《水污染控制工程》第三版下册复习考研指南重点难点指导Word格式.docx
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缺乏完善的经常性检验技术，没有明确规定。
S-P公式：
氧垂曲线：
P9图9-1
污水出路：
返回自然水体，经过深度处理后再生利用
1.经处理后排放水体：
逐步稀释、降解的自然净化过程。
2.再生利用：
回用于水质要求较低的市政用水、工业冷却水等。
污水排放标准：
1.水环境质量标准：
《地表水环境质量标准》、《海水水质标准》、《地下水质量标准》、《污水综合排放标准》：
规定地表水ⅠⅡ类水域、Ⅲ水域中划定的保护区和海洋水体中的第一类海域，禁止新建排污口，现有排污口应按水体功能要求，实行污染物总量控制，以保证受纳水体水质符合规定用途的水质标准。
2.污水排放标准：
浓度标准
总量控制标准：
是以与水环境质量标准相适应的水体环境容量为依据而设定的。
国家排放标准：
规定了水污染物最高允许排放浓度。
《污水综合排放标准》主要对工业废水。
行业排放标准
地方排放标准：
可增加污染物控制指标数，不能减少；
可提高排放标准的要求，不能降低。
第十章污水的物理处理
去除对象、目的
方法
一级处理
去除悬浮物质
截留、分离
二级处理
水中有机物、胶体
生物法
三级处理
进一步去除有溶性污染物
（深度处理）
三级处理：
排放为目标
深度处理：
回用为目标
格栅
原理：
机械截留
作用：
截留水中较粗大漂浮物和悬浮物
分类方式
种类
适用
栅条净间隙
粗格栅
污水厂一级处理
中格栅
污水厂经过粗格栅后
细格栅
雨水泵站前
格栅形状
平面
曲面
清渣方式
人工
流量小、截留污染物较少
机械
改善劳动和卫生条件
类型：
沉淀：
利用水中悬浮颗粒和水的密度差，在重力作用下产生下沉作用，以达到固液分离。
1.沉淀法可用于：
污水处理系统的预处理（沉砂池：
去除污水中易沉降的无机性颗粒物）
初级处理（初沉池）
生物处理后的固液分离（二沉池）
污泥处理阶段的污泥浓缩
2.沉淀类型：
自由沉淀：
（悬浮固体浓度不高时）颗粒间互不干扰，不受边界条件影响
絮凝沉淀：
颗粒因相互聚集增大而加速沉降，混凝沉淀及活性污泥在二沉池中间段的沉淀
成层沉淀：
（浓度较高）形成整体共同下沉，二沉池下部及污泥重力浓缩池开始阶段
压缩沉淀：
（高浓度）互相支承，二沉池污泥斗中的污泥浓缩及污泥重力浓缩池
3.自由沉淀理论基础：
假定：
颗粒为球形；
沉淀过程中颗粒的大小、形状、重力等不变；
颗粒只在重力作用下沉淀，不受器壁和其他颗粒影响；
颗粒即呈等速下沉。
球状颗粒自由沉淀的沉速公式（斯托克斯公式）：
意义：
如何增加沉淀池效率
表明颗粒沉速与下列因素有关：
沉速决定因素是
增加颗粒粒径有助于提高沉速；
水温上升，沉速增大。
4.理想沉淀池：
4个区域：
进口、沉淀、出口、污泥区域
沉淀区过水断面上各点的水流速度均相等，水平流速v；
悬浮颗粒在沉淀区等速下降，下沉速度为u；
在沉淀池的进口区域，水流中的悬浮颗粒均匀分布在整个过水断面上；
颗粒一经沉到池底，即认为已被去除。
——沉淀池的表面水力负荷，常用q表示，物理意义：
在单位时间内通过沉淀池单位表面积的流量，单位m3/（m2﹒s）或m3/（m2﹒h）
沉砂池：
重力分离或离心力分离为基础
去除污水中泥沙、煤渣等相对密度较大无机颗粒，以免影响后续处理构筑物正常运行
类型
优点
缺点
平流式沉砂池
截留无机物效果好、构造简单
流速不易控制、沉砂中有机性颗粒含量高、排砂常需要洗砂处理
曝气沉砂池
沉砂中有机物量低于5%
对原水曝气臭气难控制、对生物脱氮除磷的厌氧阶段或缺氧阶段不利
旋流沉砂池
加速颗粒沉淀、有机物随水流带走
洗净力无法达到曝气沉砂池的85%、叶轮缠绕
区别沉淀池：
所沉的是砂粒，去除对象是无机颗粒。
沉淀池：
分离悬浮固体的一种常用处理构筑物。
池型
适用条件
平流式
1.对冲击负荷和温度变化适应能力较强；
2.施工简单，造价低
1.多斗排泥时，每个泥斗需要单独设排泥管各自操作；
2.采用机械排泥时，大部分设备位于水下，易腐蚀
1.地下水位较高地质较差地区；
2.大、中、小型污水处理厂
竖流式
1.排泥方便，管理简单；
2.占地面积较小
1.池子深度大，施工困难；
2.对中级负荷及温度变化适应能及较差3.造价较高；
4.池径不宜过大
处理水量不大的小型污水处理厂
辐流式
1.机械排泥，运行较好；
2.排泥设备有定型产品。
1.水流速度不稳；
2.易于出现异重流现象；
3.机械排泥设备复杂，对池体施工质量要求高
1.地下水位较高地区；
2.大、中型污水处理厂
隔油池：
含油废水的来源：
是有开采及加工工业、固体燃料热加工、纺织工业中的洗毛废水、轻工业中的制革废水、铁路及交通运输业、屠宰及食品加工业、工业中车削工艺产生乳化液等。
废水中油的存在形态：
1.
可浮油：
静置会慢慢浮升到水的表面。
对于炼油厂废水，普通隔油池去除常用分离法：
2.细分散油：
斜板隔油池上浮
3.乳化油：
水中含有表面乳化剂呈乳化态。
“破乳”消除乳化剂作用，乳化油转化为可浮油
4.溶解油：
溶解度非常低
处理方法：
重力分离法去除可浮油和细分散油，采用气浮法、电解法等方法去除乳化油
破乳方法：
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，是乳化的液滴猛烈相碰撞而合并
5.如以粉末为乳化剂的乳化液，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（加热或冷却）来破坏乳状液的稳定
水处理中常用的混凝剂也是较好的破乳剂，不仅可以破乳，还对废水中的其他杂质起到混凝的作用
气浮池：
气浮法是一种有效的固-液和液-液分离方法，常用于对那些颗粒密度接近或小于水的细小颗粒的分离。
气浮工艺必须满足的基本条件：
1.向水中提供足够量的细微气泡
2.使废水中的污染物质能形成悬浮状态
3.使气泡与悬浮的物质产生黏附作用
电解气浮法：
电耗高、运行操作复杂
浮法的类型：
微孔曝气：
简单易行，易堵、气泡较大、效果不高
（按产生微细分散空气气浮法
气泡的方法）剪切气泡：
真空气浮法
溶解空气气浮法全加压溶气流程
（气泡析出时所处加压溶气气浮法部分加压溶气流程
压力不同）部分回流加压溶气流程（常用）
加压溶气气浮法的基本原理：
1.空气在水中的溶解度与压力及温度的关系：
一定温度下，溶解度与压力呈正比（亨利定律）
2.水中悬浮颗粒与微小气泡相黏附原理：
能否黏附与该类物质θ—接触角（湿润角）有关：
θ→0，亲水性强（亲水性物质）无力排开水膜，不易与气泡黏附，不能用气浮法去除；
θ→180，疏水性强，易与气泡黏附。
三种黏附方式：
气-颗粒吸附；
气泡顶托；
气泡裹挟
3.投加化学药剂提高气浮效果：
混凝剂
力溶气气浮法系统组成及设计：
三部分：
压力溶气系统、空气释放器、气浮分离设备
第十一章污水生物处理的基本概念和生化反应动力学基础
呼吸：
好氧呼吸：
细胞在氧的参与下，通过酶的催化作用，把糖类等有机物彻底氧化分解，产生出二氧化碳和水，同时释放出大量能量的过程。
以分子氧为最终电子受体
缺氧呼吸：
以氧化型化合物为最终电子受体
厌氧（发酵）：
微生物将有机物氧化释放的电子直接交给底物本身未完全氧化的某种中间产物，同时释放能量并产生不同的代谢产物。
以有机物为最终电子受体
好氧生物处理：
反应速度快、反应时间短、构筑物体积小、臭气少（中低浓度有机污水）
厌氧生物处理：
可回收能量（甲烷）、剩余污泥量少、运行费低
反应速率慢（维持较高反应温度要耗能）、反应时间长、构筑物体积大
微生物生长规律和生长环境：
微生物生长曲线：
4个生长期
延迟期、对数增长期、稳定期（减速增长期）、衰亡期（内源呼吸期）
微生物维持在活力很强的对数增长期未必获得最好处理效果，若要维持高活性，需有充足的营养物质，高浓度有机物进水含量易造成出水有机物超标，且污泥不易凝聚沉淀，泥水分离困难；
微生物维持在衰亡期，氧化分解有机物能力差，所需反应时间长；
实际中将活性污泥控制在稳定期末或衰亡初期。
微生物的增长与递变：
当有机物多时，以有机物为食料的细菌占优势，数量最多；
当细菌很多时，出现以细菌为食料的原生动物；
而后出现以细菌及原生动物为食料的后生动物。
微生物生长的环境：
1.微生物的营养：
BOD5:
N:
P=100:
5:
1
2.温度：
一般水处理10~35℃
3.pH：
活性污泥法曝气池中6.5~8.5
4.溶解氧
5.有毒物质
反应速率和反应级数：
反应速率：
单位时间里底物的减少量、最终产物的增加量或细胞的增加量。
在污水生物处理中，以单位时间底物的减少或细胞的增加来表示生化反应速率
反应级数：
反应速度与反应物浓度的n次方成正比，n为反应级数
微生物生长动力学：
米-门方程：
酶促反应速率与底物的关系
莫诺特方程：
微生物群体比增长速率与底物浓度之间的函数关系
劳-麦方程：
比底物利用速率与底物浓度之间的关系在整个浓度区间上连续
第十二章活性污泥法
活性污泥：
组成：
有活性的微生物（Ma）；
微生物自身氧化残留物（Me）；
吸附在活性污泥上不能被微生物所讲解的有机物（Mi）；
无机悬浮固体（Mii）
评价方法：
1.生物相观察
2.混合液悬浮固体浓度（MLSS）=Ma+Me+Mi+Mii
混合液挥发性悬浮固体浓度（MLVSS）=Ma+Me+Mi≈Ma
3.污泥沉降比（SV%）：
曝气池混合液静置30min后沉淀污泥的体积分数。
正常在30%左右
4.污泥体积指数（SVI）
5.污泥泥龄：
污泥新鲜程度，越大，老化污泥越多
基本流程：
曝气池、沉淀池、污泥回流及剩余污泥排放系统
活性污泥法：
基本形式：
1.推流式曝气池：
水流呈推流型，理论上推流横断面上各点浓度均匀一致，纵向不掺混，底物浓度进口端最高，延池长逐渐降低，至出口端最低
2.完全混合曝气池：
曝气池内各点的底物浓度、微生物浓度、需氧速率完全一致，耐冲击负荷能力大
3.封闭环流式反应池：
在短时间内呈推流式，长期时间内呈完全混合特征
4.序批式反应池：
进水、反应、沉淀、出水、闲置五个基本过程，流态上完全混合，但有机污染物却是随反应时间推移而被降解
三大主流工艺：
推流式、封闭环流式、序批式
发展和演变：
工艺
概述
传统推流式
流态推流式，首端有机污染负荷高，好氧速率高；
水质水量适应力差；
前半段供氧不足，后半段供氧超过需要
渐减曝气法
改变气量
改变供氧和需氧的差距，节能，提高处理效率
阶段曝气法
改变水量
更高污泥总量，污泥龄更高
高负荷曝气法
曝气停留时间1.5-3h，活性污泥处于生长旺盛期
有机物容积负荷高，曝气时间短
处理效果低、污泥沉淀效果差
发达国家少用
延迟曝气法
解决剩余污泥，加强内源呼吸
稳定性高，对进水水质、水量变化适应性强、不需初沉池
池体容积大、基建费运行费高、
小型污水处理系统
吸附再生法
混合液曝气完成吸附作用（降低BOD5），回流污泥曝气完成活性污泥再生
吸附时间短、吸附池容积小；
再生池回流污泥，容积也小；
有一定抗冲击负荷能力
限制有机物降解和氨氮硝化，处理效果低于传统法
溶解性有机物含量不太多
完全混合法
供氧速度、污水浓度、底物浓度一致；
抗冲击负荷
去除率不高，可能短流；
出口浓度=反应器内浓度；
有机负荷低产生膨胀现象
工业废水，尤其是浓度高
深层曝气法
污泥产量低，DO饱和浓度随深度增加增加
对地下水的污染？
纯氧曝气法
氧浓度90%以上代替空气，且在密闭容器中可回收
提高生物处理速率，处理效果好，污泥沉降性好，剩余污泥少，占地小，臭气少
故障？
克劳斯法
厌氧消化富含氨氮的上清液加到回流污泥一起曝气硝化
提供氮源，克服了高碳水化合物带来的污泥膨胀问题
碳水化合物含量高
吸附-生物降解工艺（AB法）
将吸附与降解分开
效果稳定，抗冲击负荷，根据经济实力分期建设
A级吸附再生产生污泥量大，出水效果比传统差；
两套回流设备，管理复杂
经济能力有限的
序批式活性污泥法
对污泥再曝气（可进行硝化、反硝化）再进水
曝气池兼具二沉池功能；
耐冲击负荷；
反应推动力大；
操作灵活；
污泥沉降性好
氧化沟
延时曝气特殊形式，流态推流式，动力学接近完全混合
循环活性污泥工艺
满足脱氮除磷+序批式特点，最主流
避免污泥膨胀
规模较小，工业污水
气体传递原理和曝气设备：
双模理论：
1.气液两相接触的自由界面附近，分别存在做层流流动的气膜和液膜。
在其外侧分别为气相主体和液相主体，两个主体均处于紊流状态，紊流程度越高，对应的层流膜厚度越薄
2.在两膜以外的气、液相主体中，由于液体的充分湍动（紊流），组分物质的浓度基本上是均匀分布的，不存在浓度差。
没有任何传质阻力（或扩散阻力）。
气体从气相主体传递到液相主体，又有的传质阻力仅存在于气、液两层层流液膜中。
3.在气膜中存在着氧的分压梯度，在液膜中存在氧的浓度梯度，是氧转移的推动力。
在气、液两相界面上，两相组分物质浓度总是互相平衡，界面上不存在传质阻力。
4.氧是难溶气体，溶解度小，传质阻力主要在液膜上，通过液膜的传质速率是氧转移过程的控制速度。
氧转移的影响因素：
1.污水水质：
有机物<
1；
盐分
2.水温：
T↑KLa↑cS↓
3.氧分压
氧转移速率与供气量的计算：
曝气设备：
鼓风曝气和机械曝气
1.鼓风曝气：
空气过滤器、鼓风机、空气输配管、扩散器
扩散器：
微气泡、小气泡、中气泡、大气泡（对应阻力↓）
2.机械曝气：
（按传动轴安装方向）竖轴、卧轴式
去除有机污染物的活性污泥法过程设计
脱氮除磷活性污泥法工艺及设计：
脱氮、除磷基本理论：
脱氮：
氨化-硝化-反硝化作用
氨化：
微生物分解有机氮化合物产生氨。
可在好氧或厌氧条件下进行
硝化：
亚硝化菌和硝化菌作用下，将氨态氮转化为好氧条件
反硝化：
缺氧条件下，在反硝化菌转化为氮气。
前置缺氧-好氧生物脱氮工艺：
将反硝化段设置在系统的前面，反硝化反应以污水中有机物为碳源，曝气池混合液中含有大量硝酸盐，通过内循环回流到缺氧池中，在缺氧池内进行反硝化脱氮。
特点：
反硝化产生碱度补充硝化反应之需；
利用原污水中有机物，无需外加碳源；
利用硝酸盐作为电子受体处理进水中有机污染物，节省后续曝气量，反硝化菌对碳源的利用更广泛，包括难降解有机物；
前置缺氧池有效控制污泥膨胀。
脱氮效率一般70%左右，出水中仍有一定浓度硝酸盐，二沉池中，可能进行反硝化，造成污泥上浮，影响出水水质。
除磷：
在厌氧-好氧或厌氧-缺氧交替运行中，利用聚磷菌厌氧释磷好氧（缺氧）超量吸磷
AP/O工艺：
厌氧-好氧，微生物吸收磷是可逆的，过长时间的曝气时间及污泥在沉淀池中长时间停留都可能造成磷的释放。
生物脱氮除磷工艺：
A2/O
同时脱氮除磷；
反硝化过程为硝化提供碱度；
反硝化过程同时去除有机物；
污泥沉降性能好
回流污泥含有硝酸盐进入厌氧区，对除磷效果有影响；
脱氮收内回流比影响；
聚磷菌核反硝化菌都需易降解有机物
倒置A2/O
厌氧区释磷无硝酸盐干扰；
无混合液回流时，流程简单节能；
好氧吸磷充分；
厌氧释磷得不到优质易降解碳源；
无混合液回流时总氮去除率效果不高
第十三章生物膜法
生物膜：
微生物细胞在水环境中，能在适宜的载体表面牢固附着，生长繁殖，细胞胞外多聚物使微生物细胞形成纤维状的缠结结构
生物膜法原理（吸附和稳定）
影响生物膜法处理效果的主要因素：
进水底物的组分和浓度、营养物质、有机负荷及水力负荷、溶解氧、生物膜量（主要指标：
生物膜厚度与密度）、pH
生物膜的6大特征：
微生物方面的特征：
微生物种类丰富，生物食物链长
存活世代时间长的微生物，有利于不同功能的优势菌群分段运行。
处理工艺方面的特征：
对水质、水量变动有较强的适应性
低浓度污水的处理
剩余污泥排放量少
运行管理方便
生物滤池基本流程：
由初沉池、生物滤池、二沉池组成。
进入生物滤池的污水，必须通过预处理，去除悬浮物、油脂等会堵塞滤料的物质，并使水质均化稳定。
二沉池可截留滤池中脱落的生物膜。
1.低负荷（普通）生物滤池：
处理效果好；
占地面积大，易堵塞，灰蝇多影响环境
高负荷生物滤池：
池体小；
负荷高时，有机物转化较不彻底，排除的生物膜易腐化
2.塔式生物滤池：
负荷高、生物相分层明显、滤床不易堵、占地小
回流目的：
降低进水浓度，稳定水质、水量，提高出水水质；
增加水力负荷，是老化的生物膜易脱落
生物接触氧化法：
填料比表面积大，池内充氧条件好。
具有较高的容积负荷
无需污泥回流，不存在污泥膨胀问题，运行管理方便
对水质水量的骤变有较强的适应能力
有机容积负荷较高时，污泥产率较低
工艺流程：
单级式、二级式、多级式
第一级接触氧化池内微生物处于对数增长期和减速增长期前段，生物膜增长较快，有机负荷较高，有机物降解速率较大；
后续接触氧化池内微生物处于生长曲线的减速增长期后端或生物膜稳定期，生物膜增长较慢，处理水水质逐步提高。
曝气生物滤池：
优点：
投资上，不需设二沉池，水力负荷、容积负荷高于传统污水处理工艺，停留时间短，节省面积和建设费用；
工艺上，生物量大，微絮凝作用抗冲击负荷能力较强，耐低温，不发生污泥膨胀，出水水质高；
运行上，易挂膜；
氧传输效率高，曝气量小，供氧动力消耗低，处理单位污水电耗地，自动化程度高，运行管理方便。
缺点：
对进水SS要求高，否则易引起滤料结团、堵塞；
水头损失较大，进水提升水头损失大；
反冲洗是决定滤池运行的关键因素：
冲洗不充分，可能出现结团现象，操作中，反冲洗出水回流入初沉池，对初沉池冲击负荷较大；
滤料随水流失等问题
通过排泥，但生物膜法污泥量少。
解决方法：
微絮凝，但效果有限
构造
特点
基本流程
生物滤池
普通生物滤池
高负荷生物滤池
塔式生物滤池
滤床和池体，布水设备，排水沟系统
运行简单，对水量水质承受能力较强，脱落的生物膜密实，易在二沉池中去除
初沉池—生物滤池-二沉池
生物转盘法
单轴单级
单轴多级
多轴多级
旋转圆盘，转动中心轴，动力及减速装置，氧化槽
不会发生堵塞，净化效果好；
能耗低，管理方便；
占地面积较大；
有气味产生，对环境有一定的影响
初沉池—生物转盘—二沉池—消毒
生物接触氧化法
池体、填料，进水布气
容积负荷高，氧利用率高，无需污泥回流，无污泥膨胀的问题
预处理—生物接触氧化池—二沉池
曝气生物滤池
上向流式，下向流式
池体，布水系统，布气系统，承托层，滤层，反冲洗系统
第十四章稳定塘和污水的土地利用
原理
稳定塘
塘内存在细菌，藻类，原生生物的共生系统，利用生物氧化分解
好氧塘（高负荷、普通、深度处理）
上层好氧，中层兼性，下层厌氧
兼性塘
在无氧状态下净化污水，有机负荷高（产酸发酵，甲烷发酵）
厌氧塘
人工曝气
曝气塘
污水的土地利用（利用农田，森林等土壤-微生物-植物构成法的陆地生态系统，对污水进行综合净化处理的生态工程）
对悬浮固体的去除（过滤截留，沉淀，生物吸附，作物阻隔）
BOD的去除（过滤，吸附截留，然后微生物降解）
氮的去除（吸附，生物脱氮，挥发）
P的去除（植物根系吸收，生物吸附和沉淀过程）
金属元素的去除（吸附沉淀，离子交换，螯合）
痕量有机物去除（挥发，光分解，吸附，生物降解）
病原微生物去除（过滤，吸附，干化，辐射，生物捕食，置于不利地点去除）
漫速渗流系统
快速渗流系统
地下渗流系统
地表漫流系统
人工湿地
填料，植物，微生物，动物作用
表面流湿地
水平流湿地
垂直流湿地
第十五章污水的厌氧生物处理
厌氧消化：
处理对象：
固体有机物
二段式原理：
液化阶段;
气化阶段
三段式原理：
水解发酵阶段，产氢产乙酸阶段，产甲烷阶段
影响因素：
PH（6.8~7.2），温度（在中温和高温下进行），搅拌和混合，生物停留时间（较
长为好），营养与C/N，有毒物质（H2S，重金属，氨）
几种厌氧消化工艺：
方法或反应器
传统消化法
在一个消化池内进行算话，甲烷化和固液分离
设备简单
反应时间长，池容积大，污泥易随水流带走
厌氧生物滤池
微生物固着生长在滤料表面，适用于悬浮固体量低的污水
设备简单，能承受较高负荷，出水悬浮固体低，能耗小
底部易发生堵塞，填料费用较贵
厌氧接触法
用沉淀池分离污泥并进行回流，消化池中进行适当搅拌，池内呈完全混合，能适应高有机物浓度和高悬浮固体的污水
能承受高负荷，有一定抗冲击负荷能力，运行稳定，不受进水悬浮固体的影响，出水悬浮固体低
负荷高时污泥会流失，设备较多，操作要求高
上流式厌氧污泥床反应器
消化和固液分离在一个池内，微生物量很高
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