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課題第十一章污水的生物處理法（一）——活性污泥法教學目的了解活性污泥法的各類處理工藝、運行方式、特點重點難點及關鍵掌握活性污泥法的基本原理及曝氣理論教學設備

教學過程或內容教法要點教學要求1、掌握活性污泥法的基本原理及其反應機理

2、理解活性污泥法的重要概念與指標參數：如活性污泥、剩余污泥、MLSS、MLVSS、SV、SVI、Qc、容積負荷、污泥產率等。3、了解活性污泥反應動力學基礎及其應用。4、掌握活性污泥的工藝技術或運行方式；5、掌握曝氣理論。6、熟練掌握活性污泥系統的計算與設計；

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課題§11.1活性污泥法的基本原理教學目的了解活性污泥法的基本概念、流程及特征重點難點及關鍵掌握活性污泥法的工藝流程教學設備

教學過程或內容教法要點1.基本概念與流程活性污泥：是由多種好氧微生物、某些兼性或厭氧微生物以及廢水中的固體物質、膠體等交織在一起的呈黃褐色絮體。活性污泥法：是以活性污泥為主體的污水生物處理技術。實質：人工強化下微生物的新陳代謝(包括分解和合成)。a.預處理設施：包括初次池、調節池和水解酸化池，主要作用是去除SS、調節水質，使有機氮和有機磷變成NH+4或正磷酸鹽、大分子變成小分子，同時去除部分有機物。b.曝氣池：工藝主體，其通過充氧、攪拌、混合、傳質實現有機物的降解和硝化反應、反硝化反應。c.二次沉淀池：泥水分離，澄清凈化、初步濃縮活性污泥。生物處理系統：微生物或活性污泥降解有機物，使污水凈化，但同時增殖。為控制反應器微生物總量與活性，需要回流部分活性污泥，排出部分剩余污泥；回流污泥是為了接種，排放剩余污泥是為了維持活性污泥系統的穩定或MLSS恒定。2、活性污泥的特征與微生物①特征a、形態：在顯微鏡下呈不規則橢圓狀，在水中呈“絮狀”。b、顏色：正常呈黃褐色，但會隨進水顏色、曝氣程度而變（如發黑為曝氣不足，發黃為曝氣過度）。c、理化性質：ρ=1.002～1.006，含水率99%，直徑大小0.02～0.2mm，表面積20～100cm2/ml，pH值約6.7，有較強的緩沖能力。其固相組分主要為有機物，約占75～85%。d、生物特性：具有一定的沉降性能和生物活性。（理解：自我繁殖、生物吸附與生物氧化）。e、組成：由微生物群體Ma，微生物殘體Me，難降解有機物Mi，無機物Mii四部分組成。②微生物組成及其作用組成：包括細菌、真菌、原生動物、后生動物及其食物鏈。細菌：以異養型原核生物(細菌)為主，數量107～108個/ml，自養菌數量略低。其優勢菌種：產堿桿菌屬等，它是降解污染物質的主體，具有分解有機物的能力。真菌：由細小的腐生或寄生菌組成，具分解碳水化合物，脂肪、蛋白質的功能，但絲狀菌大量增殖會引發污泥膨脹。原生動物：肉足蟲，鞭毛蟲和纖毛蟲3類、捕食游離細菌。其出現的順序反映了處理水質的好壞（這里的好壞是指有機物的去除），最初是肉足蟲，繼之鞭毛蟲和游泳型纖毛蟲；當處理水質良好時出現固著型纖毛蟲，如鐘蟲、等枝蟲、獨縮蟲、聚縮蟲、蓋纖蟲等。

后生動物(主要指輪蟲）：捕食菌膠團和原生動物，是水質穩定的標志。因而利用鏡檢生物相評價活性污泥質量與污水處理的質量。

思考題：后生動物的出現反映了處理水質較好，因此能否說明出水氨氮較低，氨氮在生物處理過程中被硝化？

③微生物增殖與活性污泥的增長：a、微生物增值：在污水處理系統或曝氣池內微生物的增殖規律與純菌種的增殖規律相同，即停滯期（適應期），對數期，靜止期（也減速增殖期）和衰亡期（內源呼吸期）。b、從時間上看：?停帶期：污泥馴化培養的最初階段，即細胞內各種酶系統的適應期。此時菌體不裂殖、菌數不增加。?對數期：細胞以最快速度進行裂殖，細菌生長速度最大，此時微生物的營養物質豐富，生物生長繁殖不受底物或基質限制。如A段；在此階段微生物增長的對數值與時間呈直線關系。其微生物數量大，但個體小，其凈化速度快，但效果較差，只能用于前段處理（相當于生物一級強化工藝）。?減速增殖期：由于營養物質被大量耗消，此時細胞增殖速度與死亡速度相當。活菌數量多且超于穩定，個體趨于成熟。如B段（相當于二級處理）。?衰亡期：營養物基本耗盡，微生物只能利用菌體內貯存物質，大多數細胞出現自溶現象，細菌死亡多，增殖少，但細胞個體最大、凈化效果強（對有機物而言）。同時，自養菌比例上升，硝化作用加強。如氧化溝或硝化段（相當于二級半或延時曝氣工藝）。

可見不同增殖期對應于不同微生物組合，對應于不同生物處理工藝。C、從空間看：

由前至后污染物濃度不斷降低，微生物數量由對數期逐步過渡至衰亡期，微生物組成由細菌逐步過度為輪蟲等，水質逐步變好——類似于水體自凈這一污水處理的原型。④絮體形成：?

活性污泥的核心——菌膠團，它是成千上萬細菌相互粘附形成的生物絮體。其在對數增長期，個體處于旺盛生長，其運動活性大于范性華力，菌體不能結合；但到了衰亡期，動能低微，范過華力大，菌體相互粘附，形成生物絮體，因此靜止期與衰亡期個體是活性污泥的重要微生物。

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課題§11.2

活性污泥對有機物的凈化過程與機理教學目的了解活性污泥法的凈化機理及影響因素重點難點及關鍵重點掌握反應機理中兩個階段的凈化機理教學設備

教學過程或內容教法要點1、活性污泥反應（凈化）機理：?反應或凈化：指有機污染物作為營養物質被微生物攝取、代謝與利用的過程，是物理、化學、生物化學作用的綜合。?其機理如下：1）初期吸附去除：?污水與活性污泥接觸5～10min，污水中大部分有機物(70%以上的BOD，75%以上COD)迅速被去除。此時的去除并非降解，而是被污泥吸附，粘著在生物絮體的表面，這種由物理吸附和生物吸附交織在一起的初期高速去除現象叫初期吸附。吸附其吸附速度取決于：

①微生物的活性程度——饑餓程度，衰亡期最強；

②水動力學條件：泥水接觸或混合越迅速、越均勻、液膜更新越快，接觸時間越長則越好；泥水接觸水力學狀態以湍流或紊流為好，但過大會擊碎絮體。

2）微生物的代謝?被吸附的有機物粘附在絮體表面，與微生物細胞接觸，在滲透膜的作用下，進入細胞體內，并在酶的作用下要不被降解，要不被同化成細胞本身。a、分解代謝：b、合成代謝：?其代謝產物的模式如下圖：具體代謝產物的數量關系如下圖：即1/3被氧化分解：80％×2/3=53%左右通過內源呼吸降解14%左右變成了殘物。?從上述結果可以看出，污染物的降解主要是通過靜止期、衰亡期微生物的內源呼吸進行，并非直接的生物氧化(僅33％)。?引申出的問題：在利用對數期微生物進行污水凈化的裝置中加大曝氣強度，能否提高處理效果？二、活性污泥凈化反應影響因素a、營養物質組分：有機物、N、P、以及Na、K、Ca、Mg、Fe、Co、Ni等（營養物和污染物只是以數量及其比例相對而言）。比例：進水BOD：N：P＝100:5:1；初次池出水，100:20:2.5

(為什么？）；對工業廢水，上述營養比例一般不滿足，甚至缺乏某些微量元素，此時需補充相應組分，尤其是在做小試研究中。b、DO：據研究當DO高于0.1～0.3mg/L時，單個懸浮細菌的好氧化謝不受DO影響，但對成千上萬個細菌粘結而成的絮體，要使其內部DO達到0.1～0.3mg/L時，其混合液中DO濃度應保持不低于2mg/L。c、pH值：pH值在6.5～7.5最適宜，經馴化后，以6.5~8.5為宜。d、t（水溫）：以20-30℃為宜，超過35℃或低于10℃時，處理效果下降。故宜控制在15℃~35℃，對北方溫度低，應考慮將曝氣池建于室內。e、有毒物質：重金屬、酚、氰等對微生物有抑制作用，（前面已述）。

Na、Al鹽，氨等含量超過一定濃度也會有抑制作用。

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課題§11.3活性污泥處理系統的控制指標與設計，運行操作參數教學目的了解各指標及參數重點難點及關鍵掌握指標的含義及對生產的指導作用教學設備

教學過程或內容教法要點活性污泥處理系統是一個人工強化與控制的系統，其必須控制進水水量，水質，維持池內活性污泥泥量穩定，保持足夠的DO，并充分混合與傳質，以維持其穩定運行，具體評價指標如下：①微生物量的指標a、混合液懸浮固體濃度（MLSS），其由Ma+Me+Mi+Mii組成b、混合液揮發固體濃度（MLVSS）

MLVSS=Ma+Me+Mic、MLVSS/MLSS：在0.70左右，過高過低能反映其好氧程度，但不同工藝有所差異。如吸附再生工藝0.7～0.75，而A/O工藝0.67～0.70。②活性污泥的沉降性能及其評定指標：?污泥沉降比SV（%）：混合液在量筒內靜置30mm后所形成沉淀污泥的容積占原混合液容積的百分比。?污泥容積指數SVI：SVI=SV/MLSS。對于生活污水處理廠，一般介于70～100之間。當SVI值過低時，說明絮體細小，無機質含量高，缺乏活性；反之污泥沉降性能不好。為使曝氣池混合液污泥濃度和SVI保持在一定范圍，需要控制污泥的回流比。此外，活性污泥法SVI值還與BOD污泥負荷有關。當BOD污泥負荷處于0.5—1.5kg/（kgMSS.d）之間時，污泥SVI值過高，沉降性能不好，此時應注意避免。③泥齡（Sludgeage）Qc：生物固體平均停留時間或活性污泥在曝氣池的平均停留時間，即曝氣池內活性污泥總量與每日排放污泥量之比，用公式表示：θc＝VX/⊿X＝VX/QwXr。式中：

⊿X——為曝氣池內每日增長的活性污泥量，即要排放的活性污泥量。

Qw——為排放的剩余污泥體積。

Xr——為剩余污泥濃度。其與SVI的關系為(Xr)max＝106/SVI?Qc是活性污混處理系統設計、運行的重要參數，在理論上也具重要意義。因為不同泥齡代表不同微生物的組成，泥齡越長，微生物世代長，則微生物增殖慢，但其個體大；反之，增長速度快，個體小，出水水質相對差。Qc長短與工藝組合密切相關，不同的工藝微生物的組合、比例、個體特征有所不同。污水處理就是通過控制泥齡或排泥，優選或馴化微生物的組合，實現污染物的降解和轉化。④負荷：a、BOD污泥負荷：Ns＝QSa/XV=F/M，即單位重量活性污泥在單位時間內降解到預定程度的有機物量。b、BOD容積負荷：Nv＝QSa/V，指單位曝氣池容積在單位時間內降解到預定程度的有機物量。C、BOD污泥負荷和BOD容積負荷的關系式：Nv＝NsX。BOD污泥負荷是活性污泥法設計、運行的一個重要參數。因為負荷與污水處理的技術經濟性有關。負荷高則有機物降解速度與污泥增殖量加大，曝氣池容積小，投資省，但其泥齡短，處理出水水質不高，難以滿足環境要求；反之若過低則曝氣池容積加大，投資加大，曝氣量加大，經濟性能降低。故應選擇適宜的負荷，同時還要避開0.5～1.5kgBOD/kgMLSS.d負荷區間。

思考題

能否通過增加污泥濃度，減少構筑物的體積，節省投資？

⑤污泥產率：a、實際測試：污水中有機污染物的降解帶來微生物的增殖與活性污泥的增長，活性污泥微生物的增殖是生物合成與內源呼吸的差值，即⊿X=aSa—bX。

式中⊿X：——活性污泥微生物凈增殖量，kg/d；

Sr：——在活性污泥微生物作用下，污水中被降解、去除的有機污染物量，Sr＝Sa－Se；

Sa：——進入曝氣池污水含有的有機污染物量，kgBOD/d。

Se：——經活性污泥處理后出水的有機污染物量，kgBOD/d。

X：——混合液活性污泥量，kg。

a、污泥產率（降解單位有機污染物的污染量）。b、微生物內源代謝的自力氧化率。?對于不同污水、廢水，因有機污染物組成不同，其a、b值不同。

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課題§11.4

有機污染物降解與需氧教學目的了解有機物的降解與需氧之間的關系重點難點及關鍵掌握需氧量公式教學設備

教學過程或內容教法要點微生物對有機污染物的降解包括1/3的直接氧化分解，2/3×80%需合成后再內源呼吸降解，故其需氧量為：O2＝a′QSa＋b′VXv

式中：a′為微生物每代謝1kgBOD所需要的氧量。

b′為每kg活性污染自身氧化所需要的氧量。

兩邊同除以VXv

得

O2/VXv=a′Ns＋b′

兩邊同除以QSa

得

O2/QSa＝a′＋b′1/Ns可以看出：

a．上式為單位容積曝氣池的需氧量或單位微生物量的好氧量，其只與NS有關。NS高則單位容積或污泥量需氧量大。

b．下式為降解1kgBOD的需氧量，其與NS的倒數有關。NS負荷越高，泥齡越短，則降解單位BOD需氧量就越低(未被降解就作為污泥排出)。式中a′、b′可以通過一組試驗結果作圖求得(P113圖4－10)。a′值：對生活污水為0.4～0.53。

b′值：介于0.11～0.188之間。

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課題§11.5

活性污泥處理系統的運行方式與曝氣池的工藝參數教學目的

重點難點及關鍵

教學設備

教學過程或內容教法要點1、傳統活性污泥法

工藝特征：a、經歷了起端的吸附和不斷的代謝過程。

b.微生物經歷了由對數期至內源呼吸期。

c.有機物，迅速降低，但之后變化不大，總去除率90％左右。

d.需氧量由大逐步越少。存在不足：曝氣池首端有機負荷大，需氧量大，而實際供氧難于滿足此要求（平均供氧）。使首端供氧不足，末端供氧出現富裕，需采用漸減試供氧。2、

階段曝氣活性污泥法（分階段進水或多階段進水）

?工藝特點：

a、污水均勻分散地進入，使負荷及需氧趨于均衡，利于生物降解，降低能耗。

b、混合液中Xa濃度逐步降低，減輕二次池負荷，利于固液分離。

C、污水均勻分散地進入，增強了系統對水質、水量沖擊負荷的適應能力。

3、再生曝氣活性污泥法（即傳統活性污泥法的前端先設置污泥再生）?工藝特點：

a、提高污泥活性，使其充分代謝。

b、再生池不另行設置，而是將曝氣池的一部分在再生池。

曝氣池一般3或6廊道，1/3或1/6作再生段。

C、處理效果與傳統活性污泥法相近，BOD去除率90％以上。4、吸附——再生活性污泥法?工藝特點：

a、將吸附與代謝過程分二個池或二段。其初期吸附現象見

p125～126及圖4－22。

b、由于再生池只對活性污泥曝氣，減小了池容。

c、由于吸附段池容較小（部分為再生池容積），泥水接觸時

間短（30～60min），出水BOD去除率一般小于90％。5、延時曝氣活性污泥法

?

適宜對出水水質要求高的場合。如氧化溝、A/O法和A2/O工藝等。?

工藝特點：負荷低，曝氣時間長（24h以上），活性污泥處于內源呼吸期，剩余污泥少且穩定，污泥不需要消化處理，工藝也不需要設初沉池。?

不足：池容大、負荷小、曝氣量大、投資與運行費用高。6、高負荷活性污泥法（又叫短時曝氣活性污泥法）?

工藝特點：構筑物與普通活性污泥法以及吸附再生工藝相同，但其停留時間短，BOD負荷高、曝氣時間短。?

不足：BOD去除率不高（70～75%），出水水質不達標。7、完全混合活性污泥法：?

工藝特點：

a、污水進入曝氣池后迅速被稀釋混勻，水質水量變化對系統影響小。

b、由于水質在各處相同，因而各處微生物群體與組成相同，降解工況相同。

c、需氧速度均衡，動力消耗略省。?

不足：池內未有污染物濃度、微生物濃度與種群的梯度或鏈群，導致微生物的有機物降解動力低下，易出現污泥膨脹。?

類型：按構筑物形狀分合建式與分建式。8、多級活性污泥法：當進水有機污染濃度很高時采用此工藝工藝特點：

a、污水處理單元串聯。

b、負荷高（一級），且賴沖擊負荷，二級負荷低。

c、各級污泥Qc不同，微生物種群各異.

?

不足：投資與運行費用高，管理麻煩（各種設備多）。9、深水曝氣活性污泥法

?

工藝特點：

a、由于水壓加大，提高了飽和溶解氧濃度以及降低氣泡直徑，提高氣泡的表面積，進而提高了氧的傳遞速率，從而利于微生物的增殖與有機污染物的降解。

b、向深部發展，節省占地。按機械（曝氣）設備的利用情況，分中層曝氣和底層曝氣，前者可以利用常用風機（5m風機），對10m深井曝氣；后者需用高壓風機（10m風機）。10、深井曝氣活性污泥法：?

工藝特點：

a、由于水壓很大（井深50-100m），明顯提高了飽和溶解氧濃度以及降低氣泡直徑，提高氣泡的表面積，進而顯著提高氧的傳遞速率，從而利于微生物的增殖與有機污染物的降解。

b、向深部發展，節省占地，并利用進出水位差以及曝氣提升力循環。不足之處：施工難度大，對地質

條件和防滲要求高。11、淺層曝氣活性污泥法：

理論基礎：氣泡只是在形成與破碎瞬間，有著最高的氧轉移率，而與水深無關。工藝特點：曝氣器安裝深度0.6～0.8m，適宜低壓水機曝氣。12、純氧曝氣活性污泥法。?

原理：提高氧的分壓，強化氧的傳質能力，增加MLSS濃度和容積負荷，提高生化反應速率。?

不足之處：要密閉運行，工藝運行管理復雜。?

具體各種工藝的設計與參數見P131表4-7，具體總結如下：?

a、BOD負荷：一般BOD污泥負荷0.2～0.4，延時曝氣法低（<0.1），高負荷活性污泥法BOD污泥負荷>1.5，按p108圖4－7設計；而對特殊的深井曝氣和純氧曝氣因氧的傳質改善，可以把BOD負荷設計在0.5～1.5之間。?

b、泥齡：對一般的活性污泥法工藝以及深井曝氣和純氧曝氣工藝，其泥齡一般在5～15d，多數6～8d；高負荷活性污泥法泥齡2.5d以下；而延時曝氣則一般在20d以上。?

c、曝氣池混合液濃度（X）：一般在3000mg/L左右。延時曝氣、合建式完全混合活性污泥法以及深井曝氣略高。?

d、污泥回流比：一般在100％以下，多數在50％左右；而延時曝氣、合建式完全混合活性污泥法回流比在100％以上。?

e、曝氣時間：一般在8h以下，多數為4～6h。但延時曝氣一般在20h以上；高負荷工藝以及深井曝氣工藝曝氣時間很短。

各種工藝技術的著重點包括：①強化不同微生物的作用（群落），如高負荷、多級、延時曝氣等工藝。②提高氧的傳質，降低能耗（純氧曝氣、深水曝氣、深井曝氣以及淺層曝氣等）。③節省占地（深井）。④保證出水水質（延時曝氣、多級曝氣等）。⑤活性污泥特性（收附再生、再生以及高負荷活性污泥法等）。⑥易管理與構筑物單元少，如合建式完全混合活性污泥法與SBR等。⑦利于污泥處置，延時曝氣以及A2/0等。

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課題§第十二章污水的生理處理（二）——生物膜法教學目的

重點難點及關鍵

教學設備

教學過程或內容教法要點教學要求：1、掌握生物膜法的微生物學特征和工藝特征2、掌握高負荷生物濾池、曝氣生物濾池、塔式生物濾池以及生物轉盤三相傳質和工藝運行特點。3、掌握生物接觸氧化特點及其工藝設計

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課題§12.1生物膜的構造及凈化機理教學目的

重點難點及關鍵

教學設備

教學過程或內容教法要點一、

概述?

生物膜——是使細菌、放線菌、藍綠細菌一類的微生物和原生動物、后生動物、藻類、真菌一類的真核微生物附著在濾料或某些載體上生長繁殖，并在其上形成膜狀生物污泥。?

生物膜法：污水經過從前往后具有細菌→原生動物→后生動物、從表至里具好氧→間氧→厭氧的生物處理系統而得到凈化的生物處理技術。1、生物構造及其對有機物的降解?

構造：生物膜(好氧層＋兼氧層＋厭氧層)＋附著水層(高親水性)。?

微生物：沿水流方向為細菌——原生動物——后生動物的食物鏈或生態系統。具體生物以菌膠團為主、輔以球衣菌、藻類等，含有大量固著型纖毛蟲（鐘蟲、等枝蟲、獨縮蟲等）和游泳型纖毛蟲（楯纖蟲、豆形蟲、斜管蟲等），它們起到了污染物凈化和清除池內生物（防堵塞）作用。?

污染物：重→輕(相當多污帶→α中污帶→β中污帶→寡污帶).?

供氧：借助流動水層厚薄變化以及氣水逆向流動，向生物膜表面供氧。?

傳質與降解：有機物降解主要是在好氧層進行，部分難降解有機物經兼氧層和厭氧層分解，分解后產生的H2S，NH3等以及代謝產物由內向外傳遞而進入空氣中，好氧層形成的NO3－－N、NO2－－N等經厭氧層發生反硝化，產生的N2也向外而散入大氣中。?

生物膜更新：經水力沖刷，使膜表面不斷更新（DO及污染物），維持生物活性（老化膜固著不緊）。2、生物膜的主要特征：1）微生物相方面的特征：?

a、參與凈化反應微生物多樣化。與活性污泥法相比，膜法具有更好的生物多樣性，生物膜固著在載體上時間長或生物平均停留時間（泥齡）長，其除細菌廣泛存在外，世代時間長、比增殖速度小的微生物，如硝化菌等也大量存在，此外，絲狀菌，藻類眾多，線蟲、纖毛蟲、輪蟲以及昆蟲等也都較廣泛地存在（見P200表5-1）。?

b、食物鏈長，污泥產率低。生物膜的生物中動物性營養所占比例較大，能棲息高營養水平的生物，其在捕食性纖毛蟲，線蟲之上還棲息有寡毛類和昆蟲，因而污泥少。?

c、能夠存活世代較長的微生物，在生物膜法中，Qc與污水的停留時間無關，因此硝化細菌等可以增值（特別是在冬季低溫）。?

d、可分段運行，形成優勢微生物種群，提高降解能力。2）工藝方面的特征：?

a、對水質水量變動有較強適應性——順水流方向形成了微生態系統。?

b、污泥沉降性能好，宜于固液分離。膜法污泥的生物組分中動物所占比重較大，含水率相對低，且剝落泥塊體積較大，故沉降性能好，宜固液分離。但若厭養層過厚，剝落污泥中有輕散顆粒，影響出水水質。?

c、能處理低濃度污水。生物膜能處理活性污泥法不能處理的低濃度污水和微污染的原水，使B0D5降至5-10mg/L。?

d、易于維護管理、節能。無污泥回系統，甚至無曝氣系統，節能并易運行管理。

與活性污泥法相比：?

①活性污泥法系人工強化生物處理系統，生物量大，處理能力強，而膜法更趨于自然凈化原理。?

②活性污泥法為人工強化三相傳質，膜法趨向濃度差擴散傳質，傳質效果較活性污泥差，處理效率較活性污泥差。?

③適于工業廢水處理站和小規模生活污理廠。

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課題§12.2生物濾池教學目的

重點難點及關鍵

教學設備

教學過程或內容教法要點一、概述；?

原理：土壤自然凈化原理?

進展：早期濾料為石頭，磚塊、陶料等。其掛膜后易堵塞，且負荷低；隨著濾料輕質化，濾料可以高架與濾料層變厚，因而可以增加水力負荷，改善氣液傳質，提高負荷（形成高負荷生物濾池）；也可以通過曝氣傳質、提高負荷（接觸氧化）。二、普通生物濾池：(現在少見，只需要了解）?

構造：池體、濾料、布水裝置和排水系統(P204圖5-2)。?

a、池體、一般深2～2.5m，池壁超高0.5～0.9m(防風),其底部為承托層(排水系統和大塊濾料(起支撐、排水以及通水)中部為工作層（掛膜），上部為配水系統，壁可設孔也可不開孔，開孔在冬季有影響。?

b、濾料：碎石、卵石、爐渣、焦炭等，總厚度1.5～2.0m,其中工作層1.3-1.8m,粒徑20-40mm;承托層0.2m,粒徑70-100mm。這種濾料比表面積較大,且較粗糙,易掛膜,孔隙率一般,利于供氧與傳質,且易就地取材,但材料比重大,荷載重,工作層不厚,工作效率不變,占地大。?

c、布水裝置：固定噴咀式布水系統——即投配池、布水管、噴咀組成。污水流入投配池是連續的，但布水是間歇式，噴水周期5-8min。?

投配池內設虹吸裝置(間歇供水，使濾料排水后間歇充氧，生物膜再生)。排水干管布設在濾池表面下0.5-0.8m，支(豎)管依據噴咀服務半徑設置,高出濾料之上0.15-0.2m，豎管上安裝噴咀，通過噴咀均勻布水。?

d、排水系統：包括滲水裝置、匯水溝、總排水溝(或集水槽),見圖5-2，匯水溝i=0.01-0.02(橫向)、集水槽i=0.05-0.01(縱向－書中出錯)。作用：排放處理后出水，保證間歇階段的通風(底部h≥0.6m)；匯水溝寬0.15m，間距2.5-4.0m(與布水間距一致)；排水溝內流速＞0.7m/s；?

滲水裝置可以是大塊濾料,也可以是圖5-4混凝土板,滲水裝置排水口面積占濾池總面積的20%以上。三、高負荷生物濾池：1）特征：通過限制進水BOD值(≤200mg/L)或采用處理水回流，均化水質，提高或加大水力負荷(10倍)，及時沖刷和更新過厚生物膜，保持較高生物活性，改善處理環境狀況（抑制厭氧、減少臭味散發）。?

設原污水量Q、回流水量QR、則回流比R＝QR/Q，噴總水量（1+R）Q，進水BOD濃度Sa＝(S0＋RSe）/(1+R)，具體工藝回流比R建議值見P207表5-3，城市生活污水一般一段1.5，二段各段1.0；對工業廢水可參照選取。2）工藝流程a、一段法（見P207圖5-5共5種典型流程）部分污泥回流，圖中排剩余污泥無。?

工藝1：污泥回流初沉池，濾池出水回流濾池，利于改善水力負荷，減輕二沉池負荷。?

工藝2：污泥回流初沉池，二沉池出水回流過濾池，（較工藝1比，二沉池負荷略重）。?

工藝3：污泥與二沉池出水同時回流初沉池，加大初沉池負荷（二者回流量大）。?

工藝4：具有吸附再生工藝特點，但出水水質差，初沉水力負荷大。?

工藝5：濾池出水與污泥均回流到初沉池，初沉水力負荷大b、當污水濃度較高時或對處理出水要求較高時，建議考慮二段法（見P208圖5-6、7）。?

二段法強化了優勢生物種群，但第二段因污染物少或負荷率低，生物膜生長差，其容積負荷未充分發揮。但二段法能很好解決一段法生物膜積存與堵塞現象。為充分發揮二段法工藝效果與作用，建議采用圖5-7的交替出水工藝。3）構造特點：

構造與普通生物濾池同（池體、濾料、出水與排水系統），不同之處如下：?

a、池形.圓形（P210圖5-9）?

b、濾料：聚氯乙烯、聚苯乙烯和聚酰胺等制成的人工濾料，濾料質輕、耐蝕、高強，呈波狀、管狀和蜂窩狀，使濾料表面積大，空隙率高（具體見P209表5-4）。當采用自然通風時，濾層厚度≤2m，其中工作層1.8m，承托層0.2m；當采用人工通風時，濾層厚度2～4m。?

c、施轉式排水器（見P216圖5-10），在橫管的同一側開有一系列間距不等的孔口，中心疏，二頭密，使污水從孔口噴出時產生反作用力，從而反向自由旋轉布水（間歇或周期）。豎管連接裝置具體見P210圖5-8。4）裝置的需氧與供氧a、生物膜量：由于在不同厚度的污水濃度不一樣，其微生物量不一樣，進水端生物膜厚，出水端生物膜薄，故生物量計算困難。?

生物膜量計算有二種方法。一種是測膜的厚度（不同深度）—用顯微鏡，后按表面積計算；另一種方法是稱重法，先取定量的濾料或一定面積的膜稱重，掛膜后再取一定量濾料或一定面積的濾料稱重（烘干），得出單個濾料或單位面積的生物量。b、需氧量O2＝a′BODr＋b′P＝a′Sa＋b′P＝a′（S0－Se）＋b′P式中：a′：降解1KgBOD5所需氧量。對城市污水取1.46.b′：單位重量生物膜的所需氧量，取值：對城市污水0.18kg/kg.P：每m3濾料上的生物膜量。C、濾池供氧：?

生物濾池供氧是通過氣水逆向運動，由污水或膜表面擴散傳質的。?

其通風傳質的影響因素有：濾池內外的溫差、風力、濾料類型、水力負荷（布水量），其中主要是溫差。由于濾池內部溫度較水溫略高（冬季），空氣向上流動；夏季濾池內溫度低于池外氣溫，空氣下向流動。溫差與空氣流速的關系為：?

V＝0.075×⊿T-0.15(m/min)，當溫差=2℃時，V=O，供氧效果不好。一般情況下溫差在6℃左右，V=0.3m/min=432m/d.，即每m3濾料通過氣量432m3，總供氧量432×0.28=120.96kg。盡管其氧的利用率低（5%左右），但供氣富裕，實際可利用氧量≥6kg/m3。故采用BOD負荷1.2kg/m3·d時，供氧是沒問題的。①池體：一般采用負荷法計算。?

取值：容積負荷1.2kgBOD5/（m3濾料.d）；表面面積負荷1.1～2kgBOD5/（m3濾料.d）；水力負荷10－30m3/（m3.d），其主要取決于污水濃度或回流比：a、進水濃度（BOD）Sa＝αSe（Se為出水濃度），α見表5-5的取值，它反映了其可降解的能力（－1）Se。b、回流稀釋倍數n＝（S0－Sa）/(Sa-Se)c、濾料容積V=Q(n+1)Sa/NV

為容積負荷.d、濾池表面積A=V/D

D為濾料層高度。?

或按表面負荷計算A=Q(n+1)Sa/NA

NA面積負荷

?

或按水力負荷計算A=Q(n+1)/Nq

Nq水力負荷

?

例題見213

例5-2?

②旋轉布水器計算與設計。?

a、旋轉布水器的直徑D′=D-200mm

（D濾池直徑）?

b、布水橫管的數目及其管徑D〞，橫管數目一般2-4根?

選擇數目依據管中流速v＝0.5～1.0m/s

D〞＝（q/4v）0.5

q設計流量。?

c、布水橫管的出水孔口數（m）、孔口直徑（d）及每個孔口距池中心的距離(ri)?

設計依據：V＞0.5m/s以及每個孔口的噴灑面積基本相等。?

則m＝1/[1-(1-a/D′)

a為最末端2個出流孔口間距的2倍，取0.08m；?

出口孔徑一般10-15mm，不得小于10mm。?

每個出流孔口距濾池中心的距離(ri)ri＝R（i/m）0.5

（中間間距大、外側小）R為布水半徑（D′/2），i為從池中心算起，每個孔口的排列順序，一般從300mm，開始逐步減少到40mm。?

d.每分鐘的施轉周數n＝34.78×106/m·d2·D′

?

e.工作水頭（包括沿程水程、局部水損，而局部水損又含孔口阻力，管口降速水頭）?

∴H＝h1＋h2＋h3，其中h1＝294D·q2/103k2式中：h1＝294×Dq2/103k2

（沿程）?

h2＝256×106q2/m2d4（孔口局部水損）?

h3＝81×106q2/D〞4（流速恢復水頭）?

（孔口局部水損）

（流速恢復水頭）?

k的取值見表5-6?

C阻力系數=式中

n為粗糙系數。?

R為水力強

。

書中已降K的經驗值編成表5-6，直接查閱?

∴按上式計算，所需H一般為0.2—1.0m，水頭較小（布水器的優點），實踐證明，上述計算結果偏小（＜實際水頭），工程設計中應在計算結果上放大50％-100%。四、塔式生物濾池1、構造（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與塔高之間的關系:濾塔的高度可以根據進水濃度確定（2）濾料：玻璃紙蜂窩濾料（3）布水裝置：固定式與旋轉式（4）通風：自然風（0.4-0.6m的空間）機械通風（上部吸風，下部鼓風）2、設計與計算按BOD---容積負荷率計算可參見P219的圖5-13、5-14，根據水量（400m3);和污水在冬季的平均溫度,確定允許容積負荷率。（1）塔濾的濾料容積

V=SaQ/Na

，式中:Sa——進水BOD5；Q——污水流量（日平均）

Na——容積負荷率；v——濾料體積（2）濾塔面積

A=V/H,

H——工作高度，是由進水的BOD5值確定，查表P220

A——表面面積（3）塔濾的水力負荷

q=Q/A,

q—m3/m2.d3、工藝特征（1）高負荷率:Na:1000—2000gBOD5/m3d,BOD5在500mg/l以下.（2）濾層內部的分層：微生物的優勢菌種（3）能夠抵御較高的沖擊負荷（4）一般規模上不超過10000m3/d，（工業、生活污水均可）

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課題§12.3曝氣生物濾池（Biological

Aerated

Filter即BAF）教學目的

重點難點及關鍵

教學設備

教學過程或內容教法要點20世紀80年代末在普通生物濾池基礎上，借鑒給水濾池開發的污水處理新工藝。1、構造緩沖配水區、承托層及濾料層、出水區；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：

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

；

配水室：

緩沖配水區和濾板組成；布氣系統：

正常運行曝氣和反沖洗時曝氣；反沖洗系統：

采用氣水聯合反沖洗；出水系統：

周邊出水和單側堰出水等；管道和自控系統組成：采用PL控制系統。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，濾料表面為好氧環境，內部為缺氧、厭氧的微環境，使得硝化、反硝化作用同時進行。3、工藝特征（1）三相接觸，有機物容積負荷高，水力停留時間短、基建投資少、O2的轉移效率高，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（陶粒、焦炭等（4）勿需污泥回流，無污泥膨脹（5）池內生物量大，可達8000-23000mg/l（折算成MLVSS）4、影響因素（1）負荷（2）水溫（3）進水SS和BOD的濃度，（4）pH值6.5—9.55、工藝設計主要參數包括：池體、供氣系統、配水系統、反沖洗系統、污泥產量等（1）BOD污泥負荷：根據水質定，0.2kg-1.4kgBOD/kgvss.d

BOD容積負荷：0.12—0.18kgBOD/m3濾料.d；（這么小？）

考慮氨氮硝化時小于2.0kgBOD/m3濾料.d；

僅考慮BOD時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勢l

強制鼓風曝氣，水氣極好的均分，防止了氣泡在濾料中的凝結；l

在整個濾池高度上提供正壓條件，可以避免溝流和短流；l

空氣能將污水中的固體物質帶入濾床深處，延長反洗周期，減少清洗時間和水、氣量。

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課題§12.4生物轉盤教學目的

重點難點及關鍵

教學設備

教學過程或內容教法要點1、概述?

60年代起源于德國，我國70年代引,進，能耗低，效果好的技術?

適用范圍廣（城市污水、各類工業水）1、生物轉盤的構造盤片——接觸反應槽——轉軸——驅動裝置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展了正多角形，同心圓，放射形.②直徑——2-5.0m③間距——標準值30mm，（不堵塞及通風）④材質——平板（聚氯乙烯），波紋板（聚酯玻璃管）

（2）接觸反應槽①盤片邊緣與槽內面〉100mm間距，②槽的兩側進出水，鋸齒形堰③槽地放空管④多極槽，格與格設導流槽（3）轉軸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）驅動裝置①驅動方式——電力，空氣，水力驅動②轉速——0.8-3.0r/min，外緣線速度15-18m/min2、生物轉盤的凈化機理（1）當轉盤浸沒水中時，有機物被生物膜吸附；（2）當轉盤離開水面時，固著水層從空氣中吸收氧，固著水層氧過飽和，轉移到生物膜和污水中；（3）圓盤的攪動也使大氣中的O2進入水中（O2有兩部分來源）；（4）盤上的“生物膜”，與“水”及“空氣”間，交替接觸，進而去除BOD、COD，也有CO、NH3等的傳遞。2生物轉盤的特征1、工藝特征（1）微生物濃度高，折成MLVSS可達40000-60000mg/l，F/M：0.05-0.1系數，效率高的主要原因。（2）耐沖擊負荷——BOD值10000mg/l

--

10mg/l，均可適應（3）不需要曝氣，污泥回流，及調節污泥量，不存在污泥膨脹，節能，易于管理（4）生物有分級，污泥齡長，食物鏈長（5）流態：完全混合

----

推流式2、需注意的問題（1）進水方式①進水方向與轉盤的旋轉方向一致，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進水方向和轉盤的旋轉方向相反，混合較差，水頭損失大，但剝落膜易流出。③進水方向與盤片垂直，平行于轉軸起到一軸多極的作用，前端生物膜后，軸負荷不均勻。?

進水方式上無定論，主要取決于進水水質（2）轉盤的負荷與供氧量①水力負荷低時，BOD去除速度與BOD濃度之間成直線

水力負荷高時，BOD去除速度與BOD濃度之間不成直線②DO供給：轉速上升，DO上升，去除率上升，但動力上升，應力上升∴不宜采用增加轉速的方式來提高DO（3）轉盤分級與處理效果?

轉盤分級——改進停留時間，防止短路，從而提高處理效果，尤其對毒性強的工業廢水分級尤為重要?

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

3生物轉盤處理系統的工藝流程與組合1、需要有預處理

調節池可小點（與活性污泥相比）2、高濃度有機廢水，中間設沉淀池3、轉盤的布置：單軸單級，單軸多級，多軸多級4、多極布置：盤片面積不變，能提高處理水水質和DO含量

4轉盤的計算與設計1、基礎參數l

應充分掌握水質水量l

合理確定構造方面的參數：

形狀、直徑、間距、浸沒率、材質、級數、水流方向、反應槽的形狀2、盤片總面積A確定方法

以A為基礎，確定盤片數，轉軸長度，氧化槽V，停留時間T方法：負荷率計算；

經驗圖表法（前聯邦德國應用）；

經驗公式（勃別爾計算式）。3、負荷率計算法（1）常用參數①

容積面積比（G值）

（液量面積比）

G=V實際/A×103（l/m2），

城市污水G值5-9之間

盤片厚時，應減去浸沒部分容積值②

BOD面積負荷率NA,

NA=QS0/A

（gBOD5/m2.d）

S0——原污水BOD值，g/m3,mg/l

A——盤片總面積（m2）

10-20g/m2.d

Q——流量（m3/d）③

水力負荷率NqNq=Q/A*103（L/m2.d)④

平均接觸時間ta=(V/Q)×24h※也可以作為設計計算時基礎數據(2)

BOD---面積負荷率NA的確定

通過實驗或查表（圖）確定，圖5—25；規范規定NA介于10—20g/m2.d(3)水利負荷率---Nq的確定查圖確定，圖5—26；規范規定Nq介于50—100L/m2.d(4)計算公式與算例自學4、經驗圖表計算法（1）以污水流量、原污水BOD值計應達到的去除率為條件，利用圖5-29和表5—12和5—13計算；（2）用圖5-30校核，在該原水BOD的濃度下，NA是否適宜；（3）用圖5—31校核，在所確定的NA條件下，處理水的BOD是否達標；（4）校核第一級的NA值不得超過表5-14的限值5、經驗公式計算法（勃別爾計算式）

國外使用廣泛，自學。6、設計時應注意的問題（1）按照《室外排水設計規范》，GBJ14—87（1987年版）（2）一般按日平均污水量計算（3）進水BOD值按照調節沉淀后的平均值考慮（4）轉盤產泥量0.5-0.61kg/kgBOD進行考慮（5）需要查表，查圖中的曲線值并進行核算

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課題§12.5生物接觸氧化教學目的

重點難點及關鍵

教學設備

教學過程或內容教法要點1概述?

生物接觸氧化法——1971年開始于日本?

污水浸沒全部濾料——淹沒式生物濾池，或叫做“接觸曝氣法”?

接觸氧化法——介于活性污泥與生物濾池之間的生物處理技術?

應用領域十分廣泛，深受重視1、生物接觸氧化池的構造（1）池型：方形、園形，頂部穩定水層2、接觸氧化池的形式

水力特征方面：比表面積大

①填料的要求——

生物膜附著性方面：粗糙，容易掛膜

化學、生物穩定性好，價格低球形填料：蜂窩狀，波紋狀②填料的種類

軟性填料：半軟性不規則填料；無煙煤等（1）按曝氣位置

分流式——國外多用

直流式——國內用（2）按水流循環形式

填料內循環

填料外循環2生物接觸氧化法的特征1、工藝方面（1）采用多種形式填料，形成氣、液、固三相共存，有利于氧的轉移（2）填料表面形成生物膜立體結構（3）有利于保持膜的活性，抑制厭氧膜的增殖（4）負荷高——處理時間短2、運行方面（1）耐沖擊負荷——有一定的間歇運行功能（2）操作簡單——勿需污泥回流，不產生污泥膨脹、濾池蠅；（3）生成污泥量少，易沉淀（4）動力消耗低3、高效的原理（1）生物活性高—污泥齡長；（2）傳質條件好——微生物代謝多，“細菌表面的介質更新速度”，的影響，傳質起決定作用；（3）充氧效率高——3kgO2/kw.h，比無填料高30%（4）有絲狀菌存在（5）有較高的生物膜濃度（10-20g/l），而活性污泥（2-3g/l）3生物接觸氧化法的工藝流程1、一級處理流程——完全混合型流態，微生物處于對數增長期和減速增長期的前段2、二級處理流程——單級完全混合型流態、組合后為推流；

一段，F/M>2.1，對數增殖期

二段，F/M≈0.5，減速增殖期或內源呼吸期4生物接觸氧化池的計算1、計算方法（1）填料體積——BOD容積負荷率法（Nw）

城市污水二級處理：1.2-2.0kgBOD/m3.d(國外)

3.0-4.0kgBOD/m3.d(國內)（2）接觸時間計算方法①ds/dt=-ks

t=kln(S0/Se)

t：接觸反應時間；k、k：比例系數；S0、Se：進、出水濃度②經驗公式，k=0.33×S00.46

填料標準填充率為池容積的75%，實際填充率為P%

k=0.33×P/75×S00.46

t=0.33(P/75)×S00.46×ln((S0/Se)（3）設計時注意的問題①平均日污水量計算②每池面積不要大于25m2，至少兩座，同時工作考慮③填料一般為3m；池內DO：2.5-3.5mg/l;氣水比：15-20:1，停留時間≮2h

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課題§12.5生物流化床（新增）教學目的

重點難點及關鍵

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教學過程或內容教法要點1概述1、提高單位容積內的生物量；

強化傳質，加速有機物從污水中向微生物細胞的傳遞過程2、70年代初期來源于化工領域的一項技術3、構造——床體

載體

布水裝置

脫膜裝置2工藝類型1、液流動力流化床（二相流化床）2、氣流動力流化床（三相流化床）

3、機械攪拌流化床

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課題§第十三章

污水的深度處理與回用教學目的

重點難點及關鍵

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教學過程或內容教法要點教學要求：

1.了解深度處理去除的對象及其相對應的處理方法

2.初步掌握污水的脫氮除磷技術

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課題§13.1問題提出教學目的

重點難點及關鍵

教學設備

教學過程或內容教法要點?

經二級生物處理后，其出水一般含有：BOD30mg/L左右，COD60mg/L左右，NH315-25mg/L，P3-8mg/L，SS30mg/L左右，以及細菌、重金屬等，必須經過處理，否則易導致水體富營養化，并對魚類，農作物、淡水水質及處理成本等帶來影響。而與此同時，很多地方（如淮河以北地區）水資源缺乏，城市綠化等市政用水成本高，迫切需要水的回用與污水資源化。所以，污水的深度處理與回用被得到重視。?

思考題：為什么對二級生物處理出水進行深度處理？

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課題§13.2部分深度處理工藝概述教學目的

重點難點及關鍵

教學設備

教學過程或內容教法要點1、懸浮物的去除1）顆粒粒徑：二級出水SS是以1um~1mm的生物絮凝體和未被絮凝的膠體物質。一般通過混凝、砂濾、微濾和反滲透去除（見p293圖7－1）。2）混凝沉淀：通過投加混凝劑，并經快速攪拌混凝，慢速攪拌絮凝，使微小顆粒和膠體物質脫穩而凝聚，成為較大顆粒絮體而沉淀去除。a.混凝機理：壓縮雙電層(高價聚合鹽)、吸附——電中和、吸附架橋、卷掃—網捕。b.投加藥劑：Fe、Al鹽、聚合Fe、Al鹽，聚丙烯酰胺等。投加量要通過實驗確定（為什么？），金屬鹽一般20~100mg/L，聚合Fe、Al鹽一般小于50mg/L，聚丙烯酰胺5‰左右。c.水動力學：G值和GT值，一般多級串聯G值逐步減少，90－70－50S-1（考慮混凝與絮凝）。思考題：混凝過程如何攪拌？為什么？3）過濾技術：通過濾料和濾膜截留、過濾。a.作用機理：直接截留，并逐步形成濾泥層，截留更小的粒子（≤20um顆粒）。b.運行：隨著表面截污層變厚，過濾阻力加大，過濾水量減少，此時需反沖洗（最好是氣液反沖洗，為什么？）。2、溶解性有機物去除1）活性碳吸附：活性碳具有區大的表面積和細小的孔隙，能吸附有機物，重金屬離子等。?

活性碳分類：粒狀活性碳和粉末活性碳。?

吸附量：在溫度一定條件下，發生等溫吸附（具有一定的吸附容量）。?

接觸方式：多級串聯，依次吸附，依次穿透，依次再生。?

接觸時間：15-30min。?

生物活性炭2）O3氧化處理?

目的任務：對二級處理水進行以回用為目的的處理，力求去除污水中存在的有機物、色度和殺菌、消毒。?

工藝要求：最好砂濾（前處理）+臭氧。其效果好，減少O3使用量，提高O3效率。?

動力學要求：進行混合反應，加速O3與水的混合，改善傳質、提高或強化氣液接觸。混合反應器：擴散板式、噴射式，機械攪拌（類似曝氣）。3）雙氧水作用類似O3氧化。3、溶解性性無機鹽的去除?

危害：具有腐蝕性，易結垢，SO42－還原產生H2S，造成土地板結和鹽堿化。因而出水回用和農用前要求脫鹽。?

脫鹽技術：反滲透、電滲析、離子交換。a.反滲透：利用半滲透膜，當對高濃度一側施加高于滲透壓的壓力時，水分子通過滲透膜，從而使水得到凈化。b.電滲析：在電流作用下，陽、陰離子分別通過陽、陰離子交換膜而在局部富集，使水得到凈化，從而脫鹽。c.離子交換：帶離子水經過交換樹脂、沸石等時，無機鹽通過交換吸附反應而被去除。4、污水的消毒處理?

原因：無論什么工藝，出水細菌均會超標，從而帶來危害。?

使用場合：污水農灌、排放水源地上游、旅游景區，以及流行病流行季節。?

消毒方法：液氯、臭氧、次氯酸鈉和紫外線，其優缺點及適宜范圍見p304表7-3。1）液氯消毒?

原理：Cl2＋H2O→HOCl＋HCl?

工藝參數：?

投加量：一級20-30mg/L、一級半處理10-15mg/L、二級處理5-10mg/L。?

混合反應：機械攪拌5-15S，鼓風混合0.2m3/m3.min。?

水力混合：V≥0.6m/s。?

接觸時間：30min。?

要求余氯：≥0.5mg/L（為什么？）。2)O3消毒?

原理：O3→O2＋[O]，由于O3溶解度低(僅10mg/L左右)，工藝要求水深加達5-6m，或接觸池密閉，以提高利用率。?

接觸時間：15min，但由于O3有腐蝕性，出水必須進行消除處理。3）次氯酸鈉消毒?

原理：Cl2＋2NaOH→NaOCl+NaCl+H2O

NaOCl+H2O→HOCl＋NaOH

HOCl→OCl－+H+?

接觸時間：同臭氧法4）紫外線消毒?

原理：紫外線穿透細胞壁并與細胞質反應而達到消毒目的。?

方法：浸水式和水面式（高壓石英水銀燈）。?

照射強度：0.19－0.25W.s/cm2。?

污水深度：0.65－1.0m。?

缺點：不能解決消毒后管網的再污染問題，電耗大，水中懸浮雜質和色度對紫外線透射有影響。

甘肅建筑職業技術學院教案教研室主任

教師

王

榮

科目

水處理工程技術

月

日專業給排水班級

課時1課型

課題§13.3脫氮技術教學目的

重點難點及關鍵

教學設備

教學過程或內容教法要點1、問題提出：污水中氮一般是過量的，經二級生物處理后的出水氨氮或總氮往往超標,帶來較大危害：①導致水體營養化，降低水體DO濃度，使水有異味，增加水處理成本；

②當農灌時，TN超過1mg/L，作物因過量吸收氨氮而瘋長，不結果；

③硝態氮會演變為致癌物。必需進行污染防治。?

措施或對策：物理化學脫氮和生物脫氮。2、氨的吹脫去除1）原理：NH3+H2O→NH4++OH－

。?

根據p307圖7-12，當pH≥11時，以NH3的形式存在，以曝氣形式使NH3從水中逸出，從而脫氮。?

裝置：脫除塔。采用NaOH或石灰預處理調節pH至10.5以上；后進入脫除塔，水從上方噴淋，氣從塔底進入，氣液逆向接觸，風扇排氣。?

設計參數：pH≥10.5；水力負荷≤180m3/m2.d；氣液比≤2200-2300；氣速1600m/min。?

適宜范圍：中高濃度的含NH3廢水。對于城市生活污水和二級城市生活污水處理廠出水采用此法處理后，NH3濃度仍在數mg/L，冬季會超過10mg/L，很不經濟，工程上少采用。因而一般用于含高氨氮的工業廢水處理。?

思考題：吹脫氨氮會帶來那些環境問題？3、生物脫氮1）污水中的含氮化合物有有機氮（蛋白質、氨基酸、尿素、胺類化合物等）和氨態氮等。在初沉池前，其形態以前者為主（為什么？）；經初沉池水解后以

NH4＋為主（為什么？）。具體反應如下：?

氨化反應：以氨基酸為例，RCHNH2COOH＋O2→RCOOH＋CO2＋NH3?

2）當初沉池出水進入曝氣池后，由于C/N比高，微生物以異氧菌為主，對有機物進行降解，此時對氨氮的降解以同化代謝為主；當BOD5/N＜3時開始進行硝化反應（為什么？），第一步由亞硝酸菌將氨氮(NH4＋和NH3)轉化成亞硝酸鹽(NO2--N)；第二步再由硝酸菌將亞硝酸鹽氧化成硝酸鹽（NO3—N）。具體反應如下：

NH4＋＋3/2O2→NO2-＋H2O＋2H＋

NO2-＋1/2O2→NO3-?

若考慮硝化細菌新細胞的合成，則反應式為：

55NH4＋＋76O2＋109HCO3－→

C5H7NO2＋54NO2-＋57H2O＋104H2CO3

400NO2-＋NH4＋＋4H2CO3＋HCO3－＋195O2→

C5H7NO2＋3H2O＋400NO3-?

將兩式合并，得：

NH4＋＋1.83O2＋1.98HCO3－→

0.02C5H7NO2＋1.04H2O＋0.98NO3-＋1.88H2CO3?

硝化反應過程中氮元素的轉化過程如下：

NH4＋→NH2OH→NOH→(NO2.NHOH)→NO2-→NO3-

NH4＋氧化為NO2-經歷了3個步驟6個電子變化，這說明亞硝酸菌的酶系統十分復雜，而硝酸反應只經歷了1步和2個電子變化，相對簡單些。?

影響生物硝化的因素有：溫度、溶解氧、pH、有毒物質和C/N比。3）硝化反應的條件與工藝參數：?

微生物：硝化菌、亞硝化菌、光合細菌。?

碳氮比：C/N≤3或=2.86（不是書中所提的BOD<20mg/L.?

DO：根據反應方程式摩爾氮變成NO3－，需2mol分子氧，即需要O24.57g(硝化需氧量)，在曝氣池中DO須維持在1.5－2.0mg/L。?

pH：高硝化速度出現在pH=7.8-8.4，當pH＜6或＞9時，硝化反應將停止；生活污水pH值穩定，要維持pH穩定，必須要有足夠的堿度，每硝化1gN，需堿度7.1g。?

水溫（t）：適應溫度30-35℃，當t<10℃以下（準確應是8℃以下時），硝化作用迅速降低。?

泥齡（Qc）：Qc＞15d，最好20-36d（若溫度達40℃左右，減少泥齡，10-15d左右可實現短程反硝化）。?

回流比(R)：R100~200%,否則能耗大，效果提高也不明顯。?

水力停留時間（HRT）：3.5~6h。4)反硝化作用(脫氮反應)?

原理：生物反硝化是指污水中的硝態氮NO3-－N和亞硝態氮NO2-－N，在無氧或低氧條件下被反硝化細菌還原成氮氣的過程。具體反應如下：?

NO2-＋3H→1/2N2＋H2O＋OH－?

NO3-＋5H→1/2N2＋H2O＋OH－?

反硝化過程中NO2-和NO3-的轉化是通過反硝化細菌的同化作用和異化作用完成的。同化作用是NO2-和NO3-被還原成NH3－N，用于新細胞的合成。異化作用是NO2-和NO3-被還原成N2。具體生化反應過程見p310圖7－14。?

反硝化的影響因素有：溫度、溶解氧、pH、碳源有機物、C/N比和有毒物質。?

a、微生物：反硝化細菌（異養菌）。?

b、BOD/N比：BOD/N>3。?

c、DO＜0.5mg/L。?

d、pH值：適宜pH為6.5－7.5，過高過低（＞8或＜6）都將受到影響。?

e、溫度：適宜20-38℃，當t＜15℃明顯下降、＜3℃停止。?

f、HRT：由于反硝化速度快，5－10min基本完成，30min能達到85-90%左右。故缺氧段或反硝化段HRT＝1－1.5h。?

其它可參見P311表7-4。5）同時硝化一反硝化(SimultaneousNitrificationDenitrification，簡寫為SND）?

指硝化與反硝化二個過程同時在反應器中進行或硝化的同時進行反硝化反應。?

理論依據有宏觀環境、微環境理論和生物學解釋。?

宏觀環境解釋為充氧、混合、布水不均，形成局部缺氧－厭氧，發生反硝化。?

微環境理論認為在污泥或生物膜上存在DO濃度梯度，即由好氧→缺氧→厭氧（或硝化→反硝化）。?

微生物學理論：發現了好氧反硝化菌和異氧硝化菌,打破了傳統的好氧條件下自養菌硝化與缺氧條件下異養菌反硝化的觀點。6）、生物脫氮工藝①后置反硝化a、傳統三級脫氮工藝（P312圖7-15）各段有自己的沉淀池與污泥回流系統，反硝化投加外加碳源。b、二級后置脫氮工藝（倒置反硝化）2）前置反硝化，又叫A/O工藝（缺氧－好氧工藝）?

該工藝不需設中沉池和投加C源，在反硝化段反硝化后回收部分堿度，同時降解部分有機物，對好氧段有利，減少供氧量，并有利于難降解有機物降解。

3）A2/O工藝（厭氧－缺氧－好氧工藝）?

該工藝具有脫氮除磷功能。厭氧段形成厭氧環境，使聚磷菌釋放磷，利用其在好氧段加倍吸收磷；在缺氧段進水與回流硝酸氮和亞硝酸氮混合，在反硝化菌的作用下進行反硝化，并降解部分有機物，回收部分堿度；在好氧段進行有機物的降解、氨氮的硝化和磷的吸收。7）、影響因素與主要技術參數?

a、HRT：對城市污水處理廠，為取得80％以上的硝化率和60％以上的脫氮率，必須保證相應的HRT。一般硝化段≥6h，反硝化段1.5h左右。?

b、內回流：一般R200％。?

C、MLSS：3000mg/L。?

d、Qc：20d以上，不得低于15d。?

e、氨氮負荷：一般低于0.03gN/（gMLSS.d）

甘肅建筑職業技術學院教案教研室主任

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王

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課時1課型

課題第十四章污水的自然生物處理教學目的

重點難點及關鍵

教學設備

教學過程或內容教法要點?

教學要求?

了解其自然生物處理的主要類型，凈化機理，生態系統特征。污水自然生物處理的回顧與前瞻?

污水的自然生物處理已有300多年的歷史，但隨著經濟和社會的發展，生活污水和工業廢水的水質水量發生了很大的變化，“經典式”生態系統的自然凈化能力承受不了越來越沉重的污染負荷。為了解決日益嚴重的水環境污染問題，出現了以普通活性污泥法、生物膜法等高效的人工凈化技術。但進入20世紀70年代，嚴重的世界能源危機，迫使人們又轉向研究節省能源、資源和投資的處理方法。污水的自然生物處理作為“替代技術”之一將受到重視。?

在我國，國家環保局組織了“七五”、“八五”城市廢水生物穩定塘技術和廢水的土地處理技術攻關，使污水的自然生物處理向規范化、資源化和系統化邁進了一步。目前，我國還在人工濕地方面進行了系統研究。

甘肅建筑職業技術學院教案教研室主任

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王

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課題§14.1穩定塘（生物塘）教學目的

重點難點及關鍵

教學設備

教學過程或內容教法要點1、概述穩定塘：又叫生物穩定塘（biological

stabilization

pond），俗稱氧化塘（oxidation

pond）。1)工作原理：依靠自然生態系統的凈化作用使污水凈化。2)供氧方式：通過大氣復氧和藻類的光合作用供氧，或人工曝氣（曝氣塘）。3)分類：按DO濃度高低分好氧穩定塘,兼性塘,厭氧塘,曝氣塘。

按處理程度分一級、二級和深度處理塘。

按出水方式又可分連續出水塘、控制性水塘、貯存塘。4)適宜條件：要求有廢河道、沼澤地、峽谷、荒地且地質條件良好的地形；要考慮氣溫、光照和風力。5)優缺點：工程簡單，建設投資少，能耗少，成本低廉，利于農業灌溉，能實現污水資源化。但占地面積大，凈化效果受季節（含光照、氣溫）影響，易造成地下水污染，周邊環境條件較差。2、凈化機理：1）生態系統的組成a.細菌：好氧菌、兼性菌、產酸菌、厭氧菌、硝化菌、光合細菌等。b.藻類：綠藻、藍綠藻等。c.原生動物和后生動物：不同類型穩定塘數量變化較大，不宜作為指示生物。d.水生植物（耐污耐水植