第三章物理化学法

第三章物理化学法重点与难点本章为全部教学的一个重点章节，其各处理单元为工业废水处理的主要单元，是工业废水处理操作的重点。重点：物理处理，化学处理都是学习的重点难点：化学沉淀，电解，混凝，膜分离技术。一、基本内容与要求概述:物理化学法又分为物理法、化学法和物理化学法，在废水的处理中，占有重要的地位。物理法是指凡是借助物理作用或通过物理作用使废水发生变化的处理过程。与其他技术相比，物理法具有设备简单、成本低、管理方便、效果稳定等优点。它主要用于去除废水中的漂浮物、悬浮物、砂、盐和油类物质。本章主要介绍的物理处理技术包括格栅和筛网、均质调节、沉淀过滤。化学法是指借助或通过化学反应完成废水处理的过程。它的处理对象主要是水和废水中无机的或有机的（难以生物降解的）溶解性污染物。对于水中容易生物降解的有机溶解物质和胶体物质，尤其当水量较大时，一般都采用生物处理的方法。本章主要介绍的化学处理技术包括中和、化学沉淀、氧化还原及电解法。物理化学法是指利用物理化学的原理和化工单元操作以去除水中的杂质。它的处理对象主要是废水中无机的或有机的（难以生物降解的）溶解性污染物和胶体物质。本章主要介绍的物理化学处理技术包括混凝法、气浮法、吸附法、离子交换法、膜分离技术及消毒技术。二、格栅与筛网（P60）（一）格栅的功能：截流污水中粗大污物的处理设施，有一组平行的金属棒或栅条制成的框架组成。格栅被安装在污水渠道，泵房及水井的进口或污水处理厂的前端，用以截留废水中粗大的悬浮物或漂浮物{如纤维，碎皮，毛发，木屑，果皮，蔬菜，塑料制成品等}，以防止水泵，管道和处理设备的堵塞，并减轻后续构筑物的处理负荷。被截留的物质称为栅渣。格栅通常设置在栅格井中。

格栅作用：

拦截污水中粗大悬浮或漂浮状态污染物，保护后续处理设施1、格栅的类型及应用（1）人工清渣的格栅一般采用直栅条平行焊制而成，栅条间距20~40mm，安装倾角45~60度，格栅间应设置操作平台。（2）移动伸缩臂式格栅除污机(3)回转式格栅2、栅格的分类方式1）按格栅的栅距，可分为粗格栅（50～100mm）、中格栅（10～40mm）、细格栅（3～10mm）3种。2）按栅渣的清除方式，可分为人工清渣和机械清渣两种。3、运行控制条件栅距过栅流速水头损失栅渣量4、格栅的维护管理1）每天要对栅条，除渣耙，栅渣箱和前后水渠等进行清扫，及时清运格栅，保持格栅畅通。2）检查并调节栅前的流量调节阀门。保证过栅流量的均匀分布。同时利用投入工作的格栅台数将过栅流速控制在所要求的范围内，当发现过栅流速过高时，适当增加投入工作的格栅台数，当发现过栅流速偏低时，适当减少投入工作的格栅台数。3）定期检查渠道的沉砂情况格栅前后渠道内沉积砂，除与流速有关外，还与渠道底部流水面的坡度和粗糙度等因素有关系，应定期检查渠道内的积砂情况，及时清砂并排除积砂原因。4）格栅除污机的管理格栅除污机是污水处理厂内最易发生故障的设备之一，巡查时注意有无异常声音，栅条是否变形。出现故障时，应及时清查原因，及时处理，做到定时加油，及时调换，及时调整。5）卫生与安全污水在长途输送过程中腐化，产生的硫化氢和甲硫醇等恶臭有毒气体会在格栅间大量释放出来。建在室内的格栅间应采取强制通风措施，夏季应保证每小时换气10次以上。清除的栅渣应及时运走处置掉，防止腐败产生恶臭，招引蚊蝇。6）分析测量与记录应记录每天的栅渣量。根据栅渣量的变化，可以间接判断格栅的拦污效率。（二）筛网1、功能一些工业废水含有细小的悬浮物，尤其是废水中的纤维悬浮物和食品工业的动植物残体碎屑，它们不能被格栅截留，也难以用沉淀去污，为了去除这类污染物，工业上用筛网。筛网是用金属丝或纤维编织而成，孔径一般在0.15---1mm左右，选择不同尺寸的筛网，能去除和回收不同类型和大小的悬浮物，如纤维，纸浆，藻类等，用筛网分离，具有简单，高效，运行费用低廉等优点。一般用于规模较小的废水处理。2、筛网常见类型及特点（P63）筛网过滤装置有很多种，如振动筛网，水力筛网，转鼓式筛网，转盘式筛网等。1）振动筛网的特点：污水通过振动筛时，悬浮物等渣质被留在振动筛上，并通过振动卸到固定筛网上，进一步脱水。2）水力晒网的特点：由运动筛网和固定筛网组成，运动筛网水平放置，呈截顶圆锥形。进水端在运动筛网小端，废水在从小端到大端流动过程中，纤维等杂志被截留，并沿倾斜面卸到固定筛以进一步脱水。水力筛网的动力来自进水水流的冲击力和重力作用，因此水力筛网的进水端要保持一定压力，且一般不透水的材料制成。3、筛网的维护管理1）当废水呈碱性或酸性时，筛网的设备应选用耐酸碱，耐腐蚀材料制作。2）在运行过程中要合理控制进水流量，做到进水均匀，并采取措施尽量减少进水口来料对筛面的冲击力，以确保筛网的使用寿命并减少维修量。3）筛网尺寸应按需截留的微粒大小选定，最好通过试验确定。4）当废水含油类物质时，会堵塞网孔，应该进行除油处理。另外还需要定期采用蒸汽或热水对筛网进行冲洗。三、均质调节（P64）1、均质调节的功能：为了改善废水的处理设备的工作条件，一般需要对水量进行调节，对水质进行均和，实际应用中将具有以上功能的构筑物称为调节池，调节池的形状可分为圆形，方形，多边形，可建在地上和地下，调节和均和的目的都是为处理设备创造良好的工作条件，其稳定运行，并减小设备容积，降低成本。2、常见类型1）水量调节池的特点：一般只是调节水量，只需设置简单的水池，保持必要的调节池容积并使出水均匀与即可。2）水质调节池：为了使废水水质达到均衡。3）事故调节池：可以起分流储水作用，事故池只有在特殊情况下才该设立，它对保护处理系统不受冲击，减少调节池容积也十分重要。3、调节池运行管理要点1）调节池的有效容积应该容纳水质水量变化的一个周期所排放的全部废水量，为同时获得要求的某种预处理{如生物水解酸化，脱除某种气体等}效果，应适当增加池溶。2）尽管调节池前一般都设置格栅等除污设施，但池中仍然有可能积累大量沉淀物，因此应及时将这些沉淀物清除，以免减小调节池的有效容积，影响到调节效果。3）经常巡查，观察调节池水位变化情况，定期检查调节池进，出水质，以考察调节池运行状况和调节效果，发现异常问题要及时解决。4）事故调节池的阀门必须能够实现自动控制，以保证事故发生时，能及时将事故废水排入池中，另外事故池平常应该保持排空状态，以保证事故发生时，能够容纳所有的事故废水。四、沉淀与隔油（P65）1、沉淀的功能：废水中密度大于水的悬浮物可以在重力的作用下，通过沉降作用得以分离。沉淀法的主要去除对象是悬浮液中粒径在10µm以上的可沉固体，即在2h左右的自然沉降时间内能从水中分离出去的悬浮固体。沉淀法通过对废水中这些颗粒物的去除，不仅降低了废水中污染物的浓度，同时对保证整个废水处理系统的正常运行也起到了重要作用。沉淀过程简单易行，分离效果好，是水处理的重要过程之一，几乎是所有水处理过程不可缺少的基本单元之一。（沉沙池与沉淀池）沉淀池的功能是分离水中的可沉性悬浮物，包括无机悬浮物和有机悬浮物。2、理想沉淀池的原理：为了分析悬浮颗粒在沉淀池内的运动规律和沉淀效果，提出了理想沉淀池的概念。理想沉淀池分为流入区、流出区、沉淀区和污泥区四个部分，其假定条件如下：污水在池内沿水平方向作等速流动，水平流速为v，从入口到出口的流动时间为t。在流入区，颗粒沿截面AB均匀分布并处于自由沉淀状态，颗粒的水平分速等于水平流速v。颗粒沉到池底即认为被去除。沉砂池的功能，常见类型及特点，沉砂池的运行管理：1）沉砂池的功能：以重力分离为基础，就是将进入沉砂池的污水流速控制在只能使比重大的无机颗粒下沉，而有机悬浮颗粒则随水流走。2）沉砂池的常见类型：平流沉沙池，曝气沉沙池，旋流沉沙池。平流沉砂池实际上是一个比入流渠道和出流渠道宽而深的渠道，当污水流过时，由于过水断面增大，水流速度下降，污水中夹带的无机颗粒在重力的作用下下沉，从而达到分离无机颗粒的目的。平流沉砂池的特点是工作稳定，构造简单，其主要缺点是沉砂中含有约15%的有机物，增加了后续处理的难度。平流沉砂池曝气沉沙池的特点：预曝气，脱臭，防止污水厌氧分解，除泡，加速污水中油类的分离等作用。

旋流沉砂池的特点：池型简单，占地小，运行费用低，除砂效果好。3)沉砂池的运行管理：在沉砂池的前部，一般都有细格栅，细格栅上的垃圾应及时清捞。在一些平流层沙池上常设有浮渣挡板，挡板前浮渣应每天清捞。沉砂池的最重要操作是及时排砂，对于用沙斗重力排砂的沉砂池，一般每天排砂一次。排砂机械应该经常运转，以免积砂过多引起超负荷，排砂机械的运转间隔时间应该根据砂量及机械的能力而定。排砂间隙过长，会堵塞排砂管，砂泵，堵卡刮砂机械。排砂间隙时间过短会使排砂量增大，含水率增高，使后续处理增大，用重力排沙时，排砂管堵塞，可用气泵反冲洗，疏通排砂管。曝气沉砂池的空气量应每天检查和调节，调节的依据是空气计量仪表。每周都要对进、出水闸门及排渣闸门进行加油，清洁保养，每年定期油漆保养。沉渣应定期取样验化，主要项目有含水率及灰分，沉砂量也应该每天记录。刚排出的沉渣含水率高，一般在沉渣池下面或旁边应设集沙池。集砂池的墙从上到下有箅水孔或缝，用竹箅或带孔塑料板板挡住，水分通过小孔或缝溜走，含水率可降到60%--70%。沉渣用于填洼或放于空池。沉砂池由于截留大量易腐败的有机物质，恶臭污染严重，特别是夏季，恶臭强度很高，操作人员一定要注意，不要再池上工作或停留时间太长，以防中毒。堆砂处应用次氯酸钠溶液或双氧水定期清洗。3、沉淀池的组成，常见类型，特点，选择原则及工艺控制沉淀池由四个功能区组成，分为:流入区，沉降区，流出区，污泥区。沉淀池的常见类型根据水流方向可分为以下四种类型:平流式，竖流式，辅流式，斜板式。1）平流式的特点：有效沉淀区大，沉淀效果好，造价低，对废水流量的适应性强。缺点是占地面积大，排泥困难。平流式沉淀池池型呈长方形，废水从池的一端流人，水平方向流过池子，从池的另一端流出。在池的进口处底部设贮泥斗，其它部位池底有坡度，倾向贮泥斗。

2）竖流式的优点:排泥容易，不必设置机械刮泥设备，占地面积小。其缺点是造价高，单池容量小，池深大，施工困难，一般适用于中小型污水处理厂。竖流式沉淀池中心管3）辅流式的特点：建筑容量大，采用机械排泥，运行较好，管理简单。其缺点是池中水流流速不稳定，机械排泥设备复杂，造价高。这种池型适用于处理水量大的场合。辐流沉淀池

1、中央进水幅流式4)斜板式的特点：容积利用率高和沉降效率高的优点。与其他沉淀池相比，斜板（管）式沉淀池也可以减少池深，缩短沉淀时间，减少沉淀池的体积，提高沉淀效率，但存在一些缺点：造价较高，斜板（管）上部在日光照射情况下会大量繁殖藻类，导致污泥量增加，板间易积泥，不易用于处理黏性较高的泥渣。斜管断面构造沉淀池的选择原则根据废水量的大小来选择;根据悬浮物质的沉降性能与泥渣性能来选择;根据总体布置与地质条件来选择;根据造价高低与运行管理水平来选择沉淀池的工艺控制参数水力表面负荷；水力停留时间;出水堰板的溢流负荷。沉淀池的工艺控制（P73）控制流量；增减沉淀池的数量；排泥除渣。4、掌握隔油的功能与原理，隔油池的常见类型，隔油池的运行管理1）含油废水的来源，以石油工业及固体燃料热加工工业中排出的含油废水为主要来源；采用自然上浮法去除废水中可浮油类的方法称为隔油，使用的构筑物称为隔油池，在隔油池中，比重小于水的油上浮至池面，而比重大于水的悬浮渣质则下沉到池底部。2)隔油的原理：利用油比水轻性质，通过自然上浮法从水中分离去除。3)隔油池的类型：平流式隔油池，斜板式隔油池4)隔油池的运行管理：隔油池必须同时具备收油和排泥措施；隔油池应密闭或加盖板，以防止油气对环境的污染和火灾的发生，同时可以起到防雨和保温的作用；寒冷地区的隔油池应采取有效的保温防寒措施，以防污油凝固。为确保污油的流动顺畅，可在集油管及污油输送管下设置热源为蒸汽的加热器；隔油池周围一定范围内要确定为禁火区，并配备足够的消防器材和其他消防手段。隔油池内防火一般采用蒸汽，通常是在池顶盖下200mm处沿池壁设一圈蒸汽消防管道；隔油池附近要有蒸汽管道接头，以便接通临时蒸汽扑灭火灾，或在冬季气温低时因污油凝固引起管道堵塞或池壁等处粘挂污油时清理管道或去污。5、掌握过滤的功能和原理（P75）过滤：通过具有空隙的颗粒状滤料层截留废水中细小固体颗粒的处理工艺。过滤的原理：1）筛滤作用；2）沉淀作用；3）接触吸附作用。掌握过滤池的常见类型及特点，掌握过滤池的主要组成部分，掌握过滤池的工艺控制与日常维护1）过滤池的常见类型：按照虑速大小分为：慢滤池和快滤池；按照滤料的分层结构分为：单层滤料滤池，双层滤料滤池，三层滤料滤池；按照水流过滤层的方向分类：上向流滤料滤池，下向流滤料滤池，双向流滤料滤池；按照作用水头分类：重力式滤池和压力式滤池。

2）滤池的特点：慢滤池的特点：出水水质较好。快滤池的特点:速度快单层滤料滤池的特点：面积大，出水水质较好双层滤料滤池的特点：截留渣质能力强，产水能力大，出水水质好三层滤料滤池的特点：截污能力大，出水质好上流向滤料滤池的特点：截污能力强，水头损失减小下流向滤料滤池的特点：工作周期短重力式滤池的特点：允许水头损失高，重力式滤池允许水头损失一般为2m压力式滤池的特点：滤池可达6—7m，由于池体密封，可防止有害气体从废水中逸出，但清砂不方便。

3）过滤池的主要组成部分：①滤料层；②承托层；③配水系统；④冲洗系统。

4）过滤池的工艺控制：①滤速的控制；②工作周期的控制；③冲洗效果的控制。

5）过滤池的日常维护:定期放空滤池进行全面检查；对表面滤料定期进行大强度表面冲洗或更换；对闸，阀应经常维护，保证开启正常；应时刻保持滤池池壁及排水槽清洁，并及时清除生长的藻类；针对以下情况要大修；将滤料清洗或更换后，重新铺装时应注意以下问题。

6、中和与PH调节（P81）要点：掌握酸碱废水的来源与危害，PH调节的适用情况，中和法的基本原理

1）酸碱废水的来源：如化工厂，化纤厂，电镀厂，煤加工厂及金属酸洗车间等都排出酸性废水；印染厂，金属加工厂，炼油厂，造纸厂等排出碱性废水。2）酸碱废水的危害：会造成污染，腐蚀管道，毁坏农作物，危害渔业生产，破坏生物处理系统的正常运行，而且也是极大的浪费。3）中和法的基本概念。的需要:回收或综合利用经济意义不是很大，才考虑用中和处理。4）中和处理和PH调节常常用于以下三种情况。（P81）5、掌握酸性和碱性废水常用的中和剂：石灰，苛性钠，碳酸钠，石灰石，白云石，电渣石。6、掌握中和处理的方法：在酸性废水的中和处理有如下几种：碱性废水或废渣中和法，投碱中和法和过滤中和法。在碱性废水的中和处理有如下几种：利用酸性废水中和碱性废水，投酸中和法和酸性废气中和法7、常用中和设备及运行管理：酸碱废水互相中和的设施；投药中和设备；中和过滤池7、化学沉淀法（P86）要点：了解化学沉淀的功能和原理：向废水中投加某些化学剂，与废水中的污染物发生化学反应，形成难溶的沉淀物的方法称为化学沉淀法，化学沉淀法的工艺流程通常包括：化学药剂（沉淀剂）的配制和投加；混合，反应，通过沉降，浮上，过滤，离心等进行固液分离.1、化学沉淀法的类型：①氢氧化物沉淀法；②硫化物沉淀法；③碳酸盐沉淀法和钡盐沉淀法。2、化学沉淀法的运行管理：采用化学沉淀法处理工业废水时，由于产生的沉淀物经常为不带电荷的胶体，因此沉淀过程将变得简单，一般采用平流式沉淀池和竖流式沉淀即可。当用于不同的处理目标时，所需的投药及反应装置也不相同，比如有些药剂采用干式加入，而另一些处理中则可能先将药剂溶解并稀释到一定浓度，然后按比例投加，对于这两种方法，可参考采用相关的投药设备，另外还注意设备的防腐问题。8、化学氧化还原法（P89）氧化还原的功能和原理：废水中溶解性物质，包括无机物（汞，铝，铜，银，金。六价铬等）和有机物，可以通过化学氧化还原反应转化成无害物质，或者转化成容易从水中分离排除的形态。从而达到处理的目的。氧化法处理工业废水：向废水中投加氧化剂，氧化水中的有害物质，使其转变为无毒无害或毒性小的新物质。常用的氧化法：①空气氧化法；②氯氧化法；③臭氧氧化法。还原法处理工业废水：向废水中投加还原剂，还原废水中的有害物质，使其转变为无毒无害或毒性小的新物质。目前主要用于去除重金属离子的方法：①六价铬；②二价汞等。

4、氧化还原设备运行与管理：氯氧化法设备；空气氧化法设备；臭氧氧化法设备；金属过滤床还原设备；硫酸亚铁+石灰还原系统9、电解（P95）电解的功能及原理：在直流场的作用下，利用电极上产生的氧化还原反应，去除废水中的污染物的方法。常见的电解法类型：①电化学氧化法；②电化学还原法；③电解凝聚法；④电解气浮法。电解槽的结构形式和极板电路：电解槽的结构形式有回流式和翻腾式。回流式电解槽是在槽内设置若干块隔板，使水流沿极板水平折流前进，电极板与水流方向垂直。翻腾式电解槽是在平面上呈长方形，用隔板分成数段，每段中水流顺着版面前进，并以上下翻腾方式流过各段隔板。极板电路：单极板电路和双极板电路

4、电解运行管理：控制极板的间距控制槽电压控制电流密度控制电解槽的PH搅拌可以促进离子的对流与扩散，减少电极的浓差极化现象，并能起清洁电极的表面的作用，防止沉淀物在电解槽中沉淀注意观察极板的腐蚀和钝化现象，做到及时更换或清洁极板电解操作间应保证良好的通风效果，操作人员要注意用电安全。10、混凝法（P98）1、掌握功能与原理：向废水中投加混凝药剂，使其中的胶体和细微悬浮物脱稳，并聚集为数百微米以至数毫米的矾花，进而可以通过重力沉降或其他固液分离手段予以去除的废水处理技术2、常用的混凝剂和助凝剂：无机盐类混凝剂，有机高分子混凝剂和助凝剂3、混凝工艺的步骤：混凝剂的配制与投加，混合，反应和矾花分离4、混凝的运行控制条件：PH，水温，混凝剂的选择和投加量和水力条件5、混凝的设备：混凝剂的配制与投加设备，混合设备，反应设备和矾花分离设备

6、日常运行中注意的问题：经常检查溶液系统和投加系统的运行情况，及时排除药业液中的沉渣，防止堵塞当冬季水温较低，影响混凝效果时，可采取增加投药量的措施外，还可投加适量的铁盐混凝剂，另外经常检查药管的运行情况防止堵塞和冻裂根据混合池和反应池的絮体，出水水质等变化情况，及时调整混凝剂的投加量严格控制混凝和反应的搅拌强度和时间做好日常运行记录，包括处理水量，进出水水质，投药量，水温，矾花大小及沉淀情况等

11、气浮法（P103）气浮法的功能和原理：是在水中产生大量细微气泡，细微气泡与废水中的细小悬浮粒子相黏附，形成整体密度小于水的“气泡—颗粒”复合体，悬浮粒子随气泡一起升到水面，形成泡沫或浮渣，从而使水中悬浮物得以分离实现气浮法分离必须具备以下两个基本条件：①必须在水中产生足够数量的细微气泡；②必须使气泡能够与污染物相黏附，并形成不溶性的固态悬浮体。

1、容器气浮法类型：①加压容器气浮法；②溶气真空气浮特点：应用广泛关键设备：加压泵，溶气灌，释放器和气浮池等设备基本流程：全部进水加压溶气，部分进水加压溶气和部分回流水加压溶气供气方式：空压机供气，射流进气和泵前插管进气调试和运行注意事项（P107）要合理选择溶气水的压力与回流比；合理选择溶气释放器的种类及型号；溶气灌应尽可能靠近释放器；在调试前，进行多次对管路和溶气灌的清洗；在调试时，应首先调试压力溶气系统与溶气释放系统；压力溶气灌的进，出水阀门，在运行时必须全部打开；运行时压力溶气灌内的水位必须妥善加以控制；空压机的压力需要在大于溶气灌的压力时，才向灌内注入空气；需要经常观察池面情况；刮渣时需要抬高水位；冬季水温低影响凝固效果，除可采取增加投药量的措施外，还可以利用增加回流水量或提高溶气压力；根据反应池的絮体，气浮池分离区的浮渣及时及出水水质等变化情况，及时调整混凝剂的投加量；做好日常运行记录；

2、散气气浮法的原理，类型及特点（P108）散气气浮法主要适用于处理水量不大，悬浮物浓度高的废水。散气气浮法的类型：扩散板曝气气浮法和叶轮气浮法散气气浮法的特点：简单易行，但微孔板易堵塞。

3、电解气浮法的原理，类型和特点如下：电解气浮法的原理：在直流电的作用下，对废水进行电解时，有正负两极会有气体析出，进行固液分离电解气浮法的类型：竖流行和平流行电解气浮法的特点：产生污泥少，占地少，不产生噪声气浮法在废水中的处理应用：①炼油厂含油废水的处理；②造纸白水处理。

12、吸附法的原理概念，吸附平衡和吸附量及吸附影响因素。（P111）吸附法的原理概念：利用多孔性固体吸附废水中的一种或几种溶质，达到废水净化的目的或回收有用溶质的过程，这种对溶质有吸附能力的固体称为吸附剂，而被固体吸附的物质称为吸附质吸附平衡：当吸附速度和解吸速度相等时，即达到吸附平衡，吸附质在溶液中的浓度称为平衡浓度。吸附量：单位重量的吸附剂所吸附的吸附质量吸附影响因素：吸附质的性质，吸附剂的性质，废水的PH，温度、共存物的影响和接触时间。常用吸附剂---活性炭活性炭是用含碳为主的物质（如木材，木炭，椰子壳，煤，废纸浆等）作原料，经粉碎及加黏合剂成型后，经加热脱水，碳化，活化而制的。活性炭是一种非极性吸附剂。活性炭具有良好的吸附性能和稳定的化学性质，可以耐强酸，强碱，能经受水侵和高温。活性炭的比表面积达800—2000m2/g，具有很高的吸附能力。活性炭的吸附能力与孔隙的构造和分布情况有关。它的孔隙分为三类：小孔（孔径≦2nm）,过渡孔（孔径在2—100nm之间），大孔（孔径≧100nm）活性炭的小孔比表面积占总比表面积的95%以上，对吸附量影响大；过渡孔不仅为吸附质提供扩撒通道，而且当吸附质的分子直径较大时（如有机物质）主要靠它们来完成吸附，大孔的比表面积所占比例很小，主要为吸附质扩散提供通道。通常废水处理中采用的活性炭有粉末状和颗粒状两种。粉末状活性炭的吸附能力强，制备容易，成本低，但再生困难，不易重复使用。颗粒状活性炭吸附能力比粉末状的低些，生产成本较高，但再生后重复使用，并且使用时劳动条件良好，操作管理方便，因此，在废水处理中大多采用颗粒状的活性炭。活性炭的加工方法，性质，活性炭的孔隙分类及功能，粉末状的活性炭和颗粒状活性炭的优缺点。活性炭的加工方法：以含碳为主的原料，经粉碎及加黏合剂成型后，经加热脱水，炭化，活化而制的。吸附操作方式：①静态间歇操作；②动态连续操作。动态连续操作的设备：固定床，移动床和流动床活性炭的再生（P114）加热再生法、蒸汽法、化学再生法、生物再生法、吸附装置的运行操作和维护：炭的预处理；进水的预处理；活性炭的投加，排除及输送；活性炭净化工艺应根据原水水质及变化情况，水量，出水水质的要求，污染物的种类和浓度等因素确定；碳层滤速的确定；为避免悬浮物和生物产生的黏液堵塞碳层，固定床和降流式移动床必须重视反冲洗；活性炭处理某些废水时，在固体床或移动床吸附塔内常有厌氧微生物吸附繁殖生长，使炭层堵塞，出现水质恶化，给活性炭吸附塔的整顿行运行带来困难；由于活性炭与普通钢材接触将产生严重的电化学腐蚀，因此吸附装置应该优先考虑钢筋混凝土的结构或不锈钢，塑料等材料；每座炭塔或炭床应有流量调节设施或计量装置，以便控制；使用粉末炭时，要考虑防火，以及电气设备的防爆，建筑的采光，通风，防尘及集尘；做好日常运行记录，包括处理水量，水温，水质，炭的损失量和补加量，反冲洗周期，耗电量等。吸附法在废水处理中的应用：含汞污水的处理和炼油厂废水深度处理

13、离子交换法（P117）

1、原理和功能：去除废水中的某些有害物质，回收有价值化学品，重金属和稀有元素。

2、离子交换剂：是实现交换功能的最基本物质，废水处理中通常采用的是离子交换树脂，同其他类型的离子交换剂相比，离子交换树脂具有交换容量高，交换速度快，机械强度和化学稳定好等优点，但成本较高。离子交换树脂性能包括三个方面：①离子交换树脂的选择性；②离子交换树脂的交换容量；③物理和化学性能。离子交换过程工艺：①交换；②反冲洗；③再生和清洗。离子交换操作方式和常用设备：按照操作方式不同，离子交换设备有：固定床、移动床、流动床。离子交换运行操作应注意的问题：悬浮物和油类；含盐量过高的影响；高价离子的影响；氧化剂的影响；高分子有机物的影响；PH值的影响；温度的影响离子交换在废水中的应用：①离子交换处理含铬废水；②离子交换处理含镉废水。14、膜分离技术（P122）膜分离法是利用特殊的薄膜对液体中的成分进行选择性分离的技术，用于废水处理的膜分离技术包括扩散渗析，电渗析，反渗透，超滤，微滤等几种。1、扩散渗析和电渗析：扩散渗析是使高浓度溶液中的溶质透过渗析膜向低浓度溶液中迁移的过程。电渗析是在直流电场的作用下，利用阴阳离子交换膜对溶液中的阴阳离子选择透过性，使溶液中的溶质与水分离的一种物理化学过程。2、反渗透：如果在盐水面上施加大于渗透压的压力，则此时盐水中的水就会流向淡水侧，将这种现象称为反渗透。3、超滤：又称超过滤，除去水中大分子物质和微粒。（P132）4、微滤：微孔过滤是以压力差为推动力，利用筛网状过滤介质膜的“筛分”作用进行分离的膜过程，其原理与普通过滤相似，但过滤微粒的粒径在0.05--15μm之间，主要除去微粒，亚微粒和细粒物质，因此又称为精密过滤。15、消毒（P133）在生活污水，医院污水，禽畜养殖，生物制品和食品，制药等部门排出的废水中不但存在大量细菌，且可能含有较多病原微生物，污水中的病原体主要有病原性细菌，肠道病毒和蠕虫卵三类，为防止疾病的传播，必须对这类废水进行消毒处理。常用的消毒方法：①氯消毒（主要包括液氯消毒，二氧化氯消毒和次氯酸钠消毒）；②紫外线消毒；③臭氧消毒。 （1）液氯消毒工艺（2）臭氧消毒污水消毒的必要性：为了人类身体健康和保护水环境污水中的主要病原：病原性细菌，肠道病毒和乳臭卵氯消毒的原理及特点：技术成熟液氯消毒：利用氯原子的氧化作用破坏细胞的酶系统二氧化氯消毒：对细菌的细胞壁有较强的吸附力和穿透力，可快速控制微生蛋白的合成，有很强灭活能力次氯酸钠消毒：通过水解反应生成次氯酸钠，具有与其他氯的衍生物相同的氧化和消毒作用1、影响消毒效果的因素：投加量和时间微生物特性温度PH水中杂质消毒剂与微生物的混合接触状况处理工艺2、消毒设备及运行管理：①氯投加量；②接触时间；③做好日常运行记录；④运行中要注意安全。第四章活性污泥法本章是全部教学的一个重点，是水处理技术的核心部分，特别是好氧活性污泥工艺的相关知识与操作一、重点：基本工艺流程，活性污泥法的机理与各控制参数，曝气的运行管理与维护二、难点：曝气的运行管理与维护，各类控制参数的测量三、基本内容与要求一概述（P140）活性污泥法是对城市污水及工业废水最有效的生物处理方法，活性污泥法是使具有净化功能的絮体状比表面积大的微生物群体，根据需要在反应体系内不断循坏，而且通过人为地控制多余部分（称剩余活性污泥）排出系统外，使反应池（曝气池）内的底物（污水中的COD）和微生物的比值经常保持一定水平，并在溶解氧存在的条件下，使底物和不同种群微生物所形成的絮体充分接触而进行微生物代谢和有机物分解的方法。活性污泥法活性污泥法的基本流程

活性污泥法基本流程活性污泥的生物种类：细菌类，原生动物，藻类和后生动物。

微生物是活性污泥的主要组成部分。活性污泥中的微生物又是由细菌、真菌、原生动物、后生动物等多种微生物群体相结合所组成的一个生态系。活性污泥法对进水的要求，必须满足微生物在反应器内连续繁殖的条件：①营养源；②PH；③水温；④进水浓度；⑤水量，水质变化；⑥其他：悬浮物质，油脂类及油分，溶解盐类，重金属类。二、初次沉淀池池型：，长方形，正方形或圆形个数：两个池以上构造：①池子以水密性钢筋混泥土建造，具有抗浮安全结构；②设刮泥机时，池底的坡度圆形为5/100-10/100，长方形为1/100-2/100；③污泥斗的坡度在60度以上。设计运行参数（P145）刮泥机：①长方形池可采用链带式；②圆形和正方形池可以采用旋转式刮泥机；③采用不致扰动沉淀物上浮的速度。排泥设备：①污泥的排除可用泵提升；②排泥管径采用150mm以上；③污泥管便于清扫。维护管理的一般要求：①运行管理；②安全操作；③维护保养；④技术指标。初次沉淀池的水质管理（P149）、运行管理。三、曝气池（一）活性污泥法处理工艺活性污泥法的净化机理：①活性污泥对有机物的吸附；②被吸附有机物的氧化和同化；③活性污泥絮体的沉淀和分离；④生物硝化；⑤生物脱氮；⑥生物除磷。活性污泥对有机物的吸附：在气液，固液等相界面上，物质因物理及化学作用被浓缩被吸附有机物的氧化和同化：以被活性污泥吸附的有机物质作为营养源，经氧化和同化作用，被微生物所利用。所谓氧化是指微生物为了获得合成细胞和维持其生命活动等所需能量。将吸附有机物进行分解；所谓同化是指微生物利用氧化所获得的能量，将有机物合成为新的细胞组织。活性污泥絮体的沉淀和分离：还需要活性污泥具有良好的混凝和沉淀性能。在曝气池内，活性污泥具有良好的去除有机物的性能；在二次沉淀池也要具有良好的沉淀性能。生物硝化：活性污泥中还有以氮、硫、铁或其化合物为能源的自养菌，如硝化菌，它能在绝对好氧条件下，将氨氮氧化为亚硝酸盐，并进一步可氧化为硝酸盐。称为硝化反应。生物脱氮：利用硝酸盐中的氧（结合氧）来氧化分解有机物，这种细菌从氧利用形式分，它属于兼性厌氧菌，兼性厌氧菌利用有机物将亚硝酸盐或硝酸盐还原为氮气的反应称为反硝化生物脱氮。生物除磷：利用活性污泥中的聚磷菌对磷的过剩摄取现象的一种除磷方法。（P160）

2、活性污泥法主要设计和运行参数（P160）生物固体停留时间（SRT）；有机物负荷，水力停留时间；活性污泥微生物浓度；剩余活性污泥量；混合液溶解氧浓度；污泥沉降比，污泥容积指数和污泥界面沉降速度；需氧量和供风量。

3、活性污泥法的分类和设计运行参数（P168）根据曝气池内混合液的流态分类（推流式和完全混合）；根据曝气方式分类（鼓风曝气，机械曝气和鼓风—机械联合曝气）；根据去除的主要污染物分类（有机物，脱氮和除磷）；活性污泥法的设计运行参数4、鼓风曝气池（P170）（1）鼓风曝气方式旋流式、全面曝气式、射流式、水下搅拌式。（2）鼓风曝气器对鼓风曝气器的基本要求；鼓风曝气器的分类。（3）曝气池的形状，构造与数目1）池型采用长方形和正方形，水流宽度在水深的1—2陪范围内确定2）根据需要设置阻流壁3）采用水密性钢筋混凝土建造，周围池壁顶端高出地面15m以上4）设置走道板和扶手5）池数在两座以上（4）水深与超高1）有效水深以4—6m为标准；2）超高约为80cm左右（5）测定装置（6）供风量和供风压1）供风量（曝气池和其他设施所需要供给的风量）2）供风压力（曝气池安装处的水压和通过曝气器，供风管道，除尘设施等阻力和富裕量）。（7）供风管（P174）1）管道使用铸铁管，钢管，硬聚氯乙烯管等，根据需要进行防腐处理；2）管道系统按照管内不发生污水倒流和积水的要求布置；3）管道接口全部具有气密性构造；4）在各分支点和必要位置安装闸阀；5）安装风量测定装置（8）污泥回流设备1）回流污泥泵的设计容量；2）回流污泥泵配制两台以上。（9）附属设备1）在池的入流口设置闸阀或者闸板；2）池子设置消泡设备。

5、垂直轴式机械曝气池（P176）垂直轴式机械曝气沉淀容积和形状，构造，曝气器，污泥回流设备和附属设备要了解。（1）垂直轴机械曝气池的容积与形状，考虑如下各项确定：1）容积按最大日污水量设计；2）形状若取长方形，则分成多个正方形隔间，各隔间的容积与形状按照池内混合液确能被搅拌来确定；3）各隔间的底部或者做成漏斗状，或者在底部设置拱腋。（2）垂直轴式机械曝气池的构造1）采用水密性钢筋混凝土建造，周围池壁顶端高出地面15cm以上；2）设置维护用走道，在池周围壁上和走道设扶手；3）超高采用80cm。（3）垂直轴式机械曝气池的曝气器型式有：泵型叶轮曝气器、倒伞型叶轮曝气器、漂浮式曝气器。曝气器的选择考虑以下各项确定：1）叶轮的构造、直径、转速等，在供给池内混合液以必要的氧气的同时，按照能对全池进行搅拌来确定；2）相邻隔间的叶轮采用相反方向旋转；3）搅拌机的转速可以变化。垂直轴机械曝气池的污泥回流设备和附属设备参照鼓风曝气池。6、水平轴机械曝气池容积和形状，构造，曝气器，污泥回流设备和附属设备要了解。（P177）（1）容积、形状1）容积相对于设计最大日污水量；2）形状是水深1-5m的闭合廊道，3）底部为排水设置坡度，4）池内流速取30cm∕s。（2）曝气器的选择：主要有转刷曝气器，转碟曝气机。曝气器的选择考虑以下各项因素：1）曝气器转子的构造、直径、转速等，以对池内混合液供给必要的氧气的同时，并能充分搅拌来确定；2）设置曝气器转子淹没深度的调节装置或变速装置。水平轴机械曝气池的污泥回流设备和附属设备参照鼓风曝气池。7、完全混合曝气池（P179）（1）概述（2）池子容积，形状与池数1）容积根据与最大设计污水量相应的停留时间确定；2）池形；3）数目在两池以上。（3）构造1）以水密性钢筋混凝土建造；2）通过隔板将池分成曝气区和沉淀区；3）在从曝气区上部转到沉淀区的部位，设置能进行流量调节的装置；4）在曝气区设置曝气器；5）从沉淀区下部到曝气区，采用能使污泥畅通循还的构造；6）进水管，排泥管和出水管，按照不妨碍整体功能的要求设置。（4）停留时间1）曝气区的停留时间最大日设计流量时2~3h。2）沉淀区的停留时间为2~2.5h。（5）曝气器1）曝气器可采用鼓风曝气器或机械搅拌机或二者合用；2）气水比，二者并用时采用5～8:1；3）曝气器、供风管道、鼓风机参照鼓风曝气池确定。（二）曝气池维护管理（P181）1、维护管理的一般要求（1）运行管理曝气池的维护管理须考虑以下方面：1）按曝气池组设置情况及运行方式，应调节各池进水量，使各池均匀配水；2）曝气池无论采用何种运行方式，应通过调整污泥负荷，污泥泥龄或污泥浓度等方式进行工艺控制；3）曝气池出口的溶解氧宜为2mg/L；4）二次沉淀池污泥排放量课根据污泥沉降比，混合液污泥浓度及二次沉淀池泥面高度确定；5）应经常观察活性污泥生物相，上清澈透明度，污泥颜色，状态，气味等，并定时测试和计算反应污泥特性的有关项目；6）因水温，水质或曝气池的运行方式而在二次沉淀池引起的污泥膨胀，污泥上浮等不正常现象，应分析原因，并针对具体情况，调整系运行工况，采取适当措施恢复正常；7）当曝气池水温低时，应采取适当延长曝气时间，提高污泥浓度，增加泥龄或其他方法，保证污水处理效果；8）合建式的完全混合式曝气池的回流量，可通过调节回流闸板进行控制；9）操作人员应经常排放曝气器空气管路中的存水，待放完后，应立即关闭放水闸阀；10）曝气池产生泡沫和浮渣时，应根据泡沫颜色分析原因，采取相应措施恢复正常。（2）安全操作曝气池安全操作应该考虑以下方面：①机械曝气叶轮不得脱离水面，叶片不得被异物堵塞；②遇雨，雪天气，应及时清除池走道上的积水或冰雪；③曝气池产生泡沫和浮渣溢到走廊时，上池工作应该注意防滑。（3）维护保养①应每年放空，清理曝气池一次，清通曝气头，检修曝气装置；②表面曝气机，射流曝气器等曝气设备，应定期进行维修。（4）技术指标(p183)2、曝气池水质的管理（1）水质管理的监测项目1）水温；2）PH；3）MLDO；4）SV5）MLSS；6）MLVSS；67）回流污泥的SV；8）RSSS；9）耗氧速率；10）活性污泥的生物相。（2）水质管理控制指标1）BOD-SS负荷；2）SRT；3）MLDO；4）SVI。（3）水质异常时的管理1）外观及气味的异常活性污泥发黑活性污泥发红异常发泡2）从水质分析发现的异常现象（P188）MLDO异常：三种SV测定时的异常：三种SVI异常：二种生物相异常：五种3、鼓风曝气池的运行管理：（1）鼓风曝气池管理要点：曝气时间的调节；DO的测定及供风量的调节；SV与MLSS的测定；回流污泥量的调节；剩余污泥量的调节。

（2）鼓风曝气池的正常管理（P192）1）正常的活性污泥为茶褐色，有一定大小的絮体，没有令人不快的气味。2）正常情况下以曝气池出口SV为指标进行MLSS的调节，比如将SV定位12%，超过15%就要增大剩余污泥排放量；反之，低于9%时就应减少剩余污泥排放量。3）鼓风既要维持曝气适当DO值，偶要保持对混合液的充分混合。鼓风过度活性污泥絮体会破碎，变细，并附着气泡，使二沉池效率下降；反之鼓风量过小，池内混合不充分，污泥沉淀，影响处理效果。4）运行管理中，曝气时间、鼓风量以及回流污泥量都是重点，详细内容参见水质管理。（3）鼓风曝气池异常时的对策（P193）1）活性污泥颜色变化；2）活性污泥上浮；3）活性污泥解体；4）异常发泡；5）活性污泥膨胀。（4）活性污泥培养与驯化1）活性污泥的培养2）活性污泥的驯化3）运转开始时的注意事项：四项（5）空气扩散装置的管理主要是防止曝气器堵塞和曝气器的再生1）曝气器内侧堵塞；2）曝气器外侧堵塞；3）陶瓷曝气器再生；4）合成树脂曝气器再生。（6）污泥回流设备的管理1）台数控制法；2）转速控制法；3）闸阀控制法。4、垂直轴式曝气池的运行管理：垂直轴式曝气机一般采用转轴上安有数个叶轮表曝机。表曝机由叶片、驱动轴、电机构成。因不需要风机等设备，构造简单，运转管理容易。垂直轴式曝气池的管理要点是：曝气池的调节、垂直轴表曝机的运转。同时须注意：1）管理要点；2）正常时的管理；3）故障时的对策；4）垂直轴曝气机的管理：正常时的管理，故障处置。5、水平轴式机械曝气池日常运行管理注意以下几方面：1）曝气池的调节；2）曝气池正常时的管理；3）曝气池运行故障对策；4）水平轴式表曝机的管理：正常时的管理与故障对策。6、合建式完全混合曝气池的运行管理（P199）曝气沉淀池是在普通曝气池中设置沉淀池，使曝气池与二次沉淀池在结构上成为一体，兼具曝气、沉淀功能的构筑物。合建式完全混合曝气池的运行管理应注意以下方面：1）曝气池的调节；2）曝气沉淀池的正常管理；3）曝气沉淀池的故障对策；4）运转开始时应注意的事项四、鼓风机房（P201）（一）鼓风设备1、鼓风机的选择1）机型根据风压和供风量等选择；2）采用在长期连续运行的条件下不发生故障的构造。

2、离心式涡轮鼓风机1）离心式涡轮鼓风机的特性路；2）离心式涡轮鼓风机的型式。3、鼓风机的容量、台数及风量调节4、鼓风机房与附属装置：四条（P203）（二）鼓风机房的维护管理1、鼓风机站维护管理的一