1、 环境工程第 1 章 污水水质和污水出路一 污水水质指标有物理、化学、生物三大类水质指标：表示水中杂质的种类、成分和数量，是判断水质是否符合要求的具体衡量标准。1 有机性污染物指标：生物化学需氧量 （BOD） 、化学需氧量（COD） 、总需氧量 TOD 和总有机碳 TOC、油类污染物 和 酚类污染物。有机性污染物指标：有机污染物在微生物的作用下被降解要消耗水中的溶解氧。生物化学需氧量：在有氧的条件下，由于微生物（主要是细菌）的活动，降解有机物所需的氧量。化学需氧量：在酸性条件下，用强氧化剂（如重铬酸钾）将有机物直接氧化为 CO2，H2O。2 无机性污染物质及指标：植物营养物质 N，P、pH 值
2、 正常 6-9、重金属 3 生物性指标：细菌总数、大肠菌群。二 水质标准1 地表水环境质量标准：（见书本 36 页）2 污水综合排放标准：（见书本 38 页）三 水体的自净1 概念： 污染物在进入天然水体后，通过物理、化学和生物因素的共同作用，使污染物的总量减少和浓度降低，曾受污染的水体部分或与完全地恢复原状，这个现象称为水体的净化或水体的自净。2 持久性污染物的稀释扩散：w：原污水中的污染物浓度 q ：污水流量 h：河流中原有的该污染物浓度 Q：河水流量3 氧垂曲线：（成因和意义）第二章 污水的物理处理一 物理处理方法：隔滤法(阻力截留法)：格栅、筛网、过滤 ；重力法：自然沉淀、自然上浮、气
3、浮 ；离心分离：机械分离、水力分离；混凝澄清法。二 格栅：格栅由一组平行的金属栅条和框架组成。1 作用：A 防止阻塞水泵及沉淀池的排泥管 B 减轻后续处理构筑物的处理负荷2 格栅分类：A 按栅条的间距分：粗格栅（ 50100mm） 、 中格栅（1040mm） 、 细格栅（310mm ） 。B 按清渣方式分：人工清渣格栅 、机械清渣格栅（渣量0.2m3/d） 。3 格栅设计与计算：例：例:已知某城市污水处理厂的最大设计污水量为 0.2 立方米/秒，总变化系数 Kz=1.5，求格栅各部分尺寸？三 筛网处理毛纺、化纤、造纸等工业废水中的 1200mm 的纤维类杂物，筛孔：0.151mm四 沉淀1 分
4、类：自由沉淀 discrete ：颗粒在沉淀过程中为离散状态，它的形状、尺寸、质量均不改变，下沉速度不受干扰。絮凝沉淀 flocculent ：颗粒在沉淀过程中，它的尺寸、质量均会随着沉淀距离的增加而增大，它的沉速亦随之增加。区域（成层）沉淀 hundred ：在高浓度时，颗粒下沉受周围颗粒的干扰，颗粒间相对位置保持不变，有明显的泥水界面。压缩沉淀 compression ：颗粒在水中的浓度增高到颗粒互相接触，互相支撑，颗粒间隙中水分被挤出缝隙。2 作用：在重力作用下，依靠悬浮颗粒与水的密度差进行固液分离。3 理想沉淀池的条件：a 沉淀区过水断面上各点的水流速度均相等，水平流速 v；b 悬浮颗
5、粒在沉淀区等速下沉，下沉速度 u；c 在沉淀池的进口区，水流的悬浮颗粒均匀分布在整个过水断面上； d 颗粒一经沉到池底，即认为已被去除。五 沉砂池1 作用：去除较重的无机颗粒，起保护作用 a.保护后续处理构筑物，主要是防止堵塞和占据体积。 b 有利污泥输送，防止阀门、管道、水泵被磨损。2 组成：入流渠、出流渠、闸板、水流部分和沉砂斗。3 去处对象：沉砂池的功能是去除比重较大的无机颗粒，比如泥沙、煤渣等，比重大约是 2.65。4 设计：（见笔记）六 沉淀池1 分类：初次沉淀池、二次沉淀池。2 构造：进水区、出水区、沉淀区、缓冲区、污泥区及排泥装置等。3 按池内水流方向分为：平流式、辐流式和竖流式
6、。（1）平流式：污水水平流动，流速不变，长方形。 初沉池常采用（2）辐流式：中间进水，四周出水，水平流动，流速变化，一般为圆形。二沉池中采用多。 （3）竖流式：污水从池中中心导流筒下部流出，向呈竖直流动，一般为圆形。小污水处理厂或工业废水处理站采用较多。 A 平流式沉淀池设计内容：流入流出装置、沉淀区、污泥区、排泥和排浮渣设备选择。例：某城市污水厂 Qmax 为 0.5 立方/秒，设计人口 250000 人，采用链带式刮泥机，求单独沉淀池各部分尺寸。B 竖流式沉淀池：多用于小流量废水中絮凝性悬浮固体的分离。缺点：不利于自由沉淀，有利于絮凝沉淀C 辐流式沉淀池 ： 布水均匀，进水流速小。D 斜流
7、式沉淀池：沉淀效率高。 （去除率、原理、公式推导）七 化学混凝法对于特定的胶体， 电位是固定不变的，而 电位则随温度、pH 值及溶液中的反离子强度等外部条件而变化，是表征胶体稳定性强弱和研究胶体凝聚条件的重要参数。原理：胶体因 电位降低或消除，从而失去稳定性的过程称为脱稳。脱稳的胶粒相互聚集为微絮粒的过程称为凝聚。不同的化学药剂能使胶体以不同的方式脱稳和凝聚。2 压缩双电层：是指在胶体分散系中投加能产生高价反离子的活性电解质，通过增大溶液中的反离子强度来减小扩散层厚度，从而使 电位降低的过程。3 浮上法（气浮法）A 概念：通过某种方式产生大量的微气泡，使其与废水中密度接近于水的固体或液体微粒粘
8、附，形成密度小于水的气浮体，在浮力的作用下，上浮到水面，从而实现固液或液液分离。B 基本条件：（1）在水中产生足够数量的细微气泡（2） 使污染物形成悬浮体 （3）使气泡能够与悬浮粒子相粘附C 浮上法的类型：电解浮上法、分散空气浮上法、溶解空气浮上法、真空浮上法、加压溶气浮上法。D 亲水性颗粒的气浮体结合不牢，亲水性愈强，粘附就愈困难；疏水性颗粒容易与气泡粘附。第 3 章 水的生物化学处理方法1 污水的生物处理对象：污水中成溶解状态和胶体状态的有机污染物和某些有毒物质。2 生物处理方法分类：好氧法和厌氧法。好氧法的特点： 反应速度快，散发臭气少 适合处理 BOD 低的污水。厌氧法的特点：反应速度
9、慢，运行费用低，适合处理 BOD 高的污水。3 活性污泥微生物增殖也可以分为四个阶段：适应期、对数增殖期、减衰增殖期和内源呼吸期。（1）迟缓期（或停滞期）：活性污泥微生物对新的环境条件的适应过程。微生物没有增殖，却产生了质的变化，并产生了某些变异，微生物的酶系统也产生了适应新环境条件的变化。（2）对数（增殖）期：活性污泥质地松散，絮凝、吸附、对有机物的降解以及沉淀性能都不好。（3）减衰增殖期（或静止期）：有机底物的浓度下降，污泥浓度高，微生物开始衰亡。活性絮凝体形成，凝聚、吸附以及沉淀性能都有提高，污水处理水质较好并稳定（4）内源期：活性絮凝体形成速率提高，凝聚、吸附、降解以及沉淀性能大大提高
10、，污水处理水质良好且稳定。4 微生物生长环境 a 营养平衡 必须使 C、N、P 达到一定的浓度并保持一定的平衡关系（BOD5:N:P100:5:1 ）B 水温 影响微生物的生理活动 ,好氧处理中最佳温度 2030 C，一般控制在 1035 C。C pH 值D 溶解氧 影响好氧微生物活性，好氧生物处理的溶解氧以 24mg/L 为宜E 有毒物质 破坏细胞的正常结构，并使酶失去活性。第六章 污水的好氧生物处理活性污泥法1 活性污泥：向生活污水注入空气进行曝气，并持续一段时间后，污水中即生成一种絮凝体。这种絮凝体主要是有大量繁殖的微生物群体所构成，它们易于沉淀分离，并使污水得到澄清，这就是活性污泥。活
11、性污泥法则是以活性污泥为主体的生物处理方法。2 活性污泥由四部分物质所组成：（1）具有活性的微生物群体 (Ma)；（2）微生物自身氧化的残留物(Me)；（3）原污水挟入的不能为微生物降解的惰性有机物质(Mi)；（4）原污水挟入的无机物质(Mii)。3 表示活性污泥数量的指标A 混合液悬浮固体浓度（MLSS）：表示是混合液中活性污泥的浓度，即在单位容积混合液内，所含有的活性污泥固体物的总重量。MLSS=Ma+Me+Mi+Mii 混合液挥发性悬浮固体浓度（MLVSS）：混合液活性污泥中有机性固体物质的浓度。MLVSS=Ma+Me+Mi MLVSSMLSS 比值：较固定，一般生活污水为 0.75。
12、活性污泥的沉降与浓缩性能指标污泥沉降比 SV%：混合液在量筒内静置 30 分钟所形成沉淀污泥的容积占原混合液容积的百分率。污泥体积指数 SVI ：曝气池出口处混合液经 30min 静沉后，每克干污泥所形成的沉淀污泥所占的体积（ml） BOD 负荷：单位时间供给单位质量微生物的养料。 （Kg/Kg.d)污泥平均停留时间（污泥龄）污泥龄短，世代周期长的系统会被淘汰，吸附的有机物被氧化的量少，一部分来不及氧化的有机物就作为剩余污泥排出系统，需氧量少，排泥量大，能耗小，处理效果差；反之则相反。 回流比：影响曝气池中污泥的浓度。 活性污泥法的基本流程1）曝气池 在池中使废水中的有机污染物质与活性污泥充分
13、接触，并吸附和氧化分解有机污染物质。2）曝气系统曝气系统供给曝气池生物反应所必须的氧气，并混合搅拌作用。3）二次沉淀池 二次沉淀池用以分离曝气池出水中的活性污泥，它是相对初沉淀言的，初沉淀设于曝气池之前，用以去除废水中的粗大的原生悬浮物。悬浮物少时可以不设。4）污泥回流系统 这个系统把二次沉淀池中的一部分沉淀污泥再回流到曝气池，以供应曝气池赖以进行生化反应的微生物。5）剩余污泥排放系统曝气池内污泥不断增殖，增殖的污泥作为剩余污泥从剩余污泥排放统中排出。 活性污泥对有机物降解可分为两个阶段：1、 吸附阶段（微生物去除） 2、稳定阶段（微生物代谢） 。第七章污水的好氧生物处理生物膜法(好氧附着生长
14、系统） 生物膜法主要类型：生物滤池、生物转盘、生物接触氧化池、生物流化床 生物膜法主要优点：A 分段性有利于有机物的降解 B 对水质水量变化的适应性强 C 生物膜上能硝化脱氮 D动力费用较低 E 污泥量少、易分离。3 典型生物膜法流程4 生物滤池的机理：1）生物膜由好氧和厌氧两层组成。好氧层厚度为 2mm 左右，是主要的降解区。2）生物膜内部、生物膜与水层之间、流动水层与附着水层之间都存在着传质作用。(氧、有机物、产物)3）生物膜处在不断的生长、不断的脱落过程中。生物滤池的构造：滤床、布水设备、排水系统。理想滤料应具有的条件是：a.具有较高的比表面积，表面宜于生物膜附着 b.孔隙率要高、孔隙尺
15、寸较大 c.物理化学性质稳定，对微生物的增殖无危害作用 d.价格低廉5 普通生物滤池：污水量1000m3/d 的小城镇污水或有机性工业废水。优点：处理效果好，BOD5 去除率可达 90%， 出水 BOD5 在 25mg/L 以下。运行稳定缺点：1）占地面积大，处理量小 2）滤料易堵塞 3）环境卫生差（滤池蝇、喷嘴散发臭味）高负荷生物滤池：优点：均化和稳定水质；加速生物膜更新；净化环境缺点：导致难降解有机物累积，降低效率。生物滤池的流程：生物滤池系统基本上由初沉池、生物滤池、二次沉淀池组合而成，其组合型式有单级运行系统和多级运行系统。b 的处理水回流至生物滤池前，用以加强表面负荷c 生物滤池出水
16、直接回到生物滤池前，可加大表面负菏，又利用生物接种，促进生物膜更新d 不设二次沉淀池，滤池出水回流到初沉池前，加强初沉池生物絮凝作用，促进沉淀效果6 生物转盘：生物转盘是一种润壁型旋转式处理设备，生物膜附着在一组转动着的圆盘上特点：A、转盘上生长的微生物量很大，接触时间长，BOD5 负荷可达 1020g/m2(盘面)d，转盘水槽容积负荷达 1.53.0kg/m3d，高出活性污泥法一倍多。脱落污泥量少。B、对冲击负荷的适应力强C、工作可靠、不易堵塞、污泥不易膨胀、氧利用率高，适于处理流量小的工业废水。生物转盘的构造：转动部分：转盘、转动轴；固定部分：废水处理槽；传动部分：驱动装置7 生物接触氧化
17、优点：1）多采用蜂窝式或列管式填料，适合微生物繁殖 2）由于曝气作用，可保持较高的活性生物量3）较强的抗冲击负荷能力 4）污泥量少，运行维护方便易行。5）可用于脱氮脱磷缺点：布水曝气不易均匀，滤料间水流缓慢，接触时间长，水力冲刷力小，生物膜只能自行脱落；剩余污泥往往恶化处理水质；动力费高。生物接触氧化池的构造：池体、填料、曝气装置、进出水装置、排泥管。8 生物流化床 生物流化床是以砂、焦炭、活性炭等颗粒材料为裁体，裁体表面附着生物膜。充氧废水自下而上以一定速度流动，使载体处于流化状态，生物膜与废水充分接触，并降解废水中有机污染物。其优点是可防止生物膜引起的堵塞现象。第八章 污水的厌氧生物处理
18、1 优点： 1）处理成本低，特别是中等以上浓度（COD1500mg/L）废水；2）耗能少，并能产生大量的可燃气体以资利用；3）负荷高，设备占面积少，规模可大可小；4）剩余污泥量少；5）对营养物的要求低，可处理高浓度废水；6）菌种可在无营养或污水供给时保持较长时间的生物活性和沉降性能。2 缺点 ：1）出水的 COD 浓度高，原则上需要后续处理才能达到较高的排水标准；2）厌氧反应器初次启动过程缓慢，一般需要 812 周时间；3）对有毒物质敏感。3 厌氧生物处理的基本原理：污泥的消化阶段：液化阶段（酸化阶段）：pH 值下降，主要产物为有机酸，CO2，H2，NH3 等； 气化阶段（甲烷化阶段）：pH 值上升，主要产物 CO2，CH4，H2S 等。一步和两步厌氧生物处理：一步处理：所有阶段在一个反应器内进行两步处理：两个反应器：酸化反应器：水解和酸化（同微生物种群）甲烷反应器：产乙酸和甲烷化（产乙酸过程产生氢气，甲烷化过程消耗氢）第 9 章 城市污水的深度处理 qhw a 为单级直流系统，多用于低负荷生物滤池b、c、d 为单级回流系统，多用于高负荷生物滤池深度处理技术：
