环境工程学的几个重点图

废水的类型——生活污水
• 来源：居住区、商业区、公用设施等；
• 特性： a.具有明显的日周期和季节性变化；
b.随地区和生活习惯不同而异；
c.与生活水平有关（供、排水设施等）
• 居住区生活污水量的确定
平均日生活污水量=污水量标准×设计人口数
废水的类型——生活污水
通常情况下，污水处理厂的处理规模指
平均日流量，设计流量指最大流量。
活性污泥：悬浮生长系统的净化过程和机理
絮凝体形成受多种因素的影响 有机物种类、无机胶体、盐浓度、搅拌(水力条件)、pH、原生动物等。 污泥膨胀 由于污泥沉淀性能不好而使微生物随出水流失，造成水质恶化的现 象。可分为：
——丝状菌膨胀：丝状菌占优势
——非丝状菌膨胀：因粘性物质大量产生与积累导致的膨胀
活性污泥的特点 生物活性──含有大量的活性微生物(细菌、原生、后生动物) 絮状，具有极大的比表面积和吸附能力──细菌在一定生长条件下 的细胞分解物(菌胶团)形成 易于凝聚沉降 一般为黄、褐色，依废水特性和培养条件而异
净化过程和机理
悬浮生长系统中的净化作用是生物氧化、生物絮体的形成与吸附 作用以及有效的固液分离等作用的综合结果。
排 泥：控制泥龄、污泥浓度(生物量)及某活性。 每日增长的污泥称为剩余污泥。 曝 气：供氧、混合、保持污泥呈悬浮状态
净化过程：凝聚、吸附截留、生物氧化、沉淀分离 等综合作用的结果。
活性污泥的净化原理
1、吸附阶段 2、氧化阶段
3、泥水分离阶段
影响活性污泥增长的因素
活性污泥法属于水体自净的人工强化，影响 其生长的因素主要有： 1、溶解氧 2、营养物质 3、pH和温度 4、有毒有害物质
积分： L L0e
K1' t
L010
K1t
' K1 0.434K1
（1-2）
式中：L 0——废水中BOD浓度，mg/L K1——耗氧常数，20℃时 K1 = 0.1d-1
T ——测定时间，d
生化反应动力学
则经过t时间反应消耗的溶解氧量（BODt）为：
BOD L L L 10 1
t 0 0 K1t
（1-3） （1-4）
若在20℃、t = 5d时，则 BOD5 L0 L 0.68L0
式（1-4）表明5日生化需氧量占第一阶段生 化需氧量的68%。
生化反应动力学
为何常用BOD5
废水中有机物氧化可分为两个阶段： 一是碳化阶段需氧量，即第一阶段需氧量， 即BOD； 二是氮氧化的需氧量，为硝化阶段需氧量， 又称第二阶段需氧量。
对分流制系统应考虑雨水渗入，一般可 达25~30%，少时约10~15%。 常用的污水量标准和总变化系数见表
水体自净
水体自净——定义
污染物随污水排入水体后，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 水体部分的或完全的恢复原状的现象。
水体自净——原理 1.物理作用：稀释（对流、扩散）、混合、沉淀与挥发 2.化学作用：氧化还原、酸碱反应、吸附凝聚 3. 生物化学净化：分解、转化
单位反应器容积在单位时间内接受的有机物量， 实质上反映了处理设备(构筑物)的效率和处理能 力。
曝气池：生物反应器，种类、运行方式繁多， 构造特点各不相同，但作用相同，均为废水与 微生物混合接触、进行生物反应、供氧的场所。 二沉池：固液分离，澄清出水；污泥浓缩，保 证污泥回流，污泥贮存、调节(动态控制)
流程简介
回 流：向曝气池提供大量污泥，满足生物反应之 需 ∵废水在曝气池内停留期间，废物的去除所导 致的污泥增长量很小，要保证曝气池内有足够的生 物量 SRT>HRT。通过回流污泥实现。
活性污泥的性能指标
污泥指数：曝气池混合液经30分钟沉降后， 一克干污泥所占体积，以ml计(ml/g)
10SV (%) SVI MLSS( g / L)
SV30和SVI都表示污泥的松散程度和絮凝沉 降性能，后者受到污泥量的影响， 对于城市 生活污水，SVI=50~150之间
活性污泥的性能指标
SVI过低，污泥颗粒细小，紧密，无机成 分多，缺乏活性和吸附能力
F/M（食料比）对生物处理的效果、出水水质和污泥絮 凝沉降有重要影响。实际中，F/M用污泥负荷表示：
’ Fw
Q（S 0 S e ） VX QS 0 Fw VX
以去除率为基础： 以进水为基础：
实质上反映了微生物的生活条件、能量水平、工 作负荷和营养水平。
活性污泥法的工艺参数
3、容积负荷Fr(Volumetric loading)
SVI过高，污泥难以沉降分离，即将膨胀或 已经膨胀 曝气池污泥浓度与SVI的关系（Xa的估算）
活性污泥法的工艺参数
1、水力停留时间HRT
一般采用HRT = V/Q计算
当有污泥回流时有无影响：HRT = V/(1+R)Q， 实际HRT与出水中有机物的生物降解性有关。
活性污泥法的工艺参数
2、污泥负荷Fw
固体
例1-1 p20
根据其挥发性能，分为挥发性固体（VS）和固定性固体 （FS）
挥发性固体: 600℃时，将蒸发干燥后的固体灼烧而失去的质量， 代表有机物的含量
废水中固体污染物的多少用单位体积的水中所含质量表示，即质 量浓度，单位一般为mg/L。使用中需要指明是哪一种固体。
固体
固体污染物是指废水中在 103 ℃ ~105 ℃时不能蒸发的所有物质， 称为总固体: 溶解性固体(DS); 悬浮性固体(SS) 二者区分是用特制的微孔滤膜（孔径0.45 μm）来过滤，能透过 的为溶解性固体，被膜截留的为悬浮性固体。 悬浮固体: 可沉降固体：能在1小时内靠重力沉降的固体 难沉降固体：1小时内不能沉降的称难沉降固体
生物净化的作用
• 水体中溶解氧的来源
1、原本含有的
2、大气复氧
3、水生植物光合作用产生
第五节 水处理的基本原则与方法
• 给水处理的基本方法 常规工艺包括：混凝、沉淀、过滤、消毒 其目的是经过处理后去除水中的悬浮固体、 变革水中溶解物质，使水源水的水质达到饮 用水标准。整个系统为： 取水（送水）构筑物 输水管 用户 净化厂（设备）
影响活性污泥增长的因素
3、pH和温度
pH考虑微生物的最适范围为6.5～9.0； 温度为20～35℃
影响活性污泥增长的因素
4、有毒有害物质
控制有毒有害物质的浓度，减少冲击负荷
活性污泥的性能指标
污泥沉降比—SV30：
取曝气池混合液于1L量筒内静置沉淀30分 钟后，沉淀污泥体积与原混合液体积之比， 以％表示。测定简便易行，常测项目， 15~30％左右较好。 可以反映污泥膨胀性能
需氧量
总需氧量（TOD）： 在900℃下，以铂为催化剂，使水样汽化燃烧，然后测定气 体载体中氧的减少量，作为有机物完全氧化所需的氧量， 称为总需氧量；
BOD与TOD的关系：生化反应动力学
P29
• BOD动力学：用来描述BOD与时间关系的数学 公式为BOD动力学。可表达如下： dL ' （1-1） K1L dt
附着生长系统的净化过程和机理
生物膜的净化过程和机理
生物膜的传质过程
包括底物、空气和代谢产物在水 流与生物膜之间的传递过程
①空气 透入深度的影响因素：O2在膜中 的扩散系数；固液界面的O2浓度； 生物膜内O2的利用速率。因此，当 有机物浓度、流量一定，好氧层厚 度就基本一定。
附着生长系统的净化过程和机理
废水处理的基本原则
改革工艺、减少废物排放量，如：清洁生产
重复利用废水，如：中水回用；
回收有用物质；变废为宝 对废水进行妥善处理：达标排放 废水处理的经济性，技术先进性
好氧生物处理与厌氧生物处理的比较：
好氧生物处理的反应速度较快，所需的反应时间较短，故处理构筑物容积较小，且处理 过程中散发的臭气较少。所以，目前对中、低浓度的有机废水，或者说BOD5小于 500mg/L的有机废水，基本采用好氧生物处理。
生物膜的生长与脱落
①生物膜的生长 通过同化作用生长，膜成熟的 标志为： ——生物膜沿水流方向垂直分 布； ——生物膜内的生态系统及去 除有机物的功能稳定 对城市污水，15~20℃时约需 培养50天左右
基本流程
一、流程简介
二、正常运行的必要条件
流程简介
活性污泥法基本流程包括曝气池、二沉池、 污泥回流系统和剩余污泥排除系统。
两阶段需氧量曲线
废水的类型——生活污水
• 生活污水：有色、浑浊、具恶臭、呈微碱性，有机杂质 占60%以上，干固体约0.1~0.2%，有些含致病菌。 • 城市污水：同生活污水，但有工业废水排入。 • 水质的确定：采用污染物人口负荷数进行估算 污染负荷 = NF（设计人口数×单位污染物负荷系数） 单位污染物负荷系数指每人每日排放某种污染物的重 量（g/人.日）
由于厌氧生物处理不需曝气，故运行费用低，且剩余污泥量少，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。此外，需 维持较高的反应温度，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）可采用厌氧处理法。
活性污泥：悬浮生长系统的净化过程和机理
活性污泥：悬浮生长系统的净化过程和机理
微生物的代谢作用(生物氧化作用)
微生物的代谢
有机物的去除过程：污泥增长、有机物利用、氧的消耗
活性污泥：悬浮生长系统的净化过程和机理
生物絮凝体的形成与凝聚沉降性能
生物絮体的形成关系到：生物吸附作用的好坏、细菌(微生物)与污 水的分离效果 生物絮凝体形成机理 ——粘液说，细菌聚合物说 活性污泥生物种群中有些微生物能分泌粘性的胶状物质，促进絮体 的形成。可解释极低负荷时出水中悬浮物含量增加的原因。 ——含能说（动电势说） 活性污泥絮凝体的形成，可能与能的含量和菌体间动电势作用的结 果。（类似于胶体的凝聚作用）可解释高负荷时污泥较难凝聚的现象。