水污染控制技术教（学）案

..《水污染控制技术》教案课程名称：水污染控制技术授课专业：环境监测与治理授课教师：苏少林课题<模块、节>：第1模块水污染控制概论教学及能力培养要求通过本模块的学习,要求学生能够了解环境工程学的形成与发展状况,了解水污染控制技术与其它环境工程学科的联系与分工,掌握水污染控制技术的主要内容。教学重点环境工程学水污染控制技术的概念、主要内容教学难点教学时数教学方式讲授教学过程：一、环境科学与环境工程学随着人口、社会生产和科学技术的发展,环境和环境问题已越来越引起人类的重视。人类与环境之间有着一个相互影响、相互作用、相互依存关系的对立统一体。人类的生产和生活活动作用于环境,会对环境产生影响,引起环境质量变化,反过来,污染了或受损害的环境也会对人类的身心健康和经济发展等造成不利影响。当代社会的发展使人类与环境之间的作用与反作用不断加剧,只要人类所及的范围,上至太空,下至海域,人类的活动对环境的影响无所不在,而且逐步强化,环境污染和生态破坏已达到危险的程度。1972年再斯德哥尔摩举行了世界第一次联合国人类环境会议,会议通过宣言呼吁世界各国为保护和改善人类环境、、造福全体人民、造福后代而共同努力。二十多年来,许多国家都采取了不少措施和对策来防治污染和解决环境问题,各国科学家也进行了广泛而深入地研究和实践,从而促进了环境科学的兴起和发展。环境科学是研究人类环境及其控制的科学。它涉及内容广阔,包括自然科学和社会科学的许多重要方面,因而形成了环境地学、环境化学、环境生物学、环境工程学、环境管理学等相互交叉、相互渗透的学科。环境工程是环境科学的一个重要分支。二水污染控制技术的形成与发展为了保护和改善人类的生活和生存环境,使人类免受污染危害,人们开始起用工程和其它有关科学的理论和方法来控制和防治环境污染,改善环境质量。环境工程学便随着人们同环境污染作斗争的过程不断发展而兴起并逐渐成熟起来。在污水处理方面,公元一世纪,埃及人开始用砂滤法净水,我国明朝以前就开始用明矾作净水剂。1860年,法国建立了消化池,用厌氧法处理污水,英国于19世纪中叶,美国于20世纪初分别建立了公共污水处理厂。1914年英国建成了活性污泥法处理试验厂,标志着人类污水处理工艺的重大进步。在近二十年,由于污水治理的需要,在给排水工程的基础上,水处理领域经过不断研究,随着污水处理的新技术、新方法的不断涌现,逐渐发展成为一门新的独立学科——水污染控制技术。水污染控制技术是环境工程学的主要内容之一,它汇集了土木工程、公共卫生工程、化学工程及机械工程等方面的有关技术,又溶入了其它自然科学和社会科学的有关原理和方法。三、水污染控制技术的主要内容水污染控制技术主要研究治理和预防水体污染,改善和保护水环境,合理利用水资源的工艺技术和工程措施；水体自净及利用；城市污水处理与利用；工业废水处理与利用；区域和水系的水污染综合防治；水环境质量标准和废水排放标准等。四、讨论1、在我们身边有哪些导致水污染的事件、地点或工具？有多大危害？2、面对水污染,你所知道的有哪些处理方法？四.作业及思考题1、名词解释：环境工程学水污染控制技术2、水污染控制技术的主要内容有哪些？3、第一次联合国人类环境大会是哪一年,在什么地方召开的？五.教材及参考书《水污染控制技术》〔黄铭荣、胡纪萃等编著《水污染控制工程》〔高廷耀、顾国维等编著《环境工程》〔李宝珍、宋全波主编著《环境土壤学》〔马耀华、刘树庆等编著课程名称：水污染控制技术授课专业：环境监测与治理授课教师：苏少林课题<模块、节>：第1模块水污染控制概论第一节水污染第二节水质指标与水质标准教学及能力培养要求通过本节的学习,要求学生掌握常见的水污染类型及主要的污染物质,掌握水质、水质指标的概念、分类以及我国水质指标体系的组成。教学重点水污染类型及主要的污染物质、水质指标的概念、分类以及我国水质指标体系的组成。教学难点学时数教学方式讲授教学过程：第一节水污染1、水污染的分类：根据污染物质的性质不同分为以下几类A：化学性污染：无机污染物〔酸碱性盐,主要由于污水中含有较高浓度的酸、碱或无机盐而导致污染。无机有毒物质〔重金属,Hg、Cd、Pb、Cr〔六价、As〔三价、硒〔四价、六价以及氰化物等。有机有毒物质〔有机农药,有机磷、氯等有机农药,多环芳烃、芳香胺等。耗氧污染物质〔一般有机物,BOD、COD,分解而耗去水中的大部分甚至是全部的氧而导致水体污染。植物营养物质〔N、P,导致水体"富营养化"的元凶,一般来说,P为限制性因素。油类污染物质〔石油,石油泄露、船舶污水等造成的。B：物理性污染：悬浮物质污染、热污染、放射性污染C：生物污染：病原微生物,入侵的外来物种第二节水质指标与水质标准水质：水和其中含有的杂质共同表现出来的物理、化学、生物学的综合特性。水中杂质分为悬浮物质、溶解物质和胶体物质三类。水质指标是指水中杂质的种类、成分和数量,是判断水质的具体衡量标准。一水质指标：1.物理性指标：色、温、嗅和味、浑浊度、透明度、电导率、总固体、悬浮固体、溶解固体、可沉固体2.化学性水质指标〔1PH、碱、硬度、阳离子、阴离子、总盐、一般有机物〔2有毒的化学性质指标：重金属、氰、农药〔3氧平衡指标：如DO、COD、BOD、TOD3.生物学指标细菌总数、总大肠菌群数、各种病原细菌、病毒补：总H2O———1360000000km3、97%贮存在海洋中,77.2%的淡水在两极及高原地区,22.4%的淡水在地下和土壤中余下的淡水中河、湖、大气中能为以人类所利用的有37500km3约占总水量的1/3-4万二、水质标准1.国家正式颁布的统一规定：《生活饮卫生标准》GB-5794-85,《地面水环境质量标准》GB-3838-88,《农田灌溉水质标准》,《污水综合排放标准》GB-8978-882.水质要求：A：饮用水卫生标准：GB-5749-85B：《地面水环境质量标准》GB-3838-88、C：《污水综合排放标准》GB-8978-88四.作业及思考题1、名词解释：水污染"水体富营养化"水质及水质指标2、我国水污染大体上分为几个类型？各自主要的污染物是什么？3、我国水质指标有哪些？水质指标体系由哪几个部分组成的？五.教材及参考书《水污染控制技术》〔黄铭荣、胡纪萃等编著《水污染控制工程》〔高廷耀、顾国维等编著《环境工程》〔李宝珍、宋全波主编著《环境土壤学》〔马耀华、刘树庆等编著课程名称：水污染控制技术授课专业：环境监测与治理授课教师：苏少林课题<模块、节>：第1模块第三节废水的成分与性质第四节水体的自净作用与水环境容量第五节水处理的基本原则与方法教学及能力培养要求通过本部分的学习,要求学生掌握常见的几种废水〔生活污水、工业废水、农业废水、城市污水的成分与性质,理解水体自净作用机理,了解水处理的基本原则和基本方法。教学重点废水的成分与性质以及水体自净作用与水体环境容量教学难点水体自净作用与水体环境容量学时数教学方式讲授教学过程：第三节废水的成分生活污水〔典型组成,<mg/l>无机物有机物总量BOD5不可沉固体4010014055可沉固体25709565溶解固体21021042040总固体275380655160N152035P538二、工业废水〔主要水污染源：一般都含量较高的有毒有害的物质。不同行业,差别较大,可采用不同的方法处理。三、农业废水〔农药、化肥农田径流水、渗流水、病原茵、病毒家畜BOD5总固体牛6.018.4马3.013.0猪1.84.4羊0.63.0鸡0.10.3每一家畜废料排放量的人口当量数四、城市污水家庭污水生活污水公共污水〔建筑污场城市污水医院污水〔消毒处理工业污水〔去重金属、中和预处理初雨径流第四节水体自净作用与水环境容量自净的过程：污染物质参与水体中的物质转化和循环过程。物理过程：稀释、扩散、挥发、沉淀化学和物理化化过程：氧化、还原、吸附、凝聚、中和生物学和生物化学过程：污水中的污染物质,特别是有机物质,被水中微生物分解为无机物的过程。一废水在水体中的稀释和扩散〔一稀释机理〔接上页推流、平流Q=VCKdC扩散：Q2=dX〔二水体混合稀释混合系数=Q〔参与/Q〔总量〔未完全混合液河水的流量与废水流量的比水体的生化自净〔微生物影响因素废水排放口的形式有机河流的水文条件〔三水体中氧的消耗和溶解氧化分解大气氧的溶解呼吸分解水生植物光合作用消耗溶解二水体的生化自净1．作为水体中微生物的营养,合成新的细胞。2．为微生物的生命活动提供能量。三水环境容量：一定水体在规定的环境目标下所能容纳污染物质的最大负荷量就称为水环境容量,其大小与下列因素有关：〔1水体特征：水文参数〔河宽度、流量、流速等、背景参数、工程因素、自净参数；〔2污染物特征：物的扩散性、持久性、生物降解性；〔3水质目标：水体的用途和功能第五节水处理的基本原则和方法一解决废水问题的主要原则1改革生产工艺、减少废物排放量2重复利用废物3回收有用物质4对废水进行妥善处理5选择处理工艺与方法时,必须经济合理,并尽量利用先进技术二、废处理程度的确定1、水体的水质要求Ci－C0 E=————×100%CiCi：未处理废水的平均浓度C0：废水排入水体时的容许浓度2、按处理厂所能达到的处理度："2230”处理方法悬浮固体BOD5沉淀50---7025---40沉淀及活性污泥85---9585---95沉淀的生物70---9075----953．考虑水体的稀释和自净能力：三、废水处理的基本方法：〔1、物理法：沉淀、过滤、气浮、蒸发〔2、化学法：中和、氧化还原、电解、核脱体〔3、生物法：活性污泥、生物膜法、生物氧化塘法、土地处理系统〔接上页废水处理系统分为：一级处理：只去除水中悬浮物——物理法二级处理：溶解和胶体物去除——生物法三级处理：除去营养物质盐〔滤废处理生活废水处理程序：初沉池二沉池生物处理设备活性污泥法或生物膜法二沉池生物处理设备活性污泥法或生物膜法消毒沉砂池格栅消毒沉砂池格栅原污水初沉池排放沼气利用污水流程脱水干燥污泥流程脱水干燥沼气污泥浓缩池污泥消化池污泥利用工业废水的处理程序：〔不同的工业废水,要分别对待,一般按如下程序处理澄清回收毒物处理一般处理回用〔或排放一般生活污水处理结果：〔含悬浮物220ppm,BOD5200ppm左右处理效果〔单位：ppm处理等级处理方法悬浮物BOD5氮磷去除率出水浓度去除率出水浓度去除率出水浓度去除率出水浓度一级处理50～6090～11025～30140～150二级处理85～9020～3085～9020～305015～20303～5四.作业及思考题1、名词解释：水体自净水环境容量2、水体自净是通过哪几个方面来实现的？3、影响水环境容量大小的主要因素有哪些？4、简述我国处理污水的基本原则和方法。五.教材及参考书《水污染治理工程》〔黄铭荣、胡纪萃等编著《水污染控制工程》〔高廷耀、顾国维等编著《环境工程》〔李宝珍、宋全波主编著《环境土壤学》〔马耀华、刘树庆等编著课程名称：水污染控制技术授课专业：环境监测与治理授课教师：苏少林课题<模块、节>：第2模块物理处理技术教学及能力培养要求通过节的学习,要求学生理解水中粗大颗粒物质去除的机理,掌握常见的处理方法,掌握各种处理设备的结构和工作原理。教学重点格栅、筛网、调节池的工作原理及作用教学难点学时数教学方式讲授教学过程：第一节水中粗大颗粒物的去除一调节池1.调节池的作用〔1调节水质〔浓度均匀〔2能量调节〔浮子、重力输水〔3调节流量〔保证流量均匀连续2.调节后的浓度和流速C=<∑ciqiti>/qtV=qt/∑qitTi>/2×0.7二格栅1.格栅隙缝：>=50mm,但处理系统前的不能大于2.作用：去除或拦截较大杂物,保护污水处理厂机械设备,并防止管道堵塞3.形状：长方形、正方形、圆形4.设计参数1.过栅流速：栅前为0.4～0.9m/s,栅后为0.6～1.0m/s。当过栅水头损失达10～15cm时要清捞2.格栅间距：三筛网〔预处理1.作用：纤维、藻类、纸浆、2.类型：旋转式振动式转鼓式3常见微滤机,见P20图2—122—11四沉砂池1.去除水中的砂粒〔较大的无机颗粒和少量的有机杂质〔骨屑、种子等2.类型：平流式、竖流式、曝气式3.沉降过程：自由沉降A：平流式：最大速为0.3m/s最小流速为0.15m/sH:0.2~1m宽度为0.6m停留时间为30~60s,一般为30s池底有0.01～0.02的坡度,斗壁与水平面倾角不小于550,排沙管直径不小于200mm,其结构见下图：〔P35页图2—4曝气沉砂池B：曝气沉砂池：去无机颗粒和有面杂质1.旋流速度为0.25—0.3m2.池内有效水深为2~3m,,宽深比为1~23.空气扩散管距池底为0.6~0.9m,每方污水的曝气量为0.1～0.2方。五离心分离1.作用：去除水中的粗大的颗粒〔或乳化油2.类型：水旋分离设备〔水力旋流器、旋流分离器,器旋分离设备〔离心机A：压力式水力旋流器B：重力式水力旋流器四.作业及思考题1、调节池的用途是什么？调节后的流量及浓度怎么计算？2、格栅的用途是什么？3、筛网的用途是什么？4、常见的沉砂池有哪几种？五.教材及参考书《水污染治理工程》〔黄铭荣、胡纪萃等编著《水污染控制工程》〔高廷耀、顾国维等编著《环境工程》〔李宝珍、宋全波主编著《环境土壤学》〔马耀华、刘树庆等编著课程名称：水污染控制技术授课专业：环境监测与治理授课教师：苏少林课题<模块、节>：第2模块第二节水中悬浮物质和胶体物质的去除教学及能力培养要求通过本节的学习,要求学生掌握水中悬浮物质和胶体物质去除的方法与机理,掌握常见的沉淀池、滤池的结构和工作原理,能够根据需要设计相应的沉淀池。教学重点沉淀池、滤池的工作原理,工艺设计教学难点工艺设计学时数教学方式理论讲授2学时,实验2学时,现场教学2学时教学过程：一、沉淀〔一、沉淀池的理论基础〔自由、絮凝、拥挤、压缩四种沉淀方式自由沉降：〔低浓度的离散颗粒,在沉降过程中其形态、尺寸和质量均不发生改变,不受周围其他颗粒的影响。通过沉淀实验可得颗粒沉速累计频率分配曲线,如下：●A1.0Hχ0●B0U=H/tu0沉速χ=残余颗粒浓度/总颗粒浓度一颗粒从A点沉降到B点所用时间为t0,则其沉降速度u0=H/to为,残余颗粒百分比为X0。因此总颗粒去除率E=〔1－X0+1/u0∫X0udx,可近似化简为：E=〔1－X0+∑⊿xu/u0例：某废水中的悬浮物浓度不高,且为离散颗粒,有一水深为1.8m的沉淀柱内作沉降试验,结果表如下：时间t<min>06080100130200240420取样浓度〔mg/l3001891801681561117827求此废水在负荷为25m3/m2.d解：〔1、计算各沉淀时间下,水中残余颗粒所占的百分数与相应的沉降速度。〔2、画残余颗粒百分数与沉降速度间的关系时间t〔min6080100130200240420残余颗粒百分数C/C0<%>6360565237269沉降速度u=H/t0.030.0250.020.01550.010.00830.0048〔3、U0=25<m3/m2.d>=0.0174<m./min>〔4、∑u×ΔX=0.46%〔5、总去除率：E=〔1－X0＋1/u0∫X0udx=〔1－X0＋∑⊿xu/u0=〔1－0.54＋0.0046÷0.0174=72%2.絮凝沉降：在沉降过程中,悬浮颗粒因相互碰撞、粘结而使尺寸变大,沉速随深度而增加。〔需加絮凝剂3.拥挤下降〔成层沉淀〔1g/l2~3g/l的颗粒浓度较大时,在下沉过程中彼此干扰,在清水与浑水之间形成明显的交界面,并逐渐向下移动。4.压缩沉淀池〔污泥浓缩：颗粒在水中的浓度增加到颗粒相互接触、相互支撑,颗粒之间缝隙中的水被挤出,而不是固体穿过水,从而达到浓缩。〔二、理想沉淀池1.沉淀池中各过水断面各点的流速均相等2.沉降过程中悬浮物颗粒以等速下沉3.下底不起W=H.A=Q.t0U0=H/t0=Qt0/At0=Q/A=q0A：池底面积B：进水流量q0：表面负荷过流率t0：停留时间〔理论q0：数值等于U0设计时通过做静置沉淀实验求出符合沉淀效率的U0：则得到q0<过滤率>设计取值为：q=<1/1.25~1/1.75>U0或t=<1.5~2.0>t0〔停留时间〔三、普通沉淀池平流式竖流式辐流式1.平流式沉淀池：〔如右图沉淀池可根据：q〔过流滤：颗粒最小沉淀速度u；沉淀时用t来计算沉淀区有效低面积为：A=Q/q=Q/u,Q为设计流量〔m3/h有效水深为：H=Qt/A=qt=ut池子的长宽比L/B一般为：3~5为好,一般不少于4,沉淀池的个数不少于2最大设计流量的水平流速Vmax：一般初沉淀池设计为7mm/s；二次沉淀池为5mm/s因此池长L=Vmax.t×3.6L/H一般采用8~12〔一般为2.5~3.0m之间例：Q=500m3/h,悬浮物浓度为250mg/L,E=65%,t0解：u0=1.8m/t0=q0=1.8/<1×1.5>=1.2m3/<m2沉淀池面积A=Q/q设A=500/1.2=417m用四座池子：S=417/4=104m2,取B=4.5m,则L=104/4L/B=23/4.5=5.174W=417×1.8<m>=750.6m31.8T=750.6/500=1.5h<余下省略>污泥区：W={Q<C-C>100*T}/{r<100-P>}污泥斗：V=<1/3>*h4<A1+A2+<A1*A2>1\2>2.竖流式取：池底坡度采取0.02,斗底角度450,斗底边长为0.4m,则斗高=〔4.5－0.4÷2=2.05m经校正,V=17m3,取：池子缓冲层高0.3m,则总高度为4.85m。设计草图：0.5230.30.31.80.022.05450侧视图正视剖面俯视平面2.竖流式沉淀池：V上升=U0=0.5～1mmT=1.5～2.0hV水=30mm/s〔中心管d中心出水口=1.35d中心管d反射板=1.3d中心出水口反射板水平面倾角为170V出水<中心管><=40mm/s；反射板与中心管口L=0.25~0.5m；缓冲层0.3m；保护高度为0.3~0.5m；沉淀池最小直径为7m,最大为设计参数：〔1u0及t的计算,t一般为1.5~2h〔2中心管有效过水断面A1：A1=qmax<m/s>/V0<m/s>〔3池的工作高度h2=3.6.v.tt：沉淀时间h2>=2.75m〔4喇叭口与反射板的缝隙：h3=qmax/<v1.πd1>v1：出流速度 d1：喇叭口直径〔5工作有效断面：A2=qmax/v<m2>v:沉淀池液面上升速度,一般为0.3---0.5mm/s〔6沉淀池总面积：A=A1+A2〔7沉淀池的直径D=<4A/π>1/2<m>中进周出竖流式沉淀池正视图俯视图3.辐射式沉淀池：中进周出、周进中出、周进周出4.斜板斜管沉淀池〔1浅池沉隆原理U0=Q/AA则ET=h/U0U0不变则h则t〔2斜管沉淀池的结构〔倾角为600分类：异向〔逆向流周向流,侧向流〔横向4137265斜板〔管沉淀池示意图1、配水槽2、穿孔墙3、斜板、斜管〔1~1.2m4、集水槽5、集泥斗6、穿孔排泥管7、阻流板板间垂直距离为80-120斜管θ50-800斜板管颂角为600为一般斜管底部缓冲区0.5-1.0m上部水深一般采用0.5~1.0mt0<=30min<初沉>t0<=60min<二次沉淀池>l1l<3>、斜板管,沉淀池设计计算<如右图>θL/nb斜板长为l；倾角为θ；B：沉淀池宽ll2/U0=<l1+l>/Vl1=Lsecθ/nal2=Ltgθ/nQ=VW=VBLsinθV=Q/BLsinθQ=U0<A总+A厚>Q==U0<nLBcosθ+LB>Q设=ηU设〔A斜+A厚〔异向同向Q设=ηU设〔A设—A厚侧向Q设=ηU设A斜例：:生活污水流量500m3/h悬浮物的浓度250mg/L静止沉淀如图2-11,若E是65%.求斜板沉淀池的主要尺寸。<停留时间为解:当E为65%停留时间t0=1小时时U设=<1/1.5>*<1.8/1>=1.2m/h=0.33mm/s设V上升=3mm/sθ=60°采用四座池Q=ηVBLsinθη=0.7时500/<4*3600>=0.7*0.003*BL*0.866取B=2.5m时L=7.6m取斜板长为1m得L2/U0设═<L+L1>/V=<L+L2/sinθ>/vL2=<0.33/3>*<1+L/0.866>=0.13m斜板间距<水平>X=L2/tgθ=0.13/1.73=0.075m斜板数n=L/X+1=7.65/0.075+1=103块各自的厚木板厚度是3mm则池长增加0.31m取L═8m,后端死水区为l×cosθ═l×0.5═0.5m则总长为8+0.5+0.5═9m斜板下部配水区及缓冲层高度之和取0.75m,上部清水区取0.5m,超度0.23m,取2个污泥斗,底坡45°,斗底0.4×0.4m,出水槽用4条,槽间距为2米,计算草图略二、混凝〔一、混凝、助凝剂助凝剂：酸碱类、绒粒核心类、氯化剂类当碱度高时,铝可去磷酸盐形成磷酸铝沉淀。定量控制设备溶液池甲1.混凝剂的配制与投配：水定量控制设备溶液池甲溶解池根据实验药剂溶解池用干投法搅拌水溶液池乙2.混合设备〔溶解胶体搅拌溶液池乙投药设备搅拌强度大投药设备时间要短水3.反应设备混合设备搅拌设备：〔速度梯度G混合设备G=du/dy=〔p÷u1/2=〔102ηN/µV1/2P:单位体积所消耗的机械的功率G=<rh÷μT>1/2r：为水容重〔kg/m3h：水池水头损失〔mT-反应时间〔s一般：G约在500-1000s范围内混合时间为10-30sG在10-100s反应时间为10-30s三、澄清澄清池：〔混合、反应、分离、三合一的设备介质：悬浮泥渣泥渣循环分离：机械加速澄清池,水为循环体悬浮泥渣过滤分离：悬浮加速澄清池和脉冲加速澄清池〔一机械加速澄清池。如图2-48〔p37〔二水力循环澄清池〔图E-49〔三悬浮澄清池〔图2-43P66四、过滤：深度处理、预处理、最终处理〔一、过滤机理：介质过滤1.阻力截留：〔粒状滤层2.重力沉降：〔滤料直径、过滤速度3.接触絮凝：〔吸附颗粒较大：阻力为主〔表面过滤细微悬浮物：重力、接触为主〔深层过滤〔二、滤池的构造1.过滤工艺过程〔一个循环：过滤〔一个周期8个小时～48小时反洗2.滤料和垫层结构级配、机械强度、化学稳定性、球形、粗糙、棱角〔较大空隙率,比表面积常见的有：磺砂、无烟煤、陶粒、高炉渣、聚氯乙烯、聚苯乙烯球有效直径和不均匀系数〔以小为佳10%〔d10 d80d80/10=k80∈<1.65～1.80>②滤料的纳污能力：㎏/m3或g/cm3③空隙比、比表面〔cm2/gcm2/cm3④垫层：卵石、碎石垫层最小粒径≥滤料最大粒径、从上到下由小到大分层〔三、滤池的设计1、滤速：单层〔8-12m/h双层<12-16m/h>经验或实验确定2、滤池面积A=Q/V式中：Q——m3/hV----m/h 3、滤池数灵活运行≥2个经济A总<30m2n=2A总=150㎡4～6个A总=30-50㎡n=3A总=200㎡5～6个A总=100㎡n=3~4A总=300㎡6～8个用方形或矩形a<30㎡时,宜选用正方形30㎡时,宜选长宽比为1.25：1～1.5:1总H〔2.5-3.5m=底部集水系统+垫层厚度<0.4-0.5>+滤层厚度<0.7-0.75>+工作水深+保护高度4、对滤料垫层的要求dΦ滤料〔min=0.5mmdΦ<max>=1.2mm不均匀系数K80=d80÷d10=2d10=0.5=0.6mm5、反冲洗强度机理：上升反洗剪力及滤料间的碰撞、磨察逆流冲洗方式而剥下冲走。压缩空气反冲水力表面冲洗机械超声设搅动设静止滤层的原度为t0空隙率s反冲洗硫化床高度为L空隙率为s,则滤层膨胀率e为：e=〔L-L0/L0×100%=<S-S0>/<1-S>×100%反冲洗时,单位面积上通过的反冲洗水流量称为反洗强度q〔单位：L/㎡.S单层：12.25L/㎡.Se=45%t=5-7min双层：13-16L/㎡.Se=50%t=6-8min6、配水系统：管式大阻力配水系统小阻力配水系统头损失〔1式大阻力配水系统损失h=<q/10uk>2/2g<m>q：冲洗强度k：孔眼总面积／滤池面积0.2-0.25%g:重力速度9.81m/s2u:流量子数〔２、经砾石支承水头损失：h3=0.022h1.g；H1:承托层厚度〔m；q－冲洗强度〔l/s.m2〔３、滤料层水头损失h4=<ρ2/ρ1-1>·<1-m0>·H2ρ2：:滤料容重〔石英２.65t/m3；ρ１：水的容重〔t/m3；m0:滤料膨胀的孔隙率〔石英０.41；Ｈ２：滤层厚度〔m例：设计的处理废水量为２５００m〔1、Q=1.05×2500m3/d=2625<m3〔2、滤速v=5m/h冲洗滤度q=13-16l/s.m2冲洗时间６分钟〔3、计算A、滤池面及尺寸滤池工作时间：２４小时〔１天；冲洗周期为：４８小时,每次冲洗６分钟,停留４０分钟滤池实际工作时间：Ｔ=Ｔ０-t0-t1=24-40/<60×2>-6/<60×2>=23.62<h>F=Q/VT=2625/5×23.62=22.227<m2>采用滤池数２个,每个滤池面积j=F/n=11.114㎡,滤池正方形Ｌ＝Ｂ＝11.141/2=3.33<cm>,强制滤速V=Nv/<n-1>=10<m/s>B、滤池总高支承层：H1=0.45m超高H4=0.3m滤料层H2=0.72m滤板高H5=0.12m滤料上层水深H3=1.5m池总高H=H1+H2+H3+H4+H5=3.09mC、水头损失管式大阻配水系数h2=1/2g<q/0nk>2φ支=0.75mmb<壁厚>=5mmφ孔眼μ=0.68k=0.25q=14代入上式h2=3.5纪砾石支承水头损失h3=0.022H1q=0.022*0.45*14=0.14m滤料层水头损失及富余水头h4=2m④反冲洗水泵扬程=滤池高+滤水池深度+管道滤层水头损失=3.09+3+13.5+0.14+2.0=11.73m五、气浮〔一、机理1、用高度分散的微小气泡作为截体去粘附废水中的悬浮物。〔主要是乳化油及疏水性细微固体悬浮物药剂浮法气浮法气浮法浮选剂〔如松香油、煤油、脂肪酸等：非极性——极性分子组成的〔H2O2、方法：布气气浮,溶气气浮、电解气浮〔1布气气浮：利用机械剪切——粉碎气泡水泵扩散板暴气射流〔2溶气气浮：溶气至饱合,然后减压。粒度小〔80μm,可人为控制时间溶气真空气浮加压溶气气浮〔3电解：利用电解产生的H2、O2、CO2、cl2等〔二气浮设备叶轮气浮2、加压溶气设备P75图2-50四.作业及思考题1、名词解释：自由沉淀、絮凝沉淀、拥挤沉淀、压缩沉淀、混凝、澄清、气浮2、如何从理想沉淀池的理论分析得出斜板〔管沉淀池的设计原理？3、简述滤池的工作原理。4、澄清池与沉淀池的工作原理有何不同？5、生活污水悬浮物浓度300mg/L,要求去出率为60%,u0=0.25mm/s,污水流量为1000m36、设计的处理废水量为7５００m7、试述混凝的机理。五.教材及参考书《水污染治理工程》〔黄铭荣、胡纪萃等编著《水污染控制工程》〔高廷耀、顾国维等编著《环境工程》〔李宝珍、宋全波主编著《环境土壤学》〔马耀华、刘树庆等编著课程名称：水污染控制技术授课专业：环境监测与治理授课教师：苏少林课题<模块、节>：第2模块第三节水中溶解物质的去除教学及能力培养要求通过本节的学习,要求学生掌握去除污水中溶解物质的几种常见方法〔离子交换、吸附膜分离等及其机理,并掌握相关的工艺及其运行操作与管理技术。教学重点离子交换、吸附的基本原理、工艺流程及工艺计算教学难点工艺流程及工艺计算学时数教学方式讲授教学过程：一、 水的软化〔去ca2+、Mg2+和除盐〔水中含盐量。〔一软化的基本方法1、加快软化法：caco3、Mg<OH>2〔少用2、药剂软化法〔化学药剂：caco3、Mg<OH>23、高效换化法：Ca2+、Mg2+、Na+<二>除盐的基本方法：〔减少水中盐总量蒸馏法、电渗EH法、离子交换法。二、 离子交换法〔去水中的金属离子实质：不溶性的离子化合物〔离子交换剂上的可交换离子与溶液中睥其它同性离子交换反应,特殊的吸附,通常是不可逆的化学吸附。〔一交换剂：交换树脂树脂本体活性基团1、有效PH范围：强酸：1-14强酸：1-12弱酸：5-14弱酸：0-72、交换容量：mol.kg-1或ml/l全交换容量〔理论工作交换容量〔实际3、联度〔7-10%4、交换势K〔平衡常数〔1在常温和低浓度水中。阳离子的原子价上升,交换势；同价离子的选择是原子常数俞高,交换势越大。稀土相反。〔2强酸盐树脂：H+交换势介于Ca2+、Li+之间；对弱酸性阳树脂,H+则具有最旨的换势,属于交换序列的首位。〔3在常温和低浓度水溶液中,对弱碱性阴离子交换树脂肼,酸根的交换序列如下：Cr2O72->SO42->CO32-〔4对强碱性阳离子交换树脂讲没有规律。〔5OH一的交换势对弱碱性阳树脂,后于交换序列的首位Cl一和F一之间。〔6离子量高的面离子和金属络合离子的交换势特别大。〔二离子交换的工艺设计。1、离了交换工艺操作：固定单、双、混合、复合连续、移动、流动床固定床：离子交换剂本身处于静置状态,废水处于流动状态的一种离子交换设备。设备：预处理,离子交换器、再生附属设备操作：交的换、反洗再生、清洗①出水离子达到极限时,结果交换② 反洗的目的是移动树脂层ρ=40-60%V=15m/hT=15分钟③ 再生④ 清洗〔清洗水用量为树脂体积的4-13倍2、 离子交换塔的设计计算〔1离子交换塔高度H=上层水层高度+中间交换剂层<1-1.7或1.2-1.5>+下部降水区高度〔0.4m〔2交换塔直径：D=4QCT/∏ne1hQ：流量：m3/hC:废水中交换离子浓度mol/LT:两次再生间隔时间h交换塔个数〔一般不少于2个e1:交换剂的工作交换能力mol/Lh:交换剂高度〔mD:交换直径例、某地镀厂镀铬工艺中产生废水500m3解：1.工艺流程2：计算〔1、阴离子交换柱要去除的金属离子当量数铜：20mg/L<Ca2>=0.63m*e/L锌：10mg/L<Zn2>=0.31m*e/L 镍：15mg/L〔Ni2=0.51m*e/L总计废水中阳离子浓度为1.45m*e/L732离子交换树脂：交换量2.8g当量/L,两次再生时间为5日,因此所需的树脂量为V阳V阳=QCT/e=500*1.45*5/<2.8*103>=1.29<m3>交换柱直径D=0.6m〔两根交换柱高度H=3.5<反冲时膨胀率50%>,用浓度为5%的硫酸作为再生剂。〔3阳离子交换树脂CrO4 Cr2O72+选710-A大孔型弱碱型阳离子交换树脂,交换容量为81.25g\L.工作时间〔两次再生时间为5日则：V阴=QCT/e=500*65*5/<81.25*103>=2.67<m3>D=0.6mH=3.5m,4根6%的NaoH为再生剂,再生液为铬酸钠〔4脱钠阴柱铬酸钠阳离子交换柱铬酸〔732阳三、 吸附法A在相界面上物质浓度自动发生累积或浓集的现象称为吸附法。利疏松多孔物质吸附水中溶解盐的有机物质,洗涤剂,微生物,病毒,脱色,除臭,痕量重金属。物理吸附：分子间力吸附化学吸附：化学作用〔一吸附剂活性炭、磺化煤、活化煤、沸石、活性土、硅藻土、腐殖质酸、焦炭、木炭。活性炭s=500-1700m2〔二吸附等温线1、Ferundlichq=k*c〔1/n2、Langmuir3、BETq：吸附量〔g/gk：:常数c：平衡浓度1/n：吸附指数<三>活性炭柱的操作静态〔间歇式降流式动态〔连续〔1固定床升流式膨胀式h炭/d塔=2～4V塔=5～10m/h可多塔串联下进上出〔水〔2移动床下出上进〔炭3、吸附剂的再生加热,蒸汽法,溶剂法,臭氧氧化法,生物法。四、膜分离技术半透膜：优：不耗热,没有相的变化；设备可工厂化生产；容易操作。缺：处理量小,需消耗部分能量四.作业及思考题1、名词解释：离子交换、吸附2、固定离子交换器有什么主要确定？如何克服这些缺点？3、弱酸阳树脂的交换容量为什么比强酸阳树脂高？4、活性炭为什么具有吸附作用？什么物质易被活性炭吸附？5、在生产实践中如何选择离子交换软化系统？五.教材及参考书《水污染治理工程》〔黄铭荣、胡纪萃等编著《水污染控制工程》〔高廷耀、顾国维等编著《环境工程》〔李宝珍、宋全波主编著《环境土壤学》〔马耀华、刘树庆等编著课程名称：水污染控制技术授课专业：环境监测与治理授课教师：苏少林课题<模块、节>：第2模块第四节水中有害微生物的去除教学及能力培养要求通过本节的学习,要求学生掌握去除污水中有害微生物的几种常见方法〔高温、加氯等及其机理,并掌握相关的工艺及其运行操作与管理技术。教学重点加氯曲线、余氯计算教学难点加氯曲线、余氯计算学时数教学方式讲授教学过程：一、概述1、消毒的目的：杀死对人体有害的病源微生物,防止伤寒、霍乱、细菌性痢疾等传染性疾病。饮用水中要求大肠杆菌含量低于3个/L。2、方法：高温消毒、加氯消毒、臭氧消毒、紫外线消毒等,其中由于氯价格低,消毒效果好而广泛采用。二、氯消毒〔一氯及余氯1、氯的性质：液态时为琥珀色ρ=1.44gCl2+H2O=HCl+HClOHClH-+Cl+HClOH++ClO+PH=7时,以HClO为主PH>8.5时：一氯胺 PH<5时：二氯胺HClO2、氯消毒的机理：由于加氯后,其在水中可形成HClO,而HClO具有较强的氧化能力,可杀死微生物。3、加氯方式：加氯气或漂白粉〔二余氯K∝Cn·t<n>0>K：消毒效果C：氯剂量T：接触时间游离性余氯：Cl2,HOCl,OCl－≥0.3mg/L余氯化合性余氯：NH2Cl及其它氯胺化合物我国饮用水卫生标准规定：加氯30分钟后,游余氯 ≥0.30mg/L管网末梢水,游余氯 ≥0.05mg/L〔三 需氯量1、 定义：需氯量=加氯量-余氯量2、 需氯量试验：在一组水样中加入不同剂量的氯,在经过一定时间后,测定水中的余氯含量,即可得到一条需氯曲线：如下图：ⅠⅡⅢⅣⅠ区：余氯为0Ⅱ区：有余氯存在〔化合物余氯Ⅲ区：化合性余氯Ⅳ区：B之后游离存在HCl,N2,N2OB点称为折点Ⅰ区：所加入的氯全部被水中还原性杂质如亚铁离子等消耗转变为氯离子。Ⅱ区：氯氨开始化合,产生氯胺,有余氯存在〔化合物余氯Ⅲ区：仍然是化合性余氯,但一部分氯胺和氨被氧化成HCl、N2等。Ⅳ区：所加的氯全部以游离态的余氯存在。〔B点之前无游离性余氯。需氯实验报告内容：1、氯化条件2、预期结果3、测定方法4、达到预期结果的加氯量加氯库：应防火,保温,通风。三、其他消毒法1、臭氧消毒优点：不需太长接触时间；不受水中氨氮和PH影响；不形成CCl3等化合物；还可以去臭脱色、去铁除锰。缺点：不能贮存,边生产边使用臭氧发生装置较为复杂；投资大,运转费用高；不稳定,易散失,不具有持续杀毒能力。投加量：一般为：1mg/L,需要脱色去臭时可加大到4～5mg/L剩余臭氧量：0.4mg/L。接触时间为：15分钟。2、紫外线杀菌优点：管理简单,杀菌速度快。缺点：无持续杀菌能力,成本高。要求：色度小,无悬浮物质和胶体物质,深度不超过12m。四、城市污水消毒1、广泛采用加氯〔液氯或漂白粉消毒2、接触时间15min,余氯0.5mg/L3、一般沉淀后需加氯25～30mg/L,生物处理后需加氯10～15mg/L,氯与废水充分混合,接触时间不宜短于1小时。四.作业及思考题1、简述水中加氯消毒的原理。2、为什么常采用加氯消毒？3、在城市给水厂中一般的加氯量能够杀死病毒吗？需要加多少,接触时间如何？4、废水消毒的加氯量应如何考虑？目前城市污水处理厂是否都建有消毒设备？五.教材及参考书《水污染治理工程》〔黄铭荣、胡纪萃等编著《水污染控制工程》〔高廷耀、顾国维等编著《环境工程》〔李宝珍、宋全波主编著《环境土壤学》〔马耀华、刘树庆等编著课程名称：水污染控制技术授课专业：环境监测与治理授课教师：苏少林课题<模块、节>：第2模块第五节水的其他物理化学处理方法教学及能力培养要求通过本节的学习,要求学生了解中和法、化学氧化法、化学沉淀法、电化学法等几种其他物理化学方法处理污水的基本原理。教学重点教学难点学时数教学方式讲授教学过程：一、 中和法中和法是利用碱性药剂或酸性药剂将废水从酸性或碱性调整到中性附近的一类处理方法。在工业废水处理中,中和处理既可以作为主要的处理单元,也可以作为预处理。〔一酸、碱性废水中和法<t0=1.5～2.0h>：以废制废〔在无回收利用价值时。〔二药剂中和法酸性废水：可投加石灰,苛性钠,碳酸钠,石灰石,电石酒杯,锅炉灰,软化站废渣。不仅要考虑它本身的溶解性、反应速度、成本、二次污染、使用方便等因素,而且还要考虑中和产物的性状、数量及处理费用等因素。当投石灰进行中和处理时,Ca<OH>2还有凝聚作用,因此对杂质多、浓度高的酸性废水尤其适宜。中和剂的投加量,可按实验绘制的中和曲线确定,也可根据水质分析资料,按中和反应的化学计量关系确定。碱性药剂用量Ga<kg／d>可按下式计算：式中Q--废水量,m3／d；Cl--废水含酸量,kg／m3；a1--中和每公斤酸所需碱性药剂公斤数,即碱性药剂比耗量kg／kg；C2--废水中需中和的酸性盐量,kg／m3；a2--中和每公斤酸性盐类所需碱性药剂的公斤数；K--考虑到反应不均,部分碱性药剂不能参加反应的加大系数。如用石灰法中和硫酸时,是取1.05～l.10<湿投>或1.4～0.5<干投>；中和硝酸和盐酸时,是取1.05；P--碱性药剂有效成分百分含量。碱性废水：硫酸,盐酸,酸性废气。和处理碱性废水的方法有两种：<1>投酸中和法；<2>利用酸性废水及废气的中和法。投酸中和法处理碱性废水时,常用的酸性中和药剂有硫酸、盐酸及压缩二氧化碳。采用无机酸中和碱性废水的工艺流程与设备,和投药中和酸性废水时基本相同。用CO2气体中和碱性废水时,为使气液充分接触反应,常采用逆流接触的反应塔<CO2气体从塔底吹入,以微小气泡上升；而废水从塔顶喷淋而下>。用CO2做中和剂的优点在于：由于pH值不会低于6左右,因此不需要pH值控制装置。烟道气中含有高达24％的CO2,有时还合有少量SO2及H2S,故可用来中和碱性废水,其中和产物Na2CO3、Na2SO4、Na2S均为弱酸强碱盐,具有一定的碱性,因此酸性物质必须超量供应。用姻道气中和碱性废水时,废水由接触筒顶淋下,或沿筒内壁流下,烟道气则由筒底朗上逆流通过,在逆流接触过程中,废水与烟道气都得到了净化。接触筒中可以装填料,办可不装填料。用姻道气中和碱性废水的优点是可以把废水处理与烟道气除尘结合起来,缺点是处理后的废水中,硫化物、色度和耗氧量均有显著增加。污泥消化时获得的沼气中含有25～35%的CO2气体,如经水洗,可部分溶入水中,再用以中和碱性废水,也能获得一定效果。〔三过滤中和法酸性废水流过碱性滤料时,可使废水中和,这种中和方式叫过滤中和法。过滤中和法仅用于中和酸性废水。主要的碱性滤料有三种：石灰石、XX石、白云石。前两种的主要成分是CaCO3,后一种的主要成分是CaCO3·MgCO3。滤料的选择和中和产物的溶解度有密切的关系。滤料的中和反应发生在颗粒表面上,如果中和产物的溶解度很小,就在滤料颗粒表面形成不溶性的硬壳,阻止中和反应的继续进行,使中和处理失败。各种酸在中和后形成的盐具有不同的溶解度,其顺序大致为：Ca<NO3>2、CaCl2＞MgSO4》CaSO4＞CaCO3、MgCO3。由此可知：中和处理硝酸、盐酸时,滤料选用石灰石,XX石或白云石都行；中和处理碳酸时,含钙或镁的中和剂都不行,不宜采用过滤中和法；中和硫酸时,最好选用含镁的中和滤料<白云石>。但是,白云石的来如硫酸浓度超过上述允许值,可使命和后的出水回流,用以稀释原水；或改用白云石滤料。采用碳酸盐做中和滤料,均有CO2气体产生,它能附着在滤料表面,形成气体薄膜,阻碍反应的进行。酸的浓度愈大,产生的气体就愈多,阻碍作用也就越严重。采用升流过滤方式和较大的过滤速度,有利于消除气体的阻碍作用。另外,过滤中和产物CO2溶于水使出水pH值约为5,经曝气吹脱CO2,则pH值可上升到6左右。脱气方式可用穿孔管曝气吹脱、多级跌落自然脱气,板条填料淋水脱气等。为了进行有效的过滤,还必须限制进水中悬浮杂质的浓度,以防堵塞滤料。滤料的粒径也不宜过大。另外,失效的滤渣应及时清除,并随时问泥池补加滤料,直至例床换料。中和滤池常用的古升流式膨胀中和滤池及滚筒式中和滤池。升流式膨胀中和滤池<图11-5>的特点是滤料粒径小<0.5～3mm>、滤速高<66～70m／k>、废水由下向上流动。由于粒径小,就增大了反应面积,缩短中和时间；由于流速大,滤科可以悬浮起来,通过互相碰撞,使表面形成的硬壳容易剥离下来,从而可以适当增大进水中硫酸的允许含量；由于是升流运动,剥离的硬壳容易随水流走,CO2气体易排出,不致造成滤床堵塞。滤料层厚度在运行初期为1～1.2m,最终换料时为2m,滤料膨胀率保持50％。池底设0.15～0.2m的卵石垫层,池项保持0.5m的清水区。采用升流式膨胀中和滤池处理合硫酸废水,硫酸允许浓度可提高到2.2～2.3g／L。如果改变升流式滤池的结构,采用变截面中和滤池,使下部滤速仍保持60～70m／h,而上部滤速减为15～20m／h,则可获双重好：处：既保持较高的过滤速度,又不致于使细小滤料随水流失,使滤抖尺寸的适用范围增大。这种改良式的升流滤池叫变速升流式膨胀中和滤池。采用此种滤池处理合硫酸废水,可使硫酸允许浓度提高至2.58儿。升流式滤池要求布水均匀,因此常采用大阻力配水系统和比较均匀的集水系统。此外,要求池子直径不能太大,一般不大于1.5～2.0m。滚筒式中和滤池见图11-6。装于滚筒中的滤料随滚筒一起转动,使滤科互相碰撞,及时剥离由中和产物形成的覆盖层,可以加快中和反应速度。废水由滚筒的一端流入,由另一端流出。滚筒可用钢板制成,内衬防腐层,直径lm或更大,长度约为直径的6～7倍。筒内壁有不高的纵向隔条,推动滤料旋转。滚筒转速约每分钟10转,转轴倾斜0.50～10。滤料的粒径较大<达十几毫米>,装科体积约占转简体积的一半；这种装置的最大优点是进水的硫酸浓度可以超过允许浓度数倍,而滤料粒径却不必破碎得很小。其缺点是负荷率低、<约为36m3／m2·h>、构造复杂、动力费用较高、运转时噪音较大,同时对设备材料的耐蚀性能要求高。二、 化学氧化还原法通过药剂与污染物的氧化还原反应,把废水中有毒害的污染物转化为无毒或微毒物质的处理方法称为氧化还原法。废水中的有机污染物<如色、嗅、味、COD>及还原性无机离子<如CN-、S2-、Fe2+、Mn2+等>都可通过氧化法消除其危害,而废水中的许多重金属离子<如汞、镉、铜、银、金、六价铬、镍等>都可通过还原法去除。废水处理中最常采用的氧化剂是空气、臭氧、氯气、次氯酸钠及漂白粉；常用的还原剂有硫酸亚铁、亚硫酸氢钠、硼氢化钠、水合脏及铁屑等。在电解氧化还原法中,电解槽的阳极可作为氧化剂,阴极可作为还原剂。投药氧化还原法的工艺过程及设备比较简单,通常只需一个反应池,若有沉淀物生成,尚需进行因液分离及泥渣处理。三、 化学沉淀法化学沉淀法是指向废水中投加某些化学药剂<沉淀剂>,使之与废水中溶解态的污染物直接发生化学反应,形成难溶的固体生成物,然后进行固液分离,从而除去水中污染物的一种处理方法。废水中的重金属离子<如汞、镉、铅、锌、镍、铬、铁、铜等>、碱土金属<如钙和镁>及某些非金属<如砷、氟、硫、硼>均可通过化学沉淀法去除,某些有机污染物亦可通过化学沉淀法去除。化学沉淀法的工艺过程通常包括：<1>投加化学沉淀剂,与水中污染物反应,生成难溶的沉淀物而析出；<2>通过凝聚、沉降、浮上、过滤、离心等方法进行固液分离；<3>泥渣的处理和回收利用。电化学法电解质溶液在直流电流作用下,在两电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程叫做电解。直接或间接地利用电解槽中的电化学反应,可对废水进行氧化处理、还原处理、凝聚处理及浮上处理。可见,电解法在废水处理中有广阔的应用范围,现已发展成为一种重要的废水处理方法。电化学反应所用"药剂"就是电子,其氧化能力和还原能力随电极电位而变化,因此是一种适用范围很宽的氧化剂或还原剂。电解法的工艺过程通常包括预处理<如均和、调pH、投加药剂等>、电解、固液分离及泥渣处理等,其主要设备为电解槽。电解槽的构造和电解操作条件是影响处理效果和电能消耗的主要因素四.作业及思考题1、酸碱废水有哪些处理方法？2、举例说明有哪些工业废水、费渣、废气可用于酸、碱废水中和处理3、今有含硫酸的工业废水,其PH=2.3,如欲采用石灰干投法进行中和处理,使之达到排入城市下水道的标准〔PH=6~10,可取8,试问每立方米废水需透多少石灰？〔石灰纯度为70%。五.教材及参考书《水污染治理工程》〔黄铭荣、胡纪萃等编著《水污染控制工程》〔高廷耀、顾国维等编著《环境工程》〔李宝珍、宋全波主编著《环境土壤学》〔马耀华、刘树庆等编著课程名称：水污染控制技术授课专业：环境监测与治理授课教师：苏少林课题<模块、节>：第5模块水的生物化学处理方法第一节废水处理微生物学基础教学及能力培养要求通过本节的学习,要求学生掌握污水处理中常见的微生物类群、微生物降解污染物质的机理,掌握细菌生长曲线以及微生物生长动力学规律〔Monod公式。教学重点微生物降解污染物质的机理,掌握细菌生长曲线以及微生物生长动力学规律〔Monod公式教学难点细菌生长曲线以及微生物生长动力学规律〔Monod公式学时数教学方式讲授教学过程：生物化学处理方法：人工创造的有利于微生物生命活动的环境,使微生物大量繁殖,提高微生物氧化分解有机物效率的一种水处理方法。作用：去除溶解性,胶体性有机物,降低水中的N、P.厌氧分类1〔根据是否需氧分好氧悬浮生长：在污水处理设备悬浮。分类2〔根据处理的工艺分附着生长：膜水生长一、废水中的微生物细菌,真菌,藻类,原生动物,后生动物〔小型异养：：利用有机碳进行细胞合成微生物〔按能否获得C源的方式不同分类自养：从CO2中获得细胞碳好氧球菌利用氧的能力分类厌氧按形状分类杆菌兼性螺旋菌真菌：霉菌〔需营养量为细菌的一半藻类：〔自氧原生生物：吞食后生生物：轮虫净水主要细菌类：无色杆菌属,产碱杆菌属,芽胞杆菌属,黄杆菌属,微球菌,假单孢菌〔主要细菌生长曲线及Monod公式〔一细菌生长曲线ⅠⅡⅢⅣⅠ：迟缓期Ⅱ：对数增长期Ⅲ：减数增长期Ⅳ：内源呼吸期〔二微生物动力学U：比增长速率u=1/x×dx/dtUm:最大比增长速率〔d-1U=UmS/<KS+S>X:细菌浓度〔mg/lS:：质mg/l浓度Ks半速度常数；即U=Um/2的基即：dx/dt=Um×<s/<Ks+s>>X1、 当S>>Ks时U=Umdx/dt=UmX=K0XK0=Um2、S>>Ks时U=Um×S/Ksdx/dt=Um/Ks×X×S=K×X×S-dx/dt=Y<ds/dt>细菌的净增长速率dx/dt=<UmXS>/<Ks+S>-Kdx=K0XS/<Ks+S>-KaXdx/dt=-Yds/dt-KdXKa：内源呼吸衰减子数〔d-；K0=Um〔三微生物分解氧化有机物质的机理有机物的氧化分解〔有氧呼吸：原生质的同化合成〔以氨为氮源：原生质的氧化分解〔内源呼吸：由此可以看出,当废水中营养物质充足,即微生物既能获得足够的能量,又能大量合成新的原生质时,微生物就不断增长；当废水中营养缺乏时,微生物只能依靠分解细胞内贮藏的物质,甚至把原生质也当成营养物质利用,以获得生命活动所需的最低限度的能量。这种情况下,微生物无论重量还是数量都是不断减少的。在好氧处理过程中,有机物用于氧化与合成的比例,随废水中有机物性质而异。对于生活污水或与之相类似的工业废水,BOD5有50-60%转化为新的细胞物质。好氧生物处理时,有机物转化过程如右上图所示。四.作业及思考题1、名词解释：自养微生物2、简述微生物氧化分解有机废物的机理。五.教材及参考书《水污染治理工程》〔黄铭荣、胡纪萃等编著《水污染控制工程》〔高廷耀、顾国维等编著《环境工程》〔李宝珍、宋全波主编著《环境土壤学》〔马耀华、刘树庆等编著课程名称：水污染控制技术授课专业：环境监测与治理授课教师：苏少林课题<模块、节>：第5模块水的生物化学处理方法第二节好氧悬浮生长系统处理技术教学及能力培养要求通过本节的学习,要求学生掌握好氧悬浮生长系统处理技术的基本原理,工艺流程、工艺结构、相关设施的工作原理以及活性污泥的培养与驯化技术、运行与管理技术。教学重点氧悬浮生长系统处理技术的基本原理,工艺流程、工艺结构、相关设施的工作原理、活性污泥的培养与驯化技术、运行与管理技术。教学难点工艺流程、工艺结构、相关设施的工作原理、活性污泥的培养与驯化技术、运行与管理技术学时数教学方式讲授4学时,实验2学时,现场教学4学时教学过程：4-2好氧悬浮生长系统处理技术包括：活性污泥法、曝气氧化塘、好氧消化法、高负荷氧化塘一活性污泥法〔一活性污泥法的基本原理进水123出水污泥4剩余污泥活性污泥：由大量繁殖的微生物在充足的氧气条件下形成的絮凝体。1.活性污泥法的净化过程与机理〔1吸附阶段：〔活性污泥的活性决定其吸附量的大小〔2氧化阶段：氧化分解：残量合成新的细胞〔3絮凝体形成与凝聚沉淀阶段：氧化阶段合成的菌体、有机休、絮凝形成絮凝休,通过重力作用从水体中分离出来。对数增长期：转化成新细胞为主不易形成絮凝。减数增长期：易形成絮凝体。内源呼吸期：最易形成絮凝体,吸附力最高。2、影响活性污泥增长的因素。〔1DODO低会产生污泥膨胀,DO=2mg/l为宜〔2营养质MLSSBOD5负荷在0.3kg/kg.d<一般>2kg/kgd.d<高负荷法>C源：用BOD5表示N、P、S、K、Mg、Ca、Fe微量素BOD5:N:P=100：5：1混合液的PH值应控制在6.5-9.0T：20-30〔3控制对生物处理有毒害作用的物质3、评价活性污泥的指标活性污泥=细菌+真菌+原生动物、后生动物〔1MLSS〔混合液悬浮固体mg/lMa+Me+Mi=MLLSS〔2挥发性悬浮固体MLVSS<有机>Ma+Me+Mi〔3污泥沉降比〔SV%100ml量筒中沉淀30分钟后,沉淀污泥后混合液体积百分比。〔4污泥指数SVISVI=混合液30min沉淀后污泥容积<ml>/污泥干重〔g/L=SV%*10\MLSS<g/L>〔5污泥龄〔θC污泥总量/排放量=T天为平均停留时间二曝气方法与曝气设备〔一曝气过程的机理氧转移速率<mg/Lh>：dc/dt=KLa<Cs-CL>KLa:氧的总转系数Cs：饱和溶解氧浓度CL：液体的实际溶解氧浓度〔二装置Ep<一度电能转移到液体中去的氧量>Ea1、鼓风曝气=加压设备〔鼓风机+管道系统+扩散装置〔1管式扩散器：多孔材料〔2钟罩型微孔曝气器〔3平板型微孔曝气器〔4膜片式曝气器〔5穿孔管扩散器〔6提升或微孔曝气器〔7竖管〔8水力剪切扩散装置〔9固定螺旋气器2、机械曝气三曝气池〔一推流式推流式曝气装置的种类类型完全混合式布置方式1.平面布置L/B=5～10进出进出2.横断面布置有效水深H=3～9m,超高0.5m,当用表曝机时,机械平台宜高出水面1m.时B/H=1～2<1>平移推流式<2>旋转推流<平移推流式>旋转分类：①底层曝气：H=3～4.5m见下图②浅层曝气：H=3～4m见上图③中层曝气：H=7～8m见上图〔二完全混合式1、分建式2、和建式1、曝气池2、二次沉淀池3、表曝机4、空气管5、回流缝6、回流污泥管7、 曝气装置〔三两种池型的结合1."一池多机"作法2.多段式池型四、 活性污泥法的运行方式〔与污泥的质量、氧气的是否充足共同影响工作效率1.普通活性污泥法：推流法优：吸附和氧化能力强90～95%缺：①不能适应冲击负荷②需氧量比前大后小,而供气量是均匀的,则造成前差后浪费。③占地面积大,费用高。MISS=3～6g\L生长在指数生长阶段。2阶段曝气法①进水分阶段,分布均匀,充分分解。②污泥浓度沿池长逐步降低。③氧利用率高3.完全混合法〔流程与普通法相同①水质变化对污泥的影响降到很小的程度,能较好地承受冲击负荷。②池内各点有机物浓度〔F均匀一致,微生物群的性质和数量<M>基本相同。F\M能控制在一个很好的状态缺点：凝聚力弱。加速曝气CT=2～4h去除率90%延时曝气CT=1～3d生长在内源呼吸阶段缺：占地大,费用高优：不需处理污泥〔4生物吸附法：接触稳定法或吸附再生法。10～30min去除BOD5达85～90%吸附池内工作时间0.5～1.0小时再生池内2～3小时推流式优：费用低,占地少缺：处理效果差,不适用于含溶解性有机物多的废水五.活性污泥法处理系统工艺设计曝气池,曝气设备,污泥回流设备,二次沉淀池内容：①流程的选择②曝气池容积计算及工艺设计③曝气设备的计算与设计④回流污泥设备的与设计⑤二沉池的计算与设计〔一、曝气区容积的计算。以有机负荷为计算指标的方法Fw<污泥负荷>=F/M必须考虑的参数V=Qla/<FwN>或V=Qla/FrQ：污水流量<m3/d>V：曝气区容积m3Ls：:进水BODmg/LFw：污泥负荷㎏/㎏*dFr：容积负荷㎏BOD/m3*dN：MLSS浓度mg/L考虑出水BOD浓度Ls,则V=VE/00E=<La-Ls>/La*100%① N,Fr<Fw>② 根据出水水质F校合SVI③ Fw=0.3～0.5㎏/㎏*d*时E≥90%SVI=80～150对污泥处理困难的,Fw≤0.21㎏/㎏*d,使污泥自身氧化。N=RNR/〔1+R>R:回流比〔二曝气设备的设计主要内容：曝气方法的选择、需氧和供氧气量的计算、曝气设备的设计1、需氧量与供氧量的计算Ro=RCs<20>/α<βρCs<T>-Cl>1.02T-20<kg/n>Ca<20>、Ca<T>——200和实际温度为T0CCL：水中溶解氧浓度〔mg/Lα=污水中的KLa/清水中的Klaβ=污水中的CS/清水中的CSρ=实际气压〔Pa/1.013×105Pa对鼓曝气池：取Cs=Csm=CS<Pb/2.026×105+Qt/42><mg/L>Cs：水中饱和氧浓度〔mg/l一个大气压条件下Pb：扩散口绝对压力〔PaQt：气泡离开池面时氧的百分比〔%Qt=21〔1-EA/〔79+21〔1-EA×100%鼓风供气量Gs=R0/0.3EA×100〔m3/n活性污泥系统的日平均需氧量：Q2=a`QLr+b`VNQLr=La-L0a`、b`参数,可查表得,也可做试验确定2、曝气设备的设计主要内容：扩散装置的选择和布置、空气管道的布置和管径的确定、确定鼓风机的规格和台数。〔1空气管道的计算。V气=10-15m/s<主>V气=4-5m/s<支>P损<1.5mP总管中<0.5mR扩散<0.7-1.0m<2>鼓风机的选取择〔2-3台P=〔1.5+H×9860P：风压H：扩散装置距水面的温度。叶轮法：〔机械法D叶轮/D筒直径=1/3-1/5D泵叶/D筒=1/4-1/7D轮/D水深=2/5-1/4〔三污泥回流QR==RQ总R=N/〔NR-NNR=106/SVI×rR：污泥在二次沉淀池中的t、H和污泥厚有关r=1.2如图：h1/<h1+h2>≥0.5h1：淹水深度h2：提升高度〔四二沉池的设计