《環(huán)境工程學(xué)》教案

.《環(huán)境工程學(xué)》教案緒論一、環(huán)境科學(xué)與環(huán)境工程學(xué)1、環(huán)境科學(xué)環(huán)境——在《中華人民共和國環(huán)境保護法》中規(guī)定：本法所稱環(huán)境，是指影響人類生存和發(fā)展的各種天然的和經(jīng)過人工改造的自然因素的總體，包括大氣、水、海洋、土地、礦藏、森林、草原、野生生物、自然遺跡、人文遺跡、自然保護區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)、城市和鄉(xiāng)村等2、環(huán)境工程學(xué)環(huán)境工程學(xué)——成果的實施者。AmericanSocietyofCivilEngineers,）環(huán)境工程EnvironmentalEngineeringenvironmentalsanitation）問題，主要包括：提問題，例如控制通過節(jié)肢動物傳染的疾病、消除工業(yè)健康危害、為城市、農(nóng)村和“科學(xué)家發(fā)現(xiàn)事物，工程師使它們有用”即“Scientistsdiscoverthings,engineersmakethemwork.”二、環(huán)境工程學(xué)的形成與發(fā)展開始用明礬凈水。古羅馬在公元前6世紀(jì)修建下水道，英國在19世紀(jì)初開始用185019世紀(jì)后半/.葉開始建立公共污水處理廠。1914年出現(xiàn)了活性污泥法處理污水新技術(shù)。在大氣污染控制工程方面，1855年美國發(fā)明了離心除塵機，20世紀(jì)初開始采用布袋除塵器和旋風(fēng)除塵器。在固體廢棄物處理處置與利用方面，1822年德國利用礦渣制造水泥，1974年英國建立了垃圾焚燒爐。20世紀(jì)50年代以來，人們從物理學(xué)、機械學(xué)、建筑學(xué)等進(jìn)展。程學(xué)必將得到進(jìn)一步的完善與發(fā)展。三環(huán)境工程學(xué)的主要內(nèi)容1、水質(zhì)凈化與水污染控制工程2、大氣污染控制工程3、固體廢棄物處理處置與管理工程4、噪聲、振動與其它公害防治技術(shù)5、環(huán)境規(guī)劃、管理與環(huán)境系統(tǒng)工程6、環(huán)境監(jiān)測與環(huán)境質(zhì)量評價1234第一篇水質(zhì)凈化與水污染控制工程第一章水質(zhì)與水體自凈一、地球上水的分布1、概述/.水是地球上最豐富的化合物，約占地球外層五公里地殼中的50％，覆著地球71％的表面積，其平均深度達(dá)到3.8km，總量約有1.36×109km3，地球上水資源及其存在狀態(tài)分布。2、世界的水資源及其特點：不能被直接利用的海水占總水量的97.2及淺層地下水，大約為總水量的0.2％，約為3×106km3；由于世界各地的水文、氣象條件的差異，地區(qū)和季節(jié)的不同，水的分布也極不均衡，這造成一些地區(qū)嚴(yán)重缺水。二、水的社會循環(huán)和自然（原始）循環(huán)1、自然循環(huán)：（1）基本動力:重力、太陽輻射2、社會循環(huán)：的循環(huán)體系。三、我國的水資源及其污染現(xiàn)狀1、我國水資源的特點（1）總量大，人均量少；（2）水量在地區(qū)上分布不平衡；（3）水量在時程分配上很不均勻；（4）水土資源組合不相適應(yīng)；2、我國的水污染現(xiàn)狀（1）“局部有所改善，整體仍在惡化”；（2）我國大江大河干流水質(zhì)尚好，但臨近大城市河段及城市附近的小河支流均已程度不同地受到了污染，嚴(yán)重的已成了臭水溝；（3）隨著鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的發(fā)展和工業(yè)重心的轉(zhuǎn)移，污染已有向農(nóng)村、向內(nèi)地轉(zhuǎn)移的趨勢，由地表水受污染向地下水受污染轉(zhuǎn)移;（4）我國的湖泊大多呈富營養(yǎng)化，面積也不斷萎縮；近海水域亦因受污染而/.赤潮頻發(fā);（5）我國水資源及污染現(xiàn)狀請參閱下列文獻(xiàn)：國家環(huán)境保護總局.2002年環(huán)境公報.國家環(huán)境保護總局網(wǎng)站中國工程院“21四、廢水、廢水污染及水污染1、基本概念水稱為廢水。廢水是指廢棄外排的水，強調(diào)廢棄的一面。污水臟的，如冷卻水。因而用廢水一詞統(tǒng)稱所有排水比較合適。據(jù)廢水的來源:生活廢水（domestic)工業(yè)廢水(industrial)據(jù)污染物的化學(xué)類別:有機廢水(organic)無機廢水）按廢水產(chǎn)生的工藝:焦化廢水(coking)冶金廢水(metallurgical)制藥廢水(pharmaceutical)食品廢水(food)印染廢水(printinganddyeing)因。水污染是指水體受到廢水、廢氣、固體廢棄物中污染物的污染，這里水體是受害者。但造成水體污染的主要原因是廢水。2、廢水中的污染物分類及危害簡介（1）固體污染物固體污染物是指廢水中在100°C時不能蒸發(fā)的所有物質(zhì)，稱為總固體:溶解性固體(dissolvedsolid，DS);懸浮性固體(suspensionsolid，SS)實際區(qū)分二者是用特制的微孔濾膜（孔徑0.45μm）來過濾，能透過的為溶解性固體，被膜截留的為懸浮性固體。懸浮固體:可沉降固體（settleable)：能在2小時內(nèi)靠重力沉降的固體難沉降固體(unsettleable)兩小時內(nèi)不能沉降的稱為難沉降固體/.般為mg/L。使用中需要指明是哪一種固體。廢水中懸浮物含量的多少也可用濁度(turbidity)表示在水質(zhì)分析中規(guī)定，1L水中含有1mgSiO2所構(gòu)成的濁度為一個標(biāo)準(zhǔn)濁度單位，簡稱1度除去懸浮物是廢水處理的一項基本任務(wù)。(2)需氧污染物需氧污染物主要是指廢水中所含的能被微生物降解的有機物，有些是有毒的，但這類有機物大部分本身是無毒的。這類污染物的特點是數(shù)量大、成分復(fù)雜，所以很難分別表示其含量。產(chǎn)生污染的主要原因是在其分解過程中消耗水中的溶解氧。需氧污染物用間接指標(biāo)來衡量，常用的有BOD、COD、TOC和TOD等。（1）生物化學(xué)需（耗）氧量（biochemicaloxygendemand簡稱BOD）所消耗的分子氧的數(shù)量。單位為有BOD5和BOD20之分，BOD5最常用。特點：準(zhǔn)確反映污染的程度，但測定所需時間長，不利于指導(dǎo)實際生產(chǎn)和自動控制。（2）化學(xué)耗氧量（chemicaloxygendemand簡稱COD）機物的多少，單位仍為mg/L。常用的氧化劑有K2Cr2O7和KMnO4，分別用CODCr和CODMn表示。特點：測定速度快，但與實際污染的程度有差距。oxygendemandorganiccarbon，TOC）在900℃下，以鉑為催化劑，使水樣汽化燃燒，然后測定氣體載體中氧的減/.少量，作為有機物完全氧化所需的氧量，稱為總需氧量；在同樣條件下測定氣體中二氧化碳的增量，從而確定出水樣中碳元素的含量，稱為總有機碳特點：測定速度快，但設(shè)備復(fù)雜且與BOD、COD之間無固定關(guān)系。BOD有各自的特點和用途，在實際應(yīng)用中應(yīng)根據(jù)各自的特205點和不同的情況選用！(4)有毒污染物(toxicmaterials)廢水中能對生物引起毒性反應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)稱為有毒污染物。特點：急性中毒：初期效應(yīng)十分明顯，嚴(yán)重時會導(dǎo)致死亡。慢性中毒：初期效應(yīng)不明顯，但長期積累可引起突變、致畸、致死，甚至引甚至不可逆轉(zhuǎn)。影響危害程度的因素：濃度和作用時間：濃度越大，作用時間越長，后果越嚴(yán)重。環(huán)境條件：如溫度、pH值、溶解氧濃度等，生物的種類及生物自身的適應(yīng)能力。分類：無機化學(xué)、有機化學(xué)和放射性毒物三類。表示方法：質(zhì)量濃度表示，單位為mg/L。（1）無機化學(xué)毒物(inorganictoxics)無機化學(xué)毒物主要是指重金屬離子、氰化物、氟化物和亞硝酸鹽等。化學(xué)上一般把密度大于4的金屬稱為重金屬（heavymetals)。水污染中所指的重金屬主要是Hg、Cr、Cd、Pb、As、Ni、Ce、Cu、Zn、Ti、Mo、Ti等，最主要的是前五種。重金屬(heavymetals)污染有如下特點：As3+>As5+；（b）很難被生物降解，有時還可以被生物富集或轉(zhuǎn)化成毒性更大的物質(zhì)。據(jù)研究，海水中的汞通過食物鏈可富集2萬倍；（c）危害時間長，難消除。/.（d）有些重金屬是人體必須的元素。（2）有機化學(xué)毒物（organictoxics)有機化學(xué)毒物大多是人工合成的有機物。主要有：農(nóng)藥（DDT、有機氯、有機磷等）酚類化合物、聚氯聯(lián)苯、稠環(huán)芳烴和芳香族氨基化合物等。特點：這類物質(zhì)的種類最多，性質(zhì)最復(fù)雜，毒性大。化學(xué)穩(wěn)定性好。大多數(shù)難被生物降解且可以通過食物鏈富集，危害人體健康。（3）放射性物質(zhì)(radioactivematters)放射性物質(zhì)主要是指廢水中所含的能產(chǎn)生有害射線的物質(zhì)。(4)營養(yǎng)污染物(nutrients)營養(yǎng)污染物主要是指植物和微生物生長過程中所需的營養(yǎng)物質(zhì)，并非有毒，主要是氮和磷。這種由營養(yǎng)物質(zhì)過多產(chǎn)生的污染稱做富營養(yǎng)化污染(eutrophication)產(chǎn)生污染的原因：current)，在湖泊中出現(xiàn)叫水華（waterbloom)。當(dāng)水中的生物大量死亡時會使水中的BOD值猛增，導(dǎo)致水。維生素類物質(zhì)也能觸發(fā)和促進(jìn)富營養(yǎng)化污染。表示水中營養(yǎng)物質(zhì)多少的指標(biāo)是單位體積水中含氮和磷的總質(zhì)量，單位為mg/L。氮有多種表示方法：有機氮是反映水中蛋白質(zhì)、氨基酸、尿素等含氮有機物總量的一個水質(zhì)指標(biāo)。NH和NH稱為氨態(tài)氮，4+3NO─稱為亞硝酸氮，2NO─稱為硝酸氮，3階段?？偟ǎ﹦t是一個包括從有機氮到硝酸氮等全部含量的水質(zhì)指標(biāo)。生物污染物(biologicalpollutants)/.生物污染物主要是指廢水中的致病微生物(pathogens)和其他的有機體。制革廠廢水中常含有炭疽菌，醫(yī)院污水中含有病原菌和病毒等。生活廢水中含有可能引起腸道系統(tǒng)疾病的細(xì)菌和寄生蟲卵等。（）細(xì)菌總數(shù)(totalbacteria)細(xì)菌總數(shù)是指1mL水中所含有各種細(xì)菌的總數(shù)。（b）大腸菌數(shù)(coliforms)大腸菌數(shù)是指1L水中所含大腸菌個數(shù)。由于大腸菌在外部環(huán)境中的生存條件與腸道傳染病的細(xì)菌、寄生蟲卵相似，而且大腸菌的數(shù)量多，比較容易檢驗，所以把大腸菌數(shù)作為生物污染指標(biāo)。第二節(jié)水質(zhì)指標(biāo)和水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)一、水質(zhì)指標(biāo)1、概念（1特性（22、水質(zhì)指標(biāo)分類（1）物理性水質(zhì)指標(biāo)感官；其它：電導(dǎo)率、溶解固體（2）化學(xué)性水質(zhì)指標(biāo)一般化學(xué)性：pH等；有毒化學(xué)性：重金屬；氧平衡（3）生物學(xué)水質(zhì)指標(biāo)細(xì)菌總數(shù)、大腸桿菌(coliformbacteria)等3、幾種重要的水質(zhì)指標(biāo)（1）渾濁度(turbidity)（2）顏色、色度(chromaticitycolor)（3）固體（4）總含鹽量和離子平衡（5）堿度alkalinity/.（6）硬度hardness（7）化學(xué)需氧量和耗氧量（COD）（8）生物化學(xué)需氧量（）（9）總有機碳（）和總需氧量（）（10）氮含量二、水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)1、概念：水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)：對排入水體水質(zhì)的要求2、水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)分類（1）國家正式頒布的統(tǒng)一規(guī)定（2）各用水部門或設(shè)計等單位的要求3、常用水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（1）飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（、1－5)（2）地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：5類（p37/Tab1-6)（3）污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)：2（4）工業(yè)用水水質(zhì)要求一、水體自凈含義：污染物隨污水排入水體后，經(jīng)過物理的、化學(xué)的與生物化學(xué)的作用，使污染的濃度降低或總量減少，受污染的水體部分的或完全的恢復(fù)原狀的現(xiàn)象。二、凈化機理1.2.化學(xué)作用：氧化還原、酸堿反應(yīng)、吸附凝聚3.生物化學(xué)凈化：分解、轉(zhuǎn)化三、氧垂曲線和氧垂曲線公式水體受到污染后，水體中溶解氧逐漸被消耗，到臨界點后又逐步回升的變化過程，稱氧垂曲線。氧垂曲線公式：/.某點的溶解氧：ρ=ρ-ρccsD到達(dá)最缺氧點時間dρ/d：D一、給水處理基本方法：常規(guī)工藝包括：混凝、沉淀、過濾、消毒二、廢水處理基本方法：1、廢水處理原則：改革工藝、減少廢物排放量，如：采用清潔生產(chǎn)工藝重復(fù)利用廢水，如：中水回用；回收有用物質(zhì)；對廢水進(jìn)行妥善處理廢水處理的經(jīng)濟性，技術(shù)先進(jìn)性2、廢水處理程度確定按水體水質(zhì)要求：例如廣州的污水處理廠；按處理廠能達(dá)到的處理程度；考慮水體的稀釋和自凈能力。3、廢水處理的基本方法物理處理：物理作用，沉淀、過濾、氣浮、反滲透等化學(xué)處理：化學(xué)反應(yīng)，混凝、電解、氧化還原等生物處理：生物化學(xué)作用，活性污泥、生物膜等第二章水的物理化學(xué)處理方法一、格柵、篩網(wǎng)和微濾機1、格柵續(xù)處理設(shè)施能正常運行的一種預(yù)處理方法。/.按形狀：平面格柵（flatbarscreen)，篩網(wǎng)呈平面；曲面格柵(curvebarscreen)，篩網(wǎng)呈弧狀細(xì)(fine)格柵(3-10mm)按篩余物清理方式：人工清理(manuallycleanedscreen)；機械清理(mechanicallycleanedscreen)作用是除去粒度更小的懸浮物。以作為預(yù)處理，或重復(fù)用水的深度處理。二、沉砂池影響后續(xù)處理構(gòu)筑物的正常運行。只能使比重大的無機顆粒下沉，而有機懸浮顆粒則隨水流帶走。沉砂池可分為平流式、豎流式和曝氣沉砂池等三種基本型式。在工程設(shè)計中，可參考下列設(shè)計原則與主要參數(shù)。(1)城市污水廠一般均應(yīng)設(shè)置沉砂池，工業(yè)污水是否要設(shè)置沉砂池，應(yīng)根據(jù)水質(zhì)情況而定。城市污水廠的沉砂池的只數(shù)或分格數(shù)應(yīng)不少于2，并按并聯(lián)運行原則考慮。(2)設(shè)計流量應(yīng)按分期建設(shè)考慮。①當(dāng)污水自流進(jìn)入時，應(yīng)按每期的最大設(shè)計在合流制處理系統(tǒng)中，應(yīng)按降雨時的設(shè)計流量計算。/.(3)沉砂池去除的砂粒比重為2.65、粒徑為0.2mm以上。(4)城市污水的沉砂量可按每10m污水沉砂30m計算，其含水率約363約1500kg/m。3(5)貯砂斗的容積應(yīng)按2日沉砂量計算，貯砂斗壁的傾角不應(yīng)小于55o。排砂管直徑不應(yīng)小于200mm。(6)沉砂池的超高不宜小于0.3m。常用的沉砂池有平流式沉砂池和曝氣沉砂池。1、平流式沉砂池簡單。1．平流式沉砂池的設(shè)計參數(shù)(1)污水在池內(nèi)的最大流速為0.3m/s，最小流速為0.15m／s；(2)最大流量時，污水在池內(nèi)的停留時間不少于30s，一般為30～60s；(3)有效水深應(yīng)不大于1.2m，一般采用0.25—1.Om，池寬不小于0.6m；(4)池底坡度一般為0.01—0.02，當(dāng)設(shè)置除砂設(shè)備時，可根據(jù)除砂設(shè)備的要求考慮池底形狀。2、曝氣沉砂池曝氣沉砂池從五十年代開始試用，目前已推廣使用。它具有下述特點：（1）沉砂中含有機物的量低于利條件。一、沉淀1、概述沉淀法是水處理中最基本的方法之一。它是利用水中懸浮顆粒的可沉降性能，在重力作用下產(chǎn)生下沉作用，以達(dá)到固液分離的一種過程。/.用法：（1）、用于廢水的預(yù)處理沉砂池是典型的例子。沉砂池是用以去除污水中的易沉物(如砂粒)。（2）、用于污水進(jìn)人生物處理構(gòu)筑物前的初步處理(初次沉淀池)荷。（3）、用于生物處理后的固液分離(二次沉淀池)后的水得以澄清。（4）、用于污泥處理階段的污泥濃縮后續(xù)構(gòu)筑物的尺寸及處理費用等。2、沉淀類型根據(jù)水中懸浮顆粒的凝聚性能和濃度，沉淀通常可以分成四種不同的類型。1）自由沉淀自由沉淀發(fā)生在水中懸浮固體濃度不高，沉淀過程懸浮固體之間互不干擾，淀。2）絮凝沉淀絮凝沉淀的懸浮顆粒濃度不高，但沉淀過程中懸浮顆粒之間有互相絮凝作用，顆粒因互相聚集增大而加快沉降，沉淀的軌跡呈曲線。沉淀過程中，顆粒的質(zhì)量、形狀和沉速是變化的，實際沉速很難用理論公式計算，需通過試驗測定?；瘜W(xué)混凝沉淀屬絮凝沉淀。3）區(qū)域沉淀(或成層沉淀)/.區(qū)域沉淀的懸浮顆泣濃度較高(5000mg/L晰的泥水界面。二次沉淀池與污泥濃縮池中均有區(qū)域沉淀發(fā)生。4）壓縮沉淀壓縮沉淀發(fā)生在高濃度懸浮顆粒的沉降過程中，由于懸浮顆粒濃度很高，顆縮池中污泥的濃縮過程存在壓縮沉淀。二、混凝1、混凝原理沉降。這是由于膠體微粒及細(xì)微懸浮顆粒具有“穩(wěn)定性”。（1）膠體的穩(wěn)定性附了一層帶有同號電荷的離子，這些離子可以是膠校的組成物直接電離而產(chǎn)生的，也可以是從水中選擇吸附H或OH離子而造成的。這層離子稱為膠體微粒的+-圍又吸附了大量的異號離子．形成了所謂“雙電層”。這些異號離子，其中緊靠的離子層。而其他的異號離子，離電位離子較遠(yuǎn)，受到的引力較弱，不隨膠核一位差。此電位稱為膠體的電動電位，常稱為電位。而膠核表面的電位離子與溶液之間的電位差稱為總電位或∮電位。粒產(chǎn)生靜電斥力，而且電位愈高，膠粒間的靜電斥力愈大；②受水分子熱運動/.的撞擊，使微粒在水中作不規(guī)則的運動，即“布朗運動；”③膠粒之間還存在著2距較大時，此引力略去不計。一般水中的膠粒電位較高。其互相間斥力不僅與∫電位有關(guān)，還與膠粒的散狀態(tài)。隨之消失或減弱。（2）混凝原理成分和濃度、水溫、水的pH值、堿度，以及混凝劑的性質(zhì)和混凝條件等。但歸結(jié)起來，可以認(rèn)為主要是三方面的作用：電位。如能消除或降低膠粒的電位，就有可能使微粒碰撞聚結(jié)，離子濃度，就使擴散層減薄。當(dāng)大量正離子涌入吸附層以致擴散層完全消失時，電位為零，稱為等電狀態(tài)。在等電狀態(tài)下，膠粒間靜電斥力消失，膠粒最易發(fā)生聚結(jié)。實際上，電位只要降至某一程度而使膠粒間排斥的能量小于膠粒布朗運動的動能時，膠粒就開始產(chǎn)生明顯的聚結(jié)，這時的電位稱為臨界電位。膠粒稱為凝聚。象，會產(chǎn)生一些矛盾。例如，三價鋁鹽或鐵鹽棍凝劑投量過多時效果反而下降，/.實踐卻表明，混凝效果最佳時的∫電位常大于零。于是提出了第二種作用。凝。過程中，能集卷、網(wǎng)捕水中的膠體等微粒，使膠體粘結(jié)。上述三種作用產(chǎn)生的微粒凝結(jié)理象——凝聚和絮凝總稱為混凝。不相同。對高分子混凝劑特別是有機高分子混凝劑，吸附架橋可能起主要作用；要作用。鋁鹽的水解過程所有金屬陽離子不論以何種藥劑形態(tài)圖投加，它們在水中都以三價鋁[Al(Ⅲ)]和三價鐵Ⅲ)]的各種化合物存在。以鋁鹽為例，在水溶液中即使Al(Ⅲ以單純離子狀態(tài)存在，也不是Al3+而是以Al(H2O)63+,水合鋁絡(luò)合離子狀態(tài)存在。當(dāng)pH值<3時，在水中這種水合鋁絡(luò)離子將是主要形態(tài)，如pH升高，水合鋁絡(luò)離子就會發(fā)生配位水分子離解即水解過程)，生成各種羥基鋁離子，pH值再學(xué)沉淀物而析出。在整個反應(yīng)中，像AlAl(OH)Al(OH)Al(OH)等簡單3+2+4-3成分以及多種聚合離子，如[(Al(OH)][A1(OH)]、[Al(OH)]、4+4+4+14717820[Al(OH)]等成分，都會同時出現(xiàn)，它們必然會對混凝過程起作用，共中高價5+1334進(jìn)了混凝。當(dāng)產(chǎn)生無機聚合物帶有負(fù)價離子時，不可能靠電荷中和作用，而主要靠吸附架橋的作用使粘土膠粒脫穩(wěn)。/.2、混凝劑和助凝劑（1）混凝劑用于水處理中的混凝劑應(yīng)符合如下要求：混凝效果良好，對人體健康無害，價廉易得，使用方便。混凝劑的種類較多，主要有以下兩大類：1)無機鹽類混凝劑目前應(yīng)用最廣的是鋁鹽和鐵鹽。天然的和人工合成的。我國當(dāng)前使用較多的是人工合成的聚丙烯酰胺。（2)助凝劑當(dāng)單用混凝劑不能取得良好效果時，可投加某些輔助藥劑以提高混凝效果，鐵Fe氧化成三價鐵離子Fe等。助凝劑也可用以改善絮凝體的結(jié)構(gòu)，利用高分2+3+聚丙烯酰胺、活化硅酸、骨膠、海藻酸鈉、紅花樹等。3、影響混凝效果的主要因素影響混凝效果的因素較復(fù)雜，主要有水溫、水質(zhì)和水力條件等。（1）水溫時，水解困難。特別是硫酸鋁，當(dāng)水溫低于5℃時，水解速率非常緩慢。且水量低，粘度大，不利于脫氌膠粒相互絮凝，影響絮凝體的結(jié)大，進(jìn)而影響后續(xù)的沉續(xù)處理。（2）pH值水的pH值對混凝的影響程度視混凝劑的品種而異。用硫酸鋁去除水中濁度時，景佳pH值范圍在6.5—7.5值在4.5～5之間。用三價鐵鹽時，最佳pH值范圍在6.O一8.4之間，比硫酸鉬為寬。如用硫酸亞鐵，只有在pH>8.5和水中有足夠溶解氧時，才能迅速形成Fe，這就使設(shè)備和操作3+較復(fù)雜。為此，常采用加氯氧化的方法。/.高分子混凝劑尤其是有機高分子混凝劑，混凝的效果受pH值的影響較小。H+必將使水的pH值下降。要使pH值保持在最佳的范圍內(nèi)，應(yīng)有堿性物質(zhì)與其中和。當(dāng)原水中堿度充分時還不致影響混凝效果；但當(dāng)原水中堿度不足或混凝劑投量較大時，水的PH值將大幅度下降，影響混凝效果。此時，應(yīng)投加石灰或重碳酸鈉等。（3）水中雜質(zhì)的成分性質(zhì)和濃度含粘土類雜質(zhì)為主，需要投加的混凝劑的量較少；而圬水中含有大量有機物時，10～10mg/L但影響的因素比3來選擇合適的記凝凝品種和最佳投量。4．水力條件個階段：混合和反應(yīng)。水力條件的配合對這兩個階段非常重要?；旌想A段的要求是使藥劑迅速均勻地擴散到全部水中以創(chuàng)造良好的水解和于高分子混凝劑，由于它們在水中的形態(tài)不象無機鹽混凝劑那樣受時間的影響，混合的作用主要是使藥劑在水中均勻分散，混合反應(yīng)可以在很短的時間內(nèi)完成，而且不宜進(jìn)行過份劇烈的攪拌。反應(yīng)階段的要求是使混凝劑的微粒通過絮凝形成大的具有良好沉淀性能的是進(jìn)行氣浮處理，反應(yīng)階段可以省略。三、澄清1、概述澄清池(clarifier)是用于混凝處理的另一種設(shè)備。在澄清池內(nèi)，可以同時完成混合、反應(yīng)、沉降分離等過程。澄清池優(yōu)點：占地面積小，處理效果好，生產(chǎn)效率高，節(jié)省藥劑用量。澄清池缺點：對進(jìn)水水質(zhì)要求嚴(yán)格，設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜。/.2、機械加速澄清池3、水力循環(huán)加速澄清池4、懸浮澄清池l－穿孔配水管2－泥渣懸浮層3－穿孔集水槽4－強制出水管5一排泥窗口6－氣水分離器5、脈沖澄清池四、過濾過濾是使含懸浮物的廢水流過具有一定孔隙率的過濾介質(zhì)，水中的懸浮物被截留在介質(zhì)表面或內(nèi)部而除去。1、根據(jù)所采用的過濾介質(zhì)不同，可將過濾分為下列四類：(1)格篩過濾（）(2)微孔過濾(microfiltration)(3)膜過濾(membranefiltration)（4）深層過濾(depthfiltration)2、過濾過程的分類：(1)格篩過濾：過濾介質(zhì)為柵條或濾網(wǎng)，用以去除粗大的懸浮物，如雜草、破布、纖維、紙漿等。其典型設(shè)備有格柵、篩網(wǎng)和微濾機。(2)微孔過濾：采用成型濾材，如濾布、濾片、燒結(jié)濾管、蜂房濾芯等，也可在過濾介質(zhì)上預(yù)先涂上一層助濾劑除粒徑細(xì)微的顆粒。定型的商品設(shè)備很多。(3)膜過濾：毒、有機物和溶解性溶質(zhì)。主要設(shè)備有反滲透、超過濾和電滲析等。（4）深層過濾：采用顆粒狀濾料，如石英砂、無煙煤等。由于濾料顆粒之間存在孔隙，廢水穿過一定深度的濾層，水中的懸浮物即被截留。為區(qū)別于上述三類表面或淺層過濾過程，這類過濾稱之為深層過濾，簡稱過濾。3、過濾在水處理中的作用：/.在給水處理中，常用過濾處理沉淀或澄清池出水，使濾后出水渾濁度滿足用水要求；在廢水處理中，過濾常作為吸附、離子交換、膜分離法等預(yù)處理手段；作為生化處理后的深度處理，使濾后水達(dá)到回用的要求。4、過濾機理過濾的機理可分為阻力截留、重力沉降和接觸絮凝三種。當(dāng)廢水流過濾料層時，粒徑較大的懸浮物顆粒首先被截留在表層濾料的空隙中，從而使此層濾料間的空隙越來越小，截污能力隨之變得越來越高。結(jié)果逐漸形成一層主要由被截留的固體顆粒構(gòu)成的濾膜，并由它起主要的過濾作用。這種作用屬于阻力截留或篩濾作用。廢水通過濾料層時，眾多的濾料介質(zhì)表面提供了巨大的沉降面積。據(jù)估計，1m粒徑為0.5mm的濾料中就擁有400m不受水力沖刷而可供懸浮32物沉降的有效面積，形成無數(shù)的小沉淀池，懸浮物極易在此沉降下來。重力沉降強度主要取決于濾料直徑和過濾速度。濾料越小，沉降面積越大；濾速越小則水流越平穩(wěn)，這些都有利于懸浮物的沉降。由于濾料有較大的表面積，它與懸浮物之間有明顯的物理吸附作用。從而在濾料表面形成帶正電的薄膜，進(jìn)而又吸附帶負(fù)電荷的粘土及多種有機膠體，在砂粒上發(fā)生接觸絮凝。在大多數(shù)情況下，濾料表面對尚未凝聚的膠體還能起到接觸碰撞的媒介作用，促進(jìn)其凝聚過程。5、過濾的工藝過程?過濾工藝包括過濾和反洗兩個階段：?過濾(filtration)：過濾即截留污染物；?反洗(backwashing)6、過濾周期(filterrun)：?過濾循環(huán)(filtercycle)：從過濾開始到反洗結(jié)束稱為一個過濾循環(huán)。7、配水系統(tǒng)/.配水系統(tǒng)的作用：（1）均勻收集濾后水，所以，它又稱為排水系統(tǒng)；（2）更重要的是均勻分配反沖洗水。（3）（4）所謂大阻力配水系統(tǒng)是指盡可能增大配水系統(tǒng)中布水孔眼的阻力，使反洗水在流向全池各部的水頭損失盡可能相等，保證配水均勻。8、快濾池的運行管理（1）濾速變化及控制1）按照在過濾周期內(nèi)濾速的分布形態(tài)，濾池有兩種基本運行方式，即：2）恒速過濾(constantrate):在整個過濾周期中過濾的速度不變。rate)：在過濾周期中過濾速度是隨時間變化的，開始時大，過濾結(jié)束時小。（2）優(yōu)良的濾池應(yīng)具備以下性能：1）濾料納污能力大，過濾水頭損失小，工作周期長；2）出水水質(zhì)符合回用或外排的要求；雜。（3）濾池反沖洗濾池反沖洗的目的是清除截留在濾料孔隙中的懸浮物，恢復(fù)其過濾能力。一般濾池采用濾后水反沖洗，并輔以表面沖洗（surfacewash)或空氣沖洗(airscour)。反沖洗的指標(biāo)：反沖洗的指標(biāo)有濾料的膨脹率、反沖洗強度、反沖洗時間、反沖洗水頭、反沖洗水的供應(yīng)和排除、空氣沖洗和表面沖洗等。rate)：濾料層膨脹后與膨脹前的厚度差與過濾時濾料的厚度之比，用百分?jǐn)?shù)表示。一般用符號e表示。反洗時的膨脹率要適當(dāng)。膨脹率太低，水流剪切力?。慌蛎浡蔬^高，顆碰撞次數(shù)會減少，還會沖動墊料層及流失濾料。2）反沖洗強度(backwashflowrate)：單位時間內(nèi)單位濾池面積所通過的反/.沖洗水量稱為反沖洗強度，通常用q表示，它的單位是L/(m2·s)。試驗的方法確定。time)：反沖洗時間依濾層污染程度而異，應(yīng)根據(jù)運行情況來確定。4）反沖洗水頭(head)：反沖洗所需水頭等于濾層、墊層、配水系統(tǒng)及管路的1.5－2.0m計算。5）反沖洗水的供應(yīng)和排除：一般是用濾后水作為反沖洗用水。反沖洗水可用水塔或水泵供給。反沖洗排出的污水(spentbackwashwater)應(yīng)及時排除，通常返回處理系統(tǒng)的首端。scour)：空氣沖洗是在濾料層和墊層之間加空氣管，在反沖會，加強反沖洗效果。強度據(jù)具體情況確定。7）表面沖洗(surfacewash)：在過濾含有機物質(zhì)較多的原水時，濾層表面往常用壓力水進(jìn)行表面沖洗。五、氣浮1、概述水性質(zhì)，從而附著于氣泡上浮升。粒易被水潤濕，則稱該顆粒為親水性的。如顆粒不易被水潤濕，則是疏水性的。接觸角：在靜止?fàn)顟B(tài)下，當(dāng)氣、液、固三相接觸時，氣－液界面張力線和固－液界面張力線之間的夾角(包含液相的)稱為平衡接觸角，用表示。W＝γ(1－cos)LGθ＜90o為親水表面，不易為氣泡粘附；/.θ＞90o為疏水表面，易于為氣泡粘附；＝180cos＝－lW＝2γ，顆粒與氣泡粘附的動力大，易于用氣浮法LG處理。但對于γ很小的體系，雖然有利于固體向氣泡的粘附，但由于粘附動力LG較小，顆粒向氣泡的粘附困難。數(shù)量和尺寸合適的氣泡是氣浮過程實現(xiàn)的重要條件。廢水處理中采用的氣浮法，析出時的所處壓力的不同，溶氣浮選又可分為:加壓溶氣氣浮和溶氣真空氣浮兩種類型，其中加壓溶氣氣浮是國內(nèi)外最常用的氣浮法。2、氣泡的產(chǎn)生方法數(shù)量和尺寸合適的氣泡是氣浮過程實現(xiàn)的重要條件。廢水處理中采用的氣浮法，按水中氣泡產(chǎn)生的方法可分為溶氣法、散氣氣浮和電解法三類。1）溶氣法分類：根據(jù)氣泡在水中析出時的所處壓力的不同，溶氣浮選又可分為:加壓溶氣氣浮和溶氣真空氣浮兩種類型，其中加壓溶氣氣浮是國內(nèi)外最常用的氣浮法。加壓溶氣法需要有溶氣罐、空氣壓縮機、減壓閥或溶氣釋放器、水泵。按空氣與水混合的位置有分為泵前進(jìn)氣與泵后進(jìn)氣兩種。2）散氣氣浮法種。(a)擴散板曝氣氣浮水中，進(jìn)行氣浮過程。這種方法的優(yōu)點是簡單易行，但缺點較多，其中主要的是年已少用。設(shè)備簡單，易于實現(xiàn)。其缺點是空氣被粉碎的不夠充分，形成的氣泡粒徑較大，一般不小于l000m，這樣，在供氣量一定的情況下，氣泡的表面積小。由于氣泡直徑大，運動速度快，氣泡與被去除污染物質(zhì)的接觸時間短促，這/.些因素都使散氣氣浮法去除效率較低。3)電解氣浮法徑在20－100m。廢水中的懸浮顆粒粘附在氫氣和氧氣的氣泡上，隨其上浮，劑的作用，有助于水中的污泥上浮或下沉。4)氣浮過程的調(diào)節(jié)其作用的不同可分為：混凝劑、浮選劑、調(diào)整劑等（a）混凝劑：各種無機或有調(diào)整劑包括抑制劑、活化劑和介質(zhì)調(diào)整劑三大類。1）抑制劑：抑制某些物質(zhì)的上浮，而不防礙需要去除顆粒上浮，如石灰、硫化鈉等；2）活化劑：能夠消除抑制作用的藥劑稱為活化劑；3）介質(zhì)調(diào)整劑：介質(zhì)調(diào)整劑的主要作用是調(diào)整廢水的pH值。3、氣浮的工藝流程加壓溶氣法需要有溶氣罐、空氣壓縮機、減壓閥或溶氣釋放器、水泵。按空氣與水混合的位置有分為泵前進(jìn)氣與泵后進(jìn)氣兩種。浮兩種。因此這種方法近年已少用。/.的不同，基本流程有：?1）全流程溶氣氣浮法；?2）部分溶氣氣浮法；?3）部分回流溶氣氣浮法。各流程的特點：（b）在處理水量相同的條件下，它較部分回流溶氣氣浮法所需的浮選池小，從全部溶氣法相同，但較部分回流溶氣法小。（c）缺點是浮選池的容積較前兩種流程大。4、氣浮所用的設(shè)備１)氣浮池去。加壓溶氣浮選池的種類較多，這里介紹平流式、豎流式兩種。２)溶氣罐溶氣罐的作用是在一定的壓力(一般于廢水中，并使水、氣良好混合?；旌蠒r間一般為1–3min，混合時間與進(jìn)氣方式有關(guān)，即泵前進(jìn)氣混合時間可短些，泵后進(jìn)氣混合時間要長些。溶氣罐形式（a）縱隔板式；(b)花板式；(c)橫隔板式；(d)填充式；(e)渦輪式３)減壓閥/.形成強烈的攪動和渦流，便產(chǎn)生微細(xì)氣泡。5、淺層氣浮傳統(tǒng)氣浮裝置中，池深一般為2.0～2.5m，這是因為設(shè)備是靜止的，水體把水流轉(zhuǎn)變成均勻向上的流動，這就需要有一定高度來完成這一變化。淺層氣浮裝置的有效水深一般為400～500mm,改靜態(tài)進(jìn)水、動態(tài)出水為動態(tài)進(jìn)水、靜態(tài)出水，原水進(jìn)口、凈化水出口設(shè)計為移動式，分離過程為靜態(tài)，使浮影響。污水在凈化池中的滯留時間僅需3-5積隨之大幅度減小。6、氣浮法的特點及應(yīng)用1)氣浮法的特點：(a)由于氣浮池的表面負(fù)荷有可能高達(dá)地較少，節(jié)省基建投資；(b)氣浮池具有預(yù)曝氣作用，出水和浮渣都含有一定量的氧，有利于后續(xù)處理或再用，泥渣也不易腐化；(c)對那些很難用沉降法去除的低濁度含藻水，氣浮法處理效率高，還可去除原水中的浮游生物，出水水質(zhì)好；(d)浮渣含水率低，一般在96%以下，比沉淀池污泥體積少2－10倍，這對污泥的后續(xù)處理有利，而且表面刮渣也比池底排泥方便；(e)可以回收利用有用物質(zhì)；(f)氣浮法電耗較大，處理每噸廢水比沉淀法多耗電約0.02－0.04kWh；目前使用的溶氣水減壓釋放器易堵塞。2）氣浮法的應(yīng)用(1)分離水中的細(xì)小懸浮物、藻類及微絮體；(2)回收工業(yè)廢水中的有用物質(zhì)，如造紙廠廢水中的紙漿纖維及填料等；/.(3)代替二次沉淀池，分離和濃縮剩余活性污泥，特別適用于那些易于產(chǎn)生污泥膨脹的生化處理工藝中；(4)分離回收含油廢水中的懸浮油和乳化油；(5)分離回收以分子或離子狀態(tài)存在的污染物，如金屬離子的泡沫浮選分離。一、離子交換法離子交換劑分為無機和有機兩大類。無機的離子交換劑有天然沸石和人工合成沸石。沸石既可作陽離子交換劑，也能用作吸附劑。有機的離子交換劑有磺化煤和各種離子交換樹脂。樹脂的合成一般是先制備母體，然后通過化學(xué)反應(yīng)引入相應(yīng)的離子交換基團。1、離子交換樹脂的結(jié)構(gòu)：一部分是不溶性的樹脂本體(resin劑組成的高分子共聚物。交聯(lián)劑的作用是使樹脂本體形成立體的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。group)由起交換作用的離子和與樹脂本體聯(lián)結(jié)的離子組成。離子交換樹脂分為陽離子交換樹脂(cationresin)和陰離子交換樹脂(anionresin)。按活性基團中酸堿的強弱分為:（1）強酸性陽離子交換樹脂，活性基團一般為－SO3H，故又稱磺酸型陽離子交換樹脂。（2）弱酸性陽離子交換樹脂，活性基團一般為－COOH，故又稱羧酸型陽離H＋可以被分為氫型和鈉型。（3）強堿性陰離子交換樹脂，活性基團一般為NOH，故又稱為季胺型陰離子交換樹脂。（4）弱堿性陰離子交換樹脂，活性基團一般有和NHOH/.氫氧根離子OH－可以用氯離子Cl－代替。因此，陰離子交換樹脂又有氫氧型和氯型之分?；蚰z型的物理結(jié)構(gòu)。2、離子交換樹脂的性能指標(biāo)（1）離子交換容量交換容量(exchangecapacity)是樹脂交換能力大小的標(biāo)準(zhǔn)，可以用重量法和容積法兩種方法表示。重量法是指單位重量的干樹脂中離子交換基團的數(shù)量，用mmo1/g或mo1/g來表示。mmol/L或mol/m3樹脂來表示。由于樹脂一般在濕態(tài)下使用，因此常用的是容積法。全交換容量是指樹脂中活性基團的總數(shù)。中由于受各種因素的影響，一般工作交換容量只有總交換容量的60％－70％。有效交換容量是指出水到達(dá)一定指標(biāo)時交換樹脂的交換容量。（2）含水率含水率通常以每克濕樹脂（去除表面水分后）所含水分百分?jǐn)?shù)來表示。（3）相對密度干密度是指在115℃真空干燥后的密度；濕真密度是指樹脂在水中充分膨漲后的質(zhì)量與樹脂所占體積（不包括空隙）之比；濕視密度是指樹脂在水中充分膨漲后單位體積樹脂所具有的質(zhì)量。（4）溶脹性當(dāng)樹脂由一種離子型態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N離子型態(tài)時所發(fā)生的體積變化稱為溶脹性或膨脹性。/.時，其體積溶脹度約為5％－7％。（5）耐熱性的熱分解現(xiàn)象，影響交換容量和使用壽命。（6）交聯(lián)度交聯(lián)劑占單體質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)稱為交聯(lián)度。的選擇性就越強，但交換速度就越慢。（7）選擇性交換法處理效率的一個主要因素。（8）化學(xué)穩(wěn)定性廢水中的氧化劑，如氧、氯、鉻酸、硝酸等，由于其氧化作用能使樹脂網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)破壞，活性基團的數(shù)量和性質(zhì)也會發(fā)生變化。在廢水中加入適量的還原劑；三是使交換柱內(nèi)的pH值保持在6左右。除上述幾項指標(biāo)外，還有樹脂的外形、粘度、耐磨性、在水中的不溶性等。3、離子交換基本理論(1)離子交換過程化學(xué)置換反應(yīng)。過程通常分為五個階段:1）交換離子從溶液中擴散到樹脂顆粒表面；2）交換離子在樹脂顆粒內(nèi)部擴散；3）交換離子與結(jié)合在樹脂活性基團上的可交換離子發(fā)生交換反應(yīng)；4）被交換下來的離子在樹脂顆粒內(nèi)部擴散；5）被交換下來的離子在溶液中擴散。(2)離子交換樹脂的選擇性：/.的這種性能稱為選擇性。該樹脂的親合力。強酸性陽離子交換樹脂的選擇順序為:Fe>Cr>Al>Ca>Mg>K=NH>Na>H>Li3+3+3+2+2++4++++(3)水質(zhì)對樹脂交換能力的影響1）懸浮物和油脂2）有機物就很難進(jìn)行再生，結(jié)果是降低樹脂的再生率和交換能力。3）高價金屬離子廢水中Fe3+3+3+會使樹脂顏色變深。它洗脫下來，結(jié)果會降低樹脂的交換能力。為了恢復(fù)樹脂的交換能力可用高濃度酸長時間浸泡。4）pH值pH值無關(guān)。但弱酸性樹脂在pH值低時不電離或部分電離，因此，在堿性條件下，才能得到較高的交換能力。而弱堿性樹脂在酸性溶液中才能得到較大的交換能力。螯合樹脂對金屬的結(jié)合與pH值有很大關(guān)系，每種金屬都有適宜的pH值。5）水溫溫度范圍。6）氧化劑廢水中如果含有氧化劑（如Cl、O、HCrO等）時，會使樹脂氧化分解。22227/.下降。4、離子交換的工藝過程離子交換方式可分為靜態(tài)交換與動態(tài)交換兩種。進(jìn)行不斷攪拌）直至交換反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。此法適用于平衡良好的交換反應(yīng)。在離子交換系統(tǒng)中多采用柱式交換法。5、離子交換樹脂的再生行，以恢復(fù)樹脂的離子交換性能。（1）再生操作過程到清洗樹脂層內(nèi)的雜物或分離陰、陽離子交換樹脂（對于混合床）的目的。行再生。運用應(yīng)視具體情況而定。再生后還必須用水正洗，洗去樹脂中殘余再生劑及再生反應(yīng)物。有時再生后樹脂類型與使用所需樹脂型式不同，還需轉(zhuǎn)型。（2）再生劑的選擇陽離子交換樹脂的再生劑有HCl、HSO等。42強酸性陽離子交換樹脂可用HCl或HSO等強酸及NaCl、NaSO等再生。2244弱酸性陽離子樹脂可以用HCl、HSO等再生。42用于陰離子交換樹脂的再生劑有NaOH、NaCO、NaHCO等。323強堿性陰離子交換樹脂可用NaOH等類強堿及NaCl再生，弱堿性陰離子樹脂可以用NaOH、NaCO、NaHCO等再生。323（3）再生劑用量和再生率的控制/.盡可能地減少再生劑用量，既可降低再生費用，又便于回收處理再生廢液。盡量使用濃度較高的再生劑，采用順流交換逆流再生的方法。再生時，一般不追求過高的再生率，把交換劑的交換能力恢到原來的80％回收物質(zhì)的濃度，有利于回收。（4）順流再生與逆流再生再生液的流向和交換時水流方向相同稱為順流再生。反之為逆流再生。順流再生優(yōu)點是設(shè)備簡單，操作方便，工作可靠。缺點是再生液用量多，獲得的交換容量低，出水水質(zhì)差。量，但逆流再生的設(shè)備較復(fù)雜，操作控制較嚴(yán)格。6、離子交換法的應(yīng)用及問題：（1）離子交換法優(yōu)點為:離子的去除效率高，設(shè)備較簡單，操作容易控制。（2）目前在應(yīng)用中存在的問題是:較高，另外，離子交換劑的再生及再生液的處理有時也是一個難以解決的問題。二、吸附法1、吸附原理與被吸附物質(zhì)之間是通過分子間引力(即范德華力)而產(chǎn)生吸附，稱為物理吸附；附。離子交換實際上也是一種吸附。在一個系統(tǒng)中，可能某一種吸附是主要的。在污水處理中，多數(shù)情況下，往往是幾種吸附的綜合結(jié)果。/.德利希(Freundlich)吸附等溫式，朗格繆爾(Langrnuir)吸附等溫式。2、影響吸附的因素量。在水處理中，吸附速度決定了污水需要與吸附劑接觸的時間。吸附速度快，則所需的接觸時間就短，吸附設(shè)備的容積就小。般，吸附速度主要取決于外部擴散速度和孔隙擴散速度。顆粒外部擴散速度與溶液濃度成正比，也與吸附劑的比表面積的大小成正比。因此吸附劑顆粒直徑越小，外部擴散速度越快。同時，增加溶液與顆粒間的相對運動速度，也可以提高外部擴散速度。有關(guān)。一般，吸附劑顆粒越小，孔隙擴散速度越快。吸附劑的物理化學(xué)性質(zhì)和吸附質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)對吸附有很大影響。一般，吸附。吸附質(zhì)的濃度增加，吸附量也隨之增加。污水的pH值對吸附也有影響，活性炭一般在酸性條件下比在堿性條件下有較高的吸附量。吸附反應(yīng)通常是放熱反應(yīng)，因此溫度低對吸附反應(yīng)有利。3、吸附劑吸附劑的種類很多。常用是活性炭和腐植酸類吸附劑。（1）．活性炭活性炭吸附能力強，制備容易，價格較低，但再生困難，一般不能重復(fù)使用。顆/.作管理方便。因此在水處理中較多采用顆粒狀活性炭?；钚蕴康谋缺砻娣e可達(dá)800—2000m2／g，有很高的吸附能力。炭的再生方法主要有：應(yīng)而又不致使炭燃燒損失。2)化學(xué)再生法通過化學(xué)反應(yīng)，使吸附質(zhì)轉(zhuǎn)化為易溶于水的物質(zhì)而解吸下來。（2）腐植酸類吸附劑合劑制備成的腐植酸系樹脂。4、吸附工藝和設(shè)備內(nèi)進(jìn)行攪拌30min下，都采用連續(xù)的方式。將等量的新鮮吸附劑加入柱中。所謂流化床是指吸附劑在吸附柱內(nèi)處于膨脹狀中較少使用。在一般的連續(xù)式固定床吸附柱中，吸附劑的總厚度為3～5m，分成幾個柱串4～15m/h/.之間，接觸時間一般不大于30～60min。為防止吸附劑層的堵塞，含懸浮物的廢吸附質(zhì)濃度逐漸增高，達(dá)到飽和而失去繼續(xù)吸附的能力。隨著運行時間的推移，到飽和，出水濃度與進(jìn)水濃度相等，吸附柱全部喪失工作能力。在實際操作中，吸附柱達(dá)到完全飽和及出水濃度與進(jìn)水濃度相等是不可能允許濃度值。當(dāng)運行中出水達(dá)到這一規(guī)定值時，即認(rèn)為吸附層已達(dá)到“穿透”，這一吸附柱便停止工作，進(jìn)行吸附劑的更換。5、吸附法在污水處理中的應(yīng)用量重金屬離子的去除、少量有害的生物難降解有機物的去除、脫色除臭等。三、膜分離技術(shù)1、概述膜分離法是利用特殊的薄膜對液體中的某些成分進(jìn)行選擇性透過的方法的統(tǒng)稱。溶劑透過膜的過程稱為滲透(osmosis)。溶質(zhì)透過膜的過程稱為滲析(dialysis)。幾種主要膜分離法的特點：（1）膜分離過程不發(fā)生相變，因此能量轉(zhuǎn)化的效率高。例如在現(xiàn)在的各種海水淡化方法中反滲透法能耗最低；（2）膜分離過程在常溫下進(jìn)行，因而特別適于對熱敏性物料，如果汁、酶、藥物等的分離、分級和濃縮；（3）裝置簡單，操作簡單，控制、維修容易，且分離效率高。與其它水處理方法相比，具有占地面積小、適用范圍廣、處理效率高等特點；（4）由于目前膜的成本較高，所以膜分離法投資較高，有些膜對酸或堿的水的回用處理。2、電滲析（electrodialysis)原理和工作過程/.用特制的半透膜(semi-permeablemembrane)即從濃度高的一側(cè)透過膜而擴散(diffusion)到濃度低的一側(cè)，這種現(xiàn)象稱為滲析作用(dialysis)，也稱擴散滲析、濃差滲析。交換膜(ionexchangemembrane)，使離子從一種溶液透過離子交換膜進(jìn)入另一種溶液，以達(dá)到分離、提純、濃縮、回收的目的。3、離子交換膜的細(xì)孔。常用的離子交換膜按其選擇透過性可分為陽膜、陰膜、復(fù)合膜等數(shù)種。陽膜(cationexchangemembrane)含有陽離子交換基團，在水中交換基團發(fā)陰膜(anionexchangemembrane)含有陰離子交換基團，在水中離解出陰離子，使膜上帶正電，吸引陰離子并使其通過。性的電阻。當(dāng)陽膜面朝向陰極，陰膜面朝向陽極時，正、負(fù)離子都不能透過膜，進(jìn)入膜中。4、電滲析器的。級：一對正、負(fù)電極之間的膜堆稱為一級。段：具有同一水流方向的并聯(lián)膜堆稱為一段。廢水凈化。5、反滲透（1）反滲透(reverseosmosis,RO)原理透過膜，使?jié)馑贿呉好嫔?，產(chǎn)生滲透壓，在濃水邊加壓，當(dāng)壓力超過滲透壓時，則水透過半透膜，即反滲透，實現(xiàn)凈化過程。/.（2）反滲透膜及作用機理反滲透膜應(yīng)具有多種性能：選擇性好，單位膜面積上透水量大，脫鹽率高；機械強度好，能抗壓、抗拉、耐磨；結(jié)構(gòu)均勻一致，盡可能地薄，壽命長，成本低。反滲透膜的分類：按成膜材料可分為有機膜和無機高聚物膜；按膜的形狀可分為平板狀、管狀、中空纖維狀膜；結(jié)構(gòu)膜；按應(yīng)用對象可分為海水淡化用的海水膜、咸水淡化用的咸水膜及用于廢水處理、分離提純等的膜。反滲透膜的透過機理1）氫鍵理論程。水。點，直至離開表皮層，進(jìn)入多孔層。2)優(yōu)先吸附－毛細(xì)管流理論斥溶質(zhì)分子的化學(xué)特性。的純水分子層，其厚度視界面性質(zhì)而異，或為單分子層或為多分子層。在外壓作用下，界面水層在膜孔內(nèi)產(chǎn)生毛細(xì)管流連續(xù)地透過膜。/.（1）氯消毒原理分兩種情況：1HOCl和OCl-HOCl-產(chǎn)生HOCl越多，消毒效果越好。/.2、投氯量與余氯量投氯量：投加到水中的氯量。包括需氯量與余氯量兩部分。需氯量：指用于殺死細(xì)菌、氧化有機物和還原性物質(zhì)所消耗的量。余氯量：為了抑制水中殘存細(xì)菌的再度繁殖而在消毒處理后水中維持的剩余氯量、水中雜質(zhì)種類及含量有關(guān)。分三種情況：a.水中無細(xì)菌、有機物和還原性物質(zhì)。b.水中有細(xì)菌和有機物，但有機物較少，且主要不是游離氨和含氮化合物。c.水中有細(xì)菌和有機物，且有機物主要是氨和含氮化合物。3、氯消毒法優(yōu)缺點優(yōu)點：殺菌、滅病毒效果好，有持久的消毒作用，成本低，見效快，投加系統(tǒng)簡單、可靠。PHTHMS氯胺、氯酚、氯化有機物等，某些會產(chǎn)生臭味。二、其他消毒法二氧化氯消毒漂白粉和漂白精消毒次氯酸鈉消毒氯胺消毒臭氧消毒紫外線消毒1、二氧化氯消毒：）對細(xì)胞壁的穿透能力和吸附能力都較強，能有2效地破壞細(xì)菌內(nèi)含硫基的酶，對細(xì)菌和病毒有很強的滅活能力。優(yōu)點：消毒能力比氯強；不產(chǎn)生THMS；不受PH值影響；有很強的氧化有機物能力和除酚能力，且不產(chǎn)生氯酚臭味。缺點：易揮發(fā)，易爆炸，不能儲存，須現(xiàn)場制備，生產(chǎn)成本高。2、漂白粉和漂白精消毒：漂白粉：由氯氣和石灰加工而成，可表示為Ca(OCl)，有效氯約30%。2漂白精：分子式為Ca(OCl)，有效氯約60%。2適用于小水廠或臨時性供水。/.3、次氯酸鈉消毒：消毒原理：次氯酸鈉與水反應(yīng)生成HOCl，消毒原理與氯相同。但其消毒作用不及氯強。（電解食鹽水）現(xiàn)場制備。應(yīng)用：小型水廠。4、氯胺消毒：投加方式：先加氨（液氨、硫酸胺、氯化胺）待其與水充分混合后再投氯。投加比例：一般采用氯：氨1；當(dāng)以防止氯臭為主要目的時，其比值宜低些；當(dāng)以殺菌和維持余氯為主要目的時，其比值宜高些。消毒原理：氯與氨反映生成氯胺，氯胺與水反應(yīng)生成的次氯酸起消毒作用。優(yōu)點：作用時間長，能保持水中余氯較久；當(dāng)水中含有機物和酚時，不會產(chǎn)生氯臭和氯酚臭，同時大大減少了THMS產(chǎn)生的可能。缺點：靠化合性余氯起作用，其殺菌能力比自由氯弱。應(yīng)用：原水中有機物或酚較多，供水管線較長情況下采用5、臭氧消毒：臭氧性質(zhì)：由三個氧原子組成，常溫常壓下為淡藍(lán)色氣體，極不穩(wěn)定，易分解為氧氣和新生態(tài)氧[O]。消毒原理：新生態(tài)氧[O]具有強氧化能力。對具有頑強抵抗能力的微生物有強大的殺傷力；能氧化有機物，去除水的色、臭、味，還可除去溶解性的鐵、錳鹽類及酚等臭氧生產(chǎn)：空氣經(jīng)凈化和干燥后，通過高壓放電產(chǎn)生。優(yōu)點：消毒效果好，不受水的PH值影響，不會產(chǎn)生有害物質(zhì)。缺點：成本高，需現(xiàn)場制備，無持續(xù)消毒作用。應(yīng)用：原水污染嚴(yán)重，細(xì)菌或病毒不易殺死情況下。通常與氯消毒聯(lián)用。6、紫外線消毒消毒機理：紫外光譜能力能破壞細(xì)菌核酸結(jié)構(gòu)，殺死細(xì)菌；還能破壞有機物。紫外線產(chǎn)生：紫外燈管提供。波長在200-295nm紫外線具殺菌能力，波長在260nm左右的殺菌能力最強。/.優(yōu)點：消毒效果好，不受水的PH值影響，不存在THMS之慮，處理水無色無味。缺點：消毒效力受水中懸浮物影響；無持續(xù)殺菌能力；消毒費用高。應(yīng)用：少量水消毒處理。一、廢水處理中的微生物含碳有機物轉(zhuǎn)化成CO2并合成新的微生物菌體。微生物菌體的密度稍微大于水，BOD的形式存在于出水中。因此如果被處理過的水中微生物菌體未被去除，則未達(dá)到完全處理。下圖所示)，供微生物利用。由分解代謝所產(chǎn)生的化學(xué)物質(zhì)，部分被用于微生物的生存。廢水中的重要微生物有細(xì)菌、真、藻類及輪蟲與甲殼動物。其細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行的分解代謝和合成代謝對廢水處理具有重要意義。二、污染物的分解好氧分解必須有分子氧作最終電子受體。天然水體中氧以DO形式存在。當(dāng)氧是唯一電子受體時，有機物最終代謝物主要為CO、水及新的細(xì)胞物質(zhì)。2產(chǎn)生的新細(xì)胞多，因此污泥的產(chǎn)生量就多。好氧分解速度快、效率高，產(chǎn)生的臭味少，因此廢水濃度較低（BOD小于500mg/L）時可選用此法。當(dāng)廢水濃度過高5大于5物污泥產(chǎn)生，因此一般不適合于采用該法處理。2、缺氧分解/.程稱為反硝化過程。最終產(chǎn)物為氮氣、二氧化碳、水及新細(xì)胞物質(zhì)。反硝化產(chǎn)生的能量約等于好氧分解產(chǎn)生的能量。3、厭氧分解為進(jìn)行厭氧分解，分子氧與硝酸鹽不可作為電子受體。硫酸鹽、二氧化碳及有機物在厭氧分解中作為最終電子受體而被還原。無氧參與，底物氧化不徹底。此法處理污泥產(chǎn)生沼氣，發(fā)電。如北京高碑店污水處理廠。廢水的厭氧生物處理優(yōu)點：不需另加氧源，故運行費用低。缺點：反應(yīng)速度慢，構(gòu)筑物容積大。廢水濃度較低時，不適合于利用厭氧分解直接處理。為提高厭氧分解的效率，必須提高廢水溫度。三、微生物生長動力學(xué)1、細(xì)菌生長的環(huán)境要求（1）最終電子受體（2）大量營養(yǎng)物：合成細(xì)胞所需的碳源、氮源；ATP（能量載體）和DNA所需的磷；（3）微量營養(yǎng)物：微量金屬；某些細(xì)胞所需的維生素。（4）適宜的環(huán)境：溫度；濕度；pH。2、純培養(yǎng)下的生長規(guī)律遲緩期：細(xì)菌不能立即繁殖，適應(yīng)期；對數(shù)增長期：在延遲期的末端細(xì)菌開始分裂，數(shù)目逐漸增加，適應(yīng)后，快速增殖，旺盛期。對數(shù)生長期細(xì)菌數(shù)目P經(jīng)過n個世代周期后可用下式表示：P=P2n0純培養(yǎng)下的生長規(guī)律可用下述理論表達(dá)：減速增長期：營養(yǎng)物質(zhì)逐漸減少，繁殖速度減慢；內(nèi)源呼吸期：營養(yǎng)物質(zhì)明顯不足，進(jìn)行內(nèi)源呼吸。3、米歇里斯-門坦方程式（1913年）S+E→ES→P+E/.υ=υρ/（K+ρ）maxsms該方程式表示酶促反應(yīng)速度與底物濃度之間的定量關(guān)系。K(mol/L)：米氏m常數(shù)。當(dāng)酶反應(yīng)速度達(dá)到最大反應(yīng)速度的一半時的底物濃度。1）Km值只與酶的性質(zhì)有關(guān)，與酶的濃度無關(guān)；2）如果一個酶有幾個底物，則對于一個底物有一個特定Km；3）Km值最小的底物稱為該酶的最適底物。S>>Ks時，m=，菌體的生長速率為一級反應(yīng)；二、當(dāng)S<<Ks時，由于基質(zhì)量的限制，菌體的生長速率為零級反應(yīng)，與菌體濃度無關(guān)。4、混合培養(yǎng)物下的生長廢水或天然水體微生物的存在不是唯一的。生長動力學(xué)描述的是不同微生物速的將基質(zhì)去除。當(dāng)溶解性有機物缺乏時，細(xì)菌繁殖將減少，而撲食者則增加。這個過程不斷循環(huán)進(jìn)行。5、6、莫諾德方程到：式中，為細(xì)菌比生長速率，t為菌體濃度(mg/L)。m細(xì)菌最大比生長-1速率常數(shù)；S為限制性基質(zhì)濃度，mg/L；Ks為半飽和常數(shù)，mg/L。當(dāng)=0.5m時，Ks=S。對大多數(shù)混合培養(yǎng)的微生物，莫諾德Monod方程（1942年)均可適應(yīng)。該方率可表示為：Monod方程僅考慮微生物的生長，沒考慮自然死亡，假設(shè)系統(tǒng)中所有基質(zhì)均X轉(zhuǎn)化為菌體：/.設(shè)計廢水處理過程的主要公式dXSmds1Y式中k為內(nèi)源衰減速率常數(shù)，t。-1d式中，Y為食物轉(zhuǎn)化菌體的比例，或合成系數(shù)，mg菌體/mg基質(zhì)。一、活性污泥法1、廢水的生物處理方法簡介由于微生物具有來源廣、易培養(yǎng)、繁殖快、對環(huán)境適應(yīng)性強、易變異等特性，因有機廢水的二級處理。2、活性污泥法的基本原理（1/.很強的吸附性能，稱為活性污泥(activatedsludge)。（2分?；钚晕勰嘀械奈⑸镉质怯杉?xì)菌、真菌、原生動物、后生動物等多種微生物群體相結(jié)合所組成的一個生態(tài)系。0.02－2mm99.2－99.8％，密度因含水率不同而異，一般為1.002－1.006g/cm3。細(xì)菌是活性而醣類污水或烴類污水則有利于假單孢菌屬。在一定的能量水平即細(xì)菌的活動能力)下，細(xì)菌構(gòu)成了活性污泥的絮凝體的大部分，并形成菌膠團，具有良好的捕食者，繼之出現(xiàn)后生動物，是細(xì)菌的第二次捕食者。（310－45min)內(nèi)就出現(xiàn)了很高的有機物起的。由于污泥表面積很大可達(dá)2000－10000m2/m3混合液，且表面具有多糖類粘質(zhì)層，因此，污水中懸浮的和膠體的物質(zhì)是被絮凝和吸附去除的。2部分有機物合成新的細(xì)胞物質(zhì)原生質(zhì)，對另一部分有機物則進(jìn)行分解代謝，即CO2和H2O等穩(wěn)定物質(zhì)。3使菌體從水中分離出來，現(xiàn)多采用重力沉降法。如果每個菌體都處于松散狀態(tài)，/.菌來實現(xiàn)的。3、活性污泥法的分類plugflow(completelymixedreactor)兩大類。推流式活性污泥曝氣池有若干個狹長的流槽，廢水從一端進(jìn)入，在曝氣的作用下，以螺旋方式推進(jìn)，流經(jīng)整個曝氣池，至池的另一端流出，隨著水流的過程，污染物被降解。此類曝氣池又可分為平行水流并聯(lián)式和轉(zhuǎn)折水流串聯(lián))式兩種。（1（a）廢水中污染物濃度自池首至池尾是逐漸下降的，由于在曝氣池內(nèi)存在這種濃度梯度，廢水降解反應(yīng)的推動力較大，效率較高；示意（b）推流式曝氣池可采用多種運行方式；（c）曝氣池可以做的比較大，不易產(chǎn)生短路，適合于處理量比較大的情況；示意（d）氧的利用率不均勻，入流端利用率高，出流端利用率低，會出現(xiàn)池尾供氣過量的現(xiàn)象，增加動力費用。示意（2混合液充分混合，因此混合液的組成、微生物群的量和質(zhì)是完全均勻一致的。這意味著曝氣池中所有部位的生物反應(yīng)都是同樣的，氧吸收率都是相同的。完全混合式活性污泥法的特點：（）抗沖擊負(fù)荷的能力強，池內(nèi)混合液能對廢水起稀釋作用。示意（b）由于全池需氧要求相同，能節(jié)省動力；（c）有時曝氣池和沉淀池可合建，不需要單獨設(shè)置污泥回流系統(tǒng)，便于運行管理；（d）連續(xù)進(jìn)水、出水可能造成短路，易引起污泥膨脹。示意（e）池子體積不能太大，因此一般用于處理量比較小的情況，比較適宜處理高濃度的有機廢水。接供氧方式，活性污泥可分為鼓風(fēng)曝氣式和機械曝氣式兩大類。鼓風(fēng)曝氣式是采用空氣或純氧)/.于水中。通常，曝氣機兼有攪拌和充氧作用，使系統(tǒng)接近完全混合型。4、活性污泥的評價指標(biāo)（1(mixedliquorsuspensionsolid,MLSS)數(shù)量是指單位體積混合液中干固體的含量，單位為mg/L或，工程上還常用kg/m3，也稱混合液污泥濃度（一般用X量多少的指標(biāo)。一般活性污泥法中，MLSS濃度一般為2－。（2(mixedliquorvolatilesuspensionsolid,MLVSS)指混合液懸浮固體中的有機物的重量，單位為g/L或kg/m。把混合3液懸浮固體在600℃焙燒，能揮發(fā)的部分即是揮發(fā)性懸浮固體，剩下的部分稱為MLVSS表示活性污泥中生物的含量。在一般情況下，MLVSS/MLSS的比值較固定，對于生活污水，常在0.75左右。對于工業(yè)廢水，其比值視水質(zhì)不同而異。（3(settlingvolume,sludgesedimentationratio,SV)污泥沉降比是指曝氣池混合液在l00mL量筒中，靜置沉降30min后，沉降污泥所占的體積與混合液總體積之比的百分?jǐn)?shù)。所以也常稱為30min沉降比。正常的活性污泥在沉降30min并能說明一定問題，因此它成為評定活性污泥的重要指標(biāo)之一。（4(sludgevolumeindex,SVI)30min靜置沉降后，沉降污泥體積中1g干污泥所占的容積的毫升數(shù)，單位為mL/g，但一般不標(biāo)出。它與污泥沉降比有如下關(guān)系：SVI=(SV×10)/X式中：X的單位為，SV以百分?jǐn)?shù)代入。SVI值能較好地反映出活性污泥的松散程度活性)和凝聚、沉降性能。SVl值過低，說明污泥顆粒細(xì)小緊密，無機物多，缺乏活性和吸附力；SVI值過高，/.說明污泥難于沉降分離，并使回流污泥的濃度降低，甚至出現(xiàn)污泥膨脹(sludgebulking)，導(dǎo)致污泥流失等后果。一般認(rèn)為，處理生活污水時SVI<100時，沉降性能良好；SVI為100-200時，沉降性能一般；SVI>200時，沉降性能不好。一般控制SVI為50－150之間較好。（5活性污泥中出現(xiàn)的是普通的微生物。主要是細(xì)菌、放線菌、真菌、原生動物出現(xiàn)在未成熟的活性污泥中，也可能出現(xiàn)在廢水處理條件變化(如毒物濃度升高、pH值過高或過低等，使菌膠團解體時。游離細(xì)菌多是活性污泥處于不正常狀態(tài)的特征。5、影響活性污泥法處理效果的因素（1BOD(MLSS)的重量比值(food5tobiomass,F:M)N(organicloadingrate,承受的BODkgBOD/(kgMLSS?d)volumetricloadingrate,55NV）是曝氣池單位有效容積在單位時間內(nèi)所承受的BOD量，單位為5kgBOD/(m?。35污泥負(fù)荷的計算公式：式中：－廢水的處理量，m/d－曝氣池的有效容積，mS－進(jìn)水BOD5330濃度，kg/m；－活性污泥濃度，kgMLSS/m。33為了表示有機物的去除情況，也采用去除負(fù)荷，即單位重量活性污泥在單位時間所去除的有機物重量。－去除負(fù)荷；Se－出水BOD濃度。污泥負(fù)荷的影響：關(guān)系，是設(shè)計活性污泥法時的主要參數(shù)。溫度對污泥負(fù)荷的選擇也有一定影響。/.SVISVI與污泥負(fù)荷曲線是具有多峰的波形曲線，有三個低SVI的負(fù)荷區(qū)和兩個高SVI的負(fù)荷區(qū)。如果在運行時負(fù)荷波動進(jìn)入高SVI負(fù)荷區(qū)，污泥沉降性差，將會出現(xiàn)污泥膨脹。一般在高負(fù)荷時應(yīng)選擇在1.5-2.0kgBOD/kgMLSS·d0.2-0.4kgBOD/kgMLSS·d，低負(fù)荷時為0.03－0.05kgBOD/kgMLSS·d（2(ts或c)和水力停留時間（）污泥齡（sludgeage)是曝氣池中工作著的活性污泥總量與每日排放的污泥量之比，單位是d。在運行穩(wěn)定時，曝氣池中活性污泥的量保持常數(shù)，每日排出的平均停留時間。污泥齡是影響活性污泥處理效果的重要參數(shù)。水力停留時間是指水在處理系統(tǒng)中的停留時間，單位也是d＝V/QVQ是廢水的流量。（3(dissolvedoxygen,DO)池首端，常供氧不足。供氧不足會出現(xiàn)厭氧狀態(tài)，妨礙正常的代謝過程，滋長絲狀菌。供氧多少一般用混合液溶解氧的濃度表示。活性污泥絮凝體的大小不同，度以2mg/L左右為宜。（4(nutrients)在活性污泥系統(tǒng)里，微生物的代謝需要一定比例的營養(yǎng)物，除以BOD表示素，但某些工業(yè)廢水卻缺乏氮、磷等重要元素。一般認(rèn)為對氮、磷的需要應(yīng)滿足以下比例，即BOD:N:P=100:5:1。（5pH值對于好氧生物處理，pH值一般以6.5－9.0為宜。pH值低于6.5，真菌即開始與細(xì)菌競爭，降低到4.5時，真菌將占優(yōu)勢，嚴(yán)重影響沉降分離。pH值超過/.9.0時，代謝速度受到阻礙。需要指出的是pH值是指混合液而言。對于堿性廢起緩沖作用。（6(temperature)盛，就能夠提高反應(yīng)速度。水溫上升還有利于混合、攪拌、沉降等物理過程，但不利于氧的轉(zhuǎn)移。對于生化過程，一般認(rèn)為水溫在20－30℃時效果最好，35℃以上和l0℃以下凈化效果即降低。（7(toxicmaterials)H2S等無機物要的生理結(jié)構(gòu)，或是抑制細(xì)菌的代謝進(jìn)程。毒物的毒害作用還與pH值、水溫、溶解氧、有無其他毒物及微生物的數(shù)量或是否馴化等有很大關(guān)系。（8污泥回流比(ratioofreturnedsludge)是指回流污泥的流量與曝氣池進(jìn)水流量的比值，一般用百分?jǐn)?shù)表示，符號為R。污泥回流量的大小直接影響曝氣池污泥的濃度和二次沉淀池的沉降狀況，所以應(yīng)適當(dāng)選擇，一般在20％－50％之間，有時也高達(dá)150％。6、活性污泥增長規(guī)律長期和內(nèi)源呼吸期三個階段。在每個階段，有機物(BOD)的去除率、去除速率、7、活性污泥法的數(shù)學(xué)描述（1完全混合式活性污泥過程在推導(dǎo)過程中假定有機物的降解僅在曝氣池中發(fā)生，因此計算c時，僅考慮曝氣池的容積。（2理論上，去除lkgBOD應(yīng)消耗lkgO。由于廢水中有機物的存在形式及運轉(zhuǎn)2/.附、水解、再吸收和氧化，其降解途徑和速度與溶解性BOD不同。當(dāng)污泥負(fù)荷大時，BOD在系統(tǒng)中的停留時間短，一些只被吸附而未經(jīng)氧化的有機物可能隨污泥排出處理系統(tǒng)，使去除單位BOD的需氧量減少。在低負(fù)荷情況下，有機物能徹底氧化，甚至過量自身氧化，因此需氧量單耗大。從需氧量看，高負(fù)荷系統(tǒng)比低負(fù)荷系統(tǒng)經(jīng)濟。過程總需氧量包括有機物去除(用于分解和合成)的需氧量以及有機體自身氧化需氧量之和。8、曝氣的方法與設(shè)備曝氣的作用：供氧；攪拌混合作用，使活性污泥在混合液中保持懸浮狀態(tài)，與廢水充分接觸混合。曝氣的方法：鼓風(fēng)曝氣；機械爆氣鼓風(fēng)機械曝氣聯(lián)合（1氣液傳質(zhì)過程通常遵循一定的傳質(zhì)擴散理論,目前工程和理論上應(yīng)用較多的為雙膜理論。雙膜理論認(rèn)為，在氣-水界面上存在著氣膜和液膜，氣膜外和液膜外有空氣和液體流動，屬紊流狀態(tài)，氣膜和液膜間屬層流狀態(tài)，不存在對流。雙膜理論示意圖（見課件）KCC)氧傳遞過程的基本方程如下:dtLasdC/dt－氧的傳遞速率氧進(jìn)入水的速率)mg/(L·h)C－液相氧的實際濃度，；Cs－氧的飽和濃度，；KLa－液相總傳質(zhì)系數(shù)，1/h。曝氣時推動氧分子通過液膜的動力是水中氧的飽和濃度Cs和實際濃度C的差。Cs決定于空氣中氧的分壓，所以最終起決定作用的推動力是氧分壓，而C值由微生物的耗氧速率確定。氧的傳遞速率同氣、液兩相的界面面積成正比，由于其面積難于估算，所以把它的影響包括在傳質(zhì)系數(shù)內(nèi)，故KLa叫KLa的倒數(shù)單位是時間，可以把它看作是把溶解氧濃度從C增加到Cs所需的時間。（2衡量曝氣設(shè)備效能的指標(biāo)有動力效率EP、氧轉(zhuǎn)移效率EA和充氧能力。動力效率EA是指消耗1kWh電能所轉(zhuǎn)移到液體中去的氧量，單位為kg/kWh。氧/.轉(zhuǎn)移效率也稱氧利用率，它是指鼓風(fēng)曝氣轉(zhuǎn)移到液體中的氧占供給氧的百分?jǐn)?shù)：E=(Ro/W)×100％。A其中：W－供氧量，；Ro－吸氧量，kg/h。EA值是事先通過脫氧清水的曝氣試驗測定得出的，一般為5％－15％左右。充氧能力是指葉輪或轉(zhuǎn)刷在單位時間內(nèi)轉(zhuǎn)移到液體中的氧量a）攪拌均勻；（bcdef）不產(chǎn)g）對某些工業(yè)廢水耐腐蝕性強。1）鼓風(fēng)曝氣其進(jìn)氣管上常裝設(shè)空氣過濾器，在寒冷地區(qū)，還常在進(jìn)氣管前設(shè)空氣預(yù)熱器。裝置；中氣泡擴散裝置：穿孔管屬中氣泡擴散裝置；大氣泡擴散裝置：豎管曝氣屬大氣泡擴散裝置；水力剪切擴散裝置：倒盆式、撞擊式和射流式屬水力剪切擴散裝置，機械剪切擴散裝置：渦輪式屬機械剪切擴散裝置。）擴散板、擴散管、擴散盤擴散板是用多孔性材料制成的薄板，有陶土制、塑料制或其他材料制成的，其形狀可做成方形或長方形，方形擴散板尺寸通常為300×300×（25－40)mm，混合液。擴散板的通氣率一般為l－1.5m3/m2·min，氧利用率約10％，充氧動力效率約為2kgO2/kWh。缺點是板的孔隙小、空氣通過時壓力損失大、容易堵塞。擴散板及其安裝方式：44－75mm6－14mm，每l0根為一組，通氣率為12－15m3/根·h。目前用軟管代替陶質(zhì)多孔管。穿孔管曝氣器及布置方式豎管豎管曝氣是在曝氣池的一側(cè)布置以橫管分支成梳形的豎管，豎管直徑在/.l5mm以上，離池底150mm左右。豎管屬于大氣泡擴散器，由于大氣泡在上升氣中吸氧的過程d）水力剪切擴散裝置機械曝氣裝在池中與鼓風(fēng)曝氣聯(lián)合使用的，也有安裝在池面的，后者稱表面曝氣。表面曝氣具有構(gòu)造簡單，動力消耗小，運行管理方便，氧吸收率高的優(yōu)點，故應(yīng)用較多。常用的表面曝氣葉輪有泵型，倒傘型和平板型。曝氣器的選擇原則：道系統(tǒng)和鼓風(fēng)機等設(shè)備，維護管理也比較方便。這類曝氣器的缺點是，轉(zhuǎn)速高，較大的表面積，因此曝氣池的深度也受到限制。還有，如果曝氣池中產(chǎn)生泡沫，用于較大的曝氣池。鼓風(fēng)曝氣的缺點是需要鼓風(fēng)機和管道系統(tǒng)。曝氣頭易堵塞。3、曝氣池的類型與構(gòu)造從混合液流型可分為推流式、完全混合式和循環(huán)混合式三種；從平面形狀可分為長方廊道形、圓形或方形、環(huán)形跑道形三種；從采用的曝氣方法可分為鼓風(fēng)曝氣式、機械曝氣式以及兩者聯(lián)合使用的聯(lián)合式三種；從曝氣池與二次沉淀池的關(guān)系可分為分建式和合建式兩種。（1課件）曝氣池的池長可達(dá)100m。為了防止短流，廊道長度和寬度之比應(yīng)大于5，甚至大于10。為了使水流更好的旋轉(zhuǎn)前進(jìn)，寬深比不大于2，常在1.5－2之間。/.池深常在3－5m水面擴散，造成短流，影響處理效果。曝氣池出水設(shè)備可用溢流堰或出水孔。通過出水孔的水流流速一般較小(0.1－0.2m/s)，以免污泥受到破壞。（2完全混合式曝氣池常采用葉輪供氧，多以圓形、方形或多邊形池子作單元，主要是因為需要和葉輪所能作用的范圍相適應(yīng)。改變?nèi)~輪的直徑可以適應(yīng)不同直徑邊長、不同深度的池子需要。長方形曝氣池可以分成一系列相互銜接的方形單元，每個單元設(shè)置一個葉輪。使用完全混合式曝氣池時，為了節(jié)約占地面積，常常是把曝氣池和沉淀池合建。（3循環(huán)混合式曝氣池多采用轉(zhuǎn)刷供氧，其平面形狀如環(huán)形跑道，如下圖所示。循環(huán)混合式曝氣池也稱氧化渠或氧化溝（oxidationditch)，是一種簡易的活性污泥系統(tǒng)，屬于延時曝氣法。液在池內(nèi)循環(huán)流動，流速保持在0.3m/s以上，使活性污泥呈懸浮狀態(tài)。氧化渠點。氧化溝的特點：（a）簡化了預(yù)處理，氧化溝水力停留時間和污泥齡比一般生物處理法長，度穩(wěn)定，因此氧化溝可以不設(shè)初次沉淀池，污泥也不需要進(jìn)行厭氧消化；（b）占地面積少，因在流程中省略了初次沉淀池、污泥消化池，有時還可縮?。唬╟）從溶解氧的分布看，氧化溝具有推流特性，溶解氧濃度在沿池長方向形成濃度梯度，形成好氧、缺氧和厭氧條件。通過對系統(tǒng)合理的設(shè)計與控制，可以取得最好的除磷脫氮效果。/.化溝技術(shù)是近年來發(fā)展較快的生物水處理技術(shù)之一。一、生物膜法的基本原理1、生物膜在載體上的生長過程：當(dāng)有機污水或由活性污泥懸浮液培養(yǎng)而成的接解狀態(tài)的污染物。2、生物膜的降解機理(1)物質(zhì)的傳遞1）空氣中的氧溶解于流動水層中，通過附著水層傳遞給生物膜；2）有機污染物則由流動水層傳遞給附著水層，然后進(jìn)入生物膜；HO；24）CO及厭氧層分解產(chǎn)物如HS、NH以及CH等氣態(tài)代謝產(chǎn)物則從水層逸出3224進(jìn)入空氣中。(2)膜的生長與脫落1）生物膜降解有機物的過程，也是膜生長的過程；2）好氧層與厭氧層的平衡穩(wěn)定關(guān)系；3）厭氧層加厚，生物膜老化、脫落。二、生物膜的主要特征1、生物相方面的特征：（1）微生物多樣化（2）生物的食物鏈長（3）能夠存活世代時間較長的微生物（4）分段運行與優(yōu)占種屬2、處理工藝方面的特征：（1）對水質(zhì)、水量變動有較強的適應(yīng)性/.（2）污泥沉降性能良好，宜于固液分離（3）能夠處理低濃度的污水（4）易于維護運行、節(jié)能三、生物濾池1、生物濾池法的特征：生物濾池法是在砂濾池的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種生物膜處理方法，它利自身繁殖。老化的微生物附著力差，在污水沖刷會不斷脫落，脫落后隨水流出濾池，同時新的生物膜不斷生長，因而處理可連續(xù)進(jìn)行。2、典型構(gòu)造生物濾池主要由池壁、池底、濾料、布水器等部分組成。濾料：組成濾層的過濾材料。常以花崗石、安山巖、閃綠巖等較硬的巖石以及無煙煤等材料制成。是固定噴嘴式布水器。3、影響生物濾池性能的主要因素----負(fù)荷率水力負(fù)荷率：以濾料體積表示,m(污水）/m33有機負(fù)荷率：以進(jìn)水有機污染物或特定污染物表示,kg(BOD5或特定污染物）/m3水力負(fù)荷率與生物膜更新的關(guān)系：水力負(fù)荷小，生物膜厚，易堵塞；水力負(fù)荷大于8m/d時，水力沖刷作用強，生物膜更新快，不易堵塞，生物活性好。但污水停留時間短，出水水質(zhì)下降。城市污水BOD在200-300mg/L，處理效率要求80-90%時，低負(fù)荷生物濾池5mm33左右。4、生物濾池的類型普通生物濾池；高負(fù)荷生物濾池；塔式生物濾池；曝氣生物濾池/.（1）塔式濾池：由于低密度濾料的使用，生物濾池突破了高度的限制，可達(dá)8～20m，外形像塔，故稱之；塔身分為數(shù)層，每層設(shè)置格柵，承擔(dān)濾料重量；水力負(fù)荷