北師大 水處理

1、第一章 概述1. 發(fā)展第一階段（1881-1915）早期階段Moris 池（1881）、生物濾池（1893）和活性污泥法（1914）第二階段（1915-1960）普及階段化糞池、生物濾池、活性污泥法、污泥消化池普及應(yīng)用，同時出現(xiàn)改進活性污泥法，如階段曝氣、生物接觸穩(wěn)定、完全混合曝氣、延時曝氣、純氧曝氣；普通生物濾池的發(fā)展，出現(xiàn)高負(fù)荷生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、生物接觸氧化；厭氧生物處理技術(shù)從低率消化池到高率消化池、二級消化池、兩相消化等。 第三階段 （1961-至今）廢水生物處理發(fā)展新時期AB、A/O，A/O/O、氧化溝、SBR、好氧生物流化床；厭氧方面出現(xiàn)厭氧接觸、厭氧生物濾池、厭氧附著膜膨脹床、升

2、流式厭氧污泥層、厭氧流化床；廢水穩(wěn)定塘處理系統(tǒng)；廢水土地處理系統(tǒng)。2. 生物處理的目的和作用絮凝和去除廢水中不可自然沉淀的膠體狀固體物；穩(wěn)定和去除廢水中的有機物（以COD或BOD5表示）；去除營養(yǎng)元素氮和磷。3. 分級1）一級處理預(yù)處理或前處理；物化法去除效果：EBOD 30%, ESS 50%；功能：去除顆粒狀有機物，調(diào)節(jié)水量、水質(zhì)、水溫，利于后續(xù)生物處理2）二級處理生物處理；去除效果：EBOD 8590%，ESS 90%；功能：大量去除膠體狀和溶解狀有機物，保證出水達標(biāo)排放；3）三級處理深度處理；物化法、生物法目的：去除二級處理出水中殘存的SS、有機物，或脫色、殺菌，或脫氮、除磷，防止水體

3、富營養(yǎng)化；第二章 廢水生物處理的基本概念及原理1. 呼吸類型：按照最終電子受體（或最終氫受體）的不同劃分為好氧和厭氧呼吸。1）好氧呼吸是在有分子氧（O2)參與的生物氧化，反應(yīng)的最終氫受體是分子氧。A. 異養(yǎng)型微生物以有機物為底物，其最終產(chǎn)物為二氧化碳、氨和水等無機物，同時釋放能量B. 自養(yǎng)型微生物是以無機物為底物（電子供體），其終點產(chǎn)物為無機物，同時放出能量。2）厭氧呼吸是在無分子氧（O2)的情況下進行生物氧化。厭氧微生物只有脫氫酶系統(tǒng)，沒有氧化酶系統(tǒng)，底物氧化不徹底，最終產(chǎn)物是比原來底物簡單的化合物。按照最終氫受體的不同，分為發(fā)酵和無氧呼吸2. 三階段四類群三階段：水解、發(fā)酵階段；產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸

4、階段；產(chǎn)甲烷階段四類群：發(fā)酵性細(xì)菌；產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌；同型產(chǎn)乙酸菌；產(chǎn)甲烷菌3. 好氧厭氧比較好氧厭氧微生物好氧厭氧+兼性營養(yǎng)物質(zhì)100:5:1，500BOD200:5:1，2000BOD基建費用低高運行費用高低反應(yīng)速率快慢4. 主要微生物細(xì)菌：最主要真菌：絲狀菌膨脹原后生動物：指示生物5. 微生物生長影響因素：營養(yǎng)、溶解氧、溫度、pH、有毒物質(zhì)6. 微生物生長規(guī)律停滯期對數(shù)期靜止期內(nèi)源呼吸期增殖速率0最大降低0變化體積增大；酶系統(tǒng)調(diào)整；適應(yīng)環(huán)境變異沉降性能不佳；需氧量大；水質(zhì)差凝聚、吸附、沉淀性能好；殘存有機物低沉降性能好；凝聚性能差；無有機物，水質(zhì)好工藝高負(fù)荷活性污泥法大多數(shù)延時曝氣法第三章

5、 活性污泥法1. 活性污泥構(gòu)成1）具有代謝功能的微生物群體活細(xì)胞（Ma）2）微生物內(nèi)源代謝、自身氧化的殘留物（Me）3）吸附的原廢水中難于生物降解的有機物（Mi）4）由污水?dāng)y入的無機物質(zhì)（Mii）2. 活性污泥性能指標(biāo)名稱簡寫正常范圍公式混合液懸浮固體濃度MLSS混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度MLVSSMLVSS/MLSS=0.750.85污泥沉降比SV20-30%污泥體積指數(shù)SVI70-100ml/gSVI=10*SV/MLSS污泥齡C污泥有機負(fù)荷F/MF/M=QS/XV（XMLSSMLVSS？）容積負(fù)荷Nv曝氣池的水力停留時間HRTHRT=V/Q3. 運行方式名稱工藝特稱抗沖擊負(fù)荷污泥負(fù)荷容積負(fù)

6、荷HRT（h）污泥齡（d）傳統(tǒng)活性污泥法池首可能出現(xiàn)溶氧不足，池尾可能出現(xiàn)溶氧富裕弱0.20.4正常0.30.648正常515正常階段曝氣活性污泥法廢水沿池長分段注入曝氣池，改善了供氧速率與需氧速率之間的矛盾，高0.20.40.61.038515吸附再生活性污泥法將吸附、降解兩個過程分別控制在不同的反應(yīng)器內(nèi)進行；對可溶性有機物含量高廢水處理效果差高0.20.61.01.2吸附池：0.51.0515再生池：36515延時曝氣（完全氧化）活性污泥法有機負(fù)荷率非常低，污泥持續(xù)處于內(nèi)源代謝狀態(tài)，剩余污泥少且穩(wěn)定；處理出水出水水質(zhì)好強0.050.15低0.10.41848高2030高高負(fù)荷活性污泥法（短

7、時曝氣法）BOD-SS負(fù)荷率高，曝氣時間短，對廢水的處理效果較低強1.55.0高1.22.41.53低0.250.5低完全混合活性污泥法可以方便地通過對F/M的調(diào)節(jié)，曝氣池內(nèi)混合液的需氧速度均衡。容易發(fā)生污泥膨脹強0.20.60.82.035510純氧曝氣活性污泥法純氧曝氣可大大提高氧的轉(zhuǎn)移效率；能夠大大提高曝氣池的容積負(fù)荷；剩余污泥產(chǎn)量少，污泥膨脹較少發(fā)生。0.41.02.03.2高1.53.0515淺層低壓曝氣法只有在氣泡形成和破碎的瞬間，氧的轉(zhuǎn)移率最高，因此，沒有必要延長氣泡在水中的上升距離。深水曝氣活性污泥法曝氣池水深在78m以上，由于水壓較大，氧的轉(zhuǎn)移率可以提高，相應(yīng)也能加快有機物的

8、降解速率；占地面積較小深井曝氣活性污泥法深度為50150m，氧轉(zhuǎn)移效率高，耐沖擊負(fù)荷，產(chǎn)泥量少高1.01.23.03.6高1.02.05傳統(tǒng)活性污泥法階段曝氣活性污泥法吸附再生活性污泥法延時曝氣完全混合活性污泥法4. 反應(yīng)動力學(xué)4.1莫諾特方程微生物比增長基質(zhì)比去除高濃度零級反應(yīng)低濃度一級反應(yīng)4.2第一基本方程4.3第二基本方程5. 曝氣理論Fick定律：擴散過程的推動力是物質(zhì)在界面兩側(cè)的濃度差雙膜理論：氣液接觸界面存在層流的氣膜和液膜，只有其中存在濃度差，氣液兩相主體不存在濃度差，傳質(zhì)阻力只存在于兩層層流膜中, 在氣膜中存在氧的分壓梯度，在液膜中存在氧的濃度梯度，它們是氧轉(zhuǎn)移的推動力。（氧分

9、子進入水中的控速步驟是通過液膜）提高充氧速率的途徑：加強液相主體的紊流程度，降低液膜厚度yL 加速氣、液界面的更新DL 增大氣、液接觸面積A 提高氣相中的氧分壓Cs影響氧轉(zhuǎn)移速率的主要因素：水質(zhì)、水溫、氣壓6. 曝氣設(shè)備性能指標(biāo)名稱簡寫含義氧的利用率EA指通過鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到混合液中的氧量占總供氧量的百分比（%）充氧能力RO通過表面機械曝氣裝置在單位時間內(nèi)轉(zhuǎn)移到混合液中的氧量（kgO2/h）動力效率EP每消耗1度電轉(zhuǎn)移到混合液中的氧量（kgO2/kw.h）機械曝氣原理：水躍、提升、負(fù)壓。7. 曝氣池分類：按流態(tài)：推流式、完全混合式、循環(huán)混合式 按曝氣方式：鼓風(fēng)曝氣池、機械曝氣池、鼓風(fēng)機械曝氣

10、池 根據(jù)曝氣池與二沉池之間的關(guān)系，可分為合建式（即曝氣沉淀池）和分建式8. 工藝設(shè)計內(nèi)容選定工藝流程；曝氣池工藝計算與設(shè)計；需氧量、供氧量及曝氣系統(tǒng)的算與設(shè)計；計算污泥回流量、剩余污泥量污泥回流系統(tǒng)的設(shè)計；二沉池的計算與設(shè)計9. 污泥常見問題問題現(xiàn)象原因?qū)Σ呶勰喔钚晕勰喑驶液谏⑽勰喟l(fā)生厭氧反應(yīng)，污泥中出現(xiàn)硫細(xì)菌，出水水質(zhì)惡化混合液DO不足，負(fù)荷量增高；曝氣不足；工業(yè)廢水的流入等控制負(fù)荷量；增大曝氣量；切斷或控制工業(yè)廢水的流入污泥上浮污泥沉淀3060分鐘后呈層狀上浮，且多發(fā)生在夏季硝化作用導(dǎo)致在二沉池中被還原成N2，引起污泥上浮減少污泥在二沉池中的停留時間；減少曝氣量。污泥解體在沉淀后的上

11、清液中含有大量的懸浮微小絮體，出水透明度下降曝氣過度；負(fù)荷下降，活性污泥自身氧化過度；減少曝氣；增大負(fù)荷量泥水界面不清污泥可以下沉，但泥水界面不清晰高濃度有機廢水的流入，使微生物處于對數(shù)增長期；污泥形成的絮體性能較差降低負(fù)荷；增大回流量以提高曝氣池中的MLSS，降低F/M值污泥膨脹絲狀菌性污泥膨脹污泥結(jié)構(gòu)松散，體積膨脹，絮凝和沉降性惡化由于活性污泥絮體中絲狀菌過度繁殖而導(dǎo)致的污泥膨脹低溶解氧濃度有機負(fù)荷過高進水水質(zhì)影響臨時控制措施：污泥助沉法、滅菌法工藝運行調(diào)節(jié)措施：加強曝氣、調(diào)節(jié)運行條件永久性控制措施：增設(shè)生物選擇器非絲狀菌污泥膨脹粘性膨脹：處理效果良好，但污泥難于沉淀，大量污泥隨出水流進水

12、中溶解性有機物濃度高，F(xiàn)/M值太高；氮、磷缺乏，或溶解氧不足；細(xì)菌大量吸附有機物，但不能及時降解，分泌出過量的膠狀的多糖類物質(zhì)；這些物質(zhì)具有很高親水性，導(dǎo)致污泥中含有大量結(jié)合水，泥水分離困難。降低負(fù)荷，調(diào)整工況，加強曝氣等。低粘性膨脹進水中含有毒性物質(zhì)，使污泥中毒，使細(xì)菌不能分泌出足夠的粘性物質(zhì)，從而不能有效形成絮凝體，導(dǎo)致泥水分離困難；控制進水水質(zhì)，加強上游工業(yè)廢水的預(yù)處理。泡沫化學(xué)泡沫洗滌劑或工業(yè)用表面活性物質(zhì)等引起，呈乳白色水沖消泡消泡劑生物泡沫諾卡氏菌屬的一類絲狀菌引起水沖或消泡劑無效；加氯；排泥，縮短SRT第四章 活性污泥新工藝名稱工藝特點HRT污泥齡AB兩段活性污泥法未設(shè)初沉池，由

13、吸附池和中間沉淀池組成的A段為一級處理系統(tǒng)；B段由曝氣池和二沉池組成；A、B兩段各自擁有獨立的污泥回流系統(tǒng)，兩段完全分開，各自有獨特的微生物群體，有利于功能穩(wěn)定。A:0.5h短B:23hA:0.30.5d短B:1520d長序批式活性污泥法SBR從時間角度來看，是一種較理想的推流式曝氣池；從空間上看，是完全混合流態(tài)；工藝系統(tǒng)組成簡單，不設(shè)二沉池，曝氣池具備二沉池的功能，無污泥回流設(shè)備；耐負(fù)荷沖擊，在一般情況下無需設(shè)置調(diào)節(jié)池； 反應(yīng)推動力大，易于得到優(yōu)于連續(xù)流系統(tǒng)的出水水質(zhì)運行操作靈活，通過適當(dāng)調(diào)節(jié)各單元的狀態(tài)達到脫氮除磷的效果污泥沉降性能好，SVI值較低，能有效防止絲狀菌膨脹；調(diào)節(jié)SBR運行方式

14、,可同時具有去除BOD和脫氮除磷功能;沉淀期：12h排水期：12h較長氧化溝氧化溝呈完全混合-推流式；溝內(nèi)的混合液呈推流式快速流動（0.40.5m/s），由于流速高，原廢水很快就與溝內(nèi)混合液相混合，因此氧化溝又是完全混合的；BOD負(fù)荷低，類似于活性污泥法的延時曝氣法，處理出水水質(zhì)良好；對水溫、水質(zhì)和水量的變動有較強的適應(yīng)性；污泥齡長，可達1530d，為傳統(tǒng)活性污泥法的36倍,世代時間很長的細(xì)菌如硝化細(xì)菌能在反應(yīng)器內(nèi)得以生存，從而使氧化溝具有脫氮的功能。污泥產(chǎn)率低，剩余污泥產(chǎn)量少1024h1530d長膜生物反應(yīng)器MBR膜生物反應(yīng)器是由膜分離技術(shù)與生物反應(yīng)器相結(jié)合的生化反應(yīng)系統(tǒng)；以膜組件代替?zhèn)鹘y(tǒng)活

15、性污泥法中的二沉池，起到分離活性污泥混合液中的固體微生物和大分子溶解性物質(zhì)的作用。SRT與HRT完全分開，在維持較短HRT的同時，又可保持極長的SRT；膜截流的高效性可使世代時間長的硝化菌等在生物反應(yīng)器內(nèi)生長，因此脫氮效果較好；可維持很高的MLSS；曝氣池中的活性污泥濃度可達1020g/L; 膜分離可使大分子顆粒狀難降解物質(zhì)在反應(yīng)器內(nèi)停留較長時間，最終得以去除；可溶性大分子化合物也可被截留下來，不會影響出水水質(zhì)，最終也可被降解；膜的高效截留作用可使出水懸浮物濃度極低。AB活性污泥法的A段與吸附再生工藝的吸附段有何相同與不同：吸附再生法中的吸附段是把污水中的大多數(shù)呈懸浮狀的有機物吸附，然后出水進

16、入二沉池沉淀后澄清水即排放。所以吸附再生法主要用于含膠體和懸浮有機物多的污水，對于含溶解性有機物多的污水不適合。吸附段的有機負(fù)荷不高。AB法中的A段雖然也是靠微生物吸附把一部分有機物去除，但該段有機負(fù)荷很高，大約為吸附再生法的有機負(fù)荷的十倍左右，所以去除的并不如吸附再生法吸附段去除的多。所以AB法中A段只是預(yù)處理，而吸附再生法中的吸附段對污水來說是最終處理。第五章 生物膜法1. 結(jié)構(gòu)厭氧膜：除氮好氧膜：主要場所2. 特征有利于世代周期長微生物：硝化細(xì)菌有絲狀菌但不會污泥膨脹處理低濃度廢水3. 生物濾池第一代：普通生物濾池 0.1-0.4kg BOD濾料性能要求：比表面積大，有利于微生物的附著；

17、能使廢水以液膜狀均勻分布于其表面；孔隙率大，使脫落的生物膜能隨水流到池底，同時保證通風(fēng)良好；適于生物膜形成與粘附，且應(yīng)該既不被微生物分解，又不抑制微生物的生長；有較好的機械強度，不易變形和破碎。第二代：高負(fù)荷生物濾池 0.2-2.5kg BOD 即在普通生物濾池的基礎(chǔ)上增加回流，并且可兩套裝置串聯(lián)）第三代：塔式生物濾池（大量回流） 1-3kg BOD曝氣生物濾池（濾料下方有曝氣系統(tǒng)）4. 生物轉(zhuǎn)盤5. 生物接觸氧化一種介于活性污泥法和生物濾池之間生物處理技術(shù)，在反應(yīng)池內(nèi)填充填料，已經(jīng)充氧的污水浸沒全部填料，并以一定的流速經(jīng)過填料，填料上布滿生物膜，污水與生物膜接觸，有機物被生物膜的上的微生物氧

18、化分解好氧生物流化床兩相三相第六章 厭氧生物處理1. 第一代厭氧生物反應(yīng)器化糞池、雙層沉淀池2. 第二代厭氧生物反應(yīng)器厭氧接觸法：0.5-2.5kg BOD厭氧生物濾池：0.2-16kg COD升流式厭氧污泥床反應(yīng)器（UASB）：開敞式UASB反應(yīng)器和封閉式UASB反應(yīng)器厭氧流化床、厭氧膨脹床：出水回流厭氧擋板反應(yīng)器：不設(shè)三相分離器兩相厭氧生物處理工藝：將厭氧消化過程分為產(chǎn)酸和產(chǎn)甲烷兩階段的工藝 物理化學(xué)分離方法：產(chǎn)酸反應(yīng)器抑制劑、提高氧氣、降低pH、有機酸選擇性透過膜 動力學(xué)控制分離：產(chǎn)酸反應(yīng)器短水力停留時間3. 第三代厭氧生物器內(nèi)循環(huán)IC厭氧膨脹顆粒污泥床EGSB4. 顆粒污泥污泥顆?；?/p>

19、高其沉降性能，防止污泥流失，保持反應(yīng)器內(nèi)高污泥濃度；顆粒污泥能長期滯留在反應(yīng)器內(nèi)，具有很長的SRT,可縮短水力停留時間，使反應(yīng)器具有很高的處理效能；污泥顆粒形成，產(chǎn)甲烷菌主要集中顆粒的內(nèi)部，水解發(fā)酵和產(chǎn)甲烷菌在表層，這種結(jié)構(gòu)為產(chǎn)甲烷菌提供了一個保護層和緩沖層，提高污泥抗pH,溫度變化、有害物質(zhì)的能力，提高耐負(fù)荷沖擊能力。顆粒污泥是各種厭氧菌聚集形成的微小生態(tài)系統(tǒng)，各類細(xì)菌距離相對較近，可提高種間氫的轉(zhuǎn)移速率。顆粒污泥的形成，使膨脹顆粒污泥床（EGSB)和內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器（IC）的開發(fā)成為可能。生物脫氮除磷1. 脫氮原理1.氨化過程（好氧或厭氧異養(yǎng)微生物）：含氮有機物氨態(tài)氮 2.硝化過程（好養(yǎng)自養(yǎng)硝

20、化菌）：氨氮NO2、NO3 強烈好氧，不能在酸性條件下生長（自身反應(yīng)會生成H+），污泥齡長 3.反硝化過程（異養(yǎng)反硝化菌）：NO2、NO3N2、含氮有機物2. 脫氮工藝A/O（缺氧好氧）工藝、氧化溝生物脫氮l 硝化反應(yīng)器的硝化液部分回來至反硝化反應(yīng)器，反硝化菌以原污水中有機物作為碳源，以回流液中硝酸鹽作為電子受體，不需外加碳源。l 在反硝化反應(yīng)過程中產(chǎn)生的堿度可補償硝化反應(yīng)消耗的堿度的一半左右；l 硝化曝氣池在后，使反硝化殘留的有機物得以進一步去除，無需增建后曝氣池。3. 除磷原理（1）厭氧釋磷聚磷菌將聚磷分解形成的無機磷釋放回污水中。ATP+H2OADP+H3PO4+能量。絕對厭氧，無硝酸根

21、（2）好氧吸磷聚磷菌將儲存于體內(nèi)的PHB進行好氧分解并釋出大量能量供聚磷菌增殖等生理活動，部分供其主動吸收污水中的磷酸鹽，以聚磷的形式積聚于體內(nèi)。ADP+H3PO4+能量ATP+H2O 污泥齡短，硝態(tài)氮抑制4. 除磷工藝An-O（厭氧好氧）工藝5. 同步脫氮除磷工藝A2/O工藝特點：厭氧、缺氧、好氧交替運行，不利于絲狀菌生長，污泥膨脹較少發(fā)生；無需投藥，運行費用低。6. 新工藝SHARON工藝：將氨氧化控制在亞硝化階段，同時進行間歇曝氣，達到反硝化ANAMMOX工藝：在厭氧或缺氧條件下,將NH4+直接氧化為N2的過程。Canon工藝：即SHARON工藝+ANAMMOX工藝（由亞硝酸細(xì)菌和厭氧氨

22、氧化菌協(xié)同作用）自然生物處理1. 穩(wěn)定塘特點（1）優(yōu)點：能夠充分利用地形，工程簡單，建設(shè)投資??；能夠?qū)崿F(xiàn)污水資源化，使污水處理與利用相結(jié)污水處理能耗少，維護方便，成本低廉（2）缺點：占地面積大；污水處理效果受季節(jié)、氣溫、光照等自然因素影響；防滲不當(dāng)會使地下水受到污染；衛(wèi)生條件差，易發(fā)生臭氣或滋生蚊蠅。2. 穩(wěn)定塘分類好氧塘、兼性塘、厭氧塘、曝氣塘、深度處理塘、綜合生物塘好氧塘：高負(fù)荷好氧塘（前）、普通好氧塘（中）、深度處理好氧塘（后）兼性塘：塘內(nèi)分層厭氧塘：有機負(fù)荷高，常置于系統(tǒng)首端曝氣塘：完全混合曝氣塘（可污泥回流）、部分混合曝氣塘。都需要沉淀深度處理塘：多采用好氧塘或曝氣塘3. 污水的土地處理系統(tǒng)原理物理過濾 物理吸附和物理沉淀 化學(xué)反應(yīng)與沉淀 微生物的代謝與分解4. 土地處理分類慢濾系統(tǒng)：適