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水污染控制工程第九章:污水水质和污水出路污水的类型:生活污水、工业废水、初期雨水、城镇污水污水的性质与污染指标：污水的物理性质与污染指标：温度、色度、嗅和味、固体物质其中固体物质中：TS（总固体）=DS（溶解性固体）+SS（悬浮固体）固体残渣=VS（挥发）+FS（固定）溶解性固体一般表示盐类的含量，悬浮固体表示水中不溶解的固态物质的量，挥发性固体反映固体的有机成分含量。污水污染指标一般可分为物理性质、化学性质和生物性质污水的化学性质与污染指标：有机物：生物化学需氧量（BOD）、化学需氧量（COD）、总有机碳（TOC）、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、苯类化合物其中化学需氧量中，可生化性：BOD5/CODCr比值＜1.0；＜0.3难生化降解；＞0.3可生化降解无机物：pH、植物营养元素：（N、P）、重金属、无机性非金属有害有毒物国际上一般认为总磷（TP）浓度为0.02mg/L，总氮（TN）浓度为0.2mg/L是富营养化发生的临界浓度污水的生物性质与污染指标：细菌总数、大肠菌群、病毒水质标准：水环境质量标准：地表水环境质量标准（5类）、海水水质标准（4类）、地下水质量标准污水排放标准：浓度标准、总量控制标准、国家排放标准、行业排放标准、地方排放标准第十章污水的物理处理物理处理对象主要是：漂浮物和悬浮物格栅的定义及作用：由一组平行金属栅条或筛网制成，倾斜安装在污水渠道、泵房集水井进口处或污水处理厂端部。用于拦截较粗大的悬浮物或漂浮物；被拦截的物质称为栅渣格栅的类型：按形状：平面格栅和曲面格栅；按格栅栅条的净间距分为：粗格栅〔50～100mm〕、中格栅〔10～40mm〕、细格栅〔1.5～10mm〕按清渣方式：人工清灰和机械清灰筛网的去除效果相当于初次沉淀池的作用沉淀法用于下列几个方面：用于废水预处理，如沉砂池用于污水进入生物处理构筑物前的初级处理，如初沉池用于生物处理后的固液分离，如二沉池用于污泥处理阶段的污泥浓缩，如污泥浓缩池沉砂池用于去除污水中易沉降的无机性颗粒物，沉淀池用于分离悬浮固体沉砂池类型：平流式沉砂池、曝气沉砂池和旋流沉砂池沉淀池的类型：平流式，竖流式，辐流式、（斜流沉淀池）为了解决沉淀池的排泥问题，浅池理论在实际应用时，把水平隔板改为倾角为a（60°）的斜板或斜管。提高沉淀池效果的有效途径：斜流沉淀池：浅池理论、曝气搅动、回流部分污泥气浮法的类型：电解气浮法：利用电解作用产生氢气和氧气将微小颗粒上浮，适用于脆弱絮状悬浮物。分散空气气浮法：包括微气泡曝气和剪切气泡法。溶解空气气浮法：真空气浮法和加压溶气气浮法。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污水的生物处理技术分为好氧生物处理/缺氧生物处理/厌氧生物处理好氧生物处理是城镇污水处理的主要方法，高浓度有机污水的处理常常用到厌氧生物处理悬浮生长法的典型代表是活性污泥法，而附着生长法的典型是生物膜法发酵：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中间产物，同时释放能量并产生不同的代谢产物。供氢体和受氢体都是有机物的生物氧化作用发酵与呼吸比较：发酵是在无分子氧的情况下进行的生物氧化，只有部分氧化过程，氢受体不是氧分子，而是底物本身未完全氧化的中间产物。呼吸是在分子氧参与下的生物氧化，反应的最终受氢体是分子氧（好氧呼吸）或氧化型化合物（缺氧呼吸），氧化较为彻底。根本区别在于：电子载体不是将电子直接传递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产能：好氧呼吸缺氧呼吸发酵异养型微生物，以有机物为底物（电子供体）；自养型微生物，以无机物为底物（电子供体）。微生物的生长曲线分为四个时期：停滞期、对数期、稳定期、衰亡期微生物生长影响因素：营养、温度、pH、溶解氧、有毒物质营养是微生物生长的物质基础，好氧微生物要求碳氮磷比为BOD5：N：P：=100：5：1，厌氧微生物要求碳氮磷比为BOD5：N：P=100：6：1活性污泥法曝气池pH值适宜为6.5-8.5。好氧生物处理的溶解氧一般以2-3mg/L为宜。缺氧反硝化一般应控制溶解氧在0.5mg/L以下，厌氧释磷则要求溶解氧低于0.3mg/L，产甲烷要求严格厌氧。第十二章活性污泥法活性污泥组成：细菌、真菌、原生动物和后生动物活性污泥组成：有活性的微生物（Ma）、微生物自身氧化残留物（Me）、吸附在活性污泥上不能被微生物所降解的有机物（Mi）、无机悬浮物固体（Mii）活性污泥评价方法：混合液悬浮固体浓度MLSS=Ma+Me+Mi+Mii混合液挥发性悬浮固体浓度MLVSS=Ma+Me+Mi活性污泥法曝气反应池的基本形式：推流式、完全混合式、封闭换流式、序批式膜生物反应器原理：利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。曝气设备分类及性能指标：曝气装置，又称为空气扩散装置，是活性污泥处理系统的重要设备，可以实现充氧和搅动混合两大作用。按曝气方式可以将其分为鼓风曝气装置和表面（机械）曝气装置两种鼓风曝气系统由空气净化器、鼓风机、空气输送管道以及曝气装置所组成。表面曝气装置的分类：竖轴式表面曝气装置和横轴式表面曝气装置衡量曝气设备的技术性能指标：1)氧的利用率：，是指通过鼓风曝气系统转移到混合液中的氧量占总供氧量的百分比（%）；2)充氧能力（动力效率）：每消耗1度电转移到混合液中的氧量（kgO2/kw.h）。3）氧转移速率：通过表面机械曝气装置在单位时间内转移到混合液中的氧量（mgO2/L*h）注：1)和3)用于鼓风曝气系统，2)和3)用于机械曝气系统。水力停留时间：需氧量：有机物降解需氧和内源代谢需氧曝气池体积的设计计算方法有：有机物负荷法、污泥泥龄法、水力停留时间法第十三章生物膜法生物膜法包括生物滤池、生物转盘、生物接触氧化池、曝气生物滤池及生物流化床等工艺形式，其共同的特点是微生物附着生长在滤料或填料表面上，形成生物膜。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。提供微生物附着生长的惰性载体称之为滤料或填料生物膜表层生长的是好氧和兼性微生物，内层的微生物处于厌氧状态原生动物和后生动物可以作为指示生物，当后生动物出现在生物膜时，表明水中有机物含量很低并已稳定，污水处理效果良好在正常运行的生物滤池中，随着滤床深度的逐渐下移，生物膜中的微生物逐渐由低级趋向高级，种类逐渐增多，但个体数量减少。生物膜上层以菌胶团为主，最厚，下层以原生动物和后生动物为主。由于水解过程比生物代谢过程要慢得多，水解过程是生物膜污水处理速率的主要限制因素生物膜法处理工艺方面的特征：对水质、水量变动有较强的适应性；适合低浓度污水的处理；剩余污泥产量少；运行管理方便生物滤池是在污水灌溉的实践基础上发展起来的人工生物处理法；生物滤池一般主要由滤床及池体、布水装置和排水系统等三部分组成生物滤池法的基本流程是由初沉池、生物滤池、二沉池组成生物滤池的工作原理：含有污染物的废水从上而下从长有丰富生物膜的滤料的空隙间流过，与生物膜中的微生物充分接触，其中的有机污染物被微生物吸附并进一步降解，使废水得以净化；主要的净化功能是依靠滤料表面的生物膜对废水中有机物的吸附氧化作用。与活性污泥工艺的流程不同的是，在生物滤池中常采用出水回流，而基本不会采用污泥回流普通生物滤池的优点：处理效果好、出水水质稳定。缺点：占地面积大，易于阻塞，灰蝇很多，影响环境卫生生物滤池主要有以下几种形式：普通生物滤池和高负荷生物滤池（包括塔式生物滤池和回流式生物滤池）影响生物滤池性能的因素：滤池高度、负荷、回流、供氧生物接触氧化法是一种介于活性污泥法与生物滤池之间的生物膜法处理工艺生物接触氧化池由池体、填料、布水系统和曝气系统等组成，曝气装置多为鼓风曝气系统曝气生物滤池的构造，由池体、布水系统、布气系统、承托层、滤层、反冲洗系统等组成，池底设承托层，上部为滤层。一般选用卵石作承托层，城市污水处理一般采用滤头布水布气系统曝气生物滤池工艺类型：根据进水流向的不同，主要有下向流式（滤池上部进水，水流与空气异向运行）和上向流式（池底进水，水流与空气同向运行）第十四章人工湿地填料、植物、微生物和动物是构成人工湿地生态系统的主要组成部分人工湿地的类型：按系统布水方式的不同或水在系统中流动方式的不同，人工湿地可分为：表面流湿地、水平潜流湿地、垂直流湿地去污原理：湿地系统通过物理、化学、生物的综合反应过程将水中可沉降固体、胶体物质、BOD、N、P、重金属、难降解有机物、细菌和病毒等去除，显示了强大的多功能净化能力。第十五章污水的厌氧处理厌氧硝化的四类群：发酵性细菌、产氢产乙酸菌、同型产乙酸菌、产甲烷菌最早的厌氧生物处理构筑物是化粪池，HRT很长、处理效率很低、浓臭的气味现代高速厌氧反应器：厌氧接触法工艺、厌氧生物滤池工艺、上流式厌氧污泥床（UASB）工艺、EGSB：膨胀颗粒污泥床；IC：内循环厌氧反应器；ABR：折流板厌氧反应器。现代高速厌氧反应器的主要特点：HRT与SRT分离，SRT相对很长，HRT则较短，反应器内生物量很高。HRT大大缩短，有机负荷大大提高，处理效率也大大提高；微生物不呈悬浮生长状态，而是呈附着生长EGSB反应器，处理低温低浓度的有机废水；IC反应器，处理高浓度有机废水，可达到更高的有机负荷。能形成沉降性能良好、活性高的颗粒污泥是UASB反应器的重要特征；颗粒污泥的形成与成熟，是保证UASB反应器高效稳定运行的前提。在反应器的上部设置了气、固、液三相分离器内循环厌氧反应器IC特征是在反应器中装有两级三相分离器，反应器下半部分可在极高的负荷条件下运行。可以看作是由2个UASB反应器叠加串联构成ABR（厌氧折流板反应器）在结构上类似于串联了几个UASB，但无需三相分离器一般反应器格数为3-5格；第十六章污水的化学与物理化学处理化学混凝/絮凝处理的对象主要是水中的微小悬浮物和胶体杂质。絮凝沉降作用：中和胶体和悬浮物颗粒表面电荷，使其克服胶体和悬浮物颗粒间的静电排斥力，从而使胶体脱稳的过程混凝原理包括：压缩双电层作用、吸附架桥作用、网捕作用、表面吸附机理、电荷中和作用对高分子混凝剂特别是有机高分子混凝剂，吸附架桥可能起主要作用；凝聚和絮凝总称混凝常用的混凝剂：无机盐类混凝剂和高分子混凝剂高分子混凝剂分为无机和有机两类无机盐类混凝剂目前应用最广的是铝盐和铁盐，主要有：硫酸铝、氯化铝、硫酸铁、氯化铁、聚合硫酸铁、聚合氯化铝我国高分子无机聚合混凝剂用量占混凝剂的80%以上，其中聚合氯化铝和聚合硫酸铁应用较广有机高分子混凝剂有天然和人工合成两类，我国当前使用较多的是人工合成的聚丙烯酰胺合成有机高分子絮凝剂分类：非离子、阴离子、阳离子、两性高级氧化工艺：以自由羟基（-OH）作为主要氧化剂；这种工艺采用两种或多种氧化剂联用发生协同效应或者与催化剂联用高级氧化工艺的特点：高氧化性、反应速率快、提高可生物降解性，减少三卤甲烷和溴酸盐的生成膜析法是利用薄膜以分离水溶液中某些物质的方法的统称。目前有渗析法、电渗析法、反渗透法和超过滤法等。半透膜的三种渗析作用:1依靠薄膜中”孔道”的大小、2依靠薄膜的离子结构分离、3依靠薄膜的选择性溶解性；在废水处理中最常用的半透膜是离子交换膜。在膜析法中，物质透过薄膜需要动力，目前利用的有三种动力：①分子扩散作用；②电力；③压力。依靠分子自然扩散的是渗析法，用压力的是反渗透法和超滤法，用电力的是电渗析法反渗透法是一种借助压力促使水分子反向渗透，以浓缩溶液或废水的方法。反渗透膜的种类很多，目前研究得比较多和应用较广的是醋酸纤维素膜和芳香族聚酰胺膜反渗透的装置主要有板框式、管式、螺旋卷式和中空纤维式。反渗透工艺一般包括预处理和膜分离两部分。第十八章污泥的处理与处置污泥的来源生活污水和工业废水的处理过程中分离或截流的固体物质统称为污泥按污水处理工艺的不同，可分为：初沉污泥：来自污水处理的出沉池剩余污泥：来自污水生物处理系统的二沉池或生物反应池，基本上是微生物机体消化污泥：经过厌氧硝化或好氧硝化处理的污泥化