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环境工程学复习资料1、水体污染：概念：水体因某种物质的介入，而导致其化 学、物理、生物或者放射性等方面特性的改变，从而影响水的有效利用，危害人体健康或者破坏生态环境，造成水质恶化的现象。原因： 自然污染和人为污染2、我国水资源特点： 水资源总量多，人均占有量少 水资源时空分布不均匀 水资源利用率低，浪费惊人 水资源普遍受到污染，并日趋严重3、水质指标固体（solids） SS：过滤后，取滤渣103105 烘干后质量例题1-1（P20）将某污水水样100ml置于质量为46.4718g的古氏坩埚中过滤，坩埚在105下烘干后称重为46.5036g，然后再将此坩埚置于600 下灼烧，最后称重为46.4848g。另取同一水样100ml，放在质量为67.9624g的蒸发皿中，在105 下蒸干后称重68.0138g。试计算该水样的总固体、悬浮固体、溶解固体、挥发性悬浮固体和固定性悬浮固体含量各为多少（mg/L)?碱度和硬度（例1-3、例1-4）24、25页滴定结果（ml）各种碱度所消耗酸标准液的量（ml）OHCO32HCO3P=T (M=0)P00P1/2T (PM)2P T2(T P)0P=1/2T (P=M)0T0P1/2T (P500mg/L 互相干扰沉速下降、颗粒分层二沉池后期压缩沉淀很高互相接触、支撑上压、下承二沉池池底、污泥浓缩池12、混凝混凝所处理的对象，主要是水和废水中的微小悬浮物和胶体杂质。凝聚、絮凝和混凝凝聚(coagulation)：投加混凝剂后水中的胶体失去稳定性，胶体颗粒互相凝聚，结果形成众多的“小矾花”。絮凝(flocculation)： 凝聚过程中形成的“小矾花”通过吸附、卷带、架桥等作用，形成颗粒较大絮凝体的过程。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。混凝是通过向废水中投加混凝剂，破坏胶体的稳定性，使细小的悬浮颗粒和胶体微粒聚集成较粗大的颗粒而沉降与水分离，使废水得到净化。13、胶体胶体的双电层结构 胶核 胶粒 胶团 吸附层 扩散层中心称为胶核，其表面选择性地吸附了一层带有同号电荷的离子（可以是胶核的组成物直接电离产生的，也可以是从水中选择吸附的H+或OH-造成的），成为胶体的电位离子。 由于电位离子的静电引力，在其周围又吸附了大量的异号离子，形成了所谓的“双电层”。这些异号离子，其中紧靠电位离子的部分被牢固的吸引着，当胶核运动时，它也随着一起运动，形成固定的离子层，称为吸附层。而其它的异号离子，距离电位离子较远，受到的引力较弱，不随胶核一起运动，并有向水中扩散的趋势，形成了扩散层。 吸附层与扩散层之间的交界面称为滑动面。滑动面以内的部分称为胶粒，胶粒与扩散层之间有一个电位差，称为胶体的电动电位（电位）。而胶核表面的电位离子与溶液之间的电位差称为总电位（电位，电位离子和反离子形成的总电位。）胶体之间的相互作用胶体在水中受到几个方面的影响： （1）由于胶粒的带电现象，带相同电荷的胶体产生静电斥力，而且电位越高，胶体间的静电斥力越大。 （2）受水分子热运动的撞击，使胶体在水中做不规则的布朗运动。 （3）胶粒之间还存在着相互引力范德华引力。范德华引力的大小与胶粒间距离的平方成反比，当间距较大时，可忽略不计。胶体的稳定性1）动力学稳定：是指颗粒布朗运动对抗重力影响的能力。粒子越小，动力学稳定性越高。2）聚集稳定性： 胶体带电相斥-胶体的带电稳定性 水化膜的阻碍-胶体的水化作用稳定性正是由于胶体的稳定性，使之不容易通过重力沉降等方法去除，要去除以胶体形式存在的杂质，必须破坏其稳定性14、混凝原理（一）压缩双电层机理：向溶液中投加电解质，溶液中离子浓度增加，加入的反离子与扩散层原有反离子之间的静电斥力将部分反离子挤压到吸附层中，从而使扩散层厚度减小。 由于扩散层厚度的减小，电位相应降低，胶粒间的相互排斥力也减少。 由于扩散层减薄，颗粒相撞时的距离减少，相互间的吸引力变大。颗粒间排斥力与吸引力的合力由斥力为主变为以引力为主，颗粒就能相互凝聚。 （二）吸附电中和机理：异号胶粒间相互吸引达到电中和而凝聚；大胶粒吸附许多小胶粒或异号离子，电位降低，吸引力使同号胶粒相互靠近发生凝聚。胶粒吸附了过多的反离子，使胶体重新带电（电荷异号），排斥力变大而出现的再稳现象。（三）吸附架桥机理：指链状高分子聚合物在静电引力、范德华力和氢键力等作用下，通过活性部位与胶粒和细微悬浮物等发生吸附桥连的现象。水处理过程中，对于高分子絮凝剂投加量和搅拌强度和时间都要严格控制。高分子聚合物浓度较高时，对胶粒的包裹，产生“胶体保护”作用。 长时间的剧烈搅拌，架桥聚合物脱落，重新回到原来状态。（四）沉淀物网捕机理：当采用硫酸铝、石灰或氯化铁等高价金属盐类作混凝剂时，当投加量很大形成大量的金属氢氧化物(如Al(OH)3 、Fe(OH)3或带金属碳酸盐(CaCO3)沉淀时，可以吸附、网捕、卷扫水中的胶粒，水中的胶粒以这些沉淀为核心产生沉淀。这基本上是一种机械作用。15、混凝工艺流程由药剂投加、混合、反应及沉淀分离等单元组成。混合：使混凝剂迅速、均匀地分散到 废水中，通过压缩双电层和电中和作用，使胶体脱稳，形成小“矾花”。 反应：在一定的水流条件下，小“矾花”通过吸附架桥和沉淀物网捕等作用形成较大的絮体。反应过程的水力条件 反应设备应有一定的停留时间和适当的搅拌强度，使小絮体有一适宜的相互碰撞机会。 搅拌强度太大或太小，会对反应池的絮凝效果产生影响。沉淀：反应过程形成的大絮体进入沉淀池进行分离。16、气浮利用高度分散的微小气泡作为载体去黏附水中的悬浮颗粒，使其随气泡浮升到水面上而加以去除的方法。是一种有效的固-液或液-液分离的方法实现气浮分离的条件 A、必须向水中提供足够数量的微细气泡。 B、必须使悬浮物呈悬浮状态 C、必须使气泡与悬浮物产生粘附作用，从而附着于气泡上浮升。气浮过程A、气泡产生 B、气泡与颗粒（固体或液体）附着 C、上浮分离实现气浮分离的过程的必要条件是使污染物质能粘附在气泡上。一般规律：疏水性颗粒易与气泡粘附，而亲水性颗粒难以与气泡粘附。 容易被水润湿的物质称为亲水性物质. 难于被水润湿的物质称为疏水性物质。气浮法只适宜于去除水中的疏水性颗粒，如乳化油；对于亲水性颗粒（如纸浆纤维、煤粒、重金属离子等），就必须投加合适的药剂（浮选剂），改变颗粒的表面性质（即改善颗粒表面的亲水性能），同样可用气浮法分离。对于颗粒很细小的微粒，直接气浮效果较差，可投加混凝剂以提高其气浮效果。 17、离子交换法离子交换树脂的结构特征离子交换树脂的结构如图所示，它是由骨架和活性基团两部分组成。骨架是形成离子交换树脂的结构主体。它是以一种线型结构的高分子有机化合物为主，加上一定数量的交联剂，通过横键架桥作用构成空间网状结构。活性基团由固定离子和活动离子组成。固定离子固定在树脂骨架上，活动离子(或称交换离子)则依靠静电引力与固定离子结合在-起，二者电性相反电荷相等，处于电性中和状态。离子交换树脂的组成 单体：能聚合成高分子化合物的低分子有机物，是离子交换树脂的主要成分，所以也叫母体 交联剂：能在线性结构分子缩合时起架桥作用，使分子中的基团相互键和成不溶的网状体结构的物质。如二乙烯苯。 交换基团：连接在单体上的具有活性（可交换离子）的基团。离子交换树脂的种类按交换基团的性质：(右图)离子交换的运行操作包括四个步骤：交换、反洗、再生、清洗。 交换操作时，开启进水阀和出水阀，其余阀门关闭，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。 反洗反洗的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。反洗前先关闭阀门和，打开反洗阀，然后再逐渐开大排水阀进行反洗。反洗使树脂层膨胀4060。反冲流速约15m/h，历时约15min。 再生再生前先关闭阀门和，打开排气阀及排水阀，将水放到离树脂层表面10 cm左右，再关闭阀门，开启进再生液阀门，排出交换器内空气后，即关闭阀门，再适当开启阀门，进行再生。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，再生是固定床运行操作中很重要的一环。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，食盐再生液浓度一般采用510；盐酸再生液浓度一般用46；硫酸再生液浓度则不应大于2，以免再生时生成CaSO4粘着在树脂颗粒上 。 清洗清洗时，先关闭阀门，然后开启阀门及。清洗水最好用交换处理后的净水。清洗是将树脂层内残留的再生废液清洗掉，直到出水水质符合要求为止。清洗用水量一般为树脂体积的413倍。 18、吸附吸附是一种界面现象，其作用发生在两个相的界面上。原因是固体表面的分子或原子因受力不均衡而具有剩余的表面能。当某些物质碰撞固体表面时，受到这些不平衡力的吸引而停留在固体表面上，这就是吸附。根据吸附剂与吸附质之间作用力的不同，吸附可分为三种类型：l 物理吸附(physical adsorption)l 化学吸附(chemical adsorption)l 离子交换吸附(ion exchange adsorption)物理吸附的特点l 吸附剂和吸附质之间通过分子间力作用所发生的吸附为物理吸附。 没有选择性； 吸附质并不固定在吸附剂表面的特定位置上，而是多少能在界面范围内自由移动； 物理吸附主要发生在低温状态下，放热较小； 可以是单分子层或多分子层吸附； 解吸容易。l 影响物理吸附的主要因素是吸附剂的表面积和细孔分布。化学吸附的特点吸附剂和吸附质之间发生由化学键力引起的吸附称为化学吸附。 有选择性，即一种吸附剂只对某种或特定几种物质有吸附作用。 一般为单分子层吸附，分子不能在表面自由移动。 吸附时放热量较大；通常需要一定的活化能。 在低温时，吸附速度较小。 吸附牢固，解吸困难。当吸附速度和解吸速度相等时，即单位时间内吸附的数量等于解吸数量时，则吸附质在液相中和吸附剂表面上的浓度都不再改变，此时称为达到吸附平衡(adsorption equilibrium)。达到吸附平衡时吸附质在液相中的浓度称为平衡浓度(equilibrium concentration)吸附容量(adsorptive capacity)是指单位质量的吸附剂所吸附的吸附质的质量，一般用q表示，单位mg/g 或g/g。如果用V表示废水体积；C0和C分别表示吸附前后吸附质的浓度；W表示吸附剂的质量，则：等温吸附模型(1) Freundlich等温式： qe=Kce1/n(2) Langmuir等温式： qe=abce/(1+bce) (a为与最大吸附量有关的常数；b为与吸附能有关的常数)。每g活性炭所具有的表面积称为比表面积。活性炭的比表面积为：5001700m2/g，99.9%的表面积，在多孔结构颗粒的内部。19、膜分离技术膜过程推动力传质机理透过物及其尺寸用途电渗析电位差离子选择性透过溶解性无机物海水淡化反渗透压力差溶剂的扩散水或溶剂从废水中回收净水超滤压力差筛滤及表面作用水、盐及低分子有机物胶体大分子、不容有机物扩散渗析浓度差溶质的扩散低分子物质、离子分离溶质，回收酸碱20、氯消毒1）氯与水的作用 氯易溶于水中，在清水中，发生下列反应：l Cl2 + H2O HOCl + H+ + Cl-l HOCl H+ + OCl- HOCl和OCl-的比例与水中温度和pH有关。l pH高时，OCl-较多。l pH9，OCl-接近100%。l pH9，一氯胺占优势l pH为7时，一氯胺和二氯胺同时存在。l pH6.5时，二氯胺l pH4.5时，三氯胺为了保证水中所有的病原菌都能确实地受到氯的作用，水加氯接触一定时间后，所投加的氯除与细菌和杂质作用消耗外，应该还有适量的氯留在水中以保证持续杀菌能力，这部分剩余的氯称为余氯。l 自由性或游离性氯（free available chlorine）：HOCl、OCll 化合性氯或结合性氯（combined available chlorine）：加氯量需氯量余氯l 需氯量：灭活水中微生物、氧化有机物和还原性物质所消耗的部分。l 余氯：出厂水接触30分后余氯不低于0.3mg/L；在管网末梢不应低于0.05mg/L。余氯为化合性氯既有化合性余氯，又有游离性余氯氨与氯氨继续被氧化折点加氯法无余氯21、其他废水处理方法：中和法、化学沉淀法、氧化还原法、溶剂萃取法等浓度较高的酸、碱废水（3%5%以上），应先考虑回收和综合利用；低浓度酸、碱废水，回收或利用意义不大时，排放前应进行中和处理。萃取法处理废水的步骤：把萃取剂加入废水，并使它们充分接触，有害物质作为萃取物从废水中转移到萃取剂中；把萃取剂和废水分离开来，废水就得到了处理，也可以再进一步接受其他的处理；把萃取物从萃取剂中分离出来，使有害物质成为有用的副产品，而萃取剂则可回用于萃取过程才算在技术上已经成立；其次，就是经济上的考虑。技术上可靠，经济上合理，生产才能采用。 萃取剂的选择一般应考虑下列几点： (1)萃取剂对被萃取物的溶解度要高，对水中其他物质的溶解度要低，而萃取剂本身在水中的溶解度要低。一般用“分配系数”表征萃取剂的溶解性能。(2)萃取剂在废水中不会乳化，容易同废水分离。(3)萃取剂要易于再生。(4)萃取剂价格要低廉，供应要充沛。22、微生物的新陈代谢新陈代谢：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：微生物将自身或外来的各种复杂有机物质分解为简单化合物的过程，释放能量。分解复杂营养物质，降解高能化合物，获得能量；合成代谢：微生物不断由外界取得营养物质合成自身细胞物质的过程，吸收能量将营养物质转化为复杂的细胞成分，机体制造自身。微生物的分类碳源不同 自养型微生物：CO2异养型微生物：有机碳好氧微生物：分子氧利用氧的能力不同 厌氧微生物：电子受体 兼性微生物：1）异养型微生物异养型微生物以有机物为底物（电子供体），其终点产物为二氧化碳、氨和水等无机物，同时放出能量。如下式所示：有机废水的好氧生物处理，如活性污泥法、生物膜法、污泥的好氧消化等属于这种类型的呼吸。2）自养型微生物自养型微生物以无机物为底物（电子供体），其终点产物也是无机物，同时放出能量。大型合流污水沟道和污水沟道存在该式所示的生化反应生物脱氮工艺中的生物硝化过程呼吸方式受氢体化学反应式好氧呼吸（能量利用率42）分子氧C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O+2817.3kJ无氧呼吸无机物C6H12C6+4NO3- 6CO2+6H2O+2N2+1755.6kJ发酵（能量利用率26）有机物C6H12C6 2CO2+2CH3CH2OH+92.0kJ微生物的生长规律 按微生物生长速率，其生长可分为四个生长期迟缓期（调整期）对数增长期（生长旺盛期）减速增长期（平衡期）内源呼吸期（衰亡期）微生物增长速度和微生物本身的浓度、底物浓度之间的关系是废水生物处理中的一个重要课题。有多种模式反应这一关系。当前公认的是莫诺特方程式： 式中：S限制微生物增长的底物浓度，mg/L；微生物比增长速度，即单位生物量的增长速度。X微生物浓度，mg/L；max 的最大值，底物浓度很大，不再影响微生物的增长速度时的值； KS饱和常数。 23、活性污泥法活性污泥法的净化过程与机理活性污泥去除水中有机物，主要经历三个阶段： 吸附阶段 氧化阶段 曝气池 絮凝体形成与凝聚沉降阶段吸附阶段：由于活性污泥具有巨大的表面积，而表面上含有多糖类的粘性物质，导致污水中的有机物转移到活性污泥上去。氧化阶段：在有氧的条件下，微生物将一部分吸附阶段吸附的有机物氧化分解获得能量，另一部分合成新的细胞。絮凝体形成与凝聚沉降阶段：氧化阶段合成的菌体有机体絮凝形成絮凝体，通过重力沉降从水中分离出来，使水得到净化。影响活性污泥增长的因素污泥负荷、污泥龄(ts或qc)和水力停留时间（q）、溶解氧2mg/L（污泥膨胀）、营养物BOD5:N:P=100:5；1、pH和温度pH6.59.0，温度2030、有毒物质、污泥回流比（一般在2050之间）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；二是废水中的有机物，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。评价活性污泥法性能的指标（1）混合液悬浮固体浓度(MLSS) ，也称为污泥浓度。单位为mg/L或g/L。它是计量曝气池中活性污泥数量多少的指标。一般活性污泥法中，MLSS浓度一般为23g/L。MLSS=Ma+Me+Mi+MiiMa：具有活性的微生物Mi：未代谢的不可生化的有机悬浮固体Mii：吸附的无机悬浮固体Me：微生物自身氧化的残留物（2）混合液挥发性悬浮固体 (MLVSS) 指活性污泥中有机固体物质的浓度，单位为mg/L或g/L。MLSS表示悬浮固体物质总量，MLVSS挥发性固体成分表示有机物含量，MLNVSS灼烧残量，表示无机物含量。 MLVSS: 70%处理生活污水的活性污泥 NVSS: 30%MLVSS: 一般范围为5575 NVSS: 一般范围为2545（3）污泥沉降比(SV) 污泥沉降比是指曝气池混合液在l00mL量筒中，静置沉降30min后，沉降污泥所占的体积与混合液总体积之比的百分数。所以也常称为30 min沉降比。 （4）污泥体积指数 (SVI) 也称污泥容积指数，是指曝气池出口处混合液，经30min静置沉降后，沉降污泥体积中1g干污泥所占的容积的毫升数，单位为mL/g，但一般不标出。 它与污泥沉降比有如下关系： SVI=(SV10)/X 式中：X的单位为g/L，SV以百分数代入。SV%不能确切表示污泥沉降性能，故人们想起用单位干泥形成湿泥时的体积来表示污泥沉降性能，简称污泥指数，单位为mL/g。（5）泥龄（c） 指每日新增长的活性污泥在曝气池的平均停留时间，即曝气池全部活性污泥平均更新一次所需要的时间，或曝气池内活性污泥的总量与每日排放污泥量之比，单位：d。 普通活性污泥法的泥龄一般采用515d。曝气方法有鼓风曝气、机械曝气、鼓风和机械并用曝气三种。活性污泥法的发展和演变传统活性污泥法特点：1) 池内流态呈推流式，首端有机污染物负荷高，耗氧速率高。2) 污水与回流污泥进入曝气池后，不能立即与整个曝气池混合液充分混合，易受冲击负荷影响。3) 混合液的需氧量在长度方向是逐步下降的，而充氧设备是均匀布置 的，会出现前段供氧不足，后段供氧浪费。渐减曝气 在推流式的传统曝气池中，混合液的需氧量在长度方向是逐步下降的。 实际情况是：前半段氧远远不够，后半段供氧量超过需要。 渐减曝气的目的就是合理的布置扩散器，使布气沿程变化，而总的空气量不变，这样可以提高处理效率。阶段曝气法：把入流的一部分从池端引入到池中的中部分点进水。完全混合法在分步曝气的基础上，进一步大大增加进水点，同时相应增加回流污泥并使其在曝气池中迅速混合，长条形池子中也能做到完全混合状态。接触稳定法纯氧曝气法：纯氧代替空气，可提高生物处理的速度。浅层曝气：气泡形成和破裂瞬间的氧传递速率最大。在水的浅层处用大量空气进行曝气，就可以获得较高的氧传递速率。深层曝气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，取得曝气和搅拌两个作用，沟中混合液流速约为0。30.6m/s，使活性污泥呈悬浮状态。膜生物反应器：传统的生物处理与膜分离技术的结合24、氧化塘好氧塘好氧塘的深度较浅，阳光能透至塘底，全部塘水内都含有溶解氧，塘内菌藻共生，溶解氧主要是由藻类供给，好氧微生物起净化污水作用。兼性塘兼性塘的深度较大，上层是好氧区，藻类的光合作用和大气复氧作用使其有较高的溶解氧，由好氧微生物起净化污水作用；中层的溶解氧逐渐减少，称兼性区（过渡区），由兼性微生物起净化作用；下层塘水无溶解氧，称厌氧区，沉淀污泥在塘底进行厌氧分解。厌氧塘厌氧塘的塘深在2m以上，有机负荷高，全部塘水均无溶解氧，呈厌氧状态，由厌氧微生物起净化作用，净化速度慢，污水在塘内停留时间长。曝气塘曝气塘采用人工曝气供氧，塘深在2m以上，全部塘水有溶解氧，由好氧微生物起净化作用污水停留时间较短。深度处理塘深度处理塘又称三级处理塘或熟化塘，属于好氧塘。其进水有机污染物浓度很低，一般BOD530mg/L。常用于处理传统二级处理厂的出水，提高出水水质，以满足受纳水体或回用水的水质要求。25、生物膜的构造及其对有机物的降解机理生物膜法的基本原理A生物膜在载体上的生长过程：当有机污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粘液状的生物膜。这层生物膜具有生物化学活性，有进一步吸附、分解污水中呈悬浮、胶体和溶解状态的污染物。 B生物膜的降解机理(1) 物质的传递1）空气中的氧溶解于流动水层中，通过附着水层传递给生物膜； 2）有机污染物则由流动水层传递给附着水层，然后进入生物膜； 3）微生物的代谢产物如H2O等则通过附着水层进入流动水层，并随其排走 ；4）CO2及厌氧层分解产物如H2S、NH3以及CH4等气态代谢产物则从水层逸出进入空气中。 (2) 膜的生长与脱落1） 生物膜降解有机物的过程，也是膜生长的过程； 2） 好氧层与厌氧层的平衡稳定关系； 3） 厌氧层加厚，生物膜老化、脱落。生物膜的主要特征1）生物相方面的特征： （1）微生物多样化 （2） 生物的食物链长 （3） 能够存活世代时间较长的微生物 （4） 分段运行与优占种属 2）处理工艺方面的特征：（1） 对水质、水量变动有较强的适应性 （2） 污泥沉降性能良好，宜于固液分离 （3） 能够处理低浓度的污水 （4）易于维护运行、节能 生物滤池在滤池内，污水由于重力作用自上而下地连续流经滤料，滤料表面的微生物借助酶的作用，使被吸附和吸收的有机物在氧气的参与下进行氧化分解，同时微生物又以有机物为营养进行自身繁殖。老化的微生物附着力差，在污水冲刷会不断脱落，脱落后随水流出滤池，同时新的生物膜不断生长，因而处理可连续进行。生物转盘转盘用人工方法或自然方法挂膜后，转盘表面就形成了类似生物滤池滤料那样的生物膜。转盘旋转时，浸入污水的部分，其上的生物膜吸附有机污染物，并吸收生物膜外水膜中的溶解氧，在生物酶的催化作用下，分解有机物，排出代谢产物，微生物在这一过程中以有机污染物为营养进行自身繁殖。转盘露出水面的部分，空气不断地溶解到水膜中取，增加其溶解氧量。生物膜交替地与污水和空气接触，形成一个连续的吸附吸氧氧化分解过程，使污水得到净化。生物接触氧化法即在不透水的池内，填充填料，下侧曝气。在生物膜固定和污水流动方面和生物滤池相同，以污水充满池内、用人工进行曝气而言，又和活性污泥法相似。又称接触曝气或淹没式生物滤池、或固定式活性污泥法。生物流化床在反应器中装入粒径较小、密度大于水的载体颗粒，通过污水以一定的流速自下而上的流动使载体成流化状态，污水中有机污染物通过与载体表面生长的生物膜相接触而达到去除的目的。26、厌氧生物处理的机理在无分子氧条件下通过厌氧微生物(anaerobic microbes)(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成甲烷(methane)和二氧化碳(carbon dioxide)等物质的过程，也称为厌氧消化(anaerobic digestion) 。与好氧过程的根本区别在于不以分子态氧作为受氢体，而以化合态氧、碳、硫、氮等作为受氢体。厌氧生物处理是一个复杂的微生物化学过程，依靠三大主要类群的细菌，即水解产酸细菌(fermentative bacteria)、产氢产乙酸细菌(acetogenic bacteria)和产甲烷细菌(methanogenic bacteria)的联合作用完成。厌氧消化过程划分为三个连续的阶段，即水解酸化阶段、产氢产乙酸阶段和产甲烷阶段。第一阶段为水解酸化阶段。复杂的大分子、不溶性有机物先在细胞外酶的作用下水解为小分子、溶解性有机物，然后渗入细胞体内，分解产生挥发性有机酸、醇类、醛类等。这个阶段主要产生较高级脂肪酸。第二阶段为产氢产乙酸阶段。在产氢产乙酸细菌的作用下，第一阶段产生的各种有机酸被分解转化成乙酸和H2、CO2。第三阶段为产甲烷阶段。产甲烷细菌将乙酸、乙酸盐、CO2和H2等转化为甲烷。此过程由两组生理上不同的产甲烷菌完成，一组把氢和二氧化碳转化成甲烷，另一组从乙酸或乙酸盐脱羧产生甲烷，前者约占总量的l/3后者约占2/3。27、生物脱氮污水生物脱氮的基本原理是在好氧条件下通过硝化反应先将氨氮氧化为硝酸盐，再通过缺氧条件下（溶解氧不存在或浓度很低）的反硝化反应将硝酸盐异化还原成气态氮从水中除去。因此所有的生物脱氮工艺都包含缺氧段（池）和好氧段（池）。 生物脱氮的反应过程是： 1、氨化与硝化 在未经处理的新鲜废水中，含氮化合物存在的主要形式有： 有机氮：如蛋白质、氨基酸、尿素、胺类化合物、硝基化合物等； 氨态氮（NH3、NH4+），一般以前者为主。 含氮化合物在微生物作用下，相继产生下列反应： （1）氨化反应 有机氮化合物，在氨化菌的作用下，分解、转化为氨态氮，这一过程称之为“氨化反应”。 （2）硝化反应 在硝化菌的作用下，氨态氮进一步分解氧化，就此分两个阶段进行，首先在硝化菌的作用下，使氨（NH4）转化为亚硝酸氨，反应式为 NH4+3/2O2 NO2-+H2O2H+-F （F=278.42KJ） 继之，亚硝酸氨在硝酸菌的作用下，进一步转化为硝酸氨，其反应式为： NO2-+1/2O2 NO3-F （F=72.27KJ） 硝化反应的总反应式为： NH4+2O2 NO3-+H2O+2H+-F （F=351KJ） 2、反硝化反应 反硝化反应是指硝酸氮（NO3-N）和亚硝酸氮（NO2-N）在反硝化菌的作用下，被还原为气态氮（N2）的过程。 反硝化菌是属于异养型兼性厌氧菌的细菌。在厌氧菌（缺氧）条件下，以硝酸氮（NO3-N）为电子受体，以有机物（有机碳）为电子供体。在反硝化过程中，硝酸氮通过反硝化菌的代谢活动，可能有两种转化途径，一种途径是同化反硝化（合成），最终形成有机氮化合物，成为菌体的组成部分，另一种途径是异化反硝化（分解），最终产物是气态氮。影响脱氮作用的环境因素1）影响硝化作用的因素1、有机碳浓度：低；2、氧：DO 2-3mg/L；3、PH值：最适pH值为7-8。4、温度：最适宜的温度为25-30度；5、污泥龄：3-5d以上；6、氨氮浓度：3，不足时需添加碳源：甲醇、乙醇、乙酸、葡萄糖等28、生物除磷机理在常规二级生物处理系统中, 磷作为活性污泥微生物正常生长所需求的元素也成为生物污泥的组分, 从而引起磷的去除, 活性污泥含磷量一般为干重的1.5%2.3%, 通过剩余污泥的排放仅能获得10%-30%的除磷效果。 在污水生物除磷工艺中, 通过厌氧段和好氧段的交替操作, 利用活性污泥的超量磷吸收现象, 使细胞含磷量相当高的细菌群体能在处理系统的基质竞争中取得优势, 剩余污泥的含磷量可达到3%-7%, 进入剩余污泥的总磷量增大, 处理出水的磷浓度明显降低。 生物除磷的反应过程如下： 1、厌氧区 发酵作用：在没有溶解氧和硝态氧存在的厌氧状态下，兼性细菌将溶解性BOD转化为VFAS（低分子发酵产物）； 生物贮磷菌（或称除磷菌）获得VFA：这些细菌吸收厌氧区产生的或来自原污水的VFA，并将其运送到细胞内，同化成胞内碳能源存贮物（PHB/PHV），所需的能量来源于聚磷的水解以及细胞内糖的酵解，并导致磷酸盐的释放。 2、好氧区 磷的吸收：细菌以聚磷的形式存贮超出生长需求的磷量，通过PHB/PHV的氧化代谢产生能量，用于磷的吸收和聚磷的合成，能量以聚磷酸高能键的形式捕积存贮，磷酸盐从液相去除； 全成新的贮磷菌细胞，产生富磷污泥，在某些条件下，贮磷菌合成和存贮细胞内糖。 3、除磷系统 剩余污泥排放：通过剩余污泥排放，将磷从系统中除去。 好氧吸收磷的前提条件是混合液必须经过磷的厌氧释放，在有效释放过程中，磷的厌氧释放可使微生物的好氧吸磷能力大大提高。好氧吸磷速度的不同是由厌氧放磷速度不同引起的。厌氧段放磷速度大，磷释放量大，合成的PHB就多，那么在好氧段时由于分解PHB而合成的聚酸盐速度就较大，所以表现出来的好氧吸磷速度也就大；磷吸收对磷释放也有影响，磷吸收完成得越彻底、聚磷量越大，相应厌氧状态下磷的有效释放也越有保证。 磷的有效释放与Sbs（溶解性可快速生物降解COD）直接相关，Sbs量大小对磷的去除有决定性的影响。A、B、C类分别表示低分子有机酸、中长链脂肪酸和其余类可生物降解的高分子酸类。城市污水的Sbs由SA、SB和SC的磷释放与SA相近，可算作SA。SA可近似地用污水中的低分子量有机酸表示，SB则由Sbs减支SA求得。 SB需酸化成SA才能诱发磷的释放，因此酸化过程是总过程的速率限制步骤，混合液中磷的厌氧释放速度可表达成： DP/dt = KPKPAX+(KmSn/KSB+SB)KPX 如果所选定的停留时间内都是有效释放的话，则好氧条件下的磷吸收能力为： Pn=KuP 式中 Pu吸磷能力，mgP/L进水； Ku单位有效释磷产生的吸磷能力，mgP/mgP； P厌氧释灰磷量mgP/L进水。 考虑到厌氧区中存在无效释放，因此P取值应适当降低，此时乘安全系数Sfp=0.81.0。影响生物除磷的主要因素1、溶解氧好氧吸磷池溶解氧最好控制在3-4mg/L，厌氧放磷池溶解氧应小于0.2mg/L。2、NO3N浓度生物除磷系统中硝态氮的存在，会抑制聚磷微生物的放磷作用。一般控制硝酸盐浓度在0.2mg/L以下。3、碳源 BOD5/TP1529、污泥含水率是污泥中水含量的百分数，含固率是污泥中固体或干泥含量的百分数。污泥的处置及其前处理去水处理（浓缩、脱水、干化）稳定处理（生物法、化学法、物理法）最终处置（填地、投海、焚烧、综合利用）污泥浓缩是降低含水率减少污泥体积的有效方法。主要减缩污泥的间隙水。主要方法有沉降法、气浮法、离心法。污泥的稳定：厌氧消化法l 目的：污泥中的挥发性固体的量降低40%左右 l 过程：水解、酸化、产乙酸、产甲烷l 控制过程：固态物的水解、液化、产甲烷l 优点：产生能量，使污泥固体总量减少，作土壤调节剂，杀死致病菌l 缺点：投资大，运行易受环境条件的影响，消化反应时间长，消化污泥不易沉淀影响污泥消化的主要因素l pH值和碱度l 温度l 负荷l 消化池的搅拌l 有毒有害物质30、污水土地处理是在人工调控下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