環(huán)境工程中級職稱考試復(fù)習(xí)資料自然凈化處理

1、環(huán)境工程中級職稱考試復(fù)習(xí)資料自然凈化處理（1）熟悉氧化塘：氧化塘概念和類型穩(wěn)定塘舊稱氧化塘或生物塘，是一種利用天然凈化能力對污水進(jìn)行處理的構(gòu)筑物的總稱。其凈化過程與自然水體的自凈過程過程相似。通常是將土地進(jìn)行適當(dāng)?shù)娜斯ば拚?，建成池塘，并設(shè)置圍堤和防滲層，依靠塘內(nèi)生長的微生物來處理污水。主要利用菌藻的共同作用處理廢水中的有機(jī)污染物。穩(wěn)定塘污水處理系統(tǒng)具有基建投資和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低、維護(hù)和維修簡單、便于操作、能有效去除污水中的有機(jī)物和病原體、無需污泥處理等優(yōu)點(diǎn)。在我國，特別是在缺水干旱的地區(qū)，生物氧化塘是實(shí)施污水的資源化利用的有效方法，所以穩(wěn)定塘處理污水近年來成為我國著力推廣的一項(xiàng)新技術(shù)。（1）能充分利

2、用地形，結(jié)構(gòu)簡單，建設(shè)費(fèi)用低。采用污水處理穩(wěn)定塘系統(tǒng)，可以利用荒廢的河道、沼澤地、峽谷、廢棄的水庫等地段建設(shè)結(jié)構(gòu)簡單，大都以土石結(jié)構(gòu)為主，在建設(shè)土地具有施工周期短，易于施工和基建費(fèi)低等優(yōu)點(diǎn)。污水處理與利用生態(tài)工程的基建投資約為相同規(guī)模常規(guī)污水處理廠的1/3-1/2。（2）可實(shí)現(xiàn)污水資源化和污水回收及再用，實(shí)現(xiàn)水循環(huán)，既節(jié)省了水資源，又獲得了經(jīng)濟(jì)收益。 穩(wěn)定塘處理后的污水，可用于農(nóng)業(yè)灌溉，也可在處理后的污水中進(jìn)行水生植物和水產(chǎn)的養(yǎng)殖。將污水中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為水生作物、魚、水禽等物質(zhì)，提供給人們使用或其他用途。如果考慮綜合利用的收入，可能到達(dá)收支平衡，甚至有所盈余。（3）處理能耗低，運(yùn)行維護(hù)方便，成

3、本低。風(fēng)能是穩(wěn)定塘的重要輔助能源之一，經(jīng)過適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)，可在穩(wěn)定塘中實(shí)現(xiàn)風(fēng)能的自然曝氣充氧，從而達(dá)到節(jié)省電能降低處理能耗的目的。此外，在穩(wěn)定塘中無需復(fù)雜的機(jī)械設(shè)備和裝置，這使穩(wěn)定塘的運(yùn)行更能穩(wěn)定并保持良好的處理效果，而且其運(yùn)行費(fèi)用僅為常規(guī)污水處理廠的1/5-1/3。（4）美化環(huán)境，形成生態(tài)景觀。將凈化后的污水引入人工湖中，用作景觀和游覽的水源。由此形成的處理與利用生態(tài)系統(tǒng)不僅將成為有效的污水處理設(shè)施，而且將成為現(xiàn)代化生態(tài)農(nóng)業(yè)基地和游覽的勝地。（5）污泥產(chǎn)量少。穩(wěn)定塘污水處理技術(shù)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是產(chǎn)生污泥量小，僅為活性污泥法所產(chǎn)生污泥量的1/10，前端處理系統(tǒng)中產(chǎn)生的污泥可以送至該生態(tài)系統(tǒng)中的藕塘或

4、蘆葦塘或附近的農(nóng)田，作為有機(jī)肥加以使用和消耗。前端帶有雁洋塘或堿性塘的塘系統(tǒng)通過其底部的污泥發(fā)酵坑使污泥發(fā)生酸化、水解和甲烷發(fā)酵，從而使有機(jī)固體顆粒轉(zhuǎn)化為液體或氣體，可以實(shí)現(xiàn)污泥等零排放。（6）能承受污水水量大范圍的波動(dòng)，其適應(yīng)能力和抗沖擊和能力強(qiáng)。我國許多城市其污水BOD濃度很小，低于100mg/L，是活性污泥法尤其時(shí)候氧化溝無法正常運(yùn)行，而穩(wěn)定塘不僅能夠有效的處理高濃度有機(jī)物水，也可以處理低濃度污水。（2）了解污水的土地處理系統(tǒng)：基本原理和類型污水的土地處理系統(tǒng)（land processing system）是利用土地及其中微生物和植物根系對污水（廢水）進(jìn)行處理，同時(shí)又利用其中水分和肥分促

5、進(jìn)農(nóng)作物、牧草或樹木生長的工程設(shè)施。屬于常年性污水處理工程，常用于中小城市污水二級污水處理之后代替高級處理。由污水的沉淀預(yù)處理、貯水塘湖、灌溉系統(tǒng)、地下排水等系統(tǒng)組成。處理方式一般為污水灌溉（通過噴灑或自流將污水排放到土地上以促進(jìn)植物的生長）、滲濾（將污水排放到粗砂、土壤和砂壤土土地上竟?jié)B濾處理并補(bǔ)充地下水）和地表漫流。1、地表漫流用噴灑或其他方式將廢水有控制地排放到土地上。土地的水力負(fù)荷每年為1.57.5米。適于地表漫流的土壤為透水性差的粘土和粘質(zhì)土壤。地表漫流處理場的土地應(yīng)平坦并有均勻而適宜的坡度（26），使污水能順坡度成片地流動(dòng)。地面上通常播種青草以供微生物棲息和防止土壤被沖刷流失。污水

6、順坡流下，一部分滲入土壤中，有少量蒸發(fā)掉，其余流入?yún)R集溝。污水在流動(dòng)過程中，懸浮固體被濾掉，有機(jī)物被草上和土壤表層中的微生物氧化降解。這種方法主要用于處理高濃度的有機(jī)廢水，如罐頭廠的廢水和城市污水。 2、灌溉通過噴灑或自流將污水有控制地排放到土地上以促進(jìn)植物的生長。污水被植物攝取，并被蒸發(fā)和滲濾。灌溉負(fù)荷量每年約為0.31.5米。灌溉方法取決于土壤的類型、作物的種類、氣候和地理?xiàng)l件。通用的方法有噴灌、漫灌和壟溝灌溉（見圖）。 噴灌：采用由泵、干渠、支渠、升降器、噴水器等組成的噴灑系統(tǒng)將污水噴灑在土地上。這種灌溉方法適用于各種地形的土地，布水均勻，水損耗少，但是費(fèi)用昂貴，而且對水質(zhì)要求較嚴(yán)，必須

7、是經(jīng)過二級處理的。 漫灌：土地間歇地被一定深度的污水淹沒，水深取決于作物和土壤的類型。漫灌的土地要求平坦或比較平坦，以使地面的水深保持均勻，地上的作物必須能夠經(jīng)受得住周期性的淹沒。 壟溝灌溉：靠重力流來完成。采用這種灌溉方式的土地必須相當(dāng)平坦。將土地犁成交替排列的壟和溝。污水流入溝中并滲入土壤，壟上種植作物。壟和溝的寬度和深度取決于排放的污水量、土壤的類型和作物的種類。 上述三種灌溉方式都是間歇性的，可使土壤中充滿空氣，以便對污水中的污染物進(jìn)行需氧生物降解。 3、滲濾這種方法類似間歇性的砂濾，水力負(fù)荷每年約為3.3150米。廢水大部分進(jìn)入地下水，小部分被蒸發(fā)掉。滲水池一般是間歇地接受廢水，以保

8、持高滲透率。適于滲濾的土壤通常為粗砂、壤土砂或砂壤土。滲濾法是補(bǔ)充地下水的處理方法，并不利用廢水中的肥料，這是與灌溉法不同的。 凈化效能 廢水中的污染物在土地處理系統(tǒng)中是通過許多種過程去除的，包括土壤的過濾截留，物理和化學(xué)的吸附，化學(xué)分解和沉淀，植物和微生物的攝取，微生物氧化降解以及蒸發(fā)等。（三）污泥處理與處置1、污泥的來源及特性（1）掌握污泥的來源、種類污泥的種類及其來源污泥的組成，性質(zhì)、數(shù)量、主要取決于廢水的來源與廢水處理工藝密切相關(guān)。（1）初沉池污泥 來自初沉池?zé)o機(jī)成份較高（2）腐殖污泥 來自生物膜法處理的污泥（3）剩余污泥 來自活性污泥法處理二沉池排出的污泥（4）消化污泥 生化處理排出

9、污泥再經(jīng)厭氧處理后的熟化污泥（5）化學(xué)污泥 混凝、氣浮、化學(xué)沉淀所產(chǎn)生的污泥（2）熟悉基本特性污泥的性質(zhì)1含水率與含固率 含水率是污泥中水含量的百分?jǐn)?shù)，含固率則是污泥中固體或干泥含量的百分?jǐn)?shù)。濕泥量與含固率的乘積就是干污泥量。含水率降低(即含固量的提高)將大大地降低濕泥量。在含水率高、污泥呈流態(tài)時(shí)，污泥的體積與含固量基本上呈反比關(guān)系。通常含水率在85以上時(shí)，污泥呈流態(tài)，6585時(shí)呈塑態(tài)；低于60時(shí)，則呈固態(tài)。下表所列舉的是城市污水處理廠污泥的數(shù)量、含水率和比重。 2揮發(fā)性固體 揮發(fā)性固體(用VSS表示)，是指污泥中在600的燃燒爐中能被燃燒，并以氣體逸出的那部分固體。它通常用于表示污泥中的有機(jī)

10、物的量，常用mg/L表示，有時(shí)也用重量百分?jǐn)?shù)表示。VSS也反映污泥的穩(wěn)定化程度。3. 污泥中的有毒有害物質(zhì)城市污水處理廠的污泥中含有相當(dāng)數(shù)量的氮(約含污泥干重的4)、磷(約含2.5)和鉀約含0.5)，有一定肥效，可用于改善土壤。但其中也含有病菌、病毒、寄生蟲卵等，在施用之前應(yīng)采取必要的處理措施(如污泥消化)。污泥中的重金屬是主要的有害物質(zhì)，重金屬含量超過規(guī)定的污泥不能用作農(nóng)肥。工業(yè)廢水處理廠(站)的污泥的性質(zhì)隨廢水的性質(zhì)變化很大。4污泥的脫水性能用過濾法分離污泥的水份時(shí)，常用指數(shù)比抗阻值(r)或毛細(xì)吸水時(shí)間(CST)評價(jià)污泥脫水性能。PS：污泥比阻污泥比阻是表示污泥過濾特性的綜合性指標(biāo)，它的物

11、理意義是：單位質(zhì)量的污泥在一定壓力下過濾時(shí)在單位過濾面積上的阻力。求此值的作用是比較不同的污泥（或同一污泥加入不同量的混合劑后）的過濾性能。污泥比阻愈大，過濾性能愈差。污泥比阻的評價(jià)范圍比阻測定過程與真空過濾脫水過程基本相近，因此比阻能非常準(zhǔn)確地反映出污泥的真空過濾脫水性能；比阻也能比較準(zhǔn)確地反映出污泥的壓濾脫水性能；比阻不能準(zhǔn)確地反映污泥的離心脫水性能，因?yàn)樵撨^程與比阻測定過程相差甚遠(yuǎn)。常見污泥的比阻值范圍污泥種類比阻值（1012m/kg）初沉污泥4661活性污泥165283消化污泥124139污泥機(jī)械脫水的要求14顯然，一般污泥的比阻值都要遠(yuǎn)高于機(jī)械脫水所要求的比阻值。因此，機(jī)械脫水前需要

12、采取必要的調(diào)理預(yù)處理措施降低污泥比阻。PS：污泥脫水特性（相對于帶式壓濾機(jī)而言）A）可絮凝特性： 選擇適宜的高分子化合物如聚丙烯酰胺與污泥進(jìn)行混合反應(yīng)，污泥會(huì)形成絮狀團(tuán)塊并分離出自由水，這就是污泥的可絮凝特性。這個(gè)過程叫污泥調(diào)理。絮團(tuán)愈大愈結(jié)實(shí)，自由水愈清，表示絮凝效果愈好。我們根據(jù)污泥的可絮凝性能選擇絮凝劑的種類，用量和使用濃度，以及濾帶的絲徑和編織方法。 B）重力脫水特性： 將絮凝好的污泥倒到濾帶上，自由水快速透過濾帶流走，絮團(tuán)截留在濾帶上面，這就是污泥的重力脫水特性。重力脫水的時(shí)間愈短，即自由水流走的時(shí)間愈快，表示污泥的重力脫水性能愈好。T=L/V ，我們根據(jù)污泥的重力脫水性能選擇重力脫

13、水長度L和濾帶運(yùn)行速度V 。 C）污泥的可壓縮特性：絮團(tuán)具有一定的穩(wěn)定性，可承受與其含水率成反比的正壓力和剪切力，隨著絮團(tuán)含水率的不斷降低，可以承受的壓力就愈大。但當(dāng)施加的外壓力大于絮團(tuán)的可承受壓力時(shí)，絮團(tuán)就會(huì)被破壞，污泥固體顆粒就會(huì)從濾孔或?yàn)V帶兩邊流失。我們根據(jù)污泥的可壓縮特性設(shè)計(jì)污泥脫水機(jī)的楔形壓力區(qū)、低壓區(qū)、中壓區(qū)和高壓區(qū)。2、污泥濃縮與預(yù)處理（1）熟悉污泥的濃縮：污泥濃縮基本理論、常見污泥濃縮方法污泥濃縮基本理論污泥中所含水分大致分為四類：顆粒間的空隙水約占污泥水分的70；毛細(xì)管水污泥顆粒間的毛細(xì)管水，約占20；顆粒吸附水及顆粒內(nèi)部水約占10。濃縮脫水的對象為顆粒間的空隙水。濃縮的目的

14、在于縮小污泥的體積，減少后處理容量，來減少投資和運(yùn)行費(fèi)用；特別對于剩余活性污泥的處理，濃縮是不可缺少的。如進(jìn)行機(jī)械脫水，可減少混凝劑投加量和脫水設(shè)備的數(shù)量；進(jìn)行消化處理，可減少消化池的容積和加溫污泥所需的熱量。濃縮處理法主要有重力濃縮法與氣浮濃縮法。重力濃縮法：剩余污泥經(jīng)濃縮池中心管流入稱為入流，上清液由溢流堰溢出稱出流，濃縮污泥集中在濃縮池底部污泥斗中，并從池底排出稱底流（即濃縮污泥）。濃縮池中存在三個(gè)區(qū)域，即上部澄清區(qū)；中間阻滯區(qū)（當(dāng)污泥連續(xù)供給時(shí)，該區(qū)的固體濃度基本恒定，不起濃縮作用，但其高度將影響下部壓縮區(qū)的壓縮程度）；下部為壓縮區(qū)。重力法濃縮池必須滿足：A.上清液澄清；B.排出的污泥

15、固體濃度達(dá)到設(shè)計(jì)要求；C.固體回收率要高濃縮污泥中固體物重量與原污泥固體重量之比值的百分?jǐn)?shù)稱固體回收率，應(yīng)達(dá)到95以上。如果負(fù)荷過大，處理量雖然增加，但濃縮污泥的固體濃度低，上清液混蝕，固體回收率低，濃縮效果就差；負(fù)荷過小，停留時(shí)間太長，則造成厭氣分解，產(chǎn)生N2、CO2，使污泥上浮，同樣也使上清液混蝕，濃縮效果差。常見污泥濃縮方法濃縮方法優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)適用范圍重力濃縮法貯泥能力強(qiáng)，動(dòng)力消耗??；運(yùn)行費(fèi)用低，操作簡便占地面積較大；濃縮效果較差，濃縮后污泥含水率高；易發(fā)酵產(chǎn)生臭氣主要用于濃縮初沉污泥；初沉污泥和剩余活性污泥的混合污泥氣浮濃縮法占地面積??；濃縮效果較好，濃縮后污泥含水率較低；能同時(shí)去除油脂，

16、臭氣較少占地面積、運(yùn)行費(fèi)用小于重力濃縮法；污泥貯存能力小于重力濃縮法；動(dòng)力消耗、操作要求高于重力濃縮法主要用于濃縮初沉污泥；初沉污泥和剩余活性污泥的混合污泥。特別適用于濃縮過程中易發(fā)生污泥膨脹、易發(fā)酵的剩余活性污泥和生物膜法污泥離心濃縮法占地面積很?。惶幚砟芰Υ?；濃縮后污泥含水率低，全封閉，無臭氣發(fā)生專用離心機(jī)價(jià)格高；電耗是氣浮法的10倍；操作管理要求高目前主要用于難以濃縮的剩余活性污泥和場地小，衛(wèi)生要求高，濃縮后污泥含水率很低的場合濃縮池的型式、表面負(fù)荷及污水在其內(nèi)的停留時(shí)間應(yīng)根據(jù)進(jìn)水含泥的性質(zhì)、濃度及濃縮后排泥含水率的要求，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。采用重力式濃縮池時(shí)，應(yīng)符合下列要求：(1)污泥

17、負(fù)荷宜按3060kg/(m3.d)進(jìn)行計(jì)算；(2)刮泥機(jī)刮板外緣線速度宜為2m/min；(3)進(jìn)入濃縮池污泥含水率宜為9899，濃縮后的污泥含水率宜為9598；(4)水上升速度宜為0.8m/h；(5)池超高宜為0.30.5m。（2）熟悉污泥的預(yù)處理機(jī)械脫水前的預(yù)處理的目的是改善污泥脫水性能，提高脫水設(shè)備的生產(chǎn)能力。預(yù)處理的方法有化學(xué)調(diào)節(jié)法、淘洗法、熱處理法及冷處理法等?；瘜W(xué)調(diào)節(jié)法：向污泥中投加混凝劑、助凝劑等，使污泥凝聚，提高脫水性能?；炷齽o機(jī)混凝劑：鋁鹽、鐵鹽兩大類；高分子聚合電解質(zhì)：有機(jī)合成高分子聚合電解質(zhì)如聚丙烯酰胺PAM等；無機(jī)高分子混凝劑如聚合氯化鋁PAC等?；炷齽┑耐都恿恳哉嘉勰?/p>

18、干固體的重量的計(jì)，無機(jī)混凝劑約為720，高分子聚合電解質(zhì)在1以下。具體數(shù)值決定于污泥的性質(zhì)，通過試驗(yàn)決定。另外，還有淘洗法、熱處理法及冷處理法等，因成本較高，設(shè)備復(fù)雜，或者已被淘汰，或者國內(nèi)還沒有應(yīng)用的實(shí)例。3、了解污泥的干化與脫水污泥干化通過滲濾或蒸發(fā)等作用，從污泥中去除大部分含水量的過程，一般指采用污泥干化場（床）等自蒸發(fā)設(shè)施。脫水機(jī)械滾壓帶式過濾機(jī)：這種機(jī)械設(shè)備的主要特點(diǎn)是把壓力施加在濾布上，用濾布的壓力或張力使污泥脫水，而不需要真空或加壓設(shè)備，動(dòng)力消耗小，可以連續(xù)生產(chǎn)。板框壓濾機(jī)：這種機(jī)械構(gòu)造簡單，過濾推力大，適用于各種性能的污泥。但操作比較麻煩，不能連續(xù)運(yùn)行，產(chǎn)率較低。真空過濾機(jī)：它

19、的特點(diǎn)是能夠連續(xù)操作，運(yùn)行平穩(wěn)，可以自動(dòng)控制，缺點(diǎn)是附屬設(shè)備多，工序復(fù)雜，運(yùn)行費(fèi)用較高。目前主要用于初沉池污泥和消化污泥的脫水。4、污泥的最終處置與利用（1）熟悉污泥的最終處置：污泥厭氧消化與污泥好氧消化A、污泥厭氧消化污泥厭氧消化定義：污泥厭氧消化是指污泥在無氧條件下，由兼性菌和厭氧細(xì)菌將污泥中的可生物降解的有機(jī)物分解成二氧化碳、甲烷和水等，使污泥得到穩(wěn)定的過程，是污泥減量化、穩(wěn)定化的常用手段之一。機(jī)理：污泥厭氧消化是一個(gè)多階段的復(fù)雜過程，完成整個(gè)消化過程，需要經(jīng)過三個(gè)階段（目前公認(rèn)的），即水解、酸化階段，乙酸化階段，甲烷化階段。各階段之間既相互聯(lián)系又相互影響，各個(gè)階段都有各自特色微生物群體

20、。水解酸化階段：一般水解過程發(fā)生在污泥厭氧消化初始階段，污泥中的非水溶性高分子有機(jī)物，如碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪、纖維素等在微生物水解酶的作用下水解成溶解性的物質(zhì)。水解后的物質(zhì)在兼性菌和厭氧菌的作用下，轉(zhuǎn)化成短鏈脂肪酸，如乙酸、丙酸、丁酸等，還有乙醇、二氧化碳。乙酸化階段：在該階段主要是乙酸菌將水解酸化產(chǎn)物，有機(jī)物、乙醇等轉(zhuǎn)變?yōu)橐宜?。該過程中乙酸菌和甲烷菌是共生的。甲烷化階段：甲烷化階段發(fā)生在污泥厭氧消化后期，在這一過程中，甲烷菌將乙酸（CH3COOH）和H2、CO2分別轉(zhuǎn)化為甲烷， 如下： 2CH3COOH2CH4+ 2CO2 4H2+CO2CH4+ 2H2O 在整個(gè)厭氧消化過程中，由乙酸產(chǎn)

21、生的甲烷約占總量的2/3，由CO2和H2轉(zhuǎn)化的甲烷約占總量的1/3。厭氧消化的影響因素：溫度：在污泥厭氧消化過程中，溫度對有機(jī)物負(fù)荷和產(chǎn)氣量有明顯影響。根據(jù)微生物對溫度的適應(yīng)性，可將污泥厭氧消化分為中溫（一般3036）厭氧消化和高溫（一般5055）厭氧消化。研究表明，在污泥厭氧消化過程中，溫度發(fā)生3變化時(shí)，就會(huì)抑制污泥消化速度；溫度發(fā)生5變化時(shí)，就會(huì)突然停止產(chǎn)氣，使有機(jī)酸發(fā)生大量積累而破壞厭氧消化。酸堿度：研究表明，污泥厭氧消化系統(tǒng)中，各種細(xì)菌在適應(yīng)的酸堿度 范圍內(nèi)，只允許在中性附件波動(dòng)。微生物對pH的變化非常敏感。水解與發(fā)酵菌及產(chǎn)氫、產(chǎn)乙酸菌適應(yīng)的pH范圍為5.06.5，甲烷菌適應(yīng)的pH范圍

22、為6.67.5。如果水解酸化和乙酸化過程的反應(yīng)速度超過甲烷化過程速度，pH就會(huì)降低，從而影響產(chǎn)甲烷菌的生活環(huán)境，進(jìn)而影響污泥厭氧消化效果，然而，由于消化液的緩沖作用，在一定范圍內(nèi)避免這種情況的發(fā)生。消化液是污泥厭氧消化過程血紅有機(jī)物分解而產(chǎn)生的，其中含有除了CO2和NH3外，還有以NH4NCO3形態(tài)的NH4+，HCO3-和H2CO3形成緩沖體系，平衡小范圍的酸堿波動(dòng)。如下： H+ + HCO3- H2CO3有毒物質(zhì)濃度：在污泥厭氧消化中，每一種所謂有毒物質(zhì)是具有促進(jìn)還是抑制甲烷菌生長的作用，關(guān)鍵在于它們的毒閾濃度。低于毒閾濃度，對甲烷菌生長有促進(jìn)作用；在毒閾濃度范圍內(nèi)，有中等抑制作用，隨濃度逐漸增加，甲烷菌可被馴化；超過毒閾上限。則對微生物生長具有強(qiáng)烈的抑制作用。污泥厭氧消化分類：根據(jù)不同的分類方法，污泥厭氧消化可有不同的分類。按溫度分類：可分為中溫消化（3033