污水处理技术及处理工艺教材

污水处理技术及处理工艺3.水处理技术概述污水处理就是采用各种技术和手段，将污水中所含的污染物质分离去除、回收利用或将其转化为无害物质，从而使污水得到净化。3.1污水处理方法分类3.1.1按净化程度划分污水处理技术按净化程度划分，可分为三级：一级处理：除去油类、酸碱物质以及可以截留的悬浮物。二级处理：除去可溶性有机物和部分可溶性无机物以及经一级处理残留的悬浮物。三级处理：除去难降解的有机物和较高程度的除去可溶性N和P等无机物。3.1.2按废水处理时的作用性质划分可分成物理法、化学法和生物法。物理法：是利用物理作用分离废水中呈悬浮状态的污染物质，在其处理过程中不改变污染物的化学性质。常用的物理法有采用格栅、筛网、砂滤等方法截留各类漂浮物、悬浮物等；利用沉淀、气浮等方法分离比重与水不同的各类污染物质；利用离心法分离各类悬浮物质等。化学法：是利用化学反应的作用，去除污染物或改变污染物的性质。它包括向废水中投加各类絮凝剂，使之与水中的污染物起化学反应，生成不溶于水或难溶于水的化合物，析出沉淀，使废水得到净化的化学沉淀法；利用中和过程处理酸性或碱性废水的中和法；利用液氯、臭氧等强氧化剂氧化分解废水污染物的化学氧化法；利用电解的原理，在阴阳两极分别发生氧化和还原反应，使水体达到以净化的电解法等。生物法：也称为生物化学法，简称为生化法。生化处理法是处理污水中应用最广泛且比较有效的一种方法，它是利用自然界中存在的各种微生物，将污水中有机物分解和向无机物转化，达到净化水质、消除其对环境污染和危害的目的。3.2水污染控制方法概述废水水质控制方法可概括为以下三大类：(l)分离处理通过各种外力的作用，使污染物从废水中分离出来。一般说来，在分离过程中并不改变污染物的化学本性。(2)转化处理通过化学的或生物化学的作用，改变污染物的化学本性，使其转化为无害的物质或可分离的物质，后者再经分离予以除去。(3)稀释处理通过稀释混合，降低污染物的浓度，达到无害的目的。3.2.1分离处理废水中的污染物有溶解态(离子和分子)、稳定分散不溶态(胶体和乳化油)、不稳定分散不溶态(悬浮物和分散油)等三种存在状态。在任一状态的分散粒子上，都作用着许多外力，但由于粒子的大小不一和特性各异，各种外力的总效应也不一样，由此构成了种类繁多的分离方法。㈠.离子态污染物气体、液体和固体溶解于水中后，有可能以离子态存在于水中。分离离子态污染物的主要方法有以下几种：①离子交换法废水与固体离子交换剂接触时，离子态污染物能与交换剂上的同号离子互相交换，从而使废水中的有害离子被分离出来。②离子吸附法废水与具有离子吸附性能的固体吸附剂相接触时，离子态污染物便与吸附剂上的电性相反的活性基相吸，从而被分离出来。③离子浮选法废水与表面活性物质接触时，离子态污染物便被吸着在后者的活性基上，然后通气上浮，可将其分离出来。④电解沉积法废水通过电解槽时，其中的金属阳离子移向阴极，经放电后便沉积在阴极上而被分离。⑤电渗析法废水通过由一组交替排列的阴阳离子交换膜组成的通道时，在直流电场的作用下，离子能有选择地透过不同的膜，浓集于一些通道中，另一些通道的废水则得到净化。这几种方法都需要一定的工作介质，后两种方法尚需直流电源。㈡.分子态污染物气体、液体和固体溶解干水中后，有可能以分子态存在于水中。分离分子态污染物的主要方法有以下几种：①吹脱法废水与空气充分接触时，溶解气体和挥发性污染物便扩散到空气中去。②汽提法采用水蒸气直接加热废水至沸腾，挥发性污染物分子便随同水蒸气一起逸出。③萃取法向废水中投加液体萃取剂，使污染物转溶于萃取剂中，然后将萃取剂与废水分离，污染物即被除去。④吸附法废水与固体吸附剂接触时，分子态污染物便吸附于吸附剂上而被涂去。⑤浮选法向废水中投加表面活性物质，使极性溶质分子(污染物)吸附于其上，再通过气泡将其带到水面，刮去抱沫而分离。⑥结晶法通过蒸发和降温，使废水中的固体污染物达到过留和，多余的溶质结晶析出。⑦蒸发法加热废水(或同时减压)至沸腾，使水汽化，即可达到浓缩分子态污染物的目的。⑧冷却法热废水与千冷空气直接接触，或者使热废水与低温介质间接接触，以降低废水温度。⑨冷冻法降低废水温度，使水结冰，达到高度浓缩和分离溶质哎污染物)的目的。⑩反渗透法向废水表面施加巨大压力，使水分子透过半透膜，一。而电解质被膜所阻，达到分离和浓缩盐类溶质的目的。、以上10种方法中，前5种属于溶质分子扩散法，后5种属于溶剂(水)分子扩散(或析出)法。第6，7、8、9几种方法的实现都是热量转移的结果，故又统称热效分离法。㈢.胶体态污染物分离胶体态污染物的主要方法是凝聚和絮凝法，即通过投加混凝剂的办法，使胶粒变大，然后用分离悬浮物的方法将其除去。㈣.乳化油态污染物乳化油可根据乳化程度的不同，采用直接气泡浮_L法或破乳后再气浮的方法除去。㈤.悬浮态污染物悬浮物可用下列方法子以分离除去：①重力分离法污染物依靠重力作用而分离。此法包括重力沉降法和重力浮上法两种。②离心力分离法污染物依靠施加的离心力而分离。此法包括水旋分离法和器旋分离法两种。③阻力截留法污染物依靠筛网等介质的阻碍作用而被截留。④粒状介质过滤法污染物依靠粒状滤料的吸附凝聚作用而被截留。⑤磁力分离法磁性悬浮物依靠磁场力的作用而被截留。㈥.分散油态污染物分离分散油的主要方法是重力浮上法或称自然浮上法。3.2.2转化处理转化处理有3种类型，即化学转化、生物化学转化和消毒转化。㈠.化学转化方法①pH调节法向废水中投加酸性或碱性物质，可将pH值调至要求的范围。如把pH值调至6~9以消除酸碱危害并达到排放标淮，这种方法叫做中和法。②氧化还原法向废水中投加氧化剂或还原剂，使之与污染物发生氧化还原反应，可将其氧化或还原成无毒害的新物质。③电化学法在电解槽进行的氧化还原、电解气浮和电解絮凝，均称为电化学法。④化学沉淀法此法是向废水中投加化学沉淀剂，使之与溶解态污染物生成难溶的沉淀，然后再经分离可除去污染物。⑤水质稳定法向废水中投加水质稳定剂，使废水不再发生结垢或腐蚀作用，㈡.生物化学转化方法①好氧生物转化法在废水中含有溶解氧的条件下，利用好氧微生物和兼性微上物的生物化学反应，对有机污染物进行无害化转化处理。②厌氧生物转化法在废水中缺乏溶解氧的条件厂，利用厌氧微生物和兼性微上物进行的有机物降解转化方法。㈢.消毒转化方法①药剂消毒法投加强氧化剂、重金属离子和其它化学物质，抑制和杀灭致病效生物。②能源消毒法利用高温、紫外尤、超声波等能源杀灭致病微生物。3.2.3稀释处理1.水体稀释法此法是将小流量废水排人大水量的接纳水体(江河、湖泊和海洋)中，通过混合稀释作用降低污染物浓度，使之无害化。2.废水稀释法此法是利用低浓度废水或洁水稀释高浓度废水，以降低污染物浓度。当利用同种废水的高浓度部分与低浓度部分进行自身混合稀释时，叫做水质均和法；利用不同废水迸行混合稀释时，叫做水质稀释法。附：各种污染物的常规处理方法3.3污水处理单元过程及原理3.3.1格栅位置：多置于污水提升泵集水池之前的重力流来水主渠道上，功能：阻挡截留污水中的呈悬浮或漂浮状态的大块固形物目的：以防止阀门、管道、水泵、表曝机、吸泥管及其他后续处理设备堵塞或损坏。3.3.2筛网过滤废水中常含有纤维状的细长、软性悬浮或漂浮物，这些污染物或因尺寸太小、或因质地柔软细长能钻过格栅的空隙。这些悬浮物如果不能有效去除，可能会缠绕在泵或表曝机的叶轮上，影响泵或表曝机的效率。对一些含有这样漂浮物的特殊工业废水可利用筛网进行预处理，方法是使污水先经过格栅截留大尺寸杂物后用筛网过滤，或直接经过筛网过滤。从结构上看，筛网是穿孔金属板或金属格网，要根据被去除漂浮物的性质和尺寸确定筛网孔眼的大小。根据其孔眼的大小，可分为粗滤机和微滤机；依照安装形式的不同，筛网可分为固定式、转动式和电动回转式三种。3.3.3调节池工业企业的污水，水质、水量、酸碱度或温度等指标往往会随排水时间面大幅度波动，这种变化对污水处理设施的运行不利，甚至使其遭到彻底的破坏。均质调节池的作用是均衡调节污水的水质、水量、水温的变化，储存盈余、补充短缺，使生物处理设施的进水量均匀，从而降低污水的不一致性对后续二级生物处理设施的冲击性影响。3.3.4事故池事故池是均质调节池的一种类型，许多化工、石化等排放高浓度污水的工厂污水处理场都设置事故池，因为这些工厂在生产出现事故后，在退料过程中部分废料会掺人排水系统，恢复生产前往往还需要对生产装置进行酸洗或碱洗，所以会在短时间内排出大量浓度极高而且pH值波动很大的有机污水。这样的污水如果直接进入污水处理系统，对正在运行的生物处理系统的影响和平时所说的冲击负荷相比要大得多，往往是致命的和不可挽救的。为了避免生产事故排放污水对污水处理系统的影响，许多专门的.工业废水处理场都设置了容积很大的事故池，用于贮存事故排水。在生产恢复正常且污水处理系统没有受到影响的情况下，再逐渐将事故池中积存的高浓度污水连续或间断地以较小的流量引入到处理系统中。因此，事故池一般设置在污水处理系统主流程之外，与生产污水排放管道相连接。3.3.5沉砂池沉砂池是采用物理法将砂粒从污水中沉淀分离出来的一个预处理单元，其作用是从污水中分离出相对密度大于1.5且粒径为0.2mm以上的颗粒物质，主要包括无机性的砂粒、砾石和少量密度较大的有机性颗粒如果核皮、种籽等。沉砂池一般设置在提升设备和处理设施之前，以保护水泵和管道免受磨损，防止后续污水处理构筑物的堵塞和污泥处理构筑物容积的缩小，同时可以减少活性污泥中无机物成份，提高活性污泥的活性。常见的沉砂池有平流沉砂池、竖流沉砂池、曝气沉砂池和旋流沉砂池等，其中应用较多的是平流沉砂池、曝气沉砂池和旋流沉砂池。平流式沉砂池实际上是一个比入流渠道和出流渠道宽而深的渠道，当污水流过时，由于过水断面增大，水流速度下降，污水中夹带的无机颗粒在重力的作用下下沉，从面达到分离水中无机颗粒的目的。曝气沉砂池是在长方形水池的一侧通人空气，使污水旋流运动，流速从周边到中心逐渐减小，砂粒在池底的集砂槽中与水分离，污水中的有机物和从砂粒上冲刷下来的污泥仍呈悬浮状态，随着水流进人后面的处理构筑物。3.3.6沉淀池沉淀用以减少水中浑浊物和悬浮物。这一多步工艺包含加入化学凝结剂或pH值调节剂以反应生成絮状物，絮状物由于重力作用而在沉淀池中沉淀下来，或当水通过高差滤池时滤掉。沉淀工艺可有效地去除大于25μm的微粒。沉淀池是利用重力沉降作用将密度比水大的悬浮颗粒从水中去除的处理构筑物，是污水处理中应用最广泛的处理单元之一，可用于污水的一级处理、生物处理的后处理以及深度处理。按水流方向划分，沉淀池可分为平流式、辐流式和竖流式三种，还有根据“浅层理论”发展出来的斜板(管)沉淀池。平流式沉淀池表面形状一般为长方形，水流在进水区经过消能和整流进人沉淀区后，缓慢水平流动，水中可沉悬浮物逐渐沉向池底，沉淀区出水溢过堰口，通过出水槽排出池外。竖流式沉淀池池体为圆形或方形，污水从中心管的进口进入池中，通过反射板的拦阻向四周分布于整个水平断面上，缓慢向上流动。沉降速度大于水流上升速度的悬浮颗粒下沉到污泥斗中，上清液则由池顶四周的出水堰溢流到池外。

辐流式沉淀池：池内水流的流态为辐流形，因此污水由中心或周边进人沉淀池。中心进水辐流式沉淀池：污水首先进人中心管内，然后再经过中心管周围的整流板整流后均匀地向四周辐射流动，上清液经过设在沉淀池四周的出水堰溢流而出，污泥沉降到池底，由刮泥机或刮吸泥机刮到沉淀池中心的集泥斗，再用重力或泵抽吸排出。周边进水辐流式沉淀池：进水渠布置在沉淀池四周，上清液经过设在沉淀池四周或中间的出水堰溢流面出，污泥的排出方式与中心进水辐流式沉淀池相同。斜板(管)沉淀池是根据“浅层沉淀”，在沉淀池中加设斜板或蜂窝斜管，以提高沉淀效率的一种沉淀池，污水处理中主要采用升流式异向流斜板(管)沉淀池。其进水从斜板(管)层的下部进人后，由下向上流经斜板(管)，悬浮颗粒沉降在斜板(管)底面，在积聚到一定程度后自行下滑至集泥斗由穿孔管排出池外，上清液则在沉淀池水面由穿孔管收集或由三角堰溢流而出。3.3.7澄清池澄清池将絮凝和沉淀过程综合于一个构筑物完成，主要依靠活性泥渣层达到澄清目的。当脱稳杂质随水流与泥渣层接触时被阻留下来使水获得澄清的现象，称为接触絮凝。在原水中加入絮凝剂，并适当降低负荷，经过一段时间，便能形成泥渣层，常用于给水处理。澄清池分为泥渣悬浮型和泥渣循环型两种。悬浮澄清池结构简单，一般用于小水厂，运行适应性差（水温、水量、变化时，泥渣层工作不稳定），目前已很少用；脉冲澄清池特点是澄清池的上升流速发生周期性的变化，这种变化是由脉冲发生器引起的。靠脉冲方式进水，悬浮层发生周期性的收缩和膨胀；3.3.8隔油池隔油池是利用自然上浮法分离、去除含油污水中可浮性油类物质的构筑物。隔油池能去除污水中处于漂浮和粗分散状态的密度小于1.0的石油类物质，而对处于乳化、溶解及细分散状态的油类几乎不起作用。常用隔油池的型式有平流式和斜板式两种，也有在平流隔油池内安装斜板，即成为具有平流式和斜板式双重优点的组合式隔油池。3.3.9粗粒化(聚结)除油粗粒化(聚结)除油法的原理是利用油和水对聚结材料表面亲和力相差悬殊的特性，当含油污水流过时，微小油粒被吸附在聚结材料表面或孔隙内，随着被吸附油粒的数量增多，微小油粒在聚结材料表面逐渐结成油膜，油膜达到一定厚度后，变形成足以从水相分离上升的较大油珠。3.3.10气浮原理：是设法使水中产生大量的微细气泡，从而形成水、气及被去除物质的三相混合体，在界面张力、气泡上升浮力和静水压力差等多种力的共同作用下，促使微细气泡粘附在被去除的微小油滴上后，因粘合体密度小于水而上浮到水面，从而使水中油类被分离去除。用途1：气浮法通常作为对含油污水隔油后的补充处理，即为二级生物处理之前的预处理。隔油池出水一般仍含有50～150mg/L的乳化油，经过一级气浮法处理，可将含油量降到30mg/L左右，再经过二级气浮法处理，出水含油量可达10mg/L以下。用途2：气浮法还广泛应用于去除污水中密度接近于水的微细悬浮颗粒状杂质。比如气浮法可以有效地用于活性污泥的浓缩，还可以以去除污水中的悬浮杂质为主要目的，作为二级生物处理的预处理、保证生物处理进水水质的相对稳定，或是放在二级生物处理之后作为二级生物处理的深度处理、确保排放出水水质符合有关标准的要求。气浮法分类及原理如下表所示：3.3.11汽提法汽提法通常用于脱除污水中的溶解性气体和某些挥发性物质。其原理是将空气或水蒸气等载气通入水中，使载气与污水充分接触，导致污水中的溶解性气体和某些挥发性物质向气相转移，从而达到脱除水中污染物的目的。一般使用空气为载气时称为吹脱，使用蒸汽为载气时称为汽提。汽提法常被用于含有HCN、NH3、H2S等气体和甲醛、苯胺、挥发酚等其他挥发性有机物的工业废水的处理，以避免这些酸性物质对活性污泥中微生物可能产生的毒害和避免发生硫化氢中毒事故。3.3.12中和用化学法去除污水中过量的酸或碱，使其声值达到中性的过程称为中和。处理含酸污水时，以碱或碱性氧化物为中和剂，而处理碱性污水则以酸或酸性氧化物做中和剂。对于中和处理，首先考虑以废治废的原则，将酸性污水与碱性污水互相中和，或者利用废碱渣(碳酸钙碱渣、电石渣等)中和酸性污水，条件不具备时，才使用中和剂处理。酸性污水中和处理经常采用的中和剂有石灰、石灰石、白云石、氢氧化钠、碳酸钠等，碱性污水中和处理一般采用硫酸、盐酸。酸性污水的中和可分为酸性污水与碱性污水混合、投药中和及过滤中和等三种；碱性污水的中和处理除了使用酸性污水中和外，还有投酸中和和烟道气中和等两种。3.3.13化学沉淀法向污水中投加某种化学药剂，使其与水中某些溶解物质产生反应，生成难溶于水的盐类沉淀下来，从而降低水中这些溶解物质的含量，这种力一法称为水处理的化学沉淀法。根据使用的沉淀剂不同，常见的化学沉淀法有氢氧化物沉淀法、硫化物沉淀法、碳酸盐沉淀法、钡盐沉淀法、卤化物沉淀法等。3.3.14萃取法萃取法的原理是向废水中投加一种与水互不相溶但能对污染物良好溶解的溶剂，使其与废水充分混合接触，由于污染物在溶剂中的溶解度大于在水中的溶解度，因而废水中大部分污染物转移到溶剂中，然后将溶剂与废水分离，达到提取污染物和净化污水的目的。采用的溶剂称为萃取剂，被萃取的污染物称为溶质。萃取后含污染物的萃取剂称萃取液或萃取相，经过萃取法处理后的污水称为萃余液或萃余相。3.3.15电解法电解质水溶液在电流的作用下，发生电化学反应的过程称为电解。当对某些废水进行电解时，废水中的有毒物质在阳极失去电子被氧化成新的产物，或在阴极得到电子还原成新的产物，或与电极的电解产物反应生成新的物质。这些新产物可能沉淀在电极表面或沉淀到电解槽底部，有时形成气体逸出，从而降低废水中有毒物质的浓度。这种利用电解原理来处理废水的方法，就是废水处理中的电解工艺。3.3.16氧化还原法利用某些溶解于污水中的有毒有害物质在氧化还原反中能被氧化或还原的性质，通过投加氧化剂将其转化为无毒无害或者毒性较低的新物质，亦或转化为容易从水中分离排除的气体或固体形态，从而达到处理这些有毒有害物质的目的，这种方法就是废水处理中的氧化还原法。在氧化还原反应中，参加反应的原子或离子有电子的得失，失去电子的过程叫氧化，得到电子的过程叫还原。其中有得到电了的物质必然有失去电子的物质。即氧化和还原总是同时发牛。得到电子的物质称为氧化剂，因为它使另一物质失去电子受到氧在氧化还原反应中，参加反应的原子或离子有电子的得失，失去电子的过程叫氧化，得到电子的过程叫还原。其中有得到电了的物质必然有失去电子的物质。即氧化和还原总是同时发牛。得到电子的物质称为氧化剂，因为它使另一物质失去电子受到氧化;失去电子的物质称.为还原剂，因为它使另一物质得到电子受到还原。3.3.17生物处理目的：是去除有机物植物性营养物以及通过生物絮凝去除胶体，同时也可以获得能量和产品。机理：是利用微生物的新陈代谢作用来降解或吸附污水中的污染物，从而使污水得以净化。生物处理工艺广泛应用于城市污水和各类有机工业废水处理。分类1:按照微生物对氧的需求，分为好氧、厌氧（含缺氧）两类；分类2:按微生物生长方式分为悬浮生长、固着生长、混合生长3类。常用的好氧生物处理工艺：普通活性污泥法、氧化沟、间歇式活性污泥法、生物接触氧化法、生物转盘以及曝气生物滤池等。常用的厌氧生物处理工艺：水解酸化池、普通厌氧消化池、厌氧接触法、厌氧滤池、升流式厌氧污泥床反应器（UASB）、厌氧流化床以及EGSB反应器、IC反应器等。4.1.1过滤水通过多孔性物质层或合适孔径的滤网以除去悬浮性微粒的过程4.1.2浮选使水中悬浮物漂浮于水面的方法。例如用鼓气的方法。4.1.3凝聚通常用机械、物理、化学或生物的方法使小颗粒聚集成可分离的大颗粒的过程。（混凝：通过向水中投加一些药剂（通常称为混凝剂及助凝剂），使水中难以沉淀的胶体颗粒能互相聚合，长大至能自然沉淀的程度。）4.1.4澄清悬浮的微粒在大型静止池内沉降下来，分离出较清出水的过程。4.1.5沉降在重力作用下，水或废水中的悬浮物沉积的过程。4基本处理工艺4.1常用污水处理工艺4.1.6中和用化学法去除污水中过量的酸或碱，使其声值达到中性的过程称为中和。4.1.7反渗透反渗透是一种侧流过滤，就是原水在压力作用下横穿膜，其中一部分原水渗透过膜，而其余的原水沿着膜的切线方向流出系统而未经过滤。4.1.8活性炭处理用活性炭吸附去除水和废水中溶解的或胶态的有机物的过程。例如；用以改善水的味、臭和色。4.1.9生化处理生化处理也称为生物化学处理，简称为生化法。生化处理法是处理污水中应用最广泛且比较有效的4一种方法，它是利用自然界中存在的各种微生物，将污水中有机物分解和向无机¦物转化，达到净化水质，消除其对环境污染和危害的目的。可分为好氧生化处理及厌氧生化处理两大类型。4.1.10活性污泥法污水生物处理的一种方法。该法是在人工条件下，对污水中的各类微生物群体进行连续混合和培养，形成悬浮状态的活性污泥。利用活性污泥的生物作用，以分解去除污水中的有机污染物，然后使污泥与水分离，大部分污泥回流到生物反应池，多余部分作为剩余污泥排出活性污泥系统。4.1.11好氧污水生物处理中，有溶解氧或兼有硝态氮的环境状态。4.1.12厌氧污水生物处理中，没有溶解氧也没有硝态氮的环境状态。4.1.13缺氧污水生物处理中，溶解氧不足或没有溶解氧但有硝态氮的环境状态。4.1.14生物硝化污水生物处理中，在好氧状态下，硝化细菌将氨氮氧化成硝态氮的过程。4.1.15生物反硝化污水生物处理中，在缺氧状态下，反硝化菌将硝态氮还原成氮气，去除污水中氮的过程。4.1.16混合液回流将好氧池混合液回流至缺氧池，以增加供反硝化脱氮的硝态氮的过程。4.1.17生物除磷活性污泥法处理污水时，将活性污泥交替在厌氧和好氧状态下运行，能过量积聚磷酸盐的积磷菌占优势生长，使活性污泥含磷量比普通活性污泥高。污泥中积磷菌在厌氧状态下释放磷，在好氧状态下过量地摄取磷。经过排放富磷剩余污泥，其结果与普通活性污泥法相比，可去除污水中更多的磷。4.1.18缺氧/好氧脱氮工艺(ANO)污水经过缺氧、好氧交替状态处理，以提高总氮去除率的污水处理方法。4.1.19厌氧/好氧除磷工艺(APO)污水经过厌氧、好氧交替状态处理，以提高总磷去除率的污水处理方法。4.1.20厌氧/缺氧/好氧脱氮除磷工艺(AAO,又称A2/O)污水经过厌氧、缺氧、好氧交替状态处理，以提高总氮和总磷去除率的污水处理方法。4.1.21序批式活性污泥法(SBR)在同一个反应器中，按时间顺序进行进水、反应、沉淀和排水等工序的污水处理方法。4.1.22氧化沟属活性污泥法的一种，其构筑物呈封闭无终端渠形布置，用以降解污水中有机污染物和氮、磷等营养物。一般采用机械充氧和推动水流。4.1.23好氧区生物反应池的充氧区，溶解氧浓度一般不小于2mg/L。主要功能是降解有机物和进行硝化反应。4.1.24缺氧区生物反应池的非充氧区，溶解氧浓度一般为0.2～0.5mg/L。当生物反应池中含有大量硝酸盐、亚硝酸盐并得到充足的有机物时，便可在该区内进行脱氮反应。4.1.25厌氧区生物反应池的非充氧区，溶解氧浓度一般小于0.2mg/L。微生物在厌氧区吸收有机物并释放磷。4.1.26生物膜法污水生物处理的一种方法。该法采用各种不同载体，通过污水与载体的不断接触，微生物细胞在载体表面生长和繁殖，由细胞内向外伸展的胞外多聚物使微生物细胞形成孔状结构，称之为生物膜。利用生物膜的生物吸附和氧化作用，以降解去除污水中的有机污染物。4.1.27生物接触氧化由浸没在污水中的填料和曝气系统构成的污水处理方法。在有氧条件下，污水与填料表面的生物膜广泛接触，使污水得到净化。4.1.28曝气生物滤池(BAF)由接触氧化和过滤相结合的污水处理构筑物。在有氧条件下，完成污水中有机物氧化、过滤、反冲洗过程，使污水获得净化。4.1.29生物转盘(RBC)由水槽和部分浸没在污水中的旋转盘体组成的污水处理构筑物。盘体表面生长的生物膜反复接触污水和空气中的氧，使污水获得净化。4.1.30塔式生物滤池一种塔式污水处理构筑物，塔内分层布设轻质塑料载体，污水由上往下喷淋过程中，与填料上生物膜及自下向上流动的空气充分接触,使污水获得净化。4.1.31低负荷生物滤池亦称滴滤池（传统、普通生物滤池）。由于负荷较低，占地较大，净化效果较好，五日生化需氧量去除率可达85～95％。4.1.32高负荷生物滤池一种污水处理构筑物，通过回流处理水和限制进水有机负荷等措施，实现高滤率。其五日生化需氧量负荷和水力负荷分别为低负荷生物滤池的6～8倍和10倍。4.1.33土地处理利用土壤-微生物-植物组成的生态污水处理方法，并通过该系统的营养物质和水分的循环利用，使植物生长繁殖，并不断被利用，实现污水的资源化、无害化和稳定化。4.1.34稳定塘经过人工适当修整，设围堤和防渗层的污水池塘，通过水生生态系统的物理和生物作用对污水进行自然处理。4.1.35灌溉田一种利用土地对污水进行自然生物处理的方法，一方面利用污水培育植物，另一方面利用土壤和植物净化污水。4.1.36人工湿地用人工筑成水池或沟槽，底面铺设防渗漏隔水层，填充一定深度的土壤或填料层，种植芦苇一类的维管束植物或根系发达的水生植物，污水由湿地的一端通过布水管渠进入，以推流方式与布满生物膜的介质表面和溶解氧进行充分的植物根区接触而获得净化。人工湿地分为表面径流人工湿地和人工潜流湿地。4.1.37膜过滤在污水深度处理中，通过渗透膜过滤去除污染物的技术。4.1.38颗粒活性炭吸附池内介质为单一颗粒活性炭的吸附池,利用活性炭的吸附作用脱除水体中的色度、余氯、有机污染物等。4.1.39污泥处理对污泥进行浓缩、调理、脱水、稳定、干化或焚烧等的加工过程。4.1.40污泥处置对污泥的最终消纳方式。一般将污泥制作农肥、制作建筑材料、填埋或投弃等。4.1.41污泥浓缩采用重力、气浮或机械的方法降低污泥含水率，减少污泥体积的方法。4.1.42污泥脱水浓缩污泥进一步去除大量水分的过程，普遍采用机械的方式。4.1.43污泥干化通过渗滤或蒸发等作用，从浓缩污泥中去除大部分水分的过程。4.1.44污泥消化通过厌氧或好氧的方法，使污泥中的有机物进行生物降解和稳定的过程。4.1.45厌氧消化在无氧条件下，厌氧微生物使污泥中的有机物进行生物降解和稳定的过程。4.1.46好氧消化在有氧条件下，好氧微生物使污泥中的有机物进行生物降解和稳定的过程。4.1.47中温消化污泥温度在33～35℃时进行的消化过程。4.1.48高温消化污泥温度在53～55℃时进行的消化过程。4.1.49剩余污泥从二次沉淀池、生物反应池（沉淀区或沉淀排泥时段）排出系统的活性污泥。4.1.50污泥综合利用将污泥作为有用的原材料在各种用途上加以利用的方法，是污泥处置的最佳途径。4.1.51污泥土地利用将污泥作为肥料或土壤改良剂，用于园林、绿化、林业或农业等各种场合。活性污泥的定义：有机废水经过一段时间的曝气后，水中会产生一种以好氧菌为主体的茶褐色絮凝体，其中含有大量的活性微生物，这种污泥絮体就是活性污泥。活性污泥的组成：活性污泥是以细菌、原生动物和后生动物所组成的活性微生物为主体，此外还有一些无机物、未被微生物分解的有机物和微生物自身代谢的残留物。活性污泥的性质：活性污泥结构疏松，表面积很大，对有机污染物有着强烈的吸附凝聚和氧化分解能力。在条件适当的时候，活性污泥还具有良好的自身凝聚和沉降性。活性污泥法的定义：就是以含于废水中的有机污染物为培养基，在有溶解氧的条件下，连续地培养活性污泥，再利用其吸附凝聚和氧化分解作用净化废水中有机污染物。活性污泥法的主要形式：①传统推流式活性污泥法；②完全混合活性污泥法；③阶段曝气活性污泥法；④吸附—再生活性污泥法；⑤延时曝气活性污泥法；⑥高负荷活性污泥法；⑦纯氧曝气活性污泥法；⑧浅层低压曝气活性污泥法；⑨深水曝气活性污泥法；⑩深井曝气活性污泥法。4.2好氧活性污泥法4.2.1活性污泥法的基本概念普通活性污泥法系统是以推流式曝气池为核心的，废水在曝气池内与污泥混合，呈推流式从池首向池尾流动，活性污泥微生物在此过程中连续完成吸附和代谢过程。曝气池混合液在二沉池分离活性污泥悬浮固体后，澄清液作为净化水流出。沉淀的污泥一部分以回流形式返回曝气池，再起净化作用，另一部分作为剩余污泥排出。普通活性污泥法如下图所示：

4.2.2.活性污泥法的基本工艺流程

4.2.2.普通活性污泥法的基本工艺流程1、活性污泥法的基本组成①曝气池：反应主体②二沉池：a、进行泥水分离，保证出水水质；b、保证回流污泥，维持曝气池内的污泥浓度。③回流系统：a、维持曝气池的污泥浓度；b、改变回流比，改变曝气池的运行工况。④剩余污泥排放系统：a、是去除有机物的途径之一；b、维持系统的稳定运行。⑤供氧系统：提供足够的溶解氧2、活性污泥系统有效运行的基本条件①废水中含有足够的可容性易降解有机物；②混合液含有足够的溶解氧；③活性污泥在池内呈悬浮状态；④活性污泥连续回流、及时排除剩余污泥，使混合液保持一定浓度的活性污泥；⑤无有毒有害的物质流入。4.2.3活性污泥的性质与性能指标

1、活性污泥的基本性质①物理性能：“菌胶团”、“生物絮凝体”：颜色：褐色、（土）黄色、铁红色；气味：泥土味（城市污水）；比重：略大于1，（1.0021.006）；粒径：0.020.2mm；比表面积：20100cm2/ml。②生化性能：a、活性污泥的含水率：99.299.8%；b、固体物质的组成：活细胞、微生物内源代谢的残留物、吸附的原废水中难于生物降解的有机物、无机物质。2、活性污泥中的微生物：①细菌：是活性污泥净化功能最活跃的成分，基本特征：a绝大多数都是好氧或兼性化能异养型原核细菌；b在好氧条件下，具有很强的分解有机物的功能；c具有较高的增殖速率，世代时间仅为2030分钟；d其中动胶杆菌具有将大量细菌结合成为“菌胶团”的功能。②其它微生物------原生动物、后生动物----在活性污泥中大约为103个/ml3、活性污泥的性能指标：①混合液悬浮固体浓度（MLSS）②混合液挥发性悬浮固体浓度（MLVSS）③污泥沉降比（SV）④污泥体积指数（SVI）4.2.3活性污泥的性质与性能指标4.2.4活性污泥的增殖规律及其应用

1、活性污泥的增殖曲线4.2.4活性污泥的增殖规律及其应用①适应期(投加底物静态培养时)是适应过程；微生物从数量上可能没有增殖，但发生了一些质的变化：a.菌体体积有所增大；b.酶系统也已做了相应调整；c.产生了一些适应新环境的变异；等等。BOD5、COD等各项污染指标可能并无较大变化。②对数增长期：a、F/M值高(2.2)，有机底物非常丰富，营养物质不是微生物增殖的控制因素；微生物的增长速率与基质浓度无关，它仅由微生物本身所特有的最小世代时间所控制；b、微生物以最高速率对有机物进行摄取，也以最高速率增殖，而合成新细胞；c、此时的活性污泥中的微生物活动能力很强，导致污泥质地松散，不能形成较好的絮凝体，污泥的沉淀性能不佳；d、活性污泥的代谢速率极高，需氧量大；e、一般不采用此阶段作为运行工况，但也有采用的，如高负荷活性污泥法。4.2.4活性污泥的增殖规律及其应用③减速增长期：a、F/M值下降到一定水平后，有机底物的浓度成为微生物增殖的控制因素；微生物的增殖速率与残存的有机底物呈正比，为一级反应；b、有机底物的降解速率也开始下降；微生物的增殖速率在逐渐下降，直至降为零，但微生物的量还在增长；c、活性污泥的能量水平已下降，絮凝体开始形成，活性污泥的凝聚、吸附以及沉淀性能均较好；d、由于残存的有机物浓度较低，出水水质有较大改善，并且整个系统运行稳定；e、一般，多数活性污泥处理厂是将曝气池的运行工况控制在这一范围内的。④内源呼吸期：a、内源呼吸的速率在本期之初首次超过了合成速率，因此从整体上来说，活性污泥的量在减少，最终所有的活细胞将消亡，而仅残留下内源呼吸的残留物，而这些物质多是难于降解的细胞壁等；b、污泥的无机化程度较高，沉降性能良好，但凝聚性较差；有机物基本消耗殆尽，处理水质良好；c、一般不用这一阶段作为运行工况，但也有采用，如延时曝气法。4.2.4活性污泥的增殖规律及其应用2、活性污泥增殖规律的应用：①活性污泥的增殖状况，主要是由F/M值所控制；②处于不同增值期的活性污泥，其性能不同，出水水质也不同；③通过调整F/M值，可以调控曝气池的运行工况，达到不同的出水水质和不同性质的活性污泥；④活性污泥法的运行方式不同，其在增值曲线上所处位置也不同。3、有机物降解与需氧量：活性污泥中的微生物在进行代谢活动时需要氧的供应，氧的主要作用有：①将一部分有机物氧化分解；②对自身细胞的一部分物质进行自身氧化。因此，活性污泥法中的需氧量:

式中:O2——曝气池混合液的需氧量，kgO2/d；a`——代谢每所需的氧量，kgO2/kgBOD5·d；b`——每kgVSS每天进行自身氧化所需的氧量，kgO2/kgVSS·d；4.2.4活性污泥的增殖规律及其应用4、有机物降解与微生物增殖：活性污泥微生物增殖是微生物增殖和自身氧化(内源呼吸)两项作用的综合结果，活性污泥微生物在曝气池内每日的净增长量为式中:△x——每日污泥增长量(VSS),（kg/d）；Q——每日处理废水量(m3/d)；Sr——去除的BOD5浓度（mgBOD5/L）；Sr=Si-Se,Si——进水浓度(mgBOD5/L)；Se——出水浓度(mgBOD5/L)。a——经验值：对于生活污水活与之性质相近的工业废水，a=0.5～0.65；或通过试验获得。

b——经验值：生活污水活与之性质相近的工业废水，b=0.05～0.1V——曝气池有效容积(m3)；XV——曝气池污泥浓度(mg/L)5、活性污泥净化废水的实际过程：在活性污泥处理系统中，有机污染物物从废水中被去除的实质就是有机底物作为营养物质被活性污泥微生物摄取、代谢与利用的过程，这一过程的结果是污水得到了净化，微生物获得了能量而合成新的细胞，活性污泥得到了增长。一般将这整个净化反应过程分为三个阶段：①初期吸附；②微生物代谢；③活性污泥的凝聚、沉淀与浓缩。BOD吸附降解曝气过程4.2.4活性污泥的增殖规律及其应用4.2.4活性污泥的增殖规律及其应用①所谓“初期吸附”是指:在活性污泥系统内，在污水开始与活性污泥接触后的较短时间(1030min)内，由于活性污泥具有很大的表面积因而具有很强的吸附能力，因此在这很短的时间内，就能够去除废水中大量的呈悬浮和胶体状态的有机污染物，使废水的BOD5值(或COD值)大幅度下降。但这并不是真正的降解，随着时间的推移，混合液的BOD5值会回升，再之后，BOD5值才会逐渐下降。②活性污泥吸附能力的大小与很多因素有关：a、废水的性质、特性：对于含有较高浓度呈悬浮或胶体状有机污染物的废水，具有较好的效果；b、活性污泥的状态：在吸附饱和后应给以充分的再生曝气，使其吸附功能得到恢复和增强，一般应使活性污泥微生物进入内源代谢期。4.2.4活性污泥的增殖规律及其应用6、活性污泥法的基本工艺参数①、容积负荷

②、污泥负荷③、水力停留时间（h）④、污泥龄或污泥停留时间（h或d）⑤、回流比：4.2.5曝气的原理与理论基础

1、在活性污泥法中，曝气的作用主要有：①充氧：向活性污泥中的微生物提供溶解氧，满足其在生长和代谢过程中所需的氧量。②搅动混合：使活性污泥在曝气池内处于悬浮状态，与废水充分接触。2、氧转移速率的影响因素1）、水质对氧总转移系数（KLa）值的影响，引入系数修正2）、水质对饱和溶解氧浓度（Cs）的影响，以系数加以修正3）、水温对氧总转移系（KLa）的影响：水温升高，液体的粘滞度会降低，有利于氧分子的转移，水温降低，则相反。4）、水温对饱和溶解氧浓度（Cs）的影响，水温升高，Cs值就会下降5）、压力对饱和溶解氧浓度（Cs）值的影响，压力增高，Cs值提高3、标准氧转移速率R0：

迄今为止，在活性污泥法工程领域，应用着多种各具特色的运行方式。主要有以下几种：①传统推流式活性污泥法；②完全混合活性污泥法；③阶段曝气活性污泥法；④吸附—再生活性污泥法；⑤延时曝气活性污泥法；⑥高负荷活性污泥法；⑦纯氧曝气活性污泥法；⑧浅层低压曝气活性污泥法；⑨深水曝气活性污泥法；⑩深井曝气活性污泥法。4.2.6活性污泥法的主要运行方式

4.2.6.2.完全混合活性污泥法完全混合活性污泥法中的入流废水进入曝气池后，即与池内废水完全混合，曝气池内营养和需氧率都是均匀的，微生物接触的是浓度与出水浓度一样的废水，故可承受一定的冲击负荷。完全混合法的曝气池与沉淀池有分建与合建两种类型，完全混合法的工作点可以处于微生物对数增长期，也可处于衰减增长期或内源呼吸期。完全混合活性污泥法如下图所示：4.2.6.3.渐减曝气活性污泥法普通活性污泥法的需氧率沿池长逐渐降低，而氧气却沿池长均匀供给，造成了浪费。由此产生了沿池长渐减的供气方式，以达到供氧与需氧的均衡，这就是渐减曝气法。渐减曝气活性污泥法如下图所示：4.2.6.4.阶段曝气活性污泥法（逐步曝气法）针对普通活性污泥法的BOD负荷在池首过高的缺点，将废水沿曝气池长分数处注入，即形成逐步曝气法。这种方法除了能平衡曝气池供气量外，还能使微生物营养供应均匀；另一个特点是污泥浓度沿池长是变化的，池子前段污泥浓度高于平均浓度，后段低于平均浓度，曝气池出流混合液浓度降低，对二沉池工作有利。阶段曝气活性污泥法如下图所示：4.2.6.5.吸附—再生活性污泥法普通活性污泥法把活性污泥对基质的吸附凝聚和氧化分解混在同一曝气池内进行，适于处理溶解的BOD。对含有大量胶体的和悬浮性的混合基质的废水，因初期吸附量大，以及吸附的有机固体物在生物酶作用下变成可溶性物质再向水中扩散，遂产生了把吸附凝聚和氧化分解分别在两个曝气池中进行的构想，从而出现了吸附再生法或称接触稳定法。吸附再生法流程如下图所示，有分建与合建两种形式。废水先进入吸附池。将基质吸附于活性污泥，再进入二沉池。分离出的活性污泥上附着有大量有机物，其中的回流部分送入再生池继续曝气，使其恢复活性，然后再返回吸附池。由于再生池仅对回流污泥进行曝气(剩余污泥不必再生)，故节约空气量，且可缩小池容。经过再生的活性污泥处于营养不足状态，因而吸附活性高。再则，再生池的污泥微生物很快在池末端遇到营养不足环境，丝状菌不适应这样的空曝环境，所以其繁殖受到限制，有利于防止污泥膨胀。在使用上，吸附再生法具有很大的灵活性。4.2.6.6.延时曝气活性污泥法延时曝气法属于长时间曝气法，其特点是负荷低、停留时间长(6～24h)，不但能去除废水中的有机污染物，而且还能氧化分解转移到污泥中的有机物质和合成的细胞物质，它的处理效果稳定、出水水质好、剩余污泥量少。氧化沟污水处理技术也是延时曝气法的一种。氧化沟一般不设初沉池，或同时不设二沉池，因而减化了流程。废水在氧化沟内与混合液的混合特征，就整体看，既具有完全混合式的特征，又具有推流式的某些特征，因而忍受冲击负荷能力和降解能力都强。4.2.6.7.纯氧曝气活性污泥法纯氧曝气活性污泥法是利用纯度在90%以上的氧气作为氧源，向污水中输送的一种运行方式。与空气曝气活性污泥法相比，由于纯氧氧分压比空气(含氧量为21%)高数倍，纯氧曝气可大大提高向水中的转移效率(纯氧曝气氧转移效率高达80%～90%，而空气曝气氧转移效率仅为10%)。纯氧曝气活性污泥法另一显著特点是可使曝气池内活性污泥浓度达到4～7g/L，因而曝气池具有很高的容积负荷，而且运行稳定、抗冲击性能较好、不易出现污泥膨胀现象。普遍采用的运行方式是密闭式多段混合推流式，即每段为完全混合式，从整体上看，段与段之间又是推流式。纯氧曝气活性污泥法也有采用敞开方式运行。纯氧曝气活性污泥法示意图：4.2.6.8.深水曝气活性污泥法曝气池的有效水深一般为4～5m，因此把水层更深的曝气方式叫深水曝气。深水曝气的优点有二：节约用地；增大氧的饱和溶解度，加快氧的传递速率。4.2.6.9.深井曝气活性污泥法深井曝气活性污泥法又称超深水曝气法，一般平面呈圆形，直径约介于1～6m，深度一般为50～150m。主要特点：a.氧转移率高，约为常规法的10倍以上；b.动力效率高，占地少，易于维护运行；c.耐冲击负荷，产泥量少；d.一般可以不建初次沉淀池；e.但受地质条件的限制。4.2.6.10.AB法AB法是吸附——生物降解工艺的简称，由以吸附作用为主的A段和以生物降解为主的B段组成，是在常规活性污法基础上发展起来的一种污水处理工艺A段负荷较高，有利于增殖速度快的微生物繁殖，在此成活的只能是冲击负荷能力强的原核细菌，其他世代较长的微生物都不能存活。A段负荷较高、剩余污泥产率大，吸附能力强，污水中的重金属、难降解有机物及氮磷等植物性营养物质都可以在A段通过污泥吸附去除。A段对有机物的去除主要靠污泥絮体的吸附作用，以物理作用为主，因此A段对有毒物质、PH值、负荷和温度的变化有一定的适应性。一般A段的污泥负荷可高达2～6kgBOD5/(kgMLSS·d)，是传统活性污泥法10～20倍，而水力停留时间和泥龄都很短（分别只有0.5h和0.5d左右），溶解氧只要0.5mg/L即可。污水经A段处理后，水质水量都比较稳定，可生化性也有所提高，有利于B段的工作，B段生物降解作用得到充分发挥。B段的运行和传统活性污泥法相近，污泥负荷为0.15～0.3kgBOD5/(kgMLSS·d)左右，泥龄为15～20d,溶解氧1～2mg/L左右。AB法示意图：4.2.6.11.A/O法A/0法是缺氧/好氧工艺或厌氧/好氧工艺的简称，通常是在常规的好氧活性污泥法处理系统前，增加一段缺氧生物处理过程或厌氧生物处理过程。在好氧段，好氧微生物氧化分解污水中的BOD5，同时进行硝化或吸收磷。如果前边配的是缺氧段，有机氮和氨氮在好氧段转化为硝化氮并回流到缺氧段，其中的反硝化细菌利用氧化态氮和污水中的有机碳进行反硝化反应，使化合态氮变为分子态氮，获得同时去碳和脱氮的效果。即为(AN/O)法，又称为生物脱氮系统如果前边配的是厌氧段，在好氧段吸收磷后的活性污泥部分以剩余污泥形式排出系统，部分回流到厌氧段将磷释放出来。即为(AP/O)法，又称为生物除磷系统。A/O法工艺流程图如下所示：4.2.6.12.A2O工艺A2O法是厌氧/缺氧/好氧工艺的简称，其实是在缺氧/好氧(A/O)法基础上增加了前面的厌氧段，具有同时脱氮除磷的功能。A2O法工艺流程如图所示：4.2.6.13.SBR（间歇曝气式活性污泥法又称序批式活性污泥法）间歇曝气式活性污泥法又称序批式活性污泥法。其主要特征1：是反应池一批一批地处理污水，采用间歇式运行的方式，每一反应池都兼有曝气池和二沉池作用，因此不再设置二沉池和污泥回流设备，而且一般也可以不设水质或水量调节池。特征2：SBR池一般由多个反应器组成，污按序列依次进入每个反应器，无论时间上还是空间上，生化反应工序都是按序排列、间歇运行的。周期性：间歇曝气式活性污泥法曝气池的运行周期由进水、曝气反应、沉淀、排放、闲置等五个工序组成，而且这五个工序都是在曝气池内进行SBR运行工序图4.2.6.14.ICEAS间歇式循环延时曝气活性污泥法ICEAS是间歇式循环延时曝气活性污泥法的简称，连续进水、周期排水，是一种变型SBR工艺，其基本的工艺流程，如下图所示：4.2.6.15.CAST循环式活性污泥法循环式活性污泥法CAST是SBR工艺的一种新型式，CAST也称为CASS工艺或CASP工艺，是在ICEAS工艺的基础上发展而来的。与ICEAS工艺相比，预反应区容积较小变成更加优化合理的生物选择器。CAST工艺的最大特点是将主反应区中的部分剩余污泥回流到选择器中，沉淀阶段不进水，使排水的稳定性得到保证。通常CAST工艺按流程分为三个部分：生物选择器、缺氧区和好氧区，这三个部分的容积比通常为1∶5∶30。其基本工艺流程如下图所示：4.2.6.16.UNITANK工艺典型的UNITANK工艺系统近似于三沟式氧化沟的运行方式，其主体构筑物为三格条形池结构，三池连通，每个池内均设有曝气和搅拌系统，污水可进人几池中的任意一个。外侧两池设出水堰或津水器以及污泥排放装置，两池交替作为曝气池和沉淀池，而中间池则总是处于曝气状态。在一个周期内，原水连续不断地进人反应器，通过时间和空间的控制，分别形成好氧、缺氧和厌氧的状态。UNITANK工艺除了保持传统SBR的特征以外，还具有灌水简单、池子结构简化、出水稳定、不需回流等特点，通过改变进水点的位置可以起到回流的作用和达到脱氮、除磷的目的。其基本工艺流程如下图所示：4.2.6.17.DAT—IAT工艺4.2.6.18.MSBR工艺4.2.6.19.氧化沟工艺氧化沟又称氧化渠或循环曝气池，污水和活性污泥混合液在其中循环流动，因此实质上是传统活性污泥法一种改型，一般不需要设置初沉池，并且经常采用延时曝气。常见的氧化沟如下所示：一、基本概念定义：生物膜法又称固定膜法，是土壤自净过程的人工化和强化，是与活性污泥法并列的一类废水好氧生物处理技术。功能：与活性污泥法一样，生物膜法主要去除废水中溶解性的和胶体状的有机污染物，同时对废水中的氨氮还具有一定的硝化能力。种类：主要的生物膜法有：①生物滤池：其中又可分为普通生物滤池、高负荷生物滤池、塔式生物滤池等；②生物转盘；③生物接触氧化法；④好氧生物流化床等。4.3好氧生物膜法4.3.1生物膜法的基本原理4.3.1生物膜法的基本原理二、生物膜的结构1、生物膜的形成生物膜的形成必须具有以下几个前提条件：①起支撑作用、供微生物附着生长的载体物质：在生物滤池中称为滤料；在接触氧化工艺中成为填料；在好氧生物流化床中成为载体；②供微生物生长所需的营养物质，即废水中的有机物、N、P以及其它营养物质；③作为接种的微生物。(1)生物膜的生成：含有营养物质和接种微生物的污水在填料的表面流动，一定时间后，微生物会附着在填料表面而增殖和生长，形成一层薄的生物膜。(2)生物膜的成熟：在生物膜上由细菌及其它各种微生物组成的生态系统以及生物膜对有机物的降解功能都达到了平衡和稳定。生物膜从开始生成到成熟，一般需要30天左右(城市污水，20C)4.3.1生物膜法的基本原理2、生物膜的结构生物膜结构示意图

4.3.1生物膜法的基本原理生物膜的性质：①高度亲水，存在着附着水层；②微生物高度密集：各种细菌以及微型动物，这些微生物起着主要去除废水中的有机污染物的作用，形成了有机污染物——细菌——原生动物(后生动物)的食物链。3、生物膜的更新与脱落(1)厌氧膜的出现：①生物膜厚度不断增加，氧不能透入的内部深处将转变为厌氧状态；②成熟的生物膜一般都由厌氧膜和好氧膜组成；③好氧膜是有机物降解的主要场所，一般厚度为2mm。4.3.1生物膜法的基本原理(2)厌氧膜的加厚：

①厌氧的产物增多，导致厌氧膜与好氧膜之间的平衡被破坏；②代谢的气态产物不断逸出，减弱了生物膜在填料上的附着能力；③成为老化生物膜，其净化功能较差，且易于脱落。(3)生物膜的更新：①老化膜脱落，新生生物膜又会生长起来；②新生生物膜的净化功能较强。(4)生物膜法的运行原则：①减缓生物膜的老化进程；②控制厌氧膜的厚度；③加快好氧膜的更新；④尽量控制使生物膜不集中脱落。4.3.1生物膜法的基本原理三、生物膜处理工艺的特点1、微生物方面的特征(1)微生物种类多样化：①相对安静稳定环境；②SRT相对较长；③丝状菌也可以大量生长，无污泥膨胀之虞；表1生物膜和活性污泥中出现的微生物在类型、种属和数量的比较微生物种类活性污泥生物膜法微生物种类活性污泥法生物膜法细菌++++++++轮虫++++真菌+++++线虫+++藻类-++寡毛虫-++鞭毛虫+++++其它后生动物-+肉足虫+++++昆虫类-++纤毛虫++++++++4.3.1生物膜法的基本原理④线虫类、轮虫类等微型动物出现的频率较高；⑤藻类、甚至昆虫类也会出现；⑥生物膜上的生物：类型广泛、种属繁多、食物链长且复杂。(2)生物膜上微生物的食物链较长：①动物性营养者所占比例较大，微型动物的存活率较高；②食物链长；③污泥产量少于活性污泥系统(仅为1/4左右)。(3)能够存活世代时间较长的微生物有利于硝化作用的进行。2、在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)剩余污泥的沉降性能良好，易于固液分离；(3)能够处理低浓度污水；(4)易于维护运行，运行费用少。1.生物接触氧化法基本原理与特点

定义：此技术的实质之一是在池内充填填料，已经充氧的污水浸没全部填料，并以一定的流速流经填料。在填料上布满生物膜，污水与生物膜广泛接触，在生物膜上微生物的新陈代谢功能的作用下，污水中有机污染物得到去除，污水得到净化。此技术的另一实质是采用与曝气池相同的曝气方法，向微生物提供气所需要的氧，并起到搅拌与混合作用。性质：据上所述，生物接触氧化是一种介于活性污泥法与生物滤池两者之间的生物处理技术，兼具两者的优点，也可以说是具有活性污泥法特点的生物膜法。4.3.2生物接触氧化法4.3.2生物接触氧化法2、生物接触氧化池的构造：由池体、填料、布水系统和曝气系统等组成；填料高度一般为3.0m左右，填料层上部水层高约为0.5m，填料层下部布水区的高度一般为0.5~1.5m之间；根据曝气装置与填料的相对位置，可以分为两大类：①曝气装置与填料分设：填料区水流较稳定，有利于生物膜的生长，但冲刷力不够，生物膜不易脱落；可采用鼓风曝气或表面曝气装置；较适用于深度处理。4.3.2生物接触氧化法②曝气装置直接安设在填料底部：曝气装置多为鼓风曝气系统；可充分利用池容；填料间紊流激烈，生物膜更新快，活性高，不易堵塞；检修较困难。4.3.2生物接触氧化法3、生物接触氧化法常用填料有：蜂窝式填料、波纹板状填料、半软性填料、弹性立体填料、不规则粒状填料、球状填料等。4、生物接触氧化池的计算与设计1)、一般原则a、一般采用有机负荷法进行设计；b、有机负荷通过试验确定，一般处理城市废水时1.0~1.8kgBOD5/m3.d；c、废水在池中的水力停留时间不应小于1.0h（按填料体积计算）；d、进水BOD5浓度过高时，应考虑出水回流；2）、设计计算方法①生物接触氧化池的有效容积(即填料体积)： 式中Q——均日流量，m3/d；Si——进水BOD5浓度，mg/L；Se——出水浓度，mg/L；LvBOD——容积负荷，kgBOD5/m3.d4.3.2生物接触氧化4.3.2生物接触氧化5、生物接触氧化池的运行与管理1)、启动调试：①启动调试时须培养生物膜，其方式类似活性污泥的培养，可间歇或连续进水；②注意营养平衡(C、N、P)、pH值、抑制物浓度等；③应对生物膜的生长情况经常观察，并及时调整运行条件。2)、日常运行管理①一般应控制溶解氧浓度为2.5~3.5mg/L；②避免过大的冲击负荷；③防止填料堵塞：a、加强前处理，降低进水中的悬浮固体浓度；b、增大曝气强度，以增强接触氧化池内的紊流；c、采取出水回流，以增加水流上升流速，以便冲刷生物膜。生物滤池是在间歇砂滤池和接触滤池的基础上发展起来的人工生物处理法。在生物滤池中，废水通过布水器均匀地分布在滤池表面，滤池中装满了填料，废水沿着填料空隙从上到下流动到池底。废水通过滤池时，填料截留了废水中的悬浮物，同时把废水中的胶体和溶解性物质吸附在自己的表面，其中的有机物使微生物很快繁殖起来，这些微生物又进一步吸附了废水中的胶体和溶解性物质，逐渐形成了生物膜。生物膜成熟后，栖息在生物膜上的微生物即摄取污水中的有机污染物作为营养，对废水中的有机物产生吸附氧化作用，因而废水在通过生物滤池时能得到净化。常见的生物滤池有普通生物滤池、高负荷生物滤池、和塔式生物滤池等三种。下图为塔式生物滤池构造示意图：4.3.3.生物滤池[eiəreitid

]v.使暴露于空气中，使充满气体）历史：曝气生物滤池(biologicalaeratedfilter)简称BAF,是八十年代末九十年代初在普通生物滤池的基础上，并借鉴给水滤池工艺而开发的污水处理新工艺。定性：是普通生物滤池的一种变形形式，也可看成是生物接触氧化法的一种特殊形式。结构定义：在生物反应器内装填高比表面积的颗粒填料，以提供微生物膜生长的载体，根据污水流向不同分为下向流或上向流，污水由上向下或由下向上流过滤料层，在滤料层下部鼓风曝气，使空气与污水逆向或同向接触，使污水中的有机物与填料表面生物膜通过生化反应得到降解，填料同时起到物理过滤作用。早期曝气生物滤池的应用形式大多都是下向流态，但随着上向流态曝气生物滤池比下向流滤池的众多优点被人们所认同，所以近年来国内外实际工程中绝大多数采用上向流曝气生物滤池结构。4.3.4.曝气生物滤池—BAF

1、上向流曝气生物滤池上向流曝气生物滤池结构：分成三个区域：即缓冲配水区、承托层及滤料层、出水区及出水槽。缓冲配水区的作用是使污水均匀流过滤池截面。净化过程：在待处理污水进入滤池起，同时由鼓风机鼓风并通过单孔膜空气扩散器向池内供给微生物膜代谢所需的空气（氧源），生长在滤料上的微生物膜从污水中吸取可溶性有机污染物作为其生理活动所需的营养物质，在代谢过程中将有机污染物分解，使污水得到净化。反洗过程：当BAF运行到一定程度时，由于滤料上增厚微生物膜的脱落，出水中会带有部分脱落的微生物膜，使出水水质变差，这时必需关闭进水管阀门，启动反冲洗水泵，利用储备在清水池中的处理出水对滤池进行反冲洗，反冲洗采用气、水联合反冲洗。为保证布水、布气均匀，在滤料支撑板上均匀布置有曝气生物滤池专用的配水、配气滤头。4.3.4.曝气生物滤池—BAFBAF结构图如下所示：4.3.4.曝气生物滤池—BAF2、曝气生物滤池应用：数量：自八十年代在欧洲建成第一座曝气生物滤池污水处理厂后，曝气生物滤池已在欧美和日本等发达国家广为流行，目前世界上已有数千座大大小小的污水处理厂采用了这种技术。范围：该技术不仅可用于污水处理厂的三级精处理和水体富营养化处理，而且可广泛地被用于城市污水、小区生活污水、生活杂排水和食品加工废水、酿造和造纸等高浓度废水中，同时也可进行中水处理。前景：曝气生物滤池从单一的工艺逐渐发展成系列综合工艺，在二级处理中具有去除SS、COD、BOD5、硝化、脱氮的作用，在三级处理中主要去除二级出水中的氨氮。4.3.4.曝气生物滤池—BAF3、BAF配件图：4.3.4.曝气生物滤池—BAF生物转盘与生物滤池均通过生物膜对废水进行处理。但在生物滤池中生物膜为固定式，在生物转盘中生物膜处于运动状态。典型的生物转盘由一系列安装在水平轴上的圆盘组成，圆盘面积的40%～45%浸没于半圆形槽内的废水中。若生物膜生长在圆形网状转筒内的可移动填料上，填料总面积的40%～45%也浸没于半圆形槽内的废水中，则该反应器被称为生物转筒。生物转盘或生物转简旋转时，生物膜与废水及空气交替接触口当生物膜浸没在废水中与废水接触时，产生生物氧化作用;当生物膜离开废水与空气接触时，产生曝气作用。在生物膜与废水及空气交替接触中，有机物好氧氧化过程可持续进行。因此，生物转盘（转筒)须保持适当转速，使生物膜能正常生长与脱落。生物转盘目前主要应用于小型废水处理装置。如下图所示：4.3.5.生物转盘4.3.5.生物转盘生物流化床是生物膜法废水处理构筑物的一种，其特点是采用密度大于1的细小惰性颗粒如石英砂、陶粒、焦炭、活性炭等为载体，使微生物附着生长于载体表面形成生物膜，废水自下而上流动，载体在水流的作用下处于流化状态，载体上的生物膜能与水充分接触。为保证微生物活动所需的氧，可以预先对废水充氧，也可以在流化床内充氧。由于流化床内生物固体浓度很高，溶解氧与有机物的传质效率也很高，因此生物流化床是一种高效的生物处理设施。但生物流化床能耗较大，运行管理要求较高，主要应用于小水量的高浓度工业废水的处理，不适用于大水量的处理场合。4.3.6.生物流化床一、厌氧生物处理工艺简介定义：厌氧生物处理是在厌氧条件下，由多种微生物共同作用，利用厌氧微生物将污水或污泥中的有机物分解并生成甲烷和二氧化碳等最终产物的过程。适用：厌氧生物处理适用处理高浓度有机污水和好氧生物处理后的污泥分类：可以分为厌氧活性污泥法和厌氧生物膜法两大类。厌氧活性污泥法有厌氧消化、厌氧接触消化、厌氧污泥床等，厌氧生物膜法有厌氧生物滤池、厌氧流化床和和厌氧生物转盘等。4.4.1厌氧生物处理工艺的发展概况及特征4.4厌氧生物处理工艺二、厌氧生物处理工艺的发展简史1、第一代厌氧生物反应器时间：19世纪后期特点：①水力停留时间很长②处理效率仍十分低③具有浓臭的气味代表：化粪池、污泥消化池

2、第二代厌氧生物反应器

时间：20世纪50、60年代特点：①HRT大大缩短②HRT与SRT分离代表：厌氧接触法、厌氧滤池（AF）、上流式厌氧污泥床（UASB）反应器、厌氧流化床（AFB）、厌氧生物转盘和折板式厌氧反应器（ABR）3、第三代厌氧生物反应器时间：20世纪90年代特点：①可适应低温低浓水②效率更高代表：颗粒污泥膨胀床（EGSB）反应器和厌氧内循环（IC）反应器4.4.1厌氧生物处理工艺的发展概况及特征

4.4.1厌氧生物处理工艺的发展概况及特征三、厌氧生物处理的主要特征与废水的好氧生物处理工艺相比1、主要优点①能耗大大降低，而且还可以回收生物能（沼气）；②污泥产量很低；③厌氧微生物有可能对好氧微生物不能降解的一些有机物进行降解或部分降解；2、主要缺点①厌氧反应器的运行过程中需要很高的技术要求

②厌氧微生物特别是其中的产甲烷细菌对温度、pH等环境因素非常敏感，也使得厌氧反应器的运行和应用受到很多限制和困难；③出水水质通常较差，一般需要利用好氧工艺进行进一步的处理；④厌氧生物处理的气味较大；⑤对氨氮的去除效果不好，还可能由于原废水中含有的有机氮在厌氧条件下的转化导致氨氮浓度的上升。厌氧接触法是在传统的完全混合反应器的基础上发展而来的。消化池是一个完全混合厌氧活性污泥反应器或带有搅拌的槽罐。废水进人完全混合厌氧活性污泥反应器，在搅拌作用下与厌氧污泥充分混合并进行消化反应，处理后的水与厌氧污泥的混合液从上部流出。普通厌氧消化池体积大，负荷低，其根本原因是因为它的污泥停留时间等于水力停留时间，即SRT＝HRT。由于SRT很低，它不能在反应器中积累起足够浓度的污泥。因此传统上仅用于城市废水处理厂的初沉池污泥和曝气他剩余活性污泥以及粪便的厌氧消化，在完全混合厌氧反应器基础上发展起来的厌氧接触工艺参照了好氧活性污泥的工艺流程，在一个厌氧的完全混合反应器后增加了污泥分离和回流装置。从而使SRT大于HRT，有效地增加了反应器中的污泥浓度。4.4.2厌氧接触法1、升流式厌氧污泥床反应器缩写为UASB（UpflowAnaerobicSludgeBlanket(Bed)Reactor）UASB特征：①反应器的上部设置气、固、液三相分离器，下部为污泥悬浮层区和污泥床区。②反应器内不设搅拌装置，上升的水流和产生的沼气可满足搅拌要求③反应器内不需填装填料④反应器内的污泥能形成颗粒污泥，颗粒污泥的直径为0.1~0.5cm，湿比重为1.04~1.08；具有良好的沉降性能和很高的产甲烷活性。UASB运行过程：①废水由池底进人反应器，通过反应区经气体分离后混合液进人沉淀区进行固液分离。②澄清后的处理过的水由出水渠排走，沉淀下来的微生物固体，即厌氧污泥靠重力自动返回到反应区，③集气室收集的沼气由沼气管排出反应器。4.4.3.升流式厌氧污泥层反应器（UASB）

4.4.3.升流式厌氧污泥层反应器（UASB）4.4.3.升流式厌氧污泥层反应器（UASB）2、UASB反应器的组成从构造和功能上划分，UASB反应器主要由进水配水系统、反应区、沉淀区、三相分离器、集气排气系统、排泥系统及出水系统等组成。1)进水配水系统：其功能主要有两个方面：①将废水均匀地分配到整个反应器的底部；②水力搅拌；一个有效的进水配水系统是保证UASB反应器高效运行的关键之一。2)反应区：反应区是UASB反应器中生化反应发生的主要场所，又分为污泥床区和污泥悬浮区，其中的污泥床区主要集中了大部分高活性的颗粒污泥，是有机物的主要降解场所；而污泥悬浮区则是絮状污泥集中的区域。3)出水系统：出水系统的主要作用是将经过沉淀区后的出水均匀收集，并排出反应器。4)气室：气室也称集气罩，其主要作用是收集沼气。5)浮渣收集系统：浮渣收集系统的主要功能是清除沉淀区液面和气室液面的浮渣。4.4.3.升流式厌氧污泥层反应器（UASB）6)三相分离器：三相分离器由沉淀区、回流缝和气封等组成；其主要功能有：①将气体(沼气)、固体(污泥)、和液体(出水)分开；②保证出水水质；③保证反应器内污泥量；④有利于污泥颗粒化。7)排泥系统：排泥系统的主要功能是均匀地排除反应器内的剩余污泥。4.4.3.升流式厌氧污泥层反应器（UASB）3、UASB反应器的型式1)开敞式UASB反应器开敞式UASB反应器的顶部不加密封，或仅加一层不太密封的盖板；多