环保工程师专业知识精讲班课件讲义21-30讲

1、 保 存 打 印 关 闭 环保工程师专业知识一精讲班第21讲讲义厌氧生物处理工艺的发展和厌氧生物处理反应器厌氧生物处理工艺的发展第一代厌氧反应工艺20世纪50年代以前开发的厌氧消化工艺常被称为第一代厌氧反应器，其典型代表是普通厌氧消化池和厌氧接触工艺。第二代厌氧反应工艺第二代厌氧反应工艺以提高厌氧微生物浓度和停留时间、缩短液体停留时间为目标。其典型代表有厌氧滤器、升流式厌氧污泥床、厌氧流化床、厌氧附着膜膨胀床和厌氧折板式反应器等。与第一代厌氧工艺相比，第二代工艺更加注重对系统环境条件的控制，反应器中通常增加了温控设施和搅拌装置，通过不同的运行方式在反应器内保持很高浓度的生物量。 3.第三代厌氧

2、反应工艺由于第二代厌氧反应工艺存在着一定的缺点，出现了第三代厌氧反应器，其共同特点是：微生物以颗粒污泥固定化方式存在于反应器中，反应器单位容积的生物量更高，能承受更高的水力负荷，并具有较高的有机污染物净化效能，具有较大的高径比，占地面积小等。其典型工艺有：厌氧膨胀颗粒污泥床、厌氧内循环反应器、升流式厌氧污泥床过滤器等。厌氧生物处理反应器1.厌氧接触法普通消化池具有不能保留或补充厌氧活性污泥的缺点，为了克服这个缺点，在消化池后设沉淀池，将沉淀污水回流至消化池，形成了厌氧接触法。在机械或水力或压缩沼气的搅拌下，消化池内呈完全混合状态。该系统既使污泥不流失、出水水质稳定，又可提高消化池内污泥浓度，从

3、而提高了设备的有机负荷和处理效率。然而，从消化池排出的混合液在沉淀池中进行固液分离有一定的困难。为了提高沉淀池中混合液的固液分离效果，要进行脱气，沉淀采用较多的是真空脱气装置。厌氧接触法具有如下特点：耐冲击能力强；消化池的容积负荷较普通消化池大大缩短；可以直接处理悬浮固体含量较高或颗粒较大的料液； 出水的水质好，但需增加沉淀池、污泥回流和脱气设备；混合液难于在沉淀池中进行固液分离，污泥中脱气不彻底。 2.两相厌氧消化工艺两相厌氧消化工艺实现了生物相的分离，使产酸相和产甲烷相成为两个独立的处理单元以便于分别调控，确保发挥两大类微生物各自优势所需的条件，大幅度提高了废水处理能力和反应器的运行稳定性

4、，又进一步提高了厌氧法处理废水的能力和范围。两相厌氧消化工艺的主要特征是：产酸相反应器可以在高的负荷下运行，产甲烷相反应器也在最佳的工作状态下运行，两相厌氧工艺总体负荷比单相工艺有明显提高。两相厌氧消化工艺运行相对稳定，承受冲击负荷的能力强。 当污水中含有大量硫酸盐等抑制物时，可以通过在两相反应器中间增设硫化氢等有害物质脱除装置，降低产甲烷菌受抑制的程度。工艺系统相对复杂。厌氧生物滤池厌氧生物滤池的构造类似于一般的生物滤池，池内放置滤料，但池顶密封，产生的沼气聚焦在池顶部罩内，并从顶部引 出。处理水所挟带的生物膜，一般在滤后高沉淀池分离。按水流方向，厌氧生物滤池可分为升流式、降流式和升流式混合

5、型。填料是厌氧生物滤池的主要部分，其选择对滤池的运行有着重要的影响，影响因素主要有材质、粒度、表面性质、比表面积和空隙率等。工程中，设计的填料堆积高度一般控制在2m左右。升流式厌氧生物滤池中，生物量除大部分以生物膜的形式附在滤料表面，还有少部分以厌氧活性污泥的形式存在于滤料间隙中，其生物总量比降流式高，因此效率高，但是升流式厌氧生物滤池底部易于堵塞，污泥浓度沿深度分布不均，而降流式堵塞则较轻。厌氧生物滤池的主要优点是：微生物浓度较高，因此能承受较高的有机负荷及冲击负荷，不需搅拌和回流污泥，设备简单，操作方便，能耗低，启动时间短，泥龄长，水力停留时间较短，反应器的体积小。升流式厌氧污泥床反应器简

6、称UASB反应器，是一种悬浮生长型的消化器，由反应区、沉淀区和气室三部分组成。在反应器底部是浓度较高的污泥层，称为污泥床，在污泥床上部是浓度较低的悬浮污泥层，通常把污泥层和悬浮层称为反应区，在反应区上部设有气、液、固三相分离器。污泥床污泥床位于整个反应器的底部，污泥床内具有很高的污泥生物量，由于污泥层中的污泥量比悬浮层大，底物浓度高，酶的活性也高，有机物的代谢速度较快，因此，大部分有机物在污泥层被去除。污泥悬浮层污泥悬浮层位于污泥床的上部，由高度絮凝的污泥组成，一般为非颗粒状污泥，其沉速要明显小于颗粒污泥的沉速，靠来自污泥床中上升的气泡使此层污泥得到良好的混合。这一层污泥担负着整个反应器有机物

7、降解量的1030左右。沉淀区位于反应器的顶部，作用是使得由于水流的挟带作用而随上升水流进入出水区的固体颗粒在沉淀区沉淀下来，并沿沉淀区底部的斜壁滑下而重新回到反应区内，以保证反应器中的污泥不至于流失，保证了污泥床中污泥的浓度。三相分离器一般设在沉淀区的下部，但有时也可将其设在反应器的顶部，其主要作用是将气、固、液三相加以分离，将沼气引入集气室，将处理出水引入出水区，将固体颗粒导入反应区。升流式厌氧污泥床的混合是靠上流的水流和消化过程中产生的沼气气泡来完成的。因此，一般采用多点进水，使进水较均匀地分布在污泥床的断面上。常采用穿孔管布水和脉冲进水。该反应器的特点是：反应器内污泥浓度高；有机负荷高，

8、水力停留时间短，中温消化；反应器内设三相分离器，一般无污泥回流设备；无混合搅拌设备；污泥床内不填载体，节省造价。缺点：反应器内有短流的现象，影响处理能力，运行启动时间长，对水质和负荷突然变化比较敏感。5.厌氧膨胀颗粒污泥床是对UASB反应器的改进，运行中维持高的上升流速，因此反应器中的颗粒污泥处于膨胀悬浮状态，从而保证了进水与污泥颗粒的充分接触，运行效果较好。该反应器常采用较大的高径比和回流比，其中高径比可达20以上。厌氧膨胀颗粒污泥床具有以下特征：具有出水回流系统，对于超高浓度或含有难降解或有毒有机物的废水，出水回流可以稀释进水有机物的浓度，降低难降解有机物或有毒有机物对微生物的抑制；在高负

9、荷条件下能取得较好的处理效果；反应器内颗粒污泥粒径大，抗冲击负荷能力强；混合程度高，可有效地解决短流和反应死角的问题；占地面积小。6.厌氧内循环反应器构造上由第一反应室和第二反应室叠加而成，如同两个UASB反应器的上下重叠串联。进水由反应器底部进入第一反应室， 与厌氧颗粒污泥均匀混合。大部分有机物在这里被转化成沼气，并且被第一反应室的集气罩收集进入升流管，使升流管内的液体持气率增加，密度降低，在管内外液体形成的密度差的作用下，第一反应室的混合液升至反应器顶的气液分离器， 被分离出的沼气从气液分离器顶部的导管排走，分离出的泥水混合液同样在液体密度差作用下，沿着回流管返回到第一反应室的底部。经过第

10、一反应室处理过的废水，会自动地进入第二反应室，废水中的剩余有机物可被第二反应室内的厌氧颗粒污泥进一步降解，使废水得到更好的净化；产生的沼气由第二反应室的集气罩收集，通过集气管进入气液分离器，泥水混合液在沉淀区进行固液分离，上清液由出水管排走，沉淀的颗粒污泥可自动返回第二反应室，这样污水就完成了处理过程。该反应器的主要特征是：反应器具有很高的容积负荷率；占地面积省，可降低基建投资；耐冲击负荷；处理的稳定性好，出水的水质较好。7.厌氧膨胀床和厌氧流化床两种装置都是填有比表面积很大的惰性载体颗粒的厌氧生物处理反应器，待处理废水从反应器的底部进入，向上流动，床内载体附着生长的微生物与进水混合进行生化反

11、应，处理后的水由上部排出。为了保证填料的流化状态，厌氧膨胀床或厌氧流化床的一部分出水回流，以提高床内水流的上升速度，使载体颗粒在整个反应器内均匀分布，增强传质效果。厌氧膨胀床床体内载体在运行中略有松动，载体间孔隙增加但保持互相接触，当床体内上升流速增大到可以使得载体在床内自由运动时，即为厌氧流化床。工艺特点是：可以承受较大的有机负荷，水力停留时间短，耐冲击负荷，运行稳定。颗粒载体处于流化状态，可以消除反应死角和固定床中常产生的沟流、堵塞等问题。不需要回流污泥，泥龄长，剩余污泥量少。适用的处理对象广。能耗较高，系统设计及运行管理要求高。水解酸化-好氧生物处理工艺和厌氧消化设备的运行管理水解酸化-

12、好氧生物处理工艺水解酸化-好氧处理工艺的原理水解酸化-好氧生物处理技术已成功地用于中等污染浓度的有机废水的处理中，也成功地用于城市污水等低浓度有机污水的处理中。好氧工艺可以采用目前各种类型好氧生物系统，如SBR系统、氧化沟、曝气生物滤池、好氧接触氧化池等，水解酸化池前要有预处理措施，包括粗、细格栅和沉砂池等，以防止堵塞水解酸化池布水系统。本组合工艺中沉砂池一般不用曝气沉砂池，宜选用旋流式沉砂池，以便为后续的水解酸化工艺创造比较好的环境条件。二沉池排出的剩余污泥进入水解酸化池，并定期从悬浮污泥层排放剩余污泥，经浓缩与机械脱水后外运。水解酸化-好氧处理工艺的技术特征污水经水解酸化过程处理后，可生化

13、性提高，使得后续好氧生物处理的难度减小，好的水力停留时间可以缩短。耐进水冲击负荷能力强。对于城市污水，水解酸化过程可大幅度地去除废水中悬浮物或有机物，减轻后续好氧处理工艺负担。水解酸化-好氧工艺所产生的剩余污泥，必要时可回流至水解酸化段，一方面可以增加水解酸化段的污泥浓度，另一方面可以降低整个工艺的产泥量，并提高剩余污泥的稳定性。水解酸化设施在处理城市污水时，常用作初沉池，一池多用。水解酸化阶段的微生物多为兼性菌，种类多，生长快，对环境条件适应性强，要求的环境条件宽松，易于管理和控制。由于该工艺具有以上特点，所以不仅适用于易生物降解的城市污水处理，同时也适合于含有难生物降解有机物的工业废水的城

14、市污水的处理，以及一些有机工业废水的处理。3.水解酸化池的结构水解酸化池主要包括以下几个部分：池体一般为矩形或圆形，水解酸化池的经济高度一般为46m之间，另外，可以对水解酸化池进行分格，分格后，每一单元尺寸减少，可提高配水的均匀性，同时有利于维护和检修。配水系统常用的配水方式有：一管一孔布水、一管多孔配水方式、分枝式配水方式。出水收集装置水解酸化池的出水可以采用设于池水表面三角出水堰进行收集排泥系统当水解酸化池内污泥达到一定高度后应进行排泥，排泥的高度的设定应考虑排出低活性的污泥，保留高活性的污泥，通常污泥的排放点设在污泥区的中上部，可采用定时排泥方式，每日排泥一至二次。4.水解酸化-好氧处理

15、工艺设计参数由于城市污水和工业废水的性质不同，所以其水解酸化池的设计参数和好氧池的工业设计参数有所不同，应了解各工艺设计参数。厌氧消化设备的运行管理厌氧设备的启动厌氧设备在进入正常运行之前应进行污泥的培养和驯化。启动的初始有机负荷因工艺类型、废水性质和温度等的工艺条件以及接种污泥的性质不同而不同。常常取较低的初始负荷，继而通过逐步增加负荷而完成启动。当进水量达到要求，并取得较高的处理效率，产气量大，而且含甲烷成分较高的时候，可以认为启动基本结束。厌氧反应器运行中的欠平衡现象及其原因厌氧消化作用过程中欠平衡的原因较多，如：有机负荷过高，进水pH值过低或过高，碱度过低，缓冲能力差，有毒物质抑制，反

16、应温度急剧波动，池内有溶解氧及氧化剂存在等。当检测到系统处于欠平衡状态时，应立即控制并加以纠正，以避免欠平衡状态进一步发展到消化作用停止的程度。运行管理中的安全要求安全问题在运行管理中非常重要，沼气中的甲烷比空气轻，而且非常易燃，当空气中甲烷含量为515时，遇火即发生爆炸。因此，消化池，贮气罐、沼气管道及其附属设备等沼气系统，都应绝对密封，无沼气漏出。 保 存 打 印 关 闭 保 存 打 印 关 闭 环保工程师专业知识一精讲班第22讲讲义污泥处理与处置污泥处理与处置在城市污水和工业废水处理过程中，不可避免地产生一定量的污泥，可以用泵输送，但是很难通过沉降进行固液分离。污泥一般含有有机物、病菌等

17、，若不加处理随意堆放，将对周围环境造成污染。污泥的分类及基本特性污泥的分类按污水的来源特征，可分为生活污水污泥和工业废水污泥。按污水的成分和特征，可分为有机污泥、无机污泥、亲水性污泥和疏水性污泥。按污泥处理的不同阶段，可分为生污泥、浓缩污泥、消化污泥、脱水污泥和干化污泥。按污泥的来源，可分为栅渣、沉砂池沉渣、浮渣、初次沉淀污泥、剩余活性污泥、腐殖污泥和化学污泥。初次沉淀污泥：来自初次沉淀池，其性质随废水的成分而不同。有机物含量为5570之间。腐殖污泥：来自生物膜法后的二次沉淀池的污泥。剩余活性污泥：来自活性污泥法后的二次沉淀池的污泥。消化污泥：指生污泥（包括初次沉淀污泥、腐殖污泥和剩余活性污泥

18、）经厌氧消化处理后产生的污泥。化学污泥：用混凝和化学沉淀等化学方法处理废水所产生的污泥。特点是易于脱水。污泥的特性含水率与含固率含水率是污泥中水含量的百分数，含固率是污泥中固体或干泥含量的百分数。在含水率高、污泥呈流态时，污泥的体积与含固量基本上呈反比关系：式中：V1、V2分别是含水率为Pw1（含固率为Ps1）、Pw2（含固率为Ps2）时的湿污泥的体积。 例：污泥的原始含水率为99.5，求将含水率降低为98.5和95时污泥体积降低的百分比。解：设V1为含水率为99.5时的污泥体积，、分别V2、V3分别含水率为98.5和95时的体积，将各值代入上式，得从上例可以看出，当污泥的含水率自99.5降低

19、至98.5时，污泥的体积减缩成原污泥的三分之一左右，再降低至95（含固率为5）时，污泥的体积减缩成原污泥的十分之一左右。挥发性固体挥发性固体，是指污泥中在600时的燃烧炉中能被燃烧，并以气体逸出的那部分固体，能反映污泥的稳定化程度。污泥中的有毒有害物质城市污水处理厂的污泥中含有相当数量的氮、磷和钾，有一定肥效，可用于改善土壤。但其中也含有病菌、病毒和寄生虫卵等，在施用前应采取必要的处理措施。污泥中的重金属是主要的有害物质，重金属含量超过规定的污泥不能用作农肥。污泥的脱水性能用过滤法分离污泥的水份时，常用指数比抗阻值或毛细吸水时间来评价污泥脱水性能。污泥比重是指污泥的重量与同体积水重量的比值。污

20、泥的比重主要取决于含水率和固体的比重。生活污泥及类似的工业污泥的比重一般大于1。污泥的产量废水处理中产生的污泥量因废水水质和处理工艺而异。4.污泥的处理污泥含水率高，常含有高浓度有机物，不稳定，易在微生物作用下发臭，并常常含有有害物质，必须进行相应处理。污泥处理与处置的原则有四方面：一是稳定化，通过稳定化处理消除恶臭，二是无害化，通过无害化处理，杀灭生物固体中的虫卵及致病微生物，三是减量化，通过减量化处理，使之易于运输处置，四是利用，实现污泥的资源化。污泥的浓缩原理及应用污泥水的分类和去除方法污泥中水的存在形式大致包括：游离水、毛细水、吸附水和内部水，其中游离水是指存在于污泥颗粒间隙中的水，或

21、称为空隙水，占污泥水分的70左右。毛细水是指存在于污泥颗粒的毛细管中，占污泥水分的20左右。吸附水和内部水是指 粘附于污泥颗粒表面的吸附水和存在于其内部的水，占污泥中水分的10左右。降低污泥含水率能大大减少污泥体积，以 便进一步处置利用。污泥浓缩污泥浓缩的主要目的是减少污泥体积，浓缩脱水的主要对象是间隙水，浓缩后为后续处理创造了良好的条件，降低处理成本。污泥浓缩可分为重力浓缩、气浮浓缩和离心浓缩，其中重力浓缩应用较多。重力浓缩法重力浓缩是利用污泥中的固体颗粒与水之间的密度差来实现泥水分离的。重力浓缩构筑物称为重力浓缩池，可分为连续式重力浓缩池和间歇式重力浓缩池两种。间歇式污泥浓缩池可建成矩形或

22、圆形，多用于小型污水处理厂。间歇浓缩池设计的主要参数是停留时间。如果停留时间太短，浓缩效果不好，太长不仅占地面积大，还可能造成有机物厌氧发酵，破坏浓缩过程。停留时间的长短最好经过试验确定。连续流重力浓缩池的基本工况为：污泥由中心进泥管连续进泥，浓缩污泥通过刮泥机刮到污泥斗中，并从排泥管排出，澄清水由溢流堰溢出。连续式浓缩池的合理设计与运行取决于对污泥沉降特性的确切掌握。污泥的沉降特性与固体浓度、性质及来源有密切关 系，在设计时，最好先进行污泥浓缩试验，掌握沉降特性，得出设计参数。设计参数主要包括：浓缩池的固体通量、水力负荷和水力停留时间。浓缩池容积应按污泥在其中停留1016h进行核算，不宜过长

23、。重力浓缩法的优点是贮存污泥的能力强，操作要求不高，运行费用低，缺点是占地面积大，且会产生臭气，对于某些污泥工作不稳定，经浓缩后的污泥非常稀薄。气浮浓缩池气浮浓缩是依靠微小气泡与污泥颗粒产生粘附作用，使污泥颗粒的密度小于水而上浮，并得到浓缩。气浮法对于浓缩密度接近于水的、疏水的污泥尤其适用，对于浓缩时易发生污泥膨胀的、易发酵的剩余活性污泥，其效果尤为显著。目前，浓缩污泥最常用的方法是压力溶气气浮。气浮浓缩系统主要由加压溶气装置和气浮分离装置两部分组成。目前较常用的加压溶气装置有“水泵空压机式溶气系统”和“内循环式射流溶气系统”。气浮浓缩池的主要设计参数有污泥负荷、气固比、水力负荷和回流比等。气

24、固比是指溶气水经减压释放出的空气量与需浓缩的固体量之重量比，通常用AS表示。回流比是加压溶气水量与需要浓缩的污泥量的体积比，通常以R表示。在有条件时，设计前应进行必要的试验，从而决定最佳的设计参数。在缺乏试验条件时，气固比一般取0.010.04，水力负荷取4080m3/(m2d)，回流比一般为2535。回流比可以根据所需空气量按下式计算：其中AS是气固比，Aa是所需空气量，S是进入气浮池的固体总量，Sa是一定温度下大气压力为101325Pa时的空气饱和溶解 度，0是入流污泥浓度，R是回流比，P是绝对大气压，f是溶解效率，当溶气罐内加填料及溶气时间为23min时，f=0.9，不加填料时，f=0.

25、5。与重力浓缩法相比，气浮浓缩法的优点是泥水分离效果好，所需土地面积少，臭气小，污泥含水率低，可使砂砾不混于浓缩污泥中，能去除油脂，但是其运行费用比重力法高，污泥贮存能力弱。例：某废水处理厂的剩余活性污泥量为240m3/d，含水率为99.3，泥温为20。现采用回流加压溶气气浮法浓缩污泥，要求含固率达到4，压力溶气罐的表压P为3105Pa。试计算气浮浓缩池的面积A和回流比R。若浓缩装置改为每周7d，每天运行16h，计算气浮的面积。解：设计一座矩形的平流式气浮浓缩池，污泥流量qV240m3/d10 m3/h，求出气浮浓缩池的面积A：污泥负荷取75kg/( m2d)，污泥密度为1000kg/m3，

26、则A2401000（1-99.3）/7522.4（m2）求回流比R据经验，气固比AS取0.02，采用装设填料的压力罐，溶解效率f=0.9，20时，空气饱和溶解度Sa0.01871.164 0.0218g/L21.8mg/L，入流污泥浓度07000g/m3，代入公式可得符合要求。离心浓缩法离心浓缩法的原理是利用污泥中固、液相的密度不同，在高速旋转的离心机受到不同的离心力而使两者分离，达到浓缩的目的。离心浓缩机呈全封闭式，可连续工作。一般用于浓缩剩余活性污泥等难脱水物。污泥在机内停留时间只有3min左右，出泥含固率可达4以上。由于工作效率高，占地面积小，卫生条件好等特点，离心法在国外利用较高，在国

27、内也日益受到重视。衡量离心浓缩效果的主要指标有出泥含固率和固体回收率等。在浓缩剩余活性污泥时，为了取得好的浓缩效果，一般需要添加助凝剂，而使用气浮法浓缩剩余活性污泥时，不需要任何化学助凝剂好可达到好的效果。这是与气浮法相比，离心法的缺点之一。离心法的另一个缺点是电耗很大，在达到相同的浓缩效果时，其电耗约为气浮法的10倍。但是离心法的优点是占地面积少，处理能力强，没有或几乎没有臭气产生。 保 存 打 印 关 闭 保 存 打 印 关 闭 环保工程师专业知识一精讲班第23讲讲义污泥消化原理及应用污泥消化原理及应用剩余污泥含有大量的有机物和病原菌，如果直接排放到自然界中，有机物将会受到微生物的作用而发

28、臭，对环境造成严重危害，且病原体将直接或间接接触人体造成危害。因此，污泥在脱水前通常要进行稳定处理，稳定污泥的常用方法是消化法，消化有好氧消化和厌氧消化。污泥好氧消化污泥好氧消化实际是活性污泥法的继续，在消化过程中，有机污泥经氧化可以转化成二氧化碳、氨以及氢等气体产物。好氧消化分类好氧消化过程分为普通好氧消化和自热高温好氧消化两类。好氧消化池构造上一般包括好氧消化室、泥液分离室、消化污泥排除管和曝气系统。好氧消化法的操作较灵活，可以间歇运行操作， 也可连续运行。好氧消化的优缺点优点：污泥中可生物降解有机物的降解程度高；清液BOD浓度低，消化污泥量少，无臭、稳定、易脱水，处置方便；消化污泥的肥分

29、高，易被植物吸收；好氧消化池运行管理方便简单，构筑物基建费用低等。因此，特别适合于中小污水处理厂的污泥处理。缺点：运行能耗多，运行费用高；不能回收沼气；因好氧消化不加热，所以污泥有机物分解程度随温度波动大；消化后的污泥进行重力浓缩时，上清液SS浓度高等。污泥厌氧消化厌氧消化是指污泥在无氧的条件下，由兼性菌及专性厌氧细菌将污泥中可生物降解的有机物分解为二氧化碳和甲烷气，使污泥得到稳定。原理污泥厌氧消化的过程极其复杂，可概括为三个阶段：第一阶段是在水解与发酵细菌作用下，使碳水化合物、蛋白质及脂肪水解与发酵转化成单糖、氨基酸、脂肪酸、甘油、二氧化碳及氢等。第二阶段是在产氢产酸菌的作用下，把第一阶段的

30、产物转化成氢、二氧化碳和乙酸，参与的微生物是产氢产乙酸菌以及同型乙酸菌。第三阶段是通过两组生理上不同的产甲烷菌的作用，一组把氢和二氧化碳转化成甲烷，另一组对乙酸脱羧产生甲烷，参与的微生物是甲烷菌，属于绝对的厌氧菌， 主要代谢产物是甲烷。厌氧消化分类厌氧消化法有传统消化法、高速消化法和厌氧接触法等，传统消化池的缺点是：分层现象明显，使细菌和营养物得不到充分接触，因而负荷小，产气量低，操作困难。高速消化池克服了传统消化法的缺点，增加了负荷和产气量。厌氧接触法是在连续搅拌厌氧消化池的基础上加一个沉淀池收集污泥，并将厌氧污泥回流到消化池中，增大了反应器中厌氧污泥的浓 度，处理效率和负荷显著提高。厌氧消

31、化影响因素温度因素甲烷菌对于温度的适应性，可分为两类：中温甲烷菌（最适宜温度为3335）和高温甲烷菌（最适宜温度为50 55），两区之间的温度，反应速度反而减退。中温或高温厌氧消化允许的温度变动范围为1.52.0，当有3的变化时，就会抑制消化过程。负荷厌氧消化池的容积决定于厌氧消化的负荷率。负荷率的表达方式有两种：容积负荷和有机物负荷。有机物负荷率是指每日进入的干泥量与池子容积之比，可以较好地反映有机物量与微生物量之间的相对关系。搅拌和混合厌氧消化是由细菌体的内酶和外酶与底物进行的接触反应，必须使两者充分混合，搅拌的方法一般有：机械搅拌、污泥泵循环抽送和沼气搅拌等。C/N比如果C/N比太高，细

32、胞的氮量不足，消化液的缓冲能力低，pH值容易降低，C/N比太低，氮量过多，pH值可能上升，会抑制消化过程。有毒物质在消化过程中对消化有抑制作用的物质主要有重金属离子、S-2、氨以及有机酸等，达到一定的浓度时，消化就会受到抑制。酸碱度、pH值和消化液的缓冲作用消化池的构造消化池的外形有圆柱形和蛋形等，其主体是由集气罩、池盖、池体、下锥体四部分组成，还包括污泥投配、排泥及溢流系统，消化气排出、收集与贮气设备，搅拌设备以及加温设备等。污泥脱水原理及应用污泥脱水原理及应用污泥脱水的目的是进一步减少污泥的体积，便于后续的处理、处置和利用。污泥脱水去除的主要是污泥颗粒间的毛细水和颗粒表面的吸附水。污泥脱水

33、的主要方法有自然干化、真空过滤法、压滤法和离心法等。污泥的自然干化污泥的自然干化是一种简便经济的脱水方法，曾经广泛采用，有污泥干化床和污泥塘两种类型，它们都是利用自然力量而将污泥脱水的，适用于气候比较干燥、用地不紧张以及环境卫生条件允许的地区。干化场的特点是简单易行，污泥含水率低，缺点是占地面积大，卫生条件差，铲运干污泥的劳动强度大。过滤法过滤法是目前应用最广泛的污泥机械脱水方法，主要有真空过滤法和压滤法。真空过滤法真空过滤法主要用于初沉池污泥和消化污泥的脱水，其特点是连续运行、操作平稳、处理量大、能实现过程操作自动化。缺点是脱水前必须经过预处理，附属设备多、工序复杂、运行费用高、再生与清洗不

34、充分，易堵塞。真空过滤机有转筒式、绕绳式和转盘式三种类型，真空过滤机的主要设计参数是过滤机的产率，即单位面积在单位时间产生的干固体重量。压滤法压滤法与真空过滤法的基本理论相同，只是压滤法推动力为正压，而真空过滤法为负压，常用的压滤机械有板框压滤机和带式压滤机。离心法离心法的推动力是离心力，推动的对象是固相，离心力的大小可控制，比重力大得多，因此脱水的效果比重力浓缩好，优点是设备占地面积小，效率高，可连续生产，自动控制，卫生条件好，缺点是对污泥预处理要求高，必须使用高分子聚合电解质作为调理剂，设备易磨损。污泥的综合利用与最终处置污泥的综合利用与最终处置1.污泥的综合利用污泥的综合利用大致有以下几

35、种利用方式：在农业上应用污泥中含有植物所需的营养成分和有机物，因此污泥应用在农业是最佳的最终处置办法。但污泥中含有病菌、寄生虫、病原体及重金属离子等，如果直接用作肥料，会对植物有危害作用并进入食物链影响其他生物，因此在把污泥用作农田肥料前，应首先进行稳定化处理较常用的处理方法是高温堆肥。建筑材料利用污泥可用作制砖与制纤维板材两种建筑材料，此外还可以用于铺路。污泥气利用污泥发酵产生的污泥气既可用作燃料，又可作为化工原料，因此是污泥综合利用中十分重要的方面。2.污泥的最终处置卫生填埋污泥可单独填埋或与其他废弃固体物（如城市垃圾）一起填埋，填埋场地应符合一定的设计规范，应注意防止渗沥水对地下水和地表

36、水的污染，注意填埋场地的卫生。投海在沿海地区，可考虑把污泥投海，投海污泥最好是经过消化处理的污泥，而且投海地点必须远离海岸。堆肥稳定污泥的堆肥稳定就是利用嗜热菌的作用，在有氧的条件下将污泥中有机物分解，寄生虫卵、病菌杀灭，使污泥达到稳定。经堆肥后，污泥的肥效提高，并易于被农作物吸收，这样既可充分利用污泥，又可将污泥作最终处置。焚烧城市污水厂污泥的热值约为煤炭的3055，属低值燃料。污泥焚烧是一种常用的处置方法。湿式氧化法湿式氧化是将湿污泥在高温高压下分解其中有机物的一种处理方法。污泥经磨碎后，在污泥柜中预热到2060，由污泥泵加压，同压缩机来的空气混合后通过热交换器，升温到210220，然后在

37、反应器内进行湿式氧化分解。优点是氧化 不能生物降解的有机物，氧化程度可以调节，降低了污泥的比阻，可直接过滤脱水。缺点是设备要求高温高压、建造费用高，设备易腐蚀。 保 存 打 印 关 闭 保 存 打 印 关 闭 环保工程师专业知识一精讲班第24讲讲义水体的主要污染物及其危害流域水污染防治水体的主要污染物及其危害水体污染是指排入水体的污染物在数量上超过该物质在水体中的本底含量，从而导致水的物理、化学及生物性质和数量上的变化，使水体固有的生态系统和功能受到破坏。水体污染有两类：一类是自然污染，另一类是人为污染，其中人为污染是主要的。水体的物理性污染及危害水体的物理性污染是指热污染、色度、臭味以及悬浮

38、物等的污染。热污染废水温度过高而引起的危害，叫做热污染，其主要危害包括以下几点：由于水温过高，使水体溶解氧浓度降低，大气中的氧向水体传递的速率也减慢；另一方面，水温升高也会导致生物耗氧速度加快，促使水体中溶解氧更快被耗尽，水质迅速亚化，造成鱼类和水生生物因缺氧而死亡；水温升高会回快藻类繁殖，从而加快水体富营养化的进程；水温升高会导致水体中的化学反应加快；由于水温升高，加速细菌的生长繁殖，增加后续水处理的费用。色度可分为表色与真色，表色是指由悬浮物造成的色度，而真色指的是由胶体物质和溶解物质形成的色度。色度污染会使水体的色度加深，透光性减弱，还会影响水生生物的光合作用，妨碍水体的自净作用。固体物

39、质固体污染物常用悬浮物和浊度两个指标来表示。悬浮物是一项重要水质指标，它的存在不但使水质变得浑浊，还会使管道及设备堵塞、磨损，干扰废水处理及回收设备的工作。固体污染物的危害包括：悬浮性固体会导致鱼类窒息死亡，并且能使水质恶化；溶解性固体能增加水中的无机盐浓度，使土壤板结。无机物污染及危害酸、碱及无机盐酸碱污染物主要由工业废水排放的酸碱以及酸雨带来。酸碱污染物使水体的pH值发生变，破坏自然缓冲作用，抑制微生物的生长，妨碍水体的自净，使土壤酸化或盐碱化。氮、磷废水中所含的氮和磷是植物和微生物的主要营养物质，当废水排入受纳水体，使水中的氮和磷的浓度分别超过0.023mg/L和0.31mg/L时，就会

40、引起受纳水体的富营养化，并造成一系列的危害：藻类占据的空间越来越大，使鱼类的活动空间越来越小，死亡的藻类将沉积水底，增加水体的有机物量；藻类从以硅藻和绿藻为主转为以迅速繁殖的蓝藻为主，蓝藻不是鱼类的良好饲料，并且有些还会产生毒素；藻类过度生长，使水体处于严重缺氧状态，造成鱼类的死亡，水体发臭。硫酸盐与硫化物饮用水中含少量的硫酸盐对人体影响不大，超过250mg/L后会引起腹泻。金属毒物金属毒物主要为汞、铬、铅、锌、镍、铜、钴和锰等，特别是前几种的危害更大。3.有机物污染及危害水体中可降解的有机污染物，在有氧的条件下，由好氧微生物的作用，进行好氧降解，使水中的溶解氧逐渐减少，有机物开始腐化，发出臭

41、气，破坏水体生态组成，影响环境卫生。油类污染物油类污染物能在水面上形成油膜，隔绝大气与水面，破坏水体的复氧条件，它还能着于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。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。生物污染物污染的特点是数量大、分布广、存活时间长、繁殖速度快，必须予以高度重视。河流水体自净机理河流水体自净机理河流水体的自净过程受污染的河流经过物理、化学和生物等方面的作用，使污染物浓度降低或转化，水体恢复到原有的状态这种现象称为水体自净。水体自净机理包括物理作用、化学作用以及生物作用。物理净化作用污水或污染物排于水体之后，可沉淀固体逐渐沉

42、至水底形成底泥，悬浮胶体和溶解性污染物则因混合扩散稀释而逐渐降低其在水中的浓度。污水排入河流的混合过程主要包括三个阶段：竖向混合阶段；横向混合阶段；段面充分混合后阶段。化学净化作用是指污染物质由于氧化、还原、分解等作用而使河水中的污染物质浓度降低的过程。水体中通过多种化学或物理化学作用能去除水中的污染物。生物净化作用由于水中生物活动，尤其是水中微生物对有机物的氧化分解作用而引起的污染物质浓度降低的过程称为生物净化作用。生物化学作用后，最终使有机物无机化，由有害向无害转化。河流水体的自净模型混合稀释模型氧垂曲线模型排入河水中的有机物经微生物降解，一方面消耗水中的DO使河水亏氧，另一方面，空气中的

43、氧通过河流水面不断地溶入水中，会使DO逐步增加直至得到恢复，所以耗氧与复氧是同时进行的氧垂曲线分为三段：第一段耗氧速度大于复氧速度，水中的DO含量急剧下降，亏氧量增加，直到耗氧速率等于复氧速率。 第二段，复氧速率开始超过耗氧速率，水中DO含量开始回升，亏氧量逐渐减少，直至转折点。第三段，从转折点后，DO含量继续回升，亏氧量继续减少，直到恢复到排污点前的状态。流域水污染防治的基本方法流域水污染防治的基本方法流域水污染防治是以某一水系流域作为污染防治对象，通过法制、行政管理、经济和工程技术等方面的综合性措施，有效而经济地防治全流域区域内的污染，使其恢复或保持良好的水环境质量和水资源的正常使用价值。

44、流域水污染防治的内容主要包括以下几个方面：水体水质评价通过对水体的水质评价能够判断水体被污染的程度，为制定流域水污染防治方案提供科学依据，根据监测取得的大量资料，对水体的水质作出综合性的定量评价。水体水质预测在环境影响评价中非常重要，可以为流域水污染防治的规划与控制提供科学的决策依据，从而为优化污染防治的资金投入服务。水体水质预测包括废水量的预测和污染物排放量预测，预测方法有水质相关法和水质模型法。3.污染物总量控制首先要调查流域内的污染现状和规律，计算出水体的自净容量，即水体对某一污染物在相应水质标准限值时的极限容纳 量，进而确定各种污染物的允许排放总量，然后对流域内的污染源通过不同治理方案

45、技术、经济的比较，确定出最优的治理方案。4.综合管理措施应依靠管理，从法律、行政、经济和宣传四大方面着手，做好全流域的水污染防治工作。其管理措施主要包括：加强立法，严格执法；行政措施，落到实处；大力节水，提高效益；宣传教育，重在坚持。水体生态修复的基本原理水体生态修复的基本原理水体生态修复是指利用生态学的原理，使污染水体恢复到未污染状态所采用的技术。其特点是充分发挥现有水利工程的作用，综合利用流域内的湿地、滩涂、水塘和堤坡等自然资源及人工合成材料，对天然水域自恢复能力和自净能力进行强 化。物理净化法是采用物理的、机械的方法对污染水体进行人工净化，其工艺设备简单、易于操作。引水稀释是通过工程调水

46、对污染水体进行稀释，使水体在短时间内达到相应的水质标准。该方法能增加流速，使水体中氧的浓度增加，使水生微生物、动植物的数量和各类也相应增加，从而达到净化水质的目的。缺点是对引水水域和引入水水域又有一定的负面影响，可能会导致两个水域的生态系统发生变化。底泥疏浚河流、湖泊底泥中含有大量的有机物和氮磷营养盐，在一定条件下会从底泥中溶出使水质恶化。对沉积严重的河段和湖泊进行底泥疏浚可恢复河流和湖泊的正常功能。化学净化法通过向污染水体投加化学药剂，使药剂与污染物质发生化学反应，从而达到去除水体中污染物的目的。3.生物净化法利用天然本中的微生物氧化分解有机物，通过人工措施来创造更有利于微生物生长和繁殖的环

47、境，从而可提高对污染水体有机物的降解效率，有投菌法、生物膜技术和曝气充氧技术等。投菌法可以采用生物试剂添加技术和固定化酶等。生物膜技术是以天然材料或人工材料为载体，利用在其表面形成的生物膜对污染水体进行净化。曝气充氧技术是用人工方法向河道中充入空气，加速水体复氧过程，从而改善河流的水质状况。4.自然净化法是根据仿生学原理，并通过恢复水体自净功能降解污染物质的一种方法，该方法强调人与自然的和谐统一，因而成为当前国内外水体生态修复研究的重点。稳定塘与水生植物塘人工湿地净化技术主要是利用土壤-微生物-植物生态系统的自我调控机制和对污染物的综合净化功能使河流水质得到不同程度的改善。土地处理技术利用土壤

48、和植物系统的吸附、过滤和净化作用达到净化的目的。人工生态浮岛鱼类控制技术 保 存 打 印 关 闭 保 存 打 印 关 闭 环保工程师专业知识一精讲班第25讲讲义污水收集与提升(一)第3章城市污水处理工程实践在城镇，人们在生产和生活中会产生大量的污废水，需要及时地排除、处理以及二次利用，如果不进行必要的处理而直接排到室外水体或土壤，会污染环境，破坏自然生态系统。污水收集与提升污水的分类按照污废水的性质不同可以将其分为生活污水、工业废水和降水。3.1.2排水体制的类型及选择为了系统地排除和处置各种废水而建设的一整套工程设施称为排水系统。生活污水、工业废水和雨水可以采用一套沟道系统或是采用两套或两套

49、以上的各自独立的沟道系统来排除，污水的这种不同的排除方式所形成的排水系统，称为排水系统的体制，简称排水体制，主要有合流制和分流制两种系统。1.排水体制的类型合流制排水系统是将生活污水、工业废水和雨水混合在同一套沟道内排除的系统。早期的合流制排水系统是将排除的混合污水不经处理和利用，就近直接排入水体，缺点对水体污染严重。改造老城市直排式合流制排水系统时，常采用截流式合流制排水系统。这是在早期建设的基础上，沿水体岸边增建一条截流干沟，并在干沟末端设置污水厂。这种排水系统虽然比直排式有了较大的改进，但在雨天，仍可能有部分混合污水因直接排放而污染水体。分流制排水系统是将污水和雨水分别在两套或两套以上各

50、自独立的沟道内排除的系统。2.排水系统的组成与布置形式排水系统是指排水的收集、输送、处理和利用，以及排放等设施以一定方式组合成的总体。城市污水排水系统的主要组成部分城市污水包括排入城镇污水管道的生活污水和工业废水，将工业废水排入城市生活污水排水系统，就组成城市污水排水系统，由下列几个主要部分组成：室内污水管道系统及设备。其作用是收集生活污水，并将其排送至室外居住小区污水管道中去。室外污水管道系统分布在地面下的依靠重力流输送污水至泵站、污水厂或水体的管道系统称室外污水管道系统，它又分为居住小区管道系统及街道管道系统。污水泵站及压力管道污水一般以重力流排除，但是往往由于受到地形等条件的限制而发生困

51、难，这时就需要设置泵站。压送从泵站出来的污水至高地自流管呈至污水厂的承压管段，称为压力管道。污水厂供处理和利用污水、污泥的一系列构筑物的综合体称为污水处理厂。出水口及事故排出污水排入水体的渠道和出口称为出水口，它是整个城市污水排水系统的终点设备。事故排出口是指在污水排水系统的中 途，在某些易于发生故障的组成部分前面所设置的辅助性出水渠，一旦发生故障，污水就通过事故排出口直接排入水体。工业废水排水系统的主要组成部分在工业企业中，用管道将厂内各车间及其它排水对象所排出的不同性质的废水收集起来，送至废水回收利用和处理构筑 物。经回收处理垢的水可再利用或排入水体，或排入城市排水系统。若某些工业废水不经

52、处理允许直接排入城市排水管道时，就不需设置废水处理构筑物，直接排入厂外的城市污水管道中去。工业废水排水系统由下列几个主要部分组成：车间内部管道系统和设备、厂区管道系统、污水泵站及压力管道、废水处理站。雨水排水系统的主要组成部分主要由下列几个主要部分组成：建筑物的雨水管道系统和设备，主要是收集工业、公共或大型建筑的屋面雨水，并将其排入室外的雨水管渠系统中去；居住小区或工厂雨水管渠系统；街道雨水管渠系统；排洪沟；出水口。城市排水系统的布置形式平面布置城市、居住区或工业企业的排水系统在平面上的布置，随着地形、竖向规划、污水厂的位置、土壤条件、河流情况以及污水的种类和污染程度等因素而定，主要有以下几种

53、布置形式：正交布置，其干管长度短、管径小。因而经济，污水排出也迅速。截流式布置，对减轻水体污染、改善和保护环境有重大作用，适用于分流制污水排水系统。平行式，指的是使干管与等高线及河道基本上平行、主干管与等高线及河道成一定斜角敷设。分区式，在地势高低相差很大的地区，当污水不能靠重力流流至污水厂时，可以采用分区式。辐射状布置，当城市周围有河流，或城市中央部分地势高、地势向周围倾斜的地区，各排水流域的干管常采用此种形式。高程布置排水管网的高程布置应根据城市的竖向规划，由控制点、最小埋深、最大埋深、泵站和跌水等条件确定。3.排水体制的选择合理地选择排水系统的体制，是城市和工业企业排水系统规划和设计的重

54、要问题。它不仅从根本上影响排水系统的设计、施工、维护管理，而且对城市和工业企业的规划和环境保护有很大的影响，而且也影响排水系统工程的总投资和初期投资费用以及维护管理费用。通常，排水系统体制的选择应满足环境保护的需要，根据当地条件，通过技术经济比较确定。而环境保护应是选择排水体制时所应考虑的主要问题。污水收集与提升(二)污水管网水力计算及工程设计污水管道系统的工程设计包括：设计基础数据的收集；污水管道系统的平面布置；污水管道设计流量计算和水力计算；污水管道系统附属构筑物的选择与设计；污水管道在街道横断面上位置的确定；绘制污水管道系统平面图和纵剖面图。污水管道设计方案的确定设计资料的调查进行排水工

55、程设计时，通常需要有以下几方面的基础资料：有关明确任务的资料；有关自然因素方面的资料地形图，气象资料，水文资料地质资料等。有关工程情况的资料包括道路的现状和规划，地面建筑物和地铁及其它地下建筑的位置和高程，各种地下管线的位置，本地区建筑材料、管道制品以及电力供应的情况和价格，安装单位的等级和装备情况等。设计方案的确定在掌握了较为完整可靠的设计基础资料后，设计人员根据工程的要求和特点，对工程中一些原则性的、涉及面较广的问题提出了不同的解决办法，这样就构成了不同的设计方案。对提出的设计方案需要进行技术经济评价，其步骤和方法是： 建立方案的技术经济数学模型；解技术经济数学模型；方案的技术经济比较；综

56、合评价与决策。污水管网的水力计算包括以下几个方面：污水设计流量的确定城市污水总的设计流量是居住区生活污水、工业企业生活污水和工业废水设计流量三部分之和，在地下水位较高的地区， 还应加入地下水涌入量。当设计污水管道系统时，应分别列表计算各居住区生活污水、工业废水和工厂生活污水设计流 量，然后得出污水设计流量综合表。污水管道的水力计算水力计算的基本公式污水管道水力计算的目的，在于合理的经济的选择管道断面尺寸、坡度和埋深。污水管道水力计算的设计数据设计充满度：指的是在设计流量下，污水在管道中的水深和管道直径的比值。设计流速：和设计流量、设计充满度相应的水流平均速度叫做设计流速。为了防止管道中产生淤积

57、或冲刷，设计流速不宜过小或过大，应在最大和最小设计流速范围之内。最小管径：一般在污水管道系统的上游部分，设计污水流量很小，若根据流量计算，则管径会很小，且易堵塞，因此，为了养护的方便，常规定一个允许的最小管径最小设计坡度：在污水管道系统设计时，通常使管道埋设坡度与设计地区的地面坡度基本一致，但管道坡度造成的流速应等于或大于最小设计流速，以防止管道内产生沉淀，因此，将相应于管内流速为最小设计流速时的管道坡度称为最小设计坡度。污水管道的埋设深度通常，污水管网占污水工程总投资的5075，在实际工程中，同一直径的管道，采用的管材、接口和基础型式均相 同，因其埋设深度不同，管道单位长度的工程费用相差比较

58、大。因此，合理地确定管道埋深对于降低工程造价是十分重要的。污水管道水力计算的方法在进行污水管道水力计算时，通常污水设计流量为已知值，需要确定管道的断面尺寸和敷设坡度。为了使水力计算获得较为满意的结果，必须认真分析设计地区的地形等条件，并充分考虑水力计算设计数据的有关规定。所选择的管道断面尺 寸，必须要在规定的设计充满度和设计流速的情况下，能够排泄设计流量。管道坡度应参照地面坡度和最小坡度的规定确定。一方面要使管道尽可能与地面坡度平行敷设，这样可以不增大埋深，另一方面又要保证管道坡度不能小于最小设计坡度的规定，以免管道内的流速达不到最小设计流速而产生淤积。此外，为了防止管壁受到冲刷，应避免管道的

59、坡度太大而使流速大于最大设计流速。在具体计算中，已知设计流量Q和管道粗糙系数n，需要求管径D、水力半径R、充满度、管道坡度和流速。两个方程式中有5 个未知数，因此必须先假定3个求其它两个，计算复杂，为了简化计算，常采用水力计算图，即把流量、管径、坡度、流 速、充满度、粗糙系数各水力因素之间的关系绘制成的水力计算图。对每一张图表来说，管径和粗糙系数已知，图上的曲线表示流量、流速、坡度以及充满度之间的关系，在这4个因素中，知道其中两个就可以查出其它两个。应掌握水力计算图的使用方法。例1：已知粗糙系数为0.014，流量为32L/s，管径为300mm，充满度为0.55，求流速和坡度。解：首先找到管径为

60、300mm的那张图，在图上有四组线条，竖线表示流量，横线表示水力坡度，从左向右下倾的斜线表示流速，从右向左下倾的斜线表示充满度。每条线上的数字代表相应的数值。从图中找出流量为32L/s的竖线和充满度为0.55的那条斜线，两线相交的点落在坡度为0.0038的那横线上，则坡度为0.0038，落在流速为0.8m/s和0.85m/s之间，估计为0.81m/s。例2：已知粗糙系数为0.014，管径为400mm，流量为41L/s，流速为0.9m/s，求坡度和充满度。解：采用管径为400mm那张图，找出流量为41L/s的那条竖线和流速为0.9m/s的那条斜线，两线的交点落在代表坡度为0.0043的那条横线上