水污染控制工程

1、水污染控制工程水污染控制工程主讲老师主讲老师: 胡忠明胡忠明第一章第一章 绪论绪论第二章第二章 污水的物理处理污水的物理处理第三章第三章 污水的好氧生物处理污水的好氧生物处理 (一一)第五章第五章 污水的好氧生物处理污水的好氧生物处理 (二二)第六章第六章 污水的厌氧生物处理污水的厌氧生物处理 第七章第七章 污水的化学处理污水的化学处理 第八章第八章 污水的吸附法、污水的吸附法、 离子交换法、离子交换法、 萃取法和膜析法处理萃取法和膜析法处理第九章第九章 城市污水的深度处理城市污水的深度处理 第十章第十章 污水处理厂的设计污水处理厂的设计 第五章第五章 污水的好氧生物处理污水的好氧生物处理 第

2、一节第一节 基本概念基本概念第二节第二节 气体传递原理和曝气池气体传递原理和曝气池第三节第三节 活性污泥法的发展和演变活性污泥法的发展和演变第四节第四节 活性污泥法的设计计算活性污泥法的设计计算第五节第五节 活性污泥法系统设计和运行中的一些重要问题活性污泥法系统设计和运行中的一些重要问题第六节第六节 二次沉淀池二次沉淀池第一节第一节 基本概念基本概念一、工一、工作作机理机理基质基质+O2CO2+H2O+N2+P新细胞新细胞sludge自身氧化率（内源呼吸）自身氧化率（内源呼吸）自身耗氧率（呼吸作用）自身耗氧率（呼吸作用）二、基本流程二、基本流程 定义：曝气池内的定义：曝气池内的SS。 单位：单

3、位：g/L，mg/L。 内容：内容：sludge自身氧化残留物，未降解无机物，未降自身氧化残留物，未降解无机物，未降解有机物。解有机物。 实质：相对的实质：相对的sludge量，曝气池中一般控制量，曝气池中一般控制g/L。三、三、sludge的特征（指标）的特征（指标）、混合液、混合液SS(MLSS)、MLVSS 内容：除上述无机物以外的个内容内容：除上述无机物以外的个内容 实质：更能反应实质：更能反应sludge活性。但其不易测定，固定的污水活性。但其不易测定，固定的污水MLVSS/MLSS是固定的，所以可以测是固定的，所以可以测MLSS代替代替MLVSS。、污泥沉降比、污泥沉降比SV(污泥

4、体积）污泥体积）定义：定义：意义：曝气池正常运行时的污泥数量，用它可以控制剩意义：曝气池正常运行时的污泥数量，用它可以控制剩余污泥的排放，衡量污泥的质量，余污泥的排放，衡量污泥的质量，SV大，不好，一般大，不好，一般（城市污水）（城市污水）、污泥体积指数或、污泥体积指数或定义：分钟沉淀后，克干污泥所占的体积（定义：分钟沉淀后，克干污泥所占的体积（ml计）计）实质：反映疏密程度实质：反映疏密程度SI低：紧密，无机物多，低：紧密，无机物多，sludge活性活性SI高：膨胀不易沉淀高：膨胀不易沉淀一般控制在一般控制在50150ml/L之间（城市废水）之间（城市废水）工业废水工业废水SVI正常值可能偏

5、高正常值可能偏高%/(/ )SVSIml gMLSS g l（ ）第二节第二节 气体传递原理和曝气池气体传递原理和曝气池00000()()SLaSdAkgdtVK00()Sdmkg Adt一、原理：气体由气相向液相的传递原理，这里是指一、原理：气体由气相向液相的传递原理，这里是指O2由气相传向废水相由气相传向废水相 液相对气相的溶解度是关键液相对气相的溶解度是关键双膜理论双膜理论寻出方式：寻出方式：（氧的传递速率）（氧的传递速率）0dmV d000SV dkg Adt注意：注意：m是气体的溶入量（溶质）是气体的溶入量（溶质）对上式积分：对上式积分：2211000TLaTSK dt0121021

6、2.3logsLasKtt000()LaSdKdt污水与清水由差距，修正：污水与清水由差距，修正：(LaLaKK污水）（清水）00()SS污水（清水）：原生生活污水，：原生生活污水，0.40.5 生活污水处理厂出水，生活污水处理厂出水，0.91.0 溶解在水中疏水性有机污：增加溶解在水中疏水性有机污：增加O2进入水中的阻力，影响进入水中的阻力，影响KLa 溶解的无机物：影响溶解的无机物：影响S0（越浓，（越浓， S0越小）越小） 溶解的有机物：影响溶解的有机物：影响KLa （越浓，（越浓， KLa 越小）越小） 温度也影响温度也影响KLa和和S0值，从图值，从图14-3可以看出可以看出KLa上

7、升，而上升，而S0下降时对传递速率影响不大。下降时对传递速率影响不大。影响因素影响因素二、曝气设备：二、曝气设备： （无氧和混合作用）（无氧和混合作用）鼓风曝气：水下鼓风曝气：水下机械曝气：表面机械曝气：表面1、鼓风曝气、鼓风曝气2、机械曝气、机械曝气（1）竖式曝气机：）竖式曝气机：淹没深度，水跃淹没深度，水跃一般深一般深10100mm转速转速20100r/min（可变速）（可变速）（2）卧式曝气机：用于氧化沟）卧式曝气机：用于氧化沟 3、曝气设备的性能指标、曝气设备的性能指标氧转移率氧转移率动力效率动力效率氧利用率氧利用率指溶入水中的氧气，指溶入水中的氧气，mg O2转入氧气量，但未必会溶入

8、，转入氧气量，但未必会溶入，kg O2/kw h转移到混合液中的氧气；转移到混合液中的氧气；动力效率与氧转移率的比例动力效率与氧转移率的比例 标准状态：清水，水温标准状态：清水，水温20，大气压，大气压101 .325KPa DO=0 现场：污水水温现场：污水水温15 ，海拔，海拔150m，=0.85 =0.9三、曝气池型三、曝气池型推流式推流式平移平移旋流旋流底部曝气底部曝气侧面曝气侧面曝气平面：平面：L B=510 1横断：横断：B h2=12 1，h2：39m实验室，逐渐淘汰实验室，逐渐淘汰（圈型或短型）（圈型或短型）完全混合式完全混合式分建式分建式合建式合建式易堵，需回流污泥易堵，需回

9、流污泥（现实中应用少）（现实中应用少）二池结合型二池结合型一池多个表曝气，单池看是完全混合，整池看是推流一池多个表曝气，单池看是完全混合，整池看是推流四、曝气设备的性能测试四、曝气设备的性能测试（曝气池建好后，或投入运行后）（曝气池建好后，或投入运行后）目的是验证设备是否符合设计要求。举例：清水中的测试目的是验证设备是否符合设计要求。举例：清水中的测试原理原理清水清水消氧消氧复氧复氧根据复氧过程中的测定。求出根据复氧过程中的测定。求出KLa和氧传递速率和氧传递速率0ddt步骤步骤开启设备（混合均匀之目的）开启设备（混合均匀之目的）加加Na2SO3消氧（过量消氧（过量50%）约）约100mg/l

10、加加CoCl2催化约催化约0.5mg/l,b，不可以过量，防干扰，不可以过量，防干扰DO测量测量监测监测0（每隔一定时间），得（每隔一定时间），得0随随t变化数据。变化数据。监测取样应多点取样测定后平均监测取样应多点取样测定后平均上述步骤重复上述步骤重复3次以上，第三次后不需加次以上，第三次后不需加Na2SO3结果分析结果分析目的：目的： （1）求氧转移率）求氧转移率EA（氧的传递速率（氧的传递速率 ）ddt00()LaSdKdt000()SSLaInInKt（2）求动力效率）求动力效率Ep（kg O2/kwh）EA00()SIn积分：积分：以以t 作曲线，作曲线，K La即斜率即斜率直至池水

11、达到直至池水达到S0时，测试结束，此时应注意：时，测试结束，此时应注意：表面曝气：以接近于表层水表面曝气：以接近于表层水0 达达S0为准为准鼓风曝气：以表层到半池深之间鼓风曝气：以表层到半池深之间0 达达S0为准为准0ALaSEKmg O2EP0()LaSKVOC oxygenation capacity充氧能力0/PLaSEKVkw输 出 功 率kg O2/kw h如如：叶轮功率：叶轮功率=电压电压 V电流电流A电机效率电机效率齿轮箱效率齿轮箱效率功率因素功率因素换算单位换算单位矫正矫正：如测定不在：如测定不在20进行：进行：如测定不在如测定不在1个大气压下：个大气压下：(20)LaLaKK

12、T-20（T）=1.024000()760/SS标准测测第三节第三节 活性污泥法的发展和演变活性污泥法的发展和演变传统法称普通活性污泥法传统法称普通活性污泥法1、渐减曝气：（调整进气）、渐减曝气：（调整进气）合理布置扩散器，沿程变化，但总气量不变合理布置扩散器，沿程变化，但总气量不变（分散不均匀曝气）（分散不均匀曝气）2、分布曝气、分布曝气：（调整进水）：（调整进水）曝气均匀，多点进水曝气均匀，多点进水3、完全混合法：、完全混合法：是是1和和2的综合：在分布曝气的基础上，进一步增加进水点，的综合：在分布曝气的基础上，进一步增加进水点，同时增加污泥回流，使全池需氧于供氧达到平衡同时增加污泥回流，

13、使全池需氧于供氧达到平衡特征特征 微生物种类数量，生活环境完全一样微生物种类数量，生活环境完全一样 入流出现冲击负荷，可化解在全部混合液入流出现冲击负荷，可化解在全部混合液上，特别适合工业废水的处理。上，特别适合工业废水的处理。 池中各处需氧量相同，使曝气变得简易池中各处需氧量相同，使曝气变得简易4、浅层曝气、浅层曝气1953年年Pasveer发现，发现，池的浅层大量曝气，池的浅层大量曝气，利用气泡破裂时氧传利用气泡破裂时氧传递速率最大可获较好递速率最大可获较好的充氧效果而形成此的充氧效果而形成此法。可省功力。法。可省功力。参数参数 h2：34m浅为好 H B=1.01.3 1 供气量：304

14、0 m3/m3（水）h Ep：1.82.6 kg O2/kw h 扩散器：水 F0.60.8m适用适用中、小型厂中、小型厂布气系统维修难，未推广（现我国很少见）布气系统维修难，未推广（现我国很少见）5、深层曝气、深层曝气为节约用池而生为节约用池而生池深池深10-20m，甚至，甚至150-300m 50-150m，直径，直径1.0-6.0m特征特征 KLa值增大，值增大，S0增大增大 节约用地节约用地 动力消耗大，经济效果布好动力消耗大，经济效果布好 对池下水有威胁，值得关注对池下水有威胁，值得关注6、克劳斯（、克劳斯（Kraus）法）法碳水化合物高碳水化合物高泥膨胀泥膨胀加消化池（厌氧池）上清

15、液加消化池（厌氧池）上清液增加了增加了N(NH3)C N合适，利用合适，利用C代谢代谢解决问题解决问题（对污泥膨胀池的改进方法）（对污泥膨胀池的改进方法）7、延时曝气、延时曝气40年代末年代末50年代初年代初特点特点 曝气时间厂，但同时给予高负荷曝气时间厂，但同时给予高负荷 MLSS较高，较高，36g/l 剩余污泥少（强曝气使部分剩余污泥少（强曝气使部分sludge处于内源呼吸状态）处于内源呼吸状态） 适用于水量少，浓度高的情况（高层建筑生活污水、适用于水量少，浓度高的情况（高层建筑生活污水、旅社）旅社） 可以间歇运行，从而省去沉淀池，即：可以间歇运行，从而省去沉淀池，即：曝气运行曝气运行沉淀

16、沉淀放空放空20h2h2h8、接触稳定法（吸附再生法）、接触稳定法（吸附再生法）运行时缩短曝气时间到运行时缩短曝气时间到1545min，获，获BOD5低之出水低之出水（本质是吸附非降解）但回流污泥失活（不能再吸附）（本质是吸附非降解）但回流污泥失活（不能再吸附）解决方法：解决方法：回流污泥预先曝气，使之在有氧气的情况回流污泥预先曝气，使之在有氧气的情况下进行降解，从而再生出活性下进行降解，从而再生出活性特点特点 曝气池体积变小（只需完成吸附，不需降解）曝气池体积变小（只需完成吸附，不需降解）无沉淀池也可（无沉淀池也可（SS多时吸附更好）多时吸附更好） 不增加池体积的情况下，增加了负荷量，即处不

17、增加池体积的情况下，增加了负荷量，即处理能力理能力 吸附池与再生池可合建吸附池与再生池可合建9、氧化沟、氧化沟延时曝气的特殊形式，延时曝气的特殊形式，50年代至今，我国也有一些应用年代至今，我国也有一些应用池体浅而狭长，（多折）靠表面曝气充池体浅而狭长，（多折）靠表面曝气充O2混合合推流混合合推流E95%，N、P去除效果也不错去除效果也不错10、纯氧曝气、纯氧曝气优点：优点：处理速度快、处理速度快、效果好、污泥沉淀效果好、污泥沉淀性能好，曝气时间短性能好，曝气时间短1.53h,MLSS 48g/l缺点：缺点：昂贵、复杂昂贵、复杂要求高、易爆炸要求高、易爆炸11、活性生物滤池（、活性生物滤池（A

18、BF工艺）工艺）曝气池前加一塔，可与曝气池串联（为主）或并联（少）曝气池前加一塔，可与曝气池串联（为主）或并联（少）塔是充氧器塔是充氧器12、吸附、吸附生物降解工艺（生物降解工艺（AB法）法）70年代始于德国，我国也有部分利用（金陵石化）年代始于德国，我国也有部分利用（金陵石化）A级曝气短，完成吸附，级曝气短，完成吸附，3060min，高负荷，高负荷，2.0kg BOD5/kg MLSSdB级曝气长，完成降解，级曝气长，完成降解，24h低负荷，低负荷，0.10.3kg BOD5/kg MLSSd无初沉池无初沉池A、B的池中各有自己的污泥回流系统的池中各有自己的污泥回流系统特点：特点：耐冲击负荷

19、、耐冲击负荷、PH变化；可分段建设，变化；可分段建设，A级出水优于一级级出水优于一级13、序批式活性污泥法（、序批式活性污泥法（SBR法）法）优点：简单（无二沉池，无回流污泥，表面曝气）；耐冲击负荷优点：简单（无二沉池，无回流污泥，表面曝气）；耐冲击负荷（完全混合流态）、无须调节池；出水水质高，获得较高水平（完全混合流态）、无须调节池；出水水质高，获得较高水平（与连续进水比可时间长点）；可脱（与连续进水比可时间长点）；可脱N、P靠自动控制完成靠自动控制完成第四节 活性污泥的设计计算一、曝气池一、曝气池内容内容选择池型（负荷，曝气设备，选择池型（负荷，曝气设备， 场地大小，经验能力等）场地大小，

20、经验能力等）体积尺寸体积尺寸所需供氧量所需供氧量剩余污泥量的排出量剩余污泥量的排出量方法方法经验法应用较多经验法应用较多理论方法正在探索理论方法正在探索有机负荷法有机负荷法容积负荷法容积负荷法有机负荷法有机负荷法活性污泥负荷法活性污泥负荷法曝气区体积负荷法曝气区体积负荷法0SVxqFNsMV0SVVxqNNsV容积负荷容积负荷505/xSMLSSkg BODkg dBOD进水以上两式可用于计算体积，参数可参考表以上两式可用于计算体积，参数可参考表14-5，有些参数需，有些参数需经试验确定经试验确定 ，特别试工业废水，经验很重要。，特别试工业废水，经验很重要。劳伦斯和麦卡蒂法劳伦斯和麦卡蒂法理论

21、计算理论计算maxsssKmaxmax12ssK：单位生物量的增长速度：底物足够时的：时的相关公式相关公式（1）曝气池中污染物去除与微生物浓度的关系）曝气池中污染物去除与微生物浓度的关系ssxssdKdtK5/mg BODL h1/2sKKK：单位时间里单位重量微生物去除的污染物（最大的污染物去除速率）：饱和常数，污染物去除速率为时的污染物浓度（2）微生物增长与污染物去除的关系）微生物增长与污染物去除的关系xsdxddyKdtdt5/dymgVSS mg BODK-1：理论合成系数：内源呼吸系数,h如不考虑内源呼吸如不考虑内源呼吸xsobsddydtdt/1obsobsdcyyyK：扣除内源呼

22、吸后的净合成系数 (称表现合成系数)完全混合曝气池的计算模式完全混合曝气池的计算模式反应器反应器沉淀池沉淀池（qV-qVW）s , xeqVr，Xr，sqVw，XqV，S0，X0 x，V，S（1）泥龄）泥龄xcVWxVVWXeVqqq（2）池体积）池体积根据物料平衡原理根据物料平衡原理0SXVXVwXVVwXedXddVqqqqVyKdtdt稳定平衡时稳定平衡时 =0 而而 很小很小 Xddt0X00X0SSSddtt简化后简化后SVwXVVwXedXdqqqVyKdt两边除以两边除以 ，并以，并以 代入整理后得：代入整理后得：XV0SSSddtt0()1cVySSxdcqVK（3）剩余污泥量

23、）剩余污泥量0 xobsVSSPyq注意注意：Px为纯为纯VSS，实际排除量会比此值大，实际排除量会比此值大（4）所需空气量）所需空气量污染物转化得需氧量（理论污染物转化得需氧量（理论BOD，称作，称作BODc）0()0.68VSSLqBOD50.68LBODBOD因为因为形成剩余污泥得需氧量：形成剩余污泥得需氧量：1.42Px01.420.68VSSxqP总需氧量总需氧量总需气量=23% 氧的密度需考虑氧利用率和混合要求，即出气口的静水区需考虑氧利用率和混合要求，即出气口的静水区总需气量实际需气量=安全系数氧利用量第五节 设计和运行中的一些重要问题1、水力负荷：、水力负荷：Qv有变化有变化，

24、一般使高峰流量是平均流量的，一般使高峰流量是平均流量的200%低峰流量是平均流量的低峰流量是平均流量的50%日变化，白天高夜晚低日变化，白天高夜晚低季变化，雨季高旱季低季变化，雨季高旱季低一般难控制，对运行不利一般难控制，对运行不利（如停留时间，二沉效果）（如停留时间，二沉效果）调节方法：调节方法：调节池（泵前集水井）调节池（泵前集水井）+泵组合进行调蓄泵组合进行调蓄只考虑用泵提升污水而不考虑流量会有很多问题只考虑用泵提升污水而不考虑流量会有很多问题 如影响停留时间处理效果如影响停留时间处理效果2、有机负荷、有机负荷高：可使池体积变小（如高：可使池体积变小（如1以上），以上）， 但出水水质较差

25、，剩余泥量增加但出水水质较差，剩余泥量增加低：可使池体积变大（如低：可使池体积变大（如0.1），）， 水质稳定，基本无剩余泥量增加水质稳定，基本无剩余泥量增加总的来说总的来说F/M影响影响E一般取一般取0.5kg BOD5/kg(MLSS)d , 不主张高负荷不主张高负荷0.3时时N将转入将转入NO-3化阶段化阶段一般取一般取0.3，称常负荷，称常负荷3、微生物浓度（、微生物浓度（MLSS）泥量泥量活细胞量活细胞量泥龄泥龄c长，长，MLSS高，但其中活细胞比率减小高，但其中活细胞比率减小所需曝气量增加，而一定曝气设备的所需曝气量增加，而一定曝气设备的EA和和EP是一定的是一定的超出范围超出范围EP减小减小一般取一般取MLSS=2g/l左右为宜，但不同废水的合适左右为宜，但不同废水的合适MLSS需试验需试验4、曝气时间、曝气时间由由F/M决定，一定的决定，一定的F/M下，需氧量一定下，需氧量一定长：浪费长：浪费短：不够用短：不够用要找合适的匹配关系要找合适的匹配关系5、泥龄（平均停留时间）、泥龄（平均停留时间） MCRT即即cF/M MLSS浓度一定浓度一定c也就定也就定F/M 越高越高c就可越小就可越小但但c至少大于水力停留时间（回流污泥可使之成立）至少大于水力停留时间（回流污泥可使之成立）6、PH.适宜适宜200为膨胀为膨胀（1）丝状菌生长