化工环境保护及安全技术 教学课件 作者 严进 主编第二章 化工废水处理 117页

第二章化工废水处理第一节化工废水的特点及处理技术概述第二节废水的物理处理法第三节废水的化学处理法第四节废水的物化处理法第五节废水的生物处理法\n学习要点了解化工废水的来源及其污染特征；掌握化工废水的物理处理法、化学处理法、物化处理法、生物处理法。在掌握单一的废水处理工艺基础上，了解组合工艺的应用；能够应用所掌握的废水处理知识提出常见化工废水处理的方法和工艺。把学习废水处理方法的理论知识和典型废水处理流程相结合，将所学废水处理知识融汇贯通，并能应用于工程实际，初步设计出指定废水的处理工艺流程。\n一、化工废水的来源化工污染物的种类，按污染物的性质可分为无机化学工业和有机化学工业污染：按污染物的形态可分为废气、废水及废渣。总的来说，化工污染物都是在生产过程申产生的，但其产生的原因和进入环境的途径则是多种多样的。具体包括(1)化学反应的不完全所产生的废料；(2)副反应所产生的废料；(3)燃烧过程中产生的废气；(4)冷却水；(5)设备和管道的泄漏；(6)其他化工生产中排出的废弃物等。概括起来，化工污染物的主要来源大致分为以下两个方面。第一节化工废水的特点及处理技术概述\n1、化工生产的原料、半成品及产品（1）化学反应不完全目前，所有的化工生产中，原料不可能全部转化为半成品或成品，其中有一个转化率的问题。（2）原料不纯化工原料有时本身纯度不够，其中含有杂质。\\n2、化工生产过程中排放出的废弃物（1）冷却水化工生产过程中除了需要大量的热能外，还需要大量的冷却水。（2）副反应化工生产中，在进行主反应的同时，还经常伴随着一些人们所并不希望的副反应和副反应产物。（3）"跑、冒、滴、漏"化工生产中的原料、成品或半成品很多都是具有腐蚀性的，容器、管道等很容易被化工原料或产品所腐蚀坏。\n那些污染较为严重、须经过处理后方可排放的化工废水就称之为生产污水。（1）有毒性和刺激性（2）生化需氧量(BOD)和化学需氧量(COD)都较高（3）pH值不稳定（4）营养化物质较多（5）废水温度较高（6）油污染较为普遍（7）水质成分复杂，副产物多（8）废水色度高二、化工废水的污染特征\n三、化工废水的处理技术概述废水处理技术已经经过了100多年的发展，污水中的污染物种类、污水量是随着社会经济发展、生活水平的提高而不断增加，污水处理技术也随着科学技术的发展而发生了日新月异的变化。同时，旧的污水处理技术也不断被革新和发展着。尤其现在的化工废水中的污染物是多种多样的，往往用一种工艺是不能将废水中所有的污染物去除殆尽的。\n第二节废水的物理处理法物理处理法是利用物理的方法,将废水中的悬浮物、油类以及其它固体颗粒分离出来，使废水得到一定程度的澄清，又可回收分离出来的物质并加以利用，在处理过程中不改变污染物的化学性质。废水的物理处理方法主要分为两大类，即隔滤（如格栅、筛网、过滤、离心分离等）和分离（如沉淀，气浮等）。\n一、格栅和筛网格栅和筛网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。格栅和筛网的构件包括平行的棒、条、金属网、格网或穿孔板。其中由平行的棒和条构成的称为格栅；由金属丝织物或穿孔板构成的称为筛网。其中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的悬浮物；而筛网去除的是用格栅难以去除的呈悬浮状的细小纤维。根据清洗方法，格栅和筛网都可设计成人工清渣或机械清渣两类。当污染物量大时，一般应采用机械清渣，以减少工人劳动量。\n根据不同环境要素，环境容量分为水环境容量、大气环境容量和土壤环境容量等。环境容量大小与环境本身的状况有关。例如，影响水环境容量的大小的因素主要有以下几个方面：（1）水环境质量标准。水环境质量标准决定于国家的环境政策、地区的环境要求、经济财政能力、环境科学和技术水平。我国已经颁布了《地面水环境质量标准》、《生活饮用水卫生标准》、《渔业水质标准》、《海洋水质标准》等。（2）水体自净能力。水体自净（即使污染物稀释或转化为非污染物的过程）能力越大，相应的水环境容量也大。（3）水体的自然背景值。即天然情况下水体污染物浓度。自然背景值越高，环境容量越小，反之环境容量越大。（4）排污口的位置和分布。当排污口分布均匀时，水环境容量相对大些；若排污口集中，则水体的环境容量相应减小。（5）水量。环境容量的大小取决于水量的大小。一般枯水期水环境容量相对小一些，丰水期的环境容量相对大一些。\n1、格栅格栅是由一组平行的金属栅条制成的框架，斜置在废水流经的管道上或泵站集水池的进口处，或取水口进口端部，用以截留水中粗大的悬浮物和漂浮物，以免堵塞水泵及沉淀池的排泥管。格栅通常是废水处理流程的第一道设施。按形状，可分为平面格栅与曲面格栅两种。平面格栅由栅条与框架组成。曲面格栅又可分为固定曲面格栅与旋转鼓筒式格栅两种。\n图2.2-1人工清除污物平面格图2.2-1人工清除污物平面格栅\n图2.2-2履带式机械格栅\n\n2、筛网筛网过滤装置很多，有振动筛网（见图2.2-4）、水力筛网（见图2.2-5）、转鼓式筛网、转盘式筛网、微滤机等。不论何种形式，其结构既要截留污物，又要便于卸料及清理筛面。振动筛网由振动筛和固定筛组成。水力筛网是由运动筛和固定筛组成。\n\n\n3、筛余物的处置收集的筛余物运至处置区填埋或与城市垃圾一起处理；当有回收利用价值时，可送至粉碎机或破碎机被磨碎后再用；对于大型系统，也可采用焚烧的方法彻底处理。\n二、水质和水量调节1、水质和水量调节的作用水质就是废水中所存在的各类物质所共同表现出来的综和特性，水量是指单位时间内产生废水的体积或重量。\n调节池的作用有：（1）提供对废水处理负荷的缓冲能力，防止处理系统负荷的急剧变化；（2）减少进入处理系统废水流量的波动，使处理废水时所用化学品的加料速率稳定，适合加料设备的能力；（3）控制废水的pH值，稳定水质，并可减少中和作用中化学品的消耗量；（4）防止高浓度的有毒物质进入生物化学处理系统；（5）当工厂或其他系统暂时停止排放废水时，仍能对处理系统继续输入废水，保证系统的正常运行；（6）控制向城市排水系统污水的排放，以缓解废水负荷分布的变化；（7）调节水温。\n\n2、水量调节废水处理中单纯的水量调节有两种方式：一种为线内调节（见图2.2-6），进水一般采用重力流，出水用泵提升。由于废水流量的变化往往规律性差，所以调节池容积的设计一般凭经验确定。另一种为线外调节(见图2.2-7)。调节池设在旁路上，当废水流量过高时，多余废水用泵打入调节池，当流量低于设计流量时，再从调节池流至集水井，并送去后续处理。\n泵集水池泵房调节池去处理设备废水图2.2-7线外水量调节池\n3、水质调节水质调节的任务是对不同时间或不同来源的废水进行混合，使流出水质比较均匀，此时调节池也称均和池或匀质池。水质调节的基本方法有两种：利用外加动力(如叶轮搅拌、空气搅拌、水泵循环)而进行的强制调节，设备简单，效果较好，但运行费用高。图2.2-8为一种外加动力的水质调节池，采用压缩空气搅拌。利用差流方式使不同时间和不同浓度的废水进行自身水力混合，基本没有运行费，但设备结构较复杂。如图2.2-9所示为一种折流调节池。\n\n\n三、沉淀与沉砂1、沉淀悬浮物（SS）是衡量水体水质好坏的一项重要指标，也是水处理的一项重要考核指标。沉淀是去除悬浮物的重要手段之一，它是利用水中悬浮颗粒与水的密度差进行分离的基本方法。当悬浮物的密度大于水时，在重力作用下，悬浮物下沉形成沉淀物；沉淀法可以去除水中的砂粒、化学沉淀物、混凝处理所形成的絮体和生物处理的污泥，也可用于沉淀污泥的浓缩。\n由水中悬浮颗粒的浓度及絮凝特性，通常分为下述四种沉淀类型。①自由沉淀②混凝沉淀④压缩沉淀③拥挤沉淀（1）沉淀类型\n（2）沉淀池沉淀池是用沉淀方法去处悬浮物的主要设备。大部分工业废水含有的无机或有机悬浮物，可通过沉淀池实现沉淀。对沉淀池的要求是能最大限度地除去废水中的悬浮物，以减轻其它净化设备的负担。沉淀池的工作原理是让废水在池中缓慢地流动，使悬浮物在重力作用下沉降。根据其功能和结构的不同，可以建造出不同类型的沉淀池。沉淀池按工艺布置的不同，可分为初次沉淀池和二次沉淀池。沉淀池按池内水流方向的不同，可分为平流式沉淀池、辐流式沉淀池和竖流式沉淀池，\n\n\n\n\n\n\n2、沉砂（1）沉砂池沉砂池的作用是通过重力沉淀的方法去除废水中所挟带的泥砂等比重较大的无机颗粒。城市污水和一些工业废水(如制革厂、屠宰场等)常含有无机性泥砂，化工废水中一般不含泥砂，但由于清洗地面或废水输送过程中泥砂跌落，也会形成废水挟带泥砂现象。这些泥砂必将在废水处理装置内沉积或引起磨损，造成设备运行故障，或者是无机泥砂同化学沉淀物、生物沉淀物共同沉淀，混杂在一起，影响污泥的处理与利用。为了保证系统正常工作，应在废水处理前预先除去泥砂。\n图2.2-17平流沉砂池①平流式沉砂池\n图2.2-18水和砂粒的运动的分离②曝气式沉砂池\n第三节废水的化学处理法一、化学氧化还原通过化学药剂与废水中的污染物进行氧化还原反应，从而将废水中的有毒有害污染物转化为无毒或者低毒物质，或者转化成容易与水分离的形态，从而达到废水处理的目的，这种方法称为氧化还原法。化学氧化还原法用于特种工业用水处理、有毒工业废水处理、以回用为目的的废水深度处理以及工业废水处理的预处理等有限场合。\n有机物氧化为简单无机物是逐步完成的，这个过程称为有机物的降解。如甲烷的降解大致经历下列步骤：复杂有机化合物的降解历程和中间产物更为复杂。通常碳水化合物氧化的最终产物是CO2和H2O，含氮有机物的氧化产物除CO2和H2O外，还会有硝酸类产物，含硫的还会有硫酸类产物，含磷的还会有磷酸类产物。\n调节池的作用有：（1）提供对废水处理负荷的缓冲能力，防止处理系统负荷的急剧变化；（2）减少进入处理系统废水流量的波动，使处理废水时所用化学品的加料速率稳定，适合加料设备的能力；（3）控制废水的pH值，稳定水质，并可减少中和作用中化学品的消耗量；（4）防止高浓度的有毒物质进入生物化学处理系统；（5）当工厂或其他系统暂时停止排放废水时，仍能对处理系统继续输入废水，保证系统的正常运行；（6）控制向城市排水系统污水的排放，以缓解废水负荷分布的变化；（7）调节水温。\n物质的本性：一般活化能越高，反应速度就慢。(2)反应物浓度：参与反应物质浓度越高，反应速度越快。(3)反应温度：反应温度越高，反应速度加快。(4)溶液的pH值：影响着物质的存在形态，有H+离子参与的反应，[H+]浓度影响反应速度的快慢。(5)催化剂：催化剂可降低反应物的活化能，提高反应速度。影响氧化还原反应的因素一般有：\n1、化学氧化法在废水处理中常采用的氧化剂有：空气中的氧、纯氧、臭氧、氯气、漂白粉、次氮酸钠、三氯化铁等。（1）空气氧化法（2）湿式氧化法（3）臭氧氧化（4）氯氧化（5）过氧化氢氧化\n2、化学还原法在废水处理中常采用的还原剂有：硫酸亚铁、氯化亚铁、铁屑、锌粉、二氧化硫等。（1）还原除铬电镀、冶炼、化工等工业废水中常含有剧毒的Cr6+，六价铬的毒性比三价铬大100倍，在酸性条件可用还原剂将六价铬还原为三价铬，然后用碱性药剂中和沉淀生成氢氧化铬沉淀而除去。采用的还原剂有SO2、H2SO3、NaHSO3、Na2SO3、FeSO4等。\n（2）还原法除汞氯碱、炸药、制药、仪表等工业废水中常含有剧毒的Hg2+。处理方法是将Hg2+还原为Hg，加以分离和回收。采用的还原剂为比汞活泼的金属(铁屑、锌粒、铅粉、钢屑等)、硼氢化钠和醛类等。废水中的有机汞先氧化为无机汞，再行还原。\n进水出水盐酸泵渣贮槽集水池耐酸泵铁屑置换塔活性炭吸附塔高位槽铁屑还原塔图2.3-4还原吸附法处理含汞废水工艺流程\n二、中和1、废水的中和处理工业废水中常含有一定量的酸性物质或碱性物质，浓度在4％以下的含酸废水和浓度在2％以下的含碱废水在没有找到有效的回收利用方法时，均应进行中和处理，将废水的pH值调整到工业废水允许排放的标淮(pH＝6~9)后才能排放。中和法就是使废水进行酸碱的中和反应，调节废水的酸碱度(pH值)，使其呈中性或接近中性或适宜于下步处理的pH值范围。\n2、酸性废水的中和处理酸性废水的中和处理分为投药中和和过滤中和法，在化工废水中，常采用投药中和法。投药中和就是将石灰、石灰石、电石渣、苛性钠、苏打等碱性物质，直接投入废水中，使废水得以中和，投药中和可处理任何性质、任何浓度的酸性废水。投药方法可分为干投和湿投两种，通常采用湿投。\n（1）干法法\n（2）湿投法\n3、碱性废水的中和处理（1）利用废酸性物质中和法废酸性物质包括含酸废水、烟道气等。当酸、碱废水的流量和浓度变动较大时，应设均化池先将两者均化，再流入中和池进行中和。中和池的容积一般按1.5-2.0h的废水停留时间考虑,同时池内设搅拌器进行混合搅拌.（2）药剂中和法常用的药剂是硫酸、盐酸及压缩二氧化碳。硫酸的价格较低，应用最广。盐酸的优点是反应物溶解度高，沉渣量少，但价格较高。用无机酸中和碱性废水的工艺流程与设备，和药剂中和酸性废水的基本相同。\n用烟道气中和碱性废水一般在喷淋塔中进行，如图2.3-7所示。\n三、化学沉淀利用某些化学物质为沉淀剂，使其与废水中的污染物发生化学反应，生成难溶于水的化合物从废水中沉淀出来的水处理方法称为化学沉淀法，该法多用于去除废水中重金属离子。1、化学沉淀法基本原理水中的化合物能否产生沉淀从水中分离出来，除了决定于物质本身的结构性质以外，对难溶电解质而言，还取决于它的溶度积Ksp大小2、沉淀法在废水处理中应用（1）中和沉淀法（2）硫化物沉淀法\n四、混凝混凝法就是向水中加入混凝剂来破坏这些细小粒子的稳定性，首先使其互相接触而聚集在一起，然后形成絮状物并下沉分离的处理方法。前者称为凝聚，后者称为絮凝，一般将这二个过程通称为混凝。具体地说，凝聚是指使胶体脱稳并聚集为微小絮粒的过程，而絮凝则是使微絮粒通过吸附、卷带和架桥而形成更大的聚体的过程。混凝法的优点是：设备费用低、处理效果好，操作管理简单。缺点是要不断向废水中加药剂，运行费用较高。\n1、混凝剂用于水处理的混凝剂要求混凝效果好，对人类健康无害，价廉易得，使用方便。目前常用的混凝剂按化学组成有无机盐类和有机高分子类。（1）无机混凝剂（2）有机混凝剂（3）助凝剂①pH调整剂②絮体结构改良剂③氧化剂\n2、影响混凝效果的因素混凝过程是混凝剂与水及胶体和细微悬浮物之间相互作用的复杂过程。化学混凝过程与效果受到多种因素的影响，因此必须科学的控制混凝条件。影响混凝的因素主要有：药剂选用与投加、原水水质、水温、废水的pH值、搅拌强度与搅拌时间等。\n3、混凝工艺过程及设备混凝处理工艺为一个综合操作过程，包括混凝剂的制备与投加、混合、反应、沉淀等几个过程、其工艺流程如图2.3-10所示。投药混药罐沉渣沉淀池反应池混合池混凝剂、助凝剂废水快速搅拌缓慢搅拌出水图2.3-10混凝沉淀工艺流程\n一、气浮气浮法是利用高度分散的微小气泡作为载体去粘附废水中的污染物，使其视密度小于水而上浮到水面实现固液或液液分离的过程。在废水处理中，气浮法广泛应用于：①分离地面水中的细小悬浮物、藻类及微絮体；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；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工艺中；④分离回收含油废水中的悬浮油和乳化油；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。第四节废水的物化处理法\n1、加压溶气气浮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。实现气浮法分离的必要条件有两个：第一，必须向水中提供足够数量的微细气泡；第二，必须使颗粒(固体或液滴)呈悬浮状态或具有疏水性质，从而附着于气泡上浮升。（1）气泡的产生（2）加压溶气气浮工艺流程\n2、加压溶气气浮法的主要设备（1）溶气释放器图2.4-4TJ溶气释放器溶气水经过减压释放装置，反复地受到收缩、扩散、碰撞、挤压、漩涡等作用，其压力能迅速消失，水中溶解的空气以极细的气泡释放出来。目前已有多种形式的减压释放装置在使用中，如针形阀、WRC喷嘴、TS型(或TJ型)释放器、普通截止阀等。这些溶气释放器具有释气完全，释出的气泡微细，气泡密集，附着性能良好等特点。\n图2.4-4TJ溶气释放器\n（2）压力溶气罐压力溶气罐是在一定压力下将空气溶解于水中而提供溶气水的设备，空气在水中的溶解度遵循亨利定律：V＝KTP（L-气/m3-水,或g-气/m3-水），其中P为空气所受的绝对压力,以mmHg计。KT为溶解常数，与温度有关，见表2.4-1。\n（3）气浮池目前常用的气浮池均为敞式水池，与普通沉淀池构造基本相同，分平流式和竖流式两种。平流式气浮池在目前气浮处理工艺中使用最为广泛，平流式气浮池的构造示意如图2.4-6所示\n二、吸附在废水处理中，吸附法不但可以高效地去除废水中的重金属离子(如汞、铬)、氨氮等污染物；还经常用来处理废水中用生化法难于降解的有机物或用一般氧化法难于氧化的溶解性有机物，包括木质素、氯或硝基取代的芳烃化合物、杂环化合物、洗涤剂、合成染料、DDT等。利用吸附法进行废水处理，具有适应范围广、处理效果好、可回收有用物料、吸附剂可重复使用等优点，在废水处理中有较广泛的应用。\n二、吸附在废水处理中，吸附法不但可以高效地去除废水中的重金属离子(如汞、铬)、氨氮等污染物；还经常用来处理废水中用生化法难于降解的有机物或用一般氧化法难于氧化的溶解性有机物，包括木质素、氯或硝基取代的芳烃化合物、杂环化合物、洗涤剂、合成染料、DDT等。利用吸附法进行废水处理，具有适应范围广、处理效果好、可回收有用物料、吸附剂可重复使用等优点，在废水处理中有较广泛的应用。\n1、吸附法的基本概念和原理固体表面的分子或原子因受力不均衡而具有剩余的表面能，当某些物质碰撞固体表面时，受到这些不平衡力的吸引而停留在固体表面上，这就是吸附。吸附法利用多孔性的固体物质使污水中的一种或多种物质被吸附在固体表面而去除。这种有吸附能力的多孔性物质亦称为吸附剂，被固体吸附的物质称吸附质。能作为吸附剂的固体物质必须具有较大的吸附容量和一定的机械强度及较好的化学稳定性，在水中不致溶解于水，不能含有毒物质。\n2、吸附剂废水处理中应用的吸附剂有：活性炭、活化煤、白土、硅藻土、活性氧化铝、焦炭、树脂吸附剂、炉渣、木屑、煤灰、腐殖酸等，其中活性炭最为常用。3、吸附剂再生吸附剂在达到饱和吸附后，必须进行脱附再生，才能重复使用。脱附是吸附的逆过程，即在吸附剂结构不变化或者变化极小的情况下，用某种方法将吸附质从吸附剂孔隙中除去，恢复它的吸附能力。\n4、吸附设备（1）固定床吸附在废水处理中常用固定床吸附装置。其构造见图2.4-11。吸附剂填充在装置内，吸附固定不动，水流穿过吸附剂层。根据水流方向可分为升流式和降流式两种。降流式固定床吸附出水水质好，但水头损失较大，特别在处理含悬浮物较多的污水时，需定期进行反冲洗，有时还需在吸附剂层上部设表面冲洗设备。（2）移动床吸附\n\n\n三、电解电解法又称电化学法，是废水中的电解质在直流电的作用下发生电化学反应的过程。主要适用于处理含重金属离子、含油废水的脱色，工业有机废水。1、基本原理电解过程在电解槽中进行，槽中与电源正极相连接的电极叫阳极，与电源负极相连接的电极叫阴极。接通直流电源之后，在电场力的作用下，废水中的正、负离子则分别向二极移动，并在电极表面发生氧化还原反应，废水中的污染物在阳极被氧化，在阴极被还原，或者与电极反应产物作用，生成不溶于水的沉淀或气体从水中分离出来，从而降低了废水中有害物的浓度或是使其转化为无毒或低毒物质。\n2、电解在废水处理中的应用利用电解氧化可处理阴离子污染物如CN-、[Fe(CN)6]3-、[CD(CN)4]2+和有机物，如酚、微生物等；电解还原主要用于处理阳离子污染物，如Cr6+、Hg2+等，在生产应用中，一般以铁板为电极，由于铁板溶解，金属离子在阴极还原沉积而回收除去。3、微电解铁碳微电解技术在高浓度难降解工业废水的处理技术中，得到广泛应用，如腈纶废水、农药废水等。它一般作为废水处理的预处理，用来提高废水的可生化性，有利于后续的生化处理。\n一、活性污泥法废水的好氧生化处理法是当前应用最为广泛的一种生化处理技术。好氧活性污泥法简称活性污泥法，主要用来处理低浓度的有机废水。活性污泥法是以活性污泥为主体的废水生化处理方法。活性污泥法就是以废水中的有机污染物为培养基，不断向废水中通入空气，连续培养活性污泥（活性污泥上栖息着以菌胶团为主的微生物群，具有很强的吸附与氧化有机污染物的能力），再利用其吸附凝聚和氧化分解作用净化废水中有机污染物。第五节废水的生物处理法\n1、活性污泥活活性污泥就是生物絮凝体，见图2.5-1。图2.5-1活性污泥形状图活性污泥示意图\n（2）活性污泥法净化废水的三个过程。①吸附②微生物的代谢③凝聚与沉淀\n2、活性污泥法的基本流程剩余活性污泥回流污泥二次沉淀池曝气池废水初次沉淀池出水空气图2.5-5普通活性污泥法基本流程\n3、活性污泥处理系统的控制指标活性污泥处理系统是一个人工强化与控制的系统，其必须控制进水水量，水质，保持曝气池内活性污泥的正常状态和活性污泥泥量的稳定，保证足够的溶解氧，以维持系统稳定运行。一般情况下，用下列几个参数来控制系统的正常运行。（1）污泥浓度污泥浓度(MLSS)又称混合液悬浮固体浓度，是指曝气区内1升混合液所含悬浮物量，单位为g/L或mg/L。污泥浓度的大小可间接地反映混合液中所含微生物的浓度。一般在活性污泥曝气池内常保持MISS浓度在2～6g/L之间，多为3～4g/L。\n（2）污泥沉降比活性污泥的性能主要表现为沉淀性和絮凝性，活性污泥的沉降由絮凝沉淀到成层沉淀，最后进入压缩过程。性能良好具有一定浓度的活性污泥在30min内即可完成絮凝沉淀和成层沉淀过程，为此建立了以活性污泥静置30min为基础的指标表示其沉降－浓缩性能。污泥沉降比(SV%)是指一定量的曝气池混合液静置30min后，沉淀污泥与原混合液的体积比（用百分数表示），用下式表示：\n（3）污泥容积指数污泥容积指数(SVI)是指曝气池出口处的混合液经30min沉降后，1g干污泥在湿的时候所占体积，以mL/g计，其值按下式计算：\n（4）污泥龄污泥龄（SRT）是指活性污泥在曝气池内的平均停留时间，即曝气池内活性污泥的总量与每日排放污泥量之比，以d计，用下式表示：ts＝VX/⊿X＝VX/QwXr其中：Qw—剩余污泥排放量（m3/d）；V—曝气池的有效容积（m3）；Xr—回流污泥浓度（mg/L）；X—污泥浓度（mg/L）。\n（5）污泥负荷在活性污泥法中，一般将有机底物与活性污泥的重量比值（F／M），即在保证一定的处理效果的条件下，单位重量活性污泥（kgMLSS）或单位体积曝气池（m3）在单位时间(d)内所承受的有机物量(kgBOD)，称为污泥负荷。污泥负荷，常用L表示：其中：Q—废水流量（m3/d）；S0—曝气池入流废水BOD浓度（kg/m3））；V—曝气池的有效容积（m3）；X—曝气池污泥浓度（kg/m3）。\n（6）生物相指示活性污泥中出现的微型动物种类和数量，往住和污水处理系统的运转惰祝有着直接或间接的条件，进水水质的变化、充氧量的变化等都可以引起活性污泥组成的变化，微型动物体积比细菌要大的多，比较容易观察和发现其微型动物的变化，因而可以作为污水处理的指示生物。\n表2.5-1部分活性污泥工艺参数和运行条件\n4、活性污泥法处理设备（1）曝气（2）曝气池①推流式\n②完全混合式\n（3）曝气设备\n5、活性污泥法的运行方式活性污泥法已应用了100余年，为了适应不同处理要求，降低费用,经过不断发展，已形成了多种运行方式。（1）普通活性污泥法（2）逐渐曝气法活性污泥法（3）渐减曝气法（4）吸附再生活性污泥法（5）完全混合活性污泥法\n6、序批式间歇反应器（1）序批式间歇反应器的工作原理（2）SBR的工艺流程与特征废水出水排放格栅沉砂池初沉池SBR反应池剩余污泥图2.5-26SBR的工艺流程\n7、影响活性污泥净化废水的因素（1）溶解氧（2）水温（3）营养物质（4）pH值（5）有毒物质\n1、生物膜法的基本概念与原理（1）生物膜法的基本原理二、生物膜法\n生物膜的生长、脱落和更新的过程就是废水得以处理的过程，生物膜的生长必须具有以下几个前提条件：①起支撑作用、供微生物附着生长的载体物质；②供微生物生长所需的营养物质，即废水中的有机物、N、P以及其它营养物质；③作为接种的微生物。\n（2）生物膜中的微生物生物膜是由细菌及其它各种微生物组成的生态系统，在微生物膜上微生物高度密集，这些微生物起着主要去除废水中的有机污染物的作用，形成了有机污染物—细菌—原生动物(后生动物)的食物链。（3）生物膜法中的载体及其基本要求生物膜法中的载体在生物滤池中称为滤料，在接触氧化工艺中称为填料，在好氧生物流化床中就称载体。\n2、生物滤池按照处理装置的外形、构造以及生物膜在装置中的存在方式，生物膜分为：生物滤池、生物滤塔、生物转盘和生物接触氧化以及生物流化床五种。（1）生物滤池的结构①滤料\n②池壁与池底③布水装置④排水沟渠\n（2）生物滤池的工作原理含有污染物的废水从上而下从长有丰富生物膜的滤料的空隙间流过，与生物膜中的微生物充分接触，其中的有机污染物被微生物吸附并进一步降解，使得废水得以净化。主要的净化功能是依靠滤料表面的生物膜对废水中有机物的吸附氧化作用。（3）影响生物滤池功能的主要因素①滤床的比表面积和孔隙率②滤床的高度③有机负荷与水力负荷④回流⑤供氧\n（4）工艺流程\n3、生物转盘生物转盘是在生物滤池基础上发展起来的一种高效、经济的污水生物处理设备。(1)生物转盘的净化机理与构成①生物转盘的结构②生物转盘的工作原理\n4、生物接触氧化法生物接触氧化法是一种介于活性污泥法与生物滤池之间的生物膜法处理工艺，又称为淹没式生物滤池。(1)生物接触氧化池的结构组成\n常用填料一般有软性填料和网状填料两种。软性填料如图2.5-36（a），\n(2)生物接触氧化法的工作原理与工艺流程\n三、厌氧生物处理法厌氧生物处理（又称厌氧生化处理，简称厌氧生化法）是在无氧的情况下，利用兼性菌和厌氧菌的代谢作用，分解有机物的一种生化处理法。它是一种低成本的废水处理技术，能在处理废水过程中回收能源。1、厌氧生物处理的基本原理废水厌氧生物处理是指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，将废水平的各种复杂有机物分解转化成甲烷和二氧化碳等物质的过程，也称为厌氧消化。\n水解产酸细菌、产氢产乙酸细菌和产甲烷细菌的联合作用完成。因而粗略地将厌氧消化过程划分为三个连续的阶段，即水解酸化阶段、产氢产乙酸阶段和产甲烷阶段，如图2.5-38所示。\n（1）水解阶段废水中的不溶性大分子有机物(如蛋白质、多糖类、脂类等)经发酵细菌水解后，分别转化为氨基酸、葡萄糖和甘油等水溶性的小分子有机物。（2）酸化阶段将水解阶段的产物在产氢产乙酸细菌的作用下，分解转化成乙酸和H2，在降解奇数碳素有机酸时还形成CO2。（3）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。\n2、厌氧生物处理的影响因素（1）温度（2）pH值（3）氧化还原电位（ORP）(4)营养(5)有毒物质(6)底物投配率和污泥龄（7）搅拌（8）厌氧活性污泥\n3、普通厌氧消化池普通消化池又称传统或常规消化池，消化池常用密闭的圆柱形池，废水定期或连续进入池中，经消化的污泥和废水分别由消化池底和上部排出，所产沼气从顶部排出。（1）结构\n（2）搅拌（3）加热（4）沼气的收集与利用①污泥消化过程中沼气产量的估算：②沼气的收集：③沼气的贮存与利用：\n4、厌氧接触法（1）厌氧接触法工艺流程\n图2.5-42UASB反应器示意图5、上流式厌氧污泥床反应器（1）上流式厌氧污泥床反应器（简称UASB）的结构及原理\n（2）UASB反应器特征（3）UASB反应器中的颗粒污泥\n（4）颗粒污泥的培养条件（5）UASB的机理和特点（6）UASB的运用（7）运行管理指标与水质管理指标水质管理指标又称为监测项目，即通过水质监测，对厌氧反应器进行管理，使其达到运行要求；主要有：进水量、进出水水质（COD、BOD、SS、pH、VFA等）、污泥浓度、温度、产气量、气体成分等。\n四、氮磷的去除水体富营养化是指在人类活动的影响下，氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体，引起藻类及其它浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量下降，水质恶化，鱼类及其它生物大量死亡的现象。这种现象在河流湖泊中出现称为水华，在海洋中出现称为赤潮。1、氮的去除\n缺氧一好氧生物脱氮工艺（见图2.5-44）该工艺将反硝化段设置在系统的前面，又称为前置式反硝化生物脱氮系统，是目前较为广泛采用的一种脱氮工艺。\n2、磷的去除工业废水中的磷以正磷酸盐、聚磷酸盐和有机磷等形式溶解于水中。一般仅能通过物理、化学或生物方法使溶解的磷化合物转化为固体形态后予以分离。除磷的方法主要分为物理法，化学法及生物法三大类，常采用化学法及生物法。（1）化学法除磷化学沉淀法是通过向废水中投加某些化学药剂（如铝盐、铁盐、石灰等），使之与废水中磷酸盐发生反应，形成难溶盐沉淀下来，从而降低水中溶解性污染物浓度的方法。\n（2）生物法除磷生物法除磷是利用微生物在好氧条件下对污水中溶解性磷酸盐的过量吸收作用，然后沉淀分离而除磷。\n3、生物脱氮除磷生物脱氮除磷常用A2/O工艺，它在原来A/O工艺的基础上，嵌入一个缺氧池，并将好氧池中的混合液回流到缺氧池中，达到反硝化脱氮的目的，这样厌氧一缺氧一好氧相串联的系统能同时除磷脱氮。图2.5-46.A2/O生物脱氮除磷工艺流程。\n复习思考题1、化学混凝法的基本原理是什么？2、膜分离法主要有哪几种类型？3、什么是活性污泥法？活性污泥的活性表现在哪些方面？4、什么是曝气？曝气的方法有几种？5、物理法、化学法处理废水的原理有何不同？6、自有沉降、絮凝沉降、拥挤沉降和压缩沉降有何特点？其有何内在联系？7、试简述浅池沉淀原理。8、试简述过滤的机理。9、试简述气浮的基本原理，适用于哪些废水？10、试简述混凝剂的作用机理。11、电化学处理废水有哪几种方法，适用于哪些范围？\n12、吸附剂有何特性？13、离子交换树脂的结构和特点，其主要处理原理？14、影响好氧生物处理法的因素有哪些？15、说明活性污泥法的基本原理和工艺流程。16、生物滤池有几种？各有何特点？17、简述SBR法的工作机理。18、影响厌氧生物处理法的因素有哪些？19、试述膜处理废水的原理。20、试述厌氧法和好氧法处理废水的优缺点和适用范围。21、生物法除氮和除磷的原理是什么？