水污染控制工程復(fù)習(xí)打印版

1、水污染控制工程 復(fù)習(xí)緒論一 .水質(zhì)指標(biāo)（一）物理性指標(biāo)1. 溫度工業(yè)廢水常引起水體熱污染； 造成水中溶解氧減少；加速耗氧反應(yīng)，最終導(dǎo) 致水體缺氧或水質(zhì)惡化。2. 色度感官性指標(biāo)，水的色度來源于金屬化合物或有機化合物。3. 嗅和味感官性指標(biāo)， 水的異臭來源于還原性硫和氮的化合物、 揮發(fā)性有機物和氯氣 等污染物質(zhì)。4. 固體物質(zhì)分為溶解物質(zhì)與懸浮固體物質(zhì)， 其中懸浮固體物質(zhì)有可分為揮發(fā)性物質(zhì)和固 定性物質(zhì)。（二）化學(xué)性指標(biāo)1. 無機性指標(biāo)1）植物營養(yǎng)元素過多的氮、 磷進入天然水體，易導(dǎo)致富營養(yǎng)化，使水生植物尤其是藻類大量 繁殖，造成水中溶解氧急劇變化， 影響魚類生存， 并可能使某些湖泊由貧營養(yǎng)湖

2、發(fā)展為沼澤和干地。2）pH 和堿度一般要求處理后污水的 pH在 69之間。當(dāng)天然水體遭受酸堿污染時， pH 發(fā)生變化，消滅或抑制水體中生物的生長，妨礙水體自凈，還可腐蝕船舶。堿度指水中能與強酸定量作用的物質(zhì)總量， 按離子狀態(tài)可分為三類： 氫氧化 物堿度；碳酸鹽堿度；重碳酸鹽堿度。3）重金屬 作為微量金屬元素。危害：生物毒性，抑制微生物生長，使蛋白質(zhì)凝固；逐 級富集至人體，影響人體健康。5）含氮化合物氮是有機物中除碳以外的一種主要元素， 也是微生物生長的重要元素。 污水 中的氮有四種，即有機氮、氨氮、亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮。危害：消耗水體中溶解氧；促進藻類等浮游生物的繁殖，形成水華、赤潮； 引起魚

3、類死亡，導(dǎo)致水質(zhì)迅速惡化。關(guān)于氮的幾個指標(biāo)：有機氮：主要指蛋白質(zhì)和尿素。 TN ：一切含氮化合物 以 N 計量的總稱。 TKN ：TN 中的有機氮和氨氮， 不包括亞硝酸鹽氮、 硝酸鹽氮。 氨氮：有機氮化合物的分解，或直接來自含氮工業(yè)廢水。 NOx-N：亞硝酸鹽氮和 硝酸鹽氮。6）含磷化合物：磷也是有機物中的一種主要元素，是僅次于氮的微生物生長的重 要元素。磷主要來自：人體排泄物以及合成洗滌劑、牲畜飼養(yǎng)場及含磷工業(yè)廢水。 危害：促進藻類等浮游生物的繁殖，破壞水體耗氧和復(fù)氧平衡；使水質(zhì)迅速 惡化，危害水產(chǎn)資源。關(guān)于磷的幾個指標(biāo)：有機磷：有機磷包括磷酸甘油酸、磷肌酸等。無機磷： 磷酸鹽：正磷酸鹽 (

4、PO43-)、磷酸氫鹽(HPO42-)、磷酸二氫鹽 (H2PO4-)、偏磷酸鹽(PO3 -)。聚合磷酸鹽：焦磷酸鹽 (P2O47-)、三磷酸鹽 (P3O15-0 )、三磷酸氫鹽 (HP3O92-)2. 有機物指標(biāo)1) 總有機碳 (TOC：total organism carbon)：在 950高溫下，以鉑作為催化劑， 使水樣氣化燃燒，然后測定氣體中的 CO2 含量，從而確定水樣中碳元素總量。 測定中應(yīng)該去除無機碳的含量。2) 總需氧量 (TOD ：total oxygen demand)：在 900950高溫下，將污水中能被 氧化的物質(zhì) (主要是有機物，包括難分解的有機物及部分無機還原物質(zhì) )

5、，燃燒氧 化成穩(wěn)定的氧 化物后，測量載氣中氧的減少量，稱為總需氧量。測定方便而快 速。3) 化學(xué)需氧量 (COD ：chemical oxygen demand)：用化學(xué)方法氧化分解廢水水樣 中有機物過程中所消耗的氧化劑量折合成氧量 (O2)(mg/L) 。常用的氧化劑主要是 重鉻酸鉀 K2Cr2O7(稱CODCr)和高錳酸鉀 KMnO 4(原稱 CODMn或OC，現(xiàn)稱高錳 酸鹽指數(shù) )。酸性條件下，硫酸銀作為催化劑，氧化性最強。廢水中無機的還原 性物質(zhì)同樣被氧化。 如果廢水中有機物的組成相對穩(wěn)定， 則化學(xué)需氧量和生化需 氧量之間應(yīng)有一定的比例關(guān)系：生活污水通常在 0.40.5。4) 生化需氧

6、量 (BOD ：biological oxygen demand)：在規(guī)定條件下微生物氧化分解 污水或受污染的天然水樣中有機物所需要的氧量 (20， 5d)。反映了在有氧的條 件下，水中可生物降解的有機物的量主要污染特性 (以 mg/L 為單位 )。有機污染 物被好氧微生物氧化分解的過程， 一般可分為兩個階段： 第一個階段主要是有機 物被轉(zhuǎn)化成二氧化碳、水和氨；第二階段主要是氨被轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽和硝酸鹽。 污水的生化需氧量通常只指第一階段有機物生物氧化所需的氧量， 全部生物氧化 需要 20100d完成。實際中，常以 5d作為測定生化需氧量的標(biāo)準(zhǔn)時間，稱 5 日 生化需氧量 (BOD5)；通常以

7、20為測定的標(biāo)準(zhǔn)溫度?？偨Y(jié)：各種水質(zhì)之間 TOC或 TOD與BOD 不存在固定的相關(guān)關(guān)系。在水質(zhì)條件 基本不變的條件下， BOD 與 TOC 或TOD 之間存在一定的相關(guān)關(guān)系。5) 油類污染物：石油類：來源于工業(yè)含油污水。動植物油脂：產(chǎn)生于人的生活過 程和食品工業(yè)。危害： 油類污染物進入水體后影響水生生物的生長、 降低水體的 資源價值。油膜覆蓋水面阻礙水的蒸發(fā)， 影響大氣和水體的熱交換。 油類污染物 進入海洋， 改變海水的反射率和減少進入海洋表層的日光輻射， 對局部地區(qū)的水 文氣象條件可能產(chǎn)生一定影響。 大面積油膜將阻礙大氣中的氧進入水體， 從而降 低水體的自凈能力。石油污染對幼魚和魚卵的危害

8、很大，堵塞魚的鰓部， 能使魚 蝦類產(chǎn)生石油臭味，降低水產(chǎn)品的食用價值。破壞風(fēng)景區(qū)，危害鳥類生活。6) 酚類污染物來源：煤氣、焦化、石油化工、木材加工、合成樹脂等工業(yè)廢水。危害：原生質(zhì)毒物，可使蛋白質(zhì)凝固，引起神經(jīng)系統(tǒng)中毒。酚濃度低時，能 影響魚類的洄游繁殖。酚濃度達 0.10.2mg/L 時，魚肉有酚味。酚濃度高會引 起魚類大量死亡，甚至絕跡。 酚的毒性可抑制水中微生物的自然生長速度， 有時 甚至使其停止生長。 酚能與飲用水消毒氯產(chǎn)生氯酚， 具有強烈異臭 （0.001mg/L 即 有異味，排放標(biāo)準(zhǔn) 0.5mg/L） 。灌溉用水酚濃度超過 5mg/L 時，農(nóng)作物減產(chǎn)甚至 枯死。（三）生物性指標(biāo)1

9、. 來源及危害1）生活污水：腸道傳染病、肝炎病毒、 SARS、寄生蟲卵等制革屠宰等2）工業(yè)廢水：炭疽桿菌、鉤端螺旋體等3）醫(yī)院污水：各種病原體。危害：傳播疾病，影響衛(wèi)生，導(dǎo)致水體缺氧。2. 細菌總數(shù)水中細菌總數(shù)反映了水體有機污染程度和受細菌污染的程度。 常以細菌個數(shù) /mL 計。飲用水： 100 個/mL；醫(yī)院排水： 500 個/mL。3. 大腸菌群大腸菌群的值可表明水樣被糞便污染的程度， 間接表明有腸道病菌存在的可 能性。常以大腸菌群數(shù) /L 計。飲用水： 3 個/L；城市排水： 10000個/L ；游泳 池： 0.45：生化性好； B/C0.30：可生 化； B/C0.25：較難生化； B

10、/C0.2：不易生化。2. 根據(jù)測定相對耗氧速率判斷：耗氧速率就是單位生物量在單位時間內(nèi)的耗氧 量。以有廢水污染物 （底物 ）濃度為橫坐標(biāo)，以相對耗氧速率為縱坐標(biāo)，通過實驗 獲得相對耗氧曲線。相對耗 氧速率四. 微生物的呼吸類型（一）好氧呼吸好氧呼吸是營養(yǎng)物質(zhì)進入好氧微生物細胞后， 通過一系列氧化還原反應(yīng)獲得 能量的過程。有分子氧參與的生物氧化，反應(yīng)的最終受氫體是分子氧。 底物中的 氫被脫氫酶活化，并從底物中脫出交給輔酶 （遞氫體 ），同時放出電子，氧化酶利 用底物放出的電子激活游離氧， 活化氧和從底物中脫出的氫結(jié)合成水。 好氧呼吸 過程實質(zhì)上是脫氫和氧活化相結(jié)合的過程。在這個過程中，同時放出

11、能量。 依好 氧微生物的類型不同， 被其氧化的底物不同，氧化產(chǎn)物也不同。好氧呼吸有異養(yǎng) 型微生物呼吸和自養(yǎng)型微生物呼吸兩種。1. 異養(yǎng)型微生物：異養(yǎng)型微生物以有機物為底物 （ 電子供體 ） ，其終點產(chǎn)物為二氧 化碳、氨和水等無機物，同時放出能量。有機廢水的好氧生物處理，如活性污泥 法、生物膜法、污泥的好氧消化等屬于這種類型的呼吸。2. 自養(yǎng)型微生物：自養(yǎng)型微生物以無機物為底物 （電子供體 ），其終點產(chǎn)物也是無 機物，同時放出能量。（二）厭氧呼吸 厭氧呼吸是在無分子氧 （O2）的情況下進行的生物氧化。厭氧微生物只有脫氫 酶系統(tǒng)，沒有氧化酶系統(tǒng)。在呼吸過程中，底物中的氫被脫氫酶活化，從底物中 脫下

12、來的氫經(jīng)輔酶傳遞給除氧以外的有機物或無機物， 使其還原。 厭氧呼吸的受 氫體不是分子氧。在厭氧呼吸過程中， 底物氧化不徹底， 最終產(chǎn)物不是二氧化碳 和水，而是一些較原來底物簡單的化合物。 這種化合物還含有相當(dāng)?shù)哪芰浚?故釋 放能量較少。 如有機污泥的厭氧消化過程中產(chǎn)生的甲烷， 是含有相當(dāng)能量的可燃 氣體。厭氧呼吸按反應(yīng)過程中的最終受氫體的不同，可分為發(fā)酵和無氧呼吸。1. 發(fā)酵：指供氫體和受氫體都參與有機化合物的生物氧化作用，最終受氫體無需 外加，就是供氫體的分解產(chǎn)物 （有機物 ）。這種生物氧化作用不徹底，最終形成的 還原性產(chǎn)物，是比原來底物簡單的有機物，在反應(yīng)過程中，釋放的自由能較少， 故厭氧

13、微生物在進行生命活動過程中， 為了滿足能量的需要， 消耗的底物要比好 氧微生物的多。2. 無氧呼吸：是指以無機氧化物，如 NO3-，NO2-，SO24-，S2O23-，CO2 等代替分子 氧，作為最終受氫體的生物氧化作用。在反硝化作用中，受氫體為NO3-，在無氧呼吸過程中， 供氫體和受氫體之間也需要細胞色素等中間電子傳遞體， 并伴隨 有磷酸化作用，底物可被徹底氧化， 能量得以分級釋放， 故無氧呼吸也產(chǎn)生較多 的能量用于生命活動。 但由于有些能量隨著電子轉(zhuǎn)移至最終受氫體中， 故釋放的 能量不如好氧呼吸的多。五. 廢水的好氧生物處理與厭氧生物處理及其特點（一）好氧生物處理 好氧生物處理是在有游離氧

14、 （分子氧 ）存在的條件下，好氧微生物降解有機 物，使其穩(wěn)定、無害化的處理方法。微生物利用廢水中存在的有機污染物（以溶解狀與膠體狀的為主 ），作為營養(yǎng)源進行好氧代謝。這些高能位的有機物質(zhì)經(jīng)過 一系列的生化反應(yīng)，逐級釋放能量， 最終以低能位的無機物質(zhì)穩(wěn)定下來， 達到無 害化的要求，以便返回自然環(huán)境或進一步處置。特點：好氧生物處理的反應(yīng)速度較快，所需的反應(yīng)時間較短，故處理構(gòu)筑物 容積較小。且處理過程中散發(fā)的臭氣較少。 所以，目前對中、 低濃度的有機廢水， 或者說 BOD5濃度小于 500mg/L 的有機廢水，基本上采用好氧生物處理法。 在廢 水處理工程中，好氧生物處理法有活性污泥法和生物膜法兩大類

15、。 （二）厭氧生物處理廢水的厭氧生物處理是在沒有游離氧存在的條件下， 兼性細菌與厭氧細菌降 解和穩(wěn)定有機物的生物處理方法。 在厭氧生物處理過程中， 復(fù)雜的有機化合物被 降解、轉(zhuǎn)化為簡單的化合物，同時釋放能量。在這個過程中，有機物的轉(zhuǎn)化分為 三部分進行：部分轉(zhuǎn)化為 CH4，這是一種可燃氣體，可回收利用；還有部分被分 解為 CO2、H2O、NH 3、H2S 等無機物，并為細胞合成提供能量；少量有機物被 轉(zhuǎn)化、合成為新的原生質(zhì)的組成部分。 由于僅少量有機物用于合成， 故相對于好 氧生物處理法，其污泥增長率小得多。特點：由于廢水厭氧生物處理過程不需另加氧源，故運行費用低。此外，它 還具有剩余污泥量少、

16、可回收能量 （CH4）等優(yōu)點。其主要缺點是反應(yīng)速度較慢， 反應(yīng)時間較長，處理構(gòu)筑物容積大，出水水質(zhì)差等。為維持較高的反應(yīng)速度，需 維持較高的溫度，就要消耗能源。對于有機污泥和高濃度有機廢水 （一般 BOD52000mg/L）可采用厭氧生物處理法。六. 微生物的生長曲線及其在廢水生物處理中的意義微生物的生長規(guī)律： 微生物的生長規(guī)律一般是以生長曲線來反映。 按微生物 生長速率，其生長可分為四個生長期1. 停滯期如果活性污泥被接種到與原來生長條件不同的廢水中 （營養(yǎng)類型發(fā)生變化， 污泥培養(yǎng)馴化階段 ），或污水處理廠因故中斷運行后再運行，則可能出現(xiàn)停滯期。 這種情況下， 污泥需經(jīng)過若干時間的停滯后才能

17、適應(yīng)新的廢水， 或從衰老狀態(tài)恢 復(fù)到正常狀態(tài)。停滯期是否存在或停滯期的長短，與接種活性污泥的數(shù)量、 廢水 性質(zhì)、生長條件等因素有關(guān)。2. 對數(shù)期當(dāng)廢水中有機物濃度高， 且培養(yǎng)條件適宜，則活性污泥可能處在對數(shù)生長期。 處于對數(shù)生長期的污泥絮凝性較差，呈分散狀態(tài)，鏡檢能看到較多的游離細菌， 混合液沉淀后其上層液混濁，含有機物濃度較高，活性強沉淀不易， 用濾紙過濾 時，濾速很慢。3. 靜止期當(dāng)污水中有機物濃度較低， 污泥濃度較高時，污泥則有可能處于靜止期，處 于靜止期的活性污泥絮凝性好， 混合液沉淀后上層液清澈， 以濾紙過濾時濾速快。 處理效果好的活性污泥法構(gòu)筑物中，污泥處于靜止期。4. 衰老期當(dāng)污

18、水中有機物濃度較低， 營養(yǎng)物明顯不足時，則可能出現(xiàn)衰老期。處于衰 老期的污泥松散，沉降性能好，混合液沉淀后上清液清澈，但有細小泥花，以濾 紙過濾時，濾速快。注意合成產(chǎn)率系數(shù)和觀測產(chǎn)率系數(shù)。5. 在廢水生物處理中的意義：在廢水生物處理中，微生物是一個混合群體，它們 也有一定的生長規(guī)律。有機物多時 ,以有機物為食料的細菌占優(yōu)勢 ,數(shù)量最多；當(dāng) 細菌很多時，出現(xiàn)以細菌為食料的原生動物 ;而后出現(xiàn)以細菌及原生動物為食料 的后生動物。在污水生物處理過程中， 如果條件適宜， 活性污泥的增長過程與純 種單細胞微生物的增殖過程大體相仿。但由于活性污泥是多種微生物的混合群 體，其生長受廢水性質(zhì)、濃度、水溫、 p

19、H、溶解氧等多種環(huán)境因素的影響，因 此，在處理構(gòu)筑物中通常僅出現(xiàn)生長曲線中的某一兩個階段。 處于不同階段時的 污泥，其特性又很大的區(qū)別。七. 影響微生物生長的環(huán)境因素（一）微生物的營養(yǎng) 微生物要求的營養(yǎng)物質(zhì)必須包括組成細胞的各種原料和產(chǎn)生能量的物質(zhì)， 主 要有：水、碳素營養(yǎng)源、氮素營養(yǎng)源、無機鹽及生長因素。細胞的分子式： C5H7O2N（ 或 C60H87O23N12P）。對營養(yǎng)的需求：好氧微生物： BOD 5:N:P=100:5:1；厭氧微生物： BOD5:N:P=400:5:1。 1.水：組成部分，代謝過程的溶劑。細菌約 80%的成分為水分。 2.碳源：碳素含量占細胞干物質(zhì)的 50左右，碳

20、源主要構(gòu)成微生物細胞的含碳物 質(zhì)和供給微生物生長、繁殖和運動所需要的能量，一般污水中含有足夠碳源。3. 氮源：提供微生物合成細胞蛋白質(zhì)的物質(zhì)。4. 無機元素：主要有磷、硫、鉀、鈣、鎂等及微量元素。作用：構(gòu)成細胞成分， 酶的組成成分 ,維持酶的活性，調(diào)節(jié)滲透壓，提供自養(yǎng)型微生物的能源。磷：核 酸、磷脂、 ATP 轉(zhuǎn)化。硫：蛋白質(zhì)組成部分，好氧硫細菌能源。鉀：激活酶。鈣： 穩(wěn)定細胞壁，激活酶。鎂：激活酶，葉綠素的重要組成部分5. 生長因素：氨基酸、蛋白質(zhì)、維生素等。（二）溫度各類微生物所生長的溫度范圍不同，約為 5 80。此溫度范圍，可分為 最低生長溫度、最高生長溫度和最適生長溫度 （是指微生物生

21、長速度最快時溫 度 ）。依微生物適應(yīng)的溫度范圍，微生物可以分為中溫性 （2045）、好熱性 （高 溫性）（45以上）和好冷性 （低溫性）（20以下）三類。當(dāng)溫度超過最高生長溫度時， 會使微生物的蛋白質(zhì)迅速變性及酶系統(tǒng)遭到破壞而失活，嚴重者可使微生物死 亡。低溫會使微生物代謝活力降低， 進而處于生長繁殖停止?fàn)顟B(tài)， 但仍保存其生 命力。（三）pH不同的微生物有不同的 pH 適應(yīng)范圍。細菌、放線菌、藻類和原生動物的 p H 適應(yīng)范圍是在 410 之間。大多數(shù)細菌適宜中性和偏堿性 （pH6.57.5）的環(huán) 境。廢水生物處理過程中應(yīng)保持最適 pH范圍。當(dāng)廢水的 pH 變化較大時，應(yīng)設(shè) 置調(diào)節(jié)池，使進入反

22、應(yīng)器 （如曝氣池 ）的廢水，保持在合適的 pH 范圍。（四）溶解氧影響生物處理效果的重要因素。好氧微生物處理的溶解氧一般以 24mg/L 為宜。（五）有毒物質(zhì)在工業(yè)廢水中， 有時存在著對微生物具有抑制和殺害作用的化學(xué)物質(zhì)， 這類 物質(zhì)我們稱之為有毒物質(zhì)。 其毒害作用主要表現(xiàn)在細胞的正常結(jié)構(gòu)遭到破壞以及 菌體內(nèi)的酶變質(zhì)， 并失去活性。 在廢水生物處理時， 對這些有毒物質(zhì)應(yīng)嚴加控制， 但毒物濃度的允許范圍，需要具體分析。第十二章 活性污泥法 一.活性污泥與活性污泥法以及構(gòu)成活性污泥法的三要素 1.活性污泥：由細菌、菌膠團、原生動物、后生動物等微生物群體及吸附的污水 中有機和無機物質(zhì)組成的、 有一定

23、活力的、 具有良好的凈化污水功能的絮絨狀污 泥。2.活性污泥法：利用懸浮活性污泥的生物降解性能處理廢水中有機污染物的好氧 生物處理法。3. 構(gòu)成活性污泥法的三要素：1）引起吸附和氧化分解作用的微生物，也就是活性污泥；2）廢水中的有機物，它是處理對象，也是微生物的食料；3）溶解氧，沒有充足的溶解氧，好氧微生物既不能生存，也不能發(fā)揮氧化分解作 用。二.評價活性污泥的重要指標(biāo)1.混合液懸浮固體濃度 MLSS 曝氣池中污水和活性污泥混合后混合液懸浮固體的數(shù)量，單位： mg/l 。取混 合液 100mL，以快速濾紙過濾， 105烘箱內(nèi) 2 小時烘干至恒重，稱取其中固體 物質(zhì)的含量。MLSS=Ma+Me+

24、Mi+Mii式中： Ma具備活性細胞成分；Me內(nèi)源代謝殘留的微生物有機體；Mi 未代謝的不可生化的有機懸浮固體；Mii 吸附的無機懸浮固體。2.混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度 MLVSS 指混合液懸浮固體中有機物的數(shù)量，單位： mg/l。取測定 MLSS 后的濾紙與 固體物質(zhì)一同放入焚燒爐內(nèi)，經(jīng) 600800灼燒至殘留物無黑色，稱取殘留物 的含量，扣除濾紙的灰分后，即為 NVSS，MLSS 與 NVSS 的差即為 MLVSS。 由于 MLVSS 中不包括 Mii( 吸附的無機懸浮固體 )，因此比 MLSS 更能夠精 確地代表活性污泥中活性生物的數(shù)量。3. 污泥沉降比 SV30 取混合液至 1000m

25、L 或 100mL 量筒，靜止沉淀 30min 后，度量沉淀活性污 泥的體積，以占混合液體積的比例 (%)表示污泥沉降比。4. 污泥體積指數(shù) SVI( 簡稱污泥指數(shù) ) 曝氣池出口處混合液經(jīng) 30 分鐘靜止沉淀以后， 1 克干污泥所占的容積，單 位為 mL/g 。1L混合液沉淀 30min的活性污泥體積 (mL) SV30 (mL / L) SVI 30 1L混合液中懸浮固體干重 (g) MLSS(g /L) SV30與SVI 可以表示活性污泥的沉降濃縮性能，而 SVI 能夠更確切地反應(yīng) 處活性污泥的松散程度和凝絮沉降性能。三.氧轉(zhuǎn)移系數(shù) KLa 的測定dcdc KLa(cS c) ln(cS

26、 c) KLa t C dtLa S S La5. 污泥齡 SRT 曝氣池中工作著的活性污泥總量與每日排放的剩余污泥數(shù)量之比， 單位：d。 由于在穩(wěn)定運行時， 剩余污泥量也就是新增長的污泥量， 因此污泥齡就是污 泥在曝氣池中的平均停留時間，或污泥增長一倍平均所需要的時間。dc 3式中：dt 液相中溶解氧濃度變化率 (或氧轉(zhuǎn)移效率 )，kgO2/(m3?h)；KLa氧分子的總傳質(zhì)系數(shù)， h-1；cS 與界面氧分壓所對應(yīng)的溶液飽和溶解氧值， kgO2/m3；3 c溶液中溶解氧濃度， kgO2/m3。1.提高 KLa值：加強液相主體的紊流程度， 降低液膜厚度， 加速氣液界面的更新， 采用微孔曝氣方式

27、，增大氣液接觸面積等。2.提高 cS 值：提高氣相中的氧分壓。四. 活性污泥法的運行方式及其特點1.傳統(tǒng)活性污泥法 污水與回流污泥從池首端流入， 呈推流式至池的末端流出。 進口處有機物濃 度高，沿池長逐漸降低，可能造成前半段氧遠遠不夠，后半段供氧量超過需要。特點：適用于大中型污水處理廠。處理效率高，進水濃度不能過高，抗沖擊 負荷能力較差，體積負荷率低，曝氣池龐大，占用土地較多，基建費用較高。 2.完全混合法在分步曝氣的基礎(chǔ)上， 進一步大大增加進水點， 同時相應(yīng)增加回流污泥并使 其在曝氣池中迅速混合，長條形池子中也能做到完全混合狀態(tài)。特點： 1）池液中各個部分的微生物種類和數(shù)量基本相同，生活環(huán)境

28、也基本相 同；2）入流出現(xiàn)沖擊負荷時，池液的組成變化也較小，因為驟然增加的負 荷可為全池混合液所分擔(dān)， 而不是像推流中僅僅由部分回流污泥來承擔(dān)。 完全混 合池從某種意義上來講， 是一個大的緩沖器和均和池， 在工業(yè)污水的處理中有一 定優(yōu)點；3）池液里各個部分的需氧量比較均勻； 4）操作靈活， 可以通過改變 F： M 值，使其工作點處于污泥增長曲線上所期望的某一點，從而可以得到所期望 的出水水質(zhì)。3. 延時曝氣法與傳統(tǒng)污泥法類似。特點： 1）曝氣時間很長，達 24h甚至更長， MLSS 較高，達到 30006000mg /L；2）活性污泥在時間和空間上部分處于內(nèi)源呼吸狀態(tài)， 剩余污泥少而穩(wěn) 定，無

29、需消化，可直接排放；3）適用于污水量很小的場合，近年來，國內(nèi)小型污水處理系統(tǒng)多有 使用。4）由于負荷率低，所需要的池容積大，占地面積大，微生物長期處 于內(nèi)源呼吸期，污泥齡長。因此基建費用和動力消耗較大。4. 氧化溝法 氧化溝是延時曝氣法的一種特殊形式。 特點：池體狹長，池深較淺，溝槽中設(shè)有表面曝氣裝置，裝置的轉(zhuǎn)動，推動 溝內(nèi)液體迅速流動，具有曝氣和攪拌兩個作用。5. 接觸穩(wěn)定法 （吸附再生法 ）混合液曝氣過程中第一階段 BOD5 的下降是由于吸附作用造成的， 對于溶解 的有機物，吸附作用不大或沒有。 混合液的曝氣完成了吸附作用， 回流污泥的曝 氣完成穩(wěn)定作用。特點：直接用于原污水的處理比用于初

30、沉池的出流處理效果好； 可省去初沉 池；此方法剩余污泥量增加。6. 吸附生物降解工藝 AB 法A 級以高負荷或超高負荷運行， B 級以低負荷運行， A 級曝氣池停留時間 3060min，B 級停留時間 24h。不設(shè)初沉池， A 級曝氣池是一個開放性的生物 系統(tǒng)。A、B 兩級各有獨立的污泥回流系統(tǒng)，兩級污泥互不相混。特點：處理效果穩(wěn)定，具有抗沖擊負荷和 pH 變化的能力。該工藝還可以根 據(jù)經(jīng)濟實力進行分期建設(shè)。7. 序批式活性污泥法 SBR 法 由進水、反應(yīng)、沉淀、出水和閑置五個基本過程組成，從污水流入到閑置結(jié) 束構(gòu)成一個周期， 在每個周期里上述過程都是在一個設(shè)有曝氣或攪拌裝置的反應(yīng) 器內(nèi)依次進

31、行的。特點：優(yōu)點1）工藝系統(tǒng)組成簡單，不設(shè)二沉池，曝氣池兼具二沉池功能，無污 泥回流設(shè)備；2）耐沖擊負荷，在一般情況下 （包括工業(yè)污水處理 ）無需設(shè)置調(diào)節(jié)池；3）反應(yīng)推動力大，易于得到優(yōu)于連續(xù)流系統(tǒng)的出水水質(zhì)；4）運行操作靈活，通過適當(dāng)調(diào)節(jié)各單元操作的狀態(tài)可達到脫氮除磷 的效果；5）污泥沉淀性能好， SVI 值較低，能有效地防止絲狀菌膨脹；6）該工藝的各操作階段及各項運行指標(biāo)可通過計算機加以控制， 便于 自控運行，易于維護管理。缺點： 1）容積利用率低；2）水頭損失大；3）出水不連續(xù)；4）峰值需氧量高；5）設(shè)備利用率低；6）運行控制復(fù)雜； 7）不適用大水量。8. A/O 法：由厭氧池和好氧池組

32、成的同時去除污水中有機污染物及磷的處理系統(tǒng) 五 .污泥負荷與容積負荷：主要參數(shù)范圍 0.20.41. 污泥負荷單位質(zhì)量活性污泥在單位時間內(nèi)所能承受的 BOD5 量，單位： kgBOD 5/（kgM LSS?d）或 kgBOD 5/（kgMLVSS?d）。LSF （基質(zhì)的總投加量 ） Q （S0 Se）M （ 微生物的總量 ） X V式中：F/M營養(yǎng)與微生物比， gBOD5/（gMLSS?d）或 gBOD5/（gMLVSS?d）；Q與曝氣時間相當(dāng)?shù)钠骄M水量， m3/d；S0曝氣池進水的平均 BOD5 值， mg/L 或 kg/m3；Se曝氣池出水的平均 BOD5值，mg/L 或 kg/m3；X

33、曝氣池混合液污泥 濃度， MLSS 或MLVSS，mg/L或 kg/m3；V曝氣池體積， m3。2. 污泥容積負荷單位容積曝氣區(qū)在單位時間內(nèi)所能承受的 BOD5量， kgBOD5/（m3?d）L Q S0LVVV六 .活性污泥法的設(shè)計 （包括沉淀池設(shè)計 0.71.5）例 12-1某城市污水處理廠， 設(shè)計處理流量為 30000m3/d，經(jīng)沉淀后的 BOD5 為 2 00mg/L，希望處理后的出水 BOD5為 20mg/L。經(jīng)計算，設(shè)計曝氣池容積 V103000m3/d，MLVSS 2000mg/l，要求確定： 1）若采用鼓風(fēng)曝氣，以微孔曝氣盤作 為曝氣裝置， EA 10，若曝氣池溶解氧 c0 2

34、mg/l，溫度為 25，曝氣盤裝在 水下 4m，求鼓風(fēng)曝氣量及鼓風(fēng)機選型； 2）若采用表面機械曝氣時，求充氧量及 表面曝氣設(shè)備選型。有關(guān)參數(shù)： a0.5，b =0，.1 =0.8，=0.9 例 12-2某城市污水處理廠，設(shè)計處理流量為 30000m3/d，時變化系數(shù)為 1.5，經(jīng) 沉淀后的 BOD5 為 200mg/L，總氮為 30mg/l，總磷為 3mg/l，擬采用活性污泥法 進行處理，希望處理后的出水 BOD5為 20mg/L。計算與設(shè)計該活性污泥法處理 系統(tǒng)。七. 水體氮、磷污染的危害 氮、磷為植物營養(yǎng)物質(zhì)，能助長藻類和水生生物，引起水體富營養(yǎng)化，影響 飲用水水源。1. 氮污染的危害：消

35、耗水體中溶解氧；促進藻類等浮游生物的繁殖，形成水華、 赤潮；引起魚類死亡，導(dǎo)致水質(zhì)迅速惡化。2. 磷污染的危害：促進藻類等浮游生物的繁殖，破壞水體耗氧和復(fù)氧平衡；使水 質(zhì)迅速惡化，危害水產(chǎn)資源。八. 生物脫氮的機理在微生物的作用下，將有機氮和氨態(tài)氮轉(zhuǎn)化為 N2和 NxO氣體的過程，其中 包括硝化和反硝化兩個反應(yīng)過程。 硝化是在好氧條件下由亞硝酸菌和硝酸菌共同 完成。將廢水中的氨態(tài)氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽和硝酸鹽，硝化細菌為化能自養(yǎng)菌， 生 長率低，對環(huán)境影響較為敏感，溫度、溶解氧、污泥齡、 PH、有機負荷等對他 有較大影響。反硝化是指在無氧條件下，反硝化菌將硝酸鹽氮（NO-3 ）和亞硝酸鹽氮（NO-2

36、 ）還原為 N2 的過程，反硝化細菌屬于異養(yǎng)型兼性厭氧菌，在無氧而有硝酸 鹽或亞硝酸鹽存在時， 以 NO-3 和 NO-3 為電子受體， 以有機炭為電子供體和營養(yǎng)源 進行反硝化反應(yīng)。同化作用去除的氮依運行條件和水質(zhì)而定，如果微生物細胞中氮含量以 12.5%計算，同化氮去除占原污水 BOD 的 2%5%，氮去除率在 8%20%。九. 生物除磷的機理利用好氧微生物中聚磷菌在好氧條件下對污水中溶解性磷酸鹽過量吸收作用， 然后沉淀分離而除磷。1. 厭氧環(huán)境中污水中的有機物在厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸菌的作用下轉(zhuǎn)化為乙酸苷； 而活性污泥中的 聚磷菌在厭氧的不利狀態(tài)下， 將體內(nèi)積聚的聚磷分解， 分解產(chǎn)生的能量一部分供

37、聚磷菌生存，另一部分能量供聚磷菌主動吸收乙酸苷轉(zhuǎn)化為 PHB（聚 -羥基丁酸 ） 的形態(tài)儲藏于體內(nèi)。聚磷分解形成的無機磷釋放回污水中，這就是厭氧釋磷。2. 好氧環(huán)境中進入好氧狀態(tài)后，聚磷菌將儲存于體內(nèi)的 PHB 進行好氧分解并釋出大量能 量供聚磷菌增殖等生理活動， 部分供其主動吸收污水中的磷酸鹽， 以聚磷的形式 積聚于體內(nèi)，這就是好氧吸磷。 剩余污泥中包含過量吸收磷的聚磷菌， 也就是從 污水中去除的含磷物質(zhì)。普通活性污泥法通過同化作用除磷率可以達到 12%2 0%。而具生物除磷功能的處理系統(tǒng)排放的剩余污泥中含磷量可以占到干重5%6%，去除率基本可滿足排放要求。十.生物脫氮與生物脫氮除磷的主要工

38、藝 1.生物脫氮的主要工藝：三段生物脫氮工藝、 Bardenpho生物脫氮工藝、缺氧 好氧生物脫氮工藝 缺氧 好氧生物脫氮工藝 (A/O) 該工藝將反硝化段設(shè)置在系統(tǒng)的前面，又稱前置 式反硝化生物脫氮系統(tǒng)。 反硝化反應(yīng)以水中的有機物為碳源， 曝氣池中含有大量 的硝酸鹽的回流混合液，在缺氧池中進行反硝化脫氮。2.生物脫氮除磷的主要工藝： A2/O 工藝、改進的 Bardenpho工藝、 UCT 工藝、S BR 工藝、 MSBR 脫氮除磷工藝、三溝式氧化溝、 UNITANK 工藝、YAAO 工藝。 十一 .生物脫氮除磷法的設(shè)計例 12-3江南某城鎮(zhèn)建污水處理廠一座，已知近期規(guī)劃人口 50000 人

39、，生活污水 量綜合排放定額為 180L/人 ?d，污水水質(zhì)為： COD：450mg/L，BOD5：185mg/L， SS：250mg/L，TKN ：30mg/L，TP：5.0mg/L。要求對該鎮(zhèn)污水進行除磷脫氮， 采用 A2/O 工藝且出水水質(zhì)指標(biāo)要求達到下列標(biāo)準(zhǔn)： COD70mg/L，BOD520mg /L，SS20mg/L，NH3-N10mg/L，TP3000有毒； 3）硫酸鹽、硝酸鹽； 4）一定 濃度的有毒有機物：酚、氰、甲醛、氯仿等。四 .厭氧與好氧的聯(lián)用 （A/O 法）1.用于預(yù)處理，調(diào)節(jié)廢水的可生化性的 A/O 聯(lián)用：多用于難以生物處理的工業(yè)廢 水的處理。一般來說工業(yè)廢水的成分比較

40、復(fù)雜， 且含有較多的有毒物質(zhì)， 其可生 化性較差， 這是常常利用厭氧生物處理作為預(yù)處理或前處理， 對廢水的可生化性 進行調(diào)節(jié)和改善，在經(jīng)過一定時間的厭氧處理之后，在進入好氧生物處理系統(tǒng)， 進行好氧生物的處理。2.脫氮的 A/O 聯(lián)用：多用于廢水含有較多的氮元素和對出水的含氮量有較高的要 求。在好氧的條件下，進行硝化反應(yīng)將水中的氮元素轉(zhuǎn)化成為硝態(tài)或亞硝態(tài)的氮， 然后在缺氧的條件下， 進行反硝化反應(yīng)， 將硝態(tài)和亞硝態(tài)的氮轉(zhuǎn)化成氮氣從水體 中脫離出來， 從而達到對廢水脫氮的目的。 在好氧硝化的同時對廢水的有機污染 物進行去除。3. 除磷的 A/O 聯(lián)用：用于廢水中對磷元素的去除。 利用的是聚磷菌在厭

41、氧條件下 放磷和好氧條件下過量吸磷的特點為工作原理， 以去除含有大量的過量吸磷的聚 磷菌的剩余污泥來達到目的。在處理的工藝流程中，都有含磷污泥的回流環(huán)節(jié)， 同時在好氧過程中，對廢水中的有機物進行去除。第十八章 污泥處理一.污泥的來源、性質(zhì)及指標(biāo)1.來源：柵渣、沉砂池沉渣、初沉池污泥、二沉池生物污泥2.性質(zhì)：富含有機物，易腐化、破壞環(huán)境，城市污水廠所產(chǎn)生的污泥量約為處理 水體積的 1%左右 （0.5%1.5%），含水率達到 99.2%左右。3. 指標(biāo)： 1）含水率與含固率：含水率是污泥中水含量的百分數(shù)，含固率則是污泥 中固體或干泥含量的百分數(shù)。含水率在 85以上呈流態(tài)， 65 85時呈塑態(tài)， 低于 60呈固態(tài)。當(dāng)含水率變化時，可近似地用下式計算濕污泥的體積：V1 PS2 1 Pw2V2 PS1 1 Pw12）揮發(fā)性固體：揮發(fā)性固體 （用 VSS表示），是指污泥中在 600oC 的燃燒爐中能被 燃燒，并以氣體逸出的那部分固體，反映污泥的穩(wěn)定化程度。3）污泥中的有毒有害物質(zhì)4）污泥的脫水性能：用指數(shù)比抗阻值 （r）或毛細吸水時間 （CST）評價。 二.污泥的處理處置基本流程以及各部分的作用（一）基本流程原污泥 儲存 濃縮 穩(wěn)定 調(diào)