《水污染控制技术》课程教学教学教案

1、水污染控制技术课程教案默认分类 2009-06-14 17:57 阅读66评论0 字号： 大大 中中 小小 水污染控制技术课程教案第一章 绪 论第一节 水资源与水循环一、水资源世界1015m3 % 咸水 3% 淡水 %能直接利用中国 1012 m3 居世界第六位人均 2200 m3 第100位以后 且分部不均二、水循环什么叫水循环：是指自然界中的水通过蒸发、凝结、降水（雪）、渗透和径流等作用，无终止的往复循环过程。自然循环：自然界中的水在太阳照射和地心引力等的影响下不停地流动和转化，通过降水、径流、渗透和蒸发等方式循环不止，构成水的自然循环，形成各种不同的水源的过程称为水的自然循环。社会循环：

2、人类为生存，从自然环境中大量取用天然水体中的水，作为维持生命活动的物质基础，又不断地通过新陈代谢把代谢物排泄到自然界中，如此周而复始。使水在人类社会中构成的局部循环体系被称为社会循环。第二节 水的性质一、水的异常特性水的三态变化固体 液体 气体（同时存在于自然界中）温度体积效应 时，密度最大为 g/3 , 结冰时体积膨胀热容量最大 比热容、蒸发热、熔解热溶解及反应能力极强 溶剂 化合反应 界面特性突出 表面张力大有机物和生命物质中氢元素的来源二、天然水中的杂质存在状态 溶解物 胶体颗粒 悬浮物 见P4 表1-2、 1-3三、污水的来源与分类污水：是生活污水、工业废水、被污染的降水和流入排水管渠

3、的其它污染水的总称。水质污染：是指人为造成河流、湖泊、海洋等自然状态的水，在水的物理、化学、生物等方面发生变化，使水的利用受到妨碍的现象。污水的来源生活污水 工业废水 降水工业废水的分类按工业废水的污染物性质和危害分类a. 生产废水b. 工业冷却水按工业废水中所含污染物分类c. 含无机污染污水d. 含有机污染物的污水e. 既含有机污染物又含无机污染物的污水按耗氧和含有毒指标分类f. 无机污水无机无毒、 无机有毒g. 有机污水有机无毒、 有机有毒、 有机耗氧按主体污染物与采取治理方法结合分类h. 含悬浮物和含油i. 含无机污染物j. 含有机污染物k. 冷却用水 思考题：P3 、P6四、污水的水质

4、指标水质：指水与水中杂质共同表现的综合特征。水质指标：水中杂质具体衡量的尺度称为水质指标。化学需氧量（COD）化学需氧量,是指在一定条件下，采用一定的强氧化剂处理水样时，所消耗氧化剂的量，以氧的毫克/升来表示。CODCr 单位：mg/L生化需氧量（BOD） 生化需氧量，是指在有氧的条件下，由于微生物的作用，水中能分解的有机物质完全氧化分解时所消耗溶解氧的量，以氧的毫克/升来表示。BOD5 单位：mg/l悬浮物（SS） 悬浮物（SS），是指不能通过过滤器（滤纸或滤膜）的固体物质。单位：mg/l总需氧量（TOD）总需氧量：有机物中含有的C、H、N、S等元素全部被氧化为CO2、H2O、NO2和SO2

5、，此时的需氧量称为总需氧量。总有机碳（TOC） 总有机碳：表示水中有有机污染物的总含碳量，是评价水中有机污染物质的一个综合参数。单位：mg/l有机氮 有机氮：是反映水中蛋白质、氨基酸、尿素等含氮有机物总量的一个指标。有机氮在有氧的条件下进行生物氧化逐步分解为：NH3 NH4+、 NO2- 、 NO3-氨氮 亚硝酸氮 硝酸氮 总氮（TN）PH值 PH值，是指示水酸碱性的重要指标，在数值上等于氢离子浓度的负对数。有毒物质 有毒物质，是指污水中达到一定浓度后，能够危害人体健康、危害水体中的水生生物或影响污水的生物处理的物质。细菌总数 细菌总数，是指1mL水中所含有的各种细菌的总数，是反映水体所受细菌

6、污染程度的指标。大肠菌数 大肠菌数，是指1L水中所含大肠菌个数，生物污染指标。溶解氧（DO） 溶解氧，是指溶解在水中的游离氧。单位：O2 mg/L温度 常用的物理指标。色度 是一种通过感官来观察污水颜色深浅的程度。浊度由于水中含有泥土、粉砂、微细有机物、无机物等悬浮物和胶体物质而使水体变得混浊的程度。电导率（K） 电导率：电导是电阻的倒数，单位距离上的电导称为电导率。电导率表示水中电离物质的总数，间接地表示水中溶解盐的含量。五、水质标准简单介绍以后工作中陆续了解 第三节 水体污染与自净一、水体污染水体：是指地表被水覆盖的自然综合体。水体不仅包括水，而且也包括水中的悬浮物、底泥及水中生物等。水体

7、污染：是指排入水体的污染物在数量上超过了该物质在水体中本底含量和 水体环境容量，从而导致了水体的物理特征和化学特征发生不良变化，破坏了水中固有的生态系统，破坏了水体的功能及其在经济发展和人民生活中的作用。水体中的污染物按其种类和性质一般可分为四类（简单介绍）无机无毒物颗粒状的污染杂质酸、碱、无机盐氮、磷等植物营养物质无机有毒物氰化物（CN）砷（As）汞（Hg）镉（Cd）铬（Cr）有机无毒物（需氧有机物） 蛋白质、脂肪有机有毒物有机氯化物多氯联苯、有机氯农药酚多环有机化合物3，4-苯并芘、 1，2-苯并蒽石油及其他污染石油类污染物放射性污染热污染介绍几个世界性公害思考题：P11 、二、水体的自然

8、净化水体的自然净化是指水体能够在其环境容量的范围以内，经过物理、化学和生物的作用，使排入水体的污染物质的浓度，随着时间的推移、流动的过程中自然降低，这就是水体是自然净化作用。物理净化 物理净化作用，是指污染物质由于稀释、混合、沉淀等作用而使水体污染物质浓度降低的过程。化学净化化学净化作用，是指污染物质由于中和、氧化、还原、分解等作用而使水体污染物质浓度降低的过程。生物净化 生物净化作用，是指由于水中生物活动，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。以河流自净为例，讲述水体自然净化过程。（见教材）P17第四节 污水处理技术一、一般处理原则（略）二、污水处理方法的分

9、类物理处理法物理处理法，是通过物理作用，以分离、回收废水中不溶解的呈悬浮状态污染物质的方法。化学处理法化学处理法，是通过化学反应和传质作用来分离、去除废水中呈溶解、胶体状态的污染物质或将其转化为无害物质的污水处理法。生物处理法生物处理法，是通过微生物的代谢作用，使废水中呈溶解、胶体以及微细悬浮状态的有机性污染物转化为稳定、无害的物质的污水处理方法。好氧生物处理法好氧生物处理法，是好氧微生物在有氧条件下将复杂的有机物分解成CO2、H2O和NH3等， 并以释放出的能量来完成其机体的功能，如：繁殖、增长和运动等。厌氧生物处理法厌氧生物处理法，是厌氧微生物在无氧条件下将高浓度有机废水或污泥中的有机物分

10、解，最后产生甲烷和CO2等气体。三、污水处理的分级污水一级处理 污水一级处理，是去除废水中的漂浮物和部分悬浮状态的污染物质，调节废水 的PH值、减轻废水的腐化程度和后续处理工艺负荷的方法。筛选法筛选法是分离污水中呈悬浮状态污染物的方法。常用设备：格栅、筛网沉淀法 沉淀法是通过重力沉降分离废水中呈悬浮状态污染物质的方法。主要构筑物：沉砂池、沉淀池。上浮法上浮法用于去除污水中相对密度小于1的污染物，或通过投加药剂加压溶气等措施去除相对密度稍大于1的污染物质。预曝气法预曝气法的作用，是产生自然或生物絮凝作用，使污水中是微小颗粒变大，以便于沉淀分离；氧化废水中的还原性物质；吹脱废水中的挥发物；减轻污水

11、的腐化提高污水稳定度。污水二级处理污水二级处理：去除废水中呈胶体和溶解状态的有机物的方法。活性污泥法以污水中有机物为底物，在有氧条件下，对各种微生物群体进行培养形成活性污泥，利用这种活性污泥在废水中凝聚、吸附、氧化、分解和沉淀等作用过程，去除废水中有机污染物，从而得到净化的废水处理方法。生物膜法生物膜法是使废水通过生长在固定支承物表面的生物膜，利用生物氧化作用和各相之间的物质交换、降解废水中有机污染物的方法。三级处理 污水深度处理、高级处理 三级处理是为进一步去除二级处理未能去除的污染物质，其中包括微生物未能降解的有机物或氮、磷等可溶无机物的方法。除磷a.化学除磷 b.生物除磷除氮a.生物硝化

12、-反硝化法有机污染物的去除a.活性炭吸附 b.臭氧-活性炭溶解性无机物的去除a.离子交换 b.电渗析 c.反渗透病毒的去除臭氧、二氧化氯、次氯酸钠、氯气见表1-5常用污水处理方法思考题：P22 、 第二章 污水的物理处理物理处理法：借助于物理作用分离和去除污水中不溶性悬浮物体或固体的方法叫物理处理法。第一节 均衡和调节为什么在污水处理前设置调节池对污水的水质、流量进行均衡和调节见P24什么叫调节池：调节水量和水质的构筑物称为调节池。一、水质调节外加动力调节 外加动力：鼓风空气搅拌、叶轮搅拌、水泵循环.采用差流方式调节 强制调节，使同时间和不同浓度的污水进行水质自身混合。对角线调节池特点：出水槽

13、对角设置。污水由左右两侧进入池内，经过一定的时间的混合才流到出水槽，使出水槽中的混合污水不同时间内流出，这种不同时间不同浓度的污水进入池为自动调节均质。折流调节池二、水量调节线内调节池调节时间一般 6h线外调节池第二节 筛选筛选：是指去除污水中粗大的悬浮物和杂物，以保护后续处理设施能正常运行的一种预处理方法。一、格栅格栅：是一种最简单的过滤设备，由平行的金属条和金属棒构成，用来截留污水中粗大的悬浮物和漂浮物.格栅栅条间隙：粗格栅 中格栅 细格栅50100 1040 310废水通过格栅的流速一般不小于 m/s（一）格栅的分类1.在应用中分类固定格栅活动格栅2.根据清洗方法分类人工清渣格栅机械清渣

14、格栅二、筛网筛网：筛滤的构件由金属丝织物、或化学纤维构成，用于去除格栅难于去除的悬浮状的细小纤维等杂物。转筒式筛网 见P30页 图2-10水力回转筛网 见P30页 图2-11 振动筛网 见 P30页 图2-12 三、筛余物的处置填埋、焚烧、或同城市垃圾一起处理复习思考题：P31 四、格栅的设计计算1.设计参数 栅渣量计算格栅间隙 1625 103m3(栅渣/污水)格栅间隙 3050 m3/103m3(栅渣/污水) 每日栅渣量大于 m3 ，一般采用机械清渣 过栅流速一般采用 m/s 格栅前渠道内的水流速度一般采用 m/s 格栅倾角一般采用4575 通过格栅的水头损失一般采用 格栅间工作台台面应高

15、出栅前最高设计水位 m 工作台两侧过道宽度不应小于 m，工作台正面宽度 m 动力装置宜设在室内，设通风设施2.格栅的计算尺寸图 第二节 沉淀与上浮沉淀：水中悬浮颗粒依靠重力作用，从水中分离出来的过程称为沉淀.上浮：当悬浮物的密度小于水时，上浮至水面形成浮渣（油）的过程称上浮.一、沉淀基本理论沉淀基本类型 P31 根据教材分析理解沉淀的四种类型自由沉淀水中的悬浮物固体浓度不高，不具有凝聚的性能，也不互相干扰，其尺寸、形状、密度等均不改变，下沉速度恒定。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，其颗径和质量增大，沉淀速度加快。拥挤沉淀（也称集团沉淀、分层沉淀、成层沉淀

16、）当悬浮物浓度高时，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，在颗粒群与澄清水之间存在明显的界面。压缩沉淀当悬浮物浓度很高，颗粒互相接触，互相支承时，在上层颗粒的作用下，下层颗粒间的水被挤出，污泥层被压缩。沉淀池沉淀效果分析理想沉淀池的假定条件：1.从入口到出口，池内污水按水平方向流动，颗粒分布均匀，水平流速为等速流动。2.悬浮颗粒沿整个水深均匀分布，处于自由沉淀状态，颗粒的水平分速等于水平流速沉淀速度固定不变。3.颗粒沉到池底即认为被除去。沉淀池包括四部分：流入区、流出区、沉淀区、污泥区某一颗粒运动轨迹的斜率为：u/ 颗粒水平分速u 颗粒沉速沉于池底的颗粒

17、水平径流时间和垂直沉降时间相同，即： f= L/ = H/u 设污水处理水量为Q（m3/h），B为沉淀池宽度，沉淀池面积为： A= BL （） 沉淀池的容积为： V= Qt = HBL 通过沉淀池的流量为： Q = V/t = HBL/t = (H/t)BL 因为 H = ut , u = H/t , A = LB 因此 Q = Au 可写成 Q/ A = u = qQ/A的物理意义：在单位时间内通过沉淀池单位表面积的流量，称表面负荷。 以q 表示。单位m3/(h)或m3/(s)，m/h 或 m/s。沉淀池的沉淀率仅与颗粒沉速或沉淀池的表面负荷有关。沉淀基本原理斯托克斯公式： u = g/18

18、(g y)d2式中： u 颗粒是沉浮速度，/s g 重力加速度，/s2 g 颗粒密度，g/3 y 液体密度，g/2 d 颗粒直径， 污水的动力粘滞系数，g/(s)g y 时，u正值，颗粒下沉 g 水平流速 m/s分格数n 2平流式沉淀池平流沉淀池的构造组成a.进水区 b.沉淀区 c.出水区 d.存泥区排泥方法a.静水压力排泥b.机械排泥（见P37 图2-22）设计参数：档板高出水面 m，伸入水下不小于 m 有效高度： m 长宽比不小于4：1 长深比不小于10：1 水平流速：1025 /s 停留时间： 表面负荷：初沉池 m3/h ,二沉池 12 m3/h平流式沉淀池的计算a. 沉淀区的计算 去除

19、颗粒的沉速（a） 有效水深： h2 = qtq表面负荷，初沉池 m3/h ,二沉池 12 m3/ht污水沉淀时间，初沉池12 h ,二沉池 h沉淀区有效水深一般为 m（b） 总面积： A = Qmax / qQmax 最大设计流量，m3/hq 表面负荷（c） 有效容积： V1 = Ah2 = Qmaxt（d） 沉淀区长度: L = t 最大设计流量时的平均流速，/s.一般不大于5/s（e） 沉淀区宽度： B = A / L（f） 沉淀池座数或分格数： m = B / bb 每座或每格的宽度，一般为510 mb. 污泥区的计算污泥量：W =24 Qmax（CO-C1）100/r(100-o)tC

20、O、C1 原水与沉淀出水的悬浮物浓度，kg/m3o 污泥含水率 %，一般 9597%r 污泥容积密度，kg/m3. 取1000 kg/m3t 两次排泥时间间隔.c. 沉淀池的高度 H = h1 + h2 + h3 + h4h1 超高， h2 沉淀区高度，mh3 缓冲区高度， h4 污泥区高度，m例2-2：题见P39解：1.设计参数的确定沉淀池的去除率为 =（25050）/250100% =80%由=80%，查沉淀曲线，应去除的最小颗粒沉速为/s m/h)即表面负荷q = m3/h，沉淀时间t = 65min。为使设计留有余地，对表面负荷除以及沉淀时间乘的系数。则设计表面负荷为qo = q/ =

21、 = m3/(h)由于qo = uo ,所以uo = （m/h）= (/s)设计沉淀时间 to = = 65 = (min)= h设计污水水量Qmax = 100000/246060 = （m3/s）= (m3/h)2.沉淀区各部尺寸总有效沉淀面积A = Qmax/qo = = （）采用20座沉淀池，每池表面积A1=20=217，每池处理量为Q1=20= m3/h，则沉淀池有效水深为 h2 = V1/A1 = Q1t/A1 = 217 = (m)每个池宽取6 m ,则池长为 L = A1/b = 217/6 = (m) 取 m长宽比核算： 6 = 6/1 4：1 合格3.污泥区尺寸每日污泥产生

22、量W 24 Qmax（CO-C1）100/r(100-o)t (m3)每座沉淀池的污泥量W1 = 20 = m3污泥区高度 h4 = 2800tg45= (m)污泥斗体积 V = 1/3 h4（A + A + ） = 1/3(36+ ）= 36(m3)(m3)即每座污泥斗可贮存1d的污泥量，设2个污泥斗，可容纳2d污泥量。沉淀池总高度（用刮泥机，缓冲区h3 = m） H = h1+h2+h3+h4 = + + = (m)设流入口至档板距离,流出口至档板距离，则沉淀池总长度L = +36 = （m）平流池计算草图见P40 图 2-24竖流式沉淀池构造及特征优点：排泥容易、不需刮泥设备、便于管理缺

23、点：池深大、施工难、造价高、容易小、水流分布不易均匀设计参数：贮池斗倾角： 4560 池直径： 不大于 7m 排泥管直径： 不小于200静水排泥压力： m档渣板： 距池壁 m ,伸入水中 m 伸出水面 m上升流速： /s沉淀时间： 1 h中心管流速： 不大于100/s、不大于30/s.反射板距喇叭口： m缓冲层： m超高： m辐流式沉淀池构造与特征构造：见P42 图2-26 介绍特征：污水流速由大向小变化斜板斜管沉淀池原理：增加沉淀面积，降低沉淀高度，提高沉淀效率构造三、隔油池油类在水中的存在形式：（重点介绍）浮油：油珠粒径较大，大于100m，易于浮于水面形成油膜或油层。分散油：油珠粒径为10

24、100m，悬浮于水中不稳定，静止一定时间后可上浮。乳化油：粒径小于10m，一般2m，固水中表有表面活性剂，使油珠成为稳定的乳化状态。溶解油：粒径几m，是溶于水中的油微粒。重力分离法：是一种利用油水的密度差进行分离的方法，去除60m以上的油粒平流式隔油池斜板隔油池 思考题：P46 . 第四节 过滤什么叫过滤：过滤的利用过滤材料分离污水中悬浮和胶体杂质的一种技术。什么叫滤池：完成过滤工艺的处理构筑物称为滤池。常用于污水的深度处理一、过滤理论迁移机理附着机理脱落机理 可简单介绍（课后阅读）滤池的滤作用 机械隔滤作用（画出滤料层局部示意图讲解）滤料层是大小不同的滤料颗粒组成，其间有很多孔隙，好象一个“

25、筛子”，当废水通过滤料时，比孔隙大的悬浮物颗粒首先被截流在孔隙中，于是滤料颗粒间孔隙越来越小，以后进入的较小悬浮颗粒也相继被截留下来，使废水得到净化。吸附、接触凝聚作用废水通过滤料层的过程中，要经过弯弯曲曲的水流孔道，悬浮物颗粒与滤料的接触机会很多，在接触的时候，由于相互分子间作用力结果，出现吸附和接触凝聚作用，尤其是过滤前投加絮凝剂时，接触凝聚作用更为突出。滤料颗粒越小，吸附和接触凝聚的效果也越好。吸附凝聚作用将悬浮颗粒截下来。二、过滤池构造 详见P48 图2-34 总结快滤池外部与内部组成外部：滤池滤体、进水管、出水管、冲洗水管、冲洗水排出管、管道及附件内部：冲洗水排出槽、进水渠、滤料层（

26、承托层）、排水系统（配水系统）滤料层简单介绍滤料的种类：石英砂、无烟煤（由无烟煤压成的不同粒径的颗粒）、陶粒。给同学展示新型滤料：纤维球，并介绍纤维球、纤维丝工作原理，画出纤维丝。 新型滤料滤速 3040 m/h 高效 普通滤料 10 m/h垫料层（承托层）介绍作用：承托滤料，材料为卵石或砾石一般粒径 232 排水系统画出排水系统示意图 介绍滤头装配起来的排水系统工艺过程简介绍滤池的运行过程 “过滤反冲洗”两个过程交替三、机械过滤压力过滤器参见P53 图2-40 简介其构造及使用方法.并展示过滤头实物四、影响过滤的因素学生课后阅读理解思考题：P55 前一问题、 第三章 污水的化学处理第一节 中

27、和法一、基本原理酸 + 碱 = 盐 + 水 H+ + OH- = H2O中和法的适用范围：一般废水中的酸含量大于3%5%或碱含量大于1%3%时，应采用特殊方法进行回收，如造纸墨液采用喷雾加热的方法回收NaOH循环使用；硫酸废水可与铁反应生产硫酸亚铁、硫酸铁等。酸含量小于3%5%或碱含量小于1%3%时考虑中和处理。中和处理的适用情况：（结合实际）P58污水排入受纳水体前，其PH值超过排放标准（PH=69）影响水生物。工业废水排入城市下水道系统，避免污水对管道系统造成腐蚀。污水在化学处理或生物处理前，化学处理法要求废水的PH值升高或降低为一个最佳值。生物处理要求废水在一定的PH值范围内。二、酸性污

28、水的中和处理药剂中和法酸性废水来源：化工、冶金、化纤、炼油、金属酸洗、电镀几种常用药剂：石灰Ca(OH)2 ，苛性钠NaOH ，石灰石CaCO3 ,碳酸钠N2CO3 过滤中和法 碱性滤料：石灰石、白云石、大理石普通过滤中和滤池画出中和滤池的示意图后介绍工艺过程。教材、原理与相同不详细介绍。一起看教材P61页，过滤中和法的优缺点。三、碱性废水的中和处理利用酸性物质中和法碱性废水来源：造纸、皮革、化工、印染常采用废酸或利用烟道气中和烟道气主要含有的物质：CO2 、SO2 、H2S画图讲述喷淋塔的工艺过程：烟逆向、废水向下喷淋、用填料增加接触面积。石灰乳的中和工艺流程图，因石灰乳应用最普通。思考题：

29、P63 、 第二节 混凝混凝的主要对象是废水中的细小悬浮物颗粒和胶体微粒.这些颗粒很难用自然沉淀法从水中分离出去。混凝是向废水中投加化学药剂（称为混凝剂）使细小的悬浮颗粒和胶体微粒聚集成较粗大的颗粒而沉淀，得以与水分离使废水得到净化的方法。一、混凝基本原理胶体的结构 胶体的双电层理论胶体颗粒的结构图几个概念 电位离子层：胶核表面吸附的带同号电荷的离子。反离子层：电位离子层外吸附的电性相反的离子层，电量相同使胶体离子电中性。 胶体粒子的双电层结构：电位离子层和反离子层。电位：胶核与溶液主体间的电位。电位：胶粒与溶液主体间的电位。胶体的稳定性及其凝聚胶体稳定的原因同类的胶体微粒带着同号的电荷，静电

30、斥力阻止微粒间彼此接近聚合成较大颗粒，所以胶体颗粒不断地保持分散的悬浮状态。颗粒带电越多，电位越大；扩散层反离子越多，水化作用也越大，水化壳也越厚，因此扩散层也越厚，越具有稳定性。凝聚：胶体颗粒互相吸附聚合，形成较大颗粒，依靠重力下沉，这个形成较大颗粒的过程叫凝聚。（针对两个颗粒分析库仑力与范德华力的作用：两者的合力，如库仑大排斥稳定 范德华力大吸引凝聚。）二、水混凝的机理与过程凝聚和絮凝这三个概念的区别：凝聚是指脱稳的胶粒互相聚集为较大颗粒的过程。絮凝是指未经脱稳的胶体聚结成大颗粒的现象.混凝则包括絮凝与凝聚两个过程。凝聚是瞬时的，絮凝需较长时间来完成，但两者也不好绝然分开。因此，将能起凝聚

31、与絮凝作用的药剂统称为混凝剂。（一）水混凝的四种机理压缩双电层机理溶液中离子密度与扩散层厚度的关系图压缩双电层机理投加电解质反离子浓度 胶粒扩散层厚度 电位 胶粒间吸引力，胶粒凝聚。吸附表面中和机理吸附电中和作用是胶粒对异号胶粒、异号离子、链状高分子带异号电荷的部位有强烈的吸附。吸附表面中和作用结果是中和了离子所带电荷。静电压力，电位，发生脱稳和凝聚。如果吸附过多的反离子（投药过多），电荷变号，排斥力，再稳。吸附架桥主要指高分子物质与胶粒的吸附与桥联。画出示意图污水浓度低 胶粒少时，达不到混凝效果加药量过量时，胶粒表面饱合，再稳剧烈搅拌，再稳沉淀物网捕机理如用Al2(SO4)3 FeCl3 等

32、时形成其金属、氢氧化物大得足以迅速沉淀时，水中的胶粒可被这些沉淀物在形成时网捕。强调：这四种机理不是单孤独立的，可能同时发生。机理尚在发展，目前是用其解释一些现象。三、混凝剂无机混凝剂无机盐类三氯化铁、硫酸亚铁、硫酸铝无机高分子聚合物聚合氯化铝、聚合硫酸铁有机混凝剂聚丙烯酰胺四、助凝剂助凝剂，是与混凝剂一起使用，以促进水的混凝进程的辅助药剂。助凝剂的种类：调整剂PH调整剂CaO Ca(OH) Na2CO3 NaHCO3絮体结构改良剂聚丙烯酰胺、活性硅酸、粘土.氧化剂O3 Cl2 NaClO 将水中有机物氧化提高混凝效果五、混凝效果的影响因素PH值以硫酸铝为例，PH时，水解生成的Al(OH)3就

33、要溶解失去作用。合适的PH范围 硫酸铝 PH 铁盐 PH 4温度水温高，效果好；水温低，效果差。原因：无机混凝剂，水温低，水解速度慢，水解时吸热。 低温，水粘度大，水中杂质热运动减慢，碰撞机会少。这两个因素影响絮凝体成长。因此，冬季低温低浊水难处理。药剂种类和投加量如：电位高，投加无机絮凝剂，脱稳凝聚。絮体细小，投高分子混凝剂或助凝。无机有机高分子并用提高效果。投加量需做试验，选择混凝剂种类也需试验（画图介绍烧杯试验过程）搅拌帮助混合反应，凝聚和絮凝。一定要适当。六、混凝过程及设备混凝过程混凝沉淀处理流程图 混凝剂助凝剂急速搅拌（混合）缓慢搅拌（反应）沉 淀（分离）出水沉渣混合、反应、沉淀三个

34、阶段的作用：混合阶段是将药剂迅速、均匀地分配到废水中的各部分，以压缩废水中的胶体颗粒的双电层，降低或消除胶粒的稳定性，使这些微粒能互相聚集成较大的微粒绒粒，也称矾花或絮体（可见的）。混合阶段需要剧烈短促的搅拌，作用时间要短，获得瞬时混合效果。反应阶段是促使失去稳定的胶体粒子碰撞结大，成为可见的矾花绒粒，需要时间长缓慢地搅拌。形成的较大的绒粒（絮体）送入沉淀池沉淀。混凝剂的投加干法投加、湿法投加。一般皆湿法投加。 设备：计量泵、水射器（见P72 图3-10） P71溶液池的容积计算混合设备混合时间： 1030 s混合设备：搅拌机、管道混合器、水泵叶轮混合（画图分别讲解）反应设备隔板反应池涡流反应

35、池参见P73 图3-12、3-13、3-14、3-15 讲解（边看图边讲）七、澄清池图3-17介绍水力循环澄清池、讲述运行过程参照P74复习思考题：P75 第三节 化学氧化还原概念：化学氧化还原法是指加入氧化剂或还原剂将污水中有害物质氧化成还原为无害物质的方法。有机物 无机物 溶于水的污染物 不溶于水的 CO2 H2O S2- Mn2+ MnO2一、空气氧化例：地下水除铁锰 Fe2+ Fe3+ Fe(OH)3Mn2+ MnO2绘图讲述工艺流程：（海林啤酒厂）工业废水脱硫（皮革废水脱毛工艺水含Na2S）(上海益民制革厂)二、臭氧氧化O3 强氧化剂作用：消毒杀菌 去除CN- Fe2+ Mn2+ 色

36、 味 臭 C6H5OH 降 COD、BOD臭氧的性质鱼腥味淡紫色气体 （清晨松林中的气味即臭氧产生）不稳定性 常温常压 自行分解成为O2放出热量溶解度 是O2的10倍，是空气的25倍毒性 高浓度有毒，对眼、呼吸器官刺激，头痛恶化氧化性 强氧化剂，杀菌、病毒和芽孢腐蚀性 不锈钢和塑料耐O3臭氧的制备 可介绍制备全过程： 空气除尘空气干燥制氧制O3（分子筛） 大庆化肥厂水厂 惠康食品公司回用水臭氧在污水处理中的应用例：油脂加工废水回用处理三、氯氧化常用含氯药剂：液氯、漂白粉、次氯酸纳、二氧化氯氯消毒（学生自学）消毒影响因素（自学）污水氯氧化含氰污水处理含氰废水来源于电镀行业，破氰需二个阶段。反应条

37、件及方程式第一阶段：CN- CNO- （氰酸根） PH=1011 不断加碱维持PH NaCN+2NaOH+Cl2 NaCNO+2NaCl+H2O NaCNO 仍有毒性第二阶段：CNO- N2 PH 82NaCNO+4NaOH+2Cl2 2CO2+6NaCl+N2+ H2O药剂量：CN：Cl2：NaOH = 1：PH一般 8目前利用氧化还原电位对反应进行自动控制。加氯设备参照P83 图3-26介绍氯氧化系统指出：Cl2有毒。处理水量小时可选用其它氧化剂四、其它氧化剂P84高锰酸钾高锰酸钾处理地面微污染水。过氧化氢H2O2 与催化剂Fe2+构成氧化体系，加快氧化。五、化学还原还原除铬例：镀铬废水（

38、电镀）还原剂：SO2、NaHSO3 Na2SO3 FeSO46Fe2+ +Cr2O7- + 14H+ 2Cr3+ + 6Fe3+ +7H2OCr3+ + Fe3+ + 6OH- Cr(OH)3+ Fe(OH)3反应用氧化还原电位控制。六、化学沉淀例：电镀废水中用HF清洗金属表面产生的废水F-Ca(OH)2 + 2HF CaF2+ 2H2O复习思考题：P85 第四章 污水的生物处理第一节 生化处理与微生物一、微生物的生理特征及其规律污水处理常见的微生物微生物的特点：个体小 分布广，种类繁多 繁殖快 容易变异植物型微生物（只介绍分类名称其余课后阅读）a. 菌类：球菌、杆菌、螺旋菌b. 高等细菌（多

39、细胞）：球衣细菌、丝状细菌c. 真菌：酵母菌、霉菌d. 藻类提出菌胶团概念，见P89 图43 强调污水处理中菌胶团的作用动物型微生物（只介绍名称）e. 原生动物f. 后生动物微生物的新陈代谢新陈代谢的概念：微生物在生命活动过程中，不断向外界环境中摄取营养物质，并通过复杂的酶催化反应将其加以利用，提供能量并合成新的生命体，同时又不断向外界环境排泄废物。这种为了维持生命活动与繁殖下代而进行的各种化学变化称为微生物的新陈代谢。以能量的释放与吸收为依据，代谢可分为分解代谢与合成代谢。分解代谢与合成代谢的过程：分解大分子有机物低分子物质（能量释放）ATP（储能）合成新细胞分解与合成代谢相互依赖，共同进行

40、，分解为合成提供物质基础和能量来源，合成代谢使生物体不断增加，两者密切配合推动生命运动。分解代谢（异化作用）好氧代谢：好氧微生物和兼性微生物参与，氧为受氢体 C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + 2880 KJ厌氧代谢：厌氧微生物和兼性微生物参与，无氧，受氢体是有机物或含氧化合物 C6H12O6 + 12KNO3 6CO + 6H2O + 12 KNO2 + 1796 KJ C6H12O6 2CH3CH2OH + 2CO2 + 226 KJ好氧代谢与厌氧代谢的区别： 有机物分解程度释放能量代谢速度最终产物好氧彻底多快CO2 H2O厌氧不彻底少慢沼气（CH4） 由此可见，污水处

41、理的角度希望好氧代谢这种方式，短时间内（几小时或几十个小时）有机物无机化。有机物浓度高时，需要厌氧处理，做为好氧的前处理。近年来北京环境保护研究院王凯军、贾立敏等关于厌氧反应器的研究，提高了反应速度，提高了生化反应速度和效率。合成代谢（同化作用）概念：微生物从外界获得能量，将低分子化合物合成生物体的过程。微生物的新陈代谢体系图： 分解代解 复杂物质分解为 微生物 异化作用 简单物质 + 能量 释放 新陈代谢 合成代谢 （同化作用） 微生物增殖微生物生长的营养及影响因素营养要求及微生物酶a. 营养（由微生物的化学组成导出营养微生物赖以生存的主要营养物）细菌：C5H7NO2 霉菌：C10H17O6

42、N 原生动物：C7H14O3N碳 碳源 氮 氮源 磷 磷源营养物对微生物的作用：提供合成细胞质时需要的物质；细胞增长和生物合成反应的能源；充当产能反应所释放的电子受体。指出：微生物的生物代解反应几乎全部由酶催化。酶是由活性细胞产生的一些特殊的蛋白质是具有高度专一性的催化剂。b. 酶水解酶 促进水解作用氧化还原酶 促进氧化还原作用蛋白酶 促进水解蛋白质脂肪酶 促进水解脂肪以细菌的生长繁殖为例说明内酶与外酶在细菌的代谢过程中的作用方式： 简单溶解性物质 内酶a.细菌（无摄食器官） 细胞膜渗透吸入细胞 氧化、合成 复杂的固体及胶体 吸附在细胞周围 细胞再渗入b.细菌 分泌外酶 分解转化成溶解性物质

43、内酶作用 细菌长大、繁殖 氧化、合成 污水净化 迅速酶的特性：酶的特性，是高度的催化能力和专一性，分子量大，呈胶体状态两性化合物，有等电点、不耐高热，易被毒物钝化、破坏，有最高、最低、最适当的温度和酸碱度。环境对微生物的影响 看教材P9495有关内容微生物的生长规律微生物的繁殖和生长曲线绘出细菌生长曲线，讲解细菌的四个生长时期的形成过程。a. 适应期（停滞期）b. 对数期c. 平衡期（静止期）d. 衰老期（内源代谢期）生物负荷率F / M F有机底物量 M生物量通过调整F / M的比值可使微生物（细菌）的生长控制在不同的生长时期。细菌的定向变异细菌受到环境因素影响后，改变自己的特性，可人为培养

44、驯化，使其适应所处环境，如活性污泥的培养驯化。污水的可生化性及提高可生化性的途径污水的可生化性a.可生化性：污水用生物处理的可能性b.评价方法一般用BOD5 / COD比值评价，详见P98表4-3 BOD5 / COD可生化性好较好较难不宜本章其余内容学生自学（P97可生化的条件及抑制生物处理的允许极限浓度）提高可生化性的措施严格控制工业废水的水质加强预处理措施研究新的高效，稳定的生物处理工艺应用微生物学的科究成果（工程菌）三、污水生物处理方法概述 教材P99 阅读复习思考题：P100 第二节 活性污泥法一、活性污泥组成及其性能指标活性污泥法是利用悬浮生长的微生物絮体处理有机污水的一类好氧生化

45、处理方法。活性污泥是人工培养的生物絮体。形式过程：生活污水（曝气） 褐色絮状体 显微镜 微生物 活性污泥活性污泥组成：微生物、无机物和分解中的有机物（微生物和有机物为挥发性部分）常见的微生物细菌a.游离细菌 b.菌胶团 c.丝状细菌（参见教材P89 图4-3、4-4重点介绍细胶团，丝状细菌在污水处理中特性及作用）原生动物 （先看P101 表4-4 熟悉名称，然后P91 图4-9 P92 图4-10、4-11。介绍指示生物的概念，介绍食物链的概念：有机污染物细菌原生动物）绘出活性污泥法流程：活性污泥性能指标由于活性污泥法在应用中需要颗粒松散，易于吸附氧化有机物，并易于凝聚沉淀分离，活性污泥沉淀浓

46、缩性能关系出水水质、回流多少、二次池大小、剩余污泥处理难易等。（运行参数，污泥浓度、回流、沉淀剩余污泥等，即活性污泥主要性能指标）活性污泥法的基本流程污泥浓度a. 混合液悬浮固体（MLSS 混合液污泥浓度）混合液悬浮固体，是指曝气池中单位体积混合液所含悬浮固体质量。 单位：mg/l或g/lb. 混合液挥发性悬浮固体（MLVSS）混合液挥发性悬浮固体，是指曝气池中单位体积混合液悬浮固体中有机物的质量。单位：mg/l或g/lMLSS与MLVSS反应活性污泥中微生物的量，它们之间有相对稳定的关系。一般控制MLSS 24g/l污泥沉降比（SV %）污泥沉降比，是指曝气池中混合液沉淀30min后，沉淀污

47、泥体积占混合液总体积的百分数。因为活性污泥在沉淀30min后，一般可接近最大密度，所以以30min为标准。SV%的测定简便、迅速，所以用其指导活性污泥法的运行。一般SV% 1530 左右污泥容积指数（污泥指数）污泥容积指数，是曝气池混合液经30min沉淀后，1g干污泥所占的污泥容积。计算公式：SVI=混合液30min沉降比（%）10 / 混合液浓度（g/l）例：SV%=20，MLSS=2000 mg/l,求SVI= SVI = 2010 / 20001/1000 = 100（ml/g）SVI的单位常常省略，SVI能准确地反映出活性污泥的沉降性能的好坏。SVI低，沉降好 SVI高，沉降差SVI过

48、低，无机物多、污泥活性差SVI过高，膨胀（发生污泥膨胀现象）一般 SVI 50100之间二、活性污泥法处理过程活性污泥法的基本原理活性污泥净化污水包括三个主要过程，吸附、微生物代谢、絮凝体的形成与凝聚沉淀。吸附在活性污泥法中，污水主要由于活性污泥的吸附作用而得到净化。在活性污泥系统里，吸附作用进行得十分迅速。当污水与活性污泥接触后很短时间内（1040mm）有机污染物即被大量去除，出现很高的BOD去除率。由于活性污泥有着很大的表面积，在表面富集着大量的微生物，在其外部覆盖着多糖类的粘质层。当活性污泥与污水接触时，污水中呈悬浮和胶体状态的有机污染物即被活性污泥所凝聚和吸附而得到去除。吸附有机污染物

49、转移污泥吸附能力此阶段有机污染物的去除速度取决于两个方面微生物的活性程度；反应器内水力扩散程度与水动力学规律，活性程度与水力扩散程度等。提高去除速度办法，可使回流污泥充分曝气再生提高活性，增加活性污泥与有机物与O2的接触微生物代谢作用微生物对有机物的分解代谢及合成代谢及其产物模式图营养充足，活性污泥增长与有机物去除是同步的，污泥增长、有机物去除絮凝体的形成与凝聚沉淀原因：a.细菌体内羟基丁酸释放 b.微生物摄食时释放粘性物质 外界营养不足时，细菌内部能量降低电荷减少、结合力大、形成绒粒。 ii外界营养足时，细菌内部能量升高电荷增大、形成绒粒分散。沉淀好坏影响出水水质，活性污泥法的处理效率应考虑

50、二沉池的分离效率。活性污泥的增长规律活性污泥的增长三个阶段对数增长期、减速增长期、内源呼吸期。F/M影响活性污泥增长速率，有机物去除率，O2的利用率，污泥的凝聚吸附性能。绘出活性污泥微生物增长曲线。 对数增长期：F/M 高 减速增长： F/M 低 内源呼吸期：F/M 更低 参见P104 解释一、二阶段不同的一级反应 以F/M比值的变化，三个阶段的实际情况。同时根据曲线上BOD的变化趋势与污泥的变化于三个阶段的规律关，O2的利用率随BOD的下降污泥增长也在变化。F/M是以BOD污泥负荷率（Ns）表示。活性污泥法的运行参数污泥负荷（Ns）污泥负荷所表示的是曝气池内单位质量（kg）的活性污泥，在单位

51、时间（1d）内能够接受，并将其降解到预定程度的有机污染物的量（BOD）。F/M = Ns = QLa / XV kgBOD/kgMLSSd式中：Q污水流量，m3/d La原污水中有机污染物浓度，mg/l V曝气池容积，m3 X混合液悬浮固体浓度，mg/lNs是活性污泥法设计和运行的主要参数。一般 kgBOD/kgMLSSd工程设计时常用Ns确定曝气池容积。污泥龄（平均细胞停留时间、污泥滞流时间）污泥龄，是指每日新增的污泥平均停留在曝气池中的天数。活性污泥系统流程图：Q污水流量，m3/dV曝气池有效容积，m3Qr回流污泥量，m3/dXr回流污泥浓度，g/lQw剩余污泥流量，m3/dXe出水悬浮固

52、体浓度。活性污泥处理系统保持正常、稳定运行的一项重要的条件，是必须在曝气池内保持相对稳定的悬浮固体（MLSS）量。但是，活性污泥反应的结果，使曝气池内的活性污泥在量上有所增长，这样，每天必须从系统中排出相当于增长量的活性污泥量。此外，在曝气池内，微生物新细胞生成的同时，又有一部分微生物老化，活性衰退，为了使曝气池内经常保持高度活性的活性污泥，每天都应有一定数量的作为剩余污泥的活性污泥排出系统。每日排出的剩余污泥量，应等于每日增长的污泥量。用X表示曝气池内的每日增长的活性污泥量，这样每日排出系统外的活性污泥量，包括作为剩余污泥排出的和随处理水流出的，用流程图分析推出该公式：X = QwXr +（

53、Q- Qw）Xe X曝气池内每日增长的活性污泥量，即应排出系统外的活性污泥量，kg/d Qw作为剩余污泥排放的污泥流量，m3/d Xr剩余污泥浓度，g/l Q污水流量，m3/d Xe排放处理水中悬浮固体浓度，g/l曝气池内活性污泥总量（VX）与每日排放污泥量之比，称之为污泥龄，即活性污泥在曝气池内平均停留时间，即： c = VX /X 污泥增长量c污泥龄（平均细胞停留时间）dc = VX / QwXr + （Q- Qw）Xe在一般条件下，Xe值极低可忽略不计，上试简化为c = VX / QwXrQwXr剩余污泥量 QwXr = X污泥龄是活性污泥法处理系统设计、运行的一个重要参数反映了活性污泥

54、吸附有机物以后，进行稳定氧化的时间的长短。污泥龄越长，有机物氧化稳定得越彻底处理效果越好，剩余污泥量越少。 （P105）有机污染物去除量与活性污泥量的增加在活性污泥法处理系统中，在活性污泥的代谢作用下，污水中的有机污染物得到降解、去除、与之同步产生的则是活性污泥微生物本身的增殖和随之而来的活性污泥的增长。可用下式表达：X = aQLr bXV式中： X曝气池中每日新增的污泥量，即剩余污泥每日排放量，kg/l Lr污水的BOD去除量，kg/ m3 Q污水流量，m3/d X混合液污泥浓度，kg/ m3 V曝气池有效容积，m3 a污泥增长系数，即去除每kgBOD所产生的污泥kg数 b污泥自身氧化率，

55、即为每日每kg污泥由于自身氧化所减少的kg数。 公式的两边同时除以XV，得X / XV = aQLr / XV b根据污泥龄的定义，XV/X看做污泥龄，而QLr/XV即为以有机物去除量为基础的污泥负荷率以U表示，则上式可以写成：1 / c = aU b图中a,b是常数，所以c与U存在着相关关系。污泥龄（c）与去除有机负荷呈反比关系。通过小型试验或运行所得的数据，按公式X/XV= aQLr/XV b以图解法求得不同污水的a,b值，即将公式按直线方程y=ax+b考虑，以X/XV为纵轴以QLr/XV为横轴将数据点入得坐标图，直线斜率为a值而与纵轴截距即为b值。图解法求a ,b由于影响污泥增长的因素很

56、多Qc，污水水质、营养状况及充氧情况等，所以a 和b值最好通过试验确定P106表4-5列出的a ,b值 参考，用于设计计算。曝气时间 t曝气时间，是指污水流过曝气池时间，也称水力停留时间或停留时间。 t= V / Q (h) V 曝气池容积，m3 Q 污水流量， m3/h污泥回流比 R污泥回流比，是回流污泥量与污水流量之比（%）。曝气池混合液浓度与污泥回流比R和回流污泥浓度之间的关系。 X( Q + QR ) =QRXR 等式两边同时除以Q X（1 + QR/Q） = QR/QXR QR/Q = R X（1 ）（）XR上式反映了曝气池内混合液污泥浓度与污泥回流比和回流污泥浓度之间的关系。XR一

57、般为g/l活性污泥法的运行方式普通活性污泥法原污水从曝气池首端进入池内，由二次沉淀池回流的回流污泥也同步注入。污水与回流污泥形式混合液在池内呈推流形式流动至池的末端，流出池外进入二沉池，在这里处理后的污水与活性污泥分离，部分污泥回流曝气池，部分污泥则作为剩余污泥排出系统。特征：a.有机污染物降解经历了吸附和代谢的完整过程，在同一池内完成。b.活性污泥经历了一个从池首的对数增长，经减速增长到池末端的内源呼吸的完全生长周期。c.沿池长逐渐降低，需氧量沿池长不均匀。缺点：a.不适应冲击负荷b.容积负荷低、占地面积大c.动力浪费d.耗氧速度与供养速度不吻合适应。阶段曝气法是针对普通活性污泥系统存在的问

58、题作了某些改革的活性污泥处理系统。板绘：特点：a.有机污染物负荷及需氧率均衡。b.对水质、水量的冲击负荷能力提高。c.活性污泥浓度延池长逐渐降低有利于二沉池固液分离。生物吸附法这种运行方式是将活性污泥对有机物降解的两个过程吸附与代谢分别在各自的反应器内进行。（a）再生段与吸附段分建（b）再生段与吸附段合建特点：a.吸附与再生池溶积小b.具有一定的承受冲击负荷的能力缺点：污水处理效果较传统活性污泥法差。完全混合法污水与回流污泥进入曝气池后，立即与池内混合液充分混合可以认为池内混合液是已经处理而未经泥水分离的处理水。特点：a.污水被混合液稀释、均化、对冲击负荷有较强适应能力b.池内各部位值相等，各

59、部位有机污染物降解工艺相同c.需氧速度均衡，动力消耗低延时曝气法特点：a.污泥负荷低，曝气时间长（小时以上）池溶积大b.活性污泥处理于内源呼吸期，剩余污泥量少c.处理水稳定性高渐减曝气法工艺流程与传统活性污泥法一样，供气沿池长方向递减。三、曝气曝气的作用：充氧 搅拌 使活性污泥在曝气池中保持悬浮状态，使污水中的有机物、活性污泥和溶解氧三者均匀混合。曝气方法及其设备鼓风曝气空气流速：主干m/s 分支m/s（展示空气扩散装置实物并讲解介绍）机械曝气工作原理：转动将水抛向四周卷入空气 转动提升液体，使向污水中转移 转动后侧形成负压、吸入空气。曝气池的结构推流式曝气池大连大雪啤酒厂哈尔滨惠康食品厂（增

60、加介绍生物选择器概念）完全混合曝气池哈尔滨制革厂铁力啤酒厂四、活性污泥法的设计和运行活性污泥法的设计设计内容：处理工艺流程的选择曝气池曝气系统污泥回流系统二沉池活性污泥法的运行和控制活性污泥的培养和驯化a. 活性污泥的培养(a)静态培养(b)动态培养b. 活性污泥的驯化方法：在混合液中逐渐增加工业废水的比例，直到满负荷为止。(a)异步培训法（b）同步培训法（c）接种培训法活性污泥法处理过程的试运行目的：通过试运行确定最佳运行条件运行效果的检测a.处理效果的指标、毒物b.污泥情况指标%、生物极c.营养与环境条件、水温运行过程中的异常现象c. 污泥膨胀d. 污泥上浮（a） 脱上浮（b）腐化上浮 (