水污染控制工程复习资料全

1 水污染的来源工业污染源、生活污染源、面污染源2污水水质1）物理性指标：温度、色度、嗅和味、固体物质（TS--DS、SS--VS、FS）2)化学性指标：a有机物指标：生化需氧量(BOD)：在水温为20℃的条件下，水中有机污染物被微生物分解时所需的氧量称为生化需氧量(mg/L)。

有机污染物的分解一般可分两个阶段进行：碳氧化阶段（第一阶段生化需氧量）和硝化阶段（第二阶段生化需氧量）。

化学需氧量(COD) : 在一定的严格条件下，水中有机污染物被强氧化剂氧化所消耗的氧化剂量，用氧量(mg/L)表示。

总有机碳(TOC)与总需氧量(TOD)、油类污染物b无机性指标：植物营养元素、pH、重金属等3）生物性指标：细菌总数、大肠杆菌3水体自净:污染物排入水体后，经过物理、化学、生物的作用，污染物浓度降低或总量减少，受污染水体部分地或完全恢复原状的现象。

分类：物理自净：由于稀释、扩散、沉淀等作用。

化学自净：氧化还原、合成、吸附、凝聚、中和等。

生物自净：由于水生生物，特别是微生物的降解作用。

4污水处理基本方法：按原理可分为物理法、化学法、物理化学法和生物法。

（1）物理法：筛滤法、过滤法、沉淀法、上浮法、气浮法。

（2）化学法：中和、混凝、电解、氧化还原法。

（3）物理化学法：吸附、离子交换法、吹脱和膜分离（4）生物法：a好氧生物法：活性污泥法、生物膜法及其变形等；b厌氧生物法：厌氧接触法、厌氧生物滤池、厌氧生物转盘等（1）一级处理—预处理或前处理：去除效果：EBOD30%，ESS 50%功能：调节水质、水量、水温，有利于后续的生物处理。

主要去除污水中呈悬浮状态的固体污染物质和油类。

去除大的颗粒状有机物，减轻后续生物处理的负担。

主要方法：物理法、化学法、物化法。

沉砂、沉淀、气浮、除油、中和、调节、加热或冷却等。

（2）二级处理—生物处理：去除效果：EBOD 85~90%，ESS90%功能：主要去除胶体和溶解状态的有机污染物质，保证出水达标排放；方法：——去除有机物的主体是微生物主要是各种形式的生物处理法好氧生物法：活性污泥法及其变形、生物膜法等；厌氧生物法：厌氧接触法、厌氧生物滤池、厌氧生物转盘等（3）三级处理—深度处理a 目的：去除二级处理出水中残存的SS、有机物；或脱色、杀菌；或脱氮、除磷——防止水体富营养化。

b方法：物化法——超滤、混凝、活性炭吸附、臭氧氧化、加氯消毒等；生物法——生物脱氮除磷、生物陶粒、生物活性炭、曝气生物滤池等5废水生物处理的对象主要是：三大类污染物：a絮凝和去除废水中不可自然沉淀的胶体状有机物(1nm~100nm)b去除（降解）废水中的溶解性有机物；c去除营养元素氮和磷6二次沉淀池：1）活性污泥和水分离，保证净化水的出水水质；2）得到浓缩污泥，一部分保证污泥回流；另一部分作为剩余污泥排出系统。

污泥回流系统：1）维持曝气池内的污泥浓度，活性污泥需要回流；2）回流比的改变，可调整曝气池的运行工况。

剩余污泥排走系统：1）维持活性污泥系统的正常运行，必须定期排泥;2）为了使曝气池内经常保持高度活性的活性污泥。

3）去除有机物的重要途径之一。

供氧系统：1）为好氧微生物提供代谢所需的溶解氧2）使得活性污泥处于悬浮状态7活性污泥降解有机物分为两个阶段：吸附阶段、稳定阶段8活性污泥微生物组成：好氧菌、真菌、原生动物以及后生动物；活性污泥生化性能:活性污泥的含水率：99.2-99.8%；固体物质的组成：0.2~0.8%固体物质的组成1）微生物群体（Ma）2）微生物内源代谢的残留物（Me）3）吸附的难于生物降解的有机物（Mi）4）无机物质（Mii）9活性污泥的性能指标：（1）混合液悬浮固体浓度（MLSS）（污泥浓度）普通活性污泥法，曝气池内悬浮固体浓度常控制在2～3g/L（2）混合液挥发性悬浮固体浓度（MLVSS）单位：mg/L；MLVSS/MLSS一般为0.75～ 0.85（3）污泥沉降比（SV）定义：取一定量曝气池中悬浮状态的混合液，在量筒中静置30分钟，其沉淀污泥与原混合液的体积比，一般以%表示；正常范围：20-30%（4）污泥体积指数（SVI） SVI=SV ×10/MLSS10、曝气池的BOD ——容积负荷：1）BOD ——进水容积负荷 :单位曝气池容积（m3），在单位时间（1d）内，能够接受，并将其降解到预定程度的进水有机污染物量（BOD）。

Nv=Q X Si / V KgBOD5/m3.d 2）BOD ——去除容积负荷：单位曝气池容积（m3），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的去除量（BOD）。

1）BOD—进水污泥负荷:指曝气池内，单位重量（kg）活性污泥，在单位时间（1d）内能够接受，并将其降解到预定程度的进水有机物量（BOD）。

2）BOD—去除污泥负荷：指曝气池内，单位重量（kg）活性污泥，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的去除量（BOD）。

11活性污泥增殖曲线分为四个时期：1) 适应期2) 对数增殖期3) 减速增殖期4) 内源呼吸期适应期1）定义：活性污泥微生物处于驯化阶段，微生物在新的环境条件、污水水质情况下需要一个短暂的适应过程；2）活性污泥微生物的变化：a 微生物不进行繁殖，数量基本没有变化；b适者生存，菌体体积增大；c酶系统相应调整；d新的变异；等。

3）水质指标基本无变化。

对数增殖期aF/M值高( 2.2 kgBOD5/kgMLSS.d) ——有机底物丰富，营养物质不是微生物增殖的控制因素；b微生物的增值速率与有机基质浓度无关，呈零级反应，只受微生物自身生理机能的限制；c微生物以最高速率对有机物进行摄取（去除有机物能力很强），并以最高速率增殖，合成新细胞；d由于微生物的代谢速率极高，需氧量很大；e活性污泥具有高的能量水平，微生物的活动能力很强，污泥质地松散，不易形成较好的絮凝体，沉淀性能不佳；f一般不采用此阶段作为运行工况。

（例外：高负荷活性污泥法）减速增殖期aF/M值下降到一定水平后，有机物的浓度成为微生物增殖的控制因素；b微生物的增殖速率与剩余的有机物量呈正比，为一级反应；有机底物的降解速率也开始下降；c微生物的增殖速率在逐渐下降，活性污泥的量持续增长并最终达到最高；d营养物质不再丰富，活性污泥的能量水平低下，絮凝体开始形成，凝聚、吸附以及沉淀性能均较好；e有机物已基本去除，出水水质有较大改善，且整个系统运行稳定；f大多数污水厂曝气池的运行工况。

内源呼吸期aF/M值下降到最低值并保持一常数，微生物已不能从周围环境中获得满足自身需要的有机物，靠分解代谢自身的营养物质以维持生命活动。

b在本期之初内源呼吸的速率超过合成速率，因此从整体上来说，活性污泥的量在减少，最终所有的活细胞将消亡，而仅残留下内源呼吸的残留物；c营养物质消耗殆尽，能量水平极低，沉降性能良好，但凝聚性较差，污泥量少，污泥的无机化程度较高，处理水质良好；d一般不采用这一阶段作为运行工况。

（例外：延时曝气法12活性污泥法的运行方式1) 传统活性污泥法；2) 阶段曝气活性污泥法；3) 吸附—再生活性污泥法；4) 完全混合活性污泥法；5) 延时曝气活性污泥法；6) 高负荷活性污泥法；7) 纯氧曝气活性污泥法；8) 浅层低压曝气活性污泥法；9) 深水曝气活性污泥法；10) 深井曝气活性污泥法。

一、传统活性污泥法：污水和回流污泥形成的混合液在池内呈推流式从池首流至池的末端。

有机污染物：有机污染物浓度沿池长逐渐降低。

活性污泥：经历了从池首端的对数增长期，经减速增长期到池末端的内源呼吸期的完全生长阶段。

溶解氧：需氧量也是沿池长逐渐降低，但供氧量是均匀的（通过等距离均匀布置扩散器）。

因此，在池首端可能出现溶解氧浓度低，甚至出现厌氧，在池末端溶解氧有剩余的情况。

活性污泥对有机污染物的降解在曝气池内经历了吸附阶段和代谢阶段的完整过程。

主要优点： a. 处理效果好，BOD5的去除率可达90~95%，出水水质好；b. 适于处理净化程度和稳定程度要求较高的污水。

主要问题：a. 对进水水质、水量变化的适应性较低，对冲击负荷的适应性较弱；b. 为了避免池首端形成厌氧状态，不宜采用过高的有机负荷，因而池容较大，占地面积较大；c. 需氧速度沿池长是降低的，在池末端可能出现供氧速率高于需氧速率的现象，会浪费动力效率—（可以采取渐减供氧方式）。

二、完全混合活性污泥法：活性污泥法特征：污水在曝气池内分布均匀，池内水质、微生物数量和组分基本一样，可以通过对F/M的调节，使反应器内的有机物降解反应控制在最佳状态；曝气池内混合液的需氧速度均衡，动力消耗低于推流式曝气池。

优缺点：优点：废水和回流污泥进入曝气池立即被池内的大量混合液稀释，所以抗冲击负荷的能力强和减少有毒物质的影响，适合于处理较高浓度的有机工业废水。

缺点：连续出水时可能产生短流，出水水质不及推流式。

13曝气作用：供氧、搅拌曝气方式：1. 鼓风曝气系统2. 机械曝气装置（纵轴表面曝气机、横轴表面曝气器）3. 鼓风+机械曝气系统14双膜理论：污水生物处理领域中广泛应用的气体传递理论。

这一理论的基本点可归纳如下：在曝气过程中，氧分子通过气、液界面由气相转移到液相的过程中（1）在气、液两相接触的界面两侧存在着处于层流的气膜和液膜，在其外侧分别是气相和液相的主体（紊流）。

（2）在气、液两相中，不存在传质阻力，气体分子从气相主体传递到液相主体的阻力，主要存在于气膜和液膜中。

（3）在气膜中存在氧的分压梯度，液膜中存在氧的浓度梯度，都是氧转移的推动力。

（4）气膜中氧分子的传递动力很小，界面处的溶解氧浓度值是氧分压为p条件下的饱和浓度值。

（5）氧难溶于水，因此氧转移主要阻力主要来自液膜，O2通过液膜的转移速率是氧扩散转移全过程的控制速率。

13曝气设备：鼓风机、管道系统、空气扩散装置14氧的利用率（EA）：又称氧转移效率，是指通过鼓风曝气系统转移到混合液中的氧量占总供氧量的百分比（%）；充氧能力（R0）：通过表面机械曝气装置在单位时间内转移到混合液中的氧量（kgO2/h）；动力效率（Ep）：每消耗1度电转移到混合液中的氧量（kgO2/kw.h）。

15扩散器的类型：微气泡扩散器、中气泡扩散器、小气泡扩散器16生物膜法的主要特点（1）微生物方面的特征：生物膜中的微生物与活性污泥中的大致相同，主要有细菌、真菌、藻类、原生动物和后生动物等。

1) 微生物种类多样化；2) 生物膜上微生物的食物链较活性污泥法长；在生物膜上，动物性营养一类所占比例较大，微型动物存活率较高，捕食性的纤毛虫、轮虫类、线虫类、寡毛类和昆虫等。

——污泥量少于活性污泥处理系统。

3) 各段具有优势菌种；多分段进行，每段都繁衍与进入本段污水水质相适应的微生物，形成优势种属，有利于有机物的降解和微生物新陈代谢的充分发挥。