水质工程学小结

水质工程学小结第1页，课件共48页，创作于2023年2月

二污水的水质污染指标1.耗氧物质污染指标

（1）BOD

生化需氧量(Bio-chemicalOxygenDemand)（2）COD化学需氧量(ChemicalOxygenDemand)（3）OC耗氧量(OxygenDemand)（4）TOD总需氧量(TotalOxygenDemand)（5）TOC总有机碳量(TotalOxygenCarbon)2.难于生物降解的有机物质污染指标●用CODTODTOC表示

●用专用指标表示第2页，课件共48页，创作于2023年2月

3.无直接毒害的无机物质污染指标(1)悬浮固体(SS)SuspendedSolids★可沉固体污泥---以有机物为主沉渣---以无机物为主

污泥含水率与体积的关系：

V2=V1(100-P1)/(100-P2)（2）酸，碱（3）氮，磷4.有直接毒害的无机物质污染指标专用指标

第3页，课件共48页，创作于2023年2月

Chapter2:水体的污染与自净一水体污染1.水体的物理性污染–可引起人的感观反应2.水体的酸，碱，盐污染–有腐蚀性3.水体的富营养化–N，P污染导至水质恶化●含氮化合物在水体中的转化(1)含氮化合物（蛋白质，氨基酸）→NH3-N（氨化）(2)NH3-N→NO2-N（亚硝化）(3)NO2-N→NO3-N（硝化）

上述过程均由好氧微生物在有氧条件下完成(4)HNO3→HNO2→(NOH)2→N2O→N2↑（反硝化）

该过程由厌氧微生物在无氧条件下完成第4页，课件共48页，创作于2023年2月

二水体自净的基本规律

1。水体自净规律：●物理自净-稀释、扩散、混合、沉淀、挥发●化学自净–氧化还原、酸碱反应、吸附与凝聚

●生化自净–微生物作用第5页，课件共48页，创作于2023年2月

2。污染与自净过程：(1)耗氧过程

–

耗氧动力学模型（条件:DO充足,水温不变）耗氧(有机物降解)速度与有机物浓度呈“一级反应”

dL/dt=-K1L(t=0时L=L0)K1-耗氧速度常数，L-有机物浓度t时刻的残存有机物量:Lt=L010-k1tL0-有机物总量，k1=0.434K1（P39）t时刻的耗氧量(有机物降解量):

Xt=L0-Lt=L0(1-10-k1t

)（2）复氧过程

●氧能溶入水,但有一定饱和度,其值与温度反比,与压力正比.D-氧亏量CS-饱和度X-实际DO

D=CS-XCS

∝P/TP-压力T-温度

复氧速度∝D●复氧动力学模型

dD/dt=k1L–k2D(t=0时D=0,L=L0)k2–复氧速度常数（P39）（3）氧垂曲线

第6页，课件共48页，创作于2023年2月

Chapter3污水的物理处理1.格栅2.沉淀的基础理论沉淀的分类:(1).自由沉淀(2).絮凝沉淀:(3).集团沉淀(成层沉淀)(4).压缩沉淀一.个体自由沉淀的分析:斯托克斯沉速公式：

第7页，课件共48页，创作于2023年2月

二.沉淀试验,沉淀曲线及其分析试验结果:绘制各种参数间的关系曲线---沉淀曲线自由沉淀:沉淀时间~沉淀率关系曲线E–t曲线沉淀率~沉速关系曲线E–u曲线p~u关系曲线(p-沉速小于ut的颗粒数与总颗粒数之比Ct/C0)~u曲线絮凝沉淀:絮凝沉淀曲线第8页，课件共48页，创作于2023年2月

三.理想沉淀池第9页，课件共48页，创作于2023年2月

理想沉淀池：

概念化的沉淀池，具有以下假设条件：

1）池内污水按水平方向流动，分布均匀，每个质点的水平流速均为v

2）悬浮颗粒给整个水深均匀分布，其水平分速等于污水的水平流速v，颗粒流速u不变。

3)颗粒一经沉淀，就不再上浮。总去除率为：●表面负荷:Q/A=q=u

物理意义:单位时间内通过沉淀池单位表面的流量,在数值上等于沉速u

实际应用:通过沉淀试验求得最小沉速u,即为表面负荷.第10页，课件共48页，创作于2023年2月

3.沉砂池

功能:从污水中分离比重较大的无机颗粒,同时使有机颗粒随水流出最大污水水平流速:0.3m/s,最小流速0.15m/s第11页，课件共48页，创作于2023年2月

4.沉淀池

●功能:去除85~98%的可沉固体.●沉淀池的功能分区：

流入区：使水均匀地流入沉淀区

沉淀区：泥水分离的工作区

流出区：保证水的流出不影响沉淀区的均匀性能

污泥区：储放，浓缩，排出污泥的区域

缓冲区：沉淀区与污泥区之间的水层，防止已沉颗粒不再浮起，和承受冲击负荷。●排泥:

重力排泥:靠静压h’排泥初沉池:H=1.5m(含水率P=95~97%)二沉池:H=0.9m(按嚗气池P=99~99.6%)H=1.2m(生物滤池P=96%)第12页，课件共48页，创作于2023年2月

●设计计算:1.沉淀区有效水深:h2=q·t2.沉淀池总表面积:A=Qmax/q(m2)有效容积:V=A·h2=Qmax·t3.池长度:L=v·t·3.6(m)第13页，课件共48页，创作于2023年2月

几类池的比较:平流池辐流池竖流池沉淀效率

好较差耐冲击,温变

好

差施工

方便

要求高困难占地大稍小小配水不易均匀不易均匀受限制排泥不便效果好方便适用条件大,中,小厂大厂中,小厂第14页，课件共48页，创作于2023年2月

Chapter4污水的生物处理法:

--活性污泥法污水的生物处理法:

定义:利用微生物氧化分解污水中的有机物,使有机物转变为无机物的方法

处理对象:主要去除污水中的胶体状与溶解状的有机物(同时也可去除酚,醛等等)

分类:好氧性生物处理:

利用好氧微生物,处理效率高,多用;

厌氧性生物处理:

利用厌氧微生物,谨慎使用,二次污染使用:BOD5/COD≥0.4第15页，课件共48页，创作于2023年2月

一.活性污泥的定义与性质:1.形成:2.外观:1)气味:

2)形状:3.组成:微生物(活性细胞)---Ma内源呼吸残余产物(排泻物)---Me不可降解的有机物---Mi转化而成的无机物--Mii

第16页，课件共48页，创作于2023年2月

4.生物相:

1)细菌:2)真菌:(霉菌)---丝状菌:3)原生动物:4)后生动物:5.性质:

1)比重:1.002~1.006

2)有强大的吸附能力---易于凝聚

3)有氧化分解能力

4)略为酸性:与PH=7的水混合后,最终PH=6.95)具有疏水性:有利于泥水分离第17页，课件共48页，创作于2023年2月二.活性污泥法的基本流程:

第18页，课件共48页，创作于2023年2月

三.系统工作参数1.污泥浓度:MLSS控制指标：1.5MLSS5~6g/l2.挥发性污泥浓度:MLVSS3.污泥沉降比:SV(%)

4.污泥指数:SVI5.污泥负荷:

(Ns,Nv,Nrs)6.污泥龄:7.活性污泥增量:8.有机物降解需氧量:第19页，课件共48页，创作于2023年2月

四.活性污泥法中污水的净化过程与机理净化过程存在三个阶段:1)初期吸附:污水与污泥接触,有机物被吸附,部分氧化2)微生物代谢:氧化分解被吸附的有机物(合成细胞,氧化,耗氧)F:M>2.2时F:M=0.1~2.1F:M<0.13)絮凝体形成与泥水分离第20页，课件共48页，创作于2023年2月

五.活性污泥的影响因素

1.BOD负荷率:Ns=F/M2.污泥指数:SVI3.溶解氧DO4.水温:5.营养物平衡:BOD:N:P值6.PH值:(PH真菌能力)7.有毒物质:第21页，课件共48页，创作于2023年2月

六，有机物降解和生物增长动力学1.米一门公式(Michaelis-Menten)与莫若方程（Monod):

或结论：城市污水属低浓度，可使用方程

积分并整理得：2.实际应用:(1).推流式嚗气池:(2).完全混合式嚗气池第22页，课件共48页，创作于2023年2月

3.嚗气池动力学分析(完全混合式)1）.系统的物料平衡:2）.有机物降解和生物增长动力学3）.几个重要参数表达示式:（1）污泥龄(污泥停留时间）:（2）出流有机物浓度:（3）池内微生物浓度:（4）剩余污泥量:

第23页，课件共48页，创作于2023年2月

4.关于设计参数:从设计角度来看,与V,Q,x的参数有二个：

第24页，课件共48页，创作于2023年2月

七，活性污泥法的发展与运行方式系统分类:以池进水方式分类:

推流式---池前单点进水---有机物浓度沿池长变化

完全混合式---沿池长多点进水---池内各点均Se以污泥负荷分类:高负荷---Ns>1.5

低负荷---Ns<0.5以嚗气方式分类:机械嚗气---叶轮

鼓风嚗气---嚗气管第25页，课件共48页，创作于2023年2月

(1)传统法;(2)阶段嚗气法:(3)生物吸附法(吸附再生法):(4)完全混合法(5)延时嚗气法(完全氧化法):(6)氧化沟(7)SBR工艺(8)AB工艺

(9)AO工艺第26页，课件共48页，创作于2023年2月

八，嚗气与嚗气的构造二.影响氧转移的因素1.水质2.水温:

3.氧分压(气压P)第27页，课件共48页，创作于2023年2月

九，活性污泥法的工艺设计设计内容:

1)流程的选择(初沉池对其有较大的影响)

2)嚗气池容积与池工艺尺寸确定

3)供气量计算与嚗气设备选择

4)回流污泥量,剩余污泥量与回流设备确定5)二沉池的设计与计算(嚗气沉淀池的各部位尺寸控制)6)剩余污泥及其处置7)出水质量与BODs去除率:第28页，课件共48页，创作于2023年2月

设计步骤:(一)嚗气池(鼓风嚗气):

已知条件:日污水量Qm3/d,进水laBOD5mg/l,时变化系数Kh,出水lemg/l1.求:Ns=K2·le·f/kgBOD/kgMLSS·df=0.75,K2查表2.求污泥浓度:xmg/l

SVI:g/ml

r=1.2

R=QR/Q回流比,查表选取3.求嚗气区容积:m3第29页，课件共48页，创作于2023年2月

4.确定嚗气池尺寸:(先分组,池数)1)池面积:m2H自己设定,3~5m,查表2)池宽：池长：(m)校核:池总高=H+0.5(超高)3)进水方式选择:池首集中进水---传统法多点进水---阶级嚗气池中进水---生物吸附法5.需氧量1)平均需氧量:kgO2/da’,b’查表Lr=la-lexV=0.75x=f·x第30页，课件共48页，创作于2023年2月

每日去除kg/d去除1kgBODs需氧=kgO2/kgBODs2)最大时需氧量:kgO2/h1Kh---时变化系数6.供气量1)气泡离开水面时氧量百分比:%EA<0.1饱和DO均值:Pb=1.033+rH第31页，课件共48页，创作于2023年2月

200C脱氧清水充氧量:T=0CCL=2mg/l=0.8=0.9CS=9.17mg/l注:R0max=用O2max代替R的值,需氧量R=O22)供气量(Gs):m3/h

另:提升回流污泥需气量为:回流污泥量的5倍所以,总供气量:GST=Gsmax+5RQ第32页，课件共48页，创作于2023年2月

7.空气管:气体流速v=10~15m/s,支管4~5m/s8.鼓风机:根据参数:GsT,GT,Gsmin=0.5Gs,压力P=h1+hw作业:设计一嚗气沉淀池:Q=10000m3/d,其他参数见P115例题.

(二)嚗气沉淀池:(叶轮嚗气)已知:Q,la,le,x,Ns,R,1.嚗气区容积:m3la’=(1-30%)·laQ:m3/d2.沉淀区面积:m3u=0.28mm/sQ:m3/h

沉淀区高度:t=1.5h第33页，课件共48页，创作于2023年2月

3.,叶轮需氧量及嚗气筒需氧量查表选取叶轮直径d与功率W,条件:R0,线速度4.5m/s嚗气筒直径:D1=6d嚗气筒面积:4.导流室:表面积:导流室下降流速v2=10mm/s

室宽第34页，课件共48页，创作于2023年2月

5.嚗气池直径:6.其他尺寸:嚗气筒直壁高:h2=h1+0.414B嚗气池直壁高:h3=h2池深:H=4~5m斜壁高:h5=H-h3池底直径:D3=D-2h57.容积校核:(几何尺寸计算)总容积:(几何计算容积)池有效容积:沉淀区有效容积:嚗气区有效容积:校核:与原计算需要量之差应10%第35页，课件共48页，创作于2023年2月

8.回流窗总面积：回流窗流速v1=100mm/s回流缝宽：b=0.2m顺流圈长:L=0.5m回流缝过水段面积:嚗气筒底筒直径:D4=D3+0.2校核回流缝流速十.参考用表:1)P131《运行参数表》2)P181《mlss~u关系表》第36页，课件共48页，创作于2023年2月

3)P177《SVI~xR~x~R关系表》4)P174《扩散器的EA，EP，布置表》5)P174《Ns~O2关系表》6)P172《常用x取值表》7)P170《K2系数表》8)P173《a’，b’值表》9)P111《a,b值表》10)P171《Ns~SVI关系曲线》第37页，课件共48页，创作于2023年2月

问题污泥膨胀污泥解体污泥脱氧(反硝化)污泥厌气(腐化)泡沫现象SVI,含水率,不易下沉,水呈清出水浑浊,SVI,絮凝体微小,活性块状泥上浮大快泥上浮,呈黑色,产生恶臭,H2S,CH4池中产生泡沫原因丝状菌膨胀,PH,DO，C:N,Ns,ts嚗气过量,有毒物ts,DO<0.5mg/l污泥长期滞留(结构上有死角)污水中含有大量洗涤剂措施加石灰:PH加转速:DO加N:C:N加凝聚剂及惰性物质调整嚗气量或其池参数,若属毒物引起应对进水进行处理R,及时排除剩余污泥设浮渣清除设备,清除结构死角,加大池底宽度或改进工作刮泥设备采用分段注水,加入除沫剂第38页，课件共48页，创作于2023年2月

Chapter5污水的生物处理---生物膜法生物滤池---不同于过滤载留(淋水式)

生物转盘---生物膜运动而污水静止

生物接触氧化---淹没式的生物滤池1.生物膜的形成:2.生物膜的构造

表面:好氧层:2mm有机物降解层

里面:厌氧层:3.生物膜的老化与脱落第39页，课件共48页，创作于2023年2月

一,生物滤池1.系统特点:

1)有初沉池---防止堵塞无载留功能

2)无回流系统---排出的脱落的老化污泥

3)无空气管道---进行自然通风4)微生物固定在滤料上,不随水流动

5)微生物没有浸没于水中供氧好2.种类:普通生物滤池:低负荷运行1~4m3水/m2池d,0.1~0.4kgBOD/m3滤料d,=95%

高负荷滤池:高负荷运行5~40m3/m2d,0.5~2.5kg/m3d,la<200mg/l

塔式生物滤池:池高增加~1~2kg/m3d,la<500mg/l,80~200m3/m2d,H=8~24m,D=1~3.5m第40页，课件共48页，创作于2023年2月

普池高负荷塔滤有机负荷(kg/m3d)0.1~0.40.5~1.22.0~3.0水力负荷(m3/m2d)1~310~3080~200池高H(m)1.8~30.9~28~24粒径上/下(mm)(30~40)/(50~70)(40~70)/(70~100)蜂窝BOD进/出<200/20>200/30>200/30BODs去除90~9575~9075~90生物膜脱落春,秋经常更快出水水质有Do,NO3->10Do0,NO3-2Do=0,NO3-=0污泥稳定,氧化程度高易腐化易腐化第41页，课件共48页，创作于2023年2月

●生物相明确分工：

膜厚生态级生物种类对易降解有机物的降解能力对难降解有机物的降解能力上层