水污染控制技术业界精制

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1、主主 编编王金梅薛叙明王金梅薛叙明主主 讲讲 陈陈 燕燕1优选知识第第1 1章总论章总论第第2 2章水污染控制的物理法章水污染控制的物理法第第3 3章水污染控制的化学法章水污染控制的化学法第第4 4章水污染控制的物理化学法章水污染控制的物理化学法第第5 5章水污染控制的生化法章水污染控制的生化法第第6 6章污泥处理章污泥处理第第7 7章循环冷却水的处理章循环冷却水的处理第第8 8章污水处理厂设计与运行管理章污水处理厂设计与运行管理2优选知识第第第第1 1 1 1章总论章总论章总论章总论1.1 1.1 我国水资源现状我国水资源现状1.2 1.2 污水的来源、水污染的途径及危害污水的来源、水污染的

2、途径及危害1.31.3水体中主要污染物质及水质指标水体中主要污染物质及水质指标1.41.4水污染控制的基本原则与方法水污染控制的基本原则与方法3优选知识l1.1.1 1.1.1 水资源及其特性水资源及其特性l1.1.水资源水资源l 水资源是指可供人们经常使用的水量，即大陆上由大气降水补给的各种地表、地下淡水的储存量和动态水量。l 地表水包括河流、湖泊和冰川等，其动态水量为河流径流量，因此，地表水资源由地表水体的储存量和河流径流量组成. l 地下水的动态水量为降水渗入和地表水渗入补给的水量，因此，地下水资源由地下水的储存量和地下水的补给量组成。l2.2.水的特性（为非重点）水的特性（为非重点）

3、1.1 1.1 1.1 1.1 我国水资源现状我国水资源现状我国水资源现状我国水资源现状4优选知识l 1.1.2 1.1.2 水资源的循环水资源的循环l 水资源的循环指自然界中的水通过蒸发、凝结、降水(雪)、渗透和径流等作用而无终止地往复循环过程。 l 1.1.自然循环自然循环l 地球上的水在阳光照射下，通过江河、湖泊、海洋等地面水、表土水的蒸发，植物茎叶的蒸腾，形成水蒸气，进入大气,遇冷凝结，以雨、雪、雹等形式重返地面。 图图1-1 1-1 地球上水的分配比例地球上水的分配比例地球上的水咸水97.2冰雪冰川77.2地下水土壤水22.4湖泊沼泽0.35大气0.04河流0.01淡水2.85优选知

4、识l 返回地面的水，一部分渗入地下成为土壤水和地下水，再供植物蒸腾，或直接从地面蒸发；一部分流入江河、湖泊、海洋，再经过这些水面蒸发或植物蒸腾等，无终止地往复循环。 l 自然界中的水在太阳照射和地心引力等的影响下不停地流动和转化，通过降水、径流、渗透和蒸发等方式循环不止，构成水的自然循环，形成各种不同的水源。 l 水在自然循环中几乎在每个环节都有杂质混入，使水质发生了变化。l . .社会循环社会循环l 人类为了生存，从自然环境中大量取用天然水体中的水，作为维持生命活动的物质基础，又不断地通过新陈代谢把代谢产物排泄到自然环境中，如此周而复始。水在人类社会中构成的局部循环体系，被称为社会循环。 6

5、优选知识l 1.1.3 1.1.3 我国的水资源我国的水资源l 我国淡水资源总量居世界第四位，但人均拥有量仅为世界平均水平的1/4、美国的1/5，在世界上名列第 121位，是全球13个人均水资源最贫乏的国家之一。l 水污染更加剧了水的危机。 l 我国的水资源空间分布很不均匀。l 因此，水资源对我国来说是十分宝贵的。保护水资源的一个不可忽视的方面就是防治水污染。l 污水的性质及危害取决于污水的来源。在实际生活中，污水一般来源于生活污水、工业废水和降水。1.2 1.2 1.2 1.2 污水的来源、水污染的途径及危害污水的来源、水污染的途径及危害污水的来源、水污染的途径及危害污水的来源、水污染的途径

6、及危害7优选知识l 1.生活污水。生活污水。是由家庭、学校、机关等排放的污水，如厨房污水、粪便污水、洗涤污水等的总称（也叫城市下水）。l 生活污水中，有机物约占70、无机物约占30，同时含有大量的病菌和细菌，具有消耗环境氧量与传播疾病的危害，生活污水一般夏季量多，冬季量少。 l 2.2.工业废水。工业废水。是指工业生产中排放出来的水。工业废水成分复杂，涉及面广，影响因素多，性质各异。工业废水的性质及危害人类的程度主要取决于工业类别、原料品种、工艺过程等诸多因素。 l 3.3.降水。降水。包括降雨和降雪。降水时，雨雪大面积地冲刷地面，将地面上的各种污染物淋洗后进入水道或水体，造成河流、湖泊等水源

7、的污染。 8优选知识l 降水对受纳水体的污染很大，其中固体悬浮物、有机物、重金属和污泥直接污染地面水源。l 1.3.1 1.3.1 水体中主要污染物质水体中主要污染物质l 水体中主要污染物质的种类大致可作如下划分：固体污染物、需氧污染物、营养性污染物、酸碱污染物、有毒污染物、油类污染物、生物污染物、感官性污染物和热污染等。l 1.3.2 1.3.2 水质指标水质指标l 为了表征废水水质，规定了许多水质指标。l 水质是指水与水中杂质共同表现的综合特征。水中杂质的具体衡量尺度称为水质指标。水质指标可分为物理指标、化学指标和生物指标。1.3 1.3 1.3 1.3 水体中主要污染物质及水质指标水体中

8、主要污染物质及水质指标水体中主要污染物质及水质指标水体中主要污染物质及水质指标9优选知识l 1.4.1 1.4.1 水污染控制的基本原则水污染控制的基本原则l 水污染控制的基本原则，首先是从清洁生产的角度出发，改革生产工艺和设备，减少污染物，防止污水外排，进行综合利用和回收。必须外排的污水，其处理方法随水质和要求而异.l 1.4.2 1.4.2 水污染控制的方法水污染控制的方法l 水污染控制的方法按对污染物实施的作用不同，大体上可分为两类: 一类是通过各种外力作用，把有害物质从废水中分离出来，称为分离法。另一类是通过化学或生化的作用，使其转化为无害的物质或可分离的物质，后者再经过分离予以去除,

9、称为转化法。 1.4 1.4 1.4 1.4 水污染控制的基本原则与方法水污染控制的基本原则与方法水污染控制的基本原则与方法水污染控制的基本原则与方法10优选知识l 习惯上也按处理原理不同，将水污染控制的方法分为物理处理法、化学处理法、物理化学法和生物处理法四类。 l 1. 1.按对污染物实施的作用不同按对污染物实施的作用不同l （1 1）分离法）分离法l 废水中的污染物有各种存在形式，大致有离子态、分子态、胶体和悬浮物。存在形式的多样性和污染物特性的不同，决定了分离方法的多样性，有混凝法、气浮法、吸附法、离心分离法、磁力分离法、筛滤法等。l （2 2）转化法）转化法l 转化法可分为化学转化和

10、生化转化两类。l 现代废水处理技术，按处理程度可划分为一级处理、二级处理和三级处理。 11优选知识l 一级处理，一级处理，主要去除废水中的悬浮固体和漂浮物质，同时还通过中和或均衡等预处理对废水进行调节以便排入受纳水体或二级处理装置。l 二级处理，二级处理，主要去除废水中呈胶体态和溶解态的有机污染物质，主要采用各种生物处理方法。 l 三级处理，三级处理，是在一级、二级处理的基础上，对难降解的有机物、氮、磷等营养性物质进行进一步处理。 l 废水中的污染物组成相当复杂，往往需要采用几种方法的组合流程才能达到处理要求。l 对于某种废水，采用哪几种处理方法组合，要根据废水的水质、水量，回收其中有用物质的

11、可能性，经过技术和经济的比较后才能决定，必要时还需进行实验。 12优选知识l 2.2.按处理原理不同按处理原理不同l （1 1）物理处理法）物理处理法l 物理处理法是通过物理作用，分离、回收污水中不溶解的呈悬浮态的污染物质（包括油膜和油珠）的污水处理法。l 根据物理作用的不同，又可分为重力分离法、离心分离法和筛滤法等。 l （2 2）化学处理法）化学处理法l 化学处理法是通过化学反应来分离、去除废水中呈溶解态、胶体态的污染物质或将其转化为无害物质的污水处理法。 l （3 3）物理化学法）物理化学法l 物理化学法是利用物理化学作用去除污水中的污染物质的污水处理法。13优选知识l 主要有吸附法、离

12、子交换法、膜分离法、萃取法、气提法和吹脱法等。 l （4 4）生物处理法）生物处理法l 生物处理法是通过微生物的代谢作用，使废水中呈溶解态、胶体态以及微细悬浮状态的有机污染物质转化为稳定物质的污水处理方法。l 根据起作用的微生物不同，生物处理法又可分为好氧生物处理法和厌氧生物处理法。 14优选知识第第第第2 2 2 2章水污染控制的物理法章水污染控制的物理法章水污染控制的物理法章水污染控制的物理法2.12.1格栅与筛网格栅与筛网2.22.2调节调节2.32.3沉淀法沉淀法2.42.4隔油与气浮隔油与气浮2.52.5过滤法过滤法2.62.6离心分离离心分离2.72.7磁分离磁分离15优选知识l

13、筛滤是去除废水中粗大的悬浮物和杂物，以保护后续处理设施能正常运行的一种预处理方法。筛滤的构件包括平行的棒、条、金属丝织物、格网或穿孔板。其中l 由平行的棒和条构成的称为格栅格栅；l 由金属丝织物、格网或穿孔板构成的称为筛网筛网。l 它们所去除的物质则称为筛余物。其中l 格栅去除的是那些可能堵塞水泵机组及管道阀门的较粗大较粗大的悬浮物；的悬浮物；l 而筛网去除的是用格栅难以去除的呈悬浮态的细小纤维。细小纤维。2.1 2.1 2.1 2.1 格栅与筛网格栅与筛网格栅与筛网格栅与筛网 16优选知识l 根据清洗方法不同，格栅和筛网都可设计成人工清渣和机械清渣两类。 l 2.1.1 2.1.1 格栅的构

14、造、作用与分类格栅的构造、作用与分类l 格栅是一种最简单的过滤设备，用来截留污水中粗大的悬浮物和漂浮物。 l 格栅通常由一组或多组平行金属栅条制成的框架组成，倾斜或直立地设立在进水泵站集水井的进口处。 l 格栅按形状不同可分：平面格栅和曲面格栅两种。l 按格栅栅条间的间距可分：粗格栅、中格栅和细格栅三种.l 格栅在应用中可分: 固定格栅和活动格栅两种。l 固定格栅，一般由间隔的固定金属栅条构成，污水从间隙中流出。 17优选知识l 根据截留物被耙除的方式不同，固定格栅又可分: 手耙式格栅和机械耙式格栅两种。l 活动格栅又可分: 钢索格栅和鼓轮格栅两种。l 2.1.2 2.1.2 人工清渣格栅人工

15、清渣格栅 l 2.1.3 2.1.3 机械清渣格栅机械清渣格栅l 机械清渣格栅（简称机械格栅）适用于大型污水处理厂以及需要经常清除大量截留物的场合。l 一般当栅渣量大于0.2 m3/d时，为改善劳动与卫生条件，应采用机械清渣格栅。l 机械清渣的格栅，倾角一般为6070，有时为90。l 机械清渣格栅的过水面积一般应不小于进水管渠的有效面积的1.2倍。 18优选知识表2 我国常用的几种机械格栅我国常用的几种机械格栅类类 型型适适 用用 范范 围围优优 点点缺缺 点点链条式机械格栅深度不大的中小型格栅。主要清除长纤维、带状物构造简单，制造方便。占地面积小。杂物进入链条和链轮之间时，容易卡住。套筒滚子

16、链造价高，耐腐蚀差。移动式伸缩臂机械格栅中等深度的宽大格栅，现有类型耙斗适用于污水除污不清污时，设备全部在水面上，维护检修方便。可不停水检修。钢丝绳在水面上运行，寿命较长需三套电动机、减速器,构造较复杂。移动时，耙齿与栅条间隙的对位较困难。圆周回转式机械格栅深度较浅的中小型格栅构造简单，制造方便。动作可靠，容易检修。配置圆弧型格栅，制造较困难。占地面积较大。钢丝绳牵引式机械格栅分固定式和移动式。固定式适用于中小型格栅,深度范围较大。移动式适用于宽大格栅适用范围广泛。无水下固定部件的设备,检修维护方便。钢丝绳干湿交替，易腐蚀,宜用不锈钢丝绳。有水下固定部件的设备,设备检修时需停水。19优选知识l

17、 2.1.4 2.1.4 常用格栅的选择及设计常用格栅的选择及设计l 2.1.5 2.1.5 筛网筛网 l 目前，应用于废水处理或短小纤维回收的筛网主要有两种,振动式筛网和水力筛网。l 2.2.1 2.2.1 调节的作用调节的作用l 污水的水质和水量一般都随时间的变化而变化。l 污水的水量和水质的变化对排水设施及污水处理设备，特别是生物处理设备正常发挥其净化功能是不利的，甚至还可能破坏这些设备。 2.2 2.2 2.2 2.2 调节调节调节调节20优选知识l 为此，在污水处理前要设置调节池，对污水的水量、水质进行均衡和调节，使污水处理效果更好。 l 调节池是调节水质和水量的构筑物。 l 2.2

18、.2 2.2.2 水量与水质调节的常用方法水量与水质调节的常用方法l 1.1.水量调节水量调节l 污水处理中水量调节有两种调节池，一种为线内调节池，另一种为线外调节池。l （1 1）线内调节池。）线内调节池。进水一般采用重力流，出水用泵提升。l （2 2）线外调节池。）线外调节池。设在旁路上。l 当污水流量过高时，多余污水用泵打入调节池；l 当污水流量低于设计流量时，再从调节池回流至集水井，并送去后续处理。 21优选知识l 线外调节池与线内调节池相比，不受进水管高度限制，但被调节的水量需要两次提升，消耗动力大。 l 2. 2.水质调节水质调节l 水质调节的任务是将不同时间或不同来源的污水进行混

19、合,使流出的水质比较均匀。水质调节的基本方法有两种。 l （1 1）外加动力调节）外加动力调节l 外加动力就是采用外加叶轮搅拌、鼓风空气搅拌及水泵循环等设备对水质进行强制调节。l （2 2）差流方式调节）差流方式调节l 水质调节采用差流方式进行强制调节，使不同时间和不同浓度的污水进行水质自身水力混合。l 对角线调节池对角线调节池22优选知识l 这种形式的调节池的特点是出水槽沿对角线方向设置。 l 污水由左右两侧进入池内后，经过一定时间的混合才流到出水槽，使出水槽中的混合污水在不同的时间内流出，就是说不同时间、不同浓度的污水进入调节池后，就能达到自动调节均衡水质的目的。l 折流调节池折流调节池l

20、 折流调节池在池内设置许多折流隔墙，污水在池内来回折流，得到充分混合、均衡。 l 折流调节池配水槽设在调节池上，通过许多孔流入，投配到调节池的前后各个位置内，调节池的起端流量一般控制在进水流量的 1/3 1/4，剩余的流量可通过其他各投配口等量地投入池内。l 2.2.3 2.2.3 调节池容积的计算调节池容积的计算23优选知识l 2.3.1 2.3.1 沉淀过程的理论基础沉淀过程的理论基础l 1.1.概述概述l 它是利用水中悬浮颗粒的可沉降性能，在重力作用下使其下沉，以达到固液分离的一种过程。l 2. 2.沉淀的类型及其理论基础沉淀的类型及其理论基础l （1 1）沉淀的基本类型）沉淀的基本类型

21、l 根据悬浮颗粒的性质、凝聚性及其浓度的高低，沉淀可分为四种基本类型。l 自由沉淀自由沉淀2.3 2.3 2.3 2.3 沉淀法沉淀法沉淀法沉淀法24优选知识l 水中的悬浮固体浓度不高，不具有凝聚的性能，也不互相聚合、干扰，其形状、尺寸、密度等均不改变，下沉速度恒定. 悬浮物浓度不高且无絮凝性时常发生这类沉淀。l 絮凝沉淀絮凝沉淀l 当水中悬浮物浓度不高，但有絮凝性时，在沉淀过程中，颗粒互相凝聚，其粒径和质量增大，沉淀速度加快。 l 拥挤沉淀（也称集团沉淀、分层沉淀或成层沉淀）拥挤沉淀（也称集团沉淀、分层沉淀或成层沉淀）l 当悬浮物浓度较高时，每个颗粒的下沉都受到周围其他颗粒的干扰，颗粒互相牵

22、扯形成网状的 “絮毯”整体下沉，在颗粒群与澄清水层之间存在明显的界面。沉淀速度就是界面下移的速度。l 压缩沉淀压缩沉淀25优选知识l 当悬浮物浓度很高，颗粒互相接触，互相支承时，在上层颗粒的重力作用下，下层颗粒间的水被挤出，污泥层被压缩。 l （2 2）沉淀理论基础）沉淀理论基础l 沉淀基本原理沉淀基本原理l 污水中的悬浮物在重力作用下与水分离，实质是悬浮物的密度大于污水的密度时下沉，小于时上浮。污水中悬浮物下沉和上浮的速度，是污水处理设计中对沉降分离设备要求的主要依据，是有决定性作用的参数。l 沉淀池的工作原理沉淀池的工作原理l 理想沉淀池的假定条件:l 一是从入口到出口，池内污水按水平方向

23、等速流动，颗粒水平分布均匀。26优选知识l 二是悬浮颗粒沿整个水深均匀分布，处于自由沉淀状态，颗粒的水平分速等于水平流速，沉淀速度固定不变。l 三是颗粒沉到池底即认为被除去。l 沉淀池内可分为流入区、流出区、沉淀区和污泥区四部分. 图图2-14 2-14 理想平流沉淀池示意图理想平流沉淀池示意图 27优选知识l 某一颗粒从点 A处进入沉淀区，它的运动轨迹为其水平分速和沉淀速度的矢量和，斜率为u/v。l 沉于池底的颗粒，其水平流经时间和垂直沉降时间是相同的，即l 设污水处理水量为Q(m3/h)，沉淀池面积为l式中，B为理想沉淀池的宽度。l 则沉淀池的容积为28优选知识l 通过沉淀池流量为l 因为

24、l 因此l 可写成l Q/AQ/A的物理意义是：的物理意义是：在单位时间内通过沉淀池单位表面积的流量，一般称为表面负荷或称沉淀池的过流率。 29优选知识l 表面负荷以q表示，单位m3/(m2h)或m3/ /(m2s)。表面负荷的数值等于颗粒沉速。l 沉淀池的沉淀率仅与颗粒沉速或沉淀池的表面负荷有关，而与池深和沉淀时间无关。在可能的条件下，应该把沉淀池建得浅些，表面积大些，这就是颗粒沉淀的浅层理论。 l 2.3.2 2.3.2 沉砂池沉砂池l 沉砂池的作用是从污水中去除砂子、煤渣等相对密度较大的颗粒，以免这些颗粒影响后续处理构筑物的正常运行。一般沉砂池作为污水处理前的预处理。l 沉砂池的工作原理

25、是以重力分离为基础，即将进入沉砂池的污水流速控制在只能使相对密度大的无机颗粒下沉，而有机悬浮颗粒则随水流带走。 30优选知识l 沉砂池可分为平流式沉砂池、竖流式沉砂池和曝气沉砂池三种基本形式。 l 2.3.3 2.3.3 沉淀池沉淀池l 沉淀池的类型很多，按工艺布置不同，可分为初次沉淀池和二次沉淀池两种。 l 初次沉淀池设于生物处理前，二次沉淀池设于生物处理后. l 按池内水流方向，又可分为平流式沉淀池、辐流式沉淀池、竖流式沉淀池三种。l 2.3.3.1 2.3.3.1 平流式沉淀池平流式沉淀池l 1. 1.平流式沉淀池的构造平流式沉淀池的构造l 如图2-20所示是使用比较广泛的一种平流式沉淀

26、池。 31优选知识l 2. 2.平流式沉淀池的工作特征平流式沉淀池的工作特征l （1 1）平流式沉淀池的组成）平流式沉淀池的组成l 进水区进水区l 进水区是平流式沉淀池的混合反应区，进水区的作用是使水流均匀地分布在整个进水断面上，尽可能减少污水扰动，并使流速不致太大。 图图2-20 2-20 平流式沉淀池平流式沉淀池 32优选知识l 沉淀区沉淀区l 沉淀区即工作区，其作用是使可沉颗粒与污水分离，使悬浮物沉降，池的设计应使进、出水均匀，池内水流稳定，提高水池的有效容积，减少紊动影响，提高沉淀效率。l 出水区出水区l 出水区的作用是使沉淀后的水尽量均匀地流出。它是通过由流出槽与挡板组成的出流装置来

27、实现的。流出槽设自由溢流堰，溢流堰严格水平，既可保证水流均匀，又可控制沉淀池水位。出流装置多采用自由堰形式，堰前也设挡板，以阻拦浮渣,或设浮渣收集和排除装置。l 存泥区存泥区l 存泥区一方面是用于存积下沉的泥，另一方面是供排泥用. 33优选知识l （2 2）排泥方法）排泥方法l 静水压力法静水压力法l 利用池内的静水压力，将污泥排出池外。l 排泥管插入污泥斗，上端伸出水面以便清通。污泥通过静水压力排出池外。为了使池底污泥能滑入污泥斗，池底应有一定的坡度。l 机械排泥法机械排泥法l 2.3.3.2 2.3.3.2 辐流式沉淀池辐流式沉淀池l 1. 1.辐流式沉淀池的构造辐流式沉淀池的构造l 辐流

28、式沉淀池的构造如l图2-28所示。 图图2-28 2-28 辐流式沉淀池的构造辐流式沉淀池的构造34优选知识l 辐流式沉淀池常为直径较大的圆形。l 2. 2.辐流式沉淀池的工作特征辐流式沉淀池的工作特征l 污水从池中心处流出，沿半径的方向向池周流动，因此其水力特征是污水的流速由大向小变化。 在池中心处设中心管，污水从池底的进水管进入中心管，在中心管的周围常用穿孔档板围成流入区，使污水在沉淀池内得以均匀流动。流出区设于池周，由于平口堰不易做到严格水平，所以常用三角堰或淹没式溢流孔。为了拦截表面上的漂浮物质，在出水堰前设挡板和浮渣的收集、排出设备。l 辐流式沉淀池多采用机械刮泥。l 辐流式沉淀池适

29、用范围广泛，城市污水及各种类型的工业废水都可以使用，既能够作为初次沉淀池，也可以作为二次沉淀池，一般适用于大型污水处理厂。 35优选知识l 这种沉淀池的缺点是排泥设备庞大，维修困难，造价较高. l 2.3.3.3 2.3.3.3 竖流式沉淀池竖流式沉淀池l 1.1.竖流式沉淀池的构造竖流式沉淀池的构造l 竖流式沉淀池的表面多呈圆形，l也有采用方形和多角形的。l 沉淀池上部呈圆柱状的部分为沉l淀区，下部呈截头圆锥状的部分为污l泥区。l 其构造如图2-29所示。l 图图2-29 2-29 竖流式沉淀池的构造竖流式沉淀池的构造 36优选知识l 2. 2.竖流式沉淀池的工作特征竖流式沉淀池的工作特征l

30、 污水从中心管流入，由下部流出，通过反射板的阻拦向四周分布，然后沉淀区的整个断面上升，沉淀后的出水由池四周溢出。流出区设于池四周，采用自由堰或三角堰。l 竖流式沉淀池的优点:是排泥容易，不需要机械刮泥设备，便于管理。l 其缺点:是池深大，施工难，造价高; l 每个池子的容量小，污水量大时不适用;l 水流分布不易均匀等。l 3.3.竖流式沉淀池的工作原理竖流式沉淀池的工作原理l 当属于第一类沉淀时，在负荷相同的条件下，竖流式沉淀池的去除率将低于其他类型的沉淀池。 37优选知识l 如果属于第二类沉淀，则情况较为复杂，水流上升，颗粒下沉，颗粒互相碰撞、接触，促进颗粒的絮凝，使粒径变大，lU 值也增大

31、，同时又可能在池的深部形成悬浮层。这样，竖流式沉淀池的去除率可能高于表面负荷相同的其他类型的沉淀池. 但由于池内布水不易均匀，去除率的提高会受到影响。l 2.3.3.4 2.3.3.4 斜板斜板( (管管) )沉淀池沉淀池l 2.3.4 2.3.4 沉淀池的选择及运行原理沉淀池的选择及运行原理l 1.1.沉淀池的选择沉淀池的选择l 2.2.沉淀池的运行原理沉淀池的运行原理l 沉淀池的组成，即进水区、出水区、沉淀区、贮泥区。 l 进水区和出水区的功能是使水流的进入与流出保持均匀平稳，以提高沉淀效率。 38优选知识l 沉淀区是池子的主要部位。l 贮泥区是存放污泥的地方，它起到贮存、浓缩与排放污泥的

32、作用。l 另外介于沉淀区和贮泥区之间还可再分出一个区称做缓冲区，缓冲区的作用是避免水流带走沉在池底的污泥。l 3.3.提高沉淀池沉淀效果的有效途径提高沉淀池沉淀效果的有效途径l 除可以用斜板（管）沉淀池提高沉淀池的分离效果和处理能力外，其他方法还有对污水进行曝气搅动以及回流部分活性污泥等。l 将剩余活性污泥投加到入流污水中去，利用活性污泥的活性，产生吸附与絮凝作用，这一过程称为生物絮凝。 39优选知识l 在工业废水处理中，由于水质、水量的不均匀性，一般均设置污水调节池，在调节池中布置一些曝气设备，可以有效地提高污水处理程度，而且还可以减少调节池中沉积污泥的清理工作。l l 2.4.1 2.4.

33、1 隔油隔油l 油品的种类：油品的种类：浮油，分散油，乳化油，溶解油l 1.1.分离基本原理分离基本原理l 重力分离法是一种利用油水的密度差进行分离的方法。 l 此法可用于去除粒径 60m以上的油粒和污水中的大部分固体颗粒。 2.4 2.4 2.4 2.4 隔油与气浮隔油与气浮隔油与气浮隔油与气浮40优选知识l 采用重力分离法最常用的设备是隔油池。它是利用油比水密度小的特性，将油分离于水面并撇除。 l 隔油池主要用于去除浮油或破乳后的乳化油。 l 2.2.隔油池隔油池l 隔油池的形式较多，主要有平流式隔油池(API)、平行板式隔油池(PPI)、波纹斜板式隔油池(CPI)和压力差自动撇油装置.

34、图图2-32 2-32 平流式隔油池示意图平流式隔油池示意图 图图2-33 2-33 波纹斜板式隔油池示意图波纹斜板式隔油池示意图 41优选知识l 2.4.2 2.4.2 气气 浮浮l 1. 1.概述概述l 气浮法是利用高度分散的微细气泡作为载体去黏附废水中的污染物，利用其密度小于水的特性，使其上浮到水面，从而实现固液或液液分离的过程，又称气泡浮上法。 l 在水处理中，气浮法广泛应用于：l （1）分离水中的细小悬浮物、藻类及微絮体；l （2）回收工业废水中的有用物质，如造纸厂废水中的纸浆纤维及填料等；l （3）代替二次沉淀池，分离和浓缩剩余活性污泥，特别适用于那些易于产生污泥膨胀的生化处理过程

35、；l （4）分离回收含油废水中的悬浮油和乳化油；42优选知识l （5）分离回收以分子或离子状态存在的目的物，如表面活性物质和金属离子等。 l 2. 2.气浮原理气浮原理l （1 1）气浮原理）气浮原理l 气浮过程包括气泡产生、气泡与颗粒（固体或液滴）附着以及上浮分离等连续步骤。 l 气泡的产生气泡的产生l 产生微气泡的方法主要有电解、分散空气和溶解空气再释放三种。 l 悬浮物与气泡附着悬浮物与气泡附着l 悬浮物与气泡附着有三种基本形式：气泡在颗粒表面析出,气泡与颗粒吸附以及絮体中夹裹气泡。 43优选知识l 3. 3.加压溶气浮上法加压溶气浮上法l （1 1）基本工艺流程与工艺选择）基本工艺流程

36、与工艺选择l 加压溶气浮上法是目前常用的浮上法。l 这种方法使空气在加压的条件下溶解于水中，然后通过将压力降至常压而使过饱和的空气以微细气泡的形式释放出来。 l 加压溶气浮上法有三种基本工艺流程：l 全溶气流程如图2-34所示。l该法是将全部入流废水进行加压l溶气，再经过减压释放装置进入l气浮池进行固液分离的一种流程。l 部分溶气流程如图2-35所示。 图图2-34 全溶气流程全溶气流程 44优选知识l 该法是将部分入流废水进行加压溶气，其余部分直接进入气浮池。该法比全溶气流程节省电能，同时因加压泵所需加压的溶气水量与溶气罐的容积比全溶气流程小，故亦可节省一些设备。但是由于部分溶气流程提供的空

37、气量亦较少，因此，如欲提供同样的空气量，部分溶气流程就必须在更高的压力下运行.l 回流溶气流程如图2-36所示。在这个流程中，将部分澄清液进行回流加压，入流废水则直接进入气浮池。 图图2-36 2-36 回流溶气流程回流溶气流程 图图2-35 2-35 部分溶气流程部分溶气流程45优选知识l （2 2）操作规程及运行中应该注意的问题）操作规程及运行中应该注意的问题l 加压泵的作用，一是提升废水，二是使介质气、水受到压力作用。l 受压空气按亨利定律提高其在水中的溶解度。 l 空气通入方式有两种:l 当空气吸入量小于该温度下废水中空气的饱和量时，在泵前用水射器吸入，而不用空压机。这种方式气水混合好

38、，水泵必须采用自吸方式进水，而且要保持 1m以上的水头。 此外，其最大吸气量不能大于水泵吸水量的10，否则水泵应当具有的真空度将遭到破坏。 l 当空气吸入量大于空气在废水中的饱和量时，空气应通过空压机由水泵的出水管压入，但也不宜大于水泵吸水量的25. 46优选知识l 废水在溶气罐内的停留时间为 3060s，一般认为在这个时间内可以完成空气溶于水的过程，并使废水中溶解空气过饱和，多余的空气必须通过排气阀放出，否则由于游离气泡的搅动，会影响气浮池内的气浮效果。 l 减压阀的作用，在于保持溶气罐出口处的压力恒定，从而可以控制出罐后气泡的大小和数量，也可用低压溶气释放器代替减压阀。l 过滤是利用过滤材

39、料分离污水中杂质的一种技术，完成过滤工艺的处理构筑物称为滤池。 2.5 2.5 2.5 2.5 过滤法过滤法过滤法过滤法 47优选知识l 2.5.1 2.5.1过滤原理过滤原理l 过滤机理分为三类，即迁移机理、附着机理和脱落机理。l 1.1.迁移机理迁移机理l 悬浮颗粒脱离流线而与滤料接触的过程，就是迁移过程。l 引起颗粒迁移的原因主要有以下几种：l （1 1）筛分）筛分l 颗粒比滤层孔隙大的被机械筛分，截留于过滤表面上。l （2 2）拦截）拦截l 小颗粒随流线流动在流线上与滤料表面接触。其去除概率与颗粒直径的平方成正比，与滤料粒径的立方成反比。l （3 3）惯性）惯性 48优选知识l 当流线

40、绕过滤料表面时，具有较大动量和密度的颗粒因惯性冲击而脱离流线碰撞到滤料表面上。l （4 4）沉淀）沉淀l 如果悬浮物的粒径和密度较大，将存在一个沿重力方向的相对沉淀速度。l 在重力作用下，颗粒偏离流线沉淀到滤料表面上。 l （5 5）布朗运动）布朗运动l 对于微小悬浮颗粒，由于布朗运动而扩散到滤料表面。l （6 6）水力作用）水力作用l 由于滤层中的孔隙和悬浮颗粒的形状是极不规则的，在不均匀的剪切流场中，颗粒受到不平衡力的作用不断地转动而偏离流线。 49优选知识l 实际过滤中，悬浮颗粒的迁移将受到上述各种机理的作用,它们的相对重要性取决于水流状况、滤层孔隙形状及颗粒本身的性质（粒度、形状、密度

41、等）。l 2. 2.附着机理附着机理l （1 1）接触凝聚）接触凝聚l 向原水中投加凝聚剂，在压缩悬浮颗粒和滤料颗粒表面的双电层后，且尚未生成微絮体时，立即进行过滤。此时水中脱稳的胶体很容易与滤料表面凝聚，即发生接触凝聚作用。快滤池操作通常投加凝聚剂，因此接触凝聚是主要附着机理。l （2 2）静电引力）静电引力l 由于颗粒表面上的电荷和由此形成的双电层产生静电引力和斥力，故当悬浮颗粒和滤料颗粒带异号电荷时则相吸，反之则相斥。 50优选知识l （3 3）吸附）吸附l 悬浮颗粒细小，具有很强的吸附趋势，吸附作用也可能通过絮凝剂的架桥作用实现。絮凝物的一端附着在滤料表面，而另一端附着在悬浮颗粒上。

42、l （4 4）分子引力）分子引力l 原子、分子间的引力在颗粒附着时起重要作用。万有引力可以叠加。l 3.3.脱落机理脱落机理l 普通快滤池通常用水进行反冲洗，有时先用或同时用压缩空气进行辅助表面冲洗。截留和附着于滤料上的悬浮物受到高速反冲洗水的冲刷而脱落；滤料颗粒在水流中旋转、碰撞和摩擦，也使悬浮物脱落。51优选知识l 2.5.2 2.5.2 滤池滤池l 按滤速大小可分为按滤速大小可分为: : 慢滤池、快滤池和高速滤池；l 按水流过滤层的方向可分为按水流过滤层的方向可分为: : 上向流滤池、下向流滤池和双向流滤池；l 按滤料种类可分为按滤料种类可分为: : 砂滤池、煤滤池和煤砂滤池；l 按滤料

43、层数可分为按滤料层数可分为: : 单层滤池、双层滤池和多层滤池；l 按水流性质可分为按水流性质可分为: : 压力滤池和重力滤池；l 按进出水及反冲洗水的供给和排出方式可分为按进出水及反冲洗水的供给和排出方式可分为: : 普通快滤池、虹吸滤池和无阀滤池等。 l 1.1.构造构造l 滤池的种类虽然很多，但其基本构造是相似的。 52优选知识l 在污水深度处理中使用的各种滤池都是在普通快滤池的基础上加以改进而来的，如图2-38所示为普通快滤池的构造。l （1 1）滤料层）滤料层l 滤料层是滤池的核心部分。滤料粒径、滤层高度和滤速是滤池的主要参数。 图图2-38 普通快滤池的构造普通快滤池的构造53优选

44、知识l 滤池的反冲洗可以用滤后水，也可以用原污水。有多种形式的滤料可供选择，要根据实际需要和设计要求选配滤料。l 不管使用哪一种滤料都要满足以下要求：l 要有足够的机械强度，以免反冲洗时引起磨损。 l 要有足够的化学稳定性，不溶于水、不向水中释放其他有害物质。 l 要有适当的孔隙率和粒度。 l 要有较大的表面积，以圆形为好。随着过滤技术的进步，人们开始用纤维球滤料。l （2 2）垫料层）垫料层l 垫料层的作用主要是承托滤料（故亦称承托层），防止小滤料经配水系统上的孔眼随水流走，同时保证反冲洗水更均匀地分布于整个滤池中。 54优选知识l 垫料层要求不被反冲洗水冲动，形成的孔隙均匀，布水均匀，化学

45、稳定性好，不溶于水。 l （3 3）排水系统）排水系统l 排水系统的作用是均匀收集滤后水，更重要的是均匀分配反冲洗水，故亦称配水系统。l 排水系统分为两类，即大阻力排水系统和小阻力排水系统.l 普通快滤池大多采用穿孔管式大阻力排水系统。 l 2.2.运行运行l 将污水通过一层带孔眼的过滤装置或介质，大于孔眼尺寸的悬浮颗粒物质被截留在介质的表面，从而使污水得到净化。 经过一定时间的使用以后，过水的阻力增加，就必须采取一定的措施，如通常采用反冲洗将截留物从过滤介质上除去。 55优选知识l 快滤池的运行分过滤和反冲洗两个过程。 l （1 1）过滤过程）过滤过程l 污水从进水总管、进水支管，经过水渠进

46、入滤池，水经过滤料层后变清成为洁净的滤后水。经底部配水支管汇集，再经配水干管、清水支管、清水总管流往清水池。l （2 2）反冲洗过程）反冲洗过程l 先关闭进水管与清水支管上的阀门，然后开排水管及反冲洗水的排水阀门，反冲洗水从反冲洗水管，经过配水管，从下而上流过垫料层和滤料层，滤料在上升水流的作用下，悬浮起来并逐步膨胀到一定高度，使得滤料中的杂质、淤泥冲洗下来,污水进入反冲洗水排出槽经污水渠、排水管排入沟渠，反冲洗直至排水清为止。 56优选知识l 4.4.常见故障及对策常见故障及对策l （1 1）气阻）气阻l 在过滤末期，局部滤层水头损失可能大于该处实际的水压力，即出现负水头。此时，这部分滤层水

47、中溶解的气体将被释放出来，积聚在孔隙中，阻碍水流通过，导致滤水量显著减少.l 为防止气阻现象产生，l 首先，首先，应保持滤层上有足够的水深，消除负水头。在池深已定时，可采取调换表层滤料，增大滤料粒径的办法。l 其次，其次，在配水系统末端应设排气管，防止反冲洗水带入气体积聚在垫料层或滤料层中。有时也可适当加大滤速，促使整个滤层纳污比较均匀。l 一旦发生气阻，应停止过滤，进行反冲洗。 57优选知识l （2 2）结泥球）结泥球l 滤层表面的颗粒较细，截留的悬浮物较多。如果反冲洗不干净，则互相黏结成泥球。在下一次反冲洗时，因质量较大而沉入滤层深处，造成布水不匀和再结泥球的恶性循环。这种污泥的主要成分是

48、有机物，结球严重时会腐化发臭。l 防止办法是改善反冲洗效果，增加表面冲洗。l 对已经结泥球的滤池，应翻池换滤料，也可在反冲洗时加氯浸泡 12h，氧化污泥，加氯量约每平方米滤池1kg漂白粉。 l （3 3）跑砂）跑砂l 如果反冲洗强度过大或滤料级配不当，反冲洗会冲走大量细滤料。 58优选知识l 另外，如果反冲洗水分配不匀，垫料层可能发生平移，进一步导致布水不匀，最后局部垫料层被冲走淘空，过滤时，滤料通过这些部位的配水系统漏失到清水池中。遇到这种情况，应检查配水系统，并适当调整反冲洗强度。l （4 4）微生物繁殖）微生物繁殖l 在水温较高时，沉淀池出水中常含有多种微生物，极易在滤池中繁殖。在快滤池

49、中，微生物繁殖是不利的，往往会使滤层堵塞。可在过滤前加氯解决。 l 5.5.影响过滤的因素影响过滤的因素l 过滤是悬浮颗粒与滤料的相互作用，悬浮物的过滤效率受到多方面因素的影响。 l （1 1）滤料）滤料59优选知识l 粒度 形状 孔隙率l 厚度 表面性质 l 2. 2.悬浮物悬浮物l 粒度 形状 密度l 浓度 温度 表面性质l （3 3）滤速）滤速l 滤池的滤速不能太慢，因为滤速过慢，单位过滤面积的处理水量就小。为了达到一定的出水量，势必要增大过滤面积，也就要增大投资。但如果滤速过快，不仅仅增加了水头损失，过滤周期也会缩短，也会使出水的质量下降。l （4 4）反冲洗）反冲洗l 反冲洗是用来除

50、去滤出的泥渣，以恢复滤料的过滤能力的. 60优选知识l 为了把泥渣冲洗干净，必须要有一定的反冲洗速度和时间.这与滤料大小、密度、膨胀率及水温都有关系。 l 2.5.3 2.5.3 其他滤池其他滤池l 1. 1.压力过滤器压力过滤器l 压力过滤器是一个承压的密闭过滤装置，内部构造与普通过滤池相似，其主要特点是承受压力，可利用过滤后的余压将出水送到用水地点或远距离输送。l 压力过滤器过滤能力强、容积小、设备定型、使用的机动性大。但是，单个过滤器的过滤面积较小，只适用于污水量小的车间（或企业），或对某些污水进行的局部处理。l 2.2.无阀滤池无阀滤池l 无阀滤池是利用水力学原理，通过进出水的压差自动

51、控制虹吸产生，实现自动运行的滤池。 61优选知识l 3. 3.虹吸滤池虹吸滤池l 虹吸滤池是指滤池的进水和反冲洗水的排出都由虹吸管完成，所以叫虹吸滤池。虹吸滤池可以做成圆形或方形。一般是由数格滤池组成一个整体，便于管理和反冲洗。 图图2-39 2-39 压力过滤器压力过滤器图图2-40 2-40 开敞式无阀滤池示意图开敞式无阀滤池示意图62优选知识l 2.6.1 2.6.1 离心分离原理离心分离原理l 物体高速旋转，产生离心力场。在离心力场内的各质点，都将承受较其本身重力大出许多倍的离心力，离心力的大小则取决于该质点的质量。这种方法也用于废水处理，用以分离废水中的悬浮固体。 图图2-41 2-

52、41 虹吸滤池的构造虹吸滤池的构造 2.6 2.6 2.6 2.6 离心分离离心分离离心分离离心分离 63优选知识l 1.1.压力式水力旋流分离器压力式水力旋流分离器l 在离心力的作用下，水中较大的悬浮固体被甩向器壁，并在其本身重力的作用下，沿器壁向下滑动，在底部形成固体颗粒浓液经排出管连续排出。 l 2. 2.重力式水力旋流分离器重力式水力旋流分离器l 重力式水力旋流分离器又称水力旋流沉淀池。废水以切线方向进入器内，借进、出水的水头差在器内呈旋转流动。 图图2-42 2-42 压力式水力旋流分离器压力式水力旋流分离器 图图2-42 2-42 重力式水力旋流分离器重力式水力旋流分离器 64优选

53、知识l 铁磁性物质的颗粒在磁场所受的磁场力与磁场强度和磁场强度梯度（称场强梯度）成正比。只有在磁场空间里，各点的磁场强度不相同，特别是在很短一段距离之内，磁场强度相差很大（即场强梯度大）时，磁性颗粒才会发生移动。l 含有铁磁性悬浮颗粒的工业废水通过高梯度磁分离器，磁性颗粒便被截留下来，从而被净化。这便是高梯度磁分离法。l 由于高梯度磁分离器场强梯度很高，不仅强磁性微粒能被其截留，弱磁性微粒也能被其截留。2.72.72.72.7磁分离磁分离磁分离磁分离65优选知识l 对于含有油类、无机悬浮物、色素和细菌的污水，投加絮凝剂产生矾花，同时投加磁种。通过高梯度磁分离器，几秒钟便可使污水净化。l 对于没

54、有磁性颗粒的城市污水，不投加磁种，仅仅进行磁化处理，也有一定效果。66优选知识第第第第3 3 3 3章水污染控制的化学法章水污染控制的化学法章水污染控制的化学法章水污染控制的化学法3.13.1中和法中和法3.23.2混凝混凝3.33.3化学氧化还原化学氧化还原67优选知识l 3.1.1 3.1.1 概述概述l 污水的中和就是通过向污水中投加化学药剂，使其与污染物发生化学反应，调节污水的酸碱度（pH），使污水呈中性或接近中性，pH范围适宜下一步处理或排放。 l 3.1.2 3.1.2 酸性污水的中和处理酸性污水的中和处理l 1.1.利用碱性污水中和法利用碱性污水中和法l 酸碱污水相互中和是一种既

55、简单又经济的以废治废的处理方法。两种污水相互中和时，由于水量和浓度难以保持稳定，所以给操作带来困难。在此情况下，一般在混合反应池前设有均质池。 3.1 3.1 3.1 3.1 中和中和中和中和 法法法法 68优选知识l 2. 2.投药中和法投药中和法l 投药中和法是应用广泛的一种中和方法。此法可处理各种酸性污水。 l 投药中和法的工艺过程主要包括:l 中和药剂的制备与投配、混合与反应、中和产物的分离、泥渣的处理与利用。 l 酸性污水投药中和流程如图3-1所示。 图图3-1 3-1 酸性污水投药中和流程酸性污水投药中和流程69优选知识l 酸性污水投药中和之前，有时需要进行预处理。预处理包括悬浮杂

56、质的澄清、水质及水量的均和。前者可以减少投药量,后者可以创造稳定的处理条件。l 投加石灰有干投法和湿投法两种方式。 图图3-3 3-3 石灰湿投法示意图石灰湿投法示意图 图图3-2 3-2 石灰干投法示意图石灰干投法示意图 70优选知识l 碱性药剂中和法的缺点是劳动卫生条件差，操作管理复杂,制备溶液、投配药剂需要较多的机械设备。l 采用石灰药剂时，其明显的缺点是质量难于保证，灰渣较多，沉渣体积大，占处理水量的2，且不易脱水。 l 3. 3.过滤中和法过滤中和法l 过滤中和法是指用碱性滤料形成的滤床来处理酸性污水，当酸性污水流过滤床的碱性滤料时，酸性污水即被中和。l 这种方法适用于含酸浓度不大于

57、23mg/L、并生成易溶盐的各种酸性污水的中和处理。l 当污水含有大量悬浮物、油脂、重金属盐和其他毒物时，不宜采用过滤中和法。l （1 1）普通过滤中和滤池）普通过滤中和滤池71优选知识l 普通过滤中和滤池中水的流向有平流和竖流两种，竖流又分升流式和降流式两种，如图3-4所示。l （2 2）恒流速升流式膨胀中和滤池）恒流速升流式膨胀中和滤池l 恒流速升流式膨胀中和滤池如图3-5所示。 图图3-4 3-4 普通过滤中和滤池普通过滤中和滤池72优选知识l 该滤池由底部大阻力穿孔管进l水装置、卵石垫层、滤料层（石灰l石滤料）、清水层和出水槽等组成。l水由下向上流动，整个筒体过水断l面不变，故上升流速

58、为恒定。由于l在中和反应过程中产生 CO2气体的l作用，使滤料互相碰撞摩擦，滤料l面不断更新，滤料利用率高，中和l效果较好。l （3 3）变流速升流式膨胀中和滤池）变流速升流式膨胀中和滤池l 该滤池是把上述恒流速升流式膨胀滤池的直筒形设计成倒圆锥状，水流上升速度逐渐减小，这样可以防止小滤料被出水带走，使滤料反应更加完全。 图图3-5 3-5 恒流速升流式膨胀中和滤池恒流速升流式膨胀中和滤池73优选知识l 3.1.3 3.1.3 碱性污水的中和处理碱性污水的中和处理l 1. 1.利用酸性物质的中和法利用酸性物质的中和法l 碱性污水的中和一般要用酸性物质，通常采用的方法有利用废酸进行中和或利用烟道

59、气进行中和。l 2. 2.药剂中和法药剂中和法l 药剂中和法就是通过向污水中投加化学药剂，使其与污染物发生化学反应。碱性污水的中和剂，常用的为工业硫酸，因为硫酸价格较低。l 3.1.4 3.1.4 污水中和处理方法比较污水中和处理方法比较74优选知识l 混凝就是通过向水中投加一些药剂（常称混凝剂）使水中难以沉淀的细小颗粒及胶体颗粒脱稳并互相聚集成粗大的颗粒而沉淀，从而实现与水分离，达到水质的净化。 l 3.2.1 3.2.1 混凝基本原理混凝基本原理l 1. 1.胶体的基本知识胶体的基本知识l （1 1）胶体结构）胶体结构l 胶体结构很复杂，是由胶核、吸附层及扩散层三部分组成.l 胶核是胶体粒

60、子的核心，它由数百乃至数千个分散固体物质分子组成。 3.2 3.2 3.2 3.2 混混混混 凝凝凝凝 75优选知识l 在胶核表面有一层离子，l称电位形成离子或电位离子，l胶核因电位离子而带有电荷，l为维持胶体离子的电中性，胶l核表面的电位离子层通过静电l作用，从溶液中吸引了电量与l电位离子层总电量相等而电性l相反的离子，这些离子称为反l离子，并形成反离子层。这样，l胶核固相的电位离子层与液相l中的反离子层就构成了胶体粒子的双电层结构。图图3-7 3-7 胶体粒子的结构及其电位分布胶体粒子的结构及其电位分布76优选知识l （2 2）胶体颗粒的稳定性与脱稳）胶体颗粒的稳定性与脱稳l 胶体颗粒在水

61、中能长期保持分散状态而不下沉的特性称为胶体颗粒的稳定性。 l 胶体颗粒在污水中之所以具有稳定性，其原因有三：l 首先，污水中的细小悬浮颗粒和胶体颗粒质量很轻，在污水中受水分子热运动的碰撞而作无规则的布朗运动；l 同时，胶体颗粒本身带电，同类胶体颗粒带有同性电荷，彼此之间存在静电排斥力，从而不能相互靠近以结成较大颗粒而下沉；l 另外，许多水分子被吸引在胶体颗粒周围形成水化膜，阻止胶体颗粒与带相反电荷的离子中和，妨碍颗粒之间接触并凝聚下沉。77优选知识l 因此，污水中的细小悬浮颗粒和胶体颗粒不易沉降，总保持着分散和稳定状态。 l 2. 2.混凝机理混凝机理l 污水中投入某些混凝剂后，胶体因电位降低

62、或消除而脱稳。脱稳的颗粒便相互聚集为较大颗粒而下沉，此过程称为凝聚，此类混凝剂称为凝聚剂。l 但有些混凝剂可使未经脱稳的胶体也形成大的絮状物而下沉，这种现象称为絮凝，此类混凝剂称为絮凝剂。l 按机理不同，混凝可分为压缩双电层、吸附电中和、吸附架桥、沉淀物网捕四种。l （1 1）压缩双电层机理）压缩双电层机理 78优选知识l 当向溶液中投加电解质后，溶液中与胶体反离子带相同电荷的离子浓度增高，这些离子与扩散层原有反离子之间的静电斥力把原有部分反离子挤压到吸附层中，从而使扩散层厚度减小，胶粒所带电荷数减少，电位相应降低。因此，胶粒间的相互排斥力也减少。当排斥力降至一定值，分子间以吸引力为主时，胶粒

63、就相互聚合与凝聚，这就是压缩双电层机理。l （2 2）吸附电中和机理）吸附电中和机理l 当向溶液中投加电解质作混凝剂，混凝剂水解后在水中形成胶体颗粒，其所带电荷与水中原有胶粒所带电荷相反，异性电荷之间有强烈的吸附作用，由于这种吸附作用中和了电位离子所带电荷，减少了静电斥力，降低了电位，使胶体脱稳并发生凝聚。但若混凝剂投加过多，混凝效果反而下降。因为胶粒吸附了过多的反离子，使原来的电荷变性，排斥力变大，从而发生了再稳现象。 79优选知识l （3 3）吸附架桥机理）吸附架桥机理l 吸附架桥作用主要是指高分子聚合物与胶粒和细微悬浮物等发生吸附、桥联的过程。高分子絮凝剂具有线性结构，含有某些化学活性基

64、团，能与胶粒表面产生特殊反应而互相吸附，在相距较远的两胶粒间进行吸附架桥，使胶粒逐渐变大，从而形成较大的絮凝体。 l （4 4）沉淀物网捕机理）沉淀物网捕机理l 若采用硫酸铝、石灰或氯化铁等高价金属盐类作混凝剂，当投加量大得足以迅速沉淀金属氢氧化物如Al(OH)3、Fe(OH)3或金属碳酸盐（如CaCO3）时，水中的胶粒和细微悬浮物可被这些沉淀物在形成时作为晶核或吸附质所网捕。l 混凝的四种机理，在污水处理中往往是同时或交叉发挥作用的，只是在一定情况下以某种机理为主而已。 80优选知识l 向污水中投加药剂，进行水和药剂的混合，从而使水中的胶体物质产生凝聚和絮凝，这一综合过程称为混凝过程。l 3

65、.2.2 3.2.2 混凝剂与助凝剂混凝剂与助凝剂l 1. 1.混凝剂混凝剂l 混凝剂具有破坏胶体的稳定性和促进胶体絮凝的功能。 l 其品种很多，按其化学成分可分为无机混凝剂和有机混凝剂两大类。l （1 1）无机混凝剂）无机混凝剂l 目前广泛使用的无机混凝剂是铝盐混凝剂和铁盐混凝剂。 l 铝盐有：硫酸铝、明矾、铝酸钠、三氯化铝及碱式氯化铝.l 铁盐有: 硫酸亚铁、硫酸铁、三氯化铁及聚合硫酸铁。 81优选知识l （2 2）有机混凝剂）有机混凝剂l 目前应用较为广泛的有机混凝剂主要是人工合成的有机高分子絮凝剂。其分子结构一般为链状，相对分子质量都很高，絮凝能力很强。l 常用的有聚丙烯酸钠（阴离子型

66、）、聚乙烯吡啶盐（阳离子型）和聚丙烯酰胺（非离子型）等。l 2.2.助凝剂助凝剂l 助凝剂是指与混凝剂一起使用，以促进水的混凝进程的辅助药剂。l 助凝剂本身可以起混凝作用，也可以不起混凝作用。l 助凝剂按功能可分为三类：l （1）pH调整剂 （2）絮体结构改良剂 （3）氧化剂 82优选知识l 3.2.3 3.2.3 影响混凝效果的因素影响混凝效果的因素l 1.1.废水水质的影响废水水质的影响l （1 1）浊度）浊度浊度过高或过低都不利于混凝，浊度不同所需的混凝剂用量也不同。l （2 2）pHpH在混凝过程中，都有一个相对最佳pH存在，使混凝反应速度最快，絮体溶解度最小。l （3 3）水温）水温

67、水温会影响无机盐类的水解，水温低，水解反应慢。另外，水温低，水的黏度增大，布朗运动减弱，混凝效果下降。l （4 4）共存杂质）共存杂质有些杂质的存在能促进混凝过程，而有些物质不利于混凝的进行。l 2. 2.混凝剂的影响混凝剂的影响 83优选知识l （1 1）混凝剂种类）混凝剂种类混凝剂的选择主要取决于胶体和细微悬浮物的性质、浓度。l （2 2）混凝剂投加量）混凝剂投加量对任何污水的混凝处理，都存在最佳混凝剂和最佳投药量的问题，应通过实验确定。l （3 3）混凝剂投加顺序）混凝剂投加顺序l 3.3.水力条件（搅拌）的影响水力条件（搅拌）的影响l 搅拌的目的是帮助混合反应、凝聚和絮凝，过于激烈的搅

68、拌会打碎已经凝聚和絮凝的絮状沉淀物，反而不利于混凝沉淀,因此搅拌一定要适当，即要控制搅拌强度和搅拌时间。 l 为确定最佳的工艺条件，一般情况下，可以用烧杯搅拌法进行混凝的模拟实验。l 3.2.4 3.2.4 混凝过程及设备混凝过程及设备 84优选知识l 整个混凝沉淀处理工艺过程包括混凝剂的配制与投加、混合、反应及沉淀分离几个部分。其流程示意图如图3-8所示。l1.1.混凝剂的配制与投加混凝剂的配制与投加l 混凝剂的投配方法有干投法和湿投法。l 干投法就是将固体混凝剂（如硫酸铝）破碎成粉末后定量地投入待处理水中。l湿投法是将混凝剂和助凝剂先溶解配成一定浓度的溶液，然后按处理水量大小定量投加。此法

69、应用较多。 图图3-83-8混凝沉淀流程示意图混凝沉淀流程示意图85优选知识l （1 1）混凝剂溶液的配制）混凝剂溶液的配制混凝剂溶液的配制过程包括溶解与调制两步。溶解一般在溶解池（溶药池）中进行，其作用是把块状或粒状的药剂溶解成浓溶液。调制则在溶液池中进行，其作用是把浓溶液配成一定浓度的溶液。l （2 2）混凝剂的投加）混凝剂的投加混凝剂的投加有两种方式，即重力投加和压力投加。 图图3-93-9湿投法过程湿投法过程 86优选知识l 重力投加重力投加当采用水泵进行混合时，药剂加在泵前吸水井或吸水管处，一般采用重力投加，即所谓的泵前重力投加。l 压力投加压力投加压力投加又分为两种形式：l 一是泵

70、投加，一是泵投加，采用耐酸泵配以转子或电磁流量计，这是广泛采用的方法，或者直接用计量泵，将药液送到投药点；l 二是水射器投加，二是水射器投加，水射器利用高压水通过喷嘴和喉管之间的真空抽吸作用将药液吸入，同时随水的余压注入原水管中。l 2.2.混合混合l 混合的作用是将药剂迅速均匀地扩散到污水中，达到充分混合，以确保混凝剂的水解与聚合，使胶体颗粒脱稳，并互相聚集成细小的矾花。l （1 1）借水泵的吸水管或压力管混合）借水泵的吸水管或压力管混合 87优选知识l 当泵站与絮凝反应设备距离很近时，将药液加于泵吸水管或吸水井中，通过水泵叶轮高速转动达到快速而剧烈混合目的. l 当泵站与反应池距离较远时，

71、可将药液投入离反应池前一定距离（应不小于50倍管道直径）的进水管中，使药剂与水在管道内混合，也有较好的凝聚效果。 l （2 2）在专用混合设备中进行混合）在专用混合设备中进行混合l 机械混合机械混合这是用电动机带动桨板或螺旋桨进行强烈搅拌的一种有效的混合方法。l 水力混合水力混合水力混合是通过水的流动以达到药剂与水的混合。l 水力混合池有多种形式，常见的有隔板混合池、穿孔板式混合池、涡流式混合池等。 88优选知识l 水力混合池的主要优点: 是混合效果较好，某些池型能调节水头高低、适应流量变化，操作简单，广泛用于大中型水处理厂中；l 缺点: 是占地面积较大，某些进水方式要裹进大量气体，给后续处理

72、带来一些不利影响。 l 3.3.反应反应l 水与药剂混合后即进入反应池进行反应。l 反应阶段的作用是促使混合阶段所形成的细小矾花在一定时间内继续形成大的、具有良好沉淀性能的絮凝体（可见的矾花），以使其在后续的沉淀池内下沉。l 反应池的型式也有机械搅拌和水力搅拌两类。l 水力搅拌反应池在我国应用广泛，类型也较多，主要有隔板反应池、涡流式反应池等。其中比较常用的是隔板反应池。 89优选知识l 4.4.沉淀沉淀l 进行混凝沉淀处理的污水经过投药、混合、反应生成絮凝体后，要进入沉淀池使生成的絮凝体沉淀与水分离，最终达到净化的目的。 l 日常管理日常管理 P73l 5. 5.澄清池澄清池l 作用：用于给

73、水系统或者污水处理，去除水中的絮凝体。l 3.3.1 3.3.1 概述概述l 污水中的溶解性无机或有机污染物，可以通过化学反应过程将其氧化或还原，转化成无毒或微毒的新物质，从而达到处理的目的。l 这类处理污水的方法，称为氧化还原法。 3.3 3.3 3.3 3.3 化学氧化还原化学氧化还原化学氧化还原化学氧化还原 90优选知识l 在氧化还原反应中，反应的实质是参加化学反应的原子或离子失去或得到电子，引起化合价的升高或降低。失去电子的过程称为氧化，得到电子的过程称为还原。反应中得到电子的物质称为氧化剂，失去电子的物质称为还原剂。氧化剂使还原剂失去电子而受到氧化，本身则被还原。相反，还原剂使氧化剂

74、得到电子而受到还原，其本身则被氧化。 l 对于有机物的氧化还原过程，难以用电子的得失来分析，常根据加氧或加氢反应来判断。l 把加氧或去氢的反应称为氧化反应，把加氢或去氧的反应称为还原反应。l 3.3.2 3.3.2 氧化法氧化法l 氧化法就是向污水中投加氧化剂，将污水中的有毒、有害物质氧化成无毒或毒性小的新物质的方法。 91优选知识l 氧化法的实质是在强氧化剂的作用下，水中的有机物被降解成简单的无机物；溶解的污染物被氧化为不溶于水且易于从水中分离的物质。 l 常用的氧化剂有氧类和氯类两种。 l 1.1.空气氧化空气氧化l 空气氧化是将空气通入污水中，利用空气中的氧气氧化污水中可被氧化的有害物质

75、。空气因氧化能力较弱，主要用于含有还原性较强物质的污水处理。 l 焚烧也是利用空气中的氧来氧化污水的一种方法，与湿式氧化不同，焚烧是在高温下用空气氧化处理污水的一种比较有效的方法。有机污水不能用其他方法有效处理时，常采用焚烧的方法。l 2. 2.湿式氧化湿式氧化92优选知识l 湿式氧化（WAO）是指在较高温度和压力下，用空气中的l氧来氧化污水中溶解或悬浮的有机物和还原性无机物的一种方法。因氧化过程在液相中进行，故称湿式氧化。 l 湿式氧化与一般氧化方法相比，具有适用范围广（包括对污染物种类和浓度的适应性）、处理效率高、二次污染低、氧化速度快、装置小、可回收能量和有用物料等优点。l 3.3.超临

76、界水氧化技术超临界水氧化技术l 超临界水氧化的主要原理是利用超临界水作为介质来氧化分解有机物。超临界水对有机物和氧都是极好的溶剂，有机物氧化是在超临界水富氧均一相中进行的。l 在高的反应温度下，氧化反应速率很高，很短时间内能够有效地破坏有机物结构，反应完全、彻底，有机碳、氢转化为二氧化碳和水。 93优选知识l 4.4.臭氧氧化臭氧氧化l 它可用于水的消毒杀菌；除去水中的酚、氰等污染物质；除去水中铁、锰等金属离子；污水的脱色。 l 臭氧氧化处理污水有很多优点，臭氧的氧化能力强，使一些比较复杂的氧化反应能够进行，反应速率快。因此臭氧氧化反应时间短、反应设备尺寸小、设备费用低，而且剩余的臭氧很容易分

77、解为氧，既不产生二次污染，又能增加水中的溶解氧.l 5.5.氯氧化氯氧化l 污水氯氧化广泛用于污水处理中，如医院污水处理、无机物与有机物氧化、污水脱色除臭等。在氧化过程中，pH的影响与在消毒过程中有所不同。加氯量需由实验确定。氯气是普遍使用的氧化剂，既用于给水消毒，又用于污水氧化。l 常用的含氯药剂有液氯、漂白粉、次氯酸钠、二氧化氯等.94优选知识l 6.6.其他氧化剂氧化其他氧化剂氧化l （1 1）高锰酸盐氧化剂）高锰酸盐氧化剂l 高锰酸盐是一种强氧化剂，能与污水中的有机物反应，杀死污水中很多藻类和微生物。与臭氧处理一样，出水无异味。 其投加与监测很方便。 l （2 2）过氧化氢氧化）过氧化

78、氢氧化l 过氧化氢与催化剂Fe2+构成的氧化体系通常称为Fenton试剂。在Fe2+催化下，H2O2 能产生两种活泼的氢氧自由基，从而引发和传播自由基链反应，加快有机物和还原性物质的氧化。l 3.3.3 3.3.3 还原法还原法l 还原法就是向污水中投加还原剂，将污水中的有毒、有害物质还原成无毒或毒性小的新物质的方法。 95优选知识l 常用的还原剂有：硫酸亚铁、氯化亚铁、铁屑、锌粉、二氧化硫、硼氢化钠等。 l 3.3.4 3.3.4 化学沉淀法化学沉淀法l 化学沉淀法是向水中投加某些化学药剂，使之与水中溶解性物质发生化学反应，生成难溶化合物，然后进行固液分离，从而除去污水中污染物的方法。l 化

79、学沉淀法的工艺流程和设备与混凝法相似，主要步骤： l 化学沉淀剂的配制与投加；沉淀剂与原水混合、反应；l 固液分离； 泥渣处理与利用。 l 根据采用的沉淀剂及反应中所生成的生成物不同，可将化学沉淀法分为氢氧化物沉淀法、硫化物沉淀法、钡盐沉淀法、碳酸盐沉淀法和铁氧体沉淀法等。 96优选知识第第第第4 4 4 4章水污染控制的物理化学法章水污染控制的物理化学法章水污染控制的物理化学法章水污染控制的物理化学法4.14.1吸附法吸附法4.24.2离子交换法离子交换法4.34.3膜分离法膜分离法4.44.4吹脱吹脱97优选知识l 吸附是一种物质附着在另一种物质表面上的过程，它可以发生在气液、气固、液固两

80、相之间。在污水处理中，吸附是用多孔性固体吸附剂吸附污水中的一种或多种污染物，达到污水净化的过程。 l 4.1.1 4.1.1 吸附基本原理吸附基本原理l 吸附过程是一种界面现象，其作用过程是发生在两个相的界面上。 l 1.1.吸附机理及类型吸附机理及类型l 固体吸附剂与吸附质之间的作用力有静电引力、分子引力（范德华力）和化学键力，根据固体表面吸附力的不同，吸附分为如下三个基本类型：4.1 4.1 吸附法吸附法 98优选知识l （1 1）物理吸附）物理吸附l 物理吸附是吸附质与吸附剂之间的分子引力产生的吸附，其特征为吸附时放热量小，约42kJ/mol，吸附时表面能降低。 l 吸附没有选择性，对于

81、各种物质来说，只不过是分子间力的大小有所不同，分子引力随相对分子质量增大而增加，在同类化合物中，吸附能力随相对分子质量增大而增大。l （2 2）化学吸附）化学吸附l 化学吸附是吸附质与吸附剂之间由于化学键力的作用，发生了化学反应，形成牢固的吸附化学键。其特征为吸附时放热量大，与化学反应的反应热相近，为84420kJ/mol。l 吸附有选择性，一种吸附剂只对某种或特定几种物质有吸附作用，一般为单分子层吸附。 99优选知识l 在低温时，吸附速度较慢，通常需要一定的活化能。吸附质分子不能在吸附剂表面上自由移动。再生较困难，必须在高温下才能脱附，脱附下来的物质可能是原吸附质，也可能是新的物质。 l （

82、3 3）离子交换吸附）离子交换吸附l 吸附质的离子由于静电引力聚集到吸附剂表面的带电点上,并置换出原先固定在这些带电点上的其他离子的过程称为离子交换吸附。离子所带电荷越多，吸附能力越强。 l 在污水处理中大多数的吸附现象往往是上述三种吸附作用的综合结果，即几种造成吸附作用的力常常相互作用。l 2.2.吸附平衡与吸附等温式吸附平衡与吸附等温式l （1 1）吸附平衡与吸附容量）吸附平衡与吸附容量100优选知识l 吸附过程为一可逆过程，当污水、吸附剂两相经充分接触后，最终将达到吸附与脱附的动态平衡。当达到动态平衡时，吸附速度与脱附速度相等，吸附质在吸附剂及溶液中的浓度都将不再改变，此时，吸附质在液相

83、中的浓度称为平衡浓度。 l 吸附剂对吸附质的吸收效果，一般用吸附容量和吸附速度来衡量。 l 吸附容量是指单位质量吸附剂所吸附的吸附质的质量，吸附容量可由式（4-1）计算。 l式中 吸附容量, g/g；l V污水体积, L；101优选知识l 原水中吸附质浓度， g/L；l 吸附平衡时水中剩余的吸附质浓度， g/L；l W吸附剂投加量， g；l （2 2）吸附等温式）吸附等温式l 描述吸附等温线的数学表达式称为吸附等温式。 l 朗格缪尔吸附等温式朗格缪尔吸附等温式 l 根据动力学方法可以推导出朗格缪尔吸附等温式：l式中 Nm单分子层覆盖的饱和值，与温度无关，g/g；l q平衡吸附量， g/g；10

84、2优选知识l k吸附系数，k值的大小代表了固体表面吸附能力的强弱，又称吸附平衡常数；l c吸附质的浓度，g/L。l 为计算方便起见，l 弗里德里希吸附等温式弗里德里希吸附等温式l 弗里德里希吸附等温式经验公式：l q= kc 1/n l 式中，K为弗里德里希吸附系数；n为常数，通常大于 1。其他符号意义同前。（4 44 4）103优选知识l 式（4-4）虽为经验式，但与实验数据相当吻合，通常将l该式绘制在双对数坐标纸上以便确定k与n值，将式（4-4）取l对数，得：l lgq = lgk + lgc l 弗里德里希吸附等温式在一般浓度范围内与朗格缪尔吸附等温式比较接近，但在高浓度时不像朗格缪尔吸

85、附等温式那样趋向于一个定值；在低温时也不会还原成一条直线。当污水中混合着吸附难易不同的物质时，则吸附等温线不成直线。l3.3.影响吸附的因素影响吸附的因素l 了解这些因素的目的，是便于选用合适的吸附剂，控制合适的操作条件。 l （1 1）吸附剂的性质）吸附剂的性质104优选知识l 孔的大小孔的大小吸附剂内孔的大小和分布对吸附性能影响很大，孔径太大，表面积小，吸附能力差；孔径太小，不利于吸附质扩散，并对直径较大的吸附质起阻碍作用。l 比表面积比表面积吸附剂的比表面积越大，吸附能力越强，吸附容量越大。 l 表面氧化物表面氧化物活性炭本身是非极性的，在制造过程中，易与其他元素如氧、氢等结合形成各种表

86、面氧化物，氧化物含量、性质及电荷随原料组成、活化条件不同而异。 l 低温活化低温活化（500）的炭可以生成表面酸性氧化物，水解后可以放出H，因此能降低蒸馏水的pH；l 高温活化高温活化（8001000）的炭可以生成表面碱性氧化物，水解后可放出OH，因此能提高蒸馏水的pH。 105优选知识l 吸附剂种类、颗粒大小吸附剂种类、颗粒大小吸附剂种类、颗粒大小对吸附效果影响很大。一般认为极性分子型吸附剂易吸附极性分子型吸附质，非极性分子型吸附剂易吸附非极性分子型吸附质；吸附剂颗粒小，吸附速度快。 l （2 2）吸附质的性质）吸附质的性质l 吸附质在水中溶解度越小，越容易被吸附，而不易脱附。 能使液体表面

87、张力降低越多的吸附质，越易被吸附。吸附质浓度对吸附量的影响可由吸附等温线看出。l （3 3）吸附过程的操作条件）吸附过程的操作条件l pHpH的影响的影响溶液的pH影响到溶质处于分子或离子或络合状态的程度，也影响到活性炭表面电荷特性（电荷正、负性及电荷密度等）。 106优选知识l 研究表明，在等电点处可发生最大的吸附，说明中性物质的吸附为最大。 l 温度的影响温度的影响升温利于脱附，降温利于吸附。 温度对气相吸附的影响比对液相吸附的影响大。l 接触时间的影响接触时间的影响吸附平衡所需的时间取决于吸附速度.l 流通截面的影响流通截面的影响有条件时宜通过实验确定最佳接触时间，一般不超过h。l （4

88、 4）微生物作用）微生物作用l 表面上会繁殖微生物，参与对有机物的去除，使活性炭的去除负荷及使用周期成倍地增长。l 4.1.2 4.1.2 吸附剂及再生吸附剂及再生l 1. 1.吸附剂吸附剂 107优选知识l （1 1）常用吸附剂及特征）常用吸附剂及特征l 在水处理中用到的吸附剂种类很多，l 工业应用的吸附剂必须满足下列要求：吸附能力强，吸附选择性好，吸附平衡浓度低，容易再生与再利用，化学稳定性好，机械强度高，来源广及价格低廉等。 l 2.2.吸附剂再生吸附剂再生l 吸附剂再生的目的，就是在吸附剂本身结构不发生或极少发生变化的情况下，用某种方法将吸附质从吸附剂的细孔中除去，以便能够重复使用。

89、l 活性炭的再生方法主要有以下几种: l （1 1）加热再生法）加热再生法l 加热再生分低温加热再生和高温加热再生两种方法。 108优选知识l 高温加热再生过程主要分五步进行:l 脱水 干燥 碳化 活化 冷却 l （2 2）溶剂再生法）溶剂再生法l 在饱和吸附剂中加入适当的溶剂，可以改变体系的亲水憎水平衡，改变吸附剂与吸附质之间的分子引力，改变介电常数，从而使原来的吸附崩解，吸附质离开吸附剂进入溶剂中，达到再生和回收的目的。 l （3 3）酸碱洗涤法）酸碱洗涤法l 用酸或碱进行洗涤，使被吸附的物质变成很难吸附的盐类，从而从吸附剂上脱附下来。l 4.1.3 4.1.3 吸附操作过程、设备及应用吸

90、附操作过程、设备及应用l 1.1.吸附操作吸附操作109优选知识l （1 1）静态吸附）静态吸附l 静态吸附操作指污水在不流动的条件下进行的吸附操作，显然静态吸附操作是间歇操作。 l （2 2）动态吸附）动态吸附l 动态吸附就是污水在流动条件下进行的吸附，它是把欲处理的污水连续地通过吸附剂填料层，使污水中的杂质得到吸附. 吸附剂经过一定时间的吸附后，吸附能力逐渐降低，吸附后出水中未被吸附的污染物逐渐增多，当超过规定的浓度后，再流出水的水质就不符合要求，这种现象称为穿透。 l 从吸附开始到穿透点为止，这一段工作时间称为吸附床的有效工作时间。一般在达到有效工作时间之前就应对吸附剂进行再生或更新。从

91、穿透点到接近活性炭的饱和吸附点之间的吸附剂滤层称为吸附带。110优选知识l 吸附带与吸附剂的性质、被吸附物质的成分、生产运行条件等因素均有密切关系。以时间为横坐标，出水中污染物的浓度为纵坐标，所作曲线即为穿透线，如图4-4所示。l 图4-4中对应的C点为穿透点，当出水污染物浓度达到进水浓度的90%95，即可认为吸附柱的吸附能力已经耗尽，该点即为吸附终点D。 图图4-4 4-4 吸附带的移动吸附带的移动和穿透线和穿透线111优选知识l 在实际进行吸附操作时，吸附带的长度与吸附速度有密切关系。当污水流速很低时，即与吸附剂的接触时间很长时，吸附带长度就短，反之就长。所以在实际运行中应该使污水与活性炭

92、具有较充分的接触时间，获得较好的净化效果。 l 2.2.吸附设备吸附设备l （1 1）固定床）固定床l 固定床是污水处理中常用的吸附装置，如图4-5所示。 l 当污水连续地通过填充吸附剂的设备时，污水中的吸附质便被吸附剂吸附。若吸附剂数量足够，从吸附设备流出的污水中吸附质的浓度可以降低到零。吸附剂使用一段时间后，出水中的吸附质的浓度逐渐增加，当增加到一定数值时，应停止通水，将吸附剂进行再生。吸附和再生可在同一设备内交替进行,也可将失效的吸附剂排出，送到再生设备进行再生。112优选知识l 因这种动态吸附设备中，吸l附剂在操作过程中是固定的，所l以叫固定床。l （2 2）移动床）移动床l 移动床的

93、运行操作方式如图l4-7所示。 l 原水从吸附塔底部流入和吸l附剂进行逆流接触，处理后的水l从塔顶流出。再生后的吸附剂从l塔顶加入，接近吸附饱和的吸附l剂从塔底间歇地排出。 图图4-54-5固定床固定床 图图4-74-7移动床的运行操作方式移动床的运行操作方式113优选知识l （3 3）流化床）流化床l 吸附剂在塔中处于膨胀状态，塔中吸附剂与污水逆向连续流动。流化床是一种较为先进的床型。 l 3.3.吸附法在污水处理中的应用吸附法在污水处理中的应用l 在污水处理过程中，吸附法处理的主要对象是污水中用生化法难于降解的有机物或一般氧化法难于氧化的溶解性的有机物。这些难分解的有机物包括木质素、氯或硝

94、基取代的芳烃化合物、杂环化合物、洗涤剂、合成染料、杀虫剂、DDT等。l 当采用粒状活性炭对这些污水进行处理时，不但能够吸附这些难分解的有机物，降低 COD，还能使污水脱色、脱臭，把污水处理到可以回用的程度。l 所以吸附法在污水的深度处理中得到了广泛应用。 114优选知识l离子交换法是一种借助于离子交换剂上的离子和污水中的有害离子进行交换反应而除去污水中有害离子的方法。 l 离子交换过程的主要特点在于：它主要吸附水中的离子，并与水中的离子进行等量交换。l 4.2.1 4.2.1 离子交换剂离子交换剂l 1. 1.离子交换树脂的结构及分类离子交换树脂的结构及分类l 具有离子交换作用的物质，称为离子

95、交换剂。l 目前水处理中广泛采用离子交换树脂，它具有交换容量高、化学稳定性好、成本低等优点。4.2 4.2 4.2 4.2 离子交换法离子交换法离子交换法离子交换法115优选知识l 离子交换树脂的结构如图4-10所示，它是由骨架和活性基团两部分组成。 l 骨架又称为母体，骨架又称为母体，是形成离子交换树脂的结构主体。它是以一种线形结构的高分子有机化合物为主，加上一定数量的交换剂，通过架桥作用构成的空间网状结构。 l 活性基团由固定离子和活动离子组成。活性基团由固定离子和活动离子组成。固定离子固定在树脂骨架上，活动离子则依靠静电引力与固定离子结合在一起，两者电性相反、电荷相等，处于电性中和状态。

96、 l 活动离子遇水离解并能在一定范围内自由移动，可与其周围水中的其他同性离子进行交换反应，又称为可交换离子可交换离子。 l 能与溶液中阳离子交换的树脂叫做阳离子交换树脂阳离子交换树脂；l 能与溶液中阴离子交换的树脂叫做阴离子交换树脂阴离子交换树脂。 116优选知识l2.2.离子交换树脂的主要性能指标离子交换树脂的主要性能指标l （1 1）形状）形状l 离子交换树脂制成球形，因为球体的通气性能好，水流阻力小。在一定的容积内，球形树脂的装载量最大。出厂的树脂一般要求圆球率大于90。 图图4-104-10离子交换树脂结构示意图离子交换树脂结构示意图117优选知识l （2 2）粒度）粒度l 粒度表示离

97、子交换树脂的粒径范围和不均匀程度。粒度小的树脂交换能力大，但水流阻力也大；粒度大的树脂水流阻力小，交换能力也小。 l （3 3）颜色）颜色l 离子交换树脂的颜色有乳白、浅黄、深黄至深褐色等多种. l （4 4）含水率）含水率l 在离子交换树脂骨架的空间都充满着水，其中的含水量与树脂质量的百分比，称为含水率。l （5 5）溶胀性）溶胀性l 干树脂浸泡于水中时，体积胀大，成为湿树脂; 湿树脂转型，体积也有变化。树脂的这种性质称为溶胀性。 118优选知识l （6 6）密度）密度l 树脂的密度，根据含水情况可分为干态密度和湿态密度（简称湿密度），前项指标实用意义不大，所以不常应用; l 根据树脂层的体

98、积是否包括树脂颗粒之间的空隙，又可分为真密度和视密度。 l 具有实际意义的指标是树脂的湿真密度和湿视密度。l （7 7）有效）有效pHpH的范围的范围l 强酸、强碱性树脂的活性基团电离能力强，其交换容量基本上与pH无关。 l 弱酸性树脂当水的pH低时不电离或仅部分电离，因而只在碱性溶液中才会有较高的交换能力。弱碱性树脂则相反，只能在酸性溶液中才会有较大的交换能力。 119优选知识l （8 8）交换容量）交换容量l 离子交换树脂交换能力的大小以交换容量来衡量。交换容量是以可供利用的活性基团的数量多少来表示的。 l 所谓可供利用的活性基团的数量，所谓可供利用的活性基团的数量，就是在规定条件下能够供

99、给最多交换离子的活性基团数量。 l 总离子交换容量总离子交换容量又称全离子交换容量，是指离子交换树脂内全部可交换的活性基团的数量。 l 平衡离子交换容量平衡离子交换容量指在一定的外部条件（温度、操作技术等）下，离子交换树脂同一定浓度的溶质离子达到离子交换平衡时所能交换离子的数量。l 工作离子交换容量工作离子交换容量又称实用离子交换容量，是指离子交换装置在正常运转（出水水质等符合要求）期间，交换树脂总体达到的交换容量。 120优选知识l （9 9）离子交换树脂的选择性）离子交换树脂的选择性l 离子交换树脂对水中各种离子的吸附能力不同，其中某些离子很容易吸附而另一些离子却很难吸附。 l 树脂在再生

100、时，有的离子容易被置换下来，而有的离子却很难被置换。 l 离子交换树脂对某种离子能优先吸附的性能称为选择性，它是决定离子交换法处理效率的一个重要因素。l 4.2.5 4.2.5 离子交换法在处理工业废水中的应用离子交换法在处理工业废水中的应用l 1.1.处理含铬废水处理含铬废水l 含铬废水是一种常见的废水，主要含有以 CrO42-和Cr2O72-形态存在的六价铬以及少量的以Cr3+形态存在的三价铬。 121优选知识l 离子交换法处理含铬废水，l目前国内多采用复床式工艺流l程，如图4-26所示。l 2 2 处理含锌废水处理含锌废水l 用离子交换法处理含锌废水也是比较成熟的方法。 l 图427是某

101、化纤厂采用的处理含锌废水的流程。l 利用此系统处理含锌废水，回收的 ZnSO4浓缩液可直接回用于酸浴，交换器出水含有较浓的H2SO4和Na2SO4，可以作为软化设备的再生剂。 图图4-26 4-26 复床式工艺复床式工艺122优选知识l4.4.处理有机废水处理有机废水l 离子交换法也可用于处理有机废水。如洗涤烟草过程中产生含有烟碱C10H14N2的废水可以用阳树脂回收后做杀虫剂，树脂失效后用醇胺再生。 图图4-27 4-27 含锌废水离子交换处理流程含锌废水离子交换处理流程 123优选知识l 离子交换法的优点是去除离子的效率高，设备比较简单，操作易于掌握等。 l 存在的问题是目前受到树脂品种、

102、产量、成本的限制，有时树脂的再生和再生洗脱液的处置也是一个难题。l 膜分离是利用特殊的薄膜对液体中某些成分进行选择性透过的统称。 l 溶剂透过膜的过程称为渗透渗透，溶质透过膜的过程称为渗析渗析. l 在溶液中凡是一种或几种成分不能透过，而其他成分能透过的膜，叫做半透膜半透膜。4.3 4.3 4.3 4.3 膜分离法膜分离法膜分离法膜分离法124优选知识l 膜分离法是将溶液用半透膜隔开，使溶液中某种溶质或者溶剂（水）渗透出来，从而达到分离溶质的目的。l 4.3.1 4.3.1 膜分离法概论膜分离法概论l 常用的膜分离法有电渗析、反渗透、超滤、微滤等。 l 近年来，膜分离技术发展速度极快，在污水处

103、理、化工、生化、医药、造纸等领域广泛应用。 l 膜分离法共同优点: 是膜分离过程不发生相变；操作在常温下进行；膜分离技术不仅适用于有机物还适用于无机物; 装置简单，操作容易且易控制，便于维修且分离效率高。 l 缺点: 是处理能力较小，消耗能量多。 l 4.3.2 4.3.2 电渗析电渗析125优选知识l 电渗析是在直流电场的作用下，利用阴、阳离子交换膜对溶液中阴、阳离子的选择透过性（即阳膜只允许阳离子通过、阴膜只允许阴离子通过），而使溶液中的溶质与水分离的一种物理化学过程。l 电渗析法最早应用于海水淡化制取饮用水及工业用水。 l 在污水处理中，根据污水组成和处理目的的不同，浓水室和淡水室可以进

104、不同组成的溶液。 图图4-284-28电渗析器电渗析器126优选知识l 例如用电渗析法从酸洗废液中回l收硫酸和铁时，在正极与负极之间放l置阴膜，阴极室进含硫酸及硫酸亚铁l的酸洗废液，阳极室进稀硫酸。 l 利用电极反应生成的氢离子与透l过阴膜的硫酸根离子结合成纯净的硫l酸；阴极板上则可以回收纯铁。如阴l膜两侧都进酸洗废液则得不到纯净的l硫酸。如图4-30所示。l 4.3.3 4.3.3 反渗透反渗透l 用一张半透膜将淡水和某种溶液隔开，如图4-32所示。 图图4-304-30利用电极反应回收利用电极反应回收酸和铁的单膜装置酸和铁的单膜装置127优选知识l该膜只让水分子通过，而不让溶质分子通过。

105、l 淡水会自然地透过半透膜进入溶液中，这种现象叫做渗透渗透. l 相应浓溶液的液面上升，淡水液面下降，直至两侧液面不再变化时达渗透平衡。此时两液面之间的高度差为这种溶液的渗透压。如果在溶剂一侧施加大于渗透压的压力 P，则溶液中的水分子就会通过半透膜流向淡水，使盐水浓度增加，这种现象称为反渗透反渗透，其中的半透膜称为反渗透膜反渗透膜。 图图4-324-32反渗透原理反渗透原理128优选知识l 可见，反渗透过程的实现必须具备两个条件：l 其一必须有一种高选择性和高透水性的半透膜；l 其二操作压力必须大于溶液的渗透压。l 美国已把反渗透法作为处理低水平放射性废水的一种典型方法加以推荐，低水平放射性废

106、水一般处理工艺方法如图4-33所示。低水平裂变产物废液中的90Sr，137Cs，144Ce和147Pm等核素可以回收利用，浓缩后的废液埋入地下比较容易处置。 图图4-334-33低水平放射性废水处理工艺方法低水平放射性废水处理工艺方法129优选知识l 4.3.4 4.3.4 超滤超滤l 超滤与反渗透设备相类似，也是依靠压力和膜进行工作的. l 超滤的机理除了有小孔的筛分作用，超滤不受渗透压力的阻碍（图4-34）之外，对于高分子溶质，还与溶质水膜之间的相互作用有关。膜对物质的拒斥性，取决于它们的分子大小、形状与性质。超滤一般用来分离相对分子质量大于 500的物质，如细菌、蛋白质、颜料、油类等。

107、图图4-344-34超滤与反渗透的区别示意图超滤与反渗透的区别示意图130优选知识l 上海某厂用超滤技术分离电泳涂漆废液流程如图4-35所示.l在超滤运行中应注意防止霉菌繁殖，它会使溶液发臭，并堵塞滤膜，使膜变质。因此在料液中宜定期投加适量的防霉剂. 另外，超滤器中流速一般为 34m/s，会引起摩擦发热，需要在电泳槽中采取降温措施。 图图4-354-35电泳涂漆废液用超滤水洗流程电泳涂漆废液用超滤水洗流程 131优选知识l 4.3.5 4.3.5 微滤微滤l 微滤又称微孔过滤，所分离的组分直径为0.03 15m，主要除去微粒、亚微粒和细微粒物质。l 微孔过滤是以静压力为推动力，利用筛网状过滤介

108、质膜的“筛分” 作用进行分离的膜过程，又称精密过滤精密过滤。l 微孔滤膜的截留机理大体可分为以下几种：机械截留作用,物理作用，吸附截留作用，架桥作用，网络型膜的网络内部截留作用。 图4-36所示是微孔滤膜各种截留作用示意图。 132优选知识l 在城市污水的深度处理中，微孔过滤发挥了重要作用。由于水源紧缺，许多国家都在积极将城市污水处理后回用，即中水处理技术。 l 日本中水处理工艺如图4-37所示，在城市污水处理工艺中,微孔过滤作为深度处理技术，使处理水达到中水回用标准。 图图4-37 4-37 日本中水处理工艺日本中水处理工艺133优选知识l水和污水中会含有溶解气体，这些物质可能会对系统产生侵

109、蚀，或者本身有害，或者对后续处理有不利影响，因此必须除去。这些气体可以用吹脱法除去。l 4.4.1 4.4.1 吹脱基本原理吹脱基本原理l 吹脱法的基本原理是气液相平衡及传质速度理论，在气液两相体系中，溶质气体在气相中的分压与该气体在液相中的浓度成正比。 l 传质速度正比于组分平衡分压与气相分压之差。 l 气液相平衡关系及传质速度与物系、温度、两相接触状况有关。 4.44.44.44.4吹脱吹脱吹脱吹脱 134优选知识l 对给定的物系，可以通过提高水温，使用新鲜空气或者采用负压操作，增大气液接触面积和时间，减少传质阻力，均可起到降低水中溶质浓度，增大传质速度的作用。 l 4.4.2 4.4.2

110、 吹脱常用设备吹脱常用设备l 在工程上一般采用的吹脱设备有吹脱池和吹脱塔等l 1.1.吹脱池吹脱池l 吹脱池为一矩形水池，空气l用塑料穿孔管由池底送入，当废l水中含有大量表面活性物质时，l易产生泡沫，影响操作和环境卫l生。可以采用高压水喷射或加消l泡剂进行除泡。图图4-384-38某纤维尼纶厂吹脱池某纤维尼纶厂吹脱池135优选知识l2.2.吹脱塔吹脱塔l采用塔式装置吹脱效率较高，有利于回收有用气体，防止二次污染。在塔内设置栅板或瓷环填料或筛板，以促进气液两相的混合，增加传质面积。按塔内装填物不同，吹脱塔可分为填料塔、筛板塔和板式塔。l 4.4.3 4.4.3 吹脱物回收方法吹脱物回收方法l 1

111、.1.碱性溶液回收方法碱性溶液回收方法l 用碱性溶液吸收含挥发性物质的气体。用此法回收气体时,要注意气体中杂质或水分的含量，以免影响回收产品的纯度或浓度。l 2.2.活性炭回收方法活性炭回收方法l 用活性炭吸附含挥发性物质的气体，饱和后用溶剂解吸。 136优选知识l 4.4.4 4.4.4 影响吹脱的因素影响吹脱的因素l 1.1.温度。温度。提高水的温度，水的蒸发就加快。在挥发性物质由液相转为气相的过程中，提高温度对吹脱是有利的。l 2.2.气液比。气液比。空气量过小，气相与液相接触不够空气量过大，将造成液泛，即废水被气流带走，破坏了操作。最好使气液比接近液泛极限(超过此极限的气流量将产生液泛

112、)，这时气相与液相在充分湍流条件下，传质效率最高。 l 3.pH 3.pH。不同的pH条件下，挥发性物质的存在状态是不同的.l 4. 4.油类物质。油类物质。废水中油类物质会阻碍挥发性物质向大气中扩散，而且会堵塞填料，影响吹脱，应在预处理中除去。 137优选知识第第第第5 5 5 5章水污染控制的生化法章水污染控制的生化法章水污染控制的生化法章水污染控制的生化法5.15.1水处理中的微生物基础知识水处理中的微生物基础知识5.25.2活性污泥法活性污泥法5.35.3生物膜法生物膜法5.45.4厌氧生物处理厌氧生物处理5.55.5污水的自然生物处理污水的自然生物处理138优选知识l 5.1.1 5

113、.1.1 水处理中的微生物水处理中的微生物l 1.1.微生物的分类和特点微生物的分类和特点l 微生物是一个统称，包括所有形体微小，借助显微镜才可看见的微小生物。l （1 1）微生物的分类）微生物的分类l 病毒和类病毒 原核微生物 真核微生物l （2 2）微生物的特点）微生物的特点l 个体极小。个体极小。微生物的个体极小，由几纳米（nm）到几微米（m），要通过光学显微镜才能看见。 5.1 5.1 5.1 5.1 水处理中的微生物基础知识水处理中的微生物基础知识水处理中的微生物基础知识水处理中的微生物基础知识 139优选知识l 分布广，种类繁多。分布广，种类繁多。微生物极小，很轻，能附着于尘土随风

114、飞扬，飘洋过海，栖息在世界各处。同一种微生物世界各地都可能有。微生物的营养类型和代谢途径也具有多样性，从无机营养到有机营养，能充分利用自然资源。微生物的呼吸类型具有多样性，在有氧环境、缺氧环境，甚至是无氧环境均有能生活的种类。环境的多样性（如极端高温、高盐度和极端pH）造就了微生物的种类繁多和数量庞大。l 繁殖快。繁殖快。大多数微生物以裂殖方式繁殖后代，在适宜的环境条件下，十几分钟至二十分钟就可繁殖一代。在物种竞争上取得优势，这是生存竞争的保证。 l 容易变异。容易变异。多数微生物为单细胞，结构简单，整个细胞直接与环境接触，易受环境因素影响，引起遗传物质 DNA的改变而发生变异。或者变异为优良

115、菌种，或使菌种退化。 140优选知识l 2.2.微生物的生理微生物的生理l （1 1）微生物的酶）微生物的酶l 微生物的营养和代谢需在酶的参与下才能正常进行。酶是在动物、植物及微生物等生物体内合成的，催化化学反应的，并传递电子、原子和化学基团的生物催化剂。微生物种类繁多,其酶的种类也很多。l （2 2）微生物的营养）微生物的营养l 微生物从外界环境中不断地摄取营养物质，经过一系列的生物化学反应，转变成细胞的组分，同时产生废物并排泄到体外，这个过程称为新陈代谢（简称代谢）。 l 微生物的化学组成l 微生物的营养物质及营养类型 141优选知识l 水。它有助于营养物质的溶解和吸收，保证细胞内、外各种

116、生物化学反应的正常进行。 l 碳源。凡能供给微生物碳素营养的物质，称为碳源。l 无机营养微生物无机营养微生物无机营养也称为无机自养也称为无机自养。l 这一类型的微生物具有完备的酶系统，合成有机物的能力强，CO2、CO和CO32-中的碳素为其惟一的碳源，能利用光能或化学能在细胞内合成复杂的有机物，以构成自身的细胞成分，而不需要外界供给现成的有机碳化合物。因此，又称自养微生物又称自养微生物.l 有机营养微生物有机营养微生物有机营养微生物也称为异养微生物也称为异养微生物。l 这类微生物具有的酶系统不如自养微生物完备，它们只能利用有机碳化合物作为碳素营养和能量来源。 142优选知识l 异养微生物又分为

117、光能异养微生物和化能异养微生物。l 混合营养微生物混合营养微生物混合营养微生物是既可以利用无机碳(CO2、CO32-等)作为碳素营养，又可以利用有机碳化合物作为碳素营养的微生物，即兼性自养微生物l 氮源。凡是能够供给微生物氮素营养的物质称为氮源。l 无机盐。无机盐的生理功能包括：构成细胞组分；构成酶的组分和维持酶的活性；调节渗透压、氢离子浓度、氧化还原电位等；供给自养微生物能源。l 生长因子。微生物需要的生长因子有 B族维生素、维生素C、氨基酸、嘌呤、嘧啶、生物素及烟酸等。多数异养微生物及自养微生物有合成生长因子的能力。 143优选知识l 3.3.微生物的生长繁殖微生物的生长繁殖l （1 1）

118、分批培养）分批培养l 分批培养是将一定量的微生物接种在一个封闭的、盛有一定量液体培养基的容器内，保持一定的温度、pH和溶解氧量，微生物在其中生长繁殖。结果出现微生物数量由少变多，达到高峰后又由多变少，甚至死亡的变化规律。l 活性污泥中的微生物的生长规律和纯菌种的一致，它们的生长曲线相似。一般将其划分为三个阶段生长率上升阶段、生长率下降阶段和内源代谢阶段。 l （2 2）连续培养）连续培养l 恒浊连续培养。恒浊连续培养。是一种使培养液中细菌的浓度恒定，以浊度为控制指标的培养方式。 144优选知识l 恒化连续培养。恒化连续培养。是维持进水中的营养成分恒定(其中对l细菌生长有限制作用的成分要保持低浓

119、度水平)，以恒定流速l进水，以相同流速流出代谢产物，使细菌处于最高生长速率状态的培养方式。 l 在连续培养中，微生物的生长状态和规律与分批培养中的不同。它相当于分批培养中的某一个生长阶段。 l 在污水生物处理的连续运行过程中，活性污泥中微生物的生长规律与分批培养时的规律不一样。它只能是分批培养中的某一生长阶段：或是加速期，或是对数期（生长率上升阶段）,或是减速期，或是静止期（生长率下降阶段），或是衰亡期（内源代谢阶段）。l 4. 4.微生物的呼吸微生物的呼吸145优选知识l 微生物呼吸作用的本质是氧化与还原的统一过程，这个过程中有能量的产生和能量的转移。 l （1 1）发酵。）发酵。在无外在电

120、子受体时，微生物氧化一些有机物。 有机物仅发生部分氧化，以它的中间代谢产物（即分子内的低分子有机物）为最终电子受体，释放少量能量，其余的能量保留在最终产物中。这一过程称为发酵。l （2 2）好氧呼吸。）好氧呼吸。当存在外在的最终电子受体分子氧（O2）时，底物可全部被氧化成 CO2和 H2O，并产生 ATP。这种有外在最终电子受体（O2）存在时对能源的氧化称为好氧呼吸（或呼吸作用）。l （3 3）无氧呼吸）无氧呼吸在电子传递体系中，最终电子受体不是氧气,而是氧气以外的无机化合物，如 NO2-、NO3-、SO42-、CO32-及CO2等。这种对能源的氧化称为无氧呼吸。 146优选知识l 5.5.微

121、生物的生存因子微生物的生存因子l （1 1）温度。）温度。任何微生物只能在一定的温度范围内生存，在适宜的温度范围内微生物能大量生长繁殖。 l （2 2）pHpH。微生物的生命活动、物质代谢与pH有密切关系。 不同的微生物要求不同的pH。l 凡对pH的变化适应性比较强的微生物，对pH要求不甚严格;而对pH变化适应性不强的微生物，则对pH要求严格。 l 过高或过低的pH对微生物是不利的。l （3 3）氧化还原电位。）氧化还原电位。各种微生物要求的氧化还原电位是不同的。l （4 4）溶解氧。）溶解氧。根据微生物的呼吸与分子氧的关系，微生物被分为好氧微生物、兼性厌氧（或叫兼性好氧）微生物及厌氧微生物。

122、 147优选知识l 氧与好氧微生物的关系。氧与好氧微生物的关系。必须在有氧存在的条件下才能生长的微生物，叫好氧微生物。 l 氧与兼性厌氧微生物的关系。氧与兼性厌氧微生物的关系。兼性厌氧微生物既具有脱氢酶也具有氧化酶，所以，既能在无氧条件下，又可在有氧条件下生存。然而，在两种不同条件下，所表现的生理状态是很不同的。l 在好氧生长时，氧化酶活性强，细胞色素及电子传递体系的其他组分正常存在。l 在无氧条件下，细胞色素和电子传递体系的其他组分减少或全部丧失，氧化酶不活动，一旦通入氧气，这些组分的合成很快恢复。l 氧与厌氧微生物的关系。氧与厌氧微生物的关系。只有在无氧条件下才能生存的微生物，叫厌氧微生物

123、。它们进行发酵或无氧呼吸。 148优选知识l 厌氧微生物又分为两种：l 一种是要在绝对无氧条件下才生存，一遇氧就死亡的叫专性厌氧微生物。l 另一种是氧的存在与否对它们均无影响，存在氧时它们产能代谢不利用氧也不中毒。 l 微生物的生存因子还有其他如太阳辐射、水的活度与渗透压、有毒物质等。l 5.1.2 5.1.2 生物处理的类型生物处理的类型l 生物处理的类型生物处理的类型l 根据微生物生长对氧环境的要求不同，生物处理方法主要可分为好氧生物处理和厌氧生物处理两大类型；l 按照微生物的生长方式，可分为悬浮生长型和固着生长型两类；149优选知识l 按照系统的运行方式可分为连续式和间歇式；l 按照主体

124、设备中的水流状态，可分为推流式和完全混合式等类型。l l5.2.1 5.2.1 活性污泥法的基本原理活性污泥法的基本原理l 1.1.活性污泥及其组成活性污泥及其组成l 如果向一定量的生活污水中，不断鼓入空气，维持水中有足够的溶解氧，那么，经过一段时间后，水中就会出现一种褐色的絮凝体。里面充满着各种各样的微生物，这种污泥絮凝体就叫活性污泥。 5.25.25.25.2 活性污泥法活性污泥法活性污泥法活性污泥法 150优选知识l 通过生物学和化学分析，活性污泥由活性微生物，微生物内源呼吸残余物，吸附在活性污泥上的惰性的不可降解的有机物和虽可降解但尚未降解的有机物和惰性无机物组成。 l 活性污泥具有很

125、大的比表面积，对水中的有机物具有很强的吸附凝聚和氧化分解能力，同时，在适当的条件下，具有良好的自身凝聚和沉降性能。 l 活性污泥法就是利用活性污泥净化废水中有机污染物的一种方法。 l 2.2.活性污泥法的基本流程活性污泥法的基本流程l 活性污泥法的基本流程如l图5-1所示。 图图5-15-1活性污泥法的基本流程活性污泥法的基本流程151优选知识l有机废水经初次沉淀池（无悬浮物时可不设）预处理后，进入曝气池，在曝气池中要不断进行曝气，以充分提供曝气池内的微生物降解有机物所需要的溶解氧。l 曝气池中的混合液不断排出，进入二次沉淀池，经固液分离后，处理后的水不断从二次沉淀池排出。l 沉降下来的活性污

126、泥一部分要不断回流到曝气池，以保持曝气池内有足够的微生物来氧化分解废水中的有机物。l 同时将增殖的多余的活性污泥不断地从二次沉淀池中通过剩余污泥排放系统排出。 l 3.3.活性污泥法的基本原理活性污泥法的基本原理l （1 1）活性污泥法净化污水过程）活性污泥法净化污水过程l 吸附阶段吸附阶段152优选知识l 由于活性污泥具有巨大的比表面积且表面有多糖类黏性物质，在污水与活性污泥混合接触后很短的时间（1040min）内，污水中的有机污染物（主要是悬浮态和胶体态的有机污染物）就会被活性污泥所吸附。 l 在吸附阶段，同时也进行有机物的氧化及细胞合成，但吸附作用是主要的。l 氧化及合成阶段氧化及合成阶

127、段l 在有充足的溶解氧的条件下，活性污泥微生物将吸附的有机物中的一部分进行氧化分解，其最终产物是CO2和H2O等稳定物质，并获得合成新细胞所需要的能量；而另一部分有机物则用于合成新的细胞物质。在这一阶段，活性污泥还要继续吸附污水中残存的有机物。 153优选知识l 这一阶段进行得很缓慢，所需时间也比第一阶段长得多。 实际上曝气池主要是在进行有机物的氧化分解和微生物细胞的合成。 l 絮凝体的形成与凝聚沉淀阶段絮凝体的形成与凝聚沉淀阶段l 水中能形成絮凝体的微生物很多，可形成大块菌胶团; 微生物摄食过程释放的黏性物质促进凝聚。在不同的条件下，细菌内部的能量不同，当外界营养不足时，细菌内部能量降低，表

128、面电荷减少，细菌颗粒间的结合力大于排斥力，形成绒粒而当营养充足时，细菌内部能量大，表面电荷增大，形成的绒粒重新分散。l 沉淀是混合液中固相活性污泥颗粒同污水分离的过程。 l 固液分离的好坏，直接影响出水水质，活性污泥法的处理效率同其他生物处理方法一样，应包括二次沉淀池的效率，即用曝气池及二次沉淀池的总效率表示。154优选知识l 除了重力沉淀外，也可用气浮法进行固液分离。 l （2 2）活性污泥法的性能指标）活性污泥法的性能指标l 污泥浓度。污泥浓度。是指曝气池中单位体积混合液中所含悬浮固体的质量（MLSS），单位为mg/L或g/L。污泥浓度的大小间接反映了曝气池混合液中所含微生物的量。 l 污

129、泥浓度也可用曝气池中单位体积混合液中挥发性悬浮固体的质量(MLVSS)来表示，它比MLSS更能反映活性污泥的活性。l 污泥沉降比（污泥沉降比（SVSV）。）。是指曝气池中混合液沉淀30min后，沉淀污泥体积占混合液总体积的百分数。l SV的大小可直接反映曝气池正常运行时活性污泥微生物量.l 当SV超过正常运行范围时，就应该进行排泥，以免曝气池内由于污泥过多，耗氧速度快而造成池内缺氧，影响处理效果. 155优选知识l （3 3）活性污泥增长规律）活性污泥增长规律l 控制活性污泥增长的决定因素是废水中可降解的有机物量和微生物量的比值，即 F(有机物量)与 M（微生物量）的比值（F/M）。l 生长率

130、上升阶段生长率上升阶段l 生长率上升阶段中的活性微生l物是在营养（BOD)较丰富的条件下l（F/M很大)，微生物的生长繁殖不l受营养的限制，此时微生物降解有机物的速率最大，合成的速率也最大，菌体数量以几何级数的速率增加，菌体数量的对数值与降解时间成直线关系。l 此时，污泥增长速率的大小取决于微生物本身的世代时间和利用底物的能力，与有机物的浓度无关。 图图5-2 5-2 活性污泥的增长曲线活性污泥的增长曲线156优选知识l 这个阶段，活性污泥具有很高的能量水平，活性很高，微生物处于分散状态，污泥的凝聚性和沉降性很差，出水水质也差。此时，由于急剧代谢的作用，需氧量很大。l 生长率下降阶段生长率下降

131、阶段l 随着微生物对有机物的不断降解和新细胞的不断合成，微生物的营养不再过剩（F/M逐渐减少)，而且成为了微生物进一步生长的限制因素，微生物增长速率逐渐下降，活性减弱，具有的能量水平较低。因此，污泥可以形成污泥絮体，污泥的沉降性能提高，这时废水中的有机物已基本去除，出水水质较好. 这是一般活性污泥法的工作阶段。l 内源代谢阶段内源代谢阶段l F/M值达到最低并维持一常数时，污泥进入内源代谢阶段。 157优选知识l 在此阶段，废水中的细菌已不能从其周围获得营养物质维持其生命，于是开始代谢自身细胞内的营养物质，微生物量逐步减少。此时由于能量水平低，活性低，絮凝体形成速率增高,吸附有机物的能力显著提

132、高，而且污泥无机化程度高，沉降性能良好。 l （4 4）影响活性污泥法处理效果的因素）影响活性污泥法处理效果的因素l 溶解氧溶解氧l 活性污泥法是好氧生物处理法。若供氧不足会出现厌氧状态，影响好氧微生物的正常代谢过程，使处理效果明显下降，同时缺氧会引起丝状菌大量繁殖而产生污泥膨胀; 若溶解氧过多，当营养缺乏时，会造成污泥自身氧化，影响处理效果。l 营养物质营养物质158优选知识l 微生物的代谢需要一定比例的营养物质，其所需营养比例为BOD5NP10051。生活污水中含有微生物所需要的各种元素，而有些工业废水则缺乏某些营养物质，如氮、磷等，这时则需要投加适量的氮、磷或生活污水，以获得良好的处理效

133、果。 l pHpH。好氧生物处理系统在中性环境中运行效果最好，一般控制pH在6.58.5范围内。 l 温度。温度。最佳控制温度是2030。l 有毒物质。有毒物质。是指废水中对微生物生长繁殖具有抑制或杀灭作用的化学物质。l 毒物的毒害作用与pH、水温、溶解氧、有无其他毒物及微生物的数量和是否驯化等有很大的关系。 159优选知识l （5 5）污水的可生化性的评价）污水的可生化性的评价l 污水的可生化性就是通过实验去判断某种污水或某种物质用生物处理的可能性。 l BOD5/CODBOD5/COD值法值法l 生物相对耗氧速率表示法生物相对耗氧速率表示法l 微生物与基质接触时，其耗氧速率的变化特性反映了

134、有机物被氧化分解和无机物对生物污泥毒害的规律。l 表示耗氧速率随时间而变化的曲线，或耗氧量随时间而变化的曲线，简称为耗氧曲线耗氧曲线。l 对于内源呼吸期，生物污泥的耗氧曲线，称为内源呼吸耗内源呼吸耗氧曲线氧曲线。 l 对于投入基质后的耗氧曲线，称为基质耗氧曲线基质耗氧曲线。 160优选知识l 具体做法是利用实验条件下，对投加所实验基质的生物活性污泥耗氧曲线和同一条件下生物污泥内源呼吸耗氧曲线进行对比，用以评价基质的可生化性。 l 5.2.2 5.2.2 曝气方法与曝气池的构造曝气方法与曝气池的构造l 1.1.曝气方法曝气方法l （1 1）曝气作用）曝气作用l 曝气除了起供氧作用外，还起搅拌混合

135、作用，使活性污泥在曝气池中保持悬浮状态，使废水中的有机物、活性污泥和溶解氧三者能均匀混合。 l （2 2）对曝气设备的要求及衡量曝气设备性能的指标）对曝气设备的要求及衡量曝气设备性能的指标l 供氧能力强； 搅拌均匀； 构造简单；l 能耗少； 价格低廉； 性能稳定，故障少；161优选知识l 不产生噪声及其他公害；l 对某些工业废水耐腐蚀性强。l 衡量曝气设备性能的指标有动力效率（Ep）和氧的转移效率（EA）或充氧能力。 l （3 3）曝气方法）曝气方法l 曝气方法可分为三种：一是鼓风曝气；二是机械曝气；三是鼓风机械曝气。l 鼓风曝气（压缩空气曝气）。鼓风曝气（压缩空气曝气）。是用鼓风机（或空压机

136、）将一定压力的空气直接充入曝气池混合液中。 l 鼓风曝气系统由鼓风机（空压机）、风管和曝气装置组成. l 风管是指从鼓风机出口至充氧装置的管道，起输送和配气作用。 162优选知识l 曝气装置即空气扩散器，其作用是将空气分散成空气泡，增大气液接触界面，把空气中的氧溶解于水中。 l 按产生的气泡直径大小可分小、中、大气泡曝气设备三种. l 按曝气设备布置的水深，又可分为浅层、中层和深层曝气设备三种。l 2.2.曝气池曝气池l 活性污泥法处理污水的主要构筑物是曝气池，曝气池实质上是一个生化反应器。 l 按混合液在曝气池中的流态可分为推流式、完全混合式和循环混合式三种；l 按采用的曝气方法可分为鼓风曝

137、气式、机械曝气式和两种曝气方法联合使用的联合式三种；163优选知识l 按平面几何形状可分为长方廊道形、圆形、方形和环形跑道形四种；l 按曝气池与二次沉淀池的关系可分为分建式和合建式两种.l （1 1）推流式曝气池）推流式曝气池l 推流式曝气池（如图5-14所示）为长l方廊道形池子，常采用鼓风曝气，空气扩l散装置设在池子的一侧，使水在池子中呈l螺旋状前进。废水和回流污泥一起从池子l一端进入，混合液从另一端流出。l 该池首端微生物的营养丰富，末端营l养很少，使微生物的生长环境沿池长不断l变化；图图5-14 5-14 推流式曝气池推流式曝气池164优选知识l 氧的利用率也是首端高，末端低，而运行时往

138、往是平均供氧，因而，当进水BOD5较高时，会造成曝气池首端供氧不足，而末端供氧过剩；另外对进水水量与l水质的波动适应性较差；但水在池内l不会产生短流，处理效果好。l （2 2）完全混合式曝气池）完全混合式曝气池l 完全混合式曝气池多为圆形、方l形或多边形池子，一般采用叶轮式机l械曝气。图5-16所示的圆形曝气沉淀l池是国内采用较多的一种合建式表面l曝气的完全混合式曝气池。图图5-16 5-16 圆形曝气沉淀池圆形曝气沉淀池165优选知识l 它由曝气区、导流区、沉淀区和污泥回流区四部分组成。 在曝气区，从池子下部中心进入的污水和由污泥水回流缝回流的污泥，通过叶轮搅拌迅速均匀混合，然后进入导流区，

139、流入沉淀区，澄清水经周边出水管或溢流堰排出，沉淀下来的污泥则沿曝气区底部四周的回流缝流入曝气池。l 完全混合活性污泥法抗冲击负荷能力强，运行费用较低。但占地较多，构造复杂，污泥易膨胀，设备维修工作量大，适用于污水浓度高的中小型污水厂。 l （3 3）循环混合式曝气池（氧化沟）循环混合式曝气池（氧化沟）l 循环混合式曝气池多采用转刷供氧，其平面形状如环形跑道。循环混合式曝气池也称为氧化沟（渠），是一种简易的活性污泥系统，属于延时曝气法。其基本形状如图5-19所示。 166优选知识l 氧化沟像跑道一样，转刷l设置在氧化沟的直段上，转刷l旋转时混合液在池内循环流动，l使活性污泥呈悬浮状态。l 氧化沟

140、的流态为环状循环l混合式，污水从环的一端流出。一般混合液的环流量为进水量的数百倍以上，接近于完全混合，具备完全混合曝气池的若干特点。氧化沟的断面可做成梯形或矩形。l 氧化沟可分为间歇运行和连续运行两种方式。 l 间歇运行，间歇运行，适用于处理量少的污水，可省掉二次沉淀池，当停止曝气时，氧化沟作沉淀池使用，剩余污泥通过氧化沟中的污泥收集器排出；图图5-19 5-19 氧化沟的典型布置氧化沟的典型布置167优选知识l 连续运行，连续运行，适用于水量稍大的污水处理，需另设二次沉淀池和污泥回流系统。l 氧化沟有较高脱氮效果，系统简单，管理方便，产泥少且稳定性好。但曝气池占地面积大，投资高，运行费用较高

141、。 l 适用于悬浮性BOD5低，有脱氮要求的中小型污水厂。l 5.2.3 5.2.3 活性污泥法的运行及操作活性污泥法的运行及操作l 1.1.活性污泥法的运行方式活性污泥法的运行方式l （1 1）普通活性污泥法）普通活性污泥法l 普通活性污泥法是活性污泥法的最早应用形式，又称传统活性污泥法。曝气池采用长方形，污水和回流污泥从曝气池首端流入，呈推流式至曝气池末端流出。空气沿池长均匀分布，污水在曝气池内完成被吸附和氧化两个阶段，并得到净化。168优选知识l 曝气池混合液在二次沉淀池内沉淀的污泥一部分回流至曝气池，一部分作为剩余污泥排出。 l 此法的特点是曝气池进口处有机物浓度高，沿池长逐渐降低，需

142、氧量也是沿池长逐渐降低（如图5-20所示）。l 当进水有机物浓度较低，回流l污泥量大时，进口端污泥增长可能l处于稳定期；l当进水有机物浓度较高，则进l口端污泥增长可能处于对数增长期，l通过较长时间的曝气，曝气池出口l处微生物的生长已进入内源呼吸期，l这时污水中有机物极少，活性污泥容易在沉淀池中混凝、沉淀.图图5-20 5-20 曝气池中需氧量曝气池中需氧量与供氧量的关系与供氧量的关系169优选知识l 同时污泥中的微生物处于缺乏营养的饥饿状态，充分恢复了活性，回流入曝气池后，对有机物有很强的吸附和氧化能力.所以普通活性污泥法对有机物（BOD5）和悬浮物去除率高，可达到9095，出水水质好，特别适

143、用于处理水质比较稳定的污水。 l （2 2）渐减曝气法）渐减曝气法l 此法是为改进传统活性污泥l法中供氧不能充分被利用的缺点l而提出来的。它的工艺流程与传统活性污泥法一样，只是供气量沿池长递减，使供气量与需氧量相适应。l 具体措施是从池前端到末端所安装的空气扩散设备由多到少（如图5-21所示），使供气量沿池长逐渐减少。 图图5-215-21渐减曝气法工艺流程渐减曝气法工艺流程170优选知识l （3 3）逐步曝气法）逐步曝气法l 逐步曝气法又称阶段曝气法，其工艺流程如图5-22所示。 l 此法将污水进池方式改为沿池长分几个进口入池，使有机物沿池长分配比较均匀，避免了传统曝气法池前段供氧不足，池后

144、段氧量过剩的缺点。另外，由于分散进水，污水在池内稀释程度较高，污泥浓度也沿池长而分段降低，可减轻二次沉淀池的负荷，有利于泥水分离。 l 逐步曝气法适用于大型l曝气池及浓度较高的污水。l （4 4）吸附再生曝气法）吸附再生曝气法l 吸附再生曝气法又称生物吸附法或接触稳定法。此法充分利用了活性污泥在净化水质第一阶段的吸附作用。 图图5-225-22逐步曝气法工艺流程逐步曝气法工艺流程171优选知识l 在吸附池内，有机物被污泥吸附后，污泥和污水一起流入沉淀池，将回流污泥引入再生池进行氧化分解，并采取不投食料的空曝方式，使微生物处于高度饥饿状态，从而使污泥具有很高的活性。然后将恢复活性后的污泥引入吸附

145、池，吸附污水中的有机物，如图5-23(a)所示。污水中有机物的被吸附和污泥的再生也可以在一个池内的两个部分进行，如图5-23(b)所示。l此时，池前部为再生段，后部为吸附段，污水由吸附段进入池内。与传统活性污泥法一样，吸附再生法也采用推流式池型。 图图2-23 2-23 吸附再生曝气法流程示意图吸附再生曝气法流程示意图 172优选知识l （5 5）完全混合曝气法）完全混合曝气法l 完全混合曝气法又称完全混合污泥法，是目前采用较多的新型活性污泥法，它与传统曝气法的主要区别在于混合液在池内呈充分混合循环流动，因而污水与回流污泥进入曝气池后立即与池内原有混合液充分混l合，进行吸附和代谢活动。l 完全

146、混合曝气法的5-24l所示。l 其池型有曝气池与沉淀l池合建和分建两种形式。l （6 6）延时曝气法）延时曝气法图图5-245-24完全混合曝气法的基本流程完全混合曝气法的基本流程173优选知识l 延时曝气法又称完全氧化法，是完全混合曝气法的另一种运行方式，其基本流程如图5-25所示。l 延时曝气法的特点是负荷率低，曝气时间长，所需要的池容积大。工作时活性污泥长期处于内源代谢阶段，不但去除了水中污染物，而且氧化了合成的细胞物质，实际上它是污水处理和污泥好氧处理的综合。l此法剩余污泥量理论上接近l于零，但仍有一部分细胞物质不l能被氧化，或随出水排走，或需l另行处理。由于污泥氧化比较彻l底，故其脱

147、水迅速且无臭味，出l水稳定性也较高。 图图5-255-25延时曝气法的基本流程延时曝气法的基本流程174优选知识l2.2.活性污泥法的运行与控制活性污泥法的运行与控制l （1）活性污泥的培菌和驯化l （2）活性污泥的观察和述评l （3）活性污泥系统的运行控制l 3. 3.活性污泥法运行中常见异常现象及防治措施活性污泥法运行中常见异常现象及防治措施l （1）污泥不增长或减少的现象l （2）溶解氧过高或过低l （3）污泥解体l （4）污泥上浮l （5）泡沫问题l 5.2.4 5.2.4 活性污泥法的发展活性污泥法的发展l 1. 1.纯氧曝气法纯氧曝气法175优选知识l就是用氧气代替空气的活性污泥法

148、。l 其目的是通过提高供氧能力，增加混合液污泥浓度，加强代谢过程，达到提高污水处理的效能。l 纯氧曝气能使曝气池内的溶解氧维持在 610mg/L，在这种高浓度的溶解氧状态下能产生密实易沉的活性污泥，即使污泥负荷达 1.0 kgBOD5/(kgMLSSd)也不会发生污泥膨胀现象，所以能承受较高负荷。 l 由于污泥密度大，SVI值较小，沉淀性能好，易于沉淀浓缩，在曝气池内，污泥浓度可达57g/L,从而增大了容积负荷(26倍)，缩短了曝气时间。l 此外还具有可能缩小二次沉淀池容积，不需浓缩池，剩余污泥量少，剩余污泥浓度高，容易脱水，尾气排放量少，减少二次污染，占地少等优点。 176优选知识l 2.2

149、.深水曝气法深水曝气法l 深水曝气可使氧的转移率和水中溶解氧浓度大幅度提高，动力效率提高，较少了动力消耗，使处理成本降低。l 由于溶解氧浓度高，可缩短曝气时间，提高容积负荷率，减少剩余污泥量等。l 3.3.粉末活性炭活性污泥法粉末活性炭活性污泥法l 该方法是一种以活性炭吸附结合生物氧化的综合处理法。 其特点是向曝气池内投加粉末活性炭，使混合液内的活性炭保持一定浓度。l 这种措施能够提高活性污泥法的净化功能，改善出水水质,提高对有毒物质和重金属等冲击的负荷承受能力；并且有较好的脱色、除臭、消泡的效果，能改善污泥的凝聚沉淀性能，提高二次沉淀池和污泥脱水设备的能力，避免产生污泥膨胀等。 177优选知

150、识l 4.4.两级活性污泥法两级活性污泥法l 两级活性污泥法简称AB法（吸附传统活性污泥法）。l 第一级（A级）为高负荷的吸附级；l 第二级（B级）为常负荷吸附级。l A、B两级串联运行，独立回流形成两种各自与其水质和运行条件相对应的完全不同的微生物群落。l A级负荷高，停留时间短（0.5h），污泥龄短(0.30.5d),限制了高级微生物的生长，因此，在A级内仅有活性高的细菌。 l B级相反，一方面，A级的调节和缓冲作用，使 B级进水相当稳定; 另一方面，B级负荷比较低。 l 因此，许多原生动物可以在B级内良好地生长繁殖。 178优选知识l 5.5.活性污泥法脱氮活性污泥法脱氮l 活性污泥法脱

151、氮是生物脱氮的一种，生物脱氮包括硝化和反硝化两个反应过程。 l 硝化是污水中的氨氮在好氧条件下，通过好氧细菌（亚硝酸菌和硝酸菌）的作用，被氧化成亚硝酸盐和硝酸盐的反应过程。首先，由亚硝酸菌将氨氮转化为亚硝酸盐，再由硝酸菌将亚硝酸盐转化为硝酸盐。 l 反硝化即脱氮，是在缺氧条l件下，通过脱氮菌的作用，将亚l硝酸盐和硝酸盐还原成氮气的反l应过程。l 目前广泛采用的流程如图5-28所示。 图图5-285-28活性污泥法脱氮系统流程活性污泥法脱氮系统流程179优选知识l 这种流程的特点是前置反硝化流程，硝化后部分水回流到前面的反硝化池，以提供硝酸盐。 l 由于这种脱氮系统的工艺流程是让污水依次经历缺氧

152、反硝化、好氧去碳和硝化的阶段，故又称为缺氧好氧脱氮系统，简称A/OA/O系统系统。l目前，应用于实际的还有一种流程，如图5-29所示。即在反硝化（缺氧）池前，再加一个厌氧池。这种脱氮系统的工艺流程是让污水依次经过厌氧、l缺氧、好氧三个阶段，故称为l厌氧缺氧好氧脱氮系统，l简称A/A/OA/A/O（或（或A2/OA2/O）系统）系统。 图图5-295-29A/A/OA/A/O脱氧系统流程脱氧系统流程180优选知识l6.6.间歇曝气活性污泥（间歇曝气活性污泥（SBRSBR）工艺）工艺l间歇曝气活性污泥（SBR）工艺也称序批式活性污泥工艺。 l工艺采用间歇运行方式，污水间歇进入处理系统并间歇排出。系

153、统内只设一个处理单元，该单元在不同时间发挥不同的作用，污水进入该单元后按顺序进行不同的处理。 l一般来说，SBR工艺的一个运行周期包括5个阶段:l 阶段阶段1 1为进水期为进水期( (曝气或不曝气曝气或不曝气) )，污水在该时段内连续进入处理池内，直至达到最高运行液位；l阶段阶段2 2为反应期，为反应期，在该期内既不进水也不排水,但开启曝气系统进行曝气，使污染物进行生物降解；l 阶段为沉淀期，阶段为沉淀期，在该时段内不进水也不排水，也不曝气,反应池处于静沉状态，进行泥水分离； 181优选知识l 阶段阶段4 4为排水排泥期，为排水排泥期，在该期内将分离出的上清液连续排出，将沉淀分离出的活性污泥中

154、的部分污泥作为剩余污泥排出;l 阶段阶段5 5为闲置期，为闲置期，在该期内微生物通过内源呼吸作用恢复l其活性，为下一运行周期创造良好的初始条件。图图5-305-30SBRSBR工艺一个运行周期内的操作过程工艺一个运行周期内的操作过程 182优选知识l 7.7.氧化沟工艺氧化沟工艺l 氧化沟是一种呈封闭环状沟形的污水处理构筑物，污水与活性污泥的混合液在沟中经长时间（一般为1530h)的循环流动而得到净化。氧化沟的有机BOD负荷通常很低，污泥龄长。l 这种沟形结构，具备了推流式和完全混合式的双重特点。 l 首先，首先，污水进入沟中，立即与沟内混合液完全混合并经几十圈的循环，各点的污染物浓度基本一样

155、。当高浓度工业废水进入沟后，其浓度会很快被稀释，这就是氧化沟工艺抗冲击负荷能力强的原因。 l 其次，其次，从循环一圈来看，氧化沟又具有推流式的特征。 l 因此，可以认为氧化沟工艺综合了推流式和完全混合式曝气池的优点。 183优选知识l 生物膜法是利用固着生长在载体上的微生物来降解水中有机污染物的一种生物处理方法。 l 5.3.1 5.3.1 生物膜法净化污水的原理生物膜法净化污水的原理l 1. 1.生物膜的形成生物膜的形成l 污水通过滤池时，滤料截留了污水中的悬浮物质，并把污水中的胶体物质吸附在自己的表面上，它们中的有机物使微生物很快繁殖起来，这些微生物又进一步吸附了污水中呈悬浮、胶体和溶解状

156、态的物质，填料表面逐渐形成了一层生物膜。 l 生物膜主要由细菌的菌胶团和大量的真菌丝组成，其中还有许多原生动物和较高等动物。 5.3 5.3 5.3 5.3 生物膜法生物膜法生物膜法生物膜法 184优选知识l 2.2.生物膜中的微生物生物膜中的微生物l 生物膜中的细菌也很多，菌胶团仍是主要的，但与活性污泥不同的是，在生物膜中丝状菌很多，有时还起主要作用，因为它净化有机物的能力很强，而且又由于它的存在而使生物膜形成了立体结构，结构疏松，增大了表面积。l 3. 3.生物膜去除有机物过程生物膜去除有机物过程l 滤料表面的生物膜可分为厌氧层和好氧层，在好氧层表面是一层附着水层，这是由于生物膜的吸附作用

157、形成的。 l 生物膜去除有机物的过程包括：l 有机物从流动水中通过扩散作用转移到附着水层中去，同时氧也通过流动水层、附着水层进入生物膜的好氧层中；l 生物膜中的有机物进行好氧分解； 185优选知识l 代谢产物如CO2、H2O等无机物沿相反方向排至流动水层及空气中；l 内部厌氧层的厌氧菌用死l亡的好氧菌及部分有机物进行l厌氧代谢；l 代谢产物，如有机酸等转l移到好氧层或流动水层中。 l 在生物滤池中，好氧代谢l起主导作用，是有机物去除的l主要过程。l5.3.2 5.3.2 生物滤池生物滤池l 1. 1.生物滤池的一般构造生物滤池的一般构造图图5-335-33生物膜示意图生物膜示意图186优选知识

158、l 生物滤池在平面上一般呈l方形、矩形或圆形，它的主要l组成部分包括滤料、池壁、排l水及通风系统和布水装置，其l构造如图5-34所示。l 2.2.生物滤池的分类与基本流程生物滤池的分类与基本流程l 生物滤池可根据设备形式不同分为普通生物滤池和塔式生物滤池;l 也可根据承受污水负荷的大小分为低负荷生物滤池（普通生物滤池）和高负荷生物滤池。l （1 1）低负荷生物滤池（普通生物滤池）低负荷生物滤池（普通生物滤池）l 低负荷生物滤池的滤料一般采用碎石或炉渣等颗粒滤料。 图图5-345-34生物滤池的构造生物滤池的构造 187优选知识l 低负荷生物滤池由于负荷率低，污水的处理程度较高。 l 缺点是水力

159、负荷率、有机负荷率均很低，占地面积大，水流的冲刷能力小，容易引起滤层堵塞，影响滤池通风。l （2 2）高负荷生物滤池）高负荷生物滤池l 所采用的滤料粒径和厚度都较大，水力负荷率较高，一般出水中极少有或没有硝酸盐。 l 提高了有机负荷率后，微生物的代谢速度加快，即生物膜的增长速度加快。由于同时提高了水力负荷率，也使冲刷作用大大加强，因此不会造成滤池的堵塞，滤池中的生物膜不再像普通生物滤池那样，主要是由于生物膜老化及昆虫活动而呈周期性的脱落，而是主要由于污水的冲刷而表现为经常性的脱落.l 脱落的生物膜中，大多是新生物的细胞，没有得到彻底氧化，因此，稳定性比普通生物滤池的生物膜差，产泥量大。 188

160、优选知识l 为了保证在提高有机负荷率的同时又能保证一定的出水水质，并防止滤池的堵塞，高负荷生物滤池的运行常采用回流式的运行方式。l利用出水回流至滤池前与进水混合，这样既可提高水力负荷率，又可稀释进水的有机物浓度，可以保证出水水质，并可防止滤池堵塞。l回流的方式很多，典型的处理流程如图5-36所示。 图图5-365-36高负荷生物滤池典型的处理流程高负荷生物滤池典型的处理流程189优选知识l 当污水处理程度要求高，一级高负荷生物滤池不能满足要求时将两级串联起来，称之为两级生物滤池。 l （3 3）塔式生物滤池）塔式生物滤池l 塔式生物滤池的构造与一般生l物滤池相似，主要不同在于采用轻l质高孔隙率

161、的塑料滤料及塔体结构。 l 塔式生物滤池也是一种高负荷l滤池，其负荷远比普通生物滤池高。l然而，塔式生物滤池对有机负荷率l和有毒物质的冲击适应性很强，常l常被用于高浓度有机工业废水的预处理。图图5-37 5-37 塔式生物滤池塔式生物滤池 的构造示意图的构造示意图190优选知识l 5.3.4 生物接触氧化池l 生物接触氧化池由池底、填料、布水装置和曝气系统等几部分组成。常有两种形式，即鼓风曝气生物接触氧化池和表面曝气生物接触氧化池。 图图5-40 5-40 鼓风曝气生物接触氧化池鼓风曝气生物接触氧化池图图5-41 5-41 表面曝气生物接触氧化池表面曝气生物接触氧化池191优选知识l填料是接触

162、氧化池的重要组分，一般采用规则填料，如蜂窝型硬性填料、纤维型软性填料和塑料与纤维相结合的半软性填料等；也有采用不规则填料，如炉渣和焦炭等。不过后者容易发生堵塞，只能有条件地采用。 l 接触氧化池生物膜中的微生物很丰富，除细菌外，球衣菌等丝状菌不断生长，而且还繁殖着多种原生动物和后生动物，形成一个复杂的生态系统。其生物量比活性污泥法多几倍，所以生物接触氧化法是一种高效能的污水处理方法。l 当进水浓度高，或对出水水质要求高时，为了提高处理效率，生物接触氧化法常采用两段接触氧化法（简称两段法）。两段法的主要设备包括初次沉淀池、一段接触氧化池、中间沉淀池、二段接触氧化池和二次沉淀池等构筑物。也可取消中

163、间沉淀池，但是处理效果会比前者差。 192优选知识l 5.3.5 5.3.5 生物流化床生物流化床l 流化床本是用于化工领域的一项技术，它是以砂、焦炭、活性炭一类的颗粒材料为载体，像给滤池反冲洗过程那样，水流由下向上流动，使载体处于流化状态。将流化床技术应用于污水生物处理，就是使处于流化状态下的载体表面上生长、附着生物膜。由于载体颗粒小，表面积大，因此具有较大的生物量。另外，由于载体处于流化状态，污水从其下部和左、右侧流过，不断地和载体上的生物膜相接触，从而强化了传质过程,并且由于载体不停地流动，能够有效地防止生物膜堵塞的问题.l 5.3.6 5.3.6 生物膜法处理系统的运行控制生物膜法处理

164、系统的运行控制l 1.1.挂膜挂膜l 使具有代谢活性的微生物污泥在处理系统中的填料上固着生长的过程称之为挂膜。 193优选知识l 挂膜也就是生物膜处理系统中膜状污泥的培养和驯化过程. l 挂膜过程所采用的方法，一般有直接挂膜法和分步挂膜法两种。 l 2.2.运行控制运行控制l （1 1）布水与布气）布水与布气l 对于各种生物膜处理设施，为了保证其生物膜的均匀增长，防止污泥堵塞填料，保证处理效果的均匀，应对处理设施均匀布水和布气。 l （2 2）填料）填料l 预处理。预处理。 l 运行观察与维护运行观察与维护。填料在生物膜处理设施中正常运行时,应定期观察其生物膜生长和脱膜情况，观察其是否损坏。

165、194优选知识l （3 3）生物相观察）生物相观察l 水质的变化，会引起生物膜中微生物种类和数量的变化。 在进水浓度增高时，可看到原有特征性层次的生物下移的现象,即原先在前级或上层的生物可在后级或下层出现。因此，可以通过这一现象来推断废水浓度和污泥负荷的变化情况。 l 3.3.异常问题及其解决对策异常问题及其解决对策l （1）生物膜严重脱落l （2）臭味l （3）处理效率降低l （4）污泥的沉积195优选知识l 5.4.1 5.4.1 概述概述l 厌氧生物处理是在无分子氧条件下，通过厌氧微生物（包括兼氧微生物）的作用，将污水中的各种复杂有机物分解转化为甲烷和二氧化碳等物质的过程，也称为厌氧消化

166、。 l 5.4.2 5.4.2 厌氧生物处理的原理厌氧生物处理的原理l 1. 1.厌氧微生物降解有机物的过程厌氧微生物降解有机物的过程5.4 5.4 5.4 5.4 厌氧生物处理厌氧生物处理厌氧生物处理厌氧生物处理图图5-455-45厌氧消化的三个阶段厌氧消化的三个阶段和和CODCOD转化率转化率196优选知识l第一阶段为水解酸化阶段。第一阶段为水解酸化阶段。复杂的大分子、不溶性有机物先在细胞外酶的作用下水解为小分子、溶解性有机物，然后渗入细胞体内，分解产生挥发性有机酸、醇、醛等。这个阶段主要产生高级脂肪酸。 l 第二阶段为产氢产乙酸阶段。第二阶段为产氢产乙酸阶段。在产氢产乙酸细菌的作用下,第

167、一阶段产生的各种有机酸被分解转化成乙酸和H2，在降解有机酸时还形成CO2。 l 第三阶段为产甲烷阶段。第三阶段为产甲烷阶段。产甲烷细菌将乙酸、乙酸盐、CO2和H2等转化为甲烷。l 虽然厌氧消化过程分为以上三个阶段，但是在厌氧反应器中，三个阶段是同时进行的，并保持某种程度的动态平衡，这种动态平衡一旦被pH、温度、有机负荷等外加因素所破坏，则首先将使产甲烷阶段受到抑制，其结果会导致低级脂肪酸的积存和厌氧进程的异常变化，甚至会导致整个厌氧消化过程停滞. 197优选知识l 2.2.影响厌氧生物处理的因素影响厌氧生物处理的因素l （1 1）温度。）温度。温度的高低对厌氧反应速度影响较大。l （2 2）p

168、HpH及碱度及碱度 （3 3）碳氮比）碳氮比l （4 4）有机负荷正）有机负荷正 （5 5）搅拌）搅拌l （6 6）有毒物质。）有毒物质。主要的有毒物质为重金属离子和某些阴离子，必须严格加以控制。l 5.4.3 5.4.3 厌氧生物处理的工艺与设备厌氧生物处理的工艺与设备l 1. 1.厌氧消化池厌氧消化池l 通过厌氧处理，污泥中所含的有机物被分解，使污泥稳定且体积减小。由于污泥是固体，有机物的含量较多，所需厌氧分解时间较长。所以，污泥在消化池内的停留时间较长。198优选知识l 2. 2.厌氧接触法厌氧接触法l 在消化池后设沉淀池，将沉淀污泥回流至消化池，形成了厌氧接触法。l 3. 3.厌氧滤池

169、厌氧滤池l 这种装置中填满了不同种类的填料，与生物滤池相似。整个填料浸没于水中，池子顶密封，一般是池底进水，池顶出水. 由于厌氧微生物附着在填料表面，不随水流走，细胞平均停留时间可长达100d左右。池中的生物量很多，所以可以获得满意的处理效果。l 4. 4.升流式厌氧污泥床升流式厌氧污泥床l（UASBUASB）反应器）反应器199优选知识l 由图可知，UASB反应器在反应器的上部设置了一个气液固分离器。通过三相分离器，沼气首先被分离到气室，由导管不断引出。l 泥水混合液进入沉淀区，通过沉淀作用，进行泥水分离。上清液不断从池顶流出，而污泥被截留下来，再返回到反应区.l 反应区可分为两个区，即污泥

170、床区和污泥悬浮层区。l 污泥床区的污泥浓度很高，而污泥悬浮层区的污泥浓度较低。由于有沉淀区，污泥不会随水流走，使反应器能保持很高的生物量，因此污泥龄很长。这就使反应器有很高的污泥负荷.l 5.5.厌氧膨胀床和流化床厌氧膨胀床和流化床l 厌氧膨胀床和流化床内装有一定量的l细颗粒载体。 图图5-52 5-52 厌氧膨胀床和厌氧膨胀床和 流化床流程示意图流化床流程示意图200优选知识l 在其表面形成一层生物膜。l 当污水通过时，颗粒在水流带动下膨胀或流化。l 由于有很大的比表面积，且生物膜附着于载体表面，不会流失，因此有很高的生物量，同时具有较好的传质条件，细菌易与营养物接触，代谢产物也较易排泄出去

171、，细菌具有较高的活性，所以设备具有很高的容积负荷。l 6. 6.两段厌氧法和复合厌氧法两段厌氧法和复合厌氧法l 厌氧消化反应包括产酸阶段和甲烷化阶段，因此可分别在两个独立的反应器中进行，每一个反应器完成一个阶段的反应,故称为两段厌氧法。 l 按照所处理的污水水质的不同，两段厌氧法可以采用同类型或不同类型的消化反应器。 201优选知识l 5.4.4 5.4.4 厌氧生物处理装置的启动与运行管理厌氧生物处理装置的启动与运行管理l 1.1.厌氧生物处理装置的启动厌氧生物处理装置的启动l 启动是厌氧反应装置达到设计要求后正常运行的前期工作,是厌氧反应装置中微生物污泥的培菌和驯化过程，会直接影响厌氧处理

172、系统能否顺利投入使用。 l （1 1）接种）接种l 接种是向厌氧反应装置中接入厌氧代谢的微生物种菌。若不接种，靠反应装置本身积累厌氧污泥，或无法启动，或所需启动时间比正常启动时间要长35倍。 l 接种物来源 接种方法 l （2 2）启动的基本方式）启动的基本方式l 分批培养法 连续培养法202优选知识l （3 3）启动操作要点）启动操作要点l （4 4）启动故障的排除）启动故障的排除l 2. 2.厌氧生物处理装置的运行管理厌氧生物处理装置的运行管理l （1 1）运行控制指标）运行控制指标l （2 2）维护与管理）维护与管理l （3 3）主要故障及解决办法）主要故障及解决办法l 产气率降低或处理

173、效率低。l 沼气燃烧不着。l 停止产气。 l 出现负压。 203优选知识l 5.5.1 5.5.1 氧化塘氧化塘l 氧化塘又称生物塘或稳定塘，是一个天然的或人工修整的池塘。 l 1. 1.氧化塘的类型及作用机理氧化塘的类型及作用机理l （1）好氧塘 l （2）兼性塘l （3）厌氧塘 l （4）曝气塘l 2.2.氧化塘的优缺点氧化塘的优缺点5.5 5.5 5.5 5.5 污水的自然生物处理污水的自然生物处理污水的自然生物处理污水的自然生物处理204优选知识l 5.5.2 5.5.2 污水的土地处理污水的土地处理l 土地处理系统是利用土壤及其中的微生物和植物对污染物的综合净化能力来处理城市和某些工

174、业废水，同时利用污水中的水和肥来促进农作物、牧草或树木的生长，并使其增产的一种工程设施。 l 土地处理系统应包括：污水的输送、污水的预处理（常用氧化塘）、污水的贮存（如污水库）、污水灌溉系统和地下排水系统等部分。205优选知识第第第第6 6 6 6章污泥处理章污泥处理章污泥处理章污泥处理6.16.1概述概述6.26.2污泥浓缩污泥浓缩6.36.3污泥脱水污泥脱水6.46.4污泥的处置与综合利用污泥的处置与综合利用206优选知识l 1. 1.污泥的分类与性质污泥的分类与性质l 城市污水、给水以及工业废水处理中会不断地产生大量污泥，按所含主要成分的不同，污泥可分为有机污泥和无机污泥两大类。 l 污

175、泥按来源不同可分为以下五种: l （1）初次沉淀池污泥 （2）剩余污泥 （3）腐殖污泥 l （4）厌氧污泥 （5）化学污泥 l 2. 2.污泥性质参数污泥性质参数l （1 1）含水率）含水率 6.1 6.1 6.1 6.1 概概概概 述述述述 207优选知识l 污泥中所含水分的质量与污泥总质量之比的百分数称为含水率（P），污泥体积与含水率之间的关系可表示为：l式中，V1为含水率为P1的污泥体积；l V2为含水率为P2的污泥体积。 l （2 2）湿污泥相对密度）湿污泥相对密度l 湿污泥相对密度等于湿污泥质量与同体积水质量的比值,而湿污泥质量等于其中所含水分质量与干物质质量之和。l （3 3）挥发

176、性固体和灰分）挥发性固体和灰分l 挥发性固体（VS）能近似代表污泥中有机物的含量，又称灼烧减量；灰分则表示无机物含量，又称灼烧残渣。 208优选知识l 3.3.污泥处理方法污泥处理方法l （1 1）污泥好氧消化）污泥好氧消化l 污泥好氧消化是通过长时间的曝气使污泥固体稳定的一种方法。 l 好氧消化最常用于处理来自无初次沉淀池污水处理系统的剩余活性污泥。 l （2 2）污泥热处理）污泥热处理l 污泥热处理是一种使污泥稳定化和改善污泥性能的有效方法。在一定压力下加热可以杀死污泥中的微生物和寄生虫卵，破坏有机物，并使污泥易于脱水。 209优选知识l 污泥浓缩的目的是去除污泥中大量的水分，从而缩小其体

177、积，减轻其重量，以利运输和进一步处置及利用。 l 1. 1.重力浓缩法重力浓缩法l 利用重力将污泥中的固体与水分离而使污泥的含水率降低的方法称为重力浓缩法。 l 其处理构筑物为污泥浓缩池，一般l采用类似沉淀池的构造.l 浓缩池可以间歇运行，也可以连续l运行，前者用于小厂，后者用于大厂。 6.2 6.2 6.2 6.2 污泥浓缩污泥浓缩污泥浓缩污泥浓缩 图图6-1 6-1 间歇式污泥浓缩池间歇式污泥浓缩池 210优选知识l 重力浓缩池可以用于浓缩初次沉淀池污泥，或初次沉淀池污泥与二次沉淀池的剩余污泥的混合污泥，或初次沉淀池污泥与生物膜法二次沉淀池污泥的混合污泥，浓缩池也可直接浓缩来自曝气池的剩余

178、污泥。l 2.2.气浮浓缩法气浮浓缩法l 气浮浓缩法一般用于浓l缩活性污泥，也有用于生物l膜的。但是运行费用较高。 图图6-2 6-2 连续式污泥浓缩池连续式污泥浓缩池 211优选知识l 污泥脱水的目的是使浓缩后的污泥进一步减少含水率，目前常采用的污泥脱水方法有过滤法和离心法。 l 过滤法常用的脱水设备有：真空过滤机、板框压滤机和带式压滤机等。 l 离心法主要是采用离心机。l 1. 1.污泥机械脱水的基本原理污泥机械脱水的基本原理l 污泥机械脱水是以过滤介质（如滤布）两面的压力差为推动力，迫使污泥中的水强制通过过滤介质，而固体则被截留在介质上，从而使污泥达到脱水的目的。 6.3 6.3 6.3

179、 6.3 污泥脱水污泥脱水污泥脱水污泥脱水 212优选知识l 通过过滤介质的水，称为过滤液过滤液；l 被截留的固体称为滤饼滤饼。 l 机械脱水的推动力，可以是在过滤介质的一面形成负压（如真空过滤机），或在过滤介质的一面加压把水压过过滤介质（如压滤）或造成离心力（如离心脱水）等。l 2. 2.污泥脱水前的预处理污泥脱水前的预处理l (1) (1)化学混凝法化学混凝法l 投加混凝剂，可使污泥中胶体物质凝聚成大颗粒，使其容易脱水过滤，不易堵塞滤布。 l (2)(2)淘洗化学混凝法淘洗化学混凝法l 淘洗之所以能减少混凝剂用量，是由于污泥中的一部分碱度被淘洗水带走。213优选知识l 3. 3.机械脱水设

180、备机械脱水设备l (1)(1)过滤法脱水设备过滤法脱水设备l 真空过滤机真空过滤机l 板框压滤机板框压滤机板框压滤机是一种较老式的脱水设备，但由于它使用了较高的压力和较长的加压时间，脱水效果比真空过滤机和离心机好，压滤过的污泥含水率可降至5070。 l 带式压滤机带式压滤机带式压滤机是一种新型的污泥脱水装置，较常见的为滚压带式压滤机。 l 主要特点是不需要真空或加压设备，动力消耗较少，可连续运行。这种压滤机已在国内外被广泛地用于污泥的机械脱水. l 滚压带式压滤机由滚压轴及滤带组成，压力施加在滤带上,污泥在两条滤带间受挤压，由于滤布压力或张力得以脱水。 214优选知识图图6-4 6-4 板框压

181、滤机的示意图板框压滤机的示意图图图6-5 6-5 带式压滤机示意图带式压滤机示意图215优选知识l （2 2）离心法脱水设备）离心法脱水设备l 离心法脱水设备主要是离心机，离心机的种类很多，适用于污泥脱水的一般为卧式螺旋离心机。 l 离心机是根据泥粒与水的相对密度不同而进行分离脱水。 图图6-6 6-6 卧式螺旋离心机示意图卧式螺旋离心机示意图216优选知识l4.4.污泥干化污泥干化l 污泥干化方法分为自然干化法和烘干法两种。 l （1 1）自然干化法）自然干化法l 自然干化法常采用污泥干化场（或称晒泥场），是利用自然的蒸发、渗滤和重力分离等作用，使泥水分离，达到脱水的目的，是污泥脱水中最经济

182、的一种方法。 l （2 2）烘干法）烘干法l 污泥烘干，要消耗大量能源，费用很高，只有当干污泥作为肥料所回收的价值能补偿烘干处理的运行费用，或有特殊要求时，才有可能考虑此法。 217优选知识l 1.1.综合利用综合利用l 城市污水厂的污泥（或性质相同的工业废水污泥）可用作农肥。l 生污泥不宜直接用作农肥，必须经消化或堆肥后使用。 l 当废水或沉渣中含有工业原料及产品时，应尽量设法予以回收利用。l 2. 2.弃置法弃置法l 弃置法有两种，其一是填地，其二是投海。 l 污泥填地前必须首先脱水，使其含水率小于85，填地必须采取相应的人工措施。6.4 6.4 6.4 6.4 污泥的处置与综合利用污泥的

183、处置与综合利用污泥的处置与综合利用污泥的处置与综合利用 218优选知识l 将污泥用船或压力管送入海洋进行处置，是较为方便和经济的，但必须注意防止对近海水域的污染，采用此法要慎重。 l 3. 3.焚烧法焚烧法l 当污泥含有大量的有害污染物质，而任意堆放或填埋均对自然环境造成很大的危害时，往往考虑采用焚烧法处理。 l 污泥焚烧前凡是能够进行脱水和干化的，必须首先进行污泥的脱水和干化，这样可减少所需的热量。 219优选知识第第第第7 7 7 7章循环冷却水的处理章循环冷却水的处理章循环冷却水的处理章循环冷却水的处理7.17.1循环冷却水系统循环冷却水系统7.27.2循环冷却水系统中的沉积物及其控制循

184、环冷却水系统中的沉积物及其控制7.37.3循环冷却水系统中金属的腐蚀及控制循环冷却水系统中金属的腐蚀及控制7.47.4循环冷却水系统中微生物的危害及控制循环冷却水系统中微生物的危害及控制220优选知识l 7.1.1 7.1.1 冷却水系统冷却水系统l 工业生产过程中往往会产生大量热量，使生产设备及产品的温度升高，必须及时进行冷却，否则会影响生产的正常运行以及产品的质量和产量。 l 1. 1.直流冷却水系统直流冷却水系统l 在直流冷却水系统中，冷却水仅通过换热设备利用一次就被排放掉了，用水量大，排水温升很小，水中各种矿物质和离子含量基本上保持不变。l 2.2.循环冷却水系统循环冷却水系统7.1

185、7.1 7.1 7.1 循环冷却水系统循环冷却水系统循环冷却水系统循环冷却水系统 221优选知识l 在循环冷却水系统中，水经换热设备后温度升高，由冷却塔或其他冷却设备将水温降下来，再由泵将其送至冷却系统中重复使用。l 循环冷却水系统又分封闭式循环冷却水系统和敞开式循环冷却水系统两种。 l （1 1）封闭式循环冷却水系统中，）封闭式循环冷却水系统中，冷却水循环过程中，冷却水不暴露于空气中，水量损失少，水中各种矿物质和离子含量一般不发生变化，而水的再冷却是在另一台换热设备中用其他冷却介质来进行的，系统中结l垢和腐蚀较少发生，利于节约l水资源，如图7-1所示。 222优选知识l （2 2）敞开式循环

186、冷却水系统中，）敞开式循环冷却水系统中，水的冷却是通过冷却塔来进行的，冷却水循环过程中，冷却水与空气接触，部分水在通过冷却塔时还会不断被蒸发损失掉，造成水中各种矿物质和离子含量不断被浓缩增加，为了使各种矿物质和离子含量稳定在某一个定值，必须对系统补充一定量的冷却水，通常称为补充水，并排出一定量的浓缩水，l通常称为排污水。 l 其流程如图7-2所示。l 7.1.2 7.1.2 循环冷却水系统构筑物循环冷却水系统构筑物l 敞开式循环冷却水系统是目前应用最广泛、类型最多的一种冷却水系统。 223优选知识l 根据热水与空气接触的方式不同，可分为冷却池和冷却塔. l 1.1.冷却池。冷却池。是利用天然或

187、人工池塘、水库等构筑物来冷却循却水。l 2. 2.冷却塔。冷却塔。用来冷却换热器中排出的热水，是循环冷却水蒸发降温的关键设备。l 在冷却塔中，热水从塔顶向下喷溅成水滴或水膜状，空气则由下向上与水滴或水膜逆向流动或水平方向交错流动，通过气、水接触过程中的热交换使水温降低。l 7.1.3 7.1.3 敞开式循环冷却水系统存在的问题敞开式循环冷却水系统存在的问题l 1.1.水垢附着水垢附着l 一般天然水中都溶解有重碳酸盐，这种盐是冷却水结垢附着的主要成分。 224优选知识l 在敞开式循环冷却水系统中，重碳酸盐的浓度随着蒸发浓缩而增加，当浓度达到过饱和状态时，或者在经过换热器传热表面使水温升高时，会发

188、生分解反应，生成碳酸钙沉淀。 l 冷却水经过冷却塔向下喷淋时，溶解在水中的游离CO2逸出后，促使碳酸钙沉淀的生成。碳酸钙沉积在换热器表面，形成致密的碳酸钙水垢，其导热性能很差，从而降低换热器的传热效率，严重时会使管道堵塞。 l 2. 2.设备腐蚀设备腐蚀l 腐蚀将使金属寿命缩短，腐蚀产物沉积也影响传热和水流量。冷却系统中，对于碳钢制成的换热器，长期使用循环冷却水，会发生腐蚀穿孔，其腐蚀是多种因素造成的。 l （1）冷却水中溶解氧引起的电化学腐蚀225优选知识l （2）有害离子引起的腐蚀l （3）微生物引起的腐蚀l （4）细菌和藻类的滋生和黏泥l 7.2.1 7.2.1 概述概述l 循环冷却水系

189、统在运行的过程中，会有各种物质沉积在换热器表面，这些物质统称为沉积物。 l 1. 1.水垢水垢l 冷却水中的水垢一般由CaCO3、Ca3（PO4）2、CaSO4、硅酸钙(镁)等微溶盐组成。 7.2 7.2 7.2 7.2 循环冷却水系统中的沉积物及其控制循环冷却水系统中的沉积物及其控制循环冷却水系统中的沉积物及其控制循环冷却水系统中的沉积物及其控制226优选知识l 因为这些水垢都是由无机盐组成，故又称为无机垢由于这些水垢结晶致密，比较坚硬，故又称为硬垢。它们通常牢固地附着在传热表面上，不易被水冲洗掉。大多数情况下，换热器传热表面上形成的水垢以碳酸钙为主。l 2.2.污垢污垢l 污垢一般是由颗粒

190、细小的泥沙、尘土、不溶性盐类的泥状物、胶状氢氧化物、杂物碎屑、腐蚀产物、油污，特别是菌藻的尸体及其黏性分泌物等组成。l 由于污垢的质地松散稀软，所以它们在传热表面上黏附不紧，容易清洗，有时只需用水冲洗即可除去。但在运行中，污垢和水垢一样，也会影响换热器的传热效率。l 当防腐措施不当时，换热器表面经常会有锈瘤附着。 227优选知识l 7.2.2 7.2.2 沉积物的控制沉积物的控制l 1.1.水垢的控制水垢的控制l （1）从冷却水中除去成垢的钙离子l 石灰软化法 离子交换树脂法l （2）加酸或通入CO2，降低pH，稳定碳酸氢盐l （3）投加阻垢剂l （4）非药剂无污染的物理阻垢技术l 2.2.污

191、垢的控制污垢的控制l 污垢主要是由尘土、杂物碎屑、菌藻尸体及其分泌物和细微水垢、腐蚀产物等构成。必须做到以下几点。 l （1）降低补充水浊度 （2）做好循环冷却水水质处理l （3）投加分散剂 （4）增加旁流过滤设备228优选知识l 7.3.1 7.3.1 金属腐蚀的机理金属腐蚀的机理l 冷却水中的金属腐蚀是一个电化学反应过程。在此过程中,金属表面因与冷却水中所含的电解质或溶解氧发生电化学作用而被破坏。反应过程包括阳极反应和阴极反应两个过程。l 7.3.3 7.3.3 金属腐蚀的控制金属腐蚀的控制l 冷却水系统中金属设备腐蚀的控制与防护方法很多，各有其优缺点和适用范围。对于一个具体的腐蚀体系，究

192、竟采用何种防护措施，应从防护效果、施工难易以及经济效益等多方面综合考虑。 7.3 7.3 7.3 7.3 循环冷却水系统中金属的腐蚀及控制循环冷却水系统中金属的腐蚀及控制循环冷却水系统中金属的腐蚀及控制循环冷却水系统中金属的腐蚀及控制229优选知识l 1.添加缓蚀剂l 2.提高冷却水运行的pH l 3.采用新型耐蚀材料换热器l 4.防腐涂料覆盖法l 5.电化学保护l 6.正确选用金属材料，合理设计金属结构l 7.4.2 7.4.2 微生物产生的危害微生物产生的危害l 1.1.形成大量的黏泥沉积物形成大量的黏泥沉积物l 黏泥又称软泥或污泥，是在冷却水系统中管道、冷却塔、水槽壁上菌藻产生的黏质膜的

193、总称。 7.4 7.4 7.4 7.4 循环冷却水系统中微生物的危害及控制循环冷却水系统中微生物的危害及控制循环冷却水系统中微生物的危害及控制循环冷却水系统中微生物的危害及控制 230优选知识l 黏泥的组成随着水质和生成地点以及菌藻类属的不同而变化，附着在管壁、塔壁上，当其愈积愈厚时，不仅影响水侧传热效率，还会因水管截面积变小，限制水的流量而影响冷却效果。又如藻类在冷却塔填料上、水的分配槽上蔓延生长时，将堵塞填料孔隙和配水孔板上的小孔，使冷却水分布不均、水滴变大，影响气、水传质效率，致使冷却塔的温差下降，达不到设计要求。l 黏泥还会形成氧的浓差电池，从而引起垢下腐蚀；同时黏泥又给厌氧性细菌如硫

194、酸盐还原菌提供了良好的滋生场所，这样相互感染，加深了黏泥给冷却水系统带来的危害。 231优选知识l 2. 2.加速金属设备的腐蚀加速金属设备的腐蚀l 细菌聚集形成的菌落附着在金属壁上，分泌出的黏液与水中的悬浮物等杂质黏在一起形成黏泥团，在黏泥团的周围和黏泥团的下方形成氧的浓差电池，黏泥团的下方因缺氧而成为活泼的阳极，铁不断被溶解引起严重的局部腐蚀。 l 微生物黏泥除了会加速垢下腐蚀外，有些细菌在代谢过程中生成的分泌物还会直接对金属构成腐蚀。 l 7.4.3 7.4.3 微生物的控制方法微生物的控制方法l 1.改善水质 l 2.投加杀生剂l 3.采用过滤方法232优选知识第第第第8 8 8 8章污水处理厂设计与运行管理章污水处理厂设计与运行管理章污水处理厂设计与运行管理章污水处理厂设计与运行管理8.18.1设计程序设计程序8.28.2流程选择流程选择8.38.3污水处理厂建筑物设计原则污水处理厂建筑物设计原则8.48.4构筑物的结构要求及运行构筑物的结构要求及运行8.58.5污水处理厂的运行管理污水处理厂的运行管理8.68.6污水处理厂实例污水处理厂实例233优选知识