水質(zhì)工程學(xué)課件

第一章污水的性質(zhì)與特徵第一篇總論第二章水體污染與自淨(jìng)第一章污水的性質(zhì)與特徵1.1污水1.1.1污水的分類1.生活污水：日常生活中被生活廢料所污染的水2.工業(yè)廢水（1）生產(chǎn)污水：污染重，生產(chǎn)中被原料污染的廢水（2）生產(chǎn)廢水：污染輕，未被直接污染的廢水，如：冷卻水3.初降雨水：被空氣、地面的污染物污染的廢水1.1.2污水的出路1.排放水體

2.灌溉農(nóng)田

3.水產(chǎn)養(yǎng)殖4.重複利用1.1.3污水的危害1.危害人體健康2.影響工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)3.影響景觀環(huán)境4.影響漁業(yè)資源5.破壞生態(tài)平衡1.2城市污水的性質(zhì)與污染指標(biāo)

1.2.1污水的物理性質(zhì)及指標(biāo)1.感官性狀指標(biāo)，⑴溫度一般10～25℃，熱污染的危害：①水溫增加，DO減少----魚類死亡，水體腐?、谒疁卦黾樱顾奈锢砘瘜W(xué)性質(zhì)發(fā)生變化（溶解度、粘度）③水溫增加，細(xì)菌、藻類繁殖加快⑵色度生活污水是黑灰色（工業(yè)廢水顏色差異很大），色度加大，影響透光率------影響光合作用⑶臭味，有機物厭氧腐敗------氨、胺類，硫化氫等

2.存在狀態(tài)指標(biāo)，固體含量分為——有機、無機懸浮固體（SS），粒徑≥0.1μm，有機和無機懸浮物膠體，粒徑0.001μm~0.1μm

溶解型固體，粒徑≤0.001μm，無機鹽和溶解性有機物懸浮物的危害：⑴降低光的穿透能力⑵影響水生生物的生長⑶有機懸浮物大量消耗溶解氧

1.2.2、污水的化學(xué)性質(zhì)及指標(biāo)（一）無機物及指標(biāo)分為無直接毒害作用和有直接毒害作用二類1、無直接毒害作用無機物質(zhì)⑴酸堿

pH值——來源於工廠、酸雨，引起水體pH值變化，水質(zhì)惡化，腐蝕管道。酸堿污染------鹽污染，無法飲用

⑵氮、磷水中的營養(yǎng)物質(zhì)①氮、磷的評價指標(biāo)，總氮（TN）：包括有機氮、氨氮、亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮氨氮：NH3與NH4+，屬於污水中的鹼性物質(zhì)為微生物提供氮源凱氏氮（KN）：有機氮+氨氮--------能為微生物所利用（好氧）亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮=總氮－凱氏氮有機氮=凱氏氮－氨氮

②磷的化合物分為有機磷和無機磷，一般測總磷TP③含氮化合物在水體中的轉(zhuǎn)化第一步：有機氮------NH3(有氧或無氧)-------氨化階段第二步：NH3------NO2--------NO3-(有氧)---------硝化階段第三步：NO3----------N2-------缺氧----------------反硝化階段

④氮磷污染與水體的富營養(yǎng)化營養(yǎng)化是水體演化的一種規(guī)律，貧營養(yǎng)胡-----富營養(yǎng)湖-----沼澤地-----陸地氮、磷污染加重水體的富營養(yǎng)化，刺激藻類過度增值。

⑶硫化物與硫酸鹽①來源：工業(yè)廢水----大量生活污水----少量②危害在水中易形成H2S--------對生物有害-----不利於污水處理⑷氯化物濃度過高-------抑制生物生長，腐蝕設(shè)備

2、有直接毒害作用⑴重金屬離子----汞、鎘、鉻、鉛--------對生物和人體有毒（蓄積），毒性慢、危害大。⑵非重金屬毒物------氰化物、砷化物，----------毒性快⑶重金屬的危害：①

不能降解，只能形態(tài)上轉(zhuǎn)換----離子變沉澱②

常以底泥形式存在於底泥之中，形成次生污染源③

形態(tài)轉(zhuǎn)換增強毒性，甲基汞≥無機汞④

易通過食物鏈成千上萬的富集（二）有機物及評價指標(biāo)分為易生物降解和難生物降解二類1、易生物降解有機物自然界中存在的蛋白質(zhì)、碳水化合物、脂肪等（好氧微生物）CO2+H2O+合成新細(xì)胞有機物（厭氧微生物）脂肪酸、醇、沼氣常用COD,BOD,TOD,TOC表示有機物2.難生物降解有機物大多為人工合成有機物，例如：塑膠、合成橡膠、合成洗滌劑、有機農(nóng)藥等。主要特徵⑴穩(wěn)定，不易被微生物降解-------例如白色污染⑵多有害健康-------例如“三致”物質(zhì)⑶常用COD,TOD,TOC表示（三）有機物污染指標(biāo)評價有機物數(shù)量的多少（有機物種類多，無法單獨一一評價）常用評價指標(biāo)生化需氧量BOD化學(xué)需氧量COD有機物是還原性物質(zhì)，能被氧化，用需總需氧量TOD氧的量來表示有機物的量。理論需氧量ThOD

有機物中都含有碳元素，用碳的量來總有機碳TOC表示有機物的量

1、生化需氧量BOD

在水溫20℃，由於微生物的生化活動，將有機物氧化為無機物所消耗的溶解氧的量來表示有機物的量。------------利用有氧條件下，有機物降解時都消耗溶解氧⑴碳氧化階段-----H2O、CO2、NH3----BODμ⑵硝化階段-------NO2、NO3--------NODμ

一般20日有機物可完全碳氧化----------BODμ5日生化需氧量-------BOD5常用BOD5的原因：①

20日有機物可完全分解，但時間太長②

BOD5占第一階段BODμ的70-80%，比較準(zhǔn)確(不用三天的原因)③

需要建立統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，用來進行比較④

能反映可被微生物分解的有機物的量2、化學(xué)需氧量CODBOD的缺點：⑴時間長，需要5日出結(jié)果⑵難降解有機物含量高時，誤差較大⑶水中含有抑制物質(zhì)或毒物時，影響測定結(jié)果

對於同一水樣：

COD是在酸性條件下，利用強氧化劑將有機物氧化為CO2和H2O所消耗的氧的量，稱為化學(xué)需氧量。將強氧化劑折合為氧的當(dāng)量來表示有機物的量。用重鉻酸鉀作為氧化劑--------CODCr-----污水中常用---------氧化能力強（80~90%）用高錳酸鉀作為氧化劑-------CODMn（OC）-----給水中常用---------氧化能力差對於同一水樣：CODCr≥BODμ≥BOD5≥CODMnCOD的特點⑴快速準(zhǔn)確⑵氧化能力強，可氧化難降解物質(zhì)⑶不能反映可被生物降解的有機物的量⑷水中還原性物質(zhì)干擾測定(Cl-、S2-)

常用BOD5/CODCr來表示污水的可生化性，

BOD5表示可生化有機物量

CODCr表示有機物總量BOD5/CODCr比值越高，可生化性越好，適合生物法處理（大於0.3）BOD5/CODCr比值越低，可生化性越差，不適合生物法處理（小於0.3）

3、總需氧量TOD有機物中的主要元素C、H、O、N、S被氧化後為CO2、H2O、N02、SO2所消耗的氧量。儀器測定，900℃高溫下燃燒，測定消耗的氧量

4、理論需氧量ThOD根據(jù)化學(xué)分子式計算理論需氧量，是用於計算純物質(zhì)，不適合污水處理

5、總有機碳TOC酸化後，吹脫無機碳酸鹽（去除CO2），在900℃下燃燒，測定CO2的量折算為碳量，表示有機物的量。對於同一污水，一般有ThOD≥TOD≥COD≥BODμ≥BOD5≥TOC第二章水體污染與自淨(jìng)2.1水體自淨(jìng)的基本規(guī)律

2.1.1水體的自淨(jìng)作用

1.什麼是水體自淨(jìng)：污染物進入水體後，通過物理、化學(xué)、生物的作用，使污染物濃度降低或總量減少，將水體部分或全部恢復(fù)原狀。2.

物理淨(jìng)化作用：通過稀釋、擴散、混合、沉澱等作用，降低濃度，不減少總量。⑴稀釋、擴散稀釋：污水進入水體後，逐漸和水體混合，濃度不斷降低的過程。

擴散：污染物進入水體後，在水體中產(chǎn)生濃度梯度場，污染物有高濃度向低濃度遷移的過程。包括：①分子擴散：布朗運動引起的物質(zhì)分子擴散----用於湖泊、水庫等靜水體。②紊流擴散：水體紊流流態(tài)引起的污染物濃度降低------河流等動水體。③彌散：水體各層流速不同，引起的污染物濃度擴散----異重流。⑵混合①混合效果----混合係數(shù)（α）--------通過混合達(dá)到稀釋的目的

α=Q總----河水總流量

Q混----與污水混合的河水流量

混合係數(shù)α受河流形狀、排污口形式、排水量影響。

②特定斷面混合係數(shù)α的計算：

α=L計算------排污口到計算斷面的距離（距離好算，流量不好算）

L全混------排污口到混合斷面的距離（已知，可實測或查表）⑶沉澱污染物沉於河底，河水中濃度降低。（遇到擾動，產(chǎn)生二次污染）

3.化學(xué)淨(jìng)化作用通過化學(xué)反應(yīng)使污染物的存在狀態(tài)發(fā)生變化，使污染物濃度降低。

（1）氧化還原

Fe2+--------Fe(OH)2Mn2+---------Mn(OH)Al3+---------Al(OH)3S2---------------SO42-Cr3+--------------Cr6+（2）——酸堿反應(yīng)（3）

吸附與凝聚水體中存在的膠體微粒（表面帶電），可以吸附水中的陰陽離子

4、生物淨(jìng)化作用生物淨(jìng)化作用可以降低污染物總量，是真正意義上的淨(jìng)化。

2.2.2、水質(zhì)基本模型1、零維水質(zhì)模型-------各方向完全混合，理想狀態(tài)；2、一維水質(zhì)模型-------寬度、深度分佈均勻，長度方向濃度變化；3、二維水質(zhì)模型-------深度分佈均勻，長度、寬度方向濃度變化；4、三維水質(zhì)模型----------各方向均存在濃度變化。2.2.3、河流的氧垂曲線方程研究河流中DO的變化規(guī)律-------DO的重要性（生態(tài)平衡）1、河流中的溶解氧變化存在兩種變化趨勢：⑴有機物被微生物降解，消耗水中的溶解氧，使DO下降；降解耗氧速率------與有機物濃度成正比⑵河流流動過程中，接受大氣複氧，使DO上升。複氧速率----------與虧氧量成正比兩種作用的結(jié)果------形成氧垂曲線2.河流氧垂曲線⑴第一段（AO）：有機物濃度高，耗氧速率大於複氧速率，DO大幅度下降；

O點溶解氧最低-------氧垂電（最不利點）⑵第二段（OB）：有機物濃度降低，耗氧速率小於複氧速率，DO開始逐漸回升。⑶第三段（B以後）：溶解氧回升至起始階段。3.氧垂曲線方程——河水中有機物降解與溶解氧平衡的數(shù)學(xué)模式（1）有機物耗氧動力學(xué)當(dāng)沿水流方向輸移的有機物量>>擴散稀釋量，Q河,q汙不變，T水不變時，有機物的生化降解的耗氧量正比於河水中有機物量

=-k1LLt=Lo×10-k1t

Lt——t時刻水中殘留的有機污染物的量；Lo——初始時刻，有機物總量，即氧化全部有機物所需的氧量

k1——耗氧速率常數(shù)

k1=

k2T1-T2

k1=

k220-T2=1.047,k20=

0.1（2）DO變化過程動力學(xué)氧溶與水的速率與氧虧量成正比

=k2Dt=0時，D=DoDt=Do*10-k2t

Dt——t時刻河流中虧氧量；

Do——初始時刻河流中虧氧量；

k2——複氧速率常數(shù)。（3）耗氧與複氧共同作用

=k1L-k2Dt=0時，D=0,L=Lo

Dt=(10-k1t-10-k2t)+Do*10-k2t令=0，可求出氧垂點的時間tc

tc=（4）Dt運算式的工程意義①

是用於分析受有機物污染的河水中溶解氧的變化動態(tài)，推求河流的自淨(jìng)過程及其環(huán)境容量，進而確定可排入河流的有機物最大用量，或污水處理廠的處理程度。②

用於推算確定缺氧點及氧垂點的位置及到達(dá)時間，並依此制定河流水體防護措施。（5）Dt與tc的使用條件①

適用於河流截面變化不大，藻類等水生植物和底泥影響可忽略不計的河流；②

僅適用於河流與污水在排放口處完全混合的條件；③

所使用的k1

、k2的值必須與水溫相適應(yīng)；④

如沿河流有n個排放點，則應(yīng)根據(jù)情況合併成一個排放點計算，或逐段計算。2.3水環(huán)境保護

2.3.1水體水質(zhì)評價

評價一般採用的兩種方法：（1）綜合污染指數(shù)法

K=K<0.1未污染

K≥0.1污染0.1～0.2；0.2～0.3；>0.3

（2）水質(zhì)品質(zhì)係數(shù)法

P=2.3.2水環(huán)境容量定義：在滿足水環(huán)境品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的條件下，水體最大允許的污染負(fù)荷量，又稱水體納汙能力。（1）與水體本身有關(guān)（2）與所排放污染物的量有關(guān)

W=f（x，Q，Ck，Co，q，t）2.3.3水環(huán)境法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)（1）我國環(huán)保立法（2）我國水環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)2.4污水處理基本方法與系統(tǒng)

2.4.1污水處理方法的分類

1.1．按作用原理分（1）物理法：通過物理作用分離污水中主要呈懸浮態(tài)的污染物質(zhì)。

①沉澱法（重力分離）——沉砂池、沉澱池、隔油池

②篩濾法（截留）——格柵、微濾機、砂濾、真空過濾機、壓濾機

③氣浮法——加壓空氣氣浮

④反滲透法（半滲透膜）

（2）化學(xué)法：利用化學(xué)反應(yīng)來分離回收污水中的污染物使其無害化處理多為溶解性物質(zhì)①混凝②中和法（處理酸堿廢水）③氧化還原④電解法（處理含鉻、氰等廢水）⑤吸附法（脫色，除臭，含砷、汞等）⑥電滲析法（3）生物法：利用微生物新陳代謝功能，使污水中溶解、膠體狀態(tài)的污染物質(zhì)被降解為無害化合物?；钚晕勰喾ㄉ锬しā餅V池、轉(zhuǎn)盤、接觸氧化、流化床、自然處理——氧化塘、土地處理厭氧處理——高濃度有機廢水、污泥2.按處理程度分（1）一級處理——呈懸浮態(tài)的固體污染物，稱預(yù)處理。（2）二級處理——呈膠體或溶解態(tài)的污染物，稱常規(guī)處理（3）三級處理——氮磷等營養(yǎng)物質(zhì)，難降解的有機物，出水回收利用，稱深度處理2.4.2、污泥處理

污泥中含有大量有機物、營養(yǎng)物、細(xì)菌、寄生蟲的處理方法：（1）

減量（濃縮、脫水）（2）

穩(wěn)定處理（好氧或厭氧消化）（3）

最終處置（填地、投海、焚燒、建築材料）（4）

綜合利用2.4.3污水污泥典型工藝流程由簡到繁，污水處理原則：由簡到繁先易後難：物理法化學(xué)法生物法，先除大塊懸浮物再去除膠體和溶解性物質(zhì)化學(xué)法生第二篇城市污水處理第三章

污水的物理處理

3.1格柵3.1.1格柵及其功能1．格柵格柵：放置在污水流程的管道或泵站集水池進口處，這樣的一組平行金屬柵條或篩網(wǎng)。2．功能①截留較大的懸浮物或漂浮物，②減輕後續(xù)處理構(gòu)築物的負(fù)荷③保護後續(xù)處理構(gòu)築物或水泵機組

3．柵渣及清除方式①柵渣量取決於柵條距離、污水性質(zhì)含水率：70%~80%，容重：750kg/m3

②

清除方式

a.人工清除：只適合小型工程

b.機械去除：適合大水廠、衛(wèi)生條件好，柵渣量>0.2m33.1.2、格柵種類

1．平面格柵：柵條+框架（1）格柵間隙據(jù)e的大小可分為：細(xì)格柵e<10㎜

中格柵10㎜～40㎜

粗格柵50㎜～100㎜（2）.安裝角度：傾角600、750、900

2.曲面格柵（1）固定曲面格柵：利用管道的水流速度，推動漿板轉(zhuǎn)動（2）旋轉(zhuǎn)簡式格柵3.1.3格柵的設(shè)計格柵的尺寸計算格柵槽、水頭損失、柵渣量

3.3沉澱理論

3.3.1概述

1．沉澱：水中的可沉固體物質(zhì)在重力作用下下沉，從而與水分離的過程。2．沉澱功能：

①

用於一級處理去除雜質(zhì)、顆粒狀物②

用於二級處理初次沉澱池，減輕後續(xù)處理設(shè)施的負(fù)荷二次沉澱池，分離去除生物污泥

③

用於灌溉或氧化塘穩(wěn)定水質(zhì)去除水中蟲卵或固體顆粒

3．沉澱類型

種類懸浮物濃度固體顆粒沉澱過程特徵應(yīng)用自由沉澱低

不碰撞，不具有絮凝特徵不改變尺寸、形狀不互相粘合沉砂池初沉池前期絮凝沉澱不高50~500mg/L碰撞，有凝聚特性改變尺寸形狀，互相

互相干擾

沉速下降、顆粒分層

二沉池後期

壓縮沉澱

很高互相接觸、支撐上壓、下承二沉池池底、污泥濃縮池初沉池中後期區(qū)域沉澱

高>500mg/L3.3.2、個體自由沉澱規(guī)律1.斯托克斯公式2.討論

①

②

∴d↗，u↗提高沉澱效率；

③

，∴T↗，有利於沉澱。

3.3.3、沉澱實驗，沉澱曲線自由沉澱的沉澱實驗，沉澱曲線1.第一種實驗①

污水?dāng)嚢杈鶆蜃⑷雗個沉澱筒（沉澱筒的大小d=80mm，h=1500~2000mm），測量懸浮物濃度C0；②

經(jīng)過t1

、t2……tn-1、tn沉澱時間後，分別從各沉澱筒的一定高度H處（1200mm）取同樣樣品，分別測C1

、C2……Cn-1、Cn；③

計算各沉澱時間的沉澱效率和沉澱速度u

④

繪製沉澱效率曲線（E~t）2.第二種實驗二種實驗①

污水?dāng)嚢杈鶆蜥嶙⑷雗個沉澱筒，經(jīng)過t1、t2……tn-1、tn時後取H段以上的全部水樣，測水樣中懸浮物濃度C1、C2……Cn-1、Cn；②

ut≥u0=H/t，去除率η1ut<u0，但取樣面附近η2

∴η=η1+η2

令u0——某一特定沉速

P0——ut≥u0時，顆粒與懸浮顆?？偭恐?，即懸浮物剩餘量

P0③對ut<u0的每一種顆粒，去除各種不同粒經(jīng)3.絮凝沉澱的沉澱曲線(1)

污水?dāng)噭蜥嶙⑷朐O(shè)有一系列取樣口的沉澱筒（h=150~200mm，H=1500~2000mm），測出懸浮物濃度C0；(2)

經(jīng)不同時間t，在不同深度取一定量污水，測濃度Ci；(3)

計算E(4)

繪製絮凝沉澱曲線3.3.4理想沉澱池的沉澱原理(1)定義：為分析易浮顆粒在沉澱池運動的規(guī)律及其效果而提出的一種概念。(2)假設(shè)條件①污水在池內(nèi)沒水準(zhǔn)方向作等速流動水準(zhǔn)流速為v，從入口到出口的流邊時間標(biāo)。②在流入?yún)^(qū)，顆粒沿截面AB均勻分佈，並處於自由沉澱狀態(tài)，顆粒的水準(zhǔn)分速度等於水準(zhǔn)流速。③顆粒沉到池底即認(rèn)為被去除。

(3)功能分區(qū)流入?yún)^(qū)、流出區(qū)、沉澱區(qū)、污泥區(qū)3.4沉砂池

3.4.1

沉砂池作用（1）

去除污水中比重較大的無機物顆粒物（2）

設(shè)於泵站倒虹管前減輕機械、管道的磨損設(shè)於初沉池前，減輕沉澱池負(fù)荷，以及改善污泥處理構(gòu)築物的處理條件。3.4.2分類1．平流式沉砂池

（1）組成：入流區(qū)、出流區(qū)、閘板、水流部分及沉砂鬥（2）特點：沉砂效果好、工作穩(wěn)定、構(gòu)造簡單。（3）設(shè)計參數(shù)①設(shè)計流量：按照最大流量Qmax設(shè)計（污水自流時）按照水泵組合量設(shè)計（水泵抽水時）降雨時設(shè)計流量（合流制）②水準(zhǔn)流速保證無機顆粒下沉而有機顆粒不沉

③停留時間

④

有效水深2．曝氣沉砂池（1）曝氣作用：使污水中有機顆粒經(jīng)常處於懸浮狀態(tài)，使砂粒相互摩擦並承受曝氣剪切力，去除砂粒上附著的有機物，有利於獲得潔淨(jìng)的砂粒。

（2）構(gòu)造圖

（3）設(shè)計參數(shù)①②停留時間：1－3min③有效水深2～3m④寬深比1～1.5，長寬比約為53.多爾沉砂池和鐘式沉砂池（1）特點多爾沉砂池——對平硫沉砂池的發(fā)展，重力沉砂＋洗砂鐘式沉砂池——對曝氣沉砂池的發(fā)展，機械攪拌產(chǎn)生離心力（2）構(gòu)造3.4.3排砂方式多鬥底重力排砂、機械掛砂、泵吸式排砂、抓鬥抓砂3.5沉澱池

3.5.1分類（1）

平流式沉澱池（2）

輻流式沉澱池（3）豎流式沉澱池3.5.2平流沉澱池1.構(gòu)造進水區(qū)：進水潛孔、進水擋板、配水強——配水均勻出水區(qū)：出水浮渣擋板，集水槽、出水渠——集水均勻污泥區(qū)：泥鬥、排泥機械——排泥通暢a進水檔板作用：消能，均勻布水b出水檔板作用：阻擋水面的浮渣及油2.平流沉澱池排泥方式靜水壓法、機械排泥法（刮泥、吸泥）

3.5.3輻流式沉澱池

1.特點圓形池體，變速水流，機械排泥2.構(gòu)造3.向心輻流池傳統(tǒng)輻流池的不足：中間進水區(qū)過水?dāng)嗝孀钚?，水流流速最大，影響處理效果。向心輻流池周邊進水，周邊出水，進水、出水?dāng)嗝孀畲?，流速最小，可以提高處理能力。向心輻流池的?gòu)造：4.輻流池排泥設(shè)施3.5.4豎流沉澱池1.特點水流由下向上流動，池體直徑小，池埋深大。處理水量小。2..構(gòu)造3.5.5沉澱池的應(yīng)用第五章污水的生物處理——生物膜法5.1概述生物膜法與活性污泥法平行發(fā)展的一種污水處理技術(shù)方法實質(zhì)：微生物附著在濾料或某些載體上，並在其上形成膜狀生物污泥-----生物膜生物膜法的歷史及發(fā)展：古老又在不斷發(fā)展中的處理技術(shù)，1865年德國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)生物過濾作用；1893年英國將污水噴灑在粗濾料上，作為膜生物反應(yīng)器的生物濾池問世；20世紀(jì)20—30年代建造了許多生物膜反應(yīng)器；40—50年代生物濾池逐漸被活性污泥取代的趨勢；70年代新的反應(yīng)器以獨特的優(yōu)勢受關(guān)注。生物膜法的類型及主要技術(shù)現(xiàn)狀；固定床、流動床生物轉(zhuǎn)盤：用於硝化、反硝化的研究取得進展生物接觸氧化：1971年日本首創(chuàng)，進20年得到廣泛應(yīng)用生物流化床：70年代初期在美國和日本得到研究與應(yīng)用微孔膜生物反應(yīng)器：近幾年人們關(guān)注的革新的生物膜反應(yīng)器複合式生物膜反應(yīng)器：序批式膜生物反應(yīng)器

（1）掛膜——污水流經(jīng)濾料，污水和細(xì)菌附著在有機物被分解形成生物膜並逐漸成熟，這一起始階段常稱為：掛膜5.1.1生物膜的構(gòu)造與淨(jìng)化機理1、構(gòu)造（3）生物膜成熟標(biāo)誌——真正生態(tài)系組成及對有機物的降解功能都達(dá)到了平衡狀態(tài)

（4）生物膜生長階段——潛伏期、生長期（5）形成的厭氧、耗氧層2、淨(jìng)化有機物機理

（1）生物膜表面積大，能大量吸附水中有機物（2）有機物降解是在生物膜表層0.1-2mm的好氧生物膜內(nèi)進行

（3）多種物質(zhì)的傳遞過程：空氣

流動水層

附著水層

生物膜

微生物呼吸污染物

由流動水層

附著水層

生物膜

生物降解

H2O

附著水層

流動水層

CO2

、H2S、NH3

水層

溢入空氣中微生物代謝產(chǎn)物（2）生物膜特性——高度親水的物質(zhì)，同時也是微生物高度密集的物質(zhì)

（4）厭氧層與好氧層的關(guān)係厭氧層不厚時，與好氧層平衡，穩(wěn)定厭氧層增厚時，代謝產(chǎn)物高於好氧層

（5）理想生物膜法的狀況——減緩老化，避免厭氧層過分生長，加快好氧層更新，不使膜集中脫落。5.1.2生物膜處理法的主要特徵1、微生物相方面的特徵

（1）微生物的多樣化生物相——生物膜上生物的種類，數(shù)量及其生活狀態(tài)的概括。細(xì)菌、真菌||·微型動物||濾池蠅

具有抑制生物膜的過速增長的功能線蟲

具有較好生物膜，促進其脫落的功能

（2）生物的食物鏈長生物膜上的食物鏈要長於活性污泥

污泥量少於活性污泥系統(tǒng)（3）能夠存活世代時間長的微生物

SRT與HRT無關(guān)（Nitrosomonasμ:0.21d-1）(Nitrobacter,μ:1.12d-1)

（4）分段運行與優(yōu)勢菌種分多段運行，每段繁衍於本段水質(zhì)相適應(yīng)的微生物2、處理工藝方面的特徵

（1）對水質(zhì)、水量變動有較強的適應(yīng)性

※一段時間中斷進水，對生物膜也不會有致命影響，通水後易恢復(fù)（2）污泥沉澱性良好

無機成分高，比重較大

厭氧層過厚時，水的澄清度下降（3）能夠處理低濃度廢水

活性污泥：不適合處理低濃度的污水，若BOD長期低於

〈50-60mg/l，會影響污泥絮體的形成。

生物膜：20-30mg/L時，能降解到5-10mg/l（4）易於維護運行，節(jié)能，動力費用低

5.2生物濾池5.2.1概述1、以土壤自淨(jìng)原理為根據(jù)，在污水灌溉的實踐基礎(chǔ)上發(fā)展起來2、需要有預(yù)處理及二沉池3、早期生物濾池（普通生物濾池）水量負(fù)荷低，（1-4m3/m2.d）；BOD負(fù)荷0.1-0.4kg/m3.d4、高負(fù)荷生物濾池

限制進水BOD濃度〈200mg/l）

回流水

水量負(fù)荷提高3.0倍至40m3/m2.d;BOD負(fù)荷上升至0.5-2.5kg/m3.d5、塔式生物濾池徑高比1：6～1：8，H=26米，通風(fēng)良好，解決占地，水量80-200m3/m2.d．BOD負(fù)荷2-3kg/m3.d

5.2.2普通生物濾池1、構(gòu)造（1）池體

池壁有孔和無孔之分

高出濾池1.5-0.9M（2）濾料

質(zhì)堅，穩(wěn)定性好

適於生物膜附著

適於污水的流動

有較高的比表面積

有較大的孔隙比

就地取材（3）布水裝置

首要任務(wù)——向濾池表面均勻布水

布水裝置投配池（調(diào)節(jié)作用）優(yōu)點：運行方便布水管道（間歇工作）缺點：需要水頭較大，

2m，進水流量噴嘴：噴水週期5-8min

固定噴嘴式

高度及坡度底部高度不少於0.6米沖水裝置於池底的距離≮0.4米

不淤流速≮0.7m/s

滲水裝置：與池底距離≮0.4m2、設(shè)計與計算（1）濾料容積：按負(fù)荷率計算BOD負(fù)荷率（gBOD/m3.d）水力負(fù)荷率(m3/m3濾料.d)（2）濾料選定、容積與濾池結(jié)構(gòu)的工藝設(shè)計布水裝置系統(tǒng)的計算與設(shè)計3、適用範(fàn)圍與優(yōu)缺點

（1）適用範(fàn)圍水量：不高於1000m3/d的小城鎮(zhèn)（2）優(yōu)點：BOD去除率高，運行穩(wěn)定，節(jié)省能源缺點：占地面積大，易堵塞，有濾池蠅，氣味問題（4）排水系統(tǒng)

生物濾池的排水系統(tǒng)設(shè)於池底排除處理後的水

作用；保證通風(fēng)、沖洗濾料1、構(gòu)造

基本與普通相同，特殊之處：

是用輕質(zhì)、高強、耐腐蝕的濾料，濾層高一般為2.0m

多使用旋轉(zhuǎn)布水器2、工藝設(shè)計與計算濾池池體的工藝計算使用廣泛的是負(fù)荷率法，按日平均污水量計算，進水BOD5必須低於200mg/l，常用的負(fù)荷率有：BOD---容積負(fù)荷率：一般小於1200gBOD5/m3.dBOD---面積負(fù)荷率：一般取1100--2200gBOD5/m2.d水力負(fù)荷率：一般取30—50m3/m2.d①Sa和n值的計算

Sa：稀釋後進入濾池的BOD5值|Se:濾池處理後的出水(mg/l)Sa=a×Sea——係數(shù)，按濾層高度和污水冬季平均溫度及年平均氣溫查表選取

S0-San=———,回流稀釋倍數(shù)，S0——原污水的BOD值

Sa-Se5.2.3高負(fù)荷生物濾池（1）濾池池體的工藝計算與設(shè)計②濾料容積，濾池面積計算BOD---容積負(fù)荷率計算NvV=Q(n+1)Sa/Nv;V:濾料容積；Nv:BOD--容積負(fù)荷率；Q:原污水的日均流量m3/dA=V/DA:濾池表面積；D：濾料層高度，m;Nv的值≯1200g/m3.dBOD面積負(fù)荷率計算NAA=Q(n+1)Sa/NAA:濾池表面積;NA:BOD—面積負(fù)荷率，NA的值1100-2000g/m2.dV=D·A

水力負(fù)荷率計算NqA=Q(n+1)/NqNq的值10-30m3/M2.dV的計算同上(取面積負(fù)荷進行計算，所得結(jié)果按BOD--容積負(fù)荷和水力負(fù)荷率進行校核）(2)旋轉(zhuǎn)布水器的計算與設(shè)計①確定旋轉(zhuǎn)布水器直徑D’D’=D-200mm②確定旋轉(zhuǎn)布水器的橫管的數(shù)目及管徑D”，D”=(q/4лv)1/2,q為計算流量（m3/s）③確定旋轉(zhuǎn)布水器布水器橫管的出水孔口數(shù)(m)及每個孔口距池中心的距離（ri）

m=1/1-(1-a/D’),a：為最末端的兩個出流孔口間的距離（約為80mm）

ri=R(i/m)1/2,i：為孔口的排列順序；R：為布水器的半徑④確定旋轉(zhuǎn)布水器的轉(zhuǎn)數(shù)（n）

n=34.78×106/m.d2.D’⑤確定工作水頭（H）具體公式P215，自學(xué)※H=h1+h2+h3h1：沿程阻力，m;h2:出水孔口局部阻力，m;h3：布水橫管的流速恢復(fù)水頭，m。（3）需氧量與供氧量的計算需氧量O2=a’·BODr+b’p（kg/m3濾料）

a’——每公斤BOD完全降解所需要的氧量（kg）

BODr——去除的BOD的量

b’——單位重量活性生物膜的需氧量

p——每m3濾料上的活性生物膜量（kg/m3濾料）供氧量氧是在自然條件下，通過池內(nèi)外空氣的流通轉(zhuǎn)移到水中，進而通過擴散傳遞到生物膜內(nèi)部的。3、工藝特徵（1）進水BOD<200mg/l（2）需要回流（當(dāng)BOD>200mg/l）回流比：R=QR/Q,QR——回流水量QT=Q+QR(噴灑在濾池表面的總水量)Q——原污水量F=QT/Q=1+R(迴圈比)Sa=(S0+RSe)/(1+R)（3）勻化水質(zhì)，加大水力負(fù)荷，減輕臭味，抑制濾池蠅（4）流程系統(tǒng)（自學(xué)）根據(jù)回流水的回流方式，負(fù)荷，有多種形式5.2.4塔式生物濾池1、構(gòu)造（1）塔身：8-24m，直徑1-3.5m，徑高比：1：6-1：8分層建造：每層高度小於2.5mBODu與塔高之間的關(guān)係:濾塔的高度可以根據(jù)進水濃度確定（2）濾料：玻璃紙蜂窩濾料（3）布水裝置：固定式與旋轉(zhuǎn)式（4）通風(fēng)：自然風(fēng)（0.4-0.6m的空間）機械通風(fēng)（上部吸風(fēng)，下部鼓風(fēng)）2、設(shè)計與計算按BOD---容積負(fù)荷率計算可參見P219的圖5-13、5-14，根據(jù)水量（400m3);和污水在冬季的平均溫度,確定允許容積負(fù)荷率。（1）塔濾的濾料容積

V=SaQ/Na，式中:Sa——進水BOD5；Q——污水流量（日平均）

Na——容積負(fù)荷率；v——濾料體積（2）濾塔面積

A=V/H,H——工作高度，是由進水的BOD5值確定，查表P220A——表面面積（3）塔濾的水力負(fù)荷

q=Q/A,q—m3/m2.d3、工藝特徵（1）高負(fù)荷率:Na:1000—2000gBOD5/m3d,BOD5在500mg/l以下.（2）濾層內(nèi)部的分層：微生物的優(yōu)勢菌種（3）能夠抵禦較高的衝擊負(fù)荷（4）一般規(guī)模上不超過10000m3/d，（工業(yè)、生活污水均可）5.2.5曝氣生物濾池（BiologicalAeratedFilter即BAF）1、構(gòu)造緩衝配水區(qū)、承托層及濾料層、出水區(qū)；濾池池體:園形、方形和矩形；承托層及濾料層：粒狀濾料、軟性填料等；布水系統(tǒng)：配水室和濾板上的配水濾頭，或者採用管式大阻力配水系統(tǒng)；配水室：緩衝配水區(qū)和濾板組成；布?xì)庀到y(tǒng)：正常運行曝氣和反沖洗時曝氣；反沖洗系統(tǒng)：採用氣水聯(lián)合反沖洗；出水系統(tǒng)：周邊出水和單側(cè)堰出水等；管道和自控系統(tǒng)組成：採用PL控制系統(tǒng)。20世紀(jì)80年代末在普通生物濾池基礎(chǔ)上，借鑒給水濾池開發(fā)的污水處理新工藝。2、工藝流程與原理

過濾、生物吸附與生物氧化作用淨(jìng)化污水，濾料表面為好氧環(huán)境，內(nèi)部為缺氧、厭氧的微環(huán)境，使得硝化、反硝化作用同時進行。4、影響因素（1）負(fù)荷（2）水溫（3）進水SS和BOD的濃度，（4）pH值6.5—9.5

3、工藝特徵（1）三相接觸，有機物容積負(fù)荷高，水力停留時間短、基建投資少、O2的轉(zhuǎn)移效率高，動力消耗低（2）可截留SS，脫落的生物膜，勿需沉澱池，占地少（3）濾料3-5mm，比表面積大，微生物吸著能力強（陶粒、焦炭等（4）勿需污泥回流，無污泥膨脹（5）池內(nèi)生物量大，可達(dá)8000-23000mg/l（折算成MLVSS）5、工藝設(shè)計主要參數(shù)

包括：池體、供氣系統(tǒng)、配水系統(tǒng)、反沖洗系統(tǒng)、污泥產(chǎn)量等（1）BOD污泥負(fù)荷：根據(jù)水質(zhì)定，0.2kg-1.4kgBOD/kgvss.dBOD容積負(fù)荷：0.12—0.18kgBOD/m3濾料.d；（這麼小？）考慮氨氮硝化時小於2.0kgBOD/m3濾料.d；僅考慮BOD時4--6kgBOD/m3濾料.d（2）反沖洗8l/m2.s(水)24h,Δh<0.6m?18l/m2.s(氣)順序：Δ氣〉Δ氣+水〉Δ水6、上向流曝氣生物濾池的優(yōu)勢強制鼓風(fēng)曝氣，水氣極好的均分，防止了氣泡在濾料中的凝結(jié)；在整個濾池高度上提供正壓條件，可以避免溝流和短流；空氣能將污水中的固體物質(zhì)帶入濾床深處，延長反洗週期，減少清洗時間和水、氣量。5.3生物轉(zhuǎn)盤5.3.1概述60年代起源於德國，我國70年代引進，能耗低，效果好的技術(shù)

適用範(fàn)圍廣（城市污水、各類工業(yè)水）1、生物轉(zhuǎn)盤的構(gòu)造盤片——接觸反應(yīng)槽——轉(zhuǎn)軸——驅(qū)動裝置4部分組成（1）盤片①形狀——一般為圓形平板，近年來為提高表面積發(fā)展了正多角形，同心圓，放射形.②直徑——2-5.0m③間距——標(biāo)準(zhǔn)值30mm，（不堵塞及通風(fēng)）④材質(zhì)——平板（聚氯乙烯），波紋板（聚酯玻璃管）

（2）接觸反應(yīng)槽①盤片邊緣與槽內(nèi)面〉100mm間距，②槽的兩側(cè)進出水，鋸齒形堰③槽地放空管④多極槽，格與格設(shè)導(dǎo)流槽（3）轉(zhuǎn)軸①長度：0.5-7.0m，其直徑50-80mm②軸中心高於槽液面150mm，b/D=0.06-0.1，b為軸心與液面的距離（4）驅(qū)動裝置①驅(qū)動方式——電力，空氣，水力驅(qū)動②轉(zhuǎn)速——0.8-3.0r/min，外緣線速度15-18m/min2、生物轉(zhuǎn)盤的淨(jìng)化機理（1）當(dāng)轉(zhuǎn)盤浸沒水中時，有機物被生物膜吸附；（2）當(dāng)轉(zhuǎn)盤離開水面時，固著水層從空氣中吸收氧，固著水層氧過飽和，轉(zhuǎn)移到生物膜和污水中；（3）圓盤的攪動也使大氣中的O2進入水中（O2有兩部分來源）；（4）盤上的“生物膜”，與“水”及“空氣”間，交替接觸，進而去除BOD、COD，也有CO、NH3等的傳遞。5.3.2生物轉(zhuǎn)盤的特徵1、工藝特徵（1）微生物濃度高，折成MLVSS可達(dá)40000-60000mg/l，F(xiàn)/M：0.05-0.1係數(shù)，效率高的主要原因。（2）耐衝擊負(fù)荷——BOD值10000mg/l--10mg/l，均可適應(yīng)（3）不需要曝氣，污泥回流，及調(diào)節(jié)污泥量，不存在污泥膨脹，節(jié)能，易於管理（4）生物有分級，污泥齡長，食物鏈長（5）流態(tài)：完全混合----推流式2、需注意的問題（1）進水方式①進水方向與轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)方向一致，污水在槽中混合均勻水頭損失小，但剝落的膜不易隨水流出。②進水方向和轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)方向相反，混合較差，水頭損失大，但剝落膜易流出。③進水方向與盤片垂直，平行於轉(zhuǎn)軸起到一軸多極的作用，前端生物膜後，軸負(fù)荷不均勻。

進水方式上無定論，主要取決於進水水質(zhì)（2）轉(zhuǎn)盤的負(fù)荷與供氧量①水力負(fù)荷低時，BOD去除速度與BOD濃度之間成直線水力負(fù)荷高時，BOD去除速度與BOD濃度之間不成直線②DO供給：轉(zhuǎn)速上升，DO上升，去除率上升，但動力上升，應(yīng)力上升∴不宜採用增加轉(zhuǎn)速的方式來提高DO（3）轉(zhuǎn)盤分級與處理效果

轉(zhuǎn)盤分級——改進停留時間，防止短路，從而提高處理效果，尤其對毒性強的工業(yè)廢水分級尤為重要分級過多效果增加不多，一般每池不可小於2級，但不多於4級5.3.3生物轉(zhuǎn)盤處理系統(tǒng)的工藝流程與組合1、需要有預(yù)處理調(diào)節(jié)池可小點（與活性污泥相比）2、高濃度有機廢水，中間設(shè)沉澱池3、轉(zhuǎn)盤的佈置：單軸單級，單軸多級，多軸多級4、多極佈置：盤片面積不變，能提高處理水水質(zhì)和DO含量應(yīng)充分掌握水質(zhì)水量合理確定構(gòu)造方面的參數(shù)：

形狀、直徑、間距、浸沒率、材質(zhì)、級數(shù)、水流方向、

反應(yīng)槽的形狀2、盤片總面積A確定方法以A為基礎(chǔ)，確定盤片數(shù)，轉(zhuǎn)軸長度，氧化槽V，停留時間T

負(fù)荷率計算方法經(jīng)驗圖表法（前聯(lián)邦德國應(yīng)用）經(jīng)驗公式（勃別爾計算式）（1）常用參數(shù)容積面積比（G值）（液量面積比）

G=V實際×103（l/m2），城市污水G值5-9之間

A

盤片厚時，應(yīng)減去浸沒部分容積值5.3.4轉(zhuǎn)盤的計算與設(shè)計

1、基礎(chǔ)參數(shù)3、負(fù)荷率計算法BOD面積負(fù)荷率NA,NA=QS0

（gBOD5/m2.d）S0——原污水BOD值，g/m3,mg/lAA——盤片總面積（m2）

10-20g/m2.dQ——流量（m3/d）水力負(fù)荷率NqNq=Q/A*103（L/m2.d)平均接觸時間ta=(V/Q)×24h※也可以作為設(shè)計計算時基礎(chǔ)數(shù)據(jù)(2)BOD---面積負(fù)荷率NA的確定通過實驗或查表（圖）確定，圖5—25；規(guī)範(fàn)規(guī)定NA介於10—20g/m2.d水利負(fù)荷率---Nq的確定查圖確定，圖5—26；規(guī)範(fàn)規(guī)定Nq介於50—100L/m2.d(4)計算公式與算例自學(xué)6、設(shè)計時應(yīng)注意的問題（1）按照《室外排水設(shè)計規(guī)範(fàn)》，GBJ14—87（1987年版）（2）一般按日平均污水量計算（3）進水BOD值按照調(diào)節(jié)沉澱後的平均值考慮（4）轉(zhuǎn)盤產(chǎn)泥量0.5-0.61kg/kgBOD進行考慮（5）需要查表，查圖中的曲線值並進行核算4、經(jīng)驗圖表計算法（1）以污水流量、原污水BOD值計應(yīng)達(dá)到的去除率為條件，利用圖5-29和表5—12和5—13計算；（2）用圖5-30校核，在該原水BOD的濃度下，

NA是否適宜；（3）用圖5—31校核，在所確定的NA條件下，處理水的BOD是否達(dá)標(biāo)；（4）校核第一級的NA值不得超過表5-14的限值5、經(jīng)驗公式計算法（勃別爾計算式）

國外使用廣泛，自學(xué)。5.4生物接觸氧化

5.4.1概述

生物接觸氧化法——1971年開始於日本

污水浸沒全部濾料——淹沒式生物濾池，或叫做“接觸曝氣法”

接觸氧化法——介於活性污泥與生物濾池之間的生物處理技術(shù)

應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，深受重視1、生物接觸氧化池的構(gòu)造（1）池型方形、園形，頂部穩(wěn)定水層

2、接觸氧化池的形式（1）按曝氣位置分流式——國外多用直流式——國內(nèi)用（2）按水流迴圈形式填料內(nèi)迴圈填料外迴圈

水力特徵方面：比表面積大①填料的要求——生物膜附著性方面：粗糙，容易掛膜化學(xué)、生物穩(wěn)定性好，價格低

②填料的種類球形填料：蜂窩狀，波紋狀軟性填料：半軟性不規(guī)則填料；無煙煤等分流式中心曝氣型（2）填料表面形成生物膜立體結(jié)構(gòu)（3）有利於保持膜的活性，抑制厭氧膜的增殖（4）負(fù)荷高——處理時間短2、運行方面（1）耐衝擊負(fù)荷——有一定的間歇運行功能（2）操作簡單——勿需污泥回流，不產(chǎn)生污泥膨脹、濾池蠅；（3）生成污泥量少，易沉澱（4）動力消耗低3、高效的原理（1）生物活性高—污泥齡長；（2）傳質(zhì)條件好——微生物代謝多，“細(xì)菌表面的介質(zhì)更新速度”，的影響，傳質(zhì)起決定作用；5.4.2生物接觸氧化法的特徵1、工藝方面（1）採用多種形式填料，形成氣、液、固三相共存，有利於氧的轉(zhuǎn)移（4）有絲狀菌存在（5）有較高的生物膜濃度（10-20g/l），而活性污泥（2-3g/l）5.4.3生物接觸氧化法的工藝流程1、一級處理流程——完全混合型流態(tài)，微生物處於對數(shù)增長期和減速增長期的前段2、二級處理流程——單級完全混合型流態(tài)、組合後為推流；一段，F(xiàn)/M>2.1，對數(shù)增殖期二段，F(xiàn)/M≈0.5，減速增殖期或內(nèi)源呼吸期5.4.4生物接觸氧化池的計算

1、計算方法（1）填料體積——BOD容積負(fù)荷率法（Nw）城市污水二級處理：1.2-2.0kgBOD/m3.d(國外)3.0-4.0kgBOD/m3.d(國內(nèi))（3）充氧效率高——3kgO2/kw.h，比無填料高30%

（2）接觸時間計算方法①ds/dt=-kst=kln(S0/Se)t：接觸反應(yīng)時間；k、k：比例係數(shù)；S0、Se：進、出水濃度②經(jīng)驗公式，k=0.33×S00.46

填料標(biāo)準(zhǔn)填充率為池容積的75%，實際填充率為P%k=0.33×P/75×S00.46t=0.33(P/75)×S00.46×ln((S0/Se)（3）設(shè)計時注意的問題①平均日污水量計算②每池面積不要大於25m2，至少兩座，同時工作考慮③填料一般為3m；池內(nèi)DO：2.5-3.5mg/l;氣水比：15-20:1，停留時間≮2h2、70年代初期來源於化工領(lǐng)域的一項技術(shù)3、構(gòu)造——床體載體布水裝置脫膜裝置5.5.2工藝類型1、液流動力流化床（二相流化床）5.5生物流化床（自學(xué)）5.5.1概述1、提高單位容積內(nèi)的生物量；強化傳質(zhì)，加速有機物從污水中向微生物細(xì)胞的傳遞過程2、氣流動力流化床（三相流化床）3、機械攪拌流化床第五章污水的生物處理——生物膜法5.1概述生物膜法與活性污泥法平行發(fā)展的一種污水處理技術(shù)方法實質(zhì)：微生物附著在濾料或某些載體上，並在其上形成膜狀生物污泥-----生物膜生物膜法的歷史及發(fā)展：古老又在不斷發(fā)展中的處理技術(shù)，1865年德國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)生物過濾作用；1893年英國將污水噴灑在粗濾料上，作為膜生物反應(yīng)器的生物濾池問世；20世紀(jì)20—30年代建造了許多生物膜反應(yīng)器；40—50年代生物濾池逐漸被活性污泥取代的趨勢；70年代新的反應(yīng)器以獨特的優(yōu)勢受關(guān)注。生物膜法的類型及主要技術(shù)現(xiàn)狀；固定床、流動床生物轉(zhuǎn)盤：用於硝化、反硝化的研究取得進展生物接觸氧化：1971年日本首創(chuàng)，進20年得到廣泛應(yīng)用生物流化床：70年代初期在美國和日本得到研究與應(yīng)用微孔膜生物反應(yīng)器：近幾年人們關(guān)注的革新的生物膜反應(yīng)器複合式生物膜反應(yīng)器：序批式膜生物反應(yīng)器

（1）掛膜——污水流經(jīng)濾料，污水和細(xì)菌附著在有機物被分解形成生物膜並逐漸成熟，這一起始階段常稱為：掛膜5.1.1生物膜的構(gòu)造與淨(jìng)化機理1、構(gòu)造（3）生物膜成熟標(biāo)誌——真正生態(tài)系組成及對有機物的降解功能都達(dá)到了平衡狀態(tài)

（4）生物膜生長階段——潛伏期、生長期（5）形成的厭氧、耗氧層2、淨(jìng)化有機物機理

（1）生物膜表面積大，能大量吸附水中有機物（2）有機物降解是在生物膜表層0.1-2mm的好氧生物膜內(nèi)進行

（3）多種物質(zhì)的傳遞過程：空氣

流動水層

附著水層

生物膜

微生物呼吸污染物

由流動水層

附著水層

生物膜

生物降解

H2O

附著水層

流動水層

CO2

、H2S、NH3

水層

溢入空氣中微生物代謝產(chǎn)物（2）生物膜特性——高度親水的物質(zhì)，同時也是微生物高度密集的物質(zhì)

（4）厭氧層與好氧層的關(guān)係厭氧層不厚時，與好氧層平衡，穩(wěn)定厭氧層增厚時，代謝產(chǎn)物高於好氧層

（5）理想生物膜法的狀況——減緩老化，避免厭氧層過分生長，加快好氧層更新，不使膜集中脫落。5.1.2生物膜處理法的主要特徵1、微生物相方面的特徵

（1）微生物的多樣化生物相——生物膜上生物的種類，數(shù)量及其生活狀態(tài)的概括。細(xì)菌、真菌||·微型動物||濾池蠅

具有抑制生物膜的過速增長的功能線蟲

具有較好生物膜，促進其脫落的功能

（2）生物的食物鏈長生物膜上的食物鏈要長於活性污泥

污泥量少於活性污泥系統(tǒng)（3）能夠存活世代時間長的微生物

SRT與HRT無關(guān)（Nitrosomonasμ:0.21d-1）(Nitrobacter,μ:1.12d-1)

（4）分段運行與優(yōu)勢菌種分多段運行，每段繁衍於本段水質(zhì)相適應(yīng)的微生物2、處理工藝方面的特徵

（1）對水質(zhì)、水量變動有較強的適應(yīng)性

※一段時間中斷進水，對生物膜也不會有致命影響，通水後易恢復(fù)（2）污泥沉澱性良好

無機成分高，比重較大

厭氧層過厚時，水的澄清度下降（3）能夠處理低濃度廢水

活性污泥：不適合處理低濃度的污水，若BOD長期低於

〈50-60mg/l，會影響污泥絮體的形成。

生物膜：20-30mg/L時，能降解到5-10mg/l（4）易於維護運行，節(jié)能，動力費用低

5.2生物濾池5.2.1概述1、以土壤自淨(jìng)原理為根據(jù)，在污水灌溉的實踐基礎(chǔ)上發(fā)展起來2、需要有預(yù)處理及二沉池3、早期生物濾池（普通生物濾池）水量負(fù)荷低，（1-4m3/m2.d）；BOD負(fù)荷0.1-0.4kg/m3.d4、高負(fù)荷生物濾池

限制進水BOD濃度〈200mg/l）

回流水

水量負(fù)荷提高3.0倍至40m3/m2.d;BOD負(fù)荷上升至0.5-2.5kg/m3.d5、塔式生物濾池徑高比1：6～1：8，H=26米，通風(fēng)良好，解決占地，水量80-200m3/m2.d．BOD負(fù)荷2-3kg/m3.d

5.2.2普通生物濾池1、構(gòu)造（1）池體

池壁有孔和無孔之分

高出濾池1.5-0.9M（2）濾料

質(zhì)堅，穩(wěn)定性好

適於生物膜附著

適於污水的流動

有較高的比表面積

有較大的孔隙比

就地取材（3）布水裝置

首要任務(wù)——向濾池表面均勻布水

布水裝置投配池（調(diào)節(jié)作用）優(yōu)點：運行方便布水管道（間歇工作）缺點：需要水頭較大，

2m，進水流量噴嘴：噴水週期5-8min

固定噴嘴式

高度及坡度底部高度不少於0.6米沖水裝置於池底的距離≮0.4米

不淤流速≮0.7m/s

滲水裝置：與池底距離≮0.4m2、設(shè)計與計算（1）濾料容積：按負(fù)荷率計算BOD負(fù)荷率（gBOD/m3.d）水力負(fù)荷率(m3/m3濾料.d)（2）濾料選定、容積與濾池結(jié)構(gòu)的工藝設(shè)計布水裝置系統(tǒng)的計算與設(shè)計3、適用範(fàn)圍與優(yōu)缺點

（1）適用範(fàn)圍水量：不高於1000m3/d的小城鎮(zhèn)（2）優(yōu)點：BOD去除率高，運行穩(wěn)定，節(jié)省能源缺點：占地面積大，易堵塞，有濾池蠅，氣味問題（4）排水系統(tǒng)

生物濾池的排水系統(tǒng)設(shè)於池底排除處理後的水

作用；保證通風(fēng)、沖洗濾料1、構(gòu)造

基本與普通相同，特殊之處：

是用輕質(zhì)、高強、耐腐蝕的濾料，濾層高一般為2.0m

多使用旋轉(zhuǎn)布水器2、工藝設(shè)計與計算濾池池體的工藝計算使用廣泛的是負(fù)荷率法，按日平均污水量計算，進水BOD5必須低於200mg/l，常用的負(fù)荷率有：BOD---容積負(fù)荷率：一般小於1200gBOD5/m3.dBOD---面積負(fù)荷率：一般取1100--2200gBOD5/m2.d水力負(fù)荷率：一般取30—50m3/m2.d①Sa和n值的計算

Sa：稀釋後進入濾池的BOD5值|Se:濾池處理後的出水(mg/l)Sa=a×Sea——係數(shù)，按濾層高度和污水冬季平均溫度及年平均氣溫查表選取

S0-San=———,回流稀釋倍數(shù)，S0——原污水的BOD值

Sa-Se5.2.3高負(fù)荷生物濾池（1）濾池池體的工藝計算與設(shè)計②濾料容積，濾池面積計算BOD---容積負(fù)荷率計算NvV=Q(n+1)Sa/Nv;V:濾料容積；Nv:BOD--容積負(fù)荷率；Q:原污水的日均流量m3/dA=V/DA:濾池表面積；D：濾料層高度，m;Nv的值≯1200g/m3.dBOD面積負(fù)荷率計算NAA=Q(n+1)Sa/NAA:濾池表面積;NA:BOD—面積負(fù)荷率，NA的值1100-2000g/m2.dV=D·A

水力負(fù)荷率計算NqA=Q(n+1)/NqNq的值10-30m3/M2.dV的計算同上(取面積負(fù)荷進行計算，所得結(jié)果按BOD--容積負(fù)荷和水力負(fù)荷率進行校核）(2)旋轉(zhuǎn)布水器的計算與設(shè)計①確定旋轉(zhuǎn)布水器直徑D’D’=D-200mm②確定旋轉(zhuǎn)布水器的橫管的數(shù)目及管徑D”，D”=(q/4лv)1/2,q為計算流量（m3/s）③確定旋轉(zhuǎn)布水器布水器橫管的出水孔口數(shù)(m)及每個孔口距池中心的距離（ri）

m=1/1-(1-a/D’),a：為最末端的兩個出流孔口間的距離（約為80mm）

ri=R(i/m)1/2,i：為孔口的排列順序；R：為布水器的半徑④確定旋轉(zhuǎn)布水器的轉(zhuǎn)數(shù)（n）

n=34.78×106/m.d2.D’⑤確定工作水頭（H）具體公式P215，自學(xué)※H=h1+h2+h3h1：沿程阻力，m;h2:出水孔口局部阻力，m;h3：布水橫管的流速恢復(fù)水頭，m。（3）需氧量與供氧量的計算需氧量O2=a’·BODr+b’p（kg/m3濾料）

a’——每公斤BOD完全降解所需要的氧量（kg）

BODr——去除的BOD的量

b’——單位重量活性生物膜的需氧量

p——每m3濾料上的活性生物膜量（kg/m3濾料）供氧量氧是在自然條件下，通過池內(nèi)外空氣的流通轉(zhuǎn)移到水中，進而通過擴散傳遞到生物膜內(nèi)部的。3、工藝特徵（1）進水BOD<200mg/l（2）需要回流（當(dāng)BOD>200mg/l）回流比：R=QR/Q,QR——回流水量QT=Q+QR(噴灑在濾池表面的總水量)Q——原污水量F=QT/Q=1+R(迴圈比)Sa=(S0+RSe)/(1+R)（3）勻化水質(zhì)，加大水力負(fù)荷，減輕臭味，抑制濾池蠅（4）流程系統(tǒng)（自學(xué)）根據(jù)回流水的回流方式，負(fù)荷，有多種形式5.2.4塔式生物濾池1、構(gòu)造（1）塔身：8-24m，直徑1-3.5m，徑高比：1：6-1：8分層建造：每層高度小於2.5mBODu與塔高之間的關(guān)係:濾塔的高度可以根據(jù)進水濃度確定（2）濾料：玻璃紙蜂窩濾料（3）布水裝置：固定式與旋轉(zhuǎn)式（4）通風(fēng)：自然風(fēng)（0.4-0.6m的空間）機械通風(fēng)（上部吸風(fēng)，下部鼓風(fēng)）2、設(shè)計與計算按BOD---容積負(fù)荷率計算可參見P219的圖5-13、5-14，根據(jù)水量（400m3);和污水在冬季的平均溫度,確定允許容積負(fù)荷率。（1）塔濾的濾料容積

V=SaQ/Na，式中:Sa——進水BOD5；Q——污水流量（日平均）

Na——容積負(fù)荷率；v——濾料體積（2）濾塔面積

A=V/H,H——工作高度，是由進水的BOD5值確定，查表P220A——表面面積（3）塔濾的水力負(fù)荷

q=Q/A,q—m3/m2.d3、工藝特徵（1）高負(fù)荷率:Na:1000—2000gBOD5/m3d,BOD5在500mg/l以下.（2）濾層內(nèi)部的分層：微生物的優(yōu)勢菌種（3）能夠抵禦較高的衝擊負(fù)荷（4）一般規(guī)模上不超過10000m3/d，（工業(yè)、生活污水均可）5.2.5曝氣生物濾池（Biological