水污染控制.doc

第九章
一.水质指标
1.物理性质与污染指标：温度，色度，嗅和味，固体物质
固体物质：水中所有残渣的总和称为总固体(TS),总固体包括溶解性固体（DS）和悬浮固体（SS）。水样经过过渡后，滤液蒸干所得的固体即为溶解性固体(DS),滤渣脱水烘干后,即是悬浮固体(SS)。固体残渣根据挥发性能可分为挥发性固体（VS）和固定性固体（FS）。将固体在 600℃的温度下灼烧挥发掉的量即是挥发性固体（VS）。灼烧残渣则是固定性固体（FS）。
2.化学性质与污染指标：
有机物：BOD，COD，TOC 和TOD，油类污染物，酚类，表面活性，有机酸碱，有机农药，苯类化合物
BOD：生化需氧量是指水中有机物被好氧微生物分解时所需的氧量。
COD：化学需氧量是用化学氧化剂氧化水中有机污染物是所消耗的氧化剂量。
TOC：总有机碳包括水样中所有有机污染物的含碳量。
TOD：总需氧量包括氧化有机物时，有机物中的C、H、S 被氧化时的需氧量。
相同：用于评价水样总有机污染物的指标
不同：总有机碳的测定结果以碳表示，总需氧量则以氧表示，总有机碳、总需氧量与生化需氧量的耗氧过程本质不同。
无机物：PH，植物营养元素，重金属，无机性非金属有害有毒物
3.生物性质与污染指标：细菌总数，大肠菌群，病毒
二.排放标准：浓度标准，总量控制标准，国家排放标准，行业排放标准，地方排放标准
第十章
一.格栅：格栅由一组（或多组）相平行的金属栅条与框架组成，倾斜安装在进水的渠道，或进水泵站集水井的进口处，以拦截污水中粗大的悬浮物及杂质。
作用：去除可能堵塞水泵机组及管道阀门的较粗大悬浮物，并保证后续处理设施能正常运行。
1.当栅条间距为16-25mm 时，栅渣截留量为：0.10～0.05m3 /（103m3污水）；
2.当栅条间距为40mm 左右时，栅渣截留量为：0.03～0.01 m3/（103m3污水）；
栅渣的含水率约为80%，密度约为960kg/m3。
种类：
1.按栅条净间隙分:粗格栅50～100mm； 中格栅10～40mm； 细格栅1.5～10mm
2.按格栅形状分:平面格栅，曲面格栅(固定曲面和旋转鼓式)
3.按清渣方式 :人工清渣和机械清渣
二. 沉淀法定义:沉淀法是利用水中悬浮颗粒的可沉降性能，在重力作用下产生下沉作用，以达到固液分离的一种过程。
1.沉淀类型：
自由沉淀：悬浮颗粒浓度不高；沉淀过程中悬浮固体之间互不干扰，颗粒各自单独进行沉淀, 颗粒沉淀轨迹呈直线。沉淀过程中,颗粒的物理性质不变。发生在沉砂池中。
絮凝沉淀：悬浮颗粒浓度不高；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，颗粒的质量、形状、沉速是变化的。化学絮凝沉淀属于这种类型。
区域沉淀或成层沉淀：悬浮颗粒浓度较高（5000mg/L 以上）；颗粒的沉降受到周围其他颗粒的影响，颗粒间相对位置保持不变，形成一个整体共同下沉，与澄清水之间有清晰的泥水界面。二次沉淀池与污泥浓缩池中发生。
压缩沉淀：悬浮颗粒浓度很高；颗粒相互之间已挤压成团状结构，互相接触，互相支撑，下层颗粒间的水在上层颗粒的重力作用下被挤出，使污泥得到浓缩。二沉池污泥斗中及浓缩池中污泥的浓缩过程存在压缩沉淀。
2.沉砂池：
1)作用:用以去除污水中的无机易沉物。从污水中去除砂子、煤渣等密度较大的无机颗粒，以免这些杂质影响后续处理构筑物的正常运行。
2)工作原理:以重力或离心力分离为基础，即将进入沉砂池的污水流速控制在只能使相对密度大的无机颗粒下沉，而有机悬浮颗粒则随水流带走。
3)几种形式:平流式、竖流式、曝气沉砂池、旋流式沉砂池等。
城市污水厂一般均设置沉砂池，并且沉砂池的个数或分格数应不小于 2，并联运行；工业污水是否要设置沉砂池，应根据水质情况而定。
设计流量应按分期建设考虑：自流：最大时流量，水泵：最大组合流量，合流制：降雨流量。
沉砂池去除的砂粒相对密度为2.65，粒径为0.2mm 以上。
城市污水的沉砂量可按每106m3污水沉砂30m3计算，其含水率约为60%，容重约1500kg/m3。
贮砂斗的容积应按2d 沉砂量计算，贮砂斗壁的倾角不应小于55o,排砂管直径不应小于200mm。
沉砂池的超高不宜小于0.3m。
3.初次沉淀池：较经济地去除悬浮有机物，减轻后续生物处理构筑物的有机负荷。
池型 优点 缺点 适用条件
平流式
1． 对冲击负荷和温度变化的适应能力较强;
2． 施工简单，造价低 采用多斗排泥，每个泥斗需要单独设排泥管各自排泥，操作工作量大，采用机械排泥，机件设备和驱动件均浸于水中，易锈蚀
1．适用地下水位高及地质较差的地区;
2．适用于大、中、小型污水处理厂
竖流式
1． 排泥方便，管理简单
2． 占地面积较小
1． 池深度大，施工困难;
2． 对冲击负荷和温度变化的适应能力较差
3． 造价较高
4． 池径不宜太大 适用于处理水量不大的小型污水处理厂
辅流式
1． 采用机械排泥，运行较好，管理较简单；
2． 排泥设备已有定型产品
1． 池水水流速度不稳定；
2． 机械排泥设备复杂，对施工质量要求较高
1． 适用于地下水位较高的地区；
2． 适用于大、中型污水处理厂
4.二沉池：用来分离生物处理工艺中产生的生物膜、活性污泥等，使处理后的水得以澄清。
5.斜流式沉淀池：是根据浅池理论，在沉淀池的沉淀区加斜板或斜管而构成。它由斜板（管）沉淀区、进水配水
区、清水出水区、缓冲区和污泥区组成。
按斜板或斜管间水流与污泥的相对运动方向来区分，斜流式沉淀池有同向流和异向流两种。污水处理中常采
用升流式异向流斜流沉淀池。
异向斜流式沉淀池中，斜板（管）与水平面呈60o角，长度通常为1.0m 左右，斜板净距（或斜管孔径）一般
为80~100mm。斜板（管）区上部清水区水深为0.7~1.0m，底部缓冲层高度为1.0m。
三.油的状态：
呈悬浮状态的可浮油：粒径：100μ m 以上；平流分离100～150μ m；斜板60μ m 以上。
呈乳化状态的乳化油：细分散油粒：10～100μ m； 乳化油：粒径<10μ m
呈溶解状态的溶解油：溶解油：5～15mg/L
四.乳化油及破乳方法：
当油和水相混，又有乳化剂存在时，乳化剂会在油滴与水滴表面上形成一层稳定的薄膜，这时油和水就不会分层，
而呈一种不透明的乳状液。
当分散相是油滴时，称水包油乳状液。
当分散相是水滴时，称为油包水乳状液。
破乳的基本原理：破坏液滴界面上的稳定薄膜，使油、水得以分离。
1.投加换型乳化剂：投入适量“换型剂”后，在水包油（或油包水）乳状液转型为油包水（或水包油）乳状液过
程中，存在着一个转化点，这时的乳状液非常不稳定，油水可能形成分层。
2.投加盐类、酸类：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：如异戊醇，从两相界面上挤掉乳化剂而使其失去乳化作用。
4.搅拌、振荡、转动：通过剧烈的搅拌、振荡或转动，使乳化的液滴猛烈相碰撞而合并。
5.过滤：如以粉末为乳化剂的乳状液，可以用过滤法拦截被固体粉末包围的油滴。
6.改变温度：改变乳化液的温度来破坏乳化液的稳定。
7.某些乳化液必须投加化学药剂破乳：如钙、镁、铁、铝的盐类或无机酸、碱、混凝剂等。
五.气浮法类型：电解气浮法，分散空气气浮法，溶解空气气浮法。
▲部分回流加压溶气法与部分加压溶气流程，全加压溶气流程相比，该流程加压溶气水为经过气浮处理的澄清水，
对溶气及减压释放过程较为有利，故部分回流加压溶气流程是目前最常用的气浮处理流程。
第十一章
1.微生物的生长规律：
延迟期:细胞开始吸收营养物质,合成新的酶系.一般不繁殖,活细胞数目不会增加,但细胞体积显著增大。
对数增长期:开始以基本恒定的生长速率进行繁殖.细胞增殖数量与培养时间基本呈直线关系.大量消耗限制性底
物,细胞内代谢物质也丰富地积累.此时期细胞是作为研究工作的理想材料。
稳定期:此时期,微生物细胞生长速率下降,死亡速率上升,新增与死亡细胞数趋于平衡.营养物质减少微生物活动
能力降低,菌胶团间易于相互黏附,分泌物增多,活性污泥絮体开始形成,不但具有一定的氧化有机物的能力,而且
还具有良好的沉降性能。
衰亡期:此时营养物质已耗尽,微生物细胞靠内源呼吸代谢以维持生存.生长速率为零.死亡速率随时间延长而加
快.细胞形态呈衰退型,出现自溶.絮凝体吸附有机物的能力显著,但污泥活性降低,污泥较松散。
▲在污水生物处理过程中，控制微生物的生长期对系统运行尤为重要。将微生物维持在活力很强的对数增长期未
必会获得最好的处理效果。这是因为若要维持较高的生物活性，就需要有充足的营养物质，高浓度的有机物进水
含量容易造成出水有机物超标，使出水达不到排放要求；另外，对数增长期的微生物活力强，使活性污泥不易凝
聚和沉降，给泥水分离造成一定困难另一方，如果将微生物维持在衰亡期末期，此时处理过的污水中含有的有机
物浓度固然很低，但由于微生物氧化分解有机物能力很差，所需反应时间较长，因此，在实际工作中是不可行的。
所以，为了获得既具有较强的氧化和吸附有机物的能力，又具有良好的沉降性能的活性污泥，在实际中常将活性
污泥控制在稳定期和衰亡期初期。
2.微生物的生长环境:
营养:碳,氮,磷等.BOD5:N:P=100:5:1
温度:低温性微生物的生长温度20℃以下，中温性20～45℃，高温性在45℃以上。
pH:大多数细菌适宜中性和偏碱性环境PH=6.5～7.5，
氧化硫化杆菌喜欢酸性环境3.0 最适，1.5 中也可生活，
酵母菌和霉菌酸性或偏酸性3.0～6.0，
活性污泥法曝气池中适宜PH 为6.5～8.5，若升至9.0 则原生动物将由活跃转为呆滞，菌胶团黏性物质解体，
活性污泥结构被破坏，处理效果显著下降。若进水 PH 突然降低，曝气池混合液呈酸性，活性污泥结构也会发生
变化，二沉池中将出现大量浮泥现象。
溶解氧：是影响生物处理效果的重要因素。好氧生物处理的溶解氧以 2～3mg/L 为宜。缺氧反硝化应控制溶解氧
在0.5mg/L。厌氧磷释放则要求低于0.3mg/L
有毒物质：对微生物具有掏和毒害作用的化学物质。破坏细胞的正常结构及使菌体内的酶变质，并失去活性。重
金属能与细胞内的蛋白质结合，使酶变质失去活性。
第十二章(重点中的重点)
一.活性污泥：活性污泥是微生物群体及它们所依附的有机物质和无机物质的总称。由细菌、菌胶团、原生动物、
后生动物等微生物群体及吸附的污水中有机和无机物质组成的、有一定活力的、具有良好的净化污水功能的絮绒
状污泥。
除活性微生物外，活性污泥还挟带着来自污水的有机物、无机悬浮物、胶体物；活性污泥中栖息的微生物以
好氧微生物为主，是一个以细菌为主体的群体，除细菌外,还有酵母菌、放线菌、霉菌以及原生动物和后生动物。
▲二.设计计算题：
1.曝气池容积设计计算：V=Q(So－Se)/（Ls·X）
V＝YQ（So－Se）Qc/(X(1+Kd Qc))
2.剩余污泥量计算：△Xv =Yobs Q(So-Se)=YQ(So-Se)/(1+KaQc)
3.需氧量设计计算：O2＝Q(So－Se）/(0.68)－1.42△Xv
三.脱氮除磷A2/O工艺特点：采用较短时间的初沉池，使进水中的细小有机悬浮固体有相当一部分进入生物反应器，以满足反硝化功和聚磷菌对碳源的需要，并使生物反应器中的污泥能达到较高的浓度；整个系统中的活性污泥都完整地经历过厌氧和好氧的过程，因此排放的剩余污泥中都能充分地吸收磷；避免了回流污泥中的硝酸盐对厌氧释磷的影响；由于反应器中活性污泥浓度较高，从而促进了好氧反应器中的同步硝化，反硝化，因此可以用较少的总回流量（污泥回流和混合液回流）达到较好的总氮支队效果。
第十三章
生物膜法定义：生物膜法是利用附着生长于某些固体物表面的微生物（即生物膜）进行有机污水处理的方法。
生物膜法原理：生物膜法支队汗水中污染物是一个吸附，稳定的复杂过程。生物膜表面容易吸取营养物质和溶解氧，形成由好氧和兼性微生物组成的好氧层，而在生物膜内层，由于微生物利用和扩散阻力制约了溶解氧的渗透，形成同奈氧和兼性微生物组成的厌氧层。在生物膜外，附着一层薄薄的水层，附着水流动很慢。其中的有机物大多已被生物膜中的微生物所摄取，其浓度要比流动水层中的有机物浓度低。与此同时，空气中的氧也扩散转移进
入生物膜好氧层，供微生物呼吸。生物膜上的微生物利用溶入的氧气对有机物进行氧化分解。产生无机盐和二氧化碳，达到水质净化的效果。
生物膜法的分类：生物滤池法，生物转盘法，生物接触氧化法，生物流化法。
各生物膜法共同特点：微生物附着生长在滤料或填料面上，形成生物膜。污染物被微生物吸附转化，污水得到净化。
第十四章
稳定塘：又称氧化塘，是一种天然的或经一定人工构筑的汗水净化系统。
包括：好氧塘，兼性塘，曝气塘，厌氧塘。
第十五章
厌氧生物处理的基本原理：
第一阶段：水解发酵阶段。复杂的有机物在厌氧菌胞外酶的作用下，首先被分解成简单的有机物，如纤维互经水
解转化成较简单的糖类；蛋白质转化成较简单的氨基酸。参与这个阶段的水解发酵菌主要是专性厌氧菌和兼性厌
氧菌。
第二阶段：产氢产乙酸阶段，产氢产乙酸菌把除乙酸、甲烷、甲醇以外的第一阶段产生的中间产物转化成乙酸和
氢，并有CO2 产生
第三阶段：产甲烷阶段：产甲烷菌把第一阶段各第二阶段产生的乙酸、H2 和CO2 等转化为甲烷。
第十六章
1.化学混凝处理的对象：主要是水中的微小悬浮物和胶体杂质。
▲化学混凝原理：
(1) 压缩双电层作用。混凝剂提供大量正离子会涌入胶体扩散层甚至吸附层, 使ξ 电位降低。当ξ 电位为零时,
称为等电状态。此时胶体间斥力消失, 胶粒最易发生聚结。实际上，ξ 电位只要降至某一程度而使胶粒间排斥
的能量小于胶粒布朗运动的动能时，胶粒就开始产生明显的聚结，这时的ξ 电位称为临界电位。胶粒因ξ 电位降
低或消除以至失去稳定性的过程，称为胶体脱稳。脱稳的胶粒相互聚结，称为凝聚。
(2) 吸附架桥作用。由高分子物质吸附架桥作用而使微粒相互粘结的过程。
(3) 网捕作用。沉淀物在自身沉降过程中，能集卷、网捕水中的胶体等微粒，使胶体粘结。影响混凝效果的因素：
水温，PH，水中杂质的成分和性质和浓度，水力条件。
2.中和法：
投加法：常用药剂是石灰、电石渣、石灰石等，有时也采用苛性钠和碳酸钠。
过滤法：石灰石或白云石作中和剂时常呈粗粒状，可作滤料，故用过滤法。
化学沉淀法：用易溶的化学药剂(可称沉淀剂)使溶液中某种离子以它的一种难溶的盐和氢氧化物形式从溶液中析
出，在化学上称沉淀法，在化工和环境工程上称化学沉淀法。废水处理中，常用化学沉淀法去除废水中的有害离
子，阳离子如Hg2+、Cd2+、Pb2+、Cu2+、Zn2+、Cr6+，阴离子如SO42-、PO43-。
3.氧化还原法：电镀废水往往含有CN-,可加氯氧化为N2 和CO2。
4.物理化学法包括：吸附法，离子交换法，萃取法，膜分离法，超临界法。
吸附法：当气体或液体与固体接触时，在固体表面上某些成分被富集的过程称为吸附。
亨利吸附等温式：q=y/m=Hc
朗缪尔吸附等温式：吸附速率＝ka(1－θ )c 解吸速率＝kdθ 弗罗因德利希吸附等温式：q=y/m=kc1/n
第十八章
污泥脱水：将污泥含水率降到８０％以下的操作称为脱水。包括自然脱水，机械脱水两种方法。自然脱水的方法
有干化场，所使用的外力为自然力；机械脱水的方法有真空过滤，压滤，离心脱水等，所使用外力为机械力。