《環(huán)境工程概論5》全冊配套完整教學(xué)課件

《環(huán)境工程概論5》全冊配套完整教學(xué)課件課程名稱：環(huán)境工程概論

1.張自杰主編《廢水處理理論與設(shè)計》，中國建筑工業(yè)出版社，2003年；2.MetcalfandEddy,Inc.《WastewaterEngineeringTreatmentand

Reuse》FourthEdition,McGraw-HillpublishingCompany2003；3.沈耀良王寶貞編《廢水生物處理新技術(shù)—理論與應(yīng)用》，中國環(huán)境科學(xué)出版社，1999年；4.MeckenzieL.DavisDavidA.Cornwell,《Introductionto

EnvironmentalEngineering》ThirdEdition,McGraw-HillpublishingCompanies,Inc.1998；環(huán)境工程導(dǎo)論（第3版）王建龍譯，清華大學(xué)出版社，2000年

主要參考書一、緒論環(huán)境工程學(xué)概念:

運用環(huán)境科學(xué)、工程學(xué)和其他有關(guān)學(xué)科的理論和方法，研究保護和合理利用自然資源,控制和防治環(huán)境污染，以改善環(huán)境質(zhì)量，使人們得以健康和舒適的生存。兩個方面的任務(wù)(1)保護環(huán)境使其免受和消除人類活動對它的有害影響;(2)保護人類免受不利的環(huán)境因素對健康和安全的損害。

主要內(nèi)容

1.水質(zhì)凈化與水污染控制工程任務(wù):研究預(yù)防和治理水體污染，保護和改善水環(huán)境質(zhì)量,合理利用水資源以及提供不同用途和要求的用水的工藝技術(shù)和工程措施。研究領(lǐng)域:水體自凈及其利用；城市污水處理與利用；工業(yè)廢水處理與利用；給水凈化處理；城市、區(qū)域和水系的水污染綜合整治；水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和廢水排放標(biāo)準(zhǔn)等。2.大氣污染控制工程任務(wù):研究預(yù)防和控制大氣污染，保護和改善大氣質(zhì)量的工程技術(shù)措施。研究領(lǐng)域：大氣質(zhì)量管理；煙塵治理技術(shù)；氣體污染物治理技術(shù)；酸雨的成因和防治；城市、區(qū)域大氣污染綜合整治；大氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)等。

3.固體廢棄物處理處置與管理工程任務(wù):研究城市垃圾、工業(yè)廢渣、放射性及其它有毒有害固體廢棄物的處理、處置和回收利用資源化等的工藝技術(shù)措施。研究領(lǐng)域：固體廢棄物管理；固體廢棄物無害化處置，固體廢棄物的綜合利用和資源化；放射性及其它有毒有害廢物的處理等。

4．噪聲、振動與其它公害防治技術(shù)研究聲音、振動、電磁輻射等對人類的影響及消除這些影響的技術(shù)途徑和控制措施。

5．環(huán)境規(guī)劃、管理和環(huán)境系統(tǒng)工程研究利用系統(tǒng)工程的原理和力法，對區(qū)域性的環(huán)境問題和防治技術(shù)措施進行整體的系統(tǒng)分析，以求取得綜合整治的優(yōu)化方案，進行合理的環(huán)境規(guī)劃，設(shè)計與管理；它也研究環(huán)境工程單元過程系統(tǒng)的優(yōu)化工藝條件，并用計算機技術(shù)進行設(shè)計、運行和管理。

6.環(huán)境監(jiān)測與環(huán)境質(zhì)量評價研究環(huán)境中污染物質(zhì)的性質(zhì)、成分、來源、含量和分布狀態(tài)、變化趨勢以及對環(huán)境的影響；在此基礎(chǔ)上，按照一定的標(biāo)準(zhǔn)和方法對環(huán)境質(zhì)量進行定量的判定、解釋和預(yù)測。二、廢水的性質(zhì)及指標(biāo)水質(zhì)污染指標(biāo)及性質(zhì)生活和工業(yè)污水的水質(zhì)特性生活和工業(yè)污水的排放特性廢水綜合排放指標(biāo)

水質(zhì)指標(biāo)項目物理性水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)

1.感官物理性狀指標(biāo)，如溫度、色度、臭味度、渾濁度、透明度等。

2.其他的物理性水質(zhì)指標(biāo)，如總固體、懸浮固體、溶解固體、可沉固體、電導(dǎo)率(電阻率)等。

化學(xué)性水質(zhì)指標(biāo)

1.一般的化學(xué)性水質(zhì)指標(biāo)：pH、堿度、硬度、各種陽離子、各種陰離子、總含鹽量、一般有機物等。

2.有毒的化學(xué)性水質(zhì)指標(biāo)：各種重金屬、氰化物、多環(huán)芳烴、各種農(nóng)藥等。

3.氧平衡指標(biāo):溶解氧(DO)、化學(xué)需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)、總需氧量(TOD)等。

生物學(xué)水質(zhì)指標(biāo)一般包括細菌總數(shù)、總大腸菌群數(shù)、各種病原細菌、病毒等。生化需氧量(BOD)

在有氧條件下，由于微生物的活動，降解有機物所需的氧量，稱為生化需氧量，單位為單位體積廢水所消耗的氧量(mg/L)。影響B(tài)OD的因素：（1）溫度；溫度越高，微生物活力越強，消耗有機物越快，需氧越多，在實際測定BOD時，規(guī)定溫度為20℃。（2）時間；時間越長，微生物降解有機物的數(shù)量和深度越大，需氧越多。一般有機物需20天基本完成氧化分解過程，完全生化需氧量用BOD20表示；實測時采用5天，稱為BOD5。因廢水的水質(zhì)差別，BOD20與BOD5比值相差懸殊，但對某種廢水而言相對固定，如生活污水的BOD5比BOD20約為0.7左右。

把20℃，5天測定的BOD5作為衡量廢水的有機物濃度指標(biāo)?；瘜W(xué)需氧量(COD)

化學(xué)需氧量是指在酸性條件下，用強氧化劑將有機物氧化為C02、H20所消耗的氧量。氧化劑一般采用重鉻酸鉀。由于重鉻酸鉀氧化作用很強，能夠較完全地氧化水中大部分有機物和無機性還原物質(zhì)(但不包括硝化所需的氧量)，此時用CODcr或COD表示。如采用高錳酸鉀作為氧化劑，用CODMn表示。與BOD5相比，CODcr，能夠在較短的時間內(nèi)(規(guī)定為2h)較精確地測出廢水中耗氧物質(zhì)的含量，不受水質(zhì)限制。缺點是不能表示可被微生物氧化的有機物量，此外廢水中的還原性無機物也能消耗部分氧，造成一定誤差。如果廢水中各種成分相對穩(wěn)定，那么COD與BOD之間應(yīng)有一定的比例關(guān)系。一般說來，

CODcr>BOD20>BOD5>CODMn。其中BOD5／CODcr比值可作為廢水是否適宜生化法處理的一個衡量指標(biāo)。比值越大，越容易被生化處理。一般認為BOD5／CODcr大于0.3的廢水才適宜采用生化處理。

如果廢水中各種成分相對穩(wěn)定，那么COD與BOD之間應(yīng)有一定的比例關(guān)系。一般說來，

CODcr>BOD20>BOD5>CODMn其中BOD5／CODcr比值可作為廢水是否適宜生化法處理的一個衡量指標(biāo)。比值越大，越容易被生化處理。一般認為BOD5／CODcr大于0.3的廢水才適宜采用生化處理。營養(yǎng)性污染物當(dāng)廢水排入受納水體，使水中N和P的濃度分別超過0.2和0.02mg／L時，就會引起受納水體的富營養(yǎng)化，促進各種水生生物(主要是藻類)的活性，刺激它們的異常增殖，會造成一系列的危害。有機化學(xué)毒物主要有：農(nóng)藥(DDT、有機氯、有機磷等)、酚類化合物、聚氯聯(lián)苯、稠環(huán)芳烴(如苯并芘)、芳香族氨基化合物，以有機氯農(nóng)藥為例，首先其具有很強的化學(xué)穩(wěn)定性，在自然環(huán)境中的半衰期為十幾年到幾十年，其次它們都可能通過食物鏈在人體內(nèi)富集，危害人體健康。如DDT能蓄積于魚脂中，濃度可比水體中高12500倍。油類污染物油類污染物包括“石油類”和“動植物油”兩類。油類污染物能在水面上形成油膜，隔絕大氣與水面，破壞水體的富氧條件。它還能附著干土壤顆粒表面和動植物體表，影響?zhàn)B分的吸收和廢物的排出。當(dāng)水中含油0.01～0.1mg／L，對魚類和水生生物就會產(chǎn)生影響。當(dāng)水中含油0.3～0.5mg／L，就會產(chǎn)生石油氣味，不適合飲用。生物污染物生物污染物主要是指廢水中的致病性微生物，它包括致病細菌、病蟲卵和病毒。未污染的天然水中細菌含量很低，當(dāng)城市污水、垃圾淋溶水、醫(yī)院污水等排入后將帶入各種病原微生物。如生活污水中可能含有能引起肝炎、傷寒、霍亂、痢疾、腦炎的病毒和細菌以及蛔蟲。

有毒化合物對人體健康和環(huán)境的影響

生活污水的流量與濃度隨時間的變動特征

城市下水的流量與濃度隨季節(jié)的變動特征

工業(yè)污水的流量與BOD負荷的季節(jié)變動特征第一、二章習(xí)題（簡答題）1.環(huán)境工程學(xué)的主要內(nèi)容有那些？它與環(huán)境科學(xué)之間的關(guān)系怎樣？2.水污染控制與大氣污染控制的主要任務(wù)有那些？3.例舉最常用的幾個水質(zhì)指標(biāo)。4.衡量污水的可生化性的指標(biāo)及判定方法。5.水體富營養(yǎng)化及其對水環(huán)境所造成的影響。6.生活污水的水質(zhì)特點及其排放特征。7.工業(yè)污水的水質(zhì)特點及其排放特征。8.排放標(biāo)準(zhǔn)中在考慮限定污染物排放濃度的同時要實行排放總量控制的理由。9.從排放標(biāo)準(zhǔn)的制定及執(zhí)行力度兩方面論述如何解決我國水環(huán)境污染問題。三、污水處理系統(tǒng)工藝流程常規(guī)處理單元概念大型污水處理廠一體式污水處理裝置典型生物法污水處理設(shè)備

污水處理系統(tǒng)工藝流程進水處理水格柵篩濾剩余污泥高分子絮凝劑反洗廢水濾池

消毒槽氯氣硫酸鋁絮凝劑終沉淀污泥回流初沉池生物處理系統(tǒng)計量槽沉砂池污泥調(diào)整槽濾渣絮凝污泥污泥脫水處理設(shè)備表一級、二級和三級處理有效性的對比(去污百分比)

成分一級二級三級

懸浮固體60-7080-9590-95

生物耗氧量20-4070-90>95

磷10-3020-4085-97

氮10-2020-4020-40

大腸桿菌60-9090-99>99

病菌30-7090-99>99

鎘和鋅5-2020-4040-60

銅、鉛和鉻40-6070-9080-89

污水處理中常用的處理工藝某城市污水處理廠平面布置圖某城市污水處理廠平面布置圖某城市污水處理廠平面布置圖

生活污水處理的小型合并凈化槽

膜生物反應(yīng)器污水處理系統(tǒng)

簾式膜生物反應(yīng)器污水處理裝置活性污泥法曝氣處理裝置氧化溝法污水處理裝置好氧生物濾池污水處理裝置

生物轉(zhuǎn)盤法污水處理裝置

第三章習(xí)題（簡答題）1.畫出典型的城市污水處理廠的流程圖，并解釋各處理單元的作用。2.解釋一級處理、二級處理和三級處理；并說明它們相互間的聯(lián)系。3.分別例舉出物理、化學(xué)和生物處理中最常用的方法及處理對象。4.畫出曾參觀過的污水處理廠的流程圖，并解釋各處理單元的作用。

格刪處理*格刪分類*常用格刪設(shè)備*格刪的計算

粗大顆粒物質(zhì)：大小約在0.1mm或1mm以上，包括砂粒、小卵石、礫石、樹枝、菜葉、碎布、垃圾等。這些物質(zhì)實際上是被挾帶在水流中的。去除它們的方法多為借助物理作用的物理處理法，如篩濾截留、重力沉降和離心分離等。相應(yīng)的處理設(shè)備有格柵、篩網(wǎng)、微濾機、沉砂池、離心機、和旋流分離器等。

常用格刪設(shè)備格刪的計算

調(diào)節(jié)池差壓式調(diào)節(jié)池曝氣均和池折流調(diào)節(jié)池混凝處理*概念*機理*常用混凝劑*影響混凝處理效果的因素*混凝劑選擇及投加*常用混凝處理流程及設(shè)備

各種廢水都是以水為分散介質(zhì)的分散體系。根據(jù)分散相粒度不同，廢水可分為三類：真溶液：粒度為0.1～100nm

膠體溶液：粒度在1～100nm

懸浮液：粒度大于100μm。其中粒度在100μm以上的懸浮液可采用沉淀或過濾處理，而粒度在lnm～100μm間的部分懸浮液和膠體溶液可采用混凝處理。

混凝就是在廢水中預(yù)先投加化學(xué)藥劑來破壞膠體的穩(wěn)定性，使廢水中的膠體和細小懸浮物聚集成具有可分離性的絮凝體，再加以分離除去的過程。

混凝處理的概念

混凝就是在廢水中預(yù)先投加化學(xué)藥劑來破壞膠體的穩(wěn)定性，使廢水中的膠體和細小懸浮物聚集成具有可分離性的絮凝體，再加以分離除去的過程。

混凝處理的概念膠體特性

1．力學(xué)性質(zhì)

膠體的布朗運動：它可用水分子的熱運動來解釋，膠體顆?？偸翘幱谥車肿拥陌鼑校肿佑捎跓徇\動總在不停地撞擊膠體顆粒，其瞬間合力不能完全抵消，就使得膠體顆粒不斷改變位置。這也是膠體顆粒不能自然沉淀的原因之一。

2．表面性能膠體顆粒微小，故其比表面積大，具有極大的表面自由能，從而使膠體顆粒具有強烈的吸附能力和水化作用。

3.電泳現(xiàn)象電泳現(xiàn)象是指在電場作用下，膠體微粒能向一個電極方向移動的現(xiàn)象。它說明膠體微粒是帶電的。當(dāng)在外加電場作用下，膠體微粒向陰極運動，說明該類膠體微粒帶正電，如氫氧化鐵、氫氧化鋁等；相反，如向陽極運動，則說明該類膠體微粒帶負電，象堿性條件下的氫氧化鋁和蛋白質(zhì)等。粘土膠體一般也帶負電。由于膠體微粒的帶電性，當(dāng)它們互相靠近時，就產(chǎn)生排斥力，因此不能聚合。膠體的結(jié)構(gòu)

在粒子的中心是膠核，它由數(shù)百乃至數(shù)干個分散相固體物質(zhì)分子組成。在膠核表面，吸附了一層帶同號電荷的離子，稱為電位離子層。為維持膠體離子的電中性，在電位離子層外吸附了電量與電位離子層總電量相同，而電性相反的離子，這稱為反離子層。電位離子層與反離子層就構(gòu)成了膠體粒子的雙電層結(jié)構(gòu)。其中電位離子層構(gòu)成了雙電層。

混凝機理

1.壓縮雙電層

2.吸附電中和

3.吸附架橋

4.沉淀物網(wǎng)捕一、壓縮雙電層機理

由膠體粒子的雙電層結(jié)構(gòu)可知，反離子的濃度在膠粒表面處最大，并沿著膠粒表面向外的距離呈遞減分布，最終與溶液中離子濃度相等，見下圖;當(dāng)向溶液中投加電解質(zhì)，使溶液中離子濃度增高，則擴散層的厚度將從圖上的oa減小至ob。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，(電位相應(yīng)降低，因此膠粒間的相互排斥力也減少。另一方面，由于擴散層減薄，它們相撞時的距離也減少，因此相互間的吸引力相應(yīng)變大。從而其排斥力與吸引力的合力由斥力為主變成以引力為主(排斥勢能消失了)，膠粒得以迅速凝聚。二、吸附電中和機理

膠粒表面對異號離子、異號膠粒、鏈狀離子或分子帶異號電荷的部位有強烈的吸附作用,由于這種吸附作用中和了電位離子所帶電荷，減少了靜電斥力，降低了ζ電位，使膠體的脫穩(wěn)和凝聚易于發(fā)生。此時靜電引力常是這些作用的主要方面。上面提到的3價鋁鹽或鐵鹽混凝劑投量過多，凝聚效果反而下降的現(xiàn)象，可用本機理解釋。因膠粒吸附了過多的反離子,使原電荷變號，斥力變大，從而發(fā)生了再穩(wěn)現(xiàn)象。三、吸附架橋機理

吸附架橋作用主要是指鏈狀高分子聚合物在靜電引力、范德華力和氫鍵力等作用下，通過活性部位與膠粒和細微懸浮物等發(fā)生吸附橋聯(lián)的過程。當(dāng)3價鋁鹽或鐵鹽及其他高分子混凝劑溶于水后，經(jīng)水解、縮聚反應(yīng)形成高分子聚合物，具有線形結(jié)構(gòu)，可被膠粒所強烈吸附。聚合物在膠粒表面的吸附源于各種物化作用，如范德華引力、靜電引力、氫鍵、配位鍵等，取決于聚合物同膠粒表面二者化學(xué)結(jié)構(gòu)的特點。因其線形長度較大，當(dāng)它的一端吸附某一膠粒后，另一端又吸附另一膠粒，在相距較遠的兩膠粒間進行吸附架橋，使顆粒逐漸變大，形成粗大絮凝體。

四、沉淀物網(wǎng)捕機理

當(dāng)采用硫酸鋁、石灰或氯化鐵等高價金屬鹽類作凝聚劑時，當(dāng)投加量大得足以迅速沉淀金屬氫氧化物(如:A1(OH)3,Fe(OH)3),或帶金屬碳酸鹽(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。水中膠粒本身可作為這些沉淀所形成的核心時，凝聚劑最佳投加量與被除去物質(zhì)的濃度成反比，即膠粒越多，金屬凝聚劑投加量越少。常用混凝劑混凝劑選擇及投加混凝劑與助凝劑

凝聚(Coagulation)是指膠體被壓縮雙電層而脫穩(wěn)的過程；

絮凝(Flocculation)則指膠體由于高分子聚合物的吸附架橋作用聚結(jié)成大顆粒絮體的過程；混凝則包括凝聚與絮凝兩種過程。凝聚是瞬時的，只需將化學(xué)藥劑擴散到全部水中的時間即可。絮凝則與凝聚作用不同，它需要一定的時間讓絮體長大，但在一般情況下兩者難以截然分開。習(xí)慣上將低分子電解質(zhì)稱為凝聚劑，而將高分子藥劑稱為絮凝劑。把能起凝聚與絮凝作用的藥劑統(tǒng)稱為混凝劑。當(dāng)單用混凝劑不能取得良好效果時，可投加某類輔助藥劑以提高混凝效果，這種輔助藥劑稱為助凝劑。無機混凝劑

目前應(yīng)用最廣的是鐵系和鋁系金屬鹽，可分為普通鐵、鋁鹽和堿化聚合鹽。其他還有碳酸鎂、活性硅酸、高嶺土、膨潤土等。

1．三氯化鐵三氯化鐵有無水物、結(jié)晶水物和液體，其中常用的是三氯化鐵(FeCl3·6H20)，它是黑褐色的結(jié)晶體，有強烈吸水性，極易溶于水，其溶解度隨溫度上升而增加，形成的礬花，沉淀性好，處理低溫水或低濁水效果比鋁鹽的好(適宜的pH值范圍較寬，但處理后的水的色度比鋁鹽的高)。FeCl3液體、晶體物或受潮的無水物腐蝕性極大，調(diào)制和加藥設(shè)備必須考慮用耐腐蝕材料。

2．硫酸亞鐵硫酸亞鐵FeS04·7H20是半透明綠色晶體，易溶于水，20℃時溶解度為21％。硫酸亞鐵離解出Fe2+只能生成最簡單的單核絡(luò)合物，因此，不如Fe3+鹽那樣有良好的混凝效果。殘留在水中Fe2+會使處理后的水帶色，F(xiàn)e2+與水中的某些有色物質(zhì)作用后，會生成顏色更深的溶解物。因此，使用硫酸亞鐵時應(yīng)將Fe2+先氧化為Fe3+，然后再起混凝作用。3．硫酸鋁

含18個結(jié)晶水，有精制和粗制兩種。精制的是白色結(jié)晶體。粗制的Al2O3含量不少于14.5～16.5％，不溶雜質(zhì)含量不大于24～30％，價格較低，但質(zhì)量不穩(wěn)定，因含不溶雜質(zhì)較多，增加了藥液配制和排除廢渣等方面的困難。易溶于水，水溶液呈酸性，室溫時溶解度大致是50％，pH值在2.5以下。沸水中溶解度提高至90％以上。使用便利，混凝效果較好，不影響給處理水質(zhì)。但當(dāng)水溫低時水解困難，形成的絮體較松散。可分干式或濕式投加。濕式投加時一般采用10～20％的濃度(按商品固體重量計算)。使用時水的有效pH值范圍較窄，跟原水硬度有關(guān)，對于軟水，pH值在5.7～6.6；中等硬度的水為6.6～7.2；硬度較高的水則為7.2～7.8。因此在投加硫酸鋁時應(yīng)考慮上述特性，以免加入過量硫酸鋁，會使水的pH值降至其適宜的pH值以下，既浪費了藥劑，又使處理后的水發(fā)渾。

明礬是硫酸鋁和硫酸鉀的復(fù)鹽Al2(S04)3·K2S04·24H2O，其中Al2O3含量約10.6％，是天然物，其作用機理與硫酸鋁相同。不同pH條件下的3價Al鹽的水解產(chǎn)物4．聚合氯化鋁

化學(xué)式為[Al2(OH)nCl6-n]m。式中n可取1到5中間的任何整數(shù)，m為≤10的整數(shù)。指m個Al2(OH)nCl6-n(稱羥基氯化鋁)單體的聚合物。聚合氯化鋁中OH與A1的比值對混凝效果有很大關(guān)系，一般可用堿化度B表示：

B=[OH]/3[Al]×100%

當(dāng)n=4時，堿化度B＝4/(3×2)×100％＝66.7％。一般要求B為40～60％。聚合氯化鋁與其他混凝劑相比，具有下列優(yōu)點：(1)應(yīng)用范圍廣，對各種廢水都可以達到好的混凝效果。(2)易快速形成大的礬花，沉淀性能好，投藥量一般比硫酸鋁低，過量投加時也不會象硫酸鋁那樣造成水渾濁。(3)適宜pH值范圍較寬(5～9)，且處理水的pH值和堿度下降較小。(4)水溫低時仍可保持穩(wěn)定的混凝效果。(5)堿化度比其他鋁鹽、鐵鹽為高，因此藥液對設(shè)備的侵蝕作用小。

日本還研制了聚合硫酸鋁及聚合氯化鋁與聚合硫酸鋁的混合物，正在推廣使用中。有機高分子類混凝劑作用機理主要是兩個方面：

①由于氫鍵結(jié)合、靜電結(jié)合、范德華力等作用對膠粒的吸附結(jié)合。

②線型高分子在溶液中的吸附架橋作用。高分子混凝劑一般為鏈狀結(jié)構(gòu)，各單體間以共價鍵結(jié)合,單體的總數(shù)稱為聚合度，它的聚合度約從1000～5000至更高。高分子混凝劑溶于水中，將生成大量的線型高分子。陰離子型主要是含有-COOM(M為H+或金屬離子)或-S03H的聚合物，如部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)和聚苯乙烯磺酸鈉(PSS)等。陽離子主要是含有-NH3+、-NH2+和-N+R4的聚合物，如聚二甲基氨甲基丙烯酰胺(APAM)。非離子型是所含基團不發(fā)生離解的聚合物，如聚丙烯酰胺(PAM)和聚氧化乙烯（PEO)等。不論混凝劑為何種離子型，對不同電性的膠體和細微懸浮物都是有效的。但如為離子型，且電性與膠粒電性相反，就能起降低ζ電位和吸附架橋雙重作用，可明顯提高混凝效果。而且，離子型高分子混凝劑由于帶同號電荷，產(chǎn)生的靜電斥力會使線型分子延伸F來，增大捕捉范圍，活性基團也得到充分暴露，有利于更好地發(fā)揮架橋作用。因此，離子型高分子混凝劑是今后的發(fā)展重點。聚丙烯酰胺

高分子混凝劑中，以聚丙烯酰胺應(yīng)用最為普遍，其產(chǎn)量占高分子混凝劑總產(chǎn)量的80％。按性狀，聚丙烯酰胺產(chǎn)品有膠狀(含量5～10％)、片狀(含量20～30％)和粉狀含量90～95％)，其聚合度可多達2～9×104，相應(yīng)的分子量高達1.5～6×104。

投加方法：丙烯酰胺常作為助凝劑與其他混凝劑一起使用，可產(chǎn)生較好的混凝效果。聚丙烯酰胺的投加次序與廢水水質(zhì)有關(guān)。當(dāng)廢水濁度低時，宜先投加其他混凝劑，再投加聚丙烯酰胺，使膠顆粒先脫穩(wěn)到一定程度為聚丙烯酰胺的絮凝作用創(chuàng)造有利條件；當(dāng)廢水濁度高時，應(yīng)先投加聚丙烯酰胺，再投加其他混凝劑，以讓聚丙烯酰胺先在高濁度水中充分發(fā)揮作用，吸附部分膠粒，使?jié)岫认陆担溆嗄z粒由其他混凝劑脫穩(wěn)，再由聚丙烯酰胺吸附，這樣可降降低其他混凝劑用量。助凝劑

助凝劑是指與混凝劑一起使用，以促進水的混凝過程的輔助藥劑。它本身可以起混凝作用，也可不起混凝作用。按其功能，助凝劑可分為三種。1.pH調(diào)整劑在廢水pH值不符合工藝要求，或在投加混凝劑后pH值有較大變化時，需投加pH調(diào)整劑。常用的pH調(diào)整劑包括石灰、硫酸、氫氧化鈉等。2.絮體結(jié)構(gòu)改良劑當(dāng)生成絮體小、松散且易碎時，可投加絮體結(jié)構(gòu)改良劑以改善絮體的結(jié)構(gòu)，增加其粒徑、密度和強度。如活性硅酸、粘土等。3.氧化劑當(dāng)廢水中有機物含量高時，易起泡沫，使絮凝體不易沉降。此時可投加氯氣、次氯酸鈉、臭氧等氧化劑來破壞有機物，以提高混凝效果。影響混凝處理效果的因素廢水水質(zhì)的影響1.濁度

過高或過低都不利于混凝，濁度不同，所需的混凝劑用量也不同。2.pH值

在混凝過程中，都有一個相對最佳pH值存在，使混凝反應(yīng)速度最快，絮體溶解度最小。此pH值可通過試驗確定。3.水溫

水溫會影響無機鹽類的水解，水溫低，水解反應(yīng)慢。另外水溫低，水的粘度增大，布朗運動減弱，混凝效果下降。這也是冬天混凝劑用量比夏天多的緣故。但溫度也不是越高越好，當(dāng)溫度超過90℃時，易使高分子絮凝劑老化或分解生成不溶性物質(zhì)，反而降低混凝效果。4．共存雜質(zhì)有些雜質(zhì)的存在能促進混凝過程。比如除硫、磷化合物以外的其他各種無機金屬鹽，均能壓縮膠體粒子的擴散層厚度，促進膠體凝聚。且濃度越高，促進能力越強，并可使混凝范圍擴大。而有些物質(zhì)則會不利于混凝的進行。如磷酸離子、亞硫酸離子、高級有機酸離子會阻礙高分子絮凝作用。另外，氯、螯合物、水溶性高分子物質(zhì)和表面活性物質(zhì)都不利于混凝?；炷齽┑挠绊?/p>

1．混凝劑種類

混凝劑的選擇主要取決于膠體和細微懸浮物的性質(zhì)、濃度。如水中污染物主要呈膠體狀態(tài)，且ζ電位較高，則應(yīng)先投加無機混凝劑使其脫穩(wěn)凝聚，如絮體細小，還需投加高分子混凝劑等助凝劑。通常將無機混凝劑與高分子混凝劑并用，可明顯提高混凝效果，擴大應(yīng)用范圍。對于高分子混凝劑而言，電荷量越大，電荷密度越高，鏈狀分子越能充分延伸，吸附架橋的空間范圍也就越大，絮凝作用就越好。2．混凝劑投加量

投加量除與水中微粒種類、性質(zhì)、濃度有關(guān)外，還與混凝劑品種、投加方式及介質(zhì)條件有關(guān)。對任何廢水的混凝處理，都存在最佳混凝劑和最佳投藥量的問題，應(yīng)通過試驗確定。一般的投加量范圍是：普通鐵鹽、鋁鹽為10～30mg／L；聚合鹽為普通鹽的1／2～1／3；有機高分子混凝劑通常只需1～5mg／L，且投加量過量，很容易造成膠體的再穩(wěn)。

3．混凝劑投加順序

當(dāng)使用多種混凝劑時，其最佳投加順序可通過試驗來確定。一般而言，當(dāng)無機混凝劑與有機混凝劑并用時，先投加無機混凝劑，再投加有機混凝劑。但當(dāng)處理的膠粒在50μm以上時，常先投加有機混凝劑吸附架橋，再加無機混凝劑壓縮擴散層而使膠體脫穩(wěn)。水力條件的影響

水力條件對混凝效果有重要影響。兩個主要的控制指標(biāo)是攪拌強度和攪拌時間。攪拌強度常用速度梯度G來表示。在混合階段，要求混凝劑與廢水迅速均勻的混合，為此要求G在500～1000s-1，攪拌時間應(yīng)在10～30s。而到了反應(yīng)階段，既要創(chuàng)造足夠的碰撞機會和良好的吸附條件讓絮體有足夠的成長機會，又要防止生成的小絮體被打碎，因此攪拌強度要逐漸減小，而反應(yīng)時間要長，相應(yīng)G和t值分別應(yīng)在20～70s-1和15～30min?；炷齽┻x擇及投加常用混凝處理流程及設(shè)備混凝設(shè)備整個混凝工藝過程包括混凝劑的配制與投加、混合、反應(yīng)、澄清幾個步驟。

1.混凝劑的配制與投加混凝劑的投配分干法和濕法。干法即把藥劑直接投放到被處理的水中。其優(yōu)點是占地少，缺點是對藥劑的粒度要求較高，投配量較難控制，對機械設(shè)備要求較高，同時勞動條件也差。用得較多的是濕法，即先把藥劑配制成一定濃度的溶液，再投入被處理水中，整個投加過程如下圖所示。

影響澄清池處理效果的主要因素：1．?dāng)嚢杷俣葹槭鼓嘣退行⌒躞w充分混合，并防止攪拌不均引起部分泥渣沉積，要求加快攪拌速度。但速度若太快，會打碎已形成絮體，影響處理效果。攪拌速度根據(jù)污泥濃度決定，污泥濃度低，攪拌速度小，污泥濃度高，就要增大攪拌速度。2．泥渣回流量及濃度一般回流量大反應(yīng)效果好，但回流量太大，會導(dǎo)致流速過大，從而影響分離室的穩(wěn)定，一般控制回流量為水量的3～5倍。泥渣濃度越高越容易截留廢水中懸浮顆粒，但泥渣濃度越高，澄清水分離越困難，以至于會使部分泥渣被帶出，影響出水水質(zhì)。因此，在不影響分離室工作的前提下，盡量提高泥渣濃度。泥渣濃度可通過排泥來控制。本章的習(xí)題1.什么是混凝處理？2.簡述混凝處理的四個機理。3.影響混凝處理的主要因素是什么？4.絮凝與凝聚在混凝處理過程中的作用是什么？5.例舉出常用的無機絮凝劑與有機絮凝劑，并給出它們的投加方法。6.簡述助凝劑的作用及其分類。7.選擇混凝劑種類及確定其投加量時應(yīng)考慮哪些因素？8.混凝工藝中包括哪些過程？請給出流程圖。9.混合設(shè)備有哪有幾種？各種設(shè)備的優(yōu)缺點是什么？10.混凝反應(yīng)設(shè)備有哪有幾種？各種設(shè)備的優(yōu)缺點是什么？11.澄清處理設(shè)備有哪有幾種？影響澄清池處理效果的主要因素是什么？沉淀與上浮處理

沉淀與上浮的基本原理:

利用水中懸浮顆粒與水的密度差進行分離的基本方法。沉淀法

懸浮物密度大于水時，在重力作用下，懸浮物下沉形成沉淀物?？梢匀コ械纳傲?、化學(xué)沉淀物、混凝處理所形成的絮體、生物處理的污泥、沉淀污泥的濃縮。上浮法懸浮物密度小于水時，則上浮至水面形成浮渣(油)。主要用于分離水中輕質(zhì)懸浮物，如油、苯等，也可以讓懸浮物粘附氣泡，使其視密度小于水，再用上浮法除去。通過收集沉淀物和浮渣可使水獲得凈化。

沉淀的四種基本類型(1)自由沉淀顆粒在沉淀過程中呈離散狀態(tài)互不干擾，其形狀、尺寸、密度等均不改變，下沉速度恒定。懸浮物濃度不高且無絮凝性時常發(fā)生這類沉淀。(2)絮凝沉淀當(dāng)水中懸浮物濃度不高，但有絮凝性時，在沉淀過程中，顆?；ハ嗄郏淞胶唾|(zhì)量增大，沉淀速度加快。(3)成層沉淀當(dāng)懸浮物濃度較高時，每個顆粒，下沉都受到周圍其他顆粒的干擾，顆粒互相牽扯形成網(wǎng)狀的“絮毯”整體下沉，在顆粒群與澄清水層之間存在明顯的界面。沉淀速度就是界面下移的速度。

(4)壓縮沉淀當(dāng)懸浮物濃度很高，顆?；ハ嘟佑|，互相支承時，在上層顆粒的重力作用下，下層顆粒間的水被擠出，污泥層被壓縮。沉淀處理設(shè)備

斜板沉淀池隔油池

利用重力進行分離，這類設(shè)備通稱為隔油池。國內(nèi)外普遍采用的是普通平流隔油池和斜板隔油池。普通平流膈油池

與沉淀池相似，廢水從池的一端進入，從另一端流出，由于池內(nèi)水平流速很小，進水中的輕油滴在浮力作用下上浮，并且聚積在池的表面，通過設(shè)在池面的集油管和刮油機收集浮油，浮油一般可以回用。相對密度大于1的油粒隨懸浮物下沉。平流膈油池一般不少于兩個，池深1.5～2.0m，超高0.4m，每單格的長寬比不小于4，工作水深與每格寬度之比不小于0.4m，池內(nèi)流速一般為2～5mm/s，停留時間一般為1.5～2.0h，可將廢水中含油量從400～1000mg/L降至150mg/L以下，去除效率達70％以上，所去除油粒的最小直徑為100～150μm。斜板隔油池

為了提高單位池容積的處理能力，隔油池也有采用斜板形式如圖所示。池內(nèi)斜板大多數(shù)采用聚酯玻璃鋼波紋板，板間距為20～50mm，傾角不小于45度，斜板采用異向流形式，廢水自上而下流入斜板組，油粒沿斜板上浮。實踐表明，斜板隔油池所需停留時間僅為平流隔油池的1/2～1/4，約30min。斜板隔油池去除油滴的最小直徑為60μm。殼牌石油公司研制的斜板隔油池即所謂PPI(ParallelPlateIntercepter)型油水分離池，該裝置可去除大于60m的油珠。

氣浮處理

利用高度分散的微小氣泡作為載體去粘附廢水中的污染物，使其視密度小于水上浮到水面實現(xiàn)固液或液液分離的過程。在水處理中可廣泛應(yīng)用于：（1）分離地面水中的細小懸浮物、藻類及微絮體；（2）回收工業(yè)廢水中的有用物質(zhì)，如造紙廢水中的紙漿纖維及填料等；（3）代替二次沉淀池，分離和濃縮剩余活性污泥，特別適用于那些易于產(chǎn)生污泥膨脹的生化處理工藝；（4）分離回收含油廢水中的懸浮油和乳化油；（5）分離回收以分子或離子狀態(tài)存在的目的物，如表面活性物質(zhì)和金屬離子。氣浮法概念

基本原理

氣浮過程包括氣泡產(chǎn)生、氣泡與顆粒(固體或液滴)附著以及上浮分離等連續(xù)步驟。實現(xiàn)氣浮法分離的必要條件有兩個：(1)必須向水中提供足夠數(shù)量的微細氣泡，氣泡理想尺寸為15～30μm；(2)必須使目的物呈懸浮狀態(tài)或具有疏水性質(zhì)，從而附著于氣泡上浮升。

氣浮法的特點：（1）由于氣浮池的表面負荷為5～10m3／m2．h，水在池中停留時間只需10～20min，而且池深只需1.5～2m，故占地較少，節(jié)省基建投資；（2）氣浮池具有預(yù)曝氣作用，出水和浮渣都含有一定量的氧，有利于后續(xù)處理或再用，泥渣不易腐化；（3）對那些很難用沉淀法去除的低濁含藻水，處理效率高，甚至還可去除原水中的浮游生物，出水水質(zhì)好；（4）浮渣含水率低（96％以下），比沉淀池污泥體積少2～10倍，對污泥后續(xù)處理有利，且表面刮渣也比池底排泥方便；（5）可以回收利用有用物質(zhì)；氣浮法所需藥劑量比沉淀法節(jié)省。

缺點是：（1）電耗較大比沉淀法多耗電約0.02～0.04kWh／噸水；（2）溶氣水減壓釋放器易堵塞、浮渣怕較大的風(fēng)雨襲擊。溶氣氣浮

使空氣在一定壓力下溶于水中并呈飽和狀態(tài)，然后使廢水壓力驟然降低，這時溶解的空氣便以微小的氣泡從水中析出并進行氣浮。用這種方法產(chǎn)生的氣泡直徑約為20～100μm，并且可人為地控制氣泡與廢水的接觸時間，因而凈化效果比分散空氣法好，應(yīng)用廣泛。兩種方式：

一種是空氣在常壓或加壓下溶于水中，在負壓下析出，稱為溶氣真空氣??；特點是氣浮池在負壓下運行，空氣在水中易呈過飽和狀態(tài)，析出的空氣量取決于溶解空氣量和真空度。該法的優(yōu)點是溶氣壓力比加壓溶氣法低，能耗較小，但缺點是氣浮池構(gòu)造復(fù)雜，運行維護困難，因此應(yīng)用不多。

另一種是空氣在加壓下溶入水中，在常壓下析出，稱為加壓溶氣氣浮。廣泛用于含油廢水的處理，通常作為隔油后的補充處理和生化處理前的預(yù)處理。加壓溶氣氣浮按溶氣水不同有部分處理水，部分進水和全部進水溶氣三種基本流程。

全部進水加壓溶氣流程的系統(tǒng)配置如下圖所示。全部原水由泵加壓至0.3～0.5Mpa

過濾處理

廢水過濾的功能

廢水過濾的功能主要是去除水中微小的懸浮固體，多用于廢水深度處理，包括中水處理。廢水過濾可去除沉淀和生物處理過程中未能去除的微絮凝體；可加強廢水中懸浮物、COD、P、細菌等的去除效果；也可作為廢水深度處理中某些工藝，如活性炭過濾、膜處理等工藝的前處理裝置等。廢水處理濾池形式（1）按過濾驅(qū)動力不同，有重力濾池(水頭為4～5m)和壓力濾池(作用水頭15～25m)兩種；（2）按過濾速度不同，有慢濾池(<0.4m/h)、快濾池(4～10m/h)和高速濾池(10～60m/h)三種。廢水處理中慢濾池很少用；（3）按過濾時水流方向分類，有下向流，上向流，雙向流和徑向流濾池四種；（4）按濾池中放置的濾料特性分為單層濾料濾池、多層濾料濾池和均質(zhì)濾料濾池等；（5）按濾料類別來稱呼濾池的，如硅藻土濾池、陶粒濾料濾池和砂濾池等；（6）按濾池運行過程中所需閥門的情況分為四閥濾池(普通濾池)、無閥濾池和虹吸濾池等。濾料

濾料是濾池的核心部分，它提供懸浮物接觸凝聚的表面和納污的空間。濾料應(yīng)滿足下列要求：（1）有足夠的機械強度，在沖洗過程中不因碰撞、摩擦而破碎。（2）有足夠的化學(xué)穩(wěn)定性，不溶于水，對廢水中的化學(xué)成分足夠穩(wěn)定，不產(chǎn)生有害物質(zhì)。（3）具有一定的大小和級配，滿足截留懸浮物的要求。（4）外形近乎球形，表面粗糙，帶有棱角，能提供較大的比表面和孔隙率。（5）價廉，易得。

水處理中最常用的濾料有：

石英砂、無煙煤粒、石榴石粒、磁鐵礦粒、白云石粒、花崗巖粒以及聚苯乙烯發(fā)泡塑料等。

配水系統(tǒng)

作用：均勻收集濾后水均勻分配反沖洗水由一條干管(或渠)和若干支管所組成，干管截面積為支管總截面積的1.5～2.0倍，支管長與直徑之比小于60。支管上開有向下成45度角的配水孔，相鄰兩孔的方向相錯開，孔間距75～200mm，配水孔總面積與濾池面積之比為0.2～0.25％。支管底與池底距離不小于干管半徑。為了排除反洗水的空氣，干管應(yīng)在末端頂部設(shè)排氣管，干管自進口端至末端傾斜向上。排氣管直徑40～50mm，末端應(yīng)設(shè)閥門。濾池的沖洗

目的是清除截留在濾料孔隙中的懸浮物，恢復(fù)其過濾阻力。一般濾池采用濾后水反沖洗，并輔以表面沖洗或空氣沖洗。空氣沖洗管常布設(shè)在濾料層和墊料層的交界處。用空氣泡攪動濾料層，使截留的懸浮物脫落下來，被水流沖走。采用這種水—氣聯(lián)合沖洗方式不需要使濾層全部流化，所用的沖洗強度較小，不會產(chǎn)生濾料流失，濾料也不會分層，但沖洗不干凈。大多數(shù)濾池都采用了較高的沖洗強度，使濾層全部流化?？克羟泻皖w粒摩擦清洗濾料。

影響過濾效率的因素

濾料的影響

(1)粒度過濾效率與粒徑Jn(1<n<3)成反比，即粒度越小，過濾效率越高，但水頭損失也增加越快。在小濾料過濾中，篩分與攔截機理起重要作用。

(2)形狀角形濾料的表面積比同體積的球形濾料的表面積大，因此，當(dāng)孔隙率相同時，角形濾料過濾效率高。

(3)孔隙率球形濾料的孔隙率與粒徑關(guān)系不大，一般都在0.43左右。但角形濾料的孔效率，而較大的孔隙率提供較大的納污空間和較長的過濾時間；但懸浮物容易穿透。

(4)厚度濾床越厚，濾液越清，操作周期越長。

(5)表面性質(zhì)濾料表面的不帶電荷或者帶有與懸浮顆粒表面電荷相反的電荷有利于懸浮顆粒在其表面上吸附和接觸凝聚。通過投加電解質(zhì)或調(diào)節(jié)pH值可改變?yōu)V料表面的電動電位。

懸浮物的影響

(1)粒度粒度越大，通過篩濾去除越易。向原水投加混凝劑，待其生成適當(dāng)粒度的絮體或微絮體后，進行過濾，可以提高過濾效果。

(2)形狀角形顆粒因比表面積大，其去除效率比球形顆粒高。

(3)密度顆粒密度主要通過沉淀，慣性及布朗運動機理影響過濾效率，因這些機理對過濾貢獻不大，故影響程度較小。

(4)濃度過濾效率隨原水濃度升高而降低，濃度越高，穿透越易，水頭損失增加越快。

(5)溫度溫度影響密度及粘度，進而通過沉淀和附著機理影響過濾效率。降低溫度，對過濾不利。

(6)表面性質(zhì)懸浮物的絮凝特性，電動電位等主要取決于表面性質(zhì)，因此，顆粒表面性質(zhì)是影響過濾效率的重要因素。常通過添加適當(dāng)?shù)哪蹌﹣砀纳票砻嫘再|(zhì)。凝聚過濾法就是在原水加藥脫穩(wěn)后，尚未形成微絮體時，進行過濾。這種方法，投藥量少，過濾效果好。

常見故障及對策1.氣阻

在過濾末期，局部濾層的水頭損失可能大于該處實際的水壓力，即出現(xiàn)負水頭。此時，這部分濾層水中溶解的氣體將釋放出來，積聚在孔隙中，阻礙水流通過，以致濾水量顯著減少。為防止氣阻，先應(yīng)保持濾層上足夠的水深，消除負水頭。在池深已定時，可采取調(diào)換表層濾料，增大濾料粒徑的辦法。其次，在配水系統(tǒng)末端應(yīng)設(shè)排氣管，防止反沖洗水中帶入氣體積聚在墊層或濾層中。有時也可適當(dāng)加大濾速，促使整個濾層納污比較均勻。一旦發(fā)生氣阻，應(yīng)停止過濾，進行反沖洗。

常見故障及對策2．結(jié)泥球濾層表面的顆粒較細，截留的懸浮物較多。如沖洗不凈，則互相粘結(jié)成球。球徑可達5～20cm。在下一次沖洗時，因質(zhì)量較大而沉入濾層深處，造成布水不勻和再結(jié)泥球的惡性循環(huán)。泥球主要是有機物，結(jié)球嚴(yán)重時會腐化發(fā)臭防止辦法是改善沖洗效果，增加表面沖洗。對已結(jié)泥球的濾池，應(yīng)翻池換濾料，也可在反沖洗時加氯浸泡12h，氧化污泥，加氯量約每平方米濾池1kg漂白粉。常見故障及對策3．跑砂

如果沖洗強度過大或濾料級配不當(dāng)，反沖洗會沖走大量細濾料。另外，如果沖洗水分配不勻，墊料層可能發(fā)生平移，進一步促使布水不勻，最后局部墊料層被沖走淘空，過濾時，濾料通過這些部位的配水系統(tǒng)漏失到清水池中。遇到這種情況，應(yīng)檢查配水系統(tǒng)，并適當(dāng)調(diào)整沖洗強度。

4．水生物繁殖

在水溫較高時，沉淀池出水中常含多種微生物，極易在濾池中繁殖。在快濾池中，微生物繁殖是不利的，往往會使濾層堵塞。可在濾前加氯解決。本章的習(xí)題1.什么是沉淀處理？2.簡述沉淀處理的四個基本類型。3.常用的沉淀處理設(shè)備有幾種？它們的優(yōu)缺點及適用條件是什么？4.什么是氣浮法？它在水處理中可應(yīng)用于那幾個方面？5.實現(xiàn)氣浮法分離的必要條件是什么？6.什么是溶氣氣?。亢喪銎涔ぷ髟?。7.什么是加壓溶氣氣浮？有幾種形式？請作出工藝流程圖。8.給出普通平流隔油池與斜板隔油池的設(shè)計參數(shù)。9.廢水過濾的功能是什么？10.廢水處理濾池的形式有哪有幾種？11.例舉出水處理中最常用的濾料？選擇濾料時應(yīng)注意哪些問題？12.如何定期的對濾池進行沖洗？13.影響過濾效率的主要因素是什么？14.過濾處理中常見的故障及對策是什么？

吸附處理

吸附類型物理吸附吸附劑與吸附質(zhì)之間通過范德華力而產(chǎn)生的吸附；化學(xué)吸附由原子或分子間的電子轉(zhuǎn)移或共有，即剩余化學(xué)鍵力所引起的吸附。在水處理中，物理吸附和化學(xué)吸附并不是孤立的，往往相伴發(fā)生，是兩類吸附綜合的結(jié)果，例如有的吸附在低溫時以物理吸附為主，而在高溫時以化學(xué)吸附為主。物理吸附與化學(xué)吸附及其比較吸附劑

從廣義而言，一切固體表面都有吸附作用，但實際上，只有細微物質(zhì)或多孔物質(zhì)，因其具有很大的表面積而顯示出明顯的吸附能力。在廢水處理中：活性炭，磺化煤，焦碳，木炭，泥煤，高嶺土，硅藻土，硅膠，爐渣，木削，活性鋁等影響吸附的因素（1）吸附劑的性質(zhì)：種類，比表面，空隙分布，表面性質(zhì)。（2）被吸附物質(zhì)性質(zhì)：分子量，空間結(jié)構(gòu)，極性，官能團，溶解度，濃度。（3）環(huán)境條件：pH,溫度，壓力，溶劑性質(zhì)，共存競爭吸附質(zhì)，生物協(xié)同作用。（4）操作條件：運行方法，接觸時間，水利條件?；钚蕴浚?）活性炭幾乎可利用含碳的任何物質(zhì)做原料來制造，包括木材、鋸末、煤、果殼(核)、骨頭、皮革廢物、紙廠廢物等。近年來有些國家傾向于用天然煤和焦炭制造粒狀活性炭。（2）活性炭吸附能力強，容易制造，成本低，但不易再生。（3）活性炭有粒狀與粉狀之分，粒狀活性炭制造成本較高，但使用方便，再生容易。（4）活性炭本身是非極性的，但其表面的酸性氧化物使活性炭具有極性的性質(zhì)，因而傾向于吸附極性較強的化合物。另外，活性炭表面的金屬離子部位帶有正電荷，對那些帶有過剩電子部位的分子具有吸附性，可以增加活性炭吸附速率，活性炭不僅可以去除水中的非極性物質(zhì)，還可以吸附極性溶質(zhì)甚至某些微量的金屬離子及其化合物。活性炭的吸附性能與孔隙結(jié)構(gòu)的關(guān)系：

(1)大孔主要為吸附質(zhì)的擴散提供通道作用，使吸附質(zhì)通過此通道擴散到過渡孔和小孔中去，因此吸附質(zhì)的擴散速度受大孔影響；

(2)過渡孔除為吸附質(zhì)的擴散提供通道，使吸附質(zhì)擴散到小孔中的作用外，對于分子直徑較大的吸附質(zhì)也具有吸附作用；

(3)小孔對于活性炭是最重要的，小孔的表面積占比表面積的95％以上，活性炭的吸附容量主要受小孔支配。吸附容量和吸附速度

活性炭的吸附能力用吸附容量和吸附速度等特性來表示，它與活性炭的孔隙結(jié)構(gòu)特性、顆粒大小、形狀、被吸附物質(zhì)的濃度及溶液的溫度等有關(guān)。因此下述三個過程的速度影響活性炭的吸附速度：(1)被吸附物質(zhì)(污染物質(zhì))向活性炭顆粒表面的遷移速度；(2)被吸附物質(zhì)在活性炭顆粒內(nèi)部孔隙的擴散速度；(3)被吸附物質(zhì)在活性炭顆粒內(nèi)部孔隙表面上的吸附反應(yīng)速度?；钚蕴课皆趶U水處理中的作用(1)除臭除去由酚、石油等引起的異味(2)去色去除由各種染料形成的顏色或有機污染物及鐵、錳等形成的色度(3)去除有機物農(nóng)藥、殺蟲劑、氯代烴、芳香族化合物以及他生物難降解有機物的(4)去除重金屬汞、鉻等重金屬離子活性炭在污染水源凈化中的應(yīng)用

采用普通給水凈化工藝(混凝沉淀、砂濾、加氯消毒)，對一些污染物，如病毒和某些化學(xué)物質(zhì)(酚、氰、DDT、BHC、ABS等)不能有效的去除。活性炭用于給水處理,是因為活性炭對水中微量有機污染物具有卓越的吸附特性，這種吸附特性是其應(yīng)用于水源凈化的根據(jù)所在。除嗅、除味、除色

以天然湖泊作為水源時，由于湖泊的富營養(yǎng)化，藻類的大量：繁殖，使水體帶有臭味，在夏季高溫季節(jié)更為強烈。活性炭吸附法是用于給水除臭、除味的最有效方法之一。此外。它對于由鐵、錳及植物分解產(chǎn)物成有機物污染，而使水體帶有的顏色的去除也是十分有效的。粒狀活性炭去除有機物及色度的效果見下表

項目

原水

絮凝沉淀處理水粒狀活性炭處理水

生化需氧量(mg／L)

化學(xué)需氧量(mg／L)

洗滌劑(mg/L)

色度(度)200—400400—6002—4—<130—601.1—2.930<13—160.002—0.055去除有機氯

在給水凈化工藝小，多采用加氯消毒的方法，對那些受生活和有機化學(xué)污染嚴(yán)重的水源，加氯最就要增加，折點加氯法可能使出水中有顯著的氯嗅味。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，用活性炭去除水中微量有機氯及共產(chǎn)生的異臭味是最為有效的方法。通過活性炭吸附氯試驗結(jié)果見下表。

通水小時數(shù)146915入口活性余氯含mg/L出口活性余氯含mg/L

吸附率(％)30100301002010030.059920.0599本章的習(xí)題1.什么是吸附處理？2.簡述吸附處理的機理。3.影響吸附處理的主要因素是什么？4.活性炭在水處理過程中的是怎樣應(yīng)用的？5.例舉出常用的吸附材。6.給出吸附平衡的三個等溫式。活性污泥法基礎(chǔ)

活性污泥中的微生物群體主要是由各種細菌和原生動物以及輪蟲為主的后生動物。原生動物以細菌為食料，后生動物則以細菌和原生動物為食料。活性污泥小的有機物、細菌、原生動物與后生動物組成了一個小型的相對穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)和食物鏈。

活性污泥中的微生物

活性污泥中的微生物群體主要是由各種細菌和原生動物以及輪蟲為主的后生動物。原生動物以細菌為食料，后生動物則以細菌和原生動物為食料?；钚晕勰嘈〉挠袡C物、細菌、原生動物與后生動物組成了一個小型的相對穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)和食物鏈。

活性污泥中的微生物1.細菌

細菌是活性污泥凈化功能最活躍的成分，廢水中的可溶性有機污染物直接為細菌所攝取，活性污泥的凈化功能主要取決于共中存活細菌的數(shù)量、種屬及其活性。2.原生動物

運行正常的的活性污泥系統(tǒng)，棲息在活性污泥上的原生動物，在數(shù)量上約為每103個/ml個。原生動物主要的攝食對象是細菌，因此，活性污泥上的原生動物，在種屬上和數(shù)量上隨處理水的水質(zhì)和細菌的存活狀態(tài)不同而有所不同。

在活性污泥系統(tǒng)啟動的初期，活性污泥絮凝體尚未很好的形成，廢水小細菌多呈游離狀，處理水水質(zhì)不佳，此時出現(xiàn)的原生動物多是游泳型的纖毛蟲，如漫游蟲，腎形蟲和循纖蟲等，當(dāng)活性污泥培育成熟，生物絮凝體結(jié)構(gòu)良好，混合液中的細菌多已“聚居”活性污泥絮凝體上，游離細菌為數(shù)很少，處理水質(zhì)良好，清沏，此時出現(xiàn)的原生動物將以帶柄著生型的纖毛蟲，如鐘蟲、小口鐘蟲、蓋纖蟲為主?；钚晕勰嘀谐Ｒ姷脑鷦游镄螒B(tài)3.后生動物

在活性污泥系統(tǒng)中，分解并同化廢水小有機物的承擔(dān)者是細菌，而細菌被原生動物所捕食，原生動物是活性污泥系統(tǒng)中的一次捕食者，繼之，原生動物又被后生動物所捕食，后生動物成為二次捕食者。在活性污泥系統(tǒng)中出現(xiàn)的后生動物主要是輪蟲，線蟲則偶見，他們的形狀如下圖所示。出現(xiàn)頻率較高的輪蟲是旋輪科的轉(zhuǎn)輪蟲和腔輪科的腔輪蟲。

高能化合物分解為低能化合物，物質(zhì)由繁到簡并逐級釋放能量的過程叫分解代謝，或稱異化作用。一切生物進行生命活動所需要的物質(zhì)和能量都是通過分解代謝提供的，所以說分解代謝是新陳代謝的基礎(chǔ)。根據(jù)分解代謝過程對氧的需求，又可分為好氧分解代謝和厭氧分解代謝。分解代謝好氧分解代謝

好氧微生物和兼性微生物參予，在有溶解氧的條件下，將有機物分解為CO2和H2O，并釋放出能量的代謝過程。

在有機物氧化過程中脫出的氫是以氧作為受氫體。如活性污泥法是利用懸浮生長的微生物絮體處理有機廢水一好氧生物的處理方法。這種生物絮體叫做活性污泥，它由好氣性微生物(包括細菌、真菌、原生動物和后生動物)及其代謝的和吸附的有機物、無機物組成，具有降解廢水中有機污染物(可部分利用無機物)的能力，顯示生物化學(xué)活性。好氧分解代謝模式圖微生物生長曲線吸附

廢水與活性污泥微生物充分接觸，形成懸濁混合液，廢水中的污染物被比表面積巨大且表面上含有多糖類粘性物質(zhì)的微生物吸附和粘連。呈膠態(tài)的大分子有機物被吸附后，首先被水解酶作用，分解為小分子物質(zhì)，然后這些小分子與溶解性有機物一道在透膜酶的作用下或在濃差推動下選擇性滲入細胞體內(nèi)。初期吸附過程進行得十分迅速，對于含懸浮狀態(tài)和膠態(tài)有機物較多的廢水，有機物去除率是相當(dāng)高的，在10～40min內(nèi)，BOD可下降80～90％。此后，下降速度迅速減緩。也有人發(fā)現(xiàn)，膠體的和溶解性的混合有機物被活性污泥吸附后，有再擴散且使BOD回升的現(xiàn)象?；钚晕勰喾▋艋瘡U水的過程微生物的代謝

吸收進入細胞體內(nèi)的污染物通過微生物的代謝反應(yīng)而被降解，一部分經(jīng)過一系列中間狀態(tài)氧化為最終產(chǎn)物CO2和H2O等，另一部分則轉(zhuǎn)化為新的有機體，使細胞增殖。

一般地說，自然界中的有機物都可以被某些微生物所分解，多數(shù)合成有機物也可以被經(jīng)過馴化的微生物分解。不同的微生物對不同的有機物其代謝途徑各不相同，對同一種有機物也可能有幾條代謝途徑。

活性污泥法是多底物多菌種的混合培養(yǎng)系統(tǒng)，其中存在錯綜復(fù)雜的代謝方式和途徑，它們相互聯(lián)系，相互影響。因此，代謝過程速度只能宏觀地描述。凝聚

絮凝體是活性污泥的基本結(jié)構(gòu)，它能夠防止微型動物對游離細菌的吞噬，并承受曝氣外界不利因素的影響，更有利于與處理水分離。水中能形成絮凝體的微生物很多，動膠菌(Zoogloea)、埃希氏，大腸桿菌(L-coli)、產(chǎn)堿桿菌屬（Alcaligenes）、假單胞菌(Pseudomonas)、芽孢桿菌屬(Bacillus)、黃桿菌屬(Flavobacterium)等，都具有凝聚性能，形成大塊菌膠團。

凝聚的機理是：細菌體內(nèi)積累的聚β-羥基丁酸釋放到液相，促使細菌間相互凝聚，結(jié)成絨粒；微生物攝食過程釋放的粘性物質(zhì)促進凝聚；在不同的條件下，細菌內(nèi)部的能量不同，當(dāng)外界營養(yǎng)不足時，細菌內(nèi)部能量降低，表面電荷減少。細菌顆粒間的合力大于排斥力，形成絨粒；而當(dāng)營養(yǎng)物充足時，菌內(nèi)部能量大，表面電荷增大，形成的絨粒重新分散。

沉淀

沉淀是混合液中固相活性污泥顆粒同廢水分離的過程。固液分離的好壞，直接影響出水質(zhì)。如果處理水挾帶生物體，出水BOD和SS將增大。所以，活性污泥法的處理效率，與其他生物處理方法一樣，應(yīng)包括二次沉淀池的效率，即用曝氣池及二沉池的總效率表示。除了重力沉淀外，也可用氣浮法進行固液分離?；钚晕勰喾ǖ陌l(fā)展與應(yīng)用已有近百年的歷史，發(fā)展了許多行之有效的運行方式和工藝程，但其基本流程是一樣的，如下圖所示：活性污泥法的基本流程

主體構(gòu)筑物是曝氣池，廢水經(jīng)過適當(dāng)預(yù)處理(如初沉)后，進入曝氣池與活性污泥混合成混合液，并在池內(nèi)充分曝氣，一方面使活性污泥處于懸浮狀態(tài)，廢水與活泥充分接觸；另一方面，向活性污泥供氧，保持好氧條件，保證微生物的正常生長與繁殖。

廢水中有機物在曝氣池內(nèi)被活性污泥吸附；吸收和氧化分解后，混合液進入二沉淀池，進行固液分離，凈化的廢水排出。大部分二沉池的沉淀污泥回流入曝氣池進口，進入曝氣池的廢水混合。

污泥回流的目的是：使曝氣池內(nèi)保持足夠數(shù)量的活性污泥。通常，參與分解廢水中有機物的微生物的增殖速度，都慢于微生物在曝氣池內(nèi)的平均停留時間。因此如果不將濃縮的活性污泥回流到曝氣池，則具有凈化功能的微生物將會逐漸減少。污泥回流后，凈增殖的細胞物質(zhì)將作為剩余污泥排入污泥處理系統(tǒng)。污泥回流常用的活性污泥指標(biāo)：1.污泥沉降比(SV)2.污泥濃度（MLSS）3.污泥容積指數(shù)(SVl)4.活性污泥的可生化性(BOD5/COD)

指一定量的曝氣池混合液靜置30min后，沉淀污泥與原混合液的體積比(用百分數(shù)表示)；

污泥混合液經(jīng)30min沉淀后，沉淀污泥可接近最大密度，因此；以30min作為測定污泥沉淀性能的依據(jù)。沉降比與污泥絮凝性和沉淀性有關(guān)。當(dāng)污泥絮凝性與沉淀性良好時，污泥沉降比的大小可間接表示曝氣池混合液的污泥數(shù)量的多少，故可以用沉降比作指標(biāo)來控制污泥回流量及排放量。但是，當(dāng)污泥絮凝沉淀性差時，污泥不能下沉，上清液混濁，所測得的沉降比將增大。通常，曝氣池混合液的沉降比正常范圍為15～30％。1.污泥沉降比（SV）

指l升混合液內(nèi)所含的懸浮固體(常表示為MLSS)或揮發(fā)性懸浮固體(MLVSS)的重量，單位為g／l或mg／L。污泥濃度的大小可間接地反映混合液中所含微生物的濃度。一般在活性污泥曝氣池內(nèi)常保持MLSS濃度在2～6g／L之間，多為3～4g／L。

在生活污水活性污泥法處理中，MLSS中只有30～50％為活的微生物體，而在延時曝氣法中此比例降為10％以下。

采用揮發(fā)性懸浮固體濃度來表示，也不能排除非生物有機物及已死亡微生物的惰性部分。因而在沒有更精確的直接測定活細胞量的方法以前，用MLSS或MLVSS間接代表微生物濃度還是可行的。目前用得最多的是MLSS。2.污泥濃度

指曝氣池混合液經(jīng)30min沉淀后，1克干污泥所占有沉淀污泥容積的毫升數(shù)，單位為mL/g，但一般不標(biāo)注。SVI：的計算式為：

在一定的污泥量下，SVI反映了活性污泥的凝聚沉淀性。如SVI較高，表示SV值較大，沉淀性較差；如SVI較小，污泥顆粒密實，污泥無機化程度高，沉淀性好。但是，如SVI過低，則污泥礦化程度高，活性及吸附性都較差。通常，當(dāng)SVI<100，沉淀性能良好；當(dāng)SVI=100～200時，沉淀性一般；而當(dāng)SVI>200時，沉淀性較差，污泥易膨脹。

一般?？刂芐VI在50～150之間為宜，但根據(jù)廢水性質(zhì)不同，這個指標(biāo)也有差異。如廢水溶解性有機物含量高時，正常的SVI值可能較高；相反，廢水中含無機性懸浮物較多時，正常的SVI值可能。3.污泥容積指數(shù)（SVI）某些廢水中含有的懸浮性有機固體容易在COD的測定中被重鉻酸鉀氧化，并以COD的形式表現(xiàn)出來。但在BOD反應(yīng)瓶中受物理形態(tài)限制，BOD數(shù)值較低，致使BOD5/COD值減小。而實際上懸浮有機固體可通過生物絮凝作用去除，繼之可經(jīng)胞外酶水解后進入細胞內(nèi)被氧化，其BOD/COD值雖小，可生物處理性卻不差。COD測定值中包含了廢水中某些無機還原性物質(zhì)(如硫化物、亞硫酸鹽、亞硝酸鹽、亞鐵離子等)所消耗的氧量，BOD5測定值中也包括硫化物、亞硫酸鹽、亞鐵離子所消耗的氧量，但由于COD與BOD5測定方法不同，這些無機還原性物質(zhì)在測定時的終態(tài)濃度及狀態(tài)都不盡相同，亦即在兩種測定方法中所消耗的氧量不同，從而直接影響B(tài)OD5和COD的測定值及其比值。在大多數(shù)情況下，COD值可近似代表廢水中全部有機物的含量。但有些化合物如吡啶不被重鉻酸鉀氧化，不能以COD的形式表現(xiàn)出需氧量，但卻可能在微生物作用下被氧化，以BOD5的形式表現(xiàn)出需氧量，因此對BOD5/COD產(chǎn)生很大影響。BOD5/COD>0．450．3～0．450．2～0．3<0．2

可生化性

好

較好

較難

不宜4.活性污泥的可生化性

類別

可生物降解性特征

特殊例外碳水化合物

易于分解，大部分化合物的BOD5/COD

>50％

纖維素、木質(zhì)素、甲基纖維素、α—纖維素生物I解性較差烴類化合物

對生物氧化有阻抗，環(huán)烴，比脂烴更甚。實際上大部分烴類化合物不易被分解，小部分如苯、甲苯、乙基苯以及丁苯異戊二烯，經(jīng)馴化后，可被分解，大部分化合物的BOD5/COD≤20～25％

松節(jié)油、苯乙烯較易被分解醇類化合物能夠被分解，主要取決于馴化程度，大部分化合物的BOD5/COD>40％

特丁醇、戊醇、季戊四醇表現(xiàn)高度的阻抗性酚類化合物

能夠被分解。需短時間的馴化，一元酚、二元酚、甲酚及許多酚都能夠被分解，大部分酚類化合物的BOD5/COD>40％2、4、5三氯苯酚、硝基酚具有較高的阻抗性較難分解醛類化合物

能夠被分解，大多數(shù)化合物的BOD5/COD>40％

丙烯醛、三聚丙烯醛需長期馴化苯醛、3—羥基丁醛在高濃度時表現(xiàn)高度阻抗醚類化合物

對生物降解的阻抗性較大，比酚、醛、醇類物質(zhì)難于降解。有一些化合物經(jīng)長期馴化后可以分解

乙醚、乙二醚不能被分解各類有機物的可降解性及特例

類別

可生物降解性特征

特殊例外

酮類化合物

可生化性較醇、醛、酚差，但較醚為好，有一部分酮類化合物經(jīng)長期馴化后，能夠被分解

氨基酸

生物降解性能良好，BOD5/COD可大于50％

胱氨酸、酪氨酸需較長時間馴化才能被分解

含氮化合物

苯胺類化合物經(jīng)長期馴化可被分解，硝基化合物中的一部分經(jīng)馴化后可降解。胺類大部分能夠被降解二乙替苯胺、異丙胺、二甲苯胺實際上不能降解

氰或腈

經(jīng)馴化后容易被降解

乙烯類

生物降解性能良好

巴豆醛在高濃度時可被降解，在低濃度時產(chǎn)阻抗作用的有機物表面活性劑類

直鏈烷基芳基硫化物經(jīng)長期馴化后能夠被降解，“特型”化合物則難于降解，高分子量的聚乙氧酯和酰胺類更為穩(wěn)定，難于生物降解

含氧化合物

氧乙基類(醚鏈)對降解作用有阻抗，其高分子化合物阻抗性更大

鹵素有機物大部分化合物不能被降解氯丁二烯、二氯乙酸、二氯苯醋酸鈉、二氯己烷、氯乙醇等可被降解各類有機物的可降解性及特例（1）

廢水中含有足夠的可溶性易降解有機物，作為微生物生理活性所必須的營養(yǎng)物質(zhì)；（2）混合液含有足夠的溶解氧；（3）活性污泥在池內(nèi)呈懸浮狀態(tài)，能夠充分的與廢

水相接觸；（4）活性污泥連續(xù)回流、及時地排除剩余污泥，使

混合液保持一定濃度的活性污泥（5）沒有對微生物有毒害作用的物質(zhì)進入。活性污泥法處理系統(tǒng)有效運行的基本條件1.BOD負荷率(F／M，也稱有機負荷率)F/M值是影響活性污泥增長、有機基質(zhì)降解的重要因素。它表示曝氣池里單位質(zhì)量的活性污泥(MLSS)在單位時間里承受的有機物(BOD5)的量，單位：kg／(kg·d)。

提高F/M值，可加快活性污泥增長速率及有機基質(zhì)的降解速率，縮小曝氣池容積，有利于減少基建投資；但F/M值過高，往往難以達到排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。

反之，若F/M值過低，則有機基質(zhì)的降解速率過低，從而處理能力降低，曝氣池的容積加