环境工程概论第3章水污染及其控制工程水污染控制技术.ppt

主要学习内容（32学时）,章节安排,1,2,3,4,6,总论（3）,环境生态学基础（3）,水污染及其控制工程（8）,物理性污染及其控制（4）,大气污染过程及其控制工程（6）,5,固体废物处理及其应用（2）,7,环境质量评价及环境管理（4）,8,清洁生产与审核（2）,第三章水污染及其控制工程,第一节 水污染问题第二节 水体污染过程及自净机理第三节 水污染控制技术方法,第三节 水污染控制技术方法,一、概述二、物理法三、化学法及物理化学法四、生物化学法,兴趣是最好的老师,21、水污染治理的原则是什么？22、按照废水处理的作用原理分为哪几种方法？各自的处理对象是什么？23、按照水的处理程度划分，水处理分为几级，各级采用的具体处理方法是什么？24、什么是废水处理流程？污水净化后一般有哪几种处置方式？25、格栅的主要作用是什么？筛网的主要作用是什么？26、过滤主要去除的物质是什么？滤池为什么要进行反冲洗？27、沉淀有哪几种类型？沉淀池有哪几种类型？沉淀和浮上法的主要不同在哪里？28、气浮的原理？其主要目的是什么？气泡的产生方法有哪几种？29、加压溶气法主要有哪几种流程？溶气法的原理是什么？最普遍的是哪一种？30、酸性水中和处理有几种方式？31、化学沉淀法主要去除的目标物是什么？,兴趣是最好的老师,31、化学沉淀法主要去除的目标物是什么？32、臭氧氧化法的主要优点是什么？33、吸附的原理是什么？常用的吸附剂是什么？34、离子交换法的主要用途？其和吸附法的区别是什么？35、什么是膜分离法？什么是反渗透？反渗透和超滤有什么区别？36、生物化学处理法去除的主要目标物是？主要分哪两大类方法？37、什么是活性污泥？其主要性能指标有哪几个？38、MLSS和MLVSS主要区别是什么？SV和SVI分别表示污泥的什么性能？两者有何关系？39、绘图表示普通活性污泥法的基本流程？标明各单元的名称并说明其作用？40、什么是生物膜法？一个普通生物滤池主要由哪几部分组成？41、什么是生物接触氧化法？42、什么是厌氧生物处理？三阶段的名称是什么？,第三节 水污染控制技术方法,解决水资源短缺和水污染的一个主要途径在于水处理。在很多地方并不是没有水，而是水质不合用。如果能通过人工和自然的处理，使水满足使用和环境的各种要求，并循环使用，则缺水问题将得到缓解。,一、概述,水处理的主要任务：改善水质。即采用各种方法将废水中的污染物分离出来，或将其转化为无害的物质，从而使废水得到净化。,给水处理：将原水中的杂质去掉，加工成符合生产和生活使用水质要求的成品水；排水处理：收集使用过的废水并处理到水质符合循环使用或排放要求。,一、概述,（一）水污染防治的目标 确保地面水和地下饮用水源地的水质。恢复各类水体的使用功能。还清地面水体的水质，恢复其美好的观瞻，增加人类居住区的悦人景色。,一、概述,（二）水污染防治的主要任务 进行区域、流域或城镇的水污染防治规划。加强对污染源的控制。对各类废水进行妥善的收集和处理。加强对水环境、水资源的保护。,一、概述,（三）水污染防治的原则“防”、“管”、“治”,1、“防”（预防）“防”是指对污染源的控制，通过有效控制使污染源排放的污染物量减少到最少量。推行“清洁生产”工艺 减少末端治理，“零排放”节水，减少生活污水排放量 施肥和农药的合理使用,一、概述,2、“管”“管”是指对污染源，水体及处理设施的管理。对污染源的经常监测和管理；对污水处理厂的监测和管理；对水体卫生特征的监测和管理。例如：,例如：限期治理，2000年零点行动 规范排污口 关停“十五小”排污许可证、总量控制指标 排污收费（水量污染物量）环保设施“三同时”验收,一、概述,3、“治”“治”是水污染防治中不可缺少的一环。通过各种治理措施，对污（废）水进行妥善的处理，确保在排入水体前达到国家或地方规定的排放标准。,一、概述,（四）控制水污染途径 思路：1、减少废水排放量；2、降低废水中污染物浓度。例如：,（1）改革生产工艺，发展清洁生产工艺。（2）改进生产装置的结构性能。（3）发展封闭系统，重复利用废水。（4）清污分流，分隔治理。（5）回收有用物质。（6）适当处理，安全排放。（7）节约用水。（8）排出系统控制。,一、概述,（五）水污染控制工程的基本内容 物理法 化学法、物理化学法 生物处理法 水系污染防治工程,一、概述,（六）废水处理技术概述 废水处理的基本任务是采用各种方法将废水中的污染物分离出来，或将其转化为无害的物质，从而使废水得到净化。1废水处理方法的分类：（1）按照废水处理的作用原理分类 物理法、化学法、物理化学法、生物法,一、概述,物理法 利用物理作用使悬浮状态的污染物质与废水分离，在处理过程中污染物质的化学性质不发生变化。,处理对象：悬浮物 处理方法：a 截留 b 沉淀 c 过滤 d 气浮 e 离心分离 f 膜分离,一、概述,化学法、物理化学法 利用某种化学反应使废水中污染物质的性质或形态发生改变，而从水中除去的方法。,处理对象：溶解性污染物质或胶体物质。处理方法：a 混凝 b 中和 c 氧化还原 d 电解 e 萃取 f 吸附 g 离子交换,一、概述,生化法（生物法）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。A、好氧生物处理法（如活性污泥法、生物膜法、氧化塘等）B、厌氧生物处理法,一、概述,（2）按照废水处理程度划分 一级处理（包括预处理）二级处理（生物处理）三级处理（深度处理）,一、概述,预处理,主要任务：为某种意图而进行的污水处理。去除污水中某些特殊有害物质或降低其浓度。,处理方法：机械法、物化法、生化法（多用厌氧法，如水解酸化法）。,一、概述,一级处理（物理处理）,主要任务：从废水中去除漂浮物和悬浮物，调节废水pH值，减轻废水的腐化程度和后续处理的工艺负荷。,常用方法：筛滤法、重力沉淀法、上浮法（如隔油法）、气浮、离心分离、滤池、微滤机等。,一、概述,二级处理（生物处理）,主要任务：大幅度地去除污水中呈胶体和溶解状态的有机物。,处理方法：以生化处理为主体工艺。主要有活性污泥和生物膜法。,一、概述,三级处理（深度处理或高级处理）,主要任务：防止受纳水体发生富营养化和受到难降解的有毒化合物的污染。/污水回用。,去除对象：污水中的N、P及难生物降解的有机物、病原菌、矿物质（盐类）等。,处理方法：生物处理、活性炭吸附、离子交换、电渗析、反渗透、消毒等。,一、概述,污泥处理：污泥是污水处理过程中的产物。处理程度不同，污泥成分不同。污泥处置。,一、概述,2典型的处理流程简介 废水中的污染物是多种多样的，不能预期只用一种处理方法就能够把所有的污染物质去除殆尽，一种废水往往需要把几种处理方法联合成有机整体，并合理配置其主次关系和前后顺序，才能达到最经济有效地处理要求的程度。这种处理系统，叫废水处理流程(废水处理系统)。,一、概述,设计废水处理流程的原则：先易后难，先简后繁,即：首先使用物理法，然后再使用生化法和物化法。,具体原则：首先去除大块漂浮物质，然后再依次去除悬浮固体，胶体物质、溶解性物质。,一、概述,工业废水的水质千差万别，处理要求也极不一致.一般的废水处理程序：澄清回收污染物处理再用或排放比较成型的流程：城市污水处理流程。,一、概述,（1）一级处理厂流程,一、概述,（2）二级处理厂（活性污泥法）流程,二级生化污水处理厂,北京高碑店污水处理厂的工艺流程图,高碑店污水处理厂的工艺流程与平面布置,初沉池,曝气池,二沉池,二期,曝气池,二沉池,初沉池,一、概述,（3）三级处理厂流程,去除氮、磷,去除剩余有机污染物,去除无机盐类,杀灭病原菌、病毒,二级处理出水,出水,三级处理厂流程,一、概述,城市污水三级处理全流程,一、概述,（4）工业废水处理流程,一、概述,1,图1-9 造纸废水处理工艺流程图,一、概述,3.污水净化后的处置方式,排入水体，作为水体的补给水：排入水体是污水的自然归宿，是造成水体遭受污染的原因之一。同时由于水体自净作用，可使污水得到进一步净化。,灌溉田地 灌溉田地可使污水得到充分利用，但符合农溉标准，使土壤与农作物免遭污染。,重复利用：是最合理的出路。循环冷却水外排水回用。污水进一步净化作城市、工矿企业给水源；城市污水为给水源，处理后作生活杂用水或饮用水。建筑中水回用。,地下水回灌,污水回用应满足下列要求：对人体健康不应产生不良影响；对环境质量和生态系统不应产生不良影响；对产品质量不应产生不良影响；应符合应用对象对水质的要求或标准；应为使用者和公众所接受；回用系统在技术上可行、操作简便；价格应比自来水低廉；应有安全使用的保障。,（一）格栅和筛网分离水中悬浮物，简单，易，效果良好1格栅（废水第一道设施）一组平行的金属栅条组成的框架，斜置在水通道上（废水通道上，或原水进口，取水口进口）。截留粗大悬浮物（20mm）。通常是废水处理流程 的第一道设施。污物人工清除：劳动条件恶劣，强度大。污物机械清除：链条拉动齿耙转动。,二 物理处理法,2筛网金属条或化学纤维纺织成网，筛孔0.151.0mm。截留细碎悬浮物（1mm）。适用于纤维类和动植物残体碎屑。结构要求：即要易截留，又要便于卸料及清理筛面。类型：水力回转筛：废水回转筛固定筛滤水槽出水。固定式斜筛：废水斜筛滤水筛出水。（造纸白水）,图8-3 水力回转筛结构示意图,二 物理处理法,（二）过滤1概述定义：用具有孔隙的粒状滤料层（石英砂）截留水中的不溶污染杂质。（沉淀池后）目的：去除经生物絮凝和化学絮凝后不能沉降的颗粒和胶体物质；增加对SS、浊度、P、BOD、重金属、石棉、细菌、病毒以及其它一些污染物质的去除效果；去除悬浮物等干扰物质，减少消毒费用；克服生物和化学处理过程中水质的变化，保证连续操作，使出水水质稳定，提高处理厂的全面可靠性；保护后续装置。,二 物理处理法,1-进水干管；2-进水支管；3-清水支管；4-排水管；5-排水阀；6-集水渠；7-滤料层；8-承托层；,9-配水支管；10-配水干管；11-冲洗水管；12-清水总管；13-排水槽；14-废水渠；15-走道空间,深层压力砂滤罐,机理：（1）筛滤作用：使得滤料上粗下细，截留较大的固体污染物在顶层，形成污染物的薄膜，起主要的过滤作用，属于阻力截留或筛滤作用。（2）沉降作用：细小滤料，有大量沉降面积（1m3料有400m2），杂质在此面上沉淀。（3）吸附凝聚：滤料面积大，可以物理吸附（分子力、电场力）。滤料空隙小，增加胶体颗粒碰撞机会，促使凝聚。,二 物理处理法,影响因素：（1）原水水质：小而密实的絮体易被截留，大而疏松的絮体难于被截留。（2）滤层构造：废水杂质多，应采用双层或混合滤料层。（3）工艺参数：滤速下降水质上升。,二 物理处理法,2过滤过程：过滤、反洗交替进行（1）过滤：废水经过滤层变为清水，截留杂质。周期8 12h。使用，P，滤层质量，水量G，水质变差。当出水不合格时，就要停止过滤，进行反洗。过滤和反洗交替进行（2）反洗：清水反洗，冲去污物。周期2030min从停止过滤到冲洗完毕，冲洗水约占滤池生产水量的13。（3）底部有配水系统：过滤和反洗均经过，使滤水出水均匀和反洗水均匀通过滤层。,二 物理处理法,3滤层（如石英砂）满足：机械强度。化学稳定性，耐蚀，无害。一定的颗粒级配不同直径的颗粒所占的重量比例。越不均匀，含污能力越小；反洗时，易冲去细体和孔隙率孔隙所占体积除以总体积。孔隙率越高粒径越粗 比表面积越小（1）粒径与级配粒径：把滤料颗粒包围在内的一个假想球体直径。,二 物理处理法,级配：滤料中各种粒径颗粒所占的重量比例。用不均匀系数K表示。（d80，d10 反映滤料的粗细颗粒的尺寸）K80，粒径不均匀，粗细颗粒尺寸相差愈大，过滤时滤料层含污能力小间隙易被堵死；反洗时，易冲走细料为了满足粗粒的膨胀要求，细料易被走。一般控制 k=1.62.0,二 物理处理法,(三)沉淀和浮上 沉淀悬浮物依靠重力作用在水中沉降分离。水 浮上悬浮物依靠浮力作用在水中上浮分离。水 沉淀（1）方法及类型 用于去除粒径20100m以上的可沉固体颗粒。对于纳米级（nm10-9m）的胶体和细微悬浮物，由于热运动、水合作用、静电力的存在，会长期处于悬浮状态，必须投加混凝剂，聚成絮凝物，才能沉降或上浮。,一般用于给水处理。明矾（铝盐）水解形成含铝阳离子与负电荷胶粒形成絮状体下沉可捕捉其它悬浮物类型：自由沉淀：颗粒在重力作用下沉降。离散状态，形状、尺寸不变，速度不受干扰（砂石）絮凝沉淀：沉降中碰撞而聚成较大絮体。尺寸、质量不断增加，下沉速度上升（如经絮凝的泥土）拥挤沉淀：颗粒彼此干扰，在清水与混水间有明显交界面。（如高浊度水、活性污泥等）压缩沉淀：沉淀池底部，颗粒浓度高，互相接触支撑。在上层颗粒重量下，下层中的水不断被挤出，群体被压缩。,（2）沉淀池 根据水缓慢流动方向，分为（有图）:平流式沉淀池（各种类型厂，效果好，面积大，简单，排泥难）废水水平流过沉淀池，悬浮物沉入池底，刮泥板把污泥刮入泥斗，用排泥管排出。参数与沉淀物性质有关。一般Ws5mm/s水平流速，沉降时间1.52h（池长2736m）,长宽比4 竖流式沉淀池（中、小型厂，占地小，排泥方便，池深大，施工困难，受限制）水由中心管下口流入池中，缓慢上升。沉降速度上升速度，则颗粒沉降。,辐流式沉淀池，大型污水处理厂较多使用,辐流式 大型水处理厂，水由中心筒壁开孔和穿孔挡板沿径向向四周呈辐射状流向周边。流速不断减小（过水断面），颗粒沉降下来。斜管（板）沉淀池。浅层沉降，水深H，由斜板分成n个H/n的沉降单元，则沉降深度从H减小到H/n。某颗粒原来从a沉降到b，加斜板后，在c点即完成沉降沉降距离也变为L/n。所以，当池长LL/n，就可处理与原池相同的水量，且保证水质。斜板作用：）增大沉淀面积。）缩短沉淀时间，提高淀池处理能力。）且小单元水力半径小，Re小，层流流动稳定，有利于沉降。,图8-7 斜板斜管沉淀池1-配水槽；2-穿孔墙；3-斜板或斜管；4-淹没孔口；5-集水槽；6-集泥斗；7-穿孔排泥管；8-阻流板,2浮上 主要依靠浮力，使悬浮物上浮而分离。杂质的亲水性和密度有很大影响，据此以及由此产生的不同处理机理，又可分为：（1）自然浮上法：依靠水的浮力，使悬浮物自然上浮而分离。使 5060 m 的可浮油的分离，称隔油。平流式隔油池：与平流式沉淀池相仿。废水水平流过隔油池，油上浮，固体杂质下沉，用链带式刮板上刮油，下刮泥。斜板式隔油池：45倾角波纹板，水从上到下通过斜板，板间距3040mm。同样处理能力，容积为平流式1/21/4。,食堂外隔油池,平流式隔油池,（2）气泡浮升法（又称气浮）原理：使水中产生细微气泡，使乳化油或弱亲水性物质粘附在气泡上一起浮升到水面加以清除。目的：清除靠沉淀和浮上难以去除的悬浮物。如：湖水：含藻类多，低温、低浊度。废水：乳化油（d=0.520m），细煤粉（d=0.51mm），纸浆，纤维。产生气泡方法：散气法：多孔的扩散板曝气和叶轮搅拌产生气泡。直径较大：d泡=1000m。溶气法：）加压溶气：加压将气压入含水的溶气灌，气在压力下溶解饱和，然后减压送入气浮池中，细微气泡释放，d泡=100m,）射流溶气：用拉伐尔喷管。喉口处，W上升，P下降，形成真空区，空气吸入，充分混合。高速水流剪切空气成很多小气泡。d泡,去除颗粒越细，净化效率加压溶气气浮法用较多，有全部进水加压，部分进水加压（采用原水）部分回水加压（处理后水）应用普遍:净化水抽出1030作为溶气用水，能耗低，不堵塞。气浮池也有平流式，竖流式。,一元化 气 浮 池 系 统 原 理 图,1.污水管 2.溶气罐 3.进气射流器 4.释放器 5.刮渣机 6.集水管 7.回流管 8.回流加压泵 9.溶药槽 10.药泵 11.投药罐 12.投药射流器 13.出水口 14.排渣槽,工艺组成：空气释放系统、气浮池、压力溶气系统,部分进水溶气气浮处理流程,部分回流加压溶气气浮处理流程,JAF射流引气气浮,三、化学处理法及物理化学处理法,化学法：处理废水中的溶解态或胶态的污染物质。（中和法、化学沉淀法、氧化还原法）化学法比物理法净化程度高、用药剂，费用较高。物理化学法：分离废水中溶解的有害物质。（吸附、离子交换、膜分离）,（一）中和法,利用药剂调整废水酸、碱性。1酸性废水中和处理（1）投药中和法碱性药剂：石灰、石灰石，废碱，电石渣。常用石灰制成乳液投加，与废水混合中和，劳动强度大，污泥多，脱水困难。,（2）过滤中和法：让酸性废水通过碱性药剂的滤层。滤料（碱性药剂）：石灰石、大理石、白云石，酸性水通过滤层中和。硫酸废水：采用白云石作滤料，形成CaSO4结垢，关键防止结垢。升流式膨胀中和滤池：废水由下向上，产生CO2易排出。膨胀，略流态化，不易结垢 滚筒式膨胀中和滤池：滤料在滚筒中与废水中和。滤料碰撞，不易结垢。2碱性废水中和处理用废酸，酸性废水或烟道气进行中和处理，工艺简单。,普通中和滤池：滤料粒径不宜过大，也不得混有粉料杂质，一般采用3050mm；过滤速度一般不宜大于1.4mm/s；接触时间不小于10min；滤床厚度一般为11.5m,（二）化学沉淀法,水中投加化学药剂，使之与溶解态杂质生成难溶于水的固体物质，沉淀清除。废水：有许多重金属离子（汞、镉、铅、锌）。一般加苛性碱NaOH或石灰（CaO）。调节PH值，形成OH化物沉淀。或加入硫化纳（NaS），硫化氢（H2S），形成S化物沉淀。给水：多有Ca2+，Mg2+离子，加CaO、Ca(OH)2、使之生成CaCO3和Mg(OH)2中。,（三）氧化还原法,1氧化法 利用氧化剂氧化分解污染物，净化废水。几乎可以处理各种工业废水，特别适用于处理废水中难以生物降解有机物。（1）空气氧化：利用空气中的O2来氧化废水中有机物质和还原性物质。空气为氧化剂。地下水除铁：将Fe2+氧化成Fe3+，再在水中碱度的作用下形成Fe(OH)3。炼油厂硫废水：向废水注空气和蒸气。硫化物氧化成硫酸盐。,空气氧化法处理含硫废水流程,（2）臭氧氧化 O3是一种很强氧化剂。氧化能力在天然元素中仅次于氟（F）。作用：消毒杀菌；去除酚、氰；铁、锰等金属离子；除臭和消除异味以及降低COD，BOD。不会产生二次污染因剩余的O3很容易分解为O2，还能增加水中的溶解度，但制取（用干燥空气，氧气无声放电）耗电量大，电能利用率和臭氧利用率较低。,臭氧处理闭路系统,空压机提供氧气源,臭氧发生器,冷干机,吸附干燥机,臭氧发生器,臭氧氧化罐、生物活性炭罐,（3）氯化处理 Cl2：可作为消毒剂：杀灭水中的细菌和有害微生物，也是氧化剂：氧化废水中某些有机物和还原性的有毒物质氰化物，硫化物，酚类。如：氰化物（CN-1），PH8.5，氯的氧化反应：Cl2的作用：吸附电子形成酸根，负离子失去电子后，有助于形成稳定的分子N2、CO2、H2O、CNO-1、OH-1 常用的氯化处理药剂：液氯、漂白粉、次氯酸钠、二氧化氯等。,氯氧化系统,2还原法应用较多的是处理废水中 Cr+6和 Hg2等重金属离子。还原剂：Fe、Zn、硫酸亚铁、亚硫酸氢钠等。（1）处理含铬废水：用亚硫酸氢钠，硫酸亚铁+石灰法，铁屑法等，将Cr+6还原成Cr+3，再形成 Cr（OH）3。（2）处理含汞废水：用比汞活泼的金属及硼氢化钠等来还原Hg2+。让废水通过金属屑滤床，置换反应：FeHg2Fe2Hg非金属还原剂，硼氢化纳（NaBH4）与汞反应形成汞和偏硼酸，释放H2：Hg2BH42OHHgBO23 H2。,（四）吸附法,一种物质附着在另一种物质表面吸附剂：活性炭、磺化煤、焦炭、煤渣、树脂。多孔固体：要求机械性能高，比表面积和孔隙率大，吸附速度快，选择性强。吸附能力：主要与吸附剂的总表面积有关，表面积、吸附量。活性炭：8002000m2/g。再生：吸附饱和后需再生。有热力、化学等再生方法。因为，吸附法对进水预处理要求高，吸附剂昂贵。所以，用于给废水的深度处理，去除微量难生物降解的杀虫剂，洗涤剂及某些金属离子设备：固定床、移动床，流化床（连续床）,活性炭构造示意,（五）离子交换法,固体离子交换剂中的某些离子与水中同性离子进行置换反应（可逆）,除去水中有害离子的方法。1交换剂无机：天然或合成沸石铝代硅酸盐，磺化煤。（能力低、机械强度弱）。,有机：树脂。树脂：阳离子、阴离子交换树脂。（分别为酸性和碱性）。离子交换剂上的可交换离子，先和交换势大的离子交换。常温，低浓度时：离子价数越高，同价离子原子序数越高，其交换势就越大。如：Fe3Cr3Ca2Mg2KNaH高温、高浓度时：次序可以改变，处于顺序后的离子可以取代位于顺序前的离子，这就是再生的依据：（交换和再生交替进行）,2离子交换水处理设备,常用于给水的处理软化：去除水中Ca2、Mg2+离子。（硬度）采用阳离子交换树脂RNa Na离子交换树脂、RH。用Na，H置换水中Ca2、Mg2。置换后，Na、H进入水中，Ca2、Mg2进入树脂（R2Ca，R2Mg）。树脂失效后指失去交换水中硬度离子的能力，可用NaCl（食盐）或HCl（盐酸）进行再生（提高浓度，反方向使向软化的方向进行）除盐：去除水中所有盐类（除去阴离子）软化后的水，用阴离子树脂R-OH，R-Cl，使OH，Cl置换各种酸根。,（六）膜分离法,利用特殊的薄膜对液体中的成分进行选择性分离的技术。1扩散渗析：利用一种渗透膜（阴、阳离子交换膜只允许阴离子或阳离子透过）将浓度不同的溶液隔开，溶质即从浓度高的一侧透过膜而扩散到浓度低的一侧，浓度达到平衡时，停止。在浓度差作用下，离子透过膜，分离离子态溶质，用于回收酸碱。如：机件酸洗后废硫酸的回收,原液：阴离子 SO42-渗过膜+H+，形成H2SO4。水：阴离子OH 渗过膜+H+，形成H2O。回收H2SO4，但不能将它们浓缩。不耗电，运行费用省，但投资大。,2电渗析 在直流电场力作用下，利用阴、阳离子交换膜对溶液中阴、阳离子的选择透过性（阳膜只允许阳离子通过，阴膜只允许阴离子透过）而使溶液中的电解质与水分离以达到脱盐目的一种物理化学过程。,3反渗透和超滤 均是在压力差作用下，使水分子透过膜。渗透：将纯水和某种溶液用半透膜隔开，H2O自动向溶液渗透，h纯、h溶，平衡时，有渗透压 H h溶 h纯（两侧液面差）,（1）反渗透：使溶液侧p，H2O由溶液向淡水侧透过，溶质被截留。分离小分子溶质，用于制取淡水和去除与回收重金属离子、去除盐、有机物、放射性元素等。（2）超滤：与反渗透相似，用超滤膜，滤孔较大。采用较小的压力（几百kPa），即有较大通水量。可分离大分子（大于500）溶质及粘土，纤维质，油漆，微生物因为膜对溶质的拒斥性，取决于它们分子的大小，形状与性质。大分子更不易透过。,超滤与反渗透的区别示意,四、生物化学处理法,作用：去除废水中溶解的和胶体的可生化降解的有机物。利用微生物（细菌）分解有机物的功能，人工繁殖微生物。有机物为微生物的营养基质，通过新陈代谢，将一部分转化为微生物的细胞，另一部分转化为较稳定的化学物质（无机物，简单有机物）。分类：好氧生物处理法：依靠好氧菌和兼性菌的生化作用完成处理过程。厌氧生物处理法：依靠厌氧菌和兼性菌的生化作用完成处理过程。,一好氧生物处理,好氧生物处理：依靠好氧菌和兼性厌氧菌的生化作用来完成处理过程的方法，该法需要有氧的供应。好氧生物处理：天然生物处理（生物塘、土地处理）人工生物处理（活性污泥法、生物膜法）,1活性污泥法,（1）活性污泥：在含有机污染物的废水中不断通入空气，促使微生物繁殖，一定时间后，就会出现絮花状的泥粒，即活性污泥.它是有机物、微生物及其代谢产物所组成的聚集体。具有很强的分解有机物的能力。性能指标：对活性污泥的要求：易吸附有机物（污泥颗粒松散，表面积大）、良好的凝聚沉降性能，便于泥水分离。,运行中曝气池中的活性污泥,污泥浓度（MLSS，MLVSS）,MLSS：单位体积混合液所含悬浮固体的质量（Mixed Liquid Suspended Solid）（g/L）MLVSS：单位体积混合液所含挥发性悬浮固体的质量（MLSS.Mixed liquid Volatile Suspended Solid）应具有一定的MLSS23g/L，MLSS微生物，所以，反映生化处理能力。MLVSS可以避免活性污泥中惰性物质影响 反映了污泥的活性，一定的废水处理系统，MLVSSMLSS有一定的比值，生活污水为0.7。,污泥沉降比SV Subside(Sludge)Value(Volume)SV：混合液沉淀30min后，沉淀污泥与混合液的体积比。反映曝气池正常运行时的污泥数量，控制运行操作。SV1530%。污泥体积指数SVISludge Value IndexSVI:混合液沉淀30min后，1g干污泥所具有的体积（mL/g）。反映Sludge疏散程度和凝聚、沉降性能。SVI低：沉降好因密度大，但缺乏活性和吸附能力致密，表面积小。反之，沉降差，不易分离。SVI50150。,SV的测定,0min,15min,30min,SV=40%,环境因素的影响：,溶解氧是一个十分重要的因素，是活性污泥法高效运作的重要条件，只有O2存在，微生物才能进行同化合成或异化分解。一般要求O22mg/L。微生物代谢需要一定的营养质。BOD5表示碳源因为生化过程中，有机物BOD，还要N、P。BOD5:N:P100:5:1。pH6.59.0；水温2030；要控制有毒物质在容许浓度下重金属离子和一些非金属化生物等。,（2）处理方法及基本工艺过程：,处理方法：向富含有机污染质和细菌的废水中通空气，促使微生物繁殖。形成活性污泥。依靠其凝聚、吸附、氧化分解等作用，去除有机物。可见，活性污泥法并非单单依靠好氧分解来净化污水。活性污泥的作用：或净化过程）吸附作用：表面积大；微生物分泌糖类粘液，强吸附有机物，同时吸收和氧化有机物。）分解代谢作用：对吸收和吸附的有机质进行分解代谢，转变为无机物和新细胞。无机质沉淀，废水净化。,普通活性污泥法：推流式曝气池 曝气池通气内：有充足氧气，微生物不断繁殖，并吸附分解有机物，活性污泥不断增加。二次沉淀池 污泥沉降分离，一部分回曝气池再繁殖。剩余污泥排去（排入环境前应处理）。,多点进水活性污泥法沿曝气池多点进水，使有机物均分布，使氧气供应（与废水需O2匹配）均匀。否则池首BOD高，缺O2，而池尾富O2。,多点进水活性污泥法的工艺流程,吸附再生法 指活性污泥的吸附及再生作用从一个曝气池内分开。废水进吸附池，二沉池净化，回流污泥在再生池内再生后送入吸附池，提高吸附效率。,延时曝气法 长时间曝气，负荷低，停留时间长（13day）。处理效果稳定，出水水质好。完全混合法 入流废水及回流污泥沿池长均匀分布，进入后立即与池内混合液完全混合。废水中微生物接触的是浓度与出水浓度一样的废水。出水水质较差，但可承受一定冲击负荷。,2生物膜法（固定生长法）,定义：生物膜法是使微生物群体附着于其它物体表面上呈膜状，并让它与废水接触而使之净化。类型：）润壁型生物膜法：废水和空气沿固定或转动的生物膜流过，如生物滤池和生物转盘。）浸没型生物膜法：接触滤料上的生物膜完全浸没在水中，采用鼓风曝气。）流动床型生物膜法：附有生物膜的活性炭、砂粒等接触介质悬浮在水中。,生物膜结构示意图,滤料或填料或载体,生物膜,空气,附着水层,流动水层,生物膜的性质：高度亲水，存在着附着水层；,微生物高度密集：各种细菌以及微型动物，形成了有机污染物细菌原(后)生动物的食物链。,厌氧膜的出现：生物膜厚度不断增加，氧气不能透入的内部深处将转变为厌氧状态；,成熟的生物膜由厌氧膜和好氧膜组成；好氧膜是有机物降解的主要场所，一般厚度为2mm。,（2）方法 生物滤池滤池内堆放滤料碎石，滤料表面吸附有生物膜，废水通过得以净化。,）普通池：滤料d=2540mm，厚1.31.8m。碎石等。处理量：水力负荷率（每天，单位面积滤池处理废水量）13m3/m2.d。有机负荷率（每天，供给单位体积滤料的BOD量）100250g（BOD5）m3.d。BOD去除率高，但总处理量少，占地面积和滤料量多。,滤料,布水器,承托层,排水系统,基本原理：废水从上向下从滤料空隙间流过，与生物膜充分接触，其中的有机污染物被微生物吸附并降解。,）高负荷地：滤料d=40100mm，厚24m。处理量大（水力负荷率1030m3/m2.d。有机负荷率 8001200g（BOD5）/m3.d。则废水在池内停留时间短，不会硝化，占地小。）塔式池：滤料d=40100mm，厚820m。塑料滤料。负荷更高（水力80200m3/m2.d；有机负荷率20003000g（BOD5）m3.d。废水停留时间更短，故BOD5去除率较低，6085%。但滤层 高，对有机负荷率和毒物的冲击负荷适应性强。,生物转盘 盘片上有生物膜，一半浸没废水中，一半在空气中。整体由几十片组成。盘片浸入废水：膜吸附，并部分分解有机物。盘片转出废水：直接从空气中获O2，吸收分介异化分解有机物。并且生物膜生长增厚，生物膜不断脱落，在二沉池中除去。,生物接触氧化池 生物滤池活性污泥法。滤料层挂生物膜，吸附有机物。脱落的生物膜即为活性污泥，在流动中O2分解有机物。,生物接触氧化池,二厌氧生物处理,好氧处理：效率高，应用广，城市污水的主要处理方法。但能耗高，污泥余量多。不易处理高浓度有机废水和污泥。厌氧处理：节约能源，甚至可以实现能源化的废水处理方法。,1原理,无氧条件下，通过厌氧菌和兼性菌的代谢作用，对有机物进行生化降解（厌氧消化）。三个阶段：水解：水解使不溶性有机物（大分子经发酵细菌水解后）转化为氨基酸，葡萄糖等水溶性的小分子有机物）不溶大分子（蛋白质、脂肪、糖类）水溶小分子（氨基酸、葡萄糖、甘油）,酸化(产氢产乙酸阶段)：细菌将水解产物转化为有机酸。水溶小分子：H2，CO2；A（甲酸、醇、胺），乙酸CH3COOH；B（丙、丁、乳）酸，乙醇,甲烷化（气化）：甲烷菌将A类酸转变为气体甲烷。,2工艺条件 无氧，PH6.87.8，温度（中温菌3035，高温菌5055），一定的N，P营养。3工艺设备 用于处理屠宰场，酒精工业，动物油脂，制糖，制药业的废水。（1）升流式厌氧污泥床（有图）废水高浓度污泥层产生生物搅拌作用形成悬浮污泥层三相分离器澄清出水，气体导出，污泥回流。因为，有厌氧污泥，负荷高。有机负荷率1025kg(COD)m3.d。,（2）厌氧生物滤池 类似好氧生物滤池。d=3050mm滤料层碎石，焦炭等。挂满厌氧生物膜，废水下进上出。污泥龄较长（不易冲击，100天），处理稳定，有机负荷216kg（COD）/m3.d。但滤料易堵。（3）厌氧流化床 床内加载体（砂子等)，挂膜，废水下进使之流化。粒子细，面积大（3300m2/m3）。挂膜生物量大，传质性能好。有机负荷425 kg（COD）/m3.d。与完全混合污泥法一样，只显余用厌氧活性污泥。,厌氧生物滤池,升流式厌氧污泥床反应器UASB,三自然条件下的生物处理,利用天然的水体和土壤中的微生物净化废水。1生物稳定塘（氧化塘）利用微生物和藻类的新陈代谢作用。异养微生物：将有机物氧化分解产生能量和新细胞以及无机物（CO2，H2O）藻类：光合作用固定CO2。释放O2，供细菌氧化有机物，生成CO2和H2O，循环。2土地处理系统 利用土壤中的微生物和植物的净化能力处理某些工业废水。十分复杂：过滤、吸附、化学反应，生化反应，对有机物的分介稳定。,光合作用,风,有机污染物,藻类新细胞,O,好氧分解,藻类,细菌,NH3H2OPO42,CO,细菌新细胞,处理水,流入污水,可沉物质,衰死细菌,CH4,CO2,NH3,污泥层,有机污染物,厌氧发酵,厌氧发酵,有机酸醇,甲烷,厌氧分解,好氧区,兼性区,厌氧区,O,O,阳光,稳定塘内典型的生态系统,稳定塘生态系统,厌氧曝气塘,污水土地处理系统结构示意图,二级人工湿地,二级植物塘,一级人工湿地,一级植物塘,进水,处理前的星云湖水,星云湖水经人工湿地处理后的出水,本节结束,谢谢!,