水污染控制工程復(fù)習(xí)打印版

/水污染限制工程復(fù)習(xí)緒論一.水質(zhì)指標(biāo)(一)物理性指標(biāo)1.溫度工業(yè)廢水常引起水體熱污染；造成水中溶解氧削減；加速耗氧反應(yīng)，最終導(dǎo)致水體缺氧或水質(zhì)惡化。2.色度感官性指標(biāo)，水的色度來源于金屬化合物或有機(jī)化合物。3.嗅和味感官性指標(biāo)，水的異臭來源于還原性硫和氮的化合物、揮發(fā)性有機(jī)物和氯氣等污染物質(zhì)。4.固體物質(zhì)分為溶解物質(zhì)和懸浮固體物質(zhì)，其中懸浮固體物質(zhì)有可分為揮發(fā)性物質(zhì)和固定性物質(zhì)。(二)化學(xué)性指標(biāo)1.無機(jī)性指標(biāo)1)植物養(yǎng)分元素過多的氮、磷進(jìn)入自然水體，易導(dǎo)致富養(yǎng)分化，使水生植物尤其是藻類大量繁殖，造成水中溶解氧急劇變更，影響魚類生存，并可能使某些湖泊由貧養(yǎng)分湖發(fā)展為沼澤和干地。2)pH和堿度一般要求處理后污水的pH在6~9之間。當(dāng)自然水體遭受酸堿污染時(shí)，pH發(fā)生變更，殲滅或抑制水體中生物的生長，阻礙水體自凈，還可腐蝕船舶。堿度指水中能和強(qiáng)酸定量作用的物質(zhì)總量，按離子狀態(tài)可分為三類：氫氧化物堿度；碳酸鹽堿度；重碳酸鹽堿度。3)重金屬作為微量金屬元素。危害：生物毒性，抑制微生物生長，使蛋白質(zhì)凝固；逐級(jí)富集至人體，影響人體健康。5)含氮化合物氮是有機(jī)物中除碳以外的一種主要元素，也是微生物生長的重要元素。污水中的氮有四種，即有機(jī)氮、氨氮、亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮。危害：消耗水體中溶解氧；促進(jìn)藻類等浮游生物的繁殖，形成水華、赤潮；引起魚類死亡，導(dǎo)致水質(zhì)快速惡化。關(guān)于氮的幾個(gè)指標(biāo)：有機(jī)氮：主要指蛋白質(zhì)和尿素。TN：一切含氮化合物以N計(jì)量的總稱。TKN：TN中的有機(jī)氮和氨氮，不包括亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮。氨氮：有機(jī)氮化合物的分解，或干脆來自含氮工業(yè)廢水。NOx-N：亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮。6)含磷化合物：磷也是有機(jī)物中的一種主要元素，是僅次于氮的微生物生長的重要元素。磷主要來自：人體排泄物以及合成洗滌劑、牲畜飼養(yǎng)場及含磷工業(yè)廢水。危害：促進(jìn)藻類等浮游生物的繁殖，破壞水體耗氧和復(fù)氧平衡；使水質(zhì)快速惡化，危害水產(chǎn)資源。關(guān)于磷的幾個(gè)指標(biāo)：有機(jī)磷：有機(jī)磷包括磷酸甘油酸、磷肌酸等。無機(jī)磷：磷酸鹽：正磷酸鹽(PO3-4)、磷酸氫鹽(HPO2-4)、磷酸二氫鹽(H2PO4-)、偏磷酸鹽(PO3-)。聚合磷酸鹽：焦磷酸鹽(P2O4-7)、三磷酸鹽(P3O5-10)、三磷酸氫鹽(HP3O2-9)2.有機(jī)物指標(biāo)1)總有機(jī)碳(TOC：totalorganismcarbon)：在950℃高溫下，以鉑作為催化劑，使水樣氣化燃燒，然后測定氣體中的CO2含量，從而確定水樣中碳元素總量。測定中應(yīng)當(dāng)2)總需氧量(TOD：totaloxygendemand)：在900~950℃高溫下，將污水中能被氧化的物質(zhì)(主要是有機(jī)物，包括難分解的有機(jī)物及部分無機(jī)還原物質(zhì))，燃燒氧化成穩(wěn)定的氧化物后，測量載氣中氧的削減量，稱為總需氧量。測定便利3)化學(xué)需氧量(COD：chemicaloxygendemand)：用化學(xué)方法氧化分解廢水水樣中有機(jī)物過程中所消耗的氧化劑量折合成氧量(O2)(mg/L)。常用的氧化劑主要是重鉻酸鉀K2Cr2O7(稱CODCr)和高錳酸鉀KMnO4(原稱CODMn或OC，現(xiàn)稱高錳酸鹽指數(shù))。酸性條件下，硫酸銀作為催化劑，氧化性最強(qiáng)。廢水中無機(jī)的還原性物質(zhì)同樣被氧化。假如廢水中有機(jī)物的組成相對(duì)穩(wěn)定，則化學(xué)需氧量和生化需氧量之間應(yīng)有確定的比例關(guān)系：生活污水通常在0.4~0.5。4)生化需氧量(BOD：biologicaloxygendemand)：在規(guī)定條件下微生物氧化分解污水或受污染的自然水樣中有機(jī)物所須要的氧量(20℃，5d)。反映了在有氧的條件下，水中可生物降解的有機(jī)物的量主要污染特性(以mg/L為單位)。有機(jī)污染物被好氧微生物氧化分解的過程，一般可分為兩個(gè)階段：第一個(gè)階段主要是有機(jī)物被轉(zhuǎn)化成二氧化碳、水和氨；其次階段主要是氨被轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽和硝酸鹽。污水的生化需氧量通常只指第一階段有機(jī)物生物氧化所需的氧量，全部生物氧化須要20~100d完成。實(shí)際中，常以5d作為測定生化需氧量的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，稱5日生化需氧量(BOD5)；通常以20總結(jié)：各種水質(zhì)之間TOC或TOD和BOD不存在固定的相關(guān)關(guān)系。在水質(zhì)條件基本不變的條件下，BOD和TOC或TOD之間存在確定的相關(guān)關(guān)系。5)油類污染物：石油類：來源于工業(yè)含油污水。動(dòng)植物油脂：產(chǎn)生于人的生活過程和食品工業(yè)。危害：油類污染物進(jìn)入水體后影響水生生物的生長、降低水體的資源價(jià)值。油膜覆蓋水面阻礙水的蒸發(fā)，影響大氣和水體的熱交換。油類污染物進(jìn)入海洋，變更海水的反射率和削減進(jìn)入海洋表層的日光輻射，對(duì)局部地區(qū)的水文氣象條件可能產(chǎn)生確定影響。大面積油膜將阻礙大氣中的氧進(jìn)入水體，從而降低水體的自凈實(shí)力。石油污染對(duì)幼魚和魚卵的危害很大，堵塞魚的鰓部，能使魚蝦類產(chǎn)生石油臭味，降低水產(chǎn)品的食用價(jià)值。破壞風(fēng)景區(qū)，危害鳥類生活。6)酚類污染物來源：煤氣、焦化、石油化工、木材加工、合成樹脂等工業(yè)廢水。危害：原生質(zhì)毒物，可使蛋白質(zhì)凝固，引起神經(jīng)系統(tǒng)中毒。酚濃度低時(shí)，能影響魚類的洄游繁殖。酚濃度達(dá)0.1～0.2mg/L時(shí)，魚肉有酚味。酚濃度高會(huì)引起魚類大量死亡，甚至絕跡。酚的毒性可抑制水中微生物的自然生長速度，有時(shí)甚至使其停止生長。酚能和飲用水消毒氯產(chǎn)生氯酚，具有猛烈異臭(0.001mg/L即有異味，排放標(biāo)準(zhǔn)0.5mg/L)。澆灌用水酚濃度超過5mg/L時(shí)，農(nóng)作物減產(chǎn)甚至枯死。(三)生物性指標(biāo)1.來源及危害1)生活污水：腸道傳染病、肝炎病毒、SARS、寄生蟲卵等制革屠宰等2)工業(yè)廢水：炭疽桿菌、鉤端螺旋體等3)醫(yī)院污水：各種病原體。危害：傳播疾病，影響衛(wèi)生，導(dǎo)致水體缺氧。2.細(xì)菌總數(shù)水中細(xì)菌總數(shù)反映了水體有機(jī)污染程度和受細(xì)菌污染的程度。常以細(xì)菌個(gè)數(shù)/mL計(jì)。飲用水：<100個(gè)/mL；醫(yī)院排水：<500個(gè)/mL。3.大腸菌群大腸菌群的值可表明水樣被糞便污染的程度，間接表明有腸道病菌存在的可能性。常以大腸菌群數(shù)/L計(jì)。飲用水：<3個(gè)/L；城市排水：<10000個(gè)/L；游泳池：<1000個(gè)/L。二.污水處理分類(一)依據(jù)污水處理程度1.一級(jí)處理：只去除漂移物和易沉物，使城市污水排入水體時(shí)不致立刻出現(xiàn)不潔現(xiàn)象。2.二級(jí)處理：去除漂移物和易沉物外，進(jìn)而穩(wěn)定污水中的有機(jī)物，基本上消退污水的耗氧性能。使水體接納污水后不至于出現(xiàn)嚴(yán)峻缺氧狀況，水體生態(tài)系統(tǒng)將基本上維持原有的平衡狀態(tài)。3.深度處理：降低出水中的氮、磷化合物濃度。(二)依據(jù)污水處理原理1.物理方法：格柵、篩網(wǎng)、過濾、沉淀、氣浮、離心分別、膜分別等。2.化學(xué)方法：混凝、中和、化學(xué)沉淀、氧化還原、消毒、電解。3.物理化學(xué)：吸附、萃取、離子交換。4.生物方法：生物處理過程是自然污水自凈的人工化過程，人工濃縮的過程。對(duì)象是污水中可被生物降解的溶解性有機(jī)污染物、部分膠體狀有機(jī)污染物和少量無機(jī)污染物。第一章廢水生物處理的基本概念和生化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)一.廢水的生物處理法及其處理的對(duì)象廢水的生物處理法：利用自然存在的微生物的代謝作用，把水中的有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為簡潔的無機(jī)物的過程(生物化學(xué)處理法)，即利用微生物的生命活動(dòng)過程來轉(zhuǎn)化污染物，使之無害化的方法。廢水的生物處理的對(duì)象：是污水中可被生物降解的溶解性有機(jī)污染物、部分膠體狀有機(jī)污染物和少量無機(jī)污染物。二.微生物的新陳代謝新陳代謝：微生物不斷從外界環(huán)境中攝取養(yǎng)分物質(zhì)，通過生物酶催化的困難生化反應(yīng)，在體內(nèi)不斷進(jìn)行物質(zhì)轉(zhuǎn)化和交換的過程。分解代謝：分解困難養(yǎng)分物質(zhì)，降解高能化合物，獲得能量。合成代謝：通過一系列的生化反應(yīng)，將養(yǎng)分物質(zhì)轉(zhuǎn)化為困難的細(xì)胞成分，機(jī)體制造自身。三.廢水的可生化性推斷1.依據(jù)BOD5和CODCr的比值大小推斷：B/C>0.45：生化性好；B/C>0.30：可生化；B/C<0.25：較難生化；B/C<0.2：不易生化。2.依據(jù)測定相對(duì)耗氧速率推斷：耗氧速率就是單位生物量在單位時(shí)間內(nèi)的耗氧量。以有廢水污染物(底物)濃度為橫坐標(biāo)，以相對(duì)耗氧速率為縱坐標(biāo)，通過試驗(yàn)獲得相對(duì)耗氧曲線。四.微生物的呼吸類型(一)好氧呼吸好氧呼吸是養(yǎng)分物質(zhì)進(jìn)入好氧微生物細(xì)胞后，通過一系列氧化還原反應(yīng)獲得能量的過程。有分子氧參和的生物氧化，反應(yīng)的最終受氫體是分子氧。底物中的氫被脫氫酶活化，并從底物中脫出交給輔酶(遞氫體)，同時(shí)放出電子，氧化酶利用底物放出的電子激活游離氧，活化氧和從底物中脫出的氫結(jié)合成水。好氧呼吸過程實(shí)質(zhì)上是脫氫和氧活化相結(jié)合的過程。在這個(gè)過程中，同時(shí)放出能量。依好氧微生物的類型不同，被其氧化的底物不同，氧化產(chǎn)物也不同。好氧呼吸有異養(yǎng)型微生物呼吸和自養(yǎng)型微生物呼吸兩種。1.異養(yǎng)型微生物：異養(yǎng)型微生物以有機(jī)物為底物(電子供體)，其終點(diǎn)產(chǎn)物為二氧化碳、氨和水等無機(jī)物，同時(shí)放出能量。有機(jī)廢水的好氧生物處理，如活性污泥法、生物膜法、污泥的好氧消化等屬于這種類型的呼吸。2.自養(yǎng)型微生物：自養(yǎng)型微生物以無機(jī)物為底物(電子供體)，其終點(diǎn)產(chǎn)物也是無機(jī)物，同時(shí)放出能量。(二)厭氧呼吸厭氧呼吸是在無分子氧(O2)的狀況下進(jìn)行的生物氧化。厭氧微生物只有脫氫酶系統(tǒng)，沒有氧化酶系統(tǒng)。在呼吸過程中，底物中的氫被脫氫酶活化，從底物中脫下來的氫經(jīng)輔酶傳遞給除氧以外的有機(jī)物或無機(jī)物，使其還原。厭氧呼吸的受氫體不是分子氧。在厭氧呼吸過程中，底物氧化不徹底，最終產(chǎn)物不是二氧化碳和水，而是一些較原來底物簡潔的化合物。這種化合物還含有相當(dāng)?shù)哪芰?，故釋放能量較少。如有機(jī)污泥的厭氧消化過程中產(chǎn)生的甲烷，是含有相當(dāng)能量的可燃?xì)怏w。厭氧呼吸按反應(yīng)過程中的最終受氫體的不同，可分為發(fā)酵和無氧呼吸。1.發(fā)酵：指供氫體和受氫體都參和有機(jī)化合物的生物氧化作用，最終受氫體無需外加，就是供氫體的分解產(chǎn)物(有機(jī)物)。這種生物氧化作用不徹底，最終形成的還原性產(chǎn)物，是比原來底物簡潔的有機(jī)物，在反應(yīng)過程中，釋放的自由能較少，故厭氧微生物在進(jìn)行生命活動(dòng)過程中，為了滿足能量的須要，消耗的底物要比好氧微生物的多。2.無氧呼吸：是指以無機(jī)氧化物，如NO3-，NO2-，SO2-4，S2O2-3，CO2等代替分子氧，作為最終受氫體的生物氧化作用。在反硝化作用中，受氫體為NO3-，在無氧呼吸過程中，供氫體和受氫體之間也須要細(xì)胞色素等中間電子傳遞體，并伴隨有磷酸化作用，底物可被徹底氧化，能量得以分級(jí)釋放，故無氧呼吸也產(chǎn)生較多的能量用于生命活動(dòng)。但由于有些能量隨著電子轉(zhuǎn)移至最終受氫體中，故釋放的能量不如好氧呼吸的多。五.廢水的好氧生物處理和厭氧生物處理及其特點(diǎn)(一)好氧生物處理好氧生物處理是在有游離氧(分子氧)存在的條件下，好氧微生物降解有機(jī)物，使其穩(wěn)定、無害化的處理方法。微生物利用廢水中存在的有機(jī)污染物(以溶解狀和膠體狀的為主)，作為養(yǎng)分源進(jìn)行好氧代謝。這些高能位的有機(jī)物質(zhì)經(jīng)過一系列的生化反應(yīng)，逐級(jí)釋放能量，最終以低能位的無機(jī)物質(zhì)穩(wěn)定下來，達(dá)到無害化的要求，以便返回自然環(huán)境或進(jìn)一步處置。特點(diǎn)：好氧生物處理的反應(yīng)速度較快，所需的反應(yīng)時(shí)間較短，故處理構(gòu)筑物容積較小。且處理過程中散發(fā)的臭氣較少。所以，目前對(duì)中、低濃度的有機(jī)廢水，或者說BOD5濃度小于500mg/L的有機(jī)廢水，基本上接受好氧生物處理法。在廢水處理工程中，好氧生物處理法有活性污泥法和生物膜法兩大類。(二)厭氧生物處理廢水的厭氧生物處理是在沒有游離氧存在的條件下，兼性細(xì)菌和厭氧細(xì)菌降解和穩(wěn)定有機(jī)物的生物處理方法。在厭氧生物處理過程中，困難的有機(jī)化合物被降解、轉(zhuǎn)化為簡潔的化合物，同時(shí)釋放能量。在這個(gè)過程中，有機(jī)物的轉(zhuǎn)化分為三部分進(jìn)行：部分轉(zhuǎn)化為CH4，這是一種可燃?xì)怏w，可回收利用；還有部分被分解為CO2、H2O、NH3、H2S等無機(jī)物，并為細(xì)胞合成供應(yīng)能量；少量有機(jī)物被轉(zhuǎn)化、合成為新的原生質(zhì)的組成部分。由于僅少量有機(jī)物用于合成，故相對(duì)于好氧生物處理法，其污泥增長率小得多。特點(diǎn)：由于廢水厭氧生物處理過程不需另加氧源，故運(yùn)行費(fèi)用低。此外，它還具有剩余污泥量少、可回收能量(CH4)等優(yōu)點(diǎn)。其主要缺點(diǎn)是反應(yīng)速度較慢，反應(yīng)時(shí)間較長，處理構(gòu)筑物容積大，出水水質(zhì)差等。為維持較高的反應(yīng)速度，需維持較高的溫度，就要消耗能源。對(duì)于有機(jī)污泥和高濃度有機(jī)廢水(一般BOD5≥2000mg/L)可接受厭氧生物處理法。六.微生物的生長曲線及其在廢水生物處理中的意義微生物的生長規(guī)律：微生物的生長規(guī)律一般是以生長曲線來反映。按微生物生長速率，其生長可分為四個(gè)生長期1.停滯期假如活性污泥被接種到和原來生長條件不同的廢水中(養(yǎng)分類型發(fā)生變更，污泥培育馴化階段)，或污水處理廠因故中斷運(yùn)行后再運(yùn)行，則可能出現(xiàn)停滯期。這種狀況下，污泥需經(jīng)過若干時(shí)間的停滯后才能適應(yīng)新的廢水，或從蒼老狀態(tài)復(fù)原到正常狀態(tài)。停滯期是否存在或停滯期的長短，和接種活性污泥的數(shù)量、廢水性質(zhì)、生長條件等因素有關(guān)。2.對(duì)數(shù)期當(dāng)廢水中有機(jī)物濃度高，且培育條件適宜，則活性污泥可能處在對(duì)數(shù)生長期。處于對(duì)數(shù)生長期的污泥絮凝性較差，呈分散狀態(tài)，鏡檢能看到較多的游離細(xì)菌，混合液沉淀后其上層液混濁，含有機(jī)物濃度較高，活性強(qiáng)沉淀不易，用濾紙過濾時(shí)，濾速很慢。3.靜止期當(dāng)污水中有機(jī)物濃度較低，污泥濃度較高時(shí)，污泥則有可能處于靜止期，處于靜止期的活性污泥絮凝性好，混合液沉淀后上層液清澈，以濾紙過濾時(shí)濾速快。處理效果好的活性污泥法構(gòu)筑物中，污泥處于靜止期。4.蒼老期當(dāng)污水中有機(jī)物濃度較低，養(yǎng)分物明顯不足時(shí)，則可能出現(xiàn)蒼老期。處于蒼老期的污泥松散，沉降性能好，混合液沉淀后上清液清澈，但有細(xì)小泥花，以濾紙過濾時(shí)，濾速快。留意合成產(chǎn)率系數(shù)和觀測產(chǎn)率系數(shù)。5.在廢水生物處理中的意義：在廢水生物處理中，微生物是一個(gè)混合群體，它們也有確定的生長規(guī)律。有機(jī)物多時(shí),以有機(jī)物為食料的細(xì)菌占優(yōu)勢,數(shù)量最多；當(dāng)細(xì)菌很多時(shí)，出現(xiàn)以細(xì)菌為食料的原生動(dòng)物;而后出現(xiàn)以細(xì)菌及原生動(dòng)物為食料的后生動(dòng)物。在污水生物處理過程中，假如條件適宜，活性污泥的增長過程和純種單細(xì)胞微生物的增殖過程大體相仿。但由于活性污泥是多種微生物的混合群體，其生長受廢水性質(zhì)、濃度、水溫、pH、溶解氧等多種環(huán)境因素的影響，因此，在處理構(gòu)筑物中通常僅出現(xiàn)生長曲線中的某一兩個(gè)階段。處于不同階段時(shí)的污泥，其特性又很大的區(qū)分。七.影響微生物生長的環(huán)境因素(一)微生物的養(yǎng)分微生物要求的養(yǎng)分物質(zhì)必需包括組成細(xì)胞的各種原料和產(chǎn)生能量的物質(zhì)，主要有：水、碳素養(yǎng)分源、氮素養(yǎng)分源、無機(jī)鹽及生長因素。細(xì)胞的分子式：C5H7O2N(或C60H87O23N12P)。對(duì)養(yǎng)分的需求：好氧微生物：BOD5:N:P=100:5:1；厭氧微生物：BOD5:N:P=400:5:1。1.水：組成部分，代謝過程的溶劑。細(xì)菌約80%的成分為水分。2.碳源：碳素含量占細(xì)胞干物質(zhì)的50％左右，碳源主要構(gòu)成微生物細(xì)胞的含碳物質(zhì)和供應(yīng)微生物生長、繁殖和運(yùn)動(dòng)所須要的能量，一般污水中含有足夠碳源。3.氮源：供應(yīng)微生物合成細(xì)胞蛋白質(zhì)的物質(zhì)。4.無機(jī)元素：主要有磷、硫、鉀、鈣、鎂等及微量元素。作用：構(gòu)成細(xì)胞成分，酶的組成成分,維持酶的活性，調(diào)整滲透壓，供應(yīng)自養(yǎng)型微生物的能源。磷：核酸、磷脂、ATP轉(zhuǎn)化。硫：蛋白質(zhì)組成部分，好氧硫細(xì)菌能源。鉀：激活酶。鈣：穩(wěn)定細(xì)胞壁，激活酶。鎂：激活酶，葉綠素的重要組成部分5.生長因素：氨基酸、蛋白質(zhì)、維生素等。(二)溫度各類微生物所生長的溫度范圍不同，約為5℃～80℃。此溫度范圍，可分為最低生長溫度、最高生長溫度和最適生長溫度(是指微生物生長速度最快時(shí)溫度)。依微生物適應(yīng)的溫度范圍，微生物可以分為中溫性(20～45℃)、好熱性(高溫性)(45℃以上)和好冷性(低溫性)(20℃以下)三類。當(dāng)溫度超過最高生長溫度時(shí)，會(huì)使微生物的蛋白質(zhì)快速變性及酶系統(tǒng)遭到破壞而失活，嚴(yán)峻者可使微生物死亡。低溫會(huì)使微生物代謝活力降低，進(jìn)而處于生長繁殖停止?fàn)顟B(tài)，但仍保存其生命力。(三)pH不同的微生物有不同的pH適應(yīng)范圍。細(xì)菌、放線菌、藻類和原生動(dòng)物的pH適應(yīng)范圍是在4～10之間。大多數(shù)細(xì)菌適宜中性和偏堿性(pH＝6.5～7.5)的環(huán)境。廢水生物處理過程中應(yīng)保持最適pH范圍。當(dāng)廢水的pH變更較大時(shí)，應(yīng)設(shè)置調(diào)整池，使進(jìn)入反應(yīng)器(如曝氣池)的廢水，保持在合適的pH范圍。(四)溶解氧影響生物處理效果的重要因素。好氧微生物處理的溶解氧一般以2~4mg/L為宜。(五)有毒物質(zhì)在工業(yè)廢水中，有時(shí)存在著對(duì)微生物具有抑制和殺害作用的化學(xué)物質(zhì)，這類物質(zhì)我們稱之為有毒物質(zhì)。其毒害作用主要表現(xiàn)在細(xì)胞的正常結(jié)構(gòu)遭到破壞以及菌體內(nèi)的酶變質(zhì)，并失去活性。在廢水生物處理時(shí)，對(duì)這些有毒物質(zhì)應(yīng)嚴(yán)加限制，但毒物濃度的允許范圍，須要具體分析。第十二章活性污泥法一.活性污泥和活性污泥法以及構(gòu)成活性污泥法的三要素1.活性污泥：由細(xì)菌、菌膠團(tuán)、原生動(dòng)物、后生動(dòng)物等微生物群體及吸附的污水中有機(jī)和無機(jī)物質(zhì)組成的、有確定活力的、具有良好的凈化污水功能的絮絨狀污泥。2.活性污泥法：利用懸浮活性污泥的生物降解性能處理廢水中有機(jī)污染物的好氧生物處理法。3.構(gòu)成活性污泥法的三要素：1)引起吸附和氧化分解作用的微生物，也就是活性污泥；2)廢水中的有機(jī)物，它是處理對(duì)象，也是微生物的食料；3)溶解氧，沒有足夠的溶解氧，好氧微生物既不能生存，也不能發(fā)揮氧化分解作用。二.評(píng)價(jià)活性污泥的重要指標(biāo)1.混合液懸浮固體濃度MLSS曝氣池中污水和活性污泥混合后混合液懸浮固體的數(shù)量，單位：mg/l。取混合液100mL，以快速濾紙過濾，105℃烘箱內(nèi)2小時(shí)烘干至恒重，稱取其中固體物質(zhì)的含量。MLSS=Ma+Me+Mi+Mii式中：Ma—具備活性細(xì)胞成分；Me—內(nèi)源代謝殘留的微生物有機(jī)體；Mi—未代謝的不行生化的有機(jī)懸浮固體；Mii—吸附的無機(jī)懸浮固體。2.混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度MLVSS指混合液懸浮固體中有機(jī)物的數(shù)量，單位：mg/l。取測定MLSS后的濾紙和固體物質(zhì)一同放入焚燒爐內(nèi)，經(jīng)600℃~800℃灼燒至殘留物無黑色，稱取殘留物的含量，扣除濾紙的灰分后，即為NVSS，MLSS和NVSS的差即為MLVSS。由于MLVSS中不包括Mii(吸附的無機(jī)懸浮固體)，因此比MLSS更能夠精確地代表活性污泥中活性生物的數(shù)量。3.污泥沉降比SV30取混合液至1000mL或100mL量筒，靜止沉淀30min后，度量沉淀活性污泥的體積，以占混合液體積的比例(%)表示污泥沉降比。4.污泥體積指數(shù)SVI(簡稱污泥指數(shù))曝氣池出口處混合液經(jīng)30分鐘靜止沉淀以后，1克干污泥所占的容積，單位為mL/g。SV30和SVI可以表示活性污泥的沉降濃縮性能，而SVI能夠更精確地反應(yīng)處活性污泥的松散程度和凝絮沉降性能。5.污泥齡SRT曝氣池中工作著的活性污泥總量和每日排放的剩余污泥數(shù)量之比，單位：d。由于在穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，剩余污泥量也就是新增長的污泥量，因此污泥齡就是污泥在曝氣池中的平均停留時(shí)間，或污泥增長一倍平均所須要的時(shí)間。三.氧轉(zhuǎn)移系數(shù)KLa的測定式中：—液相中溶解氧濃度變更率(或氧轉(zhuǎn)移效率)，kgO2/(m3?h)；KLa—氧分子的總傳質(zhì)系數(shù)，h-1；cS—和界面氧分壓所對(duì)應(yīng)的溶液飽和溶解氧值，kgO2/m3；c—溶液中溶解氧濃度，kgO2/m3。1.提高KLa值：加強(qiáng)液相主體的紊流程度，降低液膜厚度，加速氣液界面的更新，接受微孔曝氣方式，增大氣液接觸面積等。2.提高cS值：提高氣相中的氧分壓。四.活性污泥法的運(yùn)行方式及其特點(diǎn)1.傳統(tǒng)活性污泥法污水和回流污泥從池首端流入，呈推流式至池的末端流出。進(jìn)口處有機(jī)物濃度高，沿池長慢慢降低，可能造成前半段氧遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，后半段供氧量超過須要。特點(diǎn)：適用于大中型污水處理廠。處理效率高，進(jìn)水濃度不能過高，抗沖擊負(fù)荷實(shí)力較差，體積負(fù)荷率低，曝氣池浩大，占用土地較多，基建費(fèi)用較高。2.完全混合法在分步曝氣的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步大大增加進(jìn)水點(diǎn)，同時(shí)相應(yīng)增加回流污泥并使其在曝氣池中快速混合，長條形池子中也能做到完全混合狀態(tài)。特點(diǎn)：1)池液中各個(gè)部分的微生物種類和數(shù)量基本相同，生活環(huán)境也基本相同；2)入流出現(xiàn)沖擊負(fù)荷時(shí)，池液的組成變更也較小，因?yàn)樗砣辉黾拥呢?fù)荷可為全池混合液所分擔(dān)，而不是像推流中僅僅由部分回流污泥來擔(dān)當(dāng)。完全混合池從某種意義上來講，是一個(gè)大的緩沖器和均和池，在工業(yè)污水的處理中有確定優(yōu)點(diǎn)；3)池液里各個(gè)部分的需氧量比較勻整；4)操作靈敏，可以通過變更F：M值，使其工作點(diǎn)處于污泥增長曲線上所期望的某一點(diǎn)，從而可以得到所期望的出水水質(zhì)。3.延時(shí)曝氣法和傳統(tǒng)污泥法類似。特點(diǎn)：1)曝氣時(shí)間很長，達(dá)24h甚至更長，MLSS較高，達(dá)到3000~6000mg/L；2)活性污泥在時(shí)間和空間上部分處于內(nèi)源呼吸狀態(tài)，剩余污泥少而穩(wěn)定，無需消化，可干脆排放；3)適用于污水量很小的場合，近年來，國內(nèi)小型污水處理系統(tǒng)多有運(yùn)用。4)由于負(fù)荷率低，所須要的池容積大，占地面積大，微生物長期處于內(nèi)源呼吸期，污泥齡長。因此基建費(fèi)用和動(dòng)力消耗較大。4.氧化溝法氧化溝是延時(shí)曝氣法的一種特殊形式。特點(diǎn)：池體狹長，池深較淺，溝槽中設(shè)有表面曝氣裝置，裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)，推動(dòng)溝內(nèi)液體快速流淌，具有曝氣和攪拌兩個(gè)作用。5.接觸穩(wěn)定法(吸附再生法)混合液曝氣過程中第一階段BOD5的下降是由于吸附作用造成的，對(duì)于溶解的有機(jī)物，吸附作用不大或沒有?；旌弦旱钠貧馔瓿闪宋阶饔?，回流污泥的曝氣完成穩(wěn)定作用。特點(diǎn)：干脆用于原污水的處理比用于初沉池的出流處理效果好；可省去初沉池；此方法剩余污泥量增加。6.吸附－生物降解工藝AB法A級(jí)以高負(fù)荷或超高負(fù)荷運(yùn)行，B級(jí)以低負(fù)荷運(yùn)行，A級(jí)曝氣池停留時(shí)間30~60min，B級(jí)停留時(shí)間2~4h。不設(shè)初沉池，A級(jí)曝氣池是一個(gè)開放性的生物系統(tǒng)。A、B兩級(jí)各有獨(dú)立的污泥回流系統(tǒng)，兩級(jí)污泥互不相混。特點(diǎn)：處理效果穩(wěn)定，具有抗沖擊負(fù)荷和pH變更的實(shí)力。該工藝還可以依據(jù)經(jīng)濟(jì)實(shí)力進(jìn)行分期建設(shè)。7.序批式活性污泥法SBR法由進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、出水和閑置五個(gè)基本過程組成，從污水流入到閑置結(jié)束構(gòu)成一個(gè)周期，在每個(gè)周期里上述過程都是在一個(gè)設(shè)有曝氣或攪拌裝置的反應(yīng)器內(nèi)依次進(jìn)行的。特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)1)工藝系統(tǒng)組成簡潔，不設(shè)二沉池，曝氣池兼具二沉池功能，無污泥回流設(shè)備；2)耐沖擊負(fù)荷，在一般狀況下(包括工業(yè)污水處理)無需設(shè)置調(diào)整池；3)反應(yīng)推動(dòng)力大，易于得到優(yōu)于連續(xù)流系統(tǒng)的出水水質(zhì)；4)運(yùn)行操作靈敏，通過適當(dāng)調(diào)整各單元操作的狀態(tài)可達(dá)到脫氮除磷的效果；5)污泥沉淀性能好，SVI值較低，能有效地防止絲狀菌膨脹；6)該工藝的各操作階段及各項(xiàng)運(yùn)行指標(biāo)可通過計(jì)算機(jī)加以限制，便于自控運(yùn)行，易于維護(hù)管理。缺點(diǎn)：1)容積利用率低；2)水頭損失大；3)出水不連續(xù)；4)峰值需氧量高；5)設(shè)備利用率低；6)運(yùn)行限制困難；7)不適用大水量。8.A/O法：由厭氧池和好氧池組成的同時(shí)去除污水中有機(jī)污染物及磷的處理系統(tǒng)。五.污泥負(fù)荷和容積負(fù)荷：主要參數(shù)范圍0.2~0.41.污泥負(fù)荷單位質(zhì)量活性污泥在單位時(shí)間內(nèi)所能承受的BOD5量，單位：kgBOD5/(kgMLSS?d)或kgBOD5/(kgMLVSS?d)。式中：F/M—養(yǎng)分和微生物比，gBOD5/(gMLSS?d)或gBOD5/(gMLVSS?d)；Q—和曝氣時(shí)間相當(dāng)?shù)钠骄M(jìn)水量，m3/d；S0—曝氣池進(jìn)水的平均BOD5值，mg/L或kg/m3；Se—曝氣池出水的平均BOD5值，mg/L或kg/m3；X—曝氣池混合液污泥濃度，MLSS或MLVSS，mg/L或kg/m3；V—曝氣池體積，m3。2.污泥容積負(fù)荷單位容積曝氣區(qū)在單位時(shí)間內(nèi)所能承受的BOD5量，kgBOD5/(m3?d)。六.活性污泥法的設(shè)計(jì)(包括沉淀池設(shè)計(jì)0.7~1.5)[例12-1]某城市污水處理廠，設(shè)計(jì)處理流量為30000m3/d，經(jīng)沉淀后的BOD5為200mg/L，希望處理后的出水BOD5為20mg/L。經(jīng)計(jì)算，設(shè)計(jì)曝氣池容積V＝10000m3/d，MLVSS＝2000mg/l，要求確定：1)若接受鼓風(fēng)曝氣，以微孔曝氣盤作為曝氣裝置，EA＝10％，若曝氣池溶解氧c0＝2mg/l，溫度為25℃，曝氣盤裝在水下4m，求鼓風(fēng)曝氣量及鼓風(fēng)機(jī)選型；2)有關(guān)參數(shù)：a’＝0.5，b’=0.1，α=0.8，β=0.9[例12-2]某城市污水處理廠，設(shè)計(jì)處理流量為30000m3/d，時(shí)變更系數(shù)為1.5，經(jīng)沉淀后的BOD5為200mg/L，總氮為30mg/l，總磷為3mg/l，擬接受活性污泥法進(jìn)行處理，希望處理后的出水BOD5為20mg/L。七.水體氮、磷污染的危害氮、磷為植物養(yǎng)分物質(zhì)，能助長藻類和水生生物，引起水體富養(yǎng)分化，影響飲用水水源。1.氮污染的危害：消耗水體中溶解氧；促進(jìn)藻類等浮游生物的繁殖，形成水華、赤潮；引起魚類死亡，導(dǎo)致水質(zhì)快速惡化。2.磷污染的危害：促進(jìn)藻類等浮游生物的繁殖，破壞水體耗氧和復(fù)氧平衡；使水質(zhì)快速惡化，危害水產(chǎn)資源。八.生物脫氮的機(jī)理在微生物的作用下，將有機(jī)氮和氨態(tài)氮轉(zhuǎn)化為N2和NxO氣體的過程，其中包括硝化和反硝化兩個(gè)反應(yīng)過程。硝化是在好氧條件下由亞硝酸菌和硝酸菌共同完成。將廢水中的氨態(tài)氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽和硝酸鹽，硝化細(xì)菌為化能自養(yǎng)菌，生長率低，對(duì)環(huán)境影響較為敏感，溫度、溶解氧、污泥齡、PH、有機(jī)負(fù)荷等對(duì)他有較大影響。反硝化是指在無氧條件下，反硝化菌將硝酸鹽氮(NO-3)和亞硝酸鹽氮(NO-2)還原為N2的過程，反硝化細(xì)菌屬于異養(yǎng)型兼性厭氧菌，在無氧而有硝酸鹽或亞硝酸鹽存在時(shí)，以NO-3和NO-3為電子受體，以有機(jī)炭為電子供體和養(yǎng)分源進(jìn)行反硝化反應(yīng)。同化作用去除的氮依運(yùn)行條件和水質(zhì)而定，假如微生物細(xì)胞中氮含量以12.5%計(jì)算，同化氮去除占原污水BOD的2%~5%，氮去除率在8%~20%。九.生物除磷的機(jī)理利用好氧微生物中聚磷菌在好氧條件下對(duì)污水中溶解性磷酸鹽過量吸取作用，然后沉淀分別而除磷。1.厭氧環(huán)境中污水中的有機(jī)物在厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸菌的作用下轉(zhuǎn)化為乙酸苷；而活性污泥中的聚磷菌在厭氧的不利狀態(tài)下，將體內(nèi)積聚的聚磷分解，分解產(chǎn)生的能量一部分供聚磷菌生存，另一部分能量供聚磷菌主動(dòng)吸取乙酸苷轉(zhuǎn)化為PHB(聚β-羥基丁酸)的形態(tài)貯存于體內(nèi)。聚磷分解形成的無機(jī)磷釋放回污水中，這就是厭氧釋磷。2.好氧環(huán)境中進(jìn)入好氧狀態(tài)后，聚磷菌將儲(chǔ)存于體內(nèi)的PHB進(jìn)行好氧分解并釋出大量能量供聚磷菌增殖等生理活動(dòng)，部分供其主動(dòng)吸取污水中的磷酸鹽，以聚磷的形式積聚于體內(nèi)，這就是好氧吸磷。剩余污泥中包含過量吸取磷的聚磷菌，也就是從污水中去除的含磷物質(zhì)。一般活性污泥法通過同化作用除磷率可以達(dá)到12%~20%。而具生物除磷功能的處理系統(tǒng)排放的剩余污泥中含磷量可以占到干重5%~6%，去除率基本可滿足排放要求。十.生物脫氮和生物脫氮除磷的主要工藝1.生物脫氮的主要工藝：三段生物脫氮工藝、Bardenpho生物脫氮工藝、缺氧—好氧生物脫氮工藝缺氧—好氧生物脫氮工藝(A/O)該工藝將反硝化段設(shè)置在系統(tǒng)的前面，又稱前置式反硝化生物脫氮系統(tǒng)。反硝化反應(yīng)以水中的有機(jī)物為碳源，曝氣池中含有大量的硝酸鹽的回流混合液，在缺氧池中進(jìn)行反硝化脫氮。2.生物脫氮除磷的主要工藝：A2/O工藝、改進(jìn)的Bardenpho工藝、UCT工藝、SBR工藝、MSBR脫氮除磷工藝、三溝式氧化溝、UNITANK工藝、YAAO工藝。十一.生物脫氮除磷法的設(shè)計(jì)[例12-3]江南某城鎮(zhèn)建污水處理廠一座，已知近期規(guī)劃人口50000人，生活污水量綜合排放定額為180L/人?d，污水水質(zhì)為：COD：450mg/L，BOD5：185mg/L，SS：250mg/L，TKN：30mg/L，TP：5.0mg/L。要求對(duì)該鎮(zhèn)污水進(jìn)行除磷脫氮，接受A2/O工藝且出水水質(zhì)指標(biāo)要求達(dá)到下列標(biāo)準(zhǔn)：COD<70mg/L，BOD5<20mg/L，SS<20mg/L，NH3-N<10mg/L，TP<1.0mg/L。第十三章生物膜法一.生物膜法生物膜法：對(duì)污水土地的模擬和強(qiáng)化，是一大類生物處理法的統(tǒng)稱，包括生物濾池，生物轉(zhuǎn)盤、生物接觸氧化池、曝氣生物濾池及生物流化床等工藝。共同特點(diǎn)是微生物附著在介質(zhì)”濾料”表面上，形成生物膜，污水同生物膜接觸后，溶解的有機(jī)污染物被微生物吸附轉(zhuǎn)化為H2O、CO2、NH3和微生物細(xì)胞物質(zhì)，污水得到凈化，所需氧氣一般來自大氣。主要優(yōu)點(diǎn)是操作便利；剩余污泥量少；抗沖擊負(fù)荷實(shí)力強(qiáng)，對(duì)水質(zhì)、水量變更的適應(yīng)性較強(qiáng)。主要用于從污水中去除溶解性有機(jī)污染物，是一種被廣泛接受的生物處理方法，適合于中低污染和中小型污水處理廠。二.生物膜法處理系統(tǒng)的凈水機(jī)理掛膜：污水通過布水設(shè)備連續(xù)地、勻整地噴灑到濾床表面上，在重力作用下，污水以水滴的形式向下滲瀝，或以波狀薄膜的形式向下滲流。最終，污水到達(dá)排水系統(tǒng)，流出濾池。污水流過濾床時(shí)，有一部分污水、污染物和細(xì)菌附著在濾料表面上，微生物便在濾料表面大量繁殖，不久，形成一層充溢微生物的黏膜，稱為生物膜。這個(gè)起始階段稱為掛膜，是生物濾池的成熟期。污水流過成熟濾床時(shí)，污水中的有機(jī)污染物被生物膜中的微生物吸附、降解，從而凈化。生物膜表層生長的是好氧和兼性微生物，其厚度約2mm。在這里，有機(jī)污染物經(jīng)微生物好氧代謝而降解，終點(diǎn)產(chǎn)物是H2O、CO2、NH3等。由于氧在生物膜表層已耗盡，生物膜內(nèi)層的微生物處于厭氧狀態(tài)。在這里，進(jìn)行的是有機(jī)物的厭氧代謝，終點(diǎn)產(chǎn)物是有機(jī)酸，乙醇、醛和H2S等。由于微生物的不斷繁殖，生物膜不斷加厚，超過確定厚度后，吸附有機(jī)物在傳遞到生物膜內(nèi)層的微生物以前，已被代謝掉。此時(shí)，內(nèi)層微生物因得不到充分的養(yǎng)分而進(jìn)入內(nèi)源代謝，失去其黏附在濾料上的性質(zhì)，脫落下來隨水流出濾池，濾料表面再重新長出新的生物膜。三.生物膜處理系統(tǒng)的主要類型生物濾池：構(gòu)造：濾床、池體、布水設(shè)備(為了使污水能勻整地分布在整個(gè)濾床表面上)及排水系統(tǒng)(收集濾床流出的污水和生物膜，保證通風(fēng)，支撐濾料)。特性：1)能為微生物附著供應(yīng)大量的面積；2)使污水以液膜狀態(tài)流過生物膜；3)有足夠的空隙率，保證通風(fēng)(即保證氧的供應(yīng))和使脫落的生物膜能隨水流出濾池；4)不被微生物分解,也不抑制微生物的生長，有較好的化學(xué)性能；5)有確定的機(jī)械強(qiáng)度；6)價(jià)格低廉。主要優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行簡潔，因此，適用于小城鎮(zhèn)和邊遠(yuǎn)地區(qū)。流程：由初沉池、生物濾池、二沉池組成。生物轉(zhuǎn)盤：構(gòu)造：有一系列平行的旋轉(zhuǎn)圓盤、轉(zhuǎn)動(dòng)中心軸、動(dòng)力及減速裝置、氧化曹等組成。機(jī)理：工作時(shí)，廢水流過水槽，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)盤，生物膜和大氣和廢水輪替接觸，浸沒時(shí)吸附廢水中的有機(jī)物，敞露時(shí)吸取大氣中的氧氣。轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動(dòng),,帶進(jìn)空氣,,并引起水槽內(nèi)廢水紊動(dòng)，使溶解氧勻整分布。隨著膜的增厚，內(nèi)層的微生物呈厭氧狀態(tài)，失去活性時(shí)使生物膜脫落，并伴同出水流至二次沉淀池。特性：1)不需曝氣和回流，運(yùn)行時(shí)動(dòng)力消耗和費(fèi)用低；2)運(yùn)行管理簡潔，技術(shù)要求不高；3)工作穩(wěn)定，適應(yīng)實(shí)力強(qiáng)；4)適應(yīng)不同濃度、不同水質(zhì)的污水；5)剩余污泥量少，易于沉淀脫水；6)沒有濾池蠅、惡臭、堵塞、泡沫、噪音等問題；7)可多層立體布置；8)一般需加開孔防護(hù)罩愛惜、保溫。布置方式：單軸單級(jí)式、單軸多級(jí)式和多軸多級(jí)式生物接觸氧化：構(gòu)造：主要由池體、填料和進(jìn)水布?xì)庋b置等組成特性：1)具有較高的微生物濃度，一般可達(dá)10~20g/L；2)生物膜具有豐富的生物相，含有大量絲狀菌，形成了穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)，污泥產(chǎn)量低；3)具有較高的氧利用率；4)具有較強(qiáng)的耐沖擊負(fù)荷實(shí)力；5)生物膜活性高；6)沒有污泥膨脹的問題。7)缺點(diǎn)：濾床易堵塞和更換，運(yùn)行費(fèi)用較高。生物流化床：機(jī)理：1)固定床階段：當(dāng)液體以很小的速度流經(jīng)床層時(shí)，固體顆粒處于靜止不動(dòng)的狀態(tài)，床層高度也基本維持不變，這時(shí)的床層稱固定床。2)流化床階段：當(dāng)液體流速大于b點(diǎn)流速，床層不再維持于固定狀態(tài)，顆粒被液體托起而呈懸浮狀態(tài)，且在床層各個(gè)方向流淌，在床層上部有一個(gè)水平界面，此時(shí)由顆粒所形成的床層完全處于流化態(tài)狀態(tài)，這類床層稱流化床。3)液體輸送階段：當(dāng)液體流速提高至超過c點(diǎn)后，床層不再保持流化，床層上部的界面消逝，載體隨液體從流化床帶出，這階段稱液體輸送階段。在水處理工藝中，這種床稱“移動(dòng)床”或“流淌床”。類型：兩相生物流化床和三相生物流化床特性：優(yōu)點(diǎn)：濾床具有巨大的表面積容積負(fù)荷高，抗沖擊負(fù)荷實(shí)力強(qiáng)；微生物活性強(qiáng)；傳質(zhì)效果好。缺點(diǎn)：設(shè)備的磨損較固定床嚴(yán)峻，載體顆粒在湍動(dòng)過程種會(huì)被磨損變??；設(shè)計(jì)時(shí)存在著生產(chǎn)放大方面的問題：防堵塞、曝氣方法、進(jìn)水配水系統(tǒng)的選用、生物顆粒流失。四.生物膜處理系統(tǒng)和活性污泥法比較的優(yōu)缺點(diǎn)1.優(yōu)點(diǎn)：食物鏈長，剩余污泥少；參和凈化反應(yīng)微生物的多樣性；每段都形成自己的優(yōu)勢種屬；運(yùn)行管理便利，動(dòng)力消耗較少；生物量多，容積負(fù)荷高；生物載體的多樣性；微生物可存活世代時(shí)間較長；耐沖擊實(shí)力強(qiáng)。2.缺點(diǎn)：易發(fā)生堵塞，負(fù)荷率相對(duì)較低；處理后的出水較濁，有機(jī)物去除率較低；須要填料及支承物，基建設(shè)投資相對(duì)增加。五.生物接觸氧化池的構(gòu)造及各部分尺寸的計(jì)算1.有效容積(即填料體積)式中，Q—設(shè)計(jì)污水處理量，m3/d；S0，Se—進(jìn)水、出水BOD5，mg/L；Lv—填料容積負(fù)荷，kgBOD5/[m3(填料)?d]2.總面積A=V/h0式中，h0—填料高度，一般接受3.0m；座數(shù)N=A/A1式中，A1—每座池子的面積，m2。3.池深h=h0+h1+h2+h3式中，h1—超高，0.5~0.6m；h2—填料層上水深，0.4~0.5m；h3—填料至池底的高度，一般接受0.5m。4.有效停留時(shí)間t=V/Q5.空氣量D=D0Q式中，D0—1m3污水需空量，m3/m3，依據(jù)水質(zhì)特性、試驗(yàn)資料或參考類似工程運(yùn)行閱歷數(shù)據(jù)確定，宜大于10，一般去15~20。[例13-1]某小區(qū)生活污水處理廠設(shè)計(jì)處理流量為2500m3/d，廢水平均BOD5為150mg/L，COD為300mg/l，接受生物接觸氧化進(jìn)行處理，希望處理后的出水BOD5為20mg/L[例13-2]某印染廠廢水量為150m3/d，廢水平均BOD5為170mg/L，COD為600mg/l，接受生物接觸氧化進(jìn)行處理，要求出水BOD5≤20mg/L，COD≤250mg/L第十四章穩(wěn)定塘和土地處理一.氧化塘的類型按塘內(nèi)的微生物類型、供氧方式和功能等劃分(一)常見1.好氧塘：好氧塘的深度較淺，陽光能透至塘底，全部塘水內(nèi)都含有溶解氧，塘內(nèi)菌藻共生，溶解氧主要是由藻類供應(yīng)，好氧微生物起凈化污水作用。2.兼性塘：兼性塘的深度較大，上層是好氧區(qū)，藻類的光合作用和大氣復(fù)氧作用使其有較高的溶解氧，由好氧微生物起凈化污水作用；中層的溶解氧慢慢削減，稱兼性區(qū)(過渡區(qū))，由兼性微生物起凈化作用；下層塘水無溶解氧，稱厭氧區(qū)，沉淀污泥在塘底進(jìn)行厭氧分解。3.厭氧塘：厭氧塘的塘深在2m以上，有機(jī)負(fù)荷高，全部塘水均無溶解氧，呈厭氧狀態(tài)，由厭氧微生物起凈化作用，凈化速度慢，污水在塘內(nèi)停留時(shí)間長。4.曝氣塘：曝氣塘接受人工曝氣供氧，塘深在2m以上，全部塘水有溶解氧，由好氧微生物起凈化作用，污水停留時(shí)間較短。5.深度處理塘：深度處理塘又稱三級(jí)處理塘或熟化塘，屬于好氧塘。其進(jìn)水有機(jī)污染物濃度很低，一般BOD5≤30mg/L。常用于處理傳統(tǒng)二級(jí)處理廠的出水，提高出水水質(zhì)，以滿足受納水體或回用水的水質(zhì)要求。(二)其他水生植物塘、生態(tài)塘、完全儲(chǔ)存塘。二.兼氧塘的凈水機(jī)理厭氧塘對(duì)有機(jī)污染物的降解，和全部的厭氧生物處理設(shè)備相同，是由兩類厭氧菌通過產(chǎn)酸發(fā)酵和甲烷發(fā)酵兩階段來完成的。即先由兼性厭氧產(chǎn)酸菌將困難的有機(jī)物水解、轉(zhuǎn)化為簡潔的有機(jī)物(如有機(jī)酸、醇、醛等)，再由確定厭氧菌(甲烷菌)將有機(jī)酸轉(zhuǎn)化為甲烷和二氧化碳等。由于甲烷菌的世代時(shí)間長，增殖速度慢，且對(duì)溶解氧和pH敏感，因此厭氧塘的設(shè)計(jì)和運(yùn)行，必需以甲烷發(fā)酵階段的要求作為限制條件，限制有機(jī)污染物的投配率，以保持產(chǎn)酸菌和甲烷菌之間的動(dòng)態(tài)平衡。應(yīng)限制塘內(nèi)的有機(jī)酸濃度在3000mg/L以下，pH為6.5~7.5，進(jìn)水的BOD5:N:P=100:2.5:1,硫酸鹽濃度應(yīng)小于500mg/L，以使厭氧塘能正常運(yùn)行。第十五章厭氧生物處理一.厭氧生物處理的基本原理厭氧生物處理是有機(jī)污染物在無氧的條件下，借助專性厭氧細(xì)菌和兼性厭氧細(xì)菌的作用下，將大部分有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為甲烷、二氧化碳、水以及簡潔小分子有機(jī)物等的一種生物處理方法。早期的厭氧生物處理主要面對(duì)的是固態(tài)有機(jī)物(包括有機(jī)污泥或糞便等)，所以稱為消化。兩階段：四階段：二.厭氧生物處理的特點(diǎn)1.優(yōu)點(diǎn)：1)須要的能量少，產(chǎn)生甲烷是一種潛在的能源；2)產(chǎn)生的剩余生物污泥較少；3)容積負(fù)荷較高，可處理高濃度、難降解的有機(jī)廢水；4)須要的養(yǎng)分物較少。2.缺點(diǎn)：1)處理過程的反應(yīng)困難，反應(yīng)速度較慢，起動(dòng)時(shí)間較長；2)對(duì)溫度、pH等環(huán)境因素更為敏感；3)出水水質(zhì)較差，須要進(jìn)一步處理。隨著對(duì)厭氧生物處理工藝的進(jìn)一步了解，厭氧處理作為好氧處理的預(yù)處理手段已經(jīng)成為目前較為廣泛接受的一種方法。三.影響厭氧生物處理的主要因素1.pH：最佳為7.0~7.32.溫度：中溫：33~35oC，高溫：50~55oC。(中溫更好)3.負(fù)荷及養(yǎng)分：COD:N:P=500:5:14.攪拌：在有機(jī)物的厭氧發(fā)酵過程中，讓反應(yīng)器中的微生物和養(yǎng)分物質(zhì)(有機(jī)物)攪拌混合，充分接觸，將使得整個(gè)反應(yīng)器中的物質(zhì)傳遞、轉(zhuǎn)化過程加快。作用：使池內(nèi)污泥濃度分布勻整，利于微生物生長繁殖；釋放有害氣體；使環(huán)境因素在反應(yīng)器內(nèi)保持勻整。5.有毒有害物(生物抑制性物質(zhì))：1)重金屬、氫；2)氨氮：50～200mg/l有益，200～1000mg/l不利，1000～3000mg/l抑制，>3000有毒；3)硫酸鹽、硝酸鹽；4)確定濃度的有毒有機(jī)物：酚、氰、甲醛、氯仿等。四.厭氧和好氧的聯(lián)用(A/O法)1.用于預(yù)處理，調(diào)整廢水的可生化性的A/O聯(lián)用：多用于難以生物處理的工業(yè)廢水的處理。一般來說工業(yè)廢水的成分比較困難，且含有較多的有毒物質(zhì)，其可生化性較差，這是常常利用厭氧生物處理作為預(yù)處理或前處理，對(duì)廢水的可生化性進(jìn)行調(diào)整和改善，在經(jīng)過確定時(shí)間的厭氧處理之后，在進(jìn)入好氧生物處理系統(tǒng)，進(jìn)行好氧生物的處理。2.脫氮的A/O聯(lián)用：多用于廢水含有較多的氮元素和對(duì)出水的含氮量有較高的要求。在好氧的條件下，進(jìn)行硝化反應(yīng)將水中的氮元素轉(zhuǎn)化成為硝態(tài)或亞硝態(tài)的氮，然后在缺氧的條件下，進(jìn)行反硝化反應(yīng)，將硝態(tài)和亞硝態(tài)的氮轉(zhuǎn)化成氮?dú)鈴乃w中脫離出來，從而達(dá)到對(duì)廢水脫氮的目的。在好氧硝化的同時(shí)對(duì)廢水的有機(jī)污染物進(jìn)行去除。3.除磷的A/O聯(lián)用：用于廢水中對(duì)磷元素的去除。利用的是聚磷菌在厭氧條件下放磷和好氧條件下過量吸磷的特點(diǎn)為工作原理，以去除含有大量的過量吸磷的聚磷菌的剩余污泥來達(dá)到目的。在處理的工藝流程中，都有含磷污泥的回流環(huán)節(jié)，同時(shí)在好氧過程中，對(duì)廢水中的有機(jī)物進(jìn)行去除。第十八章污泥處理一.污泥的來源、性質(zhì)及指標(biāo)1.來源：柵渣、沉砂池沉渣、初沉池污泥、二沉池生物污泥2.性質(zhì)：富含有機(jī)物，易腐化、破壞環(huán)境，城市污水廠所產(chǎn)生的污泥量約為處理水體積的1%左右(0.5%~1.5%)，含水率達(dá)到99.2%左右。3.指標(biāo)：1