水污染控制工程复习

水中所有残渣的总和称为总固体（TS）水样经过滤后，滤液蒸干所得的固体即为溶解性固体（DS），滤渣脱水烘干后即是悬浮固体（SS）。固体残渣根据挥发性能可分为挥发性固体（VS）和固定性固体（FS）。将固体在600℃的温度下灼烧，挥发掉的即市是挥发性固体（VS），灼烧残渣则是固定性固体（FS）。溶解性固体一般表示盐类的含量，悬浮固体表示水中不溶解的固态物质含量，挥发性固体反映固体的有机成分含量。生化需氧量（BOD）：水中有机污染物被好氧微生物分解时所需的氧量称为生化需氧量。化学需氧量（COD）：在酸性条件下，用强氧化剂将有机物氧化为CO2、H2O所消耗的氧量。总有机碳（TOC）：水样中所有有机污染物的含碳量。总需氧量（TOD）：有机物除碳外，还含有氢、氮、硫等元素，当有机物全都被氧化时，碳被氧化为二氧化碳，氢、氮及硫则被氧化为水、一氧化氮、二氧化硫等，此时需氧量称为总需氧量。《污水综合排放标准（GB8978－1996）》中规定的第一类污染物：不分行业和污水排放方式，也不分受纳水体的功能类别，一律在车间或车间处理设施排放口采样，其最高允许排放浓度必须达到本标准要求(采矿行业的尾矿坝出水口不得视为车间排放口)；第二类污染物：在排污单位排放口采样，其最高允许排放浓度必须达到本标准要求。取样口分别在：第一类污染物：在车间或车间处理设施排放口取样；第二类污染物：在排污单位总排放口取样。第二类污染物分别在下列情况下执行第一、二、三级标准：①排入GB3838Ⅲ类水域(划定的保护区和游泳区除外)和排入GB3097中二类海域的污水，执行一级标准。②排入GB3838中Ⅳ、Ⅴ类水域和排入GB3097中三类海域的污水，执行二级标准。③排入设置二级污水处理厂的城镇排水系统的污水，执行三级标准。污水的物理处理1.格栅安装地点：污水沟渠、泵房集水井进口、污水处理厂进水口及沉砂池前。设置目的：根据栅条间距，截留不同粒径的悬浮物和漂浮物，以减轻后续构筑物的处理负荷，保证设备的正常运行。2、沉淀①自由沉淀沉砂池和初沉池中的沉淀②絮凝沉淀、③区域沉淀（成层、拥挤沉淀）、二沉池中下部④压缩沉淀。二沉池泥斗和浓缩池的过程3、自由沉淀理论u＝(ρg－ρy)gd2/18μ，即斯托克斯公式。4、.理想沉淀池原理沉速大于u0者全部沉入池底（代表I轨迹的颗粒）；凡沉速小于u0者、且在对角线AD以上者，均不能被去除（代表Ⅱ轨迹的颗粒）；凡沉速小于u0者、且在对角线AD以下者，仍可以被去除q＝Q/A=H/t=u0Q/A的物理意义：在单位时间内通过沉淀池单位表面积的流量，即表面负荷率或溢流率，用q表示(m3/m2s或m3/m2h)。表面负荷的数值等于颗粒沉速u0。平流式理想沉淀池的去除率取决于表面负荷及颗粒沉速ut，而与t无关。5、沉淀池的类型及适用范围①平流式：沉淀效果好，耐冲击负荷与温度变化，施工简单，造价较低。但配水不易均匀，采用多个泥斗排泥时每个泥斗需单独设排泥管，操作量大；采用链式刮泥设备，因长期浸泡水中而生锈。适用条件：大中小型污水处理厂和地下水位高、地质条件差的地区。②竖流式：排泥方便，管理简单，占地面积少。但池深大，施工困难，对冲击负荷与温度变化适应能力差，造价高，池径不宜过大，否则布水不均。适于小型污水处理厂③辐流式：机械排泥，运行效果较好，管理较方便，排泥设备已定型。但排泥设备复杂，对施工质量要求高。适于地下水位较高地区和大中型污水处理厂。6、气浮气浮理论：在水中形成微小气泡形式，使微小气泡与水中悬浮的颗粒黏附，形成水-气-颗粒三相混合体系，颗粒黏附上气泡后，形成表观密度小于水的漂浮絮体，絮体上浮至水面，形成浮渣层被刮除，以此实现固液分离。气浮条件：必须向水中提供足够量的细微气泡，必须使废水中的污染物质能形成悬浮状态，必须使气泡与悬浮的物质产生黏附作用。气浮方法分类：布气气浮，溶气气浮，电解气浮。第十一章生化反应动力学基础①莫诺特(Monod)方程式μ=μmaxS/Ks+S微生物在对数期和静止期的典型生长模式。式中：µ为微生物比增长速度，即单位生物量的增长速度.µmax为微生物最大比增长速度；Ks：饱和常数，为的底物浓度，故又称半速度常数。S：底物浓度a、当底物过量存在时，微生物生长不受底物限制。处于对数增长期，速度达到最大值,为一常数。SKs、Ks+S≈S∴μ=umax。此时反应速度和底物浓度无关，呈零级反应，即n=0。b、当底物浓度较小时，微生物生长受到限制，处于静止增长期，微生物增长速度与底物浓度成正比。∵S＜＜Ks、Ks+S≈Ks∴μ=μmaxS/Ks=K.S此时，μ∝S，与底物浓度或正，呈一级反应。c、随着底物浓度逐步增加，微生物增长速度和底物浓度呈μ=μmaxS/Ks+S，即不成正比关系，此时0＜n＜1呈混合反应区的生化反应。②米一门方程式。V＝VmaxS/Ks+S③劳伦斯——麦卡蒂(Lawrence——McCarty)方程式q=qmaxS/(Ks+S)第十二章活性污泥法活性污泥对污水中有机物的降解过程1)吸附阶段2)稳定阶段曝气方式:主要分为鼓风曝气和机械曝气两大类。曝气的作用；充氧和混合a、BOD污泥负荷：Ns＝QSa/XV=F/M，即单位重量活性污泥在单位时间内降解到预定程度的有机物量。b、BOD容积负荷：Nv＝QSa/V，指单位曝气池容积在单位时间内降解到预定程度的有机物量。BOD污泥负荷和BOD容积负荷的关系式：Nv＝NsX。BOD污泥负荷是活性污泥法设计、运行的一个重要参数。θc；污泥泥龄即生物固体停留时间，其定义为在处理系统（曝气池）中微生物的平均停留时间。在工程上，就是指反应系统内微生物总量与每日排出的剩余微生物量的比值。活性污泥泥龄是活性污泥处理系统设计\运行的重要参数。SVI：污泥容积指数（曝气池混合液静置30min后，每克干污泥所形成的湿污泥体积。SVI﹤100污泥的沉降性能好，100﹤SVI﹤200污泥的沉降性能一般，SVI﹥200污泥的沉降性能不好。正常情况下，城市污水SVI值在70～150之间水力停留时间：曝气池有效容积与污水流量之比值，表示污水在曝气池中的平均停留时间。（6-10h）十三章生物膜法生物膜法：污水经过从前往后具有细菌→原生动物→后生动物、从表至里具好氧→间氧→厌氧的生物处理系统而得到净化的生物处理技术。影响生物膜法污水处理效果的主要因素：进水底物的组分和浓度、营养物质（BOD5:N:P=100:5:1)、有机负荷及水力负荷、溶解氧、生物膜量、PH、温度、有毒物质。曝气生物滤池简称BAF第十四章稳定塘和污水的土地处理稳定塘；又称好氧塘，通过水--水生生物系统（菌藻共生系统和水生生物系统）对污水进行自然处理稳定塘的种类好氧塘：好氧塘的深度较浅，阳光能透至塘底，全部塘水内都含有溶解氧塘内菌藻共生，溶解氧主要是由藻类供给，好氧微生物起净化污水作用。适用于低有机物浓度污水。兼性塘：兼性塘的深度较大，上层是好氧区，藻类的光合作用和大气复氧作用使其有较高的溶解氧，由好氧微生物起净化污水作用；中层的溶解氧逐渐减少，称兼性区（过渡区），由兼性微生物起净化作用；下层塘水无溶解氧，称厌氧区，沉淀污泥在塘底进行厌氧分解。适用于富含N，P等营养物质及一些难去除的有机污染物的污水。（占地面积大）厌氧塘：厌氧塘的塘深在2m以上，有机负荷高，全部塘水均无溶解氧，呈厌氧状态，由厌氧微生物起净化作用，净化速度慢，污水在塘内停留时间长。适用于高温高有机物浓度的污水。曝气塘：曝气塘采用人工曝气供氧，塘深在2m以上，全部塘水有溶解氧，由好氧微生物起净化作用，污水停留时间较短。（深度处理塘：深度处理塘又称三级处理塘或熟化塘，属于好氧塘。其进水有机污染物浓度很低，一般BOD5≤30mg/L。常用于处理传统二级处理厂的出水，提高出水水质，以满足受纳水体或回用水的水质要求。）污水土地处理①定义；利用土地-微生物-植物系统的陆生生态系统的自我调控机制和对污染物的综合净化功能，对污水进行净化。②原理；污水土地处理系统的净化过程包括物理过滤、物理吸附与沉积、物理化学吸附、化学反应与沉淀、微生物代谢与有机物生物降解等过程，是一个十分复杂的综合净化过程③种类；慢速渗滤系统：快速渗滤系统：地表漫流系统：湿地处理系统：地下渗滤处理系统第十五章污水的厌氧生物处理①原理指在无分子氧条件下通过厌氧微生物(包括兼氧微生物）的作用，将废水中的各种复杂有机物分解转化成甲烷和二氧化碳等物质的过程，也称为厌氧消化。厌氧生物处理是一个复杂的微生物化学过程，依靠三大主要类群的细菌，即水解产酸细菌、产氢产乙酸细菌和产甲烷细菌的联合作用完成②过程；第一阶段为水解发酵阶段，第二阶段为产氢产乙酸阶段，第三阶段为产甲烷阶段③影响因素pH、温度、生物固体停留时间、搅拌和混合、营养与C/N比、氧化还原电位、有机负荷、厌氧活性污泥、有毒物质等。提高厌氧生物处理的效能可考虑：1.pH维持在6.8~7.2之间,2.温度可以维持在中温（35℃一38℃），也可以是高温（52℃一55℃）3.保持较长的生物固体停留时间4.系统内避免进行连续的剧烈搅拌5.碳:氮:磷控制为200-300:5:1为宜。6.需控制有毒物质的浓度，以防止有毒物质影响微生物的生存而使效果降低。UASB;上流式厌氧污泥床反应器①原理②结构；升流式厌氧污泥床反应器，由污泥反应区，气液固三相分离器（包括沉淀区）和气室三部分组成③特点；优点，负荷高；总容积小，能耗低，不需搅拌；构造：污水自下而上地通过厌氧污泥床反应器。在反应器的底部有一个高浓度（可达60~80g/L）、高活性的污泥层，大部分的有机物在这里被转化为CH4和CO2。由于气态产物的搅动和气泡粘附污泥，在污泥层之上形成一个污泥悬浮层。反应器的上部设有三相分离器，完成气、液、固三相的分离。被分离的消化气从上部导出，被分离的污泥则自动滑落到悬浮污泥层。出水则从澄清区流出。由于反应器内可以培养出大量厌氧颗粒污泥，使反应器的负荷很大。对一般的高浓度有机污水，当水温30oC左右时，负荷可达10~20kgCOD/(m3.d)厌氧接触法的实质是厌氧活性污泥法第十六章污水的化学与物理化学处理混凝；是通过向废水中投加混凝剂(coagulant)，破坏胶体的稳定性，通过压缩双电层作用、吸附架桥作用及网捕作用使细小悬浮颗粒和胶体微粒聚集(aggregation)成较粗大的颗粒而沉降与水分离，使废水得到净化。混凝原理；①压缩双电子层作用②吸附架桥作用③网捕作用5.影响混凝效果的主要因素（1）水温水温低时，水解困难，且粘度大，不利于脱稳胶粒相互絮凝，影响絮凝体的结大，进而影响后续的沉淀处理的效果。改善的办法是投加高分子助凝剂或是用气浮法代替沉淀法作为后续处理。（2）pH值水的pH值对混凝的影响程度视混凝剂的品种而异。高分子混凝剂尤其是有机高分子混凝剂，混凝的效果受pH值的影响较小。（3）水中杂质的成分、性质和浓度如天然水中含黏土类杂质为主，需要投加的混凝剂的量较少；而污水中含有大量有机物时，需要投加较多的混凝剂才有效果，其投量可达10～103mg/L。在生产和实用上，主要靠混凝试验来选择合适的混凝剂品种和最佳投量。（4）水力条件混合阶段要求使药剂迅速均匀地扩散到全部水中以创造良好的水解和聚合条件，使胶体脱稳并借颗粒的布朗运动和紊动水流进行凝聚。不要求形成大的絮凝体。混合要求快速和剧烈搅拌，在几秒钟或一分钟内完成。6.化学混凝剂在投加时必须立即与处理水充分混合、剧烈搅拌废水和混凝剂和助凝剂进行充分混合，是进行反应和混凝沉淀的前提。要立即与处理水充分混合、剧烈搅拌以创造良好的水解和聚合条件，使胶体脱稳并借颗粒的布朗运动和紊动水流进行凝聚化学沉淀法化学混凝法原理向废水中投加化学物质，使与废水中的一些离子发生反应，生成难溶的沉淀物而从水中析出，已达到降低水中溶解污染物的目的。混凝法是通过混凝剂使小颗粒及胶体聚集成大颗粒而沉降，不一定有化学反应发生。使用药剂投加氢氧根、硫化物、钡盐等能与废水中一些离子反应生成沉淀物的化学物质。主要是混凝效果好；对人类健康无害；价廉易得；使用方便的无机盐类和有机高分子类混凝剂或助凝剂