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bingtian620

水处理笔记整理：
1）水质：水和其中所含的杂质共同表现出来的物理学、化学和生物学的综合特性

（2）水质指标：水中杂质的种类、成分和数量，判断水质的具体衡量标准

悬浮固体表示水中不溶解的固态物质的量，挥发性固体反映固体的有机成分量

可生物降解有机物  ——  可降解有机物直接氧化

       难生物降解有机物--可被化学氧化 或被经过驯化、筛选后的微生物氧化

        

       共同点 ：最终被降解成无机物

　　不同点： 氧化方式的不同

生活污水BOD570~250mg/L;综合污水100～300mg/L;垃圾渗滤液2000～30000mg/L

7        第一阶段（碳氧化阶段）：在异养菌的作用下，含碳有机物被氧化(或称碳化)为CO2，H2O，含氮有机物被氧化(或称氨化)为NH3，所消耗的氧以Oa表示。与此同时，合成新细胞(异养型)



9        合成的新细胞，在生活活动中，进行着新陈代谢，即自身氧化的过程，产生CO2，H2O与NH3，并放出能量和氧化残渣(残存物质)，这种过程叫做内源呼吸，所消耗的氧量用Ob表示



1        耗氧量Oa十Ob 称为第一阶段生化需氧量(或称为总碳氧化需氧量、总生化需氧量、完全生化需氧量) 用La或BODu表示

2        第二阶段是硝化阶段，即在自养菌(亚硝化菌)的作用下，NH3被氧化为NO2－和H2O，所消耗的氧量用Oc表示，再在自养菌(硝化菌)的作用下， NO2－被氧化为NO3－，所消耗的氧量用Od表示。与此同时合成新细胞(自养型)。



1        耗氧量 Oc十Od 称为第二阶段生化需氧量(或称为氮氧化需氧量、硝化需氧量)用硝化BOD或NODu或LN表示。

BOD的定义中规定有机物质被氧化分解至无机物质，第一阶段生物氧化中，有机物中的C已经氧化至CO2，N氧化成NH3，都已经无机化了。所以氨的继续氧化不在考虑之内，即不考虑第二阶段生物氧化。

1.水体污染：排入水体的污染物在数量上超过该物质在水体中的本底含量和水体的环境容量，从而导致水体的物理、化学、及微生物性质发生改变，使水体固有的生态系统和功能受到破坏。

           2.环境容量：指自然环境对污染物具有一定的承载能力。

           3.水体自净

          --概念：污染物随河水排入水体后，经过物理的、化学的与生物化学的作用，使污染的浓度降低或总量减少，受污染的水体部分或完全恢复原状。

指有机污染物在水中污染物的作用下进行氧化分解，逐渐变成无机物，这一过程称为水体自净

1        河流中氧的消耗：

(1)天然和人工培养的细菌对排入河流的悬浮和溶解性有机物的氧化作用

(2)污泥和水底沉积物的分解需氧作用、水生植物夜间呼吸

2        河流的复氧作用

(1)河水和废水中原来含有的氧

(2)大气中的氧向含氧不足的水体扩散溶解，直至水中DO达到饱和

(3)水生植物白天的光合作用放出氧气，溶于水中，有时还可使水体中的氧达到过饱和状态

⑴ 有机物被微生物降解，消耗水中的溶解氧，使DO下降；

       降解有机物耗氧速率------与有机物浓度成正比

⑵ 河流流动过程中，接受大气复氧，使DO上升。

                复氧速率----------与亏氧量成正比

两种作用的结果------形成氧垂曲线

1.物理处理法：沉淀法、筛滤法、上浮法、气浮法、过滤法、和反渗透法；

      2.化学处理法：中和、混凝、电解、氧化还原、汽提、萃取、吸附、离子交换、和电渗析等；

      3.生物处理法： 主要通过微生物，分解溶解、或胶体状态的有机物。     

              有氧环境（好氧环境）的活性污泥法和生物膜氧化法   

              无氧环境（又称为厌氧）：主要用来处理污泥和工业废水

污水处理方法按处理手段分类

     1.分离处理：



          （1）离子分离：离子交换、离子吸附、离子浮选、电解沉积、电渗析；

          （2）分子分离：吹脱、汽提、萃取、吸附、浮选、结晶、蒸发；

          （3）胶体分离：化学絮凝、生物絮凝、电泳、胶粒浮选；

          （4）悬浮物分类：重力分离（沉淀、浮上）、离心分离（离心机、旋流分流器）、阻力截留（筛网、滤池等）、磁力分离

2.转化处理



          （1）化学转化：中和、氧化还原、化学沉淀等

          （2）生物转化：好氧、厌氧法。



三、污水处理方法按按处理程度分类



     1.一级处理：主要去除污水中呈悬浮状态的固体污染物质，调PH值等，以减轻后续处理工艺的负荷。

             BOD去除率在30%左右

             方法：  筛滤法、沉淀法、上浮法

1        2.二级处理：主要去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物质

2                     BOD去除率在90%左右

              

1            3.三级处理：是在一级、二级处理后进一步处理难降解的有机物、磷和氮等能够导致水体富营养化的可溶性无机物等。

2                 主要方法：生物脱氮除磷法、沉淀混凝、活性炭吸附、电渗析、离子交换等。

3        污水回用应满足下列要求：

①对人体健康、环境质量和生态系统、产品质量不应产生不良影响；

②应符合应用对象对水质的要求或标准；

⑤应为使用者和公众所接受；

⑥回用系统在技术上可行、操作简便；

⑦价格应比自来水低廉；

⑧应有安全使用的保障

1        污水的最终出路有：

①排放水体；

②工农业利用；

③处理后回用。

二、

1.粗大颗粒物质                > 0.1-1mm



方法：筛滤、截留、重力沉降和离心分离等

设备：格栅、筛网、微滤机、沉砂池、离心机、旋风分离器等

自由沉淀：

废水的厌氧生物处理是在没有游离氧存在的条件下，兼性细菌与厌氧细菌降解和稳定有机物的生物处理方法。

     在厌氧生物处理过程中，复杂的有机化合物被降解、转化为简单的化合物，同时释放能量

由于废水厌氧生物处理过程不需另加氧源，故运行费用低。此外，它还具有剩余污泥量少，可回收能量（CH4）等优点。

      其主要缺点是反应速度较慢，反应时间较长，处理构筑物容积大等。为维持较高的反应速度，需维持较高的温度，就要消耗能源。对于有机污泥和高浓度有机废水（一般BOD5≥2000mg/L）可采用厌氧生物

好氧生物处理是在有游离氧（分子氧）存在的条件下，好氧微生物降解有机物，使其稳定、无害化的处理方法。

    微生物利用废水中存在的有机污染物（以溶解状与胶体状的为主），作为营养源进行好氧代谢。这些高能位的有机物质经过一系列的生化反应，逐级释放能量，最终以低能位的无机物质稳定下来，达到无害化的要求，以便返回自然环境或进一步处置。废水好氧生物处理的最终过程可用图示

5        停滞期：如果活性污泥被接种到与原来生长条件不同的废水中（营养类型发生变化，污泥培养驯化阶段），或污水处理厂因故中断运行后再运行，则可能出现停滞期。

对数起：特点：处于对数生长期的污泥絮凝性较差，呈分散状态，镜检能看到较多的游离细菌，混合液沉淀后其上层液混浊，含有机物浓度较高，活性强沉淀不易，用滤纸过滤时，滤速很慢

静止期：特点：处于静止期的活性污泥絮凝性好，混合液沉淀后上层液清澈，以滤纸过滤时滤速快。处理效果好的活性污泥法构筑物中，污泥处于静止期

衰老期：特点：处于衰老期的污泥松散，沉降性能好，混合液沉淀后上清液清澈，但有细小泥花，以滤纸过滤时，滤速快

区别：活性污泥法中的微生物在曝气池内以活性污泥的形式呈悬浮状态，属于悬浮生长系统

生物膜法中的微生物附着生长在填料或载体上，形成膜状的活性污泥，属于附着生长系统或固定膜工艺。

生物膜净化机理 《细菌(好氧菌、厌氧菌和兼性菌)的菌胶团和大量的真菌菌丝组成

污水与生物膜接触，污水中的有机污染物作为营养物质，为生物膜上的微生物所摄取，微生物自身得到繁衍增殖，同时污水得到净化

特点--微生物停留时间长，生物类型丰富．种类繁多，食物链长而复杂

生物膜法中：1初沉池的作用是去除大部

分悬浮固体物质，防止生物膜反应器堵塞，尤其对孔隙小的填料是必要的

2二沉池的作用是去除脱落的生物膜，提高出水水质

3出水回流的主要作用是当进水浓度较大时，生物膜增长过快，采用出水回流，以稀释进水有机物浓度和提高生物膜反应器的水力负荷，加大水流对生物膜的冲刷作用，更新生物膜，避免生物膜的过量累积，从而维持良好的生物膜活性和合适的膜厚度，但出水回流并不是必不可少的。

挂膜  污水通过布水设备连续地、均匀地喷洒到滤床表面上，在重力作用下，污水以水滴的形式向下渗沥，或以波状薄膜的形式向下渗流。最后，污水到达排水系统，流出滤池。

   污水流过滤床时，有一部分污水、污染物和细菌附着在滤料表面上，微生物便在滤料表面大量繁殖，不久，形成一层充满微生物的粘膜，称为生物膜。

净化  污水流过成熟滤床时，污水中的有机污染物被生物膜中的微生物吸附、降解，从而得到净化。

   生物膜表层生长的是好氧和兼性微生物，其厚度约2mm。在这里，有机污染物经微生物好氧代谢而降解，终点产物是H2O、CO2、NH3等

生物膜的再生

由于氧在生物膜表层已耗尽，生物膜内层的微生物处于厌氧状态。在这里，进行的是有机物的厌氧代谢，终点产物是有机酸，乙醇、醛和H2S等。由于微生物的不断繁殖，生物膜不断加厚，超过一定厚度后，吸附有机物在传递到生物膜内层的微生物以前，已被代谢掉。此时，内层微生物因得不到充分的营养而进入内源代谢，失去其黏附在滤料上的性质，脱落下来随水流出滤池，滤料表面再重新长出新的生物膜。

比较理想的情况是：减缓生物膜的老化进程，不使厌氧层过分增长，加快好氧膜的更新，并且尽量使生物膜不集中脱落

选择生物膜载体的基本原则

足够的机械强度，以抵抗强烈的水流剪切力的作用；

优良的稳定性，主要包括生物稳定性、化学稳定性和热力学稳定性；

亲疏水性及良好的表面带电特性，通常废水pH在7左右时，微生物表面带负电荷，而载体为带正电荷的材料时，有利于生物体与载体之间的结合程度；

无毒性或抑制性；

优越的物理性状，如载体的形态、相对密度、孔隙率和比表面积等；

就地取材、价格合理

生物的食物链长

在生物膜上形成的食物链要长于活性污泥上的食物链。正是这个原因，在生物膜处理系统内产生的污泥量少于活性污泥处理系统

污泥产量低，是生物膜法各种工艺的共同特征

由于生物膜固着在惰性载体上，其生物固体平均停留时间(污泥龄)较长，因此在生物膜上能够生长世代时间较长、比增殖速度很小的微生物，如硝化菌等。因此，生物膜反应器不仅能有效地去除有机污染物，而且更具有一定的硝化功能，如果采取适当的运行方式，还可能具有反硝化脱氮的功能

生物膜法多分段进行，在正常运行的条件下，每段都繁衍与进入本段污水水质相适应的微生物，并形成优势菌属，这种现象非常有利于微生物新陈代谢功能的充分发挥和有机污染物的降解

处理工艺方面的特征

耐冲击负荷，对水质、水量变动有较强的适应性

微生物量多，处理能力大、净化功能强。微生物的附着生长使生物膜含水率低，单位反应器容积内的生物量可高达活性污泥法的5～20倍，因而生物膜反应器具有较大的处理能力，净化功能显著提高

污泥沉降性能良好，易于沉降分离。由生物膜上脱落下来的污泥，因所含动物成分较多，比重较大，而且污泥颗粒个体较大，沉降性能良好，易于固液分离

能够处理低浓度的污水。生物膜法处理低浓度污水，能够取得较好的处理效果，运行正常时可处理进水BOD5为20～30mg/L的污水，使其出水BOD5值降至5～10mg/L.而活性污泥法却不适宜处理低浓度的污水，若原污水的BOD5值长期低于50～60mg/L，将影响活性污泥絮凝体的形成和增长，净化功能降低，处理水水质低下

易于运行管理、节能，无污泥膨胀问题。生物膜反应器由于具有较高的生物量，一般不需要污泥回流，因而不需要经常调整反应器内污泥量和剩余污泥排放量，易于运行、维护与管理。如生物滤池、生物转盘等工艺，节省能源，动力费用较低，去除单位重量BOD的耗电量较少。另外，在活性污泥法中，因污泥膨胀问题而导致的固液分离困难和处理效果降低一直困扰着操作管理者，而生物膜反应器由于微生物附着生长，即使丝状菌大量繁殖，也不会导致污泥膨胀，相反还可以利用丝状菌较强的分解氧化能力，提高处理效果

生物膜法的不足

（1）需要较多的填料和支撑结构，在不少情况下基建投资超过活性污泥法；

（2）出水常常携带较大的脱落的生物膜片，大量非活性细小悬浮物分散在水中使处理水的澄清度降低；

（3）活性生物量较难控制，在运行方面灵活性差；

（4）载体材料的比表面积小，BOD容积负荷有限；

（5）采用自然通风供氧，在生物膜内层往往形成厌氧层，从而缩小了具有净化功能的有效容积

生物滤池中同时发生着：

1         有机物在污水和生物膜中的传质过程；

2         有机物的好氧和厌氧代谢过程；

3         氧在污水和生物膜中的传质过程

4         生物膜的生长和脱落过程

影响这些过程的主要因素为 滤池高度 供氧 负荷回流

回流多用于高负荷生物滤池的运行系统，对其性能有明显的影响

3        可稀释污水，降低其有机负荷，并借以均化、稳定进水水质

一般认为下述情况时考虑出水回流：

  进水有机物浓度较高；水量很小，无法维持水力负荷在最小经验值以上时；废水中某种有机污染物在高浓度时有可能抑制微生物生长

影响滤池自然通风的主要因素是自然拔风和风力

适用范围与优缺点

普通生物滤池一般适用于处理每日污水量不高于1000m3的小城镇污水或有机性工业废水

优点：易于管理、节省能源、运行稳定、剩余污泥少且易于沉降分离等

缺点：占地面积大、不适合处理水量大的污水；滤料易于堵塞；滤池表面生物膜积累过多，易于产生滤池蝇，恶化环境卫生；喷嘴喷洒污水，散发臭味。

高负荷生物滤池多使用旋转布水器

高负荷生物滤池大幅度地提高了滤池的负荷率，其BOD容积负荷率高出普通生物滤池6～8倍，高达0.5～2.5kg/[m3(滤池)·d]；水力负荷率则高出10倍，高达5～40m3/[m2(滤池)·d]

高负荷生物滤池实现高负荷率是通过限制进水的BOD5值和在运行上采取处理水回流等技术措施而达到的。进入高负荷生物滤池的BOD5值必须低于200mg/L，否则用处理水回流加以稀释

高负荷率。塔式生物滤池内的生物膜能够经常保持较好的活性。但是，生物膜生长过快，易于产生滤料的堵塞现象

滤层内部的分层。内部存在着明显的分层现象，在各层生长繁育着种属各异，但适应流至该层污水特征的微生物群集。塔滤能够承受较高的有机污染物的冲击负荷常用于作为高浓度工业废水二级生物处理的第一级工艺，较大幅度地去除有机污染物，以保证第二级处理技术保持良好的净化效果。

采用新型滤料，革新流程，提出多种型式的高负荷生物滤池。负荷率高时，有机物转化较不彻底，排出的生物膜容易腐化

影响处理效果的因素有-负荷率，还有污水的浓度、水质、温度、回流比，滤料特性和滤床的高度。

生物转盘是由盘片、接触反应槽、转轴及驱动装置所组成

生物转盘的净化机理

微生物生长并形成一层生物膜附着在盘片表面，约40%-50%的盘面（转轴以下的部分）浸没在废水中，上半部敞露在大气中

工作时，废水流过水槽，电动机转动转盘，生物膜和大气与废水轮替接触，浸没时吸附废水中的有机物，敞露时吸收大气中的氧气。转盘的转动，带进空气，并引起水槽内废水紊动，使溶解氧均匀分布

生物膜的厚度约为0.5-2.0mm，随着膜的增厚，内层的微生物呈厌氧状态，失去活性时使生物膜脱落，并随同出水流至二次沉淀池

宜于采用多级处理。分为单级单轴、单轴多级和多轴多级等

1        工作特点

2        1.不需曝气和回流，运行时动力消耗和费用低；

3        2.运行管理简单，技术要求不高；

4        3.工作稳定，适应能力强；

5        4.适应不同浓度、不同水质的污水；

6        5.剩余污泥量少，易于沉淀脱水；

7        6.没有滤池蝇、恶臭、堵塞、泡沫、噪音等问题；

8        5.可多层立体布置；

9        8.一般需加开孔防护罩保护、保温





向生活污水注入空气进行曝气，持续一段时间以后，污水中即生成一种褐色絮凝体。这种絮凝体主要是由大量繁殖的微生物群体所构成，它易于沉淀分离，并使污水得到澄清，这种絮凝体就是“活性污泥”栖息着具有强大生命活力的微生物群体。在微生物群体新陈代谢功能的作用下，活性污泥具，有将有机污染物转化为稳定的无机物质的活力

活性污泥处理系统有效运行的基本条件是

污水中含有足够的可溶性易降解有机物，作为微生物生理活动所必需的营养物质；

混合液中含有足够的溶解氧；

活性污泥在曝气池中呈悬浮状态，能够与污水充    分接触；

活性污泥连续回流，同时，还要及时地排出剩余污泥，使混合液保持一定浓度的活性污泥；

对微生物有毒有害作用的物质不超过其毒阈浓度

外观上呈絮绒颗粒状，又称之为“生物絮凝体”

含水率很高，较大的表面积

实质就是有机污染物作为营养物质被活性污泥微生物摄取、代谢与利用的过程

初期 吸附去除：污水中呈悬浮和胶体状态的有机物在较短时间（5-10min）内被活性污泥所凝聚和吸附而得到去除BOD去除率可达20%-70%，吸附速率与程度取决于：微生物的活性；有机物的组成和物理形态。被“初期吸附去除”的有机物的数量是有一定限度的

在透膜酶的作用下，小分子的有机物能够直接透过细胞壁进入微生物体内

被摄入细胞体内的有机物，在各种胞内酶，如脱氢酶、氧化酶等的催化作用下，微生物对其进行代谢反应

氧化分解过程反应方程式

微生物为了获得合成细胞和维持其生命活动等所需的能量，将吸附的有机物进行分解

CXHYOZ+（X+0.25Y-0.5Z)O2  ——  XCO2+0.5YH2O+能量

CxHyOz——近似地表示有机物的分子式

同化合成过程反应方程式

同化合成过程是微生物利用氧化所获得的能量，将有机物合成新的细胞物质

nCXHYOZ+nNH3+（X+0.25Y-0.5Z-5)O2 +能量——

（C5H7NO2）n +  n（X-5）CO2+ 0.5n（Y-4）H2O

C5H7NO2——表示微生物细胞组织的化学式

内源呼吸过程反应方程式

当废水中的有机物很少时，微生物就会氧化体内蓄积的有机物和自身细胞物质来获得维持生命活动所需的能量

（C5H7NO2）n +5O2 —— nNH3 +5nCO2+ 2nH2O +能量

活性污泥系统净化污水的最后程序是泥水分离，这一过程是在二次沉淀池或沉淀区内进行的。

     污水中有机物在活性污泥的代谢作用下无机化后，经过泥水分离，处理后的澄清水排走，污泥沉淀至池底。泥水分离的好坏，直接影响到处理水水质以至整个系统的正常运行。若泥水不经分离或分离效果不好，由于活性污泥本身是有机体，进入自然水体后将造成二次污染

营养物质

碳源

碳是构成微生物细胞的重要物质，参与活性污泥处理的微生物对碳源的需求量较大，一般通过转化污水中的有机物获得。

氮源

氮是组成微生物细胞内蛋白质和核酸的重要元素，氮源可来自 N2、NH3、NO3‾等无机氮化物，也可来自蛋白质、氨基酸等有机含氮化合物

磷源

磷是合成核蛋白、卵磷脂及其他磷化合物的重要元素，磷是微生物代谢和物质转化过程中需求量较多的无机元素之一。

其他营养

微生物还需要硫、钠、钾、钙、镁、铁等元素作为营养。但需要量甚微，一般污水皆能满足需要。

对于生活污水，微生物对氮和磷的需求量可按BOD5：N：P＝100：5：1考虑，其具体数量还与污泥负荷和污泥龄有关

活性污泥是微生物群体“聚居”的絮凝体，溶解氧必须扩散到活性污泥絮凝体的内部深处

在曝气池内溶解氧也不宜过高，溶解氧过高，过量耗能，在经济上是不适宜的

若使曝气池内的微生物保持正常的生理活动，曝气池混合液的溶解氧浓度一般宜保持在不低于2mg/L的程度（以曝气池出口处为准）

活性污泥微生物最适宜的pH值范围是6.5～8.5。但活性污泥微生物经驯化后，对酸碱度的适应范围可进一步扩大。当污水（特别是工业废水）的pH值过高或过低时，应考虑设调节池，使污水的pH值调节到适宜范围后再进入曝气池。

pH值对微生物的生命活动的影响

引起细胞膜电荷的变化，从而影响了微生物对营养物质的吸收；

影响代谢过程中酶的活性；

改变生长环境中营养物质的可给性；

pH值的变化能改变有害物质的毒性；

高浓度的氢离子可导致菌体表面蛋白质和核酸水解而变性

微生物的最适温度是指在这一温度条件下，微生物的生理活动强劲、旺盛，表现在增殖方面则是裂殖速率快，世代时间短。大肠杆菌的最适温度段是37～40℃ 世代时间短。

活性污泥微生物多属嗜温菌，其适宜温度介于15～30℃之间。为安全计，一般认为活性污泥处理厂能运行的最高与最低的温度值分别在35℃和10℃。

有毒物质：对微生物有毒害作用或抑制作用的物质很多，如重金属、氰化物、H2S等无机物质；酚、醇、醛、染料等有机化合物。

毒性机理：重金属离子（铅、镉、铬、铁、铜、锌等）对微生物都产生毒害作用，它们能够和细胞的蛋白质相结合，而使其变性或沉淀。

酚类化合物对菌体细胞膜有损害作用，并能够促使菌体蛋白凝固。

酚的许多衍生物如对位、偏位、邻位甲酚、丙基酚、丁基酚都有很强的杀菌功能。

甲醛能够与蛋白质的氨基相结合，而使蛋白质变性。

微生物通过培养和驯化，有可能承受浓度更高的有毒物质，甚至培养驯化出以有毒物质作为营养的微生物

(1)   混合液中活性污泥微生物量的指标

(2)混合液悬浮固体浓度（mixed liquor suspended solids），简写为 MLSS。

又称混合液污泥浓度，它表示的是在曝气池单位容积混合液内所含有的活性污泥固体物的总量

即 MLSS＝ Ma＋ Me ＋ Mi+ Mii   不能精确地表示具有活性的活性污泥量，而表示的是活性污泥的相对值

混合液挥发性悬浮固体浓度（mixed liquor volatile suspended solids） 简写为 MLVSS

表示的是混合液中活性污泥有机性固体物质部分的浓度即： MLVSS＝Ma＋ Me ＋ Mi           

也不能ƒ = MLVSS/MLSS

精确地表示活性污泥微生物量，仍然是活性污泥量的相对值

ƒ = MLVSS/MLSSƒ值为0.75左右

活性污泥的沉降性能及其评价指标

正常的活性污泥在30min内即可完成絮凝沉淀和成层沉淀过程，

污泥沉降比（Settling Velocity）简写为 SV  30min沉降率以%表示

一定条件下能够反映曝气池运行过程的活性污泥量，可用以控制、调节剩余污泥的排放量，还能通过它及时地发现污泥膨胀等异常现象的发生。污泥沉降比的测定方法简单易行

污泥容积指数（sludge volume index）简写为 SVI

污泥指数。本项指标的物理意义是从曝气池出口处取出的混合液，经过30min静沉后，每克干污泥形成的沉淀污泥所占有的容积，以mL计。SVI值能够反映活性污泥的凝聚、沉降性能，对生活污水及城市污水，此值以介于70～100之间为宜。

BOD污泥负荷率Ns

  F/M比值一般是以BOD污泥负荷率（又称BOD-SS负荷率）（Ns）表示的

kgBOD/（kgMLSS·d）QS/VX

意义：采用较高的BOD污泥负荷率，将加快有机物的降解速率与活性污泥增长速率，降低曝气池的容积，在经济上比较适宜，但处理水水质未必能够达到预定的要求。

   采用较低的BOD污泥负荷率，有机物的降解速率和活性污泥的增长速率，都将降低，曝气池的容积加大，基建费用有所增高，但处理水的水质可提高。

BOD容积负荷率Nv=QS0/V  kgBOD/（m3曝气池·d）]  

污泥龄θc：曝气池内活性污泥总量与每日排放的剩余污泥量之比

VX/ ΔX在反应系统内，微生物从其生成到排出系统的平均停留时间，也就是反应系统内的微生物全部更新一次所需要的时间

为了使反应器内保持具有高活性的活性污泥和恒定的生物量，每天都应从系统中排出相当于增长量的活性污泥量ΔX=QW Xr+(Q-QW)Xe

＝     Xe 值极低，可忽略不计

  ≈                              

污泥龄的意义：够说明活性污泥微生物的状况，世代时间长于污泥龄的微生物在曝气池内不可能繁衍成优势种属

污泥回流比 （R）是指从二沉池返回到曝气池的回流污泥量QR与污水流量Q之比，常用％表示。

曝气时间t（或平均水力停留时间 HRT）t=V/Q

应确定的主要参数

   Ns、MLVSS、MLSS、SVI、SV%、Y、Kd、污泥回流比

劳伦斯——麦卡蒂(Lawrence——Mc Carty)方程式

ρx



系统中微生物量的平衡式微生物流出量  =  流入量可以省略 +新生成的量      

   

例题

      处理水量为216000m3/d,经沉淀后的BOD5为250mg/L，处理后的出水BOD5为6.2mg/L，要求确定曝气池的体积、排泥量和空气量。

经研究确定下列条件：

①污水温度为20度

②衰减系数Kd=0.06d-1

④曝气池中的MLSS为3500mg/L

⑤设计的污泥龄为10d

⑦污水中含有足够的生化反应所需氮、磷和其它微量元素

⑧合成系数Y=0.5mg/mg

n      气液传质过程通常遵循一定的传质扩散理论，气液传质理论目前有：

双膜理论

浅层理论

表面更新理论                     

►    双膜理论：

►    气、液两相接触的界面两侧存在着处于层流状态的气膜和液膜，在其外侧则分别为气相主体和液相主体，两个主体均处于紊流状态。

►      气、液两相的主体不存在浓度差和传质阻力，气体分子传递过程中，阻力仅存在于气、液两层层流膜中。

►      在气膜中存在着氧的分压梯度，在液膜中存在着氧的浓度梯度，它们是氧转移的推动力。

►      氧分子通过液膜是氧转移过程的控制步骤。

►    氧传递过程的基本方程

曝气时推动氧分子通过液膜的动力是水中氧的饱和浓度Cs和实际浓度C的差

Cs决定于空气中氧的分压，所以最终起决定作用的推动力是氧分压，而C值由微生物的耗氧速率确定。的传递速率同气、液两相的界面面积成正比，由于其面积难于估算，所以把它的影响包括在传质系数内，故KLa叫总传质系数

为了提高dc/dt值，可从多方面考虑：

Ø      最重要的因素是增大曝气量来增大气液接触面积；

Ø      还可减小气泡尺度，改为微孔曝气更好；

Ø      增加曝气池深度来增大气液接触时间和面积，从而提高KLa值。

Ø      加强液相主体的紊流程度，降低液膜厚度，加速气、

液界面的更新

Ø      此外，还可提高气相中的氧分压，如采用纯氧曝气、避免水温过高等来提高Cs值。

鼓风曝气系统是由空气净化器，鼓风机，空气输配管系统和浸没于混合液中的扩散器组成

n      空气净化器的目的是改善整个曝气系统的运行状态和防止扩散器阻塞。

n          扩散器是整个鼓风曝气系统的关键部件，它的作用是将空气分散成空气泡，增大空气和混合液之间的接触界面，把空气中的氧溶解于水中。根据分散气泡的大小，扩散器又可分成几种类型：

通常扩散器的气泡愈大，氧的传递速率愈低，然而它的优点是堵塞的可能性小，空气的净化要求也低，养护管理比较方便。

     微小气泡扩散器由于氧的传递速率高，反应时间短，曝气池的容积可以缩小。因而选择何种扩散器要因地制宜。

    扩散器一般布置在曝气池的一侧和池底

1）扩散板、扩散管、扩散盘

缺点是板的孔隙小、空气通过时压力损失大、容易堵塞

机械曝气装置

按传动轴的安装方向，机械曝气器分为竖轴（纵轴）和卧轴（横轴）两类。

n      竖轴式机械曝气装置----叶轮式

n      卧轴式机械曝气装置----曝气转刷

n      竖式曝气机  

n          当叶轮转动时，使曝气池表面产生水跃,把大量的混合液水滴和膜状水抛向空气中，然后挟带空气形成水气混合物回到曝气池中，由于气水接触界面大，从而使空气中的氧很快溶入水中。随着曝气机的不断转动，表面水层不断更新，氧气不断地溶人，同时池底含氧量小的混合液向上环流和表面充氧区发生交换，从而提高了整个曝气池混合液的溶解氧含量

卧式曝气刷  

转动时，钢丝或板条把大量液滴抛向空中，并使液面剧烈波动，促进氧的溶解；同时推动混合液在池内回流，促进溶解氧的扩散。

传统 活性污泥法又称普通活性污泥法

工艺特征：

★有机物在曝气池内吸附、降解的两个阶段全部完成。

★沿池长方向：

   活性污泥的增长速率  较快 ——   很慢或达到内源呼吸期的过程。

   有机物浓度 高  —— 低；

   需氧速度高 ——  低   

溶解氧浓度  低  —— 高

优点：

处理效果好，BOD5去除率可达90%以上，适于处理净化程度和稳定程度要求较高的污水；对污水的处理程度比较灵活，根据需要可适当调整。

存在的问题：

①进水有机物负荷不宜过高；

②耗氧速度与供氧速度沿池长难于吻合 。（在池前段可能出现供氧不足的现象，池后段又可能出现溶解氧过剩的现象；）

③曝气池容积大，占用的土地较多，基建费用高；

④对进水水质、水量变化的适应性较低。

渐减曝气活性污泥法供氧量沿池长逐步递减，使其接近需氧量

阶段进水活性污泥法

(Step-feed activated sludge，简写SFAS

污水沿池长度分段注入曝气池，有机物负荷及需氧量得到均衡，一定程度地缩小了需氧量与供氧量之间的差距，有助于降低能耗，又能够比较充分地发挥活性污泥微生物的降解功能；污水分散均衡注入，提高了曝气池对水质、水量冲击负荷的适应能力。

吸附－再生活性污泥法

(Contact stabilization activated sludge，简写CSAS

主要特点是将活性污泥对有机物降解的两个过程——吸附与代谢稳定，分别在各自的反应器内进行

优点：缩小池面积

   对水质水量冲击负荷有一定的承受能力

缺点处理效果低于传统法；

  不宜处理溶解性有机物含量较高的污水。

完全混合活性污泥法

(Completely mixed activated sludge，简写CMAS)

在分步曝气的基础上，进一步大大增加进水点，同时相应增加回流污泥并使其在曝气池中迅速混合

n       ①污水在曝气池内分布均匀，各部位的水质、微生物群体的组成和数量几乎一致，各部位有机物降解工况相同，通过对F/M值的调整，可将整个曝气池的工况控制在良好的状态。

n           ②池液里各个部分的需氧率比较均匀

优点由于进入曝气池的污水很快即被池内已存在的混合液所稀释和均化，原污水在水质、水量方面的变化，对活性污泥产生的影响将降到极小的程度，因此，这种工艺对冲击负荷有较强的适应能力，适用于处理工业废水，特别是浓度较高的有机废水

缺点：在曝气池混合液内，各部位的有机物浓度相同，活性污泥微生物质与量相同，在这种情况下，微生物对有机物降解的推动力低，由于这个原因活性污泥易于产生污泥膨胀。。

延时曝气活性污泥法

(Extended aeration activated sludge，简写EAAS)

优点：负荷低，曝气时间长（24h以上），活性污泥处于内源呼吸期，剩余污泥少且稳定，污泥不需要消化处理，工艺也不需要设初沉池。

缺点：曝气时间长，池容大，基建费和运行费用都较高，占用较大的土地面积等。

适用：处理对处理水质要求高而且又不宜采用污泥处理技术的小城镇污水和工业废水，处理水量不宜过大。

高负荷活性污泥法

（High-Rate Activated Sludge）

F/M负荷高，曝气时间短，处理效果较差，一般BOD5的去除率不超过70%～75%，因此，称之为不完全处理活性污泥法

适用于处理对处理水水质要求不高的污水。

8、纯氧曝气活性污泥法

(High-purity oxygen activated sludge，简写HPOAS)

空气中氧的含量仅为21%，而纯氧中的含氧量为90%～95%，纯氧氧分压比空气高4.4～4.7倍，用纯氧进行曝气能够提高氧向混合液中的传递能力。早在40年代就有人设想用氧气代替空气进行曝气，以提高曝气池内的生化反应速率
活性污泥法运行方式

BOD5-污 泥负荷率

NS （KgBOD5/

Kg MLVSS*d）



BOD5-容 积负荷率 NV

（KgBOD5/

Kgm3*d）



污泥龄

θc （d）



混合液悬浮固体浓度（mg/L）

污泥回流比 R (%)



曝气时间

t  (h)




MLSS

MLVSS


传统活性污泥法

0.2～0.4※

0.4～0.9※

5～15

1500～3000

1520～2500※

25～75※

4～8


阶段曝气活性污泥法

0.2～0.4※

0.4～1.2

5～15

2000～3500

1500～2500

25～95

3～5


吸附-再生活性污泥法

0.2～0.4※

0.9～1.8 ※

5～15

吸附池1000～3000

再生池4000～10000

吸附池

800～2400

再生池

3200～8000

50～100 ※

吸附池

0.5～1.0

再生池

3～6.0


延时曝气活性污泥法

0.05～0.1※

0.15～0.3※

20～30

3000～6000

2500～5000

50～100 ※

20～36～48





(1)氧化沟又称连续循环反应器（Continuous Loop Reactor），

池体狭长，池身较浅，曝气池一般呈封闭的环状沟渠形，污水和活性污泥的混合液在其中作不停的循环流动，水力停留时间长达10～40h。在曝气池的沟槽中设有表面曝气装置。曝气装置的转动，推动沟内液体迅速流动，取得曝气和搅拌两个作用。

是延时曝气法的一种特殊形式。

氧化沟兼有完全混合式和推流式的特点，氧化沟内的流态是完全混合式的，但是又具有某些推流式的特征，如在曝气装置的下游，溶解氧浓度从高向低变动，甚至可能出现缺氧段。

      在控制适宜的条件下，沟内同时具有好氧区和缺氧区，可以进行硝化和反硝化反应，取得脱氮效果，同时使得活性污泥具有良好的沉降性能。

优点

氧化沟工艺流程简单，构筑物少，运行管理方便。

可考虑不设初沉池

可考虑不单设二次沉淀池，使氧化沟与二次沉淀池合建（如交替工作氧化沟）

可省去污泥回流装置。



氧化沟的构造形式多样化、运行灵活。氧化沟一般呈环形沟渠状，平面多为椭圆形、圆形或马蹄形

调节出水堰高度可改变氧化沟的水深，进而改变曝气装置的淹没深度，使其充氧量适应运行的需要，并可对水的流速起一定的调节作用。

氧化沟BOD负荷低，同活性污泥法的延时曝气系统类似，对水温、水质、水量的变动有较强的适应性；污泥龄一般可达15～30d。可以繁殖世代时间长、增殖速度慢的微生物，如硝化菌，在氧化沟内可以发生硝化反应。如设计、运行得当，氧化沟具有反硝化的效果

由于活性污泥在系统中的停留时间很长，排出的剩余污泥已趋于稳定，因此一般只需进行浓缩和脱水处理，可以省去污泥消化池

缺点：主要表现在占地及能耗方面。由于沟深的限制以及沟型方面的原因，使得氧化沟工艺的占地面积大于其它活性污泥法；另外，由于采用机械曝气，动力效率较低，〈转刷曝气器〉能耗也较高

常用的氧化沟系统：     

卡罗塞尔氧化沟系统在国外得到了广泛应用。规模大小不等，从200m3／d到650000m3／d，BOD去除率达95％～99％，脱氮效果可达90％以上

交替工作氧化沟系统有二沟（分为V-R型、D型）和三沟两种系统

奥贝尔(Orbal)型氧化沟系统 最主要特点是采用同心圆式的多沟串联系统

最外环〈容积最大，约为总容积的60％～70％，主要的生物氧化和脱氮过程在此完成〉

——依次进入下一层沟渠〈中沟为20％～30％〉，

——由位于中心的沟渠流出进入二次沉淀池〈内沟则仅占10％左右〉

2)AB法   吸附—生物降解(Adsorption—Biodegration)工艺

解决传统的二级生物处理系统，即“预处理—初沉池—曝气池—二沉池”存在的去除难降解有机物和脱氮除磷效率低及投资运行费用高等问题

A段与B段各自拥有独立的污泥回流系统，两段完全分开，每段能够培育出适于本段污水水质的微生物种群

A段：特点：1.污水由排水系统经格栅和沉砂池直接进入A 段，该段为吸附段，负荷较高，泥龄短, 水力停留时间很短, 约为30min， 有利于增殖速度较快的微生物生长繁殖，

    2.而且在A段存活的只是抗冲击负荷能力强的原核细菌，其他微生物不能存活。废水经过A段处理后，BOD去除40％～70％，可生化性有所提高，有利于B段的工作；

     3.A段污泥产率较高，吸附能力强，重金属、难降解物质以及氮、磷等植物性营养物质等，都可能通过污泥的吸附作用得以去除

B段；1、 B段接受A段的处理水，以低负荷运行（污泥负荷一般为0.1～0.3 kgBOD5/kgMLSS·d ），出水水质较好。

   2、去除有机物是B段的主要净化功能。B段的污泥龄较长，氮在A段得到了部分的去除，BOD/N比值有所降低，因此，B段具有产生硝化反应的条件，有时也可将B段设计成A/O工艺。B段承受的负荷为总负荷的40％一70％，较传统活性污泥法处理系统，曝气池的容积可减少40％左右

3)SBR法间歇式活性污泥法〔或序批式〕活性污泥法（Sequencing Batch Reactor，简称SBR法。

在时间上进行各种目的的不同操作，集调节池、曝气池、沉淀池为一体, 不需设污泥回流系统

在流态上属完全混合，在有机物降解上，却是时间上的推流，有机物是随着时间的推移而被降解的  

进水阶段(Fill)-反应阶段(React)-沉淀阶段(Stettle)-排水阶段(Draw)- 闲置阶段(Idle)

进水阶段很好的推流，推动力大。沉淀阶段属于静止沉淀，沉淀效果好。

排水阶段利用滗水器排水。

主要特点：采用集有机物降解与混合液沉淀于一体的反应器——间歇曝气池

★    与连续流式活性污泥法系统相比，不需要污泥回流及其设备和动力消耗，不设二次沉淀池。

★    工艺流程简单，基建与运行费用低；

★    生化反应推动力大，速率快、效率高，出水水质好；

★    通过对运行方式的调节，在单一的曝气池内能够进行脱 氮和除磷；

★    耐冲击负荷能力较强，处理有毒或高浓度有机废水的能

   力强；

★    不易产生污泥膨胀现象，是防止污泥膨胀的最好工艺

活性污泥法系统运行中的一些重要问题

•        一、污泥膨胀现象〈污泥体积膨胀，上层澄清液减少〉

     正常的活性污泥沉降性能良好，其污泥体积指数SVI在50～150之间；

一般认为，SVI超过200，就算污泥膨胀

•        危害：

          膨胀污泥不易沉淀，容易流失，既降低处理后的出水水质，又造成回流污泥量的不足

•        原因：

           1、污泥中丝状菌大量繁殖导致的丝状菌性膨胀

           2、并无大量丝状菌存在的非丝状菌性膨胀

•        （1）丝状菌性膨胀



•        当污泥中有大量丝状菌时，大量具有一定强度的丝状体相互支撑、交错，大大恶化了污泥的沉降、压缩性能，形成污泥膨胀。

•        造成污泥丝状膨胀的主要因素大致为：

              ①污水水质。造成污泥膨胀的最主要因素

            含溶解性碳水化合物高的污水往往发生由浮游球衣细菌引起的丝状膨胀，含硫化物高的污水往往发生由硫细菌引起的丝状膨胀。

        水温和pH值

              ②运行条件。曝气池的负荷和溶解氧浓度

              ③工艺方法。完全混合的工艺方法比传统的推流方式较易发生污泥膨胀，而间歇运行的曝气池最不容易发生污泥膨胀；

•        （2）非丝状菌性膨胀

        非丝状菌性膨胀污泥含有大量的表面附着水，细菌外面包有粘度极高的粘性物质，这种粘性物质是由葡萄糖、甘露糖、阿拉伯糖、鼠李糖、脱氧核糖等形成的多糖类。  

起因： 非丝状菌性膨胀主要发生在污水水温较低而污泥负荷太高时。

         a.微生物的负荷高，细菌吸取了大量营养物，但由于温度低，代谢速度较慢，就积贮起大量高粘性的多糖类物质。这些多糖类物质的积贮，使活性污泥的表面附着水大大增加，使污泥的SVI值很高，形成膨胀污泥

•        措施：

•        在运行中，如发生污泥膨胀，可针对膨胀的类型和丝状菌的特性，采取以下一些抑制的措施

     ①控制曝气量，使曝气池中保持适量的溶解氧（不低于1～2mg/L，不超过4mg/L）；

    ②调整pH值；

    ③如氮、磷的比例失调，可适量投加氮化合物和磷化合物；

   ④投加一些化学药剂

    ⑤城市污水厂的污水在经过沉砂池后，跳越初沉池，直接进入曝气池。

•        在设计时，对于容易发生污泥膨胀的污水，可以采取以下一些方法：

•        ①减小城市污水厂的初沉池或取消初沉池，增加进入曝气池的污水中悬浮物，可使曝气池中的污泥浓度明显增加，污泥沉降性能改善；

•        ②两级生物处理法，即采用沉砂池--一级曝气池--中间沉淀池--二级曝气池--二次沉淀池的工艺，或是初次沉淀池--生物膜法处理--曝气池--二次沉淀池等工艺。

•        ③对于现有的容易发生污泥严重膨胀的污水厂，可以在曝气池的前面部分补充设置足够的填料。这样，既降低了曝气池的污泥负荷，又改变了进入后面部分曝气池的水质，可以有效地克服活性污泥膨胀；

•        ④用气浮法代替二次沉淀池。

•        其他现象：

•        一、污泥解体

现象：处理水质混浊，絮凝体微细化，水质变坏。

原因：运行不当，微生物失活，曝气过量、导致营养失衡，污水中混有有毒物质。

解决：减少BOD负荷、增加溶解氧、检查水质

二、污泥腐化

现象：二沉池污泥腐败变黑、恶臭、上浮

原因：沉积在死角污泥长期滞留，厌氧发硝

三、污泥上浮

原因：曝气池泥龄长，反硝化产生N2使污泥上浮。

措施：增加回流量或及时排泥。

废水的厌氧处理The Anaerobic Processes

是有机废水强有力的处理方法之一。厌氧生化法不仅可用于处理有机污泥和高浓度有机废水，也用于处理中、低浓度有机废水，包括城市污水。

与好氧生物处理法比较厌氧生化法的优势和特点：

（1）应用范围广

•            因供氧限制，好氧法一般只适用于中、低浓度有机废水的处理，而厌氧法既适用于高浓度有机废水，又适用于中、   低浓度有机废水。

有些有机物对好氧生物处理法来说是难降解的，但对厌氧生物处理是可降解的，如固体有机物、着色剂蒽醌和某些偶氮染料等

（2）能耗低

好氧法需要消耗大量能量供氧，曝气费用随着有机物浓度的增加而增大，而厌氧法不需要充氧，而且产生的沼气可作为能源。〈无须氧，还产甲烷气体〉

废水有机物达一定浓度后，沼气能量可以抵偿消耗能量。研究表明，当原水BOD5达到1500mg/L时，采用厌氧处理即有能量剩余。有机物浓度愈高，剩余能量愈多。

一般厌氧法的动力消耗约为活性污泥法的1/10。

（3）负荷高

通常好氧法的有机容积负荷为2-4 kgBOD/(m3·d)，而厌氧法为2-lO kgCOD/(m3·d)，高的可达50 kgCOD/(m3·d)。

（4）剩余污泥量少，且其浓缩性、脱水性良好

好氧法每去除l kgCOD将产生0.4-O.6 kg生物量，而厌氧出去除l kgCOD只产生0.02-0.l kg生物量，其剩余污泥量只有好氧法的5％-20％。

同时，消化污泥在卫生学上和化学上都是稳定的。因此，剩余污泥处理和处置简单、运行费用低，甚至可作为肥料、饲料或饵料利用。

（5）氮、磷营养需要量较少

好氧法一般要求BOD:N为l00:5:1，而厌氧法的BOD:N:P为l00:2.5:0.5，对氮、磷缺乏的工业废水所需投加的营养盐量较少。

（6）有杀菌作用

厌氧处理过程有一定的杀菌作用，可以杀死废水和污泥中的寄生虫卵、病毒等。

（7）污泥易贮存

厌氧活性污泥可以长期贮存，厌氧反应器可以季节性或间歇性运转。

（8）对水温的适宜范围较广

好氧法——最佳水温为20-30度，>35度和<10度时净化效果降低，对高温废水需降温处里。

厌氧法——产甲烷菌最适宜生存条件分3类：

    低温菌生长温度范围：10-30度，最适宜20度左右；

    中温菌生长温度范围：30-40度，最适宜35-38度；

    高温菌生长温度范围：50-60度，最适宜52-55度；

大多数产甲烷菌属中温菌，尽量不采用加热措施，常温时处理非溶解性有机物比较困难，高温有利纤维素等的降解和灭菌。      

（9）厌氧生物处理法也存在下列缺点:

（a）厌氧微生物增殖缓慢，因而厌氧设备启动和处理所需时间比好氧设备长；

（b）出水往往达不到排放标准，需要进一步处理，故一般在厌氧处理后串联好氧处理；

（c）厌氧处理系统操作控制因素较为复杂。

（d）厌氧过程会产生气味对空气有污染。

厌氧生物法的基本原理：

1废水厌氧生物处理——是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。

2与好氧过程的根本区别在于不以分子态氧作为受氢体〈电子受体〉，而以化合态氧、碳、硫、氮等作为受氢体。

3厌氧生物处理是一个复杂的微生物化学过程，微生物相：兼性菌和厌氧菌。

4三大主要类群的细菌，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。

四个连续的阶段，即水解、酸化阶段、乙酸化阶段和甲烷化阶段

含纤维素、半纤维素、果胶和脂类等污染物为主的废水中，水解易成为速度限制〈慢〉步骤；

简单的糖类、淀粉、氨基酸和一般的蛋白质均能被微生物迅速分解，对含这类有机物为主的废水，产甲烷易成为限速阶段。

以甲烷发酵阶段的要求作为控制条件。

•              因为; ①甲烷化阶段是决定污染处理程度的关键。

•          在酸化、乙酸化期间，COD、BOD值几乎不减少，有时BOD值会增加；在甲烷化期间，COD、BO值显著下降，被去除有机物数量与形成的甲烷数量呈正比。

•        ② 产甲烷菌世代时间长，增殖速度慢;产酸和产氢产乙酸菌世代时间短，增殖速度快；三种细菌要保持动态平衡，否则有机酸积累使系统pH值下降，甲烷发酵受到抑制。

•    ③甲烷细菌对温度、 pH值、有毒物质等更为敏感。

•      产酸细菌适宜的pH值范围较广，在4.5-8.0之间。

•      产甲烷菌要求环境介质pH值在中性附近，最适宜pH值为7.0-7.2，pH6.6-7.4较为适宜。

厌氧法的影响因素：

控制厌氧处理效率的基本因素有两类:

•    一类是基础因素，包括微生物量 (污泥浓度)、营养比、混合接触状况、有机负荷等；

•    另一类是环境因素，如温度、pH值、氧化还原电位、有毒物质等。

•    经验和研究表明：PH值和温度是影响甲烷细菌生长那个的两个重要环境因素。

•    产甲烷细菌是决定厌氧消化效率和成败的主要微生物，产甲烷阶段是厌氧过程速率的限制步骤。

温度条件

•    产甲烷菌的温度范围为5-60℃。

•    在35℃和53℃上下可以分别获得较高的消化效率，温度为40-45℃时，厌氧消化效率较低。

•    据产甲烷菌适宜温度条件的不同，厌氧法可分为常温消化、中温消化和高温消化三种类型。

•    温度的急剧变化和上下波动不利于厌氧消化作用

•    温度的波动，不仅影响沼气产量，还影响沼气中甲烷的含量，尤其高温消化对温度变化更为敏感。

•    温度的暂时性突然降低不会使厌氧消化系统遭受根本性的破坏，温度一经恢复到原来水平时，处理效率和产气量也随之恢复

pH值〈见上

•    厌氧法处理废水的应用中，由于产酸和产甲烷大多在同一构筑物内进行，故为了维持平衡，避免过多的酸积累，常保持反应器内的pH值在6.5-7.5(最好在6.8-7.2)的范围内

•    产酸作用产物使有机酸的含量增加，会使pH值下降。含氮有机物分解产物氨的增加，会引起pH值升高

•    在厌氧处理中，pH值除受进水的pH影响外，主要取决于代谢过程中自然建立的缓冲平衡，取决于挥发酸、碱度、CO2、氨氮、氢之间的平衡

工艺和设备  微生物生长状态分为厌氧活性污泥法和厌氧生物膜法；

•    厌氧活性污泥法包括普通消化池、厌氧接触工艺、上流式厌氧污泥床反应器等。

•    厌氧生物滤池属于厌氧生物膜法。

1.普通消化池  又称传统或常规消化池

•    消化池常用密闭的圆柱形池，废水定期或连续进入池中，经消化的污泥和废水分别由消化池底和上部排出，所产沼气从顶部排出

为使进水与微生物尽快接触，需要一定的搅拌。常用搅拌方式有三种：(a)池内机械搅拌；(b)沼气搅拌；(c)循环消化液搅拌

高温厌氧消化需要加温，常用加热方式有三种:

(a)废水在消化池外先经热交换器预热到规定温度再进入消化池

•         (b)热蒸汽直接在消化器内加热；

•         (c)在消化池内部安装热交换管。

特点是:

•        可以直接处理悬浮固体含量较高或颗粒较大的料液。

•        厌氧消化反应与固液分离在同一个池内实现，结构较简单。

•        缺乏持留或补充厌氧活性污泥的特殊装置，消化器中难以保持大量的微生物细胞。

•        对无搅拌的消化器，还存在料液的分层现象严重，微生物不能与料液均匀接触的问题。

•        温度不均匀，消化效率低

厌氧接触法

在消化池后设沉淀池，将沉淀污泥回流至消化池，形成了厌氧接触法（anaerobic contact process)

实质是厌氧的活性污泥法，不需要曝气，需脱气。

特点:

（a）消化池内污泥成悬浮状态，浓度较高，一般为10-15g/L，回流量为进水量2-3倍，耐冲击能力强；



（b）可以直接处理悬浮固体含量较高的有机废水，悬浮颗粒成为微生物的载体，很容易在沉淀池中沉淀

（c）消化池的容积负荷较普通消化池高。

     中温消化时，一般为2-l0kgCOD/m3·d，水力停留时间比普通消化池大大缩短，如常温下，普通消化池为15-30天，而接触法小于10天；

（d）混合液经沉降后，出水水质好，

（e）但需增加沉淀池、污泥回流和脱气等设备

（f）厌氧接触法存在混合液难于在沉淀池中进行固液分离的缺点

存在的问题

1。排除混合液中污泥附着大量气泡，在沉淀池中易上浮而被水带走。

2。沉淀池中污泥仍有产甲烷菌在活动，并产沼气，已下沉的污泥上翻，出水指标增高，回流污泥浓度下降

措施：

1。真空脱气法。〈脱气泡〉

      反应器+脱气器+沉淀池，由消化池排出的混合液经真空脱气器(真空度为0.005 MPa)，将污泥絮体上的气泡除去，改善污泥的沉降性能；

2。热交换器急冷法。

       反应器+冷却器+沉淀池， 将从消化池排出的混合液进行急速冷却，抑制产甲烷菌活动。

上流式厌氧污泥床反应器

•    污泥床反应器内没有载体，是一种悬浮生长型的消化器。

•    工作过程：

      反应器的底部有一个高浓度、高活性的污泥层                            有机物           。

      CH4和C02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,上流式厌氧污泥床反应器的分离。

      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。            

特点:

（a）反应器内污泥浓度高。

    一般平均污泥浓度为30-40g/L，其中底部污泥床污泥浓度60-80g/L，污泥悬浮层污泥浓度5-7g/L；

     污泥床中的污泥由活性生物量占70-80％的高度发展的颗粒污泥组成，颗粒的直径一般在0.5-5.0mm之间，颗粒污泥是UASB反应器的一个重要特征。

b）有机负荷高，水力停留时间短，中温消化，COD容积负荷一般为10-20kg COD/（m3·d）；

（c）反应器内设三相分离器，被沉淀区分离的污泥能自动回流到反应区，一般无污泥回流设备；

（d）无混合搅拌设备。投产运行正常后，利用本身产生的沼气和进水来搅动；

（e）污泥床内不填载体，节省造价及避免堵塞问题。

（f）运行启动时间长，对水质和负荷突然变化比较敏感

•    厌氧生物滤池   又称厌氧固定膜反应器  升流式厌氧滤池。

•    池内装放填料，池底和池顶密封。

工作过程：

   厌氧微生物大部分以生物膜形式附着于填料的表面生长，少部分以厌氧污泥的形式存在于滤料间隙。

   当废水通过填料层时，在填料表面的厌氧生物膜作用下，废水中的有机物被降解，并产生沼气，沼气从池顶部排出。

优点：

  生物总量比降流式高，效率高。

缺点：

  底部易堵，污泥浓度沿深度分布不均

〈废水从池上部进入，以降流的形式流过填料层，从池底部排出，称降流式厌氧滤池常使用竖直排放的填料，间距宽，与不易堵，能处理悬浮物浓度高的有机性污水。

特点是：

（a）处理能力较高；滤池内可以保持很高的微生物浓度；

       由于填料为微生物附着生长提供了较大的表面积，滤池中的微生物量较高，又因生物膜停留时间长，平均停留时间长达100天左右，因而可承受的有机容积负荷高，COD容积负荷为2-16 kgCOD/(m3·d)，且耐冲击负荷能力强；

（b）废水与生物膜两相接触面大，强化了传质过程，因而有机物去除速度快

（c）不需另设泥水分离设备，出水SS较低；

      微生物固着生长为主，不易流失，因此不需污泥回流和搅拌设备；

（d）启动或停止运行后再启动比前述厌氧工艺法时间短。

缺点：滤料费用较贵；滤料容易堵塞，尤其是下部，生物膜很厚。堵塞后，没有简单有效的清洗方法。因此，悬浮物高的废水不适用

对厌氧生物滤池采取如下改进：

（a）出水回流；

（b）部分充填载体；

（c）采用软性填料。

厌氧流化床

特点：（a）载体颗粒细，比表面积大，可高达2000-3000m2/m3左右，使床内具有很高的微生物浓度，因此有机物容积负荷大，一般为10-40kgCOD/m3·d，水力停留时间短，具有较强的耐冲击负荷能力，运行稳定；

（b）载体处于流化状态，无床层堵塞现象，对高、中、低浓度废水均表现出较好的效能；

（c）载体流化时，废水与微生物之间接触面大，同时两者相对运动速度快，强化了传质过程，从而具有较高的有机物净化速度；

（d）床内生物膜停留时间较长，剩余污泥量少；

（e）结构紧凑、占地少以及基建投资省等。

缺点：

       载体流化耗能较大，且对系统的管理技术要求较高。

降低动力消耗和防止床层堵塞，可采取如下措施：

（a）间歇性流化床工艺，即以固定床与流化床间歇**替操作。固定床操作时，不需回流，在一定时间间歇后，又启动回流泵，呈流化床运行；

（b）尽可能取质轻、粒细的载体，如粒径20-30mm、相对密度1.05-1.2g/cm3的载体。保持低的回流量，甚至免除回流就可实现床层流态化

分段厌氧处理法

将水解酸化过程和甲烷化过程分开在两个反应器内进行，以使两类微生物都能在各自的最适条件下生长繁殖

•    第Ⅰ段的功能是：

       水解和液化固态有机物       有机酸；

       缓冲和稀释负荷冲击与有害物质，并将截留难降解的固态物质。

•    第Ⅱ段的功能是：

      保持严格的厌氧条件和pH值，以利于甲烷菌的生长；

      降解、稳定有机物，产生含甲烷较多的消化气，并截留悬浮固体，以改善出水水质。

特点:

（a）耐冲击负荷能力强，运行稳定，避免了一步法不耐高有机酸浓度的缺陷；

（b）两阶段反应不在同一反应器中进行，互相影响小，可更好地控制工艺条件；

（c）消化效率高，尤其适于处理含悬浮固体多、难消化降解的高浓度有机废水。

缺点：但两步法设备较多，流程和操作复杂。

厌氧设备的运行管理

厌氧设备的启动

•    厌氧处理工艺的缺点之一是微生物增殖缓慢，设备启动时间长，若能取得大量的厌氧活性污泥就可缩短投产期。

•    最好选择同类物料厌氧消化污泥。如果采用一般的未经消化的有机污泥自行培养，所需时间更长。

•    一般来说，接种污泥量为反应器有效容积的10％-90％，依消化污泥的来源方便情况酌定，原则上接种量比例增大，启动时间缩短。

运行中的欠平衡现象及其原因

厌氧消化过程易于出现酸化，即产酸量与用酸量不协调，这种现象称为欠平衡。

欠平衡时可以显示出如下的症状:

（a）消化液挥发性有机酸浓度增高；

（b）沼气中甲烷含量降低；

（c）消化液pH值下降；

（d）沼气产量下降；

（e）有机物去除率下降。

诸症状中最先显示的是挥发性有机酸浓度的增高，故它是一项最有用的监视参数，有助于尽早地察觉欠平衡状态的出现。

厌氧消化作用欠平衡的原因：

•    有机负荷过高；

•    进水pH值过低；

•    碱度过低，缓冲能力差；

•    有毒物质抑制；

•    反应温度急剧波动；

•    池内有溶解氧及氧化剂存在

运行管理中的安全要求

•    很重要的问题是安全问题。

•    沼气中的甲烷比空气轻、非常易燃，空气中甲烷含量为5％-15％时，遇明火即发生爆炸。

•    沼气中含有微量有毒的硫化氢，但低浓度的硫化氢就能被人们所察觉。

•    凡需因出料或检修进入消化池之前，务必以新鲜空气彻底置换池内的消化气体，以确保安全。

厌氧生物处理系统的设计

内容：流程和设备的选择；反应器和构筑物的构造和容积的确定；需热量的计算和搅拌设备的设计等。

污水的化学处理

化学混凝法

一、          混凝原理

v        对象：水和废水中常常不能用自然沉降法除去的悬浮微粒和胶体污染物。

v        办法：

v        1、首先投加化学药剂来破坏胶体和悬浮微粒在水中形成的稳定分散系，使其聚集为具有明显沉降性能的絮凝体，

v        2、再用重力沉降法予以分离。

A:胶体的稳定性

水中的同种胶体微粒带有同号电荷。在静电斥力的作用不易相互聚集，具有一定的稳定性。

v        原因：

（1）胶体在水中作布朗运动

在水分子热运动的撞击下作不规则运动，即布朗运动。这是胶体在水中保持稳定的因素之一。

（2）运动中的胶体带电荷

电泳现象可以说明胶体微粒是带电的。

带正电的微粒：氢氧化铁、氢氧化铝等；

带负电的微粒：碱性条件下的氢氧化铝和蛋白质等。

粘土胶体一般带负电。
无机

铝系

硫酸铝

明矾

聚合氯化铝（PAC）

聚合硫酸铝（PAS）

适宜pH：5.5~8


铁系

三氯化铁

硫酸亚铁

硫酸铁（国内生产少）

聚合硫酸铁

聚合氯化铁

适宜pH：5~11，但腐蚀性强


有机

人工

合成

阳离子型：含氨基、亚氨基的聚合物

国外开始增多，国内尚少


阴离子型：水解聚丙烯酰胺（HPAM）




非离子型：聚丙烯酰胺（PAM），聚氧化乙烯（PEO）




两性型：

使用极少


天然

淀粉、动物胶、树胶、甲壳素等




微生物絮凝剂





影响混凝的因素

•        水温

水温对混凝效果有明显的影响。无机盐类混凝剂的水解是吸热反应，水温低时

1. 混凝剂的水解速度慢，生成的絮凝体细而松，强度小，不易沉淀。

2.水的粘度大，颗粒沉淀速度降低，而且颗粒之间碰撞机会减少，影响絮凝体的结大，进而影响后续的沉淀处理的效果。

克服水温低效果差的措施：

1.用气浮法代替沉淀法作为后续处理

2.投加助凝剂（如活化硅酸）或粘土以增加绒体重量和强度，提高沉速。

水的PH值

3、水中杂质的成分性质和浓度

粘土杂质，一般而言，粒径细小而均一者，混凝效果较差，粒径不同者于混凝有利。颗粒浓度过低往往不利于混凝，人工投加粘土或其它混凝剂可提高混凝效果。

当水中有机物过高时，吸附于胶体颗粒上使胶体具有很高的稳定性，这就是所谓有机物对胶体的保护作用，向水中投 CL2 以氧化有机物，破坏其作用，能提高混凝效果。

中和法

天然水的碱度是重碳酸盐(HCO3-)，有一定的缓冲作用。

酸性废水的危害程度比碱性废水要大。

中和法适用的浓度范围::

酸含量小于3％ – 5％或碱含量小于l％ – 3％的低浓度酸性废水与碱性废水常采用中和法处理

•        酸含量大于3％–5％的高浓度含酸废水，常称为废酸液；

•        碱含量大于1％ – 3％的高浓度含碱废水，常称为废碱液。

•        废酸液、废碱液往往要采用特殊的方法回收其中的酸和碱

中和处理(neutralization)适用于废水处理中的下列情况：

a）废水排入受纳水体前，其pH值指标超过排放标准。这时应采用中和处理，以减少对水生生物的影响；

b）工（业废水排入城市下水道系统前，为避免对管道系统造成腐蚀；

（c）废水在排入前进行中和，要比与其它废水混合后的大量废水进行中和经济的多。

（d）化学处理或生物处理之前。对生物处理而言，需将处理系统的pH维持在6.5－8.5范围内，以确保最佳的生物活力。对化学处理而言，也需要在一定的pH范围内才能取得好的处理效果。

酸碱废水的中和处理方法

1）药剂中和法

特点：药剂中和法能处理任何浓度、任何性质的酸性废水，对水质和水量波动适应性强，中和药剂利用率高。

      中和方式：干法中和、湿法中和

•        干法中和是把药剂直接加入到需中和的水中。

特点：

•        设备简单；

•        但反应较慢，而且不易彻底，投药量大(需为理论量的1.4-1.5倍)；

•        当石灰成块状时需要破碎；

•        干法添加时工作条件不好，劳动强度大。

  

     一般用湿法中和，即把药剂配成一定浓度的溶液添加。

中和剂能制成溶液或浆料时，可用投加法 石灰一般要制备成石灰乳添加

实际中常采用分步中和法：

2）过滤中和

中和剂为粒料或块料时，可用过滤法。

定义：

•        过滤中和(filtration neutralization)是指使废水通过具有中和能力的滤料进行中和反应的一种方法。L

适用范围：

•        适用于含酸浓度不大于2–3g/L，并生成易溶盐的各种酸性废水的中和处理。

•        当废水含大量悬浮物、油脂、重金属盐和其他毒物时，不宜采用

升流式膨胀滤池特点：

•    水流由下向上流动，流速高达30–70m/h，再加上生成的CO2气体的作用，使滤料互相碰撞摩擦，表面不断更新，因此中和效果较好。滤料的分布状态是由下向上，粒径逐渐减小。

•    碱性废水的中和处理

•    方法：

•       1.利用酸性废水中和；

•       2.加酸中和；

•       3.利用烟道气进行中和。

•            烟道气成分——CO2和少量SO2和H2S

•            用烟道气中和碱性废水一般在喷淋塔中进行。

•    优点——以废治废，投资省，运行费用低；

•    缺点——出水中的硫化物、耗氧量和色度都会明显增加，还需进一步处理。

•    3 化学沉淀法

•    用易溶的化学药剂(可称沉淀剂)使溶液中某种离子以它的一种难溶的盐或氢氧化物从溶液中析出，在化工和环境工程上则称化学沉淀法。

•    常用的沉淀剂有石灰、氢氧化钠、碳酸钠、硫化氢、碳酸钡等。

•    工艺流程主要步骤

•    化学沉淀剂的配制与投加----沉淀剂与原水混合反应----固液分离

•    4   氧化还原法

•    ----利用溶解于废水中的有毒有害物质，在氧化还原反应中能被氧化或还原的性质，把它转化为无毒无害的新物质的方法。加氯法、电解法、和置换法

•    电镀废水处理中去除铬酸根和氰根可用氧化还原法。含汞废水亦可用氧化还原法回收汞。有机汞对人体危害严重，知名的水俣病就是甲基汞中毒。有色废水也可用氧化法脱色，如加氯。

•    电解处理法——是指应用电解的基本原理，使废水中有害物质通过电解过程在阳-阴两极上分别发生氧化和还原反应转化成为无害物质，以实现废水净化的方法。

•    电解法是氧化还原、分解、混凝沉淀综合在一起的处理方法。

•    适用于含油、氰、酚、重金属离子等废水及废水的脱色处理等。常用于处理含铬废水、含银废水、含氰废水和含酚废水等

•    调节的目的是减少和控制废水水质及流量的波动，以便为后续处理提供最佳条件。

•    调节的具体目的

•    （a）适当缓冲有机物的波动以避免生物处理系统中的冲击负荷；

•    （b）适当控制pH值或减小中和需要的化学药剂量；

•    （c）削减进入物理化学处理系统的高峰流量并使加药率能与进水相适应；

•    （d）当工厂不生产时还能保证水处理系统的连续供水；

•    城市污水的深度处理

•    城市污水经传统的二级处理后，污水水质为：

•      BOD5 20-30mg/L ,COD 40-100mg/L ,SS 20-30mg/L ,TN 20-50mg/L ,TP6-10mg/L

•       城市污水深度处理是指对某些特定污染物的去除工艺。

•         采用生物脱氮、除磷可以在二级处理过程中完成

•    三级处理是在二级处理流程之后再增加处理设施来取得良好的水质，全面提高出水水质。

•    当再生水用户对SS、COD、色度、嗅味有特殊要求时，应在二级处理之后增加混凝过滤、生物膜过滤、臭氧氧化、活性炭吸附以至膜分离净化单元。

•    在生活污水中，主要含有有机氮和氨态氮TKN，当污水中的有机物被生物降解氧化时，其中的有机氮被转化为氨氮。

•    脱氮方法

•    脱氮方法有化学法和生物法

•    化学法除氮

•              常用于去除氨氮的方法有吹脱法、折点加氯法和离子交换法。

•          (1)吹脱法  废水的氨氮可以气态吹脱。

•    原理：废水中，NH3与NH4+以如下的平衡状态共存：

•                           NH3 +H2O= NH4+ +OH-

•               pH为10.5～11.5时，因废水中的氨呈饱和状态而逸出，所以吹脱法常需加石灰。

•            吹脱过程包括将废水的pH值提高至10.5～11.5，然后曝气。        

•    该过程受温度和空气量的影响较大，温度升高，NH3的脱析效率显著上升。

随温度的降低，为达到同样处理效果所需的空气量迅速增加。

•    由于用石灰调pH值，在吹脱塔中会发生碳酸钙结垢现象，影响运行。

•    另外，NH3气的释放会造成空气污染，使吹脱塔的气体通过H2SO4溶液以吸收NH3。

•    (2)折点加氯法  

•       在净水工程中，称氯胺为化合余氮，次氯酸为自由性余氯，均有杀菌作用。

•       当向水中投加足够量的氮时，可以将水中的氨氧化为氮(N2)，反应式为

•       优点是通过适当的控制，可完全去除水中的氨氮。

•        为了减少氯的投加量，此法常与生物硝化联用，先硝化再除微量的残留氨氮。

•    (3)离子交换法

•             常用天然的离子交换剂，如沸石等。与合成树脂相比，天然离子交换剂价格便宜且可用石灰再生。采用合成树脂，预处理工序和再生系统均较复杂，且树脂寿命短，应用上受到一定的限制，在此不作详述。

•    生物脱氮机理  

•    氨化——好氧条件下,有机氮化合物在氨化菌的作用下，分解转化为氨态氮。

•    生物脱氮是在微生物的作用下，将有机氮和氨态氮转化为N2和N20气体的过程。包括硝化和反硝化两个反应过程

•    硝化反应——亚硝酸菌和硝酸菌——化能自养型微生物。

•    硝化过程结果——消耗污水的碱度、降低pH值，而使

•                            NH4一N——NO3- ，不能最终脱氮。

•    硝化反应的环境条件：

•    1。适宜温度为20℃～30℃。低于15℃时，反应速度迅速下降，5℃时反应几乎完全停止。

•    2。混合物中有机物含量BOD5=15-20mg/L以下。

•       由于硝化菌是自养菌，若水中BOD5值过高，将有助于异氧菌的迅速增殖，微生物中的硝化菌的比例下降。

•    3。污泥龄应取大于硝化菌最小世代时间两倍以上。

•    4。硝化需氧量(NOD)最好保持在2mg/L以上。

•    5。保持适宜的pH值7—8。

•      在硝化反应过程中，有H+释放出来，使pH值下降。硝化菌受pH值的影响很敏感，应在废水中保持足够的碱度，以调节pH值的变化。1g氨态氮(以N计)完全硝化，需碱度(以CaCO3计)7.1 g。

•    二、反硝化反应

NO3-的反硝化过程以NO3-作为电子受体，在兼性异养型菌的作用下被还原。

•    ◆该反应必须具备两个条件：

•      一是污水中应有充足的电子供体，即与氧结合的氢源和异养菌所需的碳源，

•     电子供体——自源或外源〈有机物〉

•     二是厌氧或亏氧条件。

•    反硝化过程结果——产生碱度、pH值升高，而使NH4一N——N2 ，最终脱氮

•    反硝化反应的环境条件：

•    A.碳源

•           当污水中BOD5／TKN>3～5时，可认为碳源充足。

•         碳源按其来源可分为三类：①外加碳源，多采用甲醇；②原水中含有的有机碳；③内源呼吸碳源——细菌体内的原生物质及其贮存的有机物。

B. 适宜pH值为6．5～7．5。

•           pH值>8或<6时，反硝化速率将迅速下降。

•    C. 温度范围较宽，在5℃～40℃范围内都可以进行。但温度低于15℃时，反硝化速率明显下降。

•    D.溶解氧量。

•          无溶解氧时，硝酸盐还原，但有氧时，合成反硝化菌体内酶系统组分，反硝化菌在厌氧、好氧交替环境，溶解氧＜0.5mg/L.

•    三段生物脱氮工艺（传统活性污泥法脱氮工艺）

•    工艺特点：

•              该工艺是以有机物氧化和氨化、硝化、反硝化三个反应过程为基础建立的。将有机物氧化，硝化及反硝化段独立开来，每一部分都有其自己的沉淀池和各自独立的污泥回流系统。使除碳，硝化和反硝化在各自的反应器中进行，并分别控制在适宜的条件下运行，处理效率高。

一段：二级处理曝气池，去除BOD、COD。有机氮——NH3、NH4+ , 出水BOD＜15-20mg/L

二段:硝化反应， NH3、NH4+ ——NO3-。投碱避免pH值下降。

  三段：反硝化反应，采用厌氧、好氧交替运行方式，碳源外加或引原污水。

二段生物脱氮工艺

•     将有机物氧化和硝化合并成一个系统以简化工艺。

工艺特点：

    各段同样有其自己的沉淀及污泥回流系统。

     除碳和硝化作用在一个反应器中进行时，设计的污泥负荷率要低，水力停留时间和泥龄要长，否则，硝化作用要降低。

     在反硝化段仍需要外加碳源来维持反硝化的顺利进行。

Bardenpho生物脱氮工艺  缺氧《好氧回流》反硝化——好氧——缺氧〈内源呼吸碳源进行反硝化〉——好氧

•    工艺特点：

•    ①设立了两个缺氧段，第一段利用原水中的有机物为碳源和第一好氧池中回流的含有硝态氮的混合液进行反硝化反应。

•     ②废水进入第二段反硝化反应器，利用内源呼吸碳源进行反硝化。

•    ③最后的曝气池用于吹脱废水中的氮气，提高污 泥的沉降性能，防止在二沉池发生污泥上浮现象。



•    适用：对现有推流式曝气池改造。

缺氧一好氧生物脱氮工艺（A/O法）

前置式反硝化生物脱氮系统，是目前较为广泛采用的一种脱氮工艺。

在反硝化反应中产生的碱度可补偿硝化反应中所消耗的碱度的50％左右。

流程优点：

①该工艺流程简单，无需外加碳源，因而基建费用及运行费用较低，脱氮效率一般在70％左右；

②省碱量。

     反硝化池中，1mg/L硝态氮产生3.75mg/L碱度；消化反应1mg/L氨氮转化为硝酸盐需7.14mg/L碱度。

③硝化曝气池在后，使反硝化残留的有机污染物进一步去除，提高处理水质。

• 缺点：

         但由于出水中含有一定浓度的硝酸盐，在二沉池中，有可能进行反硝化反应，造成污泥上浮，影响出水水质。

磷的去除

化学除磷和生物除磷。

一.化学除磷技术

       磷在污水中基本上都是以不同形式的磷酸盐存在，根据物理特性(0.45μm微孔滤膜)可以将污水中的磷酸盐物质分成溶解性的和颗粒性的。



     按化学特性则可以分成正磷酸盐、聚合磷酸盐和有机磷酸盐，分别简称为正磷、聚磷和有机磷。

聚磷可以水解为正磷，大部分溶解性有机磷也

降解为正磷。

• 化学除磷的基本原理

      是通过投加化学药剂形成不溶性磷酸盐沉淀物，然后通过固液分离将磷从污水中除去。

      可用于化学除磷的金属盐有3种，钙盐、铁盐和铝盐。

• 特点

     磷的去除率较高，处理结果稳定，污泥在处理和处置过程中不会重新释放磷而造成二次污染，但污泥的产量比较大。

生物除磷原理

• 生物法除磷是利用聚磷菌一类的微生物，在好氧条件下能过量的、超过其生理需要的从外部环境中吸收溶解性磷酸盐，在缺氧条件下将无机磷释放。将这些含磷量高的污泥排出系统，达到从污水中除磷的目的。

1、污水中的有机物在厌氧发酵产酸菌的作用下转化为乙酸苷；聚磷菌在厌氧的状态下，将体内积聚的聚磷分解，分解产生的能量部分供聚磷菌生存。另一部分能量供聚磷菌主动吸收乙酸苷转化为PHB的形态储藏于体内。聚磷分解形成的无机磷释放回污水中，这就是厌氧放磷。

2、进入好氧状态后，聚磷菌将储存于体内的PHB进行好氧分解并释出大量能量供聚磷菌增殖，部分供其主动吸收污水中的磷酸盐，以聚磷的形式积聚于体内，这就是好氧吸磷。

除磷的影响因素

•    a. 碳源的性质.

        易降解的低分子有机物诱导磷释放的能力较强，高分子难降解的有机物诱导磷释放的能力较弱，而厌氧段磷释放越充分，好氧段摄取量越大，除磷的效果也就愈好。

•    b.硝酸盐抑制厌氧放磷。

         硝酸盐 有助于反硝化菌的增长，从而和聚磷菌争夺碳源，抑制其生长和放磷。

•    c.温度升高，放磷速度提高。

      在5~30℃，都可以取得较好的除磷效果。当温度从10℃上升到30℃时，放磷速率可提高5倍。

除磷过程适宜pH为6～8。

•    d.污泥龄

     生物除磷主要是通过排除剩余污泥来去除磷的，因此剩余污泥的多少会对脱磷效果产生影响，一般污泥龄短的系统产生的剩余污泥较多，可以取得较高的除磷效果。

工艺类型

•    (1)A／O法

   由厌氧池和好氧池组成的同时去除污水中有机污染物及磷的处理系统.

    为了使微生物在好氧池中易于吸收磷，溶解氧应维持在2mg／L以上，pH值应控制在7—8之间。

•    工艺特征：

1、流程简单、费用低，在反应器内停留时间一般从3-6h，比较短。剩余污泥含磷4%，肥效好。

2、BOD去除率与一般活性污泥法相同，可同时除磷，一般磷＜1mg/L，去除率76%左右。

•    如下问题：

•    1)除磷率难于进一步提高，因为微生物对磷的吸收，既或是过量吸收，也是有一定限度的.

    特别是当进水BOD值不高或废水中含磷量高时，即P／BOD值高时，由于污泥的产量低，将更是这样。

•    2)在沉淀池内容易产生磷的释放的现象，特别是当污泥在沉淀池内停留时间较长时更是如此，应注意及时排泥和回流。

•    (2) Phostrip工艺

•    特点：   

        生物、化学法除磷相结合的工艺，工艺复杂、费用高、管理麻烦；

        除磷效果好、工艺操作稳定。

该工艺主流是常规的活性污泥工艺《先好氧曝气--沉淀〈出水〉---含磷污泥厌氧〈脱磷污泥回流〉—石灰与上清液混合—缓慢搅拌，混凝沉淀—沉淀泥水分离〈回流，排泥〉》，而在回流污泥过程中增设厌氧放磷池和上清液的化学沉淀池，称为旁路。因而该法是一种生物法和化学法协同的除磷方法

各设备单元功能：

•        曝气池——含磷污水与脱磷水、脱磷污泥同步进入，去除有机物，聚磷菌过量吸收磷。

•        沉淀池Ⅰ——除磷上清液排放，含磷污泥进入除磷池

•        除磷池——厌氧状态、含磷污泥释放磷。脱磷污泥沉淀回流到曝气池，含磷上清液进入混合池。

•        混合池——同步投加石灰乳，混合后进入搅拌池，是磷与石灰乳发生混凝沉淀，进入沉淀池Ⅱ

•        沉淀池Ⅱ——分离含磷酸钙污泥与脱磷水

特点：1) 本法是生物除磷与化学除磷相结合的工艺，除磷效果良好。

  2)该工艺操作稳定性好，出流中磷含量可小于1．5mg／L。

生物脱氮除磷工艺〈一个处理系统中同时去除氮、磷〉

A2／O工艺、

原来A／O工艺，嵌入一个缺氧池，并将好氧池中的混合液回流到缺氧池中，达到反硝化脱氮的目的。是让废水依次经过厌氧，缺氧、好氧三个阶段，能同时除磷脱氮故称为厌氧、缺氧、好氧脱氮系统，简称A/A/O系统（也称为A2 /O系统）。   

各反应器单元功能：

   厌氧池——含磷污泥释放磷及污水中部分有机氮氨化。

   缺氧池——将通过内循环回流水中硝酸氮转化为N2

   好氧池——除BOD，吸磷，硝化

该系统是以去除有机碳、氮和磷为主的废水处理工艺。

•    本工艺具有以下各项特点：

1) 本工艺在系统上可以称为最简单的同步脱氮除磷工艺，总的水力停留时间少于其他同类工艺。

2) 在厌氧(缺氧)、好氧交替运行条件下，丝状菌不能大量增殖，不易发生污泥膨胀，SVI值一般均小于100。

3) 污泥中含磷浓度高，具有很高的肥效。

4)该处理系统出水中磷浓度基本可在1mg/L以下，氨氮也可在15mg/L以下

      Bardenpho工艺、

•    四池串联，即缺氧〈脱氮〉内循环的含磷污泥〈释放磷〉一好氧〈去除BOD，硝化〈程度低〉吸磷〉一缺氧池〈脱氮；释放磷，以前者为主〉一好氧池〈吸收磷，进一步硝化，进一步去除BOD〉

—沉淀池〈泥水分离〉。类似二级A/O工艺串联。第二级A/O的缺氧池基本上利用内源碳源进行脱氮，最后的曝气池可以吹脱氨氮，提高污泥的沉降性能

  按除磷机理，只有在NOx-得到有效的脱出后，才能取得良好的除磷效果，因此，在曝气池Ⅰ本单元内，磷吸收的效果不会太好

改进的Bardenpho工艺   在前增设一个厌氧池，以提高污泥的磷释放效率。

UCT工艺  在改进的Bardenpho工艺中，由于二沉池回流污泥中很难避免有一些硝酸盐回流到流程前端的厌氧池，从而影响除磷效果；

UCT工艺将二沉池的回流污泥回流到缺氧池，污泥中携带的硝酸盐在缺氧池中反硝化脱氮。同时为弥补厌氧池中污泥的流失，增设缺氧池至厌氧池的污泥回流。这样厌氧池可免受硝酸盐的干扰。

改良UCT工艺The schematic of Modified UCT process

最大限度的减少了进入厌氧池的NO3-

SBR工艺   SBR工艺可取得很好的脱氮除磷效果。自动控制系统的完善

SBR是间歇运行的，为了连续进水，至少需设置二套SBR设施，进行切换

将除磷脱氮的各种反应，通过时间顺序上的控制，在同一反应器中完成。

进水后进行一定时间的缺氧搅拌，好氧菌将利用进水中携带的有机物和溶解氧进行好氧分解，此时水中的溶解氧将迅速降低甚至达到零，这时厌氧发酵菌进行厌氧发酵，反硝化菌进行脱氮；

使污泥处于厌氧状态，聚磷菌放磷——硝化菌进行硝化反应，聚磷菌吸磷，

当污泥沉淀下来后，撇出上部清水而后再放人原水，如此周而复始

好氧分解后反硝化脱氮——停止搅拌〈放磷〉——曝气——静止沉淀

城市污水的三级处理

适用于：当城市污水厂的出水水质要求进一步提高，或要求满足回用时。

方法：

1、生物处理法之后增加混凝过滤工序；

2、增加活性炭吸附工序——去除难降解的有机物时，可在生物处理法之后或在活性污泥法中投加粉末活性炭；

3、采用化学氧化法。

污泥的处理和处置

污泥中的主要成分——污泥中含有大量的有害有毒物质，如寄生虫卵、病原微生物、细菌、合成有机物及重金属离子等；

   有用物质如植物营养元素(氮、磷、钾)、有机物及水分等

污泥处理的目的是使污泥减量、稳定、无害化及综合利用

①减量化：减少污泥最终处置前的体积，以降低污泥处理及最终处置的费用；

②稳定化：通过处理使污泥稳定化，最终处置后不再产生污泥的进一步降解，从而避免产生二次污染；

　③无害化；达到污泥的无害化与卫生化，如去除重金属或灭菌等；

　④资源化：在处理污泥的同时达到变害为利、综合利用、保护环境的目的，如产生沼气、农肥、建筑材料等。

n      污泥处理可供选择的方案大致有：

(1)生污泥一浓缩一消化一自然干化一最终处置

(2)生污泥一浓缩一自然干化一堆肥一最终处置

(3)生污泥一浓缩一消化一机械脱水一最终处置

(4)生污泥一浓缩一机械脱水一干燥焚烧一最终处置

(5)生污泥一湿污泥池一最终处置

(6)生污泥一浓缩一消化一最终处置

上述生污泥指未经消化处理的污泥，详见后述。

第(4)方案是以干燥焚烧为主，当污泥不适于进行消化处理、或不符合农用条件，或受污水处理厂用地面积的限制等地区可考虑采用。焚烧产生的热能，可作为能源。

污泥最终处置方法包括作为肥料施用于农田、森林、草地或沙漠改良；填地或投海；作为能源或建材；焚烧等。

n      污泥 ——以有机物为主要成分的称污泥

性质是易于腐化发臭，颗粒较细，比重较小(约为1.02~l.006)，含水率高且不易脱水，属于胶状结构的亲水性物质。

初次沉淀池与二次沉淀池的沉淀物均属污泥。

n      沉渣   

   以无机物为主要成分的称沉渣：

沉渣的主要性质是颗粒较粗，比重较大(约为2左右)，含水率较低且易于脱水，流动性差。

以下四种为沉渣：

① 栅渣：格栅或滤网，呈垃圾状，量少，易处理和处置；

② 浮渣：上浮渣和气浮池，可能多含油脂等，量少；

③ 沉砂池沉渣：沉砂池，比重较大的无机颗粒，量少；

④ 某些工业废水处理沉淀池的沉淀物属沉渣。

n      来源不同分为：

①初次沉淀污泥  来自初次沉淀池。

②剩余活性污泥  来自活性污泥法后的二次沉淀池。

③腐殖污泥  来自生物膜法后的二次沉淀池。

以上3种污泥可统称为生污泥或新鲜污泥，这是污泥处理的主要对象

消化污泥  生污泥经厌氧消化或好氧消化处理后，称为消化污泥或熟污泥。

化学污泥  用化学沉淀法处理污水后产生的沉淀物称为化学污泥或化学沉渣

n      性质指标

n      (1)污泥含水率——污泥中所含水分的重量与污泥总重量之比的百分数

n      含水率 > 85%，污泥呈流状；65~85%，污泥呈塑态；  < 65%，呈固态

    适用于含水率大于65％的污泥

(2)挥发性固体〈灼烧减重) VSS

600℃的燃烧炉中能被燃烧，并以气体逸出的那部分固体。

n      表示污泥中有机物的量，常用mg/L表示。也反映污泥的稳定化程度

n      (3)脱水性能——表示脱水的难易程度

n      常用污泥过滤比阻抗值(r ) 过滤速度 和污泥毛细管吸水时间(CST等于污泥与滤纸接触时，在毛细管作用下，水分在滤纸上渗透1cm长度的时间，以秒计。)两项指标来评价污泥的脱水性能。

n      比阻抗值(r)物理意义——单位干重滤饼的阻力，其值越大，越难过滤，其脱水性能越差

(4)湿污泥相对密度与干污泥相对密度

n      (5)污泥肥分——污泥中含有大量植物生长所必需的肥分(氮、磷、钾)、微量元素及土壤改良剂(有机腐殖质)

(6)污泥重金属离子含量——决定于城市污水中工业废水所占比例及工业性质。

污水经二级处理后，污水中重金属离子约有50％以上转移到污泥中。因此污泥中的重金属离子含量一般都较高

（7）可消化程度

n      (三)污泥的量

n      初次沉淀污泥量 根据污水中悬浮物浓度、污水流量、去除率及污泥含水率，用下式计算

n      剩余活性污泥量（活性污泥法）

n      剩余污泥量以SS计

n      剩余污泥量以体积计

n      二、污泥处理技术

n      污泥中所含水分大致分为4类：

1、颗粒间的空隙水，约占总水分的70％；

2、毛细水，即颗粒间毛细管内的水，约占20％；

3\4、污泥颗粒吸附水和颗粒内部水，约占l0％

n      降低含水率的方法有：

1\浓缩法、用于降低污泥中的间隙水，因空隙水所占比例最大．故浓缩是减容的主要方法：

2\自然干化法和机械脱水法，主要脱除毛细水；

3\干燥与焚烧法，主要脱除吸附水与内部水
脱水方法

脱水装置

脱水后含水率%

脱水后形状

去除水


浓缩法

重力、气浮、离心浓缩

95-97

糊状

间隙水


自然干化

自然干化场

70-80

泥饼

毛细水


机

械

脱

水

真空吸率

真空转鼓、转盘

60-80


压滤

板框压滤机

45-80


滚压带

滚压带式压滤机

78-86


离心法

离心机

80-85


干燥法

　

10-40

粉、粒

内部水


焚烧法

　

0-10

灰



n      污泥的处置及其前处理

n      改变污泥性质——处理

n      污泥出路——处置

n      常用的污泥处置方法有：农业利用〈主〉施用前应采取堆肥、厌氧消化等措施消除病原体、寄生虫卵和重金属，使其达到有关卫生标准和农业要求。   

    堆肥是利用嗜热微生物分解污泥中的有机物。可以达到脱水、破坏污泥中恶臭成分、杀死病原体等目的。



n      填埋——单独填埋或者与垃圾混合填埋是常用的最终处置方法。

n      在填埋之前要经过稳定处理，使之不易腐败发臭。

n      采用的措施：

       填埋场底部应铺设不透水层和渗出液收集管，避免地下水受到污染

n      焚烧特点：

       大幅度减容、灭菌、尾气处理、运行费用贵；

焚烧后的灰烬可填埋或利用。焚烧时的尾气必须进行处理。

n      投放海洋——沿海地区使用，最好是消化，由管道输送货船运

n      5．再利用——制建筑用材料、铺路

n      污泥处置的前处理

n      对污泥的处理方法常取决于含水率和最终处置方式。

n      从沉淀池来的污泥（液态）        浓缩（液态）        （稳定处理          调理      ）脱水（固态）       干化（固态）

n      1、污泥浓缩——目的在于减容

n      工艺

1、重力浓缩法——重力浓缩池

n      适用于比重较大的污泥、沉渣。主要用于浓缩初沉污泥及初沉污泥和剩余甚于污泥的混合污泥。

      是应用最广泛、最简便的方法。     

n         根据运行方式不问。可分为连续式重力浓缩池、间歇式重力浓缩池两种。

n        2、气浮浓缩法——适用于比重接近于水的活性污泥和生物滤池等较轻污泥的浓缩，能把含水率从99．5％降至94—96％，澄清池悬浮物浓度低于0.1％。

n      气浮浓缩法分为加压溶气气浮法与真空气浮法两种

n        3、离心浓缩法——利用污泥中的固体即污泥与其中的液体即水之间的密度有很大的不同，在高速旋转的离心机中具有不同的离心力，从而可以使二者分离。

n      特点：全封闭离心机，连续工作，污泥和水分由不同通道导出机外，工作效率高、占地面积小。

n      适用于难脱水的剩余污泥

n      缺点：需要加助凝剂、耗电量大。

n      污泥的稳定

n      常用方法是消化法(厌氧生物处理法)。小型污水厂也有采用好氧消化法、氯化氧化法、石灰稳定法和热处理等方法使污泥性质得到稳定。

n      氯气氧化法在密闭容器中完成，向污泥投加大剂量氯气，接触时间不长；实质上主要是消毒，杀灭微生物以稳定污泥。

n      石灰稳定法中，向污泥投加足量石灰，使污泥的pH值高于12，抑制微生物的生长。

n      热处理法既可杀死微生物借以稳定污泥，还能破坏泥粒间的胶状性能改善污泥的脱水性能。

n      污泥的调理

n            城市污水厂污泥中的固体物质主要是腐殖质，与水的亲和力很强，其脱水非常困难。

      消化污泥、剩余活性污泥、剩余活性污泥与初沉污泥的混合污泥等在脱水之前应进行调理，以改善污泥的脱水性能。

n           所谓调理就是——破坏污泥的胶态结构，减少泥水间的亲和力，改善污泥的脱水性能

n      二、污泥调理方法

n      ——加药调理法、淘洗加药调理法、加热调理法、冷冻调理法、加骨粒调理法等。

n      一、加药调理法

n      功效可靠，设备简单，操作方便，被长期广泛采用

n      加药调理法——在污泥中加入带有电荷的无机或有机调理剂，使污泥液体颗粒表面发生化学反应，中和颗粒表面的电荷，使水游离出来，同时使污泥颗粒凝聚成大的颗粒絮体，降低污泥的比阻抗(或CST)；原理就是用化学药品破坏泥水间的亲和力

n      1、调理剂

n      1) 无机调理剂：

n              适用于真空过滤和板框压滤

n             ① 最有效、最便宜的是铁盐② 铝盐

n      2、有机调理剂：阳粒子型聚丙烯酰胺等

n      3、调理效果的影响因素

n      ① 污泥性质；

n      ② 调理剂的品种；

n      ③ 投加量；

n      ④ 环境条件：水温，pH；

n      ⑤ 调理剂的投加顺序；

n      ⑥ 污泥与调理剂的混合。

n      污泥干化与脱水

n      浓缩或消化后，尚有95~97％含水率，体积很大，可以用管道输送。

n      1、自然干化；主要构筑物是干化场

n      可以分为自然滤层干化场、人工滤层干化场。

n        自然滤层干化场  

n         适用于自然土质渗透性能好，地下水位低的地区

n        人工滤层干化场。

n            滤层，是人工铺设的，又可分为敞开式干化场与有盖式干化场两种

n      人工滤层干化场的构造,它由不透水底层、排水系统、滤水层、输泥管、隔墙及围堤等部分组成

n      （2）干化场的脱水特点及影响因素

n      干化场脱水土要依靠渗透、蒸发与撇除。

n      (1)气候条件(2)污泥性质消化污泥含有很多沼气泡初次沉淀污泥或经浓缩后的活性污泥形成沉淀

n       2、机械脱水——以过滤介质两面的压力差作为推动力，使污泥水分被强制通过过滤介质，形成滤液；而固体颗粒被截留在介质上，形成滤饼。从而达到脱水的目的。

n      

n      （1）、机械脱水的基本原理

n      （2）、真空过滤脱水——可用于经预处理后的初次沉淀污泥、化学污泥及消化污泥等的脱水。

n      真空过滤机脱水的特点是能够连续生产，运行平稳，可自动控制。主要缺点是附属设备较多，工序较复杂，运行费用较高

n      （3）、压滤脱水——板框压滤机

n      它的构造较简单，过滤推动力大，适用于各种污泥。但不能连续运行

n      （4）、滚压脱水——主要特点是把压力施加在滤布上，用滤布的压力和张力使污泥脱水，而不需要真空或加压设备，动力消耗少，可以连续生产。这种脱水方法，目前应用广泛

n      （5）、离心脱水

n      造成压力差推动力的方法有4种：

n      ①依靠污泥本身厚度的静压力(如干化场脱水)；

n        ②在过滤介质的一面造成负压(如真空吸滤脱水)；

n        ③加压污泥把水分压过介质(如压滤脱水)；

n        ④造成离心力(如离心脱水)。

n      污泥的干燥与焚化

n      脱水、干化后，含水率还很高，体积很大，为了便于进一步的利用与处理，可作干燥处理或焚烧

bingtian620

更多资料请登陆http://**/bingtian620@126/edit/

liulangyu1985

谢谢了~~~~~

karidy

这是你自己整理的笔记吗？？

eswcandwcg

感谢感谢~

iamleafmaple

好长啊！！！[em:18]

sujinxn

真是好人啊！！！

雨中的枯藤

谢谢啊！

EDTA1

很感谢

小海狗的主人

请问楼主是哪个学校的资料