《水污染控制工程》全冊配套完整教學(xué)課件

《水污染控制工程》全冊配套完整教學(xué)課件2024年7月22日2024年7月22日羅朝暉2水污染控制工程WaterPollutionControlEngineering2024年7月22日羅朝暉31、水的自然循環(huán)緒論

Introduction一、水的循環(huán)WaterCycle2024年7月22日羅朝暉4給水工程和排水工程構(gòu)成了水的社會循環(huán)2、水的社會循環(huán)（城鎮(zhèn)用水循環(huán)）為保證給水能滿足用戶的使用要求（水量、水質(zhì)和水壓）而采取的整套工程設(shè)施，稱為給水工程。為保證廢水（有時(shí)也包括部分雨水）能安全排放或再用而采取的整套工程設(shè)施，稱為排水工程。2024年7月22日羅朝暉52、水的社會循環(huán)（城鎮(zhèn)用水循環(huán)）地表或地下水源取水站凈水廠生活用水設(shè)備生產(chǎn)用水設(shè)備污水處理廠廢水處理廠自然水體或土壤生產(chǎn)用水設(shè)備給水工程排水工程雨水2024年7月22日羅朝暉6二、水的質(zhì)量

WaterQuality水質(zhì)變化與水質(zhì)參數(shù)蒸汽與云雨雪地表水地下水海洋凈水廠生產(chǎn)生活用水污水處理廠雜質(zhì)增加

凈化引入雜質(zhì)凈化排放2024年7月22日羅朝暉7三、水污染W(wǎng)aterPollution進(jìn)入水體（地面徑流和地下徑流）中的污染物量超過了水體自凈能力或納污能力，而使水體喪失規(guī)定的使用價(jià)值時(shí)，稱為水體污染。水污染可以指水體污染，也可以指廢水對環(huán)境的污染2024年7月22日羅朝暉81、主要污染源最普遍最重要的污染源為排放的各類廢水。１）向自然水體排放的各類廢水；２）向自然水體直接傾倒的固體污染物，以及垃圾堆放場所的滲出液和淋洗雨水；３）大氣污染地區(qū)的酸雨及其他淋洗降水；４）大氣中有害的沉降物及水溶性氣體；５）淋洗植被后溶入了化肥和農(nóng)藥的（降水）徑流；６）航道中船舶的漏油、廢水及固體廢棄物。2024年7月22日羅朝暉92、廢水排放引起的水體污染基本類型需氧型污染（有機(jī)型污染）有機(jī)物

我國絕大多數(shù)水環(huán)境中的污染屬于這種污染類型毒物型污染有機(jī)毒物（如酚、農(nóng)藥等）、無機(jī)毒物（如汞、鉻、砷、氰等）以及放射性物質(zhì)富營養(yǎng)型污染含氮和磷多的廢水感官型污染顏色、嗅味、泡沫、渾濁其它浮油、酸堿、病原體、熱水等污染物2024年7月22日羅朝暉10中國水污染的特點(diǎn)與主要問題新疆賽里木湖2024年7月22日羅朝暉112024年7月22日羅朝暉122024年7月22日羅朝暉13我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展帶來嚴(yán)重環(huán)境問題發(fā)達(dá)國家經(jīng)歷了近百年的環(huán)境污染問題在我國經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)多種污染同時(shí)并存一、二十年內(nèi)集中爆發(fā)大氣、水污染的經(jīng)濟(jì)損失占GDP5-7%制約社會、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展

復(fù)合污染2024年7月22日羅朝暉14城市區(qū)域和農(nóng)村有機(jī)碳營養(yǎng)物重金屬有毒物營養(yǎng)物重金屬有毒物還原氧化沉積微生物共基質(zhì)反應(yīng)有毒抑制有機(jī)碳營養(yǎng)物有毒物重金屬吸附界面反應(yīng)懸浮物懸浮物、微生物釋放水體復(fù)合污染有機(jī)碳溶解性污染物2024年7月22日羅朝暉15中國水污染的特點(diǎn)發(fā)達(dá)國家不同時(shí)期的水污染問題在中國短期內(nèi)集中爆發(fā)；點(diǎn)源、面源、降雨和底泥中污染物的釋放形成了對水體污染的空間復(fù)合。一般碳源有機(jī)物、氮磷等營養(yǎng)物質(zhì)、難降解有機(jī)物和重金屬等有毒物質(zhì)的共存；形成了水體的復(fù)合污染及其特有的反應(yīng)機(jī)理。典型問題如：多種污染物的共存使水污染問題的解決更加復(fù)雜化，水體不穩(wěn)定沉積層的轉(zhuǎn)化；持續(xù)性有機(jī)污染物（POPs)的降解等。2024年7月22日羅朝暉16水環(huán)境污染已經(jīng)成災(zāi)受評價(jià)的10萬公里河段中，IV類以上的污染河段占47%；75%以上湖泊、53%以上近岸海域受到嚴(yán)重污染；97.5%城市的地下水受到不同程度的污染；近90%城鎮(zhèn)的飲用水源受到污染；健康受到危害，經(jīng)濟(jì)損失慘重，水污染已經(jīng)成為比洪災(zāi)、旱災(zāi)更為嚴(yán)重的災(zāi)害。2024年7月22日羅朝暉172000年十大流域片COD排放量(萬噸/年)2024年7月22日羅朝暉18受污染河水灌溉土壤

CdHg廣東82%77%佛山73%97%

CdHg廣東14%43%佛山53%50%作物IV+VIVII72%人口飲用不合格水源15.826.331.610.515.8珠江干流各類水體%2024年7月22日羅朝暉19

水質(zhì)超Ⅴ類水標(biāo)準(zhǔn)氮磷污染突出藻類瘋長滇池：污染特征—全湖嚴(yán)重富營養(yǎng)化滇池外海龍門村一帶2024年7月22日羅朝暉202024年7月22日羅朝暉21水污染控制技術(shù)的需求應(yīng)用于工業(yè)污染源控制的處理高濃度、難降解、有毒物質(zhì)、高含鹽、高氨氮等的廢水處理技術(shù)；（0-15）改善和提高城市污水處理廠運(yùn)行穩(wěn)定性和處理效率的技術(shù)；（0-30）應(yīng)用于面源污染控制的相對廉價(jià)的污水處理技術(shù)；（5-15）水體修復(fù)技術(shù)；（10-40）污水回用的深度處理技術(shù)；（北方）受微污染飲用水的處理技術(shù)。（南方）2024年7月22日羅朝暉22四、水污染控制

WaterPollutionControlling1、降低工業(yè)污染A、清潔生產(chǎn)B、采用沒有二次污染或盡量小的污染技術(shù)C、限制隨意排放污水2、建設(shè)城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)合適的污水排放處理標(biāo)準(zhǔn)3、加強(qiáng)管理法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)2024年7月22日羅朝暉23思考題１．收集有關(guān)技術(shù)資料，了解我國水資源現(xiàn)狀。２．學(xué)習(xí)中華人民共和國《水污染防治法》，了解基本內(nèi)容。2024年7月22日羅朝暉24主要參考書目1）《水處理工程》，第一版，顧夏聲等，清華大學(xué)出版社，19852)《現(xiàn)代廢水生物處理新技術(shù)》，錢易等，中國科技出版社，19933）《排水工程》，第三版，張自杰等，中國建筑工業(yè)出版社，19964）《水污染治理工程》，黃銘榮、胡紀(jì)萃，高教出版社，19955）《廢水生物處理數(shù)學(xué)模型》，第二版，顧夏聲，清華大學(xué)出版社，19956）《水處理微生物學(xué)》，第三版，顧夏聲等，中國建筑工業(yè)出版社，19982024年7月22日羅朝暉25第一章污水水質(zhì)和污水出路WasteWaterQualityandDischarge2024年7月22日羅朝暉26污水的分類B生產(chǎn)廢水未被污染污染物：生活廢料污染物：地球表面污物1、生活污水DomesticSewage2、工業(yè)廢水IndustrialWasteWater3、被污染的雨水PollutedRunoff4、其它污染水A生產(chǎn)污水污染物：生產(chǎn)原料、半成品和成品進(jìn)入城市排水系統(tǒng)的生活污水、部分工業(yè)廢水（及雨水）統(tǒng)稱為城市污水（MunicipalSewage）2024年7月22日羅朝暉27第一節(jié)污水水質(zhì)QualityofWasteWater一、物理性指標(biāo)PhysicalParameters污水水質(zhì)指標(biāo)有物理、化學(xué)、生物三大類1、溫度(Temperature,T)2、色度(Color)3、嗅和味(OdorandTaste)

4、固體物質(zhì)

(SuspendedSolid,SS)水質(zhì)指標(biāo)是水污染控制工程的基礎(chǔ)，其主要作用是1.表示水的污染程度

2.表示處理廠的處理效果

3.作為設(shè)計(jì)處理工程的指標(biāo)

4.作為污水排入水體的標(biāo)準(zhǔn)制定、檢驗(yàn)等2024年7月22日羅朝暉28二、化學(xué)性指標(biāo)ChemicalParameters1、有機(jī)性污染物質(zhì)及指標(biāo)可生物降解的有機(jī)污染物——耗氧有機(jī)污染物

屬于碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪等自然生成的有機(jī)物。性質(zhì)不穩(wěn)定，在有氧或無氧的條件下，均能在微生物的作用下，借助微生物的新陳代謝而降解為無機(jī)物難生物降解的有機(jī)污染物化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，多為人工合成物。1）有機(jī)性污染物2024年7月22日羅朝暉29I、生物化學(xué)需氧量（生化需氧量）BiochemicalOxygenDemand，

BOD2）有機(jī)性污染物指標(biāo)在有氧的條件下，由于微生物（主要是細(xì)菌）的活動，降解有機(jī)物所需的氧量有機(jī)污染物的降解過程與BOD的測定BOD20與BOD5有機(jī)污染物在微生物的作用下被降解要消耗水中的溶解氧2024年7月22日羅朝暉30一般情況下：COD－BOD20＝難于生物降解的有機(jī)物量II、化學(xué)需氧量ChemicalOxygenDemand，CODIII、總需氧量TOD和總有機(jī)碳TOCTotalOxygenDemandandTotalOrganicCarbon在酸性條件下，用強(qiáng)氧化劑（如重鉻酸鉀）將有機(jī)物直接氧化為CO2，H2OIV、油類污染物酚類污染物CODCr和CODMn根據(jù)BOD/COD的比值可以初步評價(jià)廢水的可生化性2）有機(jī)性污染物指標(biāo)2024年7月22日羅朝暉312、無機(jī)性污染物質(zhì)及指標(biāo)1）植物營養(yǎng)物質(zhì)

N，P2）pH值

正常6-93）重金屬

Hg，Cd，Cr，Pb、Ni和As、Cu等2024年7月22日羅朝暉32三、生物性指標(biāo)MicrobialParameters1、細(xì)菌總數(shù)TotalBacterialCount2、大腸菌群TotalColiforms

反映水體中受到動物糞便污染的狀況反映水體中受到細(xì)菌污染的狀況2024年7月22日羅朝暉33第二節(jié)污染物在水體環(huán)境中的遷移與轉(zhuǎn)化

TransferandTransformationofContaminantinWaterBody

污染物在進(jìn)入天然水體后，通過物理、化學(xué)和生物因素的共同作用，使污染物的總量減少和濃度降低，曾受污染的水體部分或與完全地恢復(fù)原狀，這個(gè)現(xiàn)象稱為水體的凈化或水體的自凈。一、水體的自凈作用Self-purificationinWaterBody2024年7月22日羅朝暉34水體的自凈作用機(jī)制2024年7月22日羅朝暉35MixingProcessofWasteWaterDischargeIntoaRiver

流向AABB排污口完全混合斷面1、污水排入河流的混合過程豎向混和階段橫向混合階段斷面充分混合后階段2024年7月22日羅朝暉36DilutionofPersistentContaminantρw：原污水中的污染物濃度

q

：污水流量ρh：河流中原有的該污染物濃度

Q

：河水流量3、非持久性污染物的稀釋擴(kuò)散和降解DilutionandDegradationofnon-PersistentContaminant2、持久性污染物的稀釋擴(kuò)散2024年7月22日羅朝暉37OxygenBalanceinWaterBody:Streeter-PhelpsDissolvedOxygen-sagCurve4、水體的氧平衡（氧垂曲線）1）Streeter-Phelps模型假定：A排入河流的污染源只有一個(gè)；B排污量與河水流量不變；C在受污點(diǎn)河水與廢水立即達(dá)到完全混合；D受污河段的BOD和DO，在整個(gè)斷面上都是均勻分布的；E不考慮河水中藻類的光合作用、沉淀作用、硝化作用和底泥效應(yīng)等，將河流的生化自凈過程簡化為含碳有機(jī)物降解的耗氧作用和表面曝氣的復(fù)氧作用的理想狀態(tài)2024年7月22日羅朝暉382）Streeter-Phelps模型A、含碳有機(jī)物降解的耗氧作用B、表面曝氣的復(fù)氧作用解得：有機(jī)物降解方程虧氧量方程溶解氧方程2024年7月22日羅朝暉39氧垂曲線aoBOD及溶解氧含量污水BODDOba~o：耗氧速率＞復(fù)氧速率o點(diǎn)：氧垂點(diǎn)，DO最低，虧氧量最大o~b：復(fù)氧速率＞耗氧速率b以下：DO回升到污染前狀態(tài)意義：計(jì)算受污點(diǎn)下游各斷面上河水的虧氧量，以判斷受污河段的污染和自凈狀況2024年7月22日羅朝暉40江河：受水流影響大湖泊與水庫：水流慢，易形成局部污染海洋：易形成污水層地下水：移動慢，恢復(fù)慢二、污染物在不同水體中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律2024年7月22日羅朝暉41第三節(jié)污水出路一、排放水體二、污水回用排放限制：

《中華人民共和國水污染防治法》《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)GB309－96》污水的再資源化2024年7月22日羅朝暉42一、按原理分物理處理法篩濾，沉淀，上浮，氣浮，過濾，反滲透等污水預(yù)處理化學(xué)處理法中和，混凝，電解，氧化還原，汽提，萃取，吸附，離子交換，電滲析等生產(chǎn)污水生物化學(xué)處理法好氧法（活性污泥法生物膜法）城市污水及有機(jī)性生產(chǎn)污水厭氧法高濃度有機(jī)污水第四節(jié)污水處理技術(shù)分類2024年7月22日羅朝暉43一級處理：二級處理：三級處理：(深度處理)主要去除污水中呈懸浮狀態(tài)的固體污染物質(zhì)。BOD去除率30％左右。屬于二級處理的預(yù)處理。主要去除污水中呈膠體和溶解狀態(tài)的有機(jī)污染物質(zhì)。BOD去除率90％以上。有機(jī)污染物達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。進(jìn)一步處理難降解的有機(jī)物、磷和氮等可導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化的可溶性無機(jī)物。二、按處理程度分PhysicalTreatmentofWasteWater第二章污水的物理處理Wwtp工藝流程污水處理廠模型污水處理廠隔濾法(阻力截留法)：格柵、篩網(wǎng)、過濾

重力法：自然沉淀、自然上浮、氣浮

離心分離：機(jī)械分離、水力分離混凝澄清法特點(diǎn)：生活污水和工業(yè)廢水中含有大量的懸浮物質(zhì)，包括無機(jī)性和有機(jī)性兩類。含量變化幅度很大（n*10~10000mg/l）懸浮物質(zhì)和易沉物：包括大顆粒、飄浮物、懸浮物方法：設(shè)備簡單，管理方便、能耗低、在廢水處理中應(yīng)優(yōu)先考慮物理處理的對象格柵由一組平行的金屬柵條和框架組成。第一節(jié)格柵BarScreenA防止阻塞水泵及沉淀池的排泥管B減輕后續(xù)處理構(gòu)筑物的處理負(fù)荷。作用：凈化水質(zhì)和保護(hù)設(shè)備的雙重作用用于截留水中較大的漂浮物和懸浮物目的：人工清渣格柵機(jī)械清渣格柵（渣量＞0.2m3/d）粗格柵（50~100mm）中格柵（10~40mm）細(xì)格柵（3~10mm）一、格柵分類A按柵條的間距分：B按清渣方式分：近年來比較流行的回轉(zhuǎn)式自動隔柵二、格柵設(shè)計(jì)與計(jì)算主要內(nèi)容是確定格柵及所架設(shè)的渠段的各部尺寸

H1Hhhh1h2h2b1b1

1b500L11000L2H1tg

b=s(n-1)+dn（m）

其中：s：格條寬度，m2、柵槽寬度b1、格柵間隙數(shù)

nd柵條間距m人工25-40mm，機(jī)械10-25mmv過柵流速m/s一般取0.6～l.0m/sh柵前水深m一般為0.3～0.5mα格柵傾角一般取600、750qVmax最大設(shè)計(jì)流量m3/s柵條數(shù)：n-1

H=h+h1+h2h1：柵前渠道超高，一般為0.3mh2：格柵水頭損失4.柵槽總長度3、柵后槽總高度H1:柵前槽高

1：進(jìn)水渠展開角，一般為20ok:考慮格柵受堵后阻力增大的系數(shù)，一般k=3:與柵條斷面形狀有關(guān)的阻力系數(shù)W1：柵渣量（m3/103m3污水），為0.1~0.015、過柵水頭損失6、柵渣量計(jì)算按水力學(xué)有：考慮格柵受堵后阻力增大

處理毛紡、化纖、造紙等工業(yè)廢水中的1~200mm的纖維類雜物，篩孔：0.15~1mm

A水力篩網(wǎng)三、篩網(wǎng)MeshScreenB振動篩網(wǎng)四、格柵截留物的處理處理方法：1、填埋、焚燒、堆肥2、破碎后返回廢水，進(jìn)入初沉污泥，與污泥一起處理被格柵截留的物質(zhì)稱為柵渣，含水率80%，容重960kg/m3壓榨后可壓縮到40%以下，便于運(yùn)輸與處置。第二節(jié)沉淀的基本理論BasicPrinciplesofSedimentation沉淀是水處理中的基本方法之一。原理：在重力作用下，依靠懸浮顆粒與水的密度差進(jìn)行固液分離。沉淀法一般只適合于去除顆粒。沉淀處理工藝的用法：A污水預(yù)處理沉砂池B污水進(jìn)入生物處理構(gòu)筑物的前處理初次沉淀池C生物處理工藝后的固液分離二次沉淀池D在污泥處理中用于污泥濃縮污泥濃縮池概述根據(jù)沉淀時(shí)顆粒的濃度與特性，分為四種基本類型：自由沉淀：顆粒在沉淀過程中為離散狀態(tài)，它的形狀、尺寸、質(zhì)量均不改變，下沉速度不受干擾。絮凝沉淀：顆粒在沉淀過程中，它的尺寸、質(zhì)量均會隨著沉淀距離的增加而增大，它的沉速亦隨之增加。區(qū)域（成層）沉淀：在高濃度時(shí)，顆粒下沉受周圍顆粒的干擾，顆粒間相對位置保持不變，有明顯的泥水界面。壓縮沉淀：顆粒在水中的濃度增高到顆粒互相接觸，互相支撐，顆粒間隙中水分被擠出縫隙。一、沉淀類型假設(shè)：顆粒為球形，大小形狀不變，不受池壁影響；液體是靜止的；所受重力場相同其自由沉淀可由牛頓第二定律表示F1F2F3二、自由沉淀及理論基礎(chǔ)水中懸浮顆粒的受力和運(yùn)動分析顆粒下沉?xí)r，起始速度為0，后逐漸加速，摩擦阻力也隨之增大，很快就與重力達(dá)到平衡，加速度等于0，顆粒等速下沉Stokes公式：Stokes公式1.顆粒沉速u的決定因素是

s-2.沉速u與顆粒直徑平方成正比3.u與

成反比，

取決于水質(zhì)與水溫，水溫高，

小4.污水中顆粒非球形，因此要加以修正才能使用Stokes公式意義理想沉淀池的假設(shè)條件：1、沉淀區(qū)過水?dāng)嗝嫔细鼽c(diǎn)的水流速度均相等，水平流速v；2、懸浮顆粒在沉淀區(qū)等速下沉，下沉速度u；3、在沉淀池的進(jìn)口區(qū)，水流的懸浮顆粒均勻分布在整個(gè)過水?dāng)嗝嫔希?、顆粒一經(jīng)沉到池底，即認(rèn)為已被去除。三、理想沉淀池IdealSedimentationTank目的：為說明沉淀池工作原理及分析水中懸浮顆粒在沉淀池中的運(yùn)動規(guī)律進(jìn)口區(qū)污泥區(qū)沉淀區(qū)出口區(qū)i=u/vu=u0vHL顆粒下沉跡線：斜率i=u/v的一組直線沉淀分析u0：從水面上x點(diǎn)入流的這種沉速的顆粒在池內(nèi)運(yùn)動水平距離L后正好到達(dá)沉淀區(qū)的端點(diǎn)y，其運(yùn)動軌跡為直線xyxybhu>=u0u<u0u=u0vHLyu>=u0運(yùn)動軌跡為斜率等于和大于xy的直線，均可去除；u<u0運(yùn)動軌跡為斜率小于xy的直線，h以下部分可去除。沉淀分析各種顆粒的下沉情況：設(shè)沉速為u1(u1<u0)的顆粒占全部顆粒的dP%，則這種顆粒中可去除：沉速u<u0的顆粒的沉降：沉淀池對懸浮物質(zhì)的去除率沉速u<u0的全部顆粒的總沉降量：沉淀池對懸浮物質(zhì)的去除率則沉淀池對懸浮物質(zhì)的總?cè)コ蔖0為沉速小于u0的顆粒所占百分?jǐn)?shù)從前圖可得：

v/u0=L/H

得：v=u0?(L/H)又：

v=qV/(H?b)可得：

u0=qV/A沉淀池的表面負(fù)荷率SurfaceLoadq與u0的數(shù)值上相等，但物理意義不同qV/A是沉淀池設(shè)計(jì)的一個(gè)重要參數(shù)，稱為沉淀池表面負(fù)荷或過流率，以q表示，其單位是m3/m2·h表面負(fù)荷率的意義（1）表面負(fù)荷q在數(shù)值上沉速u0，因而由E-u曲線上查到與某一E值對應(yīng)的u0值后，即可按A=Q/q計(jì)算沉降區(qū)的表面積。（2）表面負(fù)荷q值愈小，沉速u≥u0的顆粒占SS總量的分率愈大，沉速u<u0中能被除去的分率也愈大，總沉降效率ET也就愈高。（3）在離散型沉降中，與表面負(fù)荷緊密相關(guān)的沉降效率僅僅是沉降區(qū)表面積的函數(shù)，而與水深無關(guān)。當(dāng)沉降區(qū)容積一定時(shí)，水深愈淺，則表面積愈大。據(jù)此，產(chǎn)生了“淺層沉降”的應(yīng)用。q=qV/A第三節(jié)沉砂池GritChamber

沉砂池的功能是去除比重較大的無機(jī)顆粒，比如泥沙、煤渣等，比重大約是2.65。常用的沉砂池平流沉砂池、豎流沉砂池、曝氣沉砂池

平流式應(yīng)用最為廣泛作用:去除較重的無機(jī)顆粒，起保護(hù)作用

1.保護(hù)后續(xù)處理構(gòu)筑物，主要是防止堵塞和占據(jù)體積。

2.有利污泥輸送，防止閥門、管道、水泵被磨損。概述截留無機(jī)顆粒效果好、工作穩(wěn)定、構(gòu)造簡單、排沉砂方便入流渠、出流渠、閘板、水流部分和沉砂斗組成：一、平流沉砂池按去除比重為2.65，粒徑大于0.2mm的砂粒確定設(shè)計(jì)流量污水自流：按最大設(shè)計(jì)流量計(jì)算用水泵抽升入池：按工作水泵的最大組合流量計(jì)算合流制處理系統(tǒng)：按降雨時(shí)的設(shè)計(jì)流量計(jì)算設(shè)計(jì)流量時(shí)的水平流速最大流速為0.3m/s，最小流速為0.15m/s。以保證比重較大的無機(jī)顆粒下沉，而讓有機(jī)懸浮物隨水流出污水在池內(nèi)的停留時(shí)間最大設(shè)計(jì)流量時(shí)不少于30s，一般為30~60s1、平流沉沙池的設(shè)計(jì)參數(shù)分格數(shù)分格數(shù)一般不小于2，并按并聯(lián)方式運(yùn)行。運(yùn)行格數(shù)的多少隨實(shí)際流量大小而定。結(jié)構(gòu)尺寸

有效水深一般為0.25～1.0m，不大于1.2m，超高不小于0.3m；每格寬不小于0.6m沉砂量依水質(zhì)不同而異，生活污水按每人每天0.01~0.02L，對城市污水可按每106m3廢水產(chǎn)生3m3沉砂考慮，對工業(yè)廢水需由實(shí)驗(yàn)確定貯砂斗容積一般按2日以內(nèi)的沉砂量設(shè)計(jì)，斗壁傾角不小于55０；池底以0.01～0.02的坡度坡向砂斗1、平流沉沙池的設(shè)計(jì)參數(shù)A、池長（水流部分即兩閘板之間的長度）

由設(shè)計(jì)流量下的水平流速和停留時(shí)間按確定

L＝t(m)B、水流斷面積

由設(shè)計(jì)流量和水平流速確定

A=Qmax/

(m2)C、沉砂池總寬度由過水面積和有效水深確定，單格寬度b由總寬和分格數(shù)n按b=B/n確定

B=A/h2(m)2、計(jì)算公式LbBD、確定沉砂池有效水深和保護(hù)高度E、核算最小流速

min=Qmin/n1Amin(m/s)>0.15m/s為合格，否則應(yīng)調(diào)整單寬b和水深h2

2、計(jì)算公式F、貯砂斗容積kz--廢水流量變化系數(shù)，生活污水按流量大小取1.2～1.3G、單個(gè)貯砂斗容積

V1=V/(m·

n)n：分格數(shù)；m：每格砂斗數(shù)（一般2個(gè)）H、貯砂池各部分尺寸

確定V1后，結(jié)合單格寬和砂斗壁傾角，進(jìn)一步確定I、沉砂池總高度

H=h1+h2+h3(m)2、計(jì)算公式Lh2h3h3’b’b1b2h1普通的平流沉砂池的主要缺點(diǎn)是：池內(nèi)水流分布不均，流速多變，致使對無機(jī)顆粒的選擇性截流效率不高沉砂中約夾雜有15%的有機(jī)物曝氣沉砂池集曝氣和除砂于一身，不但可使沉砂中的有機(jī)物降低至5%以下，而且還有預(yù)曝氣、除臭、除油等多種功能二、曝氣沉砂池第四節(jié)沉淀池

SedimentationTank,Clarifier沉淀池可以分為初次沉淀池（初沉池，PrimaryClarifier）在生物處理單元前，沉淀水中的懸浮物質(zhì)二次沉淀池（二沉池，SecondaryClarifier）在生物處理單元后，沉淀活性污泥按運(yùn)行方式分為：間歇式、連續(xù)式。（1）平流式：污水水平流動，流速不變，長方形。初沉池常采用（2）輻流式：中間進(jìn)水，四周出水，水平流動，流速變化，一般為圓形。二沉池中采用較多。（3）豎流式：污水從池中中心導(dǎo)流筒下部流出，向呈豎直流動，一般為圓形。小污水處理廠或工業(yè)廢水處理站采用較多。概述按池內(nèi)水流方向分為：平流式、輻流式和豎流式。初沉池二沉池進(jìn)水區(qū)、出水區(qū)、沉淀區(qū)、緩沖區(qū)、污泥區(qū)及排泥裝置等貯存、濃縮和排泥污泥區(qū)緩沖沖擊負(fù)荷、避免已沉污泥再被攪起緩沖區(qū)沉淀沉淀區(qū)保證水流均勻、控制水位流出槽、擋板出水區(qū)均勻布水、消能配水槽、擋流板進(jìn)水區(qū)

構(gòu)造各部分功能1、設(shè)計(jì)流量：同沉砂池2、沉淀池只數(shù)

一般不少于2只3、沉淀池的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)參數(shù)

無實(shí)測資料時(shí)，可按已有的性能相近的處理廠參數(shù)或表10-8選用。設(shè)計(jì)原則：結(jié)合場地情況，符合設(shè)計(jì)規(guī)范，各部分的結(jié)構(gòu)要盡量使池中水的流態(tài)接近理想流態(tài)，減少各種短流、渦流、對流、射流等不利流態(tài)。一、沉淀池的一般設(shè)計(jì)原則與參數(shù)4、有效水深、沉淀時(shí)間與表面水力負(fù)荷關(guān)系表10－95、幾何尺寸超高、緩沖層高等6、沉淀池出水部分一般采用堰流7、貯泥斗容積一般按不大于2日的污泥量，二沉池不超過2小時(shí)8、排泥部分

一般采用靜水壓力排泥：初沉池1.5mH2O，二沉池0.9mH2O（活）1.2mH2O（膜）一、沉淀池的一般設(shè)計(jì)原則與參數(shù)一）構(gòu)造機(jī)械排泥裝置

1）鏈?zhǔn)焦文鄼C(jī)；

2）行走小車刮泥機(jī)；

3）單口掃描泵吸式。二、平流式沉淀池設(shè)計(jì)內(nèi)容：流入流出裝置、沉淀區(qū)、污泥區(qū)、排泥和排浮渣設(shè)備選擇二）平流式沉淀池設(shè)計(jì)沉淀池的設(shè)計(jì)包括功能構(gòu)造設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)A功能構(gòu)造設(shè)計(jì)是指確定各功能分區(qū)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形式，以滿足各自功能的實(shí)現(xiàn)B結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)是指確定沉淀池的整體尺寸和各構(gòu)件的相對位置設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行沉淀池設(shè)計(jì)的基本依據(jù)是廢水流量、水中懸浮固體濃度和性質(zhì)以及處理后的水質(zhì)要求。有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)：沉降效率、沉降速度(或表面負(fù)荷)、沉降時(shí)間、水在池內(nèi)的平均流速以及泥渣容重和含水率等。這些參數(shù)一般需要通過試驗(yàn)取得；若無條件，也可根據(jù)相似的運(yùn)行資料，選用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)沉淀池的設(shè)計(jì)一般按功能分區(qū)進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算1.入流區(qū)和出流區(qū)的設(shè)計(jì)基本要求使廢水盡可能均勻地分布在沉降區(qū)的各個(gè)過流斷面，既有利于沉降，也使出水中不挾帶過多的懸浮物A、配水方式1.入流區(qū)和出流區(qū)的設(shè)計(jì)B、集水槽的布置按沉淀時(shí)間和水平流速（或表面負(fù)荷）計(jì)算A、沉淀區(qū)有效水深h2：（一般用2.0~3.0m）

h2=q·t

(m)q:表面負(fù)荷,m3/m2h，即要求去除的顆粒沉速

初沉池1.5~3.0，二沉池1~2。t:污水沉淀時(shí)間，初沉池1~2h，二沉池1.5~2.5h2.沉淀區(qū)的尺寸計(jì)算B、沉淀區(qū)有效容積V1V1＝A·

h2

(m3)或

V1＝Qmax·

t

(m3)A:沉淀區(qū)總面積，m2

，A=Qmax/qQmax:最大設(shè)計(jì)流量，m3/h2.沉淀區(qū)的尺寸計(jì)算E、沉淀池座數(shù)或分格數(shù)n

n＝B／b

b:每座或每格的寬度，一般用5~10mC、沉淀區(qū)長度LL＝

·

t·

3.6

(m)

:最大設(shè)計(jì)流量時(shí)的水平流速，mm/s，一般不大于5mm/sD、沉淀區(qū)總寬度B

B＝A／L

(m)由于n只能為正整數(shù)，而n、B和b又互相關(guān)聯(lián)，因此在確定n值后，需對b或B作必要調(diào)整，但仍需滿足L／b≥4的要求。為了檢修倒換，n值不應(yīng)小于2，但也不宜過大污泥斗的容積可由排泥周期內(nèi)沉降的泥渣量確定污泥量

A、生活污水：

Vw=SNt/1000Vw:污泥量，m3S:每人每日產(chǎn)生的污泥量，L/人·

dN:設(shè)計(jì)的人口數(shù)t:兩次排泥的時(shí)間間隔，d3.污泥區(qū)的設(shè)計(jì)B、如已知污水懸浮物濃度與去除率，則有C0C1:分別是原污水和沉淀出水的懸浮物濃度，kg/m3p0:污泥含水率，％，一般為95－97％

:污泥容重，kg/m3,一般為1000kg/m3t:兩次排泥時(shí)間間隔，初沉池2d，二沉池2h3.污泥區(qū)的設(shè)計(jì)倒正棱臺形泥斗容積V1(m3)設(shè)m為沉淀池的泥斗數(shù)，如mV1≥Vw，則能滿足要求，否則應(yīng)增加泥斗數(shù)或縮短排泥周期a1和a2--分別為泥斗上、下底邊長，m

h’4--泥斗高度，m泥斗壁傾角按污泥滑動性取450～600全池長

沉淀池總長度為沉淀區(qū)長度加前后擋板到池壁的距離B.沉淀區(qū)的總高度H

H＝h1+h2+h3+h4(m)h1:超高，采用0.3mh2:沉淀區(qū)高度，mh3:緩沖區(qū)高度h4:污泥區(qū)高度，m4.沉淀池的整體尺寸

不利于自由沉淀，有利于絮凝沉淀三、豎流式沉淀池多用于小流量廢水中絮凝性懸浮固體的分離沉降效率與具有相同表面負(fù)荷的平流沉淀池相比減小四、輻流式沉淀池布水均勻，進(jìn)水流速小。五、斜流式沉淀池沉淀效率高。缺點(diǎn)：1）去除率不高；2）池體大，占地面積大。解決途徑：1）改善懸浮物本身沉淀性能；2）改進(jìn)沉淀池的構(gòu)造。1.初沉池前預(yù)曝氣：在有調(diào)節(jié)池的情況下應(yīng)予采用2.回轉(zhuǎn)配水式：理論上合理，應(yīng)用較少3.周邊進(jìn)水式：應(yīng)用較少，有爭議4.斜管斜板沉淀池：運(yùn)用淺池原理，在給水中應(yīng)用較為廣泛，在污水中不宜使用。六、沉淀池的改進(jìn)與強(qiáng)化一、含油廢水的來源、油的狀態(tài)與危害狀態(tài)：1、可浮油；2、乳化油；3、溶解油二、隔油池平流式與斜流式去除率70-80%三、乳化油及破乳方法1、乳化油的形成2、破乳方法--破壞穩(wěn)定薄膜第五節(jié)隔油與破乳（自學(xué)）

OilRemovalandEmulsionBreaking浮上法是一種固液或液液分離方法。通過某種方式產(chǎn)生大量的微氣泡，使其與廢水中密度接近于水的固體或液體微粒粘附，形成密度小于水的氣浮體，在浮力的作用下，上浮到水面，從而實(shí)現(xiàn)固－液或液－液分離第六節(jié)浮上法（氣浮法）Flotation實(shí)現(xiàn)氣浮分離必須具備的基本條件一在水中產(chǎn)生足夠數(shù)量的細(xì)微氣泡使污染物形成懸浮體三使氣泡能夠與懸浮粒子相粘附1電解浮上法Electro-flotation

用不溶陽極和陰極直接電解水，形成氫氧的微氣泡

一、浮上法的類型廢水浮渣電極組2分散空氣浮上法DispersedAirFlotation壓縮空氣通過具有微細(xì)孔隙的擴(kuò)散裝置或葉輪高速剪切，形成微氣泡空氣空氣廢水廢水浮渣浮渣微孔設(shè)備高速混合器3溶解空氣浮上法

DissolvedAirFlotation,DAF加壓溶氣浮上法空氣在加壓條件下溶入水中，在常壓下析出真空浮上法空氣在常壓或加壓條件下溶入水中，在負(fù)壓下析出。曝氣設(shè)備分離設(shè)備抽真空溶氣設(shè)備分離設(shè)備空氣1空氣在水中的溶解和釋放二、加壓溶氣上浮的理論基礎(chǔ)水溫一定而溶氣壓力不高時(shí)，空氣在水中的溶解平衡可用亨利定律表示：V：空氣在水中的溶解度，L/m3KT：溶解度系數(shù)，L/kPa·m3P：溶液上方的空氣平衡分壓，kPa

V=KT

·

p空氣在水中的平衡溶解量與溶氣壓力成正比，且與溫度有關(guān)。在實(shí)際操作中，由于溶氣壓力受能耗的限制，而且空氣溶解量與溶氣利用率相比并不十分重要，因而溶氣壓力通?？刂圃?90kPa(表壓)以下。

1）空氣在水中的溶解2）溶解空氣的釋放溶氣水的釋氣過程是在溶氣釋放器內(nèi)完成的釋放過程可以分為氣泡核的形成過程與氣泡的增長過程直徑微小、密度大、均勻性好的細(xì)微氣泡有利于氣浮效果TS型釋放器2、水中的懸浮顆粒與氣泡的粘附原理水、氣泡、顆粒構(gòu)成的三相混合液中，體系界面自由能存在力圖減到最小的趨勢θθ親水性顆粒的氣浮體結(jié)合不牢，親水性愈強(qiáng)，粘附就愈困難疏水性顆粒容易與氣泡粘附1）氣-液-粒三相體系及不同的氣泡與粒子的粘附情況在層流條件下可以按Stokes公式來計(jì)算2、水中的懸浮顆粒與氣泡的粘附原理2）“顆粒-氣泡”復(fù)合體上浮速度3、化學(xué)藥劑的投加對氣浮效果的影響主要的化學(xué)藥劑1）混凝劑2）浮選劑3）助凝劑4）抑制劑5）調(diào)節(jié)劑A、改變親水性粒子的表面性質(zhì)B、降低水的表面張力C、提高氣泡膜的彈性和強(qiáng)度，使細(xì)微氣泡不易破裂和變大1、組成三、壓力溶氣浮上法系統(tǒng)的組成與設(shè)計(jì)2）空氣釋放系統(tǒng)溶氣釋放裝置、溶氣水管路1）壓力溶氣系統(tǒng)加壓水泵、壓力溶氣罐、空氣供給設(shè)備等壓力溶氣氣浮的供氣方式3）氣浮池A、平流式B、豎流式設(shè)計(jì)內(nèi)容：氣浮所需空氣量、加壓溶氣水量、溶氣罐尺寸、氣浮池尺寸1）氣浮所需空氣量qVg

有試驗(yàn)資料：

qVg=qvR‘a(chǎn)cψ

無試驗(yàn)資料時(shí)按氣固比A/S進(jìn)行估算2、設(shè)計(jì)空壓機(jī)選型2）溶氣罐（直徑和高度）直徑：高度：

h=2h1+h2+h3+h42、設(shè)計(jì)3）氣浮池A接觸室表面積：2、設(shè)計(jì)vc接觸室內(nèi)水流上升速度，m/s，一般取15~20mm/sB分離室表面積：C氣浮池凈容積：V=(Ac+As)Hvs--分離室內(nèi)水流的平均流速，m/s，一般取l.5~2.0mm/s最后以V/(qV+qVR)=t≥10~20min進(jìn)行核算2024年7月22日羅朝暉117ConceptsofBiologicalProcessinWasteWaterTreatmentandGeneralBiochemicalDynamics第三章

廢水生物處理的基本概念和

生化反應(yīng)動力學(xué)基礎(chǔ)2024年7月22日羅朝暉118

污水的生物處理技術(shù)處理對象是污水中呈溶解狀態(tài)和膠體狀態(tài)的有機(jī)性污染物和某些有毒物質(zhì)。

污水的生物處理技術(shù)就是利用微生物能夠分解氧化有機(jī)物，并使之轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定物質(zhì)的功能，并采取一定的人工技術(shù)措施，創(chuàng)造有利于微生物生長、繁殖的良好環(huán)境來處理污水的技術(shù)。

根據(jù)參與代謝活動微生物的種類，污水的生物處理技術(shù)可分為好氧法和厭氧法兩大類。2024年7月22日羅朝暉119一、微生物的呼吸類型RespirationofMicroorganism1、好氧呼吸AerobicRespiration分子氧參與生物氧化，且是最終受氫體。按微生物和底物類型分為

1）異養(yǎng)型微生物有機(jī)物為底物

C6H12O6+6O26CO2+6H2O+能量2）自養(yǎng)型微生物無機(jī)物為底物

H2S+2O2H2SO4+能量AerobicandAnaerobicBiologicalProcessinWasteWaterTreatment第一節(jié)廢水的好氧生物處理和厭氧生物處理微生物的呼吸是一個(gè)對底物的氧化還原過程，都有氫原子的轉(zhuǎn)移，按受氫體的不同分為：2024年7月22日羅朝暉1202、厭氧呼吸AnaerobicRespiration無分子氧參與，最終受氫體為氧以外的物質(zhì)，按最終受氫體不同分為1）發(fā)酵受氫體為供氫體的分解產(chǎn)物（有機(jī)物）C6H12O64[H]+2CH3COCOOH2CO2+2CH3CHO2CH3CH2OH

2）無氧呼吸受氫體為無機(jī)氧化物C6H12O6+4NO3-6CO2+6H2O+2N2↑2024年7月22日羅朝暉121污水的好氧生物處理技術(shù)，又分為活性污泥法和生物膜法兩種。反應(yīng)速度快，散發(fā)臭氣少適合處理BOD低的污水二、廢水的好氧生物處理有機(jī)物C、OH、NP、S呼吸(分解)CO2,H2O,NH3＋能合成新細(xì)胞物質(zhì)（生長）氧微生物好氧生物處理中有機(jī)物的轉(zhuǎn)化2024年7月22日羅朝暉122反應(yīng)速度慢，運(yùn)行費(fèi)用低，適合處理BOD高的污水三、廢水的厭氧生物處理產(chǎn)氣階段有機(jī)物C、OH、NP、S呼吸(分解)能有機(jī)酸，醇，CO2

，H2S，NH3等合成新細(xì)胞物質(zhì)（生長）微生物厭氧生物處理中有機(jī)物的轉(zhuǎn)化合成新細(xì)胞物質(zhì)（生長）呼吸(分解)能CH4，CO2H2S，NH3產(chǎn)酸階段2024年7月22日羅朝暉123一、微生物的生長規(guī)律第二節(jié)微生物的生長規(guī)律與生長環(huán)境停滯期對數(shù)期靜止期衰老期活菌數(shù)總菌數(shù)死菌數(shù)時(shí)間速度菌數(shù)對數(shù)A、純菌種培養(yǎng)的微生物的生長規(guī)律2024年7月22日羅朝暉1241細(xì)菌以異養(yǎng)型的原核細(xì)菌為主2真菌

如絲狀菌，具有分解碳水化合物及含氮化合物的功能3原生動物：

如肉足蟲、鞭毛蟲和纖毛蟲，原生動物的食物是細(xì)菌4后生動物

主要指輪蟲廢水中的微生物群體以細(xì)菌為主，也有真菌、放線菌、酵母菌以及原生動物、后生動物等微型動物在活性污泥系統(tǒng)，凈化污水的主要是細(xì)菌，第二是原生動物。以活性污泥為例B、廢水中的微生物2024年7月22日羅朝暉125活性污泥微生物增殖也可以分為四個(gè)階段：適應(yīng)期、對數(shù)增殖期、減衰增殖期和內(nèi)源呼吸期。C、活性污泥微生物增殖的四個(gè)階段1、適應(yīng)期（或停滯期）：活性污泥微生物對新的環(huán)境條件的適應(yīng)過程。微生物沒有增殖，卻產(chǎn)生了質(zhì)的變化，并產(chǎn)生了某些變異，微生物的酶系統(tǒng)也產(chǎn)生了適應(yīng)新環(huán)境條件的變化。2、對數(shù)（增殖）期：環(huán)境條件是有機(jī)物非常豐富?；钚晕勰嘣鲩L速率與有機(jī)營養(yǎng)物無關(guān)，而與生物量有關(guān)。活性污泥質(zhì)地松散，絮凝、吸附、對有機(jī)物的降解以及沉淀性能都不好。2024年7月22日羅朝暉1263、減衰增殖期（或靜止期）：有機(jī)底物的濃度下降，污泥濃度高，微生物開始衰亡?；钚孕跄w形成，凝聚、吸附以及沉淀性能都有提高，污水處理水質(zhì)較好并穩(wěn)定4、內(nèi)源呼吸期（或衰老期）：有機(jī)底物含量低并保持一常數(shù)。微生物開始分解代謝自身的細(xì)胞物質(zhì)以維持生命活動?；钚孕跄w形成速率提高，凝聚、吸附、降解以及沉淀性能大大提高，污水處理水質(zhì)良好且穩(wěn)定C、活性污泥微生物增殖的四個(gè)階段活性污泥的能量含量，即營養(yǎng)物和有機(jī)底物量（F）與微生物量（M）的比值（F／M）是活性污泥微生物增殖速度的重要影響因素。2024年7月22日羅朝暉1272水溫影響微生物的生理活動好氧處理中最佳溫度20~30

C，一般控制在10~35C二、微生物生長環(huán)境1營養(yǎng)平衡必須使C、N、P達(dá)到一定的濃度并保持一定的平衡關(guān)系（BOD5:N:P＝100:5:1）一般的生活污水，營養(yǎng)物質(zhì)過剩，可與工業(yè)廢水一起處理，P、N不能滿足時(shí)，應(yīng)投加必要的N、P等營養(yǎng)物質(zhì)2024年7月22日羅朝暉1283pH值微生物有最適宜pH值范圍微生物能夠逐漸適應(yīng)過高或過低的pH值4溶解氧影響好氧微生物活性，好氧生物處理的溶解氧以2~4mg/L為宜5有毒物質(zhì)破壞細(xì)胞的正常結(jié)構(gòu)，并使酶失去活性二、微生物生長環(huán)境2024年7月22日羅朝暉129一、反應(yīng)速度y：產(chǎn)率系數(shù)y=d[X]/d[S]，mg（生物量）/mg（降解底物）生化反應(yīng)速度：單位時(shí)間底物的減少量、最終產(chǎn)物的增加量或細(xì)胞的增加量第三節(jié)生化反應(yīng)反應(yīng)速度和級數(shù)S

y

·X+z

·P生化反應(yīng)可以表示為得：2024年7月22日羅朝暉130如：零級反應(yīng)v=k一級反應(yīng)v=k[A]

二級反應(yīng)v=k[A]2

反應(yīng)級數(shù)指反應(yīng)速度與反應(yīng)器中的反應(yīng)物濃度的比率關(guān)系二、反應(yīng)級數(shù)生化反應(yīng)中，底物降解速度與反應(yīng)器中的底物濃度有關(guān)S

y

·X+z

·P反應(yīng)速度lgvlg[S]k=0k=1k=22024年7月22日羅朝暉131不同反應(yīng)級數(shù)下反應(yīng)物濃度變化ρA=ρA0-ktρAtlgρA=lgρA0-kt/2.3lgρAt1/ρA=1/ρA0+kt1/ρAt一級反應(yīng)二級反應(yīng)三級反應(yīng)2024年7月22日羅朝暉132一、底物濃度對酶反應(yīng)速度的影響EffectofSubstanceConcentrationontheEnzyme-CatalyzedReaction所有的生化反應(yīng)都是在酶的催化下進(jìn)行的，可稱為酶反應(yīng)或酶促反應(yīng)酶促反應(yīng)受酶濃度、底物濃度、pH值、溫度、抑制劑和激活劑等影響酶促反應(yīng)速度v底物濃度[S]一級反應(yīng)區(qū)混合級反應(yīng)區(qū)零級反應(yīng)區(qū)A、底物濃度對酶反應(yīng)速度的影響第四節(jié)Michaelis-Menten方程a.當(dāng)?shù)孜餄舛容^低時(shí)，v與[S]成正比

b.隨底物濃度增加，v不按正比升高

c.再加大底物濃度，v不變2024年7月22日羅朝暉133B、中間產(chǎn)物學(xué)說中間產(chǎn)物學(xué)說要點(diǎn)：酶促反應(yīng)分為兩步1、酶與底物形成絡(luò)合中間產(chǎn)物ES，ES的形成速度很快，且很不穩(wěn)定2、絡(luò)合物分解成最終產(chǎn)物和酶。第二步反應(yīng)速度極低，是控制反應(yīng)由于E+P生成ES的速度極小(尤其在起始階段，P的生成很少)，可以忽略不計(jì)，上式可簡化為2024年7月22日羅朝暉134二、米氏方程（底物濃度對酶反應(yīng)速度關(guān)系）Vmax指該酶促反應(yīng)的最大速度ρs為底物濃度Km是米氏常數(shù)V是在某一底物濃度時(shí)相應(yīng)的反應(yīng)速度2、米式方程的含義：A、當(dāng)?shù)孜餄舛群艿蜁r(shí)，ρs

<<Km

則V≈Vmax/Km·

ρs

，反應(yīng)速度與底物濃度呈正比。B、當(dāng)?shù)孜餄舛群芨邥r(shí)，ρs>>Km，此時(shí)V≈Vmax，反應(yīng)速度達(dá)最大速度，底物濃度再增高也不影響反應(yīng)速度1、半速度常數(shù)當(dāng)v=

?

vmax時(shí)，Km＝

ρs

2024年7月22日羅朝暉135三、米氏常數(shù)的意義1、Km值是酶的特征性常數(shù)，只與酶的性質(zhì)有關(guān)，與酶的濃度無關(guān)2、Km值與酶所催化的底物種類和酶促反應(yīng)條件(如溫度、pH、有無抑制劑等)有關(guān)3、同一種酶有幾種底物就有幾種Km值，最小的底物稱為該酶的最適底物或天然底物Km（1/Km）值可以反映酶與底物的親和力大小Km愈大，酶與底物的親和力愈??；Km值愈小，酶與底物親和力愈大。酶與底物親和力大，表示不需要很高的底物濃度，便可容易地達(dá)到最大反應(yīng)速度2024年7月22日羅朝暉136四、Km和Vmax的求法1、底物濃度－反應(yīng)速度曲線是矩形雙曲線，從圖中很難精確地測出Km和Vmax2、雙倒數(shù)作圖(DoubleReciprocalPlotofLineweaver-BurkPlot)2024年7月22日羅朝暉1371莫諾（Monod）方程表達(dá)微生物增殖速率與底物濃度關(guān)系試驗(yàn)：1942年，研究純種微生物在單一底物培養(yǎng)基上的增殖速率與底物濃度之間的關(guān)系=max

max=max/20S=KSS=S'S第五節(jié)Monod方程2024年7月22日羅朝暉138

微生物的比增殖速度，即單位生物量的增殖速度，t-1

max

微生物最大比增殖速度，t-1KS

飽和常數(shù)，即=1/2max時(shí)的底物濃度ρs

有機(jī)底物濃度

莫諾方程式2024年7月22日羅朝暉139設(shè)：微生物的比增殖速度（

）與底物的比降解速度之間呈比例關(guān)系，即

則底物的比降解速度也可以用米－門方程表示：同時(shí)，按底物的比降解速度的物理意義有：X混合液中活性污泥總量底物的比降解速度2024年7月22日羅朝暉140兩個(gè)極限條件的結(jié)論：高濃度條件（S＞＞KS）

＝

max

有機(jī)底物降解速度與有機(jī)底物濃度無關(guān)（零級反應(yīng)），而與污泥濃度（生物量）有關(guān)（一級反應(yīng)）低濃度條件（S＜＜KS）

有機(jī)底物降解遵循一級反應(yīng)2莫諾方程式的推論2024年7月22日羅朝暉141實(shí)踐證明：莫諾方程式適用于微生物與有機(jī)底物均為種類多樣的活性污泥處理系統(tǒng)。一般的城市污水（BOD＜400mg/L，COD<300mg/L），可用方程來表示。將其積分整理后可得：2024年7月22日羅朝暉142用于表示廢水處理中有機(jī)物、微生物和溶解氧的關(guān)系一、假設(shè)條件1、整個(gè)處理系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)（時(shí)間上）2、反應(yīng)器內(nèi)完全混合且均勻分布（空間上）3、對好氧反應(yīng)，氧供應(yīng)充分第六節(jié)廢水生物處理工程的基本數(shù)學(xué)模式2024年7月22日羅朝暉143微生物的增殖是生物合成與內(nèi)源呼吸的共同作用結(jié)果凈增殖速率：二、微生物增長與底物降解的基本關(guān)系微生物凈增長速度底物降解速度微生物濃度Y

產(chǎn)率系數(shù)Kd

內(nèi)源呼吸系數(shù)或Yobs

表觀產(chǎn)率系數(shù)變化后得：μ’=Y·q–Kd

或μ’=Yobs

·q2024年7月22日羅朝暉144OxidationPondandLandTreatmentSystem第四章

穩(wěn)定塘和污水的土地處理2024年7月22日羅朝暉145經(jīng)過人工修整并設(shè)有圍堤和防滲層的池塘主要依靠自然生物凈化功能，凈化過程包括了好氧、兼性和厭氧三種狀態(tài)。溶解氧主要來源于藻類為主的水生浮游植物的光合作用。能有效地應(yīng)用于各種污水的處理概述第一節(jié)穩(wěn)定塘StabilizationPond,OxidationPond2024年7月22日羅朝暉146優(yōu)點(diǎn)：工程簡單，投資省污水處理能耗少，維護(hù)方便具有較好的抗沖擊負(fù)荷能力可進(jìn)行綜合利用缺點(diǎn)：占地面積大污水凈化效果不夠穩(wěn)定可能污染地下水環(huán)境衛(wèi)生條件較差2024年7月22日羅朝暉147按水中微生物優(yōu)勢群體類型和溶解氧工況1好氧穩(wěn)定塘：

一、分類好氧塘是一種主要靠塘內(nèi)藻類的光合作用供氧的氧化塘。它的水深較淺，一般在0.3～0.5m，陽光能直接射透到池底，藻類生長旺盛，加上塘面風(fēng)力攪動進(jìn)行大氣復(fù)氧，全部塘水都是好氧狀態(tài)。凈化作用由好氧微生物完成，存在一個(gè)菌藻共生體系2024年7月22日羅朝暉1483厭氧穩(wěn)定塘：

H＞2.0m2兼性穩(wěn)定塘：

H＝1.0~2.0m在上部水層中，白天藻類光合作用旺盛，塘水維持好氧狀態(tài)，其凈化機(jī)理和各項(xiàng)運(yùn)行指標(biāo)與好氧塘相同；在夜晚，溶解氧急劇下降至接近于零。在塘底，由可沉團(tuán)體和藻、茵類殘?bào)w形成了污泥層，由于缺氧而進(jìn)行厭氧發(fā)酵，稱為厭氧層。在好氧層和厭氧層之間，存在著一個(gè)兼性層。兼性塘是氧化塘中最常用的類型，以高有機(jī)負(fù)荷處理高濃度廢水，污泥量少，但凈化速率慢、停留時(shí)間長，并產(chǎn)生臭氣，出水不能達(dá)到排放要求，因而多作為好氧塘的預(yù)處理塘使用。2024年7月22日羅朝暉1495深度處理穩(wěn)定塘：屬好氧塘；進(jìn)水BOD小，常作為二級處理的后續(xù)程序；

凈化作用由好氧微生物完成4曝氣穩(wěn)定塘：H＞2.0m；藻類生長和光合作用受抑制設(shè)置機(jī)械曝氣或水力曝氣器強(qiáng)化塘面大氣復(fù)氧作用出水懸浮物濃度較高2024年7月22日羅朝暉1501稀釋作用：降低各項(xiàng)污染指標(biāo)濃度2沉淀和絮凝作用：SS、BOD、COD3好氧微生物的代謝作用：主要作用4厭氧微生物的代謝作用5浮游生物的作用：供氧、澄清6水生維管束植物的作用：供氧、去氮磷穩(wěn)定塘對污水的凈化作用2024年7月22日羅朝暉151二、好氧塘按照有機(jī)負(fù)荷的高低，好氧塘可分為高負(fù)荷好氧塘、普通好氧塘和深度處理塘。高負(fù)荷好氧塘用于氣候溫暖、光照充足的地區(qū)處理可生化性好的工業(yè)廢水，可取得BOD去除率高、占地面積少的效果，并副產(chǎn)藻類飼料。普通好氧塘是通過控制塘深來減小負(fù)荷，常用于處理溶解性有機(jī)廢水和城市二級處理廠出水。深度處理塘主要用于接納已被處理到二級出水標(biāo)準(zhǔn)的廢水，因而其有機(jī)負(fù)荷很小。2024年7月22日羅朝暉152藻類細(xì)菌O2CO2、NH3、H2O光合作用好氧分解BOD風(fēng)O2O2二）好氧塘工作原理2024年7月22日羅朝暉1531、菌藻共生關(guān)系2、水中溶解氧與pH值的晝夜變化081624CO2O22024年7月22日羅朝暉1541細(xì)菌有機(jī)污染物的主要降解者主要為兼性異養(yǎng)菌，其它還有好氧菌、厭氧菌和自養(yǎng)菌三）穩(wěn)定塘中的生物2藻類水中溶解氧的主要提供者主要種類：綠藻、藍(lán)綠藻等2024年7月22日羅朝暉1554水生植物人工種植，提高污染物去除效率主要種類：浮水植物，如鳳眼蓮（水葫蘆）沉水植物挺水植物，如水蔥、蘆葦5其它水生動物魚類、水禽等3微型動物（原生和后生動物）原生和后生動物出現(xiàn)不規(guī)律，不宜作為指示性生物水蚤：吞食藻類和細(xì)菌；分泌粘性物質(zhì)，使水澄清2024年7月22日羅朝暉156設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)：1一般須進(jìn)行以去SS為目的的預(yù)處理2不宜過淺3表面以矩形為宜，長寬比3：1-4：1，單面積不大于4ha。4好氧塘座數(shù)一般不少于3座。計(jì)算內(nèi)容：塘的表面積（尺寸、座數(shù)）表12-1好氧塘的設(shè)計(jì)2024年7月22日羅朝暉157厭氧分解厭氧發(fā)酵CH4CO2NH3

好氧區(qū)兼性區(qū)厭氧區(qū)藻類細(xì)菌O2CO2光合作用好氧分解有機(jī)污染物風(fēng)三、兼性塘工作原理2024年7月22日羅朝暉158設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)：1塘深一般1.2~2.5m2塘形以矩形為宜，長寬比3：1-4：13一般不少于3座。多采用串聯(lián)。計(jì)算內(nèi)容：塘的表面積2024年7月22日羅朝暉159計(jì)算內(nèi)容：塘的表面積設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)：1塘深一般3~5m2塘形以矩形為宜四、厭氧塘2024年7月22日羅朝暉160格柵沉砂池初沉池好氧塘污水出水好氧塘兼性塘好氧塘兼性塘厭氧塘五、穩(wěn)定塘系統(tǒng)工藝流程2024年7月22日羅朝暉161我國穩(wěn)定塘發(fā)展在70年代，為解決城市污水的凈化處理問題，一些城市利用郊區(qū)的坑塘洼地、廢河道、沼澤地等，稍加整修或圍堤筑壩，建成穩(wěn)定塘，對城市污水進(jìn)行凈化處理。這個(gè)時(shí)期在全國已建成投用投入使用的各種類型的穩(wěn)定塘有38座，分布在17個(gè)省、自治區(qū)、市；每日處理城市污水量172.7萬m3,其中城市生活污水量占一半2024年7月22日羅朝暉162湖北省鴨兒湖氧化塘我國湖北省的鴨兒湖是一個(gè)氧化塘治理的典型。鴨兒湖因周圍發(fā)展化工廠、農(nóng)藥廠，成了武漢市的一個(gè)工業(yè)集中地，大量的工業(yè)廢水就流入湖中。從1956年開始，到1975年為止，20年時(shí)間，鴨兒湖就成了一個(gè)死水塘。污水嚴(yán)重地威脅著人民的生命安全。根據(jù)中國科學(xué)院專家的建議，利用鴨兒湖的地形結(jié)構(gòu)，建設(shè)氧化塘的廢水治理工程，使鴨兒湖又出現(xiàn)了水草茂盛，游魚成群的景象。2024年7月22日羅朝暉163鴨兒湖氧化塘的建設(shè)運(yùn)行情況葛化70年代主要生產(chǎn)農(nóng)藥；建漢化工廠生產(chǎn)聚氯乙?。晃錆h化工二廠專用石臘制造合成脂肪酸。1979年前這三廠工業(yè)廢水直接排入鴨兒湖，嚴(yán)重影響了周圍地區(qū)的生態(tài)環(huán)境。鴨兒湖原由嚴(yán)家湖等13個(gè)水體組成，面積約9萬畝。在60～70年代，鄂州市進(jìn)行了大規(guī)模的圍墾，到70年代后期，僅尚存嚴(yán)家湖等3個(gè)子湖，面積約3萬畝。在中科院武漢水生所試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，1976年經(jīng)國家計(jì)委批準(zhǔn)，由國家撥款635萬元建設(shè)占湖6000余畝，日處理8萬噸工業(yè)廢水的鴨兒湖氧化塘系統(tǒng)，其作用主要是對葛化等3個(gè)排放的有機(jī)農(nóng)藥水、高濃度有機(jī)廢水，利用菌藻共生系統(tǒng)進(jìn)行有效的生化處理。工程于1978年8月竣工，并成立氧化塘管理處2024年7月22日羅朝暉164鴨兒湖氧化塘系統(tǒng)的運(yùn)行，有效地處理了葛化等3廠的有機(jī)農(nóng)藥廢水和高濃度有機(jī)廢水，改善了沿湖居民的灌溉用水和飲用水質(zhì)，使整個(gè)鴨兒湖地區(qū)水環(huán)境得以改善。加之5號塘漁業(yè)養(yǎng)殖收益，其環(huán)境、社會、經(jīng)濟(jì)效益特別顯著。但是，其1號塘的運(yùn)行情況也從技術(shù)上反映了菌藻共生系統(tǒng)為主的生化降解技術(shù)手段對葛化廢水中不溶性無機(jī)污染物（尤其是鈣質(zhì)無機(jī)物）的分解效果較差，且氧化塘最初設(shè)計(jì)也未考慮對無機(jī)物分解。

根據(jù)中科院水生所提供的報(bào)告，1980年1～10月鴨兒湖氧化塘5號塘出口水質(zhì)COD:31.5～85.5mg/l;對硫磷：0～0.032mg/l;樂果：0～0.024mg/l;六六六：0.01～0.09mg/l;有機(jī)磷:0～1.02mg/l。2024年7月22日羅朝暉1651980年后，葛化決定由原以生產(chǎn)農(nóng)藥為主轉(zhuǎn)變成為以生產(chǎn)燒堿、聚乙稀為主。到1991年上半年葛化最終完全停止了所有農(nóng)藥類產(chǎn)品的生產(chǎn)。至此，葛化的外排廢水水質(zhì)也隨之發(fā)生了根本性改變，即由原來以農(nóng)藥廢水為主，變成為以含無機(jī)污染物為主的基本原料化工廢水。1991年夏季，武漢地區(qū)連降大雨，為防止出現(xiàn)事故，建議葛化等3廠廢水暫停排入氧化塘。全廠廢水并網(wǎng)排江。省環(huán)境監(jiān)測中心站次年4月監(jiān)測結(jié)果表明，葛化排污口除PH值外，其余污染物達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)；排污口下游350米江段及武鄂邊界水質(zhì)均達(dá)到《地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》GB3838一88三類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。故可以結(jié)論，葛化排江污水未對長江葛化江段及鄂州江段造成影響。2024年7月22日羅朝暉166在人工控制條件下，將污水投配到土地上，通過土壤－微生物－植物系統(tǒng)，進(jìn)行一系列的物理、化學(xué)、物理化學(xué)和生物化學(xué)過程，使污水得到凈化的一種處理工藝。同時(shí)，水中的營養(yǎng)物質(zhì)和水分也得以循環(huán)利用。土地處理系統(tǒng)對于有機(jī)化合物尤其是有機(jī)氯和氨氮等有較好的去除效果。第二節(jié)污水的土地處理系統(tǒng)LandTreatmentSystem廢水土地處理可分為以凈化回收水資源為主要目的的土地滲濾和以利用水、肥資源為主要目的的污水灌溉2024年7月22日羅朝暉167污水土地處理系統(tǒng)的組成

1污水的預(yù)處理設(shè)備2污水的調(diào)節(jié)、貯存設(shè)備3污水的輸送、配布與控制設(shè)備4土地凈化田5凈化水的收集、利用系統(tǒng)其中，土地凈化田為整個(gè)系統(tǒng)的核心2024年7月22日羅朝暉168(1)物理過濾廢水流經(jīng)土壤，懸浮物被土壤孔隙過濾截留。(2)物理和化學(xué)吸附土壤中的粘土礦物顆粒能吸附水中分子，廢水中的各種離子因離子交換作用被置換吸附固定。(3)絡(luò)合反應(yīng)和化學(xué)沉淀廢水中的金屬離子能作為中心離子與土壤中的某些組分生成絡(luò)合物和螯合物，或生成硫化物、氨氧化物以及磷酸鹽、碳酸鹽等而被沉積于土壤中。(4)微生物的氧化分解土壤中種類繁多的大量微生物，能形成生物膜，對有機(jī)物有很強(qiáng)的降解轉(zhuǎn)化能力；在土壤表層，通風(fēng)條件好，有機(jī)物濃度高，生物氧化作用尤為強(qiáng)烈，屬于好氧生物處理帶，其深度大體在0.2～0.3m；好氣帶以下，依次分布著兼性和厭氧生物處理帶。一、土地處理系統(tǒng)的凈化機(jī)理2024年7月22日羅朝暉1691慢速滲濾系統(tǒng)SlowRateSystem(SR)

適用于滲水性能良好的土壤和蒸發(fā)量小、氣候濕潤的地區(qū)去除效果：

BOD可達(dá)95％以上，COD為90％，氮為80－90％二、污水土地處理系統(tǒng)的基本工藝2024年7月22日羅朝暉170

適用于滲透性非常好的土壤。污水周期性地進(jìn)行灌水和休灌。濾田表層處于厭氧-好氧交替運(yùn)行狀態(tài)。去除效果：

BOD可達(dá)95％以上，COD為91％，處理水BOD＜10mg/L；COD＜40mg/L；總氮為80％；磷65％2快速滲濾系統(tǒng)RapidInfiltrationSystem(RI)2024年7月22日羅朝暉171OverlandFlowSystem(OF)

適用于滲水性能較低的土壤地區(qū)，地表層是主要的處理場所。去除效果：

BOD可達(dá)90％以上，SS＞90％，氮為70－80％3地表漫流系統(tǒng)2024年7月22日羅朝暉172將污水投放到土壤經(jīng)常處于飽和狀態(tài)的且生長有蘆葦?shù)饶退参锏恼訚傻厣系姆椒煞譃椋禾烊粷竦叵到y(tǒng)人工潛流濕地處理系統(tǒng)5污水地下滲濾處理系統(tǒng)適用于少量污水的處理。4濕地處理系統(tǒng)WetlandSystem2024年7月22日羅朝暉173按土壤性質(zhì)、透水性、地形、作物種類、氣候條件、廢水處理的程度要求選擇工藝類型。主要工藝參數(shù)為負(fù)荷率三、污水土地處理系統(tǒng)

的工藝選擇與工藝參數(shù)2024年7月22日羅朝暉174在一定長寬比及底面有坡度的洼地中，由土壤和填料（如卵石等）混合組成填料床，污染水可以在床體的填料縫隙中曲折地流動，或在床體表面流動。人工濕地處理技術(shù)在床體的表面種植具有處理性能好、成活率高的水生植物（如蘆葦?shù)龋?，形成一個(gè)獨(dú)特的動植物生態(tài)環(huán)境，對污染水進(jìn)行處理。2024年7月22日羅朝暉175有機(jī)污染物：不溶性有機(jī)物通過濕地的沉淀、過濾作用，可以很快地被截留進(jìn)而被微生物利用；可溶性有機(jī)物則可通過植物根系生物膜的吸附、吸收及生物代謝降解過程而被分解去除。濕地床中的微生物也繁殖生長，通過對濕地床填料的定期更換及對濕地植物的收割而將新生的有機(jī)體從系統(tǒng)中去除。氮：無機(jī)氮可以直接被濕地中的植物吸收，用于植物蛋白質(zhì)等有機(jī)氮的合成磷：