水污染控制工程

1、1. 废水可分为生活污水和工业废水。2. 固体污染物在水中分悬浮物（ SS）和溶解固体（ DS），三种分散形态： 溶解态（直径小于 1nm）、胶体态（直径为 1100nm）和悬浮态（直径大 于 100nm）。3. 需氧污染物： 生化需氧量（BOD）、化学需氧量（COD）、总需氧量（TOD） 和总有机碳（ TOC）。4. 毒性污染物（1）无机污染物：汞、铬、镉、铅、锌、镍、铜、钴、锰、钛、钒、钼、 锑、铋等（2）有机污染物：挥发分、苯并（ a）芘、 DDT、 六六六（3）放射性污染物5. 其他污染物（1）营养性污染物：（氮和磷）（2）生物污染物（3）感官污染物（4）酸碱污染物（5）油类污染物（6

2、）热污染6. 废水处理的分级（1）一级处理：主要处理对象是较大的漂浮物和悬浮物，采用的分离设备 依次为格栅、沉砂池和沉淀池。节流与沉淀池的污泥可进行污泥消化或其他 处理。条件许可时，出水可排放于水体或用于污水灌溉。以及处理有时也叫 做机械处理。（2）二级处理：出水水质要求高的场合，在以及处理的基础上，机型生物 化学处理，叫做耳机处理。 耳机处理的对象是被微生物利用和讲解的污染物， 如胶体态和溶解态的有机物、 氮和磷等，采用典型设备有各种生物反应器 （如 生物曝气池或生物滤池等）和二次沉淀池。产生的污泥经浓缩后进行艳阳消 化或其他处理， 出水可排放或再利用。 耳机处理也叫做生化处理或生物处理。（

3、3）三级处理：对出水要求更高是，在耳机处理后，进行三级处理，三级 处理的主要对象是才六的污染物及其他溶解物质，所采用的方法有化学絮 凝、过滤等。有时三级处理的目的不是为了排放而是为了再利用（如用作工 业用水）。对象包括去除废水中的细小悬浮物、难生物降解的有机物、微生 物和盐分等。方法有吸附、例子交换、反渗透、消毒等。三级处理也称高级 处理或深度处理。但是，尽管在处理程度或深度上，两者基本相同，单三级 处理强调顺序性，其前必有一、二级处理；高级处理至强调处理升读，其前 不一定有其他处理一级处理二级处理三级处理污水格栅沉砂池初沉池生物反应池沉池混凝沉淀、过滤 离子交换、消毒等栅渣处理沉砂处理一级处

4、理出水（排放、灌溉）污泥回流二级处理出水（排放、灌溉）三级处理出水（排放、再用）浓缩池沉渣处理7. 重力沉降法自由沉降 絮凝沉降：絮凝沉降是一种絮凝性固体颗粒在稀悬浮液中的沉降。虽然悬浮 固体浓度也不高，但颗粒在沉降过程中接触碰撞时能互相聚集为较大的絮 体，因而颗粒粒径和沉降速度虽沉降时间的延续而增大。颗粒在初次沉淀池 内的后期沉降及生化处理中污泥在二次沉淀池中的初期沉降 ,就属这种类型 成层沉降也称集团沉降。区域沉降或拥挤沉降 压缩沉降，生化污泥在二次沉淀池和你浓缩池内的浓缩过程属于这种类型8. 沉降速度表达式( s1) g18g (Ss 1)18，分别为液体的动力粘度和运动粘度SS固体相对

5、密度9. 理想沉淀池：（1）在沉淀池内各过流断面的所有点上，水都以速度 v 作为水平流动（2）进水中的悬浮固体颗粒沿水深呈均匀分布，其水平分速等于水流速v，并以竖直分速 u 匀速下降（3）颗粒一经沉到池底即被除去而不再重新浮起Hv HBv Qu0q0 和深度无关0 L LB A 010. 普通沉淀池 普通沉淀池可分为：平流式、竖流式和辐流式三种 普通沉淀池可分为（功能） ：入流区、沉降区、出流区、污泥区和缓冲区五 个功能区。11. 沉降区设计（ 计算 ）由设计流量 Q（ m3/h）和表面符合 q 按 A=Q/q 计算沉降区表面积 A（） 由与 Q 对应的水流速度 v（mm/s）和沉降时间 t，

6、按 L2=3.6vt 计算沉降区长 L2（m）。按 B2=A/L 2计算池宽 B2（m）并按 L2/b=45 的要求得单池或单个宽 b（m） 的近似尺寸由 n=B2/b 计算沉淀池座数工艺分格数 n。（n 需为正整数）12. 污泥区设计（ 计算 ）V 24QT（C0 C） 100VW（100 P） 103Q废水设计流量， m3/hC0，C分别为进水和出水的 SS浓度， mg/LP泥渣含水率， %泥渣容量 kg/m3，泥渣主要为有机物且含水量在 95%以上取 1000kg/m3 T排泥周期，一般取 12d13. 混凝澄清法 是给水和废水处理中应用得非常广泛的方法。它既可以降低远水的浊度、色 度等

7、感官指标，又可以去除多种有毒有害污染物；即可以自称独立的处理系 统，又可以与其他单元过程组合，形成联合处理系统。电动电位或 电位越高越稳定14. 脱稳和凝聚 按机理脱稳和凝聚可分为压缩双电层、电性中和、吸附桥连和网罗卷带四种15 常用混凝剂及其性能 目前常用的混凝剂有无机金属盐类和有机高分子聚合物两大类。 前者主要铁 系和铝系等高价金属盐，可分为普通铁、铝盐；后者则分为人工恒诚和天然 两类。铁和铝的聚合盐，是具有一定碱化度的五级高分子聚合物，与普通铁、铝盐 相比，具有投加剂量小、絮凝生成快、对水质的适应范围广以及谁解释小号 水中碱度少等一系列优点，因而应用得日益广泛。它们的混凝效果除雨水有 关

8、外，主要取决于产品的盐基度（也称碱化度）和有效成分。人工合成的有机高分子絮凝剂都是水溶性的链状高分子聚合物， 重复单元中 含有较多能强烈媳妇胶体和细微悬浮物的官能团， 并且应有足够的分子长度 和分子量。根据聚合物所带集团能否离解及离解后所剩离子典型，有机高分 子絮凝剂可分为阴离子型、阳离子型和非离子型三类。天然高分子絮凝剂的应用元不如人工合成的广泛。 主要原因是他们的电荷密 度小，分子量较低，且容易发生降解而失去活性。16. 混凝条件： pH 值、水温（温度越高效果越好） 、混凝剂的种类和用量，以 及搅拌强度、搅拌时间。17. 好氧生物处理和厌氧生物处理分解过程有机物微生物微生物净增殖部分细胞

9、内院呼吸产物 +能能量+代谢产物（ CO 2，H2O，SO42,PO43-，NH3等）余能释放随水排走有机物好氧分解过程微生物同化有机物细胞释放分解细胞能量 + 有机酸，醇， 微生物 醛及C2，O N3H，H2S等CO2， H4+能产甲烷过程发酵产酸过程有机物厌氧分解过程 好氧生物处理和厌氧生物处理的区别1. 参与的微生物群不同，好氧生物处理可以是由一大类群好氧微生物一次 完成，而厌氧生物处理是由数群代谢特征差异很大的厌氧和兼性厌氧微 生物接替完成的。2. 代谢产物不同。好氧生物处理中，有机物被转化为 CO2， H2O，SO42-， PO43-，NH3 等。厌氧生物处理中， 有机物依次被转化为

10、众多的中间有机 物，以及 CO2、H2、H2S、NH3 、及 CH4 等最终产物，产物成分复杂有 异臭。一些气态物质如 CH4 可做燃料。3. 反应速率不同。好氧生物处理由于以氧作为氢受体，他有机物转化速率 快，处理单位废水所需处理设备小；厌氧生物反应速率满，处理单位废 水所需处理设备大。4. 对环境要求不同。好氧生物处理要求充分供氧，对其他环境条件要求不 大严格；厌氧生物处理要求绝对厌氧环境，对其他环境条件要求甚严。18. 活性污泥和活性污泥法活性污泥： 是由多种好氧微生物与兼性厌氧微生物与废水中的有机的和无机 的固体物混凝交织在一起，形成的絮状体，活性污泥的结构和功能中心是细 菌形成的菌胶

11、团。活性污泥法处理系统由以下几部分组成： 曝气池：使活性污泥与废水中得有机污染物充分接触。吸附和氧化分解有机 污染物。二次沉淀池：用以分离曝气池出水中的活性污泥，它是相对初沉池而言的。 污泥回流系统：将二次沉淀池中得一部分沉淀污泥回流到曝气池，以供应曝 气池赖以进行生化反应所需的微生物。剩余污泥排放系统：曝气池内污泥不断增殖，增殖的污泥作为剩余污泥从剩 余污泥排放系统排出虚线部分不要）活性污泥经理对数增殖期、衰减期，和内源呼吸期三个阶段。 对数增殖期微生物不受营养条件的限制， 但此时凝聚性能差， 分离效果不好， 因而处理效果差。在衰减期由于营养条件， 活性污泥的增长受到限制， 因而增殖速率逐渐

12、下降， 这种情况下，污泥的凝聚沉降性能较好。 在内源呼吸期，由于营养缺乏，微生物开始代谢自身细胞物质。 在营养水平高的条件下，由于细菌活力强，难以形成絮凝体。只有在营养相 对不足和能量水平较低的情况下，细菌活力低、运动能力弱，彼此才易结合 成絮凝体。在活性污泥混合液中， 如果污泥负荷高， 微生物处于对数增殖期， 能量水平高，污泥凝聚性能差；反之，污泥复合底，微生物处于帅假期或其 后期，此时由于能量水平低，故易凝聚。普通活性污泥法曝气池的末端呈现 后一状态。20. 活性污泥性能指标混合液悬浮固体（ MLSS ）：一般混合液挥发性悬浮固体（ MLVSS）和 MLSS 比值为 0.7 左右。好氧速率

13、（ OUR）污泥沉降比（ SV）污泥体积指数 SVI4104 SVSVI 10 SV SV是污泥沉降比 X是污泥浓度（SVI200 污泥沉降性能不好） X21. 影响活性污泥的环境因素1. 溶解氧（ 2mg/m3）2. 水温（ 1525之间）3. 营养料（ m （BOD5）： m （N）: m （P）=100:5:1）4. 有毒物质22. BOD 的污泥负荷：LS 指单位重量活性污泥在单位时间内所承受的有机污染物量，单位是kg/（kg.d）QS0Ls VXS0=曝气池入流废水 BOD5 浓度,kg/m3V= 曝气池容积， m3 X=曝气池 MLSS 浓度， kg/m33Q=废水流量 m3/d2

14、3. 污泥平均停留时间 ts（SRT）系统内活性污泥量（ kg）SRTSRT 每天从系统内排出的活 性污泥量（ kg/ d）tsVXQW X rX0 RXr1RQW=剩余污泥排出量， kg/m3X0=净化水的污泥浓度， mg/LXr= 回流污泥浓度， mg/L X=混合液悬浮固体浓度 MLSS 浓度， mg/L R=污泥回流比。计算 MLVSSR0 aQSr bVXa（平均转化 1kg 的 BOD 的需氧量 kg/kg）b（微生物以 VSS 计滋生延缓的需氧量 kg/kg.d） 序批式活性污泥法特点：1. 不需要二沉池和污泥回流设备，不知紧凑占地少，节省基建投资及运行费用 低2. SVI 值较

15、低，污泥易于沉淀，不易发生污泥膨胀3. SBR 系统各个反应器相互独立， 每个 SBR 池可根据进水水质、 水量的不同适 当调整运行参数，比其他生化处理系统更易维护，运行方式灵活方便。4. 耐冲击负荷。24. 曝气池 BOD 负荷计算法QS0 QS0VLSXLvS0=曝气池入流废水 BOD5 浓度,kg/m3 X=曝气池 MLSS 浓度， kg/m3Q=废水流量 m3/dLS=单位重量活性污泥在单位时间内所承受的有机污染物量污泥膨胀与上浮现象。污泥膨胀原因： 除了理化、 生物及生化方面的原因外， 还有运行管理和构筑物结 构形式等方面，污泥膨胀大致区分为丝状膨胀和非丝状膨胀两种。 污泥上浮：污泥

16、脱氮上浮和污泥腐化上浮。25. 厌氧生物处理法 在隔绝空气的条件下， 依赖兼性厌氧菌和专性厌氧菌的生物化学作用， 对有机物 进行生物降解的过程， 称为厌氧生物处理法或厌氧消化法。 厌氧生物处理法主要 对象为高浓度有机废水厌氧生化分为三个阶段： 第阶段 （又称水解阶段 ）,废水及污泥中得不溶性大分子 有机物如蛋白质、 多糖和脂肪经发酵细菌水解后， 分别转化为氨基酸、 葡萄糖和 甘油等水溶性的小分子有机物。紧接着是第阶段（即酸化阶段） ，该阶段包括 两次酸化过程。在酸化（ 1）中，发酵细菌将小分子有机物进一步转化为以下两 类简单有机物：第 1 类为能被甲烷细菌直接利用的有机物，如乙酸、甲酸、甲醇

17、和甲胺等；第 2类为不能被甲烷细菌直接利用的有机物， 如：丙酸、丁酸、乳酸、 乙醇等。不完全厌氧消化或酸发酵到此结束。在第生化阶段的酸化（2）中，产氢产乙酸菌将上述第 2 类有机物进一步转化为氢气和乙酸。在第生化阶段 中，甲烷细菌吧甲酸、乙酸、甲胺、甲醇和（ CO2+H2）等基质通过不同的路径 转化为甲烷，其中最主要的基质为乙酸和（ CO2+H2）。26. 发酵的控制条件 m （COD）： m （N）: m （P）=200:5:1 或 m （C）：m （N）:=1216 环境条件： 氧化还原电位：高温厌氧消化系统适应的氧化还原电位为 -500 -600mv，中温厌 氧消化系统适应的氧化还原电位

18、为 -300 -380mv。产酸细菌对氧化还原电位的要 求不甚严格，甚至可在 +100mv -100mv 的兼性条件下生长繁殖；而甲烷细菌最 适宜的氧化还原电位为 -350 mV 或更低温度：厌氧消化分为常温消化、中温消化和高温消化相应的温度范围为415、2040和 4570在这一范围内，厌氧生物的比增长速率最大，相应的产气率 最高，即 COD 的转化率也较高，偏离这一温度范围，甲烷菌的比增长速率菌大 幅度降低。pH值和酸碱度。一般认为，实测值应在 7.2-7.5之间为好。低于 7.0时，pH 值并 不稳定，有继续下降的趋势。低于 6.5 时，将使正常的处理系统遭到破坏。如果 原废水 pH值高

19、于 9或低于 5，会导致处理系统的 pH值很快偏移。一般希望 pH 值为 68.系统中挥发性脂肪酸浓度（以乙酸计）以不超过 3000 /L 为佳。重碳 酸盐及氨氮对保持稳定的 pH 值有重要作用。一般要求在 2000 /L 以上，氨氮 浓度以介于 50200 /L 为佳 毒物：凡对厌氧处理过程起一直作用或毒害作用的物质都可称毒物。 无机酸的浓 度不应使消化液的 pH 值降到 6.8 以下，氨氮浓度不宜高于 1500 /L。27. 上流式厌氧污泥反应器（ UASB ）特点污水自下而上通过 UASB 。反应器底部有一个高浓度、高活性的污泥床，污水中 的大部分有机污染物在此间经过厌氧发酵降解为甲烷和

20、二氧化碳因水流和气泡 的搅动，污泥床之上有一个污泥悬浮层 .反应器上部有设有三相分离器，用以分 离消化气、 消化液和污泥颗粒。 消化气自反应器顶部导出； 污泥颗粒自动滑落沉 降至反应器底部的污泥床；消化液从澄清区出水。 UASB 负荷能力很大，适用 于高浓度有机废水的处理。运行良好的 UASB 有很高的有机污染物去除率，不 需要搅拌，能适应较大幅度的负荷冲击、温度和 pH 变化。28. 生物脱氮1. 氨化：含氮有机物在微生物的作用下被分解产生氨的过程成为氨化，一般在二 级生物处理中完成。2. 硝化：在有氧条件下，通过氨氧化菌和亚硝酸氧化菌的作用将氨氧化呈亚硝酸 和硝酸的过程，称为硝化。NH 4 1.5O2 亚硝酸细菌 NO2 H 2O 2H 能量NO2 0.5O2 硝酸盐菌 NO3 2H 能量由上式