过量曝气。某污水处理厂通过该方式实现节能 30%，同时保障出水达标；

（2）水质负荷动态响应：当进水 BOD 骤增时，微生物耗氧量突升，需提前增加曝气量；若出现毒性物质冲击导致微生物活性下降，应适当降低 DO，避免无效能耗；

（3）工艺参数协同优化：通过控制食微比（F/M），在保证处理效果的前提下提高 F/M 值，减少微生物总量，降低 DO 需求；同时优化污泥沉降比，避免过度曝气导致污泥上浮；

（4）环境因素补偿控制：冬季水温低、DO 溶解度高，可适当降低曝气量；夏季高温时增加曝气量，或采用冷却塔降温提升 DO 溶解度；高盐废水处理需进行盐度补偿（补偿系数 = 1-0.000025× 盐度值）。

6. 结语

溶解氧作为污水处理生物工艺的核心参数，其控制精度直接决定了处理效率、出水水质与运行成本。从微生物代谢的微观需求，到工艺系统的宏观调控，DO 的平衡是技术与经验的结合。随着智慧水务的发展，通过 DO 在线监测与曝气系统的智能联动，实现 “按需供氧” 已成为趋势 —— 这不仅能保障污水达标排放，更能推动污水处理行业向高效、节能、低碳的方向转型，为生态环境保护筑牢 “氧” 护屏障。