水污染防治工程讲课.pptx

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1、一、混凝概念：通过投加混凝剂使水中难以自然沉淀的胶体物质以及细小的悬浮物聚集成较大的颗粒使之与水分离的过程。主要去除浊度和色度（一）胶体的基本性质 1.胶体的双电层结构第1页/共143页2.胶体表面电荷的来源（1）胶体表面分子的电离；（2）胶体颗粒表面的溶解；（3）胶体颗粒表面对溶液中离子的吸附。（1）稳定性：胶体颗粒在水中保持分散状态的性质。（2）对憎水性胶体，其稳定性可用双电层结构来说明。对于亲水性胶体，其稳定性主要由于它所吸附的大量水分子所构成的水壳来说明。3.胶体的稳定性一、混凝第2页/共143页（二）混凝动力学1.异向絮凝细小颗粒在水中的布朗运动造成的颗粒间碰撞聚集。当颗粒粒径大于1

2、um时，异向絮凝可忽略2.同向絮凝在外力作用下颗粒的定向移动发生的碰撞聚集。胶体颗粒的最终沉淀，同向絮凝更为重要。同向絮凝发生的条件（假设有颗粒i、j）：z(颗粒间距)(ri+rj)颗粒半径和；有速度差存在一、混凝第3页/共143页3.混凝控制指标混凝工艺的控制指标为速度梯度G和水力停留时间T。混凝控制参数混合池：G=5001000s-1 T=1060s絮凝池：G=2070s-1 T=1520min一、混凝第4页/共143页（三）混凝工艺1.混凝机理（1）电性中和压缩双电层作用:通过向水中投加电解质等混凝剂，消除或降低胶粒的地位，使颗粒碰撞聚结，失去稳定性（凝聚）；吸附电中和作用：水中异号胶粒

3、之间的吸附中和而凝聚。一、混凝第5页/共143页三价铝盐或铁盐以及其他高分子混凝剂溶于水后，经水解和缩聚反应形成具有线性结构高分子聚合物，当它一端吸附某一颗粒后，另一端又吸附另一颗粒，在相距较远的两胶粒间进行吸附架桥，使颗粒逐渐结大，形成肉眼可见的粗大絮凝体（絮凝）（2）吸附架桥作用三价铝盐或铁盐等水解而生成沉淀物。这些沉淀物在自身沉降过程中，能集卷、网捕水中的胶体等颗粒，使胶体粘结。（3）沉淀物的卷扫（网捕作用）一、混凝第6页/共143页2.影响混凝效果的主要因素（1）水温因无机盐类混凝剂的水解是吸热反应，水温低时（尤其低于5），水解速率非常缓慢。且水湿温低时，粘度大，不利于脱稳胶粒相互絮凝

4、。（2）PH水的PH值对混凝剂的影响程度视混凝剂的品种而异。（3）水中杂质的组成、性质和浓度一、混凝第7页/共143页3.混凝剂的配制与投加（1）混凝剂和助凝剂混凝剂:在水处理中凡能起到凝聚或（和）絮凝作用的药剂无机盐类混凝剂：铝盐（硫酸铝、明矾）、铁盐（三氯化铁、硫酸亚铁、硫酸铁）。高分子混凝剂：无机类（聚合氯化铝、聚合氯化铁）、有机类（聚丙烯酰胺）助凝剂：当单用助凝剂不能取得良好效果时，可投加某些辅助药剂以提高絮凝效果。如调节碱度的石灰或重碳酸钠；氧化剂氯气；增加吸附架桥作用的高分子助凝剂：聚丙烯酰胺、活化硅胶、骨胶、海藻酸钠、红花树等。一、混凝第8页/共143页 混凝剂的配置和投加设备：

5、溶解池、溶液池、计量设备（转子流量计，电磁流量计）、投加设备（泵前重力投加、水射器投加、计量泵投加）（2）混凝剂的配制和投加一、混凝第9页/共143页二、沉淀、澄清及浓缩（一）沉淀的原理和分类1.沉淀原理 利用某些悬浮颗粒的密度大于水的特性，将其从水中去除的过程。2.沉淀分类沉砂池、初沉池的沉淀为自由沉淀；活性污泥在二沉池中沉淀为絮凝沉淀；二沉池下部污泥沉淀为拥挤沉淀；活性污泥在二沉池污泥斗和污泥浓缩池中的浓缩过程为压缩沉淀。第10页/共143页二、沉淀、澄清及浓缩四种沉淀类型在二沉池中的应用：四种沉淀类型在二沉池中的应用：活性污泥在二沉池中的沉淀过程上清水自由沉淀絮凝沉淀区域沉淀压缩沉淀AB

6、CDEF水深时间第11页/共143页二、沉淀、澄清及浓缩3.离散颗粒的沉速当颗粒所受外力平衡时：Fd=Fg-Ff，对于球形颗粒us第12页/共143页二、沉淀、澄清及浓缩层流区（Re1）:斯托克斯（stokes）公式：紊流区（1000Re25000）：Cd0.4 牛顿（Newton）公式：us第13页/共143页二、沉淀、澄清及浓缩过渡区（1Re1000）：阿兰（Allen）公式：要求掌握斯托克斯公式第14页/共143页二、沉淀、澄清及浓缩3.沉淀试验（1）自由沉淀u0：指定时间t0内沉降距离为柱高H的颗粒沉速；x0：沉速小于u0的颗粒所占百分数（2）絮凝沉淀（3）拥挤沉淀第15页/共143页

7、二、沉淀、澄清及浓缩（二）沉淀池1.沉淀池分类2.平流式沉淀池（1）平流式沉淀池的工作原理）平流式沉淀池的工作原理理想沉淀池理想沉淀池其假设条件是：（1）进出水均匀分布在整个横断面，污水在池内沿水平方向作等速流动；（2）颗粒的水平分速等于水平流速；（3）悬浮颗粒在沉淀区等速下沉；（4）颗粒一经沉到水底视为被去除。第16页/共143页二、沉淀、澄清及浓缩入 流 区出 流 区污泥区u0us u0us u0LHhABDC沉淀区vvvvqv理想沉淀池示意图第17页/共143页二、沉淀、澄清及浓缩沉淀池容积：的物理意义是:在单位时间内沉淀池单位表面积的流量称为表面负荷或溢流率（q），量纲m3/m2.s，

8、而u0的量纲m/s,二者的物理意义不同，但对理想沉淀二者相等，可见，只要确定颗粒的最小沉速 u0，就可以求得理想沉淀池的表面负荷q第18页/共143页二、沉淀、澄清及浓缩 在实际沉淀池，理想沉淀池的假设是不存在的，在实际沉淀池，理想沉淀池的假设是不存在的，颗粒的运动是不规则运动。颗粒的运动是不规则运动。第19页/共143页3.辐流式沉淀池4.竖流式沉淀池5.斜板（管）式沉淀池二、沉淀、澄清及浓缩第20页/共143页二、沉淀、澄清及浓缩（三）澄清池 利用高浓度活性污泥渣层的接触絮凝作用将水中杂质阻留，使水得到澄清。与沉淀池相比较：沉淀池污泥均被排除而未被利用 澄清池充分利用了沉渣的絮凝作用1.澄

9、清池原理第21页/共143页二、沉淀、澄清及浓缩2.澄清池的类型与特点（1）循环（回流）泥渣型澄清池机械搅拌澄清池水力搅拌澄清池（2）悬浮泥渣（泥渣过滤）型澄清池悬浮澄清池脉冲澄清池第22页/共143页二、沉淀、澄清及浓缩（四）浓缩 污泥浓缩工艺有重力浓缩、气浮浓缩、离心浓缩，国内主要为重力浓缩1.浓缩目的 污泥中所含水分大致分为4类：颗粒间的空隙水，约占总水分的70%；毛细水，即颗粒间毛细管内的水，约占20%；污泥颗粒吸附水和颗粒内部水，约占10%。污泥含水率从99降至96，体积可减小3/4，含水率从97.5降至95，体积可减小1/2第23页/共143页2.重力浓缩的分类间歇式连续式二、沉淀

10、、澄清及浓缩第24页/共143页三、沉砂目的：去除废水中比重较大颗粒；原理：自由沉淀；类型：平流沉砂池、曝气沉砂池、钟式沉砂池第25页/共143页四、隔油1.油品在废水中的状态重油：比重大于1悬浮油：油珠粒径大于100um乳化油：油珠粒径0.12um溶解油：油珠粒径小于0.1um2.隔油原理第26页/共143页3.隔油池平流式隔油池斜板式隔油池4.隔油池设计参数四、隔油第27页/共143页五、气浮（一）气浮原理 向水中通入空气，产生微细气泡，使水中的微细悬浮物黏附在气泡上，随气泡一起上浮到水面，形成浮渣而除去。气浮操作中可加入混凝剂或浮选剂。气浮法可用于除去污水中密度比水小的悬浮物、油、脂，活

11、性污泥浓缩1.悬浮物与气泡黏附条件 气泡与颗粒的吸附力是由两相之间的界面张力引起的。根据作用于气-固-液三相之间的界面张力，可以推测这种吸附力的大小。第28页/共143页五、气浮 在气固液三相的接触点上，由液、气界面与液、固界面构成的 角称为接触角。根据三个界面张力在接触点处于平衡有：GS=LGcos+LSn当=0时，固体表面完全被润湿，气泡不能吸附在固体表面。n 当0 90时，固体与气泡吸附的不够牢固，容易在水流的作用下脱附。n当 90时，则容易吸附。或者吸附前后单位面积上的界面能差W=W1-W2=（LG+LS）-GS=LG（1-cos）n 0，W 0，不能吸附。n 180，W 2 LG，易

12、吸附。第29页/共143页五、气浮2.气浮的影响因素及提高气浮效果的措施（1）气泡直径越小，数量越多，气泡效果越好。加入适量表面活性剂可达最佳效果；（2）如果水中含有或投加大量溶解性无机盐，会降低气泡牢度，增加气泡尺寸，加速气泡的合并和破裂，降低气浮效果；（3）胶体物质的存在会影响气浮，因此气浮前投加混凝剂，压缩双电层，促进悬浮物凝聚（4）污水中亲水性物质影响气浮。投加由极性和非极性集团组成的浮选剂可除去亲水性物质第30页/共143页五、气浮（二）气浮法的分类和适用范围1.气浮法的分类电解气浮法散气气浮法溶气气浮法扩散板曝气气浮法叶轮切割气泡气浮法溶气真空气浮加压溶气气浮2.气浮法的适用范围第

13、31页/共143页五、气浮（三）加压溶气气浮法1.基本工艺流程 加压溶气气浮工艺由溶气系统、空气释放设备和气浮池组成。该工艺有3种流程：全溶气、部分溶气、回流加压溶气2.溶气方式吸气溶气、射流溶气、压缩空气溶气3.加压溶气气浮法优点4.气浮池形式：平流式和竖流式5.平流气浮池设计参数第32页/共143页（四）气浮法优缺点（五）气浮法在废水处理中的应用1.含油废水处理2.羽毛清洗废水处理五、气浮第33页/共143页六、过滤（一）过滤原理1.迁移：悬浮颗粒从水流向滤料表面的迁移2.附着：悬浮颗粒附着在滤料上3.脱附：悬浮颗粒从滤料上脱落下来第34页/共143页六、过滤（二）过滤周期及反冲洗（三）滤

14、池基本结构滤料层、承托层、配水系统、集水系统、反冲洗系统第35页/共143页六、过滤（四）滤池分类（五）城市污水三级处理中过滤单元的设计要点反冲洗；池型设计参数第36页/共143页七、吸附（一）吸附原理吉布斯方程：由于吸附剂的存在，溶质的减少能增大溶液表面张力，即dr/dc为负值时，a为正值，产生吸附，反之解吸。第37页/共143页（二）吸附类型1.物理吸附：分子间力（范德华力）引起2.化学吸附：化学键力引起3.离子交换吸附：静电力引起七、吸附第38页/共143页（三）吸附等温线 达到平衡时，单位吸附剂所吸附的物质的数量称为平衡吸附量，常用q(mg/g)表示。将平衡吸附量q与相应的平衡浓度c作

15、图得吸附等温线。1.吸附等温线七、吸附第39页/共143页2.吸附等温式（1）朗格谬尔（Langmuir）等温式（2）弗兰德利希（Freundlich）等温式以上两式均描述I型吸附等温线七、吸附第40页/共143页（2）BET等温式该式描述的是II型吸附等温线七、吸附第41页/共143页（四）吸附速率吸附速率取决于以下传质过程：外扩散内扩散吸附速率快，传质阻力可忽略限速步骤第42页/共143页（五）常用吸附剂及影响因素1.了解活性碳及特性2.影响活性碳吸附的主要因素（1）活性碳的特性（2）吸附剂的性质和浓度（3）污水pH值（4）共存物质（5）温度（6）接触时间七、吸附第43页/共143页（六）

16、吸附操作方式静态操作间歇操作动态操作固定床移动床流化床（七）吸附床设计七、吸附第44页/共143页八、离子交换 离子交换法是水处理中软化和除盐的主要方法之一。离子交换的实质是不溶性离子化合物(离子交换剂)上的可交换离子与溶液中的其它同性离子的交换反应，是一种特殊的吸附过程，通常是可逆性化学吸附。在水处理中常用离子交换树脂和磺化煤（一）离子交换基本原理第45页/共143页1.离子交换树脂的构造八、离子交换第46页/共143页2.离子交换树脂的性能物理性能（1）外观 常用凝胶型离子交换树脂为透明或半透明的珠体，大孔树脂为乳白色或不透明珠体。优良的树脂圆球率高，无裂纹，颜色均匀，无杂质。（2）交联度

17、 水处理用树脂交联度在7-10。（3）含水率 树脂的含水率以每克树脂（在水中充分膨胀）所含水分的百分比（约50%），树脂的含水率相应地反映了树脂网架中的孔隙率。（4）溶胀性 干树脂+水湿树脂 体积胀大 绝对溶胀度八、离子交换第47页/共143页(5)密度八、离子交换第48页/共143页 化学性能(1)酸碱性：树脂在水中电离出H+和OH-,表现出酸碱性。树 脂的酸碱性受pH值影响，各种树脂在使用时都有适当 的pH值范围。(2)选择性：树脂对水中某种离子能优先交换的性能称为 选择性，选择性大小用选择性系数来表征。(3)交换容量：表示树脂的交换能力。通常用EV（mmol/ml 湿树脂）表示，也可用E

18、W（mmol/g干树脂）表示。EVEW（1-含水量）湿视视密度(4)离子交换平衡K为平衡常数，其大小能定量的反映在离子交换剂对某两个固定离子交换选择性的大小。八、离子交换第49页/共143页（5）离子交换速度 离子交换过程：离子从溶液主体向颗粒表面扩散，穿过颗粒表面液膜；穿过液膜的离子继续在颗粒内交联网孔中扩散，直至达到 某一活性基团位置；目的离子和活性基团中的可交换离子发生交换反应；被交换下来的离子在孔道内向外迁移；交换下来的离子进入树脂外部溶液。上述几步中，交换反应速率与扩散相比要快得多。因此总 交换速度由扩散过程控制。八、离子交换第50页/共143页（二）离子交换装置运行方式固定床移动床

19、流动床（三）离子交换工艺设计八、离子交换第51页/共143页（四）离子交换法在废水处理中的应用含铬废水含锌废水电镀含氰废水有机废水八、离子交换第52页/共143页九、膜分离 膜分离法是利用特殊的薄膜对液体中的某些成分进行选择性透过的方法的统膜分离法是利用特殊的薄膜对液体中的某些成分进行选择性透过的方法的统称。膜应具有两个特征：称。膜应具有两个特征：一是具有两个界面，分别与两侧流体相接触；二是膜具一是具有两个界面，分别与两侧流体相接触；二是膜具有选择透过性，只允许一种或几种物质通过有选择透过性，只允许一种或几种物质通过。膜分离技术有以下共同特点：膜分离技术有以下共同特点：膜分离过程不发生相变，因

20、此能量转化的效率高。膜分离过程不发生相变，因此能量转化的效率高。膜分离过程在常温下进行，因而特别适于对热敏性物料分离、分级和浓缩。膜分离过程在常温下进行，因而特别适于对热敏性物料分离、分级和浓缩。装置简单，操作容易，易控制、维修，且分离效率高。装置简单，操作容易，易控制、维修，且分离效率高。水中常用膜分离法分类（见表水中常用膜分离法分类（见表2-1-22-1-2）（一）膜分离法的原理和分类第53页/共143页（二）电渗析 1.原理 电渗析工作原理图 九、膜分离第54页/共143页2.离子交换膜和电渗析装置 (1)离子交换膜的性能a.交换容量 一般膜的交换容量为12.5mol/kg（干膜）。b.

21、含水量 离子交换膜的含水量一般为3050。c.破裂强度 d.厚度 一般异相膜的厚度约1mm，均相膜的厚度约0.20.6mm，最薄的为0.015mm。5.导电性 完全干燥的膜几乎是不导电的，含水的膜才能导电。6.选择透过性 九、膜分离第55页/共143页（2 2）离子交换膜的分类）离子交换膜的分类 按膜体结构分类按膜体结构分类 a a异相膜异相膜 b b半均相膜半均相膜 c c均相膜均相膜 按活性基团分类按活性基团分类 a a阳离子交换膜阳离子交换膜 b.b.阴离子交换膜阴离子交换膜 c c特种膜特种膜 按材料性质分类按材料性质分类 a.a.有机离子交换膜有机离子交换膜 b.b.无机离子交换膜无

22、机离子交换膜 （3 3）电渗析装置（见原理图）电渗析装置（见原理图）九、膜分离第56页/共143页3.电渗析装置运行的工艺参数 （1）电流效率（2）电流密度控制a.浓差极化b.极限电流密度电流密度增大到浓差极化时的电流密度为极限电流密度；要求：运行时，电流密度应低于极限电流密度。九、膜分离第57页/共143页（三）反渗透1.反渗透原理 用一张半透膜将淡水和某种浓溶液隔开，该膜只让水分子通过，而用一张半透膜将淡水和某种浓溶液隔开，该膜只让水分子通过，而不让溶质通过。不让溶质通过。实现反渗透过程必须具备二个条件：一是必须有一种高选择性和高透水实现反渗透过程必须具备二个条件：一是必须有一种高选择性和

23、高透水性的半透膜；二是操作压力必须高于溶液的渗透压。性的半透膜；二是操作压力必须高于溶液的渗透压。反渗透膜传质机理反渗透膜传质机理:（1 1）溶解扩散理论）溶解扩散理论（2 2）优先吸附毛细孔流理论）优先吸附毛细孔流理论（3 3）氢键理论）氢键理论九、膜分离第58页/共143页2.反渗透膜及其装置按成膜材料可分为纤维素膜和非纤维素膜；按膜的形状可分为平板状、管状、中空纤维状膜；按膜结构可分为多孔性和致密性膜，或对称性(均匀性)和不对称性(各向异性)结构膜；水处理常用膜：醋酸纤维素膜（CA）、芳香聚酰胺膜（PA）、复合膜（TFC）（1）反渗透膜九、膜分离第59页/共143页（2）反渗透膜装置九、

24、膜分离第60页/共143页（四）超滤（五）微滤九、膜分离第61页/共143页十、中和酸碱废水中和法；药剂中和法；酸性废水的过滤中和法第62页/共143页十一、化学沉淀常用沉淀法：氢氧化物沉淀法；硫化物沉淀法；碳酸盐沉淀法第63页/共143页十二、氧化还原常用氧化法：氯氧化法；臭氧氧化法；过氧化氢氧化法光氧化法湿式氧化法电解法第64页/共143页十三、萃取、吹脱、气提略第65页/共143页十四、消毒消毒主要是杀死对人体健康有害的病原微生物主要消毒方法：氯消毒次氯酸钠消毒二氧化氯消毒臭氧消毒紫外线消毒要求了解各种消毒方法的原理第66页/共143页第二章第二章 污水生物处理污水生物处理水污染控制工程

25、掌握：活性污泥法的机理、有机物生物降解的影响因素及工艺；生物膜法的机理、影响因素及工艺；生物脱氮、除磷的机理、影响因素及典型工艺；厌氧生物处理的机理、影响因素及典型工艺;污泥的处理技术和方法。熟悉：污泥的特性；水体污染的主要来源、特性及其危害。了解：污泥的最终处置方法；流域水污染防治的基本原则和方法；污染水体净化和生态修复的基本方法。第67页/共143页污水的生物处理分为好氧处理和厌氧处理两种类型。污水的生物处理分为好氧处理和厌氧处理两种类型。第二章第二章 污水生物处理污水生物处理生物处理法好氧生物法厌氧生物法自然条件下人工条件下自然条件下人工条件下水体自净天然水体和氧化塘土壤净化污水灌溉悬浮

26、生物法活性污泥法及其变种、氧化塘、氧化沟固着生物法生物滤池、生物转盘、接触氧化、好氧生物流化床高温堆肥厌氧塘悬浮生物法厌氧消化、上流式厌氧污泥床、高温堆肥、化粪池固着生物法厌氧滤池、厌氧流化床第68页/共143页第二章第二章 污水生物处理污水生物处理 生物处理方法主要用来去除污水中溶解态和胶体状态的有机物，其基本流程为进水初沉池二沉池生物反应器出水第69页/共143页一、活性污泥法（一）活性污泥法的基本工艺流程 向生活污水注入空气进行曝气，并持续一段时间以后，污水中即生成一种絮凝体。这种絮凝体主要是由大量繁殖的微生物群体所构成，它有巨大的表面积和很强的吸附性能，称为活性污泥。以活性污泥为主体的

27、污水生物处理工艺称为活性污泥法。1.活性污泥法的基本概念 第70页/共143页2.活性污泥法的基本工艺流程 n曝气池：反应主体n二沉池：1）进行泥水分离，保证出水水质；2）保证回流污泥，维持曝气池内一定的污泥浓度n回流系统：1）保证曝气池内维持足够的污泥浓度；2）通过改变回流比，改变曝气池的运行工况。n剩余污泥：1）是去除有机物的途径之一；2）维持系统的稳定运行。n供氧系统：提供足够的溶解氧一、活性污泥法第71页/共143页（二）活性污泥形态和组成1.活性污泥形态 2.活性污泥组成 1)具有代谢功能的活性微生物群体（Ma）2)微生物内源呼吸、自身氧化的残留物（Me）3)污泥絮体吸附的难于生物降

28、解的有机物（Mi）4)污泥絮体吸附的无机物质（Mii）一、活性污泥法第72页/共143页（三）活性污泥增长曲线污泥增长曲线见图2-2-4依次为停滞期、对数增殖期、减速增殖期、内源呼吸期活性污泥法选在减数增殖期或内源呼吸期一、活性污泥法第73页/共143页（四）活性污泥法性能指标1.混合液悬浮固体（MLSS）MLSS=Ma+Me+Mi+Mii2.混合液挥发性悬浮固体浓度（MLVSS）MLVSS=Ma+Me+Mi在条件一定时，MLVSS/MLSS是较稳定的，对城市污水，一般是 0.650.85MLSS常用X表示一、活性污泥法第74页/共143页3.污泥沉降比（SV）是指将曝气池中的混合液在量筒中静

29、置30分钟，其沉淀污泥与原混合液的体积比，一般以%表示；能相对地反映污泥数量以及污泥的凝聚、沉降性能，可用以控制排泥量和及时发现早期的污泥膨胀；正常数值2030%4.污泥容积指数（SVI）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:当SVI100时，沉淀性良好；当SVI=100200时，沉淀性一般；当SVI200时，沉淀性较差，污泥易膨胀。一、活性污泥法第75页/共143页5.污泥泥龄（c）曝气池中活性污泥总量与每日排放的污泥量之比，也称生物固体的平均停留时间（SRT）X=QwXr+(Q-Qw)Xe一、活性污泥法第76

30、页/共143页6.污泥负荷和曝气池容积负荷污泥负荷：单位重量活性污泥在单位时间内接受的有机污染物量有机物去除容积负荷一、活性污泥法第77页/共143页（五）活性污泥法的动力学基础1.莫诺德（Monod）方程Monod Monod 方程描述限制增长营养物的剩余浓度与微生物比增长方程描述限制增长营养物的剩余浓度与微生物比增长率之间的关系为率之间的关系为:式中式中 微生物比增长速度，时间微生物比增长速度，时间-1-1；m m微生物最大比增长速度，时间微生物最大比增长速度，时间-1-1；S S溶液中限制生长的底物浓度，质量溶液中限制生长的底物浓度，质量/容积；容积；KsKs饱和常数。即当饱和常数。即当

31、=m m/2/2时的底物浓度，时的底物浓度，故又称半速度常数，质量故又称半速度常数，质量/容积。容积。一、活性污泥法第78页/共143页微生物的增长速度与底物的降解速度有一个比例关系：微生物的增长速度与底物的降解速度有一个比例关系：当SKS时，-dS/dt=K1X当S6倍，水力负荷10倍，通常入池BOD5须200mg/L。（1）高负荷生物滤池工艺流程单级高负荷生物滤池（见图2-2-33）二级高负荷生物滤池（见图2-2-34）（2）高负荷生物滤池特点二、生物膜法第105页/共143页3.塔式生物滤池（1）结构和设计参数（2）特点 塔式生物滤池适宜于二级处理串联系统中作为第一级处理设备，也可以在废

32、水处理程度要求不高时使用二、生物膜法第106页/共143页4.生物接触氧化法 也称接触曝气法，兼有活性污泥法和生物膜法的优点。（1）工艺流程一段式：工艺流程（图2-2-36）；流态为完全混合式，微生物处于对数增殖后期和减速增殖前期。二段式：工艺流程（图2-2-37）；第一段：微生物处于对数增殖期，污泥负荷高于2，以低能耗、高负荷、快速的生物吸附和合成为主，第二段利用微生物的氧化分解。（2）构造池体、填料、布水布气、排泥装置对填料要求（3）特点二、生物膜法第107页/共143页5.生物转盘（1）工艺流程和工作原理 生物转盘的基本流程如图2-2-40。生物转盘又称半浸没生物膜法反应器，其核心处理装

33、置是表面附有生物膜的盘片。盘片作为生物膜的载体，当生物膜处于浸没状态时，废水有机物被生物膜吸附，当它处于水面以上时，大气的氧向生物膜传递，生物膜内所吸附有机物氧化分解，生物膜恢复活性。生物转盘每转动一圈即完成一个吸附-氧化的周期。生物转盘采用多级形式时，应逐级减少盘片数量。二、生物膜法第108页/共143页（2）生物转盘的结构组成：盘片、废水处理槽、水平轴、驱动装置。结构参数。（3）生物转盘的特点二、生物膜法第109页/共143页6.曝气生物滤池 与生物接触氧化池相似，区别在于前者截留过滤效果差，后者充分利用了截流过滤，因此不设二沉池。（1）曝气生物滤池工艺流程与工作原理曝气生物滤池的工艺流程

34、见图2-2-44。污水持续进入滤池，填料表面及内部产生的生物量增多，截留的悬浮物不断增加，当固体物质积累到一定程度，堵塞滤层表面，导致水头损失达到极限，此时用气水联合反冲洗，漂洗，恢复曝气生物滤池功能，进入下一周期。根据处理程度不同，曝气生物滤池分为一段（碳化）、二段（硝化）、三段（反硝化、除磷）工艺二、生物膜法第110页/共143页（2）曝气生物滤池构造组成：池体、滤料、承托层、布水布气系统、反冲洗系统；滤料性能要求；结构参数。（3）曝气生物滤池特点二、生物膜法第111页/共143页7.生物流化床（1）生物流化床工作原理 污水由流化床底部进入，当水流速度大到足以克服载体浮重时，载体介质呈流化

35、状态。流化的颗粒表面生长有生物膜，废水在流化床内同分散十分均匀的生物膜相接触而获得净化。两个概念：临界流化速度和冲出速度（2）生物流化床工艺类型二相生物流化工艺（图2-2-47）；三相生物流化工艺（流化床内直接充氧，不设体外脱膜设备）二、生物膜法第112页/共143页（3）生物流化床构造池体、布水器、沉淀区及三相分离器、载体二相流化床还需充氧装置和脱膜装置（4）生物流化床特点二、生物膜法第113页/共143页8.生物移动床 在生物滤池和流化床工艺基础上发展起来。载体的流化状态靠曝气和搅拌维持。（1）生物移动床基本工艺流程见图2-2-49（2）生物移动床组成池体、载体、出水装置、曝气和搅拌系统（

36、3）生物移动床特点二、生物膜法第114页/共143页三、污水生物脱氮除磷（一）污水生物脱氮1.生物脱氮基本原理氨化作用硝化作用首先通过下列作用形成硝酸盐然后通过反硝化作用形成N2而脱氮需要注意：硝化需碱度:7.14g CaCO3/g NH4+-N，反硝化产生碱度:3.47g CaCO3/g NO3-N,反硝化有机物需要量BOD5(g)=1.71NO2-N(g)+2.86NO3-N(g)应尽量避免内源反硝化消耗细胞物质，产生氨。第115页/共143页2.生物脱氮过程的影响因素（1）温度（2）溶解氧（3）pH（4）碳氮比（5）泥龄（6）有毒物质三、污水生物脱氮除磷第116页/共143页3.生物脱氮

37、的典型工艺前面所述序批式活性污泥法（SBR)和氧化沟可脱氮。缺氧/好氧脱氮工艺（A1/O法）见图（2-2-50）（1）A1/O法特点（2）A1/O法条件控制脱氮效率与污泥回流比及混合液回流比的关系公式成立的前提是：硝化及反硝化都较彻底三、污水生物脱氮除磷第117页/共143页（二）污水生物除磷1.生物除磷基本原理 当污水中氮磷浓度显著高于C:N:P=46:8:1时，需脱氮除磷工艺。生物法除磷原理见图2-2-51。聚磷菌在厌氧条件下通过水解聚合磷酸盐而获得能量，即聚磷菌体内ATP水解放出H3PO4和能量，同时转化为ADP，聚磷菌利用释放的能量吸收溶解性有机物供生命所需。聚磷菌在好氧条件下有氧呼吸

38、，分解吸收来的有机物释放出能量，能量为ADP获得，结合H3PO4形成ATP，在该过程中摄取的磷远大于细胞合成所需，磷以聚合磷酸盐形式贮存，形成污泥而除去。三、污水生物脱氮除磷第118页/共143页2.生物除磷的主要影响因素（1）温度（2）溶解氧（3）pH（4）碳源的数量和性质（5）泥龄三、污水生物脱氮除磷第119页/共143页3.生物除磷的典型工艺生物除磷的典型工艺为厌氧/好氧除磷工艺（A2/O法），见图2-2-52（1）A2/O法特点；（2）回流比控制；（3）水力停留时间；（4）泥龄控制。三、污水生物脱氮除磷第120页/共143页（三）污水同时生物脱氮除磷工艺（A2/O）A2/O法工艺见图2

39、-2-53，为A1/O与A2/O工艺合并。注意：厌氧池在缺氧池前；脱氮和除磷效率相互制约。三、污水生物脱氮除磷第121页/共143页四、厌氧生物处理（一）厌氧生物处理原理 厌氧生物处理又称厌氧消化或厌氧发酵，是指在无氧条件下，由厌氧和兼性微生物的共同作用将有机物最终分解为CH4和 CO2的过程。厌氧消化分为三阶段（见图2-2-55）：第一阶段：水解发酵；第二阶段：产氢和乙酸；第三阶段：产甲烷阶段。1.厌氧生物处理的主要优点2.厌氧生物处理的主要缺点第122页/共143页（二）影响厌氧生物处理的主要因素（1）温度（2）氧化还原电位（3）pH和碱度（4）营养物质（5）有毒物质四、厌氧生物处理第12

40、3页/共143页（三）厌氧生物反应器1.厌氧接触法厌氧接触法的工艺见图2-2-56；特征。2.两相厌氧消化工艺两相厌氧消化工艺见图2-2-57。由于厌氧水解发酵和产甲烷阶段微生物种群不一样，为提高消化效率，人为把两阶段设置在不同反应器，然后串联使用。特点厌氧生物处理工艺一般不设初沉池。四、厌氧生物处理第124页/共143页3.厌氧滤池厌氧滤池结构与好氧生物滤池相似，只是池顶密封,常见结构如图2-2-58；工艺特点4.升流式厌氧污泥床（UASB）UASB是在升流式厌氧滤池基础上发展而来，结构如图2-2-59；工艺特点5.厌氧膨胀颗粒污泥床（EGSB）EGSB是UASB的改进，主要是前者上升水流更

41、快，使颗粒污泥处于膨胀悬浮状态，结构见图2-2-60；工艺特点四、厌氧生物处理第125页/共143页6.厌氧内循环反应器（IC）IC反应器结构见图2-2-61，其特点是高径比较大，反应器分为两段，水流自下而上，依次经过第一反应室和第二反应室，每个反应室有单独的三相分离器；工艺特点7.厌氧膨胀床和厌氧流化床与前面EGSB不同之处在于填有比表面积较大的惰性载体颗粒。当膨胀率为110-120时称为膨胀床，膨胀率为120-170时称为流化床。工艺特点四、厌氧生物处理第126页/共143页四、厌氧生物处理（四）水解酸化好氧生物处理1.水解酸化好氧生物处理原理 水解酸化好氧生物处理工艺见图2-2-62。由

42、于水解酸化要求的厌氧环境没有产甲烷阶段严格，利用水解酸化将复杂有机物降解为低分子化合物，再通过好氧池进一步处理。2.工艺特征3.水解酸化池的结构、启动和运行水解酸化池几何尺寸配水系统出水收集装置排泥系统启动和运行第127页/共143页4.水解酸化好氧处理工艺参数根据污水处理难易程度分为城市污水和工业污水处理（1）城市污水处理参数水解酸化池工艺设计参数好氧池工艺设计参数（2）工业废水水解酸化工艺设计参数四、厌氧生物处理第128页/共143页五、污泥处理与处置（一）污泥的分类及性质1.污泥概念2.污泥的种类和性质 污泥处理的目的是降低有机物含量并减少水分，以便于运输和处置按废水处理工艺，污泥分类如

43、下：初沉池污泥腐殖质污泥与剩余活性污泥消化污泥化学污泥第129页/共143页污泥的基本性质：污泥固体含水率污泥比重污泥体积与含水量的关系当含水量大于80时，上式简化为：五、污泥处理与处置第130页/共143页3.污泥的产量4.污泥的处理污泥处理依次为：稳定处理去水处理最终处置与利用五、污泥处理与处置第131页/共143页五、污泥处理与处置（二）污泥的浓缩及应用原理游离水絮体水毛细水粒子水1.污泥水分类2.污泥浓缩方法（1）重力浓缩（2）气浮浓缩（3）离心浓缩第132页/共143页（三）污泥消化1.污泥好氧消化2.污泥厌氧消化（四）污泥脱水1.干化场脱水2.过滤机脱水五、污泥处理与处置第133页

44、/共143页（五）污泥最终处置1.综合利用堆肥物质回收2.最终处置卫生填埋干化焚烧湿式氧化五、污泥处理与处置第134页/共143页掌握：管线和泵站设计的基本方法。了解：排水系统的类型和功能。一、污水收集与提升第三章第三章 城市污水处理工程实践城市污水处理工程实践掌握：主要工业废水和生活污水处理规模的确定、厂址选择、总平面布置及水力流程确定的基本原则和方法。二、污水处理厂总体设计第135页/共143页三、处理工艺与构（建）筑物设计第三章第三章 城市污水处理工程实践城市污水处理工程实践掌握：污水处理工艺流程及污水处理程度的确定；污水一级处理工艺单元的类型、功能、设计原则及计算方法；污水二级处理工艺

45、单元的类型、功能、设计原则及计算方法；污水深度处理工艺单元的类型、功能、设计原则及计算方法；污泥处理工艺单元的类型、功能、设计原则及计算方法。熟悉：各处理单元构（建）筑物的基本结构和建筑形式。第136页/共143页掌握：污水、污泥处理过程中主要计量、监测仪器仪表的选择与使用。熟悉：污水、污泥处理流程中各单元的控制系统和仪表。四、污水及污泥处理常用仪表与过程控制系统第三章第三章 城市污水处理工程实践城市污水处理工程实践第137页/共143页第三章第三章 城市污水处理工程实践城市污水处理工程实践五、污水及污泥处理常用设备掌握：污水、污泥处理过程中常用设备的类型、性能、选型和适用范围。第138页/共

46、143页第三章第三章 城市污水处理工程实践城市污水处理工程实践六、污水、污泥处理常用材料、药剂熟悉：污水、污泥处理过程中常用材料和药剂的类型、性能和选用原则。第139页/共143页第四章第四章 工业废水处理工程实践工业废水处理工程实践掌握：主要工业废水处理的技术要点；主要工业废水的处理工艺和设计方法。熟悉：工业废水中主要污染物的处理技术。第140页/共143页第五章第五章 污水再生利用工程实践污水再生利用工程实践掌握：污水再生利用的基本原则；污水再生利用的工艺和设计方法。第141页/共143页第六章第六章 污水自然净化工程实践污水自然净化工程实践熟悉：工湿地、稳定塘的适用条件、工艺设计与计算方法。了解：土地处理的技术方法及类型。第142页/共143页感谢您的观看！第143页/共143页