水污染控制工程高廷耀程学习重点文档格式.docx
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（3）区域沉淀（成层沉淀或拥挤沉淀）：
悬浮颗粒浓度较高（5000mg/L以上）：
颗粒的沉降受到周围其他颗粒的影响，颗粒间相对位置保持不变，形成一个整体共同下降，与澄清水之间有清晰的泥水界面。
二次沉淀池与污泥浓缩池中发生。
（4）压缩沉淀：
悬浮物颗粒浓度很高：
颗粒相互之间已压成团状结构，互相接触，互相支撑，下层颗粒间的水在上层颗粒的重力作用下被挤出，使污泥得到浓缩。
二沉池污泥斗中及浓缩池中污泥的浓缩过程存在压缩沉淀。
联系与区别：
自由沉淀，絮凝沉淀，区域沉淀或成层沉淀，压缩沉淀悬浮颗粒的浓度依次增大，颗粒间的相互影响也依次增强。
（三）沉砂池Gritchamberslowdowntheflowtoallowgrittofallout.
1.设置沉砂池的目的和作用：
以重力或离心力分离为基础，即将进入沉砂池的污水流速控制在只能使相对密度大的无机颗粒下沉，而有机悬浮颗粒则随水流带走，从而能从污水中去除砂子，煤渣等密度较大的无机颗粒，以免这些杂质影响后续处理构筑物的正常运行。
2.曝气沉砂池的工作原理和平流沉砂池工作原理的比较
平流式沉砂池是一种最传统的沉砂池，它构造简单，工作稳定，将进入沉砂池的污水流速控制在只能使相对密度大的无机颗粒下沉，而有机悬浮颗粒则随水流带走，从而能从污水中去除砂子、煤渣等密度较大的无机颗粒。
曝气沉砂池的工作原理：
由曝气以及水流的螺旋旋转作用，污水中悬浮颗粒相互碰撞、摩擦，并受到气泡上升时的冲刷作用，使粘附在砂粒上的有机污染物得以去除。
曝气沉淀池沉砂中含有机物的量低于5%；
由于池中设有曝气设备，它还有预曝气、脱臭、防止污水厌氧分解、除泡以及加速污水中油类的分类等作用。
3.常用的沉砂池形式：
平流式沉砂池、曝气沉砂池、旋流沉砂池。
4.曝气沉砂池存在的问题：
（1）砂中含有有机物。
（2）对被有机物包覆的砂粒截留效率不高。
5.曝气的作用：
（1）使有机物处于悬浮；
（2）砂粒摩擦及在气体剪切力和紊动条件下去除其附着的有机污染物。
（四）沉淀池Sedimentationtank
Settleablesolidssettleoutandpumpedaway,whileoilsfloattothetopandareskimmedoff.
沉淀池可分为普通沉淀池和浅层沉淀池。
沉淀池按工艺布置不同，可分为初沉池和二沉池。
沉淀池常按池内水流方向的不同分为平流式、竖流式、辐流式。
沉淀池的组成：
进水区、出水区、沉淀区、贮泥区、缓冲区。
反应沉淀池效率的参数—表面水力负荷（溢流率）在单位时间内通过沉淀池单位表面积的流量。
单位：
m3/（m2·
h）
（五）隔油池
1.废水中油的存在形态：
可浮油（大于100um，依靠油水相对密度差而从水中分离出来）
细分散油（10—100um，长时间静置后可以形成可浮油）
乳化油（粒径小于10um，因水中含有表面活性剂而呈乳化状态）
溶解油。
2.隔油池（自然上浮法）
3.乳化油的形成：
（1）由于生产工艺的需要而制成的乳化油。
（2）以洗涤剂清洗受油污染的机械零件、油槽车等产生乳化油废水。
（3）含油（可浮油）废水在管道中于含乳化剂的废水相混合，受水流搅动而形成。
4.破乳：
由于乳化油油滴表面上有一层乳化剂形成的稳定薄膜，阻碍油滴合并。
如果能消除乳化剂的作用，乳化油即可转化为可浮油。
5.破乳的原理：
破坏油滴界面上的稳定薄膜，使油水得以分离。
6.破乳的途径：
（1）投加换型乳化剂
（2）投加盐类、酸类物质可使乳化剂失去乳化作用。
（3）投加某种本身不能成为乳化剂的表面活性剂。
（4）通过剧烈的搅拌、振荡或转动，使乳化的液滴猛烈相碰撞并合并。
（5）如以粉末为乳化剂的乳状液，可以用过滤法拦截被固体粉末包围的油滴。
（6）改变乳状液的温度（加热或冷冻）来破坏乳状液的稳定。
（六）气浮法
1.气浮法是一种固—液分离或液—液分离技术。
它是通过某种方法产生大量的微细气泡，使其与废水中密度接近于水的固体或液体污染物微粒粘附，形成密度小于水的气浮体，在浮力作用下，上浮至水面形成浮渣而实现固—液或液—液分离。
2.气浮法必须满足的条件：
（1）必须向水中提供足够量细微气泡。
（2）必须使废水中的污染物质能形成悬浮状态。
（3）必须使气泡与悬浮的物质产生粘附作用。
3.按产生微细气泡的方法，气浮法分为：
电解气浮法，分散空气气浮法，溶气空气气浮法。
4.加压溶气气浮法基本原理
使空气在加压条件下溶解于水，然后通过将压力降至常压而使过饱和溶解的空气以微细气泡形式释放出来。
加压溶气气浮法根据加压溶气水的来源不同分为：
全加压溶气流程，部分加压溶气流程，部分回流加压溶气流程。
a
基本流程
特点
流程图
优点
缺点
全加压溶气流程
将全部入流废水进行加压溶气，再经减压释放装置进入气浮池，进行固液分离。
（a）溶气量大，增加了油粒或悬浮颗粒与气泡的接触机会；
（b）在处理水量相同的条件下，它较部分回流溶气气浮法所需的气浮池小，从而减少了基建投资。
由于全部废水经过压力泵，所以增加了含油废水的乳化程度，而且所需的压力泵和溶罐均较其它两种流程大，因此投资和运转动力消耗较大。
部分加压溶气流程
将部分入流废水进行加压溶气，再经减压释放装置进入气浮池，其他部分直接进入气浮池，进行固液分离
（a）较全流程溶气气浮法所需的压力泵小，故动力消耗低；
（b）压力泵所造成的乳化油量较全部溶气法低；
（c）气浮池的大小与全部溶气法相同，但较部分回流溶气法小。
部分回流加压溶气流程
将部分清液进行回流加压，入流水则直接进入气浮池，进行固液分离。
（a）加压的水量少，动力消耗省；
（b）气浮过程中不促进乳化；
（c）矾花形成好，后絮凝也少；
气浮池的容积较前两种流程大。
5.加压溶气气浮法的基本原理：
空气从水中析出的过程分为两个步骤1.气泡核的形成过程。
2.气泡的增长过程。
6.黏附：
微细气泡与悬浮颗粒的三种黏附方式：
吸附，顶托，裹挟
7.投加化学药剂提高气浮效果：
混凝剂、浮选剂、助凝剂、抑制剂、调节剂。
助凝剂的作用是提高悬浮颗粒表面的水密性，以提高颗粒的可浮性。
8.压力溶气气浮法系统主要由三个部分组成：
压力容器系统、空气释放系统和气浮分离设备。
空气释放装置的功能是将压力溶气水减压，使溶气水中的气体以微气泡的形式释放出来，并能迅速均匀地与水中的颗粒物质黏附，减压释放装置产生的微气泡直径在20-100um。
9.气固比（a）：
溶解空气量（A）与原水中悬浮固体含量（S）的比值。
气固比选用涉及原水水质、出水要求、设备、动力等因素，对于所处理的废水最好经过气浮实验来确定气固比，无实验资料一般取值0.005-0.06，废水中悬浮固体浓度不高时取下限，悬浮固体较高时，可选用上限。
10.废水处理中，气浮法与沉淀法相比较
与沉淀法相比较，浮上法具有以下优点：
①浮上法的表面负荷高，有可能高达12m3/（m2·
h），水在池中中的停留时间只需10～20min，而且池深只需2m左右，故占地面积较少，节省基建投资；
②浮上法具有预曝气作用，出水和浮渣都含有一定量的氧，有利于后续处理或再用，泥渣不易腐化；
③对那些很难用沉淀法去除的低浊含藻水，浮上法处理效率高，甚至还可去除原水中的浮游生物，出水水质好；
④浮渣含水率低，一般在96%以下，比沉淀池污泥体积少2～10倍，这对污泥的后续处理有利，而且表面刮渣也比池底排泥方便；
⑤可以回收利用有用的物质；
⑥浮上法所需药剂量比沉淀池节省。
缺点：
浮上法电耗较大，处理每吨废水比沉淀法多耗电约0.02～0.04kW·
h；
目前使用的溶气水减压释放器容易堵塞；
浮渣怕较大的风雨袭击。
三、污水生物处理的基本概念和生化反应动力学基础
（一）污水生物处理的概念：
利用微生物的新陈代谢，将废水中的有机物的一部分转化为微生物的细胞物质，另一部分转化为无机物或简单的有机物的方法。
1.根据参加代谢活动的微生物对溶解氧的需求不同，分为：
好氧生物处理（存在分子氧），缺氧生物处理（存在化合态氧），厌氧生物处理（既无分子氧又无化合态氧存在）。
2.好氧生物处理法有：
活性污泥法（悬浮生长法）和生物膜法（附着生长法）。
（二）污水生物处理的基本原理
1.生物处理的有机物去向：
有机物被微生物摄取后，通过代谢活动，约有1/3被分解，稳定并提供其生理活动所需要的能量，约2/3被转化，合成新的细胞物质，即进行微生物自身生长繁殖。
2.生物处理有机物的去向：
有机物转化分为3个部分：
一部分转化为可回收利用的可燃性气体甲烷，一部分被分解为二氧化碳、水、氨、硫化氢等无机物，并为细胞合成提供能量；
少量有机物则被转化、合成新的细胞物质。
污水中生物脱氮处理过程中氮的转化主要包括氨化（好氧或厌氧条件），硝化（好氧），反硝化（缺氧）（+同化作用）。
（三）脱氮除磷基本理论
城镇污水生物脱氮过程的基本步骤：
微生物经氨化反应分解有机氮化合物生成氨，再在亚硝酸盐菌和硝化细菌的作用下，经硝化反应生成（亚）硝酸盐，最后经反硝化反应将（亚）硝酸盐还原为氮气。
当进水氨氮浓度较低时，同化作用也可能成为脱氮的主要途径。
（四）微生物的生长规律和生长环境
微生物的四个生长期：
停滞期、对数期、静止期、衰老期
（五）微生物的生长环境
微生物的营养：
主要营养物质是碳、氮、磷。
BOD5：
N：
P=100:
5:
1
温度
PH6.5-8.5
溶解氧（不低于2mg/L）
有毒物质
（六）米氏方程
Km是半速度常数，是V=1/2Vmax时的底物浓度
Monod方程
umax是u在限值增长的底物（碳源）达到饱和浓度时的最大值。
四、活性污泥法ActivatesSludge
Themostcommonoptionusesmicroorganismsinthetreatmentprocesstobreakdownorganicmaterialwithaerationandagitation,thenallowssolidstosettleout.Bacteria-containing“activatedsludge”iscontinuallyrecirculatedbacktotheaerationbasintoincreasetherateofoganicdecomposition.
（一）基本概念
1.活性污泥是一种茶褐色的絮绒状小颗粒，是活性污泥处理系统的核心，其上栖息着大量的活跃的微生物，在这些微生物的作用下，具有将有机物转化为无机物的活力。
活性污泥的主体是细菌，多数是革兰氏阴性菌，原生动物在活性污泥中大量存在。
2.活性污泥法的基本原理：
（1）通过充分曝气供氧，使大量繁殖的微生物群体悬浮在水中，并利用从而降解污水中的有机污染物（氧化分解有机物能力）；
（2）停止曝气时，悬浮微生物絮凝体易于沉淀与水分离，并使污水得到净化、澄清（良好的凝聚和沉淀性能）。
3.活性污泥法的基本流程——由曝气池、二沉池、曝气系统和污泥回流处理系统组成
4.活性污泥的组成：
a.具有代谢功能活性的微生物群体（Ma）
b.微生物（主要是细菌）内源代谢、自身氧化的残留物（Me）
c.由原污水挟入的难为细菌分解的惰性有机物质（Mi）
d.由污水挟入的无机物质（Mii）
5.活性污泥法的净化机理：
①吸附阶段：
由于絮状的活性污泥表面积很大（约2000～10000m2/m3），在表面上富集着大量的微生物，在其外部覆盖着多糖类的黏液层，污水中悬浮的和胶体的物质被絮凝和吸附去除。
这一过程能够在30min内完成，污水BOD的去除率可达70%。
它的速率取决于：
a.微生物的活性程度；
b.反应器内水力扩散程度与水动力学的规律。
前者决定活性污泥微生物的吸附、凝聚性能；
后者决定活性污泥絮凝体与有机污染物的接触程度。
②氧化阶段：
被摄入细胞体内的有机污染物，在各种胞内酶，如脱氢酶、氧化酶等的催化作用下，微生物对其进行代谢反应。
一部分有机物进行氧化分解，最终形成二氧化碳和水等稳定的无机物质，并提供合成新细胞物质所需的能量；
另一部分有机污染物为微生物合成新的细胞。
③絮凝体的形成与絮凝沉淀阶段：
氧化阶段合成的菌体有机体絮凝形成絮凝体，通过重力沉淀从水中分离出来，使水得以净化。
6.活性污泥处理系统有效运行的基本条件和要求是：
（1）废水中含有足够的营养物质，有适当的C：
P。
（2）混合液中应含有足够的溶解氧。
（3）活性污泥在反应器内呈悬浮状态，能够充分的与废水相接触。
（4）避免对微生物有毒害作用的物质进入。
（5）活性污泥的浓度应保持适当。
（6）适当的PH，活性污泥微生物的最适PH介于6.5-8.5之间。
（7）适当的水温。
15-30℃
（8）有机负荷率
7.活性污泥的性质和指标
（1）混合液悬浮固体浓度（mixedliquorsuspendedsolids,MLSS）:
指曝气池中单位体积混合液中活性污泥悬浮固体的质量，也称之为污泥浓度。
MLVSS代表混合液悬浮固体中有机物的含量。
（2）污泥的沉降比（settledvolume，SV%）：
指曝气池混合液静止30min后沉淀污泥的体积分数，通常采用1L的量筒测定污泥沉降比。
（3）污泥体积指数（sludgevolumeindex,SVI）：
指曝气池混合液沉淀30min后，每单位质量干泥形成的湿污泥的体积，常用单位为ml/g。
污泥指数能较好的反映出活性污泥的松散程度，凝聚和沉降性能。
一般城市污水正常运行条件下的SVI在100～150之间。
SVI值过低，说明泥粒细小，无机质含量高，缺乏活性；
过高，说明污泥的沉降性能不好，并且已有产生膨胀现象的可能。
如果SVI>
200，污泥难于分离，容易产生污泥膨胀。
（4）污泥密度指数（SDI）：
指曝气池混合液在静置30min后，含于100mL沉降污泥中的活性污泥悬浮固体的克数。
（5）污泥龄（SRT）：
又称污泥平均停留时间。
指每日新增的污泥平均停留在曝气池中的天数，也就是曝气池全部活性污泥平均更新一次所需的时间，或工作着的活性污泥总量同每日排放污泥量的比值。
单位为d。
7.活性污泥法中的污泥参数
（1）污泥产率系数：
活性污泥每降解1kgBOD5所新生成的活性污泥的量。
（0.4-0.7）
（2）污泥负荷率（F/M）：
又称有机底物（F）与微生物量（M）的比值,是指曝气池内单位质量活性污泥在单位时间内承受的有机物含量。
单位kgBOD5/（kgMLSS·
d）（0.2-0.4）
（F/M比值是影响污泥增长速率，有机物去除速率，氧的利用速率以及污泥吸附凝聚性能的重要因素。
F/M大，说明营养过剩，微生物繁殖过快，处在对数增长期，去除率高，但污泥不易凝聚沉降，沉降性能差。
F/M小，说明营养过少，微生物由于缺乏营养而进入内源呼吸期，代谢自身细胞物质，影响去除效率，但沉降性能好。
因此，在废水处理中，应控制BOD负荷在一定的范围：
高负荷：
1.5～2.0；
中负荷：
0.2～0.5；
低负荷：
0.03～0.05。
）
（3）污染物容积负荷：
单位曝气池有效容积在单位时间内流入的污染物的量，kgBOD5/（m3·
d）表示。
（4）水力停留时间：
曝气池有效容积与污水流量之比值，表示污水在曝气池中的平均停留时间。
（6-10h）
8.活性污泥法的优缺点
活性污泥法具有处理能力强，出水水质好等优点，是当今世界范围内应用最广泛的一种废水生物处理工艺，但它也存在基建与运行费用较高、能耗较大、管理较复杂、易出现污泥膨胀和污泥上浮以及对氮、磷等营养物质去除效果有限等问题。
（二）活性污泥法的发展
1.常用的活性污泥法曝气池的基本形式
（1）推流式曝气池：
污水及回流污泥一般从池体的一端进入，水流呈推流型，底物浓度在进口端最高，沿池长逐渐降低，至池出口端最低。
（2）完全混合式曝气池：
污水一进入曝气反应池，在曝气搅拌作用下立即和全池混合，曝气池内各点的底物浓度，微生物浓度、需氧速率完全一致。
（3）封闭环流式反应池：
结合了推流和完全混合两种流态的特点，污水进入反应池后，在曝气设备的作用下被快速、均匀的与反应器中混合液进行混合，混合后的水在封闭的沟渠中循环流动。
封闭环流式反应池在短时间内呈现推流式，而在长时间内则呈现完全混合特征。
（4）序批式反应池（SBR）：
属于“注水-反应-排水“类型反应器，在流态上属于完全混合，但有机污染物却是随着反应时间的推移而被降解的。
其操作流程由进水、反应、沉淀、出水、闲置五个基本过程组成，从污水流入到闲置结束构成一个周期，所有处理过程都是在同一个设有曝气或搅拌装置的反应器内依次进行，混合液始终留在池中，从而不需另外设置沉淀池。
2.活性污泥法的主要运行方式
（1）传统推流式：
污水和回流污泥在曝气池的前端进入，在池内呈推流式流动至池的末端，充氧设备设置沿池长均匀布置，会出现前半段供氧不足，后半段供氧超过需要的现象。
（2）渐减曝气法：
渐减曝气布置扩散器，使布气沿程递减，而总的空气量有所减少，这样可以节省能量，提高处理效率。
（3）分布曝气：
采用分点进水方式，入流污水在曝气池中分3-4点进入，均衡了曝气池内有机污染物的负荷和需氧量，提高了曝气池对水质、水量冲击负荷的能力。
（4）完全混合法：
进入曝气池的污水很快被池内已存在的混合液所稀释、匀化，入流出现冲击负荷是，池液的组成变化较小，即该工艺对冲击负荷具有较强的适应能力；
污水在曝气池内分布均匀，F/M值均等，各部分有机污染物降解工况相同，微生物群体的组成和数量几近一致，曝气池内混合液的需氧速率均衡。
（5）浅层曝气法：
其特点是气泡形成和破裂瞬间的氧传递速率是最大的。
在水的浅层处用大量的空气进行曝气，就可以获得较高的氧传递速率。
（6）深层曝气法：
在深井中可利用空气作为动力，促进液流循环。
并且深井曝气池内，气流紊流大，液膜更新快，促使KLa值增大，同时气液接触时间延长，溶解氧的饱和度也由深度的增加而增加。
（7）高负荷曝气法：
在系统与曝气池构造方面与传统推流式活性污泥相同，但曝气停留时间为1.5-3.0个小时，曝气池活性污泥处于生长旺盛期。
主要特点是有机容积负荷或污泥负荷高，但处理效果低。
（8）克劳斯法（Kraus）：
把厌氧消化的上清液加到回流污泥中一起曝气，然后再进入曝气池，克服了高碳水化合物的污泥膨胀问题。
而且消化池上清液中富含氨氮，可以提供大量碳水化合物代谢所需的氮。
消化池上清液夹带的消化污泥相对密度较大，有改善混合液沉淀性能的功效。
（9）延时曝气法：
曝气时间很长，活性污泥在时间和空间上部分处于内源呼吸状态，剩余污泥少而稳定，无需消化，可直接排放。
本工艺还具有处理过程稳定性高，对进水水质、水量变化适应性强，不需要初沉池等优点。
（10）接触稳定法：
混合液的曝气完成了吸附作用，回流污泥的曝气完成稳定作用。
本工艺的特点是污水与活性污泥在吸附池内吸附时间短，吸附池容积较小，再生池的容积也较小，另外其具有一定的抗冲击负荷能力。
（11）氧化沟：
氧化沟是延时曝气法的一种特殊形式，它的池体狭长，池深较浅，在沟槽中设有表面曝气装置。
曝气装置的转动，推动沟内液体迅速流动，具有曝气和搅拌两个作用。
（12）纯氧曝气法：
纯氧代替空气，可提高生物处理速度。
在密闭的容器中，溶解氧的饱和度可提高，氧溶解的推动力也随着提高，氧传递速率增加了，因而处理效果好，污泥的沉淀性也好。
（13）吸附-生物降解工艺（AB法）：
处理效果稳定，具有抗冲击负荷和PH变化的能力。
该工艺还可以根据经济实力进行分期建设。
（14）序批式活性污泥法（SBR法）：
1.工艺系统组成简单，不设二沉池，曝气池兼具二沉池的功能，无污泥回流设备；
2.耐冲击负荷，在一般情况下无需设置调节池；
3.反应推动力大，易于得到优于连续流系的出水水质；
4.运行操作灵活，通过适当调节各单元操作的状态可达到脱氮除磷的效果；
5.污泥沉淀性能好，SVI值较低，能有效的防止丝状菌膨胀；
6.该工艺的各操作阶段及各项运行指标可通过计算机加以控制，便于自控运行，易于维护管理。
3.氧化沟的工艺特点：
（1）简化了预处理，氧化沟水力停留时间和污泥龄比一般生物处理法长，悬浮有机物可与溶解性有机物同时得到较彻底的去除，排出的剩余污泥已得到高度稳定，因此氧化沟可以不设初沉池，污泥也不需要进行厌氧消化。
（2）占地面积小，因在流程中省略了出次沉淀池、污泥消化池、有时还省略二次沉淀池和污泥回流装置，使污水处理厂总占地面积不仅没有增大，相反还可缩小。
（3）具有推流式流态特征，氧化沟具有推流特性，使得溶解氧浓度在沿池长方向形成浓度梯度，形成好氧、缺氧、厌氧条件。
通过对系统合理的设计与控制，可以取得更好的除磷脱氮效果。
（三）气体传递原理和曝气设备
1.氧吸收率：
指向混合液供给1kg氧时，水中所能获得的氧量。
评价鼓风曝气。
2.动力效率：
指单位动力在单位时间内所转移的氧量。
评价机械曝气。
3.
KL—液膜中氧分子的传质系数。
A—气液接触界面面积，m3
Cs—与界面氧分压所对应的溶液饱和溶解氧值。
C—溶液中溶解氧浓度。
4.影响KLa值的因素：
（1）溶解在水中的憎水性有机物影响KLa值。
（2）水体的温度同时影响KLa值和Cs值。
5.曝气作用：
1.向废水中供氧
2.起搅拌混合作用，使活性污泥处于悬浮状态，达到污泥同污染物、溶解氧充分接触。
6.曝气设备：
鼓风曝气和机械曝气
鼓风机供应一定的风量要满足生
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