水污染防治工程基礎(chǔ)與實(shí)踐周軍版.ppt

1、注冊(cè)環(huán)保工程師專(zhuān)業(yè)考試復(fù)習(xí)教材,水污染防治工程基礎(chǔ)與實(shí)踐 周 軍 北京城市排水集團(tuán)有限責(zé)任公司 Tel/,注冊(cè)環(huán)保工程師專(zhuān)業(yè)考試復(fù)習(xí)教材,水污染防治工程基礎(chǔ)與實(shí)踐 (第一章) 周 軍 北京城市排水集團(tuán)有限責(zé)任公司 Tel/,講義結(jié)構(gòu) 本部分涉及3個(gè)方面 工程基礎(chǔ) 污水物理化學(xué)處理工程基礎(chǔ) 污水生物處理工程基礎(chǔ) 工程實(shí)踐 城市污水處理工程實(shí)踐 工業(yè)廢水處理工程實(shí)踐 污水再生利用工程實(shí)踐 污水自然凈化工程實(shí)踐 相關(guān)環(huán)境法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)政策,注冊(cè)環(huán)保工程師專(zhuān)業(yè)考試,第一章污水物理化學(xué)處理工程基

2、礎(chǔ) 基本要求： 掌握混凝、沉淀和氣浮的技術(shù)和方法。 掌握過(guò)濾的過(guò)程和方法。 熟悉吸附的過(guò)程和方法，了解主要吸附 劑的性能與影響因素。,熟悉離子交換的技術(shù)與方法，了解主要離子交換劑的性能。 熟悉膜分離的技術(shù)和方法，了解膜及膜組件的分類(lèi)和性能。 熟悉中和及化學(xué)沉淀的技術(shù)和方法。 了解氧化還原處理技術(shù)；熟悉消毒機(jī)理和方法。 了解萃取、吹脫和汽提的技術(shù)要點(diǎn)。,1.1 混凝,1.定義 通過(guò)投加混凝劑使水中難以自然沉淀的膠體物質(zhì)以及細(xì)小的懸浮物聚集成較大的顆粒，使之能與水分離的過(guò)程稱(chēng)為混凝。 凝聚、絮凝、混凝的區(qū)分 凝聚:膠體表面性質(zhì)改變 絮凝:沉淀過(guò)程 混凝:上兩者的整個(gè)過(guò)程,圖1-1 膠體雙電層結(jié)構(gòu)示

3、意圖,混凝過(guò)程的控制參數(shù)為： 混合池：G5001000s-1 T1060s（若需要延長(zhǎng)攪拌時(shí)間， 但一般均小于2min） GT（13）104 絮凝池：G2070s-1 T1520min GT104105,2.原理 1)基本原理 膠體的基本性質(zhì)（雙電層結(jié)構(gòu)、表面電荷、穩(wěn)定性） 混凝動(dòng)力學(xué) 布朗運(yùn)動(dòng)和流體運(yùn)動(dòng)；異向絮凝和同向絮凝 。 2)混凝機(jī)理 電性中和(壓縮雙電層、吸附電中和） 吸附架橋 沉淀物的卷掃（網(wǎng)捕）,3.主要影響因素 水溫 pH值 水中雜質(zhì)的性質(zhì)、組成和濃度 堿度 CaO3aX 式中：CaO純石灰投量，mmol/L； a混凝劑投量，mmol/L； X原水堿度，CaO mmol/L計(jì)；

4、 剩余堿度，一般0.250.5 CaO mmol/L。,4.混凝劑的配制與投加 凝聚劑的投配方式可采用濕投法或干投法，一般多采用濕式投加。整個(gè)系統(tǒng)包括藥劑溶解、配制、計(jì)量、投加和混合等。當(dāng)采用液體混凝劑時(shí)可不設(shè)溶解池，藥劑儲(chǔ)存于儲(chǔ)液池后直接進(jìn)入溶液池。 5. 混合和絮凝的基本要求和方式,1.定義 利用某些懸浮顆粒的密度大于水的特性，將其從水中去除的過(guò)程稱(chēng)為沉淀。 2.分類(lèi) 自由沉淀 絮凝沉淀 擁擠沉淀（分層沉淀） 壓縮沉淀,1.2.1 沉淀,3.沉降試驗(yàn) 自由沉淀試驗(yàn),圖1-2 顆粒沉速累計(jì)頻率分配曲線,絮凝沉淀（干擾沉淀）試驗(yàn),圖1-3 絮凝沉淀的等效率曲線,擁擠沉淀試驗(yàn) 礬花濃度超過(guò)2-3

5、g/L時(shí)，或活性污泥的濃度超過(guò)1g/L時(shí)，將產(chǎn)生擁擠沉淀的現(xiàn)象。,圖1-4 擁擠沉淀試驗(yàn)圖,圖1-5 擁擠沉淀試驗(yàn)中界面高度的變化,3.沉淀池分類(lèi)及分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)： 1)按池內(nèi)水流方向的不同，可分為平流式沉淀池， 輻流式沉淀池和豎流式沉淀池。 2)按在工藝流程中位置不同，可分為初次沉淀池和二次沉淀池兩種。 3)按截除顆粒沉降距離不同，可分為一般沉淀和淺層沉淀。斜管沉淀池和斜板沉淀池為典型的淺層沉淀。,4.典型沉淀池 1)平流式沉淀池 優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)單，造價(jià)較低，操作管理方便，平面布置緊湊，施工較簡(jiǎn)單，沉淀效果穩(wěn)定，對(duì)原水適應(yīng)性強(qiáng)，機(jī)械排泥設(shè)施的安裝維修較方便，大、中和小型污水處理廠均可采用。主

6、要缺點(diǎn)是占地面積較大。,圖2-1-15 平流式沉淀池,圖1-6 平流式沉淀池,相關(guān)計(jì)算 水區(qū)計(jì)算 理論： 實(shí)際： 污泥區(qū)計(jì)算： 泥區(qū)容積,1)輻流式沉淀池 優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn): 多為機(jī)械排泥，運(yùn)行可靠，管理簡(jiǎn)單；排 泥設(shè)備已定型；適用大、中型污水處理廠。 缺點(diǎn)：機(jī)械排泥設(shè)備復(fù)雜，對(duì)施工質(zhì)量要求高。,設(shè)計(jì)要求和參數(shù)選擇 表面水力負(fù)荷、沉淀時(shí)間和出水堰口負(fù)荷的要求 均與平流式沉淀池相同。 池徑不宜小于16m。 池子直徑（或正方形的一邊）與有效水深的比值 宜為612。 池底坡度，一般采用0.05。 沉淀污泥的機(jī)械排出方式，有只刮不吸和邊刮邊 吸之分，后者靠靜水壓或空氣提升，將所刮沉淀 匯入排泥管。,3)豎

7、流式沉淀池 豎流式沉淀池的優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：排泥方便，管理簡(jiǎn)單，占地面積小。 缺點(diǎn)：池深大，施工困難；對(duì)沖擊負(fù)荷和溫度變化 適應(yīng)能力較差；池直徑過(guò)大時(shí)布水不均勻。 只適用于小型污水處理廠。,設(shè)計(jì)要求和參數(shù)選擇 表面水力負(fù)荷、沉淀時(shí)間以及出水堰口負(fù)荷與平 流式沉淀池相同。 水池直徑（或正方形的一邊）與有效水深之比不 大于3。池子直徑不大于8m，一般為47m。 中心管內(nèi)流速不大于30mm/s。 中心管下口應(yīng)設(shè)有喇叭口和反射板；喇叭口和反 射板的設(shè)計(jì)要符合有關(guān)規(guī)定。 污泥斗和排泥管均按有關(guān)要求設(shè)計(jì)。,4)斜板(管)沉淀池 分類(lèi) 按水流方向與顆粒的沉淀方向之間的相對(duì)關(guān)系，可分為： 側(cè)向流斜板(管)沉淀池，

8、水流方向與顆粒沉淀方向互相垂直； 同向流斜板(管)沉淀池，水流方向與顆粒沉淀方向相同； 逆或異向流斜板(管)沉淀池，水流方向與顆粒沉淀方向相反。,應(yīng)用條件 受占地面積限制的小型污水處理站，作為初沉池使用。 已建污水處理廠挖潛或擴(kuò)大處理能力時(shí)采用。 不宜作為二沉池使用，主要原因是活性污泥粘度大，易因污泥的粘附而影響沉淀效果，甚至發(fā)生堵塞斜板(管)的現(xiàn)象；若二沉池底部發(fā)生厭氧反應(yīng)，產(chǎn)生的氣體上升會(huì)干擾或破壞污泥的沉淀。,設(shè)計(jì)要求和參數(shù)選擇 異向流斜板(管)沉淀池的表面水力負(fù)荷一般為普通沉淀池的2倍。 斜板垂直凈距應(yīng)為80100mm，斜管直徑應(yīng)為5080mm。 斜板(管)長(zhǎng)為1.01.2m。 斜板(

9、管)的傾角為60。 斜板(管)底部緩沖層的厚度為0.51.0m。 斜板(管)上部水深為0.51.0m。 用作初沉池時(shí)池內(nèi)水力停留時(shí)間不大于30min。 進(jìn)(出)水方式及沖洗措施應(yīng)符合要求。,1.2.2 澄清池,1.澄清池原理 2. 澄清池的類(lèi)型與特點(diǎn) 澄清池按池中水與泥渣的接觸情況，分為循環(huán) (回流)泥渣型和懸浮泥渣(泥渣過(guò)濾)型兩大類(lèi)。,圖1-7 機(jī)械攪拌澄清池,圖1-8 水力循環(huán)澄清池,機(jī)械攪拌澄清池,圖1-9 懸浮澄清池,圖1-10 脈沖澄清池,污泥濃縮工藝主要有重力濃縮、氣浮濃縮和離心濃縮三種方式，國(guó)內(nèi)目前應(yīng)用較多的是重力濃縮。 1. 濃縮的目的 2. 重力濃縮池的分類(lèi),1.2.3 濃

10、縮,1.沉砂目的及原理 2.沉砂池的類(lèi)型及特點(diǎn) 1)平流沉砂池 2)曝氣沉砂池,1.3 沉砂,圖1-11 曝氣沉砂池剖面圖,3)鐘式沉砂池,圖1-12 懸浮澄清池,1.4 隔油,1. 原理 W，0分別為水與油珠的密度，gcm3； d可上浮最小油珠的粒徑，cm； 水的絕對(duì)粘滯性系數(shù)，Pas； g重力加速度，cms2； 考慮廢水懸浮物引起的顆粒碰撞的阻力系數(shù)， 值可取0.95； u靜止水中直徑為d的油珠的上浮速度，cm/s； 廢水油珠非圓形的修正系數(shù)，一般為1.0。,2. 隔油池構(gòu)造和工作原理,圖1-13 斜板隔油池,3. 隔油池的設(shè)計(jì)參數(shù) 1)平流隔油池 平流隔油池宜用于去除粒徑不小于150m的

11、油珠， 設(shè)計(jì)應(yīng)符合下列要求： 污水在池內(nèi)的停留時(shí)間應(yīng)為1.52h； 污水在池內(nèi)的水平流速應(yīng)為25mm/s； 單格池寬不應(yīng)大于6m，長(zhǎng)寬比不應(yīng)小于4； 有效水深不應(yīng)大于2m，超高不應(yīng)小于0.4；,刮油刮泥機(jī)，刮板移動(dòng)速度不大于2m/min； 排泥管直徑不應(yīng)小于200mm，管端可接壓力 水管沖洗排泥管； 集油管直徑宜為200300mm，當(dāng)池寬在4.5m 以上時(shí)，集油管串聯(lián)不應(yīng)超過(guò)4條； 在寒冷地區(qū)，集油管及油層內(nèi)宜設(shè)加熱設(shè)施； 隔油池宜設(shè)非燃燒材料制成的蓋板，并宜設(shè)置滅 火設(shè)施。,2)斜板隔油池 斜板隔油池宜用于去除粒徑不小于80m的油珠， 斜板隔油池的設(shè)計(jì)應(yīng)符合下列要求： (1) 表面水力負(fù)荷宜

12、為0.60.8m3/m2h； (2) 斜板凈距宜采用40mm，傾角不應(yīng)小于45； (3) 池內(nèi)應(yīng)設(shè)收油、清洗斜板和排泥等設(shè)施； (4) 斜板材料應(yīng)耐腐蝕、不沾油和光潔度好。,1.5 氣浮,1.氣浮原理,W1，2(1cos),圖1-14 斜板隔油池,2.氣浮的影響因素及提高氣浮效果的措施 1)氣泡直徑； 2)溶解性無(wú)機(jī)鹽類(lèi) ； 3)懸浮物質(zhì)的親、疏水性 3.氣浮法的分類(lèi) 電解氣浮法、散氣氣浮法 、溶氣氣浮法 4.氣浮法的優(yōu)缺點(diǎn),5.加壓溶氣氣浮法 1)全溶氣流程,1原進(jìn)水；2加壓泵；3空氣加入；4壓力溶氣罐(含填料層)；5減壓閥； 6氣浮池；7放氣閥；8刮渣機(jī)；9集水系統(tǒng)；10化學(xué)藥劑,圖1-1

13、5 全溶氣加壓溶氣氣浮流程,2)部分溶氣流程,1原水進(jìn)入；2加壓泵；3空氣進(jìn)入；4壓力溶氣罐(含填料層)；5減壓閥； 6氣浮池；7放氣閥；8刮渣機(jī)；9集水系統(tǒng)；10化學(xué)藥劑,圖1-16 部分加壓溶氣氣浮流程,3) 回流加壓溶氣流程,1原水進(jìn)入；2加壓泵；3空氣進(jìn)入；4壓力溶氣罐(含填料層)；5減壓閥； 6氣浮池；7放氣閥；8刮渣機(jī)；9集水管及回流清水管,圖1-17 回流加壓溶氣氣浮流程,6.氣浮池形式 平流式氣浮池,1溶氣水管；2減壓釋放及混合設(shè)備；3原水管；4接觸區(qū)；5分離區(qū)； 6集水管；7刮渣設(shè)備；8回流管；9集渣槽；10出水管,圖1-18 有回流的平流式氣浮池,豎流式氣浮池,1溶氣水管；

14、2減壓釋器；3原水管；4接觸區(qū)；5分離區(qū)；6-集水管；7-刮渣機(jī)；8-水位調(diào)節(jié)器；9-排渣管,圖1-19 豎流式氣浮池,7.氣浮法的應(yīng)用 在石油化工、紡織、印染、機(jī)械化工、拆船和食品等行業(yè)獲得廣泛應(yīng)用。,圖1-20 油輪洗艙廢水處理流程,1.6 過(guò)濾,1.過(guò)濾原理 2.過(guò)濾周期及反沖洗 3.濾池的基本構(gòu)造 4.濾池的分類(lèi) 5.城市污水三級(jí)處理中過(guò)濾單元的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 6.濾池的反沖洗 7.濾池池型 8.濾池的設(shè)計(jì)參數(shù),濾池池型,1)壓力濾池 2)微孔篩濾機(jī),圖1-22 微孔篩濾機(jī)構(gòu)造,圖1-21 壓力濾池構(gòu)造,濾池的設(shè)計(jì)參數(shù),1)濾層 單層濾料：石英砂 有效粒徑 1.2-2.4mm； 濾層厚度 1

15、200-1600mm 不均勻系數(shù)為1.2-1.8。 雙層濾料：石英砂 有效粒徑 0.6-1.2mm； 濾層厚度 600-800mm； 不均勻系數(shù)為1.4。 無(wú)煙煤 有效粒徑 1.2-2.4mm； 濾層厚度 600-800mm； 不均勻系數(shù)為1.8。,濾池的設(shè)計(jì)參數(shù),2)濾速：6-10m3/m2h。 3)反沖洗： 氣水聯(lián)合沖洗：氣 13-17L/m2s，水 6-8L/m2s，歷時(shí)4-8min；水沖洗：6-8L/m2s，歷時(shí)3-5min；表面沖洗：0.5-2.0L/m2s，歷時(shí)4-6min。 4)工作周期：12h。,1.7 吸附過(guò)程和方法,1.吸附原理 吉布斯（Gibbs）方程式表示： 2)吸附的

16、類(lèi)型 3)吸附等溫線和等溫式,圖1-22 吸附等溫線形式,I型 ： 朗格謬爾公式： 弗蘭德利希經(jīng)驗(yàn)公式： 型 ： BET公式 ：,2.吸附操作方式 （靜態(tài)和動(dòng)態(tài) ） 3.吸附床的設(shè)計(jì) 1)吸附試驗(yàn) 確定吸附容量 、吸附速率 、裝置 2)主要設(shè)計(jì)參數(shù),3.常用吸附劑及影響吸附的主要因素 1)常用吸附劑 活性炭、磺化煤、活化煤、沸石、活性白土、硅藻土等 2)影響吸附因素 （以活性炭為例） 活性炭吸附劑的性質(zhì) 、吸附質(zhì)的性質(zhì) 、廢水pH值 、共存物質(zhì) 、溫度 、 接觸時(shí)間,1.8 離子交換,1.離子交換的基本原理 1)離子交換樹(shù)脂的構(gòu)造 2)離子交換樹(shù)脂的性能 交換容量（全交換容量 、工作交換容量

17、） 離子交換樹(shù)脂的選擇性 強(qiáng)酸陽(yáng)離子樹(shù)脂： Fe3+ Cr3+ Al3+ Ca2+ Mg2+ K+ = NH4+ Na+ H+ Li+ 弱堿陰離子樹(shù)脂： OH SO42 NO3 Cl F HCO3 HSiO3,離子交換平衡 以RH與水中Na的交換反應(yīng)式為例： 平衡常數(shù)為： 式中： RH、RNa反應(yīng)平衡時(shí)，樹(shù)脂中H、 Na的濃度，mmol/g(干樹(shù)脂)； H+、Na+反應(yīng)平衡時(shí)，水中H、Na的濃度，mmol/L。,2.離子交換裝置運(yùn)行方式 按運(yùn)行方式不同，離子交換裝置可分為固定床和連續(xù)床兩大類(lèi)。固定床又分為單層床、雙層床和混合床；連續(xù)床又分為移動(dòng)床和流動(dòng)床。,（a）順流再生；（b）逆流再生圖,圖

18、1-23 固定床交換器再生方式,圖1-24 雙塔式移動(dòng)床系統(tǒng),3.離子交換工藝的設(shè)計(jì) 1)離子交換器的進(jìn)水預(yù)處理 預(yù)處理的對(duì)象包括離子交換器進(jìn)水的水溫、pH值、懸浮物、油類(lèi)、有機(jī)物、引起樹(shù)脂中毒的高價(jià)離子和氧化劑等。 2)離子交換樹(shù)脂的選用 交換容量 、進(jìn)水水質(zhì) 、離子交換器的運(yùn)行方式 3)離子交換樹(shù)脂工藝設(shè)計(jì)參數(shù) 參閱給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)第四冊(cè)“工業(yè)給水處理”,4.離子交換法在廢水處理中的應(yīng)用 例：含鋅廢水的處理 交換及再生反應(yīng) 式：,圖1-25 某化纖廠處理含鋅廢水流程,1.9 膜分離的技術(shù)與方法,1.膜分離法的原理及分類(lèi) 利用膜的選擇透過(guò)性能將離子或分子或某些微粒從水中分離出來(lái)的過(guò)程稱(chēng)為膜分

19、離過(guò)程。用膜分離溶液時(shí)，使溶質(zhì)通過(guò)膜的方法稱(chēng)為滲析，使溶劑通過(guò)膜的方法稱(chēng)為滲透。,表1-1 水處理中常用膜分離法分類(lèi),2.電滲析 1)電滲析的原理,圖1-26 含鎳廢水電滲析原理圖,2)離子交換膜和電滲析裝置 離子交換膜主要性能指標(biāo) 離子選擇透過(guò)性高，實(shí)用離子交換膜要求離子遷 移數(shù)在90以上； 膜電阻低、導(dǎo)電性能好； 具有較高的交換容量，一般為1.02.5摩爾千 克(干)。 尺寸穩(wěn)定，膨脹和收縮性應(yīng)盡量地減小而且均勻；, 有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，一般要求膜的爆破強(qiáng)度大于 0.3兆帕； 有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，耐酸、堿及抗氧化的能力 強(qiáng)； 離子的反擴(kuò)散和水的滲透量要小。 電滲析離子交換膜分類(lèi)： 按膜的結(jié)構(gòu)

20、形式分為異相膜、均相膜和半均相膜； 按膜上活性基團(tuán)不同分為陽(yáng)膜、陰膜和特種膜； 按膜材料不同分為有機(jī)膜和無(wú)機(jī)膜。,3)電滲析器運(yùn)行的工藝參數(shù) 電流效率 電流密度 電滲析器工作時(shí)，單位膜面積上通過(guò)的電流稱(chēng)為電流密度J。運(yùn)行電滲析器時(shí)，當(dāng)電流密度達(dá)到一定值，界面層離子遷移速度遠(yuǎn)低于膜內(nèi)離子遷移速度，迫使膜界面處水分子發(fā)生電離，依靠氫離子和氫氧根離子來(lái)傳遞電流，這種膜界面現(xiàn)象稱(chēng)為濃差極化。此時(shí)的電流密度稱(chēng)為極限電流密度。,極化 由實(shí)驗(yàn)得出的極限電流密度簡(jiǎn)化公式如下： 式中：Jlim極限電流密度，mAcm2； v淡水室中的水流平均速度，cms； Cp淡室中的離子濃度的對(duì)數(shù)平均值，mol/L； k電滲析

21、器的水力特性系數(shù)，與膜性能、隔板厚 度、隔網(wǎng)形式、水的離子組成和水溫等因素有關(guān)； n流速指數(shù)，一般為0.50.9； E物質(zhì)的化學(xué)當(dāng)量； M物質(zhì)的分子量。,4)處理廢水的電滲析器的特點(diǎn) 在給水處理中應(yīng)用的電滲析器，只回收淡水和只關(guān)注淡水水質(zhì)，水的回收率一般為5070；而應(yīng)用電滲析處理廢水時(shí)，有時(shí)淡水和濃水均可回收利用，水的回收率高；有時(shí)濃水的利用價(jià)值高于淡水。 在給水處理中應(yīng)用的電滲析器同時(shí)并只含有陽(yáng)膜和陰膜，并以膜對(duì)形式存在；而在廢水處理中，電滲析器用膜的種類(lèi)較多，有陽(yáng)膜、陰膜、中性膜和復(fù)合膜等，根據(jù)處理對(duì)象組成和處理目的不同而有不同的膜組合形式。,在給水處理中，關(guān)注電滲析電極反應(yīng)多半是為了防

22、止電極反應(yīng)的負(fù)面影響，而在廢水處理中，有時(shí)是利用電極反應(yīng)來(lái)達(dá)到處理廢水和回收有用物質(zhì)的目的。 5)電滲析在廢水處理中的應(yīng)用 電鍍車(chē)間應(yīng)用電滲析處理電鍍廢水取得了較好的效果。有的車(chē)間既回收了重金屬，又使水的重復(fù)利用率有較大提高。,3.反滲透 1)反滲透的原理 溶解擴(kuò)散理論 該理論假定反滲透膜是無(wú)缺陷的致密無(wú)孔膜，溶劑與溶質(zhì)都能在膜中溶解，然后在濃度或壓力造成的化學(xué)位差推動(dòng)下，水從膜一側(cè)向另一側(cè)進(jìn)行擴(kuò)散，直到透過(guò)膜。溶質(zhì)和溶劑在膜中的溶解擴(kuò)散過(guò)程服從菲克定律。,優(yōu)先吸附毛細(xì)孔流理論 該理論假定膜有微孔，膜層有優(yōu)先吸附水而排斥鹽的化學(xué)特性，使膜表面及膜孔內(nèi)形成一幾乎為純水的溶劑層，該層優(yōu)先吸附的水在

23、壓力作用下，連續(xù)通過(guò)膜。 氫鍵理論 該理論認(rèn)為，作為反滲透的膜材料必須是親水性的，并能與水形成氫鍵。水在膜中的遷移主要是擴(kuò)散。,2)反滲透膜及反滲透裝置 反滲透膜 反滲透膜是種只允許水分子通過(guò)的半透膜(選擇透過(guò)性膜)。分為酸纖維素膜(CA膜) 、芳香聚酰胺復(fù)合膜 、復(fù)合膜 反滲透裝置 反滲透裝置主要有板框式、管式、卷式和中空纖維式四大類(lèi)，近年來(lái)國(guó)外又開(kāi)發(fā)出盤(pán)式或碟式裝置。,3)反滲透處理的工藝參數(shù) 原液狀態(tài)參數(shù)包括總含鹽量、各組分含量、pH 值、溫度、懸浮物、粘度和微生物量等。 膜性能參數(shù)包括膜的脫鹽性能、機(jī)械強(qiáng)度、pH值穩(wěn)定范圍和耐熱性等。 化學(xué)工程參數(shù)包括產(chǎn)水量、產(chǎn)水水質(zhì)、操作壓力、原液流

24、速、膜清洗、膜更換和能耗等。 4)反滲透在廢水處理中的應(yīng)用 電鍍廢水（鍍鎳、鍍鉻廢水）、食品加工廢水如制糖廢水、水產(chǎn)品加工廢水以及某些污水的深度處理等,4.超濾 1)超濾原理 超濾和反滲析和微濾都是在靜壓差推動(dòng)力作用下進(jìn)行水和其中的溶質(zhì)分離的膜過(guò)程。這三種膜分離過(guò)程去除微粒的粒徑從大到小依次為微濾、超濾和反滲透。,圖1-27 超濾原理示意圖,2)超濾膜與超濾裝置 超濾膜 : 5100納米 3)超濾工藝參數(shù) 膜通量、膜清洗和膜壽命。 4)超濾在廢水處理中的應(yīng)用 噴漆廢水、金屬加工廢水和食品工業(yè)廢水的處理和有用物質(zhì)的回收,5.微濾 1)微濾原理 2)微濾膜和微濾裝置 3)微濾的應(yīng)用 電子行業(yè) 、醫(yī)

25、藥衛(wèi)生行業(yè) 、海水淡化 、水處理 等 4)特性,1.10 中和,1.酸堿中和及pH調(diào)節(jié)的基本原理 酸性廢水的中和方法可分為：（1）與堿性廢水互相中和，（2）藥劑中和及（3）過(guò)濾中和； 堿性廢水的中和方法可分為：（1）與酸性廢水互相中和或（2）藥劑中和。 酸性廢水中和處理采用的中和劑有石灰、石灰石、白云石、蘇打、苛性鈉等。 堿性廢水中和處理則通常采用鹽酸和硫酸。,2.酸堿廢水中和法 1)中和能力的計(jì)算 酸堿廢水互相中和，中和能力遵守等當(dāng)量定律， Q1 C1= Q2 C2 式中：Q1酸性廢水流量，Lh； C1酸性廢水酸的當(dāng)量濃度，克當(dāng)量升； Q2堿性廢水流量，Lh； C2堿性廢水堿的當(dāng)量濃度，克當(dāng)

26、量升。,3.藥劑中和法(藥劑的選擇) 4. 過(guò)濾中和法 酸性廢水流過(guò)堿性濾料時(shí)與濾料進(jìn)行中和反應(yīng)的方法稱(chēng)為過(guò)濾中和法，過(guò)濾中和法僅用于酸性廢水的中和處理。堿性濾料主要有石灰石、大理石、白云石等。中和濾池分普通中和濾池、升流式膨脹中和濾池和過(guò)濾中和滾筒三類(lèi)。 優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)單，出水pH值比較穩(wěn)定，沉渣量少 缺點(diǎn)：廢水的酸濃度不能太高,1.11 化學(xué)沉淀,1.基本原理 2.沉淀法分類(lèi) 1)氫氧化物沉淀法 2)硫化物沉淀法 3)碳酸鹽沉淀法 3.實(shí)際應(yīng)用 堿鋅酸鹽鍍鋅廢水處理 在反應(yīng)池中用H2SO4將廢水pH值調(diào)至8.59.0，廢水中鋅很快轉(zhuǎn)化為Zn(OH)2白色沉淀，而分離出的Zn(OH)2再遇到N

27、aOH溶液又溶解。,可返回鍍槽再利用。沉淀池上清液中Zn2濃度很低，可作為鍍前清洗水再利用。,圖1-28 鍍鋅廢水處理流程,1.12 氧化還原,1.原理 通過(guò)氧化還原反應(yīng)將廢水中溶解性的污染物質(zhì)去除的方法稱(chēng)為廢水氧化還原法處理。 在化學(xué)反應(yīng)中，失去電子的過(guò)程叫做氧化，得到電子的過(guò)程叫做還原。 2.氧化法 分類(lèi)： 氯氧化法、臭氧氧化法、過(guò)氧化氫氧化法 光氧化法、濕式氧化法 、電解法 3)還原法,例：臭氧處理含氰廢水,圖1-29 臭氧處理含氰廢水工藝流程,1.13 萃取、吹脫和汽提,1.萃取法 1)基本原理 2)萃取工藝流程 生產(chǎn)實(shí)際中應(yīng)用的萃取工藝有單級(jí)萃取、多級(jí)錯(cuò)流萃取和連續(xù)逆流萃取 3)萃取

28、法處理廢水的應(yīng)用 多種重金屬?gòu)U水可以用萃取法處理。,圖1-30 多級(jí)錯(cuò)流萃取流程示意圖,圖1-31連續(xù)逆流萃取,2.吹脫法 1)基本原理 2)吹脫法處理廢水的工藝組成 3)吹脫法處理廢的應(yīng)用 吹脫除氮,圖1-32 水中NH4+ 和NH3的存在比例,圖1-33 NH3吹脫塔,3.汽提法 1)基本原理 2)分類(lèi) 3)汽提塔 4)汽提法處理廢水的應(yīng)用 例：汽提法處理含氰廢水 某焦化廠終冷器排出的廢水中含氰達(dá)150200mg/L。廢水經(jīng)預(yù)熱后在汽提塔內(nèi)與蒸氣逆流相遇。塔內(nèi)裝有1215塊浮閥塔板，借以強(qiáng)化傳質(zhì)過(guò)程，使氰化氫迅速解吸出來(lái)。由塔低排出的廢水中仍含有30mgL的氰化氫，需進(jìn)一步處理。,塔頂出來(lái)

29、的蒸汽中含氰化氯達(dá)5g/L左右，加熱后送入吸收塔，與濃度為8-10的熱堿液(Na2CO3)逆流相遇，進(jìn)行吸收。吸收塔內(nèi)裝有4m高的鐵刨花，既作為傳質(zhì)填料，又參與化學(xué)反應(yīng)，生成黃血鹽鈉Na4Fe(CN)6。當(dāng)堿液濃度降至6以下，黃血鹽濃度增至200300gL時(shí)，將其抽出，依次通過(guò)過(guò)濾器、結(jié)晶罐和離心機(jī)而制得黃血鹽鈉。,1.14 消毒,消毒機(jī)理 Cl2H2O HOCl + HCl HOCl OCl- + H+,圖1-34 不同pH和水溫時(shí)，水中HOCl與OCl-的比例,表1-2 主要消毒方法的優(yōu)缺點(diǎn)及適用條件,第二章 污水生物處理工程基礎(chǔ) 基本要求： 掌握活性污泥法、生物膜、生物脫氮除磷厭氧生物處

30、理的機(jī)理、影響因素及典型工藝。 熟悉污泥的特性 掌握污泥處理技術(shù)和方法。,了解污泥的最終處置方法。 熟悉水體污染的主要來(lái)源、特性及其危害。 了解流域水污染防治的基本原則和方法。 了解污染水體的凈化和生態(tài)修復(fù)的基本方法。 熟悉穩(wěn)定塘處理的技術(shù)方法及類(lèi)型。 了解土地處理技術(shù)方法及類(lèi)型。,2.1 活性污泥法,1.活性污泥法的基本概念 把含有多種微生物的絮狀體稱(chēng)為“活性污泥”，以活性污泥為主體的污水生物處理工藝稱(chēng)為活性污泥法。 2.活性污泥法的基本工藝流程,圖2-1 活性污泥法基本工藝流程圖,2.1 活性污泥法,3. 活性污泥形態(tài)和活性污泥組成 形態(tài)：活性污泥的絮體形態(tài)與微生物組成、數(shù)量、污 水中污染

31、物的特性以及外部條件（如水溫、運(yùn) 行操作條件等）相關(guān)，絮體一般介于0.02 0.2mm，呈不定形狀，微具土壤味。 組成：具有代謝功能的活性微生物群體； 微生物內(nèi)源呼吸、自身氧化的殘留物； 被污泥絮體吸附的難降解有機(jī)物； 被污泥絮體吸附的無(wú)機(jī)物。,2.1 活性污泥法,4.活性污泥增長(zhǎng)曲線及其應(yīng)用,圖2-2活性污泥中微生物的增殖、有機(jī)物的降解和溶解氧的消耗曲線示意圖,2.1 活性污泥法,5.活性污泥法性能指標(biāo) 1)混合液懸浮固體（MLSS） 該指標(biāo)用來(lái)表示活性污泥量，指標(biāo)中包含具有代 謝功能的活性微生物群體（Ma）；微生物內(nèi)源呼吸、 自身氧化的殘留物（Me）；原污水含有的微生物難 以降解有機(jī)物（M

32、i）；原污水含有的無(wú)機(jī)物（Mii） 等四部分。 可表示為：MLSS = Ma + Me + Mi + Mii。,2.1 活性污泥法,2)混合液揮發(fā)性懸浮固體（MLVSS） 指標(biāo)中包含具有代謝功能的活性微生物群體（Ma）； 微生物內(nèi)源呼吸、自身氧化的殘留物（Me）；原污水 含有的微生物難以降解有機(jī)物等三部分（Mi）。 MLVSS表示“活”的微生物的數(shù)量的精確程度要比 MLSS有所提高。 可表示為：MLVSS = Ma + Me + Mi MLVSS仍然只能夠表示“活”的微生物的相對(duì)數(shù) 量，活性污泥中活的異氧微生物只占MLVSS的10% 20%。,2.1 活性污泥法,3)污泥沉降比（SV） SV是

33、指一定量的曝氣中的混合液（通常為1L）在 量筒中靜置30min后，沉降的污泥體積與靜置前混合 液體積之比，一般以百分?jǐn)?shù)表示。 4)污泥容積指數(shù)（SVI） SVI是指曝氣中的混合液靜置30min后，每克干污 泥形成的沉淀污泥所占的容積，其單位為mL/g。,2.1 活性污泥法,5)污泥泥齡（c） 它是活性污泥在曝氣池中的平均停留時(shí)間，有時(shí)也稱(chēng)為生物固體的平均停留時(shí)間（SRT），單位為，d（日）。污泥泥齡表達(dá)式見(jiàn)下式： 式中：c污泥齡，d； X曝氣池中的MLSS， kg/ m3； V曝氣池的體積，m3； X每日排出處理系統(tǒng)的活性污泥量，也 即曝氣池中每日增長(zhǎng)的活性污泥量，kg/d。,2.1 活性污泥

34、法,6)污泥負(fù)荷和曝氣池容積負(fù)荷 有機(jī)物量與活性污泥量的比值，這一比值就是曝氣 池進(jìn)水BOD5（或CODCr）污泥負(fù)荷，以BOD5表征進(jìn) 水有機(jī)物濃度的污泥負(fù)荷的關(guān)系式見(jiàn)下式： 式中：Us曝氣池進(jìn)水BOD5污泥負(fù)荷，kg BOD5/kgMLSSd； Q曝氣池的設(shè)計(jì)流量，m3/d； So曝氣池進(jìn)水BOD5濃度，mg/L； XV曝氣池內(nèi)混合液懸浮固體平均濃度， mgMLSS/L； V曝氣池的容積，m3。,2.1 活性污泥法,6.活性污泥凈化機(jī)理、過(guò)程及影響因素 1)活性污泥凈化污水機(jī)理與過(guò)程 初期的吸附去除 有機(jī)物通過(guò)微生物代謝的去除 活性污泥絮體的分離沉淀,圖2-3 活性污泥凈化過(guò)程示意圖,2.

35、1 活性污泥法,2)活性污泥法凈化污水的影響因素 營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的平衡 營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的平衡對(duì)微生物生長(zhǎng)至關(guān)重要，當(dāng)某些元素不足或缺少時(shí)會(huì)影響活性污泥的正常功能發(fā)揮。當(dāng)碳源不足時(shí)會(huì)使得活性污泥生長(zhǎng)不良，污泥松散、絮凝性不好。 溶解氧的含量 在污水好氧生物處理中，為維持好氧微生物的代謝要求，需向曝氣池補(bǔ)充氧氣，以保證曝氣池混合液溶解氧濃度不小于2mg/L。,2.1 活性污泥法,pH值 曝氣池中不利的pH值可引起細(xì)胞膜電荷的變化，從而影響微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收以及代謝過(guò)程中酶的活性；改變營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的供給性和有害物質(zhì)的毒性。此外，不利的pH值條件不僅影響微生物的生長(zhǎng)，甚至影響微生物的形態(tài)。 水溫 水溫改變，影響在

36、生物體內(nèi)所進(jìn)行的許多生化反應(yīng)，因而影響生物的代謝活動(dòng)。此外，水中溫度改變可引起其它環(huán)境因子變化，從而影響微生物的生命活動(dòng)。 有毒物質(zhì)等,2.1 活性污泥法,7.活性污泥法的工藝流程和運(yùn)行方式 1)傳統(tǒng)活性污泥法,圖2-4 推流式曝氣池廊道布置形式,2.1 活性污泥法,2)階段曝氣活性污泥法,圖2-5 階段曝氣活性污泥法工藝流程,2.1 活性污泥法,3)吸附再生活性污泥法,圖2-6 吸附再生活性污泥法工藝流程示意圖,2.1 活性污泥法,4)完全混合式活性污泥法 5)生物吸附-降解活性污泥法（AB法）,2.1 活性污泥法,6)序批式活性污泥法(SBR),圖2-8 典型的SBR處理系統(tǒng)工藝流程,6)

37、序批式活性污泥法(SBR),圖2-8 典型的SBR處理系統(tǒng)工藝流程,7)氧化溝活性污泥法,2.2 生物膜法,1.生物膜法的基本原理 生物膜法是通過(guò)細(xì)菌等微生物附著在載體或介質(zhì)表面上，生長(zhǎng)繁殖，形成膜狀活性生物污泥生物膜。生物膜中的微生物以污水中的有機(jī)污染物為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，在新陳代謝過(guò)程中將有機(jī)物降解，同時(shí)微生物自身也得到增殖的。,2.2 生物膜法,1)生物膜結(jié)構(gòu)及其降解有機(jī)物的機(jī)理,2.2 生物膜法,2)生物膜法的主要特點(diǎn) 生物膜中微生物種群豐富； 生物膜法中優(yōu)勢(shì)菌種分層生長(zhǎng)，傳質(zhì)條件好，可處理低濃度進(jìn)水； 生物膜法工藝過(guò)程穩(wěn)定，適應(yīng)性強(qiáng)； 生物膜法動(dòng)力消耗少，運(yùn)行管理方便；,2.2 生物膜法,2

38、.影響生物膜法的主要因素 1)水力負(fù)荷 水力負(fù)荷對(duì)生物膜法處理效果的影響 水力負(fù)荷越小，污水與生物膜接觸的時(shí)間越長(zhǎng)，處理效果越好；水力負(fù)荷越大，污水與生物膜接觸的時(shí)間越短，處理效果就可能變差。 水力負(fù)荷對(duì)生物膜厚度和傳質(zhì)改善的影響 高的水力負(fù)荷對(duì)生物膜厚度的控制及傳質(zhì)改善有利，但水力負(fù)荷應(yīng)控制在一定的限度內(nèi)，以免過(guò)高的水力負(fù)荷產(chǎn)生過(guò)強(qiáng)的沖刷力，造成生物膜的流失，影響反應(yīng)器的穩(wěn)定運(yùn)行。,2.2 生物膜法,2)載體表面結(jié)構(gòu)和性質(zhì) 載體表面呈正電位越高、親水性越大，細(xì)菌越容易附著在載體上形成生物膜。高的載體表面的粗糙度有利于細(xì)菌在其表面附著，粗糙的表面增加了微生物與載體之間的有效接觸面積，載體中的孔

39、、裂隙增加了比表面積，同時(shí)對(duì)附著在上面的微生物起到了保護(hù)屏障的作用，使微生物免受水力剪切作用影響，通常理想的載體表面形成的孔徑大小應(yīng)為細(xì)菌大小的45倍。,2.2 生物膜法,3)生物膜量及其活性 膜的生物降解活性與生物量成正相關(guān)性。當(dāng)厭氧膜厚度在一定范圍時(shí)，膜的生物降解活性就與生物膜的厚度無(wú)關(guān)，有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)單位重量生物膜生物降解活性下降的現(xiàn)象。過(guò)厚的生物膜并不能提高反應(yīng)器的處理能力，反而會(huì)造成脫落的生物膜過(guò)多，堵塞載體空隙。,2.2 生物膜法,3.生物膜法主要類(lèi)型和工藝流程 1)普通生物濾池,2.2 生物膜法,2)高負(fù)荷生物濾池,2.2 生物膜法,3)塔式生物濾池,圖2-13 塔式生物濾池示意圖

40、,2.2 生物膜法,4)生物接觸氧化法,圖2-14 生物接觸氧化法工藝流程,2.2 生物膜法,5)生物轉(zhuǎn)盤(pán),2.2 生物膜法,6)曝氣生物濾池 曝氣生物濾池（Biological Aerated FilterBAF）是由浸沒(méi)式接觸氧化與過(guò)濾相結(jié)合的生物處理工藝。它是一種新型高負(fù)荷淹沒(méi)式三相反應(yīng)器，兼有活性污泥法和生物膜法兩者優(yōu)點(diǎn)，并將生化反應(yīng)與吸附過(guò)濾兩種處理過(guò)程合并在同一構(gòu)筑物中完成。,圖2-17 曝氣生物濾池工藝流程,2.2 生物膜法,7)生物流化床 按照供氧方式、生物膜脫膜方式以及流化床床體結(jié)構(gòu)，好氧生物流化床主要分為二相生物流化床工藝和三相生物流化床工藝。,圖2-18 生物流化床工藝流

41、程,2.2 生物膜法,8)生物移動(dòng)床 移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器（Moving-bed Biofilm Reactor ,MBBR）是在生物濾池和流化床的工藝基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。它既具有生物膜法耐沖擊負(fù)荷、泥齡長(zhǎng)、剩余污泥量少的特點(diǎn)，又具有活性污泥法的高效性和運(yùn)轉(zhuǎn)靈活性。,圖2-19 生物移動(dòng)床工藝流程,2.3 污水生物脫氮除磷,1.污水生物脫氮 1)生物脫氮基本原理 氨化反應(yīng) 未經(jīng)處理的城市污水中氮存在主要形式是有機(jī)氮化合物（蛋白質(zhì)和氨基酸）和氨氮等。在氨化菌作用下，有機(jī)氮被分解轉(zhuǎn)化為氨態(tài)氮，這一過(guò)程稱(chēng)為氨化過(guò)程，氨化過(guò)程很容易進(jìn)行。,硝化反應(yīng) 硝化過(guò)程可以分成兩個(gè)階段。第一階段是由亞硝化菌將氨氮轉(zhuǎn)化

42、為亞硝酸鹽，第二階段由硝化菌將亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為硝酸鹽。,2.3 污水生物脫氮除磷,2.3 污水生物脫氮除磷,反硝化反應(yīng) 反硝化反應(yīng)是在缺氧狀態(tài)下，反硝化菌將亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮還原成氣態(tài)氮(N2)的過(guò)程。,2.3 污水生物脫氮除磷,2)生物脫氮過(guò)程的主要影響因素 溫度 生物硝化反應(yīng)適宜的溫度范圍為2030，15以下硝化反應(yīng)速率下降，5時(shí)基本停止。反硝化適宜的溫度范圍為2040，15以下反硝化反應(yīng)速率下降。 溶解氧 生物硝化反應(yīng)器內(nèi)宜保持溶解氧濃度在2.0mg/L以上，溶解氧濃度的增加可以提高硝化反應(yīng)速率。溶解氧對(duì)反硝化有抑制作用，一般控制溶解氧濃度小于0.5mg/L。,2.3 污水生物脫氮除磷,

43、 pH值 硝化菌對(duì)pH值變化十分敏感，pH值在7.07.8時(shí)，亞硝酸菌的活性最好；而硝酸菌在pH值為7.78.1時(shí)活性最好。反硝化最適宜的pH值在7.07.5。 碳氮比 對(duì)于硝化過(guò)程，碳氮比影響活性污泥中硝化細(xì)菌所占的比例，過(guò)高的碳氮比將降低污泥中硝化細(xì)菌的比例。,2.3 污水生物脫氮除磷,泥齡 硝化過(guò)程的泥齡一般為硝化菌最小世代時(shí)間的2倍以上。當(dāng)冬季溫度低于10，應(yīng)適當(dāng)提高泥齡。 有毒物質(zhì) 硝化與反硝化過(guò)程都受有毒物質(zhì)的影響，硝化菌更易受到影響。對(duì)硝化菌有抑制作用的有毒物質(zhì)有Zn、Cu、Hg、Cr、Ni、Pb、CN-、HCN等。,2.3 污水生物脫氮除磷,3)生物脫氮的典型工藝,圖2-20

44、A/O生物脫氮工藝流程,2.3 污水生物脫氮除磷,2.污水生物除磷 1)生物除磷基本原理,圖2-21 生物除磷基本過(guò)程示意圖,2.3 污水生物脫氮除磷,2)生物除磷的主要影響因素 溫度 生物除磷的溫度宜大于10，聚磷菌在低溫時(shí)生長(zhǎng)速率減慢。 pH值 生物除磷系統(tǒng)合適的pH范圍與常規(guī)生物處理相同，為中性和弱堿性。 碳源的數(shù)量和性質(zhì) 碳源的數(shù)量是影響生物除磷效果的一個(gè)重要因素。有機(jī)物濃度越高，污泥放磷越早，越快。 碳源的性質(zhì)對(duì)磷的吸收也非常重要。污水中的有機(jī)物對(duì)厭氧放磷的影響情況比較復(fù)雜，存在大量不能夠被直接利用的大分子有機(jī)物。,2.3 污水生物脫氮除磷, 溶解氧 生物除磷的厭氧環(huán)境要求既沒(méi)有溶解

45、氧也沒(méi)有硝態(tài)氮。實(shí)際中應(yīng)控制溶解氧濃度小于0.2mg/L。 通常存在硝酸鹽時(shí)，微生物進(jìn)行吸磷，磷濃度緩慢地減少，只有當(dāng)硝酸鹽經(jīng)反硝化全部耗完后才開(kāi)始放磷。 好氧池是好氧微生物生化活動(dòng)的場(chǎng)所，溶解氧濃度通常要求保持在2.0mg/L以上。 泥齡 在生物污泥含磷量一定時(shí)，污泥排放的越多系統(tǒng)去除的磷的量就越多。剩余污泥的排放量直接與系統(tǒng)的泥齡相關(guān)，剩余污泥排泥量大，則泥齡就小。生物除磷系統(tǒng)的泥齡宜控制3.57d的范圍內(nèi)。,2.3 污水生物脫氮除磷,3)生物除磷的典型工藝,圖2-22 A/O法生物脫磷工藝流程,2.3 污水生物脫氮除磷,3.同時(shí)生物脫氮除磷典型工藝,圖2-23 典型的同時(shí)生物脫氮除磷A2

46、/O工藝,圖2-24 同時(shí)生物脫氮除磷A2/O的變形工藝,2.4 厭氧生物處理,1.厭氧生物處理原理,圖2-25 厭氧分解過(guò)程的三階段示意圖,2.4 厭氧生物處理,2.影響厭氧生物處理的主要因素 pH和堿度 厭氧處理中產(chǎn)甲烷菌對(duì)pH值的變化很敏感，其最適pH值的范圍為6.87.2；對(duì)于厭氧反應(yīng)器，一般控制pH值在6.67.6的范圍內(nèi)，超過(guò)這一范圍會(huì)影響產(chǎn)甲烷菌的活性。 溫度 厭氧微生物有兩個(gè)較佳的工作溫度段，即中溫段（3038）和高溫段（5055），在這兩個(gè)溫度段之間，厭氧微生物的反應(yīng)速度反而有所下降。 營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),2.4 厭氧生物處理,氧化還原電位 產(chǎn)甲烷菌最適的氧化還原電位為150400mV

47、，在培養(yǎng)產(chǎn)甲烷菌初期，氧化還原電位不能高于300 mV。 有毒物質(zhì) 抑制厭氧微生物活性的有毒物質(zhì)包括各種離子和有機(jī)毒物。如高濃度的鉀、鈉、鈣、鎂離子將改變細(xì)胞的滲透壓，進(jìn)而影響微生物的活性。,2.4 厭氧生物處理,3.厭氧生物處理反應(yīng)器 1)厭氧接觸法,圖2-26 厭氧分解接觸法工藝流程,2.4 厭氧生物處理,2)兩相厭氧消化工藝,圖2-27 兩相厭氧消化工藝典型工藝流程,2.4 厭氧生物處理,3)厭氧濾池,圖2-28 常用的厭氧生物濾池形式,2.4 厭氧生物處理,4)升流式厭氧污泥床（Upflow Anaerobic Sludge BlanketUASB）反應(yīng)器,2.4 厭氧生物處理,5)厭

48、氧膨脹顆粒污泥床（Expanded Granular Sludge BedEGSB）反應(yīng)器,圖2-30 厭氧膨脹顆粒污泥床反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖,2.4 厭氧生物處理,6)厭氧內(nèi)循環(huán)（Internal CirculationIC）反應(yīng)器,圖2-31 厭氧內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器構(gòu)造圖,2.4 厭氧生物處理,7)厭氧膨脹床和厭氧流化床 厭氧膨脹床和流化床都是填有比表面積很大的惰性載體顆粒的厭氧生物處理反應(yīng)器，待處理水從反應(yīng)器底部進(jìn)入，向上流動(dòng)，床內(nèi)載體附著生長(zhǎng)的微生物與進(jìn)水混合進(jìn)行生化反應(yīng)，處理后的水由上部排出。,2.4 厭氧生物處理,4.水解酸化-好氧生物處理工藝 1)水解酸化-好氧處理工藝的原理 水解酸化-好

49、氧生物處理工藝是針對(duì)厭氧產(chǎn)甲烷階段對(duì)環(huán)境條件要求嚴(yán)格以及傳統(tǒng)活性污泥法投資大、能耗高、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用高等缺點(diǎn)，而開(kāi)發(fā)的一種厭氧-好氧組合生物處理工藝。,圖2-32 城市污水水解酸化-好氧生物處理典型流程,2.4 厭氧生物處理,2)水解酸化-好氧處理工藝技術(shù)特征 水解酸化與完全厭氧工藝的比較,表2-1 水解酸化與完全厭氧工藝的比較,2.4 厭氧生物處理,水解酸化過(guò)程的技術(shù)特征 污水經(jīng)水解酸化過(guò)程處理后污水可生化性提高，使得后續(xù)好氧生物處理的難度減小，好氧的水力停留時(shí)間可以縮短。 由于水解酸化池中的污泥濃度高，耐進(jìn)水沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)。 水解酸化過(guò)程可大幅度地去除廢水中懸浮物或有機(jī)物，減輕后續(xù)好氧處理工藝負(fù)

50、擔(dān)。 水解酸化好氧工藝的好氧處理所產(chǎn)生的剩余污泥，必要時(shí)可回流至水解酸化段。 水解酸化階段的微生物多為兼性菌，種類(lèi)多、生長(zhǎng)快及對(duì)環(huán)境條件適應(yīng)性強(qiáng)、要求的環(huán)境條件寬松、易于管理和控制。,2.4 厭氧生物處理,水解酸化池的結(jié)構(gòu)、啟動(dòng)和運(yùn)行 水解酸化-好氧處理工藝設(shè)計(jì)參數(shù) 例:處理某企業(yè)的印染廢水，處理水量6000m3/d，采用水解酸化-好氧處理工藝，主要設(shè)計(jì)參數(shù)如下： 設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)，CODCr：1000mg/L，BOD5：300mg/L，SS：850mg/L。 水解酸化池主要設(shè)計(jì)參數(shù)，水力停留時(shí)間：8h，容積負(fù)荷2.9 kgCODCr/m3d。,2.4 厭氧生物處理,設(shè)計(jì)出水水質(zhì)，CODCr：75

51、0mg/L，BOD5：240mg/L，SS：340mg/L。設(shè)計(jì)水解酸化池兩座，每座1000 m3，有效水深6.0米，池內(nèi)安裝2.5米高填料，用作附著生物載體。 好氧處理工藝主要設(shè)計(jì)參數(shù)，曝氣池容積負(fù)荷：1.0 kgCODCr/m3d，水力停留時(shí)間：12h，污泥濃度4000mg/L，設(shè)計(jì)曝氣池兩座，每座1500 m3。,2.5 污泥處理與處置,1.污泥的分類(lèi)及基本特性 1)污泥的種類(lèi)和性質(zhì) 污泥可分為以下幾類(lèi)：初沉污泥、腐殖污泥與剩余活性污泥、消化污泥、 化學(xué)污泥。,2.5 污泥處理與處置,污泥的基本特性 污泥固體：污泥中的總固體包括溶解物質(zhì)和不溶解物質(zhì)兩部分。 含水率：污泥中水的百分含量叫含

52、水率。固體百分含量和含水率的關(guān)系： 固體（%）+ 水量（%）= 100（%）,2.5 污泥處理與處置,污泥比重：指污泥的重量與同體積水重量的比值。 污泥比重S可按下式計(jì)算： 式中：Wi污泥中第i項(xiàng)組分的百分含量； Si污泥中第i項(xiàng)組分的比重。,2.5 污泥處理與處置,污泥體積與含水率的關(guān)系 含水率為P0的污泥，其體積為V0，若含水率變?yōu)镻，則其體積公式可按下式計(jì)算：,2.5 污泥處理與處置,2)污泥的產(chǎn)量 廢水處理中產(chǎn)生的污泥量因廢水水質(zhì)和處理工藝而異。 3)污泥的處理 污泥處理的主要內(nèi)容包括穩(wěn)定處理（生物穩(wěn)定、化學(xué)穩(wěn)定），去水處理（濃縮、脫水）和最終處置與利用（衛(wèi)生填埋、干化、排海、焚燒、濕

53、式氧化及綜合利用等）。污泥處理與污水處理相比設(shè)備復(fù)雜、管理麻煩、費(fèi)用昂貴。,2.5 污泥處理與處置,2.污泥的濃縮原理及應(yīng)用 1)污泥水的分類(lèi)和去除方法 按存在狀態(tài)的不同，污泥水可分為四種：游離水、絮體水、毛細(xì)水、粒子水。 通過(guò)各種去水方法降低污泥含水率，能大大減少污泥體積，并能改變其物理狀態(tài)以便進(jìn)一步處置利用。,2.5 污泥處理與處置,2)污泥濃縮 濃縮有間歇式和連續(xù)式兩種操作方式。濃縮方法分重力濃縮、氣浮濃縮和離心濃縮，其中重力濃縮應(yīng)用最廣。 重力濃縮法,圖2-33 分層沉降過(guò)程示意圖,2.5 污泥處理與處置,氣浮濃縮法 重力濃縮法最適于重質(zhì)污泥（如初沉污泥），對(duì)于比重接近于1的輕質(zhì)污泥，

54、如活性污泥或發(fā)生膨脹的污泥則效果不佳，在此情況下可采用氣浮濃縮法。氣浮濃縮是依靠微小氣泡與污泥顆粒產(chǎn)生粘附作用，使污泥顆粒的密度小于水而上浮得到濃縮。 氣浮濃縮的工藝流程如下：澄清水從池底引出，一部分排走，另一部分用水泵回流。通過(guò)水射流器或空壓機(jī)將空氣引入，然后在溶氣罐內(nèi)溶入水中。溶氣水經(jīng)減壓閥進(jìn)入混合池，與流入該池的新污泥混合。減壓析出的空氣泡攜帶固體上浮，形成浮渣層，用刮板刮出便得到分離。,2.5 污泥處理與處置,3.污泥消化原理及應(yīng)用 1)污泥好氧消化 好氧消化原理： 污泥好氧消化是對(duì)二級(jí)處理的剩余污泥或一、二級(jí)處理的混合污泥進(jìn)行持續(xù)曝氣，促使生物細(xì)胞（包括一部分構(gòu)成BOD的有機(jī)物）分解

55、，從而降低揮發(fā)性懸浮固體的含量的方法。在好氧消化過(guò)程中，有機(jī)污泥經(jīng)氧化轉(zhuǎn)化成CO2、NH3、H2等氣體產(chǎn)物，其氧化作用可以用下式表示： C5H7NO2 + 5O2 5CO2 + NH3 + 2H2O,2.5 污泥處理與處置,好氧消化分類(lèi) 好氧消化過(guò)程分為普通好氧消化和自熱高溫好氧消化兩類(lèi)。 后者與前者的區(qū)別是能利用微生物氧化有機(jī)物時(shí)所釋放的熱量對(duì)污泥加熱，可以使污泥達(dá)到自熱高溫消化的目的。,2.5 污泥處理與處置,2)污泥厭氧消化 厭氧消化原理 污泥厭氧消化是利用兼性菌和厭氧菌進(jìn)行生化反應(yīng)，分解污泥中有機(jī)物質(zhì)的一種處理工藝。 常見(jiàn)的厭氧消化法有傳統(tǒng)消化法和高速消化法，二者的主要區(qū)別在于后者要求

56、攪拌，由此產(chǎn)生了完全不同的運(yùn)行工況。,2.5 污泥處理與處置,影響因素 溫度 污泥厭氧消化受溫度影響很大。溫度不同，優(yōu)勢(shì)菌種不同，反應(yīng)速率和產(chǎn)氣速率都不同。 負(fù)荷 如果負(fù)荷過(guò)高會(huì)超過(guò)系統(tǒng)的消化能力，降低消化效果。如果負(fù)荷過(guò)低，雖然能保證消化效果，但污泥處理量將大大降低，造成消化能力的浪費(fèi)。,2.5 污泥處理與處置,pH值和堿度 厭氧消化過(guò)程對(duì)pH值很敏感。厭氧消化池正常運(yùn)行時(shí)產(chǎn)酸菌和產(chǎn)甲烷菌會(huì)自動(dòng)保持平衡，如果產(chǎn)酸階段和產(chǎn)甲烷階段失去平衡，甲烷菌會(huì)逐漸失去活性，不再產(chǎn)生甲烷，直至消化系統(tǒng)被完全破壞。 消化池的攪拌 厭氧消化池的攪拌方式有三種：機(jī)械攪拌，污泥泵循環(huán)抽送，沼氣攪拌。 有毒物質(zhì),2.

57、5 污泥處理與處置,4.污泥脫水原理及應(yīng)用 1)干化場(chǎng) 干化場(chǎng)也叫干化床或曬泥場(chǎng)，是一種自然脫水設(shè)施。 干化場(chǎng)的脫水作用包括：上部蒸發(fā)、底部滲透、中部放泄。 根據(jù)自然條件和滲水層特征，干化期由數(shù)周至數(shù)月，干化污泥的含水率可降至6575%。,2.5 污泥處理與處置,2)過(guò)濾機(jī) 過(guò)濾機(jī)是應(yīng)用最廣泛的污泥機(jī)械脫水設(shè)備。 過(guò)濾脫水時(shí)，在外力作用下，污泥中的水分透過(guò)濾布與固體分離。分離的污泥水送回廢水處理設(shè)備，截留的固體剝落后運(yùn)走。,2.5 污泥處理與處置,兩種主要的過(guò)濾方法是真空過(guò)濾和壓力過(guò)濾。 真空過(guò)濾機(jī) 真空過(guò)濾機(jī)的特點(diǎn)是適應(yīng)性強(qiáng)、連續(xù)運(yùn)行、操作平穩(wěn)、全過(guò)程機(jī)械化。 板框壓濾機(jī) 板框壓濾機(jī)的特點(diǎn)是

58、作用壓力要比真空抽力大，濾餅含水率低（最低達(dá)50%）。 帶式壓濾機(jī) 這種設(shè)備的特點(diǎn)是把壓力直接施加在濾布上，用濾布的壓力或張力使污泥脫水，而不需要真空或加壓設(shè)備，因此消耗動(dòng)力小，并可連續(xù)運(yùn)行。 離心脫水機(jī),2.5 污泥處理與處置,5.污泥的最終處置方法 1)污泥的綜合利用 污泥堆肥 其它用途 從工業(yè)廢水泥渣中可以回收工業(yè)原料；由電鍍廢水的沉渣可提煉鐵氧體；從污泥中可以提取維生素B12；低溫干餾有機(jī)污泥能獲得可燃?xì)怏w、氨及焦油。利用污泥還可以制造生化纖維板，制造水泥和其他建材。,2.5 污泥處理與處置,2) 污泥的最終處置 衛(wèi)生填埋 污泥衛(wèi)生填埋（填墊、堆置、與城市生活垃圾一起填埋）前，必須先將其含水率降低至85%以下。 干化 污泥干化是將脫水污泥通過(guò)處理，使污泥中的毛細(xì)水和吸附水大部分或全部去除的方法。污泥干化后含水率可從6080%降低至1030%左右。 污泥干化常用的設(shè)施為回轉(zhuǎn)式圓筒干燥爐。,2.5 污泥處理與處置, 焚燒 污泥焚燒是一種常用的處置方法，即借助輔助燃料引火，使焚燒爐內(nèi)溫度升至燃點(diǎn)以上，令其自燒，所產(chǎn)生的廢氣（C