污水处理基础知识

污水处理基础知识

目录

第一篇环保基本常识…1

第一章水污染状况…1

第一节水污染现状…1

第二节水污染分类…2

第二章常用环保术语…5

笫三章水处理技术概述…6

第二篇废水处理单元技术…9

第一章筛除…9

第二章水质水量调节…9

第三章沉淀和气浮…14

第一节沉淀…14

第二节气浮…16

第四章混凝和混凝剂…18

第五章中和及PH值的控制…23

第六章膜法水处理技术…27

笫一节概论…27

第二节膜分离过程…28

笫三节膜组件…34

第七章废水生物处理技术…35

第一节概论…35

第二节生物脱氮工艺…35

第三节MBR工艺…37

笫三篇水质分析…38

第一章水质分析的基本方法…38

第二章水样的采集、保存和预处理…45

第三章常用监测项目的分析方法介绍…59

第一节化学需氧量…59

第二节溶解氧…59

第三节五口生化需氧量…59

第四节氨氮…60

第五节显微镜的使用及微生物形态的观察…60

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，但又是生命存在利发展的必要条件。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

有碑(特别是三价)、领、铝(六价)、硒(四价、六价)、专凡、氟化

物、氟化物等。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、多环芳烧、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烧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

舱以及大气石油燃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、锄87、铀238以及镭、

氨等。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

义的放射性物质有锢90、的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利，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

输利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。B0D5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；利用中利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，

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3-3o

2.矩形平面布置方式

见图3-4o

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3-5o

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，又能均质，在池中设置搅拦装置，出水泵的流量

用仪表控制。池前须设置格栅、沉砂池，以及（或）磨碎机，以去除砂

砾及其他杂质。池后可接二级或三级处理。具体作法一般分为以下两种。

1.线内设置

池内在流程线内，见图3-8。

图3-8线内设置均化池

2.线外设置

池设在旁通线上，见图3-9。线内设置的均量、均质效果最好，线

外设置使泵抽水量大为减少，但均质效果降低。

图3-9线外设置均化池

（四）间歇式均化池（均量、均质）

当水量规模较小时，可以设间歇贮水、间歇运行的均化池，池可分

二或三格，交替使用。池中设搅拌装置。池的总容量可根据具体情况，

按一至二个周期设置。

第三章沉淀和气浮

第一节沉淀

沉淀就是利用重力沉降将比水重的悬浮颗粒从水中去除的操作。沉

淀是废水处理用途最广泛的单元操作之一。

一、沉淀池

沉淀池按在废水处理流程中的位置，主要分为初次沉淀池和二次沉

淀池。

（一）初次沉淀池

城市污水中既含有分散颗粒又含有絮凝性颗粒。设计初次沉淀池的

容量时一，有效容积是表面负荷（过流率）和沉淀时间的函数。由于大多

数沉淀池的池深为3m左右，虽然停留时间通常作为设计时的指标，但

表面负荷也是一个有用的标志。

用于生物处理前的沉淀池常采用2h的沉淀时间。当只采用初次沉

淀处理时，常选用3h。我国对于前者常采用1〜1.5h,对于后一种情况

则为1.5〜5h.

（二）二次沉淀池

从生物滤池利曝气池带至二次沉淀池中的悬浮固体通常具有良好

的凝聚性，因此竖流式沉淀池特别适宜。但它因有容量小、造价高、施

工较困难等缺点，故国外使用也不广泛。近年来，应用较多的是辐流式

沉淀池。表3-1列出对不同污水量的活性污泥法二次沉淀池的设计参

数。根据处理方法利污水流量，可按此表选择堰负荷的最大值，以减少

进入出水堰的水流速度。通常，在池壁内把出水堰建成两侧有堰的排水

槽。近年来国外已较广泛采用。我国天津纪庄子处理厂的辐流式沉淀池

也是这种形式。

表3-1初次沉淀池和二次沉淀池的适用条件及设计要点

1适用设计要点

型条件

(1)考虑沉淀污泥发生腐败，设置刮、排泥

设备，迅速排除污泥

对污水

考虑固体悬浮物及污泥上浮，设置浮渣

中密度大(2)

去除设备

的固体悬

浮物进行(3)表面负荷以25〜50m3/(m2,d)为标准

沉淀分离

(4)进水端考虑整流措施，采用阻流板、有

孔整流壁、圆筒形整流板

(5)采用溢流堰，堰上负荷£250m3(nrd)为

标准

(6)长方形池，最大水平流速为7mm/s

(7)污泥区容积，静水压排泥时，w2d污泥

量；机械排泥时，考虑4h排泥量

(8)排泥静水压力.50m

(1)考虑沉淀污泥发生腐败，设置刮、排泥

对污水

设备，迅速排除污泥

—中以微生

(2)考虑污泥上浮，设置浮渣去除设备

1物为主体

(3)表面负荷以25〜30m3/(m2-d)为标准

i的、密度小

的、因水流(4)进水端考虑整流措施，采用阻流板、有

卷y

作用易发孔整流壁、圆筒形整流板

*生上浮的

(5)采用溢流堰，堰上负荷50m3(m，d)

固体悬浮

(6)长方形池，最大水平流速为5mm/s

物进行沉

(7)主要溢流设备的布置，防止污泥上浮出

淀分离'

流而使处理水恶化

(8)考虑SVI值增高引起的问题

(9)排泥静水压，生物膜法后力.20m,曝气

池后NO.9m

二、沉淀池的类型和结构

按水流方向划分沉淀池，有平流式、辐流式、竖流式三种形式。每

种沉淀池均包括五个区，即进水区、沉淀区、缓冲区、污泥区和出水区。

表3-2各种沉淀池比较

辛优点缺点适用

型条件

(1)沉淀效(1)池子配水不易均匀(1)适

3.

果好用于地下水

(2)采用多斗排泥时，

务位高及地质

(2)对冲击每个泥斗需要单独设排泥管

较差地区

负荷和温度变化各自排泥，操作量大；采用链

的适用能力较强带式刮泥机排泥时，链带的支(2)适

撑件和驱动件都浸于水中，易用于大、中、

(3)施工简

锈蚀小型污水处

易，造价较低

理厂

(1)排泥方(1)池子深度大，施工适用于

便，管理简单困难处理水量不

€大的小型污

(2)占地面(2)对冲击负荷和温度

水处理厂

5积小变化的适用能力较差

(3)造价较高

(4)池径不宜过大，否

则布水不匀

(1)多为机机械排泥设备复杂，对施(1)适

*械排泥，运行较工质量要求高用于地下水

好，管理较简单位较高地区

5(2)排泥设(2)适

备已趋定型用于大、中型

污水处理厂

第二节气浮

气浮法是以微细气泡作为载体，粘附水中的悬浮颗粒上，使其视密

度小于水，然后颗粒被气泡挟带浮升至水面与水分离去除的方法。

气浮法目前在给水、工业废水和城市污水处理方面都有应用。

一、适用对象

1.固液分离：污水中固体颗粒粒度小，密度接近或低于水，很难利

用沉淀法实现固液分离的各类污水。

2.在给水方面，可以用于高含藻水源、低温低浊水源、受污染水源

和工业原料盐水的净化。

3.液液分离：从污水中分离油类。

4.生物处理剩余污泥浓缩。

5.要求获得比重力沉淀更高的水力负荷和固体负荷，或用地受到限

制的场合。

二、分类

气浮法按照产气方式不同分为：溶气气浮、充气气浮和电解气浮等

主要气浮法比较见表3-3o

表3-3主要气浮法的比较

类型溶气气浮充气气浮电解气浮

1压.缩空气通过

产气方1加.压溶气微孔板电解池极板产

式2真.空释气2机.械力高速剪生的氢气和氧气

切空气

加压：

氢气泡w30|jm

气泡尺50-150pm

0.5-1.0mm

寸真空：氧气泡w60|jm

20-100pm

表面负10-50m3/

5-10m3/(m2h)5-10m3/(m2-h)

(m2-h)

荷

给水净化、生活矿物浮选、生活工业废水处

适用范

污水、工业废水处污水、工业废水处理。含各种金属离

围

理。可取代给水和废理。如油脂、羊毛等子、油脂、乳酪、

水处理中的沉淀和废水的初级处理。表色度和有机物的

澄清；可用于废水深面活性剂的泡沫分废水处理

度处理的预处理及离

污泥浓缩

第四章混凝和混凝剂

混凝的目的在于通过向水中投加一些药剂（通常称为混凝剂及助凝

剂），使水中难以沉淀的胶体颗粒能互相聚合，长大至能自然沉淀的程

度。这个方法称作混凝沉淀。在给水处理和废水处理中混凝沉淀都是最

常用的方法之一。

混凝处理中包括凝聚和絮凝两个阶段。在凝聚阶段水中的胶体双电

层被压缩失去稳定而形成较小的微粒；在絮凝阶段这些微粒互相聚结

（或由于高分子物质的吸附架桥作用相助）形成大颗粒絮体，这些絮体

在一定的沉淀条件下可以从水中分离去除。

一、混凝剂与助凝剂

（-）常用的无机盐类混凝剂

常用的无机盐类混凝剂见表4-3o

表4-3常用的无机盐类混凝剂

名称分子式一般介绍

(1)含无水硫酸铝50%~52%

(2)适用于水温为20~40℃

(3)当pH=4〜7时，主要去除水中有

机物

pH=5.7~7.8时，主要去除水中悬浮

精制

AI2(SO4)3-18

物

H20

硫酸铝

pH=6.4~7.8时，处理浊度高、色度

低

(小于30度)的水

(4)湿式投加时一般先溶解成

10%〜20%的溶液

(1)制造工艺较简单

(2)无水硫酸铝含量各地产品不同，

设计时一般可采用20%~25%

工业

AI2(SO4)3-18

H20(3)价格比精制硫酸铝便宜

硫酸铝

(4)用于废水处理时，投加量一般为

50~200mg/L

(5)其他同精制硫酸铝

AI2(SO4)3-

明矶(1)同精制硫酸铝(2)、(3)

K2SO4-24H2

0

(2)现已大部分被硫酸铝所代替

(1)腐蚀性较高(2)矶花形成较快,

较稳定，沉淀时间短(3)适用于碱度高，

硫酸

浊度高，pH=8.1〜9.6的水，不论在冬季或

亚铁

FeSO4-7H2O夏季使用都很稳定，混凝作用良好，当pH

(绿

值较低时(<8.0),常使用氯来氧化，使

矶)

二价铁氧化成三价铁，也可以用同时投加

石灰的方法解决

(1)对金属(尤其对铁器)腐蚀性大,

对混凝土亦腐蚀，对塑料管也会因发热而

引起变形

三氯

FeCI3-6H2O(2)不受温度影响，帆花结得大，沉

化铁

淀速度快，效果较好

(3)易溶解，易混合，渣滓少

(4)适用最佳pH值为6.0~8.4

(1)净化效率高，耗药量少，过滤性

[Aln(OH)mCI3

n-m]能好，对各种工业废水适应性较广

聚合

(通式)(2)温度适应性高,pH适用范围宽(可

氯化铝

简写PAC在pH=5~9的范围内)，因而可不投加碱

剂

(3)使用时操作方便，腐蚀性小，劳

动条件好

(4)设备简单，操作方便，成本较三

氯化铁低

(5)是无机高分子化合物

(二)常用的有机合成高分子混凝剂及天然絮凝剂

常用的有机合成高分子混凝剂(又称絮凝剂)及天然絮凝剂见表

4-4o

表4-4常用有机合成高分子混凝剂及天然絮凝剂

分子式一般介绍

名称

或代号

(1)目前被认为是最有效的高分子之

一，在废水处理中常被用作助凝剂，与铝盐

或铁盐配合使用

聚丙烯酰

代号

(2)与常用混凝剂配合使用时，应按一

胺PAM

定的顺序先后投加，以发挥两种药剂的最大

效果

(3)聚丙烯酰胺固体产品不易溶解，宜

在有机械搅拌的溶解槽内配制成

0.1%~0.2%的溶液再进行投加，稀释后的溶

液保存期不宜超过1~2周

(4)聚丙烯酰胺有极微弱的毒性，用于

生活饮用水净化时，应注意控制投加量

(5)是合成有机高分子絮凝剂，为非离

子型；通过水解构成阴离子型，也可通过引

入基团制成阳离子型；目前市场上已有阳离

子型聚丙烯酰胺产品出售

(1)属于聚胺类高度阳离子化的有机高

分子混凝剂，液体产品固含量70%,无色或

浅黄色透明粘稠液体

(2)贮存温度5~45℃,使用pH值7~9,

脱色絮凝代号脱按1：50~1：100稀释后投加，投加量一般

剂色1号为20〜100mg/L,也可与其他混凝剂配合使

用

(3)对于印染厂、染料厂、油墨厂等工

业废水处理具有其他混凝剂不能达到的脱

色效果

天然植物(1)由691化学改性制得，取材于野

改性高分子生植物，制备方便，成本较低

絮凝剂

(2)宜溶于水，适用水质范围广，沉降

速度快，处理水澄清度好

(3)性能稳定，不易降解变质

(4)安全无毒

天然絮凝F691刨花木、白胶粉

剂F703绒稿(灌木类、皮、根、叶亦可)

(三)常用的助凝剂

常用的助凝剂见表4-5o

表4-5常用的助凝剂

名称分子式一般介绍

(1)当处理高色度废水及用作破坏

水中有机物或去除臭味时，可在投混凝

氯CI2剂前先投氯，以减少混凝剂用量

(2)用硫酸亚铁作混凝剂时，为使

二价铁氧化成三价铁可在水中投氯

(1)用于原水碱度不足

生石灰CaO

(2)用于去除水中的CO2,调整

pH值

（3）对于印染废水等有一定的脱色

作用

（1）适用于硫酸亚铁与铝盐混凝

剂，可缩短混凝沉淀时间，节省混凝剂

用量

活化硅

（2）原水浑浊度低、悬浮物含量少

酸、活化水

Na2OxSiO2y及水温较低（约在14℃以下）时使用，

H2O

玻璃、泡花

效果更为显著

碱

（3）可提高滤池滤速，必须注意加

注点

（4）要有适宜的酸化度和活化时间

二、影响混凝效果的因素与混凝剂的选择

（一）影响混凝效果的主要因素

影响混凝效果的因素比较复杂，其中主要由水质本身的复杂变化引

起，其次还要受到混凝过程中水力条件等因素的影响。

1.水质

工业废水中的污染物成分及含量随行业、工厂的不同而千变万化，

而且通常情况下同一废水中往往含有多种污染物。废水中的污染物在化

学组成、带电性能、亲水性能、吸咐性能等方面都可能不同，因此某一

种混凝剂对不同废水的混凝效果可能相关很大。另外有机物对于水中的

憎水胶体具有保护作用，因此对于高浓度有机废水采用混凝沉淀方法处

理效果往往不好。有些废水中含有表面活性剂或活性染料一类污染物

质，通常使用的混凝剂对它们的去除效果也大多不理想。

2.pH值

pH值也是影响混凝的一个主要因素。在不同的pH值条件下，铝盐

与铁盐的水解产物形态不一样，产生的混凝效果也会不同。由于混凝剂

水解反应过程中不断产生H+,因此要保持水解反应充分进行，水中必

须有碱去中和H+,如碱不足，水的pH值将下降，水解反应不充分，

对混凝过程不利。

3.水温对混凝效果也有影响，无机盐混凝剂的水解反应是吸热反

应，水温低时不利于混凝剂水解。水的粘度也与水温有关，水温低时水

的粘度大，致使水分子的布朗运动减弱，不利于水中污染物质胶粒的脱

稳和聚集，因而絮凝体形成不易。

4.水力学条件及混凝反应的时间

把一定的混凝剂投加到废水中后，首先要使混凝剂迅速、均匀地扩

散到水中。混凝剂充分溶解后，所产生的胶体与水中原有的胶体及悬浮

物接触后，会形成许许多多微小的帆花，这个过程又称为混合。混合过

程要求水流产生激烈的湍流，在较快的时间内使药剂与水充分混合，混

合时间一般要求几十秒至2分钟。混合作用一般靠水力或机械方法来完

成。

在完成混合后，水中胶体等微小颗粒已经产生初步凝聚现象，生成

了细小的矶花，其尺寸可达5|jm以上，但还不能达到靠重力可以下沉

的尺寸（通常需要0.6〜1.0mm以上）。因此还要靠絮凝过程使矶花逐

渐长大。在絮凝阶段，要求水流有适当的紊流程度，为细小矶花提供相

碰接触和互相吸附的机会，并且随着矶花的长大这种紊流应该逐渐减弱

下来。

反应时间（T）一般控制在10〜30mim。

反应中平均速度梯度（G）一般取30〜60s",并应控制GT值在

104〜105范围内。

（二）混凝剂的选择

针对处理某种特定的废水选择适应的混凝剂时，通常由综合以下几

方面的考虑来确定。

（1）处理效果好，对希望去除的污染物有较高的去除率，能满足

设计要求。为了达到这一目标，有时需要两种或多种混凝剂及助凝剂同

时配合使用。

（2）混凝剂及助凝剂的价格应适当便宜，需要的投加量应当适中，

以防止由于价格昂贵造成处理运行费用过高。

（3）混凝剂的来源应当可靠，产品性能比较稳定，并应宜于储存

利投加方便。