水污染控制工程

1、水污染控制工程（備注：工藝流程表示為圖，機理需要對照書來理解）第九章1.污水的分類：生活污水，工業(yè)廢水，初期雨水，城鎮(zhèn)污水2.水體自凈是指水體能夠在其環(huán)境容量的范圍以內(nèi)，經(jīng)過物理、化學(xué)和生物的作用，使排入水體的污染物質(zhì)的濃度，隨著時間的推移、流動的過程中自然降低3.水體自凈分類物理凈化：是指污染物質(zhì)由于稀釋、擴散、沉淀或揮發(fā)等作用而使河水污染物質(zhì)濃度降低的過程。其中稀釋作用是一項重要的物理凈化過程。 化學(xué)凈化：是指污染物質(zhì)由于中和、氧化、還原、分解等作用而使河水污染物質(zhì)濃度降低的過程。 生物凈化：是指由于水中生物活動，尤其是水中微生物對有機物的氧化分解作用而引起的污染物質(zhì)濃度降低的過程。第十章

2、1.格柵的作用用來截留污水中較粗大漂浮物和懸浮物，防治堵塞和纏繞水泵機組、曝氣器、管道閥門、處理構(gòu)筑物配水設(shè)施、進出水口，減少后續(xù)處理產(chǎn)生的浮渣，保證污水處理設(shè)施的正常運行2.污水在流過格柵時的阻力主要來源于？格柵一般斜置在進水泵站集水井的進口處，它本身阻力不大，阻力主要產(chǎn)生于篩余物堵塞柵條3.沉淀類型根據(jù)廢水中可沉降物質(zhì)顆粒的大小、凝聚性能的強弱及其濃度的高低，按觀察到的現(xiàn)象可把沉降可分為四種類型： 1）自由沉降的特點：a 發(fā)生條件：廢水中的懸浮固體濃度不高，而且不具有凝聚性時發(fā)生的。b 特征：顆粒在沉淀過程中互不干擾，各自獨立地完成沉降過程；在整個沉淀過程中，顆粒的物理性質(zhì)（如形狀、大小、

3、比重等）均不發(fā)生任何變化，顆粒的沉降速度在沉降過程中保持不變，沉淀軌跡是一條直線。c 現(xiàn)象：實驗時可觀察到水是從上到下逐步變清的。d 例：沉砂池和初沉池內(nèi)顆粒物初期沉淀；含量少的泥砂在水中的沉淀。2）絮凝沉降的特點：a 發(fā)生條件：固體濃度也不高，顆粒具有凝聚性能，在沉淀過程中相互凝聚；b 特征：在沉降的過程中，顆粒尺寸，質(zhì)量均會隨深度的增加而增加；濃度上稀下濃；SS濃度隨水深度變化而變化，且呈現(xiàn)非線性變化，沉降的過程中顆粒的沉降速度也是隨深度增加而增加的。c 現(xiàn)象：水也是逐漸變清的，但可觀察到顆粒的絮凝現(xiàn)象。d 例 二沉池中的活性污泥初期沉淀；水處理中的混凝沉淀。3）成層沉降的特點：a 發(fā)生條

4、件：廢水中懸浮顆粒的濃度提高到一定程度后發(fā)生的（5000mg/L以上）。b 特征：每個顆粒的沉淀將受到其周圍顆粒存在的干擾，沉速有所降低，在聚合力的作用下，顆粒群結(jié)合成為一個整體，各自保持相對不變的位置共同下沉。c 現(xiàn)象：實驗時可觀察到水與顆粒群之間有明顯的分界面，沉降的過程實際上是該界面下沉的過程。d 例 二沉池中的活性污泥的后期沉淀4）壓縮沉降的特點：a 發(fā)生條件：廢水中懸浮物的濃度很高時發(fā)生的。b 特征：此時固體顆?；ハ嘟佑|，互相支承，在上層顆粒的重力作用下，下層顆粒間隙中的液體被擠出界面，固體顆粒群被濃縮。c 現(xiàn)象：粒群與水之間也有明顯的界面，但顆粒群部分比成層沉降時密集，界面的沉降速

5、度很慢。d 例 污泥在濃縮池中的濃縮4. 淺層理論：表面負荷率（q0 ）與沉速（u0）的關(guān)系表面負荷q0值愈小，沉速u1u0的顆粒占SS總量的分率愈大，沉速u1200，就算污泥膨脹（2）污泥膨脹的原因A.污水水質(zhì)：溶解性碳水化合物/硫化物/水溫/pH/C:N:P等B.運行條件：有機負荷/溶解氧C.工藝方法：曝氣池形式/運行方式/除沉池/曝氣方式等（3）抑制污泥膨脹的措施A.控制曝氣量 B.調(diào)整pH值C.調(diào)節(jié)N/P比例D.投加一些化學(xué)藥劑E.取消初沉池F.設(shè)計時采取一些措施二）污泥上?。?）污泥脫氮上?。何勰嘣诙脸爻蕢K狀上浮的現(xiàn)象（污泥灰色）原因：曝氣池內(nèi)污泥齡過長，使硝化進行程度較高，而這種

6、混合液若在二沉池中經(jīng)歷較長時間的缺氧狀態(tài)，則會發(fā)生反硝化，生產(chǎn)氮氣，以氣泡形式脫出，附著于污泥上，從而使污泥整塊上浮。防止方法：減少曝氣，縮短污泥齡以防止硝化；增加污泥回流量或及時排除剩余污泥，減少污泥在二沉池中停留時間。（2）污泥腐化上?。捍髩K污泥（黑色）上浮，產(chǎn)生惡臭原因：二沉池中污泥停留時間過長 ，或局部區(qū)域堵塞，進行厭氧發(fā)酵，生成氣體（H2S，CH4）從而使污泥大塊上浮解決和防止措施：安設(shè)不使污泥外溢的浮渣清除設(shè)備；清除沉淀池的死角地區(qū)；加大池底坡度或改進池底刮泥設(shè)備；及時排泥和疏通堵塞等。三）污泥解體：處理水渾濁，污泥絮凝體微細化，處理效果變壞等均屬污泥解體現(xiàn)象原因：運行不當：如曝氣

7、量過大，活性污泥營養(yǎng)平衡遭受破壞；有毒物質(zhì)：M受到抑制或傷害，凈化能力下降或完全停止，從而使污泥失去活性措施：加強管理四）泡沫：工業(yè)廢水中常含有各種表面活性物質(zhì)，在采用活性污泥法時，曝氣池面常出現(xiàn)大量泡沫泡沫過多時將從池面溢出，影響操作環(huán)境，帶走大量污泥，機械曝氣時，泡沫阻隔空氣，防礙充氧措施：(1)表面噴淋水或除沫劑。（常用的除沫劑有機油、煤油、硅油等，投量0.51.5mg/L) (2)增加曝氣池污泥濃度或適當減小曝氣量 (3)當廢水中含表面活性物質(zhì)較多時，預(yù)先用泡沫分離法或其他方法去除。10.生物脫氮除磷的機理和過程（1）生物脫氮污水生物脫氮處理過程中氮的轉(zhuǎn)化主要包括氨化、硝化和反硝化作用

8、，其中氨化可在好氧或厭氧條件下進行，硝化作用是在好氧條件下進行，反硝化作用是在缺氧條件下進行。生物脫氮是含氮化合物經(jīng)過氨化、硝化、反硝化后，轉(zhuǎn)變?yōu)榈獨舛蝗コ倪^程。（2）生物除磷生物除磷最基本的原理即是在厭氧-好氧或厭氧-缺氧交替運行的系統(tǒng)中，利用聚磷微生物具有厭氧釋磷及好氧（或缺氧）超量吸磷的特性，使好氧或缺氧段中混合液磷的濃度大量降低，最終通過排放含有大量富磷污泥而達到從污水中除磷的目的。11.三段生物脫氮工藝12.Bardenpho生物脫氮工藝13.A2/O工藝14.Phostrip除磷工藝15.二次沉淀池二沉池的功能：澄清（固液分離）、污泥濃縮（提高回流污泥的含固率）二沉池的工作狀態(tài)

9、 二沉池中存在四個區(qū)：清水區(qū)、絮凝區(qū)、成層沉淀區(qū)、污泥壓縮區(qū)；兩個界面：泥水界面和壓縮界面 混合液進入二沉池后，立即被池水稀釋，固體濃度大大降低，并形成一個絮凝區(qū)； 成層沉淀區(qū)固體濃度基本不變，沉速也基本不變，絮凝區(qū)中絮凝情況的優(yōu)劣直接影響成層沉淀區(qū)中泥花的形態(tài)、大小和沉速 二沉池的底流濃度主要決定于污泥性質(zhì)和污泥在泥斗中的積存時第十三章1.生物膜凈化污水的機理2.生物濾池3.生物轉(zhuǎn)盤4.生物接觸氧化法5.生物流化床（兩相、三相）第十四章1.好氧塘和兼性塘的特點及機理好氧塘機理：（1）好氧M與藻類共生；（2）藻類利用陽光光合作用產(chǎn)生氧氣；大氣復(fù)氧；（3）好氧M利用氧氣對有機物代謝轉(zhuǎn)化，產(chǎn)生CO

10、2,H2O,NH3等；（4）CO2被藻類光合作用利用；（5）CO2、O2授受過程中，有機物降解，水凈化。兼性塘機理：（1）好氧區(qū)（同好氧塘）；（2）兼性區(qū)：DO時有時無，M是異養(yǎng)型兼性菌，有DO時，利用氧氣氧化分解有機物；無DO時，以硝酸根，碳酸根作為電子受體，無氧代謝。（3）厭氧區(qū)：無DO，厭氧M對有機物厭氧分解。兼性塘的特點l 去除污染物的范圍比好氧處理系統(tǒng)廣泛，不僅可去除一般的有機污染物，還可有效地去除磷、氮等營養(yǎng)物質(zhì)和某些難降解的有機污染物l 不僅可用于處理城市污水，還可用于處理石油化工、有機化工、印染、造紙等工業(yè)廢水。2.污水土地處理系統(tǒng)的凈化機理BOD的去除：l 土壤表層區(qū)通過過濾

11、、吸附作用截留BODl 土壤中含有大量的M，對有機物進行降解；l 土壤微生物一般集中在表層50cm深度的土壤中，因而大多數(shù)BOD的去除反應(yīng)都發(fā)生在地表或靠近地表的地方氮的去除：氮脫出機理主要包括作物吸附吸收、生物脫氮以及揮發(fā)。（1）生物脫氮：有機氮被截留或沉淀-微生物作用下轉(zhuǎn)化為氨氮-銨離子被帶負電荷的土壤顆粒吸附-硝化作用轉(zhuǎn)化為硝酸根-一部分被植物根系吸收，一部分反硝化轉(zhuǎn)化為N2或者N2O揮發(fā)（2）作物吸收：慢速滲濾和地表漫流系統(tǒng)中較多（3）揮發(fā)：揮發(fā)量與土壤的pH有關(guān)。重金屬的去除：（1）吸附（2）沉淀（3）離子交換（4）螯合磷的去除：聚磷酸鹽、正磷酸鹽、有機磷植物根系吸收、生物作用過程、

12、吸附和沉淀（主要）、土壤的固磷作用機制：（1）化學(xué)沉淀作用:與其他離子生成不溶性磷酸鹽（2）表面反應(yīng)：與土壤表面發(fā)生交換、吸附反應(yīng)（3）閉蓄反應(yīng)：土壤中的不溶性的物質(zhì)膠膜將含磷礦化物包裹，使其喪失流動性（4）生物固定作用：無機磷被微生物吸收利用，轉(zhuǎn)化為有機磷痕量有機物的去除：主要是通過揮發(fā)、光分解、吸附和生物降解等作用完成病原微生物的去除：過濾、吸附、干化、輻照、生物捕食以及暴露在不利條件下等方式而被除去。第十五章1.污水厭氧生物處理基本原理：廢水厭氧生物處理是指在無分子氧條件下通過厭氧微生物（包括兼氧微生物）的作用，將廢水中的各種復(fù)雜有機物分解轉(zhuǎn)化成甲烷和二氧化碳等物質(zhì)的過程，也稱為厭氧消化

13、。厭氧生物處理是一個復(fù)雜的為生物化學(xué)過程，依靠三大主要類群的細菌，即水解產(chǎn)酸細菌、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細菌和產(chǎn)甲烷細菌的聯(lián)合作用完成的。三階段理論 水解發(fā)酵階段：復(fù)雜的有機物在厭氧菌胞外酶的作用下，首先被分解成簡單的有機物，然后在產(chǎn)酸菌的作用下轉(zhuǎn)化成乙酸、丙酸、丁酸等脂肪酸和醇類等 產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段：產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌把除乙酸、甲烷、甲醇以外的第一階段產(chǎn)生的中間產(chǎn)物轉(zhuǎn)化成乙酸和氫，并有CO2產(chǎn)生 產(chǎn)甲烷階段：產(chǎn)甲烷菌把乙酸等轉(zhuǎn)化為甲烷厭氧生物處理的優(yōu)點（與好氧比） 應(yīng)用廣泛：目前厭氧不僅可以用于污泥、高濃度有機廢水，也可用于中、低濃度有機廢水； 能耗低：不需充氧，產(chǎn)生沼氣能量可抵償消耗的能量 剩余污泥少，且污泥

14、濃縮，脫水性能好。 N.P營養(yǎng)需要量較少； 厭氧處理過程有一定的殺菌作用，可以殺死污水和污泥中的寄生蟲卵、病毒等； 厭氧活性污泥可以長期貯存； 厭氧反應(yīng)器可以季節(jié)性或間歇性運轉(zhuǎn)，在停止一段時間后，能迅速啟動。厭氧生物處理的缺點（與好氧比） 厭氧微生物增殖緩慢，因而厭氧生物處理的啟動和處理時間比好氧生物處理長； 出水往往達不到排放標準，需要進一步處理； 厭氧處理系統(tǒng)操作控制因素較為復(fù)雜和嚴格，對有毒有害物質(zhì)的影響較敏感。第十六章1.膠體為什么具有穩(wěn)定性a.粒徑小，一般直徑為10-310-8mm；b.布朗運動，顆粒在廢水中受水分子熱運動的碰撞而作無規(guī)則的布朗運動；c.帶電，同類膠體微粒帶有同性電荷

15、。d.水化膜，許多水分子被吸引在膠體微粒周圍，形成水化膜。e.范德華引力2.混凝的機理混凝可分為壓縮雙電層、吸附架橋、沉淀物網(wǎng)捕三種機理。（1）壓縮雙電層機理 雙電層的厚度與溶液中的反離子的濃度有關(guān)。當向溶液中投加電解質(zhì)，使溶液中離子濃度增高時，則擴散層的厚度將減小。 該過程的實質(zhì)是加入的反離子與擴散層原有反離子之間的靜電斥力把原有部分反離子擠壓到吸附層中，從而使擴散層厚度減小。 由于擴散層厚度的減小，膠粒得以迅速凝聚。（2）吸附架橋（橋連）機理一些呈線型結(jié)構(gòu)的高分子混凝劑，以及金屬鹽類混凝劑在水中形成線型高聚物后，均能強烈吸附膠體微粒。當吸附的微粒增多時，上述線型分子會彎曲變形和成網(wǎng)，從而起

16、到橋的作用，使微粒間的距離縮短而相互粘結(jié)，逐漸形成粗大的絮凝體。 本機理能解釋當廢水濁度很低時有些混凝劑效果不好的現(xiàn)象。因為廢水中膠粒少，當聚合物伸展部分一端吸附一個膠粒后，另一端因粘連不著第二個膠粒，只能與原先的膠粒粘連，就不能起架橋作用，從而達不到混凝的效果。（3）沉淀物網(wǎng)捕機理 沉淀金屬氫氧化物(如Al(OH)3、Fe(OH)3)或帶金屬的碳酸鹽(如CaCO3)時，水中的膠粒和細微懸浮物可被這些沉淀物在形成時作為晶核或吸附質(zhì)所網(wǎng)捕。 以上介紹的混凝的三種機理，在水處理中往往可能是同時或交叉發(fā)揮作用的，只是在一定情況下以某種機理為主而已3.混凝的工藝過程混合：混合目的是使混凝劑盡快與水混合，需要短時間高強度攪拌。反應(yīng)：反應(yīng)階段的目的是使藥劑與水中的細小顆粒或膠體物質(zhì)作用生成盡可能大的絮體，為沉降分離創(chuàng)造條件，需要低強度長時間攪拌。沉降（澄清）：澄清的目的是使所生成的絮體與水分離，完成凈化過程。4.吸附原理 物理吸附: 分子間引力（范德華力），沒有電子轉(zhuǎn)移，所需活化能小，吸附量較低，其吸附和解吸速率都很快。 化學(xué)吸附：吸附質(zhì)分子與吸附劑表面