水污染控制工程.doc

水污染控制工程 第九章污水是生活污水、工业废水、被污染的雨水的总称。 生活污水是人类在日常生活中使用过的，并被生活肥料所污染的水。工业废水是在工矿企业生产活动中用过的水。包括生产污水与生产废水。生化需氧量（BOD）水中有机污染物被好氧微生物分解时所需的氧量称为生化需氧量（以mg/L为单位）。5日生化需氧量（BOD5）：指5天内水中有机污染物被好氧微生物分解时所需的氧量称为生化需氧量（以mg/L为单位）。 化学需氧量（COD）化学需氧量是用化学氧化剂氧化水中有机污染物时所消耗的氧化剂量，用氧量（mg/L）表示。（常用的氧化剂主要是重铬酸钾和高锰酸钾。 重铬酸钾的氧化能力高于高锰酸钾）（BOD5/COD0.3 易于生物降解 可采用生物处理方法0.25BOD5/COD0.3 可能生物降解 可采用生物及物化处理方法BOD5/COD L时u0，颗粒下沉；当s L时,u20mm的颗粒。Stokes公式应用举例： 油珠的直径为50mm，密度为 800 kg/m3。试计算油珠在20水中的上浮速度。 解:油珠d5Omm=5lO-5m，2O水的粘度m0.001OlPas，代入Stokes公式得 u=9.81(1000-800)(5105)2/181.01103 = 2.7104 m/s = 0.97 m/h理想沉淀池划分为四个区域：进水区域、沉淀区域、出口区域及污泥区域。沉砂池：一般位于泵站之前或初沉池之前，用以分离水中较大的无机颗粒。以使水泵、管道免受磨损和阻塞；以减轻沉淀池的无机负荷；改善污泥的流动性，以便于排放、输运。曝气的作用：是使有机物处于悬浮；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。沉淀池可分为初沉池和二沉池，普通沉淀池又有平流式、竖流式和辐流式三种型式普通沉淀池分为入流区、沉降区、出流区、污泥区和缓冲区5个功能区。为提高沉淀池的去除率，可从两方面提高沉淀池的分离效果和处理能力：一是从原水水质方面着手，采取措施，改变水中悬浮物质的状态，使其易于与水分离沉降。混凝就是比较有效的方法。二是从沉淀池的结构方面着手，创造更适宜于颗粒沉降分离的条件。其中较为成熟的有预曝气和各种类型的新型沉淀池。预曝气的作用有以下几方面:第一可产生自然絮凝或生物絮凝作用，使废水中的微小颗粒凝聚成大颗粒，以便沉降分离；第二氧化废水中的还原性物质；第三吹脱废水中溶解的挥发物；第四增加废水中的溶解氧，减轻废水的腐化，提高废水的稳定度。含油废水的状态1、浮油：油珠粒径较大，一般大于100m，易浮于水面，形成油膜或油层。2、分散油：油珠粒径一般为10m100m，以微小油珠悬浮于水中，不稳定，静置一段时间后往往形成浮油。3、乳化油：油珠粒径小于10m，一般为0.12m，往往因水中含有表面活性剂使油珠成为稳定的乳化液。4、溶解油：油珠粒径比乳化油还小，有的可小到几纳米，是溶于水的油微粒。5、重油：重焦油比重可达1.1。隔油池原理：隔油池是用自然上浮法分离、去除含油废水中可浮油的处理筑物。工程上常用的隔油池有平流式隔油池和斜流式隔油池。气浮法类型分为：电解气浮法、分散空气气浮法、溶解空气气浮法等。浮上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。浮上法处理工艺必须满足的基本条件： 必须向废水中提供充足的微细气泡。 必须使废水中的污染物质能形成悬浮状态。 必须使气泡与悬浮颗粒物质产生粘附作用。加压溶气浮上法的基本流程：全溶气、部分溶气、回流溶气全流程溶气气浮法的特点：（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。（c）但投资和运转动力消耗较大。 部分溶气气浮法特点：（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。部分回流溶气气浮法回流量一般为含油废水的2550。其特点为：（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；（d）缺点是气浮池的容积较前两种流程大。 加压溶气浮上法的基本原理：1、空气在水中的溶解度与压力的关系 在一定范围内，温度越低，压力越大，空气溶解度也就越大。一定温度下，溶解度与压力成正比。空气从水中析出的过程分两个步骤，即气泡核的形成过程与气泡的增长过程。2、水中的悬浮颗粒与微小气泡相粘附的原理（1）气泡与悬浮颗粒粘附的条件 任何两相之间都有界面张力和界面能，并且都有降低到最小的趋势。细微气泡具有巨大的表面能，是热力学不稳定体系。当它们与悬浮粒子在水中相遇时，就彼此挤开对方的外层水膜，使气泡内膜紧靠粒子的疏水部位，并通过范德华力发生粘附，以降低气泡与粒子间的界面能。能否实现取决于该种粒子的润湿性。 液气界面张力与液粒界面张力之间的夹角。悬浮物与气泡的作用形式分为气泡与颗粒吸附、气泡顶托和絮凝体中裹夹气泡三种（画图）2）颗粒气泡复合体的上浮速度颗粒气泡复合体的上升速度公式与沉淀池中的颗粒沉速一样，当流态为层流时，颗粒气泡复合体的上升速度可按斯托克斯公式计算：（3）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。压力溶气气浮法系统的组成： 主要由三部分组成：压力溶气系统、空气释放系统和气浮分离设备(气浮池)。(1) 压力溶气系统 加压水泵、压力溶气罐、空气供给设备(空压机或射流器)及其他附属设备。加压水泵的作用是提升废水，将水、气以一定的压力送至压力容器罐。（2） 空气释放系统 有容器释放装置和容器水管路组成。（3） 气浮池 提供一定的容积和池表面积，使微气泡于水中悬浮颗粒充分混合、接触、粘附，并使带气絮体与水分离。气固比对浮上法：气固比(A/S )：压力溶气水中释放的可利用的空气质量与气浮浓缩物的质量比，是调整气浮效果，控制出水中的悬浮物浓度，浮渣上升速度以及污泥浓缩度的重要因素。计算公式如下：R压力水回流量，m3/d Cs常压时水中空气溶解度，mg/Lf空气的饱和百分比，一般为0.50.6 P用于气浮的空气绝对压力，kgf/cm2Q污泥量，m3/d X0原污泥浓度，mg/L压力溶气浮上法的设计计算内容主要包括气浮所需空气量、加压溶气水量、溶气罐尺寸和气浮池主要尺寸等。气浮所需空气量Q设计水量，m3/h ；R试验条件下的回流比，% ；ac试验条件下的释放气量，L/m3水温校正系数，取1.01.3(主要考虑水的粘滞度影响，试验水温与冬季水温相差大时取高值) 第十一章废水生物处理：它是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有机物的方法。它包括好氧生物处理系统和厌氧生物处理系统。研究微生物的生长情况常采用静态培养法通常微生物的生长分为四个生长期，即停滞期、对数期、静止期和衰老期。停滞期：表示微生物适应环境需要的时间。对数期：由于营养物的浓度超过微生物的需要量，生长不受限制，生物量以对数速度增加。静止期：由于营养物浓度随微生物的消耗逐渐下降，微生物繁殖世代时间增长，毒性代谢产物逐渐增高，当营养物浓度达到生长限制时，微生物便进入静止期。 衰老期：营养物质耗尽，致使微生物代谢自身的原生质，生物量逐渐减少。BOD5 : N : P=100: 5： 1米氏方程酶反应动力学基本公式： V酶反应速度 Vmax最大酶反应速度 S底物浓度 当S很大，即SKm，Km+SS，则酶反应速度达最大值，即V=Vmax，呈零级反应。此时，再增加底物浓度，对酶放映无任何影响，因为酶已被底物所饱和。在这种情况下，只有增加酶才能提高酶反应速度。 当S很小，即SKm，Km+SKm，则酶反应速度和底物浓度成正比例关系，即V=Vmax*S/Km，呈一级反应。故随这底物的增加，反应速度也增加，但是底物增加到一定限度，反应速度则不按正比关系上升，呈混合级，即反应级数介于01之间，是一级反应到零级反应的过渡段。1/Km值的大小可近似反映酶对底物的亲和力的大小，愈大，表明亲和力愈强。 第十二章活性污泥由4部分所组成：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降解的惰性有机物质(Mi)；d. 由污水挟入的无机物质(Mii)。“活性污泥反应”的过程：三个净化阶段 吸附阶段：污水与污泥接触后的很短时间内水中有机物迅速降低，这主要是吸附作用引起的。 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。 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。混合液悬浮固体浓度：又称混合液污泥浓度，简写为MLSS。它表示的是在曝气池单位容积混合液内所含有的活性污泥固体物的总质量。即MLSS=Ma+Me+Mi+Mii 混合液挥发性悬浮固体浓度：简写为MLVSS。表示的是混合液中活性污泥有机性固体物质部分的浓度。即 MLVSS=Ma+Me+Mi污泥沉降比：又称为30min沉降率，简写为SV。指100mL曝气池混合液在量筒中静置30min后，沉淀污泥的体积占原混合液体积的百分率，以%表示。污泥体积指数：简写为SVI。指的是在曝气池出口处的混合液，经过30min沉淀后，每克干污泥所形成的沉淀污泥的体积。污泥密度指数：简写为SDI。是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。 污泥龄：又称为污泥平均停留时间。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的剩余污泥量的比值，单位为天。有污泥回流并在二沉池底部排除剩余污泥的活性污泥系统，其污泥龄可用下式表示：当Xc=0时，上式可写为活性污泥法的基本流程（p103）污泥产率系数：活性污泥每降解1kg BOD5所新生成的活性污泥的量。生活污水的污泥产率系数一般为0.40.7。 污泥负荷率：又称有机底物(F)与微生物量(M)的比值(F/M)，是指每日有机污染物进入量与曝气池内活性污泥总量的比值。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，以kg BOD5/(m3d)表示。普通活性污泥法一般为0.30.8 kg BOD5/(m3d) 。 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。普通活性污泥法一般为610h。氧化沟它是延时曝气法的一种特殊形式吸附-生物降解工艺（AB法）与吸附再生法比较吸附-生物降解工艺（AB法） A级以高负荷或超高负荷运行（污泥负荷2.0 kg BOD5/kg MLSSd），B级以低负荷运行（污泥负荷一般为0.10.3 kg BOD5/kg MLSSd ），A级曝气池停留时间短，3060min，B级停留24h。该系统不设初沉池，A级是一个开放性的生物系统。A、B两级各自有独立的污泥回流系统，两级的污泥互不相混。特点：处理效果稳定，具有抗冲击负荷、pH值变化的能力。SBR法与连续流活性污泥工艺相比的优点： 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； 耐冲击负荷，在一般情况下（包括工业污水处理）无需设置调节池； 反应推动力大，易于得到优于连续流系统的出水水质； 运行操作灵活，通过适当调节个单元操作的状态可达到脱氮除磷的效果； 污泥沉淀性能好，SVI值较低，能有效地防止丝状菌膨胀； 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。双膜理论（p128）认为在气液界面存在着二层膜(即气膜和液膜)。氧在膜内总是以分子扩散方式转移，不论在气膜还是液膜，但在两种膜内的扩散速度不同。气膜快，液膜慢，也就是说在液膜内的阻力要大的多。它的传递速率通常正比于容易中的饱和浓度差。曝气设备主要分为鼓风曝气和机械曝气曝气池实际上是一个反应器，它的池型和所需的反应器的水力特征密切相关。主要分为推流式、完全混合式以及推流和完全混合相结合型三大类。微生物平均停留时间，又称污泥龄，指的是反应系统内的微生物全部更新一次所需要的时间，在工程上，是指反应系统内微生物总量与每日排出的剩余微生物量的比值。以c表示，单位为d。 若忽略进水中的微生物浓度，同时认为生化反应仅发生在曝气池中，计算微生物的平均停留时间也只考虑曝气池，而不考虑沉淀池，则污泥龄为：空气中氧的含量为23.2%，氧的密度为1.201 kg/m3。污泥膨胀指污泥体积增大而密度下降，污泥的凝聚性和沉降性恶化，致使处理水浑浊的现象。它是调试运行中经常发生的异常现象，即在二沉池中出现污泥的膨胀和上浮现象。污泥的特征： 结构松散，质量变轻，沉淀压缩性差； SV值增大，有时达到90%，SVI达到300以上，大量污泥流失，出水浑浊； 二次沉淀池难以固液分离，回流污泥浓度低，无法维持曝气池正常工作。二次沉淀池在功能上要同时满足澄清(固液分离)和污泥浓缩(使回流污泥的含水率降低，回流污泥的体积减少)两方面的要求。二次沉淀池中普遍地存在着四个区：清水区、絮凝区、成层沉降区、压缩区。一般存在着两个界面：泥水界面和压缩界面。有机负荷法 活性污泥负荷率（污泥负荷）Ns=q(v)*p(so)/P(x)/V曝气区容积负荷率（容积负荷）Nv=q(v)*P（so）/V=Ns*Px有机负荷指每天供给单位体积滤料的有机物量，以N表示，普通生物滤池的有机负荷范围为0.150.3kgBOD5/(m3d)；高负荷生物滤池在1.1 kgBOD5/(m3d)左右。在此负荷下，BOD5去除率可达80%90%。 第十三章生物膜法是污水土地处理的人工强化法，依靠固着于固体介质表面的微生物来去除废水中溶解性有机污染物，是一种被广泛采用的生物处理方法生物膜法主要特征(与活性污泥法相比)1、生物相特征 生物多样化 能够形成一个复杂的稳定的复合生态系统。 食物链长 形成细菌真菌原生动物后生动物微型动物的长食物链，生物膜上能够栖息高次水平的生物，污泥量低于活性污泥法的。 能存活世代时间较长的微生物 由于呈固着态，生物固体平均停留时间长，因此在生物膜上能够生长世代时间较长、增殖速度较慢的微生物，如硝化杆菌、亚硝化单胞菌属。 生物膜法可分段运行并有利于培养优势种群。2、工艺特征 对水质、水量变动具有较强的适应型，耐冲击负荷，并能够处理低浓度的污水，生物膜反应器受水质、水量变化而引起的有机负荷和水力负荷波动的影响较小，即使有一段时间中断进水或工艺遭到破坏，反应器的性能亦不会受到致命的影响，恢复起来也较快。同时，生物膜反应器系统可处理进水BOD低于5060mg/L的污水，使其出水BOD低至510mg/L。 污泥沉降性能良好，易于固液分离；剩余污泥产量少，降低污泥处理与处置费用。 生物量高，处理能力大，净化功能显著提高 易于运行管理、节能、减少污泥膨胀问题。与传统的活性污泥法相比，生物膜法虽具有这么多的优点，但也存在不足，如需要较多的填料和支撑结构，在不少情况下基建投资超过活性污泥法；出水常常携带较大的脱落的生物膜片，大量非活性细小悬浮物分散水中使处理水的澄清度降低等。生物膜法设备类型很多，按生物膜与废水的接触方式不同，可分为填充式和浸渍式两类。填充式：废水和空气沿固定的填料或转动的盘片表面流过，与其上生长的生物膜接触，典型设备有生物滤池和生物转盘。浸渍式：生物膜载体完全浸没在水中，通过鼓风曝气供氧。如载体固定，称为接触氧化法；如载体流化则称为生物流化床。好氧生物膜的培养有三种方法：自然挂膜法、活性污泥挂膜法和优势菌挂膜法。生物膜在载体上的生长过程： 当有机废水或由活性污泥悬浮液培养而成的接种液流过载体时，水中的悬浮物及微生物被吸附于固相表面上，其中的微生物利用有机底物而生长繁殖，逐渐在载体表面形成一层黏液状的生物膜。这层生物膜具有生物化学活性，又进一步吸附、分解废水中呈悬浮、胶体和溶解状态的污染物。 为了保持好气性生物膜的活性，除了提供废水营养物外，还应创造一个良好的好氧条件，亦即向生物膜供氧。在填充式生物膜法设备中常采用自然通风或强制自然通风供氧。氧透入生物膜的深度取决于它在膜中的扩散系数，固液界面处氧的浓度和膜内微生物的氧利用率。对给定的废水流量和浓度，好气层的厚度是一定的。增大废水浓度将减小好气层的厚度，而增大废水流量则将增大好气层的厚度。 随着废水处理过程的发展，微生物不断生长繁殖，生物膜厚度不断增大，废水底物及氧的传递阻力逐渐加大，在膜表层仍能保持足够的营养以及处于好氧状态，而在膜深处将会出现营养物或氧的不足，造成微生物内源代谢或出现厌氧层，此处的生物膜因与载体的附着力减小及水力冲刷作用而脱落。老化的生物膜脱落后，载体表面又可重新吸附、生长、增厚生物膜直至重新脱落。从吸附到脱落，完成一个生长周期。在正常运行情况下，整个反应器的生物膜各个部分总是交替脱落的，系统内活性生物膜数量相对稳定，膜厚23mm，净化效果良好。过厚的生物膜并不能增大底物底物利用速度，却可能造成堵塞，影响正常通风。因此，当废水浓度较大时，生物膜增长过快，水流的冲刷力也应加大，如依靠原废水不能保证其冲刷能力时，可以采用处理水回流，以稀释进水和加大水力负荷，从而维持良好的生物膜活性和合适的膜厚度。生物膜中的微生物主要有细菌（包括好气、厌气及兼气细菌）、真菌、放线菌、原生动物（主要是纤毛虫）和较高等的动物，其中藻类、较高等生物比活性污泥法多见。微生物沿水流方向在种属和数目上具有一定的分布。在塔式生物滤池中，这种分层现象更为明显。在填料上层以异养细菌和营养水平较低的鞭毛虫或肉足虫为主，在填料下层则可能出现世代期长的硝化菌和营养水平较高的固着型纤毛虫。真菌在生物膜中普遍存在，在条件合适时，可能成为优势种。在填充式生物膜法装置中，当气温较高和负荷较低时，还容易孳生灰蝇。生物膜发的净化过程（p193）滤床由滤料组成，理想的滤料应具有以下特征：能为微生物附着提供大量的表面积；使污水以液膜状态流过生物膜；有足够的空隙率，保证通风(即保证氧的供给)和使脱落的生物膜能随水流出滤池；不被微生物分解，也不抑制微生物生长，有较好的化学稳定性；有一定机械强度；价格低廉。生物转盘的主要组成部分有转动轴、转盘、废水处理槽和驱动装置等。生物转盘的优缺点生物转盘同一般生物虑池相比，具有一系列的优点： 无堵塞现象； 生物膜与废水接触均匀，盘面面积的利用率高，无沟流现象； 废水与生物膜的接触时间较长，而且易于控制，处理程度比高负荷虑池和塔式虑池高，可调整转速改善接触条件和充氧能力； 同一般低负荷虑池相比，它占地较小，如采用多层布置，占地面积可同塔式生物虑池相媲美； 系统的水头损失小，能耗省。生物转盘也有它的缺点： 盘材较贵，投资达。从造价考虑，生物转盘仅适用于小水量低浓度的废水处理。 因无通风设备，转盘的供氧依靠盘面的生物膜接触大气，这样，废水中挥发性物质将会产生污染。采用从氧化槽的底部进水可以减少挥发物的散失，比从氧化槽表面进水好，但挥发物质依然存在。因此，生物转盘最好作为第二级生物处理装置。 生物转盘的性能受环境气温及其他因素影响较大，所以，在北方设置生物转盘时，一般置于室内，并采取一定的保温措施。建于室外的生物转盘应加设雨棚，防止雨水淋洗，使生物膜脱落。生物接触氧化法的处理构筑物是浸没式生物滤池，也称生物接触氧化池。生物接触氧化法的特点： 由于填料的比表面积大，池内的充氧条件良好。生物接触氧化池内单位容积的生物固体量高于活性污泥法曝气池及生物虑池，因此，生物接触氧化池具有较高的容积负荷； 生物接触氧化法不需要污泥回流，也就不存在污泥膨胀问题，运行管理简便； 由于生物固体量多，水流又属完全混合型，因此生物接触氧化池对水质水量的骤变有较强的适应能力； 生物接触氧化池有机容积负荷较高时，其F/M保持在较低水平，污泥产量较低。生物接触氧化法的构造 生物接触氧化池的主要组成部分有池体、填料和布水布气装置。生物流化床处理技术是借助流体（液体、气体）使表面生长着微生物的固体颗粒（生物颗粒）呈流态化，同时进行去除和降解有机污染物的生物膜法处理技术。生物滤池的构造由滤床、布水设备和排水系统等三部分组成（1）滤床 由滤料组成。滤料是微生物生长栖息的场所。滤床四周，一般设池壁，池壁起围护滤料、减少污水飞溅的作用。（2）布水系统 设置布水设备的目的是为了使污水能均匀地分布在整个滤床表面上。生物滤池的布水设备分为两类：移动式（常用回转式）布水器和固定式喷嘴布水系统。（3）排水系统 池底排水系统的作用是：收集滤床流出的污水与生物膜；保证通风；支撑滤料。由池底，排水假底和集水沟组成。影响生物滤池性能的主要因素滤池高度负荷率 负荷是影响生物滤池性能的主要参数。通常分有机负荷和水力负荷。为了达到处理目的，有机负荷不能超过生物膜的分解能力。水力负荷表征滤池的接触时间和水流的冲刷能力。一般地，普通生物滤池的水力负荷为14m3/(m3d)，高负荷生物滤池为528m3/(m3d)。有机负荷、水力负荷和净化效率是全面衡量生物滤池工作性能的三个重要指标 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为回流比。回流对生物滤池性能的影响： 可提高生物滤池的滤率； 提高滤率有利于防止产生灰蝇和减少恶臭； 当进水缺氧、腐化、缺少营养元素或含有害物质时，回流可改善进水的腐化状况、提供营养元素和降低毒物浓度； 进水的质和量有波动时，回流有调节和稳定进水的作用。 供氧 影响滤池自然通风的主要因素是滤池内外的气温差以及滤池的高度。温差越大，滤池内的气流阻力越小、通风量也就越大。流态化基本原理：1、固定床阶段2、流化床阶段3、液体输送阶段生物流化床的优缺点生物流化床的主要优点如下： 容积负荷高，抗冲击负荷能力强 微生物活性强 传质效果好 生物流化床的缺点是设备的磨损较固定床严重，载体颗粒在湍动过程中会被磨损变小。此外，设计时还存在着生产放大方面的问题，如防堵塞、曝气方法、进水配水系统的选用和生物颗粒流失等。稳定塘又名氧化塘或生物塘，其对污水的净化过程与自然水体的自净过程相似，是一种利用天然净化能力处理污水的生物处理设施。稳定塘的有缺点 优点 在条件合适时（如有可利用的旧河道、沼泽地、峡谷及无农业利用价值的荒地等），建设周期短、基建投资少； 运行管理简单，能耗小，费用低； 能够实现污水综合利用，如稳定塘出水可用于农业灌溉，在稳定塘内养殖水产动物和植物，组成多级食物网的复合生态系统。 缺点 占地面积大，没有空闲余地时不宜采用； 净化效果在很大程度上受季节、气温、光照等自然因素的影响，在全年范围内，不够稳定； 设计运行不当时，可能会形成二次污染，如污染地下水，产生臭气等。稳定塘分类按塘内的微生物类型、供氧方式和功能等分： 好氧塘 兼氧塘 厌氧塘 曝气塘 深度处理塘好氧塘的种类 高负荷好氧塘、普通好氧塘、深度处理好氧塘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。土地处理系统由污水预处理设施，污水调节和储存设施，污水的输送、布水及控制系统，土地净化田，净化出水的收集和利用系统等五部分组成。污水土地处理系统的净化机理污水在土地处理系统中的净化是一个综合净化过程，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。主要污染物的去除途径如下：1、BOD的去除大部分是在土壤表层土中去除的。土壤中大量的异养型微生物对被过滤、截留在土壤颗粒空隙间的悬浮有机物和溶解有机物进行生物降解，并合成微生物细胞。2、磷和氮的去除 在土地处理中，磷主要是通过植物吸收，化学反应和沉淀（与土壤中的钙、铝、铁等离子形成难溶的磷酸盐），物理吸附和沉积（土壤中的黏土矿物对磷酸盐的吸附和沉积），物理化学吸附（离子交换、络合吸附）等方式被去除。其去除效果受土壤结构、阳离子交换容量、铁铝氧化物和植物对磷的吸收等因素影响。氮主要是通过植物吸收，微生物脱氮（氨化、硝化、反硝化），挥发、渗出（氨在碱性条件下逸出、硝酸盐的渗出）等方式被去除。其去除率受作物的类型、生长期、对氮的吸收能力，以及土地处理系统的工艺等因素影响。3、悬浮物质的去除 污水中的悬浮物质是依靠作物和土壤颗粒间的空隙截留、过滤去除的。4、病原体的去除 污水经土壤过滤后，水中大部分的病菌和病毒可被去除，去除率可达9297。5、重金属的去除 重金属的去除主要是通过物理化学吸附，化学反应与沉淀等途径被去除的。 第十五章厌氧生化法与好氧生化法相比所具有的优缺点：厌氧生化法的优点： 应用范围广 能耗低，一般厌氧法的动力消耗约为活性污泥法的1/10。 负荷高，通常好氧法的有机容积负荷为24kg BOD/m3d，而厌氧法为210kg COD/m3d，高的可达50kg COD/m3d。 剩余活性污泥量少，且其浓缩性、脱水性良好。 氮、磷营养需要量较少 厌氧处理过程有一定的杀菌作用，可以杀死废水和污泥中的寄生虫卵、病毒等。 厌氧活性污泥可以长期贮存，厌氧反应器可以季节性或间歇性运转。与好氧反应器相比，在停止运行一断时间后，能较迅速启动。 密闭系统，臭味对环境影响小。厌氧生物处理的缺点： 厌氧微生物增长缓慢，因而厌氧设备启动和处理时间比好氧设备长。 出水往往达不到排放标准，需要进一步处理，故一般在厌氧处理后串联好氧处理。 厌氧处理系统操作控制因素较为复杂。 密闭，沼气易燃，易爆，安全要求高。废水厌氧生物处理是指在无分子氧条件下通过厌氧微生物（包括兼氧微生物）的作用，将废水中的各种复杂有机物分解转化为甲烷和二氧化碳等物质的过程，也称为厌氧消化。与好氧过程的根本区别在于不以分子态氧作为受氢体，而是以化合态氧、碳、硫、氮等为受氢体。 消化经历四个阶段：先是水解阶段，固态有机物被细菌的胞外酶所水解；第二阶段是酸化；在进入甲烷化阶段之前，代谢中间液态产物都要乙酸化，称乙酸化阶段；第四阶段是甲烷化阶段。搅拌和混合：厌氧消化是由细菌体的内酶和外酶与底物进行的接触反映。因此必须使两者充分混合。 通过搅拌可消除池内梯度，增加食料与微生物之间的接触，避免产生分层，促进沼气分离。搅拌的方法有：机械搅拌器搅拌法；消化液循环搅拌法；沼气循环搅拌法。影响厌氧生物处理的环境因素：1、温度 根据产甲烷菌适宜温度条件的不同，厌氧法可分为常温消化、中温消化和高温消化。 常温厌氧消化，指在自然气温或水温下进行废水厌氧处理的工艺，适宜温度范围1030。 中温消化，适宜温度3538，若低于32或者高于40，厌氧消化效率即趋向明显地降低。 高温厌氧消化，适宜温度为5255。2、pH值 产酸细菌的适宜pH值范围较广，在4.58.0之间。而产甲烷菌对酸碱度敏感，要求环境介质pH值在中性附近，最适pH值为6.87.2，pH6.67.4较为适宜。3、氧化还原电位 无氧环境是严格厌氧的产甲烷繁殖的最基本条件之一。对厌氧反应器介质中的氧浓度可根据浓度与电位的关系判断，即由氧化还原电位表达。4、有机负荷 有机负荷是影响厌氧消化效率的一个重要因素，直接影响产气量和处理效率。5、厌氧活性污泥 厌氧活性污泥主要由厌氧微生物及其代谢的和吸附的有机物、无机物组成。它的性质主要表现为它的作用效能与沉淀性能。6、搅拌和混合 通过搅拌可消除池内梯度，增加食料与微生物之间的接触，避免产生分层，促进沼气分离。7、废水的营养比 一般认为，厌氧法中碳：氮：磷控制为200300：5：1为宜。8、有毒物质 重金属被认为是使反应器失效的最普通及最主要的因素，它通过与微生物酶中的巯基、氨基、羧基等相结合，而使酶失活，或者通过金属氢氧化物凝聚作用使酶沉淀。H2S的毒害作用（p277）几种厌氧处理法的比较（284）消化气的产气量可按0.40.5Nm3/kg COD估算，消化气的热值大致为2100025000kJ/Nm3。第十六章混凝就是废水中预先投加化学药剂来破坏胶体的稳定性，使废水中的胶体和细小悬浮物聚集成具有可分离性的凝聚体，再加以分离除去的过程。胶体的稳定性废水中的细小悬浮颗粒和胶体微粒的粒径和质量很小，尤其胶体微粒,其直径为10-310-8 mm。这些颗粒在废水中受水分子热运动的碰撞而作无规则的布朗运动，同时胶体微粒本身带电，同类胶体微粒带有同性电荷，彼此之间存在静电排斥力，因此不能相互靠近以结成较大颗粒而沉降。另外，许多水分子被吸引在胶体微粒周围，形成水化膜，阻止胶体微粒与带相反电荷的离子中和，妨碍颗粒之间接触和凝聚下沉。因此，废水中的细小悬浮颗粒和胶体微粒不易沉降，总保持着分散和稳定状态。混凝原理 压缩双电层作用。投加电解质混凝剂，使水中胶粒产生膨胀凝结而失去稳定性。 吸附架桥作用。这种由高分子物质吸附架桥作用而使微粒相互粘结的过程，称为絮凝。 网捕作用 凝聚和絮凝总称为混凝。剧烈搅拌使絮凝效果好的原因（p293）助凝剂作用:可以调节或改善混凝的条件，也可以改善絮凝体的结构，利用高分子助凝剂的强烈吸附架桥作用，使细小松散的絮凝体变得粗大而紧密。影响混凝效果的主要因素1、水温 水温低时，水解困难，且粘度大，不利于脱稳胶粒相互絮凝，影响絮凝体的结大，进而影响后续的沉淀处理的效果2、pH值 水的pH值对混凝的影响程度视混凝剂的品种而异。3、水中杂质的成分、性质和浓度4、水力条件 混合阶段要求使药剂迅速均匀地扩散到全部水中以创造良好的水解和聚合条件，使胶体脱稳并借颗粒的布朗运动和紊动水流进行凝聚 。混合要求快速和剧烈搅拌，在几秒钟或一分钟内完成。化学混凝的设备化学混凝的设备包括：混凝剂的配制和投加设备、混合设备和反应设备。1、混凝剂的配制和投加设备混凝剂投加到处理水中，采用干投法和湿投法。（1）混凝剂的溶解和配制 混凝剂是在溶解池中进行溶解。溶解池应有搅拌装置，搅拌的目的是加速药剂的溶解。搅拌的方法常有机械搅拌、压缩空气搅拌和水泵搅拌等。 药剂溶解完全后，将浓药液送入溶液池，用清水稀释到一定的浓度备用。无机混凝剂溶液浓度一般用1020。有机高分子混凝剂溶液的浓度一般用0.51.0。（2）混凝剂溶液的投加 药剂投入原水中的方式，可以采用在泵前靠重力投加，也可以用水射器投加，或直接用计量泵投加。2、混合设备常用的混合方式是水泵混合、隔板混合和机械混合。3、反应设备（1）隔板反应池 主要设计参数：反应池隔板间的流速，起端部分为0.50.6m/s，末端部分为0.150.2m/s 。隔板的间距从进口到出口，逐渐放宽；反应时间为2030min；为便于施工和检修，隔板间距应大于0.50.7m。池底应有0.020.03坡度并设排泥管；转弯处的水断面积应是隔板间距过水段面积的1.21.5倍；反应池的总水投损失为0.30.5m。（2）机械反应池 浆板式机械反应池的主要设计参数为：每台搅拌设备上的浆板总面积为水流截面积的1020，不超过25。浆板长度不大于叶轮直径的75，宽度为1030cm；叶轮半径中心点的旋转线速度在第一格用0.50.6m/s，以后逐格减少，最后一格采用0.10.2m/s，不得大于0.3m/s；反应时间为1520min。化学沉淀法:用易溶的化学试剂（可称沉淀剂）使溶液中某种离子以它的一种难溶的盐或氢氧化物从溶液中析出，在化学上称沉淀法，在化工和环境工程上则称化学沉淀法。高级氧化技术1987年，Glaze等提出了以自由羟基(OH)作为主要氧化剂的高级氧化工艺。高级氧化工艺的特点高氧化性、反应速率快、提高可生物降解性，减少三卤甲烷和溴酸盐的生成几种有代表性的高级氧化工艺 Fenton试剂:亚铁盐和过氧化氢 H2O2/UV工艺 湿式氧化和催化湿式氧化工艺衡量吸附过程的主要指标：吸附能力，吸附速度 多孔性吸附剂的吸附过程基本上可分为三个阶段：颗粒外部扩散阶段（吸附质从溶液中扩散到吸附剂表面）；空隙扩散阶段（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）。影响吸附的因素1、溶质(吸附质)的性质溶质和溶剂之间的作用力；溶质分子的大小；电离和极性2、吸附剂的性质3、溶液的性质pH值，温度，共存物质再生：在吸附剂本身的结构基本不发生变化的情况下，用某种方法将吸附质从吸附剂微孔中除去，恢复它的吸附能力。离子交换树脂是人工合成的高分子聚合物，由树脂本体（母体或骨架）和活性基团两个部分组成。特点：交换容量高，球形颗粒，水流阻力小，交换速度快；机械强度和化学稳定性好，但成本较高。离子交换容量又分为以下几种：全交换容量、工作交换容量和有效交换容量。全交换容量是指树脂中活性基团的总数；工作交换容量是指在给定的工作条件下，实际所发挥的交换容量，实际应用中由于受各种因素的影响，一般工作交换容量只有总交换容量的6070；有效交换容量是指出水到达一定指标时交换树脂的交换容量。 交联度水处理中使用的离子交换树脂，交联度为710。离子交换的运行操作步骤：1、交换 交换过程主要与树脂层高度、水流速度、原水浓度，树脂性能以及再生程度等因素有关。当出水中的离子浓度达到限值时，应进行再生。2、反洗 目的在于松动树脂层，以便下一步再生时，注入的再生液能分布均匀，同时也及时地清除积存在树脂层内的杂质、碎粒和气泡。反洗用原水。反洗使树脂层膨胀4060。反冲流速约15m/h，历时约15min。3、再生 再生过程也就是交换反应的逆过程。借助具有较高浓度的再生液流过树脂层，将先前吸附的离子置换出来，使其交换能力得到恢复。 再生液的浓度对树脂再生程度有较大影响。当再生剂用量一定时，在一定范围内，浓度越大再生程度越高；但超过一定范围，再生程度反而下降。对于阳离子交换树脂，