? BOD5/TN（即C/N）
C/N比值是判定能否有效生物脱氮的重要指标。从理论上讲，C/N≧2.86就能进行脱氮，但一般认为，C/N≧3.0时才能有较高的脱氮效率。 ? BOD5/TP
BOD5/TP比值是判别能否生物除磷的主要指标。进水中的BOD5是作为营养物供除磷菌活动的基质，故BOD5/TP是衡量能否达到除磷的重要指标，一般认为该值要大于20，比值越大，除磷效果就越明显。
根据进水水质预测，某市污水厂进水水质有关指标比值与判别标准比较如下：
表5—2 进水水质可生化判别表
序号 1 进水水质 BOD5=150mg/L BOD5/CODcr 判别指标 进水：0.45 标准：≧0.45 进水：4.5 2 CODcr=280mg/L BOD5/TN 满足条件 标准：≧3.0 进水：36 3 4 TN=40mg/L TP=4.0mg/L BOD5/TP 满足条件 标准：≧20 判别结果 满足较好生化反应的条件 由表5—2可以看出，某市污水处理厂污水处理方法选用生化法是可行的。 5.2.1 污水生化处理级数的选择
根据预测的进水水质可见，某市污水处理厂不仅需要对BOD5、CODcr、SS有较高的去除率，同时还对NH3-N、TN、TP提出了较高的要求，也即要求在去除常规污染的基础上增加脱氮除磷。
我国现行《室外排水设计规范》（GB50014-2006）给处理污水厂采用常规不同处理级数时对有关污染物的去除率，将某市污水处理厂要求的处理效率与之对比可得表5-3.
表5-3 某市污水处理厂需要效率与规范效率比较表 序号 处理级别 1 主要工艺 SS SS、BOD5去除率 BOD5 本次要求 比较结果 21
2 3 一级处理 二级处理 沉淀法 生物膜法 活性污泥法 40-55 60-90 70-90 20-30 65-90 65-95 ≧88% ≧83.3% 不满足要求 接近要求 接近要求 由表中可以看出，常规二级处理工艺能有效地去除BOD5、CODcr和SS，但对氮和磷的去除是有一定限度的，仅从剩余污泥中排除氮和磷，氮的去除率约为10~20%，磷的去除率约为12~19%，达不到本工程对氮和磷去除率的要求。因此，需要采用污水脱氮除磷工艺。
在常规二级处理工艺上除磷脱氮，对BOD5的去除将进一步提高，大量具备除磷脱氮功能的二级处理工艺工程实践也表明对BOD5的去除可以达到95%以上，因此，对于BOD5而言，具备除磷脱氮功能的二级处理工艺可以满足其去除要求。
综上分析，本工程污水处理工艺须以具有脱氮除磷的二级活性污泥法或生物膜法为基础，增加进一步的高效或深度处理，方能保证出水水质稳定达标。活性污泥法在处理城市污水方面具有处理效果好、出水水质稳定、运转经验丰富等优点。是目前国内外大多数城市污水处理厂所普遍采用的方法。 5.2.2 处理重点及难点分析
污水处理厂的工艺选择与设计主要围绕重点处理项目进行。 ? BOD5
某市污水处理厂要求的出水BOD5指标为≤30mg/L，相应的最低去除率为83.3%。
从目前采用的一些污水处理工艺来看，处理后BOD5浓度可消减90%以上，再加上本工程由于除磷脱氮高效处理过程对BOD5的进一步消减，完全能够保证BOD5出水浓度低于30mg/L，因此，BOD5不是本工程的重点处理项目。 ? CODcr
CODcr与BOD5的去除基本同步，在本工程中，出水CODcr达到要求值100mg/L以下，去除率为75%，实现容易，因此CODcr的去除不是本工程的处理重点。 ? SS
本工程要求出水SS浓度小于30mg/L，相应去除率为88%。常规的二级处
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理一般就能使出水SS浓度达到低于20mg/L，但是难以达到稳定在10mg/L以下，但是，出水SS的浓度高低直接影响到出水水质的CODcr、BOD5、P等，因此，SS是本工程的重点处理项目。 ? NH3-N
由于该工程出水按照二级出水标准执行，即NH3-N出水浓度小于20mg/L。 不考虑进水有机氮、出水有机氮等影响因素，其去除率要求大于33.3%。 污水处理厂进水氨氮的去除主要靠消化过程来完成，由于氨氮的硝化过程远比碳的氧化过程缓慢，硝化将成为生化处理好氧单元设计的控制因素。对于本工程而言，氨氮基本上要求比较完全硝化才能达到出水标准，但是本工程要求不是很高，因此，NH3-N不是本工程的重点难点处理项目。 ? TN
本工程要求出水TN小于30mg/L，相应的去除率为25%，要求相对不是很高。污水处理厂进水TN的去除主要在硝化充分的基础上靠反硝化过程来完成，工程上通过缺氧阶段来实现，反硝化成为缺氧池设计的控制因素，但是25%的去除率在常规生化反映中就可以达到，因此，TN 也不是本工程的重点处理项目。 ? TP
本工程要求出水TP浓度为小于3.0mg/L，相应的去除率为40%。一般而言，通过具有脱氮除磷效果的生化处理后，出厂水质中磷含量可以达到接近1mg/L，但是难以稳定在0.5mg/L以下，而本工程要求在3.0mg/L即可，因此，TP也不是本工程的重点处理项目。
综上所述，根据某市污水处理厂进出水水质，处理率要求较高的为CODcr、BOD5以及SS，即重点处理项目为CODcr、BOD5、SS。 5.2.3 污染物的去除 ? SS的去除
污水中SS的大部分去除主要靠沉淀作用，进一步的去除靠过滤。污水中的无机颗粒和大尺度的有机颗粒靠自然沉淀左右就可以去除，小尺度的有机颗粒靠微生物降解左右去除，而小尺度的无机颗粒（包括尺度大小在胶体和亚胶体范围内的无机颗粒）则要靠活性污泥絮体的吸附、网络作用，与活性污泥絮体同时沉淀被去除。
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污水处理厂出水中悬浮物浓度不仅涉及到出水SS指标，还因为组成出水悬浮物的主要是活性污泥絮体，其本身的有机成分就很高，因此对出水的BOD5、COD等指标也有着很大的影响，所以控制污水处理厂出水的SS指标是最基本的，也是很重要的。
为了降低出水中的悬浮物浓度，应在工程中采取适当的措施，如采用适当的污泥负荷（F/M值）以保保持性污泥的凝聚及沉降性能，投加药剂，采用较小的沉淀池表面负荷、采用较低的出水堰负荷，充分利用活性污泥悬浮层的吸附网络作用以及增加过滤环节等。在污水处理方案选用合理、工艺参数取值合理，单体设计优化的条件下，完全能够使出水SS达到设计要求。 ? BOD5的去除
污水中BOD5的去除是靠微生物的吸附和代谢作用，然后对污泥和水进行分离来完成的。
活性污泥中的微生物在有氧的条件下将污水中的一部分有机物用于合成新的细胞，将另外一部分有机物进行分解代谢以便或得细胞合成所需的能量，其最终产物是CO2和H2O等稳定物质。在这种合成代谢与分解代谢的过程中，溶解性有机物（如低分子有机酸等易讲解有机物）直接进入细胞内被利用，而非溶解性有机物则首先被吸附在微生物表面，然后被酶水解后进入细胞内部被利用。由此可见，微生物的好氧代谢作用对污水中的溶解性有机物和非溶解性有机物都起作用，并且代谢产物是无害的稳定物质。根据有关资料，在污泥负荷0.15kgBOD5/kgMLSS.d以下且同时生化除磷脱氮时，就很容易使得出水BOD5达到要求。 ? CODcr的去除
污水中CODcr去除的原理与BOD5基本相同。CODcr的去除率取决于塬污水的可生化性，它与城市污水的组成有关。
对于那些主要以生活污水及其成分与生活污水相近的工业废水组成的城市污水，这种城市污水的BOD5/CODcr比值往往接近0.5甚至大于0.5，其污水的可生化性较好，出水CODcr值可以控制在较低水平。而成分主要以工业废水为主的城市污水，或BOD5/CODcr比值较小的城市污水，其污水的可生化性较差，处理后污水中剩余的CODcr会较高，要满足出水CODcr≤100mg/L有一定难度。
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某市污水处理厂进水BOD5/CODcr=0.45，污水的可生化性较好，采用二级处理工艺完全能满足CODcr≤100mg/L设计排放的要求。 ? 氮的去除
氮在水体中是藻类生长所需的营养物质，容易引起水体的富营养化，因此氮是污水处理厂出水的控制指标之一。
污水脱氮方法主要有生物脱氮和物理化学脱氮两大类。目前生物脱氮是主体，也是城市污水处理中经济和常用的方法。物理化学脱氮主要是折点氯化法、选择性离子交换法、空气吹脱法等。国外从六十年代开始对污水脱氮的方法进行了大量的研究，结果认为物理化学法脱氮从经济、管理等方面均不适宜在大中型城市污水处理厂中使用，因此，本工程以生物脱氮法为主。
氮是蛋白质不可缺少的组成部分，因此广泛存在于城市污水中。在原污水中，氮以NH3-N及有机氮的型式存在，这两种形势的氮合在一起称为凯氏氮，用TKN表示。而污水中的NO3—和NO2—量很少。
氮也是构成微生物的元素之一，一部分进入细胞体内的氮将随剩余污泥一起从水中去除，这部分氮量占所去除的BOD5的5%。
生物除氮是通过硝化、反硝化过程实现。硝化过程为好氧过程，在有机物贝氧化的同时，污水中的有机氮也被氧化成氨氮，并且在溶解氧充足、泥龄足够厂的情况下被进一步氧化成硝酸盐，其反应方程式如下：
NH4++1.5O2 NO2—+2H++H2O NO2—+0.5O2 NO3—
第一步反应靠亚硝酸菌完成，第二步反应靠硝化菌完成，总的反应为： NH4++2O2 NO3—+2H++H2O
经过好氧生物处理后的污水，其中大部分的凯氏氮都被氧化成为硝酸盐（NO3），反硝化菌在溶解氧浓度极低或缺氧情况下可以利用硝酸盐中氮作为电子受体，氧化有机物，将硝酸盐中的氮还原成氮气（N2），从而完成污水的脱氮过程，通常称之为反硝化过程。反硝化菌的生长主要在缺氧条件下进行，并且要有充足的碳源提供能量，才可以促使反硝化作用顺利进行。
由此可见，要达到生物脱氮的目的，完成硝化是先决条件。因为硝化菌属于自养菌，其生长率μs明显小于异养菌的生长率μh，生物脱氮系统维持硝化的必
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