水质工程学下

第16章活性污泥法1.活性污泥法的基本原理：利用微生物的繁衍增长将污水中的有机污染物得到降解而去除，这些为生物群体所构成的絮凝体易于沉淀而分离，并使污水得到澄清。

什么是活性污泥法？其基本原理和流程是什么？答：活性污泥法是以活性污泥为主体的生物处理方法。

利用人工培养和驯化的微生物群体去分解氧化污水中可生物降解的有机物，通过生物化学反应，改变这些有机物的性质，再把它们从污水中分离出来，从而使污水得到净化的方法。

2、去除对象：有机物，N、P等3、有效运行的基本条件（三要素）1）足够的溶解性有机物，2）足够的溶解氧，3）污泥连续回流及时排放剩余污泥4）曝气池内的活性污泥呈悬浮状态5）污水中的有毒有害物质浓度在阈值范围内。

基本三要素：有机物溶解氧微生物4、将原生动物作为活性污泥系统的指示性生物，后生动物，如轮虫的出现是水质非常稳定的标志。

5、活性污泥的组成及增长规律组成，1）活性的微生物群体2）微生物自身氧化的残留物3）由原污水携带的未被微生物降解的惰性有机物质4）有原污水携带的无机物质。

增长规律，1）适应期2）对数增殖期3）减速增殖期4）内源呼吸期活性污泥净化反应过程1）初期吸附去除2）微生物的代谢。

内源代谢（曝气末端，营养物质的匮乏，微生物进行内源代谢反应，对其自身的细胞物质分解代谢）活性污泥净化反应影响因素1）水温（15~30）2）PH（6.5~8.5）3）溶解氧（》=2mg/l，曝气池）4）营养物质平衡bod：N：P=100:5:1厌氧分解，为300:5:1活性污泥系统控制指标（SV、SVI、污泥负荷、容积负荷）1）sv（污泥沉降比）混合液在量筒内静置30min后所形成的沉淀污泥的容积占原混合液的容积的百分比2）svi（污泥容积指数）svi=混合液（1L）30min静沉形成的活性污泥的容积（ml）/混合液（1L）中悬浮固体干重（g）=sv（%）×10（ml/L）/Mlss（g/l）svI过低，泥粒细小，无机物含量高，缺乏活性，过高，则说明污泥沉降性能不好，有产生膨胀现象的可能。

Ns BOD污泥负荷表示曝气池内单位质量（kg）活性污泥在单位时间（d）内能够接受，并将其降解到预定程度的有机污染物的BOD量Ns=F/M（有机污染物量与活性污泥量的比值）容积负荷Nv=Ns*X 表示单位曝气池容积，在单位时间（1d）内能够接受，并将其降解到预定程度的有机污染物BOd量6、污泥龄：（生物固体平均停留时间）△X=QwXr+（Q-Qw）Xe△X 曝气每日排出的活性污泥Qw作为剩余污泥排放的污泥量Xr剩余污泥浓度Q污水流量Xe 排放处理水中的悬浮固体浓度7、活性污泥反应动力学莫诺德方程式高底物浓度时，有机底物的降解速度与污泥浓度有关；低底物浓度时，有机底物的降解速度与有机底物浓度成正比。

L-M模式出水中有机物含量只取决于污泥龄曝气池体积计算8、活性污泥工艺传统活性污泥法、渐减曝气活性污泥法，阶段曝气活性污泥法、再生曝气活性污泥法、生物吸附活性污泥法、延时曝气活性污泥法、完全混合活性污泥法9.曝气的理论基础氧转移原理：在曝气过程中，空气中的氧从气相传递到混合液的液相中，这既是传质过程也是扩散过程。

扩散过程的推动力是界面两侧物质存在浓度差值，这个差值就是扩散过程中的推动力，使得物质分子由浓度较高一侧向浓度较低一侧扩散。

氧转移效率与供气量的计算10.曝气系统与空气扩散装置鼓风曝气：鼓风机将空气通过空气管道输送到安装在曝气池中的空气扩散装置，使空气形成不同尺寸的气泡。

机械曝气（原理）：水跃，曝气装置转动时，表面混合液形成水跃，液面被搅动而卷入空气；提升，曝气装置具有提升作用，使混合液连续的上下循环流动，不断更新气液接触界面，强化气液接触；负压吸气，曝气装置转动，形成负压区，吸入空气。

11、推流式曝气池、完全混合曝气池（混合液浓度=曝气池出水浓度）12.活性污泥处理系统的维护管理可能出现情况，1）污泥腐化2）污泥上浮3）污泥解体4）泥水界面不明显5）污泥膨胀6）泡沫问题第17章生物膜法1、生物处理分为悬浮生长附着生长工艺2.生物膜的构造及净化机理生物膜的构造：滤料-厌氧层-好氧层-附着水层-流动水层双层膜结构（好氧膜和厌氧膜）生物膜内外及生物膜与水层之间存在多种物质的传递交换过程，1）溶解氧传递给生物膜，供微生物呼吸2）污水中的有机污染物进入生物膜，由细菌代谢降解3）微生物的代谢产物通过附着水层进入流动水层，并随其排走，而CO2及厌氧层分解产物则从水层中溢出。

生物膜的生长及脱落生长：潜伏期对数增长期线性增长阶段减速增长期生物膜稳定期脱落期3.生物膜反应器：（1）固定床和流动床，固定床包括生物滤池（普通生物滤池、高负荷、塔式、厌氧、曝气），生物转盘（好氧生物转盘，厌氧生物转盘），生物接触氧化法（好氧），微孔膜生物反应器（好氧）；流动床包括生物流化床，厌氧生物膜膨胀床（厌氧），移动床生物反应器（好氧缺氧）4.生物膜法工艺系统的特点生物相方面的特征：*参与净化反应微生物多样化*微生物的食物链长*能够存活世代时间较长的微生物*分段运行与优占种属处理工艺方面的特征：对水质水量的变动有较强的适应性*污泥沉降性能良好*能够处理低浓度的污水*维护简单，运行费用低5.生物膜工艺生物滤池包括普通生物滤池、高负荷生物滤池（处理水回流可以产生以下效应，均化与稳定进水水量和水质*加大水力负荷，及时冲刷过厚和老化的生物膜，加速生物膜更新，抑制厌氧膜的形成*抑制滤池蝇的过度滋生*减轻散发的臭味）、塔式生物滤池、曝气生物滤池6、生物转盘（好氧，盘片面积40%被浸没，厌氧则是70%）7、生物接触氧化（在池内充填填料，使污水淹没并流经布满生物膜的全部填料，采用与曝气池相同的曝气方法向微生物提供其所需要的氧，污水中的有机物与填料上的生物膜广泛接触，在微生物的新陈代谢作用下污染物得到去除。

）8、生物流化床（两相流化床、三相流化床）9、生物膜法的运行管理（控制好进水量、温度、浓度及所需投加的营养（N、P））第18章厌氧生物处理1.厌氧生物处理的原理三阶段理论（第一阶段水解阶段二酸化阶段，三产甲烷阶段，该阶段为主要的控制阶段）2、厌氧消化的影响因素和控制条件（1、氧化还原电位2、温度3、PH值及酸碱度4、有毒物质）3.厌氧生物处理工艺包括：两级厌氧生物处理是根据消化过程中沼气产生的规律进行工艺设计，第一级设加温搅拌装置，并收集沼气，排出的污泥送入第二级消化池，第二级不设加温、搅拌装置、依靠余热继续消化，且有污泥浓缩的功能。

（两个都包括三个阶段）两相厌氧生物处理：建造两个独立控制的反应器，分别培养产酸细菌和产甲烷细菌，即所谓的两相生物处理系统。

4.厌氧生物接触最大特点是在厌氧反应器设沉淀池，污泥进行回流，结果使厌氧反应器内能维持较高的污泥浓度，可大大降低水力停留时间5、厌氧生物滤池（水完全淹没滤料表面）6、厌氧生物转盘7、UASB反应器第19章自然生物处理1.水体中碳氮与能量循环碳的循环氮的循环1）氨化作用2）硝化作用3）反硝化作用4）挥发作用5）呼吸作用6）分解作用2.稳定塘的净化机理：（以太阳能为初始能源，污水在塘内缓慢流动，在较长的停留时间内通过污水中存活的微生物的代谢和包括水生植物在内的多种生物的综合作用）老师提供，稀释、沉淀絮凝、微生物代谢、浮游生物和水生维管束植物作用3.稳定塘类型好氧塘厌氧塘兼性塘曝气塘4.污水的土地处理污水土地处理机理（物理过滤、物理化学吸附、化学沉淀、微生物代谢、植物吸收和吸附）土地处理类型污水灌溉土地渗滤湿地处理第20章活性污泥法强化与改良工艺1.生物脱氮原理氨化反应硝化反应反硝化反应2.生物脱氮工艺三段活性污泥法生物脱氮工艺（需加入碳源）两段活性污泥法生物脱氮工艺A1/O工艺（剩余污泥的回流，混合液的回流，相当于外加碳源，因为含有大量的硝基氮，所以必须回流到缺氧池进行处理）3.生物除磷原理聚磷菌厌氧释磷、好氧吸磷4.A2/O生物除磷工艺（与A1/O的区别）5.脱氮除磷工艺巴颠甫工艺（1）缺氧反应器，脱氮释放P（2）好氧BOD5的去除，硝化，吸收Ｐ（3）缺氧反应器脱氮释放Ｐ（4）好氧反应器过量吸收Ｐ硝化去除BOD5A2/O工艺6.氧化沟氧化沟的工作原理和特征：氧化沟具有较长水力停留时间，较低有机负荷和较长污泥龄，比传统活性污泥法省去调节池，初次沉淀池和污泥消化池，能保证较好处理效果，因为巧妙结合了CLR形式和曝气装置特定的定位布置。

特性：氧化沟结合推流和完全混合的特点；氧化沟具有明显的溶解氧浓度梯度，特别适用于硝化—反硝化生物处理工艺；氧化沟沟内功率密度的不均匀配置，有利于氧的传质、液体混合和污泥絮凝；氧化沟的整体功率密度较低，可节约能源氧化沟的形式7.A-B法污水处理工艺，是吸附A（絮凝）--生物降解B工艺简称。

A段对有机物以絮凝吸附作用为主，无需曝气；B段对有机物以生物降解为主8.序批式活性污泥法SBR工艺CASS工艺CAST工艺ICEAS工艺DA T-IAT工艺MSBR工艺：是由A2/O系统与常规SBR系统串联组成。

浓缩池→缺氧池→厌氧池→缺氧池→好氧池混合液是好氧→缺氧UNITANK工艺第21章污泥处理与处置1.污泥中水的存在形式及去除方法：污泥中水分四种存在形式，颗粒间的空隙水、毛细水、污泥颗粒吸附水和颗粒内部水2、毛细水不能用浓缩作用分离，只能真空过滤，压力过滤和离心分离等作用3、.污泥的分类及性质4、污泥的处理处置污泥浓缩污泥稳定污泥调理污泥脱水（毛细水）污泥干燥与焚烧（吸附水和内部水）第22章典型给水处理系统1.生活饮用水处理工艺生活饮用水中各种污染物的处理方法2.工业用水处理纯水制备与咸水淡化锅炉水处理冷却水处理生活污水回用3.给水处理厂的平面与高程布置第23章城镇污水处理工艺系统1.城镇污水处理系统*城市污水处理厂的设计水量*城市污水处理方法*城市污水厂设计程序：1）设计前期工作2）初步设计3）施工图设计*污水处理厂工艺选择考虑如下因素: 1）污水的处理程度2）工程造价与运行费用3）处理规模和原污水水质水量变化规律4）当地的自然条件5）处理过程是否产生新的矛盾2、根据处理原理，污水处理方法分为：物理处理，主要方法有筛滤法、沉淀法、上浮法、气浮法、过滤法和反渗透法；化学处理，主要方法有中和、混凝、电解、氧化还原，气提，萃取，吸附，离子交换和电渗析等，多用于处理工业废水；生物化学处理3、按处理程度分为：一级处理，去除水中固态污染物质；二级处理，去除污水中呈胶体状态和溶解状态的有机污染物；三级处理或深度处理，是进一步处理二级处理未能去除的污染物，包括难降解的有机物、磷和氮等能够导致水体富营养化的可溶性无机物等目的达到排放要求。

深度处理是以污水的回收、再用为目的4、污水处理厂的平面布置: 处理构筑物之间，应留有保证敷设连接管、渠要求的间距，一般可取5—10m5、.污水处理厂的高程布置原则：1）选择一条距离最长，水头损失最大的流线进行水力计算，并应留有适当余地。