水污染控制工程

第九章、绪论

1、水污染控制工程的定义：应用工程学的方法对水质进行控制以达到消除污染和恢复水的原有状态。

污水的类型：生活污水、工业废水、初期污染雨水、城镇污水

2、水的循环：自然循环、社会循环

3、污水的化学指标：有机物指标：生化需氧量、化学需氧量、总有机碳、总需氧量

无机物指标：重金属:汞、镉、铅、铬、镍、砷、铜、锌、 钴、锡

4、水体富营养化：水体中过多的氮、磷，使得藻类植物、浮游生物大量繁殖，造成水中溶解氧的急剧变化。

5、 水体净化：物理净化、化学净化、生物净化

6、氧垂曲线：在污染河流中溶解氧曲线呈下垂状

7、污水出路：返回到自然水体、再生利用

8、水环境质量标准：地表水环境质量标准、海水水质标准、地下水质量标准

9、污水排放标准：国家排放标准、行业排放标准、地方排放标准

第十章、污水的物理处理

1、格栅的作用：用来截留污水中较粗大的漂浮物和悬浮物，防止堵塞和缠绕水泵机组及管道阀门，减少后续处理产生的浮渣，并保证污水处理设施的正常运行。

2、污水处理的概念：利用物理、化学、生物及物理化学的方法对污水进行处理，以去除污水中的无机和有机物。

3、格栅的设计：包括格栅的形式、尺寸、水力、栅渣量。

4、沉淀法的几个应用

★污水处理系统的预处理---沉砂池

★污水的初级处理---初沉池

★生物处理后的固液分离---二沉池

★污泥处理阶段的污泥浓缩---污泥浓缩池

·沉砂池：用以去除污水中的无机易沉物。

·初次沉淀池：较经济地去除污水中悬浮固体，同时去除一部分呈悬浮状态的有机物，以减轻后续生物处理构筑物的有机负荷。

·二次沉淀池：用来分离生物处理工艺中产生的生物膜、活性污泥等，使处理后的水得以澄清。 ·污泥浓缩池：将来自初沉池及二沉池的污泥进一步浓缩，以减小体积，降低后续构筑物的尺寸及处理费用等。

5、沉淀类型：自由沉淀、絮凝沉淀、区域沉淀或成层沉淀、压缩沉淀

6、自由沉淀理论的三点假设

①颗粒为球形 ②沉淀过程中颗粒的大小、形状、质量等不变

③颗粒只在重力作用下沉淀，不受器壁和其他颗粒影响

7、斯托克斯公式

8、沉淀池的四个区域分为：进口区域、沉淀区域、出口区域、污泥区域四个部分

9、表面水力负荷：Q/A——反映沉淀池效率的参数， 一般称为沉淀池的表面水力负荷，或称沉淀池的溢流率，常用符号q表示，它的物理意义是：单位面积的沉淀池在单位时间内通过的流量，单位是m3/（m2·h）。

10、沉砂池的目的和作用：从污水中去除砂子、煤渣等相对密度较大的无机颗粒，以免影响后续处理构筑物的正常运行。

11、沉砂池的形式：平流式沉砂池、曝气沉砂池、旋流式沉砂池等

12、短流：在污水处理了过程中，由于水量的急剧减少，导致后续工艺无法正常进行的现象。

超流：在污水处理过程中，由于水量已经超过所需水的设计量，造成污水外溢，使一部分污水无法进行处理的现象。

13、初沉池：级污水处理系统的主要处理构筑物，或作为生物处理中预处理的构筑物。

二沉池：设在生物处理构筑物的后面，用于沉淀分离活性污泥或去除生物膜法中脱落的生物膜。

14、沉淀池的形式：平流式、竖流式、辐流式

15、破乳：若能消除乳化剂的作用，乳化油剂可转化为可浮油，称为破乳

16、气浮池的定义：气浮池是提供一定的容积和池表面积，使微气泡与水中悬浮颗粒充分混合、接触、粘附，并使带气颗粒与水分离的构筑物。

17、气浮池的类型：电解气浮法、分散空气气浮法 、溶解空气气浮法 （又分为真空气浮法、加压溶气气浮法）。

·溶解空气气浮法：在一定压力下让空气溶解于水中，然后在减压条件下析出溶解空气，形成微小气泡。 2LSS181dgu·加压溶气气浮法：空气在加压条件下溶解于水，然后通过降至常压而使过饱和溶解的空气以微小气泡形式释放出来。

18、压力溶气气浮法系统的组成

·压力溶气系统（加压水泵、压力溶气罐、空气供给设备、附属设备 ）

·空气释放系统（溶气释放装置、溶气水管路） ·气浮分离设备--气浮池

19、混凝剂：无机：铝盐、铁盐、明矾、氯化铁（Fe2+离子） 有机：聚丙烯酰胺

20、气固比α：溶解空气量A与原水中悬浮固体含量S的比值。

第十一章污水生物处理的基本概念和生化反应动力学基础

1、污水生物处理：是利用自然界中广泛分布的个体微小、代谢营养类型多样、适应能力强的微生物的新陈代谢作用，对污水进行净化的处理方法。

2、分类：

◆根据参与代谢活动的微生物对溶解氧的需求不同分为

·好氧生物处理：（1）概念：是在水中存在溶解氧的条件下（即水中存在分子氧）进行的生物处理过程。【或】是污水中有分子氧（游离氧）存在的条件下，利用好氧微生物（包括兼性微生物，但主要是好氧细菌）降解有机物，使其稳定、无害化的处理方法。

（2）在废水处理工程中，好氧生物处理法有活性污泥法和生物膜法两大类。

（3）优点：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。

缺点：目前对中、低浓度的有机废水，或者说BOD5浓度小于500mg/L的有机废水，基本上采用好氧生物处理法。

·缺氧生物处理：是在水中无分子氧存在，但存在如硝酸盐等化合态氧的条件下进行的生物处理过程。

·厌氧生物处理：（1）概念：是在水中既无分子氧又无化合态氧存在的条件下进行的生物处理过程。【或】是在没有分子氧及化合态氧存在的条件下，兼性细菌与厌氧细菌降解和稳定有机物的生物处理方法。

（2）对于有机污泥和高浓度有机污水（一般BOD5≥2000mg/L）可采用厌氧生物处理法。

（3）优点：由于废水厌氧生物处理过程不需另外提供电子受体，故运行费用低。此外，它还具有剩余污泥量少、可回收能量（CH4）等优点。

缺点：反应速度较慢，反应时间较长，处理构筑物容积大等。通过对新型构筑物的研究开发，其容积可缩小，但为维持较高的反应速率，必须维持较高的反应温度，故要消耗能源。 ◆根据微生物生长方式不同分为：悬浮生长法：典型代表——活性污泥法

附着生长法：典型代表——生物膜法

3、底物：污水中可被微生物通过酶的催化作用而进行生物化学变化的物质称为底物或基质。

或者更确切地说，一切在生物体内可通过酶的催化作用而进行生物化学变化的物质称为底物

4、发酵：是指微生物将有机物氧化释放的电子直接交给底物本身未完全氧化的某种中间产物，同时释放能量并产生不同的代谢产物。

6、呼吸作用：微生物在降解底物的过程中，将释放出的电子交给NAD(P)+（辅酶Ⅱ）、FAD（黄素腺嘌呤二核苷酸）或FMN（黄素单核苷酸）等电子载体，再经电子传递系统传给外源电子受体，从而生成水或其他还原型产物并释放能量的过程。

分类：

好氧呼吸：以分子氧作为最终电子受体的称为好氧呼吸。

缺氧呼吸：以氧化型化合物作为最终电子受体的称为缺氧呼吸。

7、生物脱氮：是含氮化合物经过氨化、硝化、反硝化后，转变为N2而被去除的过程。

污水生物脱氮处理过程中氮的转化主要包括氨化、硝化和反硝化作用。其中氨化可在好氧或厌氧条件下进行，硝化作用是在好氧条件下进行，反硝化作用在缺氧条件下进行。

·同化作用：生物处理过程中，污水中的一部分氮（氨氮或有机氮）被同化成微生物细胞的组成成分，并以剩余活性污泥的形式得以从污水中去除的过程。

8、生物除磷：最基本的原理：是在厌氧—好氧或厌氧—缺氧交替运行的系统中，利用聚磷微生物具有厌氧释磷及好氧（或缺氧）超量吸磷的特性，使好氧或缺氧段中混合液磷的浓度大量降低，最终通过排放含有大量富磷污泥而达到从污水中除磷的目的。

9、微生物的生长过程——微生物生长曲线图P88：按微生物生长速率，其生长过程可分为四个时期：延迟期（适应期）、对数增长期、稳定期（减速增长期）、衰亡期（内源呼吸期）

10、影响微生物生长的环境因素：主要是：营养、温度、pH、溶解氧以及有毒物质

11、莫诺特方程式 P94

式中：S——限制微生物增长的底物浓度，mg/L；

μ——微生物比增长速率，即单位生物量的增长速率； SkSsmax μmax——μ在限制增长的底物达到饱和浓度时的最大值；

Ks——饱和常数，即μ=½μmax时的底物浓度。

作图法求Ks、μmax P94~95

12、.劳--麦方程 P96 11—24

式中：r——和rmax为底物的比降解速度及其最大值；S为底物浓度；Ks为饱和常数。

第十二章活性污泥法

1、活性污泥法（是天然水体自净过程的模拟）

·活性污泥的概念：由细菌、菌胶团、原生动物、后生动物等微生物群体及吸附的污水中有机和无机物质组成的、具有一定活力的、具有良好的净化污水功能的絮绒状污泥。

·活性污泥法的概念

2、活性污泥

·组成：Ma：有活性的微生物； Me：微生物自身氧化残留物；

Mi：吸附在活性污泥上不能被微生物所降解的有机物； Mii：无机悬浮固体。

·评价方法：

（1）污泥沉降比SV%：曝气池混合液静止30min后沉淀污泥的体积分数。

（2）污泥体积指数SVI：曝气池混合液沉淀30min后，每单位质量干泥形成的湿污泥时的体积，常用单位为mL/g。

（3）混合液悬浮固体浓度MLSS、混合液挥发性悬浮固体浓度MLVSS： MLSS指曝气池中单位体积混合液中活性污泥悬浮固体的质量，也称之为污泥浓度。它包括Ma、Me、Mi及Mii四者在内的总量。 MLVSS是指混合液悬浮固体中有机物的质量，它包括Ma、Me及Mii三者，不包括污泥中的无机物质。

(4)生物相观察

3、活性污泥法处理流程：包括曝气池、沉淀池、污泥回流及剩余污泥排除系统等基本组成SkSrrsmax)g/L(MLSS)mL/L(SVI活性污泥体积部分。

·回流污泥——沉淀池中的污泥大部分回流至曝气池，该部分污泥称为回流污泥，其目的是使曝气池内保持一定的悬浮固体浓度，也就是保持一定的微生物浓度。

·剩余污泥——曝气池中的生化反应导致微生物的增殖，增殖的微生物通常从沉淀池底泥中排除，以维持活性污泥系统的稳定运行，从系统中排除的污泥叫剩余污泥。

4、活性污泥法曝气反应池的基本形式：主要分为推流式、完全混合式、封闭环流式及序批式四大类。 SBR——序批式反应池； SBR法——序批式活性污泥法

5、污泥泥龄（θc或SRT）：实质就是曝气池中的活性污泥全部更新一次所需要的时间；

【或】处理系统中微生物的平均停留时间。

6、传质过程：物质从一相传递到另一相的过程，称之为物质的传递过程，简称传质过程。

7.曝气设备：主要分为鼓风曝气和机械曝气两大类。

8、曝气池容积设计计算

1.有机物负荷法

----有机物负荷通常有两种表示方法：活性污泥负荷（简称污泥负荷）和曝气池容积负荷（简称容积负荷）。

·污泥负荷（F/M）——是指单位质量活性污泥在单位时间内所能承受的BOD5量。

其中 F——基质的量；M——微生物总量。

容积负荷——是指单位容积曝气池在单位时间内所能承受的BOD5量。

2. 污泥泥龄法

计算曝气池容积