水污染控制工程总结

第九章污水水质和污水出路1、 污水的类型：污水根据其来源一般可以分为生活污水、工业废水、初期污染雨水及城镇污水。2、 水质污染指标：污水污染指标一般可分为：物理性质、化学性质和生物性质三类。（放射性指标）物理性质：温度、色度、嗅和味、固体物质化学性质：（1）有机物生化需氧量（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），间接反映了水中可生物降解的有机物量。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。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（以mg/L为单位）。化学需氧量越高，也表示水中有机污染物越多。常用的氧化剂主要是重铬酸钾和高锰酸钾。总有机碳（TOC）与总需氧量（TOD）、油类污染物、酚类污染物、表面活性剂、有机酸碱、有机农药、苯类化合物。（2）无机物PH、植物营养元素（氮、磷-富营养化）、重金属、无机性非金属有害毒物（总砷、含硫化合物、氰化物）生物性质：细菌总数、大肠菌群（饮用水＜3个/升）、病毒。3、 （必）水体的自净作用：以河流为例，河流的自净作用是指河水中的污染物质在河水向下流动中浓度自然降低的现象。这种现象从净化机制来看，可分为：物理净化（稀释、扩散、沉淀或挥发）、化学净化（氧化、还原、分解［生物净化（水中生物活动，尤其是水中微生物对有机物氧化分解作用）。4、 污水排入河流的混合过程：竖向混合阶段、横向混合阶段、段面充分混合后阶段5、（计算）河流完全混合模式:c二 一-^-^Q+Qwh6、 （必）氧垂曲线最低点涵义："=%e-ki，改点处耗氧速率等于复氧速率。7、 依据地面水水域使用目的和保护目标，将其划分为五类:I类：主要适用于源头水、国家自然保护区。II类：主要适用于集中式生活饮用水水源地一级保护区、珍 贵鱼类保护区、鱼虾产卵区等。III类：主要适用于集中式生活饮用水水源地二级保般鱼类保护区及游泳区。W类：主要适用于一般工业用水及人体非接触的娱乐用水区。V类：主要适用于农业用水区及一般景观要求水域。8、 污水排放标准：浓度标准、总量控制标准、国家排放标准、行业排放标准、地方排放标准。（其中地方优先于国家、行业优先于综合排放标准）第十章污水的物理处理1、污水的物理处理方法：物理处理、生物处理、化学处理污水的物理处理法去除对象是污水中的漂浮物和悬浮物，采用的主要方法有：筛滤截留法一一筛网、格栅、过滤等；重力分离法一一沉砂池、沉淀池、隔油池、气浮池等；离心分离法——旋流分离器、离心机等。2、 格栅的作用和种类：作用：用来截留污水中较粗大漂浮物和悬浮物，如：纤维、碎皮、毛发、果皮、蔬菜、木片、布条、塑料制品等，防止堵塞和缠绕水泵机组、曝气器、管道阀门、处理构筑物配水设施、进出水口，减少后续处理产生的浮渣，保证污水处理设施的正常运行。分类：按栅条净间隙，可分为粗格栅（50-100mm）、中格栅（10-40mm）、细格栅（1.5-10mm）三种，平面和曲面格栅都可做粗、中、细三种。按格栅形状，可分为平面格栅和曲面格栅。按清渣方式，可分为人工清渣和机械清渣两种。格栅栅条的断面形状有圆形、矩形、方形或其他流线形，圆形或按流线修圆的断面水利条件较方形好。目前多采用断面形式为矩形栅条。3、 筛网：筛网的去除效果，可相当于初次沉淀池的作用，分为振动筛网和水力筛网。4、 沉淀工艺在污水处理中的应用：①污水的预处理②污水的初级处理（初次沉淀池）③生物处理后的固液分离（二次沉淀池）④污泥处理阶段的污泥浓缩5、 沉淀类型自由沉淀（离散颗粒沉淀）：在恒定的加速场中处于悬浮态的低浓度固体颗粒的重力沉淀。颗粒之间互不干扰，无明显相互作用。例如，从废水中去除砂石颗粒。絮凝沉淀（干涉沉淀）：指稀悬浮液中的颗粒通过聚合、絮凝作用增加颗粒的质量并以较快的速度沉降。例如，在初沉池中去除未处理废水中的部分TSS、去除化学絮凝体、二沉池上部。区域沉淀（拥挤或成层沉淀）：中等浓度的悬浮液中，絮凝沉淀形成了晶格结构，以团块形式沉淀。颗粒倾向于保持相互间的固定位置，颗粒团作为一个整体沉降，沉淀过程中形成清晰的固液界面。例如，二沉池的下部。压缩沉淀：颗粒浓度较大的情况下形成了晶格结构，进一步沉降只能在结构压缩时才出现。这种沉降借助于上部液体沉降增加颗粒质量，导致颗粒被挤压。浓缩池污泥浓缩过程、二沉池泥斗。6、 自由沉降理论的假设条件：沉淀过程中颗粒的大小、形状、重量不变；颗粒为球形；颗粒只在重力作用下沉淀，不受器壁和其它颗粒的影响；重力与阻力平衡时，颗粒等速下沉。7、 理想沉淀池的假定：①沉淀区过水断面上各点的水流速度均相同，水平流速为v；②悬浮颗粒在沉淀区等速下沉，下沉速度为u；③在沉淀池的进口区域，水流中的悬浮颗粒均匀分布在整个过水断面上；④颗粒一经沉到池底，即认为已被去除。理想沉淀池的分区：进口区、沉淀区、出口区、污泥区。★8、理想沉淀池工作过程分析：故只要确定颗粒的最小沉速u0，就可以求得理想沉淀池的过流率或表面负荷率。理想沉淀池的沉淀效率与池的水面面积A有关，与池深H、池的体积V、沉淀时间t无关。9、 沉砂池的设置目的与类型：沉砂池的设置目的就是去除污水中泥沙、煤渣等相对密度较大的无机颗粒，以免影响后续处理构筑物的正常运行。常用的沉砂池形式有平流式沉砂池、曝气沉砂池、旋流沉砂池等。10、 曝气沉砂池特点：①沉砂中含有机物的量低于5%；②由于池中设有曝气设备，它还具有预曝气、脱臭、除泡作用以及加速污水中油类和浮渣的分离等作用。污水在池中存在着两种运动形式，其一为水平流动，其二为旋转运动。11、 旋流沉砂池与平流沉砂池的区别：平流利用的是重力，而旋流利用的是离心力。12、 沉淀池的概况及分类：沉淀池是分离悬浮固体的一种常用处理构筑物。沉淀池按工艺布置的不同，可分为初沉池和二沉池。按池内水流方向不同分为平流式、竖流式及辐流式三种。13、 （计算）平流式沉淀池的设计（p48）14、 斜板沉淀池：原理：哈真浅池理论认为，把沉淀池水平分成n层，就可以把处理能力提高n倍。特点：①原有污水处理厂的挖潜或扩大处理能力改造时采用；②当污水处理厂的占地受到限制时，可考虑作为初沉池使用。但斜板沉淀池不宜作为二沉池使用。15、 提高沉淀池沉淀效果的有效途径：沉淀区增设斜板（管）、对污水进行曝气搅动及回流部分活性污泥等。16、 废水中油的存在形态：可浮油（油水密度差分离）、细分散油、乳化油、溶解油。17、 常用的隔油池有平流式和斜板式两种形式。18、 破乳方法：1、投加换型乳化剂2、投加某种本身不能成为乳化剂的表面活性剂3、搅拌、振荡、转动4、过滤5、改变温度6、投加化学药剂破乳。19、 气浮法处理工艺必须满足下述基本条件：①必须向水中提供足够量的细微气泡；②必须使废水中的污染物质能形成悬浮状态；③必须使气泡与悬浮的物质产生黏附作用。20、 气浮池的类型：按产生微细气泡的方法，气浮法分为：电解气浮法，分散空气气浮法、溶解空气气浮法等。21、 加压溶气气浮法根据加压溶气水的来源不同可分为三种基本流程：全加压溶气流程、部分加压溶气流程和部分回流加压溶气流程。22、 微细气泡与悬浮颗粒的黏附形式有气-颗粒吸附、气泡顶托以及气泡裹挟三种形式。23、 化学药剂的种类：混凝剂、浮选剂、助凝剂、抑制剂、调节剂。24、 压力溶气气浮法系统主要由三个部分组成：压力溶气系统、空气释放系统和气浮分离设备（气浮池）；加压水泵的作用是提升废水，将水、气以一定压力送至压力溶气罐，其扬程的选择应考虑溶气压力和管路系统的水力损失两部分。压力溶气罐溶气方式有三种：水泵吸水管吸气溶气式、水泵出水管射流溶气式、空压机供气式。第十一章污水生物处理的基本概念和生化反应动力学基础1、 概述根据参与代谢活动的微生物对溶解氧的需求不同，污水生物处理技术分为：好养生物处理、缺氧生物处理和厌氧生物处理。好养生物处理：是在水中存在溶解氧的条件下（即水中存在分子氧）进行的生物处理过程;缺氧生物处理：是在水中无分子氧存在，但存在如硝酸盐等化合态氧的条件下进行的生物处理过程；厌氧生物处理：是在水中既无分子氧又无化合态氧存在的条件下进行的生物处理过程。根据微生物生长方式的不同，生物处理技术又分为悬浮生长法和附着生长法两类。2、 （必）发酵与呼吸（名）发酵：是指微生物将有机物氧化释放的电子直接交给底物本身未完全氧化的某种中间产物，同时释放能量并产生不同的代谢产物。呼吸：微生物在降解底物的过程中，将释放出的电子交给NAD（P）+（辅酶II）、FAD（黄素腺嘌吟二核苷酸）或FMN（黄素单核苷酸）等电子载体，再经电子传递系统传给外源电子受体，从而生成水或其他还原型产物并释放能量的过程。好氧呼吸：以分子氧作为最终电子受体的称为好氧呼吸缺氧呼吸：以氧化型化合物作为最终电子受体的称为缺氧呼吸呼吸作用与发酵的根本区别：电子载体不是将电子直接交给底物降解的中间产物，而是交给电子传递系统，逐步释放出能量后再交给最终电子受体。三种呼吸方式获得的能量水平比较

三种呼吸方式获得的能量水平比较呼吸方式受氢体化学反应式好氧呼吸分子氧C6H12O6+60, CO,+6H2O+28173kJ缺氧呼吸化合态氧+4NO, 6CO.+6H,O+2N,+1755.6kJ发酵有机物C6H1；O6 2CHiCH,OH+2CO,+92.0kJ3、 好氧生物处理特点：①反应速度较快，所需的反应时间较短，处理构筑物容积较小。②处理过程中散发的臭气较少。③适于中、低浓度的有机废水（BOD5小于500mg/L）。4、 厌氧生物处理：①不需另加氧源，运行费用低。②剩余污泥量少，可回收能量（CH4）。③反应速度较慢，反应时间较长，处理构筑物容积大等。需维持较高的反应温度，要消耗能源。④适于处理有机污泥和高浓度有机废水（一般BOD532000mg/L）。5、 （必）生物脱氮原理：生物脱氮是含氮化合物经过氨化、硝化、反硝化后，转变为N2而被去除的过程。（四个作用：氨化反应、硝化反应、反硝化反应、同化作用）6、 生物除磷原理：即是在厌氧-好氧或厌氧-缺氧交替运行的系统中，利用聚磷微生物具有厌氧释磷及好氧（或缺氧）超量吸磷的特性，使好氧或缺氧段中混合液磷的浓度大量降低，最终通过排放含有大量富磷污泥而达到从污水中除磷的目的。7、 按微生物生长速率，其生长过程可分为四个时期，即延迟期、对数增长期、稳定期和衰亡期。8、 微生物的生长动力学：旦=旦亍二（含义：米门公式表达了酶促反应速率与底物K+S1之间的关系）一旦1之间的关系）一旦£1+上（双倒数作图求参数R和K）日S日 maxS-KdX（表达含义：描述了微生物净增长速率和底物利用速率之间的关（当二y冷）-KdX（表达含义：描述了微生物净增长速率和底物利用速率之间的关dtgdt系，称为微生物增长的基本方程。）第十二章活性污泥法1、活性污泥法的用途：活性污泥法工艺能从污水中去除溶解的和胶体的可生物降解有机物，以及能被活性污泥吸附的悬浮固体和其他一些物质，无机盐类也能被部分去除，类似的工业废水也可用活性污泥法处理。☆2、污泥体积指数（SVI）：指曝气池混合液经30min沉淀后，1g干污泥所占的沉淀污泥容积的毫升数，mL/g。S/ 混合液（1L）经30min静置沉淀形成的污泥体积（mL）_沉淀污泥的体积（mL/L）MLSS(g/L)（”们 混合液（1L）中悬浮固体的干重（gMLSS(g/L)SVI=100-150（ml/g）活性污泥凝聚沉淀性能很好SVI>200活性污泥凝聚沉淀性能差SVI值过低活性污泥絮体细小紧密，无机物多,活性差【例题】要某活性污泥曝气池混和液浓度MLSS=2500mg/L。取该混和液100mL于量筒中，静置30min时测得污泥容积为30mL。求该活性污泥的SVI及含水率。（活性污泥的密度为1g/mL）解：（1）100mL混和液对应的污泥容积为30mL，则1L混和液对应的污泥容积为300mL又1L混合液中含泥2500mg=2.5g；故SVI=300/2.5=120mL/g干泥（2）1mL该活性污泥含干泥1/SVI=1/120=0.008g因活性污泥密度为1g/mL,故1mL活性污泥质量为1g；则含水率为[（1—0.008）/1]X100%=99.2%3、 活性污泥的基本流程：曝气池、沉淀池、污泥回流及剩余污泥排除系统。4、 在活性污泥法的曝气过程中，污水中有机物的变化包括两阶段：吸附阶段和稳定阶段。5、 活性污泥法曝气反应池的基本形式：推流式、完全混合式、封闭环流式及序批式6、 序批式反应池（SBR）：序批式反应池（SBR）属于“注水-反应-排水”类型的反应器，在流态上属于完全混合，但有机污染物却是随着反应时间的推移而被降解的。如下图为序批式反应池的基本运行模式，其操作流程由进水、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，所有处理过程都是在同一个设有曝气或搅拌装置的反应器内依次进行，混合液始终留在池中，从而不需另外设置沉淀池。周期循环时间及每个周期内各阶段时间均可根据不同的处理对象和要求进行调节。7、 传统推流式运行中存在的主要问题：（1）首端有机污染物负荷高，耗氧速率高。DO不容易满足，缺氧（2）污水、回流污泥无法与全池混合液充分混合。易受冲击负荷影响，适应能力差（3）需氧量沿池长方向下降，充氧设备均匀布置。会出现前半段供氧不足，后半段供氧过量。8、 渐减曝气法：为了改变传统推流式活性污泥法供氧和需氧的差距，可以采用渐减曝气方式，充氧设备的布置沿池长方向与需氧量匹配，使布气沿程逐步递减，使其接近需氧速率，而总的空气用量有所减少，从而可以节省能耗，提高处理效率。9、 克劳斯法：把厌氧消化富含氨氮的上清液加到回流污泥中一起曝气硝化，然后再加入曝气池，除了提供氮源外，硝酸盐也可以作为电子受体，参与有机物的降解。工艺改造后成功地克服了高碳水化合物所带来的污泥膨胀问题，这个过程称为克劳斯法。10、 （必）膜生物反应器（MBR）：膜生物反应器是用超滤膜代替二沉池进行污泥固液分离的污水处理装置，为膜分离技术与活性污泥法的有机结合。（一） 优点容积负荷率较高，水力停留时间短SRT时间长，污泥产量少在低DO下工作，可能同时发生硝化和反硝化。出水水质好，浊度、菌值、TSS及BOD均低。废水处理设施占地面积少。避免了污泥膨胀。（二） 缺点造价高膜使用寿命有限运行费用高（更换膜+能源消耗）膜污染的控制11、 氧转移的影响因素：污水水质、水温、氧分压；综上所述，气相中氧分压、液相中氧的浓度梯度、气液之间的接触面积和接触时间、水温、污水的性质、水流的紊流程度等因素都影响着氧的转移速率。12、 曝气设备：曝气设备主要分为鼓风曝气和机械曝气两大类。鼓风曝气系统由进风空气过滤器、鼓风机、空气输配管系统和浸没于混合液下的扩散器组成。机械曝气器按传动轴的安装方向，可分竖轴式和卧轴式两类。13、 曝气设备性能指标：①充氧能力（动力效率）：每消耗IKW.h动力能传递到水中的氧量，单位为kgO2/kw.h②氧的利用效率：通过鼓风系统转移到混合液中的氧量占总供氧量的百分比，单位为％。③氧转移速率：单位时间内转移到混合液中的氧量，单位为mgO2/L.h14、 （必）生物脱氮工艺：三段生物脱氮工艺（Barth,1969）、前置缺氧一好氧生物脱氮工艺（1980S）、后置缺氧一好氧生物脱氮工艺、Bardenpho生物脱氮工艺、、同步硝化反硝化过程（SND）。15、 生物除磷工艺：Ap-O工艺、Phostrip除磷工艺。16、 生物脱氮除磷工艺：A2/O工艺、改良Bardenpho工艺、UCT及改良UCT工艺、SBR工艺。生物脱氮、除磷系统的影响因素：①环境因素，如温度、PH、DO；②工艺因素，如污泥泥龄、各反应区的水力停留时间、二沉池的沉淀效果；③污水成分，如污水中易降解有机物浓度，BOD5与N、P的比值等。17、 二沉池功能：在功能上要同时满足澄清（固液分离）和污泥浓缩（提高回流污泥的含固率）两方面的要求。18、 （必）污泥膨胀及其控制分类：1、丝状菌膨胀2、非丝状菌膨胀丝状菌膨胀：系活性污泥絮体中的丝状菌过度繁殖导致的膨胀（球衣菌属、贝氏硫细菌、以及正常活性污泥中的某些丝状菌如芽抱杆菌属等、某些霉菌）。主要影响因素：污水水质1、高溶解性碳水化合物、高硫化物；2、低水温和低pH；3、碳源种类；N、P营养比例。运行条件（影响不确定）：1、污泥负荷：2、溶解氧浓度；工艺条件：1、池型：CSTR>PF>SBR2、是否设置初沉池3、曝气方式：机械〉叶轮〉射流非丝状菌膨胀：系菌胶团细菌本身生理活动异常，致使细菌大量积累高粘性多糖类物质，污泥中结合水异常增多，比重减轻，压缩性能恶化而引起的膨胀。原因：水温低、污泥负荷高--细菌吸取大量营养物、代谢慢--积存大量高黏度多糖污泥膨胀的控制措施：1、工艺运行调节措施2、永久性措施（设计措施）工艺运行调节措施1、 控制曝气量：DO1-2mg/L2、 调整pH3、 调整N、P比例4、 调整污泥负荷5、 加入絮凝剂6、 超越初沉池永久性措施（设计措施）1、 取消初沉池2、 设置选择池造成曝气池中的生态环境有利于选择性地发展菌胶团细菌，应用生物竞争的机制抑制丝状菌的过度增殖，从而控制污泥膨胀。3、 改造现有曝气池，前端加装填料（负荷降低）4、 使用气浮池代替二沉池第十三章生物膜法1、 生物膜法分类：生物膜法是一大类生物处理法的统称，包括生物滤池、生物转盘、生物接触氧化池（有填料）、曝气生物滤池及生物流化床等工艺形式。2、 （名）生物膜：以附着在惰性载体表面生长的，以微生物为主，包含微生物及其产生的胞外多聚物和吸附在微生物表面的无机及有机物等组成，并具有较强的吸附和生物降解性能的结构。3、 （必）影响生物膜法污水处理效果的主要因素：进水底物的组分和浓度、营养物质、有机负荷及水力负荷、溶解氧、生物膜量、PH、温度和有毒物质等。4、 生物滤池的构造：滤床及池体、布水设备和排水系统池底排水系统的作用：①收集滤床流出的污水与生物膜；②保证通风；③支撑滤料。5、 （必）回流对生物滤池性能的影响：①回流可提高生物滤池的滤率，它是使生物滤池由低负荷演变为高负荷的方法之一（增大滤床高度也可提高负荷）；②提高滤率有利于防止产生灰蝇和减少恶臭；③当进水缺氧、腐化、缺少营养元素或含有有毒有害物质时，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；④进水的水质水量有波动时，回流有调节和稳定进水的作用。6、 生物流化床原理、类型及优缺点原理：固定床阶段、流化床阶段、液体输送阶段类型：两相生物流化床（推动力：液流）、三相生物流化床（推动力：气体）优点：①容积负荷高，抗冲击负荷能力强；②微生物活性高；③传质效果好；缺点：设备的磨损较固定床严重，载体颗粒在湍流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。第十四章稳定塘和污水的土地处理1、 稳定塘分类：稳定塘按塘水中微生物优势群体类型和塘水的溶解氧状况可分为好氧塘、兼性塘、厌氧塘和曝气塘。按用途又可分为深度处理塘、强化塘、储存塘和综合生物塘。（最深、最浅的塘）2、 好氧塘的设计（计算P250）：塘内存在着细菌、藻类和原生动物的共生系统。3、 污水土地处理系统的工艺类型：慢速渗滤系统、快速渗滤系统、地表漫流系统和地下渗滤系统。4、 （名）人工湿地系统：人工湿地系统是通过人为地控制条件，利于湿地复杂特殊的物理、化学和生物综合功能净化污水。类型：①表面流湿地；②水平潜流湿地；③垂直流湿地5、 湿地系统污水中氮的去向（图）第十五章污水的厌氧生物处理1、厌氧消化机理：第一阶段为水解发酵阶段；第二阶段为产氢产乙酸阶段；第三阶段为产甲烷阶段。产乙酸菌和产甲烷菌之间存在着严格的共生关系。☆2、上流式厌氧污泥床反应器的特点：三相分离器、颗粒污泥、高浓度有机污水3、两相厌氧法概念：即把产酸和产甲烷两个阶段的反应分别在两个独立的反应器内进行，以创造各自最佳的环境条件，并将这两个反应器串联起来，形成两相厌氧发酵系统。第十六章污水的化学与物理化学处理1、 污水的化学与物理化学法分类化学处理法：中和法、化学混凝法、化学沉淀法、氧化还原法。物理化学处理法：吸附法、离子交换法、萃取法和膜析法。2、 化学混凝法原理：①压缩双电层作用；②吸附架桥作用；③网捕作用混凝剂的种类：①无机盐类混凝剂：铝盐和铁盐高分子混凝剂：分为无机和有机两类影响混凝效果的主要因素：水温、PH、水中杂质的成分、性质和浓度、水力条件3、 几种有代表性的高级氧化工艺：①Fenton试剂；②H2O2/UV工艺；③湿式氧化（WO）和催化湿式氧化（CWO）工艺（重金属的去除方法：沉淀、膜分离、离子交换；Nacl去除：）4、 吸附法用途：吸附法除汞、炼油厂、印染厂废水的深度处理、芳香磺酸类有机废水的治理和资源回收、芳香胺类有机废水的治理和资源回收5、 离子交换法离子交换的运行操作包括四个步骤：交换、反洗、再生、清洗。用途：电镀含铬废水的处理、离子交换法处理含汞废水6、 萃取法用途：萃取法处理含酚废水、萃取法处理含重金属废水7、 （名）膜析法：膜析法是利用天然或人工合成膜以外界能量或化学位差作推动力对水溶液中某些物质进行分离、分级、提纯和富集的方法的统称。目前有扩散膜析法（渗析法）、电渗析法、反渗透法和超滤法反渗透法（操压最大）：近年来，由于反渗透膜材料和制造技术的发展以及新型装置的不断开发和运行经验的累积，反渗透技术的发展非常迅速，已广泛用于海水的淡化、除盐和制取纯水等，还能用以去除水中的细菌和病毒。但反渗透法所需的压力较高，工作压力要比渗透压力大几十倍。超滤法：不能去除离子，主要用于分离有机的溶解物，如淀粉、蛋白质、树胶、油漆等。超滤法所需的压力比反渗透法要低，一般为0.1—0.7MPa。8、 超临界处理技术（名）超临界流体：