水質(zhì)工程課件

污水的性質(zhì)與特征1.1污水1.1.1污水的分類1.生活污水：日常生活中被生活廢料所污染的水2.工業(yè)廢水（1）生產(chǎn)污水：污染重，生產(chǎn)中被原料污染的廢水（2）生產(chǎn)廢水：污染輕，未被直接污染的廢水，如：冷卻水3.初降雨水：被空氣、地面的污染物污染的廢水1.1.2污水的出路1.排放水體

2.灌溉農(nóng)田

3.水產(chǎn)養(yǎng)殖4.重復(fù)利用1.1.3污水的危害1.危害人體健康2.影響工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)3.影響景觀環(huán)境4.影響漁業(yè)資源5.破壞生態(tài)平衡1.2城市污水的性質(zhì)與污染指標(biāo)

1.2.1污水的物理性質(zhì)及指標(biāo)1.感官性狀指標(biāo)，⑴溫度一般10～25℃，熱污染的危害：①水溫增加，DO減少----魚類死亡，水體腐?、谒疁卦黾?，使水的物理化學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化（溶解度、粘度）③水溫增加，細(xì)菌、藻類繁殖加快⑵色度生活污水是黑灰色（工業(yè)廢水顏色差異很大），色度加大，影響透光率------影響光合作用⑶臭味，有機(jī)物厭氧腐敗------氨、胺類，硫化氫等

2.存在狀態(tài)指標(biāo)，固體含量分為——有機(jī)、無機(jī)懸浮固體（SS），粒徑≥0.1μm，有機(jī)和無機(jī)懸浮物膠體，粒徑0.001μm~0.1μm

溶解型固體，粒徑≤0.001μm，無機(jī)鹽和溶解性有機(jī)物懸浮物的危害：

⑴降低光的穿透能力

⑵影響水生生物的生長

⑶有機(jī)懸浮物大量消耗溶解氧

1.2.2、污水的化學(xué)性質(zhì)及指標(biāo)（一）無機(jī)物及指標(biāo)分為無直接毒害作用和有直接毒害作用二類1、無直接毒害作用無機(jī)物質(zhì)⑴酸堿

pH值——來源于工廠、酸雨，引起水體pH值變化，水質(zhì)惡化，腐蝕管道。酸堿污染------鹽污染，無法飲用

⑵氮、磷水中的營養(yǎng)物質(zhì)①氮、磷的評價(jià)指標(biāo)，總氮（TN）：包括有機(jī)氮、氨氮、亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮氨氮：NH3與NH4+，屬于污水中的堿性物質(zhì)為微生物提供氮源凱氏氮（KN）：有機(jī)氮+氨氮--------能為微生物所利用（好氧）亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮=總氮－凱氏氮有機(jī)氮=凱氏氮－氨氮

②磷的化合物分為有機(jī)磷和無機(jī)磷，一般測總磷TP③含氮化合物在水體中的轉(zhuǎn)化第一步：有機(jī)氮------NH3(有氧或無氧)-------氨化階段第二步：NH3------NO2--------NO3-(有氧)---------硝化階段第三步：NO3----------N2-------缺氧----------------反硝化階段

④氮磷污染與水體的富營養(yǎng)化營養(yǎng)化是水體演化的一種規(guī)律，貧營養(yǎng)胡-----富營養(yǎng)湖-----沼澤地-----陸地氮、磷污染加重水體的富營養(yǎng)化，刺激藻類過度增值。

⑶硫化物與硫酸鹽①來源：工業(yè)廢水----大量生活污水----少量②危害在水中易形成H2S--------對生物有害-----不利于污水處理⑷氯化物濃度過高-------抑制生物生長，腐蝕設(shè)備

2、有直接毒害作用⑴重金屬離子----汞、鎘、鉻、鉛--------對生物和人體有毒（蓄積），毒性慢、危害大。⑵非重金屬毒物------氰化物、砷化物，----------毒性快⑶重金屬的危害：①

不能降解，只能形態(tài)上轉(zhuǎn)換----離子變沉淀②

常以底泥形式存在于底泥之中，形成次生污染源③

形態(tài)轉(zhuǎn)換增強(qiáng)毒性，甲基汞≥無機(jī)汞④

易通過食物鏈成千上萬的富集（二）有機(jī)物及評價(jià)指標(biāo)分為易生物降解和難生物降解二類1、易生物降解有機(jī)物自然界中存在的蛋白質(zhì)、碳水化合物、脂肪等（好氧微生物）CO2+H2O+合成新細(xì)胞有機(jī)物（厭氧微生物）脂肪酸、醇、沼氣常用COD,BOD,TOD,TOC表示有機(jī)物2.難生物降解有機(jī)物大多為人工合成有機(jī)物，例如：塑料、合成橡膠、合成洗滌劑、有機(jī)農(nóng)藥等。主要特征⑴穩(wěn)定，不易被微生物降解-------例如白色污染

⑵多有害健康-------例如“三致”物質(zhì)

⑶常用COD,TOD,TOC表示（三）有機(jī)物污染指標(biāo)評價(jià)有機(jī)物數(shù)量的多少（有機(jī)物種類多，無法單獨(dú)一一評價(jià)）常用評價(jià)指標(biāo)生化需氧量BOD化學(xué)需氧量COD有機(jī)物是還原性物質(zhì)，能被氧化，用需總需氧量TOD氧的量來表示有機(jī)物的量。理論需氧量ThOD

有機(jī)物中都含有碳元素，用碳的量來總有機(jī)碳TOC表示有機(jī)物的量

1、生化需氧量BOD

在水溫20℃，由于微生物的生化活動，將有機(jī)物氧化為無機(jī)物所消耗的溶解氧的量來表示有機(jī)物的量。------------利用有氧條件下，有機(jī)物降解時(shí)都消耗溶解氧⑴碳氧化階段-----H2O、CO2、NH3----BODμ⑵硝化階段-------NO2、NO3--------NODμ

一般20日有機(jī)物可完全碳氧化----------BODμ5日生化需氧量-------BOD5常用BOD5的原因：①

20日有機(jī)物可完全分解，但時(shí)間太長②

BOD5占第一階段BODμ的70-80%，比較準(zhǔn)確(不用三天的原因)③

需要建立統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，用來進(jìn)行比較④

能反映可被微生物分解的有機(jī)物的量2、化學(xué)需氧量CODBOD的缺點(diǎn)：⑴時(shí)間長，需要5日出結(jié)果⑵難降解有機(jī)物含量高時(shí)，誤差較大⑶水中含有抑制物質(zhì)或毒物時(shí)，影響測定結(jié)果

對于同一水樣：

COD是在酸性條件下，利用強(qiáng)氧化劑將有機(jī)物氧化為CO2和H2O所消耗的氧的量，稱為化學(xué)需氧量。將強(qiáng)氧化劑折合為氧的當(dāng)量來表示有機(jī)物的量。用重鉻酸鉀作為氧化劑--------CODCr-----污水中常用---------氧化能力強(qiáng)（80~90%）用高錳酸鉀作為氧化劑-------CODMn（OC）-----給水中常用---------氧化能力差對于同一水樣：CODCr≥BODμ≥BOD5≥CODMnCOD的特點(diǎn)⑴快速準(zhǔn)確⑵氧化能力強(qiáng)，可氧化難降解物質(zhì)⑶不能反映可被生物降解的有機(jī)物的量⑷水中還原性物質(zhì)干擾測定(Cl-、S2-)

常用BOD5/CODCr來表示污水的可生化性，

BOD5表示可生化有機(jī)物量

CODCr表示有機(jī)物總量BOD5/CODCr比值越高，可生化性越好，適合生物法處理（大于0.3）BOD5/CODCr比值越低，可生化性越差，不適合生物法處理（小于0.3）

3、總需氧量TOD有機(jī)物中的主要元素C、H、O、N、S被氧化后為CO2、H2O、N02、SO2所消耗的氧量。儀器測定，900℃高溫下燃燒，測定消耗的氧量

4、理論需氧量ThOD根據(jù)化學(xué)分子式計(jì)算理論需氧量，是用于計(jì)算純物質(zhì)，不適合污水處理

擴(kuò)散：污染物進(jìn)入水體后，在水體中產(chǎn)生濃度梯度場，污染物有高濃度向低濃度遷移的過程。包括：①分子擴(kuò)散：布朗運(yùn)動引起的物質(zhì)分子擴(kuò)散----用于湖泊、水庫等靜水體。

②紊流擴(kuò)散：水體紊流流態(tài)引起的污染物濃度降低------河流等動水體。

③彌散：水體各層流速不同，引起的污染物濃度擴(kuò)散----異重流。⑵混合①混合效果----混合系數(shù)（α）--------通過混合達(dá)到稀釋的目的

α=Q總----河水總流量

Q混----與污水混合的河水流量

混合系數(shù)α受河流形狀、排污口形式、排水量影響。

②特定斷面混合系數(shù)α的計(jì)算：

α=L計(jì)算------排污口到計(jì)算斷面的距離（距離好算，流量不好算）

L全混------排污口到混合斷面的距離（已知，可實(shí)測或查表）

⑶沉淀污染物沉于河底，河水中濃度降低。（遇到擾動，產(chǎn)生二次污染）

3.化學(xué)凈化作用通過化學(xué)反應(yīng)使污染物的存在狀態(tài)發(fā)生變化，使污染物濃度降低。

（1）氧化還原

Fe2+--------Fe(OH)2Mn2+---------Mn(OH)Al3+---------Al(OH)3S2---------------SO42-Cr3+--------------Cr6+（2）——酸堿反應(yīng)（3）吸附與凝聚水體中存在的膠體微粒（表面帶電），可以吸附水中的陰陽離子

4、生物凈化作用生物凈化作用可以降低污染物總量，是真正意義上的凈化。

2.2.2、水質(zhì)基本模型1、零維水質(zhì)模型-------各方向完全混合，理想狀態(tài)；2、一維水質(zhì)模型-------寬度、深度分布均勻，長度方向濃度變化；3、二維水質(zhì)模型-------深度分布均勻，長度、寬度方向濃度變化；4、三維水質(zhì)模型----------各方向均存在濃度變化。2.2.3、河流的氧垂曲線方程研究河流中DO的變化規(guī)律-------DO的重要性（生態(tài)平衡）1、河流中的溶解氧變化存在兩種變化趨勢：⑴有機(jī)物被微生物降解，消耗水中的溶解氧，使DO下降；降解耗氧速率------與有機(jī)物濃度成正比⑵河流流動過程中，接受大氣復(fù)氧，使DO上升。復(fù)氧速率----------與虧氧量成正比兩種作用的結(jié)果------形成氧垂曲線2.河流氧垂曲線⑴第一段（AO）：有機(jī)物濃度高，耗氧速率大于復(fù)氧速率，DO大幅度下降；

O點(diǎn)溶解氧最低-------氧垂電（最不利點(diǎn)）⑵第二段（OB）：有機(jī)物濃度降低，耗氧速率小于復(fù)氧速率，DO開始逐漸回升。⑶第三段（B以后）：溶解氧回升至起始階段。3.氧垂曲線方程——河水中有機(jī)物降解與溶解氧平衡的數(shù)學(xué)模式（1）有機(jī)物耗氧動力學(xué)當(dāng)沿水流方向輸移的有機(jī)物量>>擴(kuò)散稀釋量，Q河,q污不變，T水不變時(shí)，有機(jī)物的生化降解的耗氧量正比于河水中有機(jī)物量

=-k1LLt=Lo×10-k1t

Lt——t時(shí)刻水中殘留的有機(jī)污染物的量；Lo——初始時(shí)刻，有機(jī)物總量，即氧化全部有機(jī)物所需的氧量

k1——耗氧速率常數(shù)

k1=

k2T1-T2

k1=

k220-T2=1.047,k20=

0.1（2）DO變化過程動力學(xué)氧溶與水的速率與氧虧量成正比

=k2Dt=0時(shí)，D=DoDt=Do*10-k2t

Dt——t時(shí)刻河流中虧氧量；

Do——初始時(shí)刻河流中虧氧量；

k2——復(fù)氧速率常數(shù)。（3）耗氧與復(fù)氧共同作用

=k1L-k2Dt=0時(shí)，D=0,L=Lo

Dt=(10-k1t-10-k2t)+Do*10-k2t令=0，可求出氧垂點(diǎn)的時(shí)間tc

tc=（4）Dt表達(dá)式的工程意義

①

是用于分析受有機(jī)物污染的河水中溶解氧的變化動態(tài)，推求河流的自凈過程及其環(huán)境容量，進(jìn)而確定可排入河流的有機(jī)物最大用量，或污水處理廠的處理程度。

②

用于推算確定缺氧點(diǎn)及氧垂點(diǎn)的位置及到達(dá)時(shí)間，并依此制定河流水體防護(hù)措施。（5）Dt與tc的使用條件

①

適用于河流截面變化不大，藻類等水生植物和底泥影響可忽略不計(jì)的河流；

②

僅適用于河流與污水在排放口處完全混合的條件；

③

所使用的k1

、k2的值必須與水溫相適應(yīng)；

④

如沿河流有n個排放點(diǎn)，則應(yīng)根據(jù)情況合并成一個排放點(diǎn)計(jì)算，或逐段計(jì)算。2.3水環(huán)境保護(hù)

2.3.1水體水質(zhì)評價(jià)

評價(jià)一般采用的兩種方法：（1）綜合污染指數(shù)法

K=K<0.1未污染

K≥0.1污染0.1～0.2；0.2～0.3；>0.3

（2）水質(zhì)質(zhì)量系數(shù)法

P=2.3.2水環(huán)境容量定義：在滿足水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的條件下，水體最大允許的污染負(fù)荷量，又稱水體納污能力。（1）與水體本身有關(guān)（2）與所排放污染物的量有關(guān)

W=f（x，Q，Ck，Co，q，t）2.3.3水環(huán)境法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)（1）我國環(huán)保立法（2）我國水環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)2.4污水處理基本方法與系統(tǒng)

2.4.1污水處理方法的分類

1.1．按作用原理分（1）物理法：通過物理作用分離污水中主要呈懸浮態(tài)的污染物質(zhì)。

①

沉淀法（重力分離）——沉砂池、沉淀池、隔油池

②篩濾法（截留）——格柵、微濾機(jī)、砂濾、真空過濾機(jī)、壓濾機(jī)

③氣浮法——加壓空氣氣浮

④

反滲透法（半滲透膜）

（2）化學(xué)法：利用化學(xué)反應(yīng)來分離回收污水中的污染物使其無害化處理多為溶解性物質(zhì)①混凝②中和法（處理酸堿廢水）③氧化還原④電解法（處理含鉻、氰等廢水）⑤吸附法（脫色，除臭，含砷、汞等）⑥電滲析法（3）生物法：利用微生物新陳代謝功能，使污水中溶解、膠體狀態(tài)的污染物質(zhì)被降解為無害化合物。活性污泥法生物膜法——生物濾池、轉(zhuǎn)盤、接觸氧化、流化床、自然處理——氧化塘、土地處理厭氧處理——高濃度有機(jī)廢水、污泥2.按處理程度分（1）一級處理——呈懸浮態(tài)的固體污染物，稱預(yù)處理。（2）二級處理——呈膠體或溶解態(tài)的污染物，稱常規(guī)處理（3）三級處理——氮磷等營養(yǎng)物質(zhì)，難降解的有機(jī)物，出水回收利用，稱深度處理2.4.2、污泥處理

污泥中含有大量有機(jī)物、營養(yǎng)物、細(xì)菌、寄生蟲的處理方法：（1）

減量（濃縮、脫水）（2）

穩(wěn)定處理（好氧或厭氧消化）（3）

最終處置（填地、投海、焚燒、建筑材料）（4）

綜合利用3．柵渣及清除方式①柵渣量取決于柵條距離、污水性質(zhì)含水率：70%~80%，容重：750kg/m3

②

清除方式

a.人工清除：只適合小型工程

b.機(jī)械去除：適合大水廠、衛(wèi)生條件好，柵渣量>0.2m33.1.2、格柵種類

1．平面格柵：柵條+框架（1）格柵間隙據(jù)e的大小可分為：細(xì)格柵e<10㎜中格柵10㎜～40㎜粗格柵50㎜～100㎜（2）.安裝角度：傾角600、750、900

2.曲面格柵（1）固定曲面格柵：利用渠道的水流速度，推動漿板轉(zhuǎn)動（2）旋轉(zhuǎn)簡式格柵3.1.3格柵的設(shè)計(jì)格柵的尺寸計(jì)算格柵槽、水頭損失、柵渣量

3.3沉淀理論

3.3.1概述

1．沉淀：水中的可沉固體物質(zhì)在重力作用下下沉，從而與水分離的過程。2．沉淀功能：

①

用于一級處理去除雜質(zhì)、顆粒狀物

②

用于二級處理初次沉淀池，減輕后續(xù)處理設(shè)施的負(fù)荷二次沉淀池，分離去除生物污泥

③

用于灌溉或氧化塘穩(wěn)定水質(zhì)去除水中蟲卵或固體顆粒

3．沉淀類型

種類懸浮物濃度固體顆粒沉淀過程特征應(yīng)用自由沉淀低

不碰撞，不具有絮凝特征不改變尺寸、形狀不互相粘合沉砂池初沉池前期絮凝沉淀不高50~500mg/L碰撞，有凝聚特性改變尺寸形狀，互相

互相干擾

沉速下降、顆粒分層

二沉池后期

壓縮沉淀

很高互相接觸、支撐上壓、下承二沉池池底、污泥濃縮池初沉池中后期區(qū)域沉淀

高>500mg/L3.3.2、個體自由沉淀規(guī)律1.斯托克斯公式2.討論

①

②

∴d↗，u↗提高沉淀效率；

③

，∴T↗，有利于沉淀。

3.3.3、沉淀實(shí)驗(yàn)，沉淀曲線自由沉淀的沉淀實(shí)驗(yàn)，沉淀曲線1.第一種實(shí)驗(yàn)①

污水?dāng)嚢杈鶆蜃⑷雗個沉淀筒（沉淀筒的大小d=80mm，h=1500~2000mm），測量懸浮物濃度C0；②

經(jīng)過t1

、t2……tn-1、tn沉淀時(shí)間后，分別從各沉淀筒的一定高度H處（1200mm）取同樣樣品，分別測C1

、C2……Cn-1、Cn；③

計(jì)算各沉淀時(shí)間的沉淀效率和沉淀速度u

④

繪制沉淀效率曲線（E~t）2.第二種實(shí)驗(yàn)二種實(shí)驗(yàn)①

污水?dāng)嚢杈鶆蚝笞⑷雗個沉淀筒，經(jīng)過t1、t2……tn-1、tn時(shí)后取H段以上的全部水樣，測水樣中懸浮物濃度C1、C2……Cn-1、Cn；②

ut≥u0=H/t，去除率η1ut<u0，但取樣面附近η2

∴η=η1+η2

令u0——某一特定沉速

P0——ut≥u0時(shí)，顆粒與懸浮顆?？偭恐?，即懸浮物剩余量

P0③對ut<u0的每一種顆粒，去除各種不同粒經(jīng)3.絮凝沉淀的沉淀曲線(1)

污水?dāng)噭蚝笞⑷朐O(shè)有一系列取樣口的沉淀筒（h=150~200mm，H=1500~2000mm），測出懸浮物濃度C0；(2)

經(jīng)不同時(shí)間t，在不同深度取一定量污水，測濃度Ci；(3)

計(jì)算E(4)

繪制絮凝沉淀曲線3.3.4理想沉淀池的沉淀原理(1)定義：為分析易浮顆粒在沉淀池運(yùn)動的規(guī)律及其效果而提出的一種概念。(2)假設(shè)條件

①污水在池內(nèi)沒水平方向作等速流動水平流速為v，從入口到出口的流邊時(shí)間標(biāo)。

②在流入?yún)^(qū)，顆粒沿截面AB均勻分布，并處于自由沉淀狀態(tài)，顆粒的水平分速度等于水平流速。

③顆粒沉到池底即認(rèn)為被去除。

(3)功能分區(qū)流入?yún)^(qū)、流出區(qū)、沉淀區(qū)、污泥區(qū)3.4沉砂池

3.4.1

沉砂池作用（1）

去除污水中比重較大的無機(jī)物顆粒物（2）

設(shè)于泵站倒虹管前減輕機(jī)械、管道的磨損設(shè)于初沉池前，減輕沉淀池負(fù)荷，以及改善污泥處理構(gòu)筑物的處理?xiàng)l件。3.4.2分類1．平流式沉砂池

（1）組成：入流區(qū)、出流區(qū)、閘板、水流部分及沉砂斗（2）特點(diǎn)：沉砂效果好、工作穩(wěn)定、構(gòu)造簡單。（3）設(shè)計(jì)參數(shù)

①設(shè)計(jì)流量：按照最大流量Qmax設(shè)計(jì)（污水自流時(shí)）按照水泵組合量設(shè)計(jì)（水泵抽水時(shí)）降雨時(shí)設(shè)計(jì)流量（合流制）②水平流速保證無機(jī)顆粒下沉而有機(jī)顆粒不沉

③停留時(shí)間

④

有效水深2．曝氣沉砂池（1）曝氣作用：使污水中有機(jī)顆粒經(jīng)常處于懸浮狀態(tài)，使砂粒相互摩擦并承受曝氣剪切力，去除砂粒上附著的有機(jī)物，有利于獲得潔凈的砂粒。

（2）構(gòu)造圖

（3）設(shè)計(jì)參數(shù)

①②停留時(shí)間：1－3min③有效水深2～3m④寬深比1～1.5，長寬比約為53.多爾沉砂池和鐘式沉砂池（1）特點(diǎn)多爾沉砂池——對平硫沉砂池的發(fā)展，重力沉砂＋洗砂鐘式沉砂池——對曝氣沉砂池的發(fā)展，機(jī)械攪拌產(chǎn)生離心力（2）構(gòu)造3.4.3排砂方式多斗底重力排砂、機(jī)械掛砂、泵吸式排砂、抓斗抓砂3.5沉淀池

3.5.1分類（1）

平流式沉淀池（2）輻流式沉淀池（3）豎流式沉淀池3.5.2平流沉淀池1.構(gòu)造進(jìn)水區(qū)：進(jìn)水潛孔、進(jìn)水擋板、配水強(qiáng)——配水均勻出水區(qū)：出水浮渣擋板，集水槽、出水渠——集水均勻污泥區(qū)：泥斗、排泥機(jī)械——排泥通暢a進(jìn)水檔板作用：消能，均勻布水b出水檔板作用：阻擋水面的浮渣及油2.平流沉淀池排泥方式靜水壓法、機(jī)械排泥法（刮泥、吸泥）

3.5.3輻流式沉淀池

1.特點(diǎn)圓形池體，變速水流，機(jī)械排泥2.構(gòu)造3.向心輻流池傳統(tǒng)輻流池的不足：中間進(jìn)水區(qū)過水?dāng)嗝孀钚?，水流流速最大，影響處理效果。向心輻流池周邊進(jìn)水，周邊出水，進(jìn)水、出水?dāng)嗝孀畲螅魉僮钚?，可以提高處理能力。向心輻流池的?gòu)造：4.輻流池排泥設(shè)施3.5.4豎流沉淀池1.特點(diǎn)水流由下向上流動，池體直徑小，池埋深大。處理水量小。2..構(gòu)造2.活性污泥法研究及應(yīng)用的現(xiàn)狀和發(fā)展（1）超大型化(集中化)微型化（2）高效快速(高負(fù)荷，節(jié)省體積)（3）節(jié)能（4）多功能化(N，P)（5）自動化控制管理，參數(shù)精密化，控制自動化4.1活性污泥法的基本原理4.1.1基本概念與流程1.活性污泥污水通氣一段時(shí)間后，形成一種由大量微生物群體構(gòu)成的易于沉淀的絮凝體。2.活性污泥法來源河流自凈→啟示→人工強(qiáng)化3.命名根據(jù)生物反應(yīng)器中微生物存在狀態(tài)(懸浮，附著)可將污水生物處理技術(shù)分為活性污泥法(懸浮的有活性的生物絮體)和生物膜法(附著的生物膜)，及后來的復(fù)合式(懸浮，附著)生物處理技術(shù)。4.基本流程

污水→格柵→泵間→沉砂池→初沉池→活性污泥曝氣池→二沉池→消毒（1）曝氣池：微生物降解有機(jī)物的反應(yīng)場所（2）二沉池：泥水分離（3）污泥回流：確保曝氣池內(nèi)生物量穩(wěn)定（4）曝氣：為微生物提供溶解氧，同時(shí)起到攪拌混合的作用。4.1.2活性污泥的形態(tài)，性質(zhì)，與評價(jià)指標(biāo)

1.形態(tài)

多為黃褐色絮體，含水率超過99％

2.組成

四部分組成（1）Ma——活性污泥微生物；（2）Me——活性污泥代謝產(chǎn)物；（3）Mi——活性污泥吸附的難降解惰性有機(jī)物；（4）Mii——活性污泥吸附的無機(jī)物。3.微生物組成細(xì)菌、真菌、原生動物、后生動物4.活性污泥數(shù)量的評價(jià)指標(biāo)（1）混合液懸浮固體濃度(mg/L)MLSS=Ma+Me+Mi+Mii（2）混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度(mg/L)MLVSS=Ma+Me+Mi4.沉降性與濃縮性評價(jià)指標(biāo)（1）污泥沉降比：SV%

又稱30min沉降比、混合液在量筒內(nèi)靜置30min后所形成沉淀污混容積占混合液容積的百分比。（2）污泥容積指數(shù)：SVI

靜置30min后，1g干污泥所占的容積，（ml/g）

一般為70～150(ml/g)時(shí)沉降性能較好，過低無機(jī)物含量過高，污泥活性不好，過高易出現(xiàn)污泥膨脹。4.1.3活性污泥增長規(guī)律1.活性污泥增長曲線①對數(shù)增長:F/M較大，營養(yǎng)充分，氧利用最大，微生物增殖速率和有機(jī)物降解速率最大。污泥活動力強(qiáng)，污泥松散，不易沉降(利用有機(jī)物不足)②減速期

F/M減小，有機(jī)物量成為增殖的限制因素，微生物增殖速率和有機(jī)物降解速率下降，污泥沉降性好，出水效果好。③衰減期

F/M最小，(內(nèi)源呼吸期)微生物活動能力低，絮凝體，沉降性好，此時(shí)污泥量出現(xiàn)下降，出水水質(zhì)較好。2.污泥負(fù)荷

=kgBOD5/kgMLSSd

污泥負(fù)荷的實(shí)質(zhì)是F/M3.污泥齡4.1.4活性污泥反應(yīng)過程1.構(gòu)成活性污泥三要素a.微生物———

吸附氧化分解作用(污泥)b.有機(jī)物———

廢水的處理對象微生物底物(營養(yǎng))c.充足氧氣、充分接觸————好氧處理的條件2.污泥凈化反應(yīng)過程

對有機(jī)物的降解可分為兩個階段a.吸附階段————巨大的比表面積b.微生物降解作用有機(jī)固形物

膠體有機(jī)物

溶解性有機(jī)物

3.生物絮體形成機(jī)理目前認(rèn)為絮體是由細(xì)菌內(nèi)源代謝分泌的聚合物在微生物之間起粘膠劑的作用，因此只有當(dāng)內(nèi)源代謝分泌聚合物與微生物成適當(dāng)比例才能形成良好的生物絮體。如果微生物增殖率過高，內(nèi)源代謝分泌的聚合物不是以粘連新增殖的微生物，使不可能形成良好的絮體。如果有機(jī)物濃度過低，內(nèi)源代謝能產(chǎn)生的聚合物質(zhì)被微生物當(dāng)成食物消耗，則絮體也難以形成。

合成分解4.2活性污泥反應(yīng)的影響因素

1.BOD負(fù)荷率

過低，絲狀菌膨脹過高，絮體活性高，不易沉降

↗（污泥增長）↗，（底物降解）↗，Se↗V↓↓（倍增時(shí)間短）

↓（污泥增長）↓，，Se↓V↓↗

↓2.溫度

酶的溫度活性20～300C3.DODO↗，↗，↗Se↓

運(yùn)行費(fèi)用高

4.PH

6.5～8.5PH<6.5，真菌增長利于絲狀菌易膨脹

PH>9時(shí)，菌膠易解體活性污泥凝體遭到破壞。5.營養(yǎng)物

C∶N∶P=100∶5∶16.有毒物質(zhì)重金屬、硫化氫、有毒有機(jī)物4.3有機(jī)物底物降解與活性污泥反應(yīng)動力學(xué)

4.3.1有機(jī)物降解動力學(xué)

1.莫諾方程

底物降解速率 ——單位質(zhì)量微生物的增殖速率(kg/kg?d)d-1——微生物最大比增殖速度f-1 ——飽和常數(shù)

S——微生物周圍的即反應(yīng)器曝氣池中的底物濃度(mg/L)2.Monod方程式的推論

城市污水一般有機(jī)物濃度低，常用描述，一級反應(yīng)3.完全混合曝氣池中底物降解速率及動力學(xué)常數(shù)確定

（1）有機(jī)物物料平衡

將（3）代入（2）得

----(3)

----(4)負(fù)荷率：

對一定污水，、、是常數(shù)（2）動力學(xué)常數(shù)的計(jì)算方法①求

形如

②求

形如

y=kx+b4.3.2有機(jī)物降解與微生物增殖

1.微生物增殖基本方程凈增=合成-內(nèi)源

積分

其中----有機(jī)物利用速率

Y----產(chǎn)率系數(shù)，kgMLVSS/kgBOD。

----自身氧化率，d-1。

勞倫斯－麥卡蒂方程式2.剩余污泥量計(jì)算式中Δx——污泥增長量(kg/d)y——產(chǎn)率系數(shù)(kg污泥/kgBOD)kd——微生物自身氧化(減)速率常數(shù)(kg污泥/kg污泥)微生物靜增長量=微生物增長量—微生物衰減量

4.3.3底物降解與需氧微生物的總需氧速率=降低底的氧速率+自身氧化的需要速率式中——曝氣池中的微生物需氧速率(kgO2/d)——去除單位底物的需氧量(kgO2/kgBOD.d)——單位污泥自身氧化的需氧量(kgO2/kgMLSS.d)動力學(xué)成立的假定條件

①曝氣池為完全混合式；②在穩(wěn)定狀態(tài)下；

③進(jìn)水和出水中沒有微生物；

④二沉池中微不發(fā)生微生物對有機(jī)物的降解；

⑤底物濃度、用可降解的有機(jī)物濃度表示；

⑥溫度不變，進(jìn)水有機(jī)物成分性質(zhì)不變。4.4活性污泥法的運(yùn)行方式4.4.1傳統(tǒng)的活性污泥法(推流式)

1.運(yùn)行水流一端進(jìn)，另一端出，沿途曝氣，推流前進(jìn)。

2.特點(diǎn)①吸附→減速增長→內(nèi)源呼吸②處理效果好③不易污泥膨脹④供氧與需氧不平衡⑤耐沖擊負(fù)荷能力差(尤其對有毒或高濃度工業(yè)廢水)

4.4.2階段曝氣活性污泥法1.型式：廊道式2.流態(tài)：推流式(多點(diǎn)進(jìn)水)3.特點(diǎn)：①需氧和供氧較平衡②耐沖擊負(fù)荷力強(qiáng)③處理效果好4.4.3吸附——再生活性污泥法

1.型式：廊道式(吸附池和再生池可合建)2.流態(tài)：中間進(jìn)水，推流3.特點(diǎn)：①處理質(zhì)量較差②耐沖擊負(fù)荷強(qiáng)③適合處理膠體物質(zhì)含量高的工業(yè)廢水

4.4.4.完全混合曝氣池

特點(diǎn)①抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)②池中各點(diǎn)水質(zhì)相同，各部分有機(jī)物降解工況點(diǎn)相同，便于調(diào)控③處理效率差于推流式④易出現(xiàn)污泥膨脹4.4.5.延時(shí)曝氣活性污泥法特點(diǎn)①由于負(fù)荷低，延時(shí)曝氣池容大，占地面積較大②對水質(zhì)水量變動性強(qiáng)③產(chǎn)泥量少④處理效果好4.4.6.高負(fù)荷活性污泥法特點(diǎn)①由于負(fù)荷高，高負(fù)荷活性污泥法曝氣池容小，占地面積較小。②處理效果差，60～70％③產(chǎn)泥量高④適合做預(yù)處理4.4.6深水曝氣和深井曝氣特點(diǎn)：氧利用率高、占地面積小，可以處理較高濃度的廢水。4.4.7純氧曝氣特點(diǎn)：①Do≥8mg/L②Mlss很高，高達(dá)4000～7000③Δx很少

④SVI低，沉降性好缺點(diǎn)：建設(shè)和運(yùn)行費(fèi)用高4.5活性污泥處理系統(tǒng)新工藝4.4.1氧化溝1.特點(diǎn)：①氧化溝中形成富氧區(qū)和缺氧區(qū)，可以脫氮除磷；②池型較大，占地面積較大，多在室外；③負(fù)荷低，處理效果好、產(chǎn)泥量少；④抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)；⑤常不初沉池。2.氧化溝構(gòu)造和流態(tài)（1）污泥負(fù)荷0.07～0.4kgBOD5/kgMLSSd·d（2）容積負(fù)荷0.28～2.4kgBOD5/m3·d，（3）泥齡5～30d，（4）產(chǎn)泥率0.6～1.2kgss/kgBOD5（5）MLSS3000～6000mg/L（6）HRT4～24h3.氧化溝技術(shù)參數(shù)

環(huán)形溝渠結(jié)構(gòu)，水流流態(tài)循環(huán)混合式，介于推流式和完全混合式之間3.氧化溝種類4.4.2間歇式活性污泥法（SBR法）1.SBR法運(yùn)行方式

運(yùn)行分為：進(jìn)水、曝氣反應(yīng)、沉淀、排水、待機(jī)（閑置）五個階段。2.SBR工藝特點(diǎn)(1)工藝簡單，可省略二沉池和污泥回流設(shè)備(2)反應(yīng)推動力大，效率高(3)沉淀效果好(4)不易發(fā)生污尼膨脹(5)通過運(yùn)行方式調(diào)節(jié)(前加缺氧，厭氧時(shí)間)可脫N除P(6)便于自動控制(時(shí)間參數(shù))(7)適用于中小型污水處理裝置3.SBR的發(fā)展

在SBR基礎(chǔ)上出現(xiàn)了一系列新工藝，ICEAS、CASS、DAT-IAT、

MSBR、UNITANK。在原有基礎(chǔ)上增加連續(xù)進(jìn)出水、生物選擇器、循環(huán)混合等功能。4.4.3AB法廢水處理工藝

1.AB法特點(diǎn)①無初沉池②A，B段各擁有自己的回流系統(tǒng)，兩段分開，有各自的微生物群體③由于A段的負(fù)荷高，有效好的抗沖擊負(fù)荷能力④可以分期建設(shè)，條件成熟建二級。2.AB法工藝4.4.4水解－好氧工藝

水解酸化--好氧活性污泥在傳統(tǒng)活性污泥法的基礎(chǔ)上，用水解池取代傳統(tǒng)的初沉池。①集生物降解，物理吸附為一體，有機(jī)物去除效果顯著高于初沉池，并能將水中難降大分子有機(jī)分轉(zhuǎn)化為小分子有機(jī)物，提高污水可生物性。②是固體物被水解可溶物質(zhì)，降低污泥產(chǎn)量，使污水污泥一次性處理。③能耗低④停留時(shí)間短⑤產(chǎn)泥少

⑥可用于工業(yè)廢水處理和含有較多難生物降解物質(zhì)的城市污水處理除此之外還有A-O、A-A-O工藝等，在后面詳細(xì)介紹4.4.5活性污泥法發(fā)展方向①提高氧利用率②減少占地面積③減少運(yùn)行費(fèi)用④提高運(yùn)行管理自動化⑤深度凈化功能（脫N除P）4.6曝氣理論基礎(chǔ)

4.6.1曝氣方式和曝氣作用

1.常用曝氣方式

a.鼓風(fēng)曝氣

b.機(jī)械曝氣

c.射流曝氣

d.鼓風(fēng)-機(jī)械聯(lián)合曝氣2.曝氣作用

a.充氧--->生化反應(yīng)b.攪拌,使水,氣,液三相良好接觸提高氧利用率c.維持液體的足夠速度以使水中固體物懸浮4.6.2菲克定律和雙膜理論

1.菲克定律其中——物質(zhì)擴(kuò)散速率

——擴(kuò)散系數(shù)

——濃度梯度2.雙膜理論a氣液兩相接觸面存在層流的氣膜和液膜(分子擴(kuò)散)b氣液兩相紊流不存在濃度差c阻力主要在氣液兩膜d氣膜中存在分壓梯度,液膜中有濃度梯度,梯度是推動

e氧難溶與水,因此液膜中存在氧的主要阻力3.氧的轉(zhuǎn)移模式由菲克定律根據(jù)雙膜模型

a氣膜阻力小Pg=Pi==>Cs是氧分區(qū)Pg時(shí)溶解氧飽和濃度

b設(shè)液膜厚度為Xf(很低)液膜內(nèi)DO濃度梯度，代入菲克定律有——O2轉(zhuǎn)移速率，kgO2/（m3·h）；——液膜氧傳質(zhì)系數(shù)，m/h，氧的總轉(zhuǎn)移系數(shù)：氧向水中轉(zhuǎn)移模式：提高氧轉(zhuǎn)移速率的方法：（1）提高,加強(qiáng)液相主體紊動，降低液膜厚度，可以提高氧轉(zhuǎn)移速率。例如微孔曝氣。（2）提高CS，可以提高氧轉(zhuǎn)移速率。例如壓力生物反應(yīng)器、純氧曝氣、深水曝氣。

測定：采用充氧試驗(yàn)（清水）對曝氣池混合液，反應(yīng)器氧轉(zhuǎn)移速率

4.6.3氧轉(zhuǎn)移影響因素

1.污水質(zhì)的影響

2.水溫修正：3.氧的分壓表面活性劑影響含鹽量影響其中H：曝氣裝置的淹沒深度，m；Ea：曝氣裝置的氧利用率，％。4.6.4供氣量計(jì)算Ea——指脫氧、清水、20℃，1大氣壓的氧利用率（％），S——鼓風(fēng)機(jī)供氧量(kgO2/h)

——轉(zhuǎn)移到曝氣池中的氧量(kgO2/h)＝0.3GsGs——鼓風(fēng)機(jī)供氣量(m3/h)穩(wěn)定情況下，氧的轉(zhuǎn)移速率=活性微生物需氧率

對機(jī)械曝氣：

——葉輪在標(biāo)準(zhǔn)條件下的充氧量，kg/L；v——葉輪線速度，m/s；

D——葉輪直徑，m；K——修正系數(shù)。4.7曝氣系統(tǒng)與空氣擴(kuò)散裝置

4.7.1鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)和擴(kuò)散裝置1.廢水的曝氣設(shè)備

鼓風(fēng)式曝氣設(shè)備A微孔(曝氣器)20%-30%(小的好,但易堵)B細(xì)氣泡15%-20%c中氣泡(擴(kuò)散管)8%-12%d粗氣泡噴嘴,噴射器4%-6%機(jī)械曝氣器葉輪、轉(zhuǎn)刷、轉(zhuǎn)盤、水下曝氣器2.空氣擴(kuò)散裝置主要指標(biāo)

a動力效率Ep：每消耗1KW電轉(zhuǎn)移到混合液氧量b氧利用效率EA轉(zhuǎn)移到混合液的氧量占總供氧量百分比c氧的轉(zhuǎn)移效率El單位時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)移的氧量評定鼓風(fēng)a,b評定機(jī)械a,c

3.空氣擴(kuò)散裝置（1）微氣泡空氣擴(kuò)散器

（2）中氣泡空氣擴(kuò)散器（3）水力剪切空氣擴(kuò)散器4.7.2機(jī)械曝氣裝置曝氣機(jī)理①形成水躍，卷入空氣②提升與輸出，更新水面從空氣復(fù)氧③形成負(fù)壓，吸入空氣1.豎軸曝氣裝置2.橫軸曝氣裝置4.8活性污泥反應(yīng)器

1.曝氣池分類

（1）按混合液流態(tài)分：推流式、完全混合式、循環(huán)混合式（2）按平面形狀分：長方形廊道，方型，環(huán)狀跑道（3）按曝氣方式分：鼓風(fēng)、機(jī)械表面曝氣二者聯(lián)合使用（4）從曝氣池與二沉池之間關(guān)系分：分建式、合建式2.推流式曝氣池1.特點(diǎn)：多為鼓風(fēng)曝氣、采用廊道式2.構(gòu)造①長寬比L/B≥5～10②寬深比B/H=1～2③超高0.5～1.0m④縱向坡度2/1000左右⑤

曝氣池采用淹沒潛孔進(jìn)水，出水采用溢流堰出水⑥曝氣池的管道布置（空氣管道、放空管道、中位管道、消泡管道）3.完全混合式曝氣池4.9活性污泥系統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)4.9.1.工藝設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容(1)選定工藝流程及構(gòu)筑物形式(2)曝氣池容積的計(jì)算及曝氣池的工藝設(shè)計(jì)(3)計(jì)算需氧量，供氣量以及曝氣系統(tǒng)的計(jì)算與設(shè)計(jì)(4)計(jì)算回流污泥量、剩余污泥量與污泥回流系統(tǒng)的設(shè)計(jì)(5)二次沉淀池型的選定與工藝計(jì)算、設(shè)計(jì)4.9.2曝氣區(qū)容積的計(jì)算BOD污泥負(fù)荷率

容積負(fù)荷率

的確定

r表示相關(guān)系數(shù)，一般取1.2。一般SVI取100～120，Xr一般8000～12000mg/L.4.9.3曝氣系統(tǒng)與空氣擴(kuò)散裝置的計(jì)算與設(shè)計(jì)

1.需氧量與供氣量計(jì)算

2.空氣管道的布置計(jì)算

(1)空氣擴(kuò)散裝置的選定與布置(2)空氣管道布置與計(jì)算根據(jù)空氣量查附錄求管徑:空氣量為直線上的一點(diǎn)選擇管徑使之在流速范圍內(nèi)

(一般干管10～15m/s，支管3～5m/s)3.鼓風(fēng)機(jī)選擇根據(jù)供氣量和風(fēng)壓選擇鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)壓＝擴(kuò)散裝置水頭損失＋擴(kuò)散裝置的出口壓力＋管道水頭損失（沿程和局部）＋鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)出管道水頭損失＋安全值4.9.4污泥回流系統(tǒng)

1.污泥回流量的計(jì)算

2.污泥回流裝置（1）螺旋泵（2）離心泵（3）氣提裝置4.10活性污泥處理系統(tǒng)的維護(hù)管理

1.活性污泥的培養(yǎng)馴化

a異步培養(yǎng)法：先培養(yǎng)再馴化

b同步培養(yǎng)法：培養(yǎng)馴化同時(shí)進(jìn)行

c接種c接種培養(yǎng)培養(yǎng)法將其他相以污水廠污泥作為種泥進(jìn)水方式

a連續(xù)進(jìn)水：適合以生活污水為主的城市污水

b間歇進(jìn)水：一般，悶曝-->沉淀-->排除上清夜-->加新鮮水-->悶曝-->沉淀2.活性污泥處理系統(tǒng)檢測處理效果指標(biāo)CODBODTODTOCSS有毒物質(zhì)污泥營養(yǎng)及環(huán)境指標(biāo)PH溫度NP

污泥沉降性SV%MLSSMLVSSSVIDO

生物相生物相觀察3.污泥處理系統(tǒng)的異常情況

1.污泥膨脹活性污泥系統(tǒng)種的污泥沉降性質(zhì)發(fā)生改變，不易沉降的現(xiàn)象。污泥變質(zhì)時(shí)，不易沉淀，SVI增高，污泥結(jié)構(gòu)松散，體積膨脹（1）危害：a.污泥不易沉降，污泥流失，反應(yīng)器中處理的污泥濃度不夠b.污泥濃度不足，處理率下降

c.排入水體，生物污染（2）分類：a.絲狀菌膨脹

b.結(jié)合水膨脹（3）原因絲狀菌膨脹

a.C/N過高，缺少營養(yǎng)

b.DO不足

c.水溫高

d.PH過低結(jié)合水膨脹排泥不通暢高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)（1）掛膜——污水流經(jīng)濾料，污水和細(xì)菌附著在有機(jī)物被分解形成生物膜并逐漸成熟，這一起始階段常稱為：掛膜5.1.1生物膜的構(gòu)造與凈化機(jī)理1、構(gòu)造（3）生物膜成熟標(biāo)志——真正生態(tài)系組成及對有機(jī)物的降解功能都達(dá)到了平衡狀態(tài)

（4）生物膜生長階段——潛伏期、生長期（5）形成的厭氧、耗氧層2、凈化有機(jī)物機(jī)理

（1）生物膜表面積大，能大量吸附水中有機(jī)物（2）有機(jī)物降解是在生物膜表層0.1-2mm的好氧生物膜內(nèi)進(jìn)行

（3）多種物質(zhì)的傳遞過程：空氣

流動水層

附著水層

生物膜

微生物呼吸污染物

由流動水層

附著水層

生物膜

生物降解

H2O

附著水層

流動水層

CO2

、H2S、NH3

水層

溢入空氣中微生物代謝產(chǎn)物（2）生物膜特性——高度親水的物質(zhì)，同時(shí)也是微生物高度密集的物質(zhì)

（4）厭氧層與好氧層的關(guān)系厭氧層不厚時(shí)，與好氧層平衡，穩(wěn)定厭氧層增厚時(shí)，代謝產(chǎn)物高于好氧層

（5）理想生物膜法的狀況——減緩老化，避免厭氧層過分生長，加快好氧層更新，不使膜集中脫落。5.1.2生物膜處理法的主要特征1、微生物相方面的特征

（1）微生物的多樣化生物相——生物膜上生物的種類，數(shù)量及其生活狀態(tài)的概括。細(xì)菌、真菌||·微型動物||濾池蠅

具有抑制生物膜的過速增長的功能線蟲

具有較好生物膜，促進(jìn)其脫落的功能

（2）生物的食物鏈長生物膜上的食物鏈要長于活性污泥

污泥量少于活性污泥系統(tǒng)（3）能夠存活世代時(shí)間長的微生物

SRT與HRT無關(guān)（Nitrosomonasμ:0.21d-1）(Nitrobacter,μ:1.12d-1)

（4）分段運(yùn)行與優(yōu)勢菌種分多段運(yùn)行，每段繁衍于本段水質(zhì)相適應(yīng)的微生物2、處理工藝方面的特征

（1）對水質(zhì)、水量變動有較強(qiáng)的適應(yīng)性

※一段時(shí)間中斷進(jìn)水，對生物膜也不會有致命影響，通水后易恢復(fù)（2）污泥沉淀性良好

無機(jī)成分高，比重較大

厭氧層過厚時(shí)，水的澄清度下降（3）能夠處理低濃度廢水

活性污泥：不適合處理低濃度的污水，若BOD長期低于〈50-60mg/l，會影響污泥絮體的形成。

生物膜：20-30mg/L時(shí)，能降解到5-10mg/l（4）易于維護(hù)運(yùn)行，節(jié)能，動力費(fèi)用低

5.2生物濾池5.2.1概述1、以土壤自凈原理為根據(jù)，在污水灌溉的實(shí)踐基礎(chǔ)上發(fā)展起來2、需要有預(yù)處理及二沉池3、早期生物濾池（普通生物濾池）水量負(fù)荷低，（1-4m3/m2.d）；BOD負(fù)荷0.1-0.4kg/m3.d4、高負(fù)荷生物濾池

限制進(jìn)水BOD濃度〈200mg/l）

回流水

水量負(fù)荷提高3.0倍至40m3/m2.d;BOD負(fù)荷上升至0.5-2.5kg/m3.d5、塔式生物濾池徑高比1：6～1：8，H=26米，通風(fēng)良好，解決占地，水量80-200m3/m2.d．BOD負(fù)荷2-3kg/m3.d

5.2.2普通生物濾池1、構(gòu)造（1）池體

池壁有孔和無孔之分

高出濾池1.5-0.9M（2）濾料

質(zhì)堅(jiān)，穩(wěn)定性好

適于生物膜附著

適于污水的流動

有較高的比表面積

有較大的孔隙比

就地取材（3）布水裝置

首要任務(wù)——向?yàn)V池表面均勻布水

布水裝置投配池（調(diào)節(jié)作用）優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)行方便布水管道（間歇工作）缺點(diǎn)：需要水頭較大，

2m，進(jìn)水流量噴嘴：噴水周期5-8min

固定噴嘴式

高度及坡度底部高度不少于0.6米沖水裝置于池底的距離≮0.4米

不淤流速≮0.7m/s

滲水裝置：與池底距離≮0.4m2、設(shè)計(jì)與計(jì)算（1）濾料容積：按負(fù)荷率計(jì)算BOD負(fù)荷率（gBOD/m3.d）水力負(fù)荷率(m3/m3濾料.d)（2）濾料選定、容積與濾池結(jié)構(gòu)的工藝設(shè)計(jì)布水裝置系統(tǒng)的計(jì)算與設(shè)計(jì)3、適用范圍與優(yōu)缺點(diǎn)

（1）適用范圍水量：不高于1000m3/d的小城鎮(zhèn)（2）優(yōu)點(diǎn)：BOD去除率高，運(yùn)行穩(wěn)定，節(jié)省能源缺點(diǎn)：占地面積大，易堵塞，有濾池蠅，氣味問題（4）排水系統(tǒng)

生物濾池的排水系統(tǒng)設(shè)于池底排除處理后的水

作用；保證通風(fēng)、沖洗濾料1、構(gòu)造

基本與普通相同，特殊之處：

是用輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐腐蝕的濾料，濾層高一般為2.0m

多使用旋轉(zhuǎn)布水器2、工藝設(shè)計(jì)與計(jì)算濾池池體的工藝計(jì)算使用廣泛的是負(fù)荷率法，按日平均污水量計(jì)算，進(jìn)水BOD5必須低于200mg/l，常用的負(fù)荷率有：BOD---容積負(fù)荷率：一般小于1200gBOD5/m3.dBOD---面積負(fù)荷率：一般取1100--2200gBOD5/m2.d水力負(fù)荷率：一般取30—50m3/m2.d①Sa和n值的計(jì)算

Sa：稀釋后進(jìn)入濾池的BOD5值|Se:濾池處理后的出水(mg/l)Sa=a×Sea——系數(shù)，按濾層高度和污水冬季平均溫度及年平均氣溫查表選取

S0-San=———,回流稀釋倍數(shù)，S0——原污水的BOD值

Sa-Se5.2.3高負(fù)荷生物濾池（1）濾池池體的工藝計(jì)算與設(shè)計(jì)②濾料容積，濾池面積計(jì)算BOD---容積負(fù)荷率計(jì)算NvV=Q(n+1)Sa/Nv;V:濾料容積；Nv:BOD--容積負(fù)荷率；Q:原污水的日均流量m3/dA=V/DA:濾池表面積；D：濾料層高度，m;Nv的值≯1200g/m3.dBOD面積負(fù)荷率計(jì)算NAA=Q(n+1)Sa/NAA:濾池表面積;NA:BOD—面積負(fù)荷率，NA的值1100-2000g/m2.dV=D·A

水力負(fù)荷率計(jì)算NqA=Q(n+1)/NqNq的值10-30m3/M2.dV的計(jì)算同上(取面積負(fù)荷進(jìn)行計(jì)算，所得結(jié)果按BOD--容積負(fù)荷和水力負(fù)荷率進(jìn)行校核）(2)旋轉(zhuǎn)布水器的計(jì)算與設(shè)計(jì)①確定旋轉(zhuǎn)布水器直徑D’D’=D-200mm②確定旋轉(zhuǎn)布水器的橫管的數(shù)目及管徑D”，D”=(q/4лv)1/2,q為計(jì)算流量（m3/s）③確定旋轉(zhuǎn)布水器布水器橫管的出水孔口數(shù)(m)及每個孔口距池中心的距離（ri）

m=1/1-(1-a/D’),a：為最末端的兩個出流孔口間的距離（約為80mm）

ri=R(i/m)1/2,i：為孔口的排列順序；R：為布水器的半徑④確定旋轉(zhuǎn)布水器的轉(zhuǎn)數(shù)（n）

n=34.78×106/m.d2.D’⑤確定工作水頭（H）具體公式P215，自學(xué)※H=h1+h2+h3h1：沿程阻力，m;h2:出水孔口局部阻力，m;h3：布水橫管的流速恢復(fù)水頭，m。（3）需氧量與供氧量的計(jì)算需氧量O2=a’·BODr+b’p（kg/m3濾料）

a’——每公斤BOD完全降解所需要的氧量（kg）

BODr——去除的BOD的量

b’——單位重量活性生物膜的需氧量

p——每m3濾料上的活性生物膜量（kg/m3濾料）供氧量氧是在自然條件下，通過池內(nèi)外空氣的流通轉(zhuǎn)移到水中，進(jìn)而通過擴(kuò)散傳遞到生物膜內(nèi)部的。3、工藝特征（1）進(jìn)水BOD<200mg/l（2）需要回流（當(dāng)BOD>200mg/l）回流比：R=QR/Q,QR——回流水量QT=Q+QR(噴灑在濾池表面的總水量)Q——原污水量F=QT/Q=1+R(循環(huán)比)Sa=(S0+RSe)/(1+R)（3）勻化水質(zhì)，加大水力負(fù)荷，減輕臭味，抑制濾池蠅（4）流程系統(tǒng)（自學(xué)）根據(jù)回流水的回流方式，負(fù)荷，有多種形式5.2.4塔式生物濾池1、構(gòu)造（1）塔身：8-24m，直徑1-3.5m，徑高比：1：6-1：8分層建造：每層高度小于2.5mBODu與塔高之間的關(guān)系:濾塔的高度可以根據(jù)進(jìn)水濃度確定（2）濾料：玻璃紙蜂窩濾料（3）布水裝置：固定式與旋轉(zhuǎn)式（4）通風(fēng)：自然風(fēng)（0.4-0.6m的空間）機(jī)械通風(fēng)（上部吸風(fēng)，下部鼓風(fēng)）2、設(shè)計(jì)與計(jì)算按BOD---容積負(fù)荷率計(jì)算可參見P219的圖5-13、5-14，根據(jù)水量（400m3);和污水在冬季的平均溫度,確定允許容積負(fù)荷率。（1）塔濾的濾料容積

V=SaQ/Na，式中:Sa——進(jìn)水BOD5；Q——污水流量（日平均）

Na——容積負(fù)荷率；v——濾料體積（2）濾塔面積

A=V/H,H——工作高度，是由進(jìn)水的BOD5值確定，查表P220A——表面面積（3）塔濾的水力負(fù)荷

q=Q/A,q—m3/m2.d3、工藝特征（1）高負(fù)荷率:Na:1000—2000gBOD5/m3d,BOD5在500mg/l以下.（2）濾層內(nèi)部的分層：微生物的優(yōu)勢菌種（3）能夠抵御較高的沖擊負(fù)荷（4）一般規(guī)模上不超過10000m3/d，（工業(yè)、生活污水均可）5.2.5曝氣生物濾池（BiologicalAeratedFilter即BAF）1、構(gòu)造緩沖配水區(qū)、承托層及濾料層、出水區(qū)；濾池池體:園形、方形和矩形；承托層及濾料層：粒狀濾料、軟性填料等；布水系統(tǒng)：配水室和濾板上的配水濾頭，或者采用管式大阻力配水系統(tǒng)；配水室：緩沖配水區(qū)和濾板組成；布?xì)庀到y(tǒng)：正常運(yùn)行曝氣和反沖洗時(shí)曝氣；反沖洗系統(tǒng)：采用氣水聯(lián)合反沖洗；出水系統(tǒng)：周邊出水和單側(cè)堰出水等；管道和自控系統(tǒng)組成：采用PL控制系統(tǒng)。20世紀(jì)80年代末在普通生物濾池基礎(chǔ)上，借鑒給水濾池開發(fā)的污水處理新工藝。2、工藝流程與原理

過濾、生物吸附與生物氧化作用凈化污水，濾料表面為好氧環(huán)境，內(nèi)部為缺氧、厭氧的微環(huán)境，使得硝化、反硝化作用同時(shí)進(jìn)行。4、影響因素（1）負(fù)荷（2）水溫（3）進(jìn)水SS和BOD的濃度，（4）pH值6.5—9.5

3、工藝特征（1）三相接觸，有機(jī)物容積負(fù)荷高，水力停留時(shí)間短、基建投資少、O2的轉(zhuǎn)移效率高，動力消耗低（2）可截留SS，脫落的生物膜，勿需沉淀池，占地少（3）濾料3-5mm，比表面積大，微生物吸著能力強(qiáng)（陶粒、焦炭等（4）勿需污泥回流，無污泥膨脹（5）池內(nèi)生物量大，可達(dá)8000-23000mg/l（折算成MLVSS）5、工藝設(shè)計(jì)主要參數(shù)

包括：池體、供氣系統(tǒng)、配水系統(tǒng)、反沖洗系統(tǒng)、污泥產(chǎn)量等（1）BOD污泥負(fù)荷：根據(jù)水質(zhì)定，0.2kg-1.4kgBOD/kgvss.dBOD容積負(fù)荷：0.12—0.18kgBOD/m3濾料.d；（這么??？）考慮氨氮硝化時(shí)小于2.0kgBOD/m3濾料.d；僅考慮BOD時(shí)4--6kgBOD/m3濾料.d（2）反沖洗8l/m2.s(水)24h,Δh<0.6m?18l/m2.s(氣)順序：Δ氣〉Δ氣+水〉Δ水6、上向流曝氣生物濾池的優(yōu)勢強(qiáng)制鼓風(fēng)曝氣，水氣極好的均分，防止了氣泡在濾料中的凝結(jié)；在整個濾池高度上提供正壓條件，可以避免溝流和短流；空氣能將污水中的固體物質(zhì)帶入濾床深處，延長反洗周期，減少清洗時(shí)間和水、氣量。5.3生物轉(zhuǎn)盤5.3.1概述60年代起源于德國，我國70年代引進(jìn)，能耗低，效果好的技術(shù)

適用范圍廣（城市污水、各類工業(yè)水）1、生物轉(zhuǎn)盤的構(gòu)造盤片——接觸反應(yīng)槽——轉(zhuǎn)軸——驅(qū)動裝置4部分組成（1）盤片①形狀——一般為圓形平板，近年來為提高表面積發(fā)展了正多角形，同心圓，放射形.②直徑——2-5.0m③間距——標(biāo)準(zhǔn)值30mm，（不堵塞及通風(fēng)）④材質(zhì)——平板（聚氯乙烯），波紋板（聚酯玻璃管）

（2）接觸反應(yīng)槽①盤片邊緣與槽內(nèi)面〉100mm間距，②槽的兩側(cè)進(jìn)出水，鋸齒形堰③槽地放空管④多極槽，格與格設(shè)導(dǎo)流槽（3）轉(zhuǎn)軸①長度：0.5-7.0m，其直徑50-80mm②軸中心高于槽液面150mm，b/D=0.06-0.1，b為軸心與液面的距離（4）驅(qū)動裝置①驅(qū)動方式——電力，空氣，水力驅(qū)動②轉(zhuǎn)速——0.8-3.0r/min，外緣線速度15-18m/min2、生物轉(zhuǎn)盤的凈化機(jī)理（1）當(dāng)轉(zhuǎn)盤浸沒水中時(shí)，有機(jī)物被生物膜吸附；（2）當(dāng)轉(zhuǎn)盤離開水面時(shí)，固著水層從空氣中吸收氧，固著水層氧過飽和，轉(zhuǎn)移到生物膜和污水中；（3）圓盤的攪動也使大氣中的O2進(jìn)入水中（O2有兩部分來源）；（4）盤上的“生物膜”，與“水”及“空氣”間，交替接觸，進(jìn)而去除BOD、COD，也有CO、NH3等的傳遞。5.3.2生物轉(zhuǎn)盤的特征1、工藝特征（1）微生物濃度高，折成MLVSS可達(dá)40000-60000mg/l，F(xiàn)/M：0.05-0.1系數(shù)，效率高的主要原因。（2）耐沖擊負(fù)荷——BOD值10000mg/l--10mg/l，均可適應(yīng)（3）不需要曝氣，污泥回流，及調(diào)節(jié)污泥量，不存在污泥膨脹，節(jié)能，易于管理（4）生物有分級，污泥齡長，食物鏈長（5）流態(tài)：完全混合----推流式2、需注意的問題（1）進(jìn)水方式①進(jìn)水方向與轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)方向一致，污水在槽中混合均勻水頭損失小，但剝落的膜不易隨水流出。②進(jìn)水方向和轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)方向相反，混合較差，水頭損失大，但剝落膜易流出。③進(jìn)水方向與盤片垂直，平行于轉(zhuǎn)軸起到一軸多極的作用，前端生物膜后，軸負(fù)荷不均勻。

進(jìn)水方式上無定論，主要取決于進(jìn)水水質(zhì)（2）轉(zhuǎn)盤的負(fù)荷與供氧量①水力負(fù)荷低時(shí)，BOD去除速度與BOD濃度之間成直線水力負(fù)荷高時(shí)，BOD去除速度與BOD濃度之間不成直線②DO供給：轉(zhuǎn)速上升，DO上升，去除率上升，但動力上升，應(yīng)力上升∴不宜采用增加轉(zhuǎn)速的方式來提高DO（3）轉(zhuǎn)盤分級與處理效果

轉(zhuǎn)盤分級——改進(jìn)停留時(shí)間，防止短路，從而提高處理效果，尤其對毒性強(qiáng)的工業(yè)廢水分級尤為重要

分級過多效果增加不多，一般每池不可小于2級，但不多于4級5.3.3生物轉(zhuǎn)盤處理系統(tǒng)的工藝流程與組合1、需要有預(yù)處理調(diào)節(jié)池可小點(diǎn)（與活性污泥相比）2、高濃度有機(jī)廢水，中間設(shè)沉淀池3、轉(zhuǎn)盤的布置：單軸單級，單軸多級，多軸多級4、多極布置：盤片面積不變，能提高處理水水質(zhì)和DO含量應(yīng)充分掌握水質(zhì)水量合理確定構(gòu)造方面的參數(shù)：

形狀、直徑、間距、浸沒率、材質(zhì)、級數(shù)、水流方向、

反應(yīng)槽的形狀2、盤片總面積A確定方法以A為基礎(chǔ)，確定盤片數(shù)，轉(zhuǎn)軸長度，氧化槽V，停留時(shí)間T

負(fù)荷率計(jì)算方法經(jīng)驗(yàn)圖表法（前聯(lián)邦德國應(yīng)用）經(jīng)驗(yàn)公式（勃別爾計(jì)算式）（1）常用參數(shù)容積面積比（G值）（液量面積比）

G=V實(shí)際×103（l/m2），城市污水G值5-9之間

A

盤片厚時(shí)，應(yīng)減去浸沒部分容積值5.3.4轉(zhuǎn)盤的計(jì)算與設(shè)計(jì)

1、基礎(chǔ)參數(shù)3、負(fù)荷率計(jì)算法BOD面積負(fù)荷率NA,NA=QS0

（gBOD5/m2.d）S0——原污水BOD值，g/m3,mg/lAA——盤片總面積（m2）

10-20g/m2.dQ——流量（m3/d）水力負(fù)荷率NqNq=Q/A*103（L/m2.d)平均接觸時(shí)間ta=(V/Q)×24h※也可以作為設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)(2)BOD---面積負(fù)荷率NA的確定通過實(shí)驗(yàn)或查表（圖）確定，圖5—25；規(guī)范規(guī)定NA介于10—20g/m2.d水利負(fù)荷率---Nq的確定查圖確定，圖5—26；規(guī)范規(guī)定Nq介于50—100L/m2.d(4)計(jì)算公式與算例自學(xué)6、設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問題（1）按照《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》，GBJ14—87（1987年版）（2）一般按日平均污水量計(jì)算（3）進(jìn)水BOD值按照調(diào)節(jié)沉淀后的平均值考慮（4）轉(zhuǎn)盤產(chǎn)泥量0.5-0