水污染控制工程--高廷耀-第三版-課程學(xué)習(xí)重點...

1、水污染控制工程Wastewater Treatment一、水質(zhì)指標：物理指標、化學(xué)指標、生物指標（一） BOD 5（ 5 日生化需氧量） ：指 5 天內(nèi)水中有機污染物被好氧微生物分解時所需的氧量（ mg/L ）（二） 水體自凈作用： 以河流為例， 指河水中的污染物在河水向下游流動中濃度自然降低的現(xiàn)象。（ 1）物理凈化：指污染物由于稀釋、擴散、沉淀等作用，使河水污染物濃度降低的過程。（ 2）化學(xué)凈化：指污染物由于氧化、還原、分解等作用，使河水污染物濃度降低的過程。（ 3）生物凈化：由于水中生物活動，尤其是水中微生物對有機物氧化分解作用而使河水污染物濃度降低的過程。二、污水的物理處理（一）格柵（

2、Screening）：在水處理中，格柵是用來去除可能阻塞水泵機及管道閥門的較粗大的懸浮物，并保證后續(xù)處理設(shè)備能正常運行的一種裝置。Screening to remove large subjects,such as stones or sticks that could plug lines or block tank inlets.(二 )沉淀的基礎(chǔ)理論1.沉淀法 ：利用水中懸浮顆粒和水的密度差，在重力作用下產(chǎn)生下沉作用，以達到固液分離的一種過程。2.沉淀法的 四種用法 ：1.污水處理系統(tǒng)的預(yù)處理（沉砂池預(yù)處理手段去除污水中易沉降的無機性顆粒物）2.污水的初步處理（初沉池）（經(jīng)濟有效地去除污

3、水中的懸浮固體和呈懸浮狀態(tài)的有機物）3.生物處理后的固液分離（二次沉淀池，簡稱二沉池）4.污泥處理階段的污泥濃縮（污泥濃縮池）3.沉淀類型（ 1）自由沉淀 ：懸浮顆粒物濃度不高：沉淀過程中懸浮固體之間互不干擾，顆粒各單獨進行沉淀，顆粒沉淀軌跡呈直線。沉淀過程中，顆粒的物理性質(zhì)不變。發(fā)生在沉砂池。（ 2）絮凝沉淀 ：懸浮顆粒物濃度不高：沉淀過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。沉淀過程中，顆粒的質(zhì)量、形狀、沉速是變化的。化學(xué)絮凝沉淀屬于這種類型。（ 3）區(qū)域沉淀（成層沉淀或擁擠沉淀） ：懸浮顆粒濃度較高（ 5000mg/L 以上）：顆粒的沉降受到周圍其他

4、顆粒的影響， 顆粒間相對位置保持不變， 形成一個整體共同下降， 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 ：懸浮物顆粒濃度很高：顆粒相互之間已壓成團狀結(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。 二沉池污泥斗中及濃縮池中污泥的濃縮過程存在壓縮沉淀。聯(lián)系與區(qū)別 ：自由沉淀， 絮凝沉淀， 區(qū)域沉淀或成層沉淀，壓縮沉淀懸浮顆粒的濃度依次增大，顆粒間的相互影響也依次增強。（三）沉砂池Grit chamber slow down the flow to allow grit to fall out.1.設(shè)置沉砂池的目的和作用

5、：以重力或離心力分離為基礎(chǔ)，即將進入沉砂池的污水流速控制在只能使相對密度大的無機顆粒下沉， 而有機懸浮顆粒則隨水流帶走， 從而能從污水中去除砂子，煤渣等密度較大的無機顆粒，以免這些雜質(zhì)影響后續(xù)處理構(gòu)筑物的正常運行。2.曝氣沉砂池的工作原理和平流沉砂池工作原理的比較平流式沉砂池 是一種最傳統(tǒng)的沉砂池，它構(gòu)造簡單， 工作穩(wěn)定， 將進入沉砂池的污水流速控制在只能使相對密度大的無機顆粒下沉， 而有機懸浮顆粒則隨水流帶走， 從而能從污水中去除砂子、煤渣等密度較大的無機顆粒。曝氣沉砂池的工作原理：由曝氣以及水流的螺旋旋轉(zhuǎn)作用，污水中懸浮顆粒相互碰撞、摩擦，并受到氣泡上升時的沖刷作用，使粘附在砂粒上的有機污

6、染物得以去除。曝氣沉淀池沉砂中含有機物的量低于5%；由于池中設(shè)有曝氣設(shè)備，它還有預(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類等作用。3.常用的沉砂池形式：平流式沉砂池、曝氣沉砂池、旋流沉砂池。4.曝氣沉砂池存在的問題：（ 1）砂中含有有機物。（ 2）對被有機物包覆的砂粒截留效率不高。5.曝氣的作用 ：（ 1）使有機物處于懸??；（ 2）砂粒摩擦及在氣體剪切力和紊動條件下去除其附著的有機污染物。（四）沉淀池Sedimentation tankSettleable solids settle out and pumped away,whileoils float to the top

7、 and are skimmed off.沉淀池可分為普通沉淀池和淺層沉淀池。沉淀池按工藝布置不同，可分為初沉池和二沉池。沉淀池常按池內(nèi)水流方向的不同分為平流式、豎流式、輻流式。沉淀池的組成：進水區(qū)、出水區(qū)、沉淀區(qū)、貯泥區(qū)、緩沖區(qū)。反應(yīng)沉淀池效率的參數(shù)表面水力負荷 （溢流率） 在單位時間內(nèi)通過沉淀池單位表面積的流量。單位： m3/(m 2· h)（五）隔油池1.廢水中油的存在形態(tài)：可浮油（大于100um，依靠油水相對密度差而從水中分離出來）細分散油（ 10 100um，長時間靜置后可以形成可浮油）乳化油（粒徑小于10um，因水中含有表面活性劑而呈乳化狀態(tài)）溶解油。2.隔油池（自然上浮

8、法）3.乳化油的形成：(1)由于生產(chǎn)工藝的需要而制成的乳化油。(2)以洗滌劑清洗受油污染的機械零件、油槽車等產(chǎn)生乳化油廢水。(3)含油（可浮油）廢水在管道中于含乳化劑的廢水相混合，受水流攪動而形成。4.破乳 ：由于乳化油油滴表面上有一層乳化劑形成的穩(wěn)定薄膜，阻礙油滴合并。如果能消除乳化劑的作用，乳化油即可轉(zhuǎn)化為可浮油。5.破乳的原理 ：破壞油滴界面上的穩(wěn)定薄膜，使油水得以分離。6.破乳的途徑：(1)投加換型乳化劑(2)投加鹽類、酸類物質(zhì)可使乳化劑失去乳化作用。(3)投加某種本身不能成為乳化劑的表面活性劑。(4)通過劇烈的攪拌、振蕩或轉(zhuǎn)動，使乳化的液滴猛烈相碰撞并合并。(5)如以粉末為乳化劑的乳

9、狀液，可以用過濾法攔截被固體粉末包圍的油滴。(6)改變?nèi)闋钜旱臏囟龋訜峄蚶鋬觯﹣砥茐娜闋钜旱姆€(wěn)定。(六 )氣浮法1.氣浮法 是一種固液分離或液液分離技術(shù)。它是通過某種方法產(chǎn)生大量的微細氣泡，使其與廢水中密度接近于水的固體或液體污染物微粒粘附， 形成密度小于水的氣浮體， 在浮力作用下，上浮至水面形成浮渣而實現(xiàn)固液或液液分離。2.氣浮法必須滿足的條件：（ 1）必須向水中提供足夠量細微氣泡。（ 2）必須使廢水中的污染物質(zhì)能形成懸浮狀態(tài)。（ 3）必須使氣泡與懸浮的物質(zhì)產(chǎn)生粘附作用。3.按產(chǎn)生微細氣泡的方法，氣浮法分為：電解氣浮法，分散空氣氣浮法，溶氣空氣氣浮法。4.加壓溶氣氣浮法基本原理使空氣在加壓

10、條件下溶解于水， 然后通過將壓力降至常壓而使過飽和溶解的空氣以微細氣泡形式釋放出來。加壓溶氣氣浮法根據(jù)加壓溶氣水的來源不同分為： 全加壓溶氣流程， 部分加壓溶氣流程， 部分回流加壓溶氣流程。a基本流特點流程圖優(yōu)點缺點程全加壓將全部入（a）溶氣量大， 增由于全部廢水經(jīng)溶氣流流廢水進加了油粒或懸浮顆過壓力泵，所以程行加壓溶粒與氣泡的接觸機增加了含油廢水氣，再經(jīng)減會；的乳化程度，而壓釋放裝（b）在處理水量相且所需的壓力泵置進入氣同的條件下，它較和溶罐均較其它浮池，進行部分回流溶氣氣浮兩種流程大，因固液分離。法所需的氣浮池此投資和運轉(zhuǎn)動小，從而減少了基力消耗較大。建投資。部分加壓溶氣流程部分回流加壓溶

11、氣流程將部分入（a）較全流程溶氣流廢水進氣浮法所需的壓力行加壓溶泵小，故動力消耗氣，再經(jīng)減低；壓釋放裝（b）壓力泵所造成置進入氣的乳化油量較全部浮池，其他溶氣法低；部分直接（c ）氣浮池的大小進入氣浮與全部溶氣法相池，進行固同，但較部分回流液分離溶氣法小。將部分清（a）加壓的水量氣浮池的容積較液進行回少，動力消耗?。磺皟煞N流程大。流加壓， 入（b）氣浮過程中不流水則直促進乳化；接進入氣（c ）礬花形成好，浮池，進行后絮凝也少；固液分離。5.加壓溶氣氣浮法的基本原理：空氣從水中析出的過程分為兩個步驟1.氣泡核的形成過程。2.氣泡的增長過程。6.黏附：微細氣泡與懸浮顆粒的三種黏附方式：吸附，頂托，

12、裹挾7.投加化學(xué)藥劑提高氣浮效果：混凝劑、浮選劑、助凝劑、抑制劑、調(diào)節(jié)劑。助凝劑的作用是提高懸浮顆粒表面的水密性，以提高顆粒的可浮性。8.壓力溶氣氣浮法系統(tǒng)主要由三個部分組成：壓力容器系統(tǒng)、空氣釋放系統(tǒng)和氣浮分離設(shè)備?？諝忉尫叛b置的功能是將壓力溶氣水減壓，使溶氣水中的氣體以微氣泡的形式釋放出來，并能迅速均勻地與水中的顆粒物質(zhì)黏附，減壓釋放裝置產(chǎn)生的微氣泡直徑在20-100um。9.氣固比（ a）：溶解空氣量（A ）與原水中懸浮固體含量（S）的比值。氣固比選用涉及原水水質(zhì)、出水要求、設(shè)備、動力等因素，對于所處理的廢水最好經(jīng)過氣浮實驗來確定氣固比，無實驗資料一般取值 0.005-0.06，廢水中懸

13、浮固體濃度不高時取下限，懸浮固體較高時，可選用上限。10.廢水處理中，氣浮法與沉淀法相比較與沉淀法相比較，浮上法具有以下優(yōu)點： 浮上法的表面負荷高，有可能高達12m3/(m2· h)，水在池中中的停留時間只需10 20min，而且池深只需2m 左右，故占地面積較少，節(jié)省基建投資； 浮上法具有預(yù)曝氣作用，出水和浮渣都含有一定量的氧，有利于后續(xù)處理或再用，泥渣不易腐化； 對那些很難用沉淀法去除的低濁含藻水，浮上法處理效率高，甚至還可去除原水中的浮游生物，出水水質(zhì)好； 浮渣含水率低，一般在 96%以下，比沉淀池污泥體積少 2 10 倍，這對污泥的后續(xù)處理有利，而且表面刮渣也比池底排泥方便；

14、 可以回收利用有用的物質(zhì)； 浮上法所需藥劑量比沉淀池節(jié)省。缺點：浮上法電耗較大，處理每噸廢水比沉淀法多耗電約 0.02 0.04kW· h；目前使用的溶氣水減壓釋放器容易堵塞；浮渣怕較大的風(fēng)雨襲擊。三、污水生物處理的基本概念和生化反應(yīng)動力學(xué)基礎(chǔ)（一）污水生物處理的概念 ：利用微生物的新陳代謝，將廢水中的有機物的一部分轉(zhuǎn)化為微生物的細胞物質(zhì)，另一部分轉(zhuǎn)化為無機物或簡單的有機物的方法。1.根據(jù)參加代謝活動的微生物對溶解氧的需求不同，分為：好氧生物處理（存在分子氧），缺氧生物處理（存在化合態(tài)氧），厭氧生物處理（既無分子氧又無化合態(tài)氧存在）。2.好氧生物處理法有：活性污泥法（懸浮生長法）和生

15、物膜法（附著生長法）。（二）污水生物處理的基本原理1.生物處理的有機物去向：有機物被微生物攝取后，通過代謝活動，約有1/3被分解，穩(wěn)定并提供其生理活動所需要的能量，約2/3 被轉(zhuǎn)化，合成新的細胞物質(zhì)，即進行微生物自身生長繁殖。2.生物處理有機物的去向： 有機物轉(zhuǎn)化分為 3 個部分：一部分轉(zhuǎn)化為可回收利用的可燃性氣體甲烷，一部分被分解為二氧化碳、水、氨、硫化氫等無機物，并為細胞合成提供能量；少量有機物則被轉(zhuǎn)化、合成新的細胞物質(zhì)。污水中生物 脫氮處理 過程中氮的轉(zhuǎn)化主要包括氨化 （好氧或厭氧條件） ，硝化（好氧），反硝化（缺氧）（+ 同化作用）。（三）脫氮除磷基本理論城鎮(zhèn)污水生物脫氮過程的基本步驟

16、 ：微生物經(jīng)氨化反應(yīng)分解有機氮化合物生成氨，再在亞硝酸鹽菌和硝化細菌的作用下，經(jīng)硝化反應(yīng)生成（亞）硝酸鹽，最后經(jīng)反硝化反應(yīng)將（亞）硝酸鹽還原為氮氣。當(dāng)進水氨氮濃度較低時，同化作用也可能成為脫氮的主要途徑。（四）微生物的生長規(guī)律和生長環(huán)境微生物的四個生長期：停滯期、對數(shù)期、靜止期、衰老期（五）微生物的生長環(huán)境錯誤！未找到引用源。微生物的營養(yǎng)：主要營養(yǎng)物質(zhì)是碳、氮、磷。溫度 PH6.5-8.5溶解氧（不低于2mg/L ）有毒物質(zhì)（六）米氏方程Km 是半速度常數(shù)，是V=1/2Vmax時的底物濃度Monod 方程BOD 5： N ： P=100:5:1umax 是 u 在限值增長的底物（碳源）達到飽和

17、濃度時的最大值。四、活性污泥法Activates SludgeThe most common option uses microorganisms in the treatment process to break down organic material with aeration and agitation,then allows solids to settle out.Bacteria-containing “activated sludge”is continually recirculated back to the aeration basin to increase the

18、rate of oganic decomposition.（一）基本概念1.活性污泥 是一種茶褐色的絮絨狀小顆粒，是活性污泥處理系統(tǒng)的核心，其上棲息著大量的活躍的微生物，在這些微生物的作用下，具有將有機物轉(zhuǎn)化為無機物的活力。活性污泥的主體是細菌，多數(shù)是革蘭氏陰性菌，原生動物在活性污泥中大量存在。2.活性污泥法的基本原理：（ 1）通過充分曝氣供氧，使大量繁殖的微生物群體懸浮在水中，并利用從而降解污水中的有機污染物（氧化分解有機物能力）；（ 2）停止曝氣時，懸浮微生物絮凝體易于沉淀與水分離，并使污水得到凈化、澄清（良好的凝聚和沉淀性能）。3.活性污泥法的基本流程由曝氣池、二沉池、曝氣系統(tǒng)和污泥回流

19、處理系統(tǒng)組成4.活性污泥的組成：a.具有代謝功能活性的微生物群體（Ma）b.微生物（主要是細菌）內(nèi)源代謝、自身氧化的殘留物（Me）c.由原污水挾入的難為細菌分解的惰性有機物質(zhì)（d.由污水挾入的無機物質(zhì)（ Mii ）Mi ）5.活性污泥法的凈化機理： 吸附階段 ：由于絮狀的活性污泥表面積很大(約 200010000m2/m 3 )，在表面上富集著大量的微生物，在其外部覆蓋著多糖類的黏液層，污水中懸浮的和膠體的物質(zhì)被絮凝和吸附去除。這一過程能夠在30min 內(nèi)完成，污水BOD的去除率可達 70%。它的速率取決于： a.微生物的活性程度； b.反應(yīng)器內(nèi)水力擴散程度與水動力學(xué)的規(guī)律。前者決定活性污泥微

20、生物的吸附、凝聚性能；后者決定活性污泥絮凝體與有機污染物的接觸程度。 氧化階段 ：被攝入細胞體內(nèi)的有機污染物，在各種胞內(nèi)酶，如脫氫酶、氧化酶等的催化作用下，微生物對其進行代謝反應(yīng)。一部分有機物進行氧化分解，最終形成二氧化碳和水等穩(wěn)定的無機物質(zhì)，并提供合成新細胞物質(zhì)所需的能量；另一部分有機污染物為微生物合成新的細胞。 絮凝體的形成與絮凝沉淀階段 ：氧化階段合成的菌體有機體絮凝形成絮凝體，通過重力沉淀從水中分離出來，使水得以凈化。6.活性污泥處理系統(tǒng)有效運行的基本條件和要求是：（ 1）廢水中含有足夠的營養(yǎng)物質(zhì)，有適當(dāng)?shù)腃： N ： P。（ 2）混合液中應(yīng)含有足夠的溶解氧。（ 3）活性污泥在反應(yīng)器內(nèi)

21、呈懸浮狀態(tài)，能夠充分的與廢水相接觸。（ 4）避免對微生物有毒害作用的物質(zhì)進入。（ 5）活性污泥的濃度應(yīng)保持適當(dāng)。（ 6）適當(dāng)?shù)腜H ，活性污泥微生物的最適PH 介于 6.5-8.5之間。（ 7）適當(dāng)?shù)乃疁亍?15-30（ 8）有機負荷率7.活性污泥的性質(zhì)和指標（ 1）混合液懸浮固體濃度（ mixed liquor suspended solids,MLSS）:指曝氣池中單位體積混合液中活性污泥懸浮固體的質(zhì)量，也稱之為污泥濃度。 MLVSS 代表混合液懸浮固體中有機物的含量。（ 2）污泥的沉降比（settled volume，SV%）：指曝氣池混合液靜止30min 后沉淀污泥的體積分數(shù)，通常采用

22、1L 的量筒測定污泥沉降比。（ 3）污泥體積指數(shù) (sludge volume index,SVI)：指曝氣池混合液沉淀30min 后，每單位質(zhì)量干泥形成的濕污泥的體積，常用單位為ml/g 。污泥指數(shù)能較好的反映出活性污泥的松散程度，凝聚和沉降性能。一般城市污水正常運行條件下的SVI 在 100 150之間。 SVI 值過低，說明泥粒細小，無機質(zhì)含量高，缺乏活性；過高，說明污泥的沉降性能不好，并且已有產(chǎn)生膨脹現(xiàn)象的可能。如果 SVI>200 ，污泥難于分離，容易產(chǎn)生污泥膨脹。（ 4）污泥密度指數(shù)（ SDI ）：指曝氣池混合液在靜置 30min 后，含于 100mL 沉降污泥中的活性污泥懸

23、浮固體的克數(shù)。（ 5）污泥齡（ SRT）：又稱污泥平均停留時間。指每日新增的污泥平均停留在曝氣池中的天數(shù)，也就是曝氣池全部活性污泥平均更新一次所需的時間，或工作著的活性污泥總量同每日排放污泥量的比值。單位為d。7.活性污泥法中的污泥參數(shù)(1)污泥產(chǎn)率系數(shù)：活性污泥每降解1kgBOD 5 所新生成的活性污泥的量。（ 0.4-0.7）(2)污泥負荷率 （ F/M ）：又稱有機底物 (F)與微生物量 (M) 的比值 ,是指曝氣池內(nèi)單位質(zhì)量活性污泥在單位時間內(nèi)承受的有機物含量。單位kgBOD5/(kgMLSS · d)(0.2-0.4)(F/M 比值是影響污泥增長速率，有機物去除速率，氧的利

24、用速率以及污泥吸附凝聚性能的重要因素。F/M大，說明營養(yǎng)過剩，微生物繁殖過快，處在對數(shù)增長期，去除率高，但污泥不易凝聚沉降，沉降性能差。F/M 小，說明營養(yǎng)過少，微生物由于缺乏營養(yǎng)而進入內(nèi)源呼吸期，代謝自身細胞物質(zhì)，影響去除效率，但沉降性能好。因此，在廢水處理中，應(yīng)控制BOD 負荷在一定的范圍：高負荷：1.5 2.0；中負荷： 0.2 0.5；低負荷： 0.03 0.05。 )(3)污染物容積負荷：單位曝氣池有效容積在單位時間內(nèi)流入的污染物的量，kgBOD 5/(m 3· d)表示。(4)水力停留時間：曝氣池有效容積與污水流量之比值，表示污水在曝氣池中的平均停留時間。（ 6-10h）

25、8.活性污泥法的優(yōu)缺點活性污泥法具有處理能力強，出水水質(zhì)好等優(yōu)點，是當(dāng)今世界范圍內(nèi)應(yīng)用最廣泛的一種廢水生物處理工藝，但它也存在基建與運行費用較高、能耗較大、管理較復(fù)雜、易出現(xiàn)污泥膨脹和污泥上浮以及對氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)去除效果有限等問題。(二 )活性污泥法的發(fā)展1.常用的活性污泥法曝氣池的基本形式（ 1）推流式曝氣池 ：污水及回流污泥一般從池體的一端進入，水流呈推流型，底物濃度在進口端最高，沿池長逐漸降低，至池出口端最低。（ 2）完全混合式曝氣池 ：污水一進入曝氣反應(yīng)池，在曝氣攪拌作用下立即和全池混合，曝氣池內(nèi)各點的底物濃度，微生物濃度、需氧速率完全一致。（ 3）封閉環(huán)流式反應(yīng)池： 結(jié)合了推流和完

26、全混合兩種流態(tài)的特點，污水進入反應(yīng)池后，在曝氣設(shè)備的作用下被快速、均勻的與反應(yīng)器中混合液進行混合，混合后的水在封閉的溝渠中循環(huán)流動。封閉環(huán)流式反應(yīng)池在短時間內(nèi)呈現(xiàn)推流式，而在長時間內(nèi)則呈現(xiàn)完全混合特征。（ 4）序批式反應(yīng)池（ SBR）：屬于“注水 -反應(yīng) -排水“類型反應(yīng)器，在流態(tài)上屬于完全混合，但有機污染物卻是隨著反應(yīng)時間的推移而被降解的。其操作流程由進水、反應(yīng)、沉淀、出水、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，所有處理過程都是在同一個設(shè)有曝氣或攪拌裝置的反應(yīng)器內(nèi)依次進行，混合液始終留在池中，從而不需另外設(shè)置沉淀池。2.活性污泥法的主要運行方式（ 1）傳統(tǒng)推流式： 污水和回

27、流污泥在曝氣池的前端進入，在池內(nèi)呈推流式流動至池的末端，充氧設(shè)備設(shè)置沿池長均勻布置，會出現(xiàn)前半段供氧不足，后半段供氧超過需要的現(xiàn)象。（ 2）漸減曝氣法： 漸減曝氣布置擴散器，使布氣沿程遞減，而總的空氣量有所減少，這樣可以節(jié)省能量，提高處理效率。（ 3）分布曝氣： 采用分點進水方式，入流污水在曝氣池中分3-4 點進入，均衡了曝氣池內(nèi)有機污染物的負荷和需氧量，提高了曝氣池對水質(zhì)、水量沖擊負荷的能力。（ 4）完全混合法 ：進入曝氣池的污水很快被池內(nèi)已存在的混合液所稀釋、勻化，入流出現(xiàn)沖擊負荷是，池液的組成變化較小，即該工藝對沖擊負荷具有較強的適應(yīng)能力；污水在曝氣池內(nèi)分布均勻， F/M 值均等，各部分

28、有機污染物降解工況相同，微生物群體的組成和數(shù)量幾近一致，曝氣池內(nèi)混合液的需氧速率均衡。（ 5）淺層曝氣法 ：其特點是氣泡形成和破裂瞬間的氧傳遞速率是最大的。在水的淺層處用大量的空氣進行曝氣，就可以獲得較高的氧傳遞速率。（ 6）深層曝氣法 ：在深井中可利用空氣作為動力，促進液流循環(huán)。并且深井曝氣池內(nèi)，氣流紊流大，液膜更新快，促使 KLa 值增大，同時氣液接觸時間延長，溶解氧的飽和度也由深度的增加而增加。（ 7）高負荷曝氣法 ：在系統(tǒng)與曝氣池構(gòu)造方面與傳統(tǒng)推流式活性污泥相同，但曝氣停留時間為 1.5-3.0 個小時，曝氣池活性污泥處于生長旺盛期。主要特點是有機容積負荷或污泥負荷高，但處理效果低。（

29、 8）克勞斯法 (Kraus)：把厭氧消化的上清液加到回流污泥中一起曝氣，然后再進入曝氣池，克服了高碳水化合物的污泥膨脹問題。而且消化池上清液中富含氨氮，可以提供大量碳水化合物代謝所需的氮。消化池上清液夾帶的消化污泥相對密度較大，有改善混合液沉淀性能的功效。（ 9）延時曝氣法 ：曝氣時間很長，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，無需消化，可直接排放。本工藝還具有處理過程穩(wěn)定性高，對進水水質(zhì)、水量變化適應(yīng)性強，不需要初沉池等優(yōu)點。（ 10）接觸穩(wěn)定法 ：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。本工藝的特點是污水與活性污泥在吸附池內(nèi)吸附時間短，吸附池容積較

30、小，再生池的容積也較小，另外其具有一定的抗沖擊負荷能力。（ 11）氧化溝 ：氧化溝是延時曝氣法的一種特殊形式，它的池體狹長，池深較淺，在溝槽中設(shè)有表面曝氣裝置。曝氣裝置的轉(zhuǎn)動，推動溝內(nèi)液體迅速流動，具有曝氣和攪拌兩個作用。（ 12）純氧曝氣法 ：純氧代替空氣，可提高生物處理速度。在密閉的容器中，溶解氧的飽和度可提高，氧溶解的推動力也隨著提高，氧傳遞速率增加了，因而處理效果好，污泥的沉淀性也好。（ 13）吸附 -生物降解工藝(AB 法)：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)。（ 14）序批式活性污泥法（SBR 法）：1.工藝系統(tǒng)組成簡單，不設(shè)二沉池

31、，曝氣池兼具二沉池的功能，無污泥回流設(shè)備；2.耐沖擊負荷，在一般情況下無需設(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，能有效的防止絲狀菌膨脹；6.該工藝的各操作階段及各項運行指標可通過計算機加以控制，便于自控運行，易于維護管理。3.氧化溝的工藝特點：（ 1）簡化了預(yù)處理，氧化溝水力停留時間和污泥齡比一般生物處理法長，懸浮有機物可與溶解性有機物同時得到較徹底的去除，排出的剩余污泥已得到高度穩(wěn)定，因此氧化溝可以不設(shè)初沉池，污泥也不需要進行厭氧消化。（ 2）占地面積小，因在流程中

32、省略了出次沉淀池、污泥消化池、有時還省略二次沉淀池和污泥回流裝置，使污水處理廠總占地面積不僅沒有增大，相反還可縮小。（ 3）具有推流式流態(tài)特征，氧化溝具有推流特性，使得溶解氧濃度在沿池長方向形成濃度梯度，形成好氧、缺氧、厭氧條件。通過對系統(tǒng)合理的設(shè)計與控制，可以取得更好的除磷脫氮效果。（三）氣體傳遞原理和曝氣設(shè)備1.氧吸收率 ：指向混合液供給1kg 氧時，水中所能獲得的氧量。評價鼓風(fēng)曝氣。2.動力效率： 指單位動力在單位時間內(nèi)所轉(zhuǎn)移的氧量。評價機械曝氣。3.K L 液膜中氧分子的傳質(zhì)系數(shù)。A氣液接觸界面面積，m3Cs與界面氧分壓所對應(yīng)的溶液飽和溶解氧值。C溶液中溶解氧濃度。4.影響 K La

33、值的因素：（ 1）溶解在水中的憎水性有機物影響K La 值。（ 2）水體的溫度同時影響K La 值和 Cs 值。5.曝氣作用 ：1.向廢水中供氧2.起攪拌混合作用，使活性污泥處于懸浮狀態(tài)，達到污泥同污染物、溶解氧充分接觸。6.曝氣設(shè)備 ：鼓風(fēng)曝氣和機械曝氣鼓風(fēng)機供應(yīng)一定的風(fēng)量要滿足生化反應(yīng)所需的氧量和能保持混合液懸浮固體呈懸浮狀態(tài)，風(fēng)壓要滿足克服管道系統(tǒng)和擴散器的摩擦損耗以及擴散器上部的靜水壓； 空氣凈化器 的目的是改善整個曝氣系統(tǒng)的運行狀態(tài)和防治擴散器阻塞。7.曝氣設(shè)備性能指標：1.氧轉(zhuǎn)移率2.充氧能力3.氧利用率計算好氧速度與基質(zhì)BOD 去除的關(guān)系Q- 廢水處理量a -平均轉(zhuǎn)化1kgBOD

34、 需氧量b-微生物自身氧化需氧量X- 污泥濃度V- 污泥體積（四）活性污泥法的設(shè)計計算污泥齡在污水處理系統(tǒng)設(shè)計和運行管理中的作用。污泥泥齡即生物固體停留時間，其定義為在處理系統(tǒng)（曝氣池）中微生物的平均停留時間。在工程上，就是指反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)微生物總量與每日排出的剩余微生物量的比值。活性污泥泥齡是活性污泥處理系統(tǒng)設(shè)計/ 運行的重要參數(shù)。在曝氣池設(shè)計中的活性污泥法，出水水質(zhì)，曝氣池混合液污泥濃度、污泥回流比等都與污泥泥齡存在一定的數(shù)學(xué)關(guān)系，由活性污泥泥齡即可計算出曝氣池的容積。而在剩余污泥的計算中也可根據(jù)污泥泥齡直接計算每天的剩余污泥。而在活性污泥處理系統(tǒng)運行管理過程中，活性污泥泥齡也會影響到污泥絮凝

35、的效果。另外污泥泥齡也有助于進步了解活性污泥法的某些機理，而且還有助于說明活性污泥中微生物的組成。曝氣池容積Y活性污泥的產(chǎn)率系數(shù)，gVSS/gBODQ預(yù)曝氣時間相當(dāng)?shù)钠骄M水流量，m3/dS0曝氣池進水的平均BOD5 值Se曝氣池出水的平均BOD5 值X曝氣池混合液污泥濃度MLVSSKd 內(nèi)源代謝系數(shù)，d-1（五）活性污泥法的運行和管理1.活性污泥的培養(yǎng)與馴化培養(yǎng)：為活性污泥的微生物提供一定的生長繁殖條件， 經(jīng)過一段時間， 就會有活性污泥形成， 且在數(shù)量上逐漸增加，到最后達到處理廢水所需的污泥濃度。馴化 ：對混合微生物群進行淘汰和誘導(dǎo)，不能適應(yīng)環(huán)境條件和所處理廢水特性的微生物被抑制，具有分解廢

36、水有機物活性的微生物得到發(fā)育，并誘導(dǎo)出能利用廢水有機物的酶體系。2.污泥膨脹 ：指污泥體積增大而密度下降，污泥的凝聚性和沉降性惡化，致使處理水渾濁的現(xiàn)象。3.污泥特征（ 1）結(jié)構(gòu)松散，質(zhì)量變輕，沉淀壓縮性差（ 2） SV 值增大，有時達到 90%， SVI 達到 300 以上，大量污泥流失，出水渾濁；（ 3）二次沉淀池難以固液分離，回流污泥濃度低，無法維持曝氣池正常工作*/4.致使絲狀菌大量繁殖的原因：（ 1） DO （溶解氧） 菌膠團要求DO 至少在 0.5mg/L 以上，絲狀菌在DO 低于 0.1mg/L 的環(huán)境中也能較好的生長，甚至在厭氧條件下殘存而不受影響。所以，一般來說曝氣池中溶解氧

37、應(yīng)保持在2mg/L 。（ 2）沖擊負荷負荷超過了正常負荷，污泥膨脹程度提供，絮凝體增大，絮體內(nèi)部DO 消耗提高，從而致使絮體內(nèi)部缺氧， 抑制菌膠團生長，也就提供了絲狀菌生長的低氧條件，絲狀菌生長超過了菌膠團的生長，導(dǎo)致污泥膨脹。（ 3）營養(yǎng)條件變化一般細菌在營養(yǎng)為BOD5 ：N ： P=100： 5:1 條件下生長。如果N 、P 缺乏， C/N 比升高，即碳水化合物相對過剩，過多，適宜絲狀菌生長。（ 4）硫化物經(jīng)驗表明，含硫化合物高的廢水易發(fā)生由硫細菌引起的絲狀菌膨脹。（ 5）有毒重金屬的沖擊負荷雖然重金屬對絲狀細菌和菌膠團都有抑制作用，但不能使絲狀細菌消失，此時的絮體呈針點狀，使出水懸浮物濃

38、度提高。（ 6） PH 值絲狀菌生長PH4.5-6.5，而菌膠團生長的PH 為 6 8。（ 7）溫度絲狀菌適宜于高溫生長，因此在高溫環(huán)境下易發(fā)生污泥膨脹。菌膠團適宜中溫。5.其它常見問題：污泥上浮泡沫問題（六）二次沉淀池1.二次沉淀池在功能上要同時滿足澄清（固液分離）和污泥濃縮（使回流污泥的含水率降低，回流污泥的體積減少）兩方面的要求。2.二次沉淀池的構(gòu)造可采用平流式、豎流式和輻流式沉淀池。但應(yīng)注意一下特點：（ 1）二次沉淀池的進水部分要仔細考慮，應(yīng)使布水均勻并造成有利于絮凝的條件，使泥花結(jié)大。（ 2）二沉池中污泥絮體較輕，容易被出水挾走，因此要限制出流堰流速。（ 3）污泥斗的容積，要考慮污泥

39、濃縮的要求。五 .生物膜法 Trickling FiltersThese are beds of coarse media(often stones or plastic) 3-10 ft deep.Wastewater is sprayed into the air(aeration),and the allow to trickle through the media,break down material in the wastewater.Trickling fliters drain at the bottom;the wastewater is collected and then

40、 undergoes sedimentation.（一）概述1.生物膜法 是污水土地處理的人工強化法，依靠固著于固體介質(zhì)表面的微生物來去除廢水中溶解性有機污染物，是一種被廣泛采用的生物處理方法。2.生物膜形成過程：含有機分子的水生物膜附著生長載體表面改良載體表面浮游微生物細胞變成不可解吸細胞攝取并消耗水中的底物與營養(yǎng)物質(zhì)產(chǎn)生胞外多聚物，將生物膜緊緊地結(jié)合在一起進入水中）3.生物膜法的主要特征（與活性污泥法相比）（ 1）生物相特征生物多樣化能夠形成一個復(fù)雜穩(wěn)定的復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)食物鏈長 形成細菌真菌原生動物后生動物微型動物的長食物鏈，生物膜上能夠棲息高水平的生物，污泥量低于活性污泥法。能存活世代時間

41、較長的微生物由于呈固著態(tài)，生物固體平均停留時間長，因此在生物膜上能夠生長世代時間較長、增值速度較慢的微生物。生物膜法可分段進行并有利于培養(yǎng)優(yōu)勢菌種。（ 2）工藝特征對水質(zhì)、水量變動具有較強的適應(yīng)性，耐沖擊負荷，并能夠處理低濃度的污水，生物膜反應(yīng)器受水質(zhì)水量變化而引起的有機負荷和水力負荷波動的影響較小，即使有一段時間中斷進水或工藝遭到破壞，反應(yīng)器的性能亦不能受到致命影響，恢復(fù)起來也較快。污泥沉降性能良好，易于固液分離；剩余污泥產(chǎn)量少，降低污泥處理和處置的費用。生物量高，處理能力大，凈化功能顯著提高。易于運行管理，節(jié)能、減少污泥膨脹問題缺點：（ 1）需要較多的填料和支撐結(jié)構(gòu)，在不少情況下基建投資超

42、過活性污泥法；（ 2）出水常常攜帶較大的脫落的生物膜片，大量非活性細小懸浮物分散水中使處理水的澄清度降低。3.生物膜法的分類：接觸方式不同：填充式和浸漬式填充式（沿固定表面流過，接觸）：生物濾池生物轉(zhuǎn)盤浸漬式（完全浸沒鼓風(fēng)曝氣）：接觸氧化法生物流化床4.生物膜法基本原理： 生物膜法處理污水就是將污水與生物膜接觸，進行固、液相的物質(zhì)交換，利用膜內(nèi)微生物將有機物氧化，使廢水獲得凈化，同時生物膜內(nèi)的微生物不斷生長繁殖。5.好氧生物膜的培養(yǎng)有三種方法 ：自然掛膜法（帶自然菌種的污水） ，活性污泥掛膜法（活性污泥與污水混合） ，優(yōu)勢菌種掛膜法（二）生物濾池1.生物濾池的構(gòu)造：濾床、布水設(shè)備、排水系統(tǒng)三部

43、分2.理想的濾料應(yīng)具有以下特征：（ 1）能為微生物附著提供大量的表面積（ 2）使污水以液膜狀態(tài)流過生物膜（ 3）有足夠的空隙率，保證通風(fēng)（即保證氧的供給）和使脫落的生物膜能隨水流出濾池。（ 4）不被微生物降解，也不抑制微生物的生長，有較好的化學(xué)穩(wěn)定性。（ 5）有一定機械強度（ 6）價格低廉3.設(shè)置 布水設(shè)備 的目的是為了使污水能均勻地分布在這個給濾床表面上。4.排水系統(tǒng)的作用（ 1）收集濾床流出的污水和生物膜（2）保證通風(fēng)（ 3）支撐濾料5.生物濾池形式及適用條件低負荷生物濾池：僅在污水量小，地區(qū)比較偏僻，石料不貴的場合尚有可能使用。高負荷生物濾池：適用于大部分污水處理過程，水力負荷及有機負荷

44、都比較高。6.影響生物濾池性能的主要因素（ 1）濾池高度：隨著濾池深度增加，微生物從低級趨向高級，種類逐漸增多，生物膜量從多到少。各層生物膜的微生物不相同，處理污水的功能和速率也隨之不同。（ 2）負荷率（有機負荷 N 和水力負荷 qF 或 qV ）在低負荷條件下， 隨著濾率的提高， 污水中有機物的傳質(zhì)速率加快，生物膜量增多，濾床特別是它的表面很容易堵塞。在高負荷條件下，隨著濾率的提高，污水在生物濾床中停留的時間縮短，出水水質(zhì)將相應(yīng)下降。（ 3）回流（利用污水廠的出水和生物濾池出水稀釋進水的做法稱為回流，回流水量和進水量之比為回流比）高生物濾池的濾率。ii.提高濾率有利于防止產(chǎn)生灰蠅和減少惡臭i

45、.可提iii.當(dāng)進水缺氧、 腐化、缺少營養(yǎng)元素或含有害物質(zhì)時， 回流可改善進水的腐化情況， 提供營養(yǎng)元素和降低毒物濃度；iv.進水的質(zhì)和量有波動時，回流有穩(wěn)定和調(diào)節(jié)進水的作用。（ 4）供氧 微生物的好氧性，厭氧性，兼氧性使微生物有不同的氧需求，氧氣量就制約了微生物的活性，進而影響了微生物分解有機物反應(yīng)速率，從而影響了處理效果。（三）生物接觸氧化法生物接觸氧化法 是一種具有活性污泥法的生物膜法，該法在生物接觸氧化池（曝氣池）中充填各種填料，部分微生物以生物膜的形式附著生長在填料表面，部分微生物則懸浮生長在水體中，在生物膜的作用下，廢水得到凈化。（四）生物轉(zhuǎn)盤生物轉(zhuǎn)盤的主要組成部分有轉(zhuǎn)動軸、轉(zhuǎn)盤、

46、廢水處理槽和驅(qū)動裝置等（五）生物流化床1.生物流化床處理技術(shù)是借助流體（液體、氣體）使表面生長著微生物的固體顆粒（生物顆粒）呈流態(tài)化，同時進行去除和降解有機污染物的生物膜法處理技術(shù)。2.生物流化床的類型：兩相和三相流化床3.三相流化床：指反應(yīng)器內(nèi)有氣、液、固三相共存的生物流化床，特點是向流化床直接充氧以代替外部充氧裝置。由于氣體通入具有混合效果，生物顆粒之間有劇烈摩擦，易使生物膜表層自行脫落，可以免除體外脫膜裝置。4.生物流化床的優(yōu)點（ 1）生物固體濃度高（10-20g/L ），因此水力停留時間可大大縮小，容積負荷則相應(yīng)提高到費用也可相應(yīng)減小。7-8kgCOD/(m3·d),基建（

47、2）不存在活性污泥法中常發(fā)生的污泥膨脹問題和其他生物膜法中存在的污泥堵塞現(xiàn)象。（ 3）能適應(yīng)不同濃度范圍和較大的沖擊負荷。（ 4）由于容積負荷和床體高度大，占地面積可大大縮小。六、穩(wěn)定塘和污水的土地處理LagoonsThese are slow,cheap and relatively inefficient,but can be used for various types of wastewater.They rely on the interaction of sunlight,algae,microganisms,and oxygen(sometimes aerated).（一）穩(wěn)定塘

48、1.穩(wěn)定塘 ：穩(wěn)定塘又名氧化塘或生物塘，其對污水的凈化過程和自然水體的自凈過程相似，是一種利用天然凈化能力處理污水的生物處理設(shè)施。2.穩(wěn)定塘的分類：按塘內(nèi)的微生物類型、供養(yǎng)方式和功能等分：好氧塘、兼氧塘、厭氧塘、曝氣塘、深度處理塘3.好氧塘的凈化機理：好氧塘內(nèi)存在著細菌、藻類和原生生物的共生系統(tǒng)。有陽光照射時，塘內(nèi)的藻類進行光合作用，釋放出氧，同時由于風(fēng)力的攪動，塘表面還存在自然負氧，二者使水塘呈好氧狀態(tài)。塘內(nèi)的好氧型異氧細菌利用水中的氧，通過好氧代謝氧化分解有機污染物并合成本身的細胞質(zhì)（細胞增殖） ，其代謝產(chǎn)物 CO2 這是藻類光合作用的碳源。4.好氧塘內(nèi)的生物種群主要有細菌、藻類、原生動物

49、、后生動物、水蚤。（二）污水土地處理1.污水土地處理是在人工調(diào)控下利用土壤-微生物 -植物組成的生態(tài)系統(tǒng)是污水中的污染物凈化的處理方法。在污染物得以凈化的同時，水中的營養(yǎng)物質(zhì)和水分得以循環(huán)利用。土地處理是使污水資源化、無害化和穩(wěn)定化的處理利用系統(tǒng)。2.土地處理技術(shù)有五種類型：慢速滲濾、快速滲濾、地表漫流、濕地和地下滲濾系統(tǒng)。土地處理系統(tǒng)的凈化機理：污水在土地處理系統(tǒng)中的凈化是一個綜合凈化過程，包括了物理過濾、物理吸附、物理沉積、物理化學(xué)吸附、化學(xué)反應(yīng)和化學(xué)沉淀、微生物對有機物的降解等過程。3.主要污染物的去除途徑如下：（ 1） BOD 的去除大部分是在土壤表層土中去除的。土壤中大量的一樣行微生

50、物對被過濾、截留在土壤顆?？障堕g的懸浮有機物和溶解有機物進行生物降解，并合成微生物細胞。（ 2）磷和氮的去除在土地處理中，磷主要是通過植物吸收，化學(xué)反應(yīng)和沉淀（于土壤中的鈣、鋁、鐵等離子形成難溶的磷酸鹽），物理吸附和沉積（土壤中的粘土礦物對磷酸鹽的吸附和沉積），物理化學(xué)吸附（離子交換、絡(luò)合吸附）等方式被去除。去去除效果受土壤結(jié)構(gòu)、陽離子交換容量、鐵鋁氧化物和植物對磷的吸收等因素影響。氮只要是通過植物吸收，微生物脫氮（氨化、硝化、反硝化），揮發(fā)、滲出（氨在堿性條件下逸出、硝酸鹽的滲出）等方式被去除。其去除率受作物的類型、生長期、對氮的吸收能力，以及土地處理系統(tǒng)的工藝等因素影響。（ 3）懸浮物質(zhì)的

51、去除污水中的懸浮物質(zhì)是依靠作物和土壤顆粒間的空隙截留、過濾去除的。（ 4）病原體的去除污水經(jīng)土壤過濾后，水中大部分的病菌和病毒可被去除，去除率可達92% 97%（ 5）重金屬的去除重金屬的去吃主要是通過物理化學(xué)吸附，化學(xué)反應(yīng)與沉淀等途徑被去除的。七 .污水的厭氧生物處理1.廢水厭氧生物處理 是指在無分子氧條件下通過厭氧微生物（包括兼氧微生物）的作用，將廢水中的各種復(fù)雜有機物分解轉(zhuǎn)化為甲烷和二氧化碳等物質(zhì)的過程，也稱厭氧消化。2.厭氧發(fā)酵通常分為三個階段：第一階段為水解發(fā)酵階段 ：復(fù)雜的有機物在厭氧菌胞外酶的作用下，首先被分解為簡單的有機酸。繼而簡單的有機酸在產(chǎn)酸菌的作用下經(jīng)過厭氧發(fā)酵和氧化轉(zhuǎn)化成乙酸、丙酸、丁酸等。第二階段為產(chǎn)酸產(chǎn)氣階段：產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌把第一階段中產(chǎn)生的中間產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為乙酸和氫，并有二氧化碳生成。第三階段為產(chǎn)甲烷階段：產(chǎn)甲烷菌把第一階段和第二階段產(chǎn)生的乙酸、氫氣和二氧化碳等轉(zhuǎn)化為甲烷。厭氧生物處理可以在中溫（ 35 38）進行（中溫消化） ，也可在高溫（ 52 55）進行（稱高