《环境工程概论5》全册配套完整教学课件

《环境工程概论5》全册配套完整教学课件课程名称：环境工程概论

1.张自杰主编《废水处理理论与设计》，中国建筑工业出版社，2003年；2.MetcalfandEddy,Inc.《WastewaterEngineeringTreatmentand

Reuse》FourthEdition,McGraw-HillpublishingCompany2003；3.沈耀良王宝贞编《废水生物处理新技术—理论与应用》，中国环境科学出版社，1999年；4.MeckenzieL.DavisDavidA.Cornwell,《Introductionto

EnvironmentalEngineering》ThirdEdition,McGraw-HillpublishingCompanies,Inc.1998；环境工程导论（第3版）王建龙译，清华大学出版社，2000年

主要参考书一、绪论环境工程学概念:

运用环境科学、工程学和其他有关学科的理论和方法，研究保护和合理利用自然资源,控制和防治环境污染，以改善环境质量，使人们得以健康和舒适的生存。两个方面的任务(1)保护环境使其免受和消除人类活动对它的有害影响;(2)保护人类免受不利的环境因素对健康和安全的损害。

主要内容

1.水质净化与水污染控制工程任务:研究预防和治理水体污染，保护和改善水环境质量,合理利用水资源以及提供不同用途和要求的用水的工艺技术和工程措施。研究领域:水体自净及其利用；城市污水处理与利用；工业废水处理与利用；给水净化处理；城市、区域和水系的水污染综合整治；水环境质量标准和废水排放标准等。2.大气污染控制工程任务:研究预防和控制大气污染，保护和改善大气质量的工程技术措施。研究领域：大气质量管理；烟尘治理技术；气体污染物治理技术；酸雨的成因和防治；城市、区域大气污染综合整治；大气质量标准和废气排放标准等。

3.固体废弃物处理处置与管理工程任务:研究城市垃圾、工业废渣、放射性及其它有毒有害固体废弃物的处理、处置和回收利用资源化等的工艺技术措施。研究领域：固体废弃物管理；固体废弃物无害化处置，固体废弃物的综合利用和资源化；放射性及其它有毒有害废物的处理等。

4．噪声、振动与其它公害防治技术研究声音、振动、电磁辐射等对人类的影响及消除这些影响的技术途径和控制措施。

5．环境规划、管理和环境系统工程研究利用系统工程的原理和力法，对区域性的环境问题和防治技术措施进行整体的系统分析，以求取得综合整治的优化方案，进行合理的环境规划，设计与管理；它也研究环境工程单元过程系统的优化工艺条件，并用计算机技术进行设计、运行和管理。

6.环境监测与环境质量评价研究环境中污染物质的性质、成分、来源、含量和分布状态、变化趋势以及对环境的影响；在此基础上，按照一定的标准和方法对环境质量进行定量的判定、解释和预测。二、废水的性质及指标水质污染指标及性质生活和工业污水的水质特性生活和工业污水的排放特性废水综合排放指标

水质指标项目物理性水质标准

1.感官物理性状指标，如温度、色度、臭味度、浑浊度、透明度等。

2.其他的物理性水质指标，如总固体、悬浮固体、溶解固体、可沉固体、电导率(电阻率)等。

化学性水质指标

1.一般的化学性水质指标：pH、碱度、硬度、各种阳离子、各种阴离子、总含盐量、一般有机物等。

2.有毒的化学性水质指标：各种重金属、氰化物、多环芳烃、各种农药等。

3.氧平衡指标:溶解氧(DO)、化学需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)、总需氧量(TOD)等。

生物学水质指标一般包括细菌总数、总大肠菌群数、各种病原细菌、病毒等。生化需氧量(BOD)

在有氧条件下，由于微生物的活动，降解有机物所需的氧量，称为生化需氧量，单位为单位体积废水所消耗的氧量(mg/L)。影响BOD的因素：（1）温度；温度越高，微生物活力越强，消耗有机物越快，需氧越多，在实际测定BOD时，规定温度为20℃。（2）时间；时间越长，微生物降解有机物的数量和深度越大，需氧越多。一般有机物需20天基本完成氧化分解过程，完全生化需氧量用BOD20表示；实测时采用5天，称为BOD5。因废水的水质差别，BOD20与BOD5比值相差悬殊，但对某种废水而言相对固定，如生活污水的BOD5比BOD20约为0.7左右。

把20℃，5天测定的BOD5作为衡量废水的有机物浓度指标。化学需氧量(COD)

化学需氧量是指在酸性条件下，用强氧化剂将有机物氧化为C02、H20所消耗的氧量。氧化剂一般采用重铬酸钾。由于重铬酸钾氧化作用很强，能够较完全地氧化水中大部分有机物和无机性还原物质(但不包括硝化所需的氧量)，此时用CODcr或COD表示。如采用高锰酸钾作为氧化剂，用CODMn表示。与BOD5相比，CODcr，能够在较短的时间内(规定为2h)较精确地测出废水中耗氧物质的含量，不受水质限制。缺点是不能表示可被微生物氧化的有机物量，此外废水中的还原性无机物也能消耗部分氧，造成一定误差。如果废水中各种成分相对稳定，那么COD与BOD之间应有一定的比例关系。一般说来，

CODcr>BOD20>BOD5>CODMn。其中BOD5／CODcr比值可作为废水是否适宜生化法处理的一个衡量指标。比值越大，越容易被生化处理。一般认为BOD5／CODcr大于0.3的废水才适宜采用生化处理。

如果废水中各种成分相对稳定，那么COD与BOD之间应有一定的比例关系。一般说来，

CODcr>BOD20>BOD5>CODMn其中BOD5／CODcr比值可作为废水是否适宜生化法处理的一个衡量指标。比值越大，越容易被生化处理。一般认为BOD5／CODcr大于0.3的废水才适宜采用生化处理。营养性污染物当废水排入受纳水体，使水中N和P的浓度分别超过0.2和0.02mg／L时，就会引起受纳水体的富营养化，促进各种水生生物(主要是藻类)的活性，刺激它们的异常增殖，会造成一系列的危害。有机化学毒物主要有：农药(DDT、有机氯、有机磷等)、酚类化合物、聚氯联苯、稠环芳烃(如苯并芘)、芳香族氨基化合物，以有机氯农药为例，首先其具有很强的化学稳定性，在自然环境中的半衰期为十几年到几十年，其次它们都可能通过食物链在人体内富集，危害人体健康。如DDT能蓄积于鱼脂中，浓度可比水体中高12500倍。油类污染物油类污染物包括“石油类”和“动植物油”两类。油类污染物能在水面上形成油膜，隔绝大气与水面，破坏水体的富氧条件。它还能附着干土壤颗粒表面和动植物体表，影响养分的吸收和废物的排出。当水中含油0.01～0.1mg／L，对鱼类和水生生物就会产生影响。当水中含油0.3～0.5mg／L，就会产生石油气味，不适合饮用。生物污染物生物污染物主要是指废水中的致病性微生物，它包括致病细菌、病虫卵和病毒。未污染的天然水中细菌含量很低，当城市污水、垃圾淋溶水、医院污水等排入后将带入各种病原微生物。如生活污水中可能含有能引起肝炎、伤寒、霍乱、痢疾、脑炎的病毒和细菌以及蛔虫。

有毒化合物对人体健康和环境的影响

生活污水的流量与浓度随时间的变动特征

城市下水的流量与浓度随季节的变动特征

工业污水的流量与BOD负荷的季节变动特征第一、二章习题（简答题）1.环境工程学的主要内容有那些？它与环境科学之间的关系怎样？2.水污染控制与大气污染控制的主要任务有那些？3.例举最常用的几个水质指标。4.衡量污水的可生化性的指标及判定方法。5.水体富营养化及其对水环境所造成的影响。6.生活污水的水质特点及其排放特征。7.工业污水的水质特点及其排放特征。8.排放标准中在考虑限定污染物排放浓度的同时要实行排放总量控制的理由。9.从排放标准的制定及执行力度两方面论述如何解决我国水环境污染问题。三、污水处理系统工艺流程常规处理单元概念大型污水处理厂一体式污水处理装置典型生物法污水处理设备

污水处理系统工艺流程进水处理水格栅筛滤剩余污泥高分子絮凝剂反洗废水滤池

消毒槽氯气硫酸铝絮凝剂终沉淀污泥回流初沉池生物处理系统计量槽沉砂池污泥调整槽滤渣絮凝污泥污泥脱水处理设备表一级、二级和三级处理有效性的对比(去污百分比)

成分一级二级三级

悬浮固体60-7080-9590-95

生物耗氧量20-4070-90>95

磷10-3020-4085-97

氮10-2020-4020-40

大肠杆菌60-9090-99>99

病菌30-7090-99>99

镉和锌5-2020-4040-60

铜、铅和铬40-6070-9080-89

污水处理中常用的处理工艺某城市污水处理厂平面布置图某城市污水处理厂平面布置图某城市污水处理厂平面布置图

生活污水处理的小型合并净化槽

膜生物反应器污水处理系统

帘式膜生物反应器污水处理装置活性污泥法曝气处理装置氧化沟法污水处理装置好氧生物滤池污水处理装置

生物转盘法污水处理装置

第三章习题（简答题）1.画出典型的城市污水处理厂的流程图，并解释各处理单元的作用。2.解释一级处理、二级处理和三级处理；并说明它们相互间的联系。3.分别例举出物理、化学和生物处理中最常用的方法及处理对象。4.画出曾参观过的污水处理厂的流程图，并解释各处理单元的作用。

格删处理*格删分类*常用格删设备*格删的计算

粗大颗粒物质：大小约在0.1mm或1mm以上，包括砂粒、小卵石、砾石、树枝、菜叶、碎布、垃圾等。这些物质实际上是被挟带在水流中的。去除它们的方法多为借助物理作用的物理处理法，如筛滤截留、重力沉降和离心分离等。相应的处理设备有格栅、筛网、微滤机、沉砂池、离心机、和旋流分离器等。

常用格删设备格删的计算

调节池差压式调节池曝气均和池折流调节池混凝处理*概念*机理*常用混凝剂*影响混凝处理效果的因素*混凝剂选择及投加*常用混凝处理流程及设备

各种废水都是以水为分散介质的分散体系。根据分散相粒度不同，废水可分为三类：真溶液：粒度为0.1～100nm

胶体溶液：粒度在1～100nm

悬浮液：粒度大于100μm。其中粒度在100μm以上的悬浮液可采用沉淀或过滤处理，而粒度在lnm～100μm间的部分悬浮液和胶体溶液可采用混凝处理。

混凝就是在废水中预先投加化学药剂来破坏胶体的稳定性，使废水中的胶体和细小悬浮物聚集成具有可分离性的絮凝体，再加以分离除去的过程。

混凝处理的概念

混凝就是在废水中预先投加化学药剂来破坏胶体的稳定性，使废水中的胶体和细小悬浮物聚集成具有可分离性的絮凝体，再加以分离除去的过程。

混凝处理的概念胶体特性

1．力学性质

胶体的布朗运动：它可用水分子的热运动来解释，胶体颗粒总是处于周围水分子的包围中，而水分子由于热运动总在不停地撞击胶体颗粒，其瞬间合力不能完全抵消，就使得胶体颗粒不断改变位置。这也是胶体颗粒不能自然沉淀的原因之一。

2．表面性能胶体颗粒微小，故其比表面积大，具有极大的表面自由能，从而使胶体颗粒具有强烈的吸附能力和水化作用。

3.电泳现象电泳现象是指在电场作用下，胶体微粒能向一个电极方向移动的现象。它说明胶体微粒是带电的。当在外加电场作用下，胶体微粒向阴极运动，说明该类胶体微粒带正电，如氢氧化铁、氢氧化铝等；相反，如向阳极运动，则说明该类胶体微粒带负电，象碱性条件下的氢氧化铝和蛋白质等。粘土胶体一般也带负电。由于胶体微粒的带电性，当它们互相靠近时，就产生排斥力，因此不能聚合。胶体的结构

在粒子的中心是胶核，它由数百乃至数干个分散相固体物质分子组成。在胶核表面，吸附了一层带同号电荷的离子，称为电位离子层。为维持胶体离子的电中性，在电位离子层外吸附了电量与电位离子层总电量相同，而电性相反的离子，这称为反离子层。电位离子层与反离子层就构成了胶体粒子的双电层结构。其中电位离子层构成了双电层。

混凝机理

1.压缩双电层

2.吸附电中和

3.吸附架桥

4.沉淀物网捕一、压缩双电层机理

由胶体粒子的双电层结构可知，反离子的浓度在胶粒表面处最大，并沿着胶粒表面向外的距离呈递减分布，最终与溶液中离子浓度相等，见下图;当向溶液中投加电解质，使溶液中离子浓度增高，则扩散层的厚度将从图上的oa减小至ob。该过程的实质是加入的反离子与扩散层原有反离子之间的静电斥力把原有部分反离子挤压到吸附层中，从而使扩散层厚度减小。由于扩散层厚度的减小，(电位相应降低，因此胶粒间的相互排斥力也减少。另一方面，由于扩散层减薄，它们相撞时的距离也减少，因此相互间的吸引力相应变大。从而其排斥力与吸引力的合力由斥力为主变成以引力为主(排斥势能消失了)，胶粒得以迅速凝聚。二、吸附电中和机理

胶粒表面对异号离子、异号胶粒、链状离子或分子带异号电荷的部位有强烈的吸附作用,由于这种吸附作用中和了电位离子所带电荷，减少了静电斥力，降低了ζ电位，使胶体的脱稳和凝聚易于发生。此时静电引力常是这些作用的主要方面。上面提到的3价铝盐或铁盐混凝剂投量过多，凝聚效果反而下降的现象，可用本机理解释。因胶粒吸附了过多的反离子,使原电荷变号，斥力变大，从而发生了再稳现象。三、吸附架桥机理

吸附架桥作用主要是指链状高分子聚合物在静电引力、范德华力和氢键力等作用下，通过活性部位与胶粒和细微悬浮物等发生吸附桥联的过程。当3价铝盐或铁盐及其他高分子混凝剂溶于水后，经水解、缩聚反应形成高分子聚合物，具有线形结构，可被胶粒所强烈吸附。聚合物在胶粒表面的吸附源于各种物化作用，如范德华引力、静电引力、氢键、配位键等，取决于聚合物同胶粒表面二者化学结构的特点。因其线形长度较大，当它的一端吸附某一胶粒后，另一端又吸附另一胶粒，在相距较远的两胶粒间进行吸附架桥，使颗粒逐渐变大，形成粗大絮凝体。

四、沉淀物网捕机理

当采用硫酸铝、石灰或氯化铁等高价金属盐类作凝聚剂时，当投加量大得足以迅速沉淀金属氢氧化物(如:A1(OH)3,Fe(OH)3),或带金属碳酸盐(如:CaCO3)时，水中的胶粒和细微悬浮物可被这些沉淀物在形成时作为晶核或吸附质所网捕。水中胶粒本身可作为这些沉淀所形成的核心时，凝聚剂最佳投加量与被除去物质的浓度成反比，即胶粒越多，金属凝聚剂投加量越少。常用混凝剂混凝剂选择及投加混凝剂与助凝剂

凝聚(Coagulation)是指胶体被压缩双电层而脱稳的过程；

絮凝(Flocculation)则指胶体由于高分子聚合物的吸附架桥作用聚结成大颗粒絮体的过程；混凝则包括凝聚与絮凝两种过程。凝聚是瞬时的，只需将化学药剂扩散到全部水中的时间即可。絮凝则与凝聚作用不同，它需要一定的时间让絮体长大，但在一般情况下两者难以截然分开。习惯上将低分子电解质称为凝聚剂，而将高分子药剂称为絮凝剂。把能起凝聚与絮凝作用的药剂统称为混凝剂。当单用混凝剂不能取得良好效果时，可投加某类辅助药剂以提高混凝效果，这种辅助药剂称为助凝剂。无机混凝剂

目前应用最广的是铁系和铝系金属盐，可分为普通铁、铝盐和碱化聚合盐。其他还有碳酸镁、活性硅酸、高岭土、膨润土等。

1．三氯化铁三氯化铁有无水物、结晶水物和液体，其中常用的是三氯化铁(FeCl3·6H20)，它是黑褐色的结晶体，有强烈吸水性，极易溶于水，其溶解度随温度上升而增加，形成的矾花，沉淀性好，处理低温水或低浊水效果比铝盐的好(适宜的pH值范围较宽，但处理后的水的色度比铝盐的高)。FeCl3液体、晶体物或受潮的无水物腐蚀性极大，调制和加药设备必须考虑用耐腐蚀材料。

2．硫酸亚铁硫酸亚铁FeS04·7H20是半透明绿色晶体，易溶于水，20℃时溶解度为21％。硫酸亚铁离解出Fe2+只能生成最简单的单核络合物，因此，不如Fe3+盐那样有良好的混凝效果。残留在水中Fe2+会使处理后的水带色，Fe2+与水中的某些有色物质作用后，会生成颜色更深的溶解物。因此，使用硫酸亚铁时应将Fe2+先氧化为Fe3+，然后再起混凝作用。3．硫酸铝

含18个结晶水，有精制和粗制两种。精制的是白色结晶体。粗制的Al2O3含量不少于14.5～16.5％，不溶杂质含量不大于24～30％，价格较低，但质量不稳定，因含不溶杂质较多，增加了药液配制和排除废渣等方面的困难。易溶于水，水溶液呈酸性，室温时溶解度大致是50％，pH值在2.5以下。沸水中溶解度提高至90％以上。使用便利，混凝效果较好，不影响给处理水质。但当水温低时水解困难，形成的絮体较松散。可分干式或湿式投加。湿式投加时一般采用10～20％的浓度(按商品固体重量计算)。使用时水的有效pH值范围较窄，跟原水硬度有关，对于软水，pH值在5.7～6.6；中等硬度的水为6.6～7.2；硬度较高的水则为7.2～7.8。因此在投加硫酸铝时应考虑上述特性，以免加入过量硫酸铝，会使水的pH值降至其适宜的pH值以下，既浪费了药剂，又使处理后的水发浑。

明矾是硫酸铝和硫酸钾的复盐Al2(S04)3·K2S04·24H2O，其中Al2O3含量约10.6％，是天然物，其作用机理与硫酸铝相同。不同pH条件下的3价Al盐的水解产物4．聚合氯化铝

化学式为[Al2(OH)nCl6-n]m。式中n可取1到5中间的任何整数，m为≤10的整数。指m个Al2(OH)nCl6-n(称羟基氯化铝)单体的聚合物。聚合氯化铝中OH与A1的比值对混凝效果有很大关系，一般可用碱化度B表示：

B=[OH]/3[Al]×100%

当n=4时，碱化度B＝4/(3×2)×100％＝66.7％。一般要求B为40～60％。聚合氯化铝与其他混凝剂相比，具有下列优点：(1)应用范围广，对各种废水都可以达到好的混凝效果。(2)易快速形成大的矾花，沉淀性能好，投药量一般比硫酸铝低，过量投加时也不会象硫酸铝那样造成水浑浊。(3)适宜pH值范围较宽(5～9)，且处理水的pH值和碱度下降较小。(4)水温低时仍可保持稳定的混凝效果。(5)碱化度比其他铝盐、铁盐为高，因此药液对设备的侵蚀作用小。

日本还研制了聚合硫酸铝及聚合氯化铝与聚合硫酸铝的混合物，正在推广使用中。有机高分子类混凝剂作用机理主要是两个方面：

①由于氢键结合、静电结合、范德华力等作用对胶粒的吸附结合。

②线型高分子在溶液中的吸附架桥作用。高分子混凝剂一般为链状结构，各单体间以共价键结合,单体的总数称为聚合度，它的聚合度约从1000～5000至更高。高分子混凝剂溶于水中，将生成大量的线型高分子。阴离子型主要是含有-COOM(M为H+或金属离子)或-S03H的聚合物，如部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)和聚苯乙烯磺酸钠(PSS)等。阳离子主要是含有-NH3+、-NH2+和-N+R4的聚合物，如聚二甲基氨甲基丙烯酰胺(APAM)。非离子型是所含基团不发生离解的聚合物，如聚丙烯酰胺(PAM)和聚氧化乙烯（PEO)等。不论混凝剂为何种离子型，对不同电性的胶体和细微悬浮物都是有效的。但如为离子型，且电性与胶粒电性相反，就能起降低ζ电位和吸附架桥双重作用，可明显提高混凝效果。而且，离子型高分子混凝剂由于带同号电荷，产生的静电斥力会使线型分子延伸F来，增大捕捉范围，活性基团也得到充分暴露，有利于更好地发挥架桥作用。因此，离子型高分子混凝剂是今后的发展重点。聚丙烯酰胺

高分子混凝剂中，以聚丙烯酰胺应用最为普遍，其产量占高分子混凝剂总产量的80％。按性状，聚丙烯酰胺产品有胶状(含量5～10％)、片状(含量20～30％)和粉状含量90～95％)，其聚合度可多达2～9×104，相应的分子量高达1.5～6×104。

投加方法：丙烯酰胺常作为助凝剂与其他混凝剂一起使用，可产生较好的混凝效果。聚丙烯酰胺的投加次序与废水水质有关。当废水浊度低时，宜先投加其他混凝剂，再投加聚丙烯酰胺，使胶颗粒先脱稳到一定程度为聚丙烯酰胺的絮凝作用创造有利条件；当废水浊度高时，应先投加聚丙烯酰胺，再投加其他混凝剂，以让聚丙烯酰胺先在高浊度水中充分发挥作用，吸附部分胶粒，使浊度下降，其余胶粒由其他混凝剂脱稳，再由聚丙烯酰胺吸附，这样可降降低其他混凝剂用量。助凝剂

助凝剂是指与混凝剂一起使用，以促进水的混凝过程的辅助药剂。它本身可以起混凝作用，也可不起混凝作用。按其功能，助凝剂可分为三种。1.pH调整剂在废水pH值不符合工艺要求，或在投加混凝剂后pH值有较大变化时，需投加pH调整剂。常用的pH调整剂包括石灰、硫酸、氢氧化钠等。2.絮体结构改良剂当生成絮体小、松散且易碎时，可投加絮体结构改良剂以改善絮体的结构，增加其粒径、密度和强度。如活性硅酸、粘土等。3.氧化剂当废水中有机物含量高时，易起泡沫，使絮凝体不易沉降。此时可投加氯气、次氯酸钠、臭氧等氧化剂来破坏有机物，以提高混凝效果。影响混凝处理效果的因素废水水质的影响1.浊度

过高或过低都不利于混凝，浊度不同，所需的混凝剂用量也不同。2.pH值

在混凝过程中，都有一个相对最佳pH值存在，使混凝反应速度最快，絮体溶解度最小。此pH值可通过试验确定。3.水温

水温会影响无机盐类的水解，水温低，水解反应慢。另外水温低，水的粘度增大，布朗运动减弱，混凝效果下降。这也是冬天混凝剂用量比夏天多的缘故。但温度也不是越高越好，当温度超过90℃时，易使高分子絮凝剂老化或分解生成不溶性物质，反而降低混凝效果。4．共存杂质有些杂质的存在能促进混凝过程。比如除硫、磷化合物以外的其他各种无机金属盐，均能压缩胶体粒子的扩散层厚度，促进胶体凝聚。且浓度越高，促进能力越强，并可使混凝范围扩大。而有些物质则会不利于混凝的进行。如磷酸离子、亚硫酸离子、高级有机酸离子会阻碍高分子絮凝作用。另外，氯、螯合物、水溶性高分子物质和表面活性物质都不利于混凝。混凝剂的影响

1．混凝剂种类

混凝剂的选择主要取决于胶体和细微悬浮物的性质、浓度。如水中污染物主要呈胶体状态，且ζ电位较高，则应先投加无机混凝剂使其脱稳凝聚，如絮体细小，还需投加高分子混凝剂等助凝剂。通常将无机混凝剂与高分子混凝剂并用，可明显提高混凝效果，扩大应用范围。对于高分子混凝剂而言，电荷量越大，电荷密度越高，链状分子越能充分延伸，吸附架桥的空间范围也就越大，絮凝作用就越好。2．混凝剂投加量

投加量除与水中微粒种类、性质、浓度有关外，还与混凝剂品种、投加方式及介质条件有关。对任何废水的混凝处理，都存在最佳混凝剂和最佳投药量的问题，应通过试验确定。一般的投加量范围是：普通铁盐、铝盐为10～30mg／L；聚合盐为普通盐的1／2～1／3；有机高分子混凝剂通常只需1～5mg／L，且投加量过量，很容易造成胶体的再稳。

3．混凝剂投加顺序

当使用多种混凝剂时，其最佳投加顺序可通过试验来确定。一般而言，当无机混凝剂与有机混凝剂并用时，先投加无机混凝剂，再投加有机混凝剂。但当处理的胶粒在50μm以上时，常先投加有机混凝剂吸附架桥，再加无机混凝剂压缩扩散层而使胶体脱稳。水力条件的影响

水力条件对混凝效果有重要影响。两个主要的控制指标是搅拌强度和搅拌时间。搅拌强度常用速度梯度G来表示。在混合阶段，要求混凝剂与废水迅速均匀的混合，为此要求G在500～1000s-1，搅拌时间应在10～30s。而到了反应阶段，既要创造足够的碰撞机会和良好的吸附条件让絮体有足够的成长机会，又要防止生成的小絮体被打碎，因此搅拌强度要逐渐减小，而反应时间要长，相应G和t值分别应在20～70s-1和15～30min。混凝剂选择及投加常用混凝处理流程及设备混凝设备整个混凝工艺过程包括混凝剂的配制与投加、混合、反应、澄清几个步骤。

1.混凝剂的配制与投加混凝剂的投配分干法和湿法。干法即把药剂直接投放到被处理的水中。其优点是占地少，缺点是对药剂的粒度要求较高，投配量较难控制，对机械设备要求较高，同时劳动条件也差。用得较多的是湿法，即先把药剂配制成一定浓度的溶液，再投入被处理水中，整个投加过程如下图所示。

影响澄清池处理效果的主要因素：1．搅拌速度为使泥渣和水中小絮体充分混合，并防止搅拌不均引起部分泥渣沉积，要求加快搅拌速度。但速度若太快，会打碎已形成絮体，影响处理效果。搅拌速度根据污泥浓度决定，污泥浓度低，搅拌速度小，污泥浓度高，就要增大搅拌速度。2．泥渣回流量及浓度一般回流量大反应效果好，但回流量太大，会导致流速过大，从而影响分离室的稳定，一般控制回流量为水量的3～5倍。泥渣浓度越高越容易截留废水中悬浮颗粒，但泥渣浓度越高，澄清水分离越困难，以至于会使部分泥渣被带出，影响出水水质。因此，在不影响分离室工作的前提下，尽量提高泥渣浓度。泥渣浓度可通过排泥来控制。本章的习题1.什么是混凝处理？2.简述混凝处理的四个机理。3.影响混凝处理的主要因素是什么？4.絮凝与凝聚在混凝处理过程中的作用是什么？5.例举出常用的无机絮凝剂与有机絮凝剂，并给出它们的投加方法。6.简述助凝剂的作用及其分类。7.选择混凝剂种类及确定其投加量时应考虑哪些因素？8.混凝工艺中包括哪些过程？请给出流程图。9.混合设备有哪有几种？各种设备的优缺点是什么？10.混凝反应设备有哪有几种？各种设备的优缺点是什么？11.澄清处理设备有哪有几种？影响澄清池处理效果的主要因素是什么？沉淀与上浮处理

沉淀与上浮的基本原理:

利用水中悬浮颗粒与水的密度差进行分离的基本方法。沉淀法

悬浮物密度大于水时，在重力作用下，悬浮物下沉形成沉淀物。可以去除水中的砂粒、化学沉淀物、混凝处理所形成的絮体、生物处理的污泥、沉淀污泥的浓缩。上浮法悬浮物密度小于水时，则上浮至水面形成浮渣(油)。主要用于分离水中轻质悬浮物，如油、苯等，也可以让悬浮物粘附气泡，使其视密度小于水，再用上浮法除去。通过收集沉淀物和浮渣可使水获得净化。

沉淀的四种基本类型(1)自由沉淀颗粒在沉淀过程中呈离散状态互不干扰，其形状、尺寸、密度等均不改变，下沉速度恒定。悬浮物浓度不高且无絮凝性时常发生这类沉淀。(2)絮凝沉淀当水中悬浮物浓度不高，但有絮凝性时，在沉淀过程中，颗粒互相凝聚，其粒径和质量增大，沉淀速度加快。(3)成层沉淀当悬浮物浓度较高时，每个颗粒，下沉都受到周围其他颗粒的干扰，颗粒互相牵扯形成网状的“絮毯”整体下沉，在颗粒群与澄清水层之间存在明显的界面。沉淀速度就是界面下移的速度。

(4)压缩沉淀当悬浮物浓度很高，颗粒互相接触，互相支承时，在上层颗粒的重力作用下，下层颗粒间的水被挤出，污泥层被压缩。沉淀处理设备

斜板沉淀池隔油池

利用重力进行分离，这类设备通称为隔油池。国内外普遍采用的是普通平流隔油池和斜板隔油池。普通平流膈油池

与沉淀池相似，废水从池的一端进入，从另一端流出，由于池内水平流速很小，进水中的轻油滴在浮力作用下上浮，并且聚积在池的表面，通过设在池面的集油管和刮油机收集浮油，浮油一般可以回用。相对密度大于1的油粒随悬浮物下沉。平流膈油池一般不少于两个，池深1.5～2.0m，超高0.4m，每单格的长宽比不小于4，工作水深与每格宽度之比不小于0.4m，池内流速一般为2～5mm/s，停留时间一般为1.5～2.0h，可将废水中含油量从400～1000mg/L降至150mg/L以下，去除效率达70％以上，所去除油粒的最小直径为100～150μm。斜板隔油池

为了提高单位池容积的处理能力，隔油池也有采用斜板形式如图所示。池内斜板大多数采用聚酯玻璃钢波纹板，板间距为20～50mm，倾角不小于45度，斜板采用异向流形式，废水自上而下流入斜板组，油粒沿斜板上浮。实践表明，斜板隔油池所需停留时间仅为平流隔油池的1/2～1/4，约30min。斜板隔油池去除油滴的最小直径为60μm。壳牌石油公司研制的斜板隔油池即所谓PPI(ParallelPlateIntercepter)型油水分离池，该装置可去除大于60m的油珠。

气浮处理

利用高度分散的微小气泡作为载体去粘附废水中的污染物，使其视密度小于水上浮到水面实现固液或液液分离的过程。在水处理中可广泛应用于：（1）分离地面水中的细小悬浮物、藻类及微絮体；（2）回收工业废水中的有用物质，如造纸废水中的纸浆纤维及填料等；（3）代替二次沉淀池，分离和浓缩剩余活性污泥，特别适用于那些易于产生污泥膨胀的生化处理工艺；（4）分离回收含油废水中的悬浮油和乳化油；（5）分离回收以分子或离子状态存在的目的物，如表面活性物质和金属离子。气浮法概念

基本原理

气浮过程包括气泡产生、气泡与颗粒(固体或液滴)附着以及上浮分离等连续步骤。实现气浮法分离的必要条件有两个：(1)必须向水中提供足够数量的微细气泡，气泡理想尺寸为15～30μm；(2)必须使目的物呈悬浮状态或具有疏水性质，从而附着于气泡上浮升。

气浮法的特点：（1）由于气浮池的表面负荷为5～10m3／m2．h，水在池中停留时间只需10～20min，而且池深只需1.5～2m，故占地较少，节省基建投资；（2）气浮池具有预曝气作用，出水和浮渣都含有一定量的氧，有利于后续处理或再用，泥渣不易腐化；（3）对那些很难用沉淀法去除的低浊含藻水，处理效率高，甚至还可去除原水中的浮游生物，出水水质好；（4）浮渣含水率低（96％以下），比沉淀池污泥体积少2～10倍，对污泥后续处理有利，且表面刮渣也比池底排泥方便；（5）可以回收利用有用物质；气浮法所需药剂量比沉淀法节省。

缺点是：（1）电耗较大比沉淀法多耗电约0.02～0.04kWh／吨水；（2）溶气水减压释放器易堵塞、浮渣怕较大的风雨袭击。溶气气浮

使空气在一定压力下溶于水中并呈饱和状态，然后使废水压力骤然降低，这时溶解的空气便以微小的气泡从水中析出并进行气浮。用这种方法产生的气泡直径约为20～100μm，并且可人为地控制气泡与废水的接触时间，因而净化效果比分散空气法好，应用广泛。两种方式：

一种是空气在常压或加压下溶于水中，在负压下析出，称为溶气真空气浮；特点是气浮池在负压下运行，空气在水中易呈过饱和状态，析出的空气量取决于溶解空气量和真空度。该法的优点是溶气压力比加压溶气法低，能耗较小，但缺点是气浮池构造复杂，运行维护困难，因此应用不多。

另一种是空气在加压下溶入水中，在常压下析出，称为加压溶气气浮。广泛用于含油废水的处理，通常作为隔油后的补充处理和生化处理前的预处理。加压溶气气浮按溶气水不同有部分处理水，部分进水和全部进水溶气三种基本流程。

全部进水加压溶气流程的系统配置如下图所示。全部原水由泵加压至0.3～0.5Mpa

过滤处理

废水过滤的功能

废水过滤的功能主要是去除水中微小的悬浮固体，多用于废水深度处理，包括中水处理。废水过滤可去除沉淀和生物处理过程中未能去除的微絮凝体；可加强废水中悬浮物、COD、P、细菌等的去除效果；也可作为废水深度处理中某些工艺，如活性炭过滤、膜处理等工艺的前处理装置等。废水处理滤池形式（1）按过滤驱动力不同，有重力滤池(水头为4～5m)和压力滤池(作用水头15～25m)两种；（2）按过滤速度不同，有慢滤池(<0.4m/h)、快滤池(4～10m/h)和高速滤池(10～60m/h)三种。废水处理中慢滤池很少用；（3）按过滤时水流方向分类，有下向流，上向流，双向流和径向流滤池四种；（4）按滤池中放置的滤料特性分为单层滤料滤池、多层滤料滤池和均质滤料滤池等；（5）按滤料类别来称呼滤池的，如硅藻土滤池、陶粒滤料滤池和砂滤池等；（6）按滤池运行过程中所需阀门的情况分为四阀滤池(普通滤池)、无阀滤池和虹吸滤池等。滤料

滤料是滤池的核心部分，它提供悬浮物接触凝聚的表面和纳污的空间。滤料应满足下列要求：（1）有足够的机械强度，在冲洗过程中不因碰撞、摩擦而破碎。（2）有足够的化学稳定性，不溶于水，对废水中的化学成分足够稳定，不产生有害物质。（3）具有一定的大小和级配，满足截留悬浮物的要求。（4）外形近乎球形，表面粗糙，带有棱角，能提供较大的比表面和孔隙率。（5）价廉，易得。

水处理中最常用的滤料有：

石英砂、无烟煤粒、石榴石粒、磁铁矿粒、白云石粒、花岗岩粒以及聚苯乙烯发泡塑料等。

配水系统

作用：均匀收集滤后水均匀分配反冲洗水由一条干管(或渠)和若干支管所组成，干管截面积为支管总截面积的1.5～2.0倍，支管长与直径之比小于60。支管上开有向下成45度角的配水孔，相邻两孔的方向相错开，孔间距75～200mm，配水孔总面积与滤池面积之比为0.2～0.25％。支管底与池底距离不小于干管半径。为了排除反洗水的空气，干管应在末端顶部设排气管，干管自进口端至末端倾斜向上。排气管直径40～50mm，末端应设阀门。滤池的冲洗

目的是清除截留在滤料孔隙中的悬浮物，恢复其过滤阻力。一般滤池采用滤后水反冲洗，并辅以表面冲洗或空气冲洗。空气冲洗管常布设在滤料层和垫料层的交界处。用空气泡搅动滤料层，使截留的悬浮物脱落下来，被水流冲走。采用这种水—气联合冲洗方式不需要使滤层全部流化，所用的冲洗强度较小，不会产生滤料流失，滤料也不会分层，但冲洗不干净。大多数滤池都采用了较高的冲洗强度，使滤层全部流化。靠水力剪切和颗粒摩擦清洗滤料。

影响过滤效率的因素

滤料的影响

(1)粒度过滤效率与粒径Jn(1<n<3)成反比，即粒度越小，过滤效率越高，但水头损失也增加越快。在小滤料过滤中，筛分与拦截机理起重要作用。

(2)形状角形滤料的表面积比同体积的球形滤料的表面积大，因此，当孔隙率相同时，角形滤料过滤效率高。

(3)孔隙率球形滤料的孔隙率与粒径关系不大，一般都在0.43左右。但角形滤料的孔效率，而较大的孔隙率提供较大的纳污空间和较长的过滤时间；但悬浮物容易穿透。

(4)厚度滤床越厚，滤液越清，操作周期越长。

(5)表面性质滤料表面的不带电荷或者带有与悬浮颗粒表面电荷相反的电荷有利于悬浮颗粒在其表面上吸附和接触凝聚。通过投加电解质或调节pH值可改变滤料表面的电动电位。

悬浮物的影响

(1)粒度粒度越大，通过筛滤去除越易。向原水投加混凝剂，待其生成适当粒度的絮体或微絮体后，进行过滤，可以提高过滤效果。

(2)形状角形颗粒因比表面积大，其去除效率比球形颗粒高。

(3)密度颗粒密度主要通过沉淀，惯性及布朗运动机理影响过滤效率，因这些机理对过滤贡献不大，故影响程度较小。

(4)浓度过滤效率随原水浓度升高而降低，浓度越高，穿透越易，水头损失增加越快。

(5)温度温度影响密度及粘度，进而通过沉淀和附着机理影响过滤效率。降低温度，对过滤不利。

(6)表面性质悬浮物的絮凝特性，电动电位等主要取决于表面性质，因此，颗粒表面性质是影响过滤效率的重要因素。常通过添加适当的凝聚剂来改善表面性质。凝聚过滤法就是在原水加药脱稳后，尚未形成微絮体时，进行过滤。这种方法，投药量少，过滤效果好。

常见故障及对策1.气阻

在过滤末期，局部滤层的水头损失可能大于该处实际的水压力，即出现负水头。此时，这部分滤层水中溶解的气体将释放出来，积聚在孔隙中，阻碍水流通过，以致滤水量显著减少。为防止气阻，先应保持滤层上足够的水深，消除负水头。在池深已定时，可采取调换表层滤料，增大滤料粒径的办法。其次，在配水系统末端应设排气管，防止反冲洗水中带入气体积聚在垫层或滤层中。有时也可适当加大滤速，促使整个滤层纳污比较均匀。一旦发生气阻，应停止过滤，进行反冲洗。

常见故障及对策2．结泥球滤层表面的颗粒较细，截留的悬浮物较多。如冲洗不净，则互相粘结成球。球径可达5～20cm。在下一次冲洗时，因质量较大而沉入滤层深处，造成布水不匀和再结泥球的恶性循环。泥球主要是有机物，结球严重时会腐化发臭防止办法是改善冲洗效果，增加表面冲洗。对已结泥球的滤池，应翻池换滤料，也可在反冲洗时加氯浸泡12h，氧化污泥，加氯量约每平方米滤池1kg漂白粉。常见故障及对策3．跑砂

如果冲洗强度过大或滤料级配不当，反冲洗会冲走大量细滤料。另外，如果冲洗水分配不匀，垫料层可能发生平移，进一步促使布水不匀，最后局部垫料层被冲走淘空，过滤时，滤料通过这些部位的配水系统漏失到清水池中。遇到这种情况，应检查配水系统，并适当调整冲洗强度。

4．水生物繁殖

在水温较高时，沉淀池出水中常含多种微生物，极易在滤池中繁殖。在快滤池中，微生物繁殖是不利的，往往会使滤层堵塞。可在滤前加氯解决。本章的习题1.什么是沉淀处理？2.简述沉淀处理的四个基本类型。3.常用的沉淀处理设备有几种？它们的优缺点及适用条件是什么？4.什么是气浮法？它在水处理中可应用于那几个方面？5.实现气浮法分离的必要条件是什么？6.什么是溶气气浮？简述其工作原理。7.什么是加压溶气气浮？有几种形式？请作出工艺流程图。8.给出普通平流隔油池与斜板隔油池的设计参数。9.废水过滤的功能是什么？10.废水处理滤池的形式有哪有几种？11.例举出水处理中最常用的滤料？选择滤料时应注意哪些问题？12.如何定期的对滤池进行冲洗？13.影响过滤效率的主要因素是什么？14.过滤处理中常见的故障及对策是什么？

吸附处理

吸附类型物理吸附吸附剂与吸附质之间通过范德华力而产生的吸附；化学吸附由原子或分子间的电子转移或共有，即剩余化学键力所引起的吸附。在水处理中，物理吸附和化学吸附并不是孤立的，往往相伴发生，是两类吸附综合的结果，例如有的吸附在低温时以物理吸附为主，而在高温时以化学吸附为主。物理吸附与化学吸附及其比较吸附剂

从广义而言，一切固体表面都有吸附作用，但实际上，只有细微物质或多孔物质，因其具有很大的表面积而显示出明显的吸附能力。在废水处理中：活性炭，磺化煤，焦碳，木炭，泥煤，高岭土，硅藻土，硅胶，炉渣，木削，活性铝等影响吸附的因素（1）吸附剂的性质：种类，比表面，空隙分布，表面性质。（2）被吸附物质性质：分子量，空间结构，极性，官能团，溶解度，浓度。（3）环境条件：pH,温度，压力，溶剂性质，共存竞争吸附质，生物协同作用。（4）操作条件：运行方法，接触时间，水利条件。活性炭（1）活性炭几乎可利用含碳的任何物质做原料来制造，包括木材、锯末、煤、果壳(核)、骨头、皮革废物、纸厂废物等。近年来有些国家倾向于用天然煤和焦炭制造粒状活性炭。（2）活性炭吸附能力强，容易制造，成本低，但不易再生。（3）活性炭有粒状与粉状之分，粒状活性炭制造成本较高，但使用方便，再生容易。（4）活性炭本身是非极性的，但其表面的酸性氧化物使活性炭具有极性的性质，因而倾向于吸附极性较强的化合物。另外，活性炭表面的金属离子部位带有正电荷，对那些带有过剩电子部位的分子具有吸附性，可以增加活性炭吸附速率，活性炭不仅可以去除水中的非极性物质，还可以吸附极性溶质甚至某些微量的金属离子及其化合物。活性炭的吸附性能与孔隙结构的关系：

(1)大孔主要为吸附质的扩散提供通道作用，使吸附质通过此通道扩散到过渡孔和小孔中去，因此吸附质的扩散速度受大孔影响；

(2)过渡孔除为吸附质的扩散提供通道，使吸附质扩散到小孔中的作用外，对于分子直径较大的吸附质也具有吸附作用；

(3)小孔对于活性炭是最重要的，小孔的表面积占比表面积的95％以上，活性炭的吸附容量主要受小孔支配。吸附容量和吸附速度

活性炭的吸附能力用吸附容量和吸附速度等特性来表示，它与活性炭的孔隙结构特性、颗粒大小、形状、被吸附物质的浓度及溶液的温度等有关。因此下述三个过程的速度影响活性炭的吸附速度：(1)被吸附物质(污染物质)向活性炭颗粒表面的迁移速度；(2)被吸附物质在活性炭颗粒内部孔隙的扩散速度；(3)被吸附物质在活性炭颗粒内部孔隙表面上的吸附反应速度。活性炭吸附在废水处理中的作用(1)除臭除去由酚、石油等引起的异味(2)去色去除由各种染料形成的颜色或有机污染物及铁、锰等形成的色度(3)去除有机物农药、杀虫剂、氯代烃、芳香族化合物以及他生物难降解有机物的(4)去除重金属汞、铬等重金属离子活性炭在污染水源净化中的应用

采用普通给水净化工艺(混凝沉淀、砂滤、加氯消毒)，对一些污染物，如病毒和某些化学物质(酚、氰、DDT、BHC、ABS等)不能有效的去除。活性炭用于给水处理,是因为活性炭对水中微量有机污染物具有卓越的吸附特性，这种吸附特性是其应用于水源净化的根据所在。除嗅、除味、除色

以天然湖泊作为水源时，由于湖泊的富营养化，藻类的大量：繁殖，使水体带有臭味，在夏季高温季节更为强烈。活性炭吸附法是用于给水除臭、除味的最有效方法之一。此外。它对于由铁、锰及植物分解产物成有机物污染，而使水体带有的颜色的去除也是十分有效的。粒状活性炭去除有机物及色度的效果见下表

项目

原水

絮凝沉淀处理水粒状活性炭处理水

生化需氧量(mg／L)

化学需氧量(mg／L)

洗涤剂(mg/L)

色度(度)200—400400—6002—4—<130—601.1—2.930<13—160.002—0.055去除有机氯

在给水净化工艺小，多采用加氯消毒的方法，对那些受生活和有机化学污染严重的水源，加氯最就要增加，折点加氯法可能使出水中有显著的氯嗅味。经研究发现，用活性炭去除水中微量有机氯及共产生的异臭味是最为有效的方法。通过活性炭吸附氯试验结果见下表。

通水小时数146915入口活性余氯含mg/L出口活性余氯含mg/L

吸附率(％)30100301002010030.059920.0599本章的习题1.什么是吸附处理？2.简述吸附处理的机理。3.影响吸附处理的主要因素是什么？4.活性炭在水处理过程中的是怎样应用的？5.例举出常用的吸附材。6.给出吸附平衡的三个等温式。活性污泥法基础

活性污泥中的微生物群体主要是由各种细菌和原生动物以及轮虫为主的后生动物。原生动物以细菌为食料，后生动物则以细菌和原生动物为食料。活性污泥小的有机物、细菌、原生动物与后生动物组成了一个小型的相对稳定的生态系统和食物链。

活性污泥中的微生物

活性污泥中的微生物群体主要是由各种细菌和原生动物以及轮虫为主的后生动物。原生动物以细菌为食料，后生动物则以细菌和原生动物为食料。活性污泥小的有机物、细菌、原生动物与后生动物组成了一个小型的相对稳定的生态系统和食物链。

活性污泥中的微生物1.细菌

细菌是活性污泥净化功能最活跃的成分，废水中的可溶性有机污染物直接为细菌所摄取，活性污泥的净化功能主要取决于共中存活细菌的数量、种属及其活性。2.原生动物

运行正常的的活性污泥系统，栖息在活性污泥上的原生动物，在数量上约为每103个/ml个。原生动物主要的摄食对象是细菌，因此，活性污泥上的原生动物，在种属上和数量上随处理水的水质和细菌的存活状态不同而有所不同。

在活性污泥系统启动的初期，活性污泥絮凝体尚未很好的形成，废水小细菌多呈游离状，处理水水质不佳，此时出现的原生动物多是游泳型的纤毛虫，如漫游虫，肾形虫和循纤虫等，当活性污泥培育成熟，生物絮凝体结构良好，混合液中的细菌多已“聚居”活性污泥絮凝体上，游离细菌为数很少，处理水质良好，清沏，此时出现的原生动物将以带柄着生型的纤毛虫，如钟虫、小口钟虫、盖纤虫为主。活性污泥中常见的原生动物形态3.后生动物

在活性污泥系统中，分解并同化废水小有机物的承担者是细菌，而细菌被原生动物所捕食，原生动物是活性污泥系统中的一次捕食者，继之，原生动物又被后生动物所捕食，后生动物成为二次捕食者。在活性污泥系统中出现的后生动物主要是轮虫，线虫则偶见，他们的形状如下图所示。出现频率较高的轮虫是旋轮科的转轮虫和腔轮科的腔轮虫。

高能化合物分解为低能化合物，物质由繁到简并逐级释放能量的过程叫分解代谢，或称异化作用。一切生物进行生命活动所需要的物质和能量都是通过分解代谢提供的，所以说分解代谢是新陈代谢的基础。根据分解代谢过程对氧的需求，又可分为好氧分解代谢和厌氧分解代谢。分解代谢好氧分解代谢

好氧微生物和兼性微生物参予，在有溶解氧的条件下，将有机物分解为CO2和H2O，并释放出能量的代谢过程。

在有机物氧化过程中脱出的氢是以氧作为受氢体。如活性污泥法是利用悬浮生长的微生物絮体处理有机废水一好氧生物的处理方法。这种生物絮体叫做活性污泥，它由好气性微生物(包括细菌、真菌、原生动物和后生动物)及其代谢的和吸附的有机物、无机物组成，具有降解废水中有机污染物(可部分利用无机物)的能力，显示生物化学活性。好氧分解代谢模式图微生物生长曲线吸附

废水与活性污泥微生物充分接触，形成悬浊混合液，废水中的污染物被比表面积巨大且表面上含有多糖类粘性物质的微生物吸附和粘连。呈胶态的大分子有机物被吸附后，首先被水解酶作用，分解为小分子物质，然后这些小分子与溶解性有机物一道在透膜酶的作用下或在浓差推动下选择性渗入细胞体内。初期吸附过程进行得十分迅速，对于含悬浮状态和胶态有机物较多的废水，有机物去除率是相当高的，在10～40min内，BOD可下降80～90％。此后，下降速度迅速减缓。也有人发现，胶体的和溶解性的混合有机物被活性污泥吸附后，有再扩散且使BOD回升的现象。活性污泥法净化废水的过程微生物的代谢

吸收进入细胞体内的污染物通过微生物的代谢反应而被降解，一部分经过一系列中间状态氧化为最终产物CO2和H2O等，另一部分则转化为新的有机体，使细胞增殖。

一般地说，自然界中的有机物都可以被某些微生物所分解，多数合成有机物也可以被经过驯化的微生物分解。不同的微生物对不同的有机物其代谢途径各不相同，对同一种有机物也可能有几条代谢途径。

活性污泥法是多底物多菌种的混合培养系统，其中存在错综复杂的代谢方式和途径，它们相互联系，相互影响。因此，代谢过程速度只能宏观地描述。凝聚

絮凝体是活性污泥的基本结构，它能够防止微型动物对游离细菌的吞噬，并承受曝气外界不利因素的影响，更有利于与处理水分离。水中能形成絮凝体的微生物很多，动胶菌(Zoogloea)、埃希氏，大肠杆菌(L-coli)、产碱杆菌属（Alcaligenes）、假单胞菌(Pseudomonas)、芽孢杆菌属(Bacillus)、黄杆菌属(Flavobacterium)等，都具有凝聚性能，形成大块菌胶团。

凝聚的机理是：细菌体内积累的聚β-羟基丁酸释放到液相，促使细菌间相互凝聚，结成绒粒；微生物摄食过程释放的粘性物质促进凝聚；在不同的条件下，细菌内部的能量不同，当外界营养不足时，细菌内部能量降低，表面电荷减少。细菌颗粒间的合力大于排斥力，形成绒粒；而当营养物充足时，菌内部能量大，表面电荷增大，形成的绒粒重新分散。

沉淀

沉淀是混合液中固相活性污泥颗粒同废水分离的过程。固液分离的好坏，直接影响出水质。如果处理水挟带生物体，出水BOD和SS将增大。所以，活性污泥法的处理效率，与其他生物处理方法一样，应包括二次沉淀池的效率，即用曝气池及二沉池的总效率表示。除了重力沉淀外，也可用气浮法进行固液分离。活性污泥法的发展与应用已有近百年的历史，发展了许多行之有效的运行方式和工艺程，但其基本流程是一样的，如下图所示：活性污泥法的基本流程

主体构筑物是曝气池，废水经过适当预处理(如初沉)后，进入曝气池与活性污泥混合成混合液，并在池内充分曝气，一方面使活性污泥处于悬浮状态，废水与活泥充分接触；另一方面，向活性污泥供氧，保持好氧条件，保证微生物的正常生长与繁殖。

废水中有机物在曝气池内被活性污泥吸附；吸收和氧化分解后，混合液进入二沉淀池，进行固液分离，净化的废水排出。大部分二沉池的沉淀污泥回流入曝气池进口，进入曝气池的废水混合。

污泥回流的目的是：使曝气池内保持足够数量的活性污泥。通常，参与分解废水中有机物的微生物的增殖速度，都慢于微生物在曝气池内的平均停留时间。因此如果不将浓缩的活性污泥回流到曝气池，则具有净化功能的微生物将会逐渐减少。污泥回流后，净增殖的细胞物质将作为剩余污泥排入污泥处理系统。污泥回流常用的活性污泥指标：1.污泥沉降比(SV)2.污泥浓度（MLSS）3.污泥容积指数(SVl)4.活性污泥的可生化性(BOD5/COD)

指一定量的曝气池混合液静置30min后，沉淀污泥与原混合液的体积比(用百分数表示)；

污泥混合液经30min沉淀后，沉淀污泥可接近最大密度，因此；以30min作为测定污泥沉淀性能的依据。沉降比与污泥絮凝性和沉淀性有关。当污泥絮凝性与沉淀性良好时，污泥沉降比的大小可间接表示曝气池混合液的污泥数量的多少，故可以用沉降比作指标来控制污泥回流量及排放量。但是，当污泥絮凝沉淀性差时，污泥不能下沉，上清液混浊，所测得的沉降比将增大。通常，曝气池混合液的沉降比正常范围为15～30％。1.污泥沉降比（SV）

指l升混合液内所含的悬浮固体(常表示为MLSS)或挥发性悬浮固体(MLVSS)的重量，单位为g／l或mg／L。污泥浓度的大小可间接地反映混合液中所含微生物的浓度。一般在活性污泥曝气池内常保持MLSS浓度在2～6g／L之间，多为3～4g／L。

在生活污水活性污泥法处理中，MLSS中只有30～50％为活的微生物体，而在延时曝气法中此比例降为10％以下。

采用挥发性悬浮固体浓度来表示，也不能排除非生物有机物及已死亡微生物的惰性部分。因而在没有更精确的直接测定活细胞量的方法以前，用MLSS或MLVSS间接代表微生物浓度还是可行的。目前用得最多的是MLSS。2.污泥浓度

指曝气池混合液经30min沉淀后，1克干污泥所占有沉淀污泥容积的毫升数，单位为mL/g，但一般不标注。SVI：的计算式为：

在一定的污泥量下，SVI反映了活性污泥的凝聚沉淀性。如SVI较高，表示SV值较大，沉淀性较差；如SVI较小，污泥颗粒密实，污泥无机化程度高，沉淀性好。但是，如SVI过低，则污泥矿化程度高，活性及吸附性都较差。通常，当SVI<100，沉淀性能良好；当SVI=100～200时，沉淀性一般；而当SVI>200时，沉淀性较差，污泥易膨胀。

一般常控制SVI在50～150之间为宜，但根据废水性质不同，这个指标也有差异。如废水溶解性有机物含量高时，正常的SVI值可能较高；相反，废水中含无机性悬浮物较多时，正常的SVI值可能。3.污泥容积指数（SVI）某些废水中含有的悬浮性有机固体容易在COD的测定中被重铬酸钾氧化，并以COD的形式表现出来。但在BOD反应瓶中受物理形态限制，BOD数值较低，致使BOD5/COD值减小。而实际上悬浮有机固体可通过生物絮凝作用去除，继之可经胞外酶水解后进入细胞内被氧化，其BOD/COD值虽小，可生物处理性却不差。COD测定值中包含了废水中某些无机还原性物质(如硫化物、亚硫酸盐、亚硝酸盐、亚铁离子等)所消耗的氧量，BOD5测定值中也包括硫化物、亚硫酸盐、亚铁离子所消耗的氧量，但由于COD与BOD5测定方法不同，这些无机还原性物质在测定时的终态浓度及状态都不尽相同，亦即在两种测定方法中所消耗的氧量不同，从而直接影响BOD5和COD的测定值及其比值。在大多数情况下，COD值可近似代表废水中全部有机物的含量。但有些化合物如吡啶不被重铬酸钾氧化，不能以COD的形式表现出需氧量，但却可能在微生物作用下被氧化，以BOD5的形式表现出需氧量，因此对BOD5/COD产生很大影响。BOD5/COD>0．450．3～0．450．2～0．3<0．2

可生化性

好

较好

较难

不宜4.活性污泥的可生化性

类别

可生物降解性特征

特殊例外碳水化合物

易于分解，大部分化合物的BOD5/COD

>50％

纤维素、木质素、甲基纤维素、α—纤维素生物I解性较差烃类化合物

对生物氧化有阻抗，环烃，比脂烃更甚。实际上大部分烃类化合物不易被分解，小部分如苯、甲苯、乙基苯以及丁苯异戊二烯，经驯化后，可被分解，大部分化合物的BOD5/COD≤20～25％

松节油、苯乙烯较易被分解醇类化合物能够被分解，主要取决于驯化程度，大部分化合物的BOD5/COD>40％

特丁醇、戊醇、季戊四醇表现高度的阻抗性酚类化合物

能够被分解。需短时间的驯化，一元酚、二元酚、甲酚及许多酚都能够被分解，大部分酚类化合物的BOD5/COD>40％2、4、5三氯苯酚、硝基酚具有较高的阻抗性较难分解醛类化合物

能够被分解，大多数化合物的BOD5/COD>40％

丙烯醛、三聚丙烯醛需长期驯化苯醛、3—羟基丁醛在高浓度时表现高度阻抗醚类化合物

对生物降解的阻抗性较大，比酚、醛、醇类物质难于降解。有一些化合物经长期驯化后可以分解

乙醚、乙二醚不能被分解各类有机物的可降解性及特例

类别

可生物降解性特征

特殊例外

酮类化合物

可生化性较醇、醛、酚差，但较醚为好，有一部分酮类化合物经长期驯化后，能够被分解

氨基酸

生物降解性能良好，BOD5/COD可大于50％

胱氨酸、酪氨酸需较长时间驯化才能被分解

含氮化合物

苯胺类化合物经长期驯化可被分解，硝基化合物中的一部分经驯化后可降解。胺类大部分能够被降解二乙替苯胺、异丙胺、二甲苯胺实际上不能降解

氰或腈

经驯化后容易被降解

乙烯类

生物降解性能良好

巴豆醛在高浓度时可被降解，在低浓度时产阻抗作用的有机物表面活性剂类

直链烷基芳基硫化物经长期驯化后能够被降解，“特型”化合物则难于降解，高分子量的聚乙氧酯和酰胺类更为稳定，难于生物降解

含氧化合物

氧乙基类(醚链)对降解作用有阻抗，其高分子化合物阻抗性更大

卤素有机物大部分化合物不能被降解氯丁二烯、二氯乙酸、二氯苯醋酸钠、二氯己烷、氯乙醇等可被降解各类有机物的可降解性及特例（1）

废水中含有足够的可溶性易降解有机物，作为微生物生理活性所必须的营养物质；（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，能够充分的与废

水相接触；（4）活性污泥连续回流、及时地排除剩余污泥，使

混合液保持一定浓度的活性污泥（5）没有对微生物有毒害作用的物质进入。活性污泥法处理系统有效运行的基本条件1.BOD负荷率(F／M，也称有机负荷率)F/M值是影响活性污泥增长、有机基质降解的重要因素。它表示曝气池里单位质量的活性污泥(MLSS)在单位时间里承受的有机物(BOD5)的量，单位：kg／(kg·d)。

提高F/M值，可加快活性污泥增长速率及有机基质的降解速率，缩小曝气池容积，有利于减少基建投资；但F/M值过高，往往难以达到排放标准的要求。

反之，若F/M值过低，则有机基质的降解速率过低，从而处理能力降低，曝气池的容积加