1、水污染控制工程復習提要1第九章、污水水質和污水出路1 .污水的水質（水質參數:水中污染物程度的表示）水質指標是水中雜質共同表現的綜合特征。水中雜質具體衡量的尺度稱為水質指標。它是對水體進行監測、評價、利用和污染處理的主要根據。它水質指標項目繁多，主要可分為三類：第一類：物理性水質指標：溫度、色度、臭味、濁度、懸浮固體等；第二類：化學性水質指標：pH值、硬度、各種陰陽離子等；第三類：生物學水質指標：細菌總數、大腸菌群數、各種病原菌數、病毒數等。2 .水污染控制指控制廢水對環境的污染，防止水資源的破壞和環境質量的下降，將“防”、“治”、“管”結合起來。3 .環境標準地面水環境質量標準該標準分為五類

2、:I類主要適用于源頭水、國家自然保護區；II類主要適用于集中式生活飲用水水源地一級保護區、珍貴魚類保護區、魚蝦產卵區III類主要適用于集中式生活飲用水水源地二級保護區、一般魚類保護區及游泳區IV類主要適用于一般工業用水區及人體非直接接觸的娛樂用水區V類主要適用于農業用水區及一般景觀要求區域污水綜合排放標準本標準按照地面水域使用要求和污水排放去向，對排放的污水分別執行一、二、三級標準。特殊保護水域：城鎮集中式生活飲用水源地一級保護區、國家劃定的重點風景名勝區水體、珍貴魚類保護區及其它有特殊經濟文化價值的水體保護區，以及海水浴場等水體，不得新建排污口，現有的排污單位有地方環保部門從嚴控制，以保證收

3、納水體符合規定用途的水質標準。重點保護水域：城鎮集中式生活飲用水源地二級保護區、一般經濟魚業水區等，對排入本區水域的污水執行一級標準。一般保護水域：一般工業用水區、景觀用水區及農業用水區、港口和海洋開發作業區，對排入本區水域的污水執行二級標準，對排入城鎮下水道并進入二級處理區進行生物處理的污水執行三級標準（二級標準以下的污水不能直接排放）。對排入未設置二級污水處理廠的城鎮下水道的污水，必須根據下水道出水受納水體的功能要求，分別執行一級及二級標準。第一類污染物：指能在環境或動植物體內積累，對人體健康產生長遠不良影響的污染物。對含有此類污染物的污水，不分行業和污水排放方式，也不分受納水體的功能類別

4、，一律在車間或車間處理設施排出口取樣，其最高允許排放濃度必須符合表2-3的規定。第二類污染物：指其長期影響小于第一的污染物，在排放單位排除口取樣，其最高排放濃度要按地面水使用功能的要求和污水排放去向，分別執行表1-5中的一、二、三級標準。4 .污水處理的分級一級處理（Primary,Treatment）（預處理）主要分離水中的懸浮固體物、膠體物、浮油等，調節pH值、減輕廢水的腐化程度和后續處理工藝的處理方法。可以采用水質調節、自然沉降、上浮、隔油、3 / 36水污染控制工程復習提要1篩濾和預曝氣等。對城市污水，一級處理的B0D去除率為2040%,SS去除率5070%。經一級處理后，一般不到排放

5、標準，特別是除去溶解性的和呈膠體狀態的有機污染物。所以一般以一級處理為預處理，以二級處理為主體，必要時再進行三級處理，即深度處理，# / 36水污染控制工程復習提要1使污水達到排放標準或補充工業用水和城市供水。：級處理(SecondTreatment)主要是去除可生物降解的可溶性有機和部分膠體污染物，用以減少廢水中的BOD和部分COD,通常采用生物化學方法處理。近年來，有采用化學或生物處理法作為二級處理主體J2藝的趨勢，并隨著化學藥劑品種的不斷增加，處理設備和工藝的不斷改進而得到推廣，如含磷酸鹽廢水和含膠體物質的廢水須用化學混凝沉淀法處理。因此，二級處理作為生化處理的同義詞已經失去意義。對城市

6、污水，二級處理的B0D去除率為7595%,SS去除率7595%。污水的三級處理(TertiaryTreatment)(深度處理AdvancedTreatment)主要是去除生物難降解的有機物(BOD和COD)和廢水中溶解的無機污染物、顏色和異味，特別是除磷和氮等。一個完善的三級處理往往以廢水回收和回用為目的。它由處除磷、除氮和除生物難降解有機物、除病毒和病原菌等單元過程。常用的方法有生物硝化和反硝化，活性碳吸附，化學氧化，離子交換或膜分離技術等。5 .城市廢水處理的一般流程廢水格柵沉砂池沉淀池生物處理二次沉淀池三級處理部分污泥回流一級處理出水二級處理出水垃圾處理沉渣處理三級處理出水一級處理二級

7、處理三級處理第十章、污水的物理處理1 .格柵和篩網格柵定義：格柵由一組（或多組）相平行的金屬柵條與框架組成，傾斜安裝在進水的渠道，或進水泵站集水井的進口處，以攔截污水中粗大的懸浮物及雜質.作用：去除可能堵塞水泵機組及管道閥門的較粗大懸浮物，并保證后續處理設施能正常運行。選用柵條間距的原則：不堵塞水泵和水處理廠、站的處理設備。格柵的清渣方法人工清除：與水平面傾角：45。60°：設計面積應采用較大的安全系數，一般不小于進水渠道面積的2倍，以免清渣過于頻繁。機械清除：與水平而傾角：60。7陰過水面積一般應不小于進水管渠的有效面積的1.2倍。篩網作用：用于廢水處理或短小纖維的回收形式：振動篩

8、網；水力篩網格柵、篩網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，作為可沉固體進入初沉池。2 .沉淀的基礎理論3 / 36水污染控制工程復習提要1定義：沉淀法是利用水中懸浮顆粒的可沉降性能，在重力作用下產生下沉作用，以達到固液分離的一種過程。沉淀處理工藝的四種用法沉砂池：用以去除污水中的無機易沉物。初次沉淀池：較經濟地去除，減輕后續生物處理構筑物的有機負荷。二次沉淀池：用來分離生物處理工藝中產生的生物膜、活性污泥等，使處理后的水得以澄清。污泥濃縮池：將來自初沉池及二沉池的污泥進一步濃縮，以減小體枳，降低后續構筑物的尺寸及處理費用等。沉淀類型根據水中懸浮顆粒

9、的凝聚性能和濃度，沉淀可分成四種類型：自由沉淀：懸浮顆粒濃度不高；沉淀過程中懸浮固體之間互不干擾，顆粒各自單獨進行沉淀，顆粒沉淀軌跡呈直線。沉淀過程中，顆粒的物理性質不變。發生在沉砂池中。絮凝沉淀：懸浮顆粒濃度不高；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，顆粒的質量、形狀、沉速是變化的。化學絮凝沉淀屬于這種類型。區域沉淀或成層沉淀：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，顆粒間相對位置保持不變，形成一個整體共同下沉，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生。壓縮沉淀：懸浮顆粒濃度很高：

10、顆粒相互之間已擠壓成團狀結構，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。沉淀池的工作原理理想沉淀池分為：進口區域、沉淀區域、出口區域、污泥區域四個部分3 .沉砂池基本概念沉砂池的作用：從污水中去除砂子、煤渣等密度較大的無機顆粒，以免這些雜質影響后續處理構筑物的正常運行：沉砂池的工作原理：以重力或離心力分離為基礎，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。沉砂池的幾種形式：平流式、豎流式、曝氣沉砂池、旋流式沉砂池、Doer沉砂池等。沉砂池工程設計中的設計原則與

11、主要參數城市污水廠一般均設置沉砂池，并且沉砂池的個數或分格數應不小于2：工業污水是否要設置沉砂池，應根據水質情況而定。設計流量應按分期建設考慮：最大時流量、最大組合流量、合流制流量。沉砂池去除的砂粒相對密度為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計算，其含水率約為60%,容重約15OOkg/m3c貯砂斗的容積應按2d沉砂量計算，貯砂斗壁的傾角不應小于55。,排砂管直徑不應小于200mm沉砂池的超高不宜小于0.3m。主要沉砂池平流式沉砂池1-1剖面2廠，閘槽2平流式沉砂池的一種型式也卅排砂管為0=2002-2剖面I,平流式沉砂池的系統參數：污水在池內的最

12、大流速為O.3m/s,最小流速為O.15m/s；最大流量時，污水在池內的停留時間不少于30s,一般為3060s：有效水深應不大于l.2m,一般采用0.25L0m,池寬不小于0.6m：池底坡度一般為0.010。2,當設置除砂設備時，可根據除砂設備的要求，考慮池底形狀。n.平流式沉砂池的計算公式：長度L：L=vf式中：V最大設計流量時的速度，m/s；t最大設計流量時的停留時間,s°水流斷面面積A：A=Vmax/v式中：qvmax取大攻ir流池總寬度b：b=A/n式中：h2設計有效水深。貯砂斗所需容積V：式中:X一城市:m3/(106m3污水);T排砂時間的間隔,d;kz生活污水流量的總變

13、化系數。貯砂斗個部分尺寸計算：設貯砂斗底寬bl=O.5m：斗壁與水平面的傾角為60。；則貯砂斗的上口寬b2為:,2%,貯砂斗的容積VI：:一廠_?式中:M3一一貯刑匕=/3(S|+S2+gS2)牛上口和下口的面積。貯砂室的高度h3：4=/?+0.06 /2 = /?'3+0.06(L-22 - ")/2設采用重力排砂，池底坡度i=6%,坡向砂斗，則池總高度h二B八式中:hl超高，m；h2有效水深,m;h3貯砂斗高度,核算最小流速vmii式中:qvmin設mm一一最小流量時工作的沉砂池數目;Amin最小流量時沉砂池中的水流斷面面積，m2。曝氣沉砂池I.曝氣沉砂池的特點：沉砂中含

14、有機物的量低于5%；由于池中設有曝氣設備，它還具有預曝氣、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。H.曝氣沉砂池的構造：曝氣沉砂池是一個長形渠道，沿渠道壁一側的整個長度上，距池底約6090cm處設置曝氣裝置：在池底設置沉砂斗，池底有i=0.10.5的坡度，以保證砂粒滑入砂槽：為了使曝氣能起到池內回流作用，在必要時可在設置曝氣裝置的一側裝設擋板。HI.曝氣沉砂池的工作原理污水在池中存在著兩種運動形式，其一為水平流動（一般流速O.lm/s）,同時在池的橫斷面上產生旋轉流動（旋轉流速0.4m/s）,整個池內水流產生螺旋狀前進的流動形式。由于曝氣以及水流的螺旋旋轉作用，污水中懸浮顆

15、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染物得以去除，沉于池底的砂粒較為純凈，有機物含量只有5%左右，長期擱置也不至于腐化。IV.曝氣沉砂池的設計參數水平流速一般取0.080.12m/s;污水在池內的停留時間為46min：雨天最大流量時間為h3min。如作為預曝氣，停留時間為1030min;池的有效水深為23m,池寬與池深比為池的長寬比可達5,當池長寬比大于5時，應考慮設置橫向擋板；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,并應有調節閥門；曝氣沉砂池的形狀應盡可能不產生偏流和死角，在砂槽上方宜安裝縱向擋板，進出口布置，應防止產生短

16、流。4 .沉淀池沉淀池的分類按使用功能分初次沉淀池：生物處理法中的預處理，去除約30%的BOD5,55%的懸浮物：二次沉淀池：生物處理構筑物后，是生物處理工藝的組成部分。按水流方向分平流式：池型：長方形一端進水,另一端出水：貯泥斗在池進口。豎流式：池內水流由下向上：池型:多為圓形，有方形或多角形：池中央進水，池四周出水：貯泥斗在池中央。5 / 36水污染控制工程復習提要1輻流式：池內水流向四周輻流：池型:多為圓形，有方形或多角形：池中央進水，池四周出水：貯泥斗在池中央。沉淀池特點與適用條件池型池型缺點適用條件平流式1 .對沖擊負荷和溫度變化的適應能力較強：2 .施工簡單，造價低采用多斗排泥，每

17、個泥斗需單獨設排泥管各自排泥，操作工作量大，采用機械排泥，機件設備和驅動件均浸于水中，易銹蝕1 .適用地下水位較高及地質較差的地區：2 .適用于大、中、小型污水處理廠豎流式1 .排泥方便，管理簡單：2 .占地面枳較小1 .池深度大，施工困難：2 ,對沖擊負荷和溫度變化的適應能力較差；3 .造價較高:4 .池徑不宜太大適用于處理水量不大的小型污水處理廠輻流式1 .采用機械排泥，運行較好，管理較簡單：2 .排泥設備已有定型產品1 .池水水流速度不穩定：2 .機械排泥設備包雜,對施工質量要求較高1 .適用于地下水位較高的地區：2 .適用于大、中型污水處理廠沉淀池的組成沉淀池由五部分組成：進水區、出水

18、區的功能是使水流的進入與流出保持平穩，以提高沉淀效率。沉淀區是沉淀進行的主要場所。貯泥區貯存、濃縮與排放污泥。緩沖區避免水流帶走沉在池底的污泥。沉淀池的運行方式間歇式工作過程：進水、靜止、沉淀、排水。污水中可沉淀的懸浮物在靜止時完成沉淀過程，由設置在沉淀池壁不同高度的排水管排出連續式工作過程：污水連續不斷地流入與排出。污水中可沉顆粒的沉淀在流過水池時完成，這時可沉顆粒受到重力所造成的沉速與水流流動的速度兩方面的作用。沉淀池的一般設計原則及參數設計流量沉淀池的設計流量與沉砂池的設計流量相同。在合流制的污水處理系統中，當廢水是自流進入沉淀池時，應按最大流量作為設計流量：當用水泵提升時，應按水泵的最

19、大組合流量作為設計流量。在合流制系統中，應按降雨時的設計流量校核,但沉淀時間應不小于30min。沉淀池的只數對于城巾污水廠，沉淀池的個數不應少于2只。沉淀池的經驗設計參數對于城市污水處理廠，如無污水沉淀性能的實測資料時，可參照教材表10-8的經驗參數選用O沉淀池的有效水深、沉淀時間與表面水力負荷的相互關系見教材表10-9。沉淀池的幾何尺寸池超高不少于0.3m：緩沖層高采用O.3O.5m；貯泥斗斜壁的傾角，方斗不宜小于60。，圓斗不宜小于55°；排泥管直徑不小于200mm。沉淀池出水部分一般采用堰流，在堰口保持水平。出水堰的負荷:對初沉池，應不大于2.9L/(s-m);對二次沉淀池，一

20、般取L52.9L/(sm)。亦可采用多槽出水布置，以提高出水水質。貯泥斗的容積一般按不大于2d的污泥量計算。對二次沉淀池，按貯泥時間不超過2h計。排泥部分沉淀池一般采用靜水壓力排泥，靜水壓力數值如下：初次沉淀池不應小于14.71kPa(1.5mH2O)；活性污泥法的二沉池應不小于8.83kPa(0.9mH2O)：生物膜法的二沉池應不小于U.77kPa(1.2mH2O).5 .平流式沉淀池平流式沉淀池的構造及工作特點：進水區有整流措施，保證入流污水均勻穩定地進入沉淀池。出水區設出水堰，控制沉淀池內的水而高度，保證沉淀池內水流的均勻分布。沉淀池應沿整個出流堰的單位長度溢流量相等，對于初沉池一般為2

21、50m3/(m-d),二沉池為130*250m3/(md)°鋸齒形三角堰應用最普遍，水而宜位于齒高的1/2處。為適應水流的變化或構筑物的不均勻沉降，在堰口處需要設置能使堰板上下移動的調行裝置，使出口堰口盡可能水平。堰前應設置擋板，以阻攔漂浮物，或設置浮渣收集和排除裝置。多斗式沉淀池，不設置機械刮泥設備。每個貯泥斗單獨設置排泥管，各自獨立排泥，互不干擾，保證沉泥的濃度。平流式沉淀池的設”:沉淀池的表面積A：|1_Vmaxx36001式中：qvmaxq表而水力負荷,m3/(n12h),初沉池一般取1.5-3m3/(m2h),二沉池一般取I-2m3/(m2h)。沉淀區有效水深=.式中：t沉

22、淀心二絲I也一般取卜2h,二沉池一般取1.52.5h。淀區有效水深h2M=0maXx36OO|通常取23m0I1"I包濘淀區右妁容盟1:沉淀池長度L：L=vtx3.6式中：V咚大設計流罩時的水平流速,mm/s;一般不大于5mni/So沉淀池總寬度bb=A/L沉淀池的個數n：式中:b'每個平流式沉淀池的長度一般為3050m,為了保證污水在池內分布均勻，池長與壺寬比不,于4,以45為宜。污泥區容積:對于生活污水，污泥區的總容積V：式中：S每人每日的污泥量，U（d人），可參考教材表10-8；N設計人口數，人:T一污泥貯存時間,d。沉淀池的總高度h：h=兒+兒+月+%式中：hl沉|=

23、+%+:+%+/%1沉淀區的有效深度，m：h3緩沖層高度，m：無機械刮泥設備時，取05m：有機械刮泥設備時,其上緣應高出刮板0.3m：h4污泥區高度，m：h4'泥斗高度，m；h4"梯形的高度，m。歸4斗的下口面積，m2。污鬻勺容積,上式中:S1_污泥13412污泥斗以上梯形部分污泥容積V2：式中：L1-6 .豎流式沉淀池梯形上底邊長.m； V2=（nu豎流式沉淀池的工作原理在豎流式沉淀池中，污水是從下向上以流速v做豎向流動，廢水中的懸浮顆粒有以下三種運動狀態：當顆粒屬于自由沉淀類型時，其沉淀效果（在相同的表面水力負荷條件下）豎流式沉淀池的去除率要比平流式沉淀池低。當顆粒屬于絮

24、凝沉淀類型時，由于在池中的流動存在著各自相反的狀態，就會出現上升著的顆粒與下降著的顆粒，上升顆粒與上升顆粒之間、下沉顆粒與下沉顆粒之間的相互接觸、碰撞，致使顆粒的直徑逐漸增大，有利于顆粒的沉淀。豎流式沉淀池的構造豎流式沉淀池的平而可為圓形、正方形或多角形。豎流式沉淀池的深、寬（徑）比一般不大于3,通常取2。7 .輻流式沉淀池輻流式沉淀池的構造及特點輻流式沉淀池是一種大型沉淀池，池徑可達100m,池周水深1.53.On。有中心進水、周邊進水、周進周出、旋轉臂配水等幾種形式。沉淀與池底的污泥一般采用刮泥機刮除，對輻流式沉淀池而言，目前常用的刮泥機械有中心傳動式刮泥機和吸泥機以及周邊傳動式的刮泥機與

25、吸泥機等。周邊進水輻流式沉淀池的入流區在構造上的特點進水槽斷面較大，而槽底的孔口較小，布水時的水頭損失集中在孔口上，故布水比較均勻。進水擋板的下沿深入水面下約2/3深度處，距進水孔口有一段較長的距離，這有助于進一步把水流均勻地分布在整個入流渠的過水斷而上，而且廢水進入沉淀區的流速要小得多，有利于懸浮顆粒的沉淀。8 .斜流式沉淀池斜流式沉淀池的構造斜流式沉淀池是根據淺池理論，在沉淀池的沉淀區加斜板或斜管而構成。它由斜板（管）沉淀區、進水配水區、清水出水區、緩沖區和污泥區組成。按斜板或斜管間水流域污泥的相對運動方向來區分，斜流式沉淀池有同向流和異向流兩種。污水處理中常采用升流式異向流斜流沉淀池。異

26、向斜流式沉淀池中，斜板（管）于水平面呈60。角，長度通常為1.0m左右，斜板凈距（或斜管孔徑）一般為80100mm。斜板（管）區上部清水區水深為0.77.0m,底部緩沖層高度為1.0m。斜流式沉淀池在廢水處理中的應用斜流式沉淀池具有沉淀效率高、停留時間短、占地少等優點，在給水處理中得到比較廣泛的應用，在廢水處理中應用不普遍。在選礦水尾礦漿的濃縮、煉油廠含油廢水的隔油等方面已有較成功的經驗，在印染廢水處理和城市污水處理中也有應用。9 .隔油和破乳含油廢水的來源：紡織工業中的洗毛廢水：輕工業中的制革廢水：石油開采及加工工業：鐵路及交通運輸工業：屠宰及食品加工：固體燃料熱加工：機械工業中車削工藝中的

27、乳化液。油的狀態呈懸浮狀態的可浮油：油滴的粒徑較大，可以依靠油水密度差而從水中分離出來，對于石油煉廠廢水而言，這種狀態的油一般占廢水中含油量的60%80%左右。粒徑：60um以上平流分離100150um：斜板60um以上；呈乳化狀態的乳化油：非常細小的油滴，由于其表面有一層由乳化劑形成的穩定薄膜，阻礙油滴合并，故不能用靜沉法從廢水中分離出來：若能消除乳化劑的作用，乳化油劑可轉化為可浮油，稱為破乳。乳化油經過破乳之后，就能用沉淀法分離。細分散油粒：1060口m,乳化油:粒徑10um：呈溶解狀態的溶解油：油品在水中的溶解度非常低，只有幾個亳克每升。溶解油：515mg/Lu油污染對環境的危害土壤：含

28、油廢水侵入土壤孔隙間形成油膜，產生堵塞作用，致使空氣、水分及肥料均不能滲入土中，破壞土層結構，不利于農作物的生長，甚至導致農作物枯死。水體：含油廢水排入水體后將在水面上產生油膜，阻礙大氣中的氧向水體轉移，使水生生物處于嚴重缺氧狀態而死亡。在灘涂上還會影響養殖和利用。溝道：含油廢水排入城市溝道，對溝道、附屬設備及城市污水處理廠都會造成不良影響。乳化油及破乳方法當油和水相混，又有乳化劑存在時，乳化劑會在油滴與水滴表而上形成一層穩定的薄膜,這時油和水就不會分層，而呈一種不透明的乳狀液。當分散相是油滴時，稱水包油乳狀液：當分散相是水滴時，則稱為油包水乳狀液。破乳方法簡介：破乳的基本原理：破壞液滴界而上

29、的穩定薄膜，使油、水得以分離。投加換型乳化劑：投入適量“換型劑”后，在水包油（或油包水）乳狀液轉型為油包水（或水包油）乳狀液過程中，存在著一個轉化點，這時的乳狀液非常不穩定，油水可能形成分層。投加鹽類、酸類：可使乳化劑失去乳化作用。投加某種本身不能成為乳化劑的表面活性劑：如異戊醇，從兩相界而上擠掉乳化劑而使其失去乳化作用。攪拌、振蕩、轉動：通過劇烈的攪拌、振蕩或轉動，使乳化的液滴猛烈相碰撞而合并。過濾：如以粉末為乳化劑的乳狀液，可以用過濾法攔截被固體粉末包圍的油滴。改變溫度：改變乳化液的溫度來破壞乳化液的穩定。某些乳化液必須投加化學藥劑破乳，如鈣、鎂、鐵、鋁的鹽類或無機酸、堿、混凝劑等。10

30、.氣浮法基本概念在水處理工程采用的氣浮法是從液相中去除固體顆粒最常用和有效的凈水方法之一。9 / 36水污染控制工程復習提要1定義：利用高度的微小氣泡（0.1mm）作為載體去粘附廢水中的污染物，并使其隨氣泡浮升到以實現固液分離的技術。氣浮法的類型按生產細微氣泡的方法分分散空氣氣浮法：微氣泡曝氣浮法、剪切氣泡氣浮法；電解氣浮法；溶解空氣浮法：真空氣浮法、加壓溶氣氣浮法。第十一章、污水生物處理的基本概念和生化反應動力學基礎L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物，使其穩定、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）,

31、作為營養源進行好氧代謝。這些高能位的有機物質經過一系列的生化反應，逐級釋放能量,最終以低能位的無機物質穩定下來，達到無害化的要求，以便返回自然環境或進一步處置。好氧生物處理的反應速度較快，所需的反應時間較短，故處理構筑物容積較小。且處理過程中散發的臭氣較少。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。2 .廢水的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定有機物的生物處理方法。在厭氧生物處理過程中，復雜的有機化合物被降解、轉化為

32、簡單的化合物，同時釋放能量。在這個過程中，有機物的轉化分為三部分進行：部分轉化為CH4,這是一種可燃氣體,可回收利用：還有部分被分解為CO2、H2O、NH3、H2S等無機物，并為細胞合成提供能量：少量有機物被轉化、合成為新的原生質的組成部分。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。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、可回收能量（CH4）等優點。其主要缺點是反應速度較慢，反應時間較長，處理構筑物容積大等。為維持較高的反應速度,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BOD522000mg/L）可采

33、用厭氧生物處理法。3 .微生物的生長規律和生長環境微生物的生長規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：停滯期（調整期）；對數期（生長旺盛期）：靜止期（平衡期）：衰老期（衰亡期）。影響微生物生長的環境因素微生物的營養：微生物要求的營養物質必須包括組成細胞的各種原料和產生能量的物質，主要有：水、碳素營養源、氮素營養源、無機鹽及生長因素。溫度：各類微生物所生長的溫度范圍不同，約為5c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（是指微生物生長速度最快時溫度）。依微生物適應的溫度范闈，微生物可以分為中溫性（2045C）、好熱性（高溫性）（45以上）和好冷性（

34、低溫性）（20C以下）三類。當溫度超過最高生長溫度時，會使微生物的蛋白質迅速變性及酶系統遭到破壞而失活,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狀態，但仍保存其生命力。pH：不同的微生物有不同的pH適應范圍。細菌、放線菌、藻類和原生動物的pH適應范圍是在410之間。大多數細菌適宜中性和偏堿性(pH=6.57.5)的環境。廢水生物處理過程中應保持最適pH范圍。當廢水的pH變化較大時，應設置調行池，使進入反應器(如曝氣池)的廢水，保持在合適的pH范圍。溶解氧溶解氧是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。有毒物質在工業廢水中，有時存在

35、著對微生物具有抑制和殺害作用的化學物質，這類物質我們稱之為有毒物質。其毒害作用主要表現在細胞的正常結構遭到破壞以及菌體內的酶變質，并失去活性。在廢水生物處理時，對這些有毒物質應嚴加控制，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1 .基本概念定義：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組成的、有一定活力的、具有良好的凈化污水功能的絮絨狀污泥。活性污泥的性質：顏色一黃褐色：味道一土腥味：狀態一似桃花絮絨顆粒：相對密度一曝氣池混合液：1.0021.003,回流污泥：1.0041.006：粒經一0.020.2mm：比表面積一20100cm2/mLo活

36、性污泥的組成按棲息著的微生物分：大量的細菌；真菌；原生動物；后生動物。除活性微生物外，活性污泥還挾帶著來自污水的有機物、無機懸浮物、膠體物：活性污泥中棲息的微生物以好氧微生物為主，是一個以細菌為主體的群體，除細菌外,還有酵母菌、放線菌、霉菌以及原生動物和后生動物。活性污泥中細菌含量一般在107108個/mL：原生動物103個/mL,原生動物中以纖毛蟲居多數，固著型纖毛蟲可作為指示生物，固著型纖毛蟲如鐘蟲、等枝蟲、蓋纖蟲、獨縮蟲、聚縮蟲等出現且數量較多時，說明培養成熟且活性良好。干固體和水分含水98%99%；干固體MLSS(MLVSS與NVSS)按有機性和無機性成分：MLSS表示懸浮固體物質總量

37、，MLVSS揮發性固體成分表示有機物含量，MLNVSS灼燒殘量，表示無機物含量。MLVSS包含了微生物量，但不僅是微生物的量，由于測定方便，目前還是近似用于表示微生物的量。活性污泥的沉降濃縮性能污泥沉降比SV：取混合液至1000mL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。污泥體積指數SVI：SV不能確切表示污泥沉降性能，故人們想起用單位干泥形成濕泥時的體積來表示污泥沉降性能，簡稱污泥指數，單位為mUg。11/36水污染控制工程復習提要12 .活性污泥法的基本流程# / 36水污染控制工程復習提要13 .活性污泥降解污水中有機物的

38、過程活性污泥在曝氣過程中，對有機物的降解（去除）過程可分為兩個階段：吸附階段：由于活性污泥具有巨大的表面積，而表面上含有多糖類的黏性物質，導致污水中的有機物轉移到活性污泥上去。穩定階段：主要是轉移到活性污泥上的有機物為微生物所利用。4 .微生物不能利用的有機物廢水中的有機物殘留在廢水中 的有機物微生物能利用的有機物曝氣時間/h曲線反映污水中有機物的去除規律：曲線反映活性污泥利用有機物的規律；曲線反映了活性污泥吸附有機物的規律。在曝氣過程中：污水中有機物的去除在較短時間內就基本完成了：污水中的有機物先是轉移到（吸附）污泥上，然后逐漸為微生物所利用；吸附作用在相當短的時間內就基本完成了：微生物利用

39、有機物的過程比較緩慢。6 .氣體傳遞和曝氣池構成活性污泥法的三個要素一是引起吸附和氧化分解作用的微生物，也就是活性污泥：二是廢水中的有機物，它是處理對象，也是微生物的食料：三是溶解氧，沒有充足的溶解氧，好氧微生物既不能生存，也不能發揮氧化分解作用。氣體傳遞原理雙膜理論的基點是認為在氣液界而存在著二層膜（即氣膜和液膜）這一物理現象。這兩層薄膜使氣體分子從一相進入另一相時受到了阻力。當氣體分子從氣相向液相傳遞時，若氣體的溶解度低，則阻力主要來自液膜。曝氣作用好氧微生物的需氧代謝；兼性微生物酶的好氧合成；混合液的攪拌作用（厭氧、缺氧池另加攪拌器）。曝氣方式鼓風曝氣系統機械曝氣裝置：縱軸表而曝氣機、橫

40、軸表面曝氣器鼓風+機械曝氣系統其他：富氧曝氣、純氧曝氣曝氣設備性能指標氧轉移率：單位為mg（02）/（L-h）o充氧能力（或動力效率）：即每消耗lkW-h動力能傳遞到水中的氧量（或氧傳遞速率），單位為kg（02）/（kWh）。氧利用率：通過鼓風曝氣系統轉移到混合液中的氧量占總供氧的比例，單位為。7 .曝氣池推流式曝氣池推流式曝氣池的長寬比一般為510：水方式不限；出水用溢流堰。推流式曝氣池的池寬和有效水深之比一般為12。根據橫斷面上的水流情況，可分為平流推移式和旋轉推移式。完全混合曝氣池池形：圓形、方形、矩形。根據和沉淀池的關系，可分為分建式與合建式。8 .活性污泥法的多種運行方式漸減曝氣在推

41、流式的傳統曝氣池中，混合液的需氧量在長度方向是逐步下降的。實際情況是：前半段氧遠遠不夠，后半段供氧量超過需要。漸減曝氣的目的就是合理地布置擴散器，使布氣沿程變化，而總的空氣量不變，這樣可以提高處理效率。分步曝氣把入流的一部分從池端引入到池的中部分點進水。征：池液中各個部分的微生物種類和數量基本相同，生活環境也基本相同。入流出現沖擊負荷時，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，而不是像推流中僅僅由部分回流污泥來承擔。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，在工業污水的處理中有一定優點。池液里各個部分的需氧量比較均勻。淺層曝氣特點:氣泡形成和破裂瞬間的氧傳遞速

42、率是最大的。在水的淺層處用大量空氣進行曝氣,就可以獲得較高的氧傳遞速率。深層曝氣高負荷曝氣或變形曝氣部分污水廠只需要部分處理，因此產生了高負荷曝氣法。曝氣池中的MLSS約為300500mg/L,曝氣時間比較短，約為23h,處理效率僅約65%左右，有別于傳統的活性污泥法，故常稱變形曝氣。克勞斯法克勞斯工程師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，這個方法稱為克勞斯法。消化池上清液中富有氨氮，可以供應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。延時曝氣延時曝氣的特點：曝氣時間很長，達24h甚至

43、更長，MLSS較高，達到30006000mg/L：活性污泥在時間和空間上部分處于內源呼吸狀態，剩余污泥少而穩定，無需消化，可直接排放：適用于污水量很小的場合，近年來，國內小型污水處理系統多有使用。接觸穩定法混合液曝氣過程中第一階段B0D5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，因此，把這種方法稱為接觸穩定法，也叫吸附再生法。混合液的曝氣完成了吸附作用，回流污泥的曝氣完成穩定作用。直接用于原污水的處理比用于初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。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，在溝槽中設有表面曝氣裝置。曝氣裝置的轉動，

44、推動溝內液體迅速流動，具有曝氣和攪拌兩個作用，溝中混合液流速約為0.30.6m/s,使活性污泥呈懸浮狀態。QD純氧曝氣純氧代替空氣，可以提高生物處理的速度。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。純氧曝氣并沒有改變活性污泥或微生物的性質，但使微生物充分發揮了作用。純氧曝氣的缺點是純氧發生器容易出現故障，裝置復雜，運轉管理較麻煩。活性污泥生物濾池（ABF工藝）在通常的活性污泥過程之前設置一個塔式濾池，它同曝氣池可以是串聯或并聯的。塔式濾池濾料表面附著很多的活性污泥，因此濾料的材質和構造不同于一般生物濾池。濾池也可以看作采

45、用表而曝氣特殊形式的曝氣池，塔是一外置的強烈充氧器。因而ABF可以認為是一種復合式活性污泥法。吸附一生物降解工藝（AB法）A級B級污水AB法工藝流程A級以高負荷或超高負荷運行，B級以低負荷運行,A級曝氣池停留時間短,3060min,B級停留時間24h.該系統不設初沉池，A級曝氣池是一個開放性的生物系統。A、B兩級各自有獨立的污泥回流系統，兩級的污泥互不相混。處理效果穩定，具有抗沖擊負荷和pH變化的能力。該工藝還可以根據經濟實力進行分期建設。（序批式活性污泥法（SBR法）SBR工藝的基本運行模式由進水、反應、沉淀、出水和閑置五個基本過程組成，從污水流入到閑置結束構成一個周期，在每個周期里上述過程

46、都是在一個設有曝氣或攪拌裝置的反應器內依次進行的。SBR工藝與連續流活性污泥工藝相比的優點：工藝系統組成簡單，不設二沉池，曝氣池兼具二沉池的功能，無污泥回流設備：耐沖擊負荷，在一般情況下（包括工業污水處理）無需設置調行池：反應推動力大，易于得到優于連續流系統的出水水質；運行操作靈活，通過適當調節各單元操作的狀態可達到脫氮除磷的效果；污泥沉淀性能好,SVI值較低，能有效地防止絲狀菌膨脹；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。SBR工藝的缺點：容積利用率低：水頭損失大：出水不連續：峰值需氧量高:設備利用率低：運行控制復雜：不適用于大水量。9 .補充概念污

47、泥負荷率：污泥負荷率是指單位質量活性污泥在單位時間內所能承受的BOD5量。容積負荷率：容積負荷是指單位容積曝氣區在單位時間內所能承受的B0D5量。污泥齡：微生物平均停留時間，又稱污泥齡，是指反應系統內的微生物全部更新一次所用的時間，在工程上，就是指反應系統內微生物總量與每日排出的剩余微生物量的比值。10 .二次沉淀池二次沉淀池的功能要求：澄清（固液分離）：污泥濃縮（使回流污泥的含水率降低，回流污泥的體積減少）。二沉池的實際工作情況二沉池中普遍存在著四個區：清水區、絮凝區、成層沉降區、壓縮區。兩個界面：泥水界面和壓縮界面。混合液進入二沉池以后，立即被稀釋，固體濃度大大降低，形成一個絮凝區。絮凝區

48、上部是清水區，兩者之間有一泥水界而。絮凝區后是一個成層沉降區，在此區內，固體濃度基本不變，沉速也基本不變。絮凝區中絮凝情況的優劣，直接影響成層沉降區中泥花的形態、大小和沉速。靠近池底處形成污泥壓縮區。二沉池的澄清能力與混合液進入池后的絮凝情況密切相關，也與二沉池的表面面積有關。二沉池的濃縮能力主要與污泥性質及泥斗的容積有關。對于沉降性能良好的活性污泥，二沉池的泥斗容積可以較小。二次沉淀池在構造上要注意以下特點：二次沉淀池的進水部分，應使布水均勻并造成有利于絮凝的條件，使泥花結大。二沉池中污泥絮體較輕，容易被出流水挾走，要限制出流堰處的流速,使單位堰長的出水量不超過10m3/（mh）。污泥斗的容

49、積，要考慮污泥濃縮的要求。在二沉池內，活性污泥中的溶解氧只有消耗，沒有補充，容易耗盡。缺氧時間過長可能影響活性污泥中微生物的活力，并可能因反硝化而使污泥上浮，故濃縮時間一般不超過2h。11 .活性污泥法系統設計和運行中的一些重要問題水力負荷水力負荷的變化影響活性污泥法系統的曝氣池和二次沉淀池。當流量增大時，污水在曝氣池內的停留時間縮短，影響出水質量，同時影響曝氣池的水位。若為機械表而曝氣機，由于水而的變化，它的運行就變得不穩定。對二次沉淀池為水力影響。有機負荷率N曝氣區容積的計算，設計中要考慮的主要問題是如何確定污泥負荷率N和MLSS的設計值。污泥負荷率N和MLSS的設計值采用得大一些，曝氣池

50、所需的體積可以小一些。但出水水質要降低，而且使剩余污泥量增多，增加了污泥處置的費用和困難，同時，整個處理系統較不耐沖擊，造成運行中的困難。為避免剩余污泥處置上的困難和保持污水處理系統的穩定可靠，可以采用低的污泥負荷率（0.1）,把曝氣池建得很大，這就是延時曝氣法。微生物濃度在設計中采用高的MLSS并不能提高效益，原因如下：其一，污泥量并不就是微生物的活細胞量。曝氣池污泥量的增加意味著泥齡的增加，泥齡的增加就使污泥中活細胞的比例減小。其二，過高的微生物濃度使污泥在后續的沉淀池中難以沉淀，影響出水水質。其三，曝氣池污泥的增加，就要求曝氣池中有更高的氧傳遞速率,否則，微生物就受到抑制，處理效率降低。

51、采用一定的曝氣設備系統，實際上只能夠采用相應的污泥濃度，MLSS的提高是有限度的。曝氣時間在通常情況下，城市污水的最短曝氣時間為3h或更長些，這和滿足曝氣池需氧速率有關。當曝氣池做得較小時，曝氣設備是按系統的負荷峰值控制設計的。這樣，在非高峰時間，供氧量過大，造成浪費，設備的能力不能得到充分利用。若曝氣池做得大些，可降低需氧速率，同時由于負荷率的降低，曝氣設備可以減小，曝氣設備的利用率得到提高。微生物平均停留時間（MCRT）（又稱泥齡）微生物平均停留時間至少等于水力停留時間，此時，曝氣池內的微生物濃度很低，大部分微生物是充分分散的。微生物的停留時間應足夠長，促使微生物能很好地絮凝，以便重力分離

52、，但不能過長，過長反而會使絮凝條件變差。微生物平均停留時間還有助于說明活性污泥中微生物的組成。世代時間長于微生物平均停留時間的那些微生物幾乎不可能在該活性污泥中繁殖。氧傳遞速率氧傳遞速率要考慮二個過程：氧傳遞到水中：氧真正傳遞到微生物的膜表面。要提高氧的傳遞速率：必須有充足的氧量；必須使混合液中的懸浮固體保持懸浮狀態和紊動條件。回流污泥濃度回流污泥濃度是活性污泥沉降特性和回流污泥回流速率的函數。曝氣池中的MLSS不可能高于回流污泥濃度，兩者愈接近，回流比愈大。限制MLSS值的主要因素是回流污泥的濃度。污泥回流率高的污泥回流率增大了進入沉淀池的污泥流量，增加了二沉池的負荷，縮短了沉淀池的沉淀時間

53、，降低了沉淀效率，使未被沉淀的固體隨出流帶走。活性污泥回流率的設計應有彈性，并應操作在可能的最低流量。這為沉淀池提供了最大穩定性。曝氣池的構造推流式曝氣池：示蹤劑的研窕表明：推流式曝氣池的縱向混合很嚴重：氧消耗率的數據表明：氧的傳遞受到限制。17 / 36水污染控制工程復習提要1完全混合式曝氣池：處理量小時，只配有一個機械曝氣機，很容易圍繞曝氣機形成混合區：處理量大時，曝氣池也相應增大，曝氣池不是充分完全混合的。ao）PH和堿度活性污泥pH通常為6.58.5。pH之所以能保持在這個范圍，是由于污水中的蛋白質代謝后產生碳酸鏤堿度和從天然水中帶來的堿度所致。生活污水中有足夠的堿度使pH保持在較好的

54、水平：工業污水中經常缺少蛋白質，因而產生pH過低的問題。工業廢水中的有機酸通常在進入曝氣池前進行中和。（11）溶解氧濃度通常溶解氧濃度不是一個關鍵因素，除非溶解氧濃度跌落到接近于零。只要細菌能獲得所需要的溶解氧來進行代謝，其代謝速率就不受溶解氧的影響。一般認為混合液中溶解氧濃度應保持在0.52mg/L,以保證活性污泥系統的正常運行。過分的曝氣使氧濃度得到提高，但由于紊動過于劇烈，導致絮狀體破裂，使出水濁度升高。特別是對于好氧速度不快而泥齡偏長的系統，強烈混合使破碎的絮狀體不能很好地再凝聚。污泥膨脹及其控制正常的活性污泥沉降性能良好，其污泥體枳指數SVI在50150之間：當活性污泥不正常時，污泥

55、不易沉淀，反映在SVI值升高。混合液在1000mL量簡中沉淀30min后，污泥體積膨脹，上層澄清液減少，這種現象稱為活性污泥膨脹。活性污泥膨脹可分為：污泥中絲狀菌大量繁殖導致的絲狀菌性膨脹：并無大量絲狀菌存在的非絲狀菌性膨脹。絲狀菌性膨脹的主要因素：污水水質、運行條件、工藝方法。發生污泥非絲狀菌性膨脹時，處理效率仍很高，上清液也清澈。在運行中，如發生污泥膨脹，針對膨脹的類型和絲狀菌的特性，可采取的抑制措施：控制曝氣量，使曝氣池中保持適量的溶解氧；調整pH：如磷、氮的比例失調，可適量投加氮化合物和磷化合物：投加一些化學藥劑：城市.污水廠的污水在經過沉砂池后，跳躍初沉池，直接進入曝氣池。在設計時，對于容易發生污泥膨脹的污水，可以采用以下一些方法：減少城市污水廠的初沉池或取消初沉池，增加進入曝氣池的污水中的懸浮物，可使曝氣池中的污泥濃度明顯提高，污泥沉降性能改善：）兩級生物處理法，即采用沉砂池一一級曝氣池一中間沉淀池一二級曝氣池一二次沉淀池的工藝等工藝；對于