同濟(jì)環(huán)工水控教案

1、第九章 污水水質(zhì)與污水出路 第一節(jié) 污水水質(zhì) 國(guó)際通用三大類指標(biāo)：物理性指標(biāo)、 化學(xué)性指標(biāo)、 生物性指標(biāo)水質(zhì)分析指標(biāo)：1、 物理性指標(biāo)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)惡化色度：感官性指標(biāo)，水的色度來(lái)源于金屬化合物或有機(jī)化合物嗅和味：感官性指標(biāo)，水的異臭來(lái)源于還原性硫和氮的化合物、揮發(fā)性有機(jī)物和氯氣等污染物質(zhì)固體物質(zhì)： 溶解物質(zhì)、懸浮固體物質(zhì)、揮發(fā)性物質(zhì)、固定性物質(zhì)2、 化學(xué)性指標(biāo) （1） 生化需氧量（BOD）biological oxygen demand在一定條件下，好氧微生物氧化分解水中有機(jī)物所需要的氧量。（20，5d）。反映了在有氧的條

2、件下，水中可生物降解的有機(jī)物的量主要污染特性（以mg/L為單位）。有機(jī)污染物被好氧微生物氧化分解的過(guò)程，一般可分為兩個(gè)階段：第一個(gè)階段主要是有機(jī)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(jī)物生物氧化所需的氧量，全部生物氧化需要20100d完成。實(shí)際中，常以5d作為測(cè)定生化需氧量的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，稱5日生化需氧量（BOD5）；通常以20為測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)溫度。討論： 任何日BOD與第一階段BOD(L0)的關(guān)系 生化研究試驗(yàn)表明,生化反應(yīng)的速度決定于微生物和有機(jī)物的含量,至于水中溶解氧的含量只要滿足微生物的生命活動(dòng)就可以,在反應(yīng)初期,微生物的數(shù)量是

3、增加的,但到一定時(shí)間后,微生物的量就受到有機(jī)物含量的限制而達(dá)到最大值,此時(shí)反應(yīng)速度受到有機(jī)物含量的限制,即有機(jī)物的降解速度和該時(shí)刻水中有機(jī)物的含量成正比,由于有機(jī)物可以用生化需氧量表示,所以水中的耗氧速率和該時(shí)刻的生化需氧量成正比2 / 108 d(L0-Lt)/dt=KLt dLt/dt=-KLt 式中: L0、Lt分別表示開(kāi)始、t時(shí)刻水中剩余的第一階段的BOD K反應(yīng)速率常數(shù)，d-1積分得： 任何時(shí)刻水中剩余的BOD為L(zhǎng)t=L0 e -Kt從而求得經(jīng)t時(shí)間反應(yīng)消耗的溶解氧BODt為: BODt=L0-Lt=L0(1-e-Kt)=L0(1-10-kt) (k =K /2.303)(經(jīng)驗(yàn)表明:

4、20時(shí),k=0.1 日-1,若t=5天,則 BOD5=0.68L0) 反應(yīng)速度常數(shù)k與溫度的關(guān)系利用阿累尼烏斯經(jīng)驗(yàn)公式可求得: K(t)=k(20)(T-20)式中:K(t)T時(shí)反應(yīng)速率常數(shù)，d-1k(20)20時(shí)反應(yīng)速率常數(shù)，d-1溫度系數(shù)(經(jīng)驗(yàn):在10-30時(shí)，=1.047) 第一階段BOD(L0)與溫度的關(guān)系L0隨溫度增加而增大,關(guān)系式為: L0(t)=L0(20)0.02T+0.6式中: L0(t)T時(shí)的第一階段的BODL0(20)20時(shí)的第一階段的BOD （2） 化學(xué)需氧量（COD） chemical oxygen demand用化學(xué)方法氧化水中有機(jī)物過(guò)程中所消耗的氧化劑量折合成的氧

5、量（O2）（mg/L）。常用的氧化劑主要是重鉻酸鉀（稱 CODCr）和高錳酸鉀(稱CODMn 或OC ) 。酸性條件下，硫酸銀作為催化劑，氧化性最強(qiáng)。廢水中無(wú)機(jī)的還原性物質(zhì)同樣被氧化。如果廢水中有機(jī)物的組成相對(duì)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。當(dāng)前測(cè)定COD常用的方法有:(1) 重鉻酸鉀法(CODCr)：以0.25N重鉻酸鉀溶液為氧化劑,以硫酸銀為催化劑,加入水樣,加熱回流兩小時(shí),然后將重鉻酸鉀的消耗量折算成每升水樣耗氧的毫克數(shù)。此法氧化程度高，用于污染嚴(yán)重的水和工業(yè)廢水的測(cè)定。(2) 高錳酸鉀法(OC或CODMn)：用0.01N高錳酸鉀溶液為氧

6、化劑，加入水樣,煮沸10分鐘(水浴為30分鐘),然后將高錳酸鉀的消耗量折算成每升水樣耗氧的毫克數(shù)。此法用于較清潔的水樣。討論：v COD與BOD5的比較比較CODBOD5測(cè)試時(shí)間耗時(shí)短 2小時(shí)時(shí)間長(zhǎng) 5天代表性較全面反映有機(jī)物只反映可生物降解的有機(jī)物成本僅需化學(xué)試劑需要培養(yǎng)微生物v COD與BOD5優(yōu)缺點(diǎn)：BOD5優(yōu)點(diǎn)：基本上反映了有機(jī)物進(jìn)入水體后，能被生物氧化分解的有機(jī)物的量，比較符合實(shí)際情況，較為確切的說(shuō)明問(wèn)題。缺點(diǎn)：完成全部檢驗(yàn)需時(shí)5天，對(duì)于指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐不夠迅速、及時(shí)，且毒性強(qiáng)的廢水可抑制微生物的作用而影響測(cè)定結(jié)果，有時(shí)甚至無(wú)法測(cè)定。COD優(yōu)點(diǎn)：幾乎可以表示出有機(jī)物全部氧化所需要的氧量,

7、它的測(cè)定不受廢水水質(zhì)的限制,并且在3個(gè)小時(shí)內(nèi)即能完成。缺點(diǎn)：不能反映出被生物氧化分解的有機(jī)物的量。BOD5雖有不少缺點(diǎn),但從有機(jī)物對(duì)水體的影響角度看,還沒(méi)有比BOD5更好的指標(biāo)。在沒(méi)有條件測(cè)定BOD時(shí)，可采用COD方法。（3） 總有機(jī)碳（TOC）和總需氧量（TOD）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(cè)定氣體中的CO2含量，從而確定水樣中碳元素總量。測(cè)定中應(yīng)該去除無(wú)機(jī)碳的含量。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(jī)物，包括難分解的有機(jī)物及部分無(wú)機(jī)還原物質(zhì)），

8、燃燒氧化成穩(wěn)定的氧化物后，測(cè)量載氣中氧的減少量，稱為總需氧量（TOD）。TOD測(cè)定方便而快速。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。（4） 油類污染物石油類：來(lái)源于工業(yè)含油污水。動(dòng)植物油脂：產(chǎn)生于人的生活過(guò)程和食品工業(yè)。油類污染物進(jìn)入水體后影響水生生物的生長(zhǎng)、降低水體的資源價(jià)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(jìn)入海洋，改變海水的反射率和減少進(jìn)入海洋表層的日光輻射，對(duì)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(jìn)入水體，從而降低水體的自凈能力。石油污染

9、對(duì)幼魚和魚卵的危害很大，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(jià)值。破壞風(fēng)景區(qū)，危害鳥類生活。（5） 酚類污染物酚污染來(lái)源：煤氣、焦化、石油化工、木材加工、合成樹(shù)脂等工業(yè)廢水。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(shí)，能影響魚類的洄游繁殖。酚濃度達(dá)0.10.2mg/L時(shí)，魚肉有酚味。酚濃度高會(huì)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(zhǎng)速度，有時(shí)甚至使其停止生長(zhǎng)。酚能與飲用水消毒氯產(chǎn)生氯酚，具有強(qiáng)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(guò)5mg/L時(shí), 農(nóng)作物減產(chǎn)甚至枯死。（6） 無(wú)機(jī)物性質(zhì)指標(biāo)植物營(yíng)養(yǎng)

10、元素：過(guò)多的氮、磷進(jìn)入天然水體，易導(dǎo)致富營(yíng)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(yíng)養(yǎng)湖發(fā)展為沼澤和干地。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(shí)，pH發(fā)生變化，消滅或抑制水體中生物的生長(zhǎng)，妨礙水體自凈，還可腐蝕船舶。堿度指水中能與強(qiáng)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。重金屬：作為微量金屬元素。重金屬的主要危害：生物毒性，抑制微生物生長(zhǎng)，使蛋白質(zhì)凝固;逐級(jí)富集至人體，影響人體健康。（7） 含氮化合物 氮是有機(jī)物中除碳以外的一種主要元素，也是微生物生長(zhǎng)的重要元素。

11、污水中的氮有四種，即有機(jī)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(jìn)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。關(guān)于氮的幾個(gè)指標(biāo)：有機(jī)氮：主要指蛋白質(zhì)和尿素。 TN：一切含氮化合物以N計(jì)量的總稱。TKN： TN中的有機(jī)氮和氨氮，不包括亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮。氨氮：有機(jī)氮化合物的分解，或直接來(lái)自含氮工業(yè)廢水。NOx-N：亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮。（8） 含磷化合物 磷也是有機(jī)物中的一種主要元素，是僅次于氮的微生物生長(zhǎng)的重要元素。磷主要來(lái)自：人體排泄物以及合成洗滌劑、牲畜飼養(yǎng)場(chǎng)及含磷工業(yè)廢水。危害：促進(jìn)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

12、，危害水產(chǎn)資源。 含磷化合物 有機(jī)磷：有機(jī)磷包括磷酸甘油酸、磷肌酸等無(wú)機(jī)磷：磷酸鹽:正磷酸鹽(PO43-)、磷酸氫鹽(HPO42-) 、磷酸二氫鹽（H2PO4- ） 、聚合磷酸鹽：焦磷酸鹽(P2O74)、三磷酸鹽(P3O105-)、三磷酸氫鹽(HP3O92-)生物性指標(biāo) 來(lái)源及危害：生活污水：腸道傳染病、肝炎病毒、SARS、寄生蟲卵等制革屠宰等工業(yè)廢水：炭疽桿菌、鉤端螺旋體等醫(yī)院污水：各種病原體 危害：傳播疾病，影響衛(wèi)生，導(dǎo)致水體缺氧細(xì)菌總數(shù)：水中細(xì)菌總數(shù)反映了水體有機(jī)污染程度和受細(xì)菌污染的程度。常以細(xì)菌個(gè)數(shù)/mL計(jì)。飲用水：<100個(gè)/mL醫(yī)院排水：<500/mL大腸菌群：大腸菌

13、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(jì)。飲用水：<3個(gè)/L城市排水：<10000個(gè)/L游泳池： <1000個(gè)/L融會(huì)貫通各水質(zhì)指標(biāo)間的關(guān)系第二節(jié)污染物在水體環(huán)境中的遷移與轉(zhuǎn)化水體的自凈作用河流的自凈作用是指河水中的污染物質(zhì)在河水向下游流動(dòng)中濃度自然降低的現(xiàn)象。1. 根據(jù)凈化機(jī)制分為三類 物理凈化：稀釋、擴(kuò)散、沉淀化學(xué)凈化：氧化、還原、分解生物凈化：水中微生物對(duì)有機(jī)物的氧化分解作用2. 污水排入河流的混合過(guò)程豎向混合階段：污染物排入河流后因分子擴(kuò)散、湍流擴(kuò)散、彌散作用逐步向河水中分散，由于一般河流的深度與寬度相比較小，所以首先在深

14、度方向上達(dá)到濃度分布均勻，從排放口到深度上達(dá)到濃度分布均勻的階段稱為豎向混合階段，同時(shí)也存在橫向混合作用。橫向混合階段：當(dāng)深度上達(dá)到濃度分布均勻后，在橫向上還存在混合過(guò)程。經(jīng)過(guò)一定距離后污染物在整個(gè)橫斷面上達(dá)到濃度分布均勻，這一過(guò)程稱為橫向混合階段。斷面充分混合后階段：在橫向混合階段后，污染物濃度在橫斷面上處處相等。河水向下游流動(dòng)的過(guò)程中，持久性污染物的濃度將不再變化，非持久性污染物濃度將不斷減少。3. 持久污染物的稀釋擴(kuò)散當(dāng)持久性污染物隨污水穩(wěn)態(tài)排入河流后，經(jīng)過(guò)混合過(guò)程達(dá)到充分混合階段時(shí)，污染物濃度可由質(zhì)量守恒原理得出河流完全混合模式：式中： 排放口下游河水的污染物濃度； w，qvw污水的污

15、染物濃度和流量； h，qvh上游河水的污染物濃度和流量。4. 非持久性污染物的稀釋擴(kuò)散和降解河斷面達(dá)到充分混合后，污染物濃度受到縱向分散作用和污染物的自身分解作用不斷減小。根據(jù)質(zhì)量守恒原理，其變化過(guò)程可用下式描述：式中： u河水流速；x初始點(diǎn)至下游x斷面處的距離；Mx縱向分散系數(shù)；K污染物分解速度常數(shù)；0初始點(diǎn)的污染物濃度；x斷面處的污染物濃度。5. 水體污染與恢復(fù)氧垂曲線：水體受到污染后，水體中溶解氧逐漸被消耗，到臨界點(diǎn)后又逐步回升的變化過(guò)程，稱氧垂曲線。有機(jī)物降解： 氧垂曲線的求解：35、某點(diǎn)處的氧不足量變化速率是該處耗氧速率和復(fù)氧速率之和： 求解得某點(diǎn)的虧氧量：某點(diǎn)的溶解氧： c= cs

16、- D到達(dá)最缺氧點(diǎn)時(shí)間dD /dt=0：討論：氧垂曲線反映：廢水排入河流后溶解氧的變化,表示河流的自凈過(guò)程；最缺氧點(diǎn)的位置及其溶解氧含量溶解氧的來(lái)源：原有水中的氧；大氣復(fù)氧；水生植物光合作用。氧 的 消 耗：有機(jī)物的生物氧化；硝化作用；水底沉泥的分解；水生植物的呼吸作用；無(wú)機(jī)還原性物質(zhì)的影響。若Cp點(diǎn)的溶解氧(DO)大于規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值，從溶解氧的角度，污水的排放未超過(guò)河段的自凈能力。若Cp的溶解氧(DO)小于規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，從溶解氧的角度，污水的排放超過(guò)河段的自凈能力，甚至出現(xiàn)無(wú)氧狀態(tài)，此時(shí)氧垂曲線中斷，水體失去自凈能力，產(chǎn)生厭氧分解，水質(zhì)變壞，河水發(fā)臭。水體存在的生物群可反映河流自凈的進(jìn)程。如污染

17、重時(shí)，真菌、藍(lán)、綠藻占優(yōu)勢(shì)；水質(zhì)變好時(shí)，后生動(dòng)物(鐘蟲、輪蟲)、硅藻就會(huì)出現(xiàn)。因此，可用水生物群落結(jié)構(gòu)來(lái)判斷和評(píng)價(jià)水體自凈的狀況。6. 污染物在不同水體中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律污染物在河流中的擴(kuò)散和分解受到河流的流量、流速、水深等因素的影響。河口是指河流進(jìn)入海洋前的感潮河段。河口污染物的遷移轉(zhuǎn)化受潮汐影響，受漲潮、落潮、平潮時(shí)的水位、流向和流速的影響。湖泊水庫(kù)的貯水量大，但水流一般比較慢，污染物的稀釋、擴(kuò)散能力較弱。海洋雖有巨大的自凈能力，但是海灣或海域局部的納污和自凈能力差別很大。污染物在地下水中的遷移轉(zhuǎn)化受多種因素影響，地下水一旦污染，要恢復(fù)原狀非常困難。第三節(jié) 污水出路 1. 污水的最終出路：排

18、放水體 工農(nóng)業(yè)利用 處理后回用2. 污水排放水體的限制： 污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)GB89781996城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn) GB 189182002 地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB 38382002 海洋水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB30973. 污水回用應(yīng)滿足的要求：對(duì)人體健康不應(yīng)產(chǎn)生不良影響 對(duì)環(huán)境質(zhì)量和生態(tài)系統(tǒng)不應(yīng)產(chǎn)生不良影響對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量不應(yīng)產(chǎn)生不良影響 應(yīng)符合應(yīng)用對(duì)象對(duì)水質(zhì)的要求或標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)為使用者和公眾所接受 回用系統(tǒng)在技術(shù)上可行，操作簡(jiǎn)便價(jià)格應(yīng)比自來(lái)水低廉 應(yīng)有安全使用的保障4. 城市污水回用的幾個(gè)方面城市生活用水和市政用水：供水、城市綠地灌溉、市政與建筑用水、城市景觀農(nóng)業(yè)、林業(yè)、漁業(yè)和畜牧業(yè)工業(yè)：工藝生產(chǎn)用水

19、、冷卻用水、鍋爐補(bǔ)充水、其他雜用水、地下水回灌、其他方面第四節(jié)廢水處理方法1、 通常分為物理處理法、化學(xué)處理法、生物處理法三大類；1. 物理處理法：利用物理作用分離或回收廢水中的懸浮物(或油)的處理方法。通常有重力分離法(沉淀池、沉砂池、氣浮池)、離心分離法(離心機(jī)和水旋分離器)和篩選分離法(格柵、篩網(wǎng)、砂濾池、微濾機(jī))。此外，利用蒸發(fā)法濃縮廢水中的溶解性不揮發(fā)物質(zhì)也是一種物理處理法。2. 化學(xué)處理法：通過(guò)化學(xué)反應(yīng)和傳質(zhì)作用來(lái)分離、去除廢水中呈溶解、膠體狀的污染物或?qū)⑵滢D(zhuǎn)化為無(wú)害物質(zhì)的處理方法。在化學(xué)處理法中，以投加化學(xué)藥劑為基礎(chǔ)的處理單元有：混凝、中和、氧化還原反應(yīng)等；以傳質(zhì)作用為基礎(chǔ)的處理

20、單元有：萃取、汽提、吹脫、吸附、離子交換、電崐滲折和反滲透等(后二種又稱膜分離技術(shù))。在傳質(zhì)作用的處理單元中，既有化學(xué)反應(yīng)，又有與之相關(guān)的物理作用，所以可以從化學(xué)處理法中分離出另一類處理方法，稱為物理化學(xué)法。3. 生物處理法：通過(guò)微生物的代謝作用，使廢水中呈溶解、膠體和微細(xì)懸浮狀態(tài)的有機(jī)物，轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定、無(wú)害的物質(zhì)的廢水處理方法。根據(jù)作用微生物的不同，生物處理又可分為好氧生物處理和厭氧生物處理兩種類型。好氧生物處理又分為活性污泥法(完全混合、多點(diǎn)進(jìn)水、延時(shí)曝氣)和生物膜法(生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、生物接觸氧化、生物硫化床)2、 廢水處理的分級(jí)和處理程度一級(jí)處理：從廢水中除去呈懸浮狀的固體污染物，SS

21、去除率為70-80，BOD去除率為25-40，廢水凈化程度不高。二級(jí)處理：大幅度去除廢水中的有機(jī)污染物(BOD)去除率為80-90三級(jí)處理：進(jìn)一步去除二級(jí)處理中未能去除的污染物，如氮、磷。三級(jí)處理耗資較大，管理復(fù)雜，主要用于廢水復(fù)用為目的處理。以計(jì)算為例說(shuō)明廢水排放前所需處理的程度。例：河水最旱年最旱月平均時(shí)流量：Q=5 m3/秒,含酚廢水流量(最大) q=100 m3/時(shí)=0.028 m3/秒,廢水含酚濃度 C0=200 mg/L,河水中酚濃度 C1=0.005 mg/L,混合系數(shù)取 a=0.75,計(jì)算此生產(chǎn)廢水排入河道前,酚所需處理的程度？(注：計(jì)算時(shí)應(yīng)以最不利的情況為基準(zhǔn)，即河水流量以最

22、旱年最旱月平均流量計(jì)，廢水以最高時(shí)流量計(jì)。水體中酚濃度C20.01 mg/L) 解：由于廢水和河水混合前后所含的酚量相等，所以C1×aQC×(aQq)×C2C(aQq)×C2C1×aQ/q式中：C 允許排入河流的揮發(fā)酚濃度 mg/LC1廢水排放口上游河水中的揮發(fā)酚濃度 mg/LC2水體中揮發(fā)酚最大容許濃度 mg/La混合系數(shù)C(0.75×50.028)×0.01-0.75×5×0.005/0.0280.68 mg/L但由于排放標(biāo)準(zhǔn)為0.5 mg/L,所以廢水所需處理的程度為E=（C0-C）/C0×

23、;100=(200-0.5)/200×100=99.75如果計(jì)算值C0.5 mg/L，則計(jì)算上式時(shí)采用計(jì)算所得的數(shù)字。第十章 污水的物理處理(1) 第一節(jié) 格柵和篩網(wǎng)1、 格柵的作用 格柵由一組（或多組）相平行的金屬柵條與框架組成，傾斜安裝在進(jìn)水的渠道，或進(jìn)水泵站集水井的進(jìn)口處，以攔截污水中粗大的懸浮物及雜質(zhì)。作用：去除可能堵塞水泵機(jī)組及管道閥門的較粗大懸浮物，并保證后續(xù)處理設(shè)施能正常運(yùn)行。選用柵條間距的原則：不堵塞水泵和水處理廠、站的處理設(shè)備。格柵所截留的污染物數(shù)量與地區(qū)的情況、污水溝道系統(tǒng)的類型、污水流量以及柵條的間距等因素有關(guān)，可參考的一些數(shù)據(jù)：當(dāng)柵條間距為1625mm時(shí)，柵渣

24、截留量為0.100.05m3/（103m3污水）；當(dāng)柵條間距為40mm左右時(shí)，柵渣截留量為0.030.01 m3/（103m3污水）；柵渣的含水率約為80%，密度約為960kg/m3。2、 格柵的清渣方法人工清除： 與水平面傾角：45º60º 設(shè)計(jì)面積應(yīng)采用較大的安全系數(shù)，一般不小于進(jìn)水渠道面積的2倍，以免清渣過(guò)于頻繁。機(jī)械清除：與水平面傾角：60º70º過(guò)水面積一般應(yīng)不小于進(jìn)水管渠的有效面積的1.2倍。3、 格柵的類型 XG型旋轉(zhuǎn)式格柵除污機(jī) 回轉(zhuǎn)式固液分離機(jī)螺旋壓榨細(xì)格柵 螺旋壓榨細(xì)格柵 回轉(zhuǎn)式格柵除砂機(jī)及柵渣皮帶輸送機(jī)齒耙式格柵除污機(jī)GL型格柵除污

25、機(jī)階梯式細(xì)格柵曝氣沉砂池前細(xì)格柵格柵的液位差自動(dòng)控制格柵柵條斷面形狀：圓形、矩形、方形圓形的水力條件較方形好，但剛度較差。目前多采用斷面形狀為矩形的柵條4、 格柵的設(shè)計(jì)與計(jì)算 通過(guò)格柵的水頭損失h2的計(jì)算： 式中： h 0計(jì)算水頭損失，m； v污水流經(jīng)格柵的速度，m/s； 阻力系數(shù)，其值與柵條斷面的幾何形狀有關(guān)； k考慮到格柵受污染物堵塞后阻力增大的系數(shù)，可用式： k=3.36v-1.32求定，一般采用k=3。 格柵的建筑尺寸1. 格柵的間隙數(shù)量n式中：d柵條間距，m；h柵前水深，m； v污水流經(jīng)格柵的速度，m/s。格柵的建筑寬度b 式中：b格柵的建筑寬度；s柵條寬度，m。3.柵后槽的總高度h

26、總：式中：h柵前水深，m；h2格柵的水頭損失,m；h1格柵前渠道超高，一般h1=0.3m。2. 格柵的總建筑長(zhǎng)度L 式中：進(jìn)水渠道漸寬部位的長(zhǎng)度，m；進(jìn)水渠道寬度m；進(jìn)水渠道漸寬部位的展開(kāi)角度，一般=20格柵槽與出水渠道連接處的漸窄部位的長(zhǎng)度，一般=0.5L1 ； 格柵前的渠道深度,m。3. 每日柵渣量 式中：柵渣量，m3/103m3污水)； 生活污水流量總變化系數(shù)?？傋兓禂?shù)?4. 最優(yōu)水力斷面公式：qvmax 1/2b2vb=2h5. 篩網(wǎng)作用：用于廢水處理或短小纖維的回收形式：振動(dòng)篩網(wǎng)、水力篩網(wǎng)格柵、篩網(wǎng)截留的污染物的處置方法：填埋、焚燒（820以上）、堆肥、將柵渣粉碎后再返回廢水中，作

27、為可沉固體進(jìn)入初沉池第二節(jié) 沉淀的基礎(chǔ)理論沉淀法是利用水中懸浮顆粒的可沉降性能，在重力作用下產(chǎn)生下沉作用，以達(dá)到固液分離的一種過(guò)程。1、 沉淀處理工藝的四種用法 沉砂池：用以去除污水中的無(wú)機(jī)易沉物。初次沉淀池：較經(jīng)濟(jì)地去除，減輕后續(xù)生物處理構(gòu)筑物的有機(jī)負(fù)荷。二次沉淀池：用來(lái)分離生物處理工藝中產(chǎn)生的生物膜、活性污泥等，使處理后的水得以澄清。污泥濃縮池：將來(lái)自初沉池及二沉池的污泥進(jìn)一步濃縮，以減小體積，降低后續(xù)構(gòu)筑物的尺寸及處理費(fèi)用等。2、 根據(jù)水中懸浮顆粒的凝聚性能和濃度，沉淀可分成四種類型：1. 自由沉淀：懸浮顆粒濃度不高；沉淀過(guò)程中懸浮固體之間互不干擾，顆粒各自單獨(dú)進(jìn)行沉淀, 顆粒沉淀軌跡呈

28、直線。沉淀過(guò)程中,顆粒的物理性質(zhì)不變。發(fā)生在沉砂池中。2. 絮凝沉淀：懸浮顆粒濃度不高；沉淀過(guò)程中懸浮顆粒之間有互相絮凝作用，顆粒因相互聚集增大而加快沉降，沉淀軌跡呈曲線。沉淀過(guò)程中，顆粒的質(zhì)量、形狀、沉速是變化的?；瘜W(xué)絮凝沉淀屬于這種類型。3. 區(qū)域沉淀或成層沉淀：懸浮顆粒濃度較高（5000mg/L以上）；顆粒的沉降受到周圍其他顆粒的影響，顆粒間相對(duì)位置保持不變，形成一個(gè)整體共同下沉，與澄清水之間有清晰的泥水界面。二次沉淀池與污泥濃縮池中發(fā)生。4. 壓縮沉淀：懸浮顆粒濃度很高；顆粒相互之間已擠壓成團(tuán)狀結(jié)構(gòu)，互相接觸，互相支撐，下層顆粒間的水在上層顆粒的重力作用下被擠出，使污泥得到濃縮。二沉池

29、污泥斗中及濃縮池中污泥的濃縮過(guò)程存在壓縮沉淀。3、 自由沉淀及其理論基礎(chǔ) 分析的假定：顆粒為球形沉淀過(guò)程中顆粒的大小、形狀、質(zhì)量等不變顆粒只在重力作用下沉淀，不受器壁和其他顆粒影響靜水中懸浮顆粒開(kāi)始沉淀時(shí), 因受重力作用產(chǎn)生加速運(yùn)動(dòng),經(jīng)過(guò)很短的時(shí)間后,顆粒的重力與水對(duì)其產(chǎn)生的阻力平衡時(shí), 顆粒即等速下沉懸浮顆粒在水中的受力：重力、浮力重力大于浮力時(shí)，下沉；重力等于浮力時(shí)，相對(duì)靜止；重力小于浮力時(shí)，上浮。4、 懸浮顆粒在水中的受力分析1. 懸浮顆粒在水中受到的 力Fg Fg是促使沉淀的作用力， 是顆粒的重力與水的浮力之差：式中： Fg水中顆粒受到的作用力； V顆粒的體積； 顆粒的密度； 水的密度

30、； 重力加速度。2. 水對(duì)自由顆粒的阻力式中：水對(duì)顆粒的阻力；阻力系數(shù)； 自由顆粒的投影面積；顆粒在水中的運(yùn)動(dòng)速度，即顆粒沉速。5、 球狀顆粒自由沉淀的沉速公式 當(dāng)顆粒所受外力平衡時(shí)，即因得球狀顆粒自由沉淀的沉速公式：34、阻力系數(shù)與雷諾數(shù)(Re)有關(guān) = f(Re)從流體力學(xué)可知,雷諾數(shù)可用下式表示: Re=·d/ 式中:Re-水流雷諾數(shù) d-水流的特征尺寸,這里為球狀自由顆粒的直徑,cm 顆粒沉速-水的運(yùn)動(dòng)粘度cm2/s,=/ (:水的動(dòng)力粘滯度g/cm秒) 當(dāng)顆粒粒徑較小、沉速小、顆粒沉降過(guò)程中其周圍的繞流速度亦小時(shí)，顆粒主要受水的黏滯阻力作用，慣性力可以忽略不計(jì)，顆粒運(yùn)動(dòng)是處

31、于層流狀態(tài)。在層流狀態(tài)下，=24/Re，帶入式中，整理得自由顆粒在靜水中的運(yùn)動(dòng)公式（亦稱斯托克斯定律）： 略討論:1、以上公式的推導(dǎo)考慮顆粒的形狀為球狀,但實(shí)際中,顆粒是不規(guī)則的,下沉?xí)r水的阻力要比規(guī)則的大.為此須考慮顆粒的形狀系數(shù)此時(shí),= 242/Re）一般卵石=1.17,類角石=1.5-1.67,無(wú)煙煤=1.5-2.52.2、 Stokes公式雖然是表示出根據(jù)顆粒粒徑去計(jì)算顆粒的速度,但實(shí)際中,往往不是這樣應(yīng)用公式,因?yàn)闇y(cè)量這些微小粒徑比觀察它們下沉的速度還麻煩,有時(shí)幾乎不可能.實(shí)際工作中,觀察它們的下沉速度,然后用Stokes公式求粒徑,它變成了間接測(cè)量細(xì)小顆粒粒徑(d小于0.1mm)的

32、工具.水文資料中泥砂顆粒的分析就是這樣得來(lái)的，在泥砂粒徑分析時(shí)，常加一種分散劑（氨水）防止砂粒間的粘結(jié)。3、當(dāng)s小于L時(shí)，顆粒在水中受到的是浮力的作用，此時(shí)得出的Stokes公式為u上浮=(1/18)·(L-s)/·gds24、Stokes公式同樣可以應(yīng)用于在水以外的其它流體中，計(jì)算顆粒的沉或浮升速度，但要注意Re=us·d/g必須小于2。 例：在水溫20，觀察到砂粒的沉降高度為60mm，沉降時(shí)間30秒，計(jì)算砂粒直徑？（=0.0101g/cm.s ，s=2.65g/cm3）解：砂的沉速u=60/30=2mm/s=0.2cm/s水的絕對(duì)粘度=0.0101g/cm.s

33、水的運(yùn)動(dòng)粘度=/L=0.0101cm2/s砂的密度s=2.65g/cm3us=(1/18)·(s-L)/·gds2 0.2=(1/18)×（(2.65-1.0)/0.0101）×981·ds2ds2=0.0000225ds=0.00475cm=0.0475mmRe=us·d/=0.2×0.00475÷0.0101=0.094 Re 2,符合Stokes公式應(yīng)用范圍. 38、斯托克斯定律:由上式可知，顆粒沉降速度與下述因素有關(guān)：當(dāng)大于時(shí)，-為正值，顆粒以下沉；當(dāng)與相等時(shí)，=0，顆粒在水中呈懸浮狀態(tài)，這種顆粒不能用沉淀

34、去除；小于時(shí)，-為負(fù)值，顆粒以上浮，可用浮上法去除。與顆粒直徑的平方成正比，因此增加顆粒直徑有助于提高沉淀速度（或上浮速度），提高去除效果。與成反比，隨水溫上升而下降；即沉速受水溫影響，水溫上升，沉速增大。6、 沉淀池的工作原理理想沉淀池分為：進(jìn)口區(qū)域、沉淀區(qū)域、出口區(qū)域、污泥區(qū)域四個(gè)部分理想沉淀池的幾個(gè)假定：沉淀區(qū)過(guò)水?dāng)嗝嫔细鼽c(diǎn)的水流速度均相同，水平流速為v；懸浮顆粒在沉淀區(qū)等速下沉，下沉速度為u；在沉淀池的進(jìn)口區(qū)域，水流中的懸浮顆粒均勻分布在整個(gè)過(guò)水?dāng)嗝嫔?；顆粒一經(jīng)沉到池底，即認(rèn)為已被去除。由上述假定得到的懸浮顆粒自由沉降跡線：當(dāng)某一顆粒進(jìn)入沉淀池后一方面隨著水流在水平方向流動(dòng)，其水平流速

35、v等于水流速度式中：顆粒的水平分速；進(jìn)水流量；沉淀區(qū)過(guò)水?dāng)嗝婷娣e， ；沉淀區(qū)的水深；沉淀區(qū)寬度。另一方面，顆粒在重力作用下沿垂直方向下沉，其沉速即是顆粒的自由沉降速度u顆粒運(yùn)動(dòng)的軌跡為其水平分速v和沉速u的矢量和，在沉淀過(guò)程中，是一組傾斜的直線，其坡度i=u/v設(shè)沉速為u1的顆粒占全部顆粒的dP，其中的顆粒將會(huì)從水中沉到池底而去除。在同一沉淀時(shí)間t，下式成立：故對(duì)于沉速為（<）的全部懸浮顆粒，可被沉淀于池底的總量為：而沉淀池能去除的顆粒包u以及<的兩部分，故沉淀池對(duì)懸浮物的去除率為：式中：沉速小于的顆粒在全部懸浮顆粒中所占的比例； （1-）沉速的顆粒去除率。上頁(yè)圖的運(yùn)動(dòng)跡線中的相似

36、三角形存在著如下的關(guān)系：將上式帶入式中 并簡(jiǎn)化后得出反映沉淀池效力的參數(shù)，一般稱為沉淀池的表面負(fù)荷率，或稱沉淀池的過(guò)流率，用符號(hào)q表示：理想沉淀池中，與q在數(shù)值上相同，但它們的物理概念不同：的單位是m/h；q表示單位面積的沉淀池在單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)的流量，單位是m3/（m2·h）。故只要確定顆粒的最小沉速，就可以求得理想沉淀池的過(guò)流率或表面負(fù)荷率。理想沉淀池的沉淀效率與池的水面面積A有關(guān)，與池深H無(wú)關(guān)，即與池的體積V無(wú)關(guān)。公式說(shuō)明:(1)表面負(fù)荷q在數(shù)值上等于可從廢水中全部分離的最小顆粒的沉速值u0 。q小,具有uu0的顆粒占懸浮物固體總數(shù)的百分率就大，即總?cè)コ矢摺?2)由于u0=f(

37、1/A),在自由沉淀型的沉淀池中,沉淀效率E=f(u0)僅為沉淀池表面積的函數(shù),而與水深無(wú)關(guān),當(dāng)容積一定(Q),池子越淺(A越大),沉淀效率就越高。沉淀池設(shè)計(jì)一定的深度，僅僅是為了滿足安裝刮泥機(jī)械所需要的深度和防止水平分速過(guò)大而將已沉淀的泥渣沖起。V=Q/HB(3)由于q=u0。所以沉淀試驗(yàn)取得u0后，可按q=Q/A計(jì)算沉淀池的表面積。第三節(jié) 沉砂池1、 沉砂池的作用：從污水中去除砂子、煤渣等密度較大的無(wú)機(jī)顆粒，以免這些雜質(zhì)影響后續(xù)處理構(gòu)筑物的正常運(yùn)行2、 沉砂池的工作原理：以重力或離心力分離為基礎(chǔ)，即將進(jìn)入沉砂池的污水流速控制在只能使相對(duì)密度大的無(wú)機(jī)顆粒下沉，而有機(jī)懸浮顆粒則隨水流帶走沉砂池

38、的幾種形式：平流式、豎流式、曝氣沉砂池、旋流式沉砂池、Doer沉砂池等3、 沉砂池工程設(shè)計(jì)中的設(shè)計(jì)原則與主要參數(shù)城市污水廠一般均設(shè)置沉砂池，并且沉砂池的個(gè)數(shù)或分格數(shù)應(yīng)不小于2(并聯(lián));工業(yè)污水是否要設(shè)置沉砂池，應(yīng)根據(jù)水質(zhì)情況而定。設(shè)計(jì)流量應(yīng)按分期建設(shè)考慮：最大時(shí)流量（自流）、最大組合流量（泵）、合流制流量（雨）沉砂池去除的砂粒相對(duì)密度為2.65，粒徑為0.2mm以上。城市污水的沉砂量可按每106m3污水沉砂30m3計(jì)算，其含水率約為60%，容重約1500kg/m3。貯砂斗的容積應(yīng)按2d沉砂量計(jì)算，貯砂斗壁的傾角不應(yīng)小于55º,排砂管直徑不應(yīng)小于200mm。沉砂池的超高不宜小于0.3m

39、。平流式沉砂池 平流式沉砂池是一種最傳統(tǒng)的沉砂池，它構(gòu)造簡(jiǎn)單，工作穩(wěn)定。 1. 平流式沉砂池的系統(tǒng)參數(shù) 污水在池內(nèi)的最大流速為0.3m/s，最小流速為0.15m/s；最大流量時(shí)，污水在池內(nèi)的停留時(shí)間不少于30s，一般為3060s；有效水深應(yīng)不大于1.2m，一般采用0.251.0m，池寬不小于0.6m；池底坡度一般為0.010.02，當(dāng)設(shè)置除砂設(shè)備時(shí),可根據(jù)除砂設(shè)備的要求，考慮池底形狀。 2. 平流式沉砂池的計(jì)算公式 1.長(zhǎng)度L 式中：v最大設(shè)計(jì)流量時(shí)的速度，m/s； t最大設(shè)計(jì)流量時(shí)的停留時(shí)間, s 2.水流斷面面積A 3.池總寬度b 式中： 設(shè)計(jì)有效水深。 4.貯砂斗所需容積V式中: X城市

40、污水的沉砂量,一般采用30m3/(106m3污水）; T排砂時(shí)間的間隔,d; 5.貯砂斗個(gè)部分尺寸計(jì)算 設(shè)貯砂斗底寬b1=0.5m；斗壁與水平面的傾角為60º；則貯砂斗的上口寬b2為： 貯砂斗的容積V1： 6.貯砂室的高度設(shè)采用重力排砂，池底坡度i=6%，坡向砂斗，則7.池總高度h式中: 超高，m； 有效水深,m; 貯砂斗高度,m。8.核算最小流速最小流量時(shí)工作的沉砂池?cái)?shù)目; 最小流量時(shí)沉砂池中的水流斷面面積，m2。例：已知某城市污水處理廠的最大設(shè)計(jì)流量為Qmax =0.17m3/s,最小Qmin =0.087m3/s，總變化系數(shù)k=1.60設(shè)計(jì)一座平流式沉砂池。曝氣沉砂池特點(diǎn)：沉砂

41、中含有機(jī)物的量低于5%；由于池中設(shè)有曝氣設(shè)備，它還具有預(yù)曝氣、脫臭、防止污水厭氧分解、除泡以及加速污水中油類的分離等作用。曝氣沉砂池的構(gòu)造：曝氣沉砂池是一個(gè)長(zhǎng)形渠道，沿渠道壁一側(cè)的整個(gè)長(zhǎng)度上，距池底約6090cm處設(shè)置曝氣裝置；在池底設(shè)置沉砂斗，池底有i=0.10.5的 坡度，以保證砂?；肷安?；為了使曝氣能起到池內(nèi)回流作用，在必要時(shí)可在設(shè)置曝氣裝置的一側(cè)裝設(shè)擋板。曝氣沉砂池的工作原理：污水在池中存在著兩種運(yùn)動(dòng)形式，其一為水平流動(dòng)（一般流速0.1m/s），同時(shí)在池的橫斷面上產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)流動(dòng)（旋轉(zhuǎn)流速0.4m/s ），整個(gè)池內(nèi)水流產(chǎn)生螺旋狀前進(jìn)的流動(dòng)形式。由于曝氣以及水流的螺旋旋轉(zhuǎn)作用，污水中懸浮顆

42、粒相互碰撞、摩擦，并受到氣泡上升時(shí)的沖刷作用，使粘附在砂粒上的有機(jī)污染物得以去除，沉于池底的砂粒較為純凈，有機(jī)物含量只有5%左右，長(zhǎng)期擱置也不至于腐化。 曝氣沉砂池的設(shè)計(jì)參數(shù)：水平流速一般取0.080.12m/s。污水在池內(nèi)的停留時(shí)間為46min；雨天最大流量時(shí)為13 min。如作為預(yù)曝氣，停留時(shí)間為1030min。池的有效水深為23m，池寬與池深比為11.5，池的長(zhǎng)寬比可達(dá)5，當(dāng)池長(zhǎng)寬比大于5時(shí)，應(yīng)考慮設(shè)置橫向擋板。曝氣沉砂池多采用穿孔管曝氣，孔徑為2.56.0mm，距池底約為0.60.9m，并應(yīng)有調(diào)節(jié)閥門。曝氣沉砂池的形狀應(yīng)盡可能不產(chǎn)生偏流和死角，在砂槽上方宜安裝縱向擋板，進(jìn)出口布置，應(yīng)防

43、止產(chǎn)生短流第十一章 廢水生物處理的基本概念和生化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)第一節(jié) 廢水的好氧生物處理和厭氧生物處理微 生 物 的 新 陳 代 謝 新陳代謝：微生物不斷從外界環(huán)境中攝取營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，通過(guò)生物酶催化的復(fù)雜生化反應(yīng)，在體內(nèi)不斷進(jìn)行物質(zhì)轉(zhuǎn)化和交換的過(guò)程。 分解代謝：分解復(fù)雜營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，降解高能化合物，獲得能量。 合成代謝：通過(guò)一系列的生化反應(yīng)，將營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為復(fù)雜的細(xì)胞成分，機(jī)體制造自身。底物降解：污水中可被微生物通過(guò)酶的催化作用而進(jìn)行生物化學(xué)變化的物質(zhì)稱為底物或基質(zhì)。 可生物降解有機(jī)物量：可通過(guò)生物的降解轉(zhuǎn)化的量。 可生物降解底物量：包括有機(jī)的和無(wú)機(jī)的可生物利用物質(zhì)。廢水生物處理可行性的試驗(yàn)方法 1、

44、測(cè)定廢水BOD5與COD的比值 通過(guò)BOD5與COD值的測(cè)定，可大體了解廢水中可生物降解的那部分有機(jī)物質(zhì)占全部有機(jī)物質(zhì)的比例。在工程實(shí)際中，人們一般常通過(guò)這個(gè)比值去評(píng)定工業(yè)廢水生物處理的可行性。 BOD5/COD 45可生物降解較好 30 可生物處理, 30 較難生物處理 25 不宜生物處理 上述方法，由于比較簡(jiǎn)單，人們較常采用，不過(guò)按此法判斷廢水可生化性，并確定是否可以采用生物處理工藝，嚴(yán)格來(lái)講，還是很粗糙的(如營(yíng)養(yǎng)配比，有毒物等)。一般再通過(guò)生物處理實(shí)驗(yàn)，去確定該工藝廢水是否可以采用生化處理工藝較為妥當(dāng)。2、測(cè)定微生物的呼吸耗氧過(guò)程法當(dāng)廢水與微生物接觸后，微生物進(jìn)行新陳代謝，同時(shí)呼吸耗氧。

45、用瓦勃呼吸儀或溶氧測(cè)定儀，測(cè)得不同時(shí)間的耗氧量累計(jì)值或耗氧速率，繪制成微生物的呼吸過(guò)程線(O2-T或dO2/dt-T)，通過(guò)微生物的內(nèi)源呼吸過(guò)程線以及廢水接觸后呼吸過(guò)程線的比較，去確定廢水的可生化性。這個(gè)呼吸耗氧過(guò)程隨底物性質(zhì)而異，反映了底物被氧化分解的規(guī)律。 耗 mg/L 氧 a 呼吸耗氧過(guò)程線 累 積 b 內(nèi)源呼吸線 量 c 呼吸耗氧過(guò)程線 時(shí)間(T) 討論：線位于b線之上，說(shuō)明廢水量底物可被生物降解，相距越大，可生化性越好。線位于b線之下，說(shuō)明廢水底物對(duì)微生物有抑制作用，相距越大，抑制越大，與內(nèi)源呼吸線重合，則說(shuō)明廢水中的底物是難降解的，但不是有害物。能量循環(huán)：三磷酸腺苷ATP(aden

46、osine triphosphate)AMP+PADP+ P ATP ADP磷酸化生成ATP；ATP水解產(chǎn)生能量。ADP磷酸化 氧化磷酸化 底物水平磷酸化 電子傳遞磷酸化 光合磷酸化微 生 物 的 呼 吸 一切生物時(shí)刻都在進(jìn)行著呼吸，沒(méi)有呼吸就沒(méi)有生命。呼吸作用的生物現(xiàn)象： 呼吸作用中發(fā)生能量轉(zhuǎn)換：供細(xì)胞合成、其他生命活動(dòng)，多余的能量以熱量形式釋放。通過(guò)呼吸作用，復(fù)雜有機(jī)物逐步轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單物質(zhì)。呼吸作用過(guò)程中吸收和同化各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。微 生 物 的 呼 吸 類 型微生物的呼吸指微生物獲取能量的生理功能 好氧呼吸、厭氧呼吸1 好 氧 呼 吸 好氧呼吸是營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入好氧微生物細(xì)胞后，通過(guò)一系列氧化還原

47、反應(yīng)獲得能量的過(guò)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(shí)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。 NAD(P)煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（磷酸）好氧呼吸過(guò)程實(shí)質(zhì)上是脫氫和氧活化相結(jié)合的過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中，同時(shí)放出能量。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 。異養(yǎng)型微生物： 異養(yǎng)型微生物以有機(jī)物為底物（電子供體），其終點(diǎn)產(chǎn)物為二氧化碳、氨和水等無(wú)機(jī)物，同時(shí)放出能量。如下式所示： 異氧微生物又可分為化能異氧微生物和光

48、能異氧微生物。 化能異氧微生物：氧化有機(jī)物產(chǎn)生化學(xué)能而獲得能量的微生物。 光能異氧微生物：以光為能源，以有機(jī)物為供氫體還原CO2，合成有機(jī)物的一類厭氧微生物。有機(jī)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。自養(yǎng)型微生物：以無(wú)機(jī)物為底物（電子供體），其終點(diǎn)產(chǎn)物也是無(wú)機(jī)物，同時(shí)放出能量。 光能自養(yǎng)微生物：需要陽(yáng)光或燈光作能源，依靠體內(nèi)的光合作用色素合成有機(jī)物。光 CO2+H2O CH2OO2 葉綠素化能自養(yǎng)微生物：化能自養(yǎng)微生物不具備色素，不能進(jìn)行光合作用，合成有機(jī)物所需的能量來(lái)自氧化NH3、H2S等無(wú)機(jī)物。 大型合流污水溝道和污水溝道存在該式所示的生化反應(yīng)生物

49、脫氮工藝中的生物硝化過(guò)程2 厭 氧 呼 吸 在無(wú)分子氧（O2）的情況下進(jìn)行的生物氧化。厭氧微生物只有脫氫酶系統(tǒng)，沒(méi)有氧化酶系統(tǒng)。在呼吸過(guò)程中，底物中的氫被脫氫酶活化，從底物中脫下來(lái)的氫經(jīng)輔酶?jìng)鬟f給除氧以外的有機(jī)物或無(wú)機(jī)物，使其還原。厭氧呼吸的受氫體不是分子氧。在厭氧呼吸過(guò)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(lái)底物簡(jiǎn)單的化合物。這種化合物還含有相當(dāng)?shù)哪芰?，故釋放能量較少。如有機(jī)污泥的厭氧消化過(guò)程中產(chǎn)生的甲烷，是含有相當(dāng)能量的可燃?xì)怏w。厭氧呼吸按反應(yīng)過(guò)程中的最終受氫體的不同，可分為發(fā)酵和無(wú)氧呼吸。3 發(fā)酵指供氫體和受氫體都參與有機(jī)化合物的生物氧化作用，最終受氫體無(wú)需外加，就

50、是供氫體的分解產(chǎn)物（有機(jī)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(lái)底物簡(jiǎn)單的有機(jī)物，在反應(yīng)過(guò)程中，釋放的自由能較少，故厭氧微生物在進(jìn)行生命活動(dòng)過(guò)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。例如，葡萄糖的發(fā)酵過(guò)程：略4 無(wú)氧呼吸 是指以無(wú)機(jī)氧化物，如NO3-，NO2-，SO42-，S2O32-，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-，可用下式所示：略 在無(wú)氧呼吸過(guò)程中，供氫體和受氫體之間也需要細(xì)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(jí)釋放，故無(wú)氧呼吸也產(chǎn)生較多的能量用于生命活動(dòng)。但由于有

51、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。好氧呼吸、無(wú)氧呼吸、發(fā)酵三種呼吸方式，獲得的能量水平不同， 如下表所示。廢水的好氧生物處理好氧生物處理是在有游離氧（分子氧）存在的條件下，好氧微生物降解有機(jī)物，使其穩(wěn)定、無(wú)害化的處理方法。微生物利用廢水中存在的有機(jī)污染物（以溶解狀與膠體狀的為主），作為營(yíng)養(yǎng)源進(jìn)行好氧代謝。這些高能位的有機(jī)物質(zhì)經(jīng)過(guò)一系列的生化反應(yīng)，逐級(jí)釋放能量，最終以低能位的無(wú)機(jī)物質(zhì)穩(wěn)定下來(lái)，達(dá)到無(wú)害化的要求，以便返回自然環(huán)境或進(jìn)一步處置。廢水好氧生物處理的最終過(guò)程可用下圖表示。廢水的好氧生物處理好氧生物處理的反應(yīng)速度較快，所需的反應(yīng)時(shí)間較短，故處理構(gòu)筑物容積較小。

52、且處理過(guò)程中散發(fā)的臭氣較少。所以，目前對(duì)中、低濃度的有機(jī)廢水，或者說(shuō)BOD5濃度小于500mg/L的有機(jī)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。廢水的厭氧生物處理 廢水的厭氧生物處理是在沒(méi)有游離氧存在的條件下，兼性細(xì)菌與厭氧細(xì)菌降解和穩(wěn)定有機(jī)物的生物處理方法。在厭氧生物處理過(guò)程中，復(fù)雜的有機(jī)化合物被降解、轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的化合物，同時(shí)釋放能量。 在這個(gè)過(guò)程中，有機(jī)物的轉(zhuǎn)化分為三部分進(jìn)行：部分轉(zhuǎn)化為CH4，這是一種可燃?xì)怏w，可回收利用；還有部分被分解為CO2、H2O、NH3、H2S等無(wú)機(jī)物，并為細(xì)胞合成提供能量；少量有機(jī)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(jī)物用于合成，故相對(duì)于好氧生物處理法，其污泥增長(zhǎng)率小得多。 由于廢水厭氧生物處理過(guò)程不需另加氧源，故運(yùn)行費(fèi)用低。此外，它還具有剩余污泥量少、可回收能量（CH4）等優(yōu)點(diǎn)。 其主要缺點(diǎn)是反應(yīng)速度較慢，反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，處理構(gòu)筑物容積大等。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(duì)于有機(jī)污泥和高濃度有機(jī)廢水（一般BOD52000mg/L）可采用厭氧生物處理法。 第二節(jié) 微生物的生長(zhǎng)規(guī)律和生長(zhǎng)環(huán)境微生物的