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1、水质工程学小结第1页，本讲稿共48页 二二污水的水质污染指标污水的水质污染指标1.耗氧物质污染指标耗氧物质污染指标（1）BOD生化需氧量生化需氧量(Bio-chemicalOxygenDemand)（2）COD化学需氧量化学需氧量(ChemicalOxygenDemand)（3）OC耗氧量耗氧量(OxygenDemand)（4）TOD总需氧量总需氧量(TotalOxygenDemand)（5）TOC总有机碳量总有机碳量(TotalOxygenCarbon)2.难于生物降解的有机物质污染指标难于生物降解的有机物质污染指标用用CODTODTOC表示表示用专用指标表示用专用指标表示第2页，本讲稿共4
2、8页 3.无直接毒害的无机物质污染指标无直接毒害的无机物质污染指标(1)悬浮固体悬浮固体(SS)SuspendedSolids可沉固体可沉固体污泥污泥-以有机物为主以有机物为主沉渣沉渣-以无机物为主以无机物为主污泥含水率与体积的关系：污泥含水率与体积的关系：V2=V1(100-P1)/(100-P2)（2）酸，碱）酸，碱（3）氮，磷）氮，磷4.有直接毒害的无机物质污染指标有直接毒害的无机物质污染指标专用指标专用指标第3页，本讲稿共48页 Chapter 2:水体的污染与自净水体的污染与自净一一水体污染水体污染1.水体的物理性污染水体的物理性污染可引起人的感观反应可引起人的感观反应2.水体的酸，
3、碱，盐污染水体的酸，碱，盐污染有腐蚀性有腐蚀性3.水体的富营养化水体的富营养化N，P污染导至水质恶化污染导至水质恶化含氮化合物在水体中的转化含氮化合物在水体中的转化(1)含氮化合物（蛋白质，氨基酸）含氮化合物（蛋白质，氨基酸）NH3-N（氨化）（氨化）(2)NH3-NNO2-N（亚硝化）（亚硝化）(3)NO2-NNO3-N（硝化）（硝化）上述过程均由好氧微生物在有氧条件下完成上述过程均由好氧微生物在有氧条件下完成(4)HNO3HNO2(NOH)2N2ON2（反硝化）（反硝化）该过程由厌氧微生物在无氧条件下完成该过程由厌氧微生物在无氧条件下完成第4页，本讲稿共48页 二二水体自净的基本规律水体自
4、净的基本规律1。水体自净规律：。水体自净规律：物理自净物理自净-稀释、扩散、混合、沉淀、挥发稀释、扩散、混合、沉淀、挥发化学自净化学自净氧化还原、酸碱反应、吸附与凝聚氧化还原、酸碱反应、吸附与凝聚生化自净生化自净微生物作用微生物作用第5页，本讲稿共48页 2。污染与自净过程：。污染与自净过程：(1)耗氧过程耗氧过程耗氧动力学模型耗氧动力学模型（条件（条件:DO充足充足,水温不变）水温不变）耗氧耗氧(有机物降解有机物降解)速度与有机物浓度呈速度与有机物浓度呈“一级反应一级反应”dL/dt=-K1L(t=0时时L=L0)K1-耗氧速度常数，耗氧速度常数，L-有机物浓度有机物浓度t时刻的残存有机物量
5、时刻的残存有机物量:Lt=L010-k1tL0-有机物总量，有机物总量，k1=0.434K1（P39）t时刻的耗氧量时刻的耗氧量(有机物降解量有机物降解量):Xt=L0-Lt=L0(1-10-k1t)（2）复氧过程复氧过程氧能溶入水氧能溶入水,但有一定饱和度但有一定饱和度,其值与温度反比其值与温度反比,与压力正比与压力正比.D-氧亏量氧亏量CS-饱和度饱和度X-实际实际DOD=CS-XCSP/TP-压力压力T-温度温度复氧速度复氧速度D复氧动力学模型复氧动力学模型dD/dt=k1Lk2D(t=0时时D=0,L=L0)k2复氧速度常数（复氧速度常数（P39）（3）氧垂曲线）氧垂曲线第6页，本讲稿
6、共48页 Chapter3污水的物理处理污水的物理处理1.格栅格栅2.沉淀的基础理论沉淀的基础理论沉淀的分类沉淀的分类:(1).自由沉淀自由沉淀(2).絮凝沉淀絮凝沉淀:(3).集团沉淀集团沉淀(成层沉淀成层沉淀)(4).压缩沉淀压缩沉淀一一.个体自由沉淀的分析个体自由沉淀的分析:斯托克斯沉速公式斯托克斯沉速公式：第7页，本讲稿共48页 二二.沉淀试验沉淀试验,沉淀曲线及其分析沉淀曲线及其分析试验结果试验结果:绘制各种参数间的关系曲线绘制各种参数间的关系曲线-沉淀曲线沉淀曲线自由沉淀自由沉淀:沉淀时间沉淀时间沉淀率关系曲线沉淀率关系曲线Et曲线曲线沉淀率沉淀率沉速关系曲线沉速关系曲线Eu曲线曲
7、线pu关系曲线关系曲线(p-沉速小于沉速小于ut的颗粒的颗粒数与总颗粒数之比数与总颗粒数之比Ct/C0)u曲线曲线絮凝沉淀絮凝沉淀:絮凝沉淀曲线絮凝沉淀曲线第8页，本讲稿共48页 三三.理想沉淀池理想沉淀池第9页，本讲稿共48页 理想沉淀池：理想沉淀池：概念化的沉淀池，具有以下假设条件：概念化的沉淀池，具有以下假设条件：1）池池内内污污水水按按水水平平方方向向流流动动，分分布布均均匀匀，每每个个质质点点的的水水平平流流速速均为均为v2）悬悬浮浮颗颗粒粒给给整整个个水水深深均均匀匀分分布布，其其水水平平分分速速等等于于污污水水的的水水平平流流速速v，颗粒流速，颗粒流速u不变。不变。3)颗粒一经沉
8、淀，就不再上浮。颗粒一经沉淀，就不再上浮。总去除率为：总去除率为：表面负荷表面负荷:Q/A=q=u物理意义物理意义:单位时间内通过沉淀池单位表面的流量单位时间内通过沉淀池单位表面的流量,在数值上等于沉速在数值上等于沉速u实际应用实际应用:通过沉淀试验求得最小沉速通过沉淀试验求得最小沉速u,即为表面负荷即为表面负荷.第10页，本讲稿共48页 3.沉砂池沉砂池功能功能:从污水中分离比重较大的无机颗粒从污水中分离比重较大的无机颗粒,同时同时使有机使有机颗粒随水流出颗粒随水流出最大污水水平流速最大污水水平流速:0.3m/s,最小流速最小流速0.15m/s第11页，本讲稿共48页 4.沉淀池沉淀池功能功
9、能:去除去除8598%的可沉固体的可沉固体.沉淀池的功能分区：沉淀池的功能分区：流入区：流入区：使水均匀地流入沉淀区使水均匀地流入沉淀区沉淀区：沉淀区：泥水分离的工作区泥水分离的工作区流出区：流出区：保证水的流出不影响沉淀区的均匀性能保证水的流出不影响沉淀区的均匀性能污泥区：污泥区：储放，浓缩，排出污泥的区域储放，浓缩，排出污泥的区域缓冲区：缓冲区：沉淀区与污泥区之间的水层，防止已沉颗粒不沉淀区与污泥区之间的水层，防止已沉颗粒不再浮起，和承受冲击负荷。再浮起，和承受冲击负荷。排泥排泥:重力排泥重力排泥:靠静压靠静压h排泥排泥初沉池初沉池:H=1.5m(含水率含水率P=9597%)二沉池二沉池:
10、H=0.9m(按嚗气池按嚗气池P=9999.6%)H=1.2m(生物滤池生物滤池P=96%)第12页，本讲稿共48页 设计计算设计计算:1.沉淀区有效水深沉淀区有效水深:h2=qt2.沉淀池总表面积沉淀池总表面积:A=Qmax/q(m2)有效容积有效容积:V=Ah2=Qmaxt3.池长度池长度:L=vt3.6(m)第13页，本讲稿共48页 几类池的比较几类池的比较:平流池平流池辐流池辐流池竖流池竖流池沉淀效率沉淀效率好好较差较差耐冲击耐冲击,温变温变好好差差施工施工方便方便要求高要求高困难困难占地占地大大稍小稍小小小配水配水不易均匀不易均匀不易均匀不易均匀受限制受限制排泥排泥不便不便效果好效果
11、好方便方便适用条件适用条件大大,中中,小厂小厂大厂大厂中中,小厂小厂第14页，本讲稿共48页 Chapter4污水的生物处理法污水的生物处理法:-活活性性污污泥泥法法污水的生物处理法污水的生物处理法:定义定义:利用微生物氧化分解污水中的有机物利用微生物氧化分解污水中的有机物,使使有机物转变为无机物的方法有机物转变为无机物的方法处理对象处理对象:主要去除污水中的胶体状与溶解状的主要去除污水中的胶体状与溶解状的有机物有机物(同时也可去除酚同时也可去除酚,醛等等醛等等)分类分类:好氧性生物处理好氧性生物处理:利用好氧微生物利用好氧微生物,处理效处理效率高率高,多用多用;厌氧性生物处理厌氧性生物处理:
12、利用厌氧微生物利用厌氧微生物,谨慎谨慎使用使用,二次污染二次污染使用使用:BOD5/COD0.4第15页，本讲稿共48页 一一.活性污泥的定义与性质活性污泥的定义与性质:1.形成形成:2.外观外观:1)气味气味:2)形状形状:3.组成组成:微生物微生物(活性细胞活性细胞)-Ma内源呼吸残余产物内源呼吸残余产物(排泻物排泻物)-Me不可降解的有机物不可降解的有机物-Mi转化而成的无机物转化而成的无机物-Mii第16页，本讲稿共48页 4.生物相生物相:1)细菌细菌:2)真菌真菌:(霉菌霉菌)-丝状菌丝状菌:3)原生动物原生动物:4)后生动物后生动物:5.性质性质:1)比重比重:1.0021.00
13、62)有强大的吸附能力有强大的吸附能力-易于凝聚易于凝聚3)有氧化分解能力有氧化分解能力4)略为酸性略为酸性:与与PH=7的水混合后的水混合后,最终最终PH=6.95)具有疏水性具有疏水性:有利于泥水分离有利于泥水分离第17页，本讲稿共48页二二.活性污泥法的基本流程活性污泥法的基本流程:第18页，本讲稿共48页 三三.系统工作参数系统工作参数1.污泥浓度污泥浓度:MLSS控制指标：控制指标：1.5MLSS56g/l2.挥发性污泥浓度挥发性污泥浓度:MLVSS3.污泥沉降比污泥沉降比:SV(%)4.污泥指数污泥指数:SVI5.污泥负荷污泥负荷:(Ns,Nv,Nrs)6.污泥龄污泥龄:7.活性污
14、泥增量活性污泥增量:8.有机物降解需氧量有机物降解需氧量:第19页，本讲稿共48页 四四.活性污泥法中污水的净化过程与机理活性污泥法中污水的净化过程与机理净化过程存在三个阶段净化过程存在三个阶段:1)初期吸附初期吸附:污水与污泥接触污水与污泥接触,有机物被吸附有机物被吸附,部分氧化部分氧化2)微微生生物物代代谢谢:氧氧化化分分解解被被吸吸附附的的有有机机物物(合合成成细细胞胞,氧氧化化,耗氧耗氧)F:M2.2时时F:M=0.12.1F:M1.5低负荷低负荷-Ns0.5以嚗气方式分类以嚗气方式分类:机械嚗气机械嚗气-叶轮叶轮鼓风嚗气鼓风嚗气-嚗气管嚗气管第25页，本讲稿共48页 (1)传统法传统
15、法;(2)阶段嚗气法阶段嚗气法:(3)生物吸附法生物吸附法(吸附再生法吸附再生法):(4)完全混合法完全混合法(5)延时嚗气法延时嚗气法(完全氧化法完全氧化法):(6)氧化沟氧化沟(7)SBR工艺工艺(8)AB工艺工艺(9)AO工艺工艺第26页，本讲稿共48页 八，八，嚗气与嚗气的构造嚗气与嚗气的构造二二.影响氧转移的因素影响氧转移的因素1.水质水质2.水温水温:3.氧分压氧分压(气压气压P)第27页，本讲稿共48页 九，九，活性污泥法的工艺设计活性污泥法的工艺设计设计内容设计内容:1)流程的选择流程的选择(初沉池对其有较大的影响初沉池对其有较大的影响)2)嚗气池容积与池工艺尺寸确定嚗气池容积
16、与池工艺尺寸确定3)供气量计算与嚗气设备选择供气量计算与嚗气设备选择4)回流污泥量回流污泥量,剩余污泥量与回流设备确定剩余污泥量与回流设备确定5)二沉池的设计与计算二沉池的设计与计算(嚗气沉淀池的各部位尺寸控制嚗气沉淀池的各部位尺寸控制)6)剩余污泥及其处置剩余污泥及其处置7)出水质量与出水质量与BODs去除率去除率:第28页，本讲稿共48页 设计步骤设计步骤:(一一)嚗气池嚗气池(鼓风嚗气鼓风嚗气):已已知知条条件件:日日污污水水量量Qm3/d,进进水水laBOD5mg/l,时时变变化化系系数数Kh,出出水水lemg/l1.求求:Ns=K2lef/kgBOD/kgMLSSdf=0.75,K2
17、查表查表2.求污泥浓度求污泥浓度:xmg/lSVI:g/mlr=1.2R=QR/Q回流比回流比,查表选取查表选取3.求嚗气区容积求嚗气区容积:m3第29页，本讲稿共48页 4.确定嚗气池尺寸确定嚗气池尺寸:(先分组先分组,池数池数)1)池面积池面积:m2H自己设定自己设定,35m,查表查表2)池宽：池宽：池长：池长：(m)校核校核:池总高池总高=H+0.5(超高超高)3)进水方式选择进水方式选择:池首集中进水池首集中进水-传统法传统法多点进水多点进水-阶级嚗气阶级嚗气池中进水池中进水-生物吸附法生物吸附法5.需氧量需氧量1)平均需氧量平均需氧量:kgO2/da,b查表查表Lr=la-lexV=
18、0.75x=fx第30页，本讲稿共48页 每日去除每日去除kg/d去除去除1kgBODs需氧需氧=kgO2/kgBODs2)最大时需氧量最大时需氧量:kgO2/h1Kh-时变化系数时变化系数6.供气量供气量1)气泡离开水面时氧量百分比气泡离开水面时氧量百分比:%EA0.1饱和饱和DO均值均值:Pb=1.033+rH第31页，本讲稿共48页 200C脱氧清水充氧量脱氧清水充氧量:T=0CCL=2mg/l=0.8=0.9CS=9.17mg/l注注:R0max=用用O2max代替代替R的值的值,需氧量需氧量R=O22)供气量供气量(Gs):m3/h另另:提升回流污泥需气量为提升回流污泥需气量为:回流
19、污泥量的回流污泥量的5倍倍所以所以,总供气量总供气量:GST=Gsmax+5RQ第32页，本讲稿共48页 7.空气管空气管:气体流速气体流速v=1015m/s,支管支管45m/s8.鼓风机鼓风机:根据参数根据参数:GsT,GT,Gsmin=0.5Gs,压力压力P=h1+hw作业作业:设计一嚗气沉淀池设计一嚗气沉淀池:Q=10000m3/d,其他参数见其他参数见P115例题例题.(二二)嚗气沉淀池嚗气沉淀池:(叶轮嚗气叶轮嚗气)已知已知:Q,la,le,x,Ns,R,1.嚗气区容积嚗气区容积:m3la=(1-30%)laQ:m3/d2.沉淀区面积沉淀区面积:m3u=0.28mm/sQ:m3/h沉
20、淀区高度沉淀区高度:t=1.5h第33页，本讲稿共48页 3.,叶轮需氧量及嚗气筒叶轮需氧量及嚗气筒需氧量需氧量查表选取叶轮直径查表选取叶轮直径d与功率与功率W,条件条件:R0,线速度线速度4.5m/s嚗气筒直径嚗气筒直径:D1=6d嚗气筒面积嚗气筒面积:4.导流室导流室:表面积表面积:导流室下降流速导流室下降流速v2=10mm/s室宽室宽第34页，本讲稿共48页 5.嚗气池直径嚗气池直径:6.其他尺寸其他尺寸:嚗气筒直壁高嚗气筒直壁高:h2=h1+0.414B嚗气池直壁高嚗气池直壁高:h3=h2池深池深:H=45m斜壁高斜壁高:h5=H-h3池底直径池底直径:D3=D-2h57.容积校核容积
21、校核:(几何尺寸计算几何尺寸计算)总容积总容积:(几何计算容积几何计算容积)池有效容积池有效容积:沉淀区有效容积沉淀区有效容积:嚗气区有效容积嚗气区有效容积:校核校核:与原计算需要量之差应与原计算需要量之差应10%第35页，本讲稿共48页 8.回流窗总面积回流窗总面积：回流窗流速回流窗流速v1=100mm/s回流缝宽：回流缝宽：b=0.2m顺流圈长顺流圈长:L=0.5m回流缝过水段面积回流缝过水段面积:嚗气筒底筒直径嚗气筒底筒直径:D4=D3+0.2校核回流缝流速校核回流缝流速十十.参考用表参考用表:1)P131运行参数表运行参数表2)P181mlssu关系表关系表第36页，本讲稿共48页 3
22、)P177SVIxRxR关系表关系表4)P174扩散器的扩散器的EA，EP，布置表，布置表5)P174NsO2关系表关系表6)P172常用常用x取值表取值表7)P170K2系数表系数表8)P173a，b值表值表9)P111a,b值表值表10)P171NsSVI关系曲线关系曲线第37页，本讲稿共48页 问题污泥膨胀污泥解体污泥脱氧(反硝化)污泥厌气(腐化)泡沫现象SVI,含水率,不易下沉,水呈清出水浑浊,SVI,絮凝体微小,活性块状泥上浮大快泥上浮,呈黑色,产生恶臭,H2S,CH4池中产生泡沫原因丝状菌膨胀,PH,DO，C:N,Ns,ts嚗气过量,有毒物ts,DO0.5mg/l污泥长期滞留(结构
23、上有死角)污水中含有大量洗涤剂 措施 加石灰:PH 加转速:DO 加N:C:N 加凝聚剂及惰性物质调整嚗气量或其池参数,若属毒物引起应对进水进行处理R,及时排除剩余污泥设浮渣清除设备,清除结构死角,加大池底宽度或改进工作刮泥设备采用分段注水,加入除沫剂第38页，本讲稿共48页 Chapter5污水的生物处理污水的生物处理-生物膜法生物膜法生物滤池生物滤池-不同于过滤载留不同于过滤载留(淋水式淋水式)生物转盘生物转盘-生物膜运动而污水静止生物膜运动而污水静止生物接触氧化生物接触氧化-淹没式的生物滤池淹没式的生物滤池1.生物膜的形成生物膜的形成:2.生物膜的构造生物膜的构造表面表面:好氧层好氧层:
24、2mm有机物降解层有机物降解层里面里面:厌氧层厌氧层:3.生物膜的老化与脱落生物膜的老化与脱落第39页，本讲稿共48页 一一,生物滤池生物滤池1.系统特点系统特点:1)有初沉池有初沉池-防止堵塞防止堵塞无载留功能无载留功能2)无回流系统无回流系统-排出的脱落的老化污泥排出的脱落的老化污泥3)无空气管道无空气管道-进行自然通风进行自然通风4)微生物固定在滤料上微生物固定在滤料上,不随水流动不随水流动5)微生物没有浸没于水中微生物没有浸没于水中供氧好供氧好2.种类种类:普通生物滤池普通生物滤池:低负荷运行低负荷运行14m3水水/m2池池d,0.10.4kgBOD/m3滤料滤料d,=95%高负荷滤池
25、高负荷滤池:高负荷运行高负荷运行540m3/m2d,0.52.5kg/m3d,la200mg/l塔式生物滤池塔式生物滤池:池高增加池高增加12kg/m3d,la500mg/l,80200m3/m2d,H=824m,D=13.5m第40页，本讲稿共48页 普池高负荷塔滤有机负荷(kg/m3d)0.10.40.51.22.03.0水力负荷(m3/m2d)13103080200池高H(m)1.830.92824粒径上/下(mm)(3040)/(5070)(4070)/(70100)蜂窝BOD进/出200/30200/30BODs去除909575907590生物膜脱落春,秋经常更快出水水质有Do,NO
26、3-10Do0,NO3-2Do=0,NO3-=0污泥稳定,氧化程度高易腐化易腐化第41页，本讲稿共48页 生物相明确分工：生物相明确分工：膜厚生态级生物种类对易降解有机物的降解能力对难降解有机物的降解能力上层厚低少大小下层薄高多小大第42页，本讲稿共48页 二二,生物转盘生物转盘1.净化原理：净化原理：2.生物转盘的构造生物转盘的构造三三,生物接触氧化法生物接触氧化法四四,生物流化床生物流化床第43页，本讲稿共48页 4运行参数运行参数工 艺类 型 BOD去除率%F/M污泥龄 d容积负荷 kgBOD m3d MLSS mg/l停 留时 间 h传统嚗气85-950.2-0.45-150.29-0
27、.581500-30004-8完全混合85-950.2-0.65-150.72-1.753000-60003-5阶段嚗气85-950.2-0.45-150.58-0.872000-35003-5生 物流化床 84 0.64 3.5 7.27 142000.26第44页，本讲稿共48页 Chapter6污水的自然生物处理污水的自然生物处理-氧化塘及土地处理氧化塘及土地处理一一,氧化塘氧化塘(稳定塘稳定塘,生物塘生物塘)1.类型：类型：好气氧化塘：好气氧化塘：以好气菌为主以好气菌为主兼气氧化塘：上层好气下层厌气兼气氧化塘：上层好气下层厌气厌气氧化塘：厌气分解为主厌气氧化塘：厌气分解为主曝气氧化塘：
28、浮筒曝气曝气氧化塘：浮筒曝气第45页，本讲稿共48页 2.设计参数汇总设计参数汇总类 型特 点水 深m停留时间dBOD负荷g/m2 d好 气氧化塘以好气菌为 主小于 0.52-610-20兼 气氧化塘上层好气下层厌气1-2.57-302-10厌 气氧化塘厌氧分解为 主2.5 4.030-6020-100嚗 气氧化塘浮筒嚗气2.0 5.02-1030-60第46页，本讲稿共48页 二二,污水的土地处理污水的土地处理污水灌溉污水灌溉1慢速渗流系统：慢速渗流系统：前处理按需选用前处理按需选用2快速渗滤系统快速渗滤系统3地表渗流系统地表渗流系统4湿地系统：湿地系统：5地下灌溉系统地下灌溉系统第47页，本讲稿共48页&污水处理系统的工作参数污水处理系统的工作参数名 称CODNBOD设计参考慢速渗流系统慢速渗流系统85-9080-9095快速渗滤系统快速渗滤系统918095P285地表渗流系统地表渗流系统70-8090P287湿地系统湿地系统P289地下灌溉系统地下灌溉系统P291第48页，本讲稿共48页