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水污染控制工程期末复习第九章 污水水质与污水出路 排水泵站的房屋建筑由两部分组成：泵组间和进水间。 常用的排水泵：离心泵、混流泵、轴流泵、螺旋泵、潜污泵 污水的类型：包括生活污水，工业废水，初期污染雨水，城镇污水 生活污水:人们在日常生活中所产生的废水，主要包括厨房洗涤污水、厕所冲洗水、洗衣排水、沐浴排水及其它排水。 工业废水:工业废水是在工业生产过程中被生产原料、中间产品或成品等物料所污染的废水。 初期雨水:雨雪降至地面形成的初期地表径流。 城镇污水：生活污水和工业废水等。 水质分析指标：物理指标，化学指标，生物指标 物理性指标：温度、色度、嗅和味、固体物质 化学性指标：有机物：生化需氧量、化学需氧量、总有机碳和总需氧量、油类污染物、酚类污染物、表面活性剂、有机酸碱、有机农药、苯类化合物 无机物指标：植物营养元素；pH和碱度;重金属 污水中的氮有四种:有机氮、氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮。 含磷化合物：包括有机磷和无机磷。有机磷包括磷酸甘油酸、磷肌酸等，无机磷分磷酸盐和聚合磷酸盐。 3生 物 性 指 标：病毒、细菌总数、大肠菌群(常以大肠菌群数/L计： 饮用水：<3个/L ； 城市排水：<10000个/L） 河流的自净作用是指河水中的污染物质在河水向下游流动中浓度自然降低的现象。 4水体自净根据净化机制分为三类：物理净化：稀释、扩散、沉淀； 化学净化：氧化、还原、分解； 生物净化：水中微生物对有机物的氧化分解作用。 5污水排入河流的混合过程：竖向混合阶段横向混合阶段断面充分混合后阶段 水体受到污染后，水体中溶解氧逐渐被消耗，到临界点后又逐步回升的变化过程，称氧垂曲线。 第十章 污水的物理处理 1.格栅的清渣方法：人工清除 机械清除 2.格栅作用：去除可能堵塞水泵机组及管道阀门的较粗大悬浮物，并保证后续处理设施能正常运行。 3.筛网的作用：用于废水处理或短小纤维的回收；形式：振动筛网、水力筛网 沉淀法：是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，以达到固液分离的一种过程。 4.沉淀处理工艺的四种用法 ：a沉砂池：用以去除污水中的无机易沉物 b初次沉淀池：较经济地去除，减轻后续生物处理构筑物的有机负荷。 c二次沉淀池：用来分离生物处理工艺中产生的生物膜、活性污泥等，使处理后的水得以澄清。 d污泥浓缩池：将来自初沉池及二沉池的污泥进一步浓缩，以减小体积，降低后续构筑物的尺寸及处理费用等。 5.根据水中悬浮颗粒的凝聚性能和浓度，沉淀可分成四种类型：自由沉淀、絮凝沉淀、区域沉淀或成层沉淀、压缩沉淀 6.悬浮颗粒在水中的受力：重力、浮力 重力大于浮力时，下沉；重力等于浮力时，相对静止；重力小于浮力时，上浮。 7 斯托克斯定律： uS=1rS-rL××g×d218m由上式可知，颗粒沉降速度us与下述因素有关：当s大于L时，s-L为正值，颗粒以us下沉；当s与L相等时，us=0，颗粒在水中呈悬浮状态，这种颗粒不能用沉淀去除,可混凝或气浮；s小于L时，s-L为负值，颗粒以us上浮，可用浮上法去除。us与颗粒直径d的平方成正比，因此增加颗粒直径有助于提高沉淀速度，提高去除效果。us与成反比，随水温上升而下降；即沉速受水温影响，水温上升，沉速增大。 8.理想沉淀池的沉淀效率与池的表面积A有关，与池深H沉淀时间T池的体积V等无关 沉砂池的作用：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 沉砂池的工作原理：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 沉砂池的几种形式：平流式、竖流式、曝气沉砂池、旋流式沉砂池、Doer沉砂池等 9.沉淀池按使用功能分初次沉淀池、二次沉淀池：按水流方向分：平流式、竖流式、辐流式 沉淀池特点与适用条件 池型 优点 1. 对冲击负荷和温 度变化的适应能 力较强； 2. 施工简单，造价低 缺点 采用多斗排泥，每个泥斗需单独设排泥管各自排泥，操作工作量大，采用机械排泥，机件设备和驱动件均浸于水中，易锈蚀 1. 池深度大，施工困难； 2. 对冲击负荷和温度变化的适应能力较差； 3. 造价较高； 4. 池径不宜太大 适用条件 1. 适用地下水位较高及地质较差的地区； 2. 适用于大、中、小型污水处理厂 平流式竖流式1. 排泥方便，管理简单； 2. 占地面积较小 适用于处理水量不大的小型污水处理厂 辐流式1. 采用机械排泥，运行较好，1. 池水水流速度不稳定； 管理较简单； 2. 机械排泥设备复杂，对施工2. 排泥设备已有定型产品 质量要求较高 1. 适用于地下水位较高的地区； 2. 适用于大、中型污水处理厂 10.沉淀池由五部分组成：进水区、出水区、沉淀区、贮泥区、缓冲区 11.竖流式沉淀池的工作原理：在竖流式沉淀池中，污水是从下向上以流速v做竖向流动，废水中的悬浮颗粒有以下三种运动状态： 当u>v时，颗粒将以u-v的差值向下沉淀，颗粒得以去除； 当u=v时，则颗粒处于随遇状态，不下沉也不上升； 当u<v时，颗粒将不能沉淀下来，会被上升水流带走。 当颗粒属于自由沉淀类型时，其沉淀效果竖流式沉淀池的去除率要比平流式沉淀池低。 当颗粒属于絮凝沉淀类型时，由于在池中的流动存在着各自相反的状态，就会出现上升着的颗粒与下降着的颗粒，上升颗粒与上升颗粒之间、下沉颗粒与下沉颗粒之间的相互接触、碰撞，致使颗粒的直径逐渐增大，有利于颗粒的沉淀。 沉淀方式：间歇式、连续式；斜板沉淀池 12提高沉淀池沉淀效果的有效途径： 斜流式沉淀池， 对污水进行曝气搅动 ， 回流部分活性污泥 13.油的状态：呈悬浮状态的、细分散油、呈乳化状态的、呈溶解状态的 隔油池：平流式、斜板式 14.乳化油及破乳方法：当油和水相混，又有乳化剂存在时，乳化剂会在油滴与水滴表面上形成一层稳定的薄膜，这时油和水就不会分层，而呈一种不透明的乳状液。 当分散相是油滴时，称水包油乳状液； 当分散相是水滴时，则称为油包水乳状液。 15.破乳方法简介：破乳的基本原理：破坏液滴界面上的稳定薄膜，使油、水得以分离。 1、投加换型乳化剂 2、投加盐类、酸类：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、搅拌、振荡、转动：通过剧烈的搅拌、振荡或转动，使乳化的液滴猛烈相碰撞而合并。 5、过滤：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、改变温度：改变乳化液的温度来破坏乳化液的稳定。 某些乳化液必须投加化学药剂破乳，如钙、镁、铁、铝的盐类或无机酸、碱、混凝剂等。 16.水和废水的浮上法处理是将空气以微小气泡形式通入水中，使微小气泡与在水中悬浮的颗粒粘附，形成，颗粒粘附上气泡后，密度小于水即上浮水面，从水中分离，形成浮渣层。 浮上法处理工艺必须满足下述基本条件：必须向水中提供足够量的细微气泡；必须使污水中的污染物质能形成悬浮状态；必须使气泡与悬浮的物质产生粘附作用。 17.气浮法的类型按生产细微气泡的方法分：电解气浮法，分散空气气浮法 ，溶解空气气浮法。 (1) 电解气浮法是将正负极相间的多组电极浸泡在废水中，当通以直流电时，废水电解，正负两级间产生的氢和氧的细小气泡粘附于悬浮物上，将其带至水面而达到分离的目的。 (2) 分散空气气浮法 剪切气泡气浮法 微气泡曝气气浮法 溶解空气气浮法 从溶解空气和析出条件来看 真空气浮法：空气在常压下溶解，真空条件下释放； 加压溶气气浮法：空气在加压条件下溶解，常压下使过饱和空气以微小气泡形式释放出来。 空气在水中的溶解度与温度、压力有关。 在一定范围内，温度越低、压力越大，其溶解度越大。一定温度下，溶解度与压力成正比。 18.空气从水中析出的过程分两个步骤，即气泡的形成过程与气泡的增长过程。 气泡核的形成过程起决定性作用，有了相当数量的气泡核，就可以控制气泡数量的多少与气泡直径的大小。溶气气浮法要求在这个过程中形成数目众多的气泡核，溶解同样空气，如形成的气泡核的数量越多，则形成的气泡的直径也就越小，越有利于满足浮上工艺的要求。 微细气泡与悬浮颗粒的黏糊形式有气-颗粒吸附、气泡顶托、气泡裹挟 19化学药剂的投加对气浮效果的影响 一般的疏水性或亲水性的物质，均需投加化学药剂，以改变颗粒的表面性质，增加气泡与颗粒的吸附。这些化学药剂分为下述几类：混凝剂、浮选剂、助凝剂、抑制剂、调节剂 20.气浮池的功能是提供一定的容积和池表面积，使微气泡与水中悬浮颗粒充分混合、接触、粘附，并使带气颗粒与水分离。平流式气浮池、竖流式气浮池 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 1.生化法利用微生物的作用去除废水中胶体和溶解性有机物的方法。 2.污水生物处理技术分为:A、好氧生物处理法B、厌氧生物处理法 C、缺氧生物处理法 3.按照微生物生长方式的不同分为: A、悬浮生长法(活性污泥法) B、附着生长法(生物膜法) 4.按微生物生长速率，其生长可分为四个生长期 延迟期 对数增长期 稳定期衰亡期 新陈代谢：微生物不断从外界环境中摄取营养物质，通过生物酶催化的复杂生化反应，在体内不断进行物质转化和交换的过程。 分解代谢：分解复杂营养物质，降解高能化合物，获得能量。 合成代谢：通过一系列的生化反应，将营养物质转化为复杂的细胞成分，机体制造自身。 发酵：指供氢体和受氢体都参与有机化合物的生物氧化作用，最终受氢体无需外加，就是供氢体的分解产物。 呼吸方式 好氧呼吸 能量利用率42 缺氧呼吸 发酵 能量利用率26 受氢体 分子氧 无机物 有机物 化学反应式 C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O+2817.3kJ C6H12C6+4NO3 - 6CO2+6H2O+2N2+1755.6kJ C6H12C6 2CO2+2CH3CH2OH+92.0kJ 5.好氧生物处理是在有游离氧存在的条件下，好氧微生物降解有机物，使其稳定、无害化的处理方法。微生物利用废水中存在的有机污染物，作为营养源进行好氧代谢。这些高能位的有机物质经过一系列的生化反应，逐级释放能量，最终以低能位的无机物质稳定下来，达到无害化的要求，以便返回自然环境或进一步处置。 6.废水的厌氧生物处理是在没有游离氧存在的条件下，兼性细菌与厌氧细菌降解和稳定有机物的生物处理方法。在厌氧生物处理过程中，复杂的有机化合物被降解、转化为简单的化合物，同时释放能量。 7.生物脱氮 微生物分解有机氮化合物产生氨的过程称为氨化反应； 硝化反应是在好氧条件下，将NH4+转化为NO2-和NO3-的过程。 反硝化反应是指在无氧的条件下，反硝化菌将硝酸盐氮(NO3-)和亚硝酸盐氮(NO2-)还原为氮气的过程。 一般估算营养比例： BODNP 100 5 1按微生物生长速率，其生长可分为四个生长期：延迟期、对数增长期、稳定期、衰亡期 第十二章 稳定塘和污水的土地理 1.稳定塘的分类 常见：好氧塘、兼性塘、厌氧塘、曝气塘 按用途分: 深度处理塘、强化塘、储存塘 、综合生物塘 A好氧塘净化机理：塘内存在着菌、藻和原生动物的共生系统。塘内的藻类进行光合作用，释放出氧，塘表面的好氧型异氧细菌利用水中的氧，通过好氧代谢氧化分解有机污染物并合成本身的细胞质，其代谢产物CO2则是藻类光合作用的碳源。 藻类光合作用使塘水的溶解氧和pH呈昼夜变化。白天，藻类光合作用使CO2降低，pH上升。夜间，藻类停止光合作用，细菌降解有机物的代谢没有终止，CO2累积，pH下降。 B兼性塘净化机理兼性塘的有效水深一般为1.02.0m。水利停留时间为5-30d。上部为有氧层，下部为厌氧层，中间是兼性区。好氧区对有机污染物的净化机理与好氧塘相同。 兼性区的塘水溶解氧较低。异氧型兼性细菌，它们既能利用水中的溶解氧氧化分解有机污染物，也能在无分子氧条件下，以NO3-、CO32-作为电子受体进行无氧代谢。 厌氧区无溶解氧。污泥层中的有机质由厌氧微生物对其进行厌氧分解，其厌氧分解包括酸发酵和甲烷发酵两个过程。发酵过程中未被甲烷化的中间产物进入塘的上、中层，由好氧菌和兼性菌继续进行降解。而CO2、NH3等代谢产物进入好氧层，部分逸出水面，部分参与藻类的光合作用。 兼性塘不仅可去除一般的有机污染物，还可以有效地去除磷、氮等营养物质和某些难降解的有机污染物。 2.污水土地处理：是在在农田灌溉的基础上，运用人工调控利用土壤-微生物-植物组成的生态系统使污水中的污染物净化的处理方法。 3.土地处理技术有五种类型：慢速渗滤、快速渗滤、地表漫流、湿地和地下渗滤系统。 4.污水土地处理系统的净化机理：十分复杂，它包含了物理过滤、物理吸附、物理沉积、物理化学吸附、化学反应和化学沉淀、微生物对有机物的降解等过程。因此，污水在土地处理系统中的净化是一个综合净化过程。其对各项污染物的去除机理如下：悬浮固体的去除、BOD的去除、氮的去除、磷的去除、金属元素的去除、痕量有机物的去除、病原微生物的去除。 5.湿地是指不问其为天然或人工，长久或暂时性的沼泽、泥炭或水域地带，静止或流动，淡水，半咸水，咸水体，包括低潮时水深不超过6m的水域。 湿地包括多种类型：珊瑚礁、滩涂、红树林、湖泊、河口、沼泽、水库、池塘、水稻田等都属于湿地。其共同点是其表面常年或经常覆盖着水或充满了水，是介于陆地和水体之间的过渡带。 湿地可分为天然湿地和人工湿地。 第十三章 生物膜法 1.生物膜反应器包括生物接触氧化池、生物流化床、生物转盘、曝气生物滤池、生物滤池生物滤池、塔式生物滤池） 2.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，生长和繁殖，细胞胞外多聚物使微生物细胞形成纤维状的缠结结构。 3.生物膜的组成：细菌与真菌、原生动物与后生动物、滤池蝇、藻类 4.影响生物滤池性能的主要因素 ：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、pH、温度、有毒物质 5.典型的生物滤池的构造 ：滤床 、布水设备布水器、固定式喷嘴 布水系统）、排水系统 6.影响生物膜污水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、pH、温度、有毒物质 7.生物滤池中有机物的降解过程同时发生着多过程： A有机物在污水和生物膜中的传质过程B有机物的好氧和厌氧代谢过程 C氧在污水和生物膜中的传质过程 D生物膜的生长和脱落等过程 这些过程的发生和发展决定了生物滤池净化污水的性能。 影响生物滤池性能的主要因素有： 滤池高度、负荷率、回流、供氧。 生物滤池的负荷率有三种表达形式： 水力负荷率：以流量为准，m3(水)/m3(滤料) ·d 。 表面水力负荷率：m3/，又称平均滤率， m/d 。 有机负荷率：以BOD5为准，kg/。 8.回流利用污水厂的出水或生物滤池出水稀释进水的做法称回流，回流水量与进水量之比叫回流比。 9.滤床总体积 在滤池正常运行前，要有一个让它们适应新环境、繁殖壮大的始运行阶段，称为“驯化挂膜”阶段，“挂膜”阶段，即培养生物膜的阶段。 10.生物滤池机理：污水流过成熟滤床时，污水中的有机污染物被生物膜中的微生物吸附、降解，从而得到净化。 生物膜表层生长的是好氧和兼性微生物，其厚度约2mm。在这里，有机污染物经微生物好氧代谢而降解，终点产物是H2O、CO2、NH3等。 由于氧在生物膜表层已耗尽, 生物膜内层的微生物处于厌氧状态。在这里, 进行的是有机物的厌氧代谢, 终点产物是有机酸, 乙醇、醛和H2S等。 由于微生物的不断繁殖，生物膜不断加厚，超过一定厚度后，吸附有机物在传递到生物膜内层的微生物以前，已被代谢掉。此时，内层微生物因得不到充分的营养而进入内源代谢，失去其黏附在滤料上的性质，脱落下来随水流出滤池，滤料表面再重新长出新的生物膜。 11.生物转盘的主要组成部分：旋转圆盘、转动中心轴、氧化槽、动力及减速装置 12.接触氧化池的主要部分：池底 、填料、布水布气装置 13.曝气生物滤池工作原理：曝气生物滤池是充分借鉴污水处理接触氧化法和给水快滤池的设计思路，将生物降解与吸附过滤两种处理过程合并在同一单元反应器中。以滤池中填装的粒状填料(如陶粒、焦炭、石英砂、活性炭等)为载体，在滤池内部进行曝气，使滤料表面生长着大量生物膜，当污水流经时，利用滤料上所附生物膜中高浓度的活性微生物强氧化分解作用以及滤料粒径较小的特点，充分发挥微生物的生物代谢、生物絮凝、生物膜和填料的物理吸附和截留以及反应器内沿水流方向食物链的分级捕食作用，实现污染物的高效清除，同时利用反应器内好氧、缺氧区域的存在，实现脱氮除磷的功能。 曝气生物滤池形式：曝气生物滤池根据水流方向分为上向流和下向流两种：上向流是由底部进水，气水同向；下向流则是上部进水，气水反向。根据处理效果和控制来说，上向流运用得比较多。 14.床层的三种状态：固定床阶段 、流化床阶段 、液体输送阶段 固定床：液体以很小的速度流经床层时，固体颗粒处于静止不动的状态，床层高度也基本维持不变，这时的床层称 流化床：当液体流速大于b点流速，床层不再维持于固定状态，颗粒被液体托起而呈悬浮状态，且在床层各个方向流动，在床层上部有一个水平界面，此时由颗粒所形成的床层完全处于流化态状态。 流速控制在最大和最小速度之间 第十二章 活性污泥法 1.活性污泥：由细菌、真菌、原生动物、后生动物等微生物群体及吸附的污水中有机和无机物质组成的、有一定活力的、具有良好的净化污水功能的絮绒状污泥。 2.按栖息着的微生物分：大量的细菌、真菌、原生动物、后生动物 活性污泥的沉降浓缩性能 3.污泥沉降比：SV 取曝气池混合液至1000mL或100mL量筒，静止沉淀30min后，度量沉淀活性污泥的体积，以占混合液体积的比例表示污泥沉降比。 4.污泥体积指数：SVI SV不能确切表示污泥沉降性能，故人们想起用曝气池混合液沉淀30min后，每单位质量干泥形成的湿污泥的体积，来表示污泥沉降性能，单位为mL/g。(P103) 5.泥龄Qc ：生物固体平均停留时间或活性污泥在曝气池的平均停留时间，即曝气池内活性污泥总量与每日排放污泥量之比。 6.活性污泥在曝气过程中，对有机物的降解过程可分为两个阶段：吸附阶段、稳定阶段 a、吸附阶段 由于活性污泥具有巨大的表面积，而表面上含有多糖类的黏性物质，导致污水中的有机物转移到活性污泥上去。 b、稳定阶段 主要是转移到活性污泥上的有机物为微生物所利用。 7.混合液曝气过程中第一阶段BOD5的下降是由于吸附作用造成的，对于溶解的有机物，吸附作用不大或没有，因此，把这种方法称为接触稳定法，也叫吸附再生法。 8.构成活性污泥法的三个要素： 一是引起吸附和氧化分解作用的微生物，也就是活性污泥； 二是污水中的有机物，它是处理对象，也是微生物的食料； 三是溶解氧，没有充足的溶解氧，好氧微生物既不能生存，也不能发挥氧化分解作用。 提供三者接触反应的设备 - 曝气池 9.气体传递原理 物质从一相传递到另一相的过程称为传质过程，曝气过程中空气或纯氧中的氧从气相传递到液相中，亦是个传质过程，传质过程主要借助于扩散过程完成。 10.双模理论: 11.Fick扩散定律：物质从一相传递到另一相的过程称为传质过程，曝气过程中空气或纯氧中的氧从气相传递到液相中，亦是个传质过程，传质过程主要借助于扩散过程完成。 曝气的作用与曝气方式 1.好氧微生物的需氧代谢2.兼性微生物酶的好氧合成 12.混合液的搅拌作用 曝气方式： a.鼓风曝气系统 b.机械曝气装置：纵轴表面曝气机、横轴表面曝气器 c.鼓风+机械曝气系统 d.其他：富氧曝气、纯氧曝气 13.曝气设备：鼓风曝气、机械曝气。 鼓风曝气：空气净化器 鼓风机 空气输配管系统 扩散器 机械曝气：竖式曝气机 卧式曝气机 14.比较各种曝气设备性能的主要指标：氧转移率、充氧能力、氧利用率 15.生物除磷机理 厌氧环境中：污水中的有机物在厌氧发酵产酸菌的作用下转化为乙酸苷；而活性污泥中的聚磷菌在厌氧的不利状态下，将体内积聚的聚磷分解，分解产生的能量一部分供聚磷菌生存，另一部分能量供聚磷菌主动吸收乙酸苷转化为PHB(聚羟基丁酸)的形态储藏于体内。聚磷分解形成的无机磷释放回污水中，这就是厌氧释磷。 好氧环境中：聚磷菌将储存于体内的PHB进行好氧分解并释出大量能量供聚磷菌增殖等生理活动，部分供其主动吸收污水中的磷酸盐，以聚磷的形式积聚于体内，这就是好氧吸磷。剩余污泥中包含过量吸收磷的聚磷菌，也就是从污水中去除的含磷物质。 16.生物脱氮除磷工艺 a. 污水进入首段厌氧池，同时进入的还有从二沉池回流的活性污泥，聚磷菌在厌氧环境条件下进行磷的释放，同时转化易降解COD 、 VFA为PHB,部分含氮有机物进行氨化。 b. 在缺氧池中，首要功能是进行脱氮。回流混合液从好氧池带来的大量NO3-N和NO2N，回流量是原污水的2-4倍，反硝化菌利用污水中的有机物作碳源，将还原为N2释放至空气，因此BOD5浓度继续下降， NO3-N浓度大幅度下降，但磷的变化很小。 2c. 在好氧池中，有机物被微生物生化降解，其浓度继续下降；有机氮被氨化继而被硝化，使NH3-N浓度显著下降， NO3-N浓度显著增加，而磷随着聚磷菌的过量摄取也以较快的速率下降。 生物脱氮是在微生物的作用下，将有机氮和氨态氮转化为N2的过程。其中包括硝化和反硝化两个反应过程。 二沉池中普遍存在着四个区：清水区、絮凝区、成层沉降区、压缩区。两个界面：泥水界面和压缩界面。 活性污泥法处理系统：水力负荷、有机负荷、微生物浓度 、曝气时间 、污泥泥龄 、氧传递速率 、回流污泥浓度 、污泥回流比、曝气池的构造 、pH和碱度 、溶解氧浓度 、 17.污泥膨胀及其控制 混合液在1000mL量筒中沉淀30min后，污泥体积膨胀，上层澄清液减少，这种现象称为活性污泥膨胀。 18.活性污泥膨胀可分为 ：污泥中丝状菌大量繁殖导致的丝状菌性膨胀、并无大量丝状菌存在的非丝状菌性膨胀。 19.丝状菌性膨胀主要因素：污水水质、运行条件、工艺方法。 射流曝气的供氧方式可以有效地克制浮游球衣细菌引起的污泥膨胀。 20.在运行中，如发生污泥膨胀，针对膨胀的类型和丝状菌的特性，可采取的抑制措施： (1)控制曝气量，使曝气池中保持适量的溶解氧； (2)调整pH (3)如磷、氮的比例失调，可适量投加氮化合物和磷化合物； (4)投加一些化学药剂； (5)城市污水厂的污水在经过沉砂池后，跳跃初沉池，直接进入曝气池。 21.在设计时，对于容易发生污泥膨胀的污水，可以采用以下一些方法： (1)减少城市污水厂的初沉池或取消初沉池，增加进入曝气池的污水中的悬浮物，可使曝气池中的污泥浓度明显提高，污泥沉降性能改善； (2)两级生物处理法，即采用沉砂池一级曝气池中间沉淀池二级曝气池二次沉淀池的工艺等工艺； (3)对于现有的容易发生污泥严重膨胀的污水厂，可以在曝气池的前面部分补充设置足够的填料； (4)用气浮法代替二次沉淀池，可以有效地使这个处理系统维持正常运行。 22.活性污泥通常运行在pH=6.58.5的条件下 第十五章 污水的厌氧生物处理 污水厌氧生物处理是指在无分子氧条件下通过厌氧微生物 (包括兼性厌氧菌及专性厌氧菌）的作用，将污水中的各种复杂有机物分解转化成甲烷和二氧化碳等物质的过程，也称为厌氧消化。 对批量污泥静置考察，可以见到污泥的消化过程明显分为两个阶段。固态有机物先是液化，称液化阶段；接着降解产物气化，称气化阶段；在常温下，整个过程历时半年以上。 传统的厌氧消化理论为两阶段理论： 第一阶段：酸化阶段，最显著的特征是液态污泥的pH值迅速下降。污泥中的固态有机物或污水中的大分子化合物，如淀粉、纤维素、油脂、蛋白质等，在无氧环境中降解时，转化为有机酸、醇、醛、水分子等液态产物和CO2、H2、NH3、H2S等气体分子，气体大多溶解在泥液中。转化产物中有机酸是主体。低pH值有抑制细菌生长的作用，NH3的溶解产物NH4OH有中和作用。 第二阶段：气化阶段，由低分子的有机酸经微生物作用转化为气体，气体类似沼泽散发的气体，可称沼气，主体是CH4，CO2也相当多，还有微量H2、H2S等，因此气化阶段常称甲烷化阶段。 污泥的厌氧处理面对的是固态有机物，所以称为消化。 三阶段理论在书本P275 四阶段理论在上图 第十六章 污水的化学与物理化学处理 1.污水的化学处理是指采用化学药剂式化学材料对污水中溶解性或胶体状态的污染物，通过化学反应使污染物与水分离，或改变污染物的性质，如降低污水中的酸碱度、去除金属离子、氧化某些物质以及有机物等，以除去水中杂质的处理方法。 2.常用的化学处理方法有化学混凝、中和法、化学沉淀法和氧化还原法。 3.处理对象主要是污水中 无机的或有机的(难于生物降解的)溶解物质 或 胶体物质。 4.混凝原理：(1) 压缩双电层作用 (2) 吸附架桥作用 (3) 网捕作用 5.根据分散粒度不同，污水可分为三类： 1）分散相粒度0.1-1nm间的称为真溶液； 2）分散相粒度在 1-100nm间的为胶体溶液； 3）分散相粒度大于 100nm称为悬浮液。 6.对于混凝剂而言，在废水处理时： 无机混凝剂 压缩双电层和吸附架桥以及网捕都具有重要作用；高分子混凝剂 吸附架桥起主要作用。 7.凝聚(coagulation)：在水处理中，凝聚是指脱稳的胶粒相互聚集为较大颗粒的过程。 8.絮凝(flocculation)：絮凝则是指末经脱稳的胶体由于高分子物质吸附架桥作用而聚结成大颗粒的现象。 9.混凝：是凝聚、絮凝两各过程的总称。是水中胶体粒子及微小悬浮物的聚集过程。 10. 当混凝剂投放水中后，应立即进行剧烈搅拌，使带电聚合物迅速均匀地与全部胶体杂质接触，使胶体脱稳，随后，脱稳胶体在相互凝聚的同时，靠聚合度不断增大的高聚物的吸附架桥作用，形成大的絮凝体，使混凝过程很好完成。 11.无机盐类混凝剂：目前应用最广的是铝盐和铁盐 12.钡盐沉淀法 主要用于处理含六价铬的废水。沉淀剂：碳酸钡、氯化钡、硝酸钡、氢氧化钡等。以碳酸钡为例： BaCO3+CrO42- BaCrO4+ CO32- 为了提高除铬效果，应投加过量的碳酸钡，反应时间应保持2530min。投加过量的碳酸钡会使出水中含有一定数量的残钡。在回用前可用石膏法去除： CaSO4+Ba2+ BaSO4+Ca2+ 13.化学氧化还原是指加人氧化剂或还原剂将污水中有害物质氧化或还原为无害物质的方法。1、 加氯氧化CN-根 2、 电解法 3、 置换法 1、 氧化法 电镀废水往往含有CN-,可加氯氧化为N2和CO2 氰离子CN-的氧化破坏分两阶段进行。 第一阶段， pH大于10， CN： Cl2 =1：2.7， CN被氧化为氰酸根CNO： CN+Cl2+2OH- CNO +2Cl +H2O ； 第二阶段，pH值8.5， CN：Cl2 =1：4.1， CNO进一步氧化降解或水解： 2CNO +4OH- +3Cl2 2CO2+N2 +6Cl +2H2O 2、还原法 向废水中投加还原剂，氧化废水中的有毒有害物质，使其转变为无毒无害的或毒性小的新物质的方法。 含铬废水的处理硫酸亚铁石灰法除铬 废水中的六价铬主要以两种形式存在：铬酸根CrO42-和重铬酸根Cr2O72-在水中：CrO42- +8H+ +3Fe2+ Cr3+ +4H2O +3Fe3+ Cr2O72- +14H+ +6Fe2+ 2Cr3+ +7H2O +6Fe3+投加硫酸亚铁时：Cr6+Cr3+Fe2+ Fe3+(氧化) 再投加石灰，使pH为7.5-9.0可以生成Cr(OH)3+Fe(OH)3 3、电解法处理含CrO42-根的废水：电极是铁板 -2+3+阳极反应： Fe-2e®Fe2+CrO2+3Fe3+4H2O4+3Fe+8H®Cr阴极反应： -2H+2e®H2­CrO2+3e+8H+®Cr3+4H2O4 14.吸附是一种物质附着在另一种物质表面上的过程，它可以发生在气一液、气一固、液一固两相之间。 15.在污水处理中，吸附则是利用多孔性固体吸附剂的表面吸附污水中的一种或多种污染物，达到污水净化的过程。这种方法主要用于低浓度工业废水的处理。 16. 吸附原理 一、吸附方法：物理吸附、化学吸附 1、物理吸附：吸附剂与吸附物质之间是通过分子间引力(即范徳华力)而产生的吸附. 2、化学吸附：吸附剂与被吸附物质之间产生化学作用，生成化学键引起吸附. 二、影响吸附的因素 1、溶质的性质 2、溶液的性质 三、吸附阶段：颗粒外部扩散阶段吸附质从溶液中扩散到吸附剂表面 孔隙扩散阶段吸附质在吸附剂孔隙中继续向吸附点扩散 吸附反应阶段吸附质被吸附在吸附剂孔隙内的吸附点表面 17吸附速度主要取决于外部扩散速度和孔隙扩散速度 18.离子交换法是一种借助于离子交换剂上的离子和污水中的离子进行交换反应而除去污水中有害离子的方法。是水处理中软化和除氧的主要方法之一。 在污水处理中主要用于去除污水中的金属离子。是可逆性化学吸附。 19. 交换势 交换势大，交换离子越容易取代树脂上的可交换离子，也就表明交换离子与树脂之间的亲和力越大。 离子交换剂按母体材质不同可以分为无机和有机两大类. 20.膜析法是利用天然或人工合成膜以外界能量或化学位差作推动力对水溶液中某些物质进行分离、分级、提纯和富集的方法的总称。 21.动力：1、分子扩散作用扩散渗析法 2、电力电渗析法 3、压力反渗析法和超过滤法 22.膜分离是利用特殊的薄膜对液体中某些成分进行选择性透过的统称。 23.溶剂透过膜的过程称为渗透，溶质透过膜的过程称为渗析。 24. 电渗析法 电渗析是在直流电场的作用下，以电位差为推动力，利用阴、阳离子交换膜对溶液中阴、阳离子的选择透过性(即阳膜只允许阳离子通过，阴膜只允许阴离子通过），而使溶液中的溶质与水分离的一种物理化学过程。从而实现溶液的浓缩、淡化、精制和提纯的一种膜过程。 25.超过滤与反渗透的异同 超过滤简称超滤，它同反渗透一样，都是利用膜来分离废水中溶解的物质。 两种方法的共同点在于：两种过程的动力同是溶液的压力，在溶液的压力下，溶剂的分子通过薄膜，而溶解的物质被阻滞在膜表面上 26.超滤的原理：超滤又称为超过滤，通过膜表面的微孔结构对物质进行选择性分离。当液体混合物在一定压力下流经膜表面时，小分子溶质透过膜，而大分子物质则被截留，使原液中大分子浓度逐渐提高，从而实现大、小分子的分离、浓缩、净化的目的。 超滤用于去除废水中大分子物质和微粒。 超滤截留大分子物质的机理是：膜表面的孔径机械筛分作用；膜孔阻塞、阻滞作用；膜表面及膜孔对杂质的吸附作用。 27.回用水水质基本要求 为达到污水回用安全可靠，城市污水回用水水质应满足以下基本要求： 回用水的水质符合回用对象的水质控制标准； 回用系统运行可靠，水质水量稳定； 对人体健康、环境质量、生态保护不产生不良影响； 回用于生产目的时，对产品质量无不良影响； 对使用的管道、设备等不产生腐蚀、堵塞、结垢等损害； 使用时没有嗅觉和视觉上的不快感。 第十八章 污泥的处理和处置 1.污泥的处理和处置，就是要通过适当的技术措施，使污泥得到再利用或以某种不损害环境的形式重新返回到自然环境中 2.污泥中的水分：游离水、毛细水、内部水 (1) 游离水: 存在于污泥颗粒间隙中的水，称为间隙水或游离水，约占污泥水分的70左右。这部分水一般借助外力可与泥粒分离。 (2) 毛细水: 存在于污泥颗粒间的毛细管中，称为毛细水，约占污泥水分的20左右。也有可能用物理方法分离出来。 (3) 内部水：黏附于污泥颗粒表面的附着水和存在于其内部(包括生物细胞内的水)的内部水，约占污泥中水分的10左右。有干化才能分离，但也不完全。 3.污泥处置的前处理：为了避免污泥进入环境时，其有机部分发生腐败,污染环境，常在脱水之前先进行降解，称稳定。经过稳定的污泥如果脱水性能差，则还需调理。 4.污泥的处置：农业利用、建材、填埋、焚烧、投放海。 5.污泥浓缩是降低污泥含水率、减少污泥体积的有效方法。主要减缩污泥的间隙水。 方法：沉降法、气浮法、离心法。 6.离心浓缩法原理:利用污泥中固、液相的密度不同，在高速旋转的离心机中受到不同的离心力而使两者分离，达到浓缩的目的。 效果指标 ：出泥含固率、固体回收率 7.污泥稳定化的处理方法: 厌氧消化法、好氧消化法、氯化氧化法、石灰稳定法、热处理法 8.污泥脱水的作用是去除污泥中的毛细水和表面附着水，从而缩小其体积，减轻其质量。 污泥的自然干化:污泥干化床 污泥的机械脱水及其设备：转筒离心机、板框压滤机、带式压滤机、真空过滤机 第十九章 污水处理厂的设计 选择厂址或站址(在工厂、企业内，往往将污水处理厂称为废水站)时，一般应考虑以下一些问题： 厂址应选在地质条件较好的地方。地基较好，承载力较大，地下水位较低，便于施工。 处理厂应尽量少占土地和不占良田。同时，要考虑今后有适当的发展余地。 要考虑周围环境卫生条件。 处理厂应设在靠近电源的地方，并考虑排水、排泥的方便。 处理厂应选择在不受洪水威胁的地方，否则应考虑防洪措施。 城镇污水厂的流程按照处理效率，污水厂可以分为三级： 一级处理厂沉淀法 一级加强处理厂化学混凝沉淀法、生物处理法、化学生物絮凝处理 二级处理厂生物处理法 工业废水的处理在具体确定工厂的废水处理方案之前，先要调查研究下列各点： (1) 本厂工业废水的特点，包括污染环境的是有毒物、有机物，还是特殊物质(如油、酸、碱、悬浮物等)，水量多少，变化如何； (2) 循环给水和压缩废水量的可能性； (3) 回收利用废水中的有用物质的方式方法； (4) 废水排入城市沟道的可能性； (5) 生活污水情况。 平面布置的原则 (1) 布置应紧凑，以减少处理厂占地面积和连接管(沟道)的长度，并应考虑工作人员的方便。 (2) 各处理构筑物之间的连接管(沟道)应尽量避免立体交叉，并考虑施工、检修方便。 (3) 在高程布置上，充分利用地形，少用水泵并力求挖填土方平衡。 (4) 使需要开挖的处理构筑物避开劣质地基。 (5) 考虑分期施工和扩建的可能性，留有适当的扩建余地。 计算题： 5、已知污水处理厂设计平均流量Q=20000M3/d，服务人口100000 人，初沉污泥量按25g/，污泥含水率97，请设计曝气沉砂池和平流式沉淀池。 解：Qmax=20000/(24*3600)