第三章废水生物处理

染物 易于生物降解的有机污 有机污染物 染物 难于生物降解的有机污 污染物质 污染物 无直接毒害作用的无机 无机污染物有直接毒害作用的无机 污染物
♦ 易于生物降解的有机污染物（耗氧有机物）：有机污染 物进入水体后，在好氧微生物的作用下进行分解转化， 如：蛋白质、脂肪等自然生成的有机物 。
去除营养元素氮和磷
（二）、废水生物处理的重要性： 城市污水中约有60%以上的有机物只有用生物 法去除才最经济； 废水中氮的去除一般来说只有依靠生物法；
目前世界上已建成的城市污水处理厂有90%以 上是生物处理法； 大多数工业废水处理厂也是以生物法为主体的。
其处理废水的费用低廉，运行管理方便，这种方 法已广泛用作生活污水及工业有机废水的二级处
理。
七、生物处理的优点： （1）效率高 普通活性污泥水处理厂，每天1m3曝气池能转换1-2kg干有机物，100 倍于森林。 (2)效果好
增加，直至耗氧速率等于复氧速率，DO浓度最低点处，亏氧量最大， 称为临界亏氧点或氧垂点；
第二段，复氧速率超过耗氧速率，水中溶解氧开始回升，亏氧量逐
渐减少，直至转折点； 第三段，溶解氧含量继续回升，亏氧量继续减少，直至恢复到排污口 前的状态。污水排入后，DO曲线呈悬索状下垂，故称氧垂曲线； BOD5曲线呈逐步下降状，直至恢复到污水排入前的基本浓度。
CW——污水中某种污染物的浓度，mg/L；
CR——河水中该污染物的浓度，mg/L；
q——污水流量m3/s；
Q——河水流量m3/s；
α ——混合系数，α =Q混/Q
的河水流量）。
河流水文条件；排放口到计算断面的距离有关
（Q 混为参与混合
α是河水与污水的流量比；污水的排放口位置、形式；
（三）、水体污染过程（氧垂曲线及氧垂曲线方程）
或化学物质溶解到水中，这是降低癌症死亡率和心血
管病发病率的一个关键性因素。

饮用水应满足以下几个递进性要求： 没有污染，不含致病菌、重金属和有害化学物质 含有人体所需的天然矿物质和微量元素 生命活力没有退化，呈弱碱性，活性强等

第三章 废水生物处理技术
饮水与健康 如果饮用水中有中等含量的总溶解性固体(大约300毫 克/升)，属硬水、偏碱性，每升含有15毫克的二氧化 硅，癌症的死亡人数就会减少10%～15%。
科学家发现，喝含二氧化硅越高的水，患癌症的人越
少；当水是硬水时，癌症发病率就低。
另外，偏碱性水不会将水管上的重金属(如铅、镉之类)
由于水质的污染，污水已成为人类健康的隐形杀手，世界卫生组织 （ WHO ）调查显示： * 全世界 80% 的疾病是由于饮用水被污染造成的； * 全世界 50% 儿童的死亡是由于饮用水被污染造成的； * 全世界每年有 2500 万儿童，死于饮用被污染

据全国饮用水源调查，我国约7亿人饮用大肠杆菌超标水，1.64亿人 饮用严重有机污染的水，有7700万人饮用高氟化物水，约3000万人饮 用高硬度水，1.6亿人饮用耗氧量高的水，而这些数据每年呈上升趋 势。
k1 L0 (10k1t 10k2t ) D0 10k2t k 2 k1
dt
1.3 水体污染与自净 式中：D0——开始时（起点、受污点）水中的亏氧量
（mg/L） Dt——t时刻水中的亏氧量（mg/L） t——污水与河水混合液流至计算断面的时间（日）
L0——开始时（起点）的BODu（污水与河水混合液的值） （mg/L） k1——耗氧常数 k2——溶氧常数
②推算确定最大缺氧点即氧垂点的位置及到达时间， 并依此制定河流水体防护措施。 ③按氧垂曲线方程计算，在氧垂点的溶解氧含量达不 到地表水最低溶解氧含量要求时，则应对污水进行 适当处理。故该方程式可用于确定污水处理厂的处 理程度。
2、氧垂曲线
水体的氧平衡（氧垂曲线）
第一段耗氧速率大于复氧速率，水中溶解氧含量大幅度下降，亏氧量
第一节 污水的指标及处理种类
一、 原水中的杂质 1、来源：自然循环、社会循环 生活污水 工业废水 降水
2、分类：按杂质在水中存在状态（尺寸大小分类） （1）悬浮物 1μm~ （肉眼）浑浊 （2）胶体 10nm~100nm 浑浊（显微镜） （3）溶解物 0.1nm~1nm 透明
二、污染物分类（按化学性质分）
TOC、TOD等综合指标，以及专项指标如挥发酚、醛、 酮等描述污染程度。
（二）无机污染物指标
1、固体物质： 包括不溶性、难溶性和可溶性固体。固体物质的 存在，可能会堵塞管道、磨损管道；给水处理带来 困难；影响水面复氧。
悬浮固体（大于 .1um，水样过滤所得滤渣， 105 ~ 1100 C烘干至恒重后的重量） 0 在 总固体胶体（ .001~ 0.1um，水样过滤后，存在于 0 滤液中的固体） 溶解固体（溶解性有机 物及无机盐。水样过滤 后，存在于滤液中的固 体）
曲线陡，b点叫
五、污水处理
污水处理：采用各种手段将污水中的污染物分离出来或 使其转变为无害物质，从而使污水得到净化。 污水处理的原则 1、改革工艺减少污水量 2、尽量回收利用，变废为宝 3、全面考虑，妥善处理 4、尽量采用先进技术，并在经济上合理
（一）
废水处理程度的分级
气浮反渗透 物理法：沉淀、过滤、 氧化还原 化学法：混凝、中和、 换、反渗透、电解、电 渗析 1、 按作用原理分物化法：吸附、离子交 好氧 生物法： 厌氧
四、有机物的污染与自净
♦ 水体自净 ♦ 河流水体自净数学模拟 ♦ 水体污染过程（氧垂曲线及氧垂曲线方程）
（一）、水体自净：污水中污染物在水体内通过一系
列的物理、化学、物化、生化反应，被分离或分解， 从而使水体恢复到原有状态的过程。 物理过程：沉淀、挥发、稀释、扩散 化学及物化过程：氧化、还原、中和、吸附、凝聚
2.按处理程度：
一级处理——预处理或前处理；
二级处理——生物处理；

三级处理——深度处理
处理过程
预处理
城市污水处理典型工艺流程
一级处理 （物理处理）
格栅 沉砂池
初沉池
二级处理 （生物处理）
生物处理 二沉池 设备
消毒 排放或三 级处理 沼气利用 污泥 利用
原污水
污水流程 污泥流程 消化气(沼气) 污泥浓缩池 脱水和干 污泥消化池 燥设备
（3）氧垂曲线方程（菲里普斯方程）——水体生化自
净规律
A、水中亏氧量变化的速度（耗氧速度与溶氧速度的代 数和） dD k1 L k 2 D （消耗的氧减去溶解的氧即为 实际亏的氧） 解此一阶线形方程，并代入：t=0时，Dt=D0 ；L=L0 。 t=t时，L=Lt 得： Dt ——再曝气方程式（氧垂曲线方程，菲里普斯方程）
4、色度、臭味 5、生化指标：大肠菌群数（值）（每升水样中所含大肠菌群 的数目以个/L计）与大肠菌群指数（查出一个大肠菌群所 需的最少水量以mL计）；病毒；细菌总数（大肠菌群数、
病毒、病原菌及其他细菌数的总和，以每毫升水样中细菌
菌落总数计） 6、有直接毒害作用的无机污染物：用CN- 、As、Hg、Cd、Cr、 Pb专项指标描述。
♦
难于生物降解的有机污染物：主要是人工合成物 质，化学稳定性强，对人体有毒害作用。如农药
（DDT、六六六、有机氯农药等）、醛、酮、酚以
及聚氯联苯、芳香族氨基化合物、高分子合成聚 合物（塑料、合成橡胶、人造纤维等）、染料等。
♦ 无直接毒害作用的无机污染物：主要指颗粒物；酸、碱及无 机盐；N、P等植物营养物质。
三级处理：通过活性碳吸附，臭氧消毒和生物脱 除等方法去除氮磷营养盐、难降解物质、病原体 等。控制富营养化或达到使废水能够重新回用。 二级处理中的单一方法， 常不能去除废水中的氮、 磷元素，需要用几种方法组合。
污泥处理：将处理过程产生的污泥经过脱水、稳 定和处置。
六
生物处理的目的和重要性
（一）、废水生物处理的目的： 絮凝和去除废水中不可自然沉淀的胶体状固体物 稳定和去除废水中的有机物
污泥处理

预处理：去除粗砂粒和大的固体物，漂浮物和油污。
一级处理：筛滤，重力沉淀和浮选，悬浮固体以污泥的形式 除去，去除70—80%的悬浮固体，25—40%的BOD5.达不到排 放标准
二级处理：生物法和絮凝法。主要利用构筑物内或特定外境 中的微生物去除水中溶解的或胶体态的有机物。去除80— 95%的BOD5，使城市污水BOD5下降到30mg/L以下。出水浓度 20mg/l-30mg/l，一般可排放。
♦ 有直接毒害作用的无机污染物：主要指毒性强、作用快的， 国际公认的6大毒性物质（氰化物、砷化物、Hg、Cd、Pb 、 Cr）。
三、水质污染指标(有机污染物指标 、无机污染物指标 )
（一）有机污染物指标
生化需氧量BOD
、化学需氧量COD 、总需氧量TOD、
总有机碳TOC、难于生物降解的有机污染物采用COD、
生活污水中占 %） 70 挥发性固体（有机物， 悬浮固体 水中占30%） 灰分（无机物，生活污
2、pH值：
污水有酸性、碱性的，酸性污水腐蚀管道，污水的酸碱性
破坏生化反应。
生活污水：中性或弱碱性；工业废水：要求排放在6.5~8.5。
3、N、P等植物性营养物质：导致水体富营养化。 污染指标：总氮（TN）、氨氮（NH3-N）、硝态氮（NO3-N）、 亚硝态氮（NO2-N）、总磷（TP）、磷酸盐（PO43-）
耗氧有机物的污染过程：耗氧有机物进入水体后，由
于DO不断被消耗（耗氧），有机物量逐渐减少，微
生物量得到增殖，同时大气中的氧气不断向水中补
充（复氧），最终使有机物量、DO达到新的平衡。
1、氧垂曲线方程 美国学者斯蒂特一菲里普斯(Streeter，Phelps)于 1925年对耗氧过程动力学研究分析后得出：当河流 受纳有机物后，沿水流方向产生的输移有机物量远 大于扩散稀释量，当河水流量与污水流量稳定，河 水温度不变时，则有机物生化降解的耗氧量与该时 期河水中存在的有机物量成正比，即呈一级反应， 属一维水体水质模型。