水污染控制工程-简化教案

1、第九章污水水质与污水出路 第一节 污水水质 1、我拿什么来表达你？污水国际通用三大类指标：物理性指标 化学性指标 生物性指标2、 水质分析指标物理性指标温度：工业废水常引起水体热污染造成水中溶解氧减少加速耗氧反应，最终导致水体缺氧或水质恶化色度：感官性指标，水的色度来源于金属化合物或有机化合物嗅和味：感官性指标，水的异臭来源于还原性硫和氮的化合物、挥发性有机物和氯气等污染物质固体物质： 溶解物质 悬浮固体物质 挥发性物质 固定性物质3、 化学性指标 有机物生化需氧量（BOD）在一定条件下，好氧微生物氧化分解水中有机物所需要的氧量。（20，5d）。反映了在有氧的条件下，水中可生物降解的有机物的量

2、主要污染特性（以mg/L为单位）。有机污染物被好氧微生物氧化分解的过程，一般可分为两个阶段：第一个阶段主要是有机物被转化成二氧化碳、水和氨；第二阶段主要是氨被转化为亚硝酸盐和硝酸盐。污水的生化需氧量通常只指第一阶段有机物生物氧化所需的氧量，全部生物氧化需要20100d完成。实际中，常以5d作为测定生化需氧量的标准时间，称5日生化需氧量 （BOD5）；通常以20为测定的标准温度。化学需氧量（COD）用化学方法氧化水中有机物过程中所消耗的氧化剂量折合成的氧量（O2）（mg/L）。常用的氧化剂主要是重铬酸钾（称 CODCr）和高锰酸钾(称CODMn 或OC ) 。酸性条件下，硫酸银作为催化剂，氧化性

3、最强。废水中无机的还原性物质同样被氧化。如果废水中有机物的组成相对稳定，则化学需氧量和生化需氧量之间应有一定的比例关系：生活污水通常在0.40.5。4、讨论：COD与BOD5的比较比较CODBOD5测试时间耗时短 2小时时间长 5天代表性较全面反映有机物只反映可生物降解的有机物成本仅需化学试剂需要培养微生物5、COD与BOD5优缺点：BOD5优点：基本上反映了有机物进入水体后，能被生物氧化分解的有机物的量，比较符合实际情况，较为确切的说明问题。缺点：完成全部检验需时5天，对于指导生产实践不够迅速、及时，且毒性强的废水可抑制微生物的作用而影响测定结果，有时甚至无法测定。COD优点：几乎可以表示出

4、有机物全部氧化所需要的氧量,它的测定不受废水水质的限制,并且在3个小时内即能完成。缺点：不能反映出被生物氧化分解的有机物的量。BOD5虽有不少缺点,但从有机物对水体的影响角度看,还没有比BOD5更好的指标。在没有条件测定BOD时，可采用COD方法。6、化学性指标 有机物总有机碳（TOC）和总需氧量（TOD）TOC:在950高温下，以铂作为催化剂，使水样气化燃烧，然后测定气体中的CO2含量，从而确定水样中碳元素总量。测定中应该去除无机碳的含量。TOD:在900950高温下，将污水中能被氧化的物质（主要是有机物，包括难分解的有机物及部分无机还原物质），燃烧氧化成稳定的氧化物后，测量载气中氧的减少量

5、，称为总需氧量（TOD）。TOD测定方便而快速。各种水质之间TOC或TOD与BOD不存在固定的相关关系。在水质条件基本不变的条件下，BOD与TOC或TOD 之间存在一定的相关关系。7、化学性指标 有机物 油类污染物石油类：来源于工业含油污水。动植物油脂：产生于人的生活过程和食品工业。油类污染物进入水体后影响水生生物的生长、降低水体的资源价值。油膜覆盖水面阻碍水的蒸发，影响大气和水体的热交换。油类污染物进入海洋，改变海水的反射率和减少进入海洋表层的日光辐射，对局部地区的水文气象条件可能产生一定影响。大面积油膜将阻碍大气中的氧进入水体，从而降低水体的自净能力。石油污染对幼鱼和鱼卵的危害很大，堵塞鱼

6、的鳃部，能使鱼虾类产生石油臭味，降低水产品的食用价值。 破坏风景区，危害鸟类生活。8、化学性指标 有机物 酚类污染物酚污染来源：煤气、焦化、石油化工、木材加工、合成树脂等工业废水。原生质毒物，可使蛋白质凝固，引起神经系统中毒。酚浓度低时，能影响鱼类的洄游繁殖。酚浓度达0.10.2mg/L时，鱼肉有酚味。酚浓度高会引起鱼类大量死亡，甚至绝迹。酚的毒性可抑制水中微生物的自然生长速度，有时甚至使其停止生长。酚能与饮用水消毒氯产生氯酚，具有强烈异臭（0.001mg/L即有异味，排放标准0.5mg/L ）。 灌溉用水酚浓度超过5mg/L时, 农作物减产甚至枯死。9、化学性指标 无机物性质指标植物营养元素

7、：过多的氮、磷进入天然水体，易导致富营养化，使水生植物尤其是藻类大量繁殖，造成水中溶解氧急剧变化，影响鱼类生存，并可能使某些湖泊由贫营养湖发展为沼泽和干地。pH和碱度：一般要求处理后污水的pH在69之间。当天然水体遭受酸碱污染时，pH发生变化，消灭或抑制水体中生物的生长，妨碍水体自净，还可腐蚀船舶。碱度指水中能与强酸定量作用的物质总量，按离子状态可分为三类：氢氧化物碱度；碳酸盐碱度；重碳酸盐碱度。重金属：作为微量金属元素。重金属的主要危害：生物毒性，抑制微生物生长，使蛋白质凝固;逐级富集至人体，影响人体健康。10、含氮化合物 氮是有机物中除碳以外的一种主要元素，也是微生物生长的重要元素。污水中

8、的氮有四种，即有机氮、氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮。危害：消耗水体中溶解氧；促进藻类等浮游生物的繁殖，形成水华、赤潮；引起鱼类死亡，导致水质迅速恶化。11、含磷化合物 磷也是有机物中的一种主要元素，是仅次于氮的微生物生长的重要元素。磷主要来自：人体排泄物以及合成洗涤剂、牲畜饲养场及含磷工业废水。危害：促进藻类等浮游生物的繁殖，破坏水体耗氧和复氧平衡；使水质迅速恶化，危害水产资源。 12、生物性指标 来源及危害：生活污水：肠道传染病、肝炎病毒、SARS、寄生虫卵等制革屠宰等工业废水：炭疽杆菌、钩端螺旋体等医院污水：各种病原体 危害：传播疾病，影响卫生，导致水体缺氧细菌总数：水中细菌总数反映了水体有

9、机污染程度和受细菌污染的程度。常以细菌个数/mL计。饮用水：<100个/mL医院排水：<500个/mL大肠菌群：大肠菌群的值可表明水样被粪便污染的程度，间接表明有肠道病菌存在的可能性。常以大肠菌群数/L计。饮用水：<3个/L城市排水：<10000个/L游泳池： <1000个/L第二节污染物在水体环境中的迁移与转化1、水体的自净作用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。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4、氧垂曲线：水体受到污染后，水体中溶解氧逐渐被消

10、耗，到临界点后又逐步回升的变化过程，称氧垂曲线。讨论：氧垂曲线反映：废水排入河流后溶解氧的变化,表示河流的自净过程；最缺氧点的位置及其溶解氧含量溶解氧的来源：原有水中的氧；大气复氧；水生植物光合作用。氧 的 消 耗：有机物的生物氧化；硝化作用；水底沉泥的分解；水生植物的呼吸作用；无机还原性物质的影响。第三节污水出路 1、污水的最终出路：排放水体 工农业利用 处理后回用2、污水排放水体的限制 污水综合排放标准GB89781996城镇污水处理厂污染物排放标准 GB 189182002 地表水环境质量标准GB 38382002 海洋水质量标准GB30973、污水回用应满足的要求对人体健康不应产生不良

11、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4、城市污水回用的几个方面城市生活用水和市政用水：供水、城市绿地灌溉、市政与建筑用水、城市景观农业、林业、渔业和畜牧业工业：工艺生产用水、冷却用水、锅炉补充水、其他杂用水、地下水回灌、其他方面第四节废水处理方法一、废水处理方法 通常分为物理处理法、化学处理法、生物处理法三大类；物理处理法：利用物理作用分离或回收废水中的悬浮物(或油)的处理方法。通常有重力分离法(沉淀池、沉砂池、气浮池)、离心分离法(离心

12、机和水旋分离器)和筛选分离法(格栅、筛网、砂滤池、微滤机)。此外，利用蒸发法浓缩废水中的溶解性不挥发物质也是一种物理处理法。萃取：用适当的溶剂分离混合物的过程。 步骤：1.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 2.把萃取剂和废水分离开了，废水就得到了处理 3.把萃取物从萃取剂中分离出来，使有害物成为有用的副产品，而萃取剂则可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。化学处理法：通过化学反应和传质作用来分离、去除废水中呈溶解、胶体状的污染物或将其转化为无害物质的处理方法。在化学处理法中，以投加化学药剂为基础的处理单元有：混凝、中和、氧化还原

13、反应等；以传质作用为基础的处理单元有：萃取、汽提、吹脱、吸附、离子交换、电崐渗折和反渗透等(后二种又称膜分离技术)。在传质作用的处理单元中，既有化学反应，又有与之相关的物理作用，所以可以从化学处理法中分离出另一类处理方法，称为物理化学法。生物处理法：通过微生物的代谢作用，使废水中呈溶解、胶体和微细悬浮状态的有机物，转化为稳定、无害的物质的废水处理方法。根据作用微生物的不同，生物处理又可分为好氧生物处理和厌氧生物处理两种类型。好氧生物处理又分为活性污泥法(完全混合、多点进水、延时曝气)和生物膜法(生物滤池、生物转盘、生物接触氧化、生物硫化床)二、废水处理的分级和处理程度一级处理：从废水中除去呈悬

14、浮状的固体污染物，SS去除率为70-80，BOD去除率为25-40，废水净化程度不高。二级处理：大幅度去除废水中的有机污染物(BOD)去除率为80-90三级处理：进一步去除二级处理中未能去除的污染物，如氮、磷。三级处理耗资较大，管理复杂，主要用于废水复用为目的处理第十章 污水的物理处理(1) 第一节 格栅和筛网1、 格栅的作用 格栅由一组（或多组）相平行的金属栅条与框架组成，倾斜安装在进水的渠道，或进水泵站集水井的进口处，以拦截污水中粗大的悬浮物及杂质。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。选用栅条间距的原则：不堵塞水泵和水处理厂、站的处理设备。2、

15、 格栅的清渣方法人工清除 与水平面倾角：45º60º 设计面积应采用较大的安全系数，一般不小于进水渠道面积的2倍，以免清渣过于频繁。机械清除与水平面倾角：60º70º 过水面积一般应不小于进水管渠的有效面积的1.2倍。3、格栅栅条断面形状 圆形、矩形、方形 圆形的水力条件较方形好，但刚度较差。目前多采用断面形状为矩形的栅条4、筛网作用：用于废水处理或短小纤维的回收形式：振动筛网、水力筛网5、格栅、筛网截留的污染物的处置方法： 填埋、焚烧（820以上）、堆肥、将栅渣粉碎后再返回废水中，作为可沉固体进入初沉池第二节 沉淀的基础理论1、 沉淀法是利用水中悬浮颗

16、粒的可沉降性能，在重力作用下产生下沉作用，以达到固液分离的一种过程。2、 沉淀处理工艺的四种用法 沉砂池：用以去除污水中的无机易沉物。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。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。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。3、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：1. 自由沉淀：悬浮颗粒浓度不高；沉淀过程中悬浮固体之间互不干扰，颗粒各自单独进行沉淀, 颗粒沉淀轨迹呈直线。沉淀过程中,颗粒的物理性质不变。发生在沉砂池中。2.絮凝沉淀

17、：悬浮颗粒浓度不高；沉淀过程中悬浮颗粒之间有互相絮凝作用，颗粒因相互聚集增大而加快沉降，沉淀轨迹呈曲线。沉淀过程中，颗粒的质量、形状、沉速是变化的。化学絮凝沉淀属于这种类型。3.区域沉淀或成层沉淀：悬浮颗粒浓度较高（5000mg/L以上）；颗粒的沉降受到周围其他颗粒的影响，颗粒间相对位置保持不变，形成一个整体共同下沉，与澄清水之间有清晰的泥水界面。二次沉淀池与污泥浓缩池中发生。4.压缩沉淀：悬浮颗粒浓度很高；颗粒相互之间已挤压成团状结构，互相接触，互相支撑，下层颗粒间的水在上层颗粒的重力作用下被挤出，使污泥得到浓缩。二沉池污泥斗中及浓缩池中污泥的浓缩过程存在压缩沉淀。4、二沉池的工作原理理想二

18、沉池的功能分区可分为：进口区域、沉淀区域、出口区域、污泥区域四个部分第三节 沉砂池1、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2、平流式沉砂池平流式沉砂池是一种最传统的沉砂池，它构造简单，工作稳定。 4、曝气沉砂池的特点：沉砂中含有机物的量低于5%；由于池中设有曝气设备，它还具有预曝气、脱臭、防止污水厌氧分解、除泡以及加速污水中油类

19、的分离等作用。曝气沉砂池的构造：曝气沉砂池是一个长形渠道，沿渠道壁一侧的整个长度上，距池底约6090cm处设置曝气装置；在池底设置沉砂斗，池底有i=0.10.5的 坡度，以保证砂粒滑入砂槽；为了使曝气能起到池内回流作用，在必要时可在设置曝气装置的一侧装设挡板。5、曝气沉砂池的工作原理污水在池中存在着两种运动形式，其一为水平流动（一般流速0.1m/s），同时在池的横断面上产生旋转流动（旋转流速0.4m/s ），整个池内水流产生螺旋状前进的流动形式。由于曝气以及水流的螺旋旋转作用，污水中悬浮颗粒相互碰撞、摩擦，并受到气泡上升时的冲刷作用，使粘附在砂粒上的有机污染物得以去除，沉于池底的砂粒较为纯净，

20、有机物含量只有5%左右，长期搁置也不至于腐化。 第十一章 废水生物处理的基本概念和生化反应动力学基础第一节 废水的好氧生物处理和厌氧生物处理1、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：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。2、底物降解：污水中可被微生物通过酶的催化作用而进行生物化学变化的物质称为底物或基质。 可生物降解有机物量：可通过生物的降解转化的量。 可生物降解底物量：包括有机的和无机的可生

21、物利用物质。3、废水生物处理可行性的试验方法 1、测定废水BOD5与COD的比值 通过BOD5与COD值的测定，可大体了解废水中可生物降解的那部分有机物质占全部有机物质的比例。在工程实际中，人们一般常通过这个比值去评定工业废水生物处理的可行性。 BOD5/COD 45可生物降解较好 30 可生物处理, 30 较难生物处理 25 不宜生物处理 上述方法，由于比较简单，人们较常采用，不过按此法判断废水可生化性，并确定是否可以采用生物处理工艺，严格来讲，还是很粗糙的(如营养配比，有毒物等)。一般再通过生物处理实验，去确定该工艺废水是否可以采用生化处理工艺较为妥当。2、测定微生物的呼吸耗氧过程法当废水

22、与微生物接触后，微生物进行新陈代谢，同时呼吸耗氧。用瓦勃呼吸仪或溶氧测定仪，测得不同时间的耗氧量累计值或耗氧速率，绘制成微生物的呼吸过程线(O2-T或dO2/dt-T)，通过微生物的内源呼吸过程线以及废水接触后呼吸过程线的比较，去确定废水的可生化性。这个呼吸耗氧过程随底物性质而异，反映了底物被氧化分解的规律。 耗 氧 a 呼吸耗氧过程线 累 积量 b 内源呼吸线mg/L c 呼吸耗氧过程线 时间(T) 讨论：线位于b线之上，说明废水量底物可被生物降解，相距越大，可生化性越好。 线位于b线之下，说明废水底物对微生物有抑制作用，相距越大，抑制越大 与内源呼吸线重合，则说明废水中的底物是难降解的，但

23、不是有害物。3、微 生 物 的 呼 吸 一切生物时刻都在进行着呼吸，没有呼吸就没有生命。呼吸作用的生物现象： 呼吸作用中发生能量转换：供细胞合成、其他生命活动，多余的能量以热量形式释放。通过呼吸作用，复杂有机物逐步转化为简单物质。呼吸作用过程中吸收和同化各种营养物质。4、微 生 物 的 呼 吸 类 型微生物的呼吸指微生物获取能量的生理功能 好氧呼吸、厌氧呼吸5、好 氧 呼 吸 好氧呼吸是营养物质进入好氧微生物细胞后，通过一系列氧化还原反应获得能量的过程。有分子氧参与的生物氧化， 反应的最终受氢体是分子氧。底物中的氢被脱氢酶活化，并从底物中脱出交给辅酶（递氢体），同时放出电子，氧化酶利用底物放出

24、的电子激活游离氧，活化氧和从底物中脱出的氢结合成水。好氧呼吸过程实质上是脱氢和氧活化相结合的过程。在这个过程中，同时放出能量。依好氧微生物的类型不同，被其氧化的底物不同，氧化产物也不同。好氧呼吸有异养型微生物呼吸和自养型微生物呼吸两种 。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。 异氧微生物又可分为化能异氧微生物和光能异氧微生物。 化能异氧微生物：氧化有机物产生化学能而获得能量的微生物。 光能异氧微生物：以光为能源，以有机物为供氢体还原CO2，合成有机物的一类厌氧微生物。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

25、消化等属于这种类型的呼吸。2 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。光能自养微生物：需要阳光或灯光作能源，依靠体内的光合作用色素合成有机物。化能自养微生物：化能自养微生物不具备色素，不能进行光合作用，合成有机物所需的能量来自氧化NH3、H2S等无机物。6、厌 氧 呼 吸 是在无分子氧（O2）的情况下进行的生物氧化。厌氧微生物只有脱氢酶系统，没有氧化酶系统。在呼吸过程中，底物中的氢被脱氢酶活化，从底物中脱下来的氢经辅酶传递给除氧以外的有机物或无机物，使其还原。在厌氧呼吸过程中，底物氧化不彻底，最终产物不是二氧化碳和水，而是一些较原来底物简单的化合物。这种化

26、合物还含有相当的能量，故释放能量较少。如有机污泥的厌氧消化过程中产生的甲烷是含有相当能量的可燃气体。厌氧呼吸按反应过程中的最终受氢体的不同，可分为发酵和无氧呼吸。1.发酵 这种生物氧化作用不彻底，最终形成的还原性产物，是比原来底物简单的有机物，在反应过程中，释放的自由能较少，故厌氧微生物在进行生命活动过程中，为了满足能量的需要，消耗的底物要比好氧微生物的多。 例如，葡萄糖的发酵过程：略2.无氧呼吸 是指以无机氧化物，如NO3-，NO2-，SO42-，S2O32-，CO2等代替分子氧，作为最终受氢体的生物氧化作用。在无氧呼吸过程中，底物可被彻底氧化，能量得以分级释放，故无氧呼吸也产生较多的能量用

27、于生命活动。释放的能量不如好氧呼吸的多。7、废水的好氧生物处理好氧生物处理是在有游离氧（分子氧）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（以溶解状与胶体状的为主），作为营养源进行好氧代谢。好氧生物处理的反应速度较快，所需的反应时间较短，故处理构筑物容积较小。且处理过程中散发的臭气较少。所以，目前对中、低浓度的有机废水，或者说BOD5浓度小于500mg/L的有机废水，基本上采用好氧生物处理法。在废水处理工程中，好氧生物处理法有活性污泥法和生物膜法两大类。8、废水的厌氧生物处理 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

28、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。 在这个过程中，有机物的转化分为三部分进行：部分转化为CH4，这是一种可燃气体，可回收利用；还有部分被分解为CO2、H2O、NH3、H2S等无机物，并为细胞合成提供能量；少量有机物被转化、合成为新的原生质的组成部分。由于仅少量有机物用于合成，故相对于好氧生物处理法，其污泥增长率小得多。 由于废水厌氧生物处理过程不需另加氧源，故运行费用低。此外，它还具有剩余污泥量少、可回收能量（CH4）等优点。 其主要缺点是反应速度较慢，反应时间较长，处理构筑物容积大等。为维持较高的反应速度，需维持较

29、高的温度，就要消耗能源。 对于有机污泥和高浓度有机废水（一般BOD52000mg/L）可采用厌氧生物处理法。 第二节 微生物的生长规律和生长环境1、微生物的生长规律 微生物的生长规律一般是以生长曲线来反映。按微生物生长速率，其生长可分为四个生长期：停滞期、对数期、静止期、衰老期停 滞 期： 如果活性污泥被接种到与原来生长条件不同的废水中（营养类型发生变化，污泥培养驯化阶段），或污水处理厂因故中断运行后再运行，则可能出现停滞期。对 数 期： 当废水中有机物浓度高，且培养条件适宜，则活性污泥可能处在对数生长期。处于对数生长期的污泥絮凝性较差，呈分散状态，镜检能看到较多的游离细菌，混合液沉淀后其上层

30、液混浊，含有机物浓度较高，活性强沉淀不易，用滤纸过滤时，滤速很慢。 静 止 期： 当污水中有机物浓度较低，污泥浓度较高时，污泥则有可能处于静止期，处于静止期的活性污泥絮凝性好，混合液沉淀后上层液清澈，以滤纸过滤时滤速快。处理效果好的活性污泥法构筑物中，污泥处于静止期。衰 老 期： 当污水中有机物浓度较低，营养物明显不足时，则可能出现衰老期。处于衰老期的污泥松散，沉降性能好，混合液沉淀后上清液清澈，但有细小泥花，以滤纸过滤时，滤速快。 2、微 生 物 的 生 长 环 境 微生物的营养微生物要求的营养物质必须包括组成细胞的各种原料和产生能量的物质，主要有：水、碳素营养源、氮素营养源、无机盐及生长因

31、素。 (1)水：组成部分，代谢过程的溶剂。细菌约80%的成分为水分。(2)碳源：碳素含量占细胞干物质的50左右，碳源主要构成微生物细胞的含碳物质和供给微生物生长、繁殖和运动所需要的能量，一般污水中含有足够碳源。(3)氮源：提供微生物合成细胞蛋白质的物质。(4)无机元素：主要有磷、硫、钾、钙、镁等及微量元素。作用：构成细胞成分，酶的组成成分,维持酶的活性，调节渗透压，提供自养型微生物的能源。（5）磷：核酸、磷脂、ATP转化。硫：蛋白质组成部分，好氧硫细菌能源。钾：激活酶。钙：稳定细胞壁，激活酶。镁：激活酶，叶绿素的重要组成部分(5)生长因素：氨基酸、蛋白质、维生素等。影响微生物生长的环境因素 温

32、 度 各类微生物所生长的温度范围不同，约为5 80 。此温度范围，可分为最低生长温度、最高生长温度和最适生长温度（是指微生物生长速度最快时温度）。依微生物适应的温度范围，微生物可以分为三类：中温性（2045 ）、好热性（高温性）（45以上）、好冷性（低温性）（20以下）当温度超过最高生长温度时，会使微生物的蛋白质迅速变性及酶系统遭到破坏而失活，严重者可使微生物死亡。低温会使微生物代谢活力降低，进而处于生长繁殖停止状态，但仍保存其生命力。 pH 不同的微生物有不同的pH适应范围。细菌、放线菌、藻类和原生动物的pH适应范围是在410之间。大多数细菌适宜中性和偏碱性（pH6.57.5）的环境。废水生

33、物处理过程中应保持最适pH范围。当废水的pH变化较大时，应设置调节池，使进入反应器（如曝气池）的废水，保持在合适的pH范围。溶 解 氧 是影响生物处理效果的重要因素。好氧微生物处理的溶解氧一般以24mg/L为宜。溶解氧不足，好氧微生物活性受到影响，代谢降低，有机物的处理下降。严重缺氧，厌氧微生物大量繁殖，好氧微生物大量死亡.供氧过多，经济上一不合算有 毒 物 质 在工业废水中，有时存在着对微生物具有抑制和杀害作用的化学物质，这类物质我们称之为有毒物质。其毒害作用主要表现在细胞的正常结构遭到破坏以及菌体内的酶变质，并失去活性。在废水生物处理时，对这些有毒物质应严加控制，但毒物浓度的允许范围，需要

34、具体分析。1、在废水生物处理中，废水中的有机污染物质（即底物 、基质）正是需要去除的对象；生物处理的主体是微生物；而溶解氧则是保证好氧微生物正常活动所必需的。2、补充内容：微生物在降解有机物的过程中，不断耗氧，同时微生物的正常活动也需耗氧，如图示 原生质(耗氧)有机物微生物 产物(耗氧)第十二章 稳定塘和污水的土地理第一节 稳 定 塘1、概 述 稳定塘又名氧化塘或生物塘。对污水的净化过程与自然水体的自净过程相似。稳定塘是一种利用天然净化能力处理污水的生物处理设施。稳定塘多用于小型污水处理，可用作一级处理、二级处理，也可用作三级处理。2、稳 定 塘的分类: 按塘内的微生物类型、供氧方式和功能等划

35、分好 氧 塘: 深度较浅，一般小于1米，阳光能透至塘底，整个水塘维持好氧条件。兼 性 塘: 深度较大，池深在1-2米之间，上层是好氧区(大气复氧、藻类光合作用) ，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: 塘深一般2-4米，有机负荷高，全部塘水呈厌氧状态，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: 采用人工曝气供氧，塘深在2m以上，全部塘水有溶解氧，污水停留时间较短。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BOD5

36、30mg/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。3、 稳定塘的优缺点: 稳定塘的优点:基建投资低 当有旧河道、沼泽地、谷地可利用作物作为稳定塘时，稳定塘系统的基建投资低。运行管理简单经济 稳定塘运行管理简单，动力消耗低，运行费用较低，约为传统二级处理厂的1/31/5。可进行综合利用 实现污水资源化，如将稳定塘出水用于农业灌溉，充分利用污水的水肥资源；养殖水生动物和植物，组成多级食物链的复合生态系统。稳定塘的缺点:占地面积大 没有空闲余地时不宜采用。 处理效果受气候影响, 如季节、气温、光照、降雨等自然因素都影响稳定塘的处理效果。设计不当时，可能形成

37、二次污染 如污染地下水、产生臭氧和滋生蚊蝇等。 4、好氧塘 种类（1）高负荷好氧塘 这类塘设置在处理系统的前部，目的是处理污水和产生藻类。特点是塘的水深较浅，水力停留时间较短，有机负荷高。（2）普通好氧塘 这类塘用于处理污水，起二级处理作用。特点是有机负荷较高，塘的水深较高负荷好氧塘大，水力停留时间较长。 （3）深度处理好氧塘 深度处理好氧塘设置在塘处理系统的后部或二级处理系统之后，作为深度处理设施。特点是有机负荷较低，塘的水深较高负荷好氧塘大。 5、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，CO

38、2累积，pH下降。 6、好氧塘内的生物种群 主要有藻类、菌类、原生动物、后生动物、水蚤等微型动物。菌类主要是生存在水深0.5m的上层，浓度为1×1085×109个/ mL，主要种属与活性污泥和生物膜相同。原生动物和后生动物的种属数与个体数，均比活性污泥法和生物膜法少。藻类的种类和数量与塘的负荷有关，它可以反映塘的运行状况和处理效果。7、好氧塘内的设计 主要内容是计算好氧塘的尺寸和个数。好氧塘的主要尺寸的经验值如下： 好氧塘多采用矩形，表面的长宽比为3:14:1，一般以塘深的1/2处的面积作为计算塘面。塘堤的超高为0.61.0m。单塘面积不宜大于4ha； 塘堤的内坡坡度为1:

39、21:3（垂直:水平）外坡坡度为1:21:5（垂直：水平）； 好氧塘的座数一般不少于3座，规模很小时不少于2座。8、兼性塘 工 作 原 理兼性塘的有效水深一般为1.02.0m。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，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

40、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。 10、厌氧塘基本工作原理厌氧塘对有机污染物的降解，与所有的厌氧生物处理设备相同，是由两类厌氧菌通过产酸发酵和甲烷发酵两阶段来完成的。即先由兼性厌氧产酸菌将复杂的有机物水解、转化为简单的有机物(如有机酸、醇、醛等)，再由绝对厌氧菌（甲烷菌）将有机酸转化为甲烷和二氧化碳等。由于甲烷菌的世代时间长，增殖速度慢，且对溶解氧和pH敏感，因此厌氧塘的设计和运行，必须以甲烷发酵阶段的要求作为控制条件，控制有机污染物的投配率，以保持产酸菌和甲烷菌之间的动态平衡。应控制塘内的有机酸浓度在3000mg/L以下，pH为6.57.

41、5，进水的BOD5：N：P=100:2.5:1,硫酸盐浓度应小于500mg/L，以使厌氧塘能正常运行。 12、曝气塘是在塘面上安装有人工曝气设备的稳定塘。曝气塘的两种类型完全混合曝气塘中曝气装置的强度应能使塘内的全部固体呈悬浮状态，并使塘水有足够的溶解氧供微生物分解有机污染物。部分混合曝气塘不要求保持全部固体呈悬浮状态，部分固体沉淀并进行厌氧消化。其塘内曝气机布置较完全混合曝气塘稀疏。曝气塘出水的悬浮固体浓度较高，排放前需进行沉淀，沉淀的方法可以用沉淀池，或在塘中分割出静水区用于沉淀。若曝气塘后设置兼性塘，则兼性塘要在进一步处理其出水的同时起沉淀作用。曝气塘的水力停留时间为310d，有效水深2

42、6m。曝气塘一般不少于3座，通常按串连方式运行。 14、生物塘处理系统的设计1、生物塘系统的前处理、后处理及工艺流程 (1)生物塘系统的前处理为确保生物塘的正常运行，对废水中的可沉固体和浮油必须经过预处理。常用的方法有如下几种：沉砂池：去除大的固体颗粒 沉淀池：去除悬浮固体 隔油池：去除油污 (2)生物塘系统的后处理 在生物塘处理过程中，产生大量的藻类。如果有要求还必须除藻。除藻的方法主要有以下几种：自然沉淀法、 混凝沉淀法、 气浮、 过滤(3)工艺流程生物塘的工艺流程主要有多级串联组成的生物塘系统，如图示：废水预处理厌氧塘兼性塘好氧塘(水生植物塘)好氧塘(鱼塘)后处理排放第二节 污水土地处理

43、一、污水土地处理： 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。土地处理是以土地作为主要处理系统的污水处理方法，其目的是净化污水，控制水污染，其设计参数（如负荷率）需通过试验研究确定。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。组成：土地处理系统是由污水预处理设施，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。 1、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）、物理吸附和沉淀（土壤中的黏土矿物

44、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的影响。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等工艺因素的影响。2、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孔隙截留、过滤去除的。土壤颗粒的大小、颗粒间孔隙的形状、大小、分布和水流通道，以及悬浮物的性质、大小和浓度等都影响对悬浮物的截留过滤效果。若悬浮物的浓度太高、颗粒太大，会引起土壤堵塞。3、病原体的去

45、除 污水经土壤处理后，水中大部分的病菌和病毒可被去除，去除率可达9297。其去除率与选用的土地处理系统工艺有关，其中地表漫流的去除率较低，但若有较长的漫流距离和停留时间，也可以达到较高的去除效率。4、重金属的去除 重金属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。 二、地表漫流系统地表漫流系统适用于渗透性的黏土或亚黏土，地面的最佳坡度为 2 8。废水以喷灌法或漫灌法有控制地在地面上均匀地漫流，流向设在坡脚的集水渠，在流动过程中少量废水被植物摄取、蒸发和渗入地下。地面上种牧草或其他作物供微生物栖息并防止土壤流失，尾水收集后可回用或排放水体。采用何种方法灌溉取决于土壤性质、作物类型、气象

46、和地形。1、湿地处理系统湿地处理系统是一种利用低洼湿地和沼泽地处理污水的方法。污水有控制地投配到种有芦苇、香蒲等耐水性、沼泽性植物的湿地上，废水在沿一定方向流动过程中，在耐水性植物和土壤共同作用下得以净化。湿地处理可直接处理污水或深度处理。污水进入系统前需预处理。2、天然湿底系统3、地下渗滤处理系统地下污水处理系统是将污水投配到距地面约0.5m深、有良好渗透性的底层中，藉毛管浸润和土壤渗透作用，使污水向四周扩散，通过过滤、沉淀、吸附和生物降解作用等过程使污水得到净化。第十四章 污水的好氧生物处理（二）活性污泥法第一节 基 本 概 念 1、 什么是活性污泥？由细菌、菌胶团、原生动物、后生动物等微

47、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、活性污泥的组成按栖息着的微生物分：大量的细菌真菌原生动物后生动物除活性微生物外，活性污泥还挟带着来自污水的有机物、无机悬浮物、胶体物；活性污泥中栖息的微生物以好氧微生物为主，是一个以细菌为主体的群体，除细菌外,还有酵母菌、放线菌、霉菌以及原生动物和后生动物。3、按有机性和无机性成分：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包含了微生物量，但不仅是微生物的量，由于测定方便，目前还是近似用于表示微生物的量。处理生活污水的活性

48、污泥 MLVSS: 70% NVSS: 30%MLVSS: 一般范围为5575 NVSS: 一般范围为25454、活性污泥的沉降浓缩性能污泥沉降比：SV 取混合液至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。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。 SV(mL/L) 1L混合液沉淀30min的活性污泥体积 （mL）SVI = MLSS(g/L) 1升混合液中悬浮固体干重（g） 5、活性污泥降解污水中有机物的过程活性污泥在曝气

49、过程中，对有机物的降解（去除）过程可分为两个阶段：吸附阶段、稳定阶段6、 活性污泥法的多种运行方式 1.传统活性污泥法 2.渐减曝气 3.分步曝气 4.完全混合法 5.浅层曝气 6.深层曝气 7.高负荷曝气或变形曝气 8.克劳斯法 9.延时曝气 10.接触稳定法 11.氧化沟 12.纯氧曝气 13.活性污泥生物滤池（ABF工艺） 14.吸附生物降解工艺（AB法） 15.序批式活性污泥法（SBR法）7、 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。其目的就是合理地布置扩散器，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。 8、 分 步 曝 气 把入流的

50、一部分从池端引入到池的中部分点进水。又称阶段曝气9、 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。其特征有：1）池液中各个部分的微生物种类和数量基本相同，生活环境也基本相同。（2）入流出现冲击负荷时，池液的组成变化也较小，因为骤然增加的负荷可为全池混合液所分担，而不是像推流中仅仅由部分回流污泥来承担。完全混合池从某种意义上来讲，是一个大的缓冲器和均和池，在工业污水的处理中有一定优点。（3）池液里各个部分的需氧量比较均匀。10、 浅 层 曝 气 特点：气泡形成和破裂瞬间的氧传递速率是最大的。在水的浅

51、层处用大量空气进行曝气，就可以获得较高的氧传递速率。 11、 氧 化 沟 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。12、 活性污泥生物滤池（ABF工艺）塔式滤池滤料表面附着很多的活性污泥，因此滤料的材质和构造不同于一般生物滤池。滤池也可以看作采用表面曝气特殊形式的曝气池，塔是一外置的强烈充氧器。因而ABF可以认为是一种复合式活性污泥法。13、 序批式活性污泥法（SBR法） 基本运行模式由进水、反应、沉淀、出水和闲置五个基本过程组成，从污水流入到闲置结束构成一个周期，在每个周期里上述过程都是在一个设有曝气或搅拌装置的反应器内依次进行的。SBR工艺与连续

52、流活性污泥工艺相比的优点 (1)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；(2)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；(3)反应推动力大,易于得到优于连续流系统的出水水质; (4)运行操作灵活，通过适当调节各单元操作的状态可达到脱氮除磷的效果；(5)污泥沉淀性能好,SVI值较低,能有效地防止丝状菌膨胀; (6)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。SBR工艺的缺点 (1)容积利用率低； (2)水头损失大；(3)出水不连续；(4)峰值需氧量高；(5)设备利用率低；(6)运行控制复杂；(7)不适用于大水量

53、。14、 污泥负荷率是指单位质量活性污泥在单位时间内所能承受的BOD5量，15、 容积负荷率指单位容积曝气区在单位时间内所能承受的BOD5量，16、 二次沉淀池的功能要求1.澄清（固液分离）2.污泥浓缩（使回流污泥的含水率降低，回流污泥的体积减少）17、 二沉池的实际工作情况（1）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。2）混合液进入二沉池以后，立即被稀释，固体浓度大大降低，形成一个絮凝区。絮凝区上部是清水区，两者之间有一泥水界面。（3）絮凝区后是一个成层沉降区，在此区内，固体浓度基本不变，沉速也基本不变。絮凝区中絮凝情况的优劣，直接影响成层

54、沉降区中泥花的形态、大小和沉速。4）靠近池底处形成污泥压缩区18、 活性污泥法系统设计和运行中的一些重要问题 一般认为混合液中溶解氧浓度应保持在0.52mg/L，以保证活性污泥系统的正常运行。 污泥膨胀及其控制 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 丝状菌性膨胀的主要因素 1.污水水质是造成污泥膨胀的最主要因素。2.运行条件 水温低于15时，一般不会发生膨胀。3.工艺方法。19、 污水的好氧生物处理(一)生物膜法 1.生物滤池 2. 生物转盘 3. 生物接触氧化法 4. 生物流化床20、第二节 气体传递和曝气池 1、活性污泥法的三个要素

55、：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。3、曝气的作用与曝气方式 曝气的作用：1.好氧微生物的需氧代谢2.兼性微生物酶的好氧合成曝气方式：1.鼓风曝气系统2.机械曝气装置：纵轴表面曝气机、横轴表面曝气器3.鼓风+机械曝气系统4.其他：富氧曝气、纯氧曝气4、 曝 气 设 备 高速单级鼓风机曝气系统的组成 ：鼓风曝气空气净化器空气净化器的目的是改善整个曝气系统的运行状态和防止扩散器阻塞。5、常用鼓风机形式 1. 容积式风机: 罗茨鼓风机、回转风机2. 单级高速离心鼓