水污染控制工程（下册）

1.污水水质指标 （08年面试题目）1.1 物理性指标  主要有： 温度，色度，嗅和味，固体物质。

1.2、污水的化学指标.

主要有：有机物，无机性指标（包括植物营养元素、PH值、重金属）

有机性指标主要包括：[07年复试题目]

(1)生化需氧量(BOD) : 水中有机污染物被好氧微生物分解时所需的氧量,它反映了在有氧的条件下．水中可生物降解的有机物的量。生化需氧量愈高，表示水中需氧有机污染物愈多。

   (2)化学需氧量(COD):  化学需氧量是用化学氧化剂氧化水个有机行染物时所消耗的氧化剂量，化学需氧量愈高，也表示水中有机物愈多。

   （3）总有机碳（TOC）:水样中所有有机物质的含碳量。

   （4）总需氧量（TOD）:当有机物全部被氧化时，碳被氧化为二氧化碳，氢、氮及硫则被氧化为水，一氧化氮、二氧化硫等，此时的需氧量即为总需氧量。

    （5）油类物质

   （6）酚类物质

1.3 生物性指标 

细菌总数：饮用水中，细菌的数量不超过100个/Ml

大肠菌数：在饮用水中，指标为3个/L

2、污水的物理处理（包括沉淀、过滤、浮上法）——浮上法

原理：水和废水的浮上法处理技术是将空气以微小气泡形式通入水中，使微小气泡与在水中悬浮的颗粒粘附，形成水—气—颗粒三相混合体系，颗粒粘附上气泡后，密度小于水即上浮水面，从水中分离出去，形成浮渣层。出此可知，浮上法处理工艺必须满足下述基本条件：①必须向水中提供足够量的细微气泡；②必须使污水中的污染物质能形成悬浮状态；③必须使气泡与悬浮的物质产生粘附作用。

3、污水的化学处理（包括中和、氧还、沉淀和混凝法）——混凝

混凝定义：向污水中投加化学药剂破坏胶体和悬浮颗粒形成的稳定分散体系，使其聚集为具有明显沉降性能的絮凝体，然后用重力沉降法分离。

混凝机理：[08年面试题]

①压缩双电层：向水中投加铁盐，铝盐等混凝剂后，提供大量反离子涌入扩散层甚至吸附层。φ电位不变，增加吸附层及扩散层中的正离子浓度，会使扩散层减薄，ξ电位降低，斥力下降，易发生凝聚。

②吸附电中和:与胶粒表面带电相反的胶粒或高分子和胶粒吸附中和部分电荷，使胶粒静电斥力降低，易与其他颗粒接近而互相吸附

③吸附架桥：三价铝盐或铁盐以及其他高分子混凝剂溶于水中，水解或聚缩形成链高分子聚合物，一端吸附胶粒后，另一端又吸附胶粒发挥架桥作用使微粒相互粘合絮凝。

④网捕作用：混凝剂水解生成沉淀物，沉淀物自身降解过程中，能集卷，网布水中的胶体颗粒。

4、污水的生物处理

4．1 好氧生物处理——生物膜法（包括生物转盘、生物滤池、生物接触氧化池[08年面试题）

1）.生物膜是高度亲水的物质，其外侧总有一层附着水层，附着水层中的有机物被微生物氧化消耗，浓度低于流动水层，有机物就会从流-附-生物膜被氧化分解，流动水层被净化，。O2也不断地从流-附-生物膜，供微生物呼吸，微生物的代谢产物沿向相反方向扩散，气体会溢出水面。

2）.随着有机物的降解，微生物不断增加，生物膜厚度增加，增加到一定程度，里层的生物膜得不到O2成为厌氧层，厌氧层增加到一定程度内侧得不到营养物质进入内源呼吸期，附着能力差，在外部水流剪切力作用下脱落，又开始生成新的生物膜。

生物膜法的几种处理设施有：生物滤池、生物转盘、生物接触氧化池、生物流化床。

4.2 好氧生物处理——活性污泥法

4.2.1 定义：[08年面试题]

活性污泥法是一种微生物呈絮凝状并悬浮在反应器中的处理工艺。这种呈絮体状的微生物聚集体叫活性污泥，它由好氧微生物（包括细菌、真菌、原生动物和后生动物）及其代谢和吸附的有机物、无机物组成。活性污泥法反应器一般称为曝气池，它的作用是使活性污泥与被处理污水进行混合，使微生物与污水中有机物在溶解氧浓度充足的环境下发生反应，从而使污水中有机物得到去除。

4.2.2 净化机理：

①吸附阶段：污水与活性污泥接触后的很短时间内，水中BOD迅速降低，由于絮状的活性污泥表面积很大，表面有多糖类粘液层，污水中悬浮的胶体被絮凝和吸附去除。

②氧化阶段：在有氧条件下，微生物将部分吸附阶段吸附的有机物氧化分解获取能量，另一部分合成新细胞，比吸附阶段慢很多。

③絮凝体形成与凝聚沉降阶段：氧化阶段合成的菌体有机物絮凝形成絮凝体，通过重力沉降从水中分离，使水得到净化。

4.2.3  微生物不同生长阶段活性污泥的特点：[08年面试题]

1）停滞期  停滞期是否存在或停滞期的长短，与接种活性污泥的数量、废水性质、生长条件等因素有关。

2）对数期  处于对数期的污泥絮凝性较差，呈分散状态，镜检能看到较多的游离细菌，混合液沉淀后其上层液混浊，用滤纸过滤时，滤速很慢。

3）静止期  处于静止期的活性污泥絮凝性好，混合液沉淀后上层液清澈，以滤纸过滤时滤速快。处理效果好的活性污泥法构筑物中，污泥处于静止期。

4)衰老期  处于衰老期的污泥较松散，沉淀性能好，混合液沉淀后上清液清澈，但有细小泥花，以滤纸过滤时，滤速快。

4.2.4 絮批式活性污泥法

优点  同其他活性污泥法工艺相比较，SBR具有以下优点：

（1）    构造简单，所需的处理设备少。整个处理过程都在同一池中完成，无需二沉池，污泥回流等设备。

（2）    运转灵活，可满足各种处理要求。在SBR法运行过程中，一个周期中各个阶段的运行时间、总停留时间、供气量等都可按照进水水质和出水要求加以调节。

（3）    活性污泥性状好，污泥产率低。由于SBR法在进水初期有机物浓度高，污泥絮体内部的菌胶团细菌也能获得充足的营养，所以有利于菌胶团细菌的生长，污泥结构紧密，沉降性能良好。此外在沉降期几乎是在静止状态下沉降，因此污泥沉降时间短，效率高。每个运行周期中有一个闲置期，污泥处于内源呼吸阶段，因此污泥产率较低。

（4）    脱氮效果好。SBR法系统可通过控制合适的曝气、停气时间为硝化细菌和反硝化细菌创造适宜的好氧、缺氧反硝化脱氮条件，此外反硝化细菌在闲置期还能进行内源反硝化，因此脱氮效果好。

SBR法的缺点如下：

①自动化程度要求高，管理水平技术要求含量高

②设备性能要求高，由于排水时间短（间歇排水时），并且排水时要求不搅动沉淀污泥层，因此需要专门的排水设备（滗水器），并且滗水器的要求很高。

③由于不设出沉池，易产生浮渣。

4.3——污水的厌氧生物处理 [08年面试题]

厌氧生化过程分别为：酸化阶段和气化阶段

酸化：不溶性有机物  细菌胞外酶水解  溶解性有机物（单糖肽）

                                            产酸菌

乙酸           乙酸菌         有机酸，醇，醛, H2 CO2

气化：    甲烷菌  72%                        甲烷菌  28%

CH4                                CH4

与好氧处理法比较，有以下优点：

①   应用范围广。好氧法因供氧限制一般只适应于中、低浓度有机污水的处理，而厌氧法既适用于高浓度，又适用于中、低浓度的污水处理。有些有机物对好氧生物处理法来说是难溶解的，但对厌氧生物处理是可降解的，如固体有机物、着色剂蒽醌和某些偶氮染料等。

②   能耗低。好氧法需要消耗大量能量供氧，曝气费用随着有机物浓度的增加而增大，厌氧法不需要充氧，而且产生的沼气可作为能源。

③   容积负荷高。通常好氧法的容积负荷为2—4KgBOD/(m3·d),而厌氧法为2—30 KgBOD/(m3·d)甚至以上。

④   剩余污泥量少，且其浓缩性，脱水性良好。好氧法每去除1KgCOD将产生0.4—0.6Kg生物污泥，而厌氧法去除1KgCOD只产生0.02—0.1Kg生物污泥，相当于好氧法的5%-20%。同时，厌氧生物污泥在卫生学和化学上都是稳定的。因此，污泥处理和处置简单、运行费用低，这些污泥甚至可作为肥料、饲料或饵料利用。

⑤   氨、磷营养需要量较少。好氧法一般要求BOD:N:P为100:5:1,而厌氧法的BOD:N:P为100:2.5:0.5 ，对氮、磷缺乏的工业废水所需投加的营养盐量较少。

⑥   厌氧处理过程中有一定的杀菌作用，可以杀死废水和污泥中的寄生虫卵、病毒等。

⑦   厌氧污泥可以常去贮存，厌氧反应器可以季节性或间歇性运转。与好氧反应器相比，在停止运行一段时间后，厌氧反应器能较迅速恢复正常运转。

但是，厌氧处理法也存在下列缺点：

①   厌氧微生物增殖缓慢，因而厌氧处理的启动时间比好氧长。

②   经处理后的水往往达不到排放标准，需要进一步处理，故一般在厌氧处理后需要串联好氧处理。

5．污水深度处理技术

污水的深度处理，又称三级处理，是进一步处理污水中氮和磷等能够导致水体富营养化的可溶性无机物等过程。（水体富营养化的原因和影响需要掌握）

5.1 污水深度处理单元技术

5.2 污水的生物脱氮

污水生物处理中氮的转化过程包括氨化、同化、硝化和反硝化。

氨化作用：是指污水中蛋白质和氨基酸为主要形式存在的有机氮在微生物的水解酶和脱氨基酶的作用下转化为氨氮的过程。

同化作用：是污水中的一部分氮（氨氮或有机氮）被微生物利用，合成细胞组织成分的过程。按细胞干重计算，微生物细胞中氮的含量约为12.5%。

硝化作用：

影响因素有：（1）温度：20°-30°，（2）BOD5不能太高，过高会使异养菌迅速繁殖，对硝化菌不利，降低硝化反应速率。（3）泥龄：应取大于硝化菌最小世代时间两倍以上。（4）DO:2mg/L比较合适。（5）PH:7-8.

反硝化作用：反硝化反应是指在无氧条件下，反硝化菌将硝酸盐氮(NO3-)和亚硝酸盐氮
(NO2-)还原为氮气的过程。反应如下：（以甲醇为外加碳源）

影响因素：(1)T:5-40° （2）BOD5/TKN >3-5 (3)PH:6.5-7.5

5.3 污水的生物除磷

生物除磷过程可以简述如下：

在厌氧区发生以下作用：

①   通过水解作用，在没有溶解氧和硝态氮存在的厌氧条件下，厌氧细菌将溶解性BOD转化为VFA(低分子有机物)

②   除磷菌吸收厌氧区产生的或者来自原污水的VFA，并将其运送到细胞内，转化成细胞内源贮存物（HB/PHV，PHB即聚β羟基丁酸，PHV即聚β羟基戊酸）。这一生化过程所需的能量来源于细胞内聚合磷的水解，并导致磷酸盐的释放。

在好氧区发生以下作用：

①   聚磷菌从污水中超量摄取磷，并贮存于细胞中形成磷的过量储存，从而将磷从污水中去除。这一生化过程所需的能量由在厌氧过程中细胞内存储的PHB/PHV的氧化代谢产生。

②   合成新的贮磷菌细胞，产生富含磷的生物污泥。

影响因素：

（1）厌氧状态下放磷越多，合成的PHB越多，则好氧条件下合成的聚磷量越多，除磷效果也越好。

（2）硝酸盐对厌氧放磷不利，利于反硝化菌的增长，从而和聚磷菌争夺碳源，抑制其生长和放磷。

（3）温度对放磷影响显著，当温度从10°上升到30°时，微生物放磷速率可提高5倍。

5.4 生物脱氮除磷的几种工艺 （UCT A-A-0 Bardenpho工艺等）详见课本（08面试题）

6.污水回用

由于污水回用和净化的技术水平不断提高，城市污水几乎可以回用于任何用途，归纳起来，主要集中在以下几个方面：

①   农业灌溉 包括各种作物的灌溉，牧场和果园的灌溉以及育苗和防止霜冻目的的灌溉。

②   景观绿化用水 用于公园、高尔夫球场以及各种绿地的浇灌，绿化带及各种观赏植物的浇灌以及育苗和防止霜冻目的的灌溉。

③   市政用水 用于冲洗厕所、汽车、道路等，作为消防用水、大型建筑物空调用水。

④   工业用水 作工业冷却水、锅炉补充水、工艺过程用水，用于冲洗设备和厂房地面。

⑤    环境目的用水 作地表径流补充水，沼泽、湿地补充水，景观娱乐用水。

⑥   地下水回注用水 防止海水入侵，补充地下饮用水层或非引用水层水量不足，防止地下水位下降所导致的地面下降。

⑦   其他用途 用作养鱼和培育水产品用水、人工造雪用水、建筑施工用水、粉尘控制用水、牲畜喂养用水等。