城市污水處理概論課件

第6章城市污水處理概論

城市污水的組成：生活污水工業(yè)污（廢）水初期雨水城市污水的污染指標：感觀指標：濁、色、嗅、味、溫物理化學指標：pH、SS、BOD、COD、毒物指標生物指標：細菌總數、總大腸菌群數、病毒第6章城市污水處理概論城市污水的組成：1水體污染的分類及其危害

水體的物理性污染及危害（水溫、色度、SS）水體的無機物污染及危害氮、磷污染與水體富營養(yǎng)化重金屬污染及食物鏈的富集、遷移、轉化水體的有機物污染及危害有機物污染－微生物耗氧導致水質惡化油類污染－油膜覆蓋導致水生態(tài)惡化毒性有機物污染－對人類和水生物的危害水體的病原微生物污染及危害水體污染的分類及其危害水體的物理性污染及危害（水溫、色度、2城市污水處理的基本方法

城市污水的一級處理（物理處理）處理對象：懸浮物（SS）處理方法：篩濾截留，重力分離處理構筑物：格柵沉砂池沉淀池城市污水處理的基本方法城市污水的一級處理（物理處理）3城市污水處理的基本方法

城市污水的二級處理（生物處理）處理對象：膠體和溶解性有機物（BOD,COD）處理方法：好氧生物法處理構筑物：活性污泥法（傳統(tǒng)法，氧化溝，SBR）生物膜法（曝氣生物濾池，接觸氧化法）城市污水處理的基本方法城市污水的二級處理（生物處理）4城市污水處理的基本方法

城市污水的三級處理（深度處理）處理對象：氮、磷、SS和有機物（BOD,COD）處理方法：生物法，物化法處理構筑物：生物除磷脫氮系統(tǒng)，曝氣生物濾池，MBR混凝＋沉淀＋過濾（CMF）活性炭吸附過濾電滲析，反滲透城市污水處理的基本方法城市污水的三級處理（深度處理）5城市污水處理的基本方法

城市污水處理廠的污泥處理處理目的：減量，穩(wěn)定，綜合利用處理方法：物理法，化學法，生物法處理構筑物：濃縮池消化池污泥脫水機械沼氣利用設備城市污水處理的基本方法城市污水處理廠的污泥處理6城市污水處理的基本方法

典型的城市污水二級處理工藝流程圖城市污水處理的基本方法典型的城市污水二級處理工藝流程圖7第7章污水的物理處理

物理處理法的去除對象：粗大漂浮物懸浮物（SS）物理處理法常用工藝與設備篩濾截留——格柵，篩網，過濾重力分離——沉淀，上浮離心分離——離心機，旋流分離器第7章污水的物理處理物理處理法的去除對象：8格柵的類型及構造特點

位置（泵前，泵后）作用（保護水泵，去除SS）間隙（粗格柵，中格柵，細格柵）形狀（平面，曲面）清渣方式（手動，機械）格柵的類型及構造特點位置（泵前，泵后）9城市污水處理廠格柵的設計要點為了充分發(fā)揮格柵作用，應設兩道格柵；選用2臺以上運行可靠、易于維修的機械格柵；合理設計格柵間，考慮接管、切換、維修、清渣的要求；合理選擇設計參數，正確計算（確定）格柵斷面尺寸；正確計算柵渣量，合理確定清渣方式。城市污水處理廠格柵的設計要點為了充分發(fā)揮格柵作用，應設兩道格10沉淀的現象與分類

自由沉淀（平流沉砂池）絮凝沉淀（初沉池）擁擠沉淀（二沉池）壓縮沉淀（污泥濃縮池）沉淀的現象與分類自由沉淀（平流沉砂池）11Stokes公式及意義顆粒沉淀速度與密度差成正比，采用金屬鹽混凝劑使密度差增大有利于沉淀過程。顆粒沉淀速度與水的粘滯度成反比，水溫增高有利于沉淀過程。顆粒沉淀速度與顆粒直徑的平方成正比，通過混凝使顆粒直徑增大是改善沉淀過程的最有效途徑。Stokes公式及意義顆粒沉淀速度與密度差成正比，采用金屬鹽12理想沉淀池及重要推論表面負荷(q0)與設計沉速(u0)數值相等，單位與物理意義不同。顆粒沉淀分離效果取決于沉淀區(qū)面積，與沉淀時間和沉淀高度無關——淺池理論。根據淺池理論開發(fā)的斜板（管）沉淀池，可以大幅度提高沉淀池表面負荷。理想沉淀池及重要推論表面負荷(q0)與設計沉速(u0)數值相13沉砂池的類型及構造特點

平流式沉砂池淺池，平流，流速、時間控制工藝尺寸，重力沉砂；多斗貯砂，重力、水力排砂。曝氣沉砂池方形斷面，曝氣旋流，摩擦碰撞，強化分離，水流正交，擋板隔渣；坡底、邊槽集砂，移動式機械刮吸排砂。機械旋流沉砂池（鐘式沉砂池，多爾沉砂池）鐘形斷面，切向進水，機械旋流，強化分離；中心砂斗，氣提排砂。沉砂池的類型及構造特點平流式沉砂池14曝氣沉砂池構造原理示意圖

空氣管曝氣頭集砂槽I=0.1-0.5曝氣沉砂池構造原理示意圖空氣管曝氣頭集砂槽I=0.1-0.15曝氣沉砂池的設計與計算

按最大設計流量設計，池數和分格數應不少于2；選定沉砂池水力停留時間(1~3min)，計算總有效容積；選定沉砂池設計水平流速(0.1m/s)，計算總有效斷面積；選定沉砂池有效水深(2~3m)，計算池長和總寬度；根據寬深比要求(1~1.5)，確定池數或分格數；計算沉砂量(0.03L/m3)，校核沉砂斗容積，選擇排砂設備；選定氣水比(0.1~0.2)或曝氣強度，計算曝氣量；設計進、出水系統(tǒng)，空氣管路系統(tǒng)，選擇鼓風機和曝氣裝置。曝氣沉砂池的設計與計算按最大設計流量設計，池數和分格數應不16沉淀池的類型及構造特點

平流式沉淀池【斜板（管）沉淀池】豎流式沉淀池輻流式沉淀池三種沉淀池的特點及適用條件（表2－7－3）輻流式初沉池與二沉池的主要區(qū)別初沉池二沉池處理目的去除SS回收活性污泥SS濃度200-400mg/L2000-4000mg/L沉淀類型絮凝沉淀擁擠沉淀表面負荷1.5～3.0m3/m2.h1.0～1.5m3/m2.h設計沉速1.5～3.0m/h1.0～1.5m/h沉淀時間1.0～2.0h1.5～2.5h堰上負荷≤2.9L/s.m≤1.7L/s.m排泥方式間歇、重力連續(xù)、虹吸排泥機械半橋式刮泥機全橋式刮、吸泥機污泥含水率95～97%99～99.2%浮渣擋板必須設可不設沉淀池的類型及構造特點平流式沉淀池【斜板（管）沉淀池】初17輻流式沉淀池的設計與計算

確定沉淀池個數（不少于2個）；確定設計流量和表面負荷，計算單池面積；確定沉淀時間，計算有效水深并校核徑深比（6～12）；計算沉淀池總高度（保護高＋有效水深＋緩沖層高＋坡底落差＋污泥斗高）；計算污泥量，校核污泥斗容積；設計進水系統(tǒng)，排水系統(tǒng)，排泥系統(tǒng)，排渣系統(tǒng)輻流式沉淀池的設計與計算確定沉淀池個數（不少于2個）；18第8章污水的生物處理

活性污泥法的基本概念與工藝設計生物膜法的基本原理與工藝厭氧生物處理法的基本原理與工藝

生物除磷脫氮的基本原理與工藝城市污水的深度處理與再生回用

第8章污水的生物處理活性污泥法的基本概念與工藝設計198.1活性污泥法

活性污泥法的基本原理活性污泥法的主要設計參數

活性污泥法常用運行方式及工藝特征

活性污泥法處理工藝的新發(fā)展活性污泥法處理系統(tǒng)的工藝設計8.1活性污泥法活性污泥法的基本原理20活性污泥處理系統(tǒng)的基本流程

回流污泥剩余污泥預處理后的污水曝氣池空氣二沉池處理水回流污泥泵活性污泥處理系統(tǒng)的基本流程回流污泥剩余污泥預處理后的污水曝21活性污泥凈化污水的反應過程

回流污泥剩余污泥初期吸附（捕食）空氣處理水活性污泥污水氧化分解（代謝）絮凝沉淀（回收）空氣污泥活性污泥凈化污水的反應過程回流污泥剩余污泥初期吸附空氣處理22活性污泥生物代謝過程模式圖

分解代謝O2合成代謝代謝產物H2O,CO2,NH3能量微生物內源呼吸O2內源呼吸內源呼吸產物H2O,CO2,NH3微生物內源呼吸殘留物合成細胞物質C5H7NO2污水中有機物（CxHyOz）能量活性污泥生物代謝過程模式圖分解代謝O2合成代謝代謝產物能量23活性污泥增長曲線

對數增殖期減速增殖期內源呼吸期S(BOD)O2X(污泥)X0量時間0活性污泥增長曲線對數增殖期減速增殖期內源呼吸期S(BOD)24活性污泥法的主要設計參數

BOD負荷F/M（Ns，Nv）污泥齡（ts）——生物固體停留時間污泥容積指數（SVI）污泥濃度（X，Xr）污泥回流比（R）剩余污泥量（Qw）活性污泥法的主要設計參數BOD負荷F/M（Ns，Nv）25活性污泥法的主要設計參數

BOD污泥負荷（kgBOD5/kgMLSS.d）Q－設計流量V－曝氣池容積t－水力停留時間Sa

－進水BOD濃度Se

－出水BOD濃度X－曝氣池混合液污泥濃度K2

－有機物降解動力學常數f－MLVSS/MLSS＝0.75η

－BOD去除率活性污泥法的主要設計參數BOD污泥負荷（kgBOD5/k26活性污泥法的主要設計參數

污泥齡（d）——生物固體停留時間(SRT)活性污泥法的主要設計參數污泥齡（d）——生物固體停留時間(27活性污泥法的主要設計參數

BOD負荷與污泥齡的關系低負荷一般負荷高負荷污泥負荷<0.10.2~0.5>1.5污泥齡20～305～150.2～2.5活性污泥法的主要設計參數BOD負荷與污泥齡的關系低負荷一般28活性污泥法的主要設計參數

污泥容積指數（mL/g）SVI是判斷活性污泥沉降性能和生物活性的指標，正常活性污泥的SVI應在80－150之間，一般為120左右；SVI<80，說明活性污泥中無機成分增多，活性降低；SVI>150，說明活性污泥沉降性能變差，有膨脹趨勢；污泥負荷為1左右時，SVI急劇增大，污泥極易膨脹，設計時應盡量避開這一負荷范圍。活性污泥法的主要設計參數污泥容積指數（mL/g）SVI是判29活性污泥法的主要設計參數

污泥濃度（g/L，kg/m3）活性污泥法的主要設計參數污泥濃度（g/L，kg/m3）30活性污泥法的主要設計參數

污泥回流比SVI，X，Xr，R之間的關系SVIXr(mg/L)下列X值(mg/L)時的回流比(R)15002000300040005000600080150000.110.150.250.360.500.66120100000.180.250.430.671.001.5015080000.240.330.601.001.703.00活性污泥法的主要設計參數污泥回流比SVI，X，Xr，R之31活性污泥法的主要設計參數

剩余污泥量(m3/d)活性污泥法的主要設計參數剩余污泥量(m3/d)32活性污泥法常用運行方式傳統(tǒng)活性污泥法處理系統(tǒng)（普通曝氣）階段曝氣活性污泥法處理系統(tǒng)吸附－再生活性污泥法處理系統(tǒng)延時曝氣活性污泥法處理系統(tǒng)完全混合活性污泥法處理系統(tǒng)深井曝氣活性污泥法處理系統(tǒng)純氧曝氣活性污泥法處理系統(tǒng)活性污泥法常用運行方式傳統(tǒng)活性污泥法處理系統(tǒng)（普通曝氣）33活性污泥法常用運行方式的主要工藝特征

類別主要工藝特征普通曝氣推流式，長方折流廊道形，污泥增長曲線上某一段，曝氣池與二沉池分建，鼓風曝氣階段曝氣推流式，長方折流廊道形，多點進水或漸減曝氣，改善傳統(tǒng)活性污泥法存在的負荷不均和需氧--供氧失調的弊端吸附再生推流式，長方折流廊道形，進水口在曝氣池中部某一點，充分利用活性污泥的初期吸附能力，提高效率，減少體積延時曝氣推流式，長方折流廊道形，污泥增長曲線末端，污泥負荷低，停留時間長，出水水質好，剩余污泥量少且穩(wěn)定完全混合完全混合，圓或方形，污泥增長曲線上某一點，曝氣池與二沉池合建，表面曝氣深井曝氣圓形深井構造，曝氣提升循環(huán)流動，氧利用率高，高效高負荷純氧曝氣多室串聯，密閉純氧曝氣，氣體循環(huán)，氧利用率高，混合液濃度高，容積負荷高，污泥沉降性能好，剩余污泥量少活性污泥法常用運行方式的主要工藝特征類別主要工藝特征普34活性污泥增長曲線與運行方式

對數增殖期減速增殖期內源呼吸期S(BOD)O2X(污泥)X0量時間0延時曝氣完全混合普通曝氣活性污泥增長曲線與運行方式對數增殖期減速增殖期內源呼吸期S35氧化溝處理系統(tǒng)的基本流程

回流污泥剩余污泥預處理后的污水污泥處理水污泥泵房二沉池氧化溝轉刷氧化溝處理系統(tǒng)的基本流程回流污泥剩余污泥預處理后的污水污泥36氧化溝處理系統(tǒng)的主要特點

常用工藝類型：（三溝式，Carrousel,Orbal)構造方面：環(huán)狀溝渠型，池長可達百米以上，水深2～6m；多溝并行或交替工作時，設自動控制配水裝置；出水采用可升降溢流堰調節(jié)水位或控制水流方向。流態(tài)方面：循環(huán)流，介于完全混合與推流之間；獨特的流態(tài)有利于活性污泥的生物絮凝和生物脫氮。工藝方面：BOD負荷低，污泥齡長，抗沖擊負荷能力強；可不設初沉池，剩余污泥量少，污泥達到好氧穩(wěn)定；可不再單設二沉池，省卻污泥回流設施。

氧化溝處理系統(tǒng)的主要特點常用工藝類型：（三溝式，Carro37SBR處理系統(tǒng)的工作原理

空氣處理水進水時段進水曝氣時段沉淀時段排水時段閑置時段空氣SBR處理系統(tǒng)的工作原理空氣處理水進水時段進水曝氣時段沉淀38SBR處理系統(tǒng)的主要特點

常用工藝類型：(CASS,ICEAS,DAT-IAT）通過時間上的推流排序，在同一反應器內完成活性污泥處理過程；工藝組成簡單，無需二沉池和污泥回流設備，建設費用和運行費用降低；污泥的SVI值低，沉淀性能好，不易膨脹；通過對運行方式的調節(jié)，可在同一反應器內實現除磷脫氮；應用電動閥門、液位計和PLC等自控儀表，可實現工藝過程自動化控制。SBR處理系統(tǒng)的主要特點常用工藝類型：(CASS,ICE39活性污泥法的曝氣系統(tǒng)

曝氣的作用（供氧，混合攪拌）雙膜理論及影響氧轉移效率的主要因素曝氣方式與曝氣設備鼓風曝氣（鼓風機，空氣擴散裝置）機械充氧（葉輪攪拌器，曝氣轉刷）衡量曝氣設備技術性能的主要指標動力效率（EP）氧利用效率（EA）氧轉移效率（EL）－充氧能力活性污泥法的曝氣系統(tǒng)曝氣的作用（供氧，混合攪拌）40鼓風曝氣系統(tǒng)空氣量計算

需氧量計算：曝氣池內溶解氧飽和度：標準狀態(tài)下需氧量：實際供氣量：鼓風曝氣系統(tǒng)空氣量計算需氧量計算：曝氣池內溶解氧飽和度：標41活性污泥處理系統(tǒng)的工藝設計

選定處理工藝及流程確定主要工藝設計參數曝氣池容積計算與工藝設計需氧量、供氣量及曝氣系統(tǒng)的計算與工藝設計回流污泥量、剩余污泥量及污泥回流系統(tǒng)的計算與工藝設計二沉池池型的選定、容積的計算與工藝設計活性污泥處理系統(tǒng)的工藝設計選定處理工藝及流程428.2生物膜法

生物膜法的基本原理生物膜法的典型工藝及工藝特征

生物膜法處理工藝的新發(fā)展生物膜法處理系統(tǒng)的工藝設計8.2生物膜法生物膜法的基本原理43生物膜法的典型工藝

生物濾池（滴灑濾池）生物轉盤（回轉式生物接觸器）生物接觸氧化（浸沒式生物濾池）曝氣生物濾池生物移動床生物流化床生物膜法的典型工藝生物濾池（滴灑濾池）44生物膜法與活性污泥法的最大區(qū)別生物膜法與活性污泥法最大的區(qū)別在于生物載體（填料）的引入。由于生物載體是人為提供的，所以載體的形狀、性質、填充方式等也可根據需要人為地進行選定，這就使得生物膜法單元設施比活性污泥法更具有靈活性、多樣性和創(chuàng)造性。生物膜法與活性污泥法的最大區(qū)別生物膜法與活性污泥法最大的區(qū)別45生物膜法的主要工藝特征

生物膜法活性污泥法起源土壤自凈的人工化水體自凈的人工化生長方式附著在填料表面，固定生長分散在水中，懸浮生長生物群體外觀膜狀覆蓋絮狀污泥生物相種類多，食物鏈長，微生物生長不受世代時間限制種類少，食物鏈短，微生物生長受泥齡限制生物量10000－60000mg/L，抗沖擊負荷能力強，單位池容處理能力大2000－3000mg/L，抗沖擊負荷能力差單位池容處理能力低攝食方式移動、接觸、傳遞分散、混合、接觸二沉池作用澄清回收活性污泥運行管理簡單，能耗低復雜，能耗高生物膜法的主要工藝特征生物膜法活性污泥法起源土壤自凈的人工46生物膜形成的基本要素生物載體（填料）：固體表面（礫石，焦炭，石英砂，陶粒，塑料板、管、環(huán)，化學纖維絲、束、團）污水（營養(yǎng)物質）：BOD,N,P空氣（溶解氧）：DO微生物：細菌＋真菌＋原生動物＋后生動物＋小型昆蟲在有氧的條件下，使污水與生物載體表面對流接觸，經過一段時間后，生物載體表面被一層膜狀活性污泥——生物膜所覆蓋，這一過程工程上稱為生物掛膜。生物膜從形成到成熟，經歷潛伏和生長兩個階段。一般的城市污水，在20℃左右的溫度條件下，這一過程大致需要30天左右。生物膜形成的基本要素生物載體（填料）：固體表面（礫石，焦炭，47生物膜的構造和代謝工況

生物載體、污水、空氣的對流接觸：養(yǎng)料（污水中的有機物，空氣中的氧）的傳遞：好氧代謝產物的傳遞：（CO2，H2O，NH3+…….）生物膜的增殖，厭氧層形成：厭氧代謝產物的傳遞：（CH4，H2S，N2……）生物膜的老化、脫落和更新：生物膜的構造和代謝工況生物載體、污水、空氣的對流接觸：48生物膜脫落的主要原因

生物膜過厚，營養(yǎng)物質不能到達，微生物處于內源呼吸或死亡，生物膜附著力減弱；生物膜內側厭氧層代謝產物傳遞過程中的氣體頂托作用；生物膜中小型昆蟲的穿鑿蠕動，使生物膜松動脫落；水力剪切、沖刷作用造成生物膜松動脫落。

生物膜脫落的主要原因生物膜過厚，營養(yǎng)物質不能到達，微生物處49生物濾池的基本構造

池體：填充、圍護、承托濾料，風筒作用濾料：生物載體，為微生物生長，微生物、污水、空氣對流接觸提供巨大表面積和孔隙布水裝置：向濾池表面均勻灑布污水（固定式，旋轉式）集、排水裝置：收集、排除處理后污水，保證良好通風條件生物濾池的基本構造池體：填充、圍護、承托濾料，風筒作用50生物濾池的類型與發(fā)展

生物濾池工藝發(fā)展的原因：占地面積大濾料堵塞濾池蠅干臭味

生物濾池普通生物濾池高負荷生物濾池塔式生物濾池的工藝類型：

生物濾池的類型與發(fā)展生物濾池工藝發(fā)展的原因：生物濾池生物濾51生物濾池的動力學特征

污水沿濾池高度自上而下滴落，污水BOD濃度沿濾池高度自上而下變化，相當于推流式活性污泥工藝。有機物負荷：上高，下低生物膜分布：上厚，下薄生物相分布：上低級，下高級

生物濾池的動力學特征污水沿濾池高度自上而下滴落，污水BOD52生物濾池的主要工藝特征

工藝特征普通生物濾池高負荷生物濾池塔式生物濾池池體構造圓形，磚石砌筑圓形，磚石砌筑或鋼筋混凝土結構圓形，矩形，鋼筋混凝土結構濾料材料礫石，爐渣，焦炭天然或塑料濾材輕型塑料濾材波紋板蜂窩管粒徑25－40mm(工作層)40－70mm(工作層)70－100mm(承托層)70－100mm(承托層)高度1.5－2.0m2.0m8－24m布水方式固定噴嘴，間歇旋轉布水器，連續(xù)固定或旋轉供氧方式自然通風自然通風自然通風處理水回流不回流回流回流負荷特征低負荷高負荷高負荷容積負荷0.15－0.3kg/m3.d0.5－1.2kg/m3.d1－2kg/m3.d水量負荷1－3m3/m2.d10－30m3/m2.d80－200m3/m2.d生物濾池的主要工藝特征工藝特征普通生物濾池高負荷生物濾池塔53高負荷生物濾池的主要特征

處理水回流處理水回流的主要作用：稀釋進水，控制進水BOD濃度（<200mg/L），保證處理效果。增大水力負荷，強化水力沖刷作用，防止填料堵塞，加速生物膜更新，抑制厭氧層發(fā)育，使生物膜經常保持較高的活性。抑制濾池蠅的孳生和臭味的散發(fā)。高負荷生物濾池的主要特征處理水回流54高負荷生物濾池的主要特點優(yōu)點：簡單易行，造價低自然通風，運行費用低負荷高，處理效果好，濾料堵塞、濾池蠅等問題得到改善缺點：占地面積大（由于通風供氧的需要，濾料高度受限）處理水大量回流，運行成本增大濾料堵塞，工作環(huán)境差的問題有所改善，但未能根除高負荷生物濾池的主要特點優(yōu)點：55高負荷生物濾池的典型工藝流程

高負荷生物濾池的典型工藝流程56高負荷生物濾池

進水濃度的確定

物料衡算：

兩邊除Q：

代入回流比：

進水濃度：

高負荷生物濾池

進水濃度的確定物料衡算：兩邊57高負荷生物濾池的設計計算

濾池面積：（水力負荷NQ）

濾池容積：（BOD容積負荷NV）

濾池高度：

輔助設備設計：布水裝置排水裝置通風裝置

高負荷生物濾池的設計計算濾池面積：（水力負荷NQ）58生物轉盤的工作原理生物膜的形成（載體－污水－溶解氧－微生物）污水的凈化（接觸－吸附－傳遞－生物代謝）生物膜的增殖代謝（增厚－分層－脫落更新）盤片轉動的作用充氧攪拌混合增強傳質攜帶水

生物轉盤的工作原理生物膜的形成（載體－污水－溶解氧－微生物）59生物轉盤的主要優(yōu)點生物濃度高（40000－60000mg/L），處理效果好生物相分級生長，各級可培育相應的優(yōu)勢菌群，可進行深度處理污泥齡長，生物多樣化，食物鏈長，剩余污泥量少，無污泥膨脹耐沖擊負荷能力強，可承受高濃度污水可改變轉速調節(jié)充氧效果，控制生物膜厚度，運行管理簡便能耗低

生物轉盤的主要優(yōu)點生物濃度高（40000－60000mg/L60生物轉盤的主要缺點占地大（盤片直徑限制氧化槽深度）盤片內外緣線速度不均，生物膜厚度，充氧、接觸、水力沖刷不均衡不宜建在室外，特別是北方寒冷地區(qū)造價高（材料多，價格貴），對生產加工要求高（轉軸易撓曲變形）生物轉盤的主要缺點占地大（盤片直徑限制氧化槽深度）61生物轉盤的設計計算負荷計算法：BOD負荷（NA）：10－40gBOD5/m2.d容積面積比（G）：5－9L/m2

水力停留時間（t）：>2.5h經驗公式計算法：經驗圖表計算法：（教材、設計手冊）

生物轉盤的設計計算負荷計算法：62生物接觸氧化法的

工作原理

池內填充生物載體（填料），污水淹沒填料，池底通入空氣曝氣，充氧、攪拌、三相對流接觸、傳遞，通過填料表面生物膜的代謝作用，使污水得到凈化。構造形式與生物濾池相近，但填料全部淹沒在水中，所以又稱為“淹沒式生物濾池”。運行方式與曝氣池相似，只是在池內人為提供微生物棲息生長的填料，所以又稱為“接觸曝氣法”。實質上，生物接觸氧化是一種介于活性污泥法和生物濾池之間的生物處理技術，兼具兩者的特點，所以也稱為“懸浮－附著生物接觸氧化法”。生物接觸氧化法的

工作原理池內填充生物載體（填料），污水淹63生物接觸氧化法的主要特點

優(yōu)點：兼具活性污泥法和生物膜法的主要優(yōu)點，由于生物載體（填料）的不斷革新、變化，使該工藝更具靈活性、多樣性。填料表面微生物固定生長，生物相豐富，食物鏈長，能夠生長氧化能力強的球衣菌屬絲狀菌而不發(fā)生污泥膨脹。懸浮、附著微生物共存，生物濃度高（>10000mg/L），處理能力大，耐沖擊負荷能力強。氣、液、固三相混合接觸，加之填料的分割作用，水流狀態(tài)好，氧利用率高。不產生濾池蠅和臭氣，操作簡單，運行管理方便。適用于工業(yè)廢水處理和污水深度處理。生物接觸氧化法的主要特點優(yōu)點：64生物接觸氧化法的主要特點缺點：如果設計運行不當，填料易堵塞；布水、布氣不易均勻；由于大量填料的使用，造價較高。常用填料：剛性固定填料：塑料、玻璃鋼，蜂窩管、波紋板，軟性固定填料：有機合成纖維束半軟性固定填料：塑料片、軟纖維結合（盾形組合填料），彈性填料，自旋轉填料輕型移動填料：塑料，比重接近水，空心球，空心環(huán)，廢棄飲料瓶生物接觸氧化法的主要特點缺點：65生物接觸氧化池的設計計算

BOD容積負荷（Nw）：1.0－5.0kgBOD/m3.d填料有效容積

式中：Q——

日平均污水量，m3/d S0——

原污水BOD濃度，mg/L水力停留時間（HRT）：2.0－4.0h生物接觸氧化池的設計計算BOD容積負荷（Nw）：1.0－566生物接觸氧化法的工程應用

小區(qū)生活污水處理：地埋式污水處理設備中水回用工業(yè)廢水處理：印染廢水處理食品釀造廢水處理石油化工廢水處理生物制藥廢水處理畜禽養(yǎng)殖廢水處理生物接觸氧化法的工程應用小區(qū)生活污水處理：67生物接觸氧化法的發(fā)展

生物接觸氧化法工藝發(fā)展的原因：采用顆粒濾料，增大比表面積，提高處理能力解決濾料堵塞問題提高處理效率，設備小型化、工業(yè)化接觸氧化池生物生物濾池曝氣生物移動床生物接觸氧化法的工藝進展：

生物流化床生物接觸氧化法的發(fā)展生物接觸氧化法工藝發(fā)展的原因：接觸氧化68曝氣生物濾池的

主要特點和工程應用

主要特點：氣、液、固三相對流接觸，氧的轉移率高，動力消耗低。具有截留懸浮物和脫落生物膜的凈化功能，無需二沉池。采用3－5mm的顆粒濾料（石英砂，陶粒，活性炭等），比表面積大，生物濃度高（8000－23000mg/L），處理效果好。無需污泥回流，也無污泥膨脹之慮，維護管理方便。工程應用：微污染水處理污水深度處理工業(yè)廢水處理（造紙，食品，制藥）

曝氣生物濾池的

主要特點和工程應用主要特點：698.5污水的深度處理與回用

城市污水經二級生物處理（活性污泥法、生物膜法）后的出水中，還含有相當數量的污染物質，如：BOD、COD、SS、氮、磷、重金屬等。二級處理出水排入湖泊、水庫、景觀河道等緩流水體，會導致水體的富營養(yǎng)化；二級處理出水排入水產養(yǎng)殖等具有較高經濟價值的水體，會導致水質惡化，使其遭到破壞；二級處理出水水質不能滿足回用要求。要使污水處理水質滿足以上要求，必須在二級生物處理的基礎上，進行深度處理。8.5污水的深度處理與回用城市污水經二級生物處理（活性70污水深度處理的對象、

目標與技術處理目的處理對象水質指標主要處理技術排放水體再生回用有機物懸浮狀態(tài)SS混凝沉淀、過濾溶解狀態(tài)BODCODTOC膜生物反應器活性炭吸附臭氧氧化防止富營養(yǎng)化植物性營養(yǎng)鹽類氮T－NNH3－N吹脫、折點氯化生物脫氮磷PO4－PT－P混凝沉淀生物除磷再生回用微量成分溶解性無機物無機鹽類電導率Mg、Ca、Cl離子反滲透、電滲析離子交換微生物細菌、病毒氧化、消毒污水深度處理的對象、

目標與技術處理目的處理對象水質指標主要71懸浮物的去除混凝沉淀過濾

砂濾微濾反滲透1A10A100A1000A1μ10μ100μ1mm離子高分子粒子蛋白質細菌懸浮物粒徑與處理技術的選擇懸浮物的去除混凝沉淀砂濾微濾反滲透1A10A100A100072溶解性物質的去除溶解性有機物的去除膜－生物反應器（MBR）活性炭吸附臭氧氧化溶解性無機鹽類的去除反滲透電滲析離子交換

溶解性物質的去除溶解性有機物的去除73致病微生物的去除（消毒）污水消毒技術的優(yōu)缺點比較及選擇消毒方法優(yōu)點缺點適用條件液氯效果可靠，設備簡單，投量準確，價格便宜。余氯和氯化合物對水生物有毒害作用，部分氯化合物有致癌作用大、中型污水處理廠臭氧消毒效率高去除有機物、色、味投資大、成本高設備管理復雜衛(wèi)生條件要求高的污水處理廠次氯酸鈉現場生產，直接投配，使用方便，易于控制。次氯酸鈉發(fā)生器和投配設備設備管理復雜中、小型污水處理廠紫外線消毒效率高安全方便電能消耗大管網中再污染問題小型污水處理廠致病微生物的去除（消毒）污水消毒技術的優(yōu)缺點比較及選擇消毒方74生物脫氮原理生物脫氮過程：含氮化合物硝化反應過程氧NO-3N2硝化細菌碳反硝化細菌反硝化反應過程生物脫氮原理生物脫氮過程：含氮硝化反應過程氧NO-3N2硝化75影響硝化反硝化反應過程的主要因素硝化反應反硝化反應細菌特征硝化菌是化能自養(yǎng)菌，生理活動不需要有機性營養(yǎng)物質反硝化菌是異養(yǎng)兼性厭氧菌，在無氧條件下進行生命代謝活動反應機理從CO2獲取碳源，從無機物的氧化中獲取能量以硝酸氮為電子受體，以有機碳為電子供體，使硝酸鹽還原碳源要求混合液中有機物含量不應過高，BOD＜20mg/L混合液中有機物含量不應過低，BOD/T-N≮3－5，當碳源不足時，應考慮外加碳源（甲醇）溶解氧要求氧是硝化反應的電子受體，DO≮1mg/L反應器內溶解氧較高時，反硝化菌將利用氧進行呼吸，阻礙硝酸氮的還原，DO≯0.5mg/LpH要求硝化菌對pH值變化敏感，最佳pH值：8.0－8.4反硝化菌對pH值變化敏感，最佳pH值：6.5－7.5，當pH值高于8或低于6時，反硝化速率降低溫度要求適宜溫度：20－30℃，低于5℃時，硝化反應停止適宜溫度：20－40℃，低于15℃時，反硝化速率降低污泥齡增殖緩慢，污泥齡30d以上污泥齡無特殊要求影響硝化反硝化反應過程的主要因素硝化反應反硝化反應細菌特征硝76A/O前置生物脫氮工藝N2污泥回流剩余污泥原污水曝氣池空氣沉淀池處理水脫氮池內回流A/O前置生物脫氮工藝N2污泥回流剩余污泥原污水曝氣池空氣沉77A/O前置生物脫氮工藝的主要特點流程簡單，裝置少，勿需外加碳源，適用于現有推流式曝氣池的改造，建設費用和運行費用均較低。反硝化反應產生的堿度可補償硝化反應所需堿度的一半左右，處理城市污水時，不必投堿調節(jié)pH值。硝化曝氣池在后，反硝化反應過程殘留的有機物在硝化段進一步去除，提高了處理水水質，勿需增建后曝氣池。在處理水中含有一定濃度的硝酸鹽，如果沉淀池運行不當，會發(fā)生反硝化反應，造成污泥上浮，使出水水質惡化。如欲提高脫氮率，必須加大內循環(huán)比，使運行費用增高。內循環(huán)液溶解氧較高，破壞A段缺氧狀態(tài)，影響脫氮效果。A/O前置生物脫氮工藝的主要特點流程簡單，裝置少，勿需外加碳78A/O前置生物脫氮工藝的主要設計參數水力停留時間（HRT）：硝化反應需時較長，一般不應該低于6h；反硝化需時較短（2h），兩段容積比一般為3：1。內循環(huán)比（R）：內循環(huán)回流比不僅影響脫氮效果，而且影響動力消耗，是一項非常重要的設計參數。為了保證脫氮效果，一般內循環(huán)回流比不宜低于200％，最高為600％。MLSS值：反應池內MLSS應在3000mg/L以上，低于此值，脫氮效果顯著降低。生物固體停留時間（污泥齡）：30d以上氮負荷（N/MLSS）：≯0.03kgN/kgMLSS.d進水總氮濃度：≯30mg/LA/O前置生物脫氮工藝的主要設計參數水力停留時間（HRT）：79生物除磷原理聚磷菌對磷的攝取和釋放過程：厭氧放磷過程H3PO4能量好氧聚磷過程H3PO4聚磷菌能量好氧條件厭氧條件生物除磷原理聚磷菌對磷的攝取和釋放過程：厭氧放磷過程H3PO80Phostrip生物除磷工藝剩余污泥原污水曝氣池空氣沉淀池處理水污泥回流脫磷污泥回流石灰沉淀池脫磷水混凝池除磷池含磷污泥含磷污泥脫磷水回流Phostrip生物除磷工藝剩余污泥原污水曝氣池空氣沉淀池處81A2/O同步生物脫氮除磷工藝N2污泥回流（含磷污泥）剩余污泥原污水曝氣池空氣沉淀池處理水缺氧池厭氧池氨化、放磷脫氮除BOD、硝化、吸收磷內回流（200％）A2/O同步生物脫氮除磷工藝N2污泥回流（含磷污泥）剩余污泥82城市污水的再生與回用

為了解決困擾人類發(fā)展的水資源短缺問題，開發(fā)新的可利用水源成為世界各國普遍關注的問題。再生廢水的城市回用城市景觀城市綠化市政雜用水再生廢水的工業(yè)回用工業(yè)冷卻水鍋爐補給水工藝用水再生廢水的農業(yè)回用農業(yè)灌溉漁牧用水城市污水的再生與回用為了解決困擾人類發(fā)展的水資源短缺問題，83污水再生回用水質標準

《城市污水再生利用景觀環(huán)境用水水質》 (GB/T18921-2002)《城市污水再生利用城市雜用水水質》 (GB/T18920-2002)《農田灌溉水質標準》 (GB5084-92)污水再生回用水質標準《城市污水再生利用景觀環(huán)境用水水質》84污水再生回用處理技術以二級處理出水為原水的傳統(tǒng)處理工藝:二級處理出水消毒劑沉淀池混凝劑回用水混凝池污泥清水池濾池污水再生回用處理技術以二級處理出水為原水的傳統(tǒng)處理工藝:二級85污水再生回用處理技術以二級處理出水為原水的CMF處理工藝:二級處理出水消毒劑沉淀池混凝劑回用水混凝池污泥清水池連續(xù)微濾裝置污水再生回用處理技術以二級處理出水為原水的CMF處理工藝:二86污水再生回用處理技術直接處理污水的MBR處理工藝:空氣MBR生物池污水消毒劑回用水清水池調節(jié)池MembraneBio-Reactor污水再生回用處理技術直接處理污水的MBR處理工藝:空氣MBR87第9章污泥的處理污水處理過程中產生的污泥量大（城市二級污水處理廠產生的污泥量約占處理水量的0.3%－0.5%，按含水率97％計）、濃度高（含水率99－95%）、成分復雜（有機物、無機物、細菌、病原微生物、重金屬）、危害大（腐化發(fā)臭，二次污染），必須及時有效地進行處理和處置。污泥處理的目的是使污泥減量化、無害化及資源化。保證污水處理廠的正常運行；使易腐化發(fā)臭的有機物得到穩(wěn)定處理并妥善處置；使有毒有害物質得到妥善處置；使有用物質得到回收或綜合利用。

第9章污泥的處理污水處理過程中產生的污泥量大（城市二級污88污泥處理的工藝流程污泥濃縮機械脫水最終處置污泥濃縮自然干化堆肥農肥污泥濃縮自然干化最終處置消化污泥濃縮機械脫水最終處置消化污泥濃縮機械脫水干燥焚燒消化最終處置污泥處理的工藝流程污泥濃縮機械脫水最終處置污泥濃縮自然干化89污泥的來源與分類泥渣：格柵、沉砂池、初沉池（浮渣）、氣浮池（浮渣）污泥：初次沉淀污泥：初次沉淀池剩余活性污泥：二次沉淀池（活性污泥法）腐殖污泥：二次沉淀池（生物膜法）消化污泥：消化池化學污泥：化學沉淀池（混凝沉淀，物化除磷）污泥的來源與分類泥渣：格柵、沉砂池、初沉池（浮渣）、氣浮池90污泥的性質指標污泥的含水率；污泥的比重（一般情況下以1計）；污泥中的揮發(fā)性固體與灰分；污泥中的重金屬離子含量；污泥中的肥分；污泥的可消化程度。污泥的性質指標污泥的含水率；91污泥的含水率式中：V1，V2——分別表示污泥濃縮前后的體積，m3W1，W2——分別表示污泥濃縮前后的固體重量，kgC1，C2——分別表示污泥濃縮前后的固體濃度，g/m3P1，P2——分別表示污泥濃縮前后的含水率，%含水率的定義：污泥中所含水分的重量與污泥總重量之比的百分數（P）。物料衡算，污泥比重按1計。

污泥的含水率式中：含水率的定義：污泥中所含水分的重量與污泥92常見污泥的含水率污泥種類含水率（%）范圍代表值初沉污泥88－9695剩余活性污泥（二沉污泥）98.5－99.599.2重力濃縮后的初沉污泥88－9492重力濃縮后的混合污泥90－9796氣浮池污泥94－9796消化池污泥93－97.596常見污泥的含水率污泥種類含水率（%）范圍代表值初沉93常用污泥脫水方法及效果脫水方法脫水裝置脫水后含水率(%)脫水后狀態(tài)濃縮法重力、氣浮、離心95－97近似糊狀自然干化法自然干化場、曬砂場70－80泥餅狀機械脫水真空吸濾法真空轉鼓、真空轉盤60－80泥餅狀壓濾法板框壓濾機45－80泥餅狀滾壓帶濾法滾壓帶式壓濾機78－86泥餅狀離心法離心脫水機80－85泥餅狀干燥法各種干燥設備10－40粉狀、粒狀焚燒法各種焚燒設備0－10灰渣狀常用污泥脫水方法及效果脫水方法脫水裝置脫水后含水率(%)脫94間歇式污泥重力濃縮池間歇式濃縮池具有構造簡單，運行可靠，濃縮效果好的特點，特別適用于中小型污水處理廠。間歇式濃縮池的主要設計參數是濃縮時間，時間太短，則不能保證濃縮效果；時間太長，池容增大且可能由于污泥厭氧而破壞濃縮過程。一般，濃縮時間取10－12小時。

間歇式污泥重力濃縮池間歇式濃縮池具有構造簡單，運行可靠，濃95間歇式污泥重力濃縮池間歇式污泥重力濃縮池示意圖進泥排泥上清液間歇式污泥重力濃縮池間歇式污泥重力濃縮池示意圖進泥排泥上清液96連續(xù)式污泥重力濃縮池連續(xù)式污泥重力濃縮池的池型類同于污水處理中的二次沉淀池，一般采用豎流式或輻流式，適用于大型污水處理廠。濃縮池高度：一般采用4m。濃縮池水力停留時間：一般采用10－16小時。固體通量：30－60kg/m2.d水力負荷：0.2-0.4m3/m2.h（剩余污泥）連續(xù)式污泥重力濃縮池連續(xù)式污泥重力濃縮池的池型類同于污水處97連續(xù)式污泥重力濃縮池連續(xù)式污泥重力濃縮池工況示意圖上清液區(qū)阻滯區(qū)固體濃度壓縮區(qū)QeCeQ0C0QuCuuii連續(xù)式污泥重力濃縮池連續(xù)式污泥重力濃縮池工況示意圖上清液區(qū)98污泥的自然干化污泥在自然條件下，由于滲濾、蒸發(fā)等作用而使污泥脫水干化的方法稱為自然干化，用于污泥自然干化的構筑物稱為污泥干化場。污泥自然干化法簡便易行，投資少，運行管理費用低。但是，污泥干化場占地面積大，衛(wèi)生條件差，對周圍環(huán)境影響較大。污泥的自然干化污泥在自然條件下，由于滲濾、蒸發(fā)等作用而使污99污泥的機械脫水污泥機械脫水是以過濾介質兩面的壓力差作為推動力，使污泥水分被強制通過過濾介質，形成濾液，而固體顆粒則被過濾介質截留，形成濾餅，從而達到污泥脫水的目的。造成壓力差推動力的方法有四種：污泥自身重力，如帶式壓濾機的重力脫水段。在過濾介質的一面造成負壓，如真空吸濾脫水機。加壓污泥使水分通過過濾介質，如壓濾脫水機。造成離心力使固-液分離，如離心脫水機。

污泥的機械脫水污泥機械脫水是以過濾介質兩面的壓力差作為推動100污泥的機械脫水污泥預處理的主要方法：化學調節(jié)法：向污泥中投加混凝劑，使污泥顆粒脫穩(wěn)凝聚，提高脫水性能?；炷齽┩读繎ㄟ^實驗篩選確定。熱處理法：在高壓下加熱污泥，破壞結合水與污泥顆粒之間的聯系，使污泥顆粒在高溫高壓下溶解或水解，從而把細胞破壞并釋放胞內水分，改善污泥脫水性能。 加熱溫度：180－200℃，加熱時間：20－60分鐘其它預處理方法：凍-融法；淘洗法；惰性物質添加法：煤灰，鋸末，纖維等。污泥的機械脫水污泥預處理的主要方法：101污泥的機械脫水污泥脫水機械：

真空轉鼓過濾機： 可連續(xù)生產，可自動控制，操作方便，運行平穩(wěn)。 附屬設備多，工序復雜，濾布易堵塞。板框壓濾機： 構造簡單，過濾推動力大，適用于各種污泥。 不能連續(xù)生產。污泥的機械脫水污泥脫水機械：板框壓濾機：102污泥的機械脫水污泥脫水機械：滾壓帶式過濾機： 連續(xù)生產，操作方便，自動控制，衛(wèi)生條件好。 對預處理要求高，必須使用高分子絮凝劑。

離心脫水機： 連續(xù)生產，操作方便，自動控制，衛(wèi)生條件好，占地面積小。 對預處理要求高，必須使用高分子絮凝劑。

污泥的機械脫水污泥脫水機械：離心脫水機：103污泥的干燥與焚燒污泥經脫水、干化后，含水率仍較高，體積較大，為便于污泥最終處置，可進行干燥處理或焚燒。污泥經干燥處理后，含水率可降至20%左右。污泥經焚燒處理后，含水率可降至0，體積很小，性質穩(wěn)定，便于運輸，可進行綜合利用或最終處置。污泥干燥的主要設備是回轉圓筒式干燥器。常用的污泥焚燒設備有回轉焚燒爐、多段焚燒爐和流化床焚燒爐等。污泥的干燥與焚燒污泥經脫水、干化后，含水率仍較高，體積較大104污泥的穩(wěn)定處理污泥的厭氧消化污泥的好氧消化污泥堆肥污泥的石灰穩(wěn)定污泥的穩(wěn)定處理污泥的厭氧消化105厭氧生物處理的基本原理厭氧消化（AnaerobicDigestion）過程存在于某些自然生態(tài)系統(tǒng)中，例如：沼澤、湖泊和海洋的沉積物、瘤胃動物的胃液等。在非自然的生態(tài)系統(tǒng)中，人們利用這種厭氧消化過程處理污水和污泥，防止大量有機物在環(huán)境中的有害積累，同時，回收厭氧消化過程中產生的甲烷作為能源再利用。在無氧條件下，污水中所含的碳水化合物、脂肪、蛋白質等復雜有機物被水解、發(fā)酵細菌厭氧分解轉化成短鏈脂肪酸等物質。此時，如果條件合適，產甲烷細菌將開始繁殖活動，繼續(xù)進行厭氧氧化，有機物最終形成甲烷（沼氣）。厭氧生物處理的基本原理厭氧消化（AnaerobicDige106厭氧生物處理技術的優(yōu)缺點主要優(yōu)點：與好氧生物處理法相比，廢水處理成本低。適于處理高濃度廢水，能耗低，且能夠產生大量能源。厭氧廢水處理設備負荷高（5－10kgBOD/m3.d），占地少。剩余污泥量少，污泥穩(wěn)定，脫水性能好。對營養(yǎng)物的需求量少（BOD:N:P=300:5:1）厭氧污泥生物活性可保留一年以上，可間斷或季節(jié)性運行厭氧生物處理技術的優(yōu)缺點主要優(yōu)點：107厭氧生物處理技術的優(yōu)缺點主要缺點：與好氧生物處理法相比，處理后出水水質較差，難以直接達標，一般需要進行后處理。厭氧微生物對有毒物質和環(huán)境條件較為敏感，操作不當可能導致反應器運行條件的惡化。由于厭氧細菌增殖緩慢，厭氧反應器初次啟動過程需時較長，一般需要8～12周時間才能完成。厭氧生物處理技術的優(yōu)缺點主要缺點：108污泥的厭氧消化污泥一般都采用厭氧消化法處理，即在無氧的條件下，由兼性菌及專性厭氧細菌降解有機污染物，分解的最終產物主要是二氧化碳和以甲烷為主的消化氣（沼氣），污泥經厭氧消化得以穩(wěn)定。污泥厭氧消化過程也稱為污泥厭氧生物穩(wěn)定過程。污泥厭氧消化是一個極其復雜的過程，多年來，厭氧消化被概括為兩階段過程，即酸性發(fā)酵階段和堿性發(fā)酵階段。隨著對厭氧消化微生物研究的不斷深入，厭氧消化過程中不產甲烷細菌和產甲烷細菌之間的相互關系更加明確，1979年，伯力特（Bryant）等人根據微生物不同的生理類別和作用，提出了厭氧消化三階段理論，成為目前較為公認的理論模式。污泥的厭氧消化污泥一般都采用厭氧消化法處理，即在無氧的條件109三階段厭氧消化過程示意圖H2+CO2乙酸復雜有機物脂肪酸(>C2)水解、發(fā)酵產氫產乙酸CH4+CO2產甲烷產甲烷三階段厭氧消化過程示意圖H2+CO2乙酸復雜有機物脂肪酸110三階段厭氧消化過程示意圖H2+CO2乙酸復雜有機物脂肪酸(>C2)水解、發(fā)酵第一階段：在水解與發(fā)酵細菌作用下，使碳水化合物、蛋白質及脂肪經水解與發(fā)酵轉化為單糖、氨基酸、脂肪酸、甘油、二氧化碳和氫等。

三階段厭氧消化過程示意圖H2+CO2乙酸復雜有機物脂肪酸111三階段厭氧消化過程示意圖H2+CO2乙酸復雜有機物脂肪酸(>C2)水解、發(fā)酵產氫產乙酸第二階段：在產氫產乙酸菌的作用下，把第一階段產物轉化為氫、二氧化碳和乙酸。

三階段厭氧消化過程示意圖H2+CO2乙酸復雜有機物脂肪酸112三階段厭氧消化過程示意圖H2+CO2乙酸復雜有機物脂肪酸(>C2)水解、發(fā)酵產氫產乙酸CH4+CO2產甲烷產甲烷第三階段：通過兩組生理機能不同的產甲烷細菌的作用，將上階段產物轉化為甲烷。一組（乙酸歧化菌）將乙酸脫羧產生甲烷，即：2CH3COOH2CH4+2CO2另一組（嗜氫甲烷菌）將氫和二氧化碳轉化成甲烷，即：4H2+CO2

CH4+2H2O三階段厭氧消化過程示意圖H2+CO2乙酸復雜有機物脂肪酸113厭氧消化過程各大類細菌的位置H2+CO2乙酸CH4+CO2有機物脂肪酸、有機酸、醇產氫產乙酸菌產甲烷菌水解、發(fā)酵細菌產甲烷菌同型乙酸菌厭氧消化過程各大類細菌的位置H2+CO2乙酸CH4+114厭氧消化的微生物學基礎不產甲烷細菌：產甲烷階段以前所有降解有機物或產酸的微生物種類多，數量大，其中專性厭氧菌數量最多產甲烷細菌：主要形態(tài)（甲烷桿菌，甲烷球菌，八疊球菌，甲烷螺旋菌）主要特點：對溫度敏感（中溫：33－36℃，高溫：50－53℃）對pH敏感（中性偏堿，pH6.6－7.8）增殖緩慢（世代時間長，能量水平低，啟動時間長）厭氧消化的微生物學基礎不產甲烷細菌：115污泥的厭氧消化厭氧消化的影響因素：溫度：

甲烷菌對溫度的適應性很差，根據其生存的適宜溫度范圍，甲烷菌可分為兩類，即中溫甲烷菌（適宜溫度30－36℃）和高溫甲烷菌（適宜溫度50－53℃）。當溫度超出適宜溫度范圍時，厭氧消化反應速率則急劇下降。厭氧消化的允許溫度波動范圍為±1.5－2.0℃。當波動范圍為±3℃時，就會嚴重抑制消化速率。當波動范圍超過±5℃時，就會使有機酸大量積累而破壞厭氧消化過程的正常運行。污泥的厭氧消化厭氧消化的影響因素：溫度：116污泥的厭氧消化厭氧消化的影響因素：污泥投配率與負荷： 消化池的容積一般按污泥投配率（污泥消化時間）或固體容積負荷設計。 城市污水處理廠污泥中溫消化的污泥投配率以3－5%為宜，相應的水力停留時間為20－30d。 固體容積負荷定義為單位時間單位消化池容積所承擔的揮發(fā)性固體（VSS）污泥量，一般以0.6-1.5kgVSS/m3.d為宜。污泥的厭氧消化厭氧消化的影響因素：污泥投配率與負荷：117污泥的厭氧消化厭氧消化的影響因素：pH值、酸堿度和消化液的緩沖作用：

pH值與酸堿度是厭氧消化過程中的重要控制因素。如前所述，產甲烷細菌對pH值的適應性很差，其適宜范圍為pH6.6－7.8。如果消化系統(tǒng)中的水解發(fā)酵階段和產酸階段的反應速率超過產甲烷階段，則有機酸會積累，pH值下降，從而對產甲烷細菌產生抑制作用。但是，由于消化液具有緩沖作用，在一定范圍內可避免發(fā)生這種情況。消化液的緩沖作用是由有機物分解產生的碳酸和氨氮提供的。消化系統(tǒng)的堿度應保持在2000mg/L以上。

污泥的厭氧消化厭氧消化的影響因素：pH值、酸堿度和消化液118污泥的厭氧消化厭氧消化的影響因素：攪拌和混合：厭氧消化過程是通過細菌體的內酶和外酶與有機底物的接觸反應完成的，因此，為保證厭氧消化過程的順利進行，必須采用一定的措施使兩者充分混合接觸。 污泥厭氧消化通常采用的攪拌方式有：泵循環(huán)水力攪拌、機械攪拌、沼氣循環(huán)攪拌或聯合攪拌。

污泥的厭氧消化厭氧消化的影響因素：攪拌和混合：119污泥的厭氧消化厭氧消化的影響因素：營養(yǎng)與碳氮比（C/N）：在厭氧消化過程中，細菌生長所需的營養(yǎng)由污泥提供。厭氧消化所需的碳源擔負著雙重任務，其一是作為反應過程的能源，其二是合成新細胞。合成細胞所需的C/N約為5:1，此外還要考慮作為能源的碳，因此，適宜的C/N應為（10－20）:1。如C/N太高，合成細胞的氮量不足，消化液的緩沖能力低，pH值降低，抑制消化過程。如C/N太低，氮量過多，pH值升高，銨鹽容易積累，也會抑制消化過程。

污泥的厭氧消化厭氧消化的影響因素：營養(yǎng)與碳氮比（C/N）120污泥的厭氧消化厭氧消化的影響因素：有毒物質：對于厭氧消化過程來說，任何物質的所謂“有毒”都是相對的，關鍵在于這些物質的濃度界限，即毒閾濃度。

物質名稱毒閾濃度界限(mol/L)堿金屬和堿土金屬Ca2+，Hg2+，Na+，K+重金屬Cu2+，Ni2+，Zn2+，Hg2+，Fe2+H+和OH-胺類有機物質10-1~10+610-5~10-310-6~10-410-5~10010-6~100

污泥的厭氧消化厭氧消化的影響因素：有毒物質：物質名稱121污泥的厭氧消化厭氧消化池的基本池型：圓柱形卵形

污泥的厭氧消化厭氧消化池的基本池型：圓柱形122污泥的厭氧消化厭氧消化池的設計要點：設消化池體積:

污泥量：初沉池污泥，剩余污泥，含水率 投配率：3－5％（一般5％） 揮發(fā)性固體容積負荷：0.6－1.5kgVSS/m3.d(一般取<1.0)

投配與排泥：間歇式，連續(xù)式 混合攪拌設備:（循環(huán)，攪拌，沼氣，聯合） 加熱保溫設備：（體外熱交換間接加熱）

沼氣收集利用設備：（沼氣柜，沼氣鍋爐）污泥的厭氧消化厭氧消化池的設計要點：設消化池體積:123厭氧消化技術的發(fā)展兩級厭氧消化：

根據中溫消化的運行經驗，在消化的前8天，產生的沼氣量占全部產氣量的80%左右，而一般中溫消化的水力停留時間為20天左右，在整個消化過程中，為維持產甲烷細菌所需的適宜溫度（33－35℃），則需耗費大量的熱能。因此，污泥中溫消化常按兩級消化進行設計，即在消化池總容積不變的前提下，將消化池按容積比例（1:1,2:1,3:2）分為兩級。第一級消化池按普通消化池設計，采用加熱和攪拌設備。第二級消化池不加熱，不攪拌，依靠剩余熱量繼續(xù)消化。厭氧消化技術的發(fā)展兩級厭氧消化：根據中溫消化的運行經124厭氧消化技術的發(fā)展兩級厭氧消化：

兩級厭氧消化工藝的主要特點：

1）總容積不增加，且第二級消化池被簡化，建設費用大幅度降低。

2）第二級消化池不加熱，不攪拌，能耗和運行費用大幅度降低。

3）第二級消化池沼氣產量低，可不設沼氣收集設施。

4）第二級消化池不攪拌，可兼作污泥后濃縮池。厭氧消化技術的發(fā)展兩級厭氧消化：兩級厭氧消化工藝的主125厭氧消化技術的發(fā)展兩相厭氧消化：

如前所述，厭氧消化過程可分為水解發(fā)酵、產氫產乙酸和甲烷發(fā)酵三個階段，各階段的菌種、對環(huán)境的要求、分解過程、分解速度及最終產物都不相同，造成運行管理方面的諸多不便。近來出現的兩相厭氧消化工藝是根據消化機理，將消化過程的第一、第二階段（酸性發(fā)酵階段）與第三階段（堿性發(fā)酵階段）分別在兩個消化池中進行。

厭氧消化技術的發(fā)展兩相厭氧消化：如前所述，厭氧消化過126厭氧消化技術的發(fā)展兩相厭氧消化：

兩相厭氧消化工藝的主要特點：厭氧消化分段在最佳環(huán)境條件下進行，消化速度快，效果好。由于效率提高，水力停留時間縮短（第一相約1d，第二相6－6.5d），消化池總容積可減少一半，建設費用大幅度降低。由于消化池容積大幅度減小，加熱、攪拌等能耗和運行費用大幅度降低。兩相環(huán)境條件互不干擾，便于運行管理。

厭氧消化技術的發(fā)展兩相厭氧消化：兩相厭氧消化工藝的主127厭氧生物處理技術的發(fā)展20世紀60年代以來，隨著生物發(fā)酵工程中固定化技術的發(fā)展，人們認識到提高反應器中污泥濃度的重要性，于是，基于微生物固定化原理的高速厭氧反應器取得突破性進展，研究開發(fā)出一系列新型高速厭氧反應器。厭氧濾池(AnaerobicFilter,AF)升流式厭氧污泥床(Up-flowAnaerobicSludgeBed,UASB)厭氧流化床(AnaerobicFludizedBed,AFB)膨脹顆粒污泥床(ExpandedGranularSludgeBed,EGSB)厭氧擋板式反應器(AnaerobicBaffledReactor,ABR)厭氧生物轉盤(AnaerobicRotatingBiologicalContactor,ARBC)厭氧生物處理技術的發(fā)展20世紀60年代以來，隨著生物發(fā)酵工程128升流式厭氧污泥床（UASB）升流式厭氧污泥床（UpflowAnaerobicSludgeBed，簡稱UASB）反應器是荷蘭農業(yè)大學1974－1978年間研制出來的一種高效厭氧生物反應器。據1993年的報道，國外至少已有300多座生產規(guī)模處理裝置在運行，其中設備最大容積達15600m3。UASB反應器的工作原理工作原理示意圖：升流式厭氧污泥床（UASB）升流式厭氧污泥床（Upflow129升流式厭氧污泥床（UASB）UASB反應器運行的三個重要前提：反應器內培養(yǎng)、形成沉降性能良好的顆粒污泥或絮狀污泥層（床）通過產氣和進水的均勻分布，能夠形成良好的自然攪拌作用設計合理的三相分離器，使顆粒污泥能夠保留在反應器內升流式厭氧污泥床（UASB）UASB反應器運行的三個重要前提130升流式厭氧污泥床（UASB）UASB反應器的主要特點：UASB產生的剩余顆粒污泥在常溫下可保存很長時間而不損失活性，因此，UASB采用剩余污泥接種，可使反應器啟動時間縮短到幾天之內。產氣的攪拌作用使污泥床不斷運動而與廢水良好混合，因此，UASB一般不易形成溝流。由于沒有填料，UASB有更大的空間容納污泥，容積負荷比其它厭氧處理工藝更高。由于沒有填料，UASB在投資和運行成本上更節(jié)省，能耗低，操作維護相對簡易。升流式厭氧污泥床（UASB）UASB反應器的主要特點：131UASB的工藝設計反應器容積進液系統(tǒng)三相分離器水封高度反應器形狀、排泥和回流設施材料與防腐防臭與除臭輔助設備UASB的工藝設計反應器容積132厭氧－好氧生物處理工藝水解（酸化）－好氧生物處理工藝的應用：難降解工業(yè)廢水處理（印染廢水，石油化工廢水）城市污水處理（新建，改造，取代初沉池）水解（酸化）工藝的主要功能：溶解性有機物比例顯著增加；BOD5/COD比值提高，可生化性改善；縮短好氧生物處理時間，減少曝氣量；改變有機物組成，改善處理效果；可去除部分有毒有害物質（萘、鹵代烴）。厭氧－好氧生物處理工藝水解（酸化）－好氧生物處理工藝的應用：133污水處理與綜合利用優(yōu)化體系污水污水厭氧生物處理生物、物理、化學后處理污水排放沼氣：發(fā)電、燃料污泥：農肥、土壤改良出水：灌溉、養(yǎng)魚、雜用氮、磷、硫回收利用污水處理與綜合利用優(yōu)化體系污水污水厭氧生物處理生物、物理、化134污泥堆肥污泥堆肥的基本原理：在有氧的條件下，利用嗜溫菌和嗜熱菌的作用，分解污泥中的有機物質并殺滅傳染病菌、寄生蟲卵與病毒，使污泥達到穩(wěn)定并提高污泥肥分。為了改善堆肥效果，一般采用膨脹劑（如已堆熟的污泥，稻草，麥秸、木屑或城市垃圾等）與污泥混合，以便增加堆料的孔隙度，使通風良好。同時，膨脹劑可降低污泥含水率并改善堆料的碳氮比。

污泥堆肥污泥堆肥的基本原理：在有氧的條件下，利用嗜溫菌135污泥堆肥污泥堆肥的工藝流程：脫水泥餅含水率調整攪拌混合一級堆肥二級堆肥篩分成品膨脹劑空氣脫臭氣化肥抽風機污泥堆肥污泥堆肥的工藝流程：脫水泥餅含水率調整攪拌混合一136污泥的石灰穩(wěn)定法污泥石灰穩(wěn)定法是一種十分簡單的方法，所需基建費用不高。在石灰穩(wěn)定法中，實際上并沒有有機物被直接降解，石灰穩(wěn)定法不但不能使固體物量減少，而且使固體物量增加。由于固體物量增加，導致最終處置費用較其它穩(wěn)定法高。石灰穩(wěn)定法的主要作用是解決污泥的臭氣問題并殺死病原菌。石灰穩(wěn)定法使污泥的肥料價值降低，但可以改善污泥的脫水性能。

污泥的石灰穩(wěn)定法污泥石灰穩(wěn)定法是一種十分簡單的方法，所需基137污泥的最終處置

污泥的農田綠地利用：污泥含有豐富的植物所需要的肥分及改善土壤所需的有機腐殖質，故污泥作為農田綠地利用是最佳的最終處置方法。污泥的建筑材料利用：污泥的建筑材料利用主要是制磚和制纖維板材污泥的填埋處置：污泥可單獨填埋或與其它廢棄固體物（如垃圾）一起填埋，填埋場地設計目標年限一般為10年以上。污泥的投海處置：沿海地區(qū)，可考慮把生污泥、消化污泥、脫水泥餅或焚燒灰投海。污泥的最終處置污泥的農田綠地利用：138第10章城市污水處理廠的設計

典型的城市污水水質設計水質、水量廠址選擇與工藝流程的確定平面布置的設計原則高程布置的設計原則水質監(jiān)測指標和自動控制第10章城市污水處理廠的設計典型的城市污水水質139典型的城市污水水質

生物處理構筑物的進水中有害物質濃度不得超過附錄5規(guī)定的容許濃度；營養(yǎng)組合比：BOD5：N：P＝100：5：1典型的水質參數：

BOD5＝100－400mg/L CODCr＝250－800mg/L SS＝150－350mg/L

氨氮＝15－40mg/L

總磷（以P計）＝4－10mg/L pH＝6－9典型的城市污水水質生物處理構筑物的進水中有害物質濃度不得超140城市污水處理廠的設計水質、水量設計人口當量（as）：

BOD5：20－35g/人.d SS：35－50g/人.d設計當量人口（Ｎ）：

N＝Q﹡Sa/as平均日污水量：設計規(guī)模，成本計算高日高時流量：管渠、物理處理構筑物高日均時流量：生物處理構筑物城市污水處理廠的設計水質、水量設計人口當量（as）：141城市污水處理廠的廠址選擇城市污水處理廠廠址選擇的考慮因素：位于城鎮(zhèn)水體和夏季主導風向的下游；有良好的工程地質條件；少拆遷，少占農田，有一定的衛(wèi)生防護措施；便于污水、污泥的排放和利用，有擴建的可能；廠區(qū)地形不受水淹，有良好的排水條件；有方便的交通運輸和水電條件。城市污水處理廠的占地指標（表2－10－1）城市污水處理廠的廠址選擇城市污水處理廠廠址選擇的考慮因素：142城市污水處理廠工藝流程的確定

選定處理工藝流程應考慮的因素：污水處理程度；工程造價、運行費用及占地面積當地的自然與工程條件；污水的水量規(guī)模與污水量日變化程度；工程施工和運行管理需要的技術條件。典型的城市污水處理廠工藝流程：城市污水處理廠工藝流程的確定選定處理工藝流程應考慮的因素：143城市污水處理廠平面布置的原則

總圖布置：遠近期結合，充分綠化處理單元構筑物的平面布置：緊湊合理，間距適當，避免迂回，減少損失，土方平衡管、渠的平面布置：主次有別，避免矛盾污泥處理構筑物的布置：獨立區(qū)域，確保安全輔助建筑物的布置：利于生產，安全環(huán)保，注重廠前區(qū)的環(huán)境建設廠區(qū)道路的布置：區(qū)域分割，安全便捷城市污水處理廠平面布置的原則總圖布置：遠近期結合，充分綠化144城市污水處理廠高程布置的原則

一次提升，自流排水；構筑物間水頭損失計算要精確，為水量變化（雨水、事故）留有余地；考慮規(guī)模發(fā)展水量增加的預留水頭；精確計算，合理選擇，避免水頭浪費；力求減小污水提升揚程，減少運行費用。城市污水處理廠高程布置的原則一次提升，自流排水；145水質監(jiān)測指標和自動控制

常規(guī)監(jiān)測控制項目和儀表設備：表2－10－3污水處理廠控制管理的目的：優(yōu)化工藝參數，保證出水水質；提高管理水平，改善工作條件；發(fā)揮設備功效，降低運行成本；積累設計、運行經驗。常用控制方式：盤裝儀表和就地安裝儀表，單元控制；集中監(jiān)測，微機控制的儀表監(jiān)測系統(tǒng)；集中管理、分區(qū)監(jiān)控的集散型微機控制系統(tǒng)。水質監(jiān)測指標和自動控制常規(guī)監(jiān)測控制項目和儀表設備：表2－1146第11章工業(yè)廢水處理

工業(yè)廢水的分類酸堿廢水的中和處理與應用化學沉淀法與應用氧化還原法與應用氣浮法與應用吸附法與應用第11章工業(yè)廢水處理工業(yè)廢水的分類147工業(yè)廢水的分類

按廢水中主要污染物分類按生產行業(yè)分類按污染物性質分類無機廢水有機廢水按污染物處理的難易分類易處理工業(yè)廢水（SS，酸、堿）可生化工業(yè)廢水（有機物，食品，釀造）難降解工業(yè)廢水（重金屬，農藥，染料，造紙）工業(yè)廢水的分類按廢水中主要污染物分類148酸堿廢水中和的主要方法

中和方法主要優(yōu)點主要缺點酸堿廢水相互中和以廢治廢，處理成本低適用范圍窄藥劑中和適用范圍大，處理效果好設備多，費用高，管理要求高，泥渣量大固定床中和濾池設備簡單，易操作維護，泥渣量少不適于硫酸廢水，高SS、油脂要求預處理升流膨脹中和濾池設備簡單，濾速高，泥渣量少，可用于各種酸性廢水高SS、油脂要求預處理對濾料粒徑要求嚴格滾筒式中和濾池可用于各種酸性廢水，對濾料粒徑無嚴格要求設備復雜，防腐要求高，電耗高，噪聲大酸堿廢水中和的主要方法中和方法主要優(yōu)點主要缺點酸堿廢水相互149藥劑中和法投藥量計算

式中：Q——廢水流量(m3/h)C——廢水中酸（堿）濃度(kg/m3)