水污染防治工程講課件

1、水污染防治工程講課件水污染防治工程講課件第一章第一章 污水物理化學(xué)處理污水物理化學(xué)處理水污染控制工程掌握：混凝、沉淀和氣浮的技術(shù)和方法；過(guò)濾的過(guò)程和方法。熟悉：吸附的過(guò)程和方法；離子交換的技術(shù)和方法；膜分離的技術(shù)和方法；中和及化學(xué)沉淀的技術(shù)和方法 ；消毒機(jī)理和方法。了解：主要吸附劑的性能與影響因素；主要離子交換劑的性能；膜及膜組件的分類和性能；氧化還原處理技術(shù)；萃取、吹脫和汽提的技術(shù)要點(diǎn)。 水污染防治工程講課件一、混凝概念：通過(guò)投加混凝劑使水中難以自然沉淀的膠體物質(zhì)以及細(xì)小的懸浮物聚集成較大的顆粒使之與水分離的過(guò)程。主要去除濁度和色度（一）膠體的基本性質(zhì) 1.膠體的雙電層結(jié)構(gòu)水污染防治工程講課

2、件2.膠體表面電荷的來(lái)源（1）膠體表面分子的電離；（2）膠體顆粒表面的溶解；（3）膠體顆粒表面對(duì)溶液中離子的吸附。（1） 穩(wěn)定性：膠體顆粒在水中保持分散狀態(tài)的性質(zhì)。（2）對(duì)憎水性膠體，其穩(wěn)定性可用雙電層結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)明。對(duì)于親水性膠體，其穩(wěn)定性主要由于它所吸附的大量水分子所構(gòu)成的水殼來(lái)說(shuō)明。3.膠體的穩(wěn)定性一、混凝水污染防治工程講課件（二）混凝動(dòng)力學(xué)1.異向絮凝細(xì)小顆粒在水中的布朗運(yùn)動(dòng)造成的顆粒間碰撞聚集。當(dāng)顆粒粒徑大于1um時(shí)，異向絮凝可忽略2.同向絮凝在外力作用下顆粒的定向移動(dòng)發(fā)生的碰撞聚集。膠體顆粒的最終沉淀，同向絮凝更為重要。同向絮凝發(fā)生的條件（假設(shè)有顆粒i、j）：z(顆粒間距)(ri+rj

3、)顆粒半徑和；有速度差存在一、混凝水污染防治工程講課件3.混凝控制指標(biāo)混凝工藝的控制指標(biāo)為速度梯度G和水力停留時(shí)間T。pzuGdd混凝控制參數(shù)混合池：G=5001000s-1 T=1060s絮凝池：G=2070s-1 T=1520min一、混凝水污染防治工程講課件（三）混凝工藝1.混凝機(jī)理（1）電性中和壓縮雙電層作用:通過(guò)向水中投加電解質(zhì)等混凝劑，消除或降低膠粒的地位，使顆粒碰撞聚結(jié)，失去穩(wěn)定性（凝聚）；吸附電中和作用：水中異號(hào)膠粒之間的吸附中和而凝聚。 一、混凝水污染防治工程講課件三價(jià)鋁鹽或鐵鹽以及其他高分子混凝劑溶于水后，經(jīng)水解和縮聚反應(yīng)形成具有線性結(jié)構(gòu)高分子聚合物，當(dāng)它一端吸附某一顆粒后

4、，另一端又吸附另一顆粒，在相距較遠(yuǎn)的兩膠粒間進(jìn)行吸附架橋，使顆粒逐漸結(jié)大，形成肉眼可見(jiàn)的粗大絮凝體（絮凝）（2）吸附架橋作用三價(jià)鋁鹽或鐵鹽等水解而生成沉淀物。這些沉淀物在自身沉降過(guò)程中，能集卷、網(wǎng)捕水中的膠體等顆粒，使膠體粘結(jié)。（3）沉淀物的卷掃（網(wǎng)捕作用）一、混凝水污染防治工程講課件2.影響混凝效果的主要因素（1）水溫因無(wú)機(jī)鹽類混凝劑的水解是吸熱反應(yīng)，水溫低時(shí)（尤其低于5），水解速率非常緩慢。且水濕溫低時(shí)，粘度大，不利于脫穩(wěn)膠粒相互絮凝。（2）PH水的PH值對(duì)混凝劑的影響程度視混凝劑的品種而異。（3）水中雜質(zhì)的組成、性質(zhì)和濃度一、混凝水污染防治工程講課件3.混凝劑的配制與投加（1）混凝劑和助

5、凝劑混凝劑:在水處理中凡能起到凝聚或（和）絮凝作用的藥劑無(wú)機(jī)鹽類混凝劑：鋁鹽（硫酸鋁、明礬）、鐵鹽（三氯化鐵、硫酸亞鐵、硫酸鐵）。高分子混凝劑：無(wú)機(jī)類（聚合氯化鋁、聚合氯化鐵）、有機(jī)類（聚丙烯酰胺）助凝劑：當(dāng)單用助凝劑不能取得良好效果時(shí)，可投加某些輔助藥劑以提高絮凝效果。如調(diào)節(jié)堿度的石灰或重碳酸鈉；氧化劑氯氣；增加吸附架橋作用的高分子助凝劑：聚丙烯酰胺、活化硅膠、骨膠、海藻酸鈉、紅花樹等。一、混凝水污染防治工程講課件 混凝劑的配置和投加設(shè)備：溶解池、溶液池、計(jì)量設(shè)備（轉(zhuǎn)子流量計(jì)，電磁流量計(jì)）、投加設(shè)備（泵前重力投加、水射器投加、計(jì)量泵投加）（2）混凝劑的配制和投加一、混凝水污染防治工程講課件二

6、、沉淀、澄清及濃縮（一）沉淀的原理和分類1.沉淀原理 利用某些懸浮顆粒的密度大于水的特性，將其從水中去除的過(guò)程。2.沉淀分類沉砂池、初沉池的沉淀為自由沉淀；活性污泥在二沉池中沉淀為絮凝沉淀；二沉池下部污泥沉淀為擁擠沉淀；活性污泥在二沉池污泥斗和污泥濃縮池中的濃縮過(guò)程為壓縮沉淀。沉淀類型自由沉淀絮凝沉淀?yè)頂D沉淀壓縮沉淀水污染防治工程講課件二、沉淀、澄清及濃縮四種沉淀類型在二沉池中的應(yīng)用：四種沉淀類型在二沉池中的應(yīng)用：活性污泥在二沉池中的沉淀過(guò)程上清水自由沉淀絮凝沉淀區(qū)域沉淀壓縮沉淀ABCDEF水深時(shí)間水污染防治工程講課件二、沉淀、澄清及濃縮3.離散顆粒的沉速gVmgFsggVFlf22slsdd

7、uACF當(dāng)顆粒所受外力平衡時(shí)當(dāng)顆粒所受外力平衡時(shí)：Fd=Fg-Ff，對(duì)于球形顆粒2/13)(4ldslssCdgus水污染防治工程講課件二、沉淀、澄清及濃縮層流區(qū)（Re1）: Re24dClssdRe斯托克斯（stokes）公式：紊流區(qū)（1000Re25000）：Cd0.4 牛頓（Newton）公式：2/183. 1sssgdu218)(slssdgus水污染防治工程講課件二、沉淀、澄清及濃縮過(guò)渡區(qū)（1Re1000）：阿蘭（Allen）公式：ReCD10dgsus3/122)(2254 要求掌握斯托克斯公式水污染防治工程講課件二、沉淀、澄清及濃縮3.沉淀試驗(yàn)（1）自由沉淀00001)1 (xu

8、dxuxEu0：指定時(shí)間t0內(nèi)沉降距離為柱高H的顆粒沉速；x0：沉速小于u0的顆粒所占百分?jǐn)?shù)（2）絮凝沉淀（3）擁擠沉淀水污染防治工程講課件二、沉淀、澄清及濃縮（二）沉淀池1.沉淀池分類2.平流式沉淀池（1）平流式沉淀池的工作原理）平流式沉淀池的工作原理理想沉淀池理想沉淀池其假設(shè)條件是：（1）進(jìn)出水均勻分布在整個(gè)橫斷面，污水在池內(nèi)沿水平方向作等速流動(dòng)；（2）顆粒的水平分速等于水平流速；（3）懸浮顆粒在沉淀區(qū)等速下沉；（4）顆粒一經(jīng)沉到水底視為被去除。水污染防治工程講課件二、沉淀、澄清及濃縮入 流 區(qū)出 流 區(qū)污泥區(qū)u0us u0us u0LHhABDC沉淀區(qū)vvvvqv理想沉淀池示意圖水污染防

9、治工程講課件二、沉淀、澄清及濃縮AHtqvvAutAHtVq0vquAq0v沉淀池容積：Aqv 的物理意義是:在單位時(shí)間內(nèi)沉淀池單位表面積的流量稱為表面負(fù)荷或溢流率（q），量綱m3/m2.s，而u0的量綱m/s,二者的物理意義不同，但對(duì)理想沉淀二者相等，可見(jiàn)，只要確定顆粒的最小沉速 u0 ，就可以求得理想沉淀池的表面負(fù)荷q水污染防治工程講課件二、沉淀、澄清及濃縮 在實(shí)際沉淀池，理想沉淀池的假設(shè)是不存在的，在實(shí)際沉淀池，理想沉淀池的假設(shè)是不存在的，顆粒的運(yùn)動(dòng)是不規(guī)則運(yùn)動(dòng)。顆粒的運(yùn)動(dòng)是不規(guī)則運(yùn)動(dòng)。 0075. 1125. 11uuq000 . 25 . 1ttt水污染防治工程講課件3.輻流式沉淀池

10、4.豎流式沉淀池5.斜板（管）式沉淀池二、沉淀、澄清及濃縮水污染防治工程講課件二、沉淀、澄清及濃縮（三）澄清池 利用高濃度活性污泥渣層的接觸絮凝作用將水中雜質(zhì)阻留，使水得到澄清。與沉淀池相比較：沉淀池污泥均被排除而未被利用 澄清池充分利用了沉渣的絮凝作用1.澄清池原理水污染防治工程講課件二、沉淀、澄清及濃縮2.澄清池的類型與特點(diǎn)（1）循環(huán)（回流）泥渣型澄清池機(jī)械攪拌澄清池水力攪拌澄清池（2）懸浮泥渣（泥渣過(guò)濾）型澄清池懸浮澄清池脈沖澄清池水污染防治工程講課件二、沉淀、澄清及濃縮（四）濃縮 污泥濃縮工藝有重力濃縮、氣浮濃縮、離心濃縮，國(guó)內(nèi)主要為重力濃縮1.濃縮目的 污泥中所含水分大致分為4類：顆

11、粒間的空隙水，約占總水分的70%；毛細(xì)水，即顆粒間毛細(xì)管內(nèi)的水，約占20%；污泥顆粒吸附水和顆粒內(nèi)部水，約占10%。 污泥含水率從99降至96，體積可減小3/4，含水率從97.5降至95，體積可減小1/2水污染防治工程講課件2.重力濃縮的分類間歇式連續(xù)式二、沉淀、澄清及濃縮水污染防治工程講課件三、沉砂目的：去除廢水中比重較大顆粒；原理：自由沉淀；類型：平流沉砂池、曝氣沉砂池、鐘式沉砂池水污染防治工程講課件四、隔油1.油品在廢水中的狀態(tài)重油：比重大于1懸浮油：油珠粒徑大于100um乳化油：油珠粒徑0.12um溶解油：油珠粒徑小于0.1um2.隔油原理20)(18dguw水污染防治工程講課件3.隔

12、油池平流式隔油池斜板式隔油池4.隔油池設(shè)計(jì)參數(shù)四、隔油水污染防治工程講課件五、氣?。ㄒ唬飧≡?向水中通入空氣，產(chǎn)生微細(xì)氣泡，使水中的微細(xì)懸浮物黏附在氣泡上，隨氣泡一起上浮到水面，形成浮渣而除去。氣浮操作中可加入混凝劑或浮選劑。 氣浮法可用于除去污水中密度比水小的懸浮物、油、脂，活性污泥濃縮1.懸浮物與氣泡黏附條件 氣泡與顆粒的吸附力是由兩相之間的界面張力引起的。根據(jù)作用于氣-固-液三相之間的界面張力，可以推測(cè)這種吸附力的大小。水污染防治工程講課件五、氣浮 在氣固液三相的接觸點(diǎn)上，由液、氣界面與液、固界面構(gòu)成的 角稱為接觸角。根據(jù)三個(gè)界面張力在接觸點(diǎn)處于平衡有： GS= LGcos+ LSn

13、當(dāng)=0時(shí)，固體表面完全被潤(rùn)濕，氣泡不能吸附在固體表面。n 當(dāng)0 90時(shí)，固體與氣泡吸附的不夠牢固，容易在水流的作用下脫附。n當(dāng) 90時(shí)，則容易吸附。 或者吸附前后單位面積上的界面能差W=W1-W2 =（ LG+ LS）- GS = LG（1-cos）n 0 ， W 0，不能吸附。n 180 ， W 2 LG ，易吸附。水污染防治工程講課件五、氣浮2.氣浮的影響因素及提高氣浮效果的措施（1）氣泡直徑越小，數(shù)量越多，氣泡效果越好。加入適量表面活性劑可達(dá)最佳效果；（2）如果水中含有或投加大量溶解性無(wú)機(jī)鹽，會(huì)降低氣泡牢度，增加氣泡尺寸，加速氣泡的合并和破裂，降低氣浮效果；（3）膠體物質(zhì)的存在會(huì)影響氣浮

14、，因此氣浮前投加混凝劑，壓縮雙電層，促進(jìn)懸浮物凝聚（4）污水中親水性物質(zhì)影響氣浮。投加由極性和非極性集團(tuán)組成的浮選劑可除去親水性物質(zhì)水污染防治工程講課件五、氣?。ǘ飧》ǖ姆诸惡瓦m用范圍1.氣浮法的分類電解氣浮法散氣氣浮法溶氣氣浮法擴(kuò)散板曝氣氣浮法葉輪切割氣泡氣浮法溶氣真空氣浮加壓溶氣氣浮2.氣浮法的適用范圍水污染防治工程講課件五、氣?。ㄈ┘訅喝軞鈿飧》?.基本工藝流程 加壓溶氣氣浮工藝由溶氣系統(tǒng)、空氣釋放設(shè)備和氣浮池組成。該工藝有3種流程：全溶氣、部分溶氣、回流加壓溶氣2. 溶氣方式吸氣溶氣、射流溶氣、壓縮空氣溶氣3.加壓溶氣氣浮法優(yōu)點(diǎn)4.氣浮池形式：平流式和豎流式5.平流氣浮池設(shè)計(jì)參數(shù)

15、水污染防治工程講課件（四）氣浮法優(yōu)缺點(diǎn)（五）氣浮法在廢水處理中的應(yīng)用1.含油廢水處理2.羽毛清洗廢水處理五、氣浮水污染防治工程講課件六、過(guò)濾（一）過(guò)濾原理1.遷移：懸浮顆粒從水流向?yàn)V料表面的遷移2.附著：懸浮顆粒附著在濾料上3.脫附：懸浮顆粒從濾料上脫落下來(lái)水污染防治工程講課件六、過(guò)濾（二）過(guò)濾周期及反沖洗（三）濾池基本結(jié)構(gòu)濾料層、承托層、配水系統(tǒng)、集水系統(tǒng)、反沖洗系統(tǒng)水污染防治工程講課件六、過(guò)濾（四）濾池分類（五）城市污水三級(jí)處理中過(guò)濾單元的設(shè)計(jì)要點(diǎn)反沖洗；池型設(shè)計(jì)參數(shù)水污染防治工程講課件七、吸附（一）吸附原理吉布斯方程：cRTcadd由于吸附劑的存在，溶質(zhì)的減少能增大溶液表面張力，即dr/

16、dc為負(fù)值時(shí)，a為正值，產(chǎn)生吸附，反之解吸。水污染防治工程講課件（二）吸附類型1.物理吸附：分子間力（范德華力）引起2.化學(xué)吸附：化學(xué)鍵力引起3.離子交換吸附：靜電力引起七、吸附水污染防治工程講課件（三）吸附等溫線 達(dá)到平衡時(shí)，單位吸附劑所吸附的物質(zhì)的數(shù)量稱為平衡吸附量，常用q (mg/g)表示。 將平衡吸附量q與相應(yīng)的平衡濃度c作圖得吸附等溫線。WCCVq)(01.吸附等溫線七、吸附水污染防治工程講課件2.吸附等溫式（1）朗格謬爾（Langmuir）等溫式eeebcabcq1（2）弗蘭德利希（Freundlich）等溫式neeKcq/1以上兩式均描述I型吸附等溫線七、吸附水污染防治工程講課件

17、（2）BET等溫式/) 1(1)(0seeseeCCBCCqBCq該式描述的是II型吸附等溫線七、吸附水污染防治工程講課件（四）吸附速率吸附速率取決于以下傳質(zhì)過(guò)程：外擴(kuò)散內(nèi)擴(kuò)散吸附速率快，傳質(zhì)阻力可忽略限速步驟水污染防治工程講課件（五）常用吸附劑及影響因素1.了解活性碳及特性2.影響活性碳吸附的主要因素（1）活性碳的特性（2）吸附劑的性質(zhì)和濃度（3）污水pH值（4）共存物質(zhì)（5）溫度（6）接觸時(shí)間七、吸附水污染防治工程講課件（六）吸附操作方式靜態(tài)操作間歇操作動(dòng)態(tài)操作固定床移動(dòng)床流化床（七）吸附床設(shè)計(jì)七、吸附水污染防治工程講課件八、離子交換 離子交換法是水處理中軟化和除鹽的主要方法之一。離子交換

18、的實(shí)質(zhì)是不溶性離子化合物(離子交換劑)上的可交換離子與溶液中的其它同性離子的交換反應(yīng)，是一種特殊的吸附過(guò)程，通常是可逆性化學(xué)吸附。在水處理中常用離子交換樹脂和磺化煤（一）離子交換基本原理水污染防治工程講課件1.離子交換樹脂的構(gòu)造八、離子交換水污染防治工程講課件2.離子交換樹脂的性能物理性能（1）外觀 常用凝膠型離子交換樹脂為透明或半透明的珠體，大孔樹脂為乳白色或不透明珠體。優(yōu)良的樹脂圓球率高，無(wú)裂紋，顏色均勻，無(wú)雜質(zhì)。（2）交聯(lián)度 水處理用樹脂交聯(lián)度在7-10。 （3）含水率 樹脂的含水率以每克樹脂（在水中充分膨脹）所含水分的百分比（約50%），樹脂的含水率相應(yīng)地反映了樹脂網(wǎng)架中的孔隙率。 （

19、4）溶脹性 干樹脂+水濕樹脂 體積脹大 絕對(duì)溶脹度八、離子交換水污染防治工程講課件(5)密度八、離子交換水污染防治工程講課件 化學(xué)性能(1)酸堿性：樹脂在水中電離出H+和OH-,表現(xiàn)出酸堿性。樹 脂的酸堿性受pH值影響，各種樹脂在使用時(shí)都有適當(dāng) 的pH值范圍。(2)選擇性：樹脂對(duì)水中某種離子能優(yōu)先交換的性能稱為 選擇性，選擇性大小用選擇性系數(shù)來(lái)表征。(3)交換容量：表示樹脂的交換能力。通常用EV（mmol/ml 濕樹脂）表示，也可用EW（mmol/g干樹脂）表示。 EVEW（1-含水量）濕視視密度(4)離子交換平衡HRMMRHKMRHHRMK為平衡常數(shù)，其大小能定量的反映在離子交換劑對(duì)某兩個(gè)固

20、定離子交換選擇性的大小。八、離子交換水污染防治工程講課件（5）離子交換速度 離子交換過(guò)程： 離子從溶液主體向顆粒表面擴(kuò)散，穿過(guò)顆粒表面液膜； 穿過(guò)液膜的離子繼續(xù)在顆粒內(nèi)交聯(lián)網(wǎng)孔中擴(kuò)散，直至達(dá)到 某一活性基團(tuán)位置； 目的離子和活性基團(tuán)中的可交換離子發(fā)生交換反應(yīng)； 被交換下來(lái)的離子在孔道內(nèi)向外遷移； 交換下來(lái)的離子進(jìn)入樹脂外部溶液。 上述幾步中，交換反應(yīng)速率與擴(kuò)散相比要快得多。因此總 交換速度由擴(kuò)散過(guò)程控制。八、離子交換水污染防治工程講課件（二）離子交換裝置運(yùn)行方式固定床移動(dòng)床流動(dòng)床（三）離子交換工藝設(shè)計(jì)八、離子交換水污染防治工程講課件（四）離子交換法在廢水處理中的應(yīng)用含鉻廢水含鋅廢水電鍍含氰廢水

21、有機(jī)廢水八、離子交換水污染防治工程講課件九、膜分離（一）膜分離法的原理和分類水污染防治工程講課件（二）電滲析 1.原理 電滲析工作原理圖 九、膜分離水污染防治工程講課件2.離子交換膜和電滲析裝置 (1)離子交換膜的性能a.交換容量 一般膜的交換容量為12.5mol/kg（干膜）。b.含水量 離子交換膜的含水量一般為3050。c.破裂強(qiáng)度 d.厚度 一般異相膜的厚度約1mm，均相膜的厚度約0.20.6mm，最薄的為0.015mm。5.導(dǎo)電性 完全干燥的膜幾乎是不導(dǎo)電的，含水的膜才能導(dǎo)電。6.選擇透過(guò)性 九、膜分離水污染防治工程講課件九、膜分離水污染防治工程講課件3. 電滲析裝置運(yùn)行的工藝參數(shù) （

22、1）電流效率（2）電流密度控制a. 濃差極化b. 極限電流密度電流密度增大到濃差極化時(shí)的電流密度為極限電流密度；要求：運(yùn)行時(shí)，電流密度應(yīng)低于極限電流密度。九、膜分離水污染防治工程講課件（三）反滲透1.反滲透原理 九、膜分離水污染防治工程講課件2.反滲透膜及其裝置按成膜材料可分為纖維素膜和非纖維素膜； 按膜的形狀可分為平板狀、管狀、中空纖維狀膜； 按膜結(jié)構(gòu)可分為多孔性和致密性膜，或?qū)ΨQ性(均勻性)和不對(duì)稱性(各向異性)結(jié)構(gòu)膜； 水處理常用膜：醋酸纖維素膜（CA）、芳香聚酰胺膜（PA）、復(fù)合膜（TFC）（1）反滲透膜九、膜分離水污染防治工程講課件（2）反滲透膜裝置九、膜分離水污染防治工程講課件（四

23、）超濾（五）微濾九、膜分離水污染防治工程講課件十、中和酸堿廢水中和法；藥劑中和法；酸性廢水的過(guò)濾中和法水污染防治工程講課件十一、化學(xué)沉淀常用沉淀法：氫氧化物沉淀法；硫化物沉淀法；碳酸鹽沉淀法水污染防治工程講課件十二、氧化還原常用氧化法：氯氧化法；臭氧氧化法；過(guò)氧化氫氧化法光氧化法濕式氧化法電解法水污染防治工程講課件十三、萃取、吹脫、氣提略水污染防治工程講課件十四、消毒消毒主要是殺死對(duì)人體健康有害的病原微生物主要消毒方法：氯消毒次氯酸鈉消毒二氧化氯消毒臭氧消毒紫外線消毒要求了解各種消毒方法的原理水污染防治工程講課件第二章第二章 污水生物處理污水生物處理水污染控制工程掌握：活性污泥法的機(jī)理、有機(jī)物

24、生物降解的影響因素及工藝； 生物膜法的機(jī)理、影響因素及工藝； 生物脫氮、除磷的機(jī)理、影響因素及典型工藝； 厭氧生物處理的機(jī)理、影響因素及典型工藝; 污泥的處理技術(shù)和方法。熟悉：污泥的特性； 水體污染的主要來(lái)源、特性及其危害。了解：污泥的最終處置方法； 流域水污染防治的基本原則和方法； 污染水體凈化和生態(tài)修復(fù)的基本方法。水污染防治工程講課件第二章第二章 污水生物處理污水生物處理生物處理法好氧生物法厭氧生物法自然條件下人工條件下自然條件下人工條件下水體自凈天然水體和氧化塘土壤凈化污水灌溉懸浮生物法活性污泥法及其變種、氧化塘、氧化溝固著生物法生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、接觸氧化、好氧生物流化床高溫堆肥厭氧塘

25、懸浮生物法厭氧消化、上流式厭氧污泥床、高溫堆肥、化糞池固著生物法厭氧濾池、厭氧流化床水污染防治工程講課件第二章第二章 污水生物處理污水生物處理 生物處理方法主要用來(lái)去除污水中溶解態(tài)和膠體狀態(tài)的有機(jī)物，其基本流程為進(jìn)水初沉池二沉池生物反應(yīng)器出水水污染防治工程講課件一、活性污泥法（一）活性污泥法的基本工藝流程 向生活污水注入空氣進(jìn)行曝氣，并持續(xù)一段時(shí)間以后，污水中即生成一種絮凝體。這種絮凝體主要是由大量繁殖的微生物群體所構(gòu)成，它有巨大的表面積和很強(qiáng)的吸附性能，稱為活性污泥。以活性污泥為主體的污水生物處理工藝稱為活性污泥法。 1.活性污泥法的基本概念 水污染防治工程講課件2.活性污泥法的基本工藝流程

26、 n曝氣池：反應(yīng)主體n二沉池： 1）進(jìn)行泥水分離，保證出水水質(zhì)； 2）保證回流污泥，維持曝氣池內(nèi)一定的污泥濃度n回流系統(tǒng)： 1）保證曝氣池內(nèi)維持足夠的污泥濃度； 2）通過(guò)改變回流比，改變曝氣池的運(yùn)行工況。n剩余污泥： 1）是去除有機(jī)物的途徑之一； 2）維持系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。n供氧系統(tǒng)： 提供足夠的溶解氧一、活性污泥法水污染防治工程講課件（二）活性污泥形態(tài)和組成1.活性污泥形態(tài) 2.活性污泥組成 1)具有代謝功能的活性微生物群體（Ma）2)微生物內(nèi)源呼吸、自身氧化的殘留物（Me）3)污泥絮體吸附的難于生物降解的有機(jī)物（Mi）4)污泥絮體吸附的無(wú)機(jī)物質(zhì)（Mii）一、活性污泥法水污染防治工程講課件（三

27、）活性污泥增長(zhǎng)曲線污泥增長(zhǎng)曲線見(jiàn)圖2-2-4依次為停滯期、對(duì)數(shù)增殖期、減速增殖期、內(nèi)源呼吸期活性污泥法選在減數(shù)增殖期或內(nèi)源呼吸期一、活性污泥法水污染防治工程講課件（四）活性污泥法性能指標(biāo)1.混合液懸浮固體（MLSS）MLSS = Ma + Me + Mi + Mii2.混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度（MLVSS） MLVSS = Ma + Me + Mi在條件一定時(shí)，MLVSS / MLSS是較穩(wěn)定的，對(duì)城市污水，一般是 0.650.85MLSS常用X表示一、活性污泥法水污染防治工程講課件3.污泥沉降比（SV）是指將曝氣池中的混合液在量筒中靜置30分鐘，其沉淀污泥與原混合液的體積比，一般以%表示；能

28、相對(duì)地反映污泥數(shù)量以及污泥的凝聚、沉降性能，可用以控制排泥量和及時(shí)發(fā)現(xiàn)早期的污泥膨脹；正常數(shù)值2030%4.污泥容積指數(shù)（SVI） 指曝氣池混合液經(jīng)30min沉淀后，1克干污泥所占有沉淀污泥容積的毫升數(shù)，單位為mL/g，但一般不標(biāo)注。SVI的計(jì)算式為:LgMLSSSVSVI/10的百分?jǐn)?shù) 當(dāng)SVI100時(shí)，沉淀性良好；當(dāng)SVI=100200時(shí)，沉淀性一般；當(dāng)SVI200時(shí)，沉淀性較差，污泥易膨脹。一、活性污泥法水污染防治工程講課件5.污泥泥齡（c） 曝氣池中活性污泥總量與每日排放的污泥量之比，也稱生物固體的平均停留時(shí)間（SRT）XVXcX = QwXr+ (Q-Qw)XeSVIXr610一、活

29、性污泥法水污染防治工程講課件6.污泥負(fù)荷和曝氣池容積負(fù)荷污泥負(fù)荷：?jiǎn)挝恢亓炕钚晕勰嘣趩挝粫r(shí)間內(nèi)接受的有機(jī)污染物量VSSQLeV)(0有機(jī)物去除容積負(fù)荷一、活性污泥法VXSQLVS0水污染防治工程講課件（五）活性污泥法的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)1.莫諾德（Monod）方程SKSSm一、活性污泥法水污染防治工程講課件當(dāng)SKS時(shí)，-dS/dt=K1X當(dāng)S6倍，水力負(fù)荷10倍，通常入池BOD5須200mg/L。（1）高負(fù)荷生物濾池工藝流程單級(jí)高負(fù)荷生物濾池（見(jiàn)圖2-2-33）二級(jí)高負(fù)荷生物濾池（見(jiàn)圖2-2-34）（2）高負(fù)荷生物濾池特點(diǎn)二、生物膜法水污染防治工程講課件3.塔式生物濾池（1）結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)參數(shù)（2）特點(diǎn)

30、塔式生物濾池適宜于二級(jí)處理串聯(lián)系統(tǒng)中作為第一級(jí)處理設(shè)備，也可以在廢水處理程度要求不高時(shí)使用二、生物膜法水污染防治工程講課件4.生物接觸氧化法 也稱接觸曝氣法，兼有活性污泥法和生物膜法的優(yōu)點(diǎn)。（1）工藝流程一段式：工藝流程（圖2-2-36）；流態(tài)為完全混合式，微生物處于對(duì)數(shù)增殖后期和減速增殖前期。二段式：工藝流程（圖2-2-37）；第一段：微生物處于對(duì)數(shù)增殖期，污泥負(fù)荷高于2，以低能耗、高負(fù)荷、快速的生物吸附和合成為主，第二段利用微生物的氧化分解。（2）構(gòu)造池體、填料、布水布?xì)狻⑴拍嘌b置對(duì)填料要求（3）特點(diǎn)二、生物膜法水污染防治工程講課件5.生物轉(zhuǎn)盤（1）工藝流程和工作原理 生物轉(zhuǎn)盤的基本流程如

31、圖2-2-40。 生物轉(zhuǎn)盤又稱半浸沒(méi)生物膜法反應(yīng)器，其核心處理裝置是表面附有生物膜的盤片。盤片作為生物膜的載體，當(dāng)生物膜處于浸沒(méi)狀態(tài)時(shí)，廢水有機(jī)物被生物膜吸附，當(dāng)它處于水面以上時(shí)，大氣的氧向生物膜傳遞，生物膜內(nèi)所吸附有機(jī)物氧化分解，生物膜恢復(fù)活性。生物轉(zhuǎn)盤每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈即完成一個(gè)吸附-氧化的周期。 生物轉(zhuǎn)盤采用多級(jí)形式時(shí)，應(yīng)逐級(jí)減少盤片數(shù)量。二、生物膜法水污染防治工程講課件（2）生物轉(zhuǎn)盤的結(jié)構(gòu)組成：盤片、廢水處理槽、水平軸、驅(qū)動(dòng)裝置。結(jié)構(gòu)參數(shù)。（3）生物轉(zhuǎn)盤的特點(diǎn)二、生物膜法水污染防治工程講課件6.曝氣生物濾池 與生物接觸氧化池相似，區(qū)別在于前者截留過(guò)濾效果差，后者充分利用了截流過(guò)濾，因此不設(shè)二沉

32、池。（1）曝氣生物濾池工藝流程與工作原理曝氣生物濾池的工藝流程見(jiàn)圖2-2-44。 污水持續(xù)進(jìn)入濾池，填料表面及內(nèi)部產(chǎn)生的生物量增多，截留的懸浮物不斷增加，當(dāng)固體物質(zhì)積累到一定程度，堵塞濾層表面，導(dǎo)致水頭損失達(dá)到極限，此時(shí)用氣水聯(lián)合反沖洗，漂洗，恢復(fù)曝氣生物濾池功能，進(jìn)入下一周期。 根據(jù)處理程度不同，曝氣生物濾池分為一段（碳化）、二段（硝化）、三段（反硝化、除磷）工藝二、生物膜法水污染防治工程講課件（2）曝氣生物濾池構(gòu)造組成：池體、濾料、承托層、布水布?xì)庀到y(tǒng)、反沖洗系統(tǒng)；濾料性能要求；結(jié)構(gòu)參數(shù)。（3）曝氣生物濾池特點(diǎn)二、生物膜法水污染防治工程講課件7.生物流化床（1）生物流化床工作原理 污水由流

33、化床底部進(jìn)入，當(dāng)水流速度大到足以克服載體浮重時(shí)，載體介質(zhì)呈流化狀態(tài)。流化的顆粒表面生長(zhǎng)有生物膜，廢水在流化床內(nèi)同分散十分均勻的生物膜相接觸而獲得凈化。兩個(gè)概念：臨界流化速度和沖出速度（2）生物流化床工藝類型二相生物流化工藝（圖2-2-47）；三相生物流化工藝（流化床內(nèi)直接充氧，不設(shè)體外脫膜設(shè)備）二、生物膜法水污染防治工程講課件（3）生物流化床構(gòu)造池體、布水器、沉淀區(qū)及三相分離器、載體二相流化床還需充氧裝置和脫膜裝置（4）生物流化床特點(diǎn)二、生物膜法水污染防治工程講課件8.生物移動(dòng)床 在生物濾池和流化床工藝基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)。載體的流化狀態(tài)靠曝氣和攪拌維持。（1）生物移動(dòng)床基本工藝流程見(jiàn)圖2-2-49

34、（2）生物移動(dòng)床組成池體、載體、出水裝置、曝氣和攪拌系統(tǒng)（3）生物移動(dòng)床特點(diǎn)二、生物膜法水污染防治工程講課件三、污水生物脫氮除磷（一）污水生物脫氮1.生物脫氮基本原理氨化作用硝化作用首先通過(guò)下列作用形成硝酸鹽然后通過(guò)反硝化作用形成N2而脫氮需要注意：硝化需堿度:7.14g CaCO3/g NH4+-N，反硝化產(chǎn)生堿度:3.47g CaCO3/g NO3-N,反硝化有機(jī)物需要量BOD5(g)=1.71NO2-N(g)+ 2.86NO3-N(g)應(yīng)盡量避免內(nèi)源反硝化消耗細(xì)胞物質(zhì)，產(chǎn)生氨。水污染防治工程講課件2.生物脫氮過(guò)程的影響因素（1）溫度（2）溶解氧（3）pH（4）碳氮比（5）泥齡（6）有毒物

35、質(zhì)三、污水生物脫氮除磷水污染防治工程講課件3.生物脫氮的典型工藝前面所述序批式活性污泥法（SBR)和氧化溝可脫氮。缺氧/好氧脫氮工藝（A1/O法）見(jiàn)圖（2-2-50）（1） A1/O法特點(diǎn)（2） A1/O法條件控制脫氮效率與污泥回流比及混合液回流比的關(guān)系1001iiNRRRRE公式成立的前提是：硝化及反硝化都較徹底三、污水生物脫氮除磷水污染防治工程講課件（二）污水生物除磷1.生物除磷基本原理 當(dāng)污水中氮磷濃度顯著高于C:N:P=46:8:1時(shí)，需脫氮除磷工藝。生物法除磷原理見(jiàn)圖2-2-51。 聚磷菌在厭氧條件下通過(guò)水解聚合磷酸鹽而獲得能量，即聚磷菌體內(nèi)ATP水解放出H3PO4和能量，同時(shí)轉(zhuǎn)化為

36、ADP，聚磷菌利用釋放的能量吸收溶解性有機(jī)物供生命所需。 聚磷菌在好氧條件下有氧呼吸，分解吸收來(lái)的有機(jī)物釋放出能量，能量為ADP獲得，結(jié)合H3PO4形成ATP，在該過(guò)程中攝取的磷遠(yuǎn)大于細(xì)胞合成所需，磷以聚合磷酸鹽形式貯存，形成污泥而除去。三、污水生物脫氮除磷水污染防治工程講課件2.生物除磷的主要影響因素（1）溫度（2）溶解氧（3）pH（4）碳源的數(shù)量和性質(zhì)（5）泥齡三、污水生物脫氮除磷水污染防治工程講課件3.生物除磷的典型工藝生物除磷的典型工藝為厭氧/好氧除磷工藝（A2/O法），見(jiàn)圖2-2-52（1） A2/O法特點(diǎn)；（2）回流比控制；（3）水力停留時(shí)間；（4）泥齡控制。三、污水生物脫氮除磷水

37、污染防治工程講課件（三）污水同時(shí)生物脫氮除磷工藝（A2/O）A2/O法工藝見(jiàn)圖2-2-53，為A1/O與A2/O工藝合并。注意：厭氧池在缺氧池前； 脫氮和除磷效率相互制約。三、污水生物脫氮除磷水污染防治工程講課件四、厭氧生物處理（一）厭氧生物處理原理 厭氧生物處理又稱厭氧消化或厭氧發(fā)酵，是指在無(wú)氧條件下，由厭氧和兼性微生物的共同作用將有機(jī)物最終分解為CH4和 CO2的過(guò)程。 厭氧消化分為三階段（見(jiàn)圖2-2-55）：第一階段：水解發(fā)酵；第二階段：產(chǎn)氫和乙酸；第三階段：產(chǎn)甲烷階段。1.厭氧生物處理的主要優(yōu)點(diǎn)2.厭氧生物處理的主要缺點(diǎn)水污染防治工程講課件（二）影響厭氧生物處理的主要因素（1）溫度（2

38、）氧化還原電位（3）pH和堿度（4）營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)（5）有毒物質(zhì)四、厭氧生物處理水污染防治工程講課件（三）厭氧生物反應(yīng)器1.厭氧接觸法厭氧接觸法的工藝見(jiàn)圖2-2-56；特征。2.兩相厭氧消化工藝兩相厭氧消化工藝見(jiàn)圖2-2-57。由于厭氧水解發(fā)酵和產(chǎn)甲烷階段微生物種群不一樣，為提高消化效率，人為把兩階段設(shè)置在不同反應(yīng)器，然后串聯(lián)使用。特點(diǎn)厭氧生物處理工藝一般不設(shè)初沉池。四、厭氧生物處理水污染防治工程講課件3.厭氧濾池厭氧濾池結(jié)構(gòu)與好氧生物濾池相似，只是池頂密封,常見(jiàn)結(jié)構(gòu)如圖2-2-58；工藝特點(diǎn)4.升流式厭氧污泥床（UASB）UASB是在升流式厭氧濾池基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)，結(jié)構(gòu)如圖2-2-59；工藝特點(diǎn)5.

39、 厭氧膨脹顆粒污泥床（EGSB）EGSB是UASB的改進(jìn)，主要是前者上升水流更快，使顆粒污泥處于膨脹懸浮狀態(tài)，結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2-2-60；工藝特點(diǎn)四、厭氧生物處理水污染防治工程講課件6.厭氧內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器（IC）IC反應(yīng)器結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2-2-61，其特點(diǎn)是高徑比較大，反應(yīng)器分為兩段，水流自下而上，依次經(jīng)過(guò)第一反應(yīng)室和第二反應(yīng)室，每個(gè)反應(yīng)室有單獨(dú)的三相分離器；工藝特點(diǎn)7.厭氧膨脹床和厭氧流化床與前面EGSB不同之處在于填有比表面積較大的惰性載體顆粒。當(dāng)膨脹率為110-120時(shí)稱為膨脹床，膨脹率為120-170時(shí)稱為流化床。工藝特點(diǎn)四、厭氧生物處理水污染防治工程講課件四、厭氧生物處理（四）水解酸化好氧生物處理1.水解酸化好氧生物處理原理 水解酸化好氧生物處理工藝見(jiàn)圖2-2-62。由于水解酸化要求的厭氧環(huán)境沒(méi)有產(chǎn)甲烷階段嚴(yán)格，利用水解酸化將復(fù)雜有機(jī)物降解為低分子化合物，再通過(guò)好氧池進(jìn)一步處理。2.工藝特征3.水解酸化池的結(jié)構(gòu)、啟動(dòng)和運(yùn)行水解酸化池幾何尺寸配水系統(tǒng)出水收集裝置排泥系統(tǒng)啟動(dòng)和運(yùn)行水污染防治工程講課件4.水解酸化好氧處理工藝參數(shù)根據(jù)污水處理難易程度分為城市污水和工業(yè)污水處理（1）城市污水處理參數(shù)水解酸化池工藝設(shè)計(jì)參數(shù)好氧池工藝設(shè)計(jì)參數(shù)（2）工業(yè)廢水水解酸化工藝設(shè)計(jì)參數(shù)四、厭氧生物處理