环境保护概论课件-第五章-水污染及其防治

第五章水污染及其防治5-1概述一水体的概念

1．水体：是指表面被水覆盖的自然综合体.

水悬浮物底泥水生生物

2．分类

地表水(landwater)

地下水(groundwater)

降水(precipitation)11/1/20241二、水的物理化学性质

1．结构极性分子

2．特性

比热、相变热、生成热较大原因：极性分子氢键缔合性质：可以储存能量,使地面温度变化不大,体温稳定吸收太阳能,水可以蒸发调节气候

参与糖类合成

大的表面张力产生毛细现象

4

C时的密度最大,便于水生物生存

介电常数大,水中物质以离子态存在,“通用溶剂”

物理常数和基准物标准：

溶沸点、密度、热单位、海平面、中性酸碱度等11/1/20242三、天然水中的主要物质

悬浮物0.1m

1．成分胶体物质0.1~0.001m

溶解物质<10-9

m,8大离子

Ca2+、Mg2+、K+、Na+、CO32-、HCO3-、

SO42-、Cl-.2．矿化过程（参考第三章）

离子在天然水中的积累过程,称为天然水的矿化过程.

3．矿化度

水中溶解性离子的总量(主要是8大离子).11/1/20243四、我国水资源概况（参考第三章）

1．水资源是指可供人们经常可用的水量;或者说是在某一地区内逐年可以得到更新和恢复的淡水资源量.2．淡水1升含可溶物质盐不多于1克的水或者说含盐度不超过

0.1%的水.3．地球水资源的分布

地球上水资源分布不均海洋占地表面积的71%

海水的水量占总水量的97.41%

淡水占2.59%,除两极外可用的为0.0342%.11/1/20244

地球上水的分配情况%（参考第三章）

地球上的水的总量分配所占百分率%

海水(seawater)97.41

淡水(landwater)2.59

（其中淡水的分配）

冰盖、冰川1.984

地下水0.592

水冻层中的冰0.0216

湖泊水0.0127

土壤水0.0012

大气水0.0009

沼泽水0.0008

河流水0.0002

生物体水0.0001

11/1/20245地球上淡水量示意图11/1/20246

4．地球上水资源及其特性

循环性(可再生性)

不均匀性存在形式多样性不可替代性社会性

5．我国水资源特性

水资源丰富总量世界第六(年径流量为27100亿m3),人均109位分布不均衡降水过于集中污染严重11/1/20247全国人均2330m3,相当于世界人均的(1/4)

河南人均480m3,居全国第22位（西北人均1781m3）

郑州人均212m3,为全国的(1/10),河南的(1/2)

现代化社会要求0.6~0.7m3/人,天郑州市日均供水量为110万吨，居全国城市的21位。

郑州市水资源总量13.39亿立方米，人均水资源占有量212立方米，是全省人均水平的二分之一，不足全国人均水平的十分之一。

郑州市已经建成日处理污水40万立方米的王新庄污水处理厂，目前，日处理污水30万立方米左右。五龙口污水处理厂已经建成投产，马头岗污水处理厂正在进行实施建设（07年7月投产，日处理污水30万吨），同时配套建设了污水回用工程，努力实现污水资源化。

《郑州日报》2004-09-09（4）11/1/202482005年7月1日起郑州市水价上调用水类别现行综合水价污水处理费征收南水北调工程基金7月1日后水价1.生活用水2.250.152.402.工业用水2.800.253.053.行政事业用水2.800.253.054.经营服务业用水3.800.254.055.特殊行业用水10.200.2510.45郑州市从2005年7月1日起，开征南水北调工程基金。居民生活用水价格调至每立方米2.40元。

《大河报》2005-06-28（C02）11/1/202495-2水体的污染一、定义

是指排入水体的污染物在数量上超过了该物质在水体中的本底含量和水体的环境容量，从而导致水体的物理特征、化学特征和生物特征发生不良变化，破坏了水中固有的生态系统，破坏了水体的功能及其在经济发展和人民生活中的作用。二、水体污染源

1．工业废水（industrialwastewater）

2．生活污水（domesticwater）

3．农药生产及使用（farmchemical）

4．地面径流（runoff）

5．其他污染物（others）11/1/202410三、水体中主要污染物

物理热、辐射、淤泥沉积学科分类化学

生物细菌、病毒

无机无毒物

化学物质分类无机有毒物

有机无毒物

有机有毒物

分类方法繁多美国环保局分为8类11/1/202411

1．需氧污染物

1）定义：在微生物作用下,水中有机物需氧消耗分解为简单无机物所需氧量.20C,1atm,DO=0.00917g/L例如：

若某水体中含有0.010g/L(10ppm)有机污染物,则全部分解这些有机物需要消耗多少的氧气?解：

C6H10O5+6O26CO2+5H2O162192

需氧量为：0.010g/L(192/162)=0.012g/L

在正常大气压下,

20C,1atm,DO=0.00917g/L,水中有机物过多,势必造成水中溶解氧缺乏,使水体变臭.

11/1/202412

2）需氧指标

溶解氧(DO,dissolvedoxygen)

生化需氧量(BOD,biochemicaloxygendemand)

化学需氧量(COD,chemicaloxygendemand)

总有机碳(TOC,totalorganiccarbon)

总需氧量(TOD,totaloxygendemand)

理论需氧量(ThOD,theoreticaloxygendemand)11/1/202413

溶解氧DO(dissolvedoxygen)定义：溶解于水中的分子氧.单位：mg/L(ppm,partspermillion)DO~T的关系1atm,TC：10152025303540S(ppm)11.3310.159.178.387.637.106.60意义：水质好坏的一个重要标志饮用水DO>5mg/LDO3~4mg/L许多鱼类难以生存

11/1/202414五日生化需氧量BOD5,biochemicaloxygendemand定义：水中有机物经微生物分解所需氧量单位：mg/L(ppm)

含碳有机物BOD5来源含氮有机物还原性无机离子BOD5分解的两个阶段

有机物碳化阶段:

蛋白质氨基酸氨,共需20天,5天可以分解70%

氨硝化阶段:

氨硝酸、亚硝酸,变化缓慢,该阶段对环境影响较小.意义：BOD5<2清洁水；BOD5>10水质很差

11/1/202415

化学需氧量COD,chemicaloxygendemand定义：化学氧化剂氧化水中有机污染物所需氧量.单位：mg/L(ppm)说明：

有些有机物不能被微生物氧化而被氧化剂氧化；

若水质稳定,则水体中COD~BOD之间有比例关系；

一般CODMn较CODCr的值低。11/1/202416总有机碳TOC,totalorganiccarbon定义：包括水体中所有有机污染质的含碳量。(先除去无机碳).单位：mg/L(ppm)测定方法：化学氧化燃烧(Pt作为催化剂),由CO2量得出TOC的量.

总需氧量TOD,totaloxygendemand定义：有机物和碳、氢、氮、硫等全部被氧化所需氧量.单位：mg/L(ppm)测定方法：Pt作为催化剂,在900C时燃烧所需氧量.11/1/202417理论需氧量ThOD,theoreticaloxygendemand定义：根据化学方程式计算的有机物完全氧化时所需氧量.单位：mg/L(ppm)意义：对废水作全化学分析以后的计算值计算出来所需氧量.11/1/202418说明：

各氧参数之间的关系：

ThODTODCODCrBOD20BOD510092836558

成分比较固定的污水,其BOD5

的值与CODCr

的值之间能够保持一定的相关关系.而BOD5/CODCr的比值可作为衡量污水是否适宜于采用生物处理法进行处理(即可生化法)的一项指标,其值越高,污水的可生化性越强.

一般认为（BOD5/CODCr）>0

3即可生化处理。

BOD5<CODCr的原因有：

许多能被K2Cr2O7氧化的有机物不能通过生化作用氧化.

有些无机离子可被无机氧化剂氧化,而生化法不行.11/1/202419例题：用Na2SO3处理某工业含铬废水,已知水量为5m3/d,含浓度为100mg/L,为将水中Cr6+全部还原为Cr3+,每天需用多少Na2SO3?解：由所给条件可以得出含铬废水量为

(5103)L/d0.110-3kg/L=0.5kg/dNa2Cr2O7+3Na2SO3+4H2SO4Cr2(SO4)3+4Na2SO4

+4H2O

2mol/L3mol/L0.5x2523126x=(3780.5)/104=1.82kg/d11/1/202420

2.

有毒物质

无机有毒物：重金属(Pb、Cr、Cd、Hg、As)、CN-

有机有毒物：农药、芳香烃类、高聚物等

1)重金属燃料燃烧来源采矿冶炼

三废排放

沉淀：M(OH)x、MS、MCl

迁移变化吸附：底泥

配合~螯合：

氧化~还原：

毒性效应：1~10mg

危害不易降解,价态可变,可生化为有毒物

可以分散或生物富集11/1/202421

2)CN-

工业：电镀;煤气厂例如镀锌液中含来源NaCN120~180g/L

高炉：C~NH3、CH4~NH3

水体中的净化作用

挥发可达90%：CN-+CO2+H2OHCN+HCO3-

氧化分解可净化10%：2CN-+O22CNO-

CNO-+2H2ONH4++CO32-

危害：剧毒,口服50(0.3~0.5)mg就使人致死.急性中毒抑制细胞呼吸,造成人体组织严重缺氧.

生活水：

<0.05ppm

地面水：

<0.2ppmH—O—CN

工业废水：

<0.5ppm11/1/202422

3)有机氯化合物

来源：农药、石油化工的合成生产过程及有关产品使用过程中排放的污水

比较稳定特性脂溶性物质

有害健康

可被耗氧微生物分解而消耗水中氧气

例如多氯联苯(PCB),一种无色或淡黄色粘稠液体,微溶于水(S.：1mg/L),可生物富集几十万倍浓度.

危害：

含氯原子愈多,愈易在脂肪组织和器官中蓄积，毒性愈大.

主要影响皮肤、神经、肝脏破坏钙的代谢，导致骨骼、牙齿的损害。11/1/202423

3.

悬浮固体物质(SS,SuspendedSolid)

矿石、建筑废物

1)来源

农田水土流失

岩石自然风化

2)过滤沉淀即可分离

截断光线,减少光合作用并妨碍自净作用

3)危害伤害鱼鳃,导致鱼的死亡

是各种污染物的载体,随水迁移11/1/202424

4.

酸、碱、盐等无机污染物

1)来源：各类化工废水

改变pH,破坏自然缓冲作用,影响微生物

2)危害水质恶化,土壤酸化,影响动植物生长

增加水的硬度,影响淡水生物及饮用11/1/202425

5.

植物营养物

农田施肥(N、P、K)、硝石、鸟粪

1)来源农业废弃物(豆科植物,牲畜粪便)

生活和工业废水

雨雪对大气淋洗和地面径流

水体富营养化,使水体衰老死亡

2)危害

判断标准：与N、P含量有关

总P>20mg/m3

富养化指标总无机N>300mg/m3

叶绿素300mg/m3

11/1/202426水体富营养化(eutrophication)示意图11/1/202427

6.

油类污染物

石油的开采、储运、炼制和使用过程排出

1)来源船舶运输事故、洗刷

沿海、沿河工业排放含油废水

其他：各类含油废气沉降

影响海洋生物的生长,降低海滨环境的使

2)危害用价值,破坏海岸设施影响局部地区的水文气象条件和降低海洋的自净能力11/1/2024287．热污染（见第七章）8．致病污染物

生活污水

1)来源医院污水

生物制品厂、制革、屠宰生物粪便

2)危害致病,爆发大规模流行性疾病11/1/202429四、水体污染的危害

1．危害人体健康

2．影响工农业生产

3．对水生生态系统的危害11/1/2024305-3水体的自净作用(self-purification)一、定义：污染物排入水体后,经物理、化学和生物等的综合净化过程,使污染物浓度自然降低的作用.二、净化机制

1．物理净化：稀释、扩散、沉淀等

11/1/202431

2．化学净化

氧化还原

酸碱反应分解、化合、吸附反应配位螯合放射性蜕变

3．生物净化微生物对有机物的氧化分解作用

4．杀菌净化

在日光紫外线的照射作用下水生物间的拮抗作用噬菌体的噬菌作用微生物不适宜的环境因素作用下11/1/202432三、水体自净过程中污染物的转归

1．定义：污染物经过物理、化学、生物学作用后的转化和迁移作用.2．类型11/1/202433稀释：化学性质稳定而不易分解的毒物,其存在形态和数量基本保持不变,只能随流而稀释.

挥发：具有挥发性物质被逸散到大气中.

重力沉降：悬浮物因重力作用而沉降于水底的底质中,如重金属.

有机物氧化分解：需氧污染物和植物营养物被微生物生化分解成简单的无机物.

生物转化：某些污染物经细菌或者酶催化使之生物转化,可能毒性增加.

生物富集：水生生物吸收后,可不断蓄积而富集.11/1/202434四、水体中BOD~DO的关系

1．耗氧作用

有机物分解作用有机体呼吸作用

2．复氧(曝气)作用

空气中氧气溶解于水中水生植物光合作用产生氧气

3．污染河流中BOD~DO变化曲线图：11/1/202435河流中BOD～DO变化曲线图（图5-3）

11/1/2024365-4污水防治技术一、概述

1．水体污染控制的基本途径

改革生产工艺、减少用水量

1）减少排量重复利用废水回收有用产品

2）妥善处理城市及工业废水

3）加强对水体及其污染源的监测和管理

对工业废水排量及浓度监测管理对水体卫生特征、经济指标的监测管理11/1/20243711/1/202438中水利用工艺流程图

11/1/202439

2．污水水质指标

pH

悬浮固体SS（SuspendedSolid)

总固体TS（Totalsolid）化学需氧量（COD）生化需氧量（BOD）

氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮

总P

氯化物溶解氧（DO）大肠菌群数：单位体积水中所含的大肠菌群的数目.个/L,

是常用的细菌学指标.11/1/202440二、污水处理技术概论

物理法按处理原理化学法好氧生化法厌氧兼氧一级(初级)----物理法：达不到排放标准按处理精度二级(生物)----生物法：可达到排放标准三级(高级)----化学法：可达到饮用标准

11/1/202441基本方法基本原理单元技术物理法物理或机械的分离过程均衡与调节、筛滤、沉淀、气浮浮选、离心分离化学法加入化学物质与污水中的有害物质发生化学反应的转化过程中和、混凝、氧化、还原、吸附、离子交换、膜分离分解、化学沉淀等生物法微生物在污水中对有机物进行氧化、分解的新陈代谢过程活性污泥、生物滤池、生物转盘、氧化塘、厌气消化、膜分离等表污水处理方法分类11/1/20244211/1/202443三、物理处理法

1．均衡与调节

2．筛滤11/1/20244411/1/202445

3．沉淀

1）定义：是利用污水中悬浮物密度比水大而借助于重力作用下沉的原理

自然沉淀

2）分类混凝沉淀

化学沉淀

平流式沉淀池竖流式沉淀池

3）设备

辅流式沉淀池斜管(板)式沉淀池11/1/202446

4）影响沉淀效果的因素

同离子效应盐效应酸效应络合效应水温的影响

5）主要沉淀剂

OH-：

S2-：

CO32-：

X-：

Ba2+：

Cr6+：11/1/2024476）沉淀法处理污水实例

BaCl2(BaCO3)处理Cr6+：

Cr2O72-+H2O2CrO42-+2H+

Ba2++CrO42-2BaCrO4

2Ba2++Cr2O72-+H2O2BaCrO4+H+

石灰--苏打法除去Ca2+和Mg2+,又称硬度沉淀法.&先分析得到水中Ca2+和HCO3-的含量；&按照2molHCO3-：1molCa(OH)2的比例,加适量石灰反应；

Ca(OH)2

Ca2++2OH-2HCO3-+2OH-2CO32-+2H2OCa2++CO32-CaCO3

&按照1:1摩尔比加Na2CO3,除去Ca2+。

Ca2++CO32-CaCO3

11/1/202448

4．气浮浮选(floatation)1)定义：向废水中通入或使之产生大量的微小气泡作为载体,使废水中微细的疏水性悬浮颗粒(固态颗粒或液态颗粒)粘附在气泡上,随气泡升到水面,形成泡沫层,然后用机械方法撇除.

废水中分离出脂肪、油类、纤维等

2)适用范围浓缩剩余活性污泥浓缩化学混凝污泥

机械法

3)方法压力溶气法电解气浮法11/1/20244911/1/2024505．离心分离T06型离心式分离器11/1/202451四、化学处理法

利用化学作用来处理或回收废水中溶解性物质或胶体物质.1．中和法

酸度：3~4%以上应回收.如利用金属酸洗废水制硫酸亚铁、化肥等.3~4%以下的应中和除去,主要用工厂碱性废水,电石渣、锅炉灰、滤料、石灰类碱性物.

废无机酸(如硫酸、盐酸);

碱性：

酸性废气(如CO2、SO2等烟道气);

酸性废水11/1/20245211/1/202453

2．混凝（coagulation）

1)定义：向水中投加药剂,进行水与药剂的混合,从而使水中的胶体物质产生凝聚和絮凝,这一综合过程称之.

凝聚：投入大量正离子电解质,使得胶体微粒相互聚结,这个过程称之.

絮凝：由于高分子物质的吸附架桥聚合而使微粒相互粘结的过程称之.

2)胶体颗粒的结构：[(胶核+吸附层)=胶粒]+扩散层

胶体颗粒稳定性原因

微粒的布朗运动胶体颗粒同性电荷间的静电斥力胶体颗粒表面的水化作用11/1/202454

3)使胶体颗粒沉淀的作用原理：

加入带相反电荷的胶体,使产生电中和作用；加入与水中胶体颗粒电荷相反的高价离子；增加水中盐类浓度,使胶体带电层受到压缩,减小电位。

4)常用混凝剂

无机混凝剂：Al3+、Fe3+

混凝剂有机混凝剂：聚丙烯酸钠、纤维素钠、聚丙烯酰胺

絮凝剂调节或改善混凝条件的助凝剂：碱性物助凝剂如CaO、Ca(OH)2、NaHCO3.

改善絮凝体结构的高分子助凝剂：聚丙烯酰胺11/1/202455

5)影响混凝效果的主要因素

水温：不宜过低,最佳温度为20~29C.

水的pH：Al3+：pH=6.0~8.5Fe3+：pH=8.1~9.6

水中杂质的成分、性质和浓度的影响混凝剂投加时与水的混合速度刚加入时,混合速度应快,使生成的胶体迅速扩散混合以后,混合速度不宜过快,以免打碎已经生成的絮凝.

接触介质若水中保持一定数量的泥渣层,可使混凝过程加快.11/1/202456

11/1/202457

3．氧化还原法（起到重要的作用）

氧化可使废水中部分有机物分解,具有消毒杀菌作用；还原可使高价态有毒离子转化为无毒离子。

1)常用试剂

氧化剂：O、O2、O3、Cl2、KClO3、HNO3、H2SO4、K2Cr2O7、KMnO4、

H2O2

还原剂：Fe、Zn、Al、C、Fe2+、H2SO3、NaBH4、CO、H2S2)废水的氯化

机理：氯气发生歧化反应,形成HClO强氧化剂.

作用：消毒降低BOD,消除或减小色度和气味.11/1/202458

3)Cl2或ClO-处理CN-

机理可以分为两步

(一)pH=10~11：CN-+2OH-+2Cl2CNO-+2Cl-+H2O(二)pH<4水解：CNO-+2H2OCO2+NH3+OH-

或者pH=8~8.5,继续氧化：

2CNO-+4OH-+3Cl22CO2+N2+6Cl-+2H2O

说明：

CN-是良好配体,氧化剂应该过量.CN-是良好配体,可降低毒性,但有潜在危险性.

还可以采用电解法或离子交换树脂回收CN-：石墨为阳极：

CN-+2OH--2eCNO-+H2O

投放氯化钠2CNO-+4OH--6e2CO2+N2+2H2O

铁板为阴极：

2H++2eH2

11/1/202459

4)还原法处理Cr6+

还原剂：FeSO3--Ca(OH)2；NaHSO3；SO2；Fe屑；H2S2O5

反应：Cr2O72-+Fe2+

Cr3++Fe3+

Cr3++3OH-Cr(OH)3

(控制pH在7.5~9.0之间)

11/1/20246011/1/2024614．吸附法

1）定义：溶质积聚在多孔固体表面的作用为之.2）吸附剂

固体物：活性炭、磺化煤、矿渣、硅藻土、粘土、

腐殖酸、椰壳、果核、木材等

吸附容量：与吸附剂总表面积有关.

吸附剂可以再生.3）吸附质：被吸附溶质11/1/202462

4）特点

应用范围广；

处理程度高,适应性强；

可以回收有用物质；

设备紧凑,管理方便。11/1/202463

5．离子交换法

1）定义：利用离子交换剂进行物质处理的方法.

离子交换剂：是一种带有可交换离子(阳离子或者阴离子)的不溶性固体,具有一定的空间网络结构,在与水接触时,就与溶液中的离子进行交换,即其中可交换离子溶液中的同符号离子取代,不溶性固体骨架在这一交换过程中不发生任何化学变化.2）分类阳离子交换剂：带有阳性可交换离子阴离子交换剂：带有阴性可交换离子

3）实例处理Cr6+

离子交换剂：季胺盐型强碱性阴离子交换树脂为主：

2RN-OH+CrO42-

(RN)2-CrO4+2OH-

再生：用NaOH溶液处理树脂,使CrO42-

高浓度回收.

优点：可处理低浓度的CrO42-.11/1/202464

11/1/202465

6．膜分离法

1）定义：利用膜的某些特性进行物质分离的技术和方法称之

渗析(dialysis)：使溶质通过膜的方法

2）分离方式渗透(osmosis)：使溶剂通过膜的方法

反渗透(reverseosmosis)：

电动势(电渗析)3）透过膜的推动力浓度差(扩散渗析)

压力差(反渗透,超过滤,反渗析)补充海水淡化：

蒸发法(目前以此为主)

反渗透(越来越重要,逐渐取代蒸发法)

电渗析冷冻浓缩11/1/202466

11/1/202467

P渗

膜(溶剂通过)

稀溶液浓溶液(废水)

膜技术反渗透示意图11/1/202468

4）乳化液膜分离技术(liquidsurfactantmembrane)

组成

外相膜相(液膜)内相

WOW

萃取膜溶剂：膜相液主体,具有一定黏度,保持成膜所需的机械强度,以防膜的破裂,占总量的90%以上,相当于萃取剂中的稀释剂.煤油、中性油、二甲苯等。流动载体：负责对指定溶质或离子进行选择性迁移,对膜分离中的选择性和通量起决定性作用.可以是萃取剂、配合剂等,如TBP、

TOA、TNA等.

表面活性剂：含亲水和疏水基团.Span、Tween、L113A等.

膜增强剂：增强膜强度黏度和稳定性.甘油、聚胺等.11/1/202469

分离机理

一型促进迁移(非流动载体液膜分离)

主要取决于被萃溶质在膜中的溶解度.溶解度大者,选择性越好.因此,关键是对于膜溶剂(溶某物而排它)的选择.

例如除酚技术：

膜相中：煤油+表面活性剂Span-80+0.5~2.0%NaON溶液高速搅拌形成油包水乳状液(O/W).投入废水中.废水相中：形成W/O/W液膜.乳状液球滴直径0.5~2.0mm.

内含NaOH.液膜将内相和废水相隔开,其厚度为1~10nm.

分离过程：苯酚易选择性通过油膜(溶于煤油)进入内相中,与NaOH反应生成酚钠(不溶于煤油而不可能返回废水相中),酚不断进入内相而富集.11/1/202470

W/O/W

废水相(料液)膜相(液膜)内相煤油+Span-80NaOH(0.5~2.0%)

苯酚ONa

+H+

OH+Na+11/1/202471二型促进迁移(流动载体液膜分离)

主要是使用了流动载体而选择性分离.流动载体在膜内外两个界面之间来回穿梭传递被迁移物质.例如除Cr6+.用中性胺等作为流动载体，Span-80为表面活性剂，中性油作膜体溶剂，内相用NaOH溶液，外内相界面上的离子交换反应为：[2H++Cr2O72-]（W）+2R3N（O）

[(R3NH)2Cr2O7]（O）4OH-(I)+[(R3NH)2Cr2O7](O)[2CrO42-+3H2O](I)+R3N(O)11/1/202472溶质M+流动载体X

配合物MX

料液膜相内相(NaOH)[2H++Cr2O72-]（W）[(R3NH)2Cr2O7](O)+4OH-(I)+2R3N（O）

[2CrO42-+3H2O](I)+[(R3NH)2Cr2O7]（O）2R3N(O)11/1/202473工艺流程及操作步骤内相油相回用

(NaOH)废液膜水制乳接触分离沉降澄清破乳

>2000r/min110r/min排内相

10min放排出（制乳接触分离沉降澄清破乳）

液膜分离技术流程示意图

11/1/202474五、生物处理法

1．微生物分类

CHNSP

好氧菌CO2,H2ONO3-SO42-,PO43-,aerobicCO32-,HSO4-.HPO42-

HCO3-H2PO4-

厌氧菌CH4NH3S2-PH3

anaerobicNH4+HS-

H2S11/1/202475

2．好氧生化处理法向废水中通入大量空气,促使pH=6~9

好氧微生物大量繁殖,控制条件T：20~30CBOD：N：P=100：5：11）活性污泥法(activatedsludgetreatment)

活性污泥：以微生物为主体的疏松的悬浮状褐色絮状泥粒.

活性(巨大表面积)具有很强吸附和分解有机物能力具有很好凝聚沉降性能,易于分离

活性污泥法：利用活性污泥氧化分解水中有机物方法.

提供充分氧气和适当浓度有机物(细菌养料)

条件

微生物与有机物充分接触(搅拌设备)

活性污泥应易与水分离,改善出水质量11/1/202476

曝气(aeration)

定义：空气中氧气溶于水中的作用.

方法：压力加注空气机械搅拌作用

工艺过程污水初次沉淀池曝气池

(均质)(活性污泥)

沉淀池污泥流量Qr,回流比r=(Qr/Qf)

处理水污泥流出11/1/202477

充足的氧气量

关键微生物品种与数量

机械曝气池示意图（图5-13）

11/1/202478圆形曝气沉淀池结构图（图5-13）

11/1/202479

2）生物膜法

定义：利用生长在固体填料(碎石,炉渣等)的生物膜净化污水的生物处理方法.

生物膜：是由微生物群体组成的粘液状薄膜.

形成过程

初生：

成熟：衰退：重复：特点

生物的这种渐进式更新和大块脱落,水质浑浊,需沉淀；稠密的膜结构,使有机物和氧气扩散困难,需高的DO。11/1/202480生物膜示意图（图5-14）

11/1/202481

3）氧化塘法(oxidationpond)与天然水体自净作用相似.

工作流程有机物氧化塘好氧菌作用生成CO2,NH4+,PO43-等

氧气+有机物光合作用藻类

(2~10天,BOD可除去75~90%)

氧化塘规模计算：

V：氧化塘容量(m3)；

LBOD：每日处理污水BOD总量(kg)；

t：氧化塘温度(C)。11/1/202482

11/1/202483例题：设某生物氧化塘水温为28C,日处理污水中BOD负荷总量为10kg,求该氧化塘的容积应是多大?

解：

4）污灌11/1/202484

3．厌氧生物处理法

又称谓甲烷发酵法(发酵降解、厌氧发酵),使有机物在无氧存在下分解生成甲烷等.1）定义：在断绝供氧的条件下,厌氧微生物降解有机物的方法称之.适用于处理高浓度有机废水.

酸化阶段

2）分解过程产生醋酸阶段产生甲烷阶段