污水处理基础知识培训教材

目录HYPERLINK\l"_Toc115850963"第一篇环保基本常识１HYPERLINK\l"_Toc115850964"第一章水污染状况１HYPERLINK\l"_Toc115850965"第一节水污染现状１HYPERLINK\l"_Toc115850966"第二节水污染分类２HYPERLINK\l"_Toc115850967"第二章常用环保术语５HYPERLINK\l"_Toc115850968"第三章水处理技术概述７HYPERLINK\l"_Toc115850969"第二篇废水处理单元技术９HYPERLINK\l"_Toc115850970"第一章筛除９HYPERLINK\l"_Toc115850971"第二章水质水量调节９HYPERLINK\l"_Toc115850972"第三章沉淀和气浮１４HYPERLINK\l"_Toc115850973"第一节沉淀１４HYPERLINK\l"_Toc115850974"第二节气浮１６HYPERLINK\l"_Toc115850975"第四章混凝和混凝剂１８HYPERLINK\l"_Toc115850976"第五章中和及pH值的控制２３HYPERLINK\l"_Toc115850977"第六章膜法水处理技术２７HYPERLINK\l"_Toc115850978"第一节概论２７HYPERLINK\l"_Toc115850979"第二节膜分离过程２８HYPERLINK\l"_Toc115850980"第三节膜组件３４HYPERLINK\l"_Toc115850981"第七章废水生物处理技术３５HYPERLINK\l"_Toc115850982"第一节概论３５HYPERLINK\l"_Toc115850983"第二节生物脱氮工艺３５HYPERLINK\l"_Toc115850984"第三节MBR工艺３７HYPERLINK\l"_Toc115850985"第三篇水质分析３８HYPERLINK\l"_Toc115850986"第一章水质分析的基本方法３８HYPERLINK\l"_Toc115850987"第二章水样的采集、保存和预处理４５HYPERLINK\l"_Toc115850988"第三章常用监测项目的分析方法介绍５９HYPERLINK\l"_Toc115850989"第一节化学需氧量５９HYPERLINK\l"_Toc115850990"第二节溶解氧５９HYPERLINK\l"_Toc115850991"第三节五日生化需氧量６０HYPERLINK\l"_Toc115850992"第四节氨氮６０HYPERLINK\l"_Toc115850993"第五节显微镜的使用及微生物形态的观察６１第一篇环保基本常识第一章水污染状况第一节水污染现状水是自然界最普遍的物质，但又是生命存在和发展的必要条件。没有水就没有生命。如果地球上没有水，就会和月球一样，成为一个没有生命的死寂球体。所以，水对于人类来说是一种须臾也不能离开不可缺少的重要物质，它是人类环境的一个重要组成部分。 人们的日常生活需要水。人体中含量最多的一种物质是水，它约占体重的三分之二。水是构成人类机体的基础，又是传递营养和新陈代谢过程的一种介质，水还起着放散热量、调节体温的作用。从医学的观点看，人类为维护正常生命，每人每天至少需要5升水。 工业生产更是离不开水。据统计，工业用水一般要占城市用水量的80%左右。各种工业，无论是发电、冶金、化工、石油，还是纺织、印染、食品、造纸等等，可以说，几乎没有一种工业完全不需要水。 “水是农业的命脉”，更是充分体现了水对农、林、牧、渔各业的重要性。 但我国是水资源贫乏的国家，且南北分布不平衡。根据统计我国人均年淡水资源占有量为2720立方米，只相当于世界人均占有量的百分之一，排到世界第84位左右。而广大北方地区持续多年缺水已十分严重，该地区缺水总面积达58km2，人均水资源量仅相当于全国人均的1/5，而淮河流域包括京津两市的年人均水资源仅300m3，为全国人均水量的1/7。目前我国有200多个城市缺水，40多个城市严重缺水，每天缺水2000多万m3。由于缺水造成经济损失每年达200多亿元左右，水资源匮乏已成为统制社会经济发展的主要因素之一。但另一方面，我国目前年污水排放量为400亿m3，约每天排放污水1亿多m3，大量未经处理或经处理未达标的污水排入江河湖海，造成水体严重污染，全国85%（436条）河流受到不同程度污染，65%以上的人饮用受污染的水。水污染促使水资源短缺进一步加剧，形成恶性循环，危害生态环境，影响人民生活和身体健康，制约工业发展，据专家推测我国每年由于水污染造成的直接经济损失约150亿元，在1985-2000年间，水污染造成的损失达2735亿元。 我国水污染现状是“局部有所改善，整体仍在恶化”，随着乡镇企业的发展和工业重心的转移，污染已有向农村、向内地转移的趋势，由地表水受污染向地下水受污染转移，我国的湖泊大多呈营养化，面积也不断萎缩，近海水域亦受污染，赤潮频发。例如，由于沿淮河数省1、2千家工厂排放废水，使淮河水质已劣于三类水标准，有时污水团下溯时迫使水厂暂时关门，老百姓饮用水都发生问题；太湖、滇池、巢湖等富营养化日趋严重，有时疯狂的藻类使水厂的取水管边造成堵塞。 因此，治理水污染，保护水资源已是迫在眉睫的问题。第二节水污染分类一、自然污染和人为污染 由于水的流动性很大，溶解能力又很强，因此在自然循环中水与大气、土地和岩石接触的每一个环节都会有各种杂质混入和溶入，使自然界几乎不存在纯粹的水。而特别是在社会循环中，更会有大量的社会和各种生产的废弃物排入水体，而使水受到污染。 前面说过，自然环境是一个动态平衡体系，对其中各种物质的变化具有一定的自动调节能力和缓冲作用，这种能力称为“环境容量”。水体也有这种在一定程度下能自身降低污染程度的能力。通常称为水的自净能力。 当进入水体的外来杂质含量超过了水体的自净能力而使水质恶化，对人类环境和水的利用产生不良影响，这就叫水的污染。 水体作为一种宝贵的资源，用途是很多的。主要有：（1）生活和饮用给水，（2）工业用水（包括冷却用水），（3）农业用水（包括灌溉用水），（4）渔业用水，（5）水生生物和海生生物的生存和繁殖，（6）娱乐、旅游和水上运动，（7）水能利用（8）航运。各种不同的用途对水量和水质都有一定的要求。 1984年颁布的《中华人民共和国水污染防治法》中所阐明的“水污染”是指水体因某种物质的介入，而导致其化学、物理、生物或者放射性等方面特性的改变，从而影响水的有效利用。危害人体健康或者破坏生态环境，造成水质恶化的现象。 很明显，这里也是把水的污染与水的有效利用相联系的。 水的污染有两类：一类是自然污染；另一类是人为污染。 自然污染主要是自然原因造成的。如特殊的地质使某些地区有某种化学元素大量富集，天然植物的腐烂过程中产生某种有害物质，以及降雨淋洗大气和地面后挟带各种物质流入水体等，都会影响当地水质。造成自然污染的有害物质含量一般称为自然本底值或背景水平。例如一般天然水中，氟的本底值为0.15～0.4毫克/升，镉的本底值为0.007～0.013毫克/升。 人为污染是人类生活生产活动中产生的废物对水的污染。它们包括生活污水、工业废水、农田排水和矿山排水。此外，废渣和垃圾倾倒在水中或岸边，甚至堆积在土地上，废气排放到大气中，这些经降雨淋洗后流入水体，也会造成污染。 当前，对水体造成较大危害的不是自然污染，而是人为污染。二、水体污染物质的分类和影响 水污染主要可分化学性污染、物理性污染和生物性污染三大方面。 1、化学性污染 未经处理的工业废水、矿山废水、农田排水和生活污水主要有下列物质，如任意排入水体，就会引起水体化学性污染。 （1）无机污染物质：污染水体的无机物质主要为酸、碱和一些无机盐类。酸污染主要来自矿山排水和工业废水，矿山排水中的酸主要是含硫矿物经空气氧化与水作用而形成。含酸多的工业废水有酸洗、粘胶纤维及酸法造纸等，雨水淋洗含二氧化硫较多的空气后，流入水体也能形成水体中酸的污染。碱污染主要来自碱法造纸，化学纤维生产、制碱、制革、炼油等工业废水。酸碱污染使水体的pH值发生变化，破坏其自然缓冲作用，抑制或杀灭细菌和其它微生物的生长，妨碍水体自净，还会腐蚀船舶和建筑物，影响渔业，破坏生态。矿山排水和一些工业废水中还常含有不少无机盐类。这些无机盐类大量排入水体后，将提高水的硬度和增加水的渗透压，降低水中的溶解氧，对淡水生物有不良影响。 （2）无机有毒物质：污染水体的无机有毒物质主要是重金属等有潜在长期影响的有毒物质，其中汞、镉、铅等危害性较大，其它还有砷（特别是三价）、钡、铬（六价）、硒（四价、六价）、钒、氟化物、氰化物等。有毒重金属在自然界中一般不会消失，也可能通过食物链而富集、积累。这类物质会直接作用于人体而引起严重的疾病或有促进慢性病的作用。 （3）有机有毒物质：污染水体的有机有毒物质种类很多。主要是各种有机农药、多环芳烃、酚类等。这些物质来自农田排水和有关的工业废水。它们之中有些是化学性质稳定的，如有机氯农药和多氯联苯等都是自然界中本来没有而人工合成的物质，极难被生物所分解。有些有机物质如稠环芳烃和芳香胺等中有不少被认为是致癌物质。 （4）需氧污染物质：生活污水、牲畜污水和某些工业废水中所含的碳水化合物、蛋白质、脂肪、木质素和酚等有机物质可在微生物的生物化学作用下进行分解。在其分解过程中需要消耗氧气，故称之为需氧污染物质。如果这类污染物质排入水体过多，将会消耗水中的溶解氧，造成溶解氧缺乏，从而影响水中鱼类和其它水生生物的生长。水中的溶解氧耗尽后，有机物将时行一步恶化。需氧污染物质是水体中最大量、最经常和最普遍的一种污染物质。 （5）植物营养物质：生活污水及某些工业废水中经常含有一定量的磷、氮等植物营养物质。施用磷肥和氮肥的农田排水中也会有残留的磷和氮。近一、二十年来，合成洗涤剂得到了大量的使用，因其中加有三聚磷酸盐等添加剂而使在含洗涤剂的污水中也含有不少的磷。水体中含磷、氮的量较高时，对一般河流的影响还不大，但对湖泊、水库、港湾、内海等水流漫的水域，则影响较大。这些水体内往往会因磷、氮等植物营养物质的含量过高而使藻类等浮游生物及水生物大量繁殖。这种情况称为水体的“富营养化”。一般认为：总磷和无机氮含量分别在20和300毫克/米3以上，就有可能出现富营养化作用。大量繁殖的藻类（通常以兰绿藻为主）等水生生物，使鱼类生活的空间减少，且这种兰绿藻不适宜作鱼类食料，有些还有毒性。藻类死亡腐败后又分解出大量营养物质，促使藻类进一步发展。如此恶性循环的结果，使水体外观呈红色和其它色泽，通气不良，溶解氧下降，引起水质恶化，鱼类大量死亡。在七十年代，北美的伊利湖就因富营养化问题而被美国一些环境研究者认为该湖正面临“湖泊死亡”阶段。日本漱湖内海频繁发生的“红潮”更被称为“死亡的水域”，经济损失极大。我国渤海和天津海于1975年和1977年也曾分别发生过红潮现象。1984年7月下旬又分别在南海珠江口海域和北部湾雷州半岛附近发现过两次红潮。富营养化作用一旦发生后，由于生物循环而延续的时间可能很长。且难于治理，因此已成为一个急待解决的难题。 （6）油类污染物质：随着石油事业的发展，油类物质对水体的污染已日益增多。炼油和石油化工工业、海底石油开采、油轮压舱洗舱以及大气石油烃的沉降等都可使水体遭到严重的油污染，尤其海洋采油污染为最甚，影响水质、破坏海滩、危害水生生物，已受到各国关注。2.物理性污染 （1）悬浮物质污染：悬浮物质是指水中含有的不溶性物质，包括固体物质和泡沫等。它们是由生活污水、垃圾和一些工农业生产活动和采矿、采石、建筑、食品、造纸等产生的废物泄入水中或农田的水土流失所引起的。悬浮物质影响水质外观，妨碍水中植物的光合作用，减少氧气的溶入，对水生生物不利。如果悬浮颗粒上吸附一些有毒有害的物质，则更是有害。 （2）热污染：来自热电厂、原子能发电站及各种工业过程中的冷却水，若不采取措施，直接排入水体，可能引起水温升高，溶解氧含量降低。水内存在的某些有毒物质的毒性增加。危害鱼类及水生生物的生长，此称为热污染。 （3）放射性污染：大多数水体（特别是海洋）中在自然状态下都含有极微量的天然放射性物质，如钾40、铷87、铀238以及镭、氡等。本世纪四十年代以后，由于原子能工业的发展，放射性矿藏的开采、核爆炸的试验、核电站的建立以及同位素在医药、工业、研究等领域中的应用，使放射性废水、废物显著增加，其中对人体健康有重要意义的放射性物质有锶90、铯137、碘131等。 3.生物性污染 生活污水，特别是医院污水，和某些工业废水污染水体后，往往可带入一些病原微生物。例如某些原来存在于人畜肠道中的病原微生物，如伤寒、副伤寒、霍乱、细菌性痢疾等都可通过人畜粪便的污染而进入水体，随水流动而传播、传染。常见污染水体的病毒则有肠道病毒、腺病毒和肝炎病毒等。某些寄生虫病如阿米巴痢疾、血吸虫病等以及钩端螺旋体引起的钩端螺旋体病等，也都可通过水进行传播。防止病原微生物对水体的污染。是保护环境、保障人体健康的一大课题。第二章常用环保术语一、环境 “环境”这个词是相对人类的存在而言的，是给环境于人类周围的所在物理因素。化学因素，生物因素和社会因素的总和，一般是指由大气圈、水圈、土壤圈、岩石圈和生物圈共同组成的自然界。二、环境污染 人类与环境构成体系是一个错综复杂的多元结构的平衡体系。人类改造自然的活动打乱原有的平衡，必然会引起一定的后果，虽然环境对一定的刺激有调节作用和缓冲能力，可以经过一系列的连锁反应，建立起新的动态平衡，但若超过了环境本身的缓冲能力，就会由量变而引起质变，从而改变了环境的性质和质量，导致人类的生活质量和生产能力下降，生产环境污染可分为两大：一类是工业生产、交通、运输和生活所排放的有毒有害物质超过了环境的自净能力而引起的环境污染。另一类是由于对自然资源不适当的开发活动引起的生态环境的破坏，主要表现为植被破坏、水土流失、土壤退化、沙漠化、气候异常等方面。三、微生物 微生物是一类形体微小、结构简单、必须借助显微镜才能看清它们面目的生物。它包括细菌、病毒、藻类、原生动物和后生动物等生物，不是分类学的概念，而是一切微小生物的总称。四、生化处理 生化处理也称为生物化学处理，简称为生化法。生化处理法是处理污水中应用最广泛且比较有效的一种方法，它是利用自然界中存在的各种微生物，将污水中有机物分解和向无机物转化，达到净化水质，消除其对环境污染和危害的目的。可分为好氧生化处理及厌氧生化处理两大类型。五、化学需氧量（COD） 化学需氧量（COD），是指在一定条件，用强氧剂处理水样时所消耗氧化剂的量，以氧的毫克/升表示。化学需氧量反映了水中受还原性物质污染的程度。水中还原性物质包括有机物，亚硝酸盐、亚铁盐、硫化物等，而水被有机物污染是很普遍、主要的，因此化学需氧量也作为有机物相对含量的指标之一。六、生化需氧量（BOD） 生化需氧量（BOD）是废水中可生物降解的那部分有机物在微生物作用下氧化分解所需的氧量。BOD5为五天生化需氧量，这相当于比较容易被微生物分解利用的有机物量，是指在温度20±1℃，培养5天，水中有机物被微生物降解所消耗的氧量，以氧的毫克/升（mg/L）表示。第三章水处理技术概述废水处理的目的，就是利用各种方法将污水中所含的污染物质分离出来，或将其转化为无害的物质，从而使污水得到净化。 按废水净化程度可将处理分成三级： 一级处理：除去油类、酸碱物质以及可以截留的悬浮物。 二级处理：除去可溶性有机物和部分可溶性无机物以及经一级处理残留的悬浮物。 三级处理：除去难降解的有机物和较高程度的除去可溶性N和P等无机物。 按废水处理时的作用性质，可分成物理法、化学法和生物法。 1.物理法 物理法主要是利用物理作用分离废水中呈悬浮状态的污染物质，在其处理过程中不改变污染物的化学性质。常用的物理法有采用格栅、筛网、砂滤等方法截留各类漂浮物、悬浮物等；利用沉淀、气浮等方法分离比重与水不同的各类污染物质；利用离心法分离各类悬浮物质等。2.化学法 化学法是利用化学反应的作用，去除污染物或改变污染物的性质。它包括向废水中投加各类絮凝剂，使之与水中的污染物起化学反应，生成不溶于水或难溶于水的化合物，析出沉淀，使废水得到净化的化学沉淀法；利用中和过程处理酸性或碱性废水的中和法；利用液氯、臭氧等强氧化剂氧化分解废水污染物的化学氧化法；利用电解的原理，在阴阳两极分别发生氧化和还原反应，使水体达到以净化的电解法等。3.生物法 生物法也称为生物化学法，简称为生化法。生化处理法是处理污水中应用最广泛且比较有效的一种方法，它是利用自然界中存在的各种微生物，将污水中有机物分解和向无机物转化，达到净化水质、消除其对环境污染和危害的目的。第二篇废水处理单元技术第一章筛除筛除设备通常是指由金属栅条构成的格栅和金属筛（网）设备，一般安置在废水处理流程的前端，用以去除废水中较大的悬浮物、飘浮物、纤维物质和固体颗料物质，从而保证后续处理构筑物的正常运行，减轻后续处理构筑物的处理负荷。一、筛除设备的类型（一）格栅按格栅形状，可分为平面格栅和曲面格栅；按栅条间隙，可分为粗格栅（50～100mm）、中格栅（10～40mm）和细格栅（3～10mm）；按栅渣清除方式，可分为人工清除格栅、机械清除格栅和水力清除格栅。（二）筛（网）筛网设备按孔眼大小可分为粗筛网和细筛网；按工作方式可分为固定筛和旋转筛。二、设备和装置（一）常用的机械格栅设备（1）链条式格栅除污机（2）循环齿耙除污机（3）转臂式弧形格栅（4）钢丝绳牵引式格栅除污机（二）常用的筛网设备（1）固定式筛网（2）旋转筒筛第二章水质水量调节无论是工业废水，还是城市污水或生活污水，水量和水质在24小时之内都有波动。一般说来，工业废水的波动比城市污水大，中小型工厂的波动就更大，甚至在一日内或班产之间都可能有很大的变化。这种变化对污水处理设备，特别是生物处理设备正常发挥其净化功能是不利的，甚至还可能遭到破坏。同样对于物化处理设备，水量和水质的波动越大，过程参数难以控制，处理效果越不稳定；反之，波动越小，效果就越稳定。在这种情况下，应在废水处理系统之前，设置均化调节池，用以进行水量的调节和水质的均化，以保证废水处理的正常进行。此外，酸性废水和碱性废水可以在调节池内中和；短期排出的高温废水也可通过调节以平衡水温。另外，调节池设置是否合理，对后需处理设施的处理能力、基建投资、运转费用等都有较大的影响。废水处理设施中调节作用的目的是：（1）提供对有机物负荷的缓冲能力，防止生物处理系统负荷的急剧变化；（2）控制pH值，以减小中和作用中化学品的用量；（3）减小对物理化学处理系统的流量波动，使化学品添加速率适合加料设备的定额；（4）当工厂停产时，仍能对生物处理系统继续输入废水；（5）控制向市政系统的废水排放，以缓解废水负荷分布的变化；（6）防止高浓度有毒物质进入生物处理系统。均化池类型均化是用以尽量减少污水处理厂进水水量和水质波动的过程。其构筑物为均化池，亦称调节池。调节池的形式和容量的大小，随废水排放的类型、特征和后续污水处理系统对调节、均和要求的不同而异。主要起均化水量作用的均化池，称为水量均化池，简称均量池；主要起均化水质作用的均化池，称为水质均化池，简称均质池。一般常有一种误解，认为沉淀池也可起均量或均质的作用，实际上沉淀池的作用主要是分离固体，既不能均量，均质的作用也很小，且无保证。（一）均量池常用的均量池实际是一座变水位的贮水池，来水为重力流出水由泵抽。池中最高水位不高于来水管的设计水位，水深一般2m左右，最低水位为死水位。见图3-1。图3-2为本法的一种变化——旁通贮留方式。贮留池移到泵后的旁通线上，泵房主泵按平均流量配置，多余的水量用辅助泵抽入贮池，在来水量低于平均流量时再回流入泵房集水井。这种作法适用于例如工厂两班生产而污水处理厂24h运行的情况。优点是贮留池不受来水管高程限制，一般为半地上式，施工和维护排渣均较方便；缺点是贮留池水量需两次抽升，多耗了能源。图3-1均量池图3-2旁通贮留方式（二）均质池最常见的一种均质池可称异程式均质池，为常水位，重力流。与沉淀池主要不同之处在于沉淀池水流每一质点流程都相同；而均质池中水流每一质点的流程则由短到长，都不相同，再结合进出水槽的配合布置，使前后时程的水得以相互混合，取得随机均质的效果。根据试验和工程实验，其效果是肯定的。这种均质池设在泵前、泵后均可。但应注意，这种池只能均质，不能均量。由于均质的机理有很大的随机性。故均质池的设计关键在于从构造上使周期内先后到达的废水，有机会充分混合。以下为几种常用的池型。1.同心圆平面布置方式见图3-3。2.矩形平面布置方式见图3-4。图3-3同心圆平面布置均质池图3-4矩形平面布置均质池3.方形平面布置方式见图3-5。以上均质池均有大量隔板，在水质清时，虽能保证均质作用，但当废水含杂质多时有维护问题，故隔板底宜距池底保持一定距离。根据试验及实践，在正方形及其他形式较小规模均质池中，隔板可以取消，而仍有明显均质效果。4.结合沉淀池的沿程进水式我国近年也有将沉淀池与均质池相结合的作法，见图3-6。在这种池中，均质作用主要靠池沿的沿程进水，使同时进池的污水转变为前后出水，达到与不同时序的污水混合的目的。池中设泥斗及刮泥机，与一般沉淀池相同。根据运行实测结果看，均质效果也相当好。图3-5方形平面布置均质池图3-6均质沉淀结合式5.回流式将均质池部分出水，用适当低扬程提升机械提升[图3-7（a）]，或用池后泵抽部分压力水[当泵的能力较大，有富余能力时，见图3-7(b)]回流至均质池端，重新沿程分配进水，可使均质效果提高。图3-7回流式均质池（三）均化池（均量、均质）均化池既能均量，又又能均质，在在池中设置搅搅拦装置，出出水泵的流量量用仪表控制制。池前须设设置格栅、沉沉砂池，以及及（或）磨碎碎机，以去除除砂砾及其他他杂质。池后后可接二级或或三级处理。具具体作法一般般分为以下两两种。1.线内设置池内在流程线内，见见图3-8。图3-8线内设设置均化池2.线外设置池设在旁通线上，见见图3-9。线内设置置的均量、均均质效果最好好，线外设置置使泵抽水量量大为减少，但但均质效果降降低。图3-9线外设设置均化池（四）间歇式均化化池（均量、均均质）当水量规模较小时时，可以设间间歇贮水、间间歇运行的均均化池，池可可分二或三格格，交替使用用。池中设搅搅拌装置。池池的总容量可可根据具体情情况，按一至至二个周期设设置。沉淀和气浮第一节沉淀沉淀就是利用重力力沉降将比水水重的悬浮颗颗粒从水中去去除的操作。沉沉淀是废水处处理用途最广广泛的单元操操作之一。一、沉淀池沉淀池按在废水处处理流程中的的位置，主要要分为初次沉沉淀池和二次次沉淀池。（一）初次沉淀池池城市污水中既含有有分散颗粒又又含有絮凝性性颗粒。设计计初次沉淀池池的容量时，有有效容积是表表面负荷（过过流率）和沉沉淀时间的函函数。由于大大多数沉淀池池的池深为33m左右，虽虽然停留时间间通常作为设设计时的指标标，但表面负负荷也是一个个有用的标志志。用于生物处理前的的沉淀池常采采用2h的沉淀时间间。当只采用用初次沉淀处处理时，常选选用3h。我国对于于前者常采用用1～1.5h，对于后一一种情况则为为1.5～5h.（二）二次沉淀池池从生物滤池和曝气气池带至二次次沉淀池中的的悬浮固体通通常具有良好好的凝聚性，因因此竖流式沉沉淀池特别适适宜。但它因因有容量小、造造价高、施工工较困难等缺缺点，故国外外使用也不广广泛。近年来来，应用较多多的是辐流式式沉淀池。表表3-1列出对不同同污水量的活活性污泥法二二次沉淀池的的设计参数。根根据处理方法法和污水流量量，可按此表表选择堰负荷荷的最大值，以以减少进入出出水堰的水流流速度。通常常，在池壁内内把出水堰建建成两侧有堰堰的排水槽。近近年来国外已已较广泛采用用。我国天津津纪庄子处理理厂的辐流式式沉淀池也是是这种形式。表3-1初次沉沉淀池和二次次沉淀池的适适用条件及设设计要点池型适用条件设计要点初次沉淀池对污水中密度大的的固体悬浮物物进行沉淀分分离（1）考虑沉淀污泥发发生腐败，设设置刮、排泥泥设备，迅速速排除污泥（2）考虑固体悬浮物物及污泥上浮浮，设置浮渣渣去除设备（3）表面负荷以255～50m3/（m2·d）为标准（4）进水端考虑整流流措施，采用用阻流板、有有孔整流壁、圆圆筒形整流板板（5）采用溢流堰，堰堰上负荷≤250m3(m·d)为标准（6）长方形池，最大大水平流速为为7mm/s（7）污泥区容积，静静水压排泥时时，≤2d污泥量；机机械排泥时，考考虑4h排泥量（8）排泥静水压≥11.50m二次沉淀池对污水中以微生物物为主体的、密密度小的、因因水流作用易易发生上浮的的固体悬浮物物进行沉淀分分离`（1）考虑沉淀污泥发发生腐败，设设置刮、排泥泥设备，迅速速排除污泥（2）考虑污泥上浮，设设置浮渣去除除设备（3）表面负荷以255～30m3/（m2·d）为标准（4）进水端考虑整流流措施，采用用阻流板、有有孔整流壁、圆圆筒形整流板板（5）采用溢流堰，堰堰上负荷≤150m3(m·d)（6）长方形池，最大大水平流速为为5mm/s（7）主要溢流设备的的布置，防止止污泥上浮出出流而使处理理水恶化（8）考虑SVI值增增高引起的问问题（9）排泥静水压，生生物膜法后≥1.20mm，曝气池后≥0.9m二、沉淀池的类型型和结构按水流方向划分沉沉淀池，有平平流式、辐流流式、竖流式式三种形式。每每种沉淀池均均包括五个区区，即进水区区、沉淀区、缓缓冲区、污泥泥区和出水区区。表3-2各种沉沉淀池比较池型优点缺点适用条件平流式（1）沉淀效果好（2）对冲击负荷和温温度变化的适适用能力较强强（3）施工简易，造价价较低（1）池子配水不易均均匀（2）采用多斗排泥时时，每个泥斗斗需要单独设设排泥管各自自排泥，操作作量大；采用用链带式刮泥泥机排泥时，链链带的支撑件件和驱动件都都浸于水中，易易锈蚀（1）适用于地下水位位高及地质较较差地区（2）适用于大、中、小小型污水处理理厂竖流式（1）排泥方便，管理理简单（2）占地面积小（1）池子深度大，施施工困难（2）对冲击负荷和温温度变化的适适用能力较差差（3）造价较高（4）池径不宜过大，否否则布水不匀匀适用于处理水量不不大的小型污污水处理厂辐流式（1）多为机械排泥，运运行较好，管管理较简单（2）排泥设备已趋定定型机械排泥设备复杂杂，对施工质质量要求高（1）适用于地下水位位较高地区（2）适用于大、中型型污水处理厂厂气浮气浮法是以微细气气泡作为载体体，粘附水中中的悬浮颗粒粒上，使其视视密度小于水水，然后颗粒粒被气泡挟带带浮升至水面面与水分离去去除的方法。气浮法目前在给水水、工业废水水和城市污水水处理方面都都有应用。一、适用对象1.固液分离：污水中中固体颗粒粒粒度小，密度度接近或低于于水，很难利利用沉淀法实实现固液分离离的各类污水水。2.在给水方面，可以以用于高含藻藻水源、低温温低浊水源、受受污染水源和和工业原料盐盐水的净化。3.液液分离：从污水水中分离油类类。4.生物处理剩余污泥泥浓缩。5.要求获得比重力沉沉淀更高的水水力负荷和固固体负荷，或或用地受到限限制的场合。二、分类气浮法按照产气方方式不同分为为：溶气气浮浮、充气气浮浮和电解气浮浮等主要气浮浮法比较见表表3-3。表3-3主要气气浮法的比较较类型溶气气浮充气气浮电解气浮产气方式1.加压溶气2.真空释气1.压缩空气通过微孔孔板2.机械力高速剪切空空气电解池极板产生的的氢气和氧气气气泡尺寸加压：50-1550μm真空：20-1000μm0.5-1.0mmm氢气泡≤30μmm氧气泡≤60μmm表面负荷5-10m3/（mm2·h）5-10m3/（mm2·h）10-50m3//（m2·h）适用范围给水净化、生活污污水、工业废废水处理。可可取代给水和和废水处理中中的沉淀和澄澄清；可用于于废水深度处处理的预处理理及污泥浓缩缩矿物浮选、生活污污水、工业废废水处理。如如油脂、羊毛毛等废水的初初级处理。表表面活性剂的的泡沫分离工业废水处理。含含各种金属离离子、油脂、乳乳酪、色度和和有机物的废废水处理混凝和混凝剂混凝的目的在于通通过向水中投投加一些药剂剂（通常称为为混凝剂及助助凝剂），使使水中难以沉沉淀的胶体颗颗粒能互相聚聚合，长大至至能自然沉淀淀的程度。这这个方法称作作混凝沉淀。在在给水处理和和废水处理中中混凝沉淀都都是最常用的的方法之一。混凝处理中包括凝凝聚和絮凝两两个阶段。在在凝聚阶段水水中的胶体双双电层被压缩缩失去稳定而而形成较小的的微粒；在絮絮凝阶段这些些微粒互相聚聚结（或由于于高分子物质质的吸附架桥桥作用相助）形形成大颗粒絮絮体，这些絮絮体在一定的的沉淀条件下下可以从水中中分离去除。一、混凝剂与助凝凝剂（一）常用的无机机盐类混凝剂剂常用的无机盐类混混凝剂见表4-3。表4-3常用的的无机盐类混混凝剂名称分子式一般介绍精制硫酸铝Al2(SO4))3·18H2O（1）含无水硫酸铝550%~522%（2）适用于水温为220~40℃（3）当pH=4~7时，主主要去除水中中有机物pH==5.7~77.8时，主要去去除水中悬浮浮物pH==6.4~77.8时，处理浊浊度高、色度度低（小于330度）的水（4）湿式投加时一般般先溶解成10%~220%的溶液工业硫酸铝Al2(SO4))3·18H2O（1）制造工艺较简单单（2）无水硫酸铝含量量各地产品不不同，设计时时一般可采用用20%~225%（3）价格比精制硫酸酸铝便宜（4）用于废水处理时时，投加量一一般为50~2000mg/LL（5）其他同精制硫酸酸铝明矾Al2(SO4))3·K2SO4·24H22O（1）同精制硫酸铝（2）、（3）（2）现已大部分被硫硫酸铝所代替替硫酸亚铁（绿矾）FeSO4·7HH2O（1）腐蚀性较高（22）矾花形成成较快，较稳稳定，沉淀时时间短（3）适用于碱碱度高，浊度度高，pH=8..1~9.66的水，不论论在冬季或夏夏季使用都很很稳定，混凝凝作用良好，当pH值较低时（<8.0），常使用氯来氧化，使二价铁氧化成三价铁，也可以用同时投加石灰的方法解决三氯化铁FeCl3·6HH2O（1）对金属（尤其对对铁器）腐蚀蚀性大，对混混凝土亦腐蚀蚀，对塑料管管也会因发热热而引起变形形（2）不受温度影响，矾矾花结得大，沉沉淀速度快，效效果较好（3）易溶解，易混合合，渣滓少（4）适用最佳pH值值为6.0~88.4聚合氯化铝[Aln(OH))mCl3n-mm]（通式）简写PAC（1）净化效率高，耗耗药量少，过过滤性能好，对对各种工业废废水适应性较较广（2）温度适应性高，pH适用范围宽宽（可在pH=5~~9的范围内），因因而可不投加加碱剂（3）使用时操作方便便，腐蚀性小小，劳动条件件好（4）设备简单，操作作方便，成本本较三氯化铁铁低（5）是无机高分子化化合物（二）常用的有机机合成高分子子混凝剂及天天然絮凝剂常用的有机合成高高分子混凝剂剂（又称絮凝凝剂）及天然然絮凝剂见表表4-4。表4-4常用有有机合成高分分子混凝剂及及天然絮凝剂剂名称分子式或代号一般介绍聚丙烯酰胺代号PAM（1）目前被认为是最最有效的高分分子之一，在在废水处理中中常被用作助助凝剂，与铝铝盐或铁盐配配合使用（2）与常用混凝剂配配合使用时，应应按一定的顺顺序先后投加加，以发挥两两种药剂的最最大效果（3）聚丙烯酰胺固体体产品不易溶溶解，宜在有有机械搅拌的的溶解槽内配配制成0.1%~~0.2%的溶液再进进行投加，稀稀释后的溶液液保存期不宜宜超过1~2周（4）聚丙烯酰胺有极极微弱的毒性性，用于生活活饮用水净化化时，应注意意控制投加量量（5）是合成有机高分分子絮凝剂，为为非离子型；；通过水解构构成阴离子型型，也可通过过引入基团制制成阳离子型型；目前市场场上已有阳离离子型聚丙烯烯酰胺产品出出售脱色絮凝剂代号脱色I号（1）属于聚胺类高度度阳离子化的的有机高分子子混凝剂，液液体产品固含含量70%，无色或浅浅黄色透明粘粘稠液体（2）贮存温度5~445℃，使用pH值7~9，按1：50~1：100稀释后投加加，投加量一一般为20~1000mg/LL，也可与其其他混凝剂配配合使用（3）对于印染厂、染染料厂、油墨墨厂等工业废废水处理具有有其他混凝剂剂不能达到的的脱色效果天然植物改性高分分子絮凝剂（1）由691化学改性制制得，取材于于野生植物，制制备方便，成成本较低（2）宜溶于水，适用用水质范围广广，沉降速度度快，处理水水澄清度好（3）性能稳定，不易易降解变质（4）安全无毒天然絮凝剂F691刨花木、白胶粉F703绒稿（灌木类、皮皮、根、叶亦亦可）（三）常用的助凝剂剂常用的助凝剂见表表4-5。表4-5常用的的助凝剂名称分子式一般介绍氯Cl2（1）当处理高色度废废水及用作破破坏水中有机机物或去除臭臭味时，可在在投混凝剂前前先投氯，以以减少混凝剂剂用量（2）用硫酸亚铁作混混凝剂时，为为使二价铁氧氧化成三价铁铁可在水中投投氯生石灰CaO（1）用于原水碱度不不足（2）用于去除水中的的CO2，调整pH值（3）对于印染废水等等有一定的脱脱色作用活化硅酸、活化水水玻璃、泡花花碱Na2O·xSiiO2·yH2O（1）适用于硫酸亚铁铁与铝盐混凝凝剂，可缩短短混凝沉淀时时间，节省混混凝剂用量（2）原水浑浊度低、悬悬浮物含量少少及水温较低低（约在14℃以下）时使使用，效果更更为显著（3）可提高滤池滤速速，必须注意意加注点（4）要有适宜的酸化化度和活化时时间二、影响混凝效果果的因素与混混凝剂的选择择（一）影响混凝效效果的主要因因素影响混凝效果的因因素比较复杂杂，其中主要要由水质本身身的复杂变化化引起，其次次还要受到混混凝过程中水水力条件等因因素的影响。1.水质工业废水中的污染染物成分及含含量随行业、工工厂的不同而而千变万化，而而且通常情况况下同一废水水中往往含有有多种污染物物。废水中的的污染物在化化学组成、带带电性能、亲亲水性能、吸吸咐性能等方方面都可能不不同，因此某某一种混凝剂剂对不同废水水的混凝效果果可能相关很很大。另外有有机物对于水水中的憎水胶胶体具有保护护作用，因此此对于高浓度度有机废水采采用混凝沉淀淀方法处理效效果往往不好好。有些废水水中含有表面面活性剂或活活性染料一类类污染物质，通通常使用的混混凝剂对它们们的去除效果果也大多不理理想。2.pH值pH值也是影响混凝的的一个主要因因素。在不同同的pH值条件下，铝铝盐与铁盐的的水解产物形形态不一样，产产生的混凝效效果也会不同同。由于混凝凝剂水解反应应过程中不断断产生H+，因此要保保持水解反应应充分进行，水水中必须有碱碱去中和H+，如碱不足足，水的pH值将下降，水水解反应不充充分，对混凝凝过程不利。3.水温对混凝效果也也有影响，无无机盐混凝剂剂的水解反应应是吸热反应应，水温低时时不利于混凝凝剂水解。水水的粘度也与与水温有关，水水温低时水的的粘度大，致致使水分子的的布朗运动减减弱，不利于于水中污染物物质胶粒的脱脱稳和聚集，因因而絮凝体形形成不易。4.水力学条件及混凝凝反应的时间间把一定的混凝剂投投加到废水中中后，首先要要使混凝剂迅迅速、均匀地地扩散到水中中。混凝剂充充分溶解后，所所产生的胶体体与水中原有有的胶体及悬悬浮物接触后后，会形成许许许多多微小小的矾花，这这个过程又称称为混合。混混合过程要求求水流产生激激烈的湍流，在在较快的时间间内使药剂与与水充分混合合，混合时间间一般要求几几十秒至2分钟。混合合作用一般靠靠水力或机械械方法来完成成。在完成混合后，水水中胶体等微微小颗粒已经经产生初步凝凝聚现象，生生成了细小的的矾花，其尺尺寸可达5μm以上，但还还不能达到靠靠重力可以下下沉的尺寸（通通常需要0.6～1.0mm以上上）。因此还还要靠絮凝过过程使矾花逐逐渐长大。在在絮凝阶段，要要求水流有适适当的紊流程程度，为细小小矾花提供相相碰接触和互互相吸附的机机会，并且随随着矾花的长长大这种紊流流应该逐渐减减弱下来。反应时间（T）一一般控制在10～30mim。反应中平均速度梯梯度（G）一般取30～60s-1，并应控控制GT值在104～105范围内。（二）混凝剂的选选择针对处理某种特定定的废水选择择适应的混凝凝剂时，通常常由综合以下下几方面的考考虑来确定。（1）处理效果好，对对希望去除的的污染物有较较高的去除率率，能满足设设计要求。为为了达到这一一目标，有时时需要两种或或多种混凝剂剂及助凝剂同同时配合使用用。（2）混凝剂及助凝剂剂的价格应适适当便宜，需需要的投加量量应当适中，以以防止由于价价格昂贵造成成处理运行费费用过高。（3）混凝剂的来源应应当可靠，产产品性能比较较稳定，并应应宜于储存和和投加方便。（4）所有的混凝剂都都不应对处理理出水产生二二次污染。当当处理出水有有回用要求时时，要适当考考虑出水中混混凝残余量所所造成的轻微微色度等影响响（例如采用用铁盐作混凝凝剂时）。结合以上因素的考考虑，通常采采用实际废水水水样由实验验室烧杯试验验，对宜于采采用的混凝剂剂及投加量来来进行初步筛筛选确定。在在有条件的情情况下，一般般还应对初步步确定的结果果进行扩大的的动态连续试试验，以求取取得可靠的设设计数据。第五章中和及pHH值的控制含酸碱废水来源很很广，化工厂厂、化纤厂、电电镀厂、炼油油厂以及金属属酸洗车间等等都排出酸性性废水。有的的废水含有无无机酸如硫酸酸、盐酸等；；有的则含有有蚁酸、醋酸酸等有机酸；；有的则兼而而有之。废水水含酸浓度差差别很大，从从小于1%到10%以上。造纸纸厂、印染厂厂、金属加工工厂等排出碱碱性废水，大大多数情况下下为无机碱，也也有些废水含含有机碱。其其中某些废水水含碱浓度很很高，最高可可达百分之几几。废水中除除含酸、碱外外，还可能含含有酸式盐、碱碱式盐，以及及其他的无机机物、有机物物等物质。将将酸和碱随意意排放会对环环境造成污染染和破坏，而而且也是一种种资源的浪费费。因此，对对酸、碱废水水首先应考虑虑回收和综合合利用。当酸酸、碱废水的的浓度较高时时，例如达3%～5%以上，往往往存在回用和和综合利用的的可能性。例例如用以制造造硫酸亚铁、硫硫酸铁、石膏膏、化肥，也也可以考虑供供其他工厂使使用等。当浓浓度不高（例例如小于2%），回收或或综合利用经经济意义不大大时，才考虑虑中和处理。一、原理用化学法去除废水水中过量的酸酸或碱，使其其pH值达到中性性左右的过程程称为中和。处处理含酸废水水时通常以碱碱和碱性氧化化物为中和剂剂，而处理碱碱性废水则以以酸或酸性氧氧化物作中和和剂。在工业废水处理中中，中和处理理常常用于以以下几种情况况：（1）在废水排入水体体之前，因为为水生生物对对pH值的变化极极其敏感，当当大量废水排排入后使水体体的pH值变得偏酸酸或偏碱时，会会产生不良影影响；（2）在废水排入城市市排水管道之之前，由于酸酸、碱对排水水管道产生腐腐蚀作用，一一般城市排水水管道对排入入工业废水的的pH值都有明确确的规定；（3）在废水需要进行行化学或生物物处理之前，对对于化学处理理（例如凝聚聚、除磷等），要要求废水的pH值升高或降降低到某一需需要的最佳值值。对于生物物处理，废水水的pH值通常应维维持在6.5～8.5范围内，以以保证处理构构筑物的微生生物维持最佳佳活性。对于中和处理，首首先应当考虑虑以废治废的的原则，例如如将酸性废水水与碱性废水水互相中和，或或者利用废碱碱渣（电石渣渣、碳酸钙碱碱渣等）中和和酸性废水。在在没有这些条条件时，才采采用药剂（中中和剂）中和和处理法。酸性废水中和处理理经常采用的的中和剂有石石灰、石灰石石、白云石、氢氢氧化钠、碳碳酸钠等。碱碱性废水中和和处理则通常常采用盐酸和和硫酸。选用用哪种中和剂剂要进行经济济比较和优缺缺点的比较。表3-6和表3-7中列出了常用的中和剂及消耗量参考数据。表3-6碱性中中和剂的单位位消耗量酸类名称中和1g酸所需碱碱性物质的量量/gCaOCa(OH)2CaCO3MgCO3CaCO3-MggCO3硫酸（H2SO44）0.5710.7551.020.860.94盐酸（HC1）0.771.011.371.151.29硝酸（HNO3）0.4450.590.7950.6680.732醋酸（HCH3CCOOH）0.4660.6160.830.695表3-7酸性中和和剂的单位消消耗量碱类名称中和1g碱所需酸酸性物质的量量/gH2SO4HC1HNO3100%98%100%36%100%65%NaOH1.221.240.912.531.372.42KOH0.880.900.651.801.131.74Ca(OH)21.321.340.992.741.702.62NH32.882.932.125.903.715.70二、类型酸性废水的中和法法可分为三类类：酸性废水水与碱性废水水混合、投药药中和及过滤滤中和。（一）酸、碱性废废水中和法这种中和方法是将将酸性废水和和碱性废水共共同引入中和和池中，并在在池内进行混混合搅拌。中中和结果，应应该使废水呈呈中性或弱碱碱性。根据质质量守恒原理理计算酸、碱碱废水的混合合比例或流量量，并且实际际需要量略大大于计算量。当酸、碱废水的流流量和浓度经经常变化，而而且波动很大大时，应该设设调节池加以以调节，中和和反应则在中中和池进行，其其容积应按1.5-22.0h的废水量考考虑。（二）投药中和法法酸性废水中和处理理采用中和剂剂有石灰、石石灰石、白云云石、氢氧化化钠、碳酸钠钠等。其中碳碳酸钠因价格格较贵，一般般较少采用。石石灰来源广泛泛，价格便宜宜，所以使用用较广。用石石灰作中和剂剂能够处理任任何浓度的酸酸性废水。最最常采用的是是石灰乳法。氢氢氧化钙对废废水杂质具有有混聚作用，因因此它适用于于含杂质多的的酸性废水。用石灰中和酸的反反应：H2SO4+Ca(00H)2→CaSO4↓+2H2O2HNO3+Caa(OH)22→Ca(NOO3)2+2H2O2HC1+Ca((OH)2→CaC12+2H2O当废水中含有其他他金属盐类例例如铁、铅、锌锌、铜等时，也也能生成沉淀淀：ZnSO4+Caa(OH)22→Zn(OHH)2↓+CaSOO4↓FeC12+Caa(OH)22→Fe(OHH)2↓+CaC112PbC12+Caa(OH)22→Pb(OHH)2↓+CaC112计算中和药剂的投投量时，应增增加与重金属属化合产生沉沉淀的药量。（三）过滤中和法法这种方法适用于含含硫酸浓度不不大于2～3g/L和生成易溶溶盐的各种酸酸性废水的中中和处理。使酸性废水通过具具有中和能力力的滤料，例例如石灰石、白白云石、大理理石等，即产产生中和反应应。例如石灰灰石与酸的反反应：2HC1+CaCCO3→CaC12+H2O+CO2↑H2SO4+CaCOO3→CaSO4+H2O+CO2↑2HNO3+CaaCO3→Ca(NOO3)2+H2O+CO2↑白云石与硫酸的反反应：2H2SO4+CCaCO3·MgCOO3→CaSO4↓+MgSOO4+2H2O+2COO2↑采用白云石为中和和滤料时，由由于MgSO4的溶解度很很大，不致造造成中和的困困难，而产生生的石膏量仅仅为石灰石反反应生成物的的一半，因此此进水的硫酸酸允许浓度可可以提高；不不过白云石的的缺点是反应应速度比石灰灰石慢。用石灰石做滤料时时，进水含硫硫酸浓度应小小于2000mmg/L；用白云石石做滤料时，应应小于4000mmg/L。当进水的的硫酸浓度短短期超过限值值时，应及时时采取措施，降降低进水量（多多余的废水可可在调节池内内暂时储存），同同时用清洁水水反冲、稀释释。当滤料使使用到一定期期限，滤料中中的无效成分分积累过多时时，可逐渐降降低滤速，以以最大限度地地消耗掉滤料料。在生产实实践中，一般般都是根据运运行经验，总总结出每处理理一定的水量量补充一定量量的滤料。同同时，按照每每消耗一定量量的滤料，进进行一次清渣渣。过滤中和时，废水水中不宜有浓浓度过高的重重金属离子或或惰性物质，要要求重金属离离子含量小于于50mg//L，以免在滤滤料表面生成成覆盖物，使使滤料失效。含HF的废水中和过滤时时，因CaF2溶解度很小小，要求HF浓度小于300mgg/L。如浓度超超过限值，宜宜采用石灰乳乳进行中和。过滤中和法的优点点是操作管理理简单，出水水pH值较稳定，不不影响环境卫卫生，沉渣少少，一般少于于废水体积的的0.1%；缺点是进进水酸的浓度度受到限制。（四）碱性废水的的中和处理碱性废水的中和处处理法有用酸酸性废水中和和、投酸中和和和烟道气中中和三种。在采用投酸中和法法时，由于价价格上的原因因，通常多使使用93%～96%的工业浓硫硫酸。在处理理水量较小的的情况下，或或有方便的废废酸可利用时时，也有利用用盐酸中和法法的。在投加加酸之前，一一般先将酸稀稀释成10%左右的浓度度，然后按设设计要求的投投量经计量泵泵计量后加到到中和池。在原水pH值和流流量都比较稳稳定的情况下下，可以按一一定比例连续续加酸。当水水量及pH值经常有变变化时，应当当考虑设计自自动加药系统统，例如采用用HBPH--3型工业酸度度计与CHEM--TECH型系列计量量泵组合成的的自动pH控制系统，已已比较广泛地地用于废水处处理工程。由于酸的稀释过程程中大量放热热，而且在热热的条件下酸酸的腐蚀性大大大增强，所所以不能采用用将酸直接加加到管道中的的做法，否则则管道很快将将被腐蚀。一一般应该设计计混凝土结构构的中和池，并并保证一定的的容积，通常常可按3～5min的停留时间间考虑。如果果采用其他材材料制作中和和池或中和槽槽时，则应该该充分考虑到到防腐及耐热热性能的要求求。烟道气中含有COO2和SO2，溶于水中中形成H2CO3和H2SO3，能够用来来使碱性废水水得到中和。用用烟道气中和和的方法有两两种，一是将将碱性废水作作为湿式降尘尘器的喷淋水水，另一种是是使烟道气通通过碱性废水水。这种中和和方法效果良良好；其缺点点是会使处理理后的废水中中悬浮物含量量增加，硫化化物和色度也也都有所增加加，需要进行行进一步处理理。第六章膜法水处理技术术第一节概论膜，更准确而言是是半渗透膜，它它是一薄层物物质，当一定定的推动力应应用于膜两侧侧时，它能按按照物质的物物理化学性质质使物质进行行分离。通常常，膜是按照照物质的分离离范围和应用用的推动力来来分类。在解决水水资源缺乏的的问题上，膜膜分离过程起起到了非常重重要的作用。在在废水或污水水排放之前，膜膜分离过程可可以用于废水水或污水处理理；在废水进进入污水系统统之前，膜分分离过程可以以用于回收工工业上有用的的物质；当然然膜分离过程程也可以用于于生产饮用水水。在生产饮饮用水方面，使使用膜人们可可以利用大量量的海水资源源；此外，在在水与废水循循环回用方面面，膜的特殊殊作用显得十十分重要。膜分离技术术在水处理中中的应用，即即可用于给水水处理也可用用于废水处理理。膜技术应用用于水处理具具有以下优点点：处理各种滤液，能能得到高质量量的滤出水；；膜过程可通过模拟拟装置加以实实现，而且可可以连续操作作；对渗透液具有以一一定比例循环环作为工艺用用水或再利用用的潜力。膜技术应用于水处处理具也存在在以下缺点：：膜的相容性与孔的的大小、水的的pH值以及水的的温度等许多多因素有关；；在某些情况下易生生成污垢，使使得在一些特特殊应用中膜膜的寿命较短短与传统的物理化学学处理相比，一一般投资费用用较高。膜的使用寿命，短短的只有几个个月，但通常常是3-7年，有的管管式膜系统可可超过15年。影响膜膜的使用寿命命的因素很多多，通常有加加料贮槽和泵泵的匹配性能能，预处理效效果，渗透液液的贮存装置置以及膜的清清洗系统和效效果等。21世纪膜分离的应用用将持续增长长，尤其是微微滤/超滤、微滤/反渗透、微微滤/超滤/反渗透或钠钠滤结合的膜膜处理过程。增增长的领域包包括：饮用水处理工业废水的脱色垃圾填埋场渗滤液液处理膜生物反应器的应应用5.水的回收与循环利利用等第二节膜分离过程程膜分离技术受到广广泛的注意，发发展迅速，是是因为膜分离离对混合物中中各组分的选选择性很高，在在分离过程中中混合物主体体没有相变，所所用的设备装装填密度大、效效率高。1.水处理和膜膜分离1）用水水的净化与纯化包包括从水中去去除悬浮物、细细菌、病毒、无无机物、农药药、有机物和和溶解气体，在在这方面，膜膜分离技术发发挥了其独特特的作用。2）工业用水日产高达数千吨以以致数万吨的的反渗透水处处理装置广泛泛地应用于电电子、电力、医医药、化工、饮饮料、冶金等等领域，反渗渗透是超纯水水和纯水制备备的优选方法法；膜软化是是基于钠滤膜膜对二价离子子，特别是二二价阴离子的的高脱除性而而开发新型的的膜分离过程程，膜软化工工艺在美国应应用已很普遍遍，特别是新新建的软化厂厂多采用此新新工艺。3）工业废水和市政政废水城市污水处理达标标排放仅仅是是基本要求，污污水是否能再再生回用，能能再生到什么么程度，是否否经济可行，这这是废水资源源化的关键。实实践表明，常常规处理与膜膜法结合可给给出各种标准准、供不同用用途的再生水水，最后反渗渗透的产水完完全符合饮用用水标准。近年来浸没式膜生生物反应器在在污水处理和和资源化方面面倍受重视，已已有商品化设设，适用于中中小型污水处处理厂。2.膜的定义和和分类膜是分离两相和作作为选择性传传递物质的屏屏障。膜可以是固态的，也可以是液液态的；膜的的结构可能是是均质的，也也可能是非均均质的；膜可可以是中性的的，也可以是是带电的；膜膜传递过程可可以是主动传传递过程，也也可以是被动动传递过程。膜的形态结构决定定了分离机理理，从而也决决定了其应用用。按膜结构构分类可分为为对称膜和不不对称膜。按化学组成分类可可分为有机材材料类和无机机材料类。按分离机理分类，膜膜大致可分为为多孔膜、无无孔膜和载体体膜。多孔膜膜在处理溶液液时根据颗粒粒大小进行分分离，主要用用于超滤和微微滤。无孔膜膜利用分离体体系中各组分分溶解度或扩扩散系数的差差异进行分离离，主要用于于气体分离、透透析、蒸汽渗渗透等过程。载载体膜是通过过载体分子对对某一组分高高度专一的亲亲和性来实现现不同组分间间的分离的，通通过膜的组分分可以是气体体、液体、离离子或非离子子。按几何形状分类，有有平板式、管管式、毛细管管式和中空纤纤维式。后三三种皆为管状状膜，直径大大于10mmm的为管式膜膜；直径在0.5-100mm之间的的是毛细管式式膜；直径小小于0.5mmm的为中空空纤维膜。管管状膜直径越越小，则单位位体积里的膜膜面积越大。3.膜分离的定定义和分类所有分离过程都是是利用在某种种环境中混合合物各组分性性质的差异进进行分离。膜膜分离过程是是以选择性透透过膜为分离离介质，在两两侧加以某种种推动力时，原原料侧组分选选择性地透过过膜，从而达达到分离或提提纯的目的。1）反渗透和纳滤反渗透已成为海水水淡化最经济济的技术，也也是苦咸水淡淡化的主要手手段，它已成成为超纯水和和纯水制备的的优选技术；；另外在各种种料液的分离离、纯化和浓浓缩以及废液液的再生回用用方面都发挥挥了重大作用用。我国反渗透技术能能在海水淡化化、脱水浓缩缩、高温水再再用、市政和和工业废水处处理与再用领领域发挥其应应有的作用。纳滤膜介于反渗透透膜和超滤膜膜之间，是近近10多年发展较较快的膜品种种。a.反渗透原理理当用一个半透性膜膜分离两种不不同浓度的溶溶液时，膜仅仅允许溶剂分分子通过。由由于浓溶液中中溶剂的化学学势低于它在在稀溶液中的的化学势，稀稀溶液中的溶溶剂分子自发发地透过半透透膜向浓溶液液中迁移。b.反渗透膜与与纳滤膜及其其组件c.反渗透膜与与纳滤膜由于反渗透膜与纳纳滤膜多种多多样，主要有有平板不对称称膜、不对称称平板复合膜膜、管式不对对称膜、中空空纤维不对称称膜、中空纤纤维复合膜等等。目前平板板不对称膜和和中空纤维膜膜占据了市场场绝大部分的的份额。d.反渗透膜与与纳滤膜组件件反渗透过程的经济济性和实用性性决定于组见见的价格和性性能。它对组组件的机械强强度、流体力力学结构及经经济性都有较较高的要求。e.反渗透与纳纳滤工艺流程程反渗透与纳滤工艺艺流程通常包包括前处理工工艺、膜分离离工艺和后处处理工艺三部部分。为减少少料液在膜分分离过程中对对膜的污染和和化学损伤，必必须对料液进进行适当的预预处理。在实实际生产中对对溶液的分离离有不同的要要求，必须选选用合适的膜膜和组件形式式，应该通过过计算确定组组件的排列和和操作条件。f.反渗透与纳纳滤应用反渗透应用领域可可分为两大类类：水纯化和和溶质浓缩。主主要用于水的的纯化，如海海水和苦咸水水脱盐制饮用用水，以及制制备半导体工工业、医药、化化学工业中所所需的超纯水水。纳滤膜对Na+和和Cl-单价离子的的截留率较低低，实践证明明纳滤可以代代替沉淀、pH调节和蒸发发等过程，达达到产品纯化化和浓缩的目目的，是一新新的高效节能能的过程。此此外纳滤在有有机小分子与与盐的分离与与浓缩、去除除无脂奶粉的的异味等方面面得到了广泛泛的应用。2）超滤a.超滤原理超滤膜多为不对称称结构，由一一层极薄、具具有一定尺寸寸孔径的表皮皮层和一层较较厚、具有海海绵状或指定定结构的多孔孔层组成。前前者起分离作作用，后者起起支撑作用。在在超滤膜分离离过程中，膜膜的孔径大小小和膜表面的的化学性质等等将分别起着着不同的分离离作用。一般般情况下，超超滤膜的性能能指标有渗透透通量和截留留率。超滤膜的耐压性、耐耐清洗性、耐耐温性等性能能对于工业应应用是非常重重要的。目前前商品化的有有机材质的超超滤膜都是采采用相转化法法制得的。b.超滤操作工工艺超滤的基本操作有有以下三种。重过滤滤操作，用于于大分子和小小分子的分离离。间歇操操作，常用于于小规模生产产。连续式式操作，常用用于大规模生生产。c.超滤应用超滤在需将尺寸较较大的分子或或微粒与低分分子物质或溶溶剂分离的领领域得到广泛泛应用。超滤滤装置可单独独运行，也可可与其他处理理设备结合应应用于各种分分离过程中。超超滤已成为蛋蛋白和酶纯化化和浓缩的高高效过程。超超滤浓缩的优优点是无相变变、一般不需需加热、工序序简单、适用用pH范围宽和防防止失活等，很很适用于热敏敏性物质的分分离浓缩。3）微滤微滤（MF）是一一种与常规的的粗滤十分相相似的膜过程程。微孔滤膜膜具有比较整整齐、均匀的的多孔结构，孔孔径范围0.05--10um，使过滤从从一般只有比比较粗造的相相对性质过度度到精密的绝绝对性质，主主要用于对悬悬浮液和乳液液进行截留。微滤原理微滤又称为精过滤滤，其基本原原理属于筛网网状过滤，在在静压差作用用下，小于膜膜孔的粒子通通过滤膜，大大于膜孔的粒粒子则被截留留到膜表面，使使大小不同的的组分得以分分离，操作压压力为0.7-77kPa。除此以外外，还有膜表表面层的吸附附截留和架桥桥截留，以及及膜内部的网网络中截留。微滤操作工艺微滤有两种操作工工艺：死端过滤在死端过滤时，溶溶剂和小于膜膜孔的溶质在在压力驱动下下透过膜，大大于膜孔的颗颗粒被截留，通通常堆积在膜膜表面上。死死端过滤是间间隙式的，必必须周期性地地停下来清洗洗膜表面的污污染层或更换换膜。错流过滤在泵的推动下料液液平行于膜面面流动，与死死端过滤不同同的是料液流流经膜面时产产生的剪切力力把膜表面上上的滞留的颗颗粒带走，从从而使污染层层保持在一个个较薄的水平平。微滤膜微滤膜属于筛网状状过滤介质，具具有形态整齐齐的结构，使使所有比网孔孔大的粒子全全部拦截在膜膜表面上。目前市场上的微孔孔滤膜的材质质可分为有机机和无机两大大类。有机材材质主要是聚聚合物，常通通过相转化、拉拉伸、烧结、径径迹刻蚀等方方法制备。微滤膜的应用微滤是所有膜过程程中应用最普普遍、销售额额最大的一项项技术。工业业上，微滤主主要用于将大大于0.1um的粒子与溶溶液分开的场场合，它的最最大市场是制制药行业的除除菌过滤和电电子工业用高高纯水的制备备。其最新的的应用领域是是生物技术和和生物医学领领域技术。4）渗析渗析；也是透析，是是溶质自身浓浓度梯度作用用下膜的上游游传下下游的的过程。由于于分子大小及及溶解度不同同，使得不同同溶质的扩散散速率不同，从从而实现分离离。传质理论原料液和透析掖流流向通常是逆逆向的，也可可以是同向的的。若溶剂与与溶液中其他他组分之间不不存在耦合作作用，则在渗渗透压的作用用下溶剂从低低浓度侧流向向高浓度侧；；若原料液侧侧压力高于渗渗透压侧，则则溶剂从原料料液侧流向渗渗透压侧。渗析膜透析主要用于从高高分子量物质质中分离出低低分子量组分分，基于不同同组分物化性性质和分子尺尺寸的差异，导导致其在膜的的扩散速率不不同而实现分分离的。c.渗析应用用目前渗析最主要的的用途是血液液透析，即以以透析膜代替替肾除去尿素素、肌酸酐、磷磷酸盐和尿酸酸等有毒的低低分子量组分分，以缓解肾肾衰竭和尿毒毒病患者的病病情。5）电渗析电渗析是在直流电电场作用下，以以电位差为推推动力，利用用离子交换膜膜的选择透过过性，把电解解质从溶液中中分离出来，从从而实现溶液液的浓缩、淡淡化、精制和和提纯。电渗析的基本原理理在阴极和阳极之间间交替排列一一系列阴离子子交换膜和阳阳离子交换膜膜。阴离子交交换膜能使阴阴离子透过，阳阳离子交换膜膜能使阳离子子透过。离子交换膜目前离子交换膜的的种类很多，常常用的膜按功功能分有阴离离子交换膜和和阳离子交换换膜。强酸性阳膜阳离子交换换膜中等酸性阳阳膜弱酸性阳膜膜强碱性阴膜膜阴离子交换膜中等等碱性阴膜弱碱性阴膜弱碱性阴膜电渗析的应用目前电渗析已是一一种相当成熟熟的膜分离技技术，主要用用途是苦咸水水淡化、生产产饮用水、浓浓缩海水制盐盐以及体系中中脱除电解质质。第三节膜组件工业应用中通常需需要较大面积积的膜。安装装膜的最小单单元称为膜组组件。膜组件件的设计有很很多种形式，它它们均根据两两种膜结构形形式设计：平板膜和管式膜。板板框式和卷式式膜组件使用用平板膜，管管式、毛细管管式和中空纤纤维膜组件均均使用管式膜膜。板框式膜组件板框式膜组件的突突出优点是操操作灵活，其其主要特点有有：1）组装简单、坚固固，对压力变变动和现场作作业的可靠性性较大；2）可以简单的增加加膜的层数实实现增大处理理量；3）每两片膜之间的的渗透物都是是被单独引出出来的，可以以通过关闭个个别膜来消除除操作中的故故障，而不必必使整个组件件停止运行。板框式膜组件可用用于反渗透、超超滤和渗透汽汽化过程。在在不同的过程程中，组件的的具体设计也也不相同。2.卷式膜组件件卷式膜组件是目前前反渗透、超超滤及气体分分离过程中最最重要的膜组组件形式，也也有少量用于于渗透汽化过过程。对于不同的处理对对象，可对卷卷式膜组件的的结构作相应应的改进。3.管式膜组件件管式膜组件是由园园管式的膜及及膜的支撑构构成。由于膜膜本身的强度度不够，因此此在压力下工工作时需要具具有良好透水水性能和高强强度的材料支支撑。管式膜的流道较大大，对料液中中杂质含量的的要求不高，可可用于处理高高固含量的料料液。膜面的的清洗不仅可可以用化学方方法，而且也也可以用海绵绵球之类的机机械清洗方法法。4.毛细管膜组组件毛细管膜组件的结结构类似于管管式膜。由于于膜的孔径较较小（0.5-6mmm），能承承受高压，所所以不用支撑撑管。毛细管管膜组件装填填密度较大，制制造费用较低低，但压缩强强度较小，在在多数情况下下料液的流动动为层流。目目前用于超滤滤、渗析、渗渗透汽化过程程以及某些气气体渗透过程程。5.中空纤维膜膜组件中空纤维膜组件与与毛细管膜组组件的形式相相同，差别在在于膜的规格格不同。通常常中空纤维的的外径约40-2550um，外径与内内径之比为2-4。中空纤维最主要的的优点是装填填密度很高，可可达160000-300000m2/m对反渗透、气气体分离、膜膜接触器、液液膜等单位面面积渗透通量量很小的过程程是非常有利利的。第七章废水生物处理技技术第一节概论生物处理的目的是是去除有机物物植物性营养养物以及通过过生物絮凝去去除胶体，同同时也可以获获得能量和产产品。其主要要机理是微生生物代谢。生生物处理工艺艺广泛应用于于城市污水和和各类有机工工业废水处理理。按照微生物对氧的的需求，生物物法分为好氧氧、厌氧（含含缺氧）两类类；按微生物物生长方式分分为悬浮生长长、固着生长长、混合生长长3类。还可以以按照操作条条件和用途分分类。常用的好氧生物处处理工艺包括括：普通活性性污泥法、氧氧化沟、间歇歇式活性污泥泥法、生物接接触氧化法、生生物转盘以及及曝气生物滤滤池等。常用的厌氧生物处处理工艺包括括：水解酸化化池、普通厌厌氧消化池、厌厌氧接触法、厌厌氧滤池、升升流式厌氧污污泥床反应器器（UASB）、厌氧流流化床以及EGSB反应器、IC反应器等。通常在废水处理工工程实践中，往往往是将厌氧氧、缺氧、好好氧工艺进行行合理组合，以以弥补不同处处理方法的缺缺陷，达到理理想的处理效效果。A/O脱氮工艺、A/A/O同步脱氮除除磷工艺等都都是多种处理理方法相结合合的组合工艺艺。第二节生物脱氮工工艺废水中的氮主要以以氨氮和有机机氮形式存在在，通常不含含或仅含有少少量的亚硝酸酸盐氮和硝酸酸盐氮。在未未经处理的废废水中，氮有有可溶性的或或颗粒状的。可可溶性有机氮氮主要以尿素素和氨基酸的的形式存在。一一部份颗粒性性有机氮在初初沉池中可以以去除。在生生物处理过程程中，大部分分颗粒性有机机氮转化成氨氨氮和其它无无机氮。活性污泥法（A//O工艺）是生生物脱氮的主主要形式。生生物脱氮主要要是靠一些专专性细菌实现现氮的形态转转化，最终生生成无害的氮氮气，从水体体中脱出。工艺原理1.氨化在氨化菌的作用下下，有机氮化化合物分解，转转化为NH3-N，以氨基酸酸为例，其反反应式为：RCHNH2COOOH+O22→RCOOHH+CO2+NH32.硝化生物硝化作用是利利用化能自养养微生物将氨氨氮氧化成硝硝酸盐的一种种生化反应过过程。硝化作作用由两类化化能自养细菌菌参与，亚硝硝化单胞菌首首先将氨氮NH3-N氧化成亚硝硝酸盐NO2--N，硝化杆菌菌再将NO2--N氧化成稳定定状态的硝酸酸盐NO3--N。后一反应应较快，一般般不会造成NO2—N的积累。反应应过程如下：：第一步，氨转化为为亚硝酸盐：：NH4++3/22O2→NO2-+2H++H2O-ΔEΔE=2788.42kJJ第二步，亚硝酸盐盐为硝酸盐：：NO2-+1/22O