PAGEPAGE7浙江水利水電專科學校備課用紙課程水處理工程（污水）班級給排水06-1周次1星期2節次7、808年2月19日課題第一章水處理概述1.1水質與水質指標1.2水質標準教學目的及重點難點水質指標教學形式講授+課堂討論復習舊課講授新課提綱（板書）第一章水處理概述1.1水質與水質指標一、水中的雜質二、污水及水質污染指標1.2水質標準鞏固新課水質指標布置作業參考書教具排水工程給排水設計規范給排水設計手冊教研室主任年月日課程綜述第一章水處理概述1.1水質與水質指標一、水中的雜質按雜質尺寸大小分：溶解物（小于10nm）、膠體（10~1um）、懸浮物（大于10um）二、污水及水質污染指標（一）、污水：生活污水、工業廢水、城市污水（二）、水質污染指標1、水中污染物質的分類：（1）易于生物降解的有機污染物（耗氧有機物）：有機污染物進入水體后，在好氧微生物的作用下進行分解轉化，由于好氧微生物的呼吸要消耗水中的溶解氧，故此類有機物的污染特征就是耗氧，因此稱為耗氧有機物，也稱需氧物質。（用BOD作為描述指標）這類物質多屬于碳水化合物（蛋白質、脂肪等自然生成的有機物），是不穩定的，在任何條件下都要向穩定的無機物質轉化。在有氧的條件下，通過好氧微生物的作用，轉化進程快，轉化徹底，最終產物為H2O、CO2等穩定的無機物質。在無氧的條件下，通過厭氧微生物的作用進行轉化，轉化進程慢，最終產物為H2O、CO2、CH4等穩定物質，同時放出硫化氫、硫醇等具有惡臭的氣體。（2）難于生物降解的有機污染物：主要是人工合成物質，化學穩定性強，對人體有毒害作用。如農藥（DDT、六六六、有機氯農藥等）、醛、酮、酚以及聚氯聯苯、芳香族氨基化合物、高分子合成聚合物（塑料、合成橡膠、人造纖維等）、染料等。其主要污染特點就是比較穩定，不易降解，對人體有毒有害（有機氯農藥在自然界中的半衰期為十幾~幾十年）。（采用COD、TOC、TOD等綜合指標及專項指標如揮發酚、六六六等描述）（3）無直接毒害作用的無機污染物：主要指顆粒物；酸、堿及無機鹽；N、P等植物營養物質。（4）有直接毒害作用的無機污染物：主要指毒性強、作用快的，國際公認的6大毒性物質（氰化物、砷化物、Hg、Cd、Pb、Cr）。2、有機污染物指標（1）生化需氧量BOD（BiochemicalOxygenDemand）（mg/L）：指在溫度、時間一定的條件下，微生物在分解氧化有機物過程中消耗的水中游離態的氧。好氧有機物污染水體的過程：含有有機污染物的污水進入水體后，在好氧微生物的作用下，進行好氧轉化，由于好氧微生物的呼吸要消耗水中的溶解氧，使水體中的溶解氧下降，當水中的溶解氧降到3~4mg/L以下，水中魚、蝦開始死亡，溶解氧繼續下降到2mg/L以下后，厭氧微生物活力增強，繼續對有機物進行分解，水質惡化，發臭、發黑，病原菌大量繁殖。好氧有機污染物組成非常復雜，很難對其一一進行定量測定，由于這類污染物的污染特征是消耗水中的溶解氧，所以在實際工作中以消耗氧的量來間接表示此類有機物的量。好氧生化過程（兩個階段）①BOD20（完全生化需氧量）：在20℃和BOD測定條件下（氧充足、不攪動），有機物分解20天所需消耗的氧量。②BOD5（標準（5日）生化需氧量）：在20℃和BOD測定條件下（氧充足、不攪動），有機物分解5天所需消耗的氧量。（BOD5≈0.69BOD20工程上一般測BOD5。）(2)化學需氧量COD（ChemicalOxygenDemand）：用強氧化劑（重鉻酸鉀）在酸性條件下，將水中的有機物氧化為水、二氧化碳所消耗的氧量（mg/L）（2小時測出）。①用（氧化性強）做氧化劑測出的是CODCr——在酸性條件下，對低碳直鏈化合物的氧化率為80~90%。②用（氧化性弱）做氧化劑測出的是CODMn（OC）。（3）總需氧量TOD（TotalOxygenDemand）：污水注入白金為觸媒的燃燒室內，以900℃高溫燃燒，完全氧化時（產物為CO2、H2O、SO2、NO2）消耗的氧量（測定時間只需幾分鐘）。（理論需氧量ThOD：如果有機物的化學分子式已知，可根據化學氧化反應方程式，計算出ThOD）（4）總有機碳TOC（TotalOxygenCarbon）：水樣在高溫下燃燒，有機物被氧化成CO2，用紅外測定儀測出CO2的量，求出其中的碳（測定只需幾分鐘）。（5）各種指標之間的關系①BOD與COD的異同點：相同點：以氧化有機物過程中所消耗的氧量表示有機物量的指標不同點：BOD指水中的溶解氧COD指強氧化劑分子中的氧②BOD與COD的優缺點：BOD優點：基本反映了有機物排入水體后對水體的污染情況。BOD缺點：測定時間長，對有毒污水，測定精度受影響，甚至不能測定。COD優點：測定時間短，不受水質限制，幾乎可以表示有機物總量。COD缺點：不能精確放映有機物對水體的污染情況，不能確切表示能夠被微生物氧化的有機物的量。既包括能氧化的也包括不能氧化的，以及還原性物質。所以COD大，不一定有機污染大，但BOD大，有機污染肯定大。③相同水質，BOD20<COD；對一定水質，BOD/COD為穩定的值。對于生活污水：BOD20/COD=0.8~0.9；BOD5/COD=0.4~0.8BOD與COD的比值反應了污水可生化程度：BOD5/COD>0.430.43~0.3220.322~0.215<0.215易生化可生化難生化不可生化④對于生活污水、城市污水：ThOD>TOD>CODCr>BOD20>BOD5>TOC(6)難于生物降解的有機污染物采用COD、TOC、TOD等綜合指標，以及專項指標如揮發酚、醛、酮等描述污染程度。3、無機污染物指標（1）固體物質：包括不溶性、難溶性和可溶性固體。固體物質的存在，可能會堵塞管道、磨損管道；給水處理帶來困難；影響水面復氧。固體種類：（2）pH值：污水有酸性、堿性的，酸性污水腐蝕管道，污水的酸堿性破壞生化反應。生活污水：中性或弱堿性；工業廢水：要求排放在6.5~8.5。（3）N、P等植物性營養物質：導致水體富營養化。氮：有機氮（蛋白質、多肽、氨基酸、尿素），直接來自污水；無機氮（氨氮、亞硝酸氮、硝酸氮）磷：來自化工廠、含磷洗滌劑。污染指標：總氮（TN）、氨氮（NH3-N）、硝態氮（NO3-N）、亞硝態氮（NO2-N）、總磷（TP）、磷酸鹽（PO43-）（4）色度、臭味（5）生化指標：大腸菌群數（值）（每升水樣中所含大腸菌群的數目以個/L計）與大腸菌群指數（查出一個大腸菌群所需的最少水量以mL計）；病毒；細菌總數（大腸菌群數、病毒、病原菌及其他細菌數的總和，以每毫升水樣中細菌菌落總數計）（6）有直接毒害作用的無機污染物：用CN-、As、Hg、Cd、Cr、Pb專項指標描述。1.2水質標準污水綜合排放標準GB8978-1996，按照污水排放去向，分年限規定了69種水污染物最高允許排放濃度及部分行業最高允許排水量。地面水環境質量標準——GB3838-88，將地面水分5類。生活飲用水衛生標準——GB5749-85，分4大類指標。浙江水利水電專科學校備課用紙課程水處理工程（污水）班級給排水06-1周次1星期4節次1、208年2月21日課題1.3水體污染與自凈1.4水處理的基本方法教學目的及重點難點1、水體污染與自凈2、水處理的基本方法教學形式講授+課堂討論復習舊課污水的特點、污水水質指標講授新課提綱（板書）1.3水體污染與自凈一、水體的污染二、有機物的污染與自凈1.4水處理的基本方法一、污水處理二、污水處理的原則三、污水處理方法四、城市污水典型處理流程鞏固新課1、水體污染與自凈2、水處理的基本方法布置作業作業1參考書教具排水工程給排水設計規范給排水設計手冊教研室主任年月日1.3水體污染與自凈一、水體的污染1、水體的物理性污染：水體在遭受污染后，其顏色、渾濁度、溫度、懸浮物以及泡沫等方面產生變化。能夠被感官感知的污染。2、酸、堿及無機鹽的污染：主要來自于工業廢水的污染，導致水體的酸堿度、硬度的改變，降低水的使用質量和字凈功能。3、N、P污染：進入水體中的蛋白質、尿素等天然含氮化合物經過氨化過程分解為氨氮，再經過硝化作用，轉化為硝酸氮、亞硝酸氮。進入水體的P以各種磷酸鹽形式存在。大量的P、N進入水體后，水生生物（藻類、植物）大量繁殖，浮在水面，影響水面復氧，同時因為大量死亡、腐化的藻類消耗水中的溶解氧，使水中的溶解氧迅速降低，導致水質惡化，生物死亡，尸體淤積水體底部，最終水體演變成沼澤、旱地。一般認為TP、與無機氮的濃度分別達到0.02mg/L、0.3mg/L的水體，標志著已經處于富營養化狀態。4、重金屬及有毒物質的污染（1）重金屬在水體中不能為微生物降解，只能相互轉化、分散、富集，此過程為重金屬的遷移。（2）重金屬一般富集在底泥中，很難治理，汛期泛起。（3）重金屬在不同的環境條件下可轉化，使毒性增強。（4）水生生物攝取重金屬并在體內大量累積，通過食物鏈進入人體。（如貝類富集Hg）（5）水對氰化物有自凈作用。氰化物可與水中CO2作用，生成氰化氫氣體逸入大氣；也可在細菌的作用下，與水中溶解氧作用生成NH4-、CO32-。二、有機物的污染與自凈（一）、水體自凈：污水中污染物在水體內通過一系列的物理、化學、物化、生化反應，被分離或分解，從而使水體恢復到原有狀態的過程。物理過程：沉淀、揮發、稀釋、擴散化學及物化過程：氧化、還原、中和、吸附、凝聚生化過程：有機物被微生物氧化、分解，轉化為無害、穩定的無機物。（二）、河流水體自凈數學模擬根據物料平衡，完全混合斷面中某種污染物在河水中的混合濃度：式中：C——斷面中某種污染物的平均濃度，mg/L；CW——污水中某種污染物的濃度，mg/L；CR——河水中該污染物的濃度，mg/L；q——污水流量m3/s；Q——河水流量m3/s；α——混合系數，α=Q混/Q（Q混為參與混合的河水流量）。α與河水與污水的流量比；污水的排放口位置、形式；河流水文條件；排放口到計算斷面的距離有關。1、α根據河水流速確定當v<0.2m/s時，α=0.3~0.6；當v=0.2~0.3m/s時，α=0.7~0.8；當v>0.3m/s時，α=0.9；當各種條件都適宜時，α=1.02、α根據排放口到計算斷面的距離確定α=L計算/L全混（L計算≤L全混）L計算——排放口到計算斷面的距離，km；L全混——排放口到完全混合斷面的距離，km；當L計算≥L全混時，α=1.0（三）、水體污染過程（氧垂曲線及氧垂曲線方程）耗氧有機物的污染過程：耗氧有機物進入水體后，由于DO不斷被消耗（耗氧），有機物量逐漸減少，微生物量得到增殖，同時大氣中的氧氣不斷向水中補充（復氧），最終使有機物量、DO達到新的平衡。1、氧垂曲線方程美國學者斯蒂特一菲里普斯(Streeter，Phelps)于1925年對耗氧過程動力學研究分析后得出：當河流受納有機物后，沿水流方向產生的輸移有機物量遠大于擴散稀釋量，當河水流量與污水流量穩定，河水溫度不變時，則有機物生化降解的耗氧量與該時期河水中存在的有機物量成正比，即呈一級反應，屬一維水體水質模型。（1）耗氧動力學①動力學方程當氧充足、水溫不變時是一級反應，則某時刻的耗氧速度與該時刻的有機物濃度L成正比。即：（負號表示有機物量是減少的）L——有機物濃度K1——耗氧速度常數（反應速度常數）對t=0～ｔ，L=L0～Lt積分，有：得：或：k1=0.434K1則：t時刻有：——耗氧動力學方程式中：Lt——t時刻有機物濃度（還應消耗的氧量）mg/LL0——開始時有機物濃度（生化反應消耗的總氧量）mg/LT——時間（日）k1——耗氧常數k1=0.434K1，與水質、水溫有關。T大k1大。k1、K1一般由實驗確定。②耗氧量設Xt為t時段內被氧化的有機物量（t時段內已消耗的氧量）則BOD5=X5；BOD20=X20；t=20時，查表1-7（P19）得，k1=0.1故：（2）溶氧動力學氧的溶解速度與水中的虧氧量成正比，氧溶解于水的速度，當其他條件一定時，主要取決于氧不足量，并與其成正比關系。令：C——氧的飽和溶解度（mg/L）C0——開始時水中的溶解氧（mg/L）D0——開始時水中的虧氧量（mg/L）Dt——t時刻水中的虧氧量（mg/L）X——t時段內溶解的氧量（mg/L）則有：對t=0～t，X=0～X積分：得：或：（k2=0.430K2）k2、K2與水文條件、水溫、流速有關。T大、v大，k2大。一般由實驗確定。則：t時段內的溶解氧量：——溶氧動力學方程t時刻的虧氧量：(K2——復氧速率常數；D——虧氧量；D=C0-CXC0——一定溫度下，水中飽和溶解氧量，mg/LCX——河水中實際溶解量，mg/L)（3）氧垂曲線方程（菲里普斯方程）——水體生化自凈規律A、水中虧氧量變化的速度（耗氧速度與溶氧速度的代數和）（消耗的氧減去溶解的氧即為實際虧的氧）解此一階線形方程，并代入：t=0時，Dt=D0；L=L0。t=t時，L=Lt得：——再曝氣方程式（氧垂曲線方程，菲里普斯方程）式中：D0——開始時（起點、受污點）水中的虧氧量（mg/L）Dt——t時刻水中的虧氧量（mg/L）t——污水與河水混合液流至計算斷面的時間（日）L0——開始時（起點）的BODu（污水與河水混合液的值）（mg/L）k1——耗氧常數k2——溶氧常數B、氧垂曲線到達氧垂點的時間tc（日），可通過氧垂曲線方程求定（當時）：C、氧垂曲線方程的工程意義：①用于分析受有機物污染的河水中溶解氧的變化動態，推求河流的自凈過程及其環境容量，進而確定可排入河流的有機物最大限量；②推算確定最大缺氧點即氧垂點的位置及到達時間，并依此制定河流水體防護措施。③按氧垂曲線方程計算，在氧垂點的溶解氧含量達不到地表水最低溶解氧含量要求時，則應對污水進行適當處理。故該方程式可用于確定污水處理廠的處理程度。D、氧垂曲線方程的應用注意事項：（P21例題）①公式只考慮了有機物生化耗氧和大氣復氧兩個因素，故僅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的河段；②僅適用于河水與污水在排放點處完全混合的條件；③所使用的kl，k2值必須與水溫相適應；④如沿河有幾個排放點，則應根據具體情況合并成一個排放點計算或逐段計算。2、氧垂曲線受污染前，污水中的溶解氧一般虧氧很少，有時甚至是飽和的。有機物進入河流后，開始時河流中有機物大量增加，好氧分解劇烈，吸收大量水中的溶解氧（耗氧），另一方面，大氣中的氧通過河流水面不斷地溶入水中，使溶解氧逐步得到恢復。所以耗氧與復氧是同時存在的。不過，這時的耗氧速率大于復氧速率，水中溶解氧大幅度下降，隨著有機物被分解而減少，耗氧速率減慢，直至耗氧速率等于復氧速率，此時為最缺氧點，耗氧速率等于復氧速率，溶解氧量最低，虧氧量最大，也稱為臨界虧氧點或氧垂點。接著，復氧速率開始超過耗氧速率，水中溶解氧量開始回升，虧氧量逐漸減少，直至恢復到排污口前的狀態。氧垂曲線當有機物污染程度超過河流的自凈能力時，河流將出現無氧河段，這時開始厭氧分解，河水出現黑色，產生臭氣，河流的氧垂曲線發生中斷現象。討論：（1）從a～o點：L大，大，，D↑，DO↓。但隨著t↑，L↓，↓，D↑，↑，到o點，D→Dmax，。虧氧量最大的一點（o）叫臨界點，即DO最小點。（2）從o～b點：L逐漸降低，↓，，D↓，DO↑，大，D較大，曲線陡，b點叫恢復點。（3）從b～：L很小，很小，D很小，很小，曲線平緩。1.4水處理的基本方法一、污水處理：采用各種手段將污水中的污染物分離出來或使其轉變為無害物質，從而使污水得到凈化。二、污水處理的原則改革工藝減少污水量盡量回收利用，變廢為寶全面考慮，妥善處理盡量采用先進技術，并在經濟上合理三、污水處理方法四、城市污水典型處理流程

浙江水利水電專科學校備課用紙課程水處理工程（污水）班級給水06-1周次1星期5節次3、408年2月22日課題物理處理技術模塊第二章水的預處理2.1格柵2.2調節池2.3沉砂池教學目的及重點難點1、格柵及其作用2、調節池的作用3、沉砂池的作用教學形式講授+課程實訓復習舊課水質指標、水質標準相關內容講授新課提綱（板書）第二章水處理概述2.1隔柵一、格柵二、格柵的類型三、格柵的作用四、格柵的設計2.2調節池一、調節池二、調節池的類型三、設計計算2.3沉砂池鞏固新課1、格柵、調節池、沉砂池的形式與作用2、格柵、調節池、沉砂池的構造布置作業2參考書教具排水工程室外排水設計規范給排水設計手冊；曝氣沉砂池教研室主任年月日物理處理技術模塊第二章水的預處理一、懸浮物的危害1、破壞水體外觀，提高渾濁度，增加給水處理的困難。2、影響水面復氧：①使陽光透過率降低②油類等漂浮物使水與空氣隔絕。3、堵塞、淤積管道、設備4、形成淤泥層，厭氧分解，影響水體衛生，惡化環境。二、物理處理的主要方法1、重力分離：①自然下沉（沉砂池、沉淀池）②自然上浮（隔油池）③氣浮法2、篩濾截留：①格柵②篩網③微濾機、濾池等城市污水主要用：格柵、沉砂池、沉淀池、濾池等2.1格柵1、格柵：一組金屬柵條制成的框架，斜置（與水面成45~75o）在污水流經的渠道或泵站的集水池進口處。2、格柵的作用：攔截污水中較大的雜物，保護水泵和后續處理構筑物。3、格柵的類型：（1）按形狀分：平面格柵、曲面格柵（2）按清渣方式分：人工清除格柵、機械清除格柵（履帶式、抓斗式）（3）按柵條間隙分：粗格柵、中格柵、細格柵4、格柵的設計規定：（1）格柵柵條間隙1)污水處理系統前格柵柵條間隙，應符合下列要求：人工清除25～40亳米機械清除16～25毫米最大間隙40毫米污水處理廠亦可設置粗，細兩道格柵。如水泵前格柵間隙不大于25毫米時，污水處理系統前可不再設置格柵。2)柵渣量與地區的特點、格柵的間隙大小，污水流量以及下水道系統的類型等因素有關。在無當地運行資料時，可采用：格柵間隙16～25毫米——0.10～0.05米3柵渣/103米3污水格柵間隙30～50毫米——0.03～0.01米3柵渣/103米3污水柵渣的含水率一般為80%，容重約為960公斤/米3。(2)在大型污水處理廠或泵站前的大型格柵(每日柵渣量大于0.2米3)，一般應采用機械清渣。(3)機械格柵不宜少于2臺，如為l臺時，應設人工清除格柵備用。(4)過柵流速一般采用0.6～1.0米／秒。(5)格柵前渠道內的水流速度一般采用0.4～0.9米／秒。(6)格柵傾角一般采用45o～75o。人工清除的格柵傾角小時，較省力，但占地多。(7)通過格柵的水頭損失一般采用0.08～0.15米。(8)格柵間必須設置工作臺，臺面應高出柵前最高設計水位0.5米。工作臺上應有安全和沖洗沒施。2.2調節池無論是工業污水，還是城市污水或生活污水，水量和水質在24小時之內都有波動。一般說來，工業污水的波動比城市污水大，中小型工廠的波動就更大。對于污水處理，水量和水質的波動越大，效果越不穩定，反之，波動越小，效果就越穩定。均化，是用以盡量減小污水處理廠進水水量和水質波動的過程。其構筑物為調節池亦稱均化池。主要起均化水量作用的均化池，可稱水量均化池，簡稱均量池。主要起均化水質作用的均化池，可稱水質均化池，簡稱均質池。一般常有一種誤解，認為沉淀池也可起均量或均質的作用，實際上沉淀池的作用主要是分離固體，既不能均量，均質的作用也很小，且無保證。1、調節池：用來調節進入處理構筑物的污水水量、均和水質的設施。2、調節池的類型（按功能分為水量調節池、水質調節池）均量池矩形均質池圓形均質池3、設計計算（給排水設計手冊6）2.3沉砂池一、沉砂池：截留大的砂礫（粒徑≥0.2mm，比重大于2.6），以保護管道、水泵和減輕后續處理構筑物的負擔，且使無機顆粒與有機顆粒分離。二、沉砂池的形式（平流式沉砂池、豎流式沉砂池、曝氣式沉砂池）1、平流式沉砂池（普通沉砂池，相當于一個設有泥斗的明渠）設計要求：不少于兩格，兩端有閘板。最大流速為0.3米/秒；最小流速為0.5米/秒。最大流量時停留時間不小于30秒，一般采用30～60秒。有效水深應不大于1.2米，一般采用0.25～l米，每格寬讀不宜小于0.6米。進水頭部應采取消能和整流措施。池底坡度一般為0.01～0.02，當設置除砂設備時，可根據設備要求考慮池底形狀。泥斗容積按不超過兩日的沉砂量計算，生活污水沉砂量按0.01～0.02L/人.日考慮，含水率60%。2、豎流式沉砂池：最大流速為0.1米/秒，最小流建為0.02米/秒；最大流量時停留時間不小于20秒；一般采用30～60秒；進水中心管最大流速為0.3米/秒。3、曝氣式沉砂池（普通沉砂池加曝氣）（1）防止有機物沉淀，砂干凈，含有機物6%左右，沉砂效果好。（2）旋流速度0.25～0.3米/秒；水平流速0.010.1米/秒，停留時間1～3min。有效水深2～3米，曝氣量0.2米3空氣/米3污水。

浙江水利水電專科學校備課用紙課程水處理工程（污水）班級給水06-1周次2星期2節次7、808年2月26日課題生物處理技術模塊第三章水的好氧生物處理3.1活性污泥法（1）教學目的及重點難點1、生物處理法的分類2、活性污泥基本概念教學形式講授+（課程實訓）活性污泥觀察復習舊課污水的特點、水處理微生物學有關內容講授新課提綱（板書）第三章水的好氧生物處理一、污水的生物處理法二、生物處理法的分類3.1活性污泥法（1）一、基本概念（一）活性污泥1、活性污泥2、活性污泥的組成3、活性污泥的生物相4、活性污泥的質量評價指標（二）活性污泥法基本流程鞏固新課1、生物處理法的分類2、活性污泥基本概念布置作業參考書教具排水工程室外排水設計規范給排水設計手冊；活性污泥教研室主任年月日生物處理技術模塊第三章水的好氧生物處理（一）活性污泥法一、污水的生物處理法：利用微生物氧化、分解有機物的能力實現污水凈化的方法。二、生物處理法的分類1、按參與處理過程的微生物分類：（好氧生物處理法、厭氧生物處理法）*好氧生物處理法：參與處理過程的微生物以好氧微生物為主，主要用于處理城市污水、易于生物降解的有機工業廢水。*厭氧生物處理法：參與處理過程的微生物以厭氧（缺氧）微生物為主，主要用于處理污泥、高濃度有機廢水。2、按微生物的生活方式分類：（活性污泥法、生物膜法）*活性污泥法：在專門設有空氣輸入和擴散裝置的構筑物（曝氣池）內注入生活污水，通過向空氣輸入和擴散裝置池內不斷輸入分散良好的空氣（曝氣），如此每天保留沉淀物，更換新鮮污水。在持續一段時間后，在污水中形成一種由大量微生物和懸浮物組成的黃褐色絮凝體，這種易于沉淀、分離，并能使污水得以凈化、澄清的絮凝體，因其中含有大量活性微生物而被稱為活性污泥，這種污水處理方法即是活性污泥法。（利用活性污泥中的活性微生物對污水中的有機物進行氧化、分解，從而使污水凈化的方法）——自然界水體自凈的（強化）模擬。*生物膜法：使微生物在固體介質表面（濾料或某些載體）生長、繁殖，形成膜狀活性污泥（生物膜），當污水與之接觸時，生物膜上的微生物攝取污水中的有機物為營養，從而使污水得以凈化的方法。——自然界土壤自凈的（強化）模擬。3.1活性污泥法（1）一、基本概念（一）活性污泥1、活性污泥：以微生物為主體、具有吸附代謝有機物的生物絮凝體。良好的好氧活性污泥呈黃褐色。2、活性污泥的組成：①具有代謝功能的活性微生物群體Ma；②內源代謝、自身氧化的殘留物Me(主要是細菌)；③惰性有機物（原污水挾入的難為細菌降解的有機物質）Mi；④由污水挾入的無機物Mii活性污泥總量：M=Ma+Me+Mi+Mii揮發性有機物總量：Mv=Ma+Me+Mi3、活性污泥的生物相：活性污泥微生物微生物是由細菌類、真菌類、原生動物、后生動物等異種群體所組成的混合培養體。（1）細菌類：性污泥微生物中的細菌以異養型的原核細菌主，多數檢測，現已基本判明，可能在活性污泥上形成優勢的細菌，主要有：產堿桿菌屬、芽孢桿菌屬、黃桿菌屬、動膠桿菌屬、假單胞菌屬、叢毛單胞菌屬、大腸埃希氏桿菌等。至于哪些種屬的細菌在活性污泥中占優勢，則又取決于原污水中有機污染物的性質。如含蛋白質量多的污水有利于產堿桿菌的生長繁殖，而含大量糖類和烴類的污水，則將使假單胞菌得到迅速增殖。這些種屬的細菌都具有較高的增殖速率，在環境適宣的條件下，它們的世代時間僅為20~30min。它們也都具有較強的分解有機物并將其轉化為無機物質的功能。（2）真菌類：真菌的細胞構造較為復雜，而且種類繁多，與活性污泥處理系統有關的真菌是微小的腐生或寄生的絲狀菌，這種真菌具有分解碳水化合物、脂肪、蛋白質及其他含氮化合物的功能，但若大量異常的增殖會引發污泥膨脹現象。絲狀菌的異常增殖是活性污泥膨脹的主要誘因之一。（3）原生動物：在活性污泥中存活的原生動物有肉足蟲、鞭毛蟲和纖毛蟲等3類。原生動物的主要攝食對象是細菌，因此，出現在活性污泥中的原生動物，在種屬上和數量上是隨處理水的水質和細菌的狀態變化而改變的。在活性污泥系統啟動的初期，活性污泥尚未得到良好的培育，混合液中游離細菌居多。處理水水質欠佳，此時出現的原生動物，最初為肉足足類(如變形蟲)占優勢，繼之出現的則是游泳型的纖秀蟲，如豆形蟲、腎形蟲、草履蟲等。而當活性污泥菌膠團培育成熟，結構良好，活性較強，混合液中的細菌多已‘‘聚居”在活性污泥上，處理水水質良好，此時出現的原生動物則將以帶柄固著(著生)型的纖毛蟲，如鐘蟲、等枝蟲、獨縮蟲、聚縮蟲和盞纖蟲等為主。通過顯微鏡的鏡檢，能夠觀察到出現在活性污泥中的原生動物，并辨別認定其種屬，據此能夠判斷處理水質的優劣，因此，將原生動物稱之為活性污泥系統中的指示性生物。此外，原生動物還不斷地攝食水中的游離細菌，起到了進一步凈化水質的作用。（4）后生動物(主要指輪蟲)：在活性污泥系統中是不經常出現的，僅在處理水質優異的完全氧化型的活性污泥系統，如延時曝氣活性污泥系統中出現，因此，輪蟲出現是水質非常穩定的標志。4、活性污泥的質量評價指標（1）混合液污泥濃度X（混合液懸浮固體濃度MLSS）：曝氣池單位體積混合液所含活性污泥（懸浮固體）的數量（mg/L）。MLSS=M=Ma+Me+Mi+Mii（2）混合液揮發性污泥濃度Xv（混合液揮發性懸浮固體濃度MLVSS）：曝氣池單位體積混合液所含揮發性活性污泥的數量（mg/L）。MLVSS=Mv=Ma+Me+Mi令f=MLVSS/MLSS對于一定的污水，f是定值，對于生活污水，f為0.75左右。以上二項為表示及控制混合液中活性污泥微生物量的指標。（3）污泥沉降比SV（%）：量取100mL曝氣池混合液，在量筒內靜止沉淀30min后，沉淀污泥與混合液體積之比。SV大，表示污泥沉降性能不好，活性好，SV小，表示泥沉降性能好，污泥密實，活性不好。一般SV在30~40%比較好。（4）污泥（容積）指數SVI：曝氣池出口混合液，靜沉30min后，1克干污泥所占的容積（mL/g）（SV只代入數字）SVI大，表示污泥沉降性能不好，活性好，SV小，表示泥沉降性能好，活性不好。對于生活污水或城市污水，一般SVI在70~100比較好，SVI>200表示污泥已膨脹。影響SVI值的最重要因素是微生物群體的增殖速度。以上為活性污泥沉降性能及評定指標。（5）污泥齡（ts、θc）：曝氣池中活性污泥總量與每日排放污泥量之比。亦即活性污泥在曝氣池中的平均停留時間（日）。又稱為生物固體平均停留時間。（6）BOD負荷（污泥負荷Ns容積負荷Nv）*污泥負荷Ns——每日供給每kg微生物（污泥）的BOD5的量（kgBOD5/kgMLSS.d）（也用F/M表示）（kgBOD5/kgMLSS.d）Q——污水流量（m3/d）La——原污水有機物濃度（kg/m3）X——混合液污泥濃度（kg/m3）V——曝氣池容積（m3）Ns表示的是曝氣池內單位重量（1kg）的活性污泥，在單位時間內（1d）能夠接受，并將其降解到預定程度的有機物量（BOD）*污泥負荷Nv——單位曝氣池容積（m3）在單位時間內（1d）能夠接受，并將其降解到預定程度的有機物量（BOD）。Nv=QLa/V=NsXNv、Ns選的高，可降低曝氣池容積，經濟，但處理程度低；Nv、Ns選的低，處理效果好，但曝氣池容積大，成本高，工程上Nv、Ns選擇很關鍵（Ns在0.5~1.5之間污泥膨脹）（二）活性污泥法基本流程活性污泥法的處理核心是曝氣池

浙江水利水電專科學校備課用紙課程水處理工程（污水）班級給水06-1周次2星期2節次7、808年2月28日課題第三章水的好氧生物處理3.1活性污泥法（2）教學目的及重點難點1、活性污泥法的凈化過程與機理2、活性污泥法的影響因素教學形式講授+案例教學復習舊課活性污泥法的基本概念講授新課提綱（板書）（三）活性污泥法的凈化過程與機理1、吸附作用2、代謝作用3、絮凝沉淀性能（四）活性污泥法的影響因素（環境因素）1、BOD負荷率Ns2、溶解氧DO3、水溫4、營養物質5、pH值6、有毒物質二、曝氣與曝氣池構造1、曝氣原理2、需氧量3、供氧量4、曝氣設備5、曝氣池構造鞏固新課1、活性污泥法的凈化過程與機理2、活性污泥法的影響因素布置作業參考書教具排水工程室外排水設計規范給排水設計手冊教研室主任年月日（三）活性污泥法的凈化過程與機理（吸附作用、代謝作用、絮凝作用）1、吸附作用在活性污泥系統內，在污水與活性污泥接觸的初期，污水中的BOD即可被大量去除，前30分鐘BOD去除率可達70%（初期吸附去除率）。這是活性污泥所具有的吸附作用的結果。（1）為什么活性污泥具有吸附作用？a、具有大的表面積（2000~10000m2/m3混合液）b、表面具有多糖類粘質層。（2）影響吸附作用的因素a、含不溶解的有機物多時吸附作用強b、污泥再生（恢復活性）的好，吸附作用強（3）表層水BOD二次回升的原因a、在外酶作用下，被吸附的有機物變為可溶性有機物b、食料充足，游離菌增多（4）吸附有機物的去向a、小顆粒有機物直接滲入細菌體內b、大顆粒有機物在外酶作用下，分解為小顆粒有機物后滲入細菌體內。2、代謝作用（1）代謝模式無論是分解代謝還是合成代謝，都能夠去除污水中的有機污染物，但產物卻有所不同，分解代謝的產物是CO2和H2O，可直接排人環境，而合成代謝的產物則是新生的微生物細胞，并以剩余污泥的方式排出活性污泥處理系統，對其需進行妥善處理，否則會造成二次污染。美國污水生物處理專家麥金尼，對活性污泥微生物在曝氣池內所進行的有機物氧化分解、細胞質合成以及內源代謝三項反應，提出了如圖所示的數量關系。從圖可見，在活性污泥微生物的作用下，可降解有機物的1/3為微生物所氧化分解，并形成無機物和釋放出能量；2/3為微生物用于合成新細胞，自身增殖；而通過內源代謝反應，80％的細胞物質被分解為無機物質并產生能量，20％為不能分解的殘留物，它們主要是由多糖、脂蛋白組成的細胞壁的某些組分和壁外的粘液層。a、氧化：耗氧、放能b、合成：不耗氧、耗能c、無論氧化還是合成，有機物均被去除，氧化產物（H2O、CO2）隨水流走，合成產物進二沉池沉淀。（2）活性污泥的增長分析（適應期、對數增長期、減速增長期、內源呼吸期）在曝氣池內，活性污泥微生物對污水中有機污染物的降解的結果之一是微生物增殖，而微生物的增殖，實際上就是活性污泥的增長。這一現象對活性污泥處理系統有著非常實際的作用。微生物的增殖規律，可用增殖曲線來表示。增殖曲線所表示的是在某些關鍵性的環境因素，如溫度一定、溶解氧含量充足等條件下，營養物質一次充分投加，微生物種群隨時間以量表示的增殖和衰減動態。在微生物學中，對純菌種的增殖規律，已進行過為數眾多的試驗研究工作，并已取得一些較為成熟的結果。參與污水活性污泥處理過程的是多種屬微生物群體，其增殖規律較為復雜，但其增殖規律的總趨勢，仍與純種微生物相同。純種微生物的增殖曲線可作為活性污泥多種屬微生物群體增殖規律的范例。將活性污泥微生物在污水中接種，并在溫度適宜、溶解氧充足的條件下進行培養，按時取樣計量，即可得出微生物數量與培養時間之間具有一定規律性的增殖曲線。整個增長曲線可分為四個階段(期)。活性污泥的能含量，即有機物量(F)與微生物量(M)的比值F/M是對活性污泥微生物增殖速度產生影響的主要因素，也是BOD去除速度、氧利用速度和活性污泥的凝聚、吸附性能的重要影響因素。a、適應期亦稱延遲期或調整期。這是微生物培養的最初階段，是微生物細胞內各種酶系統對新培養基環境的適應過程。在本階段初期微生物不裂殖，數量不增加，但在質的方面卻開始出現變化，如個體增大，酶系統逐漸適應新的環境。在本期后期，酶系統對新環境已基本適應，微生物個體發育也達到了一定的程度，細胞開始分裂、微生物開始增殖。本期延續時間的長短，主要取決于培養基(污水)的主成分和微生物對它的適應性。這個問題對新投入處理的污水有著很重要的實際意義。b、對數增長期（a→b）有機物/微生物=F/M≥2.2（食物多），有機物以最大的氧化速率進行氧化分解和合成，活性污泥增長速度與有機物濃度無關，而僅僅與活性污泥（MLVSS、Xv、Mv）的量成一級反應，微生物能量高，呈分散狀態，絮凝性不好，不易沉淀，代謝速率大，耗氧多。c、減速增長期（b→c）F/M下降，微生物增長受營養物質濃度限制，污泥增長速度、有機物降解速度均與殘留的有機物濃度成正比，能量水平低，細菌開始絮凝，形成絮狀而沉淀，有機物有機物速度、耗氧速度下降。d、降解內源呼吸期（c→d）F很小，F/M很小，微生物處于饑餓狀態，代謝體內物質補充營養不足，污泥量減少，細菌能量水平低，絮凝好，出水水質好。3、絮凝沉淀性能（1）凝聚的原因：黏液說、含能說、Ns-SVI曲線（2）曝氣池中，Ns在1.5~2.3為高負荷；0.2~0.6為普通負荷；0.05~0.15為低負荷。Ns間隔處，SVI太高，沉淀不好，為污泥膨脹區，在設計中要避開，原因尚不明。（3）對于城市污水，SVI<100沉淀良好；SVI=100~150沉淀一般；SVI>200沉淀不好。（四）活性污泥法的影響因素（環境因素）1、BOD負荷率Ns過高過低都不好，一般控制在0.3左右，即普通活性污泥法；在0.05~0.1，屬于延時曝氣法；達到2以上，屬于高負荷活性污泥法。2、溶解氧DO混合液DO=2mg/L左右為宜，DO低，效率低，易厭氧分解，絲狀菌繁殖；DO高，浪費，而且導致活性污泥氧化分解。3、水溫：20~30o為宜，35o以上和10o以下效果不好，要采取措施。4、營養物質：要求BOD5：N：P=100：5：1，還需要K、Na、Fe、S、Ca等，生活污水各元素均可滿足，工業廢水需補充缺乏元素。缺C可投加生活污水，缺N、P可加氮肥、磷酸鹽。5、pH值：混合液pH=6.5~9.0為宜，微生物對pH的適應性而言，要求相對穩定，不可變化太大，特別是不可突然變化（沖擊負荷）6、有毒物質：CN-、Ar-OH、重金屬等。二、曝氣與曝氣池構造1、曝氣原理（雙膜理論）氣、液兩相中存在相界面，界面兩側分別為氣膜和液膜，兩相中處于紊流狀態，氧濃度、氧分壓平衡；兩膜中處于層流狀態，氧濃度、氧分壓不平衡，攪拌越充分，膜越薄，氧轉移速率越快。影響氧轉移速率的因素：（1）與氣膜中氧氧分壓梯度、液膜中氧濃度梯度成正比（2）與界面積成正比，氣泡越小，氧轉移速率越大（3）與接觸時間成正比，曝氣濃度越大，氧轉移速率越大（4）水溫的影響，水溫越高，不利于氧的轉移（5）水質的影響，污水中氧的轉移速率低于清水2、需氧量：即微生物代謝過程中所需的氧量，包括氧化有機物所需的氧量、細胞自身氧化所需的氧量。O2=a′QLr+b′VO2——曝氣池混合液需氧量，kgO2/da′——氧化每kgBOD所需氧kg數Q——污泥自身氧化率1/d，即每kg污泥（MLVSS）每天所需氧kg數Lr——Lr=La-LeLa——進曝氣池污水有機物BOD5濃度，mg/LLe——二沉池出水有機物BOD5濃度，mg/LV——曝氣池有效容積m3Xv——揮發性活性污泥濃度mg/L，對生活污水Xv/X=0.753、供氧量：根據供氧方式采用合適的方法計算。4、曝氣設備5、曝氣池構造（推流式、完全混合式、循環混合式）1、按污水進入方式分類（推流式、完全混合式）：（1）推流式：污水、污泥進入曝氣池后，以一定流速推流前進，泥、水之間主要是橫向混參。（2）完全混合式：污水、污泥進入曝氣池后，混合液全部混合，泥、水之間既有橫向混參，又有縱向混參。2、按供氧方式分類（鼓風曝氣、機械曝氣、合并式）3、按曝氣池與二沉池是否合建分類（合建式、分建式）

浙江水利水電專科學校備課用紙課程水處理工程（污水）班級給水06-1周次2星期4節次1、208年2月29日課題第三章水的好氧生物處理3.1活性污泥法（3）教學目的及重點難點1、活性污泥法的發展沿革與運行方式2、活性污泥法新工藝教學形式講授+曝氣池運行操作復習舊課活性污泥法基本概念及原理講授新課提綱（板書）三、活性污泥法的發展沿革與運行方式（一）傳統活性污泥法（二）對傳統活性污泥法的改造（三）活性污泥法新工藝鞏固新課1、活性污泥法的發展沿革與運行方式2、活性污泥系統設計3、活性污泥系統的運行管理布置作業參考書教具排水工程室外排水設計規范給排水設計手冊教研室主任年月日三、活性污泥法的發展沿革與運行方式（一）傳統活性污泥法1、特點：污水和回流污泥從池首端流入，推流前進，從池尾排出，吸附和代謝在同一池子進行。2、優點：效率高（因污水與污泥接觸時間長），可達95%，出水水質穩定。3、缺點：（1）供氧和需氧的矛盾BOD沿池長逐漸降低，需氧量沿池長逐漸降低，而供氧是均勻的，前端供氧不足，后端過剩。（2）進水濃度低，不耐沖擊負荷（3）負荷低，池子大，占地多（4）微生物處于生長曲線的一段，無法使整個池子處于良好工況。（二）對傳統活性污泥法的改造1、擴大Ns的范圍（1）高負荷法：Ns>0.5，效率低，曝氣池容積小，污泥齡小，剩余污泥量大（短時曝氣法或不完全處理活性污泥法）（2）低負荷法：Ns<0.1，效率高，曝氣池容積大，污泥齡大，剩余污泥量小（延時曝氣法）（3）多級活性污泥法2、對進水點位置的改革（1）階段曝氣法：分段進水，微生物食料均勻，活性好（2）生物吸附法（接觸穩定，吸附再生）：池中間某一點進水，吸附和污泥再生（代謝）在兩個池子（吸附池、再生池）或一個池子的二段（吸附段、再生段）內進行。L分布較均勻，需氧量較均勻。優點：a、僅污泥參與再生，雖Ns不高（0.2），但Nv高，V小（吸附池停留時間短30~60s，以充分利用初期吸附去除率，再生池中是回流污泥，總量少），占地少，建設費用低。b、污泥在再生段空曝，回到吸附段活性強，避免污泥膨脹。c、需氧較均勻d、耐沖擊負荷e、易改造缺點：a、效率低，90%左右，因污水與污泥接觸時間短b、回流量大，回流比50~100%，回流污泥提升費用高。R=回流污泥量QR/污水量Q3、曝氣池流型和混合特征改革（1）完全混合法優點：a、耐沖擊負荷（進水稀釋）b、進水濃度高c、池內F/M一致，微生物工況一樣，可以控制在良好的工況下工作d、Nv高（0.8~1.4），需氧均勻e、運行靈活，改變F/M，可改變工況缺點：效率低，85~90%，出水較差（由于連續進水、出水可能產生短路）（2）循環混合法（氧化溝）：屬于延時曝氣法，負荷低，V大，微生物處于內源呼吸期，剩余污泥少。4、改革曝氣技術（1）減量曝氣法：沿池長逐漸減少曝氣量（2）純氧曝氣法：用氧氣代替空氣（3）深水曝氣、深井曝氣、淺層曝氣（三）活性污泥法新工藝1、氧化溝（循環曝氣池）2、間歇式活性污泥處理系統（SBR）3、AB法污水處理工藝4、A/O法5、A/O/O法

浙江水利水電專科學校備課用紙課程水處理工程（污水）班級給水06-1周次3星期2節次7、808年3月4日課題第三章水的好氧生物處理3.1活性污泥法（4）教學目的及重點難點活性污泥設計運行管理教學形式講授+曝氣池運行操作復習舊課曝氣池的設計四、活性污泥系統設計五、活性污泥系統的運行管理（一）活性污泥的培養馴化（二）試運行（三）檢驗（四）運行中異常情況鞏固新課1、活性污泥法的發展沿革與運行方式2、活性污泥系統設計3、活性污泥系統的運行管理布置作業作業3參考書教具排水工程室外排水設計規范給排水設計手冊教研室主任年月日四、活性污泥系統設計工藝設計內容：1、流程確定2、曝氣池（區）容積計算，曝氣區工藝設計3、需氧量、供氧量、供氣量計算；曝氣設備設計4、回流污泥量、剩余污泥量計算；回流設備設計5、二沉池設計計算（一）曝氣池的設計曝氣池容積的設計多采用以污泥負荷率Ns為控制指標的方法1、Ns的確定：（1）Ns↗→Le↗（2）Ns↗→ΔX↗（3）Ns↗→O2/XvV↗→O2/QLr↘（4）Ns與SVI的關系如曲線綜上，Ns的確定要考慮處理水的出水水質要求（Le），同時也要具有良好的污泥沉降性能——曝氣池最佳設計理論。對城市污水，Ns=0.3~0.6為宜，Ns=0.4最佳，此時處理效率可達90%，SVI在80~150。2、選Xv、XR、計算R（1）選Xv：若Xv大，則V小，但供氧困難，二沉池負擔大，回流量大且受XR控制。一般選Xv=2~4g/L（2）選XR：（mg/L）r——考慮污泥在二沉池中停留時間、池深、污泥厚度等因素有關的系數，一般1.2。當污泥有良好沉降性能時（SVI=100左右），XR=8~12g/L。（3）計算R：列二沉池固體物料衡算方程式得：所以有：3、計算曝氣池容積：以曝氣池最佳設計理論分別進行計算，取V大者作為設計參數。P1544、求曝氣池需氧量：O2=a′QLr+b′VXv5、選曝氣設備：P158表曝：由R→R0→選曝氣機械鼓風曝氣：由R→R0→Gs→選風機6、計算QR、Qs，選回流設備P163QR=RQQs=ΔX/fXR（二）二沉池的設計1、二沉池的特點（1）區域沉淀（即Ⅲ型沉淀，發生條件為懸浮物濃度500mg/L以上），在沉淀過程中，沉淀速度與絮凝性能有關。（2）活性污泥重量輕，易被水帶出或產生二次流和異重流，故設計二沉池時水平流速比一沉池小一半，出水堰長度增加。2、二沉池設計計算方法（要求溢流水中懸浮物濃度越小越好，底流污泥濃度越大越好，故設計池面積取決于澄清和濃縮能力，取大者）P164（1）表面負荷法（以表面負荷為控制參數→保證良好的出水水質）（2）固體通量法（以固體通量為控制參數→獲得盡量高濃度的底泥）固體通量：單位時間內通過單位面積的固體重量（kg污泥/m2.d）五、活性污泥系統的運行管理（一）活性污泥的培養馴化（同步法、異步法）同步法：培養馴化同時進行異步法：先培養后馴化1、城市污水（包含全面營養物質，并有豐富的微生物）：直接悶曝1~2天，絮凝體形成，停止曝氣、靜沉，除去上清液，再加污水悶曝，絮凝體增多……當SV=15%時（7~10日）開始連續運行。2、工業廢水（不含微生物，經常缺乏營養物質）：接種：用生活污水；同類污水廠污泥；土壤（現場泡水），培養同城市污水馴化：逐漸增加工業廢水比例，減少生活污水或其他營養物質比例馴化目的：篩選菌種，誘發微生物體內產生適合工業廢水的酶（二）試運行（目的：選擇最佳運行方式和運行參數）（三）檢驗（項目：反應水質及處理效果的參數；反應污泥性能的參數；反應環境條件的參數）（四）運行中異常情況1、污泥膨脹（1）現象：污泥松散，SVI增高，污泥不沉淀、流失。（2）原因：絲狀菌大量繁殖；污泥結合水增高2、污泥解體（1）現象：污泥細小，出水渾濁（2）原因：DO過高；有毒物質排入3、污泥脫氮（1）現象：二沉池內污泥成塊上浮（2）原因：污泥齡太長，發生反硝化反應，氮氣將污泥帶上水面。4、污泥腐化（1）現象：污泥上浮，變黑、發臭（2）原因：污泥在二沉池停留時間過長5、泡沫（1）現象：曝氣池表面大量泡沫（2）原因：合成洗滌劑；其他起泡物質

浙江水利水電專科學校備課用紙課程水處理工程（污水）班級給水06-1周次3星期4節次1、208年3月6日課題第四章水的好氧生物處理(2)4.1生物膜法4.2生物濾池教學目的及重點難點1、生物膜法的原理及工藝特點2、各種生物濾池的構造及工作特點、應用條件教學形式講授+生物膜觀察+課堂討論復習舊課活性污泥法基本概念及原理講授新課提綱（板書）4.1生物膜法（一）生物膜法（二）生物膜法的分類（三）生物膜的形成及特點（四）、生物膜凈化廢水的原理（五）生物膜法的特征4.2生物濾池（一）生物濾池的分類（二）普通生物濾池（三）高負荷生物濾池（四）塔式生物濾池（五）生物濾池的運行鞏固新課1、生物膜法的原理及工藝特點2、各種生物濾池的構造及工作特點、應用條件布置作業參考書教具排水工程室外排水設計規范給排水設計手冊教研室主任年月日第四章水的好氧生物處理（二）生物膜法、生物濾池4.1生物膜法一、概述（一）生物膜法：使微生物在固體介質表面（濾料或某些載體）生長、繁殖，形成膜狀活性污泥（生物膜），當污水與之接觸時，生物膜上的微生物攝取污水中的有機物為營養，從而使污水得以凈化的方法。——自然界土壤自凈的（強化）模擬。（二）生物膜法的分類：根據生物膜與廢水的接觸方法及接觸介質的種類分為3類（潤壁型生物膜法、浸沒型生物膜法、流動床型生物膜法）1、潤壁型生物膜法：廢水和空氣沿固定的或轉動的接觸介質表面的生物膜流過，達到污水凈化的目的的方法。如生物濾池、生物轉盤等。2、浸沒型生物膜法：接觸濾料固定在曝氣池內，在鼓風曝氣作用下，依靠濾料上的生物膜凈化廢水。如接觸氧化法。3、流動床型生物膜法：使附著有生物膜的活性炭、砂等小粒徑接觸介質懸浮流動于曝氣池內。如生物流化床。生物濾池是最早的技術，生物轉盤、接觸氧化法、生物流化床是近幾十年的新工藝。（三）生物膜的形成及特點1、生物膜的形成：在填充了固體介質的凈化構筑物中，當有機廢水通過介質表面時，在充分供氧的條件下，接種的或原存在于廢水中的微生物便以水中的有機物為營養，在介質表面增殖并逐漸在介質表面形成黏液狀的、生長有極多微生物的膜，即為生物膜。生物膜2~3mm左右。2、生物膜的特點（好氧層、厭氧層）：由于微生物的不斷增殖，使生物膜的厚度不斷增加，膜的表層吸取營養和溶解氧容易，微生物增長迅速，形成了由好氧微生物和兼性微生物組成的1~2mm厚的好氧層。生物膜的內部由于由于營養和溶解氧供應條件差，好氧微生物受到抑制，厭氧微生物活性增強，從而形成了以由厭氧、兼性微生物為主的厭氧層。好氧層和厭氧層的界限并不明顯。但在高負荷的凈化構筑物內，生物膜增長迅速，好氧層和厭氧層的分界比較明顯。在處理過程中，生物膜總是在不斷地增長、更新、脫落的。造成生物膜不斷脫落的原因有：水力沖刷、由于膜增厚造成重量的增大、原生動物的松動、厭氧層和介質的粘結力較弱等。其中以水力沖刷最為重要。從處理要求看，生物膜的更新脫落是完全必要的。生物膜是由細菌、真菌、藻類、原生動物、后生動物以及一些肉眼可見的蠕蟲、昆蟲的幼蟲組成。生物膜是生物處理的基礎，必須保持足夠的數量。一般認為，生物膜厚度介于2～3ram時較為理想。生物膜太厚，會影響通風，甚至造成堵塞。厭氧層一旦產生，會使處理水質下降，而且厭氧代謝產物會惡化環境衛生。3、生物膜中物質的遷移由于生物膜的吸附作用，在其表面有一層很薄的水層，稱之為附著水層。附著水層內的有機物大多已被氧化，其濃度比濾池進水的有機物濃度低的多。因此，進入池內的廢水沿膜面流動時，由于濃度差的作用，有機物會從廢水中轉移到附著水層中去，進而被生物膜所吸附。同時，空氣中的氧在溶入廢水后，繼而進入生物膜。在此條件下，微生物對有機物進行氧化分解和同化合成，產生的二氧化碳和其它代謝產物一部分溶入附著水層，一部分析出到空氣中去，如此循環往復，使廢水中的有機物不斷減少，從而得到凈化。在向生物膜細菌供氧的過程中，由于存在著氣～液膜阻抗，因而速度甚慢。所以隨著生物膜厚度的增大，廢水中的氧將迅速地被表層的生物膜所耗盡，致使其深層因氧不足而發生厭氧分解，積蓄了H2S、NH3、有機酸等代謝產物。但當供氧充足時，厭氧層的厚度是有限度的，此時產生的有機酸類能被異養菌及時地氧化成CO2和H2O，而NH3和H2S被自養菌氧化成NO2-、NO3-和SO42-等，仍然維持著生物膜的活性。若供氧不足，從總體上講，厭氧菌將起主導作用，不僅喪失好氧生物分解的功能，而且將使生物膜發生非正常的脫落。（四）、生物膜凈化廢水的原理生物膜呈蓬松的絮狀結構，微孔多表面積大，具有很強的吸附能力。生物膜微生物以吸附和沉積于膜上的有機物為營養料。增殖的生物膜脫落后進入廢水，在二次沉淀池中被截留下來，成為污泥。如果有機物負荷比較高，生物膜對吸附的有機物來不及氧化分解時，能形成不穩定的污沉，這類污泥需要進行再處理。生物膜處理水的NO3-可在2mg／L左右，BOD5去除率為80～90％。若負荷低，廢水經過處理后，BOD5可以降到25mg／L以下，硝酸鹽(NO3-)含量在10mg／L以上。（五）生物膜法的特征1、微生物相特征（1）參與凈化反應的微生物多樣化（環境穩定、停留時間長）（2）生物的食物鏈長（從細菌到昆蟲）（3）能夠存活世代期較長的微生物（生物固體停留時間長，與污水停留時間無關，硝化菌可繁衍、增殖）（4）分段運行各具優占種屬（通過條件控制，生物膜法可分段運行，各段都可繁衍與進入本段污水水質相適應的微生物）2、處理工藝特征（1）對水質、水量變動有較強的適應性（耐沖擊試驗證明）（2）污泥沉降性能良好，宜于分離（污泥顆粒大、比重大）（3）能夠處理低濃度污水（可將BOD20~30mg/L降至5~10mg/L）（4）易于維護運行、節能（生物濾池靠自然通風供氧）4.2生物濾池生物濾池是以土壤自凈原理為依據，在污水灌溉實踐基礎上，經較原始的間歇砂濾池和接觸濾池發展起來的人工生物處理技術，已有百余年的歷史。（一）生物濾池的分類（按發展歷史分類）1、普通生物濾池（負荷低）（第一代）：水量負荷1~4m3/（m2濾池.d）；BOD負荷0.1~0.4kg/（m3濾料.d）；凈化效果好，BOD去除率達90~95%；占地多，易堵塞。2、高負荷生物濾池（負荷高）（第二代）：水量負荷5~40m3/（m2濾池.d）（是普通負荷的10倍以上）；BOD負荷0.5~2.5kg/（m3濾料.d）；運行條件要求進水BOD在200mg/L以下，因此采用回流水措施。3、塔式生物濾池（負荷高）（第三代）：構筑物向空間發展，8~24米高，徑高比為1：6~1：8，負荷高，通風好，占地少。（二）普通生物濾池1、組成：生物濾池主要出濾料、池壁、池底，布水設備等組成。2、濾料（1）對濾料的要求a、比表面積大；b、孔隙率高、均勻；c、材質輕、強度高；d、物化性質穩定，對微生物增殖無毒害作用；e、價廉、取材方便（2）濾料的填充一般以塊狀濾料為多，爐渣、石塊、焦炭等，總厚度1.5~2.0m，分2層。承托層和工作層，工作層厚度1.3~1.8m，粒徑25~40mm；承托層0.2m，粒徑70~100mm。3、池壁作用：圍擋濾料保護布水。為保證布水均勻，池壁應高出濾料層表面0.5~0.9m。4、池底：包括支撐滲水結構（支撐濾料和滲水，常用混凝土孔板）、底部空間（通風和布氣）、排水系統（排除處理后的污水）、通風口等5、布水設備作用：在規定的表面負荷下，將污水均勻地分配到整個濾池表面上。類型：固定式、可動式（旋轉布水器，僅用于圓形濾池）（電力驅動、水力驅動）6、普通生物濾池的設計（1）設計內容：濾料的選擇、濾料容積的計算；池體、池底的設計；布水裝置（2）濾料容積的計算的方法：按負荷率計算（水力負荷1~4、BOD負荷0.1~0.4）（三）高負荷生物濾池1、構造：基本同普通負荷，濾料粒徑大（40~100mm），濾料層厚2~4m。2、運行特點：（1）負荷高：BOD負荷比普通生物濾池高6~8倍；水力負荷高10倍；（2）回流水措施（稀釋進水、沖刷生物膜）：為保證進水BOD不大于200mg/L，常采用回流水措施。（3）回流水的作用（優點）：a、增大水力負荷、促進生物膜的脫落、防止堵塞；b、廢水被稀釋，降低了基質濃度；c、可向生物濾池連續接種，促進生物膜的生長；d、提高進水溶解氧；e、由于進水量增加，提供了采用旋轉布水器的條件；f、防止濾池孳生蚊蠅。缺點：縮短廢水在濾池中的停留時間；灑水量大，降低生物膜吸附有機物的速度；回流水中難降解物質產生積累。3、設計計算：池體設計計算、布水器設計計算（四）塔式生物濾池1、特點塔式生物濾池系由民主德國化學工程師舒爾茲于1951年應用氣體洗滌塔原理創立的一種新型污水處理構筑物。目前國內已在城市污水和石油化工、焦化、化纖、造紙、針織、冶金等行業的污水處理方面應用。塔式濾池濾料料的總高度一般為8～12米，塔內裝有輕質塑料填料或其他填料。污水自上而下滴流，水流紊動劇烈，通風良好。污水，生物膜和空氣三者可獲得充分接觸，加快物質的傳質速度和生物膜的更新速度，使單位濾料體引的有機負荷大大提高。由于污水在塔內的停留時間很短，一般僅為幾分鐘，因此對有機物的處理往往不夠完全，BOD去陸率較低，一般為60～85％。但是，塔式生物濾池對有機負荷和有毒物質的沖擊適應性較強，所以，常常被用于高濃度有機工業廢水的預處理，以保證第二級生物處理構筑物有穩定的處理效果。（1）工藝特點P192：塔式濾池水流落差大紊動強烈，使生物膜受到強烈的水力沖刷，從而保持良好的活性，當進水BOD濃度較高時，由于生物膜生長迅速容易引起濾料堵塞，所以進水BOD5值控制在500mg/L以下，否則需采取處理水回流措施；其水力負荷可達80～200m3／(m2d)，為一般高負荷生物濾池的2～10倍，BOD5容積負荷達1000～3000gBOD5／(m3·d)，較高負荷生物濾池高2～3倍；由于塔內微生物存在分層的特點，所以能承受較大的有機物和有毒物質的沖擊負荷；占地面積小，經常運行費用較低，但基建投資較大，BOD去除率較低，適用于處理城市污水和各種工業有機廢水，但只適宜于少量污水的處理。（2）構造特點塔身：平面形狀多呈圓形或方形，一般用磚、鋼筋混凝土或鋼板制成。塔身高8~24m，直徑為0.55～3.5m，塔身直徑與塔高之比為1：6～8，塔頂高出上層濾料表面0.5m左右，塔身上開有觀察窗，供觀察、采樣和更換濾料用。濾料：宜于采用輕質濾料，塔內濾料分層裝填，每層填料均由鋼制格柵承托，每層濾料高度不宜大于2m，以免壓壞濾料。層與層之間留有一定空隙，以利布水均勻。通風與集水設備：濾塔底部設有一集水池，以收集處理水，并由管渠連續排入二沉池或氣浮池進行泥水分離。集水池水面以上開有許多通風窗口。為保證空氣流暢，集水池最高水位與最下層濾料層底面之間空間高度，一般不應小于0.5m。當污水中含有易揮發的有毒物質時，為防止污染空氣，一般應采用機械通風，尾氣應經水洗去除有毒物質后才能排入大氣。優缺點：a、處理的污水量大，容積負荷高，占地面積小，經常的運轉費用較低。b、由于塔內微生物存在著分層的特點、所以能承受較大的有機物和有毒物質的沖擊負荷。c、由于塔身較高，自然通風良好，氧氣供給充足，產泥量比普通活性污泥法少。d、當進水的BOD濃度較高時，由于生物膜生長迅速，容易引起濾料堵塞。所以，進水的BOD濃度應控制在500毫克／升以下。否則必須采用處理后的水回流稀釋的措施。e、基建投資較大，BOD去除率較低。2、塔式生物濾池的計算與設計（五）生物濾池的運行1、掛膜與馴化：用取來的活性污泥噴灌濾料并進一步培養掛膜；通過控制進水比例和二沉池出水檢測進行馴化2、運行：控制環境條件、進水有機物濃度、通風條件、進水懸浮物濃度等

浙江水利水電專科學校備課用紙課程水處理工程（污水）班級給水06-1周次3星期5節次3、408年3月7日課題第四章水的好氧生物處理（2）4.3生物轉盤教學目的及重點難點1、生物轉盤工藝特點2、生物轉盤構造及優缺點、應用條件教學形式講授+生物轉盤行操作（學訓結合）復習舊課活性污泥法、生物膜法基本概念及原理講授新課提綱（板書）4．3生物轉盤1、生物轉盤的工作原理及過程2、生物轉盤工藝的組成3、生物轉盤的特點4、生物轉盤的布置5、設計計算鞏固新課1、生物轉盤的工藝特點2、生物轉盤的構造及優缺點、應用條件布置作業參考書教具排水工程室外排水設計規范給排水設計手冊教研室主任年月日4．3生物轉盤生物轉盤工作原理和生物濾池基本相同，但構造不同。為潤壁型旋轉式處理設備。1、生物轉盤的工作原理及過程生物轉盤是一個裝有很多盤片的水池，水池中充滿了待處理的廢水，盤片的約一半浸沒在廢水水面之下，盤片在水平軸的帶動下緩慢轉動，盤片的作用同生物濾池中填料的作用，其上生長著一層生物膜。當盤片的某一部分浸入廢水時，生物膜吸附廢水中的有機物，使微生物獲得營養，當轉出水面時，生物膜又從空氣中直接吸收所需的氧氣，如此反復循環，使廢水中的有機物在好氧微生物的作用下，得到了氧化分解，盤片上脫落下的生物膜在后設的二沉池中去除。生物轉盤的最后階段多半有硝化作用。2、生物轉盤工藝的組成：盤片、接觸反應槽、轉軸、驅動裝置（1）盤片：一般采用圓形或正多邊形平板盤片，也有采用表面波紋板狀或兩者結合使用的。一般用塑料板、玻璃鋼板或金屬板材。盤片直徑2.0~3.6米，現場制作可達5.0米，盤片標準間距30mm，對多級轉盤，前級間距大些25~35mm，后級小些10~20mm。（2）氧化槽：氧化槽一般做成與盤體外形基本吻合的半圓形，槽底設有排泥和放空管與閘門，槽的兩側面設有進出水設備，常用進出水設備為鋸齒形溢流堰。對于多級轉盤，氧化槽分為若干格，格與格之間設有導流槽。大型氧化槽一般用鋼筋混凝土制成。中小型氧化槽一般用鋼板焊制。（3）轉動軸：轉動軸是支承盤體并帶動其旋轉的重要部件。轉動軸兩端安裝于固定在氧化槽兩端的支座上。轉動軸一般采用實心鋼軸或無縫鋼管。轉動軸的長度一般應控制在0.5～7.0米之間。轉動軸不能太長，否則往往由于同心度加工不良，容易撓曲變形，發生磨斷或扭斷。（4）驅動裝置：生物轉盤的驅動裝置包括動力設備和減速裝置兩部分。動力設備分電力機械傳動、空氣傳動及水力傳動等。國內一般采用電力機械傳動或空氣轉動。電力機械傳動即用電動機為動力，用鏈條傳動或直接傳動。對于大型轉盤，一般一臺轉盤設一套驅動裝置。對于中、小型轉盤，可由一套驅動裝置帶動一組(一般為3～4級)轉盤工作。空氣傳動兼有充氧作用，動力消耗較省。3、生物轉盤的特點（1）適用范圍廣。可用于生活污水和多種工業污水的處理，可作為污水的二級處理或三級脫氮的處理設備（2）處理程度較高，出水清澈。（3）維護管理簡單，動力消耗低，衛生條件較好。無盤面堵塞、無蒼蠅，無惡臭和低噪聲。（4）通過調節轉盤的轉速可以控制污水與生物膜的接觸時間和曝氣強度，運轉比較靈活。（5）承受沖擊負荷的能力較強，工作較穩定。（6）生物膜的培養快，成熟時間短，通常在7～10天內就可完成。（7）產泥量較少，污泥的沉淀性能較好，易于分離脫水。沉淀速度為0.8～1.20毫米／秒，污泥含水率為95～96％。（8）容易受低氣溫的影響，對于北方寒冷地區，生物轉盤必須加罩或建在室內，增加基建投資。（9）對于含有易揮發性有毒物質的工業污水因為揮發出有毒氣體，不宜采用生物轉盤。4、生物轉盤的布置生物轉盤的布置形式一般分為單軸單級、單軸多級和多軸多級等三種形式。其中單軸單級轉盤的處理效果較差，多軸多級轉盤需要增加電動機個數或增加傳動裝置。對于中、小規模處理廠宜采用單軸多級生物轉盤。5、設計計算（1）生物轉盤的組數應不步于2組，并按同時工作設計。當污水量很少，而且允許間歇運行時，可考慮只設l組。（2）二級處理的轉盤設計能力，一般按平均日污水量計算。有季節性變化的污水，應按最大季節的平均日污水量計算。（3）進入轉盤污水的BOD濃度，按經調節沉淀后的平均值計算。（4）轉盤所需面積按BOD面積負荷計算，以水力負荷或停留時間校核。不同性質的污水BOD、水力負荷不同，由實驗或經驗確定。（5）轉盤的級數不少于三級，轉盤的轉數0.8~3.0轉/分，線速度15~18米/分。（6）轉盤浸沒率（轉盤浸在水中的面積與總面積之比）20~40%；轉盤產泥量0.3~0.5kg污泥/kgBOD5。

浙江水利水電專科學校備課用紙課程水處理工程（污水）班級給水06-1周次4星期2節次7、808年3月11日課題第四章水的好氧生物處理（2）4.4生物接觸氧化教學目的及重點難點1、接觸氧化法的工藝特點2、接觸氧化法的構造及優缺點、應用條件教學形式講授+生物接觸氧化池運行操作（學訓結合）復習舊課生物轉盤基本概念及原理講授新課提綱（板書）4．4生物接觸氧化池（淹投式生物濾池）1、工藝特點2、構造3、設計與計算4．5生物流化床鞏固新課1、接觸氧化法的工藝特點2、接觸氧化法的構造及優缺點、應用條件布置作業參考書教具排水工程室外排水設計規范給排水設計手冊教研室主任年月日4．1生物接觸氧化池（淹投式生物濾池）1、工藝特點供微生物固著生活的填料，全部淹沒在污水之中，相當于一種浸沒在污水中的生物濾池，所以稱為淹沒式生物濾池。采用與曝氣池相同的曝氣方法，提供微生物氧化有機物所需要的氧量，并起攪拌混合作用。相當于在曝氣池中添加填料，供微生物棲息，所以又稱接觸曝氣池。凈化污水除主要依靠填料上的生物膜外，濾池中尚存在一定濃度類似活性污泥的懸浮生物量，它對污水也有一定的凈化作用。所以，淹投式生物濾池是一種具有活性污泥法特點的生物膜法處理構筑物。它綜合了曝氣池和生物濾池兩者的優點。可用于污水的二級、三級處理。淹沒式生物濾池具有容積負荷高，停留時間短，有機物去除效果好，運行管理簡單和占地面積小等優點。但如果設計或運行不當容易引起填料堵塞。淹沒式生物濾池在厭氧條件下也可脫氮。2、構造淹沒式生物濾池由池體、濾料、布水裝置和曝氣系統等部分組成。常用型式有兩種（鼓風曝氣淹沒式生物濾池、表面曝氣淹沒式生物濾池）。（1）鼓風曝氣淹沒式生物濾池在填料層下面裝有鼓風曝氣裝置，一般多采用穿孔管曝氣裝置。填料表面上的生物膜直接受上升氣水混合體的強烈攪動，加速生物膜的更新速度，使生物膜經常保持較高的活性，避免填料堵塞。此種形式多作為二級處理設備，進水BOD濃度一般應控制在100～300毫克／升之間。目前，國內污水處理多數采用這種形式的濾池。（2）表面曝氣淹沒式生物濾池由充氧間和填料間組成。污水在池內循環流動，氣、水和生物膜可得到充分接觸，水中溶解氧含量較高，處理效果較好。但因通過填料孔隙的氣水混合體的流速較小，對填料表面上的生物膜沖刷作用很小，生物膜一般只能自身脫落。因此，當進水BOD濃度較