《水污染控制工程》第三版下册-复习指南重点难点指导

《水污染控制工程》第三版下册—复习指南重点难点指导

《水污染控制工程》第三版下册复习指南・••重点

第九章

水质指标：物理性质污染指标：温度、色度、嗅和味、固体物质等

1.温度W40C：许多工业企业排出的污水温度较高，使水体温度升高，引起水体的热污

染。氧在水中的饱和溶解度随水温升高而减少。加速好氧反应，倒是水体缺氧水质恶化。

2.色度：感官性指标

3.嗅和味：感官性指标

4.固体物质：水中所有残渣的总和为总固体（TS）,包括溶解性（DS）和悬浮固体

（SS）。水样经过滤后，滤液蒸干所得的固体为溶解性固体，滤渣脱水烘干后即悬浮固

体。固体残渣根据挥发性能分为挥发性固体（VS）和固定性固体（FS）o将固体在600℃

下灼烧，挥发掉的量为挥发性固体，灼烧残渣是固定性固体。溶解性固体一般表示盐类的

含量，悬浮固体表示水中不溶的固态物质含量，挥发性固体反映固体的有机成分含量。

化学性质污染指标：有机物指标和无机物指标

1.有机物：（1）BOD：水中有机污染物被好养微生物分解时所需的氧量，间接反映了水

中可生物降解的有机物量。（2）COD：用化学氧化剂氧化水中有机污染物时所消耗的氧化

剂量。COD越高，表示水中有机污染物越多。B/C指标：可生物降解性，越大越好。（3）

总有机碳TOC：与总需氧量TOD：都是燃烧化学氧化反应，前者测定结果以碳表示，后者

以氧表示。（4）油类污染物：石油类和动植物油脂。（5）酚类污染物：酚类化合物是有

毒有害污染物。（6）表面活性剂：生活污水与使用表面活性剂的工业废水。（7）有机酸

碱：都属于可生物降解有机物，但对微生物有毒害或抑制作用。（8）有机农药：有机氯

农药与有机磷农药。（9）苯类化合物：主要来源于染料工、业废水，是城镇污水净化难度

增加。

2.无机物：（1）pH：指示水样酸碱度。天然水体的pH一般近中性。（2）植物营养元

素：污水中的氮、磷为植物营养元素，过多导致“富营养化”。（3）重金属。（4）无机

性非金属有毒有害物：础、含硫化合物、氟化物等。生物性质污染指标：细菌总数、大

肠菌群和病毒

1.细菌总数：反应水体受细菌污染的程度，可作为评价水质清洁程度和考核水净化效果

的指标，一般越多表示病原菌存在的可能性越大。（饮用水（100个/mL）

2.大肠菌群：被视为最基本的粪便污染指示菌群。可表明水北粪便污染的程度，间接表

明有肠道病菌存在的可能。（饮用水＜3个/L）

3.病毒：缺乏完善的经常性检验技术，没有明确规定。

cLcLOeKit

S-P公式：cceK2tKlcLO(eKiteK2t)DDOKIK2

cCcCS(cCScC0)eK2tKlcLO(eKiteK2t)KlK2

氧垂曲线：P9图9-1

污水力路：返回自然水体，经过深度处理后再生利用

1.经处理后排放水体：逐步稀释、降解的自然净化过程。

2.再生利用：回用于水质要求较低的市政用水、工业冷却水等。

污水排放标准：

1/10

1.水环境质量标准：《地表水环境质量标准》、《海水水质标准》、《地下水质量标

准》、《污水综合排放标准》：规定地表水III类水域、III水域中划定的保护区和海洋水

体中的第一类海域，禁止新建排污口，现有排污口应按水体功能要求，实行污染物总量控

制，以保证受纳水体水质符合规定用途的水质标准。

2.污水排放标准：

浓度标准

总量控制标准：是以与水环境质量标准相适应的水体环境容量为依据而设定的。

国家排放标准：规定了水污染物最高允许排放浓度。《污水综合排放标准》主要对工业

废水。行业排放标准

地方排放标准：可增加污染物控制指标数，不能减少；可提高排放标准的要求，不能降

低。

第十章污水的物理处理

去除对象、II的方法

•级处理去除悬浮物质截留、分离

二级处理水中有机物、胶体生物法

三级处理进•步去除有溶性污染物(深度处理)

分类方式种类适用

粗格栅污水厂级处理

栅条净间隙中格栅污水厂经过粗格栅后

细格栅雨水泵站前

平面

格栅形状

曲面

人工流流小、截留污染物较少

清渣方式

机械改善劳动和U生条件

三级处理：排放为目标

深度处理：回用为目标

格栅

原理：机械截留

作用：截留水中较粗大漂浮物和悬浮物

类型：

沉淀：利用水中悬浮颗粒和水的密度差，在重力作用下产生下沉作用，以达到固液分

离。

1.沉淀法可用于：

污水处理系统的预处理（沉砂池：去除污水中易沉降的无机性颗粒物）

初级处理（初沉池）

生物处理后的固液分离（二沉池）

污泥处理阶段的污泥浓缩

2.沉淀类型：

自由沉淀：（悬浮固体浓度不高时）颗粒间互不干扰，不受边界条件影响

絮凝沉淀：颗粒因相互聚集增大而加速沉降，混凝沉淀及活性污泥在二沉池中间段的沉

淀成层沉淀：（浓度较高）形成整体共同下沉，二沉池下部及污泥重力浓缩池开始阶段

压缩沉淀：（高浓度）互相支承，二沉池污泥斗中的污泥浓缩及污泥重力浓缩池

3.自由沉淀理论基础:

假定：颗粒为球形；

沉淀过程中颗粒的大小、形状、重力等不变；

颗粒只在重力作用下沉淀，不受器壁和其他颗粒影响；

颗粒即呈等速下沉。

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球状颗粒自由沉淀的沉速公式(斯托克斯公式)：uSL3gdS颗粒密度

18L液体密度意义：如何增加沉淀池效率

SL表明颗粒沉速与下列因素有关：沉速决定因素是

增加颗粒粒径有助于提高沉速；水温上升，沉速增大。

4.理想沉淀池：

4个区域：进口、沉淀、出口、污泥区域

假定：沉淀区过水断面上各点的水流速度均相等，水平流速v；

悬浮颗粒在沉淀区等速下降，下沉速度为u；

在沉淀池的进口区域，水流中的悬浮颗粒均匀分布在整个过水断面上；

颗粒一经沉到池底，即认为已被去除。

Q——沉淀池的表面水力负荷，常用q表示，物理意义：在单位时间内通过沉淀池

u03232A单位表面积的流量，单位m/(m.s)或m/(m.h)

沉砂池:

原理：重力分离或离心力分离为基础

作用：去除污水中泥沙、煤渣等相对密度较大无机颗粒，以免影响后续处理构筑物正常

运行

类型优点缺点

流速小易控制、沉砂中仃*

平流式沉砂池戟留无机物效果好、构造简单

常需要洗石

对原水曝气臭气难控制、X

曝气沉砂池沉砂中有机物量低于5%

阶段或缺氧F

旋流沉砂池加速颗粒沉淀、有机物随水流带走洗净力无法达到曝气沉纪

池型优点缺点

多斗排泥时,每个泥斗需要单独设

对冲击负荷和温度变1.1

1.排泥管各自操作:

平流式化适应能力较强；

.采用机械排泥时,大部分设备位于

.施：简单，造价低22.

21水下.易腐蚀

.池子深度大,施：困难：

1.排泥力便，管理简单;11切

竖流式2.对中级负荷及温度变化适应能及

2.占地面积较小

较差3.造价较高；4.池径不宜过人

.机械井泥，运行较好;1.水流速度不稳;2.易于出现异面流

11

辐流式2.排泥设备有定型产现象：3.机械排泥设备复杂,对池体

品。施［质故要求高2.

隔油池:

含油废水的来源：是有开采及加工工业、固体燃料热加工、纺织工业中的洗毛废水、轻

工业中的制革废水、铁路及交通运输业、屠宰及食品加工业、工业中车削工艺产生乳化液

等。废水中油的存在形态：

1.可浮油：静置会慢慢浮升到水的表面。对于炼油厂废水，普通隔油池去除常用分离

法：

2.细分散油：斜板隔汕池上浮

3.乳化油：水中含有表面乳化剂呈乳化态。“破乳”消除乳化剂作用，乳化油转化为可

浮油

4.溶解油：溶解度非常低

处理方法：重力分离法去除可浮油和细分散油，采用气浮法、电解法等方法去除乳化油

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破乳方法:

1.投加换型乳化剂

2.投加盐类、酸类物质可使乳化剂失去乳化作用

3.投加某种本身不能成为乳化剂的表面活性剂

4.通过剧烈的搅拌、振荡或转动，是乳化的液滴猛烈相碰撞而合并

5.如以粉末为乳化剂的乳化液，可以用过滤法拦截被固体粉末包围的油滴

6.改变乳状液的温度（加热或冷却）来破坏乳状液的稳定

水处理中常用的混凝剂也是较好的破乳剂，不仅可以破乳，还对废水中的其他杂质起到

混凝的作用

气浮池：

气浮法是一种有效的固-液和液-液分离方法，常用于对那些颗粒密度接近或小于水的细

小颗粒的分离。气浮工艺必须满足的基本条件：

1.向水中提供足够量的细微气泡

2.使废水中的污染物质能形成悬浮状态

3.使气泡与悬浮的物质产生黏附作用电解气浮法：电耗高、运行操作复杂浮法的类

型：微孔曝气：简单易行，易堵、气泡较大、效果不高（按产生微细分散空气气浮法气

泡的方法）剪切气泡：

真空气浮法

溶解空气气浮法全加压溶气流程

（气泡析出时所处加压溶气气浮法部分加压溶气流程

压力不同）部分回流加压溶气流程（常用）加压溶气气浮法的基本原理：

1.空气在水中的溶解度与压力及温度的关系：

一定温度下，溶解度与压力呈正比（亨利定律）

2.水中悬浮颗粒与微小气泡相黏附原理:

能否黏附与该类物质。一接触角（湿润角）有关：9-0,亲水性强（亲水性物质）无

力排开水膜，不易与气泡黏附，不能用气浮法去除；0-180,疏水性强，易与气泡黏

附。三种黏附方式：气-颗粒吸附；气泡顶托；气泡裹挟

3.投加化学药剂提高气浮效果：混凝剂

力溶气气浮法系统组成及设计：

三部分：压力溶气系统、空气释放器、气浮分离设备

第十一章污水生物处理的基本概念和生化反应动力学基础

呼吸：

好氧呼吸：细胞在氧的参与下，通过酶的催化作用，把糖类等有机物彻底氧化分解，产

生出二氧化碳和水，同时释放出大量能量的过程。以分子氧为最终电子受体

缺氧呼吸：以氧化型化合物为最终电子受体

厌氧（发酵）：微生物将有机物氧化释放的电子直接交给底物本身未完全氧化的某种中

间产物，同时释放能量并产生不同的代谢产物。以有机物为最终电子受体

好氧生物处理：反应速度快、反应时间短、构筑物体积小、臭气少（中低浓度有机污

水）厌氧生物处理：可回收能量（甲烷）、剩余污泥量少、运行费低4/10

反应速率慢（维持较高反应温度要耗能）、反应时间长、构筑物体积大

微生物生长规律和生长环境：

微生物生长曲线：4个生长期

延迟期、对数增长期、稳定期（减速增长期）、衰亡期（内源呼吸期）

微生物维持在活力很强的对数增长期未必获得最好处理效果，若要维持高活性，需有充

足的营养物质，高浓度有机物进水含量易造成出水有机物超标，且污泥不易凝聚沉淀，泥

水分离困难；微生物维持在衰亡期，氧化分解有机物能力差，所需反应时间长；实际中将

活性污泥控制在稳定期末或衰亡初期。

微生物的增长与递变：

当有机物多时，以有机物为食料的细菌占优势，数量最多；当细菌很多时，出现以细菌

为食料的原生动物；而后出现以细菌及原生动物为食料的后生动物。微生物生长的环

境：

1.微生物的营养:BOD5:N:P=100:5:1

2.温度：•般水处理10~35℃

3.pH：活性污泥法曝气池中6.5~8.5

4.溶解氧

5.有毒物质反应速率和反应级数：

反应速率：单位时间里底物的减少量、最终产物的增加量或细胞的增加量。在污水生物

处理中，以单位时间底物的减少或细胞的增加来表示生化反应速率

反应级数：反应速度与反应物浓度的n次方成正比，n为反应级数

微生物生长动力学：Sv米-门方程：vm酶促反应速率与底物的关系KmS

Sm莫诺特方程：微生物群体比增长速率与底物浓度之间的函数关系KSSS劳-麦

方程：r比底物利用速率与底物浓度之间的关系在整个浓度区间上连续rmKSS

第十二章活性污泥法

活性污泥：

组成：有活性的微生物（Ma）；微生物自身氧化残留物（Me）；吸附在活性污泥上不能

被微生物所讲解的有机物（Mi）；无机悬浮固体（Mii）评价方法：

1.生物相观察

2.混合液悬浮固体浓度（MLSS）=Ma+Me+Mi+Mii

混合液挥发性悬浮固体浓度（MLVSS）=Ma+Me+Mi^Ma

3.污泥沉降比（SV%）：曝气池混合液静置30min后沉淀污泥的体积分数。正常在30%左

右沉淀污泥的体积（mL/L）4.污泥体积指数（SVI）SVIMLSS（g/L）总污泥量5.污

泥泥龄：污泥新鲜程度，cc越大，老化污泥越多排除的剩余污泥基本流程：曝气

池、沉淀池、污泥回流及剩余污泥排放系统5/10

活性污泥法：基本形式：

L推流式曝气池：水流呈推流型，理论上推流横断面上各点浓度均匀一致，纵向不掺

混，底物浓度进口端最高，延池长逐渐降低，至出口端最低

2.完全混合曝气池：曝气池内各点的底物浓度、微生物浓度、需氧速率完全-致，耐冲

击负荷能力大

3.封闭环流式反应池：在短时间内呈推流式，长期时间内呈完全混合特征

4.序批式反应池：进水、反应、沉淀、出水、闲置五个基本过程，流态上完全混合，但

有机污染物却是随反应时间推移而被降解

三大主流工艺：推流式、封闭环流式、序批式发展和演变：

工艺概述优点缺点

流态推流式，首端

负荷高，好氧速

传统推流式4

水量适应力差；市

不足，后半段供隼

改变供氧和需氧的差

渐减曝气法改变气量距,节能,提高处理

效率

阶段曝气法改变水量更高污泥总就,泞

曝气停留时间

高负荷曝气有机物容积负荷高，处理效果低、污沂

活性污泥处

法1.5-3h,曝气时间短差

于生长旺盛期

稳定性高,对进水水

解决剩余污泥，加强

延迟曝气法质、水量变化适应性池体容积大、基11

内源呼吸高、

强、不需初沉池

混合液曝气完成吸吸附时间短、吸附池

容积小：再生池回流限制有机物降解

吸附再生法附作用（降低BODJ,

回流污泥泥气完成污泥，容积也小;有化，处理效果低

活性污泥再生一定抗冲击负荷能力

供氧速度、污水浓度、去除率不高，可保

完全混合法底物浓度•致：抗冲口浓度=反应器内

击负荷机负荷低产生卷

污泥产量低,饱和

深层曝气法DO对地下水的在

浓度随深度增加增加

提高生物处理速率，

氧浓度以上代替

90%处理效果好，污泥沉

纯氧曝气法空气，上L在密闭容器故障？

中可回收降性好，剩余污泥少,

占地小,臭气少

厌氧消化富含氨氮提供钗源,克服了高

克劳斯法的上清液加到回流碳水化合物带来的污

污泥•起曝气硝化泥膨胀问题

吸附-生物降效果稳定，抗冲击负A级吸附再生产，

解匚艺（AB将吸附与降解分开荷，根据经济实力分大，出水效果比他

法）期建设套回流设备,管

曝气池兼具二沉池功

对污泥再曝气（可进

序批式活性能：耐冲击负荷;反

行硝化、反硝化）再

污泥法应推动力大：操作乂

进水

活：污泥沉降性好

延时曝气特殊形式,

/I.・，一•>>1•口>•*>-L1_1.、“一

6/10

气体传递原理和曝气设备：双模理论：

1.气液两相接触的自由界面附近，分别存在做层流流动的气膜和液膜。在其外侧分别为

气相主体和液相主体，两个主体均处于紊流状态，紊流程度越高，对应的层流膜厚度越薄

2.在两膜以外的气、液相主体中，由于液体的充分湍动（紊流），组分物质的浓度基本

上是均匀分布的，不存在浓度差。没有任何传质阻力（或扩散阻力）。气体从气相主体传

递到液相主体，又有的传质阻力仅存在于气、液两层层流液膜中。

3.在气膜中存在着氧的分压梯度，在液膜中存在氧的浓度梯度，是氧转移的推动力。在

气、液两相界面上，两相组分物质浓度总是互相平衡，界面上不存在传质阻力。

4.氧是难溶气体，溶解度小，传质阻力主要在液膜上，通过液膜的传质速率是氧转移过

程的控制速度。

氧转移的影响因素：K（污水）cS（污水）Lal.污水水质：有机物；盐分KLa（清

水）cS（清水）2.水温:TtKLatcSI

3.氧分压OS氧转移速率与供气量的计算：GS0.28EA

曝气设备：鼓风曝气和机械曝气

1.鼓风曝气：空气过滤器、鼓风机、空气输配管、扩散器

扩散器：微气泡、小气泡、中气泡、大气泡（对应阻力I）

2.机械曝气：（按传动轴安装方向）竖轴、卧轴式

去除有机污染物的活性污泥法过程设计

脱氮除磷活性污泥法工艺及设计：

脱氮、除磷基本理论：

脱氮：氨化-硝化-反硝化作用

氨化：微生物分解有机氮化合物产生氨。可在好氧或厌氧条件下进行

硝化：亚硝化菌和硝化菌作用下，将氨态氮转化为好氧条件N02、

循环活性污满足脱氮除磷+序批

避免污泥膨胀

泥工艺式特点，最主流

N03

反硝化：缺氧条件下，在反硝化菌转化为氮气。N02、N03

前置缺氧-好氧生物脱氮工艺：

将反硝化段设置在系统的前面，反硝化反应以污水中有机物为碳源，曝气池混合液中含

有大量硝酸盐，通过内循环回流到缺氧池中，在缺氧池内进行反硝化脱氮。特点：反硝化

产生碱度补充硝化反应之需；利用原污水中有机物，无需外加碳源；利用硝酸盐作为电子

受体处理进水中有机污染物，节省后续曝气量，反硝化菌对碳源的利用更广泛，包括难降

解有机物；前置缺氧池有效控制污泥膨胀。脱氮效率一般70%左右，出水中仍有一定浓度

硝酸盐，二沉池中，可能进行反硝化，造成污泥上浮，影响出水水质。

I：艺优点缺〉

除磷：在厌氧-好氧或厌氧-缺氧交替运行中，利用聚磷菌厌氧释磷好氧（缺氧）超量吸

磷AP/O工艺：厌氧-好氧，微生物吸收磷是可逆的，过长时间的曝气时间及污泥在沉淀池

中长时间停留都可能造成磷的释放。

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第十三章生物膜法

生物膜：微生物细胞在水环境中，能在适宜的载体表面牢固附着，生长繁殖，细胞胞外

多聚物使微生物细胞形成纤维状的缠结结构

生物膜法原理（吸附和稳定）

影响生物膜法处理效果的主要因素：进水底物的组分和浓度、营养物质、有机负荷及水

力负荷、溶解氧、生物膜量（主要指标：生物膜厚度与密度）、pH

生物膜的6大特征：

微生物方面的特征：

微生物种类丰富，生物食物链长

存活世代时间长的微生物，有利于不同功能的优势菌群分段运行。

处理工艺方面的特征：

对水质、水量变动有较强的适应性

低浓度污水的处理

剩余污泥排放量少

运行管理方便

生物滤池基本流程：

由初沉池、生物滤池、二沉池组成。进入生物滤池的污水，必须通过预处理，去除悬浮

物、油脂等会堵塞滤料的物质，并使水质均化稳定。二沉池可截留滤池中脱落的生物膜。

1.低负荷（普通）生物滤池：处理效果好；占地面积大，易堵塞，灰蝇多影响环境高

负荷生物滤池：池体小；负荷高时，有机物转化较不彻底，排除的生物膜易腐化

2.塔式生物滤池：负荷高、生物相分层明显、滤床不易堵、占地小

回流目的：

降低进水浓度，稳定水质、水量，提高出水水质；增加水力负荷，是老化的生物膜易脱

落

生物接触氧化法：

特点：填料比表面积大，池内充氧条件好。具有较高的容积负荷

无需污泥回流，不存在污泥膨胀问题，运行管理方便

对水质水量的骤变有较强的适应能力

有机容积负荷较高时，污泥产率较低

工艺流程：单级式、二级式、多级式

第一级接触氧化池内微生物处于对数增长期和减速增长期前段，生物膜增长较快，有机

负荷较高，有机物降解速率较大；后续接触氧化池内微生物处于生长曲线的减速增长期后

端或生物膜稳定期，生物膜增长较慢，处理水水质逐步提高。

曝气生物滤池：

优点：投资上，不需设二沉池，水力负荷、容积负荷高于传统污水处理工艺，停留时间

短，节省面积和建设费用；工艺上，生物量大，微絮凝作用抗冲击负荷能力较强，耐低

温，不发生污泥膨胀，出水水质高；运行上，易挂膜；氧传输效率高，曝气量小，供氧动

力消耗低，处理单

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同时脱轨除磷；反硝化过程为硝化提供回流污泥含有硝酸盅进

A7O碱度：反硝化过程同时去除有机物；污有影响：脱徂收内回流1

泥沉降性能好化菌都需易!■

同时脱氮除磷：厌氧区释磷无硝酸盐干

扰：无混合液回流时,流程简单节能；厌氧释磷得不到优质易

倒置A7O反硝化过程同时去除有机物：好氧吸磷流时总氮去除

充分：污泥沉降性能好

位污水电耗地，自动化程度高，运行管理方便。

缺点：对进水SS要求高，否则易引起滤料结团、堵塞；水头损失较大，进水提升水头

损失大；反冲洗是决定滤池运行的关键因素：冲洗不充分，可能出现结团现象，操作中，

反冲洗出水回流入初沉池，对初沉池冲击负荷较大；滤料随水流失等问题

类型构造特点

普通生物滤池运行简单，对水量水质承考

滤床和池体，布水

生物滤池高负荷生物滤池能力较强,脱落的生物膜电

设备，指水沟系统

塔式生物滤池实,易在二沉池中去除

不会发生堵塞,净化效仪

单轴单级旋转圆盘，转动中

生物转盘法单轴第级心轴，动力及减速好：能耗低，管理方便：J

地面积较大；有气味产生

多轴多级装置，氧化槽

府环境有定的影响

容积负荷高,氧利用率高

生物接触氧池体、填料，进水

无需污泥回流,无污泥膨月

化法布气

的问题

池体，布水系统，

曝气生物滤上向流式，下向布气系统，承托

池流式层，滤层,反冲洗

系统

原理

塘内存在细菌,藻类，原生生物的共生系统,利用生物氧化

稳定塘上层好氧，中层兼性，下层厌氧

在无轨状态下净化污水，有机负荷高（产酸发酵，甲烷发住

人工曝气

对悬浮固体的去除（过滤截留,沉淀，生物吸附，作物阻南

污水的土地利用

BOD的去除（过滤,吸附截留,然后微生物降解）

（利用农田,森林

械的去除（吸附,生物脱氮,挥发）

等上壤-微生物-植

P的去除（植物根系吸收，生物吸附和沉淀过程）

物构成法的陆地

军态系统,对污水金属元素的去除（吸附沉淀，离广交换，螯合）

痕量有机物去除（挥发，光分解,吸附，生物降解）

进行综合净化处

病原微生物去除（过滤,吸附,化，辐射，生物捕食，置于

理的生态工程）1

地点去除）

人工湿地填料，植物，微生物，动物作用

第十四章稳定塘和污水的土地利用

方法或反闷器特点优点

在一个消化池内进行算话，甲

传统消化法设备简单

烷化和固液分离

第十五