水污染控制工程高廷耀程学习重点.doc

水污染控制工程 Wastewater Treatment
一、水质指标：物理指标、化学指标、生物指标
（一）BOD5（5日生化需氧量）：指5天内水中有机污染物被好氧微生物分解时所需氧量（mg/L）
（二）水体自净作用：以河流为例，指河水中污染物在河水向下游流动中浓度自然降低现象。
（1）物理净化：指污染物由于稀释、扩散、沉淀等作用，使河水污染物浓度降低过程。
（2）化学净化：指污染物由于氧化、还原、分解等作用，使河水污染物浓度降低过程。
（3）生物净化：由于水中生物活动，尤其是水中微生物对有机物氧化分解作用而使河水污染物浓度降低过程。
二、污水物理处理
（一）格栅（Screening）：在水处理中，格栅是用来去除可能阻塞水泵机及管道阀门较粗大悬浮物，并保证后续处理设备能正常运行一种装置。
Screening to remove large subjects,such as stones or sticks that could plug lines or block tank inlets.
(二)沉淀基础理论
1.沉淀法：利用水中悬浮颗粒和水密度差，在重力作用下产生下沉作用，以达到固液分离一种过程。
2.沉淀法四种用法：
1.污水处理系统预处理 （沉砂池—预处理手段去除污水中易沉降无机性颗粒物）
2.污水初步处理（初沉池）（经济有效地去除污水中悬浮固体和呈悬浮状态有机物）
3.生物处理后固液分离 （二次沉淀池，简称二沉池）
4.污泥处理阶段污泥浓缩 （污泥浓缩池）
3.沉淀类型
（1）自由沉淀：悬浮颗粒物浓度不高：沉淀过程中悬浮固体之间互不干扰，颗粒各单独进行沉淀，颗粒沉淀轨迹呈直线。沉淀过程中，颗粒物理性质不变。发生在沉砂池。
（2）絮凝沉淀：悬浮颗粒物浓度不高：沉淀过程中悬浮颗粒之间有互相絮凝作用，颗粒因相互聚集增大而加快沉降，沉淀轨迹呈曲线。沉淀过程中，颗粒质量、形状、沉速是变化。化学絮凝沉淀属于这种类型。
（3）区域沉淀（成层沉淀或拥挤沉淀）：悬浮颗粒浓度较高（5000mg/L以上）：颗粒沉降受到周围其他颗粒影响，颗粒间相对位置保持不变，形成一个整体共同下降，及澄清水之间有清晰泥水界面。二次沉淀池及污泥浓缩池中发生。
（4）压缩沉淀：悬浮物颗粒浓度很高：颗粒相互之间已压成团状结构，互相接触，互相支撑，下层颗粒间水在上层颗粒重力作用下被挤出，使污泥得到浓缩。二沉池污泥斗中及浓缩池中污泥浓缩过程存在压缩沉淀。
联系及区别：自由沉淀，絮凝沉淀，区域沉淀或成层沉淀，压缩沉淀悬浮颗粒浓度依次增大，颗粒间相互影响也依次增强。
（三）沉砂池 Grit chamber slow down the flow to allow grit to fall out.
1.设置沉砂池目和作用：以重力或离心力分离为基础，即将进入沉砂池污水流速控制在只能使相对密度大无机颗粒下沉，而有机悬浮颗粒则随水流带走，从而能从污水中去除砂子，煤渣等密度较大无机颗粒，以免这些杂质影响后续处理构筑物正常运行。
2.曝气沉砂池工作原理和平流沉砂池工作原理比较
平流式沉砂池是一种最传统沉砂池，它构造简单，工作稳定，将进入沉砂池污水流速控制在只能使相对密度大无机颗粒下沉，而有机悬浮颗粒则随水流带走，从而能从污水中去除砂子、煤渣等密度较大无机颗粒。
曝气沉砂池工作原理：由曝气以及水流螺旋旋转作用，污水中悬浮颗粒相互碰撞、摩擦，并受到气泡上升时冲刷作用，使粘附在砂粒上有机污染物得以去除。曝气沉淀池沉砂中含有机物量低于5%；由于池中设有曝气设备，它还有预曝气、脱臭、防止污水厌氧分解、除泡以及加速污水中油类分类等作用。

3.常用沉砂池形式：平流式沉砂池、曝气沉砂池、旋流沉砂池。
4.曝气沉砂池存在问题：
（1）砂中含有有机物。
（2）对被有机物包覆砂粒截留效率不高。
5.曝气作用：
（1）使有机物处于悬浮；
（2）砂粒摩擦及在气体剪切力和紊动条件下去除其附着有机污染物。
（四）沉淀池 Sedimentation tank
Settleable solids settle out and pumped away,while oils float to the top and are skimmed off.
沉淀池可分为普通沉淀池和浅层沉淀池。
沉淀池按工艺布置不同，可分为初沉池和二沉池。
沉淀池常按池内水流方向不同分为平流式、竖流式、辐流式。
沉淀池组成：进水区、出水区、沉淀区、贮泥区、缓冲区。

反应沉淀池效率参数—表面水力负荷（溢流率）在单位时间内通过沉淀池单位表面积流量。单位：m3/(m2·h)

（五）隔油池
1.废水中油存在形态：
可浮油（大于100um，依靠油水相对密度差而从水中分离出来）
细分散油（10—100um，长时间静置后可以形成可浮油）
乳化油（粒径小于10um，因水中含有表面活性剂而呈乳化状态）
溶解油。
2.隔油池（自然上浮法）
3.乳化油形成：
(1)由于生产工艺需要而制成乳化油。
(2)以洗涤剂清洗受油污染机械零件、油槽车等产生乳化油废水。
(3)含油（可浮油）废水在管道中于含乳化剂废水相混合，受水流搅动而形成。
4.破乳：由于乳化油油滴表面上有一层乳化剂形成稳定薄膜，阻碍油滴合并。如果能消除乳化剂作用，乳化油即可转化为可浮油。
5.破乳原理：破坏油滴界面上稳定薄膜，使油水得以分离。
6.破乳途径：
(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表面活性剂。
(4)通过剧烈搅拌、振荡或转动，使乳化液滴猛烈相碰撞并合并。
(5)如以粉末为乳化剂乳状液，可以用过滤法拦截被固体粉末包围油滴。
(6)改变乳状液温度（加热或冷冻）来破坏乳状液稳定。
(六)气浮法
1.气浮法是一种固—液分离或液—液分离技术。它是通过某种方法产生大量微细气泡，使其及废水中密度接近于水固体或液体污染物微粒粘附，形成密度小于水气浮体，在浮力作用下，上浮至水面形成浮渣而实现固—液或液—液分离。
2.气浮法必须满足条件：
（1）必须向水中提供足够量细微气泡。
（2）必须使废水中污染物质能形成悬浮状态。
（3）必须使气泡及悬浮物质产生粘附作用。

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3.按产生微细气泡方法，气浮法分为：电解气浮法，分散空气气浮法，溶气空气气浮法。
4.加压溶气气浮法基本原理

使空气在加压条件下溶解于水，然后通过将压力降至常压而使过饱和溶解空气以微细气泡形式释放出来。

加压溶气气浮法根据加压溶气水来源不同分为：全加压溶气流程，部分加压溶气流程，部分回流加压溶气流程。

a

基本流程
特点
流程图
优点
缺点
全加压溶气流程
将全部入流废水进行加压溶气，再经减压释放装置进入气浮池，进行固液分离。

（a）溶气量大，增加了油粒或悬浮颗粒及气泡接触机会；
（b）在处理水量相同条件下，它较部分回流溶气气浮法所需气浮池小，从而减少了基建投资。

由于全部废水经过压力泵，所以增加了含油废水乳化程度，而且所需压力泵和溶罐均较其它两种流程大，因此投资和运转动力消耗较大。

部分加压溶气流程
将部分入流废水进行加压溶气，再经减压释放装置进入气浮池，其他部分直接进入气浮池，进行固液分离

（a）较全流程溶气气浮法所需压力泵小，故动力消耗低；
（b）压力泵所造成乳化油量较全部溶气法低；
（c）气浮池大小及全部溶气法相同，但较部分回流溶气法小。

部分回流加压溶气流程
将部分清液进行回流加压，入流水则直接进入气浮池，进行固液分离。

（a）加压水量少，动力消耗省；
（b）气浮过程中不促进乳化；
（c）矾花形成好，后絮凝也少；

气浮池容积较前两种流程大。

5.加压溶气气浮法基本原理：
空气从水中析出过程分为两个步骤1.气泡核形成过程。2.气泡增长过程。
6.黏附：微细气泡及悬浮颗粒三种黏附方式：吸附，顶托，裹挟

7.投加化学药剂提高气浮效果：混凝剂、浮选剂、助凝剂、抑制剂、调节剂。
助凝剂作用是提高悬浮颗粒表面水密性，以提高颗粒可浮性。
8.压力溶气气浮法系统主要由三个部分组成：压力容器系统、空气释放系统和气浮分离设备。
空气释放装置功能是将压力溶气水减压，使溶气水中气体以微气泡形式释放出来，并能迅速均匀地及水中颗粒物质黏附，减压释放装置产生微气泡直径在20-100um。
9.气固比（a）：溶解空气量（A）及原水中悬浮固体含量（S）比值。

气固比选用涉及原水水质、出水要求、设备、动力等因素，对于所处理废水最好经过气浮实验来确定气固比，无实验资料一般取值0.005-0.06，废水中悬浮固体浓度不高时取下限，悬浮固体较高时，可选用上限。
10.废水处理中，气浮法及沉淀法相比较
及沉淀法相比较，浮上法具有以下优点：
① 浮上法表面负荷高，有可能高达12m3/(m2·h)，水在池中中停留时间只需10～20min，而且池深只需2m左右，故占地面积较少，节省基建投资；
② 浮上法具有预曝气作用，出水和浮渣都含有一定量氧，有利于后续处理或再用，泥渣不易腐化；
③ 对那些很难用沉淀法去除低浊含藻水，浮上法处理效率高，甚至还可去除原水中浮游生物，出水水质好；
④ 浮渣含水率低，一般在96%以下，比沉淀池污泥体积少2～10倍，这对污泥后续处理有利，而且表面刮渣也比池底排泥方便；
⑤ 可以回收利用有用物质；
⑥ 浮上法所需药剂量比沉淀池节省。
缺点：浮上法电耗较大，处理每吨废水比沉淀法多耗电约0.02～0.04kW·h；目前使用溶气水减压释放器容易堵塞；浮渣怕较大风雨袭击。

三、污水生物处理基本概念和生化反应动力学基础
（一）污水生物处理概念：利用微生物新陈代谢，将废水中有机物一部分转化为微生物细胞物质，另一部分转化为无机物或简单有机物方法。
1.根据参加代谢活动微生物对溶解氧需求不同，分为：好氧生物处理（存在分子氧），缺氧生物处理（存在化合态氧），厌氧生物处理（既无分子氧又无化合态氧存在）。
2.好氧生物处理法有：活性污泥法（悬浮生长法）和生物膜法（附着生长法）。
（二）污水生物处理基本原理
1.生物处理有机物去向：有机物被微生物摄取后，通过代谢活动，约有1/3被分解，稳定并提供其生理活动所需要能量，约2/3被转化，合成新细胞物质，即进行微生物自身生长繁殖。
2.生物处理有机物去向：有机物转化分为3个部分：一部分转化为可回收利用可燃性气体甲烷，一部分被分解为二氧化碳、水、氨、硫化氢等无机物，并为细胞合成提供能量；少量有机物则被转化、合成新细胞物质。
污水中生物脱氮处理过程中氮转化主要包括氨化（好氧或厌氧条件），硝化（好氧），反硝化（缺氧）（+同化作用）。
（三）脱氮除磷基本理论
城镇污水生物脱氮过程基本步骤：微生物经氨化反应分解有机氮化合物生成氨，再在亚硝酸盐菌和硝化细菌作用下，经硝化反应生成（亚）硝酸盐，最后经反硝化反应将（亚）硝酸盐还原为氮气。当进水氨氮浓度较低时，同化作用也可能成为脱氮主要途径。
（四）微生物生长规律和生长环境
微生物四个生长期：停滞期、对数期、静止期、衰老期
（五）微生物生长环境
①微生物营养：主要营养物质是碳、氮、磷。BOD5：N：P=100:5:1
②温度
③PH 6.5-8.5
④溶解氧（不低于2mg/L）
⑤有毒物质
（六）米氏方程
Km是半速度常数，是V=1/2Vmax时底物浓度
Monod方程
umax是u在限值增长底物（碳源）达到饱和浓度时最大值。
四、活性污泥法 Activates Sludge
The most common option uses microorganisms in the treatment process to break down organic material with aeration and agitation,then allows solids to settle out.Bacteria-containing “activated sludge” is continually recirculated back to the aeration basin to increase the rate of oganic decomposition.
（一）基本概念
1.活性污泥是一种茶褐色絮绒状小颗粒，是活性污泥处理系统核心，其上栖息着大量活跃微生物，在这些微生物作用下，具有将有机物转化为无机物活力。
活性污泥主体是细菌，多数是革兰氏阴性菌，原生动物在活性污泥中大量存在。
2.活性污泥法基本原理：
（1）通过充分曝气供氧，使大量繁殖微生物群体悬浮在水中，并利用从而降解污水中有机污染物（氧化分解有机物能力）；
（2）停止曝气时，悬浮微生物絮凝体易于沉淀及水分离，并使污水得到净化、澄清（良好凝聚和沉淀性能）。
3.活性污泥法基本流程——由曝气池、二沉池、曝气系统和污泥回流处理系统组成

4.活性污泥组成：
a.具有代谢功能活性微生物群体（Ma）
b.微生物（主要是细菌）内源代谢、自身氧化残留物（Me）
c.由原污水挟入难为细菌分解惰性有机物质（Mi）
d.由污水挟入无机物质（Mii）
5.活性污泥法净化机理：
① 吸附阶段：由于絮状活性污泥表面积很大(约2000～10000m2/m3)，在表面上富集着大量微生物，在其外部覆盖着多糖类黏液层，污水中悬浮和胶体物质被絮凝和吸附去除。这一过程能够在30min内完成，污水BOD去除率可达70%。它速率取决于：a.微生物活性程度；b.反应器内水力扩散程度及水动力学规律。前者决定活性污泥微生物吸附、凝聚性能；后者决定活性污泥絮凝体及有机污染物接触程度。
② 氧化阶段：被摄入细胞体内有机污染物，在各种胞内酶，如脱氢酶、氧化酶等催化作用下，微生物对其进行代谢反应。一部分有机物进行氧化分解，最终形成二氧化碳和水等稳定无机物质，并提供合成新细胞物质所需能量；另一部分有机污染物为微生物合成新细胞。
③ 絮凝体形成及絮凝沉淀阶段：氧化阶段合成菌体有机体絮凝形成絮凝体，通过重力沉淀从水中分离出来，使水得以净化。
6.活性污泥处理系统有效运行基本条件和要求是：
（1）废水中含有足够营养物质，有适当C：N：P。
（2）混合液中应含有足够溶解氧。
（3）活性污泥在反应器内呈悬浮状态，能够充分及废水相接触。
（4）避免对微生物有毒害作用物质进入。
（5）活性污泥浓度应保持适当。
（6）适当PH，活性污泥微生物最适PH介于6.5-8.5之间。
（7）适当水温。15-30℃
（8）有机负荷率
7.活性污泥性质和指标
（1）混合液悬浮固体浓度（mixed liquor suspended solids,MLSS）:指曝气池中单位体积混合液中活性污泥悬浮固体质量，也称之为污泥浓度。MLVSS代表混合液悬浮固体中有机物含量。
（2）污泥沉降比（settled volume，SV%）：指曝气池混合液静止30min后沉淀污泥体积分数，通常采用1L量筒测定污泥沉降比。
（3）污泥体积指数(sludge volume index,SVI)：指曝气池混合液沉淀30min后，每单位质量干泥形成湿污泥体积，常用单位为ml/g。

污泥指数能较好反映出活性污泥松散程度，凝聚和沉降性能。一般城市污水正常运行条件下SVI在100～150之间。SVI值过低，说明泥粒细小，无机质含量高，缺乏活性；过高，说明污泥沉降性能不好，并且已有产生膨胀现象可能。如果SVI>200，污泥难于分离，容易产生污泥膨胀。
（4）污泥密度指数（SDI）：指曝气池混合液在静置30min后，含于100mL沉降污泥中活性污泥悬浮固体克数。
（5）污泥龄（SRT）：又称污泥平均停留时间。指每日新增污泥平均停留在曝气池中天数，也就是曝气池全部活性污泥平均更新一次所需时间，或工作着活性污泥总量同每日排放污泥量比值。单位为d。
7.活性污泥法中污泥参数
(1)污泥产率系数：活性污泥每降解1kgBOD5所新生成活性污泥量。（0.4-0.7）
(2)污泥负荷率（F/M）：又称有机底物(F)及微生物量(M)比值,是指曝气池内单位质量活性污泥在单位时间内承受有机物含量。单位kgBOD5/(kgMLSS·d)(0.2-0.4)
(F/M比值是影响污泥增长速率，有机物去除速率，氧利用速率以及污泥吸附凝聚性能重要因素。F/M大，说明营养过剩，微生物繁殖过快，处在对数增长期，去除率高，但污泥不易凝聚沉降，沉降性能差。F/M小，说明营养过少，微生物由于缺乏营养而进入内源呼吸期，代谢自身细胞物质，影响去除效率，但沉降性能好。因此，在废水处理中，应控制BOD负荷在一定范围：高负荷：1.5～2.0；中负荷：0.2～0.5；低负荷：0.03～0.05。)
(3)污染物容积负荷：单位曝气池有效容积在单位时间内流入污染物量，kgBOD5/(m3·d)表示。
(4)水力停留时间：曝气池有效容积及污水流量之比值，表示污水在曝气池中平均停留时间。（6-10h）
8.活性污泥法优缺点
活性污泥法具有处理能力强，出水水质好等优点，是当今世界范围内应用最广泛一种废水生物处理工艺，但它也存在基建及运行费用较高、能耗较大、管理较复杂、易出现污泥膨胀和污泥上浮以及对氮、磷等营养物质去除效果有限等问题。
(二)活性污泥法发展
1.常用活性污泥法曝气池基本形式
（1）推流式曝气池：污水及回流污泥一般从池体一端进入，水流呈推流型，底物浓度在进口端最高，沿池长逐渐降低，至池出口端最低。
（2）完全混合式曝气池：污水一进入曝气反应池，在曝气搅拌作用下立即和全池混合，曝气池内各点底物浓度，微生物浓度、需氧速率完全一致。
（3）封闭环流式反应池：结合了推流和完全混合两种流态特点，污水进入反应池后，在曝气设备作用下被快速、均匀及反应器中混合液进行混合，混合后水在封闭沟渠中循环流动。封闭环流式反应池在短时间内呈现推流式，而在长时间内则呈现完全混合特征。
（4）序批式反应池（SBR）：属于“注水-反应-排水“类型反应器，在流态上属于完全混合，但有机污染物却是随着反应时间推移而被降解。其操作流程由进水、反应、沉淀、出水、闲置五个基本过程组成，从污水流入到闲置结束构成一个周期，所有处理过程都是在同一个设有曝气或搅拌装置反应器内依次进行，混合液始终留在池中，从而不需另外设置沉淀池。
2.活性污泥法主要运行方式
（1）传统推流式：污水和回流污泥在曝气池前端进入，在池内呈推流式流动至池末端，充氧设备设置沿池长均匀布置，会出现前半段供氧不足，后半段供氧超过需要现象。
（2）渐减曝气法：渐减曝气布置扩散器，使布气沿程递减，而总空气量有所减少，这样可以节省能量，提高处理效率。
（3）分布曝气：采用分点进水方式，入流污水在曝气池中分3-4点进入，均衡了曝气池内有机污染物负荷和需氧量，提高了曝气池对水质、水量冲击负荷能力。
（4）完全混合法：进入曝气池污水很快被池内已存在混合液所稀释、匀化，入流出现冲击负荷是，池液组成变化较小，即该工艺对冲击负荷具有较强适应能力；污水在曝气池内分布均匀，F/M值均等，各部分有机污染物降解工况相同，微生物群体组成和数量几近一致，曝气池内混合液需氧速率均衡。
（5）浅层曝气法：其特点是气泡形成和破裂瞬间氧传递速率是最大。在水浅层处用大量空气进行曝气，就可以获得较高氧传递速率。
（6）深层曝气法：在深井中可利用空气作为动力，促进液流循环。并且深井曝气池内，气流紊流大，液膜更新快，促使KLa值增大，同时气液接触时间延长，溶解氧饱和度也由深度增加而增加。
（7）高负荷曝气法：在系统及曝气池构造方面及传统推流式活性污泥相同，但曝气停留时间为1.5-3.0个小时，曝气池活性污泥处于生长旺盛期。主要特点是有机容积负荷或污泥负荷高，但处理效果低。
（8）克劳斯法(Kraus)：把厌氧消化上清液加到回流污泥中一起曝气，然后再进入曝气池，克服了高碳水化合物污泥膨胀问题。而且消化池上清液中富含氨氮，可以提供大量碳水化合物代谢所需氮。消化池上清液夹带消化污泥相对密度较大，有改善混合液沉淀性能功效。
（9）延时曝气法：曝气时间很长，活性污泥在时间和空间上部分处于内源呼吸状态，剩余污泥少而稳定，无需消化，可直接排放。本工艺还具有处理过程稳定性高，对进水水质、水量变化适应性强，不需要初沉池等优点。
（10）接触稳定法：混合液曝气完成了吸附作用，回流污泥曝气完成稳定作用。本工艺特点是污水及活性污泥在吸附池内吸附时间短，吸附池容积较小，再生池容积也较小，另外其具有一定抗冲击负荷能力。
（11）氧化沟：氧化沟是延时曝气法一种特殊形式，它池体狭长，池深较浅，在沟槽中设有表面曝气装置。曝气装置转动，推动沟内液体迅速流动，具有曝气和搅拌两个作用。
（12）纯氧曝气法：纯氧代替空气，可提高生物处理速度。在密闭容器中，溶解氧饱和度可提高，氧溶解推动力也随着提高，氧传递速率增加了，因而处理效果好，污泥沉淀性也好。
（13）吸附-生物降解工艺(AB法)：处理效果稳定，具有抗冲击负荷和PH变化能力。该工艺还可以根据经济实力进行分期建设。
（14）序批式活性污泥法（SBR法）：
1.工艺系统组成简单，不设二沉池，曝气池兼具二沉池功能，无污泥回流设备；
2.耐冲击负荷，在一般情况下无需设置调节池；
3.反应推动力大，易于得到优于连续流系出水水质；
4.运行操作灵活，通过适当调节各单元操作状态可达到脱氮除磷效果；
5.污泥沉淀性能好，SVI值较低，能有效防止丝状菌膨胀；
6.该工艺各操作阶段及各项运行指标可通过计算机加以控制，便于自控运行，易于维护管理。

3.氧化沟工艺特点：
（1）简化了预处理，氧化沟水力停留时间和污泥龄比一般生物处理法长，悬浮有机物可及溶解性有机物同时得到较彻底去除，排出剩余污泥已得到高度稳定，因此氧化沟可以不设初沉池，污泥也不需要进行厌氧消化。
（2）占地面积小，因在流程中省略了出次沉淀池、污泥消化池、有时还省略二次沉淀池和污泥回流装置，使污水处理厂总占地面积不仅没有增大，相反还可缩小。
（3）具有推流式流态特征，氧化沟具有推流特性，使得溶解氧浓度在沿池长方向形成浓度梯度，形成好氧、缺氧、厌氧条件。通过对系统合理设计及控制，可以取得更好除磷脱氮效果。
（三）气体传递原理和曝气设备
1.氧吸收率：指向混合液供给1kg氧时，水中所能获得氧量。评价鼓风曝气。
2.动力效率：指单位动力在单位时间内所转移氧量。评价机械曝气。

3.
KL—液膜中氧分子传质系数。
A—气液接触界面面积，m3
Cs—及界面氧分压所对应溶液饱和溶解氧值。
C—溶液中溶解氧浓度。
4.影响KLa值因素：
（1）溶解在水中憎水性有机物影响KLa值。
（2）水体温度同时影响KLa值和Cs值。
5.曝气作用：
1.向废水中供氧
2.起搅拌混合作用，使活性污泥处于悬浮状态，达到污泥同污染物、溶解氧充分接触。
6.曝气设备：鼓风曝气和机械曝气
鼓风机供应一定风量要满足生化反应所需氧量和能保持混合液悬浮固体呈悬浮状态，风压要满足克服管道系统和扩散器摩擦损耗以及扩散器上部静水压；空气净化器目是改善整个曝气系统运行状态和防治扩散器阻塞。
7.曝气设备性能指标：1.氧转移率2.充氧能力3.氧利用率
计算 好氧速度及基质BOD去除关系

Q-废水处理量
a’-平均转化1kgBOD需氧量
b’-微生物自身氧化需氧量
X-污泥浓度
V-污泥体积

（四）活性污泥法设计计算
污泥龄在污水处理系统设计和运行管理中作用。
污泥泥龄即生物固体停留时间，其定义为在处理系统（曝气池）中微生物平均停留时间。在工程上，就是指反应系统内微生物总量及每日排出剩余微生物量比值。活性污泥泥龄是活性污泥处理系统设计/运行重要参数。在曝气池设计中活性污泥法，出水水质，曝气池混合液污泥浓度、污泥回流比等都及污泥泥龄存在一定数学关系，由活性污泥泥龄即可计算出曝气池容积。而在剩余污泥计算中也可根据污泥泥龄直接计算每天剩余污泥。而在活性污泥处理系统运行管理过程中，活性污泥泥龄也会影响到污泥絮凝效果。另外污泥泥龄也有助于进步了解活性污泥法某些机理，而且还有助于说明活性污泥中微生物组成。
曝气池容积
Y—活性污泥产率系数，gVSS/gBOD
Q—预曝气时间相当平均进水流量，m3/d
S0—曝气池进水平均BOD5值
Se—曝气池出水平均BOD5值
X—曝气池混合液污泥浓度MLVSS
Kd—内源代谢系数，d-1

（五）活性污泥法运行和管理
1.活性污泥培养及驯化
培养：为活性污泥微生物提供一定生长繁殖条件，经过一段时间，就会有活性污泥形成，且在数量上逐渐增加，到最后达到处理废水所需污泥浓度。
驯化：对混合微生物群进行淘汰和诱导，不能适应环境条件和所处理废水特性微生物被抑制，具有分解废水有机物活性微生物得到发育，并诱导出能利用废水有机物酶体系。
2.污泥膨胀：指污泥体积增大而密度下降，污泥凝聚性和沉降性恶化，致使处理水浑浊现象。
3.污泥特征
（1）结构松散，质量变轻，沉淀压缩性差
（2）SV值增大，有时达到90%，SVI达到300以上，大量污泥流失，出水浑浊；
（3）二次沉淀池难以固液分离，回流污泥浓度低，无法维持曝气池正常工作*/
4.致使丝状菌大量繁殖原因：
（1）DO（溶解氧）菌胶团要求DO至少在0.5mg/L以上，丝状菌在DO低于0.1mg/L环境中也能较好生长，甚至在厌氧条件下残存而不受影响。所以，一般来说曝气池中溶解氧应保持在2mg/L。
（2）冲击负荷 负荷超过了正常负荷，污泥膨胀程度提供，絮凝体增大，絮体内部DO消耗提高，从而致使絮体内部缺氧，抑制菌胶团生长，也就提供了丝状菌生长低氧条件，丝状菌生长超过了菌胶团生长，导致污泥膨胀。
（3）营养条件变化 一般细菌在营养为BOD5：N：P=100：5:1条件下生长。如果N、P缺乏，C/N比升高，即碳水化合物相对过剩，过多，适宜丝状菌生长。
（4）硫化物 经验表明，含硫化合物高废水易发生由硫细菌引起丝状菌膨胀。
（5）有毒重金属冲击负荷 虽然重金属对丝状细菌和菌胶团都有抑制作用，但不能使丝状细菌消失，此时絮体呈针点状，使出水悬浮物浓度提高。
（6）PH值 丝状菌生长PH4.5-6.5，而菌胶团生长PH为6—8。
（7）温度 丝状菌适宜于高温生长，因此在高温环境下易发生污泥膨胀。菌胶团适宜中温。
5.其它常见问题：污泥上浮 泡沫问题
（六）二次沉淀池
1.二次沉淀池在功能上要同时满足澄清（固液分离）和污泥浓缩（使回流污泥含水率降低，回流污泥体积减少）两方面要求。
2.二次沉淀池构造可采用平流式、竖流式和辐流式沉淀池。但应注意一下特点：
（1）二次沉淀池进水部分要仔细考虑，应使布水均匀并造成有利于絮凝条件，使泥花结大。
（2）二沉池中污泥絮体较轻，容易被出水挟走，因此要限制出流堰流速。
（3）污泥斗容积，要考虑污泥浓缩要求。

五.生物膜法 Trickling Filters
These are beds of coarse media(often stones or plastic) 3-10 ft deep.Wastewater is sprayed into the air(aeration),and the allow to trickle through the media,break down material in the wastewater.Trickling fliters drain at the bottom;the wastewater is collected and then undergoes sedimentation.
（一）概述
1.生物膜法是污水土地处理人工强化法，依靠固着于固体介质表面微生物来去除废水中溶解性有机污染物，是一种被广泛采用生物处理方法。
2.生物膜形成过程：含有机分子水→生物膜附着生长载体表面→改良载体表面→浮游微生物细胞变成不可解吸细胞→摄取并消耗水中底物及营养物质→产生胞外多聚物，将生物膜紧紧地结合在一起→进入水中）
3.生物膜法主要特征（及活性污泥法相比）
（1）生物相特征
①生物多样化 能够形成一个复杂稳定复合生态系统
②食物链长 形成细菌—真菌—原生动物—后生动物—微型动物长食物链，生物膜上能够栖息高水平生物，污泥量低于活性污泥法。
③能存活世代时间较长微生物 由于呈固着态，生物固体平均停留时间长，因此在生物膜上能够生长世代时间较长、增值速度较慢微生物。
④生物膜法可分段进行并有利于培养优势菌种。
（2）工艺特征
①对水质、水量变动具有较强适应性，耐冲击负荷，并能够处理低浓度污水，生物膜反应器受水质水量变化而引起有机负荷和水力负荷波动影响较小，即使有一段时间中断进水或工艺遭到破坏，反应器性能亦不能受到致命影响，恢复起来也较快。
②污泥沉降性能良好，易于固液分离；剩余污泥产量少，降低污泥处理和处置费用。
③生物量高，处理能力大，净化功能显著提高。
④易于运行管理，节能、减少污泥膨胀问题
缺点：
（1）需要较多填料和支撑结构，在不少情况下基建投资超过活性污泥法；
（2）出水常常携带较大脱落生物膜片，大量非活性细小悬浮物分散水中使处理水澄清度降低。
3.生物膜法分类：
接触方式不同：填充式和浸渍式
填充式（沿固定表面流过，接触）：生物滤池 生物转盘
浸渍式（完全浸没鼓风曝气）：接触氧化法 生物流化床
4.生物膜法基本原理：生物膜法处理污水就是将污水及生物膜接触，进行固、液相物质交换，利用膜内微生物将有机物氧化，使废水获得净化，同时生物膜内微生物不断生长繁殖。
5.好氧生物膜培养有三种方法：自然挂膜法（带自然菌种污水），活性污泥挂膜法（活性污泥及污水混合），优势菌种挂膜法
（二）生物滤池
1.生物滤池构造：滤床、布水设备、排水系统三部分
2.理想滤料应具有以下特征：
（1）能为微生物附着提供大量表面积
（2）使污水以液膜状态流过生物膜
（3）有足够空隙率，保证通风（即保证氧供给）和使脱落生物膜能随水流出滤池。
（4）不被微生物降解，也不抑制微生物生长，有较好化学稳定性。
（5）有一定机械强度
（6）价格低廉
3.设置布水设备目是为了使污水能均匀地分布在这个给滤床表面上。
4.排水系统作用
（1）收集滤床流出污水和生物膜（2）保证通风（3）支撑滤料
5.生物滤池形式及适用条件
低负荷生物滤池：仅在污水量小，地区比较偏僻，石料不贵场合尚有可能使用。
高负荷生物滤池：适用于大部分污水处理过程，水力负荷及有机负荷都比较高。
6.影响生物滤池性能主要因素
（1）滤池高度：随着滤池深度增加，微生物从低级趋向高级，种类逐渐增多，生物膜量从多到少。各层生物膜微生物不相同，处理污水功能和速率也随之不同。
（2）负荷率（有机负荷N和水力负荷qF或qV）在低负荷条件下，随着滤率提高，污水中有机物传质速率加快，生物膜量增多，滤床特别是它表面很容易堵塞。在高负荷条件下，随着滤率提高，污水在生物滤床中停留时间缩短，出水水质将相应下降。
（3）回流（利用污水厂出水和生物滤池出水稀释进水做法称为回流，回流水量和进水量之比为回流比）i.可提高生物滤池滤率。
ii.提高滤率有利于防止产生灰蝇和减少恶臭
iii.当进水缺氧、腐化、缺少营养元素或含有害物质时，回流可改善进水腐化情况，提供营养元素和降低毒物浓度；
iv.进水质和量有波动时，回流有稳定和调节进水作用。
（4）供氧 微生物好氧性，厌氧性，兼氧性使微生物有不同氧需求，氧气量就制约了微生物活性，进而影响了微生物分解有机物反应速率，从而影响了处理效果。
（三）生物接触氧化法
生物接触氧化法是一种具有活性污泥法生物膜法，该法在生物接触氧化池（曝气池）中充填各种填料，部分微生物以生物膜形式附着生长在填料表面，部分微生物则悬浮生长在水体中，在生物膜作用下，废水得到净化。
（四）生物转盘
生物转盘主要组成部分有转动轴、转盘、废水处理槽和驱动装置等
（五）生物流化床
1.生物流化床处理技术是借助流体（液体、气体）使表面生长着微生物固体颗粒（生物颗粒）呈流态化，同时进行去除和降解有机污染物生物膜法处理技术。
2.生物流化床类型：两相和三相流化床
3.三相流化床：指反应器内有气、液、固三相共存生物流化床，特点是向流化床直接充氧以代替外部充氧装置。由于气体通入具有混合效果，生物颗粒之间有剧烈摩擦，易使生物膜表层自行脱落，可以免除体外脱膜装置。
4.生物流化床优点
（1）生物固体浓度高（10-20g/L），因此水力停留时间可大大缩小，容积负荷则相应提高到7-8kgCOD/(m3·d),基建费用也可相应减小。
（2）不存在活性污泥法中常发生污泥膨胀问题和其他生物膜法中存在污泥堵塞现象。
（3）能适应不同浓度范围和较大冲击负荷。
（4）由于容积负荷和床体高度大，占地面积可大大缩小。
六、稳定塘和污水土地处理 Lagoons
These are slow,cheap and relatively inefficient,but can be used for various types of wastewater.They rely on the interaction of sunlight,algae,microganisms,and oxygen(sometimes aerated).
（一）稳定塘
1.稳定塘：稳定塘又名氧化塘或生物塘，其对污水净化过程和自然水体自净过程相似，是一种利用天然净化能力处理污水生物处理设施。
2.稳定塘分类：按塘内微生物类型、供养方式和功能等分：好氧塘、兼氧塘、厌氧塘、曝气塘、深度处理塘
3.好氧塘净化机理：好氧塘内存在着细菌、藻类和原生生物共生系统。有阳光照射时，塘内藻类进行光合作用，释放出氧，同时由于风力搅动，塘表面还存在自然负氧，二者使水塘呈好氧状态。塘内好氧型异氧细菌利用水中氧，通过好氧代谢氧化分解有机污染物并合成本身细胞质（细胞增殖），其代谢产物CO2这是藻类光合作用碳源。

4.好氧塘内生物种群主要有细菌、藻类、原生动物、后生动物、水蚤。
（二）污水土地处理
1.污水土地处理是在人工调控下利用土壤-微生物-植物组成生态系统是污水中污染物净化处理方法。在污染物得以净化同时，水中营养物质和水分得以循环利用。土地处理是使污水资源化、无害化和稳定化处理利用系统。
2.土地处理技术有五种类型：慢速渗滤、快速渗滤、地表漫流、湿地和地下渗滤系统。
土地处理系统净化机理：污水在土地处理系统中净化是一个综合净化过程，包括了物理过滤、物理吸附、物理沉积、物理化学吸附、化学反应和化学沉淀、微生物对有机物降解等过程。
3.主要污染物去除途径如下：
（1）BOD去除
大部分是在土壤表层土中去除。土壤中大量一样行微生物对被过滤、截留在土壤颗粒空隙间悬浮有机物和溶解有机物进行生物降解，并合成微生物细胞。
（2）磷和氮去除
在土地处理中，磷主要是通过植物吸收，化学反应和沉淀（于土壤中钙、铝、铁等离子形成难溶磷酸盐），物理吸附和沉积（土壤中粘土矿物对磷酸盐吸附和沉积），物理化学吸附（离子交换、络合吸附）等方式被去除。去去除效果受土壤结构、阳离子交换容量、铁铝氧化物和植物对磷吸收等因素影响。
氮只要是通过植物吸收，微生物脱氮（氨化、硝化、反硝化），挥发、渗出（氨在碱性条件下逸出、硝酸盐渗出）等方式被去除。其去除率受作物类型、生长期、对氮吸收