废水处理技术资料大全 469页

'第一章废水及污水常识1.自然界的水是怎样循环的？地球表面的3/4是水，因而有人将地球又叫做“水球”。然而这个“水球”上的水大约97.5%是海水，适合人类使用的淡水只有2.5%；而南极、北极等冰雪约占了这些淡水的70%以上，因而人类能够直接利用的淡水不过地球总水量0.8%。自然界中的水在太阳照射和地心引力等的影响下不停地转化和流动，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，由此形成各种不同的水源。人类社会为了满足生活和生产的需要，要从各种天然水体中取用大量的水。生活用水和工业用水在使用后，就成为生活污水和工业废水，它们被排出后，最终又被排入天然水体。这样，水在人类社会中，也构成了一个局部循环体系，这个循环称为社会循环。社会循环中所形成的生活和各种工业废水是天然水体最大的污染来源。社会循环所用的水量只占地球总水量的数百万分之一，然而，就是取用这在比例上似乎微不足道的水，却在社会循环中表现出人与自然在水量和水质方面都存在着巨大的矛盾。水体环境保护和水治理工程技术的任务就是调查研究和控制解决这些矛盾，保证用水和废水的社会循环能够顺利进行。2.我国水资源的状况是怎样的？我国是一个水资源严重匮乏的国家，水资源总量虽然高达2.8×1012m3，但人均水资源只有2340m3，不到世界人均水资源的1/4。此外，我国水资源的分布很不均匀，与人口、耕地、地区分布不相适应。按照1997年联合国可持续发展委员会《全面评估世界淡水资源》报告提出的标准，我国1/4地区属于严重缺水地区，1/10地区人均水量低于基本生存线。近年来，由于经济的持续高速发展和城市化进程的加快，我国部分沿海城市和华北、西北地区大部分城市缺水问题已十分突出，缺水范围不断扩大，缺水程度日趋严重。水资源的短缺和水污染的加剧已经成为我国社会和经济发展的主要制约因素。在今后的50年中，随着人口的进一步增加、人民生活水平的提高和工农业生产的发展，我国对水资源的需求将持续增长。根据水利部门预测，到2030年我国人口增加到16亿时，人均水资源量将降低到1760m3，接近国际公认的水资源紧张的标准。而到时候全国实际可利用的水资源量约为(8000～9000)×108m3，再到2050年，全国总需水量将达(7000～8000)×108m3，接近可合理利用水量的极限。因此，未来我国水资源的形势将更加严峻。464 我国的水资源十分短缺，但目前水污染状况却日益严重，这又进一步加剧了水资源的短缺。从全国范围看，水污染以有机污染为主，主要污染物指标是CODCr、氨氮、和挥发酚等。1998年我国长江、黄河、珠江、淮河、海河、辽河、松花江七大水系和太湖、巢湖、滇池的断面检测结果表明，符合地面水环境质量Ⅰ类标准的占8.5%，符合Ⅱ类标准的占21.7%，符合Ⅲ类标准的占6.7%，符合Ⅳ类标准的占18.3%，符合Ⅴ类标准的占7.1%，连Ⅴ类标准都达不到的高达37.7%。1.什么是污水？指在生产与生活活动中排放的水的总称。人类在生活和生产活动中，要使用大量的水，这些水往往会受到不同程度的污染，被污染的水称为污水。按照来源不同，污水包括生活污水、工业废水及有污染地区的初期雨水和冲洗水等。生活污水是人类日常生活中使用过的水，来自住宅区、公共场所、机关、学校、医院、商店以及工厂生活间；工业废水是在生产过程中排出的污水，来自生产车间和矿场。生产装置附近地区的初期雨水和冲洗水不仅会携带大量地面、屋顶或装置上积存的污染物，而且会将空气中的有毒有害纷尘冲刷下来，因此也要和工业废水一起排入工业废水处理场。通常工业废水系统中都或多或少含有一定量的生活污水，生活污水中一般不含有毒物质，适于微生物生长繁殖，掺入工业废水系统后，有利于用生物处理方式处理工业废水，使水质最终达到国家有关排放标准的要求。一般情况下，污水都需要经过处理后再排放，但对于处理程度可根据实际情况而有所不同。因为环境都具有一定的自净能力，所以在自净能力即环境容量允许范围以内时，可充分利用环境容量而降低对处理水平或深度的要求。对于污水深度处理后的回用问题，可以根据回用的目的和对水质要求来确定深度处理的水平或深度。总之，对污水的处理，要达到社会效益、环境效益和经济效益的和谐统一。2.什么是污水处理？污水处理就是采用各种技术和手段，将污水中所含的污染物质分离去除、回收利用或将其转化为无害物质，使水得到净化。现代污水处理技术按原理可分为物理处理法、化学处理法和生物处理法三类，按处理程度划分，可分为一级处理、二级处理和三级处理，三级处理有时又称深度处理。⑴物理处理法是利用物理作用分离污水中呈悬浮固体状态污染物质的方法。主要方法有：筛滤法、沉淀法、气浮法、过滤法和反渗透法等。464 ⑵化学处理法是利用化学反应的作用分离回收污水中各种污染物质（包括悬浮物、胶体和溶解物等）的方法，主要用于处理工业废水。主要方法有：中和、混凝、电解、氧化还原、汽提、萃取、吸附、离子交换和电渗析等。⑶生物处理法是利用微生物的代谢作用使污水中呈溶解、胶体状态的有机污染物转化为稳定的无害物质的方法。主要方法有好氧法和厌氧法两大类，好氧法广泛应用于处理城市污水及有机性工业废水，厌氧法则多用于处理高浓度有机污水与污水处理过程中产生的污泥。⑷一级处理是二级处理的预处理，主要去除污水中漂浮物和呈悬浮状态的固体污染物质及影响二级生物处理正常运行的物质。经过一级处理的污水，BOD5去除率一般只有30%左右，水质达不到排放标准。⑸二级处理主要去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物质，采用的方法主要是生物处理，BOD5去除率可达90%以上，使出水的有机污染物含量达到排放标准的要求。⑹三级处理是在一级处理、二级处理之后，进一步处理难降解的有机物、及可导致水体富营养化的氮磷等可溶性无机物等。三级处理有时又称深度处理，但两者又不完全相同。三级处理常用于二级处理之后，以进一步改善水质或防止受纳水体发生富营养化和受到难降解物质污染（达到国家有关排放标准）为目的，而深度处理则以污水的回收和再利用为目的，在一级、二级甚至三级处理后增加的处理工艺。工业废水和城市污水中的污染物是多种多样的，往往需要采用几种处理方法的结合，才能去除不同性质的污染物或污泥，实现净化的目的。对于某种污水，要根据污水的水质、水量的特点及回收其中有用物质的可能性和经济性，同时考虑受纳水体的具体条件，进行技术经济比较后决定采用哪几种处理方法组成系统，必要时还需要进行试验确定。1.什么是生活污水？生活污水是人类日常生活中使用过的水，包括厕所、厨房、浴室、洗衣房等处排出的水，来自住宅区、公共场所、机关、学校、医院、商店以及工厂生活间的生活污水含有较多的有机物如蛋白质、动植物脂肪、碳水化合物和氨氮等，还含有肥皂和洗涤剂以及病原微生物寄生虫卵等。这类污水需要经过处理后才能排入自然水体灌溉农田或再利用。2.什么是工业废水？工业废水是在工业生产过程中被使用过、为工业物料所污染且污染物已无回收价值、在质量上已不符合生产工艺要求、464 必须要从生产系统中排出的水。由于生产类别、工艺过程和使用原材料不同，工业废水的水质繁杂多样。其中如循环冷却系统的排污水，只受到轻度污染或只是水温升高，稍作处理就可以回用，这些污水又被称为生产废水。而在使用过程中受到较严重污染的水，其中大多具有各种危害性，有的含有大量有机物，有的含有氰化物、汞、铅等有毒物质，有的含有放射性物质，有的感官性状指标如色、味、泡沫十分恶劣。这类污水又被称为生产污水，需要经过处理后才能排入自然水体灌溉农田或再利用。生产污水中含有的有毒有害物质往往又是宝贵的工业生产原料，应当充分考虑回收利用。一般情况下，工业废水都需要经过独立处理，但对于处理程度可根据实际情况而有所不同，排放到自然水体和排放到城市排水管道的处理程度是不同的，国家有关标准如GB8978-1996等对此有明确的规定。1.什么是城市污水？城市污水是指排入城市排水管道中的生活污水和城镇生活区的工业废水，实际上是混合污水，因此城市污水的性质随各种污水的混合比例和工业废水中污染物的特殊而有很大差异。城市污水中生活污水的比例较大，因此具有生活污水的一切特征；但在不同的城市，因工业的规模和性质不同，城市污水的性质又不可避免地受工业废水的影响。2.什么是污水回用？将废水或污水经二级处理和深度处理后回用于生产系统或生活杂用被称为污水回用。污水回用的范围很广，从工业上的重复利用到水体的补给水和生活用水。污水回用既可以有效地节约和利用有限的和宝贵的淡水资源，又可以减少污水或废水的排放量，减轻水环境的污染，还可以缓解城市排水管道的超负荷现象，具有明显的社会效益、环境效益和经济效益。3.什么是再生水（回用水）？再生水又被称为回用水，是指工业废水或城市污水经二级处理和深度处理后供作回用的水。当二级处理出水满足特定回用要求，并已回用时，二级处理出水也可称为再生水。4.什么是中水？再生水用于建筑物内杂用时，也称为中水，英文是reclaimedwater或recycledwater。中水回用是指民用建筑物或居住小区内使用后的各种排水如生活污水、冷却水及雨水等经过适当处理后回用于建筑物或居住小区内，作为杂用水的供水系统。杂用水主要用于冲洗厕所便器、汽车、园林绿化、景观和浇洒道路等不与人体直接接触的场所。464 再生水水质介于上水（饮用水）和下水（生活污水）之间，这也是中水得名的由来，人们又将供应中水的系统称为中水道系统。中水系统由原水系统、处理设施和供水系统三部分组成，按服务范围可分为建筑中水系统、小区中水系统和城镇中水系统三种。1.水工业的内涵是什么？水工业由水工业企业、水工业制造业、水工业高新技术产业三部分组成，其内涵包括四个观点：⑴给水与排水是一个具有统一性的整体，因而决不能偏废废水处理；⑵给水排水是一门产业；⑶水工业制造业是给水排水事业的支柱产业；⑷水工业表征了给水排水的高新技术时期。2.什么是水体污染？其造成的危害有哪些？污染物质进入河流、海洋、湖泊等水体后，水体的水质和水体沉积物的物理、化学性质或微生物群落组成发生变化，从而破坏了水体固有的使用价值或使用功能的现象叫水体污染。在水体正常生物循环中能够同化有机废物的最大数量，称为水体的自净容量。当排放到水体的废水负荷低于水体的自净容量时，水中正常的动植物可以生存并有利于人类。一旦排入水体的废水超过其自净容量时，正常的生物循环或生态平衡将被破坏，也就是形成了水体污染。在一般情况下，维持水体正常的生态平衡的关键是水中的溶解氧。当水中有机物浓度逐渐增加时，细菌就大量繁殖而消耗水中的溶解氧。当溶解氧降到了3～4mg/L以下时，鱼类生活就会大受影响，甚至不能生存；当溶解氧继续降低，甲壳类动物、轮虫和原生动物等也将陆续死亡，最后只剩下细菌。由于缺氧，厌氧菌大量繁殖，因而使水变黑并发出恶臭，污染了环境，有害于人体。水污染可导致许多对人类极其不利的危害，主要有以下方面：①水源短缺，②水质对人类健康产生及时的甚至长效的损害，③给水处理出现一些“疑难杂症”，④生态环境遭受破坏，⑤工业、农业、渔业等遭受经济损失或破坏，⑥其他由水污染引起的灾害。3.什么是水环境容量？在满足水环境质量标准的条件下，水体所能接纳的最大允许污染物负荷量，称为水环境容量，又称为水体纳污能力。464 水体纳污能力一方面通过稀释作用降低排入水体的污水中污染物含量，另一方面通过生物化学作用将污水中的污染物分解去除来降低排入水体的污水中污染物含量，最终使整个水体中的污染物含量满足水环境质量标准的要求。1.什么是水体自净？水体受到污染后，经过一段时间，在自然条件下由于物理、化学和生物的多重作用，水中的污染物浓度逐渐降低，最后水体再恢复到污染前的状态的过程，称为水体自净。水体自净包括稀释、混合、沉淀、挥发等物理过程和中和、氧化还原、分解化合、吸附凝聚等物理化学过程以及生物化学过程，各种过程相互影响，同时发生并相互交织进行。其中水体对污染物的稀释和水体中溶解氧的变化是对水体自净影响最大的两个因素，污染物的性质和排放方式也是影响自净作用的重要因素，而且水体自净还需要一定的时间和一定范围的水域及适当的水文条件。水体自净的过程十分复杂，受很多因素的影响。污水中的污染物排入水体后，悬浮物、胶体和溶解性污染物因为混合稀释而逐渐降低浓度；水体中可沉淀性固体沉到水底成为污泥也可降低水中杂质的浓度；在微生物的作用下，胶体和溶解性污染物有机物逐渐分解氧化为简单稳定的无机物，使水体中有机物含量逐渐降低；在一定条件下，水中一些难溶性的硫化物可以被氧化为易溶性的硫酸盐，可溶性的二价铁、锰可转化为几乎不溶的三价铁、四价锰的氢氧化物沉淀，一些硅、铝氧化物胶体能在水中吸附各种阴阳离子或悬浮物而与之凝聚沉淀；此外，由于环境的变化，污水中带来的寄生虫卵（包括病原菌）等逐渐死亡。这样，水体可以逐渐恢复到原来的清洁程度。如果污染物质超过水体自净容量，将严重影响水体的水质，造成恶劣的自然环境。水中生存的生物种类可以反映河流的自净过程。河流受到污染后，对污染敏感的蜉蝣幼虫、硅藻等就会消失，而真菌、泥蠕虫和某些蓝藻、绿藻等会占优势。当经过自净作用，水质恢复洁净时，生物种类会发生相反的变化。水体的生化自净是指水体对废水中有机物的自净过程。含有有机物质的废水进入水体后，除得到稀释外，有机物还能在微生物的作用下被氧化分解，逐渐变成无机物质。同时消耗水中的溶解氧，而溶解氧又可从大气中和水生植物的光合作用中得到补充。因此为了保证生化自净能够顺利进行，水中必须含有足够的溶解氧。2.什么是水体的自净容量？在满足水环境质量标准的条件下，水体通过464 正常生物循环能够同化有机废物的最大数量，称为水体的自净容量。水体自净容量主要指的是水体对有机污染物的自净能力，其大小与水体的自净条件、水中生物种群组成及污染物本身的性质有关。掌握受纳水体的自净容量，就可以充分利用水体的这种自净能力，适当降低污水的处理程度，减轻人工处理负担，同时又能保证水体不受到污染。1.正常水体中的生态平衡是怎样维持的？在一定的时间内和一定的条件下，正常水体中的生物种群和其他组成表现为相对稳定的状态，即使其中某些成分发生变化，也可以通过一段时间的自然调整而恢复原来的状态，称为水体的生态平衡。向水体中排放污染物质，在没有超过其自净能力的情况下，通过正常的生物循环，可以维持水体的生态平衡。其中细菌的作用很重要，细菌能将有机物转化成无机物和细菌的细胞，无机物又被藻类转化为藻类的细胞。细菌和藻类又成为浮游动物的食物，而浮游动物又可成为虾类、鱼类等水生动物的食物。而水生动物又可成为鸟类、兽类以及人类的食物。当人类和鸟兽将其废物排入水体后，水中的细菌又将其分解，然后再继续循环下去。当生物循环恢复到原来的正常状态就又恢复了生态平衡。在一般情况下，维持水体正常的生态平衡的关键是水中的溶解氧。向水体中排放有机污染物质，细菌分解有机物会使溶解氧含量下降，富营养化可造成藻类等浮游生物的大量繁殖，从而也引起水体缺氧和水质恶化。除溶解氧外，有毒物质和沉积的无机性悬浮物等也是影响水体生态平衡的因素。2.影响水中氧平衡的主要因素有哪些？水中的溶解氧主要来源是大气复氧，即空气中的氧气通过与水体接触而不断溶于水中，而且在一定条件下，水体中影响水中氧平衡的主要因素有三个：⑴耗氧物质的排入，包括可生物氧化的有机物和无机还原性物质。⑵抑制大气复氧的物质的排入，包括油脂、去污剂、表面活性剂等。⑶热污染，因为氧在水中的溶解度随温度的增高而降低。3.什么是氧垂曲线？在水体受到污染后的自净过程中，水体中溶解氧浓度可随着水中耗氧有机物降解耗氧和大气复氧双重因素而变化，反映水中溶解氧浓度随时间变化的曲线被称为氧垂曲线，见图1—1。图1—1氧垂曲线示意图464 有机物在水中被好氧微生物降解为稳定的无机物，要消耗一定的溶解氧，而溶解氧除了水中原有的氧外，主要来自水面复氧（大气中的氧溶于水中）和水体中水生植物光合作用所放出的氧。水体受到有机物污染后，耗氧速度大于复氧速度，水中的溶解氧含量大幅度下降，氧不足量上升，到最亏氧点之后，复氧速度开始超过耗氧速度，经过一段时间后，就可以完全恢复到原来的状态。在水体自净过程中，耗氧和复氧同时进行，溶解氧的变化反映了水体中有机污染物的净化过程，而溶解氧含量的变化能形成氧垂曲线是水体能够实现自净的一个重要标志。如果耗速度远大于复氧速度，使水中的溶解氧含量长时间接近于零，即氧垂曲线不能形成，就表明水体受到的污染超过了其自净能力。1.什么是水体富营养化？植物营养物质包括氮、磷及其他一些物质，它们是植物生长发育所需要的养料。适度的营养元素可以促进生物和微生物的生长，过多的植物营养物质进入水体，会使水体中藻类大量繁殖，藻类的的呼吸作用及死亡藻类的分解作用会消耗大量的氧，致使水体处于严重的缺氧状态，并分解出有毒物质，从而给水质造成严重的不良后果，影响渔业生产和危害人体健康，这就是所谓的“水体富营养化”现象。在自然条件下，湖泊也会从贫营养状态逐渐过渡到富营养状态，由于沉积物的不断增多，湖泊会先变为沼泽，再变为陆地。不过这种自然过程非常缓慢，往往需要几千年甚至上万年。但人类的活动（如大量生活污水直接排入水体）可能会加速这一过程，这种情况下的水体富营养化称为人为富营养化，人为富营养化可以在很短时间内出现。当水体中氮含量超过0.2～0.3mg/L、磷含量大于0.01～0.02mg/L、生化需氧量大于10mg/L、pH值为7～9时细菌总数超过10万个、表征藻类数量的叶绿素-α含量大于10mg/L时，即可认为水体已经成为富营养化水体。2.什么是“水华”现象？江河湖泊、水库等水域的植物营养成分（氮、磷等）不断补给，过量积聚，致使水体出现富营养化后，水生生物（主要是藻类）大量繁殖，因为占优势的浮游生物颜色不同，而使水面呈现蓝色、红色、棕色、乳白色等颜色，这就是水华现象。水华现象是水体富营养化在内陆水体的外在表现形式，水华现象在海洋中发生就被称为赤潮现象。3.水体富营养化的危害有哪些？464 湖泊等天然水体中磷和氮的含量在一定程度上是浮游生物数量的控制因素，当天然水体接纳含有大量磷和氮的城市污水或工业废水及大量使用化肥的农田排水后，会促使某些藻类的数量迅速增加，而藻类的种类却逐渐减少。水体中的藻类本来以硅藻和蓝藻为主，随着富营养化的发展，最后变为蓝藻为主，因此蓝藻的大量出现是富营养化的征兆。藻类生长周期短、繁殖迅速，死亡后被需氧微生物分解、不断消耗水中的溶解氧，或沉到水底被厌氧微生物分解、不断产生硫化氢等腐败气体，从而水质恶化，造成鱼类和其他水生生物的死亡。藻类残体在腐烂过程中又把氮和磷释放到水中，供新的一代藻类利用。因此，一旦水体出现了富营养化，即使切断营养物质的来源，如果不把生成的藻类从水中排出，水体也很难再自净和恢复到正常状态。藻类在源源不断地得到营养物质的情况下，可以一代一代一直繁殖下去，死亡的藻类残体沉入水底，一代一代堆积，湖泊逐渐变浅，最终导致湖泊沼泽化，直至致使湖泊死亡。富营养化造成水的透明度降低，阳光难以穿透水层，从而影响深水植物的光合作用和氧气的释放，造成深层水中溶解氧的缺乏，而表层水面植物的光合作用可能造成表层溶解氧的过饱和状态。溶解氧过饱和及严重不足都会造成大量鱼类的死亡。富营养化水体底层堆积的有机物质在厌氧条件下分解产生的有害气体也会伤害鱼类，水中含有的亚硝酸盐和硝酸盐超过一定标准后，人畜长期饮用会中毒。因此，富营养化的直接后果是鱼类的大量死亡及对工业、生活、灌溉用水等产生的不利的影响。1.什么是赤潮现象？引起赤潮现象的原因是什么？赤潮为海水中某些微小的浮游藻类、原生动物或细菌在一定的环境条件下，短时间内突发增殖或聚集而引起海水变色的一种生态异常现象。赤潮是一个历史沿用名，实际上，赤潮并不一定都是红色的，它可因引发赤潮的生物种类和数量不同而呈现出不同颜色。如夜光藻、中缢虫等形成的赤潮是红色的，裸甲藻赤潮则多呈深褐色、红褐色，角毛藻赤潮一般为棕黄色，绿藻赤潮是绿色的，一些硅藻赤潮一般为棕黄色。1937年厦门西港所发生的浮动弯角藻和尖刺菱形藻赤潮，水体黄褐而略带绿。因此，赤潮实际上是各种色潮的统称。赤潮由于发生地点的不同，有外海型和内湾型之分，有外来型和原发型之别，还有因出现的生物种类的不同而有单相型、双相型和多相型之异。464 人们很早就发现了赤潮现象。中国古籍和西方《圣经》都有记载。日本于公元732年记录了相模湾和伊豆内海发生的赤潮现象。达尔文在“贝格尔”号航海记录（1831-1863）中记述了巴西、智利海面由角毛藻引起的赤潮。中国在1933年记录了发生在浙江镇海、定海和台州一带的夜光藻赤潮，这次赤潮造成当地贝类大量死亡。进入20世纪60年代以来，随着工农业的发展，城市污水和工农业废水大量排放入海，赤潮现象与日俱增。在日本，1955年以前仅记录了5次，而时过10年后的1965年，一年中就发生了44次，1976年竟高达326次。我国也不例外，60年代以前，仅记录了4次，70年代记录了20次，80年代记录了75次，进入90年代，赤潮更是频繁发生，1998年我国近海发生赤潮22起，其中南海10起，东海5起，渤海和黄海7起，以发生在渤海湾、辽东湾和莱洲湾的最多。2000年我国近海共发现28次。赤潮现象破坏海洋生态系统的平衡，恶化海洋环境，对渔业生产、海水养殖造成严重经济损失，赤潮产生的毒素会通过食物链对人类的生命健康构成危害。随着沿海地区经济的发展和生活水平的提高，产生了大量的各类污水，未经处理就排入大海。加上一些地方无度、无偿开发海洋资源，使海洋水质和生物资源遭到严重破坏。也就是说，赤潮现象是大海对人类的报复。1.什么是“清洁生产”？“清洁生产”是指将综合预防的环境策略持续地应用于生产过程和产品中，以便减少对人类和环境的风险性。对生产过程而言，“清洁生产”就是采用节能、低耗、低污染的无废、无害或少废、少害的生产工艺，保证生产资料的高利用率。环境污染严重和污水处理困难的原因之一是排污企业生产技术落后，不仅造成大量资源的浪费，同时又产生了大量的污染物。“清洁生产”就是要求排污企业提高工艺技术水平，减少废水、废气、废渣等废物的产量，循环、回收或回用已产生的废水、废气、废渣等废物，再利用已产生污染物的其他功能或可利用价值，研究已产生污染物的资源化技术。“清洁生产”将环境污染的控制从末端控制转向了源头控制和全过程控制，这样就排放的污水而言，不仅可以保证污水处理达标排放、还能达到降低排污企业生产成本及污水处理场物耗和运行费用的双重目的。“清洁生产”的具体内容包括两方面的内容，一是生产的产品本身是清洁的，对人类和环境的危害最小；二是生产产品的过程是清洁的，生产过程对人类和环境的危害也最小。产品本身清洁的内容很丰富，除了产品本身无毒无害外，还包括：产品所用的原材料和能源是无毒无害的，产品使用过程中及使用后不会造成对人类和环境的危害，产品易于回收、再生和重复利用，产品易于生物降解及最终安全处置，464 产品具有较长的使用寿命及良好的节能、节水和无噪声等使用功能，产品的包装也是无害的等。生产过程清洁包括的内容有：不产生有毒有害的副产品或中间产品，生产过程中高温、高压、易燃、易爆、强振动等各种危害性因素最少，生产过程排放的废水、废气、固体废弃物及其中的污染物最少，生产过程中物料的循环利用率和重复利用率最高、浪费率和损耗率最低，生产运行稳定、可靠、简便，生产管理严格、完善等。1.“清洁生产”对废水处理的影响有哪些？从“清洁生产”的具体内容可以看出，其含义深刻、涵盖的范围极其广泛。在要求减少对资源和能源消耗量的同时，更强调了要减少污染物的排放。因此，如果生产企业贯彻“清洁生产”的方针，使用清洁的生产过程生产清洁的产品；那么与之配套的废水处理设施就可以缩小处理规模，减少占地面积，节约基建投资。如果日常生活中使用清洁产品，那么生活污水中的处理就会变得相对简单起来，就可以利用现有的城市污水处理厂在不进行较大改造的前提下，提高城市污水的处理率。同时使中水处理过程变得简单，有利于中水利用的推广，进而提高水的重复利用率。对于已建成的污水处理场，搞好排污企业的清洁生产，可以减轻污水处理运行负荷，降低电耗和药剂消耗，减少运行费用。污水处理场也应当贯彻“清洁生产”的原则，将处理出水作为一种产品对待。对处理过程中使用的絮凝剂、消毒剂、中和剂、防腐剂、消泡剂等药剂要使用清洁产品，对使用的鼓风机、水泵等设备要做到低噪声、低振动，减少对人的伤害。要设法提高污水的回用率，对消泡水、绿化、基建、冲厕等杂用水要实现将二沉池出水深度处理后回用，并争取将回用水向周围用户推广应用。2.什么是可持续发展战略？可持续发展战略是指既能满足当代人的需要，又不对后代人满足其需要的能力构成威胁的发展战略。可持续发展战略应该达到的原则性标准有四个：①改善人类的生活质量；②保持地球生命力及多样性，就是要保护生命支持系统，保护生物多样性和确保再生资源得到持续利用；③对非再生资源的消耗要降到最低程度；④保持在地球的承载力之内。因此可持续发展战略的实质是，在不超出支持可持续发展战略的生态系统承载能力的情况下，改善人们的生活质量。这就要求人们必须承担环境义务，与他人、与自然和睦相处，关心他人和其他生命。水作为一种可再生的资源，在可持续发展战略中具有重要作用，上述四个原则中除第三外都与水有直接关系。3.有关废水排放的国家标准有哪些？464 国家已经有行业排放标准的行业废水排放应当执行相应的行业标准，其他行业废水排放则应执行国家污水综合排放标准，国家已经颁布并正在使用的行业标准和综合排放标准有以下几种：GB8978-1996污水综合排放标准GB3552-83船舶污染物排放标准GB4274-84TNT工业水污染物排放标准GB4275-84RDX工业水污染物排放标准GB4276-84火药硫酸浓缩污染物排放标准GB4277-84雷汞工业污染物排放标准GB4278-84二硝基重氮酚工业水污染物排放标准GB4279-84叠氮化铅、三硝基间二酚铅、D.共晶工业水污染物排放标准GB4286-84船舶工业污染物排放标准GB4914-85海洋石油开发工业含油污水排放标准GB13456-92钢铁工业水污染物排放标准GB4287-92纺织染整工业水污染物排放标准GB13456-92钢铁工业水污染物排放标准GB13457-92肉类加工工业水污染物排放标准GB13458-92合成氨工业水污染物排放标准GB14374-93航天推进剂水污染物排放标准GB15580-1995磷肥工业水污染物排放标准GB15581-1995烧碱、聚氯乙烯工业水污染物排放标准GWPB2-1999造纸工业水污染物排放标准GWPB4-1999合成氨工业水污染物排放标准GWKB4-2000污水海洋处置工程污染控制标准GB14470.1-2002兵器工业水污染物排放标准火炸药GB14470.2-2002兵器工业水污染物排放标准火工品GB14470.3-2002兵器工业水污染物排放标准弹药装药1.与废水处理后排放有关的国家水质标准有哪些？464 废水经过处理后，除了少部分回用外，绝大部分要排放到自然环境的各种水体中或被用于灌溉，因此废水处理出水水质要根据国家污水排放标准的规定，达到要排放进入水体的国家标准的要求。与废水处理后排放有关的国家水质标准有：①GB8978-1996污水综合排放标准，②GB3838-2002地表水环境质量标准，③GB11607-1989渔业水质标准，④GB5084-1992农田灌溉水质标准，⑤GB3097-1997海水水质标准，⑥GB/T14848-1993地下水质量标准。1.《地表水环境质量标准》将地表水分为几类？《地表水环境质量标准》（GH3838－2002）依据地表水水域环境功能和保护目标，按功能高低依次划分为五类：Ⅰ类主要适用于源头水、国家自然保护区；Ⅱ类主要适用于集中式生活饮用水地表水源地一级保护区、珍稀水生生物栖息地、鱼虾类产卵场、仔稚幼鱼的索饵场等；Ⅲ类主要适用于集中式生活饮用水地表水源地二级保护区、鱼虾类越冬场、泅游通道、水产养殖区等渔业水域及游泳区；Ⅳ类主要适用于一般工业用水区及人体非直接接触的娱乐用水区；Ⅴ类主要适用于农业用水区及一般景观要求水域。对应地表水上述五类水域功能，将地表水环境质量标准基本项目标准值分为五类，不同功能类别分别执行相应类别的标准值。水域功能类别高的标准值严于水域功能类别低的标准值。同一水域兼有多类使用功能的，执行最高功能类别对应的标准值。实现水域功能与达到功能类别标准为同一含义。2.《地表水环境质量标准》规定的地表水环境质量项目有哪些？其标准限值分别是多少？《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）规定的地表水环境质量标准基本项目有24个，其标准限值见表1-1。表1-1 地表水环境质量标准基本项目标准限值(单位：mg/L)序号项目范围Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类Ⅳ类Ⅴ类1水温(oC)人为造成的环境水温变化应限制在：周平均最大温升≤1周平均最大温降≤22pH值(无量纲)6～93溶解氧≥饱和率90%(或7.5)65324高锰酸盐指数≤2461015464 5化学需氧量（CODCr）≤15152030406五日生化需氧量（BOD5）≤3346107氨氮(NH3-N)≤0.150.51.01.52.08总磷（以P计）≤0.02(湖、库0.01)0.1(湖、库0.025)0.2(湖、库0.05)0.3(湖、库0.1)0.4(湖、库0.2)9总氮(湖、库.以N计)≤0.20.51.01.52.010铜≤0.011.01.01.01.011锌≤0.051.01.02.02.012氟化物（以F-计）≤1.01.01.01.51.513硒≤0.010.010.010.020.0214砷≤0.050.050.050.10.115汞≤0.000050.000050.00010.0010.00116镉≤0.0010.0050.0050.0050.0117铬（六价）≤0.010.050.050.050.118铅≤0.010.010.050.050.119氰化物≤0.0050.050.020.20.220挥发酚≤0.0020.0020.0050.010.121石油类≤0.050.050.050.51.022阴离子表面活性剂≤0.20.20.20.30.323硫化物≤0.050.10.20.51.024粪大肠菌群（个／L）≤20020001000020000400001.《污水综合排放标准》的主要内容是什么？《污水综合排放标准》（GB8978-1996）按照污水排放去向，分年限规定了69种水污染物最高允许排放浓度及部分行业最高允许排水量。适用于现有单位水污染物的排放管理，以及建设项目的环境影响评价、建设项目环境保护设施设计、竣工验收及其投产后的排放管理。按照国家综合排放标准与国家行业排放标准不交叉执行的原则，造纸工业执行《造纸工业水污染物排放标准》，船舶执行《船舶污染物排放标准》，船舶工业执行《船舶工业污染物排放标准》，海洋石油开发工业执行《海洋石油开发工业含油污水排放标准》，纺织染整工业执行《纺织染整工业水污染物排放标准》，肉类加工工业执行《肉类加工工业水污染物排放标准》，合成氨工业执行《合成氨工业水污染物排放标准》，钢铁工业执行《钢铁工业水污染物排放标准》，航天推进剂使用执行《航天推进剂水污染物排放标准》，兵器工业执行《兵器工业水污染物排放标准》，磷肥工业执行《磷肥工业水污染物排放标准》，烧碱、聚氯乙烯工业执行《烧碱、聚氯乙烯工业水污染物排放标准》，464 污水海洋处置工程执行《污水海洋处置工程污染控制标准》。也就是说，除了国家重新颁布的工业废水排放标准以外，其他行业水污染物排放均执行《污水综合排放标准》。1.《污水综合排放标准》规定的排放标准是怎样分级的？《污水综合排放标准》（GB8978-96）根据受纳水体的不同，将污水排放标准分为三个等级：⑴排入GB3838Ⅲ类水域（划定的保护区和游泳区除外）和排入GB3097中二类海域的污水，执行一级标准。⑵排入GB3838中Ⅳ、Ⅴ类水域和排入GB3097中三类海域的污水，执行二级标准。⑶排入设置二级污水处理厂的城镇排水系统的污水，执行三级标准。⑷排入未设置二级污水处理厂的城镇排水系统的污水，必须根据排水系统出水受纳水域的功能要求，分别执行⑴和⑵的规定。⑸GB3838中Ⅰ、Ⅱ类水域和Ⅲ类水域中划定的保护区，GB3097中一类海域，禁止新建排污口，现有排污口应按水体功能要求，实行污染物总量控制，以保证受纳水体水质符合规定用途的水质标准。2.《污水综合排放标准》规定的第一类污染物有哪些？其最高允许排放浓度分别是多少？《污水综合排放标准》（GB8978-1996）将排放的污染物按其性质及控制方式分为二类。第一类污染物是指能在环境中或动物体内蓄积，对人体健康产生长远不良影响的污染物质。第一类污染物共有13项，不分建设年限，不分行业和污水排放方式，也不分受纳水体的功能类别，一律在车间或车间处理设施排放口采样（采矿行业的尾矿坝出水口不得视为车间排放口），其最高允许排放浓度必须低于标准规定最高允许排放浓度。第一类污染物最高允许排放浓度值见表1-2。表1-2第一类污染物最高允许排放浓度(单位：mg/l)序号污染物最高允许排放浓度1总汞0.052烷基汞不得检出3总镉0.14总铬1.55六价铬0.56总砷0.57总铅1.08总镍1.09苯并(a)芘0.00003464 10总铍0.00511总银0.512总α放射性1Bq/L13总β放射性10Bq/L1.《污水综合排放标准》规定的第二类污染物有哪些？其最高允许排放浓度分别是多少？第二类污染物是指长远影响小于第一类污染物质的污染物，《污水综合排放标准》（GB8978-96）根据建设年限，对第二类污染物的最高允许排放浓度作出了规定。1997年12月31日之前建设（包括改、扩建）的单位，第二类水污染物（共26项）的排放必须低于表1-3的规定值，1998年1月1日起建设（包括改、扩建）的单位，第二类水污染物（共56项）的排放必须低于表1-4的规定值。表1--3第二类污染物最高允许排放浓度(单位：mg/L)(1997年12月31日之前建设的单位)序号污染物适用范围一级标准二级标准三级标准1pH一切排污单位6～96～96～92色度(稀释倍数)染料工业50180-其他排污单位5080-3悬浮物(SS)采矿、选矿、选煤工业100300-脉金选矿100500-边远地区砂金选矿100800-城镇二级污水处理厂2030-其他排污单位702004004五日生化需氧量(BOD5)甘蔗制糖、苎麻脱胶、湿法纤维板工业30100600甜菜制糖、酒精、味精、皮革、化纤浆粕工业30150600城镇二级污水处理厂2030-其他排污单位30603005化学需氧量(CODCr)甜菜制糖、焦化、合成脂肪酸、湿法纤维板、染料、洗毛、有机磷农药工业1002001000味精、酒精、医药原料药、生物制药、苎麻脱胶、皮革、化纤浆粕工业1003001000石油化工工业(包括石油炼制)100150500城镇二级污水处理厂60120-其他排污单位1001505006石油类一切排污单位1010307动植物油一切排污单位2020100464 8挥发酚一切排污单位0.50.52.09总氰化合物电影洗片(铁氰化合物)0.55.05.0其他排污单位0.50.51.010硫化物一切排污单位1.01.02.011氨氮医药原料药、染料、石油化工工业1550-其他排污单位1525-12氟化物黄磷工业102020低氟地区(水体含氟量<0.5mg/L)102030其它排污单位10102013磷酸盐(以P计)一切排污单位0.51.0-14甲醛一切排污单位1.02.05.015苯胺类一切排污单位1.02.05.016硝基苯类一切排污单位2.03.05.017阴离子表面活性剂(LAS)合成洗涤剂工业5.01520其他排污单位5.0102018总铜一切排污单位0.51.02.019总锌一切排污单位2.05.05.020总锰合成脂肪酸工业2.05.05.0其他排污单位2.02.05.021彩色显影剂电影洗片2.03.05.022显影剂及氧化物总量电影洗片3.06.06.023元素磷一切排污单位0.10.30.324有机磷农药(以P计)一切排污单位不得检出0.50.525粪大肠菌群数医院*、兽医院及医疗机构含病原体污水500个/L1000个/L5000个/L传染病、结核病医院污水100个/L500个/L1000个/L26总余氯(采用氯化消毒的医院污水)医院*、兽医院及医疗机构含病原体污水<0.5**>3(接触时间≥1h)>2(接触时间≥1h)传染病、结核病医院污水<0.5**>6.5(接触时间≥1.5h>5(接触时间≥1.5h)注：*指50个床位以上的医院。　　**加氯消毒后须进行脱氯处理，达到本标准表1--4第二类污染物最高允许排放浓度(单位：mg/L)（1998年1月1日后建设的单位）序号污染物适用范围一级标准二级标准三级标准1pH一切排污单位6～96～96～92色度(稀释倍数)一切排污单位5080－464 3悬浮物(SS)采矿、选矿、选煤工业70300－脉金选矿70400－边远地区砂金选矿70800－城镇二级污水处理厂2030－其他排污单位701504004五日生化需氧量(BOD5)　　甘蔗制糖、苎麻脱胶、湿法纤维板、染料、洗毛工业2060600甜菜制糖、酒精、味精、皮革、化纤浆粕工业20100600城镇二级污水处理厂2030－其他排污单位20303005化学需氧量(CODCr)甜菜制糖、合成脂肪酸、湿法纤维板、染料、洗毛、有机磷农药工业1002001000味精、酒精、医药原料药、生物制药、苎麻脱胶、皮革、化纤浆粕工业1003001000石油化工工业(包括石油炼制)60120－城镇二级污水处理厂60120500其他排污单位1001505006石油类一切排污单位510207动植物油一切排污单位10151008挥发酚一切排污单位0.50.52.09总氰化合物一切排污单位0.50.51.010硫化物一切排污单位1.01.01.011氨氮医药原料药、染料、石油化工工业1550－其它排污单位1525－12氟化物黄磷工业101520低氟地区(水体含氟量<0.5mg/L)102030其它排污单位10102013磷酸盐(以P计)一切排污单位0.51.0-14甲醛一切排污单位1.02.05.015苯胺类一切排污单位1.02.05.016硝基苯类一切排污单位2.03.05.017阴离子表面活性剂(LAS)一切排污单位5.0102018总铜一切排污单位0.51.02.019总锌一切排污单位2.05.05.020总锰合成脂肪酸工业2.05.05.0其他排污单位2.02.05.0464 21彩色显影剂电影洗片1.02.03.022显影剂及氧化物总量电影洗片3.03.06.023元素磷一切排污单位0.10.10.324有机磷农药(以P计)一切排污单位不得检出0.50.525乐果一切排污单位不得检出1.02.026对硫磷一切排污单位不得检出1.02.027甲基对硫磷一切排污单位不得检出1.02.028马拉硫磷一切排污单位不得检出5.01029五氯酚及五氯酚钠(以五氯酚计)一切排污单位5.08.01030可吸附有机卤化物(AOX)(以Cl计)一切排污单位1.05.08.031三氯甲烷一切排污单位0.30.61.032四氯化碳一切排污单位0.030.060.533三氯乙烯一切排污单位0.30.61.034四氯乙烯一切排污单位0.10.20.535苯一切排污单位0.10.20.536甲苯一切排污单位0.10.20.537乙苯一切排污单位0.40.61.038邻-二甲苯一切排污单位0.40.61.039对-二甲苯一切排污单位0.40.61.040间-二甲苯一切排污单位0.40.61.041氯苯一切排污单位0.20.41.042邻-二氯苯一切排污单位0.40.61.043对-二氯苯一切排污单位0.40.61.044对-硝基氯苯一切排污单位0.51.05.0452，4-二硝基氯苯一切排污单位0.51.05.046苯酚一切排污单位0.30.41.047间-甲酚一切排污单位0.10.20.5482，4-二氯酚一切排污单位0.60.81.0492，4，6-三氯酚一切排污单位0.60.81.050邻苯二甲酸二丁脂一切排污单位0.20.42.051邻苯二甲酸二辛脂一切排污单位0.30.62.052丙烯腈一切排污单位2.05.05.053总硒一切排污单位0.10.20.554粪大肠菌群数医院*、兽医院及医疗机构含病原体污水500个/L1000个/L5000个/L传染病、结核病医院污水100个/L500个/L1000个/L464 55总余氯(采用氯化消毒的医院污水)医院*、兽医院及医疗机构含病原体污水<0.5**>3(接触时间≥1h)>2(接触时间≥1h)传染病、结核病医院污水<0.5**>6.5(接触时间≥1.5h)>5(接触时间≥1.5h)56总有机碳(TOC)合成脂肪酸工业2040－苎麻脱胶工业2060－其他排污单位2030－注：其他排污单位：指除在该控制项目中所列行业以外的一切排污单位。*指50个床位以上的医院。**加氯消毒后须进行脱氯处理，达到本标准。　1999年12月15日批准实施的《污水综合排放标准》（GB8978-1996）中石化工业CODCr标准值修改单，对石化企业排放污水的CODCr值进行了修订。1997年12月31日之前建设（包括改、扩）的石化企业，CODCr一级标准值由100mg/l调整为120mg/l，有单独外排口的特殊石化装置的CODCr标准值按照一级：160mg/l，二级：250mg/l执行。特殊石化装置指的是丙烯腈-腈纶、己内酰胺、环氧氯丙烷、环氧丙烷、间甲酚、BHT、PTA、奈系列和催化剂生产装置。1.《污水综合排放标准》规定的排放污染物的标准检测方法分别是什么？《污水综合排放标准》（GB8978-1996）对69种污染物的排放浓度规定，国家也在陆续颁布对这69种污染物进行检测分析方法的标准，表1—5列出了这些标准的名称和编号。表1—5《污水综合排放标准》规定的污染物检测标准序号污染物名称检测方法标准编号1总汞冷原子吸收分光光度法高锰酸钾-过硫酸钾消解法、双硫腙分光光度法冷原子吸收分光光度法GB7468—87GB7469—87CJ/T68--19992烷基汞气相色谱法GB/T14204--933总镉双硫腙分光光度法原子吸收分光光度法GB7471—87GB7475—874总铬高锰酸钾氧化-二苯碳酰二肼分光光度法硫酸亚铁铵滴定法GB7466—87GB7466—875六价铬二苯碳酰二肼分光光度法GB7467--876总砷二乙基二硫代氨基甲酸银分光光度法二乙基二硫代氨基甲酸银分光光度法GB7485—87CJ/T73--19997总铅双硫腙分光光度法原子吸收分光光度法示波极谱法双硫腙分光光度法GB7470—87GB7475—87GB/T13896—92CJ/T69--19998总镍丁二酮肟分光光度法火焰原子吸收分光光度法GB11910—89GB11912—89464 9苯并(a)芘乙酰化滤纸层析荧光分光光度法高效液相色谱法GB11895—89GB3198—9110总铍铍-铍试剂Ⅲ有机络合物吸附波法铬菁R分光光度法石墨炉原子吸收分光光度法BG8161-1987HJ／T58—2000HJ／T59—200011总银火焰原子吸收分光光度法镉试剂2B分光光度法3,5Br2--PADAP分光光度法GB11907—89GB11908--89GB11909--8912总α放射性物理法**13总β放射性物理法**14pH玻璃电极法GB6920--8615色度(稀释倍数)稀释倍数法GB11903--8916悬浮物(SS)重量法重量法GB11901—89CJ/T52--199917五日生化需氧量(BOD5)稀释与接种法GB7488--8718化学需氧量(CODCr)重铬酸钾法GB11914--8919石油类红外光度法重量法GB/T16488—1996CJ/T57--199920动植物油红外光度法重量法GB/T16488—1996CJ/T57--199921挥发酚蒸馏后4--氨基氨替比林分光光度法蒸馏后溴化容量法GB7490--87GB7491--8722总氰化合物硝酸银滴定法、砒啶-巴比妥酸比色法、异烟酸-吡唑啉酮比色法异烟酸-吡唑啉酮比色法、银量法GB7486—87GB7487—87CJ/T59--199923硫化物亚甲基蓝分光光度法直接显色分光光度法对氨基N,N二甲基苯胺分光光度法、碘量法碘量法GB/T16489--1996GB/T17133—1997CJ/T60--1999HJ/T59--200024氨氮蒸馏和滴定法钠氏试剂比色法水杨酸分光光度法钠氏试剂比色法、容量法GB7478--87GB7479--87GB7481—87CJ/T75--199925氟化物茜素磺酸锆目视比色法氟试剂分光光度法离子选择电极法离子选择电极法GB7482--87GB7483--87GB7484—87CJ/62--199926磷酸盐(以P计)钼酸铵分光光度法抗坏血酸还原法、氯花亚锡还原法GB11893—89CJ/T78--199927甲醛乙酰丙酮分光光度法GB13197--9128苯胺类N--（1--萘基）乙二胺偶氮分光光度法GB11889--8929硝基苯类还原-偶氮比色法或分光光度法示波极谱法GB13194—91GB/T13901--9230阴离子表面活性剂(LAS)亚甲蓝分光光度法GB7494--87464 31总铜2,9二甲基—1,1--菲萝啉分光光度法二乙基二硫代氨基甲酸钠分光光度法原子吸收分光光度法GB7473--87GB7474--87GB7475--8732总锌双硫腙分光光度法原子吸收分光光度法双硫腙分光光度法GB7472--87GB7475—87CJ/T67--1999933总锰高碘酸钾分光光度法火焰原子吸收分光光度法GB11906—89GB11911--8934彩色显影剂169呈色剂法***35显影剂及氧化物总量碘-淀粉比色法***36元素磷磷钼蓝比色法***37有机磷农药(以P计)气相色谱法GB13192--9138乐果气相色谱法GB13192--9139对硫磷气相色谱法GB13192--9140甲基对硫磷气相色谱法GB13192--9141马拉硫磷气相色谱法GB13192--9142五氯酚及五氯酚钠(以五氯酚计)气相色谱法藏红T分光光度法GB8972--88GB9803--8843可吸附有机卤化物(AOX)(以Cl计)微库仑法GB/T15959--199544三氯甲烷顶空气相色谱法GB/T17130-199745四氯化碳顶空气相色谱法GB/T17130-199746三氯乙烯顶空气相色谱法GB/T17130-199747四氯乙烯顶空气相色谱法GB/T17130-199748苯气相色谱法GB11890--8949甲苯气相色谱法GB11890--8950乙苯气相色谱法GB11890—8951邻-二甲苯气相色谱法GB11890—8952对-二甲苯气相色谱法GB11890—8953间-二甲苯气相色谱法GB11890--8954氯苯气相色谱法GB/T17131--199755邻-二氯苯气相色谱法GB/T17131--199756对-二氯苯气相色谱法GB/T17131--199757对-硝基氯苯气相色谱法GB13194--91582，4-二硝基氯苯气相色谱法**59苯酚液相色谱法60间-甲酚液相色谱法612，4-二氯酚电子捕获—毛细色谱法**622，4，6-三氯酚电子捕获—毛细色谱法**63邻苯二甲酸二丁脂液相色谱法HJ/T72—200164邻苯二甲酸二辛脂气相色谱法、液相色谱法65丙烯腈气相色谱法**66总硒2,3-二氨基萘荧光法石墨炉原子吸收分光光度法GB11902—89GB/T15505--1995464 67粪大肠菌群数多管发酵法滤膜法**68总余氯(采用氯化消毒的医院污水)N,N--二乙基—1,4苯二胺分光光度法N,N--二乙基—1,4苯二胺滴定法GB11898—89GB11897--8969总有机碳(TOC)燃烧氧化-非色散红外线吸收法GB13193--91*：《水和废水监测分析方法(第三版)》，中国环境科学出版社，1989年**：《生活饮用水检验规范》，中华人民共和国卫生部，2001年***：《水和废水标准检验法(第15版)》，中国建筑工业出版社，1985年1.什么是排水量？《污水综合排放标准》对各行业的排水量是怎样规定的？《污水综合排放标准》（GB8978-96）将排水量定义为：指在生产过程中直接用于工艺生产的水的排放量（不包括间接冷却水、厂区锅炉、电站排水）。《污水综合排放标准》（GB8978-1996）根据建设年限，对部分行业最高允许排水量作出了规定。1997年12月31日之前建设（包括改、扩建）的单位，排水量必须低于表1-6的规定值，1998年1月1日起建设（包括改、扩建）的单位，排水量必须低于表1-7的规定值。表1-6部分行业最高允许排水量（1997年12月31日之前建设的单位）序号行业类别最高允许排水量或最低允许水重复利用率1矿山工业有色金属系统选矿水重复利用率75%其他矿山工业采矿、选矿、选煤等水重复利用率90%(选煤)脉金选矿重选16.0m3/t(矿石)浮选9.0m3/t(矿石)氰化8.0m3/t(矿石)碳浆8.0m3/t(矿石)2焦化企业(煤气厂)1.2m3/t(焦炭)3有色金属冶炼及金属加工水重复利用率80%4石油炼制工业(不包括直排水炼油厂)加工深度分类:A、燃料型炼油;B、燃料+润滑油型炼油厂;C、燃料+润滑油型+炼油化工型炼油厂;(包括加工高含硫原油页岸油和石油添加剂生产基地的炼油厂)A>500万t，1.0m3/t(原油)250～500万t，1.2m3/t(原油)<250万t，1.5m3/t(原油)B>500万t，1.5m3/t(原油)250～500万t，2.0m3/t(原油)<250万t，2.0m3/t(原油)，C>500万t，2.0m3/t(原油)250～500万t，2.5m3/t(原油)<250万t，2.5m3/t(原油)5合成洗涤剂工业氯化法生产烷基苯200.0m3/t(烷基苯)裂解法生产烷基苯70.0m3/t(烷基苯)464 烷基苯生产合成洗涤剂10.0m3/t(产品)6合成脂肪酸工业200.0m3/t(产品)7湿法生产纤维板工业30.0m3/t(板)8制糖工业某蔗制糖10.0m3/t(甘蔗)甜菜制糖4.0m3/t(甜菜)9皮革工业猪盐湿皮60.0m3/t(原皮)牛干皮100.0m3/t(原皮)羊干皮150.0m3/t(原皮)10发酵酿造工业酒精工业以玉米为原料150.0m3/t(酒精)以薯类为原料100m3/t(酒精)以糖蜜为原料80.0m3/t(酒)味精工业600.0m3/t(味精)啤酒工业(排水量不包括麦芽水部分)16.0m3/t(啤酒)11铬盐工业5.0m3/t(产品)12硫酸工业(水洗法)15.0m3/t(硫酸)13苎麻脱胶工业500m3/t(原麻)或750m3/t(精干麻)14化纤浆粕本色:150m3/t(浆)漂白:240m3/t(浆)15粘胶纤维工业(单纯纤维)短纤维(棉型中长纤维、毛型中长纤维)300m3/t(纤维)长纤维800m3/t(纤维)16铁路货车洗刷5.0m3/辆17电影洗片5m3/1000m(35mm的胶片)18石油沥青工业冷却池的水循环利用率95%表1-7部分行业最高允许排水量（1998年1月1日后建设的单位）序号行业类别最高允许排水量或最低允许排水重复利用率1矿山工业有色金属系统选矿水重复利用率75％其他矿山工业采矿、选矿、选煤等水重复利用率90％（选煤）脉金选矿重选16.0m3/t(矿石)浮选9.0m3/t(矿石)氰化8.0m3/t(矿石)碳浆8.0m3/t(矿石)2焦化企业(煤气厂)1.2m3/t(焦炭)3有色金属冶炼及金属加工水重复利用率80%464 4石油炼制工业（不包括直排水炼油厂）加工深度分类：A、燃料型炼油厂B、燃料＋润滑油型炼油厂C、燃料＋润滑油型＋炼油化工型炼油厂（包括加工高含硫原油页岩油和石油添加剂生产基地的炼油厂）A>500万t，1.0m3/t(原油)250～500万t，1.2m3/t(原油)<250万t，1.5m3/t(原油)B>500万t，1.5m3/t(原油)250～500万t，2.0m3/t(原油)<250万t，2.0m3/t(原油)C>500万t，2.0m3/t(原油)250～500万t，2.5m3/t(原油)<250万t，2.5m3/t(原油)5合成洗涤剂工业氯化法生产烷基苯200.0m3/t（烷基苯）裂解法生产烷基苯70.0m3/t（烷基苯）烷基苯生产合成洗涤剂10.0m3/t（产品）6合成脂肪酸工业200.0m3/t(产品)7湿法生产纤维板工业30.0m3/t(板)8制糖工业甘蔗制糖10.0m3/t甜菜制糖4.0m3/t9皮革工业猪盐湿皮60.0m3/t牛干皮100.0m3/t羊干皮150.0m3/t10发酵酿造工业酒精工业以玉米为原料100.0m3/t以薯类为原料80.0m3/t以糖蜜为原料70.0m3/t味精工业600.0m3/t啤酒行业(排水量不包括麦芽水部分)16.0m3/t11铬盐工业5.0m3/t(产品)12硫酸工业(水洗法)15.0m3/t(硫酸)13苎麻脱胶工业500m3/t(原麻)750m3/t(精干麻)14粘胶纤维工业单纯纤维短纤维(棉型中长纤维、毛型中长纤维)300.0m3/t(纤维)长纤维800.0m3/t(纤维)15化纤浆粕本色:150m3/t(浆);漂白:240m3/t(浆)16制药工业青霉素4700m3/t（氰霉素）464 医药原料药链霉素1450m3/t（链霉素）土霉素1300m3/t（土霉素）四环素1900m3/t（四环素）洁霉素9200m3/t（洁霉素）金霉素3000m3/t（金霉素）庆大霉素20400m3/t（庆大霉素）维生素C1200m3/t（维生素C）氯霉素2700m3/t（氯霉素）新诺明2000m3/t（新诺明）维生素B13400m3/t（维生素B1）安乃近180m3/t（安乃近）非那西汀750m3/t（非那西汀）呋喃唑酮2400m3/t（呋喃唑酮）咖啡因1200m3/t（咖啡因）17有机磷农药工业乐果**700m3/t（产品）甲基对硫磷(水相法)**300m3/t（产品）对硫磷(P2S5法)**500m3/t（产品）对硫磷(PSCl3法)**550m3/t（产品）敌敌畏(敌百虫碱解法)200m3/t（产品）敌百虫40m3/t（产品）（不包括三氯乙醛生产废水）马拉硫磷700m3/t（产品）18除草剂工业除草醚5m3/t（产品）五氯酚钠2m3/t（产品）五氯酚4m3/t（产品）2甲4氯14m3/t（产品）2，4-D4m3/t（产品）丁草胺4.5m3/t（产品）绿麦隆(以Fe粉还原)2m3/t（产品）绿麦隆(以Na2S还原)3m3/t（产品）19火力发电工业3.5m3(MW·h)20铁路货车洗刷5.0m3/辆21电影洗片5m3/1000m(35mm胶片)22石油沥青工业冷却池的水循环利用率95%注：*产品按100％浓度计。**不包括P2S5、PSCl3、PC13原料生产废水。1.国家有关标准对废水排放的生物学指标是怎样规定的？⑴我国《生活饮用水卫生标准》（GB5749—85）规定，生活饮用水的生物学指标如下：①细菌总数≦100个/mL；②大肠菌群数≦3个/L（要求每100mL水样不得检出）；③对水源要求，若只经过经简易净化处理（如过滤）和464 加氯消毒即供生活饮用的水源，大肠菌平均不超过1000个/L；经过常规净化处理（如絮凝、沉淀、过滤）及加氯消毒的水源水，大肠菌平均不超过10000个/L。⑵2001年版《生活饮用水水质卫生规范》规定，生活饮用水的生物学指标如下：①细菌总数≦100CFU/mL；②大肠菌群数每100mL水样不得检出；③对水源要求，只经过加氯消毒即供作生活饮用的水源水，每100毫升水样中总大肠菌群MPN值不应超过200；经过净化处理及加氯消毒后供生活饮用的水源水，每100毫升水样中总大肠菌群MPN值不应超过2000。⑶对于医院污水，《污水综合排放标准》（GB8978--1996）规定经处理与消毒后应该达到下列要求：①连续三次各取样500mL进行检验，不得检出肠道致病菌和结核杆菌；②总大肠菌群数不得超过500个/L。如果采用氯化法消毒，应达到如下要求：①综合医院污水及含肠道致病菌污水，接触时间不小于1h，总余量4～5mg/L；②含结核杆菌的医院污水，接触时间不少于1.5h，总余量为6～8mg/L。⑷根据《污水综合排放标准》（GB8978--1996）中对部分行业污染物最高允许排放浓度中的规定，肉类联合加工行业所排废水中，大肠菌群数不得超过5000个/L。⑸《农田灌溉水质标准》（5084—1992）规定灌溉水中粪大肠菌群数不超过10000个/L，蛔虫卵数不得超过2个/L。⑹《生活杂用水水质标准》（CJ/T48—1999）中规定，生活杂用水中总大肠菌群数不得超过3个/L，管网末端余氯不得小于0.2mg/L。⑺《地下水质量标准》（GB/T14848--1993）规定，适用于生活饮用水源的Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类地下水细菌总数≦100个/mL、大肠菌群数≦3个/L；适用于农业和部分工业的Ⅳ类地下水细菌总数≦1000个/mL、大肠菌群数≦100个/L。1.回用水要考虑的常规水质指标有哪些？回用水水质指标按性质可以分为以下几类：⑴物理指标：浊度、色度、嗅、味、电导率、温度、石油类、溶解性固体、悬浮物等。⑵化学指标：pH值、硬度、碱度、金属离子（铁、锰等）、氯化物、硫化物、阴离子合成洗涤剂等。⑶生物化学指标：BOD5、CODCr、TOC、氨氮、总磷等。⑷卫生学指标：细菌总数、大肠杆菌、余氯等。⑸其他指标：包括在工、农业及其他用水过程中对水质有特殊要求的指标。464 1.我国有关水质标准对回用水的使用有哪些规定？将城市污水或工业废水处理后能否回用，主要取决于处理后水质是否达到相应的回用用途的水质标准。⑴我国建设部城镇建设行业标准《再生水回用分类标准(暂定)》征求意见稿（2002年）对再生水回用分类的类别名称及其所包括的范围作出了规定，并给出了不同类别再生水回用应控制的项目。表1—8列出了该标准的分类情况及必须控制的项目。表1—8再生水回用分类序号分类名称细目名称范围控制项目1补充水源补充地表水河流、湖泊BOD5、余氯、总大肠菌群、SS补充地下水水源补给、防止海水入侵、防止地面沉降2工业用水冷却用水直流式、循环式PH、BOD5、余氯、总大肠菌群、SS洗涤用水冲渣、冲灰、消烟除尘、清洗锅炉用水高压、中压、低压锅炉工艺用水溶料、水浴、蒸煮、漂洗、水利开采、水利输送、增湿、稀释、搅拌、选矿产品用水3农、林、牧、鱼业用水农田灌溉种籽与育种、粮食与饲料作物、经济作物PH、浊度、BOD5、余氯、总大肠菌群、SS造林育苗种籽、苗木、苗圃、观赏植物、农、牧场兽药与畜牧、家畜、家禽、水产养殖淡水养殖4城镇杂用水园林绿化公共绿地、住宅小区绿化、PH、浊度、BOD5、余氯、总大肠菌群、SS冲厕、街道清扫厕所便器冲洗、城市道路的冲洗及喷洒车辆冲洗各种车辆冲洗建筑施工施工场地清扫、浇洒、灰尘抑制、混凝土养护与制备、施工中的混凝土构件和建筑物冲洗消防消火栓、喷淋、喷雾、泡沫、消火炮5景观环境用水娱乐性景观环境用水娱乐性景观河道、景观湖泊及水景PH、浊度、BOD5、余氯、总大肠菌群、SS观赏性景观环境用水观赏性景观河道、景观湖泊及水景湿地环境用水恢复自然湿地、营造人工湿地⑵我国建设部城镇建设行业标准《再生水回用于景观水体的水质标准》（CJ/T95--2000）对进入或直接作为景观水体的二级或二级以上城市污水处理厂排放水的水质作出了规定（见表1--9），这两种景观水体均可作为城市绿化用水（不宜采用喷灌），但均不宜作为瀑布、喷泉等景观用水。表1—9再生水回用于景观水体的水质标准464 序号项目回用类型人体非直接接触人体非全身性接触1基本要求无漂浮物，无令人不愉快的嗅和味无漂浮物，无令人不愉快的嗅和味2色度（度）30303pH6.5-9.06.5-9.04化学需氧量（CODCr）60505五日生化需氧量（BOD5）20106悬浮物（SS）20107总磷（以P计）2.01.08凯氏氮15109大肠菌群（个/L）100050010余氯＊0.2-1.0＊＊0.2-1.0＊＊11全盐量1000/2000＊＊＊1000/2000＊＊＊12氯化物（以Cl-计）35035013溶解性铁0.40.414总锰1.01.015挥发酚0.10.116石油类1.01.017阴离子表面活性剂0.30.3①pH及注明单位处以外的项目单位为mg/L。②＊为管网末梢余氯③＊＊1.0为夏季水温超过25℃时采用值④＊＊＊2000为盐碱地区采用值⑶我国建设部部标准《生活杂用水水质标准》（CJ/T48--1999）对城市污水再生后回用为生活杂用水的水质标准提出了最基本的依据（见表1--10）。表1—10生活杂用水水质标准序号项　　　目厕所便器冲洗，城市绿化洗车，扫除1浊度（度）1052溶解性固体120010003悬浮性固体1054色度（度）30305臭无不快感觉无不快感觉6pH值6.5~9.06.5~9.07BOD510108CODcr50509氨氮（以N计）201010总硬度（以CaCO3计）45045011氯化物，mg/L35030012阴离子合成洗涤剂1.00.513铁0.40.414锰0.10.1464 15游离余氯管网末端水不小于0.216总大肠菌群（个/L）33注：除了注明处以外的项目单位为mg/L⑷国家标准《污水回用设计规范》征求意见稿（2002年）对再生水用做冷却用水、城市杂用水及景观用水的水质标准作出了规定，这三种标准值分别见表1—11、表—12和表1--13。表1--11再生水用作冷却用水的水质标准项目直流冷却水循环冷却补充水pH值6.0~9.06.5~9.0SS30—浊度（度）—5BOD53010CODcr—60铁—0.3锰—0.2氯化物250250总硬度（以CaCO3计）850450总碱度（以CaCO3计）500350氨氮—10*总磷（以P计）—1溶解性总固体10001000游离余氯末端0.1-0.2末端0.1-0.2粪大肠菌群(个/L)20002000注：①除了注明处以外的项目单位为mg/L②*铜材换热器循环水氨氮为1mg/L。表1--12城市杂用水水质标准序号项目指标冲厕、道路清扫、消防＊园林绿化洗车建筑施工1pH6.5~9.06.5~9.06.5~9.06.5~9.02色度（度）≤30≤30≤30≤303臭无不快感觉无不快感觉无不快感觉无不快感觉4浊度（NTU）≤10≤20≤5—5悬浮性固体≤15≤30≤15≤156溶解性固体≤1000≤1000≤1000—7BOD5≤15—≤15—8CODCr≤50≤60≤50≤609氯化物≤350＊＊≤350≤300≤35010≤1.0≤1.0≤0.5≤1.0464 阴离子表面活性剂11铁≤0.3-≤0.3≤0.312锰≤0.1≤0.1≤0.1≤0.113溶解氧≥1.0≥1.0≥1.0≥1.014游离性余氯用户端≥0.2用户端≥0.2用户端≥0.2用户端≥0.215总大肠菌群(个/L)≤100≤100≤100≤1000注：①＊消防系统限市政消防、小区集中消防。②＊＊采取适当防腐措施时，氯离子的浓度可适当放宽。③除了注明处以外的项目单位为mg/L表1--13再生水作为景观环境用水的水质标准指标序号项目观赏性景观环境用水娱乐性景观环境用水河道类湖泊类、水景类河道类湖泊类、水景类基本指标1基本要求无漂浮物，无令人不愉快的嗅和味无漂浮物，无令人不愉快的嗅和味2色度（度）≤30≤303pH6.5～9.06.5～9.0常规指标4化学需氧量（CODCr）≤50≤40≤405五日生化需氧量（BOD5）≤10≤6≤66悬浮物（SS）≤20≤10-7浊度NTU）-≤5.0营养盐指标8总磷（以P计）≤1.0≤0.5≤1.0≤0.59凯氏氮≤15≤10≤15≤10卫生学指标10粪大肠菌群（个／L）≤10000≤5000≤500≤5011余氯＊1.01.0感官指标12溶解氧1.02.013溶解性铁-≤1.014总锰-≤1.015挥发酚≤0.1≤0.116石油类≤1.0≤1.017阴离子表面活性剂0.30.3注：①pH及注明单位处以外的项目单位为mg/L。②＊为接触时间至少为30分钟的余氯。在城市用水中70%以上为工业用水，而工业用水的70%～80%为对水质要求不高的冷却用水。工业用水户的位置相对集中，而且一年四季连续用水，因而是城市污水处理厂二沉池出水深度处理后回用的主要渠道之一。464 以上标准内容主要以城市污水处理厂的出水再用为前提，作为用水大户的大型企业常自备二级污水处理场，其排放口是直接对环境的，因此，有时也可以将自备污水处理场的二级生物处理出水深度处理后回用于本企业的工业循环冷却系统。1.回用水用作工业循环冷却水时可能会产生哪些危害？循环冷却系统水温较高，经凉水塔降温时相当于为水充氧，室外设置的凉水塔和循环水池受到阳光照射后，为滋生藻类创造了条件。城市污水或工业废水经过深度处理后，仍含有少量的无机、有机污染物和微生物，为循环冷却系统异养菌的繁殖提供了养分和菌种。回用水用作工业循环冷却水时可能会产生的危害主要有以下几个方面：⑴生物粘泥：经过深度处理后的城市污水或工业废水，必然含有少量活性污泥碎片及碳、氮、磷等微生物营养成分。因此，细菌和藻类的繁殖使生物粘泥指标不合格是循环冷却水系统最突出的一个问题，需要定期或连续投加杀菌剂予以杀灭，有时还需要定期更换杀菌剂。⑵氨氮：回用水中往往含有一定数量的氨氮，而氨氮对铜具有很大的腐蚀性，因此，如果换热器为铜质材料，就有可能带来严重的腐蚀问题。同时，氨氮的存在会增加杀菌处理时的氯用量，有时需要通过凉水塔吹脱或硝化除氨。⑶无机盐：回用水中含有比自来水更多的无机盐种类，如钙、镁、硫酸盐、磷酸盐、氯化物、硫酸盐等，可以带来比使用自来水时更多的腐蚀和结垢问题，比如氯化物可以对不锈钢产生应力腐蚀。因此，使用回用水的过程中需要投加更多或更高级的缓蚀剂和阻垢剂，不仅增加成本，而且为工业生产的正常进行带来了隐患。⑷泡沫：人们日常生活和某些工业生产中使用的大量洗涤剂类物品中，含有各类难以生物降解的表面活性剂，回用水可以将这些物质带到循环冷却水系统，由于凉水塔对水流的剧烈搅动或风机的抽吸作用，可以在凉水塔或循环水池中产生大量的泡沫。⑸对健康的影响：尽管致病微生物可以被换热过程产生的中温、定期或连续投加的杀菌剂和阳光所杀灭，但由于污水生物处理过程中微生物的多样性可以带到循环冷却水中，从凉水塔释放出来的水雾中仍然有可能含有某种病原微生物，从而引起疾病的传播。2.《环境保护法》对环境质量标准的制定有哪些规定？《中华人民共和国环境保护法》第九条规定：国务院环境保护行政主管部门制定国家环境质量标准。省、自治区、直辖市人民政府对国家环境质量标准中未作规定的项目，可以制定地方环境质量标准，并报国务院环境保护行政主管部门备案。464 1.《水污染防治法》对“水污染”、“污染物”、“有毒污染物”是怎样定义的？“水污染”是指水体因某种的介入，而导致其化学、物理、生物或者放射性等方面的改变，从而影响水的有效利用，危害人体健康或者破坏生态环境，造成水质恶化的现象。即受人类或自然因素的影响，水体的感观性状、物理化学性质、化学性质、生物组成及底质等发生了恶化，由此引起“水污染”。“污染物”是指能导致水污染的物质。即造成水体的水质、底质、生物质等恶化或形成水污染的各种物质或能量。“有毒污染物”是指那些直接或者间接为生物摄入体内后，导致该生物或者其后代发病、行为反常、遗传异变、生理机能失常、机体变形或者死亡的污染物。2.《环境保护法》和《水污染防治法》对污染物排放标准的制定有哪些规定？《中华人民共和国环境保护法》第十条和《中华人民共和国水污染防治法》第七条规定：国务院环境保护行政主管部门根据国家环境质量标准和国家经济、技术条件，制定国家污染物排放标准。省、自治区、直辖市人民政府对国家污染物排放标准中未作规定的项目，可以制定地方污染物排放标准；对国家污染物排放标准中已作规定的项目，可以制定严于国家污染物排放标准的地方污染物排放标准。地方污染物排放标准须报国务院环境保护行政主管部门备案。凡是向已有地方污染物排放标准的区域排放污染物的，应当执行地方污染物排放标准。3.《水污染防治法》对排入地表水体的废水有哪些规定？《中华人民共和国水污染防治法》第三十四条～第三十七条对排入地表水体的废水进行了具体规定。⑴禁止向水体排放或者倾倒放射性固体废弃物或者含有高放射性和中放射性物质的废水。向水体排放含低放射性物质的废水，必须符合国家有关放射防护的规定和标准。⑵向水体排放含热废水，应当采取措施，保证水体的水温符合水环境质量标准，防止热污染危害。⑶排放含病原体的污水，必须经过消毒处理；符合国家有关标准后，方准排放。⑷向农田灌溉渠道排放工业废水和城市污水，应当保证其下游最近的灌溉取水点的水质符合农田灌溉水质标准。利用工业废水和城市污水进行灌溉，应当防止污染土壤、地下水和农产品。4.《海洋环境保护法》对排入海洋的废水有哪些规定？464 《中华人民共和国海洋环境保护法》第三十三条～第三十六条对排入海洋的废水进行了具体规定。⑴禁止向海域排放油类、酸液、碱液、剧毒废液和高、中水平放射性废水。严格限制向海域排放低水平放射性废水；确需排放的，必须严格执行国家辐射防护规定。严格控制向海域排放含有不易降解的有机物和重金属的废水。⑵含病原体的医疗污水、生活污水和工业废水必须经过处理，符合国家有关排放标准后，方能排入海域。⑶含有机物和营养物质的工业废水、生活污水，应当严格控制向海湾、半封闭海及其他自净能力较差的海域排放。⑷向海域排放含热废水，必须采取有效措施，保证邻近渔业水域的水温符合国家海洋环境质量标准，避免热污染对水产资源的危害。1.《防治陆源污染物污染损害海洋环境管理条例》对排入海洋的废水有哪些规定？《中华人民共和国防治陆源污染物污染损害海洋环境管理条例》第十三条～第十八条对排入海洋的废水进行了具体规定。⑴禁止在岸滩采用不正当的稀释、渗透方式排放有毒、有害废水。⑵禁止向海域排放含高、中放射性物质的废水。向海域排放含低放射性物质的废水，必须执行国家有关放射防护的规定和标准。⑶向海域排放含油废水、含有毒有害金属废水和其他工业废水，必须经过处理，符合国家和地方规定的排放标准和有关规定。处理后的残渣不得弃置入海。⑷向海域排放含病原体的污水，必须经过处理，符合国家和地方规定的排放标准和有关规定。⑸向海域排放含热废水的水温应当符合国家有关规定。⑹向自净能力较差的海域排放含有机物和营养物质的工业废水和生活污水，应当控制排放量；排污口应当设置在海水交换良好处，防止海水富营养化。2.《水污染防治法》对向水体排放污染物的企事业单位有哪些规定？《中华人民共和国水污染防治法》第十四条～第十五条对向水体排放污染物的企事业单位了具体规定。⑴464 直接或者间接向水体排放污染物的企业事业单位，应当按照国务院环境保护部门的规定，向所在地的环境保护部门申报登记拥有的污染物排放设施、处理设施和在正常作业条件下排放污染物的种类、数量和浓度，并提供防治水污染方面的有关技术资料。⑵前款规定的排污单位排放水污染的种类、数量和浓度有重大改变的，应当及时申报；其水污染物处理设施必须保持正常的使用，拆除或者闲置水污染处理设施的，必须事先报经所在地的县级以上地方人民政府环境保护部门批准。⑶企业事业单位向水体排放污染物的，按照国家规定缴纳排污费；超过国家或者地方规定的污染物排放标准的，按照国家规定缴纳超标准排污费。超标准排污的企业事业单位必须制定规划，进行限期治理，并将治理规划报所在地的县级以上人民政府环境保护部门备案。1.排污单位接受环保部门检查时应当准备哪些资料？《中华人民共和国水污染防治法实施细则》第十五条规定：各级人民政府的环境保护部门或者有关监督管理部门进行现场检查时，根据需要，可以要求被检查单位提供以下情况和资料：⑴污染物排放情况；⑵污染物治理设施的运行、操作和管理情况；⑶监测仪器、设备的型号和规格以及校验情况；⑷采用的监测分析方法和监测记录；⑸限期治理执行情况；⑹事故情况及有关记录；⑺与污染有关的生产工艺、原材料使用方面的资料；⑻其他与水污染防治有关的情况和资料。2.《水污染防治法实施细则》对企事业单位造成水污染事故后有哪些规定？《中华人民共和国水污染防治法实施细则》第十五条规定：企业事业单位造成水污染事故时，必须在事故发生后48h内，向当地环境保护部门作出事故发生的时间、地点、类型和排放污染物的数量、经济损失、人员受害等情况的初步报告。事故查清后，应当向当地环境保护部门作出事故发生的原因、过程、危害、采取的措施、处理结果以及事故潜在危害或者间接危害、社会影响、遗留问题和防范措施等书面报告，并附有有关证明文件。环境保护部门接到水污染事故的初步报告后，应当立即会同有关部门采取措施，减轻或者消除污染，对事故可能影响的水域进行监测，并由环境保护部门或者其授权的有关部门对事故进行调查处理。464 1.什么是“排污费”、“超标排污费”和“环境保护补助资金”？《中华人民共和国水污染防治法》第十五条规定：企业事业单位向水体排放污染物的，按照国家规定缴纳排污费；超过国家或者地方规定的污染物排放标准的，按照国家规定缴纳超标准排污费。排污费和超标准排污费必须用于污染的防治，不得挪作他用。超标准排污的企业事业单位必须制定规划，进行治理，并将治理规划报所在地的县级以上人民政府环境保护部门备案。国务院《征收排污费暂行办法》第九条规定：征收的排污费纳入预算内，作为环境保护补助资金，按专项资金管理，不参与体制分成。环境保护补助资金，由环境保护部门会同财政部门统筹安排使用。要坚持专款专用，先收后用，量入为出，不能超支、挪用。如有节余，可以结转下年使用。2.排污缴费单位如何使用“环境保护补助资金”？国务院《征收排污费暂行办法》第九条规定：环境保护补助资金，应当主要用于补助重点排污单位治理污染源以及环境污染的综合性治理措施。排污单位在采取治理污染措施时，应当首先利用本单位自有财力进行，如确有不足，可报经主管部门审查汇报后，向环境保护部门和财政部门申请从环境保护补助资金中给予一定数额的补助。这种补助一般不得高于其所缴纳排污费的百分之八十。也可以将环境保护补助资金的百分之八十，交由各主管局用于补助企业、事业单位治理污染源，由环境保护部门和财政部门进行监督。环境保护补助资金可适当用于补助环境保护部门监测仪器设备的购置，但不得用于环境保护部门自身的行政经费及盖办公楼，宿舍等非业务性开支。国家建设部、财政部《征收超标准排污费财务管理和会计核算办法》第五条规定：污染源治理补助费，主要用于补助重点排污单位治理污染源。交费单位在提出治理方案时，须经主管部门审查，所需投资应首先利用自有财力安排，如确有不足，可向环保部门和财政部门申请补助，这种补助一般不得超过所缴纳排污费的百分之八十。个别交费单位所缴款项不足经主管部门同意，超额补助部分由自有资金归还。3.《环境监测质量保证管理规定》对实验室和监测人员的基本要求有哪些？《环境监测质量保证管理规定》第十二条～第十四条对实验室和监测人员的基本要求作出了规定。⑴464 实验室应建立健全并严格执行各项规章制度，包括：监测人员岗位责任制；实验室安全操作制度；仪器管理使用制度；化学试剂管理使用制度；原始数据、记录、资料管理制度等。⑵实验室应保持整洁、安全的操作环境，按有关规定配备必要的仪器设备，指定专人管理，定期检查校准。⑶环境监测人员一般应具有中专以上文化程度，掌握有关的专业知识和基本操作技能。不符合要求者应接受技术培训，竟考核合格后方可从事监测工作。1.什么是污水处理设施？《污水处理设施环境保护监督管理办法》第三条规定：污水处理设施包括：工业废水净化设施；污水综合利用、重复利用和闭路循环设施；城市污水处理设施；医疗污水处理设施；饭店、宾馆污水处理设施等。2.《污水处理设施环境保护监督管理办法》要求拥有污水处理设施的单位必须做到什么？《污水处理设施环境保护监督管理办法》第四条规定：拥有污水处理设施的单位，必须做到以下四条。⑴经设施处理后的水质应达到国家或地方规定的排放标准或指标；⑵设施处理水量不得低于相应生产系统应处理的水量；⑶污水处理所产生的污泥，应妥善处理或处置；⑷设施的管理应纳入本单位管理体系，配备专门的操作人员及管理人员，并建立健全岗位责任、操作规程、运行费用核算、监视监测等各项规章制度。3.污水处理设施在什么情况下，必须报经当地环境保护部门审批？《污水处理设施环境保护监督管理办法》第五条规定：污水处理设施，有下列情况之一者，必须报经当地环境保护部门审查和批准：①须暂停运转的；②须拆除或者闲置的；③须改造、更新的。环境保护行政主管部门自接到报送文件之日起，须暂停运转的在5天内，其他在一个月内予以批复。逾期不批复，可视其已被批准。4.在什么情况下，环境保护主管部门除了征收排污费外，还可对拥有污水处理设施的单位处以罚款？《污水处理设施环境保护监督管理办法》第九条规定：有下列行为之一者，环境保护行政主管部门除按规定征收排污费外，还可根据不同情节，处以5000元以下罚款：⑴限期完善的污水处理设施，逾期未完成的；464 ⑵设施处理水量低于相应生产系统应处理水量的；⑶污泥未妥善处理或处置的；⑷拒报或谎报污水处理设施情况的；⑸擅自拆除或闲置处理设施的；⑹拒绝环境保护部门现场检查或弄虚作假的；⑺设施停运，造成污染和危害未报当地环境保护部门的。1.什么是水污染物《排放许可证》？《排放许可证》是为逐步实现污染源排放总量控制，在污染源排放浓度控制管理的基础上，直接或间接向水体排放污染源的企业、事业单位通过排污申报登记，由环境保护行政主管部门核准颁发给排污单位的一种允许排污证明。对不超过排污总量控制指标的单位，颁发《排放许可证》。对超过排污总量控制指标的单位，颁发《临时排放许可证》，并限期削减排放量。《排放许可证》的有效期限最长不得超过5年；《临时排放许可证》的有效期限最长不得超过2年。《排放许可证》在有效期满前3个月，排污单位必须重新申请换证。持有《排放许可证》或《临时排放许可证》的排污单位，并不免除缴纳排污费和其它法律规定的责任。2.排污单位如何进行排污申报登记？《水污染物排放许可证管理暂行办法》第五条～第八条规定：⑴企业、事业单位的新建和技改项目，试产前三个月内必须如实填写排污申报登记表，经本单位主管部门核实后，向当地环境保护行政主管部门进行排污申报登记。⑵排污单位排放污染物的种类、数量、浓度有重大变化或改变排放方式、排放去向时，应提前15天向当地环境保护行政主管部门申请，履行变更登记手续。⑶排污单位必须在指定时间内，向当地环境保护行政主管部门办理排污申报登记手续，并提供防治污染方面的技术资料。3.《水污染物排放许可证管理暂行办法》对排污单位排放污染物有哪些规定？《水污染物排放许可证管理暂行办法》第四章规定：⑴排污单位必须严格按照排放许可证的规定的规定排放污染物，禁止无证排放。⑵重点排污单位应配备监测人员和监测设备，对本单位排放的污染物按国家规定的统一方法进行监测。464 ⑶违反《排放许可证》规定额度超量排污的排污单位，当地环境保护行政主管部门根据情节，有权中止或吊销其《排放许可证》。⑷当地环境保护行政主管部门有权对管辖区内已颁发《排放许可证》的排污单位进行现场抽测、检查，被检查的排污单位应如实反映情况，并提供有关资料。1.《水污染物排放许可证管理暂行办法》对排污口有哪些规定？《水污染物排放许可证管理暂行办法》第四章规定：排污单位的排污口必须编号，设立标志，并按环境保护行政主管部门的要求配备计量装置。所有的排污口都必须具备采样和测定流量的条件。2.国家考核工业企业环保工作成果的两个指标是什么？《工业企业环境保护考核制度实施办法（试行）》第二条规定：考核工业企业环境保护工作成果的指标是“主要污染物排放量”和“污染物排放达标率”。主要污染物排放量是指工业企业向环境中排放的主要污染物数量。考核这个指标的目的是要求工业企业逐年压缩排污量以减轻和消除对环境的危害。污染物排放达标率是指工业企业排放的污染物达到国家或地方排放标准的项目数同考核的全部项目数之比的百分率，它可以综合反映企业环境保护工作成果和治理效果。考核这个指标的目的是，要求工业企业采取有效措施，逐步达到国家或地方规定的排放标准，成为清洁无害工厂。3.列为国家考核的废水主要污染物有哪些？《工业企业环境保护考核制度实施办法（试行）》第三条规定：废水考核化学耗氧量（CODCr）、氰化物、酚、油、汞、铬（以六价铬计）等六种。第二章废水中的污染物及其危害1.废水中污染物的种类有哪些？废水中污染物的种类和含量大小是决定采用哪种处理工艺的关键指标，在选择废水处理工艺之前，首先要明确废水中污染物的特点，然后据此确定一级处理或二级处理的具体方法，做到有的放矢。按照存在形态，废水中的污染物可分为漂浮物、悬浮固体、胶体、低分子有机物、无机离子、溶解性气体、微生物等。464 按照危害特征，废水中的污染物可分为漂浮物、悬浮固体、石油类、耗氧有机物、难降解有机物、植物营养物质、重金属、酸碱、放射性污染物、病原体、热污染等。1.工业废水中污染物的来源有哪些？一般来说，工业废水中的某种污染物的产生，可能由于以下一方面原因或多方面原因引起的：①该污染物是生产过程中的一种原料；②该污染物是生产原料中的杂质；③该污染物是生产的产品；④该污染物是生产过程的副产品；⑤该污染物是废水排放前预处理或处理过程中因为输送、投加药剂等原因或其他偶然因素造成的。2.废水中的杂质颗粒可以怎样分类？废水中杂质颗粒按存在形态可以分为悬浮物质、胶体物质和溶解性物质等三种，其具体分散状态和尺寸见表2—1。表2—1水中杂质颗粒的分类存在形态溶液胶体悬浊液颗粒名称悬浮物观测工具质子显微镜可见超显微镜可见电子显微镜可摄影显微镜可见肉眼可见水外观透明光照下混浊混浊颗粒尺寸0.1nm1nm10nm100nm1μm10μm100μm1mm3.废水中漂浮或悬浮物的来源及对环境或二级生物处理的影响有哪些？废水中的无机漂浮物或悬浮物主要指在污水中呈漂浮或悬浮状态的砾石、泥沙、粉尘铁屑类金属残粒等颗粒状或片状物质，大部分来自生活污水、初期雨水和冲洗地面水及洗煤、选矿、冶金等工业废水。这些无机漂浮物或悬浮物本身无毒，但其可以吸附有机毒物、重金属等形成危害更大的复合污染物。如果不加以处理，会随水流扩散迁移，扩大污染范围，污染整个水体，也可能沉淀于底泥中，形成长期污染。环境水体中的漂浮物或悬浮固体含量过多，会使水变得混浊不堪，令人厌恶。同时能阻挡光线，影响水生植物的光合作用，并可能导致鱼类等水生动物的死亡，同时淤积河床、水库等。悬浮物含量较高的污水进入处理厂后，会加重沉淀池和沉砂池的负担，甚至造成淤积，减少池体有效容积和影响处理效果。污水中的有机漂浮物或悬浮物主要指在污水中呈漂浮或悬浮状态的纤维、塑料制品、树枝木块、妇女卫生巾等长条状和块状物质，大部分来自生活污水、初期雨水和冲洗地面水等。这些杂物的处理如果不及时的话，将会对污水处理系统的各种设备（如泵、表曝机、管道、流量计、吸刮泥机等）的正常运转产生不利影响。4.废水中油类污染物的来源有哪些？464 含油废水的主要工业来源是石油工业、石油化工工业、纺织工业、金属加工业和食品加工业。石油开采、炼制、储存、运输或使用石油制品的过程中均会产生含有石油类污染物的废水，肉类加工、牛奶加工、洗衣房、汽车修理等过程排放的废水中都含有油或油脂。一般的生活污水中，油脂占总有机质的10%左右，每人每天产生的油脂约15g左右。含油废水的含油量及其特征，随工业种类的不同而有很大差异，同一种工业也会因为生产工艺流程、设备和操作条件的不同而相差很大。废水中所含的油类，除了重焦油的相对密度可达1.1以上外，其余都小于1，污水处理含油废水的重点就是去除其中相对密度小于1的油类。就产生的污水量和对水体环境产生的污染程度来看，油类污染物主要是石油类物质。1.废水中油类污染物的种类按成分可怎样划分？在评估废水的污染程度时，油类污染物一般是用石油醚、四氯化碳、己烷等溶剂萃取后，再用重量法或分光光度法来分析。采用的萃取技术、萃取溶剂或分析方法不同，测得废水中油类污染物的结果也可能有所不同。废水中油类污染物的种类按成分可分为由动物和植物的脂肪形成的脂类和石油类。脂类不是一种特定的化合物，而是一类半液体物质的总称，其中包括脂肪酸、皂类、脂肪、蜡及其他类似的物质。石油类通常指原油和矿物油的液体部分，原油是饱和或不饱和碳氢化合物的混合物，即石油类是由各种不同复杂程度组成的碳氢化合物的混合物。石油类包括汽油、煤油、机油、苯、石蜡等，这些物质都不能成为高级植物和动物的养料，反而在许多情况下是有毒的，但他们可以被很多微生物所分解利用。2.废水中油类污染物的种类按存在形式可怎样划分？废水中油类污染物的种类按存在形式可划分为五种物理形态：⑴游离态油：静止时能迅速上升到液面形成油膜或油层的浮油，这种油珠的粒径较大，一般大于100μm，约占废水中油类总量的60%～80%；⑵机械分散态油：油珠粒径一般为10μm～100μm的细微油滴，在废水中的稳定性不高，静置一段时间后往往可以相互结合形成浮油；⑶乳化态油：油珠粒径小于10μm，一般为0.1～2μm，这种油滴具有高度的化学稳定性，往往会因水中含有表面活性剂而成为稳定的乳化液；⑷溶解态油：极细微分散的油珠，油珠粒径比乳化油还小，有的可小到几个nm，也就是化学概念上真正溶解于废水中的油；464 ⑸固体附着油：吸附于废水中固体颗粒表面的油珠。1.油类污染物对环境或二级生物处理的影响有哪些？含油废水的处理方法有哪些？绝大部分石油类物质比水轻且不溶于水，一旦进入水体会漂浮于水面，并迅速扩散形成油膜，从而阻止大气中的氧进入水体，断绝水体氧的来源，使水中生物的生长受到不利影响。水中乳化油和溶解态油可以被好氧微生物分解成CO2和H2O，分解过程消耗水中的溶解氧，使水体呈缺氧状态且pH值下降，结果会使鱼类和水生生物不能生存，水体因此变黑发臭。由于鸟类羽毛亲油而不亲水，因此水体受到石油类物质污染后，往往会对生活在该水域的水鸟类造成致命打击。水中含油为0.01～0.1mg/L时，对鱼类和水生生物就有有害作用。石油类物质含有多种有致癌作用的成分，如多环芳烃等，水中的石油类物质可以通过食物链富集，最后进入人体对人体健康产生危害。含油废水进入土壤后，由于土层对油污的吸附和过滤作用，也会在土壤中形成油膜，使空气难以透入，阻碍土壤微生物的繁殖，破坏土层的团粒结构。含有石油类物质的污水进入污水处理场后，如果石油类物质得不到有效去除，会影响充氧效果、导致活性污泥中的微生物活性降低，出水水质难以保证。尤其是在污水处理采用封闭运行的纯氧曝气工艺时，还可能引起纯氧曝气池内可燃气浓度的增加，使污水处理无法正常运转。因此，进入到生物处理构筑物混合污水的含油浓度通常不能大于30～50mg/L，否则将影响活性污泥和生物膜中微生物的正常代谢过程。废水中的油类存在形式不同、处理的程度不同，采用的处理方法和装置也不同。常用的油水分离方法有隔油池、普通除油罐、混凝除油罐、粗粒化（聚结）除油法、气浮除油法等。2.酸碱废水的来源有哪些？酸碱废水的处理方法有哪些？含酸含碱废水来源很广。化工、化纤、制酸、电镀、炼油以及金属加工厂酸洗车间等都会排出酸性废水。有的废水含有无机酸如硫酸、盐酸等，有的则含有蚁酸、醋酸等有机酸，有的则兼而有之。废水含酸浓度差别很大，从小于1%到10%以上都有。造纸、印染、制革、金属加工等生产过程会排出碱性废水，大多数情况下是无机碱，也有些废水含有有机碱。某些废水的含碱浓度很高，最高可达百分之几。废水中除含有酸、碱外，还可能含有酸式盐和碱式盐，以及其他的酸性或碱性的无机物和有机物等物质。464 将含有酸碱的废水随意排放不仅会对环境造成污染和破坏，而且也是一种资源的浪费。因此，对酸、碱废水首先考虑回收和综合利用。当酸、碱废水浓度较高时，例如含酸废水含酸量达到4%以上、含碱废水含碱量达到2%以上时，就存在回收和综合利用的可能性，可以用以制造硫酸亚铁、石膏、化肥，也可以回用或供其他工厂使用。浓度低于4%的酸性废水和浓度低于2%的碱性废水，因为回收利用的意义不大，才考虑进行中和处理。1.酸碱对环境或二级生物处理的影响有哪些？酸性污水是pH值小于6的污水，主要来自于冶金、金属加工、石油化工、化纤等企业。碱性污水是pH值大于9的污水，主要来自于造纸、制革、炼油、石油化工、化纤等企业。天然水体通常呈中性，pH值一般在6.5～8.0之间，其中的无机悬浮物及一些矿物质可以和酸碱成分发生化学反应，即天然水对酸碱废水有一定的中和作用。过量的酸碱污水进入水体后，将会破坏自然中和作用，使水体的pH值发生变化，影响水生生物的正常生长，使水体自净功能下降。水体酸性化会对船舶、桥梁及其他水上建筑造成伤害。酸碱污水渗入土壤、用酸水或碱水灌溉农田，会破坏土壤的理化性质，造成土壤的酸化或碱化，影响绿化树木或农作物的正常生长。酸碱污水进入污水处理场后，会导致活性污泥中的微生物生长受到抑制，直接影响二级处理出水的水质。酸性污水还会对输送管道、设备（如水泵）、构筑物（如曝气池）等均有腐蚀作用，尤其是一些有机酸，由于一般的防腐材料难以对其起到有效的防腐作用，常会造成不可预料的恶果。因此，在酸碱废水在排入污水处理场之前，应就地进行酸碱中和处理，以避免对污水处理场造成更大的冲击和损害。2.耗氧有机物的来源有哪些？其危害是什么？污水中耗氧有机物主要有腐植酸、蛋白质、酯类、糖类、氨基酸等有机化合物，这些物质以悬浮或溶解状态存在于废水中，在微生物的作用下可以分解为简单的CO2等无机物，这些有机物在天然水体中分解时需要消耗水中的溶解氧，因而称为耗氧有机物。含有这些物质的污水一旦进入水体会引起溶解氧含量降低，进而导致水体变黑变臭。生活污水和食品、造纸、石油化工、化纤、制药、印染等企业排放的工业废水都含有大量的耗氧有机物。据统计，我国造纸业排放的耗氧有机物约占工业废水排放的耗氧有机物总量的1/4，城市污水的有机物浓度不高，但因水量较大，城市污水排放的耗氧有机物总量也很大。污水二级生物处理要重点解决的问题就是将这些物质的绝大部分从污水中去除掉。耗氧有机物成分复杂，分别测定其中各种胶有机物的浓度相当困难，实际工作中常用CODCr、BOD5、TOC、TOD等指标来表示。一般来说，上述指标值越高，消耗水中的溶解氧越多，水质越差。自然水体中，BOD5低于3mg/L时，水质良好，达到7.5mg/L464 时，水质已较差，超过10mg/L时表明水质已经很差，其中的溶解氧已接近于零。耗氧有机物对水体的污染和危害是通过消耗和降低水中的溶解氧来实现的。耗氧有机物排入水体后，除了自身氧化分解消耗水中的溶解氧外，这些有机物为水中好氧微生物的繁殖也提供了充足的养分，好氧微生物的呼吸过程也消耗水中的溶解氧。自然环境中水体的溶解氧在5～10mg/L之间，水中溶解氧的含量降低到5mg/L以下，就会失去饮用价值；溶解氧降到4mg/L以下，将会影响到水中鱼类的生存，这种水体就不能作为渔业水源；溶解氧降到1mg/L以下，水中的鱼类就会窒息死亡。水中的溶解氧耗尽后，有机物将会进行厌氧分解，产生硫化氢、氨和硫醇等物质，导致水体变黑变臭。1.难生物降解有机物有哪些？引起的危害是什么？难生物降解有机物指的是不能被未驯化的活性污泥所降解、而经过一定时间驯化后能在某种程度上降解的有机化合物。废水中的一些有毒大分子有机物如有机氯化物、有机磷农药、有机重金属化合物、芳香族为代表的多环及其他长链有机化合物，都属于难以被微生物降解的有机物。还有一些有机化合物根本不能被微生物降解，可称为惰性有机物。因此对含有这类有机物的废水应采取培养特种微生物等形式对其进行单独处理，或对其采用厌氧等特殊工艺处理使其部分CODCr转化为BOD5、提高可生化性，然后再混合其他污水一起进行二级生物处理。这些难生物降解物质大多具有较强毒性，对人体具有致畸、致癌、致突变作用，一旦进入自然水体能长时间残留在水中，再通过生物链的不断富集，最终进入高等动物如人体就会产生毒性或其他危害。2.难生物降解有机物的来源有哪些？处理方法有哪些？随着石油化工、有机化工和使用有机化工原料的其他工业的发展，废水中可能存在的大分子有机物种类越来越多。据报道，常见的有机污染物就有100多种，主要是多环芳香烃（PAH）类、含氮有机化合物、卤代烃及其他杂类有机化合物。炼油、制药、皮革、钢铁、铸造、橡胶、有色金属、造纸、化工、石化、纺织、农药、油漆油墨等行业都会不同程度地排放含有难生物降解大分子有机物的工业废水。处理含有难生物降解大分子有机物废水的方法有生物处理、气提（或汽提）、强氧化剂化学氧化、离子交换以及高浓度废水的焚烧等多种形式。3.废水中苯并(a)芘的来源有哪些？其危害是什么？处理方法有哪些？苯并(a)芘简称BaP，是多环芳烃（PAH）中具有代表性的强致癌稠环芳烃。Ba464 P被认为是高活性致癌剂，但并非直接致癌物，必须经细胞微粒体中的混合功能氧化酶激活才具有致癌性。BaP进入肌体后，除了少部分以原形随粪便排出外，大部分经肝、肺细胞转化为数十种代谢产物，其中一部分再代谢产生致癌物。这部分致癌物能造成DNA损伤，如果DNA不能修复或修复不善，细胞就可能发生癌变。自然水中BaP的来源可分为人为源和天然源两种，前者主要来自于有机物的不完全燃烧，后者主要来自自然规律的生物合成。因此，在有有机物的不完全燃烧的行业，比如说炼油、沥青、塑料、焦化、等工业废水及氨厂、机砖厂、机场等排放的废水中不同程度地存在BaP。BaP虽然毒性较大，但去除相对简单和容易，臭氧、液氯、二氧化氯的氧化作用和活性炭吸附、絮凝沉淀及活性污泥法处理均能有效去除废水中的BaP。1.废水中有机氯的来源有哪些？其危害是什么？处理方法有哪些？有机氯化合物包括氯代烷烃、氯代烯烃、氯代芳香烃及有机氯杀虫剂等，其中对环境影响较大的是有机氯杀虫剂和多氯联苯等，主要来自农药、染料、塑料、合成橡胶、化工、化纤等工业排放的废水中。有机氯化物的性质非常稳定，在自然环境中毒性降低一半需要十几年、甚至几十年的时间。但由于有机氯难溶于水而易溶于脂肪中，水生生物能将水中微量的有机氯蓄积于体内，其含量可比水中有机氯的含量高几千倍到几百万倍。通过食物链逐级富集，最终会进入人体，对人体健康构成极大威胁。氯苯类化合物物理化学性质稳定，不易分解，进入人体内有蓄积作用，抑制神经中枢，严重中毒后会伤害肝脏和肾脏。有机氯废水主要用焚烧法处理，焚烧产物为氯化氢和二氧化碳，为回收和处理焚烧产生的氯化氢，焚烧的具体方法有焚烧-烟气碱中和法、焚烧-回收无水氯化氢法和焚烧-烟气回收盐酸法。此外，有机氯农药废水还可用树脂或活性炭吸附法处理。2.重金属及其它有毒物质对环境或二级生物处理的影响有哪些？重金属及其他有毒物质主要是指汞、镉、铅、铬及砷、硫化物、氰化物、酚等生物毒性显著的物质，石油化工、电仪、塑料、涂料、冶金等工业废水中常含有不同种类的这些有毒物质。有毒重金属在浓度很低的情况下（0.001～464 10mg/L），就能产生毒性效应，其中毒性较强的汞、铬、铅、镉等重金属浓度达到0.001～0.01mg/L即可产生毒性效应。有毒重金属不能被任何微生物降解，只能被微生物吸收、成为生物体的成份或吸附在微生物聚集体活性污泥的表面，在一定条件下，某些重金属（例如汞）还能在某些微生物的作用下转化为毒性更大的有机物质。有毒重金属可以长期停留与积累在环境中，通过食物链逐级富集，最终进入人体，甚至通过遗传或母乳使婴儿受害，主要表现为富集在人体某些器官内形成慢性中毒，有时需要10～30年才能显现出来。砷、硫化氢、氰、酚等生物毒性显著的物质对水生生物和其他动植物更加直接，即超过一定的摄入量就会中毒受到伤害。因此，含有这类物质的工业废水在进入二级生物处理之前，必须经过单独处理，将其含量尽可能降低。1.有毒重金属的种类有哪些？根据《污水综合排放标准》（GB8978--1996）的规定，第一类污染物中的重金属指标有总汞、烷基汞、总镉、总铬、六价铬、总铅、总镍、总铍、总银、总砷等十种，第二类污染物中的重金属指标有总锌、总锰、总铜等三种。2.废水中汞和有机汞的来源有哪些？其危害是什么？处理方法有哪些？汞又称水银，是一种银白色的液体金属，具有升华性质。由于汞具有一些特殊的物理化学性质，因此被广泛应用于氯碱、电子、石化、化工、冶炼、仪表、造纸、炸药、农药、纺织、印染、化肥、电器、制药、油漆、毛皮加工等工业的生产过程中。例如在化工和石油化工业中，汞被用作塑料生产及加氢、脱氢、磺化等反应的催化剂，这些工业排放的生产废水中自然会含有数量不等的汞。汞及其化合物都是有毒物质。含汞0.01～0.02mg/L的水能使鱼中毒，含汞量达到0.03mg/L的水能使水生虫类中毒，人饮用2L含汞50mg/L的水会中毒致死。在厌氧条件下，由于微生物的作用，无机汞可转化为毒性更大的有机汞。汞的毒性是积累的，如果摄入量超过排泄量，汞就会在人体内蓄积，因此容易引起慢性中毒，无机汞先在肾脏蓄积，然后在肝脏积累，有机汞主要影响人的神经中枢系统。毒性最大的是汞的烷基化合物（甲基汞、二甲基汞等），它被人体吸收后大部分会积聚在脑髓中，中毒症状开始是疲乏、头昏、易怒，随后是颤抖、手脚麻痹、吞咽困难、肌肉运动失调，再严重者会情绪紊乱、语言不清，甚至导致死亡。日本1950曾经爆发的水俣病和1971年伊拉克的大规模汞中毒事件，其引发的原因都被是人类污染所产生的甲基汞。处理含汞废水的常用方法有硫化物沉淀法、离子交换法、吸附混凝法、还原过滤法、活性炭吸附法及微生物浓集法等。3.废水中铬的来源有哪些？其危害是什么？处理方法有哪些？464 纯铬是一种呈钢灰色的耐腐蚀金属，硬度较大。随着工业的发展，铬及其化合物的应用日益广泛，含铬废水的排放量随之日益增加。含铬系列缓蚀剂是循环冷却系统非常有效的药剂之一，曾经得到大规模应用。油墨、染料及油漆颜料的制造及铬法制革、电镀、铝阳极化处理和其他金属的清洗等工业都离不开铬化合物，铬化合物还可作为木材的防火剂和阻火剂，这些工业排放的生产废水中自然会含有数量不同的铬。铬在水中以六价(CrO42-)和三价(CrO2-)离子形态存在，工业废水中主要以六价形态存在。六价铬和三价铬在一定条件下可以相互转化，比如在有机质和还原剂的作用下，六价铬可以还原为三价铬。因此在厌氧状态的水中，铬一般以三价铬形态存在。在发现六价铬和三价铬均可能有致癌作用后，铬成为严格控制的环境污染物之一。人饮用被铬污染的水后，可以引起肠胃痛和肠胃功能紊乱等疾病，甚至致癌变和致畸形。另外，铬对水体鱼类、微生物及某些农作物的生长也有抑制作用，从而影响水的利用和水体的自净功能。含铬废水的处理方法是先将六价铬还原成三价铬，再使三价铬生成氢氧化物沉淀后去除。对于高浓度含铬废水，蒸发回收是一种在技术和经济上均可行的方法，离子交换法可以将含铬废水的排放浓度降到较低的水平。1.废水中铅的来源有哪些？其危害是什么？处理方法有哪些？纯铅呈灰白色，是工业上使用最广泛的有色金属之一，常被用作为原料应用于蓄电池、电镀、颜料、橡胶、农药、燃料、涂料、铅玻璃、炸药、火柴等制造业。铅板制作工艺中排放的酸性废水（pH﹤3）铅浓度最高，电镀业倾倒电镀废液产生的废水铅浓度也很高。在大多数废水中，铅以无机形态存在。但在四乙基铅工业排放的工业废水中，却含有高浓度的有机铅化合物。铅的毒性与其化合物的形态、溶解度大小有关。硝酸铅、醋酸铅易溶于水，毒性较大；硫化铅、铬酸铅难溶于水，毒性小；四乙基铅等有机铅比无机铅的毒性大。铅可以通过消化道和呼吸道及皮肤接触进入人体。被吸收的铅先进入血液中，绝大部分会迅速与细胞结合，随血液循环而作用于全身各个系统和器官。铅可以在人体内蓄积，其毒性作用是损害器官，主要是骨髓造血系统、心血管系统、神经系统和肾脏，对造血系统和心血管系统的毒害表现为抑制血红蛋白合成、溶血和血管痉挛。近年来的研究证明，铅能与体内一系列蛋白质、酶和氨基酸内的官能团（如巯基结合），干扰肌体许多方面的生化和生理活动。464 处理含铅废水的常用方法有沉淀法、混凝法、吸附法、电偶铁氧化法等。由于无机铅的常规处理方法（沉淀法）难以去除这些有机化合物，因此对四乙基铅工业废水的处理特别困难。1.废水中砷的来源有哪些？其危害是什么？处理方法有哪些？砷呈灰色金属光泽，不溶于水，但有多种含砷化合物易溶于水。无机砷主要以亚砷酸离子和砷酸离子的形式存在于水中，在存在溶解氧的条件下，亚砷酸可以被氧化成毒性较低的砷酸盐。砷酸和砷酸盐存在于冶金、玻璃仪器、陶瓷、皮革、化工、肥料、石油炼制、合金、硫酸、皮毛、染料和农药等行业的工业废水中。我国台湾西海岸流行过的乌脚病，就是长期饮用含砷浓度较高的井水而导致的。砷对人体健康的伤害主要是影响神经系统、毛细血管通透性和新陈代谢，且对皮肤和粘膜有不同程度的刺激作用。三价砷可与人体内的巯基化合而蓄积，引起慢性中毒，因此三价砷比五价砷的毒性强得多。水体中的砷含量大于1mg/L时，鱼类的生长就会有不利影响，有的鱼类甚至会被毒死。砷的常规处理方法有石灰或硫化物沉淀，或者用铁或铝的氢氧化物共沉淀，废水处理传统的絮凝过程也可以有效去除废水中的砷，另外利用活性炭或矾土的吸附以及离子交换对废水中砷的去除也取得了不同程度上的成功。近年来，利用生化法处理含砷废水的研究已取得了进展，实验证明活性污泥法对砷的去除极为迅速，在0.5小时内可以去除总量的80%左右，在1～2小时左右达到平衡状态，即砷与污泥短时间接触后就有大量的去除效果。不过，活性污泥对低浓度砷的去除率明显高于对高浓度砷的去除率，这也说明污泥对砷的去除能力也是有限的。2.废水中镉的来源有哪些？其危害是什么？处理方法有哪些？镉是一种灰白色的金属，自然界中主要以二价形式存在。镉电镀可以为钢、铁等提供一种抗腐蚀性的保护层，具有吸附性好而且镀层均匀光洁等特点，因此工业上90%的镉用于电镀、颜料、塑料稳定剂、合金及电池等行业，含镉废水的来源还包括金属矿山的采选、冶炼、电解、农药、医药、油漆、合金、陶瓷与无机颜料制造、电镀、纺织印染等工业的生产过程中。镉会在人体的肾脏和骨骼内蓄积，引起肾功能衰竭、骨质软化等各种疾病。发生在日本富山的“骨痛病”事件就是当地铝厂将含镉废水排入水体，居民长期食用含镉大米、饮用含镉水，体内镉积累过多，引起肾功能失调、骨质中的钙被镉取代，使骨骼软化、骨折而造成的。镉还有致癌、致畸形、致突变的毒害作用。464 实用的含镉废水处理方法有氢氧化物或硫化物沉淀法、吸附法、离子交换法、氧化还原法、铁氧化体法、膜分离法和生化法等，对于高浓度或经过离子交换后浓缩的含镉废水，电解及蒸发回收法也是一种切实可行的方法。1.废水中镍的来源有哪些？其危害是什么？处理方法有哪些？镍是一种银白色的金属，有很好的延展性和高度磁性。废水中的镍主要以二价离子存在，比如说硫酸镍、硝酸镍以及与许多无机和有机络合物生成的镍盐。含镍废水的工业来源很多，其中主要是电镀业，此外，采矿、冶金、机器制造、化学、仪表、石油化工、纺织等工业，以及钢铁厂、铸铁厂、汽车和飞机制造业、印刷、墨水、陶瓷、玻璃等行业排放的废水中也含有镍。某些研究认为镍具有致癌性，对水生生物有明显的毒害作用，镍盐容易引起过敏性皮炎。自然地表水中的镍的浓度很低，一般只有1μg/L左右。如果水体中镍的含量增多，那一定是人为排放了含镍的污染源，比如含镍的工业废水或废渣。处理镍和镍合金的酸洗和电镀废水比其他金属的电镀废水要困难得多。处理含镍废水的方法有石灰沉淀或硫化物沉淀法、离子交换法、反渗透法、蒸发回收法等。2.废水中铍的来源有哪些？其危害是什么？铍是一种浅灰色的金属，具有很高的韧性和硬度。铍主要用于制造特种钢材及核动力工程和火箭的制造，在陶瓷工业、荧光灯制造、X射线管制造、飞机制造、无线电零件等生产过程中也有应用，因此这些工业排放的废水中就会含有一定数量的铍。铍及其化合物对人的毒性较大，特别是在实验动物上发现铍具有致癌性，致癌器官为骨。铍随灰尘进入肺部可引起气喘无力、上呼吸道发炎的严重疾病。铍浓度为10mg/L可使水的透明度降低，铍浓度为0.5～1.0mg/L可使水中的生物化学自净作用和微生物的繁殖产生强烈的抑制作用，铍浓度为0.01mg/L时可使水中的生化需氧量测定结果显著偏小。3.废水中银的来源有哪些？其危害是什么？处理方法有哪些？银是一种贵重金属，呈银白色。常见银盐中唯一可溶的是硝酸银，这也是废水中含银的主要成分。硝酸银广泛应用于无线电、化工、机器制造、陶瓷、照相、电镀、以及油墨制造等行业，含银废水的主要来源是电镀业和照相业。464 银是一种人体非必需的无益元素，银或银盐被人食用后，会在人的皮肤、眼睛及粘膜沉着，使这些部位产生一种永久性的、可怕的蓝灰色色变。由于银及其盐类具有很强的杀菌性，其痕量即足以阻止微生物的生长，且毒性比汞弱，故一直被看做是水的一种消毒剂。大量吞咽可溶性银盐，口腔内有刺激、疼痛感，甚至出现呕吐、强烈胃疼、出血性胃炎等症状，最终导致急性死亡。从废水中除去银的基本方法有沉淀法、离子交换法、还原取代法和电解回收法四种，吸附法、反渗透法和电渗析法也有被采用的。因为从废水回收银的经济价值较高，因此为了达到高回收率，常联合运用多种方法，比如含银较多的电镀废水可通过离子交换、蒸发或电解还原得到较完全的回收。1.废水中酚的来源有哪些？其危害是什么？处理方法有哪些？炼油、化工、炸药、树脂、焦化等行业会排放含酚废水，其中以土法炼焦排放的废水中含酚浓度最高；另外，机械维修、铸造、造纸、纺织、陶瓷、煤制气等行业也排放大量的含酚废水。酚的毒性较大，涉及水生生物的生长和繁殖，一般认为，多元酚的毒性比单元酚低。高浓度酚对农作物的危害作用表现在抑制光合作用和酶的活力、妨碍细胞功能、破坏植物生长素的形成等方面，而且会导致生物体内酚含量增加，进而影响产品的质量。酚的许多衍生物的嗅味阈值很低，例如人体对氯苯酚的嗅味感觉浓度只有0.1mg/L，一旦鱼类等食品被污染后很容易被人们觉察和厌弃。地表水中含有0.1～0.2mg/L的酚时，鱼类体内就会有明显的酚味，饮用水中酚浓度为0.002mg/L时，用氯消毒即可产生氯酚臭。因此，我国饮用水标准规定挥发酚含量不得超过0.002mg/L，渔业水质标准规定不得超过0.005mg/L，农灌用水标准规定不得超过1.0mg/L，污水综合排放标准规定不得超过0.5mg/L。高浓度（﹥500mg/L）含酚废水的处理方法有萃取、活性炭吸附和焚烧等方法，中浓度（5～500mg/L）含酚废水的处理方法有生物法、活性炭吸附法和化学氧化法等。在没有高浓度的其他有毒物质或预先脱除有毒物质的情况下，酚类化合物可以被经过驯化的微生物有效分解。因此，对于中浓度含酚废水来说，活性污泥法或生物膜法均是行之有效的手段。低浓度含酚废水也可用臭氧氧化或活性炭吸附等方法处理。挥发酚是容易被生物降解的有机物，有些污水（如炼油污水等）的主要污染物就是挥发酚，不仅可以采用生物法对其进行处理，而且在二级生物处理系统运转正常的情况下，二沉池出水的挥发酚含量是可以达到国家排放标准的。因此，在常规污水处理运行中，应重点监测排放口的挥发酚含量，如果超标准，则说明生物处理系统出现了问题或来水中的酚类化合物浓度过大，此时就需要调整进入生物处理系统的污水水质或其他参数。464 1.水中氰化物的形式有几种？水中氰化物包括无机氰化物和有机氰化物，无机氰化物又可分为简单氰化物和络合氰化物。常见的简单氰化物有氰化钾、氰化钠、氰化铵等，此类氰化物易溶于水，且毒性很大。络合氰化物有{Zn(CN)4}2-、{Cd(CN)4}2-、{Ag(CN)2}2-等，络合氰化物的毒性比简单氰化物小，但水中的大部分络合氰化物受pH值、水温和光照等影响，可以离解为简单的氰化物。自然水体中一般不含氰化物，水中氰化物的主要来源为工业污染，石油化工、农药、电镀、选矿等工业排放的污水中常含有上述两种形式的氰化物。2.废水中氰化物的来源有哪些？其危害是什么？处理方法有哪些？自然水体中一般不含氰化物，如果发现水体中存在氰化氢，那一定是人类活动所引起的，水中氰化物的主要来源为工业污染。氰化物和氰氢酸是广泛应用的工业原料，采矿提炼、摄影冲印、电镀、金属表面处理、焦炉、煤气、染料、制革、塑料、合成纤维及工业气体洗涤等行业都排放含氰废水。另外，石油的催化裂化和焦化过程也会排放含氰废水。其中，电镀工业是排放含氰废水最多的行业。氰化物是一种极毒物质，进入人体的胃中后，胃液的酸性条件会使氰化物能转变成氰化氢。氰化氢能与血红细胞中的细胞色素氧化酶相结合，从而使其功能受到抑制，造成细胞窒息和组织缺氧。氰化氢既可引起急性中毒，也能引起慢性中毒，一般认为口服氰化钾（钠）的致死量为0.2g。氰化物水质指标是一种毒理学指标，我国饮用水卫生标准规定不得超过0.05mg/L，渔业水质标准规定不得超过0.02mg/L，污水综合排放二级标准规定不得超过0.5mg/L。含有氰化物的废水具有异嗅，例如氰化钾在0.1～0.64mg/L时会使水呈苦杏仁嗅，浓度超过1mg/L会出现令人不愉快的麻醉性嗅味。氰化物在水中的变化性很大，与其化学形态、浓度、水温及其他化学成分的性质有关。如果污水呈酸性，而且进行充分的曝气，大部分氰化物可转变为氰氢酸挥发到大气中。含氰废水的处理原理是将氰化物氧化成毒性较低的氰酸盐，或完全氧化成二氧化碳和氮。常用的处理方法是氯氧化法、臭氧氧化法和电解氧化法。处理含氰污水时，通常加入一定量的氧化剂次氯酸钠，首先使其转化为氯化氰，再水解为氰酸盐，然后在碱性条件下被氧化成二氧化碳和氮，在酸性条件下转变为铵盐。过量的氰化物对活性污泥的毒害作用很大，但在不超过一定的浓度时，只要保证pH值﹥464 7、水温低于35oC和合理的曝气量，活性污泥中的微生物可以将氰化物氧化生成铵离子和碳酸根。1.废水中硫化物的来源有哪些？其危害是什么？炼油、纺织、印染、焦炭、煤气、纸浆、制革及多种化工原料的生产过程中都会排放含有硫化物的工业废水，含有硫酸盐的废水在厌氧条件下，也可以还原产生硫化物，成为含有硫化物的废水。含硫化物废水的处理方法有将硫化物转化为硫化盐进行絮凝沉淀和将硫化物转化为硫化氢（汽提）两类。由于H2S对甲烷菌具有很强的抑制作用和毒性，所以高浓度有机污水中如果含有硫酸盐，会因厌氧还原生成硫化物而对该污水的厌氧处理带来极为不利的影响，一般认为采用厌氧工艺时，水中硫化物的最大允许浓度为150mg/L。生活污水和其他含有含硫化合物的工业废水排入下水道后，由于受微生物作用会分解产生硫化物，其中所释放出的硫化氢是造成管道维修人员丧命的主要祸魁。硫化氢不仅可以直接腐蚀金属管道，而且它在污水管壁上能被微生物氧化成H2SO4，从而间接而严重地腐蚀水泥管道，所以硫化物含量较高的工业废水的排放都应采用耐腐蚀的塑料或玻璃钢材质的管道。水中硫化物浓度一旦超过0.5mg/L，就会带有令人厌恶的臭蛋气味，且具有腐蚀性。有机硫化物种类繁多，同样多具有难闻的臭气味，容易使人觉察。硫化物在一定条件下，可以释放出硫化氢气体，可以导致污水管道、污水池、地下泵房等处工作人员中毒，甚至死亡。硫化亚铁在空气中可以自燃，排放含硫废水的钢制管道和储存含硫废水的钢制容器，在每年的清理检修时，如果混入空气和一些可燃气体，就有可能引发爆炸和火灾。因此，由含硫废水引发的事故，在污水处理场占有较大比例。2.废水中氟化物的来源有哪些？其危害是什么？处理方法有哪些？含氟产品的制造、焦炭生产、电子元件生产、电镀、玻璃和硅酸盐生产、钢铁和铝的制造、金属加工、木材防腐及农药化肥生产等过程中，都会排放含有氟化物的工业废水。氟化物对于人类来说，具有自相矛盾的特性。氟是人体必需的微量元素之一，一个成人每天通过食物和饮水需要摄入2～3mg氟，其中饮水约占所需氟量的50%。如果摄入量过少，会导致龋齿病，使人的牙齿产生严重的黑色至棕色的斑点，甚至损害牙齿的构造，对婴幼儿影响尤甚；如果摄入量过多，会导致氟骨病。每天摄入20～80mg氟并持续10～20年，能使人的骨骼变形、骨质疏松发脆失去韧性，容易骨折、运动受阻。因此，许多国家把饮用水的氟含量标准定为1mg/L，在低氟水地区，需要在人们饮用水中加氟，并配合使用含氟化物的牙膏，而另外一些高氟区的人们需要对饮用水进行除氟化物处理，对含氟工业废水更要进行除氟处理。464 含氟化物废水的处理方法可分为沉淀法和吸附法两大类。沉淀法适于处理氟化物含量较高的工业废水，但沉淀法处理不彻底，往往需要二级处理，处理所需的化学药剂有石灰、明矾、白云石等。吸附法适于处理氟化物含量较低的工业废水或经沉淀处理处理后氟化物浓度仍旧不能符合有关规定的废水。1.植物营养性物质有哪些？其对环境或二级生物处理的影响有哪些？植物营养性物质是指硝酸盐、亚硝酸盐、铵盐、氨氮、有机氮化物及一些含磷化合物，主要来自生活污水和炼油、石油化工、化肥、食品等工业废水，植物营养性物质能为水生植物和藻类的生长提供其所需的主要营养元素N和P。近年来经常见诸报端的赤潮现象和水华现象即是海洋或湖泊中植物营养性物质含量过大，水体的富营养化导致其中藻类及其他浮游生物迅速繁殖而形成的。赤潮现象的结果便是水中的溶解氧含量降低，鱼类大量死亡。目前许多内陆湖泊日见萎缩，其原因之一就是水草等水生植物因富营养化而大量繁殖出现水华现象，水生植物死亡之后在湖底过量淤积变成有机污泥，随着有机淤泥的增多，湖泊的容积日渐减少，有机淤泥厌氧消化还会影响水生动物的生长。二级生物处理的过程就是设法为微生物提供其赖以生存的最佳条件（包括C、N、P、O等因素）使其分解消化水中的有机物，同时自身得到生长繁殖，再通过采取一些除磷、脱氮的措施使最终排水中的N、P达标。2.废水中有机氮和氨氮的来源有哪些？其危害是什么？处理方法有哪些？有机氮主要以蛋白质形式存在，还有尿素、胞壁酸、脂肪胺、尿酸和有机碱等含氨基和不含氨基的化合物，有些有机氮如果胶、甲壳质和季胺化合物等很难生物降解。生产这些有机氮或以这些有机氮为原料的工业排放的废水中会含有这些有机氮。钢铁、炼油、化肥、无机化工、铁合金、玻璃制造、肉类加工和饲料生产等行业排放含有氨氮的工业废水，皮革、动物排泻物等新鲜废水中氨氮初始含量并不高，但由于废水中有机氮的脱氨基反应，在废水贮存或在排水管道中驻留一段时间后，氨氮的浓度会迅速增加。工业废水中有机氮或氨氮浓度取决于原料的性质、采用的生产工艺、水的消耗量及水的重复利用率等多方面因素。氨氮是一种肥料，能被植物和微生物直接利用，但游离的NH3对鱼类有很强的毒性，不同鱼类的NH3致死浓度在0.2～464 2.0mg/L之间。有机氮在水中经微生物作用，可以分解转化成氨氮或硝酸盐，如果这一过程进行的较剧烈，促使氨氮和硝酸盐氮在水中过量积累，就会导致水中有毒物质增多、溶解氧降低。如果排入自然水体的污水中凯氏氮含量过大，就可能对鱼类生长造成威胁，同时还可能为水生植物（如各种藻类等）提供过多的营养物质，即为水体富营养化创造条件。对有机氮工业废水可采用生物法处理，在微生物去除有机碳的同时，通过生物同化及生物矿化作用将废水中的有机氮转化为氨氮。氨氮废水的处理方法有汽提、空气吹脱、离子交换、活性炭吸附、生物硝化和反硝化等。1.废水中硝酸盐氮和亚硝酸盐氮的来源有哪些？处理方法有哪些？化肥制造、钢铁生产、火药制造、饲料生产、肉类加工、电子元件及核燃料生产等工业排放的废水中含有高浓度的硝酸盐和亚硝酸盐。某些含有有机氮或氨氮的工业废水起初也许不含硝酸盐和亚硝酸盐，但对这些废水进行好氧生物处理时，就有可能转化成硝酸盐或亚硝酸盐。亚硝酸盐是氮循环的中间产物，在水中的稳定性很差，在有氧和微生物的作用下，可被氧化成硝酸盐，在缺氧或无氧条件下可以被还原为氨。因此，在清洁的水体中，亚硝酸盐的含量很低。含氮有机物无机化分解最终阶段的代表产物是硝酸盐，因此当水中的氮主要以硝酸盐形式为主时，可以表明水中含氮有机物含量已很少，水体已达到自净。如果水中含有较多的硝酸盐而又含其他各种含氮化合物时，表明水体的自净过程正在进行或水体正在受到硝酸盐废水的污染。同时测定水体中的氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮等三种无机氮，并结合有机氮和总氮的分析化验结果，可以分析水体受含氮化合物污染的程度和自净状况。同样可以利用这些氮化物的分析结果，判断污水处理的效果，指导调整脱氮工艺的运行。亚硝酸盐在胃里可与仲铵作用形成强致癌物亚硝铵，是人体健康的毒理学指标。硝酸盐在人体内可以还原为亚硝酸盐，所以饮用硝酸盐浓度较高的水，对人体健康也有危害。儿童饮用高硝酸盐含量的饮水，会使血液中变性血红蛋白增加而出现中毒。因此，国家有关标准对水体中硝酸盐浓度做了规定，其中饮用水卫生标准规定硝酸盐最高允许浓度为20mg/L（以N计），地表水质量标准（GB3838-2002）规定集中式生活饮用水地表水源地的硝酸盐最高允许浓度为10mg/L（以N计）。处理含硝酸盐或亚硝酸盐工业废水的常规方法是生物反硝化脱氮，对于少量的含硝酸盐或亚硝酸盐工业废水，还可以采用电渗析、反渗透、离子交换等方法。2.废水中磷酸盐和有机磷的来源有哪些？处理方法有哪些？464 磷是植物和动物生长的基本养料，并和氮一样是通过分解和光合作用来实现磷循环的。由于磷酸盐很容易被植物利用，并通过光合作用转化为蛋白质，所以正常地表水体中不会存在高浓度的磷。化肥、农药、人类粪便和食物残渣及含磷洗涤剂是地表水体含磷量增加的主要原因，也就是说，城市生活污水是增加地表水体含磷量的主要来源之一。普通生活污水中的含磷量为10～15mg/L，其中70%是可溶性的。工业循环冷却水处理系统和锅炉水处理系统磷肥厂等会排放含有磷酸盐的工业废水，有机磷农药生产过程中会排放出来含有有机磷的工业废水。有机磷化合物主要包括磷酸酯、亚磷酸酯、焦磷酸酯、次磷酸酯和磷酸胺等类型，有些有机磷化合物的毒性很大，如一些磷酸酯对神经系统有剧烈的毒害作用。有机磷化合物属于难生物降解物质，可以采用强氧化剂氧化法、水解法、吸附法等形式预处理后再用生物法处理。在含磷废水生物处理过程中，有机磷可以转化为正磷酸盐。然后可以和含磷酸盐废水一样利用化学法或A/O法、A2/O法、Phostrip法等生物除磷工艺流程实现最终排放废水的磷含量达标。1.废水中致病微生物的来源有哪些？其危害是什么？处理方法有哪些？一般认为废水中的致病微生物有细菌、病毒、立克次氏体、原生动物和真菌等五种，立克次氏体介于细菌和病毒之间，一些微生物学家把以致梅毒体为代表的致病螺旋体归纳为第六种致病微生物，而螺旋体介于细菌和原生动物之间。有些高于原生动物的微生物，如线虫也能致病。生活污水及屠宰、生物制品、医院、制革、洗毛等工业废水中常含有这些能传染各种疾病的致病微生物。这些污水乱排乱放污染环境后引发传染性疾病流行。历史上流行的瘟疫，有的就是水媒型传染病，比如说1991年秘鲁的霍乱大流行和1998年上海市的肝炎流行，都是由于水体被病原微生物污染而引起和爆发的。对致病病原体较为集中和含量较大的污水最好进行单独消毒处理，然后再和其他污水一起进行二级生化处理，这样可以减少消毒剂的消耗量。因为病原体在水中的存活时间较长，有的病毒和寄生虫卵用一般的消毒方法难以杀死。消毒杀菌的方法有氯、二氧化氯、臭氧等氧化法、石灰处理、紫外线照射、加热处理、超声波等，另外超滤处理也可以除去水中大部分的细菌。就细菌、病毒的去除而言，臭氧氧化、紫外线照射等方法效果很好，但处理后的水中没有类似余氯的剩余消毒剂，无法防止微生物的再繁殖，通常需要在处理后再补充加氯处理。2.热污染对环境或二级生物处理的影响有哪些？电厂、石油化工厂等工业生产过程中经常排放温度大于30o464 C的热水，如果直接排入水体将会使水体因温度升高而导致溶解氧含量降低，而水温升高又使水生生物的代谢速率增大，即形成一方面水中的溶解氧大量减少，另一方面水中生物需氧量加大，从而水生生物的正常生长活动产生不利影响，最终导致水体自净能力的降低和水质恶化。同时，水温的升高可以使水中某些毒物的毒性增强，比如水温升高10oC，同样含量的氰化钾对鱼类的毒害效应可增加2倍。另外水温的升高还可以使大部分物质在水中的溶解度增大，促使底泥中的某些污染物向水体转移。排入污水处理场，在冬季有利于提高二级生物处理系统的温度，使活性污泥的活性不因冬季气温低而降低太多；但在夏季气温较高时，若不采取适当降温措施，将会导致二级生物处理系统的温度过高，使活性污泥的活性降低，甚至于导致二级出水水质变差。1.废水中放射性同位素的来源有哪些？其危害是什么？处理方法有哪些？放射性同位素种类繁多，广泛应用于多个领域，放射性废水主要来自于核能工业、放射性同位素实验室、医院、自动化仪表、军事训练及一些工业生产过程。放射性废水可按其放射性水平分为高、中、低放射性废水三类。放射性废水由于其化学性质、放射性同位素组成、放射性强度的不同，处理方法也不相同。常见方法包括稀释法、放置衰减法、反渗透浓缩低放射性法、蒸发法、超滤法、混凝沉淀法、离子交换法、固化法等。对于低浓度的放射性废水，首先进行酸碱中和处理，然后通过活性污泥池、生物滤池、氧化塘等生物处理设施，利用微生物的激烈活动使废水得到净化。2.废水色度的来源有哪些？其危害是什么？处理方法有哪些？色度废水的主要来源是染料、纺织印染（有机染料）、造纸制浆（木质素）和制革（鞣酸）等，这些工业废水往往含有深度的、持久性的颜色。一般来说，水中难生物降解的色是无毒的，不会消耗水中的溶解氧，因此对污水的深度处理影响不大。但要维持水体中合适的溶解氧浓度和水中植物有效能进行光合作用，就要求入射光线的10%到达需要光合作用的深度。如果色度太高，就会影响射入光线的量，从而影响水中植物的光合作用，也就是说降低水中的溶解氧含量，进而影响鱼类等水生动物的生长。因而要求排入水体的废水色度一级标准必须达到50以下。由于一般的生物处理对色度无效，所以色度处理往往成为污水处理的一个难点，需要使用湿式氧化法等成本和技术要求较高的方法进行专门处理。464 普通沉淀和生物处理对以上工业废水的去除效果较差，用氯或臭氧氧化的方法除色效果较好，但氧化剂消耗量很大，因此造价昂贵。制浆废水的脱色方法有投加硫酸铝凝聚沉淀法、石灰凝聚沉淀法、聚合树脂分离法、电凝聚法等。染料、印染废水的呈色污染物成分复杂，很难用单一处理方法解决问题。染料、印染废水的脱色方法有生物法（如延时曝气活性污泥法和生物接触氧化、塔式生物滤池及生物转盘等生物膜法）、化学混凝分离法、活性炭法和电凝聚法等，有时要将上述方法联合处理，例如接触氧化-生物活性炭法、粉末炭活性污泥法等。近年来，湿式氧化法也已被用来处理含色废水。1.废水发泡的原因有哪些？泡是气体表面覆盖着薄的液体膜，因此，即使在纯水中激烈地通入空气，也会产生泡沫。用玻璃杯在压力很大的水龙头下接水，有时杯中水呈乳白色、过一会儿又变成无色，也是因为空气溶入水中形成了许多微小的气泡。但由于在上述情况下气泡表面的薄膜不稳定，所以泡沫就会很快消失。只有水中或多或少含有一些可以使薄膜稳定化的物质，泡就相对稳定，随之而来便产生发泡现象。可使薄膜稳定化的物质主要有以下几种：⑴表面活性剂：用于工业生产过程中的各种表面活性剂，是发泡的主要因素。表面活性剂的活性越高，则越容易发泡。表面活性剂的浓度越大，泡越难以消失。⑵表面活性物质：淀粉、蛋白质、蔗糖等虽然不象表面活性剂那样具有表面活性，但因为其分子中具有亲水基和亲油基，因此可以象表面活性剂那样在膜中定向，使膜稳定。⑶各种悬浮物质：有些悬浮物质单独存在，不会发泡，但如果混入因表面活性剂等产生的泡中，却可以使膜稳定，成为难以消失的泡。例如，造纸废水中的微细纸浆，食品废水中的淀粉、蛋白质、蔗糖类原料中的纤维质及废水处理中的活性污泥等，尤其是处理食品废水的曝气池活性污泥中的泡沫最难消失。⑷盐类：含有氯化钠、硫酸钠、硫酸铝等盐类的废水，单独存在时几乎不发泡，但和悬浮物质一样，有助于形成难以消失的泡。⑸温度：一般来说，混入表面活性剂的废水，温度越高，发泡量越大。而且发泡废水表面上的外部气温越低，泡越稳定，越难以消失。⑹pH值：通常情况下，pH值越高，泡越难以消失。2.发泡物质的来源有哪些？对污水处理系统的危害是什么？在纸浆、纤维、食品、发酵、合成橡胶（树脂）、涂料、石油工业等工业的生产过程中，因为原料和添加剂的性质等原因，不仅会因产生发泡现象影响生产，而且在处理含有这些原料和添加剂成分的这类工业废水时，会使废水处理设施（如曝气池和沉淀池）因泡沫现象而不能正常运转，同时，泡沫飞溅也会影响周围的环境。发泡对废水处理对曝气池和沉淀池产生的危害可以归纳如下：⑴464 曝气池：利用鼓风机或机械将空气中的氧向曝气池中废水和活性污泥的混合液传送，很容易产生大量的泡沫。在废水中使薄膜稳定化的上述物质含量达到一定程度后，泡沫就会越积越多，直至溢出曝气池，引起外部设备的污染、操作条件恶化和环境卫生变差等问题。残留在活性污泥混合液中的微细泡沫同时又是二沉池产生泡沫的直接原因。⑵沉淀池：从曝气池而来、已夹带微细泡沫的活性污泥混合液进入二沉池后，微细泡沫会使活性污泥上浮流出，积累一定量后，二沉池表面会积聚大量泡沫浮渣，不仅有碍观瞻，而且还会引起二沉池出水悬浮物超标，影响污水处理的效果。1.污水的臭味是哪些成分形成的？通常所说的污水臭味是由于污水中有机物的分解消耗氧量不能及时得到补偿而导致厌氧发酵而产生某些气体造成的，有鱼腥臭、氨臭、腐肉臭、腐蛋臭、粪臭等多种形式。废水中含有了一些有臭味的成分可以使污水具有特定的臭味，比如废水中存在H2S时，就会具有臭鸡蛋味，废水中微生物尤其是藻类的腐败变质会产生鱼腥臭味。另外，工业废水中含有某种有特殊臭味的挥发性有机物质也会使废水产生臭味，例如含有苯酚的废水就具有特殊的苯酚气味。第三章废水的一级处理1.什么是废水的一级处理？其作用是什么？一级处理是去除污水中影响二级生物处理正常运转的杂物的过程，主要包括去除污水中的漂浮物及悬浮状态的污染物、调整pH值和其他减轻污水的腐化程度及后处理工艺负荷的过程。一级处理是二级生物处理的预处理过程，只有一级处理出水水质符合要求，才能保证二级生物处理运行平稳，进而确保二级出水水质达标。针对不同污水中存在的不同污染物，应实施与之相对应的一级处理工艺。比如酸碱污水应当采取中和处理，含盐污水应当采取离子交换、电解或膜法处理，对超高浓度有机污水就应当采取萃取法处理。2.什么是格栅？其作用有哪些？格栅由一组平行的金属栅条制成，一般斜置于污水提升泵集水池之前的重力流来水主渠道上，用以阻挡截留污水中的呈悬浮或漂浮状态的大块固形物，如草木、塑料制品、纤维及其他生活垃圾，以防止阀门、管道、水泵、表曝机、吸泥管及其他后续处理设备堵塞或损坏。其基本结构示意见图3--1。464 图3--1格栅基本结构示意图一般来说，污水过栅越缓慢，拦污效果越好，但因过栅缓慢造成栅前渠道或栅下积砂而使过水断面缩小时，又会使流速变大。因此过栅流速的具体值应根据污水中污物的组成、含砂量及栅条间距等情况而定。比如有的污水中大粒径砂粒较多，即使将渠道内的水流速度控制在0.4m/s以上，仍会有泥砂在栅前渠道内沉积，而有的污水含砂粒径主要分布在0.1mm左右，在栅前渠道内水流速度为0.3m/s左右时，也不会出现积砂现象。1.格栅的主要工艺参数有哪些？格栅的主要工艺参数有栅距、过栅流速和水头损失。⑴栅距即相邻两根栅条间的距离，栅距大于40mm的为粗格栅，栅距在20～40mm之间的为中格栅，栅距小于20mm的为细格栅。⑵过栅流速是指污水流过栅条和格栅渠道的速度。过栅流速不能太大，否则有可能将本应拦截下来的软性杂物冲过去，过栅流速太小，又可能使污水中粒径较大的砂粒在栅前渠道中沉积下来。⑶污水过栅水头损失指的是格栅前后的水位差，它与过栅流速有关。如果过栅水头损失增大，说明过栅流速增大，此时有可能是过栅水量增加，更有可能是格栅局部被堵死，需要及时清理。如果过栅水头损失减少，说明过栅流速降低，需要注意采取措施防止栅前渠道内积砂。2.格栅选型应考虑哪些原则？格栅选型时应考虑的原则有：⑴格栅分人工格栅和机械格栅两种，为避免污染物对人体产生的毒害和减轻工人劳动强度、提高工作效率及实现自动控制，应尽可能采用机械格栅。污水中含有油类等可释放挥发性可燃性气体时，机械格栅的动力装置应有防爆设施。⑵要根据污水的水质特点如pH值的高低、固形物的大小等确定格栅的具体形式和材质。⑶大型污水处理厂一般要设置两道格栅和一道筛网，格栅栅条间距应根据污水的种类、流量、代表性杂物种类和尺寸大小等因素来确定，既满足水泵构造的要求，同时满足后续水处理构筑物和设备的要求。第一道使用粗格栅(50～100mm)或中格栅(20～40mm)，第二道使用中格栅或细格栅(4～10mm)，第三道为筛网(﹤4mm)。⑷常用格栅栅条断面形状有边长20mm正方形、直径20mm圆形、10mm×464 50mm矩形、一边半圆头的10mm×50mm矩形和两边半圆头的10mm×50mm矩形等5种。圆形栅条水力条件好、水流阻力小，但刚度较差、容易受外力变形。因此在没有特殊需要时最好采用矩形断面。⑸格栅一般安装在处理流程之首或泵站的进水口处，位属咽喉，为保证安全，要有备用单元或其他手段以保证在不停水情况下对格栅的检修。⑹为保护动力设备，机械格栅一般安装在通风良好的格栅间内，大中型格栅间要配置安装吊运设备，便于设备检修和栅渣的日常清除。1.格栅安装的基本要求有哪些？⑴格栅前的渠道应保持5m以上的直管段，渠道内的水流速度为0.4～0.9m/s，流过栅条的速度为0.6～1.0m/s。⑵放置格栅的渠道与栅前渠道的连接，应有一个小于20o的展开角。⑶格栅的安装角度，人工清渣时为45o～60o，机械清渣时多为70o～90o。⑷通过格栅的水头损失，一般为0.08～0.15m，因此，栅后渠道比栅前相应降低0.08～0.15m。⑸格栅有效过水面积是按设计流量下过栅流速0.6～1.0m/s计算而得的，但格栅总宽度不小于进水管渠宽度的1.2倍。⑹格栅上部必须设置栅顶工作平台，其高度高出栅前最高设计水位0.5m以上。工作台设栏杆等安全设施和冲洗设施，两侧平台过道应不小于0.7m，正面过道宽度在人工清渣时不应小于1.2m，机械清渣时不小于1.5m。2.栅条间距如何确定？当格栅设置在废水处理系统之前、采用机械除渣机清除栅渣时，栅条间距一般为16～25mm，而采用人工清除栅渣时，栅条间距一般为25～40mm。当格栅设置于水泵前，只需要将污水提升或排放时，栅条间距应满足水泵构造的要求，一般要小于水泵叶轮的最小间隙，与常用排水泵相匹配的栅条间距见表3--1。表3—1与常用排水泵相匹配的栅条间距格栅种类格栅间距/mm适用水泵型号细格栅≤151¼LP-6-2，1¾LP-6-3，4LP-7，4LP7-(409)≤202½PW，2½PWL中格栅≤2520Sh，24Sh≤404PW，4PWL，32Sh，14ZLB-70粗格栅50～706PWL，12PWL-7，12PWL-12，14PWL-12，20Z464 70～908PWL，10PWL，32PWL，28ZLB1.格栅运行管理的注意事项有哪些？⑴不管采用什么形式，操作人员都应该定时巡回检查，根据栅前和栅后的水位差变化或栅渣的数量，及时开启除渣机将栅渣清除。同时注意观察除渣机的运转情况，及时排除其出现的各种故障。⑵检查并调节栅前的流量调节阀门，保证过栅流量的均匀分布。同时利用投入工作的格栅台数将过栅流速控制在所要求的范围内。当发现过栅流速过高时，适当增加投入工作的格栅台数；当发现过栅流速偏低时，适当减少投入工作的格栅台数。⑶随着运行时间的延长，格栅前后的渠道内可能会积砂，应当定期检查清理积砂，分析产生积砂的原因，如果是渠道粗糙的原因，就应该及时修复。⑷经常测定每日栅渣的数量，摸索出一天、一月或一年中什么时候栅渣量多，以利于提高操作效率，并通过栅渣量的变化判断格栅运转是否正常。⑸栅渣中往往夹带许多挥发性油类等有机物，堆积后能够产生异味，因此要及时清运栅渣，并经常保持格栅间的通风透气。2.筛网过滤的作用是什么？某些工业废水中经常含有纤维状的长、软性悬浮或漂浮物，这些污染物或因尺寸太小、或因质地柔软细长能钻过格栅的空隙。这些悬浮物如果不能有效去除，可能会缠绕在泵或表曝机的叶轮上，影响泵或表曝机的效率。对一些含有这样漂浮物的特殊工业废水可利用筛网进行预处理，方法是使污水先经过格栅截留大尺寸杂物后用筛网过滤，或直接经过筛网过滤。筛网孔眼通常小于4mm，一般为0.15～1.0mm。由于孔眼细小，当用于城市污水处理时，其去除BOD5的效果相当于初沉池。3.筛网过滤分为几种形式？从结构上看，筛网是穿孔金属板或金属格网，要根据被去除漂浮物的性质和尺寸确定筛网孔眼的大小。根据其孔眼的大小，可分为粗滤机和微滤机；依照安装形式的不同，筛网可分为固定式、转动式和电动回转式三种。⑴固定式筛网：固定式筛网的型式为防堵楔形格网，大小为0.25～1.5mm，可以根据处理废水的水质特点，在筛网的栅条上再覆以16～100目的不锈钢丝网或尼龙网。固定式筛网处理城市污水时，水力负荷一般为每米筛宽承受污水36～144m3/h，可去除其中悬浮固体5%～25%，过水的水头损失为1.2m～2.3m。464 固定式筛网特点是筛网固定安装，进水从高处沿筛网宽度均匀分布过滤。滤后水流入筛网后面的出水箱，再由出水管排出；固体杂物沿筛面下滑落入渣槽，然后用螺旋输送机或皮带输送机送走。常用固定式筛网根据构造形式分为固定平面式和固定曲面式，其示意图分别见图3--2和图3--3。图3--2固定平面式筛网示意图图3--3固定曲面式筛网示意图⑵转动式筛网：转动式筛网有水力旋转筛网和转筒筛两种。水力旋转网呈圆台形，污水以一定的流速从小端进入，水的冲击力和重力作用使筛体旋转，水流在从小端向大端的流动过程中得到过滤，杂质从大端落入渣槽，这种筛网常用于印染、纺织废水的处理，以清除其中的毛类及纤维类杂物。转筒筛呈圆筒状，其工作原理见图3—4。含有纤维类悬浮杂质的污水进入缓慢旋转的网筒内，经筒形筛过滤后的出水与水平旋转轴呈垂直方向通过筛网，拦截了水中悬浮杂物的筛网随转筒旋转，被截留的悬浮杂质和筛网一起运动到水面以上后，被冲洗水冲到安装在筒形筛网中心的渣槽或皮带输送机再被传送到外部。转筒式筛网可用于纺织、印染、皮革和屠宰的工业废水的处理，这些废水中常夹带大量4～200mm的纤维类杂物，普通的格栅、筛网不容易将这些杂物截留去除，而转筒式筛网可以有效地清除。图3--4转动式筛网示意图⑶电动回转式：电动回转式一般安装在压力管道上，筛孔直径为5μm～5mm。孔眼小，截留悬浮物多，清洗次数也会增加。因此电动回转式筛网一般用在悬浮物含量不大的场合，比如代替滤池用在深度处理系统或在超滤、电渗析或反渗透等膜处理工艺前作为保安预处理工艺。1.筛网运行管理的注意事项有哪些？筛网的运行管理应注意以下事项：⑴筛网总是处于干湿交替状态，故其材质必须耐腐蚀。⑵为消除油脂对筛网孔眼的堵塞，要根据具体情况，随时用蒸汽或热水及时冲洗筛网。⑶筛网得以正常运转的关键是将被截留的悬浮杂质及时清理排出，使筛网及时恢复工作状态。464 ⑷如果自动除渣情况不理想，就要求操作工在巡检时，及时将堵塞筛网孔眼的杂物人工清理掉。1.什么是沉砂池？沉砂池在废水处理系统中的作用有哪些？沉砂池是采用物理法将砂粒从污水中沉淀分离出来的一个预处理单元，其作用是从污水中分离出相对密度大于1.5且粒径为0.2mm以上的颗粒物质，主要包括无机性的砂粒、砾石和少量密度较大的有机性颗粒如果核皮、种籽等。沉砂池一般设在提升设备和处理设施之前，以保护水泵和管道免受磨损，防止后续构筑物的堵塞和污泥处理构筑物容积的缩小，同时可以减少活性污泥中无机物成份，提高活性污泥的活性。2.沉砂池的类型有哪些？其适用范围及优缺点如何？常见的沉砂池有平流沉砂池、竖流沉砂池、曝气沉砂池和旋流沉砂池等型式，各自优缺点、适用条件及排砂方式见表3—2。其中应用较多的是平流沉砂池、曝气沉砂池和旋流沉砂池。表3--2常用沉砂池的特点池型优点缺点排砂方式适用条件平流式1、构造简单，水流平稳2、沉砂效果好3、施工方便1、占地面积较大2、采用多斗排泥时，每个泥斗需单独设排泥管，排泥操作复杂1、重力斗式排砂2、空气提升器排砂3、螺旋提升器排砂适用于大、中、小各种类型的污水处理场曝气式1、泥砂中有机物含量少2、对小粒径砂粒去除效率高3、可去除部分CODCr需要曝气，消耗一定动力1、重力斗式排砂2、链条带式刮砂机排砂适用于处理有机物含量多、水量较大且多变的污水处理场旋流式1、自动化程度高2、池容小、效率高，受水流量的影响较小1、消耗自来水2、机械部分多、维修量大空气提砂、无轴螺旋式砂水分离器适用于大、中、小各种类型的污水处理场竖流式1、排砂方式简单2、占地面积较小1、池深较大，施工困难2、对冲击负荷适应能力差3、池径不宜太大，否则布水不均1、重力斗式排砂2、中心传动刮砂机排砂3、水射器排砂适用于处理水量不大的小型污水处理场竖流式沉砂池的进水自上而下，由中心管进入池内，无机颗粒在重力的作用下沉于池底。这种沉砂池受水流的影响大、工作状态不稳定，处理效果较差，实际应用较少。3.什么是平流式沉砂池？平流式沉砂池实际上是一个比入流渠道和出流渠道宽而深的渠道，当污水流过时，由于过水断面增大，水流速度下降，废水中夹带的无机颗粒在重力的作用下下沉，从而达到分离水中无机颗粒的目的。464 平流沉砂池内的水流速度过大或过小都会影响沉砂效果，废水流量的波动会改变已建成沉砂池内的水流速度，工程上需要采用多格并联方式，实际操作时根据进水水量的变化调整运行的沉砂池格数。1.平流式沉砂池基本要求有哪些？平流式沉砂池的基本要求主要有以下几项：⑴以初期雨水、冲洗地面水和生活污水为主的污水应设置沉砂池，进水端一般设置间距为20～25mm的细格栅，并有消能和整流设施。⑵沉砂池的格数应为2个以上，且是并联运行。当污水水量较少时，部分工作、其余备用。⑶废水在池内的最大流速一般为0.3m/s，最小为0.15m/s。最大流量时，污水在沉砂池内的停留时间不少于30s，一般应为30～60s。⑷池底坡度为0.01～0.02，有效水深一般不大于1.2m，通常为0.25～1.0m，每格宽度应大于0.6m，超高不能小于0.3m。⑸应尽量使用机械方法除砂，当采用重力排砂时，排砂斗斗壁与水平面的角度应不小于55o。排砂管的管径应不小于DN200，长度应尽可能短，控制阀门应尽可能设在靠近砂斗的位置，这样可使排砂管排砂畅通且易于维护管理。⑹尽量避免有机物与砂粒一同沉淀，以防沉砂池或储砂池因有机物腐败发臭而影响周围环境。2.什么是曝气沉砂池？普通沉砂池的最大缺点就是在其截留的沉砂中夹杂有一些有机物，这些有机物的存在，使沉砂易于腐败发臭，夏季气温较高时尤甚，这样对沉砂的处理和周围环境产生不利影响。普通沉砂池的另一缺点是对有机物包裹的砂粒截留效果较差。曝气沉砂池是在长方形水池的一侧通入空气，使污水旋流运动，流速从周边到中心逐渐减小，砂粒在池底的集砂槽中与水分离，污水中的有机物和从砂粒上冲刷下来的污泥仍呈悬浮状态，随着水流进入后面的处理构筑物。曝气沉砂池的基本构造见图3--5。图3--5曝气沉砂池构造示意图曝气沉砂池的优点是除砂效率稳定，受进水流量变化的影响较小。水力旋转作用使砂粒与有机物分离效果较好，从曝气沉砂池排464 出的沉砂中，有机物只占5%左右，长期搁置也不会腐败发臭。曝气沉砂过程的同时，还能起到气浮油脂并吹脱挥发性有机物的作用和预曝气充氧并氧化部分有机物的作用。1.曝气沉砂池的基本要求有哪些？曝气沉砂池的基本数据主要有以下几项：⑴停留时间1～3min，若兼有预曝气的作用，可延长池身，使停留时间达到15～30min。⑵污水在曝气沉砂池过水断面周边最大的旋流速度为0.25～0.3m/s，在池内水平前进的流速为0.08～0.12m/s。⑶有效水深2～4m，宽深比为1～1.5。如果考虑预曝气的作用，可将过水断面增大为原来的3～4倍。⑷曝气沉砂池进气管上要有调节阀门，使用的空气扩散管安装在池体的一侧，扩散管距池底0.6～0.9m，曝气管上的曝气孔孔径为2.5～6mm，曝气量一般为为每m3污水0.2m3空气或曝气强度为3～5m3空气/(m2∙h)。⑸为防止水流短路，进水方向应与水在沉砂池内的旋转方向一致，出水口应设在旋流水流的中心部位，出水方向与进水方向垂直，并设置挡板诱导水流。⑹曝气沉砂池的形状以不产生偏流和死角为原则，因此，为改进除砂效果、降低曝气量，应在集砂槽附近安装纵向挡板，若池长较大，还应在沉砂池内设置横向挡板。2.曝气沉砂池运行管理的注意事项有哪些？曝气沉砂池的运行操作主要是控制污水在池中的旋流速度和旋转圈数。旋流速度与砂粒粒径有关，污水中的砂粒粒径越小，要求的旋流速度越大。但旋流速度也不能太大，否则有可能将已沉下的砂粒重新泛起。而曝气沉砂池中的实际旋流速度与曝气沉砂池的几何尺寸、扩散器的安装位置和强度等因素有关。旋转圈数与除砂效率相关，旋转圈数越多，除砂效率越高。要去除直径为0.2mm的砂粒，通常需要维持0.3m/s的旋转速度，在池中至少旋转3圈。在实际运行中可以通过调整曝气强度来改变旋流速度和旋转圈数，保证达到稳定的除砂效率。当进入曝气沉砂池的污水量增大时，水平流速也会加大，此时可通过提高曝气强度来提高旋流速度和维持旋转圈数不变。464 沉砂量取决于进水的水质，运行人员必须认真摸索和总结砂量的变化规律，及时将沉砂排放出去。排砂间隔时间太长会堵卡排砂管和刮砂机械，而排砂间隔时间太短又会使排砂数量增大、含水率增高，从而增加后续处理的难度。曝气沉砂池的曝气作用常常会使池面上积聚一些有机浮渣，也要及时清除，以免重新进入水中随水流进入后续生物处理系统，增加后续处理的负荷。1.什么是沉淀池？沉淀池是利用重力沉降作用将密度比水大的悬浮颗粒从水中去除的处理构筑物，是废水处理中应用最广泛的处理单元之一，可用于废水的处理、生物处理的后处理以及深度处理。在沉砂池应用沉淀原理可以去除水中的无机杂质，在初沉池应用沉淀原理可以去除水中的悬浮物和其他固体物，在二沉池应用沉淀原理可以去除生物处理出水中的活性污泥，在浓缩池应用沉淀原理分离污泥中的水份、使污泥得到浓缩，在深度处理领域对二沉池出水加絮凝剂混凝反应后应用沉淀原理可以去除水中的悬浮物。沉淀池包括进水区、沉淀区、缓冲区、污泥区和出水区五个部分。进水区和出水区的作用是使水流均匀地流过沉淀池，避免短流和减少紊流对沉淀产生的不利影响，同时减少死水区、提高沉淀池的容积利用率；沉淀区也称澄清区，即沉淀池的工作区，是可沉淀颗粒与废水分离的区域；污泥区是污泥贮存、浓缩和排出的区域；缓冲区则是分隔沉淀区和污泥区的水层区域，保证已经沉淀的颗粒不因水流搅动而再行浮起。2.沉淀池的原理是什么？沉淀池是利用水流中悬浮杂质颗粒向下沉淀速度大于水流向上流动速度、或向下沉淀时间小于水流流出沉淀池的时间时能与水流分离的原理实现水的净化。理想沉淀池的处理效率只与表面负荷有关，即与沉淀池的表面积有关，而与沉淀池的深度无关，池深只与污泥贮存的时间和数量及防止污泥受到冲刷等因素有关。而在实际连续运行的沉淀池中，由于水流从出水堰顶溢流会带来水流的上升流速，因此沉淀速度小于上升流速的颗粒会随水流走，沉淀速度等于上升流速的颗粒会悬浮在池中，只有沉淀速度大于上升流速的颗粒才会在池中沉淀下去。而沉淀颗粒在沉淀池中沉淀到池底的时间与水流在沉淀池的水力停留时间有关，即与池体的深度有关。理论上讲，池体越浅，颗粒越容易到达池底，这正是斜管或斜板沉淀池等浅层沉淀池的理论依据所在。为了使沉淀池中略大于上升流速的颗粒沉淀下去和防止已沉淀下去的污泥受到进水水流的扰动而重新浮起，因而在沉淀区和污泥贮存区之间留有缓冲区，使这些沉淀池中略大于上升流速的颗粒或重新浮起的颗粒之间相互接触后，再次沉淀下去。3.常用沉淀池的类型有哪些？各自的优缺点和适用条件是什么？按水流方向划分，沉淀池可分为平流式、辐流式和竖流式三种，还有根据“浅层理论”464 发展出来的斜板（管）沉淀池。各自的优缺点和适用范围见表3—3。表3—3常用沉淀池的性能比较池型优点缺点适用范围平流式⑴沉淀效果好⑵对冲击负荷和温度变化的适应能力较强⑶施工简易、造价较低⑴配水不易均匀，排泥连续性差⑵采用多斗排泥时，每个泥斗需要单独设排泥管，操作量大；采用链条式刮泥机排泥时，水下构件易腐蚀⑴适用于地下水位高及地质条件较差的地区⑵适用于大、中、小型污水处理场辐流式⑴采用定型机械排泥，设备管理方便⑵运行效果稳定⑴机械排泥设备复杂⑵对施工质量要求高⑴适用于地下水位高的地区⑵适用于大、中型污水处理场竖流式⑴排泥方便，管理简单⑵占地面积小⑴池深较大，施工困难，造价较高⑵对冲击负荷和温度变化的适应能力较差⑶池径不能过大，否则布水不均适用于小型污水处理场斜板式⑴水力负荷高、效率高⑵停留时间短、占地面积小⑴构造复杂、易堵塞、须定期更换斜板(管)⑵固体负荷不易过大，耐冲击负荷能力较差，需要表面冲洗设备⑴适用于中、小型污水处理场⑵可用于已有沉淀池的挖潜改造1.什么是沉淀池的水力负荷？沉淀池的水力负荷也就是沉淀池的表面水力负荷，即沉淀池单位时间内单位面积所承受的水量，单位是m3/(m2∙h)。根据表面水力负荷可以设计和确定沉淀池澄清区的面积和有效水深。沉淀池的水面上升流速和其水力负荷在数值上是相同的，但两者的单位和意义不同，上升流速的单位是m/h。比如说在竖流式沉淀池中，只有沉降速度大于沉淀池水面上升流速的杂质颗粒才能在沉淀池中沉淀去除，而沉降速度等于或小于沉淀池水面上升流速的杂质颗粒会随水流溢流出去；而在平流式沉淀池中，部分沉降速度小于沉淀池水面上升流速的杂质颗粒也会被沉淀去除。2.什么是沉淀池的固体通量？沉淀池的固体通量也叫固体表面负荷，即沉淀池单位时间内单位面积所承受的固体质量，单位是kg/(m2∙h)。固体通量是初次沉淀池和二次沉淀池的关键运行控制指标，污泥浓缩池也利用固体通量作为控制运行的重要参数。3.设置沉淀池的一般要求有哪些？⑴464 沉淀池的个数或分格数一般不少于2个，为使每个池子的入流量均等，要在入流口处设置调节阀，以便调整流量。池子的超高不能小于0.3m，缓冲层为0.3m～0.5m。⑵一般沉淀池的停留时间不能小于1h，有效水深多为2～4m（辐流式沉淀池指周边水深），当表面负荷一定时，有效水深与沉淀时间之比也为定值。⑶沉淀池采用机械方式排泥时，可以间歇排泥或连续排泥。不用机械排泥时，应每日排泥，初沉池的静水头不应小于1.5m，二沉池的静水头，生物膜法后不应小于1.2m，活性污泥法后不应小于0.9m。⑷采用多斗排泥时，每个泥斗均应设单独的排泥管和阀门，排泥管的直径不能小于200mm。污泥斗的斜壁与水平面的倾角，采用方斗时不能小于60o，采用圆斗时不能小于55o。⑸当采用重力排泥时，污泥斗的排泥管一般采用铸铁管，其下端伸入斗内，顶端敞口伸出水面，以便于疏通，在水面以下1.5～2.0m处，由排泥管接出水平排泥管，污泥借静水压力由此管排出池外。⑹使用穿孔排泥管排泥时，排泥管长度应在15m以内，排泥管管径150～200mm，孔径15～25mm，孔眼内流速4～5m/s，孔眼总面积与管截面积的比值为0.6～0.8，孔眼向下成45o～60o交错排列。为防止排泥管堵塞，应设压力水冲洗管，根据堵塞情况及时疏通。⑺进水管有压力时，应设置配水井，进水管由配水井池壁接入，且应将进水管的进口弯头朝向井底。沉淀池进、出水区均应设置整流设施，同时具备刮渣设施。⑻沉淀池的出水整流措施通常为溢流式集水槽，出水堰可用三角堰、孔眼等形式，普遍采用的是直角锯齿形三角堰，堰口齿深通常为50mm，齿距为200mm左右，正常水面应当位于齿高的1/2处。堰口设置可调式堰板上下移动机构，在必要时可以调整。⑼沉淀池最大出水负荷，初沉池不宜大于2.9L/(s∙m)，二沉池不宜大于1.7L/(s∙m)。在出水堰前必须设置收集与排除浮渣的措施，如果使用机械排泥，排渣和排泥可以综合考虑。1.平流式沉淀池的基本要求有哪些？平流式沉淀池表面形状一般为长方形，水流在进水区经过消能和整流进入沉淀区后，缓慢水平流动，水中可沉悬浮物逐渐沉向池底，沉淀区出水溢过堰口，通过出水槽排出池外。平流式沉淀池基本要求如下：⑴平流式沉淀池的长度多为30～50m，池宽多为5～10m，沉淀区有效水深一般不超过3m，多为2.5～3.0m。为保证水流在池内的均匀分布，一般长宽比不小于4:1，长深比为8～12。464 ⑵采用机械刮泥时，在沉淀池的进水端设有污泥斗，池底的纵向污泥斗坡度不能小于0.01，一般为0.01～0.02。刮泥机的行进速度不能大于1.2m/min，一般为0.6～0.9m/min。⑶平流式沉淀池作为初沉池时，表面负荷为1～3m3/(m2∙h)，最大水平流速为7mm/s；作为二沉池时，最大水平流速为5mm/s。⑷入口要有整流措施，常用的入流方式有溢流堰-穿孔整流墙（板）式、底孔入流-挡板组合式、淹没孔入流-挡板组合式和淹没孔入流-穿孔整流墙（板）组合式等四种。使用穿孔整流墙（板）式时，整流墙上的开孔总面积为过水断面的6%～20%，孔口处流速为0.15～0.2m/s，孔口应当做成渐扩形状。⑸在进出口处均应设置挡板，高出水面0.1～0.15m。进口处挡板淹没深度不应小于0.25m，一般为0.5～1.0m；出口处挡板淹没深度一般为0.3～0.4m。进口处挡板距进水口0.5～1.0m，出口处挡板距出水堰板0.25～0.5m。⑹平流式沉淀池容积较小时，可使用穿孔管排泥。穿孔管大多布置在集泥斗内，也可布置在水平池底上。沉淀池采用多斗排泥时，泥斗平面呈方形或近于方形的矩形，排数一般不能超过两排。大型平流式沉淀池一般都设置刮泥机，将池底污泥从出水端刮向进水端的污泥斗，同时将浮渣刮向出水端的集渣槽。⑺平流式沉淀池非机械排泥时缓冲层高度为0.5m，使用机械排泥时缓冲层上缘宜高出刮泥板0.3m。1.竖流式沉淀池的基本要求有哪些？竖流式沉淀池池体为圆形或方形，污水从中心管的进口进入池中，通过反射板的拦阻向四周分布于整个水平断面上，缓慢向上流动。沉降速度大于水流上升速度的悬浮颗粒下沉到污泥斗中，上清液则由池顶四周的出水堰口溢流到池外。竖流式沉淀池基本要求如下：⑴为保证池内水流的自下而上垂直流动、防止水流呈辐流状态，圆池的直径或方池的边长与沉淀区有效水深的比值一般不大于3，池子的直径一般为4.0～7.0m，最大不超过10m。圆池直径或正方形池边长D≦7m时，沉淀出水沿周边流出；≧7m时，应增加辐射式集水支渠。⑵水流在竖流式沉淀池内的上升流速为0.5～1.0mm/s，沉淀时间为1～1.5h。中心管内的流速一般应大于100mm/s，其下出口处设有喇叭口和反射板。反射板板底距泥面至少0.3m，喇叭口直径及高度均为中心管直径的1.35倍，反射板直径为喇叭口直径的1.3倍，反射板表面与水平面的倾角为17o。464 ⑶喇叭口下沿距反射板表面的缝隙高度为0.25～0.50m，作为初沉池时缝隙中的水流速度应不大于30mm/s，作为二沉池时缝隙中的水流速度应不大于20mm/s。⑷锥形贮泥斗的倾角为45o～60o，排泥管直径不能小于200mm，排泥管口与池底的距离小于0.2m，敞口的排泥管上端超出水面不能小于0.4m。浮渣挡板淹没深度0.3～0.4m，高出水面0.1～0.25m，距集水槽0.25～0.50m。1.什么是辐流式沉淀池？辐流式沉淀池内水流的流态为辐流形，因此，污水由中心或周边进入沉淀池。中心进水辐流式沉淀池的进水管悬吊在桥架下或埋设在池体底板混凝土中，污水首先进入池体的中心管内，然后在进入沉淀池时，经过中心管周围的整流板整流后均匀地向四周辐射流动，上清液经过设在沉淀池四周的出水堰溢流而出，污泥沉降到池底，由刮泥机或刮吸泥机刮到沉淀池中心的集泥斗，再用重力或泵抽吸排出。周边进水辐流式沉淀池进水渠布置在沉淀池四周，上清液经过设在沉淀池四周或中间的出水堰溢流而出，污泥的排出方式与中心进水辐流式沉淀池相同。2.辐流式沉淀池的基本要求有哪些？辐流式沉淀池基本要求如下：⑴圆池的直径或方池的边长与有效水深的比值一般采用6～12，池子的直径一般不小于16m，最大可达100m。池底坡度一般为0.05～0.10。⑵通常采用机械刮泥，再用空气提升或静水头排泥；当池径小于20m时，也可采用斗式集泥（一般为四斗）。污泥可用压缩空气提升或用机械泵（潜污泵、螺旋泵等）提升排出，也可以利用静水头将污泥输送到下一级处理系统。⑶进、出水的布置方式有中心进水周边出水、周边进水中心出水和周边进水周边出水三种形式。⑷当池径小于20m时，一般采用中心传动的刮泥机，其驱动装置设在池子中心走道板上。当池径大于20m时，一般采用周边传动的刮泥机，其驱动装置设在桁架的外缘。⑸刮泥机的旋转速度一般为1～3r/h，外周刮泥板的线速度不能超过3m/min，通常采用1.5m/min。⑹出水堰前应设置浮渣挡板，浮渣用装在刮泥机桁架一侧的浮渣刮板收集。⑺周边进水的辐流式沉淀池效率较高，与中心进水、周边出水的辐流式沉淀池相比，表面负荷可提高1倍左右。464 1.什么是斜板（管）沉淀池？斜板（管）沉淀池是根据“浅层沉淀”原理，在沉淀池中加设斜板或蜂窝斜管，以提高沉淀效率的一种沉淀池。按水流与污泥的相对运动方向划分，斜板（管）沉淀池有异向流、同向流和侧向流等三种形式，污水处理中主要采用升流式异向流斜板（管）沉淀池。斜板（管）沉淀池具有沉淀效率高、停留时间短、占地少等优点，常应用于城市污水的初沉池和小流量工业废水的隔油等预处理过程，其处理效果稳定，维护工作量也不大。很少应用于污水处理的二沉池工艺中，因为经过生物处理的混合液中固体含量较大，使用斜板（管）沉淀池处理时耐冲击负荷能力较差，效果不稳定；而且由于混合液溶解氧含量大，斜板（管）上容易滋生藻类形成生物膜，运行一段时间后可能堵塞斜板（管）的过水面积，清理起来非常困难。斜板（管）沉淀池的表面负荷比普通沉淀池大约高一倍，因此在需要挖掘原有沉淀池潜力或需要压缩沉淀池占地时，可以采用斜板（管）沉淀池。2.斜板（管）沉淀池的基本要求有哪些？常用斜板（管）沉淀池的进水从斜板（管）层的下部进入后，由下向上流经斜板（管），悬浮颗粒沉降在斜板（管）底面，在积聚到一定程度后自行下滑至集泥斗由穿孔管排出池外，上清液则在沉淀池水面由穿孔管收集或由三角堰溢流而出。斜板（管）沉淀池基本要求如下：⑴斜板垂直净距一般采用80～120mm，斜管孔径一般为50～80mm。斜板（管）长度一般为1.0～1.2m，倾角一般为60o。斜板（管）上部水深和底部缓冲层高度一般都是0.5～1.0m。⑵斜板上端应向沉淀池进水端方向倾斜安装。为防止水流短路，在池壁与斜板的间隙处应装设阻流挡板。⑶进水方式一般设置配水整流布水装置，常用的有穿孔配水板和缝隙配水板等，整流配水孔流速一般低于0.15m/s。出水方式一般采用在池面上设置多条集水槽的方式，集水槽的集水方式为孔眼式或三角堰式。⑷斜板（管）沉淀池一般采用集泥斗收集污泥后靠重力排泥，每日排泥1～2次，或根据具体情况增加排泥的频率，甚至连续排泥。⑸初沉池水力停留时间一般不超过30min，二沉池一般不超过60min。⑹464 斜板（管）沉淀池必须设置冲洗斜板（管）的设施，冲洗可以在检修或临时停运时放空沉淀池，用高压水对斜板（管）内积存的污泥彻底冲刷和清洗，防止污泥堵塞斜板（管）、影响沉淀效果。⑺升流式斜板（管）沉淀池的表面负荷一般为3～6m3/(m2∙h)，比普通沉淀池的设计表面负荷高约一倍，池内水力停留时间一般为30～60min。1.什么是废水处理系统的初次沉淀池？其作用是什么？按照在污水处理流程中所处的位置，沉淀池可分为初次沉淀池和二次沉淀池两种。初次沉淀池一般设置在污水处理厂的沉砂池之后、曝气池之前，二次沉淀池设置在曝气池之后、深度处理或排放之前。初沉池是一级污水处理厂的主体处理构筑物，或作为二级污水处理厂的预处理构筑物设在生物处理构筑物的前面。处理的对象是污水中的悬浮物质，约可去除40%～55%，同时可去除部分BOD5，约可去除20%～30%（主要是悬浮性BOD5），可改善生物处理构筑物运行条件并降低其BOD5负荷。初沉池的主要作用就是去除污水中密度较大的固体悬浮颗粒，以减轻生物处理的有机负荷，提高活性污泥中微生物的活性。污水经过格栅截留大块的漂浮物和悬浮物，并经过沉砂池去除密度大于1.5的悬浮颗粒后，仍存在许多密度稍小或颗粒尺寸较小的悬浮颗粒，这些颗粒的成分以有机物为主。如果含有这些物质的污水直接进入生物处理系统，会增加曝气池的容积负荷和有机负荷，甚至影响微生物对有机物的氧化分解和硝化的效果，影响二沉池出水水质。初沉池用于处理城市污水时，沉淀时间一般为1.5～2h，对进水中BOD5的去除率可以达到20%～30%，对悬浮物SS的去除率可以达到50%以上。2.初次沉淀池运行管理的注意事项有哪些？⑴根据初沉池的形式及刮泥机的形式，确定刮泥方式、刮泥周期的长短。避免沉积污泥停留时间过长造成浮泥，或刮泥过于频繁或刮泥太快扰动已沉下的污泥。⑵初沉池一般采用间歇排泥，因此最好实现自动控制；无法实现自控时，要注意总结经验并根据经验人工掌握好排泥次数和排泥时间。当初沉池采用连续排泥时，应注意观察排泥的流量和排放污泥的颜色，使排泥浓度符合工艺要求。⑶巡检时注意观察各池的出水量是否均匀，还要观察出水堰出流是否均匀，堰口是否被浮渣封堵，并及时调整或修复。⑷464 巡检时注意观察浮渣斗中的浮渣是否能顺利排出，浮渣刮板与浮渣斗挡板配合是否适当，并及时调整或修复。⑸巡检时注意辨听刮泥、刮渣、排泥设备是否有异常声音，同时检查其是否有部件松动等，并及时调整或修复。⑹排泥管道至少每月冲洗一次，防止泥沙、油脂等在管道内尤其是阀门处造成淤塞，冬季还应当增加冲洗次数。定期（一般每年一次）将初沉池排空，进行彻底清理检查。⑺按规定对初沉池的常规监测项目进行及时分析化验，尤其是SS等重要项目要及时比较，确定SS去除率是否正常，如果下降就应采取必要的整改措施。⑻初沉池的常规监测项目：进出水的水温、pH值、CODCr、BOD5、TS、SS及排泥的含固率和挥发性固体含量等。1.初次沉淀池出水含有细小悬浮颗粒的原因有哪些？如何解决？为充分发挥初沉池的作用，许多污水处理厂的剩余污泥都从初沉池集中排放，即将二级生物处理系统剩余污泥也排放到初沉池的进水管渠中。因此，初沉池出水中带有细小悬浮颗粒的原因主要有：水力负荷冲击或长期超负荷；因为水短流而减少了停留时间，以致絮体在沉降下去之前即随水流进入出水堰；曝气池活性污泥过度曝气，使污泥自身氧化而解体；进水中增加了某些难沉淀污染物颗粒。与以上原因对应的解决办法有：增设调节池，均匀分配进水水力负荷；调整进水、出水配水设施的不均匀性，减轻冲击负荷的影响，克服短流现象；调整曝气池的运行参数，以改善污泥絮凝性能，如营养盐缺乏时及时补充，泥龄过长造成污泥老化时应缩短泥龄，过度曝气时应调整曝气量；投加絮凝剂，改善某些难沉淀悬浮颗粒的沉降性能；使消化池、浓缩池上清液的均匀进入初沉池，消除其负面影响；使二沉池剩余污泥均匀进入初沉池，消除剩余污泥回流带来的负面影响。2.为什么必须在废水处理系统中设置均质调节池？一般工业企业排出的废水，水质、水量、酸碱度或温度等指标往往会随排水时间而大幅度波动，这种变化对污水处理设施的运行，特别是生物处理设施正常发挥其净化功能是非常不利的，甚至使其遭到彻底的破坏。因此，对于综合污水处理场，由于排来的污水不止一种，而它们的水质水量又是经常性变化的，设置均质调节池是非常必要的。464 均质调节池的作用是克服污水排放的不均匀性，均衡调节污水的水质、水量、水温的变化，储存盈余、补充短缺，使生物处理设施的进水量均匀，从而降低污水的不一致性对后续二级生物处理设施的冲击性影响。此外，酸性废水和碱性废水还可以在调节池内互相进行中和处理。1.废水处理系统中设置均质调节池的目的是什么？废水处理系统中设置均质调节池的目的，主要有以下内容：⑴使间歇生产的工厂在停止生产时，仍能向生物处理系统继续输入废水，维持生物处理系统连续稳定地运行；⑵提高对有机负荷的缓冲能力，防止生物处理系统有机负荷的急剧变化；⑶对来水进行均质，防止高浓度有毒物质进入生物处理系统；⑷控制pH值的大幅度波动，减少中和过程中酸或碱的消耗量；⑸避免进入一级处理装置的流量波动，使药剂投加等过程的自动化操作能够顺利进行；⑹没有生物处理场的工厂设置均质池，可以控制向市政系统的废水排放，以缓解废水负荷分布的变化。2.均质调节池的类型有哪些？均质调节池的主要作用是污水处理设施进水水质和水量的波动，其型式和容量大小与废水排放的类型、特征和后续污水处理系统的要求有关。根据作用的不同，均质调节池可分为以下几类：⑴均量池：常用的均量池实际上是一种变水位的贮水池，废水以平均流量进入后续污水处理系统，多余的水量排入贮水池，在来水量低于平均流量时再回流到泵的集水井。均量池适用于两班生产而污水处理场需要24h连续运行的情况。⑵均质池：最常见的均质池为异程式均质池，结合进出水槽的合理布置，使进入均质池的前后时程的水流得以混合，取得随机均质的效果。有时还设置搅拌装置，促进混合均匀。异程式均质池水位固定，因此只能均质，不能均量。⑶均化池：均化池结合了均量池和均质池的做法，既能均量又能均质，一般也要在池中设置搅拌装置。⑷间歇式均化池：当水量较小时，可以设间歇贮水、间歇运行的均化池。间歇均化池为多个或一池多格，交替使用，池中设搅拌装置。间歇均化池效果可靠，但不适合于大流量的污水。⑸464 事故调节池：为了防止水质出现恶性事故，有破坏污水处理厂正常运行的可能时，设置所谓事故池，贮留事故出水，这是变相的均化池。事故池的进水阀门必须和排水系统连锁，实现自动控制，否则无法及时发现事故。事故池平时必须保持空池状态。1.均质调节池的混合方式有哪些？为保证调节的作用，进入均质调节池的污水通常要进行混合。常用的混合方法有：⑴水泵强制循环：在池底均匀布设穿孔管，水泵压水管与穿孔管相连，压力水在池内释放产生搅动作用。此法不需要在池内安装特殊的机械设备，简单易行，混合完全，但动力消耗量较大。⑵空气搅拌：空气搅拌是在池底设穿孔管或螺旋曝气器等设施，压缩空气通过穿孔管或螺旋曝气器对池内水流产生搅拌作用。这种搅拌方式效果较好，能够防止水中悬浮物的沉积，动力消耗也较少。⑶机械搅拌：机械搅拌是在池内安装机械搅拌设备，如桨式、推进式、涡流式、泵式等，这些设备常年浸泡在水中，容易腐蚀损坏，维修保养工作量大。⑷穿孔导流槽引水：穿孔导流槽引水是通过合理布置出水槽的位置或出水方式，实现对水质和水量的均化调节，几乎不需要消耗动力，但会出现水中杂质在池中积累的现象，而且池体结构也较为复杂。2.均质调节池的空气搅拌混合方式有什么特点？空气搅拌不仅起到混合均化的作用，还具有预曝气的功能。空气混合与曝气可以防止水中固体物质在池中沉降下来和出现厌氧的情况，还可以使废水中的还原性物质被氧化，吹脱去除挥发性物质，使废水的BOD5值下降，改进初沉效果和减轻曝气池负荷。空气搅拌的缺点是能使废水中的挥发性物质散逸到空气中，产生一些气味，有时需要在池顶安装收集排放这些气体的装置。均质调节池中采用穿孔曝气管搅拌时，曝气强度一般为2～3m3/(m∙h)或5～6m3/(m2∙h)，当进水中悬浮物的含量为200mg/L时，保持悬浮状态所需动力为4～8W/(m3废水)。为使废水保持好氧状态，所需空气量平均为0.6～0.9m3/(m3∙h)。空气搅拌时，布气管常年淹没在水中，使用普通碳钢管材容易腐蚀损坏，必须使用玻璃钢、ABS塑料等耐腐蚀材质，安装要求较高。3.设置均质调节池的基本要求有哪些？均质调节池的基本要求如下：⑴464 为使均质调节池出水水质均匀和避免其中污染物沉淀，均质调节池内应设搅拌、混合装置。可以采用水泵循环搅拌、空气搅拌、射流搅拌、机械搅拌等方式，其中空气搅拌因简单易行和效果好而被广泛应用，空气搅拌强度一般为5～6m3/(m2∙h)。⑵停留时间根据污水水质成份、浓度、水量大小及变化情况而定，一般按水量计为10～24小时，特殊情况可延长到5天。调节池还可以起到储存事故排水的作用，若以事故池作用为主，则平时要尽量保持低水位。⑶以均化水质为目的的均质调节池一般串联在污水处理主流程内，水量调节池可串联在主流程内，也可以并联在辅助流程内。⑷均质调节池池深不宜太浅，有效水深一般为2～5m；为保证运行安全，均质调节池要有溢流口和排泥放空口。⑸废水中如果有发泡物质，应设置消泡设施；如果废水中含有挥发性气体或有机物，应当加盖密闭，并设置排风系统定时或连续将挥发出来的有害气体（搅拌时产生的更多）高空排放。1.什么是事故池？其在废水处理系统中的作用有哪些？事故池是均质调节池的一种类型，许多化工、石化等排放高浓度废水的工厂污水处理厂都设置事故池，因为这些工厂在生产出现事故后，在退料过程中部分废料会掺入排水系统，恢复生产前往往还需要对生产装置进行酸洗或碱洗，所以会在短时间内排出大量浓度极高而且pH值波动很大的有机废水。这样的废水如果直接进入污水处理系统，对正在运行的生物处理系统的影响和平时所说的冲击负荷相比要大得多，往往是致命的和不可挽救的。为了避免生产事故排放废水对污水处理系统的影响，许多专门的工业废水处理场都设置了容积很大的事故池，用于贮存事故排水。在生产恢复正常且污水处理系统没有受到影响的情况下，再逐渐将事故池中积存的高浓度废水连续或间断地以较小的流量引入到生物处理系统中。因此，事故池一般设置在污水处理系统主流程之外、和生产废水排放管道相连接，有的事故池有效容积在10000m3以上。为发挥其应有的作用，事故池平时必须保持空池状态，因此利用率较低。另外事故池的进水必须和生产废水排放系统的在线水质分析设施连锁，实现自动控制，当水质在线分析仪发现生产废水水质发生突变时，能够自动将高浓度事故排水及时切入事故池。否则，如果没有及时发现生产废水水质突变的手段，等污水处理系统已经有被冲击的迹象时再采取措施，活性污泥往往已经受到了严重的伤害。2.什么是隔油池？其基本要求有哪些？464 隔油池的作用是利用自然上浮法分离、去除含油废水中可浮性油类物质的构筑物。隔油池能去除污水中处于漂浮和粗分散状态的密度小于1.0的石油类物质，而对处于乳化、溶解及细分散状态的油类几乎不起作用。其基本要求如下：⑴隔油池必须同时具备收油和排泥措施。⑵隔油池应密闭或加活动盖板，以防止油气对环境的污染和火灾事故的发生，同时可以起到防雨和保温的作用。⑶寒冷地区的隔油池应采取有效的保温防寒措施，以防止污油凝固。为确保污油流动顺畅，可在集油管及污油输送管下设热源为蒸汽的加热器。⑷隔油池四周一定范围内要确定为禁火区，并配备足够的消防器材和其他消防手段。隔油池内防火一般采用蒸汽，通常是在池顶盖以下200mm处沿池壁设一圈蒸汽消防管道。⑸隔油池附近要有蒸汽管道接头，以便接通临时蒸汽扑灭火灾，或在冬季气温低时因污油凝固引起管道堵塞或池壁等处粘挂污油时清理管道或去污。1.常用隔油池的类型有哪些？其各自适用范围及优缺点如何？常用隔油池的型式有平流式和斜板式两种，也有在平流隔油池内安装斜板，即成为具有平流式和斜板式双重优点的组合式隔油池。常用隔油池的特点和主要理论数据分别见表3--4和表3--5。表3--4常用隔油池的比较池型优点缺点适用条件平流式1、耐冲击负荷2、施工简单1、布水不均匀2、采用刮油刮泥机操作复杂3、不能连续排泥操作量大适用于各种规模的含油污水处理场斜板式1、水力负荷高2、占地面积少1、斜板易堵需增加表面冲洗系统2、不宜作为初次隔油设施适用于各种规模的含油污水处理场组合式1、耐冲击负荷2、占地面积少1、池子深度不同，施工难度大2、操作复杂适用于对水质要求较高的含油污水处理场表3--5常用隔油池的主要理论数据表序号平流隔油池斜板隔油池1进水pH值6.5～8.5进水pH值6.5～8.52去除油粒粒径≥150μm去除油粒粒径≥60μm3停留时间1.5～2h停留时间5～30min4水平流速10mm/s板间流速3～7mm/s5集泥斗按含水率99%、8h沉渣计板间水力条件Re＜500，Fr＞10-56集油管管径为200～300mm，最多串联4根板体倾斜角≥45o7池体长宽比≥4，深宽比为0.3～0.5，超高＞0.4m板体材料疏油、耐腐蚀、光洁度好464 8刮油泥速度0.3～1.2m/min刮油泥速度0.3～1.2m/min9排泥阀直径≥200mm，端头设压力水冲泥管排泥阀直径≥200mm，端头设压力水冲泥管10自流进水使水流平稳自流进水使水流平稳11寒冷地区池内要设加热设施寒冷地区池内要设加热设施12池顶要设阻燃盖板和蒸汽消防设施池顶要设阻燃盖板和蒸汽消防设施13池体数≥2个，并能单独工作池体数≥2个，并能单独工作1.什么是平流隔油池？装有链条板式刮油刮泥机的平流隔油池基本构造见图3--6。图3--6平流隔油池构造示意图普通平流隔油池与平流沉淀池相似，废水从池的一端进入，从另一端流出，由于池内水平流速较低，进水中密度小于1.0的轻油滴在浮力的作用下上浮，并积聚在池的表面，通过设在池面的集油管和刮油机收集浮油；相对密度大于1.0的油滴随悬浮物下沉到池底，通过刮泥机排到收泥斗后定期排放。通常可将废水含油量从400～1000mg/L降到150mg/L以下，除油效率为70%以上，所去除油粒最小直径为100～150μm。2.设置平流隔油池的基本要求有哪些？平流隔油池的基本要求有以下几点：⑴池数一般不少于2个，池深1.5～2.0m，超高不小于0.4m，单格池宽一般不大于6m，每单格的长宽比不小于4，工作水深与每格宽度之比不小于0.4，池内流速一般为2～5mm/s，水力停留时间为1.5～2.0h。⑵使用链条板式刮渣刮油机时，在池面上将浮油推向平流隔油池的末端，而将下沉的池底污泥刮向进水端的泥斗。池底应保持0.01～0.02的坡度，贮泥斗深度为0.5m、底宽不小于0.4m、侧面倾角为45o～60o，刮板的移动速度不大于2m/s。⑶平流隔油池的进水端要有不少于2m的富余长度作为稳定水流的进水段，该段与池主体宽深相同，并设消能、整流设施，以尽可能降低流速和稳定水流。⑷为提高出水水质、降低出水中的含油量，平流隔油池的出水端也要有不少于2m的富余长度来保持分离段的水力条件，该段与池主体宽深相同，并分成两格、每格长度均为1m左右，且设固定式或可调式堰板，出水堰板沿长度方向出水量必须均匀。⑸平流隔油池的进水端一般采用穿孔墙进水，溢流堰出水。3.什么是斜板隔油池？根据浅层464 理论发展而来的斜板隔油池，是一种异向流分离装置，其水流方向与油珠运动方向相反。废水沿板面向下流动，从出水堰排出。水中密度小于1.0的油珠沿板的下表面向上流动，然后用集油管汇集排出。水中其他相对密度大于1.0的悬浮颗粒沉降到斜板上表面，再沿着斜板滑落到池底部经穿孔排泥管排出。目前，斜板隔油池所用斜板可以选用定型聚酯玻璃钢波纹斜板产品，根据不同的处理水量来确定斜板体块数。实践表明，斜板隔油池所需的停留时间约为30min，仅为平流隔油池的1/2～1/4。斜板隔油池可以去除油滴的最小直径为60μm。1.设置斜板隔油池的基本要求有哪些？斜板隔油池的基本要求如下：⑴斜板隔油池的表面水力负荷为0.6～0.8m3/(m2.h)。⑵斜板体的倾角要在45o以上，斜板之间的净距离一般为40mm。为避免油珠或油泥粘挂在斜板上，斜板的材质必须具有不粘油的特点，同时要耐腐蚀和光洁度好。⑶布水板与斜板体断面的平行距离为200mm。布水板过水通道为孔状时，孔径一般为12mm，孔隙率为3%～4%，孔眼流速为17mm/s。布水板过水通道为栅条状时，过水栅条宽20mm，间距30mm。⑷为保证斜板体过水的畅通性和除油效果，要在斜板体出水端200～500mm处设置斜板体清污器。清污动力可采用压缩空气或压力为0.3MPa的蒸汽，根据斜板体积污多少随时进行清污。2.隔油池的收油方式有哪些？隔油池隔出的浮油必须及时排出隔油池，这样才能保证隔油池的隔油效果。通常是在隔油池浮油积聚到一定程度后，利用收油装置将其引入集油池集中处理。隔油池的收油装置一般采取以下三种形式：⑴固定式集油管收油固定式集油管设在隔油池的出水口附近，其中心线标高一般在设计水位以下60mm，距池顶高度要超过500mm。固定式集油管一般由直径为300mm的钢管制成，由蜗轮蜗杆作为传动系统，既可顺时针转动也可以逆时针转动，但转动范围要注意不超过40o。集油管收油开口弧长为集油管横断面60o所对应的弧长，平时切口向上，当浮油达到一定厚度时，集油管绕轴线转动，使切口浸入水面浮油层之下，然后浮油溢入集油管并沿集油管流到集油池。小型隔油池通常采用这种方式收油。⑵移动式收油装置收油464 当隔油池面积较大且无刮油设施时，可根据浮油的漂浮和分布情况，使用移动式收油装置灵活地移动收油，而且移动式收油装置的出油堰标高可以根据具体情况随时调整。移动式收油装置使用疏水亲油性质的吸油带在水中运转，将浮油带出水面后，进入移动式收油装置的挤压板把油挤到集油槽内，吸油带再进入池中吸取浮油。⑶自动收油罩收油隔油池分离段没有集油管或集油管效果不好时，可安装自动收油罩收油。要根据回收油品的性质和对其含水率的要求等因素，综合考虑出油堰口标高和自动收油罩的安装位置。⑷刮油机刮油大型隔油池通常使用刮油机将浮油刮到集油管，刮油机的形式和气浮池刮渣机相同，有时和刮泥同时进行成为刮油刮泥机。平流式隔油池刮油刮泥机设置在分离段，刮油刮泥机将浮油和沉泥分别刮到出水端和进水端，因此需要整池安装。斜板隔油池则只在分离段设刮油机，其排泥一般采用斗式重力排泥。1.隔油池的排泥方式有哪些？隔油池的排泥方式有以下几种：⑴小型隔油池多采用泥斗排泥，每个泥斗要单独设排泥阀和排泥管，泥斗倾角为45o～60o，排泥管直径不能小于DN200mm。当排泥管出口不是自然跌落排泥，而是采用静水压力排泥时，静水压头要大于1.5m，否则会排泥不畅。⑵隔油池采用刮油刮泥机机械排泥时，池底要有坡向泥斗的1%～2%的坡度。⑶刮油刮泥机的运行速度要控制在0.3～1.2m/min之间，刮板探入水面的深度为50～70mm。刮油刮泥机应当振动较小、翻板灵活，刮油不留死角。⑷刮油刮泥机多采用链条板式，如果泥量较少，可以只考虑刮油。常用链条式刮油刮泥机具体性能见表3--6。表3--6链条板式刮油刮泥机主要性能表刮油机刮油机刮油刮泥机隔油池规格/m温度/oC操作方式长×宽=20×45＜50连续运行长×宽=3.6×2.4＜50连续运行长×宽=30×45＜50每4小时至少运行一次刮板规格/mm刮板块数刮板移动速度/mm.s-1减速机型号电机功率/kw传动链条型号3660×120×890.016XWED0.55-63-1/10030.6TG381×1-921640×120×820.0155XWED0.55-63-1/10030.420A-1×964440×150×20140.016XWED1.5-841.5单排套筒滚子链464 传动链条规格/mm牵引链条种类牵引链条规格/mm38.10×22.23×25.30片式牵引链150×300×2931.75×19.05×18.9片式牵引链150×33×2445×27×27200×44×441.粗粒化（聚结）除油法的原理是什么？粗粒化（聚结）除油法的原理是利用油和水对聚结材料表面亲和力相差悬殊的特性，当含油污水流过时，微小油粒被吸附在聚结材料表面或孔隙内，随着被吸附油粒的数量增多，微小油粒在聚结材料表面逐渐结成油膜，油膜达到一定厚度后，变形成足以从水相分离上升的较大油珠。有关研究表明，能够进行聚结处理的乳化油珠最小粒径为5～10μm。油珠粒径越大，油水相间的界面张力越大，越有利于附聚；提高含油水中无机盐的含量，可使表面张力增大，而含油废水的碱性增强和表面活性物质增多，将有碍于乳化油珠的聚结。粗粒化（聚结）除油一般设置在隔油池后，代替气浮法除油过程。2.选择聚结材料的基本要求有哪些？选择聚结材料时，首先要考虑其物理性能，然后还要用待处理的含油污水进行试验考证后再确定。表3--7列出了常用聚结材料的物理性能，表3--8列出了表面性质不同的聚结材料的除油结果。表3--7常用聚结材料的物理性能材料名称润湿角密度/kg∙L-1润湿角测定条件聚丙烯无烟煤陶粒石英砂蛇文石7o38/13o18/72o42/99o30/72o9/0.911.601.502.662.521、水温44oC2、介质为净化后含油污水3、润湿剂为原油表3--8表面性质不同的聚结材料的除油结果粒状材料纤维材料原水/mg∙L-1出水/mg∙L-1原水/mg∙L-1出水/mg∙L-1亲油材料亲水材料亲油材料亲水材料最大值最小值平均值306.48121866316.975520.8297931518958741075378效率/%92.290.551.048.3选择聚结材料的基本要求可归纳如下：①耐油性能好，不能被所除油溶解或溶涨；②尽可能选用亲油疏水材料；③具有一定机械强度，不易磨损；④再生冲洗方便简单，不易板结成团。⑤使用颗粒材料时，粒径为3～5mm。464 1.使用聚结材料的注意事项有哪些？聚结材料都具有疏水性，不论其疏油还是亲油，只要粒径合适，都能取得较好的聚结性能。若聚结材料具有亲油性，当含油污水流经聚结材料的堆积床时，分散在水中的微小乳化油粒就会被吸附在材料表面，小油粒聚结成较大油珠后，在浮力作用下上升分离。若聚结材料具有疏油性，当含油污水流经聚结材料的堆积床时，乳化油粒在聚结材料之间的微小且方向多变的空隙内运动时，多个微小乳化油粒可通过相互接触而聚结成能靠浮力上升分离的大油珠。聚结材料不同，聚结效果也会有所差异。同一种聚结材料，改变其外形或改变其表面疏水性质，都会影响其聚结性能。因此选择聚结材料时，一般要针对某种含油污水进行可聚结性试验和聚结除油试验。根据试验结果，确定使用何种聚结材料和确定聚结床层的高度和通水倍数，根据通水倍数确定聚结床层的工作周期。2.常用粗粒化（聚结）除油装置的结构是怎样的？粗粒化（聚结）除油装置由聚结段和除油段两部分组成，根据这两段的组合形式可将粗粒化（聚结）除油装置分为合建式和分建式两种，常用的是合建承压式粗粒化（聚结）除油装置（示意图见图3--7）。图3--7常用聚结除油装置示意图在一定程度上，粗粒化（聚结）除油装置和过滤工艺的承压滤池有许多相似之处。从下而上由承托垫层、承托垫、聚结材料层、承压层构成，水流方向多为反向流，聚结床工作周期结束后的清洗采用气水联合冲洗。常使用级配卵石做为承托垫层，卵石级配见表3--9。管理方法和注意事项等与承压滤池也基本相同。表3--9垫层卵石级配表层状粒径/mm厚度/mm上中下总厚16～328～164～8100100100300承托垫一般由钢制格栅和不锈钢丝网组成，其作用是承托聚结材料层、承压层等部分的重量。钢制格栅的间距要比粒状聚结材料的上限尺寸大1～2mm，而不锈钢丝网的孔眼要比粒状聚结材料的下限尺寸略小，以防聚结材料漏失。464 当使用密度小于1.0的聚结材料时，在聚结材料的顶部也要设置钢制格栅、不锈钢丝网及压网卵石层以防清洗时跑料。常用压网卵石粒径为16～32mm，厚度0.3m。钢制格栅、不锈钢丝网的选择原则与承托垫一样。1.气浮法的原理是什么？气浮法也称为浮选法，其原理是设法使水中产生大量的微细气泡，从而形成水、气及被去除物质的三相混合体，在界面张力、气泡上升浮力和静水压力差等多种力的共同作用下，促使微细气泡粘附在被去除的杂质颗粒上后，因粘合体密度小于水而上浮到水面，从而使水中杂质被分离去除。气浮过程包括气泡产生、气泡与固体或液体颗粒附着及上浮分离等步骤组成，因此实现气浮分离的必要条件有两个：①必须向水中提供足够数量的微小气泡，气泡的直径越小越好，常用的理想气泡尺寸是15～30μm；②必须使杂质颗粒呈悬浮状态而且具有疏水性。影响气浮效果的因素有四个：①微气泡的尺寸，决定于溶气方式和释放器的构造；②气固比，决定于向水中释放的空气量；③进水浓度、工作压力和上浮分离时间；④脱稳和破乳药剂的种类、投加量和混凝反应时间。在气浮的过程中，需要形成大量微细而均匀的气泡作为载体与被浮物质相互粘附。气泡量越多则气泡与污染物质接触、粘附的机会也越多，有利于提高气浮的效果。同时为防止气泡在上升过程中相互合并成为大气泡，还必须使气泡保持一定程度的稳定性，为此废水中最好含有一定浓度的表面活性剂。表面活性物质虽然具有使微细油珠乳化稳定的不利作用，但同时又具有防止微细气泡合并和促进气泡在水中弥散的有利作用。因此，当废水中的含油量较少时，其中含有适量的表面活性剂可以提高气浮效果；但当表面活性物质数量超过一定限度后，可以引起严重的乳化现象，此时尽管气泡形成得很好，但气浮除油的效果却很低。2.含油废水的脱稳和破乳的方法有哪些？由于废水中含有某些表面活性物质能够减小水的表面张力，会使部分油以乳化状态稳定地存在于水中，而普通的隔油池和气浮法对乳化油的去除效果几乎接近于零。含有乳化油的废水进入曝气池后对微生物的不利影响很大，尤其是进入纯氧曝气系统还会带来可能引起可燃气体超标的问题。防止含油废水乳化的方法有四种：⑴防止表面活性物质及砂土之类的固体颗粒混入含油废水中，比如对碱渣和含碱废水中的脂肪酸钠盐等物质进行充分回收处理，尽量减少进入废水的表面活性物质数量。⑵464 向废水中投加电解质，达到压缩双电层和电中和的目的，促使已经乳化的微细油珠互相凝聚。例如加酸使废水的pH值降低到3～4，可以产生强烈的凝聚现象。⑶投加硫酸铝、氯化铁等无机絮凝剂，既可压缩油珠的双电层，又可起到使废水中其他杂质颗粒凝聚的作用，这些无机絮凝剂的投加量一般比混凝沉淀处理时的投加量要少一些。当含油废水中含有硫化物时，不宜使用铁盐絮凝剂，否则会因生成硫化铁而影响破乳效果。⑷当含油废水中含有脂肪酸钠盐而引起乳化时，可以向废水中投加石灰，使钠皂转化为疏水性的钙皂，以促进微细油珠的相互凝聚。1.气浮法的特点有哪些？与重力沉淀法相比较，气浮法具有以下特点：⑴不仅对于难以用沉淀法处理的废水中的污染物可以有较好的去除效果，而且对于能用沉淀法处理的废水中的污染物往往也能取得较好的去除效果。⑵气浮池的表面负荷有可能超过12m3/(m2∙h)，水流在池中的停留时间只需要10～20min，而池深只需要2m左右，因此占地面积只有沉淀法的1/2～1/8，池容积只有沉淀法的1/4～1/8。⑶浮渣含水率较低，一般在96%以下，比沉淀法产生同样干重污泥的体积少2～10倍，简化了污泥处置过程、节省了污泥处置费用，而且气浮表面除渣比沉淀池底排泥更方便。⑷气浮池除了具有去除悬浮物的作用以外，还可以起到预曝气、脱色、降低CODCr等作用，出水和浮渣中都含有一定量的氧，有利于后续处理，泥渣不易腐败变质。⑸气浮法所用药剂比沉淀法要少，使用絮凝剂为脱稳剂时，药剂的投加方法与混凝处理工艺基本相同，所不同的是气浮法不需要形成尺寸很大的矾花，因而所需反应时间较短。但气浮法电耗较大，一般电耗为0.02～0.04kWh/m3。⑹气浮法所用的释放器容易堵塞，室外设置的气浮池浮渣受风雨的影响很大，在风雨较大时，浮渣会被打碎重新回到水中。2.气浮法在废水处理系统中的作用是什么？气浮法的传统用途是用来去除污水中处于乳化状态的油或密度接近于水的微细悬浮颗粒状杂质。为促进气泡与颗粒状杂质的粘附和使颗粒杂质结成尺寸适当的较大颗粒，一般要在形成微细气泡之前，在污水中投加药剂进行混凝处理或加入破乳剂破坏水中乳化态油分的稳定性。464 气浮法通常作为对含油污水隔油后的补充处理，即为二级生物处理之前的预处理。隔油池出水一般仍含有50～150mg/L的乳化油，经过一级气浮法处理，可将含油量降到30mg/L左右，再经过二级气浮法处理，出水含油量可达10mg/L以下。气浮法对电镀废水、印染废水、造纸废水、制革废水等工业废水的处理中也都有成功的应用。污水中固体颗粒粒度很细小，颗粒本身及其形成的絮体密度接近或低于水、很难用沉淀法实现固液分离时，可以利用气浮法。当用地受到限制或需要得到比重力沉淀更高的水力负荷或固体负荷时，也可以使用气浮法代替沉淀法。另外，气浮法可以有效地用于活性污泥的浓缩，有的气浮法以去除污水中的悬浮杂质为主要目的，或是作为二级生物处理的预处理、保证生物处理进水水质的相对稳定，或是放在二级生物处理之后作为二级生物处理的深度处理、确保排放出水水质符合有关标准的要求。1.常用气浮法有哪些？气浮法按产生气泡方式可分为细碎空气气浮法、电解气浮法、压力溶气气浮法三种，其中压力溶气气浮法又分为全溶气式、部分溶气式及部分回流溶气式。最常用的气浮法是部分回流压力溶气气浮法和喷射气浮法，表3--10对以上两种常用气浮法用于除油时的运行参数进行了比较。序号项目部分回流压力溶气气浮法喷射气浮法1进水水质pH=6.5～8.5，含油量＜100mg/lpH=6.5～8.5，含油量＜100mg/l2加药量聚铝15～25mg/l，聚铁10～20mg/l聚铝25～35mg/l，聚铁20～40mg/l3混凝方式管道混合、机械混合或水力混合管道混合4溶气方式溶气罐喷射器5气泡粒径30～100μm30～500μm6气浮分离池停留时间40～60min，长宽比=3左右停留时间40～60min，长宽比=3左右7刮渣机链条链板式或桥式逆刮链条链板式或桥式逆刮8出水堰活动调节堰或薄壁堰活动调节堰或薄壁堰表3--10常用气浮法的运行参数从表3—10可以看出，部分回流压力溶气气浮法和喷射气浮法的运行参数大部分相同，不同之处是部分回流压力溶气气浮法的气泡直径较小，喷射气浮法的混凝剂投加量较大。2.什么是细碎空气气浮法？其有哪些特点？细碎空气气浮法是靠机械细碎空气的方法。一般使用高速旋转叶轮产生的离心力产生的真空负压状态将空气吸入，在叶轮的搅动下，空气被粉碎成为微细的气泡而扩散于水中，气泡由池底向水面上升并粘附水中的悬浮物一起带至水面。464 细碎空气气浮法的优点是设备结构简单，维修量较小，其缺点是叶轮的机械剪切力不能把空气粉碎得很充分，产生的气泡较大，气泡直径可达1mm左右。这样在供气量一定的条件下，气泡的表面积小，而且由于气泡直径大、运动速度快，与废水中杂质颗粒接触的时间短，不易与细小颗粒或絮凝体相吸附，同时水流的机械剪切力反而可能将加药后形成的絮体打碎。因此细碎空气气浮法不适用于处理含细小颗粒与絮体的废水，可用于含有大油滴的含油废水。1.喷射器作为溶气设备的原理是什么？有哪些特点？喷射气浮法是用水泵将污水或部分气浮出水加压后，高压水流流经特制的射流器，将吸入的空气剪切成微细气泡，再和污水中的杂质接触结合在一起后上升到水面。喷射器的原理是高压水流流经喉管时形成负压引入空气，经激烈的能量交换后，动能转换为势能，增加了水中溶解的空气量，然后进入气浮池进行分离。一般要求喷射器后背压力值达到0.1～0.3MPa，喉管直径与喷嘴直径之比为2～2.5，喷嘴流速范围为20～30m/s。为提高溶气效果，喷射器后要配以管道混合器，混合器要保证水头损失0.3～0.4m，混合时间为30s左右。因为喷射器效率较低，新建设处理水量较大的气浮工艺时，一般不再采用这种形式。但由于其构造简单、维修量小，在对出水水质要求不太严格时，许多应用这种形式的老气浮装置仍有使用价值。许多环保设备生产厂利用喷射器法不设溶气罐的优点，制造出各种规格型号的适于处理小水量的气浮净化机械。喷射气浮的原理是利用水泵将部分净化水回流，高压水流经过喷射器时将空气溶于水中，经溶气释放器一点或多点进入气浮净化机，通过调整加药量、溶气量和及时排渣达到净化污水的目的。这种净化机的特征是同时具有喷射器法和部分回流压力溶气法的特点，优势在于土建费用较低，经过适当保温后，可安装于室外正常运行。2.什么是部分回流压力溶气气浮法？其有哪些特点？部分回流压力溶气气浮法是压力溶气气浮法的一种，具体做法是用水泵将部分气浮出水提升到溶气罐，加压到0.3～0.55MPa，同时注入压缩空气使之过饱和，然后瞬间减压，原来溶解在水中的空气骤然释放，产生出大量的微细气泡，从而使被去除物质与微细气泡结合在一起并上升到水面。其工艺流程见图3--8。图3--8部分回流压力溶气气浮法流程示意图464 部分回流压力溶气气浮法的特点如下：⑴在加压条件下，空气的溶解度大，供气浮用的气泡数量多，能保证气浮的效果。⑵溶入水中的气体经急骤减压后，可以释放出大量的尺寸微细、粒度均匀、密集稳定的微气泡。微气泡集群上浮过程稳定，对水流的扰动较小，可以确保气浮效果，特别适用于细小颗粒和疏松絮体的固液分离过程。⑶工艺流程及设备比较简单，管理维修方便，处理效果稳定，并且节能效果显著。⑷加压气浮产生的微气泡可以直接参与凝聚并和微絮粒一起共聚长大，因此可以节约混凝剂的用量。1.常用溶气罐的结构是怎样的？溶气罐可用普通钢板卷焊而成，并在罐内进行防腐处理。其内部结构相对简单，不用填料的中空型溶气罐除了进出水管的布置方式有一定要求外，就是一只普通的空罐。溶气罐规格很多，高度与直径的比值一般为2～4，许多设计研究单位和制造厂都可以提供有关技术，表3--11列出了常用溶气罐的主要参数。也有的溶气罐采用卧式安装，并沿长度方向将罐长分为进水段、填料段、出水段，这种型式的溶气罐进出水稳定，而且可以对进水中的杂质予以截留，避免溶气释放器的堵塞问题。表3--11常用溶气罐主要参数直径/mm高度/mm流量/m3∙h-1压力/MPa进水管径/mm出水管径/mm20030040050060070080090010001200140016002550258026803000300031803280333033803510361037803～67～1213～1920～3031～4243～5859～7576～9596～118119～150151～200201～3000.2～0.50.2～0.50.2～0.50.2～0.50.2～0.50.2～0.50.2～0.50.2～0.50.2～0.50.2～0.50.2～0.50.2～0.540708010012512515020020025025030050801001251501502002502503003003502.溶气罐基本要求有哪些？溶气罐的作用是实施水和空气的充分接触，加速空气的溶解。⑴溶气罐形式有中空式、套筒翻流式和喷淋填料式三种，其中喷淋填料式溶气效率最高，比没有填料的溶气罐溶气效率可高30%以上。可用的填料有瓷质拉西环、塑料淋水板、不锈钢圈、塑料阶梯环等，一般采用溶气效率较高的塑料阶梯环。464 ⑵溶气罐的溶气压力为0.3～0.55MPa，溶气时间即溶气罐水力停留时间1～4min，溶气罐过水断面负荷一般为100～200m3/(m2∙h)。一般配以扬程为40～60m的离心泵和压力为0.5～0.8MPa的空压机，通常风量为溶气水量的15%～20%。⑶污水在溶气罐内完成空气溶于水的过程，并使污水中的溶解空气过饱和，多余的空气必须及时经排气阀排出，以免分离池中气量过多引起扰动，影响气浮效果。排气阀设在溶气罐的顶部，一般采用DN25手动截止阀，但是这种方式在北方寒冷地区冬季气温太低时，常会因截止阀被冻住而无法操作，必须予以适当保温。排气阀尽可能采用自动排气阀。⑷溶气罐属压力容器，其设计、制做、使用均要按一类压力容器要求考虑。⑸采用喷淋填料式溶气罐时，填料高度0.8～1.3m即可。不同直径的溶气罐，要配置的填料高度也不同，填料高度一般在1m左右。当溶气罐直径大于0.5m时，考虑到布水的均匀性，应适当增加填料高度。⑹溶气罐内的液位一般为0.6～1.0m左右，过高或过低都会影响溶气效果。因此，溶气系统气液两相的压力平衡的及时调整很重要。除通过自动排气阀来调整外，可通过安装浮球液位传感器探测溶气罐内液位的升降，据此调节进气管电磁阀的开或关，还可通过其他非动力式来实现液位控制。⑺溶气水的过流密度即溶气量与溶气罐截面积之比，有一个最优化范围。常用溶气罐的直径、流量的适应范围见表3--11。1.常用溶气释放器的基本要求有哪些？溶气释放器是气浮法的核心设备，其功能是将溶气水中的气体以微细气泡的形式释放出来，以便与待处理污水中的悬浮杂质粘附良好。常用的释放器有TS型、TJ型和TV型等，这些释放器各有千秋，多是专利产品。⑴高效溶气释放器要具有最大的消能值。消能值是指溶气水从溶解平衡的高能值降到几乎接近常压的低能值之间的差值，高效溶气释放器的消能值应在95%以上，最高者可达99.9%。⑵两个体积相同的气泡合并之后，其表面能将减少20.62%。为避免微气泡的合并，在获得最大消能值的前提下，还要具有最快的消能速度，或叫最短的消能时间。高效溶气释放器的消能时间应在0.3s以下，最优者可达0.03～0.01s。⑶性能较好的释放器能在较低的压力（0.2MPa左右）下，能将溶气量的99%左右予以释放，即几乎将溶气全部释放出来，以确保在保证良好的净水效果前提下，能耗较少。464 ⑷根据吸附值理论，只有比悬浮颗粒小的气泡，才能与该悬浮颗粒发生有效的吸附作用。污水中难于在短时间内沉淀或上浮的悬浮颗粒粒径通常都在50μm以下，乳化液的主体颗粒粒径为0.25～2.5μm。虽然经过投加混凝剂反应后，水中悬浮颗粒粒径可以变大，但为了获得较好的出水水质，采用气浮法时，气泡直径越小越好。高效溶气释放器释放出的气泡直径在20～40μm左右，有些可使气泡直径达到10μm以下，甚至接近1μm。⑸为达到气浮池正常运转的目的，释放器还须具备以下条件：一是抗堵塞（因为要达到上述目的就要求水流通道尽可能窄小），二是结构要力求简单、材质要坚固耐腐蚀，同时要便于加工和安装、尽量减少可动部件。⑹为防止水流冲击，保证微气泡与颗粒的粘附条件，释放器前管道流速要低于1m/s，释放器出口流速为0.4～0.5m/s，每个释放器的服务直径为0.3～1.1m。1.设置气浮池的基本要求有哪些？⑴气浮池溶气压力为0.2～0.4MPa，回流比为25%～50%。为获得充分的共聚效果，一般需要投加絮凝剂，有时还要投加助凝剂，投药后混合时间通常为2～3min，反应时间为5～10min。⑵气浮池一般采用矩形钢筋混凝土结构，常与反应池合建，池顶设有轻型盖板，内设刮渣机，池内水流水平流速为4～6m/s，不宜大于10m/s。气浮池的长宽比通常不小于4，中小型气浮池池宽可取4.5m、3m或2m，大型气浮池池宽可根据具体情况确定，一般单格池宽不超过10m、池长不超过15m。⑶为防止打碎絮体，水流衔接要平稳，因此气浮池与反应池最好合建在一起，进入气浮池接触室的水流速度要低于0.1m/s。⑷气浮池接触室的高度以1.5～2.0m为佳，平面尺寸要能满足布置溶气释放器的要求。其中水流上升流速要控制在10～20mm/s，水流在其中的停留时间要大于60s。⑸分离室深度一般为1.5～2.5m，超高不小于0.4m。其中水流的下向流速度范围要在1.5～3.0mm/s之间，即控制其表面负荷在5.5～10.8m3/(m2∙h)之间，废水在气浮池内的停留时间不能超过1.0h，一般为30～40min。⑹气浮池的集水要能保证进出水的平衡，以保持气浮池的水位正常。一般采用集水管与出水井相连通，集水管的最大流速要控制在0.5m/s左右。中小型气浮池在出水井的上部设置水位调节管阀；大型气浮池则要设可控溢流堰板，依此升降水位，调节流量。2.气浮池的形式有哪些？464 气浮池的形式较多，根据待处理水的水质特点、处理要求及各种具体条件，已有多种形式的气浮池投入使用，其中有平流与竖流，方形与圆形等布置形式，也有将气浮与反应、沉淀、过滤等工艺综合在一起的组合形式。⑴平流式气浮池是使用最为广泛的一种池形，通常将反应池与气浮池合建。废水经过反应后，从池体底部进入气浮接触室，使气泡与絮体充分接触后再进入气浮分离室，池面浮渣用刮渣机刮入集渣槽，清水则由分离室底部集水管集取。⑵竖流式气浮池的优点是接触室在池中央，水流向四周扩散，水力条件比平流式单侧出流要好，而且便于与后续处理构筑物配合。其缺点是池体的容积利用率较低，且与前面的反应池难以衔接。⑶综合式气浮池可分为气浮--反应一体式、气浮—沉淀一体式、气浮—过滤一体式等三种形式。1.设置刮渣机的基本要求有哪些？刮渣机的基本要求主要有以下几点：⑴大量的浮渣不能及时清除或刮渣时对渣层扰动较大、刮渣时液位和刮渣程序不当、刮渣机行进速度过快都会影响气浮效果。⑵尺寸较小的矩形气浮池通常采用链条式刮渣机，而对大型的矩形气浮池（跨度为10m左右）可采用桥式刮渣机。对于圆形气浮池，使用行星式刮渣机。⑶刮渣机的刮板运动方向要与水流方向相反，为使刮板移动速度不大于浮渣溢入集渣槽的速度，刮渣机的行进速度要控制在50～100mm/s。⑷一般情况下，当溶气罐实现自控后，根据渣量的多少，刮渣机每隔2～4小时运行一次。2.加压溶气气浮法调试时的注意事项有哪些？气浮法调试时的运行管理注意事项有以下几点：⑴调试进水前，首先要用压缩空气或高压水对管道和溶气罐反复进行吹扫清洗，直到没有容易堵塞的颗粒杂质后，再安装溶气释放器。⑵进气管上要安装单向阀，以防压力水倒灌进入空压机。调试前要检查连接溶气罐和空压机之间管道上的单向阀方向是否指向溶气罐。实际操作时，要等空压机的出口压力大于溶气罐的压力后，再打开压缩空气管道上的阀门向溶气罐注入空气。⑶464 先用清水调试压力溶气系统与溶气释放系统，待系统运行正常后，再向反应池内注入污水。⑷压力溶气罐的出水阀门必须完全打开，以防由于水流在出水阀处受阻，使气泡提前释放、合并变大。⑸控制气浮池出水调节阀门或可调堰板，将气浮池水位稳定在集渣槽口以下5～10cm，待水位稳定后，用进出水阀门调节并测量处理水量，直到达到设计水量。⑹等浮渣积存到5～8cm后，开动刮渣机进行刮渣，同时检查刮渣和排渣是否正常、出水水质是否受到影响。1.气浮法日常运行管理的注意事项有哪些？⑴巡检时，通过观察孔观察溶气罐内的水位。要保证水位既不淹没填料层，影响溶气效果；又不低于0.6m，以防出水中夹带大量未溶空气。⑵巡检时要注意观察池面情况。如果发现接触区浮渣面高低不平、局部水流翻腾剧烈，这可能是个别释放器被堵或脱落，需要及时检修和更换。如果发现分离区浮渣面高低不平、池面常有大气泡鼓出，这表明气泡与杂质絮粒粘附不好，需要调整加药量或改变混凝剂的种类。⑶冬季水温较低影响混凝效果时，除可采取增加投药量的措施外，还可利用增加回流水量或提高溶气压力的方法，增加微气泡的数量及其与絮粒的粘附，以弥补因水流粘度的升高而降低带气絮粒的上浮性能，保证出水水质。⑷为了不影响出水水质，在刮渣时必须抬高池内水位，因此要注意积累运行经验，总结最佳的浮渣堆积厚度和含水量，定期运行刮渣机除去浮渣，建立符合实际情况的刮渣制度。⑸根据反应池的絮凝、气浮池分离区的浮渣及出水水质等变化情况，及时调整混凝剂的投加量，同时要经常检查加药管的运行情况，防止发生堵塞（尤其是在冬季）。2.什么是汽提法？汽提法通常用于脱除废水中的溶解性气体和某些挥发性物质。其原理是将空气或水蒸汽等载气通入水中，使载气与废水充分接触，导致废水中的溶解性气体和某些挥发性物质向气相转移，从而达到脱除水中污染物的目的。一般使用空气为载气时称为吹脱，使用蒸汽为载气时称为汽提。为防止污染转移产生二次污染，应当对脱除的污染成分进行收集处理或再利用。464 空气吹脱可以使用吹脱池或吹脱塔，吹脱池占地面积较大，而且容易污染环境，通常只用于吹脱CO2，有毒气体的吹脱通常采用塔式吹脱设备。为减少能耗，汽提都在塔式设备中进行。1.汽提法在废水处理系统中的应用有哪些？用石灰石中和酸性废水和经过软化处理或电渗析、反渗透处理后都会使废水中含有大量的CO2，吹脱法就常被用于脱除这些废水中的CO2，以提高CO2产生的低pH值、满足后续生物处理的需要。使用空气吹脱时还可以起到类似曝气的充氧作用，在吹脱水中的某中污染物时对水中的某些还原性物质同时产生氧化作用。汽提法常被用于含有H2S、HCN、NH3、CS2等气体和甲醛、苯胺、挥发酚等其他挥发性有机物的工业废水的处理。废水中的这些成分可能对系统设施产生危害或对后续处理不利，或者本身有毒、对环境有害，通常使用生物处理和其他方法处理效果不理想或代价较大。2.炼油酸性废水的特点有哪些？石油炼制加工过程中，原油蒸馏装置和各种二次油品加工装置都会排出酸性污水，酸性污水水质随所加工的油品性质和加工装置的不同而不同。加工高含硫原油时，同一生产装置排出的酸性污水中，硫化氢和氨的含量都较高。而加工同一原料油时，酸性污水中硫化氢和氨的含量则因加工装置的不同而不同。表3--12列出了不同原油不同加工深度所排放污水中各种污染物的含量。表3--12不同原油不同加工深度所排放废水中各种污染物的含量加工原油废水来源含量/mg∙L-1硫化物氨氮挥发酚油氰化物胜利原油常压塔顶回流罐减压塔顶回流罐催化分馏塔顶回流罐催化富气水洗分离罐焦化分馏塔顶回流罐焦化富气水洗分离罐3.4～168.1425.91340～8929968～130614220～6606422251.2～151.5320.61114～1355.27700～92782302～2413173022.5～28.6135.1591.8～118857.8～138.4541～161460.796.5～464.51408.2726141～79510300～37144177790.8429.6720下辽河原油常压塔顶回流罐减压塔顶回流罐催化分馏塔顶回流罐催化富气水洗分离罐稳定塔顶回流罐22.127.511851750.57091.760.737.81990183938158.558.21580.7320.053.29288.620.15.95.45 0.0173.7211.3690在石油炼制加工等工业排放的酸性污水中主要含有硫化物、酚、氰化物、氨氮等物质，酸性污水不经处理进入污水处理场后，若这些酸性物质含量过高（464 硫化物大于50mg/L、挥发酚大于300mg/L、氰化物大于20mg/L、氨氮大于100mg/L），就可能对活性污泥中的微生物产生毒害，影响二级生物处理的正常运转，导致二级出水水质达不到国家排放标准。另外，如果这些污染物质随着污水流动，相当于扩大了其影响范围，污水管道、检查井内部及污水处理场的隔油、浮选、曝气等工艺设施附近大气中都将有可能出现硫化氢等有毒气体含量超标，有关工作人员在污水处理设施内从事任何工作（甚至取样化验）都有可能发生硫化氢中毒事故。为保障污水处理场的平稳运行和保证有关人员的人身安全，必须对超标污水进行预处理，将其影响范围降到最小。目前，对炼油酸性废水最常用的处理方法是用蒸汽汽提。1.常用汽提类型有哪些？处理含硫污水常用的蒸汽汽提方式有双塔汽提和单塔汽提两大类。双塔汽提是使原料污水依此进入硫化氢汽提塔或氨气汽提塔，在两个塔内分别实现硫化氢和氨气从污水中分离的过程。双塔汽提可同时获得高纯度的硫化氢和氨气，净化水水质较好，可回用或进入综合污水处理场处理后排放。其缺点是设备复杂，蒸汽消耗量大。单塔汽提是利用硫化氢和氨在不同温度下在水中溶解度的变化存在差异这一特性，使污水在汽提塔内温度高低变化，从而实现氨与酸性气分别从污水中脱出。单塔汽提的特点是在一个汽提塔内同时实现硫化氢和氨气分离的过程，其优点是设备简单、蒸汽单耗低。常用的单塔汽提为单塔加压侧线抽出汽提（见图3--9），该工艺流程具有设备简单、操作平稳、蒸汽单耗低、原料水质适应范围宽等特点，能同时高效率地将硫化氢和氨脱出，净化水水质好。当污水中氨含量较低，只需脱除硫化氢时，为进一步简化流程和操作，可采用单塔加压无侧线抽出流程（见图3--10）。图3--9单塔加压侧线抽出汽提示意图3--10单塔加压无侧线抽出流程示意图汽提产生的硫化氢和氨气必须予以回收，因为焚烧只是将硫化氢氧化为二氧化硫后排放，而二氧化硫是产生酸雨的一个主要原因，国家有关法规对此有严格的规定。因此，提倡使用的汽提装置要同时具备将硫化氢收集处理的能力，一般是将硫化氢送到硫磺回收装置制硫。2.单塔加压侧线抽出汽提原理是什么？单塔加压侧线抽出汽提的具体原理是在低温（低于80o464 C）和一定压力下，氨在水中溶解度较大，相比之下二氧化碳、氨等酸性气体的溶解度较小，即液相中氨含量较大而气相则主要由酸性气组成。当温度较高（大于80oC）时，因为氨在水中的溶解度迅速下降而挥发至气相，从而改变气相组成，使气相主要成份为氨。单塔加压侧线抽出汽提的流程是以冷原料水或净化水作为冷进料打入汽提塔顶部，将塔顶温度降低后，实现硫化氢、二氧化碳从污水中分离的过程；经与净化水换热后的原料水作为热进料打入塔的上部，塔底部由重沸器或蒸汽直接供热，将硫化氢、二氧化碳和氨气从污水中分离出来，塔底排出合格的净化水，塔中部形成一个硫化氢含量最少、氨气浓度最高的区域，由此抽出富氨侧线气，实现氨气从污水中分离的过程。1.单塔加压侧线抽出汽提塔运行控制的参数有哪些？单塔加压侧线抽出汽提法的主要控制参数有塔底温度、塔顶温度、操作压力、侧线抽出比等，另外，抽出口位置、冷热进料比、酸性气流量等对汽提效果的影响也很大，操作中对以上这些参数都应该严格控制。汽提塔内进行的是一个化学电离平衡与相平衡共存的精馏分离过程，具体参数值与酸性水水质、水量及对酸性气、净化水的水质要求等因素有关。实际生产中，塔底温度、塔顶温度、操作压力是固定不变的，但由于酸性原料水的浓度很难保持稳定不变，为保证酸性气质量和净化水的水质较好，要根据污水的具体性质，结合一定的汽提负荷，进行优化筛选来确定侧线抽出比、抽出口位置、冷热进料比、酸性气流量这几个参数的具体值。2.单塔加压侧线抽出汽提塔塔底温度如何控制？塔底温度：160oC～163oC，不能低于160oC。根据酸性水（NH3-H2S-CO2-H2O）的性质，当温度高于120oC时，随着温度的继续升高，NH4HS、NH4HCO3、NH4COONH2的水解反应加速进行，NH3、H2S、CO2等水解产物加速向气相转移，水中这些成分的含量自然会急速下降。汽提塔就是利用酸性气在水中的这种特性，将酸性水初步净化。工业生产经验表明，对于重量比小于2%的酸性污水，如果侧线抽出口以下取20块浮阀塔盘，则塔底温度为160oC～163oC时，可以使净化水中氨含量小于250mg/L、硫化氢小于100mg/L。为满足越来越严格的排放标准的要求，尽可能降低净化水中硫化氢和氨的含量，必须保证塔底温度不能低于160oC。3.单塔加压侧线抽出汽提塔塔顶温度如何控制？464 塔顶温度：35～45oC，即40oC左右。理论上讲，以80oC为界，硫化氢和氨在汽提塔气相中的组成会出现相反的变化。低于80oC时，NH3在水中的溶解度较大，而H2S、CO2的溶解度较小。温度越低，气相中硫化氢的分压越高，单塔侧线抽出汽提法正是利用这一特性完成H2S、CO2与NH3的分离。在低温和一定压力下，气相中的NH3几乎全部溶解在液相中，并与水中的H2S、CO2形成可溶性的铵盐。由于H2S和CO2在液相中的溶解度较小，此时气相主要有H2S和CO2组成。当温度低于80oC时，NH3在液相的溶解度就迅速降低，大量挥发使得气相中NH3的浓度随之急增，从而改变气相的组成。为达到既保证塔顶排出的酸性气体的质量、又降低蒸汽消耗的目的，塔顶温度的控制十分重要。工业生产经验表明，在塔上段分离单元高度足够时，若塔顶温度为35～45oC，对于重量比高达8%的酸性污水，氨几乎都溶解在液相中，酸性气体中氨的体积比含量均小于0.2%。因此要严格控制塔顶温度在40oC左右，当进水水质相对稳定时，塔顶温度也不要出现大的波动。1.单塔加压侧线抽出汽提塔操作压力如何控制？操作压力：塔底压力0.51～0.53MPa，塔顶压力为0.49～0.50MPa。当塔顶温度不变时，对于同样的原水，塔顶压力的变化会影响塔顶气相组分。若塔顶气相平衡压力升高，气相硫化氢的浓度就会变大；反之，若塔顶气相平衡压力降低，气相硫化氢的浓度就会变小。同样，当塔顶压力不变时，对于同样的原水，气相温度的改变也会引起气相组分的变化。如果气相温度降低，气相中硫化氢组分含量就会升高；反之，如果气相温度升高，气相中硫化氢组分含量就会降低。实际生产上，通常的做法是保持塔的操作压力不变，由于塔底温度由塔底压力决定，即塔底温度也保持衡定，一般通过采取改变汽提负荷、侧线抽出比、冷热进料比、酸性气流量等措施以调整塔顶温度的方法来控制净化水的水质和酸性气体的质量。工业生产经验表明，汽提塔底温度控制在160～163oC时，塔底液相的蒸汽压性质与水汽的性质相似，因此，一般控制塔底压力为0.51～0.53MPa，减掉全塔塔盘和填料的3～5KPa的压降，塔顶压力常维持在0.49～0.50MPa。2.单塔加压侧线抽出汽提塔侧线抽出比如何控制？464 单塔加压侧线抽出汽提的侧线抽出比是指侧线抽出气量与汽提塔进污水量的比值。根据硫化氢、二氧化碳、氨在不同温度下在水中的溶解特性，通过用蒸汽在汽提塔塔底汽提后，污水中的硫化氢、二氧化碳、氨进入气相，并向塔顶方向移动，在塔顶再用低温污水打回流将温度降到40oC左右，于是气相中的NH3再次溶解于水中，即又回到液相，此时气相以硫化氢、二氧化碳等酸性气体为主，这样一来，可以通过在塔顶排出气相，完成酸性气的分离过程。水流在向塔底方向流动过程中不断升温，当温度超过80oC后，氨就会再次从液相进入气相，于是在汽提塔中部气相逐渐积累，形成氨聚集区。单塔加压侧线抽出汽提就是利用这一特性，在汽提塔中部合适的位置开一侧线，将富氨气体抽出，再经分凝系统逐级分凝后，获得初级气氨产品，完成氨分离过程。因此，侧线抽出比与原料水的浓度、汽提蒸汽负荷和净化水水质直接相关。生产经验表明，侧线抽出比直接影响净化水水质。当来水浓度一定时，若侧线抽出比过小，塔内富氨聚集区的范围加宽，会导致部分氨再次回到液相，引起净化水中氨含量上升。若侧线抽出比过大，分凝系统的冷凝液量增加会导致汽提蒸汽消耗量变大，引起装置能耗升高。因此，侧线抽出比和抽出比位置的确定与净化水水质及汽提能耗有关，针对不同原料水，要经过改变参数值来筛选确定。侧线抽出比一般为20%左右。1.单塔加压侧线抽出汽提塔冷热进料比如何控制？单塔加压侧线抽出汽提的冷热进料比指冷进料和热进料数量的比值，冷热进料比减小，即冷进料减少、热进料增加，有利于降低能耗。进料比的大小与原料酸性水的浓度有关，由于冷进料主要在塔顶冷回流，因此原料酸性水浓度越高，为保持塔顶40oC左右的低温和酸性气的质量，所需要的冷进料量就越大，装置的能耗也相应增加。生产上冷热进料比一般为1:5左右。2.单塔加压侧线抽出汽提塔酸性气流量如何控制？根据酸性水体系的性质，当塔顶温度不变时，塔顶压力的变化与塔顶气相组分有关，气相中H2S和CO2的浓度增加时，气相平衡压力就升高，如果气相H2S和CO2浓度减少时，气相平衡压力就降低。同样，塔顶压力不变时，温度升高则气相中的H2S和CO2浓度降低，而温度降低则气相中的H2S和CO2浓度增加。在实际生产中，塔内的压力一般都保持不变，因此，可以将塔顶的温度作为控制酸性气流量和质量的参数。即温度降低时加大酸性气的流量，温度升高时减少酸性气的流量。464 另外，当原料水中硫化氢含量发生变化后，塔上段的气相组成就会发生改变，继而影响塔上段的温度分布。因此，通过塔上段的温差变化可以掌握原料水中硫化氢含量是否发生变化，根据塔上段的温差变化的多少调节酸性气的流量，可以达到使净化水中硫化氢含量尽可能低的目的。通常是原料水中硫化氢含量升高后，塔上段的气相中硫化氢的分压就会增加，随之引起塔上段的温差变大，此时加大酸性气的流量即可以达到稳定汽提塔操作压力、保证净化水水质的目的。反之，原料水中硫化氢含量降低后，塔上段的气相中硫化氢的分压就会减少、塔上段的温差变小，此时减小酸性气的流量才可以达到稳定汽提塔操作压力、保证净化水水质的目的。1.单塔加压侧线抽出汽提塔原料水中氨的含量升高后的对策有哪些？当原料水中氨的含量升高后，在汽提塔内表现为中部氨聚集区会逐渐加宽，同时受塔底段分离级数的限制，净化水中氨的含量也会逐渐升高。此时为保证净化水质量，可同时采取加大汽提蒸汽负荷量和加大侧线抽出气量两种措施。⑴加大汽提蒸汽负荷量，可以促使液相中的NH3向汽相转移，从而使净化水的水质得到保证。此时由于蒸汽负荷加大，塔内压力将会升高，为稳定汽提塔的操作压力，最好还要加大侧线抽出气量，将氨带出塔体，保持塔压的平衡。⑵加大侧线抽出气量，将氨带出塔体，由于塔中部抽出气量加大，塔内压力将会降低，此时加大汽提蒸汽负荷量，可以将液相中的NH3汽提出来，使净化水的水质得到保证，又保持了塔内压力的平衡。实际上，上述两种措施是相辅相承的，一般根据塔顶压力来控制侧线抽出气量，并通过定时监测进水水质的化验结果，调节汽提蒸汽负荷量，从而保证汽提塔操作压力的稳定和净化水的质量。2.单塔加压侧线抽出汽提塔运行的注意事项有哪些？单塔加压侧线抽出汽提塔运行的注意事项可以归纳如下：⑴根据原料水的来源和性质，必要时要采取脱气除油措施。由于酸性水通常是从上游装置的油水分离器排出来的，水中会不可避免地溶有少量轻质油，为减少污油在汽提塔相关设备中的积累和对汽提塔内汽液平衡的影响，一定要严格控制进入汽提塔的酸性污水的含油量。可采取在原料水进口处设除油器、罐和分凝器上设排油口等措施。⑵464 处理高浓度酸性污水时，冷进料要有冷却措施。如前所述，汽提塔酸性气的质量主要与塔顶温度有关，而作为冷进料的原料水温度又直接影响塔顶温度。工业生产经验表明，即使酸性污水中硫化氢和氨的重量比高达8%，如果作为冷回流的原料水温度较低、能有效地将塔顶温度控制在40oC左右，那么此时酸性气的质量是有保证的。因此，为了克服原料水温的不稳定性，最好能配备冷进料的冷却措施，在保证酸性气质量和净化水水质的条件下，不仅增加装置的处理能力，还可以降低整个装置的生产能耗。⑶为保证酸性气的质量，酸性气要有冷凝冷却器。如前所述，即使酸性水水质发生一些变化，只要将汽提塔塔顶温度控制在40oC以下，即便塔顶温度有所改变，酸性气的质量仍是有保证的。但工业生产经验表明，由于种种原因，汽提塔塔顶温度极易发生波动，而塔顶温度刚开始变化时，汽提塔的操作仍可保持基本稳定。因此，为保证酸性气的质量和增加装置的操作稳定性，在尽可能控制塔顶温度不变的同时，最好设一台酸性气的冷凝冷却器、降低酸性气的温度。⑷侧线气分凝系统的第二级冷凝器负荷要有适当富裕量。为节省能量，作为侧线气冷却介质的原料水经过换热后都是作为汽提塔的热进料，即通过调节热进料的流量可以控制分凝系统第一级冷凝器的冷后温度。因为第一级冷凝器的主要作用是从侧线气中脱水，因此第一级冷凝器的冷后富氨气温度的变化直接影响第二级冷凝器的负荷。为能适应第一级冷凝器的冷后温度变化与热负荷的转移，要保证第二级冷凝器负荷要有适当富裕量。为保证分凝系统的操作稳定性，要使第二级冷凝器负荷的富裕量能适应第一级冷凝器的冷后富氨气温度波动±5oC的要求。如果难以达到上述目的，还可以考虑增设第三级冷凝器。1.什么是离心分离法？其基本原理是什么？离心分离处理废水是利用快速旋转所产生的离心力使废水中的悬浮颗粒从废水中分离出去的处理方法。当含有悬浮颗粒的废水快速旋转运动时，质量大的固体颗粒被甩到外围，质量小的留在内圈，从而实现废水与悬浮颗粒的分离。完成离心分离的常用设备是离心分离器或离心分离机，其分离性能常用分离因数作为比较系数。分离因数是液体中颗粒在离心场（旋转容器中的液体）的分离速度同其在重力场（静止容器中的液体）的分离速度之比值，即离心机产生的离心加速度与重力加速度之比，可用下式表示：α=r∙n2/900，式中r、n分别表示旋转半径（m）和转速（r/min）。当r=0.1m、n=500r/min时，α=28，由式可以看出，离心力大大超过了重力，转速增加，α值提高更快。因此在高速旋转产生的离心场中，废水中悬浮颗粒的分离效率将大为提高。2.离心分离法在废水处理系统中的应用有哪些？464 离心机构造紧凑、效率高，但设备复杂，只适用于处理小流量的废水、污泥脱水和很难用一般过滤法处理的废水。对于固液密度差很小或固相密度比水小的废水中悬浮杂质去除效果不好。离心分离法经常被用于污泥的脱水处理，在工业废水一级处理领域有时做为生物处理前的预处理。比如可以使用分离因数α﹥3000的高速离心机分离回收洗羊毛废水中的羊毛脂。一般洗羊毛废水中的羊毛脂粒径只有5～8μm，使用其他方法很难从废水中分离出来。回收时首先利用转速为5000～6000r/min的离心机分离30～40min，将羊毛脂进行初步富集，此时富集羊毛脂的废水量减少到原来体积的8%左右。然后加热到95oC左右增大羊毛脂和水的密度差，再进行二级和三级离心分离，最后可获得含水率为2.2%～6.6%的粗羊毛脂，羊毛脂的回收率可达50%。1.离心分离法的类型有哪些？按离心力产生的方式，离心设备可分为两种类型：⑴旋流分离器：带有较大动能的废水沿着切线方向进入特制的分离器后，在其中产生旋转时，废水和水密度相差较大的杂质颗粒在不同离心力的作用下实现和水的分离。旋流分离器又可分为压力式旋流分离器和重力式旋流分离器两种型式。⑵离心机：液体流入离心机内，由离心机旋转实现固液分离或液液分离。离心机原理是依靠一个可以随转动轴旋转的圆筒（又称转鼓），在转动设备驱动下产生高速旋转，含有杂物的废水进入圆筒后随圆筒一起旋转，废水中不同密度、不同大小的杂质在旋转中产生和水不同的离心力，从而达到分离的目的。2.压力式旋流分离器的原理是什么？压力式水力旋流分离器的上部呈圆筒形，下部为截头圆锥体，可用于去除密度较大的悬浮固体，如砂粒、铁屑等。结构示意图见图3—11。图3—11压力式旋流分离器示意图含有悬浮杂物的废水在水泵和其他外加压力的作用下，以切线方向进入旋流器后高速旋转，在离心力的作用下，固体颗粒杂物被抛向器壁，并随旋流下降到锥形底部出口。澄清后的废水则形成螺旋上升的内层旋流，由上端溢流而出。待处理废水中悬浮杂物性质一定时，压力式旋流分离器的分离效率与悬浮颗粒的直径有密切关系。一般将分离效率为50%的颗粒直径称为极限直径，极限直径是判别水力旋流分离器的主要参数之一。压力式旋流分离器具有体积小、单位容积处理能力高、构造简单、本身无活动部分、464 易于安装和维修等优点，所以较广泛地应用于废水的澄清和浓缩处理。其缺点是水泵和设备易磨损，动力消耗较大。1.离心机的原理是什么？离心机按分离因数α可分为高速离心机（α﹥3000）、中速离心机（1500﹤α﹤3000）和低速离心机（α﹤1500）。按几何形状可分为转筒离心机（有圆锥形、圆筒形、锥筒形）、盘式离心机和板式离心机等，按安装型式有立式离心机、卧式离心机等。图3—12是立式转筒离心机的构造原理图。图3—12离心机的构造原理图含有悬浮杂物的废水间歇式进入转鼓或连续流过转鼓，转鼓高速旋转产生分离作用。转鼓有两种：一种壁上有孔和滤布，工作时液体在惯性作用下穿过滤布和小孔排出，而固体颗粒被截留在滤布上，这样的分离形式称为过滤式离心机；另一种壁上无孔，工作时固体颗粒贴在转鼓内壁上，清液从紧靠转轴的孔隙或导管连续排出，这样的分离形式称为沉降式离心机。2.离子交换法的原理是什么？离子交换是靠交换剂自身所带的能自由移动的离子与被处理的溶液中的离子之间的离子扩散来实现的。推动离子交换的动力是离子间的浓度差和交换剂上的功能基对离子的亲和能力，这就是离子交换的基本原理。离子交换剂是实现交换功能的最基本物质，根据其材料性质可分为无机离子交换剂和有机离子交换剂，又可分为天然离子交换剂和人工离子交换剂。天然离子交换剂有粘土、沸石、褐煤等，人工合成天然离子交换剂有凝胶树脂、大孔树脂、吸附树脂、氧化还原树脂、螯合树脂等。按其交换能力又可分为强碱性树脂、弱碱性树脂、强酸性树脂、弱酸性树脂等多种类型。离子交换树脂实际上是由网状结构的高分子固体与附着在母体上的许多活性基团构成的不溶性高分子电解质。3.离子交换法在废水处理中的应用有哪些？464 在废水处理中，离子交换法可用于去除废水中的某些有害物质，回收有价值化学品、重金属和稀有元素，或为了实现水资源的重复利用。主要用于处理电镀废水，如镀铬废水、镀镍废水、镀镉废水、镀金废水、镀银废水、镀锌废水、镀铜废水及含氰废水等，在胶片洗印废水中回收银、CD-2、CD-3等贵重化学药品，还可用于其他含铬废水、含镍废水和含汞废水、放射性废水的处理。每L含铬数十至数百mg的电镀废水首先经过过滤去除悬浮物，再经阳离子交换器除去金属离子，然后进入阴离子交换器除去Cr2O72-和CrO42-，出水六价铬的含量小于0.5mg/L，还可作为清洗水循环使用。阴树脂用12%NaOH再生后，再生液含铬可高达17g/L，将此再生液H型阳离子交换器使Na2CrO4转变成铬酸，再经蒸发浓缩7～8倍后，可返回电镀槽重新使用。离子交换法处理电镀废水，第一个阳离子交换器的作用有两个，一是除去金属离子及杂质，减少对阴树脂的污染，因为重金属对树脂的氧化分解能起催化作用；二是降低pH值，使六价铬以Cr2O72-存在，因为阴树脂对Cr2O72-的选择性大于对CrO42-和其他阴离子的选择性，而且交换一个Cr2O72-除去两个Cr6+，而交换一个CrO42-只能除去一个Cr6+。由于Cr2O72-是强氧化剂，容易引起树脂的氧化性破坏，因此一定要选用化学稳定性较好的强碱性树脂。1.离子交换法的常用设施有哪些？一个完整的离子交换系统由预处理、离子交换、树脂再生和电控仪表等单元组成，其中离子交换单元是系统的核心，通常所说的离子交换法的常用设备和装置其实是离子交换单元的形式。根据离子交换柱的构造、用途和运行方式，离子交换单元装置可分为固定床式离子交换体系和连续式离子交换体系两大类。固定床式离子交换体系是指树脂的交换和再生过程是在同一设备内，在不同的时间内进行，即树脂再生时，离子交换程序就要停止运行。固定床依据不同使用要求和水力流向，又可分为：①只装填一种树脂的单床或多床式，②将装填阳树脂的离子交换柱和装填阴树脂的离子交换柱串联在一起的复合床式，③依靠水流的作用力将树脂层托浮起来运行的浮动床式，④在逆流再生固定床内，依据一定配比装填强、弱两种树脂（密度小、粒度细的弱树脂在上层，密度大、粒度粗的弱树脂在下层）的双层床式。连续式离子交换体系是指把交换和再生过程在不同设备内同时进行，即交换过程可以连续进行。连续式离子交换体系可分为流动床和移动床。流动床内的树脂在装置内连续循环流动，失效树脂在流动过程中经再生清洗后恢复交换能力。移动床则是装置内的树脂呈周期性移动，失效树脂在移动过程中经再生清洗后恢复交换能力，再定期定量补充到交换柱顶端。2.离子交换法运行管理应注意哪些事项？⑴464 悬浮物和油脂：由于废水中的SS会堵塞树脂孔隙、油脂会将树脂颗粒包裹起来，影响离子交换的正常进行，因此必须对进水进行充分的预处理，降低其中的悬浮物和油脂类物质含量，预处理可以使用过滤、气浮、澄清等方法。⑵有机物：某些高分子有机物与树脂活性基团的固定离子结合力很大，一旦结合就很难进行再生，进而影响树脂的再生率和交换能力。例如废水中含有高分子有机酸时，高分子有机酸与强碱性季胺基团的结合力就很大，很难洗脱下来。处理含有此类物质的废水时可选用低交联度的树脂，或者对废水进行预处理，将高分子有机物从水中去除。⑶高价金属离子：Fe3+、Cr3+、Al3+等高价金属离子容易被树脂吸附，而且再生时难以洗脱，引起树脂中毒，使树脂的交换能力降低。树脂高铁中毒后，颜色会变深，此时可用高浓度酸长时间浸泡再生。⑷pH值：强酸或强碱离子交换树脂的活性基团电离能力强，交换能力基本上与废水的pH值无关。但弱酸树脂和弱碱树脂则分别需要在碱性条件和酸性条件下，才能发挥出较大的交换能力。因此，针对不同酸、碱废水，应该选用不同的交换树脂；对于已经选定的交换树脂，可根据处理废水中离子的性质和树脂的特性，对废水进行pH值调整。⑸水温：在一定范围内，水温升高可以加速离子交换的过程，但水温超过树脂的允许使用温度范围后，会导致树脂交换基团的分解和破坏。如果待处理废水的温度过高，必须进行降温处理。⑹氧化剂：Cl2、O2、Cr2O72-等强氧化剂会引起树脂的氧化分解，导致活性基团的交换能力丧失和树脂固体母体的老化，影响树脂的正常使用。因此，在处理含有强氧化剂的废水时，一定要选用化学稳定性较好、交联度大的树脂，或加入适量的还原剂消除氧化剂的影响。⑺电解质：交换树脂在高电解质浓度的情况下，由于渗透压的作用会导致树脂出现破碎现象。当处理含盐量浓度较高的废水时，应当选用交联度较大的树脂。1.酸碱中和法的原理是什么？用化学法去除废水中过量的酸或碱，使其pH值达到中性的过程称为中和。处理含酸废水时，以碱或碱性氧化物为中和剂，而处理碱性废水则以酸或酸性氧化物做中和剂。对于中和处理，首先考虑以废治废的原则，将酸性废水与碱性废水互相中和，或者利用废碱渣（碳酸钙碱渣、电石渣等）中和酸性废水，条件不具备时，才使用中和剂处理。酸性废水中和处理经常采用的中和剂有石灰、石灰石、白云石、氢氧化钠、碳酸钠等，碱性废水中和处理一般采用硫酸、盐酸。464 当酸碱废水的流量和浓度变化较大时，应该先进入水质均质调节池进行均化，均化后的酸碱废水再进入中和池。为使酸碱中和反应进行得较完全，中和池内要设搅拌器进行混合搅拌。当水质水量较稳定或后续处理对pH值要求较宽时，可直接在集水槽、管道或混合槽中进行中和。1.酸性废水的中和法有哪些？酸性废水的中和法可分为酸性废水与碱性废水混合、投药中和及过滤中和等三种。⑴酸、碱废水中和法这种方法是将酸性废水和碱性废水共同引入中和池中，并在池内进行混合搅拌。中和结果应该使废水呈中性或弱碱性，即根据酸碱中和原理计算酸、碱废水的混合比例或流量，并且使实际碱性废水的数量略大于计算量。当酸、碱废水的流量和浓度经常变化，而且波动很大时，应该分别设置酸、碱废水调节池加以调节，再单独设置中和池进行中和反应，此时中和池容积应按1.5～2.0h的废水量考虑。⑵投药中和法酸性废水中和处理采用的中和剂种类较多，其中碳酸钠价格昂贵，使用较少，石灰价格便宜，所以使用较广。用石灰做中和剂能够处理任何浓度的酸性废水，最常采用的是石灰乳法，氢氧化钙对废水杂质具有凝聚作用，因此很适用于处理含杂质多的酸性废水。如果废水中含有铁、铅、铜、锌等金属离子，能消耗氢氧化钙生成沉淀，因此计算中和药剂的投加量时，应考虑氢氧化钙与金属离子反应所消耗的量。⑶过滤中和法过滤中和法适用于中和处理不含其他杂质的盐酸废水、硝酸废水和浓度不大于2～3g/L的硫酸废水等生成易溶盐的各种酸性废水，不适于处理含有大量SS、油、重金属盐、砷、氟等物质的酸性废水。具体做法是使废水流过具有中和能力的滤料，例如石灰石、白云石、大理石等。过滤中和法的优点是操作管理简单，出水pH值比较稳定，不影响环境卫生，沉渣少，一般沉渣量少于废水体积的0.1%，缺点是进水酸的浓度不能太高。2.碱性废水的中和法有哪些？碱性废水的中和处理法除了用酸性废水中和外，还有投酸中和和烟道气中和等两种。⑴在采用投酸中和时，一般使用93%～96%的工业浓硫酸。在处理水量较小的情况下，或有方便的废酸可利用时，也有使用盐酸中和的。在原水pH值和流量都比较稳定的情况下，可以按一定比例连续加酸。当水量及pH值经常有变化时，一般要配制自动加药系统。464 ⑵烟道气中含有CO2和SO2，通入碱性废水中可以使pH值得到调整，还可以将碱性废水作为湿式除尘器的喷淋水。这种中和方法的优点是效果良好，缺点是会使处理后的废水中悬浮物含量增加，硫化物和色度也都有所增加，需要进一步处理。1.酸碱中和法的常用设施有哪些？⑴酸碱废水相互中和设施①当水质水量变化较小，或废水缓冲能力较大，或后续构筑物对pH值要求范围较宽时，可以不用单独设中和池，而在集水井或管道、曲径混合槽内进行连续流式混合和反应。②当水质水量变化不大、废水也有一定缓冲能力、但为了使出水pH值更有保证时，应当单独设置连续流式中和池。③当水质水量变化较大时而水量较小时，连续流式中和池无法保证出水pH值要求，或出水水质要求较高，或废水中还含有其他杂质或重金属离子时，较稳妥的做法是采取间歇式中和池。这时中和池至少要有两座，以便交替使用，每池的容积可按一班或一昼夜排放的废水量计算。⑵药剂中和处理设备设施①中和剂投加方式有干式、湿式两种，使用的设备和混凝剂的投加方法相同。干式投法设备简单，但反应不彻底，而且较慢，投药量为理论量的1.4～1.5倍。湿式投法设备较多，但反应迅速，投药量为理论量的1.05～1.1倍即可。②混合反应池一般为隔板式混合反应池，池内采用压缩空气或机械搅拌，沉淀池多采用平流式沉淀池。当废水量较大时，一般须设单独的混合池。当废水水量和浓度较小，且不产生大量沉渣时，可以不设混合反应设施，将中和剂直接投加在水泵集水井中，使反应在管道中进行，但必须满足混合反应时间。⑶过滤中和设施过滤中和设施有重力式普通中和滤池和升流式膨胀式滤池两种。①普通中和池滤速低，一般小于1.4mm/s，滤料粒径大（3～8cm），当进水中硫酸浓度较大时，极易在滤料表面结垢而且不易冲掉，阻碍中和反应进程，目前已很少采用。通常使用石灰石做滤料时，硫酸浓度不能超过2g/L，使用白云石做滤料时，硫酸浓度不能超过5g/L。②升流式膨胀式滤池采用8.3～19.4mm/s的高流速，0.5～3mm小粒径(平均1.5mm)，水流由下向上流动，加上产生的CO2464 气体的搅动作用，使滤料颗粒相互碰撞，表面不断更新，所以效果较好。中和滤池的结构和普通滤池相同，由下而上分别是配水管、卵石垫层、滤料层、清水区和集水槽。有的中和滤池装填滤料的筒体呈下小上大的圆锥状，这样一来就成为变速中和滤池，这种中和滤池底部滤速较大，上部滤速较小。与具有等断面的等速中和滤池相比，变速中和滤池具有滤料反应更完全、能防止小直径滤料颗粒被水流带走、滤料表面不易结垢等优点。1.酸碱中和法运行管理应注意哪些事项？⑴用石灰中和酸性废水时，混合反应时间一般采用1～2min，当废水中含有重金属或其他能与石灰反应的物质时，必须考虑去除这些物质。⑵用石灰石做滤料时，进水含硫酸浓度应小于2g/L，用白云石做滤料时，应小于4g/L。当进水的硫酸浓度短期超过限值时，应及时采取措施，降低进水量，多余的废水可在调节池内暂时储存，同时用清洁水反冲、稀释。当滤料使用到一定期限，滤料中的无效成分积累过多时，可逐渐降低滤速，以最大限度地消耗到滤料。⑶过滤中和时，废水中不宜有高浓度的金属离子或惰性物质，一般要求重金属含量小于50mg/L，以免在滤料表面生成覆盖物，使滤料失效。⑷含HF的废水中和过滤时，因为CaF2溶解度很小，因此要求HF浓度小于300mg/L。如果浓度过高，应当采用石灰乳进行中和。⑸由于酸的稀释过程中大量放热，而且在热条件下酸的腐蚀性大大增强，所以不能采用将酸直接加到管道中的做法，否则管道将很快被腐蚀。一般应使用混凝土结构的中和池，并保证3～5min的停留时间和充分考虑到防腐和耐热性能的要求。2.化学沉淀法的原理是什么？向废水中投加某种化学药剂，使其与水中某些溶解物质产生反应，生成难溶于水的盐类沉淀下来，从而降低水中这些溶解物质的含量，这种方法称为水处理的化学沉淀法。水中难溶解盐类服从溶度积原则，即在一定温度下，在含有难溶盐的饱和溶液中，各种离子浓度的乘积为一常数，也就是溶度积常数。为去除废水中的某种离子，可以向水中投加能生成难溶解盐类的另一种离子，并使两种离子的乘积大于该难溶解盐的溶度积，形成沉淀，从而降低废水中这种离子的含量。废水中某种离子能否采用化学沉淀法与废水分离，首先决定于能否找到合适的沉淀剂。一般来说，废水中的汞、铅、铜、锌、六价铬、硫、氰、氟等离子都有可能用化学沉淀法从废水中分离出来。464 化学沉淀法的工艺流程和设备与混凝处理法相似，主要步骤包括化学沉淀剂的配制与投加、沉淀剂与原水混合反应、利用沉淀池或气浮池实现固液分离、泥渣的处理与应用等四个环节组成。1.化学沉淀法在废水处理中的应用有哪些？化学沉淀法经常用于处理含有汞、铅、铜、锌、六价铬、硫、氰、氟、砷等有毒化合物的废水。利用向废水中投加氢氧化物、硫化物、碳酸盐、卤化物等生成金属盐沉淀可以去除废水中的金属离子，向废水中投加钡盐可用于处理含六价铬的工业废水生成铬酸盐沉淀，向废水中投加石灰生成氟化钙沉淀可以去除水中的氟化物。2.化学沉淀法的常用方法有哪些？根据使用的沉淀剂不同，常见的化学沉淀法有氢氧化物沉淀法、硫化物沉淀法、碳酸盐沉淀法、钡盐沉淀法、卤化物沉淀法等。⑴氢氧化物沉淀法水中金属离子很容易生成各种氢氧化物及各种羟基络合物，氢氧化物沉淀法是采用氢氧化物做沉淀剂、使工业废水中的重金属离子生产氢氧化物沉淀而得以去除的方法。采用此法处理的最经济的化学药剂是石灰，一般适用于不准备回收的低浓度废水处理。采用氢氧化物沉淀法处理废水中的金属离子时，调节好pH值是操作的关键条件，pH值过高或过低都会使处理失败。例如投加石灰处理含锌废水时，必须控制pH值在9～11范围内，当废水中不含其他金属离子时，出水锌的浓度可降到2～2.5mg/L，当废水中含有铁、铜等金属离子时，出水锌的浓度可达到1mg/L以下。⑵硫化物沉淀法工业废水的许多重金属离子可以形成硫化物沉淀而得以去除，常用的沉淀剂有硫化钠、硫化氢、硫化钾等。由于大多数硫化物的溶解度一般比其氢氧化物的溶解度要小得多，采用硫化物沉淀法可以使重金属得到较完全的去除。虽然硫化物沉淀法比氢氧化物沉淀法可更完全地去除重金属离子，但其处理费用较高，硫化物沉淀困难，常常需要投加凝聚剂以加强去除效果，因此使用得并不广泛，有时仅作为氢氧化物沉淀法的补充方法使用。在使用此法时，尤其要注意使用硫化物后造成的二次污染和使用过程中出现的硫化氢中毒现象。⑶碳酸盐沉淀法金属离子的碳酸盐的溶度积很小，对于重金属含量较高的，可以用投加碳酸钠的方法加以回收。比如对含锌、铜、铅的废水，投加碳酸钠与之反应生产碳酸盐沉淀，沉渣用清水漂洗后，再经真空抽滤筒抽干后，进行回收或利用，以保证不对环境造成二次污染。464 ⑷钡盐沉淀法钡盐沉淀法主要用于处理含六价铬的工业废水，可以使用的沉淀剂有碳酸钡、氯化钡、硝酸钡、氢氧化钡等，钡离子与废水中的铬酸根进行反应，生成难溶盐铬酸盐沉淀。例如使用碳酸钡时，碳酸钡也是一种难溶盐，但其溶度积比铬酸钡要大，所以向含有铬酸根的废水中投加碳酸钡后，碳酸钡离解出的钡离子就会和铬酸根离子生成铬酸钡沉淀，完成一种沉淀向另一种沉淀的转化。为了提高除铬效果，应当投加过量的碳酸盐，反应时间应保持20～30min，处理后的废水中残留的钡再用石膏法去除。⑸卤化物沉淀法来源于电镀和照相业的废水中都含有金属银，可以先用电解法回收、将银的浓度降低到100～500mg/L后，再用氯化物沉淀法将银浓度进一步降低到几个mg/L。如果在碱性条件下与其他金属氢氧化物共沉，银浓度可降低到0.1mg/L。出水中氯离子浓度为0.5mg/L时，水中银离子浓度约为1.35mg/L，氯离子浓度越高，银离子浓度越低，但氯离子过高又会使AgCl沉淀生成络和离子而重新溶解。废水中含有多种金属离子时，调节pH值至碱性，同时投加氯化物，则其他金属离子生成氢氧化物沉淀，银离子形成氯化银沉淀；再酸洗沉渣将氢氧化物沉淀溶出，仅剩下氯化银沉淀。当废水中只含有氟离子时，投加石灰，将pH值调至10～12，生成CaF2沉淀，可使废水中的氟浓度降到10～20mg/L。如果废水中同时含有其他金属离子，由于吸附共同沉淀作用，可以使氟浓度降到8mg/L以下。如果投加石灰的同时，还加入磷酸氢二钠、过磷酸钙等磷酸盐与氟生成磷灰石沉淀，可以使氟浓度降到2mg/L。1.化学沉淀法运行管理应注意哪些事项？⑴增加沉淀剂的使用量，可以提高废水中离子的去除率，但沉淀剂的用量也不宜加得过多，否则会导致相反的作用，一般不要超过理论用量的20%～50%。⑵采用化学沉淀法处理工业废水时，产生的沉淀物一般不会形成带电荷的胶体，因此沉淀过程会变得简单，采用普通的平流式沉淀或竖流式沉淀即可，而且停留时间要比生活废水或有机废水处理中的沉淀时间要短，一般要通过小试确定。⑶当用于不同的处理目标时，所需的投药和反应装置也不相同。有些药剂可以干式投加，而另一些则需要先将药剂溶解并稀释成一定浓度，然后按比例投加。⑷有些废水或药剂有腐蚀性，采用的投药和反应装置要充分考虑满足防腐要求。2.电解法的原理是什么？464 电解质水溶液在电流的作用下，发生电化学反应的过程称为电解。当对某些废水进行电解时，废水中的有毒物质在阳极失去电子被氧化成新的产物，或在阴极得到电子还原成新的产物，或与电极的电解产物反应生成新的物质。这些新产物可能沉淀在电极表面或沉淀到电解槽底部，有时形成气体逸出，从而降低废水中有毒物质的浓度。这种利用电解原理来处理废水的方法，就是废水处理中的电解工艺。电解装置的优点是占地面积少，易于实现自动化控制，药剂消耗量和废液排放量都较少，通过调节电解电压或电流，可以适应废水水量和水质大幅度变化带来的冲击。缺点是电耗和可溶性阳极材料消耗较大，副反应多，电极容易钝化。1.电解法在废水处理中的应用有哪些？利用电解法可以处理废水中各种离子状态的污染物，如CN-、Cr6+、Cd2+、AsO2-、Pb2+、Cu2+、Hg2+等；还可以处理各种无机或有机的耗氧物质，如硫化物、氨、酚、油和有色物质等。电解法处理含铬废水时，操作简单，处理效果较好，Cr6+通常可降到0.1mg/L以下。处理含氰电镀废水时，出水游离氰的浓度可降到0.5mg/L以下。电解法能够一次去除水中的多种污染物，电解处理氰化铜废水时，CN-在阳极被氧化的同时，Cu2+在阴极被还原沉积。按照污染物被净化的机理，可以将电解处理废水的方法分为电解氧化法、电解还原法、电解絮凝法等。⑴处理电镀废水电解法处理电镀废水时，阳极和阴极均采用钢板。通电后，阳极铁原子失去电子成为二价铁离子，六价铬被二价铁离子还原成三价铬离子，二价铁离子本身被氧化成三价铁离子；六价铬在阴极得到电子直接还原成三价铬离子，同时水中的氢离子获得电子生成氢气。随着电解过程的进行，废水中的氢离子浓度越来越少，结果使废水的碱性增强，在碱性条件下三价铬离子和三价铁离子形成氢氧化物沉淀。⑵处理电子线路制板腐蚀液在电子线路制板生产工艺中，一般都使用三氯化铁腐蚀法将版面上不需要的铜覆盖层去掉。生产中配制的三氯化铁初始浓度﹥10g/L，随着腐蚀反应的进行，当三氯化铁的浓度降低到3～4g/L时，需要部分或全部排放。这些废液中含有残留的三氯化铁、大量的铜离子、亚铁离子及其他辅剂，必须妥善处理。采用隔膜电解法对制版废水进行处理是一种理想的工艺，亚铁离子在阳极失去电子成为三价铁离子Fe3+464 ，铜离子在阴极得到电子成为单质铜。这样一来，在阴极可以得到高品质的电解铜，而废液中的三氯化铁浓度也可以恢复到7～8g/L，完全可以返回电解槽重复使用。⑶电絮凝工艺电絮凝工艺是将废水作为可电解的介质，通过正负电极进行电解，可以产生三种作用：①电解时阴极和阳极会不断产生H2和O2等气体，有时还会产生其他气体（比如当处理含氰废水时会产生CO2和N2等气体），这些气体以微小气泡形式逸出，可以产生类似气浮法的溶气作用，将废水中的微粒杂质附着在气泡上浮至水面，变成较易去除的浮渣得以去除；②重金属离子及其他一些污染物可以被直接电解氧化还原成单质重金属或其他一些无害的沉淀物质而得以去除；③当采用铁板或铝板作为阳极时，铁或铝失去电子后成为溶解在水中Fe2+和Al3+，并与水中的氢氧根结合产生絮凝作用，有效地去除水中的悬浮杂质和胶体物质。1.电解法的常用设施有哪些？⑴电解槽电解槽多为矩形，按废水流动的方式可分为回流式和翻腾式。回流式水流流程长，离子容易向水中扩散，容积利用率高，但施工和检修困难。翻腾式的极板采用悬挂方式固定，极板与池壁不接触，减少了漏电的可能性，更换极板也比较方便。极板间距要综合各种因素而定，一般为30～40cm，过大则要求电压高、电耗多，而过小不仅安装不便，且极板材料耗量大。⑵极板电路极板电路有单极板电路和双极板电路两种形式，使用较多的是双极板电路。双极板电路极板腐蚀均匀，相邻极板接触的机会少，即使接触也不致发生电路短路而引起事故，因此可以缩小极板间距，提高极板的有效利用率，减少投资和节省运行费用。2.电解法运行管理应注意哪些事项？⑴在电解法处理含铬废水时，阳极腐蚀严重，阳极溶解的二价铁离子是还原六价铬的主体，即采用铁阳极有利于提高电解效率。但阳极在产生Fe2+的同时要消耗H+，使OH-相对浓度增大，有可能造成OH-在阳极抢先放电形成氧，此初生态氧将在铁板电极表面形成钝化层氧化膜，进而妨碍铁板电极继续溶解成Fe2+，最终影响电解处理效果。为减轻阳极钝化，可采取以下措施：①定期用钢丝刷等清洗极板，将钝化膜清理掉；②定期将阳极和阴极更换使用，阳极形成钝化膜后，如果变成阴极后，阴极上产生的H2可还原撕裂钝化膜；③投入NaCl溶液，不仅减小内阻、节省能耗，而且Cl-在阳极失去电子时形成的Cl2可取代钝化膜中的氧，生成可溶性的氯化铁而破坏钝化膜。464 ⑵为增加铁离子与六价铬离子的接触碰撞机会，提高六价铬的还原速度，可以在电解槽中安装空气搅拌设施，同时还能防止槽内氢氧化物的沉淀，一般空气用量为0.2～0.3m3/(m2∙min)。⑶使用电解法处理回用电子线路制版腐蚀液时，由于三氯化铁具有很强的腐蚀性，所以电极需要使用石墨或钛涂钌等耐腐蚀材料。⑷在使用电絮凝工艺处理废水中，可以根据废水水质和希望去除的污染物目标而强化三种作用中的某一种或两种。例如处理某些杂质含量较多的印染废水时，如果希望加强絮凝作用，可以利用铁板或铝板作为阳极。而希望加强气浮作用时，则应选用石墨、不锈钢及钛电极等惰性材料，同时可以加入一定量的絮凝剂以加强絮凝效果。⑸电解槽的重要运行参数是极水比，即浸入水中的有效极板面积与槽中有效水容积之比，极水比与极板间距大小有关。在总电流强度一定的条件下，极水比大而极板间距小时，放电面积大，电流密度小，超电势也小，因此电解效率高。但极水比过大，极板材料的消耗量也会增加很多，因此极水比一般采用2～3dm2/L。1.萃取法的原理是什么？萃取法的原理是向废水中投加一种与水互不相溶、但能对污染物良好溶解的溶剂，使其与废水充分混合接触，由于污染物在溶剂中的溶解度大于在水中的溶解度，因而废水中大部分污染物转移到溶剂中，然后将溶剂与废水分离，达到提取污染物和净化废水的目的。采用的溶剂称为萃取剂，被萃取的污染物称为溶质。萃取后含有污染物的萃取剂称为萃取液或萃取相，经过萃取法处理后的废水称为萃余液或萃余相。萃取法使用的萃取剂必须具有良好的热稳定性和化学稳定性，不仅要和水互不相溶，而且不能和废水中的任何杂质发生化学反应，也不能对萃取塔等设备产生腐蚀作用，同时还要易于回收和再利用。萃取剂要具有良好的选择性，即对废水中的特定污染物具有较好的分离能力，而且萃取剂与废水的密度差越大越好，这样有利于萃取剂萃取污染物后和水迅速分离。另外，萃取剂的表面张力要适中，过小会使萃取剂在废水中乳化，影响两相分离；过大时虽然分离容易，但分散程度差，影响两相的充分接触。2.如何提高萃取效果？要提高萃取的速度和效果，必须做到以下几点：⑴464 设法增大两相接触面积：通过使萃取剂以小液滴的形式分散到废水中，分散后的液滴越小，传质表面积越大。对于界面张力不大的萃取剂，只要依靠重力推动混合液通过筛板或填料，即可获得适当的分散度。但对于界面张力较大的萃取剂，则需要通过搅拌或脉冲装置来实现适当分散的目的。在上述分散过程中，还要防止萃取剂分散过度而出现的乳化现象，乳化现象会给后续分离萃取剂带来困难。⑵提高传质系数：通过萃取剂液滴在废水中的反复破碎和聚集，或强化液相的湍动程度，使传质系数增大。如果废水中含有阻碍传质的某些固体杂质或表面活性剂存在，将明显降低传质系数，必须提前采取措施去除。⑶加大传质动力：为保证萃取过程有较大的推动力，可以采用萃取剂和废水的逆流操作，这样可以提高萃取液中污染物的浓度，同时达到明显降低废水中污染物浓度的目的。1.萃取法在废水处理中的应用有哪些？⑴萃取法处理含酚废水萃取法经常用来处理焦化厂、煤气厂、石油化工厂排出的高浓度含酚废水，实现酚的回收利用。废水先经除油、澄清和降温处理后从顶部进入脉冲筛板塔，同时由塔底供入萃取剂二甲苯。对于酚含量为1000～3000mg/L的废水，当萃取剂与废水的流量为1:1时，可将废水的酚浓度降到100～150mg/L，脱酚率为90%以上，出水可以进入生物处理系统进行进一步处理。萃取液再进入三段串联碱洗塔再生，再生后的萃取液含酚量降至1000～2000mg/L，可再进入萃取塔循环处理，同时可以从塔底回收酚钠。⑵萃取法处理含重金属废水例如处理含同时含有铜和铁的废水时，可使用对金属离子有络合作用的萃取剂进行六级逆流萃取，总萃取率达90%以上。含铜萃取液可用1.5mol/L的H2SO4进行反萃取，脱除铜的萃取剂可再进入萃取塔循环处理；反萃取所得的CuSO4溶液进行电解处理可得高纯电解铜，废电解液可再用于反萃取。已进行脱铜处理的废水再用投加氨水的方法除铁，在NH3的投加量约为铁含量的1/2情况下，于90oC～95oC条件下反应2h，除铁率也可达90%。2.萃取法的常用设施有哪些？常用的萃取方法是连续逆流萃取法，其常用设备有填料萃取塔、脉冲筛板萃取塔、喷淋萃取塔、转盘萃取塔和离心萃取机等。⑴填料萃取塔464 填料萃取塔在结构上与塔式生物滤池类似，为实现萃取液与萃余液的有效分离，在塔的上部和下部均设置沉降分离段。填料萃取塔结构简单，特别适合于处理有腐蚀性的废水。塔内使用的填料有陶质环形、塑料或钢质球形、木质棚板形等，为使萃取效果较好，必须选用合适形状的填料。⑵脉冲筛板萃取塔往复叶片式脉冲筛板萃取塔由萃取段和上、下分离段三部分组成。萃取段装有一根竖轴，轴上装有15～20块钻有圆孔的圆盘形筛板，筛板与塔体内壁之间保持5～10mm间隙，筛板间距为150～600mm，筛板上圆孔直径为7～16mm，开孔率为20%～30%。在塔顶电机的偏心轮装置带动下，中心轴和筛板一起作上下脉冲运动。筛板脉冲强度是影响萃取效率的主要因素，其量化值用脉冲幅度和脉冲频率乘积的两倍计算。脉冲强度值过低，两相混合效果不好，而脉冲强度过高，又容易造成乳化现象。脉冲频率一般采用125～500次/min，脉冲振动幅度为4～8mm最佳，这样一来可获得3000～5000mm/min的脉冲强度。⑶转盘萃取塔转盘萃取塔也是由萃取段和上、下分离段三部分组成。在萃取段的内壁上安装多个间距相等的固定环形挡板，使塔内形成多级分离单元。在每一对相邻的固定环形挡板的中间位置，均有一块固定在竖向中心旋转轴上的圆盘，圆盘的直径比固定环形挡板的开孔直径稍小些，圆盘在塔顶电机的驱动下做旋转运动，故又称转盘。废水与萃取剂分别从塔的上部和下部切线引入，逆向流动接触，在转盘的转动作用下，液体被剪切分散，进而取得较好的萃取效果。液体被剪切分散成的液滴大小同圆盘的直径和转速有关，在环形挡板和转盘尺寸固定的条件下，调整转速可以筛选到最佳的萃取工况。为了消除旋转液流对上、下分离段的扰动，一般在萃取段的两端各设一块整流空格板。⑷离心萃取机离心萃取机的外形为圆筒卧式转鼓，其中有多层同心圆筒，每层都有许多孔口相通。萃取剂由外层的同心圆筒进入，废水从最中心的同心圆筒进入。转鼓以1500～3000r/min的高速旋转产生离心力，使废水和萃取剂分别由里向外和由外向里流动，即进行逆流接触，最后萃取液和萃余液分别从内层和外层排出。离心萃取机水力停留时间短、分离效果好，特别适用于处理废水中与水的密度差小、容易产生乳化的污染物。缺点是结构复杂、制造困难，运行能耗较大。1.化学氧化还原法的原理是什么？464 利用某些溶解于废水中的有毒有害物质在氧化还原反应中能被氧化或还原的性质，通过投加氧化剂或还原剂将其转化为无毒无害的新物质，或者转化成容易从水中分离排除的气体或固体形态，从而达到处理这些有毒有害物质的目的，这种方法就是废水处理中的氧化还原法。在氧化还原反应中，参加反应的原子或离子有电子的得失，失去电子的过程叫氧化，得到电子的过程叫还原。其中有得到电子的物质必然有失去电子的物质，即氧化和还原总是同时发生。得到电子的物质称为氧化剂，因为它使另一物质失去电子受到氧化；失去电子的物质称为还原剂，因为它使另一物质得到电子受到还原。氧化还原能力就是指某种物质失去或得到电子的难易程度，可以统一用氧化还原电位作为指标。某种物质的标准氧化还原电位是该物质浓度为1mol/L时所测得的氧化还原电位值，氧化还原反应总是朝着使电位值较大的一方得到电子，而使电位值较小的一方失去电子的方向进行。氧化还原电位较高的物质氧化性强，可以作为氧化还原电位比其低的物质的氧化剂，得到电子；氧化还原电位较低的物质还原性强，可以作为氧化还原电位比其高的物质的还原剂，失去电子。氧化剂与还原剂的氧化还原电位差越大，氧化还原反应越容易发生，而且进行得越完全。影响氧化还原反应进行的因素有：水的pH值、温度、氧化剂和还原剂的浓度等。水的pH值决定着溶质的电离强度和存在的形态，因此pH值是影响氧化还原反应速度快慢的重要因素，必须严格控制。例如利用高锰酸钾把氰化物氧化为氰酸盐时，在pH值为9左右反应速度最快，而在酸性范围内，尤其是pH值﹤6时，氰化物主要以HCN分子形态存在，氧化反应基本上停止。另外H+和OH-在氧化还原反应中还能起催化剂的作用。1.化学氧化法的常用方法有哪些？向废水中投加氧化剂，氧化废水中的有害物质，使其转变为无毒无害的或毒性较小的新物质的方法称为氧化法。常用的氧化法有氯氧化法、空气氧化法和臭氧氧化法等。⑴氯氧化法：氯氧化法在废水处理中主要用于氰化物、硫化物、酚等还原性物质的氧化去除，脱色、除臭、杀菌、防腐等，常用的药剂有液氯、漂白粉、次氯酸钠、二氧化氯等。碱性氯氧化法常用于电镀含氰废水的处理。⑵空气氧化法：空气氧化法是利用空气中的氧来氧化分解废水中有毒有害物质的一种方法。通过曝气的方法，利用空气中的氧可以将二价铁离子Fe2+氧化成三价铁离子Fe3+，而很容易与水中的碱度作用形成Fe(OH)3沉淀，因此可以将铁从废水中除去。还可以对流量较小的低含硫废水（硫化物﹤800～1000mg/L）进行空气氧化处理，生成无毒的硫代硫酸盐和硫酸盐后再排放。⑶464 臭氧氧化法：臭氧是一种强氧化剂，它的氧化能力在天然元素中仅次于氟，在水处理中可用于降低废水的BOD5和CODCr以及脱色、除臭、除味、杀菌、除铁、除锰、除氰化物和一些有机物等。印染废水、含氰废水和含酚废水的处理可使用臭氧氧化法。1.化学还原法在废水处理中的应用有哪些？⑴除铬电镀、冶炼、制革、化工等工业废水中常含有剧毒的六价铬，废水中的六价铬以CrO42-或Cr2O72-形式存在，其中在pH﹤4.2的酸性条件下，只有Cr2O72-存在，而在pH﹥7.6的碱性条件下，只有CrO42-存在。利用还原剂把六价铬还原成毒性较低的三价铬离子，是最早采用的治理六价铬的方法，可以使用的还原剂有SO2、H2SO3、NaHSO3、Na2SO3、FeSO4等。具体方法是将废水调节到pH值不大于4的酸性条件下，投入还原剂将六价铬还原成三价铬离子，再加石灰将废水调节到pH值为8～9的碱性条件下生成Cr(OH)3沉淀后从水中除去。采用硫酸亚铁-石灰流程除铬适用于含铬浓度变化大的废水，处理效果好且费用较低。工业上还有使用铁屑或锌屑过滤除铬的应用，含六价铬的酸性废水进入充填铁屑的滤柱后，铁被氧化成Fe2+和Fe3+，而六价铬被还原成三价铬离子。随着反应的进行，水中的H+被大量消耗，使OH-浓度升高，当OH-浓度升高到一定程度后，与三价铬离子生成Cr(OH)3沉淀，少量的Fe3+生成具有凝聚作用的Fe(OH)3，促进Cr(OH)3的吸附凝聚，并被截留在铁屑滤层的孔隙中。⑵除汞氯碱、炸药、制药、仪表等工业沼气废水中常含有剧毒的Hg2+，处理方法是利用比汞活泼的金属（铁屑、铝粉、锌粒等）和硼氢化钠等作为还原剂，将Hg2+还原成金属单质汞，再加以分离和回收。采用金属还原除汞，通常在滤柱中进行。反应速度与接触面积、温度、pH值、金属纯净度等因素有关。一般是将金属破碎成2～4mm的碎屑并除去表面污物，并控制反应温度20～80oC，温度太高，虽然可以加快反应速度，但会有汞蒸汽逸出。2.化学还原法的常用方法有哪些？向废水中投加还原剂，还原废水中的有毒物质，使其转变为无毒的或毒性较小的新物质的方法称为还原法。常用的还原法有金属还原法、硼氢化钠法、硫酸亚铁法和亚硫酸氢钠法等，主要用于含铬、汞等废水的处理。⑴金属还原法：金属还原法就是通过废水与金属还原剂的接触，废水中的汞、铜、银等重金属离子被还原为金属汞、铜、银等单质而从废水中析出，金属还原剂本身被氧化成离子而进入水中。此法适用于处理含有汞、铜、银等重金属的工业废水。464 ⑵硼氢化钠法：使用硼氢化钠处理含汞废水，可将废水中的汞离子还原成单质汞回收，出水中汞的含量可以降到难以检测出来的程度。⑶硫酸亚铁法：使用处理含铬废水时，在pH值不大于4的酸性条件下，废水中的六价铬均以重铬酸根离子状态存在。重铬酸根离子的氧化性很强，向酸性废水中投加硫酸亚铁便发生氧化还原反应，结果六价铬还原为三价铬的同时，亚铁离子被氧化为三价铁离子。然后再向废水中投加石灰，调整pH值，生产氢氧化铬沉淀物达到除铬的目的。⑷亚硫酸氢钠法：在酸性条件下，向废水中投加亚硫酸氢钠，将废水中的六价铬还原为三价铬后，再投加石灰或氢氧化钠，生产氢氧化铬沉淀物，最后将沉淀物从废水中分离出去，即可达到除铬的目的。1.化学氧化还原法运行管理应注意哪些事项？⑴利用化学氧化还原法处理废水时，氧化剂或还原剂的投加量都要高于理论量，有时甚至要高出数倍。因此，除了加强预处理、尽量减少投加量外，需要经过试验确定实际投加量。⑵使用氯氧化法处理含氰废水时，必须在碱性条件下进行，一方面避免氰化物挥发引起的中毒问题，另一方面也可以促进反应的尽快进行。氯氧化氰化物的反应分两步进行，第一阶段将CN-氧化成氰酸盐CNO-，第二步破坏碳-氮键，将氰化物中的氮转化为氮气从水中释放出来，实现氰化物的完全氧化。第一步反应要求pH值=10～11，反应时间需要10～15min。第二步反应要求pH值=8～8.5，反应时间需要30min左右。⑶采用空气氧化法除铁时，除了供给足够的空气保证氧量外，适当提高pH值可以加快反应速度，pH值至少要在6.5以上。当含铁废水中含有大量SO42-时，必须配合石灰碱化法与曝气法同时进行处理，单独使用空气氧化法不能奏效。⑷当用铁屑处理含汞废水时，如果pH值较低，必须先调整pH值后再进行处理，否则会因析出氢气增大铁屑的消耗量，氢会包围在铁屑表面而影响反应的进行。⑸硼氢化钠必须在碱性条件中使用才能发挥作用，利用硼氢化钠处理含汞废水时，需要首先将废水的pH值调整到9以上。如果废水中的汞存在于有机汞化合物中，必须使用氧化法将其转化为无机汞盐。⑹当使用硫酸亚铁法或亚硫酸氢钠法处理含铬废水时，反应必须分两步进行。重铬酸根离子的还原反应在pH值﹤464 3时反应速度很快，因此在将废水中的六价铬还原为三价铬的第一步过程中，废水pH值必须在4以下。而氢氧化铬在水中的溶解度与pH值有关，当pH值在7.5～9之间时，氢氧化铬溶解度最小。因此在生成氢氧化铬沉淀的除铬第二步过程中，必须将废水的pH值由酸性调整为7.5～9。⑺还原除铬反应器必须采用耐酸的陶瓷或塑料制造，当用二氧化硫还原时，要保证设备的密封性能良好。1.什么是处理难生物降解污水的新技术？随着工业的迅猛发展，工业产品的种类和数量越来越多，产生的工业废水数量逐年增加，成分越来越复杂。许多工业废水都具有有机物浓度高、生物降解性差甚至有生物毒性等特点。对于成分简单、生物降解性较好、浓度较低的废水可以通过使用传统工艺组合来进行处理，而对浓度高、难以生物降解的工业废水使用传统工艺处理，虽然投入了大量的物力和财力，却往往不能奏效。国内外对此类废水的处理都进行了许多研究和探讨，使用了一些非传统技术，借鉴利用了一些化工分离、氧化技术。与常规方法相比，这些新技术具有适用范围广、处理效率高、可回收能量及有用物料、几乎没有二次污染等优点。使用的设备类似化工生产用的高温高压反应釜或反应塔，对设备制造和管理控制水平要求较高。2.什么是湿式空气氧化技术？什么是催化湿式氧化技术？湿式空气氧化法是在高温（150～350oC）和高压（5～20MPa）操作条件下，在液相中利用空气或氧气作为氧化剂，将废水中的溶解态或悬浮态有机物氧化成二氧化碳和水，从而达到去除污染物的目的，同时将还原态无机物氧化成稳定态物质。由于传统的湿式氧化法需要较高的温度和压力及相对较长的停留时间，尤其是处理某些难氧化的有机物时要求的反应条件更为苛刻，催化湿式氧化技术就是在传统的湿式氧化处理工艺中加入催化剂，降低反应所须的温度和压力，提高氧化分解能力，缩短反应时间，达到使反应在较温和的条件下和较短的时间内完成及降低处理成本的目的。催化湿式氧化应用催化剂加快反应速度的原理和其他化学反应基本相同，一是降低了反应的活化能，二是改变了反应历程。由于催化剂有选择性，氧化处理有机物的种类和结构不同，所需要的催化剂也不同，即必须对催化剂进行筛选评价。目前应用于湿式氧化的催化剂主要包括过渡金属及其氧化物、复合氧化物和盐类。3.催化湿式氧化技术可分为哪两类？根据所用催化剂的状态，可将用于湿式氧化的催化剂分为均相催化剂和非均相催化剂两类，催化湿式氧化法也相应分为均相氧化催化法和非均相氧化催化法两类。464 均相催化湿式氧化法是通过向反应溶液内加入可溶于水的催化剂，在分子或离子水平对反应过程起催化作用。常见的是过渡金属的盐类，以二价铜离子的催化效果最好。二价铜离子容易与有机物和分子氧结合形成络合物，并通过电子转移或配位体转移使有机物和分子氧的反应活性提高。均相催化反应性能专一，有特定的选择性，反应温度更温和。但由于均相催化湿式氧化过程中催化剂混溶于水，为避免催化剂流失所造成的经济损失和对环境的污染，必须对氧化出水进行后续处理回收催化剂，这样一来使得流程较为复杂，提高废水处理的成本。非均相催化剂使用的催化剂以固态形式存在，这样的催化剂与废水的分离比较简单，可使氧化处理流程大大简化。铜盐已被证明是一种具有高催化活性的催化剂，但铜离子的分离和回收比较困难。目前常见的非均相催化剂仍是利用铜盐的高催化活性，只不过是利用Al2O3和活性碳等具有较大表面积和许多微孔的材料作为载体，使用浸渍法将Cu2+负载于其上，制成固体负载型催化剂。除了铜系列非均相催化剂外，还有贵金属系列和稀土金属系列非均相催化剂。1.湿式氧化技术的原理是什么？在高温高压下，水及作为氧化剂的氧气的物理性质都发生了很大变化。在室温到100oC的范围内，氧在水中的溶解度随温度的升高而降低，但当温度超过150oC后，氧在水中的溶解度随温度的升高反而增大，而且溶解度远大于室温下的溶解度。同时氧在水中的扩散系数也随温度的升高而增大，高温下进行的湿式空气氧化法就是利用了氧和水的这一性质。湿式空气氧化发生的反应属于自由基反应，经历诱导期、增殖期、退化期及结束期四个坚持阶段。在诱导期和增殖期，分子态氧参与各种自由基的形成，生成的HOO∙、RO∙、ROO∙、HO∙等自由基攻击有机物RH，引发一系列的链反应，生成其他低分子酸和二氧化碳。在湿式氧化反应过程中，废水中的硫被氧化成SO42-，氮被氧化成NO3-，不会形成SOx和NOx，因此几乎不会产生二次污染。2.湿式氧化法的主要影响因素有哪些？湿式氧化法的主要影响因素有以下四个：⑴温度：温度是湿式氧化工艺的主要影响因素。温度升高有助于水粘度的减少，提高氧气在水中的传质速度，因此温度越高，反应速度越快，反应进行得也越彻底。但温度过高会增加能耗，所以通过使用催化剂等方法尽量降低反应温度，一般将温度控制在150～280oC。464 ⑵压力：虽然压力不是氧化反应的直接影响因素，但为了保持反应在液相进行，压力必须与温度相配合，即要高于该温度下的饱和蒸汽压。同时，为保证液相中的高溶解氧浓度，气相中的氧分压也必须保持在一个合适的范围内。⑶反应时间：有机底物的浓度是时间的函数，无论什么反应都需要一定的时间。为缩短反应时间，提高反应速率，通常可以采用提高反应温度或使用催化剂的方法。⑷废水性质：废水中有机物成分直接影响湿式氧化工艺的进行。有机物的氧化与其电荷特性和空间结构有关，一般来说，有机物中氧所占的比例越少，其可氧化性越大；即有机物中碳所占的比例越大，越容易被氧化。因此，氰化物、脂肪族和卤代脂肪族化合物、芳烃（如甲苯）、芳香族和含非卤代基团的卤代芳香族化合物等容易被氧化，而不含非卤代基团的卤代芳香族化合物（如氯苯和多氯联苯）难以被氧化。1.湿式氧化技术在废水处理中的应用有哪些？为了充分发挥湿式氧化法的特点，并使得其经济上可行，一般适用于处理高浓度有机废水。从经验数据看，湿式氧化法可处理CODCr为10～300g/L的高浓度有机废水。在湿式氧化反应过程中，废水中的硫被氧化成SO42-，氮被氧化成NO3-，不会形成SOx和NOx，因此几乎不会产生二次污染。在210～230oC、压力为4MPa，O2/TOC=2.3的条件下，应用湿式氧化法处理TNT废水，其TOC的去除率高达80%～90%。废水中的氮只有17%以硝酸盐和氨的形式存在于处理后的出水中，其余83%的氮则转化到气相中。这也说明湿式氧化法处理各种废水，不仅能去除废水中的各种污染物，同时几乎不对大气造成污染，是一种清洁的废水处理工艺。采用非均相催化湿式氧化技术处理CODCr为40g/L、总氮为2.5g/L、SS为10g/L的化工废水，在240oC、4.9MPa压力、水空间流速1L/h的条件下，CODCr、总氮和氨氮的去除率分别为99.9%、99.2%和99.9%。当处理CODCr为25g/L、TOC为11g/L的含有低级脂肪酸、醛类的化工废水时，在250oC、7.0MPa、O2/CODCr=1.05压力、水空间流速2L/h的条件下，处理效率可达99.9%以上，能满足直接排放的要求，同时能回收CODCr氧化所放热量的40%。2.湿式氧化技术的工艺流程是怎样的？湿式氧化系统的工艺流程图如图3—13所示。图3—13湿式氧化法工艺流程示意图464 废水用泵加压注入热交换器，与反应后的高温氧化水换热，使温度上升到接近于反应温度后进入反应器，同时用压缩机将反应所需的氧源—空气也加入反应器。在反应器内，废水中的有机物与空气中的氧发生放热反应，在高温下将废水中的有机物氧化成二氧化碳和水，或氧化成低级有机酸等中间产物。反应后的气液混合物经分离器分离，液相经热交换器预热进水，回收热量。高温高压的尾气首先通过再沸器（如废热锅炉）产生蒸汽或经热交换器预热进水，其冷凝水由第二分离器分离后通过循环泵再加入反应器，分离后的高压尾气送入透平产生机械能或电能。这样的流程不但处理了废水，而且实现了对能量的逐级利用，减少了能量损失。1.什么是超临界水氧化技术？超临界水氧化技术是一种能够彻底破坏有机物结构的新型氧化技术。其原理是利用具有特殊性质的超临界水作为介质将废水中所含的有机物用氧气分解成水、二氧化碳等简单无毒的小分子化合物。在欧、美、日等发达国家，超临界水技术得到了很大发展，出现了一些中试工厂和一些商业性装置。我国超临界水尚处于研究起步阶段，还没有工程应用。超临界水氧化技术在处理各种废水和剩余污泥方面已取得了较大的成功，其缺点是反应条件苛刻和对金属有很强的腐蚀性，及对某些化学性质稳定的化合物氧化所需时间也较长。为了加快反应速度、减少反应时间、降低反应温度，使超临界水氧化技术的优势更加明显，许多研究者正在尝试将催化剂引入超临界水氧化工艺过程中。2.超临界水氧化技术的原理是什么？所谓超临界，是指流体物质的一种特殊状态。当把处于汽液平衡的流体升温升压时，热膨胀引起液体密度减小，而压力的升高又使汽液两相的相界面消失，成为均相体系，这就是临界点。当流体的温度、压力分别高于临界温度和临界压力时就称为处于临界状态。超临界流体具有类似气体的良好流动性，但密度又远大于气体，因此具有许多独特的理化性质。水的临界点是温度374.3oC、压力22.05MPa，如果将水的温度、压力升高到临界点以上，即为超临界水，其密度、粘度、电导率、介电常数等基本性能均与普通水有很大差异，表现出类似于非极性有机化合物的性质。因此，超临界水能与非极性物质（如烃类）和其他有机物完全互溶，而无机物特别是盐类，在超临界水中的电离常数和溶解度却很低。同时，超临界水可以和空气、氧气、氮气和二氧化碳等气体完全互溶。由于超临界水对有机物和氧气均是极好的溶剂，因此有机物的氧化可以在富氧的均一相中进行，反应不存在因需要相间转移而产生的限制。同时，400oC～600o464 C的高反应温度也使反应速度加快，可以在几秒钟内达到对有机物很高的破坏作用。有机物在超临界水中进行的氧化反应，可以简单表示为：有机化合物中的碳氢氧成分+O2→CO2+H2O有机化合物中的杂原子+O2→酸、盐、氧化物酸+NaOH→无机物超临界水氧化反应完全彻底：有机碳转化为CO2，氢转化为H2O，卤素原子转化为卤离子，硫和磷分别转化为硫酸盐和磷酸盐，氮转化为硝酸根和亚硝酸根离子或氮气。而且超临界水氧化反应在某种程度上和简单的燃烧过程相似，在氧化过程中释放出大量的热量。为了进一步加快反应速度、减少反应时间和降低反应温度，使超临界水氧化技术能充分发挥出自身的优势，对催化超临界水氧化技术处理废水的研究正在日益兴起。1.超临界水氧化技术在废水处理中的应用有哪些？目前，已对包括硝基苯、多氯联苯、尿素、氰化物、酚类、乙酸和氨等在内的许多化合物进行过超临界水氧化的试验，结果证明都有效。还有试验表明，用超临界水氧化火箭推进剂、神经毒气及芥子气等有毒物质，可以将其转化成无毒的最简单小分子。表3—13列出了用临界水氧化法处理含有多氯联苯等高分子有机物废水的试验结果。表3—13超临界氧化部分高分子有机物试验结果化合物温度/oC压力/MPa氧化剂反应时间/min去除率/%2-硝基苯51544.8O2109053043.0O2+H2O215992，4-二硝基酚58044.8O2+H2O210992，4-二硝基甲苯46031.1O2109852829.0O2399四氯二苯并呋喃600～63025.6O30.199.992,7,8-四氯二苯并二噁英600～63025.6O20.199.99八氯二苯并呋喃600～63025.6O30.199.99八氯二苯并并对二噁英600～63025.6O20.199.99另外，也有使用临界水氧化系统处理污泥的报道：污泥含固量为5%、CODCr为46500mg/L，CODCr去除率随着温度的升高显著增加，在20min内，去除率从300oC的84%增加到400oC时的99.8%。在温度达到临界水氧化条件时，有机物被完全破坏。2.超临界水氧化技术的工艺流程是怎样的？超临界水氧化处理污水的工艺流程见图3—14。464 图3—14超临界水氧化处理污水流程示意图用泵将废水加入反应器，同时经压缩机压缩后的高压空气将循环反应物也加入反应器，废水和循环物一起在反应器内互相混合提高温度后发生反应。有机物与氧在超临界水中迅速反应，有机物被完全氧化，同时放出的热量将反应器内的混合水加热到超临界状态，使有机物和氧在均相条件下进行反应。离开反应器的废水进入分离器，将反应中生成的无机盐等固体物质从水中沉淀析出。经过沉淀分离后的废水部分循环重新进入反应器，另一部分先通过蒸汽发生器产生高压蒸汽后，再通过高压汽液分离器实现N2及大部分CO2与水的分离。高压汽液分离器排出的高压气体，进入透平机为空气压缩机提供动力；高压汽液分离器排出的废水经减压阀排出后，进入低压气液分离器，分离出的气体（主要是CO2）进行排放，分离出的水即是超临界水氧化处理后的出水。1.超临界水氧化技术的优点有哪些？超临界水氧化技术的优点可归纳如下：⑴在适当的温度、压力和一定的保留时间下，使用超临界水氧化技术可以将有机物完全氧化成水、二氧化碳、氮气及盐类等简单无毒小分子化合物，有毒物质的清除率达99.99%以上。超临界水氧化效率高、处理彻底，符合全封闭处理的要求。⑵由于超临界水氧化反应是在高温高压下进行的均相反应，反应效率高，可以在很短时间内（﹤1min）完成反应，因此反应器的体积很小。⑶适用范围广，可以处理各种有毒物质、废水或废物。⑷氧化产物清洁，不需要进一步处理，无机盐可以从水中分离出来，不会产生二次污染，处理后的水只含有少量无机盐，容易实现回收利用。⑸当有机物含量超过2%时，可以实现自热，不需要额外供给热量。表3—14列出了超临界水氧化法与湿式空气氧化法及焚烧法的运行数据。表3—14几种氧化法的比较运行参数临界水氧化法湿式空气氧化法焚烧法温度/oC400～600150～3502000～3000压力/MPa30～402～20常压停留时间/min≤115～20≥10去除率/%≥99.9975～9099.99是否自热是是否催化剂不需要需要不需要适用性普遍适用受限制普遍适用排出物无毒、无色有毒、有色含NOx、SOx等464 后续处理不需要需要需要1.影响超临界水氧化法工业应用的因素有哪些？超临界水氧化法尽管具有很多优点，但其高温高压的操作条件无疑会对设备材质提出更严格的要求，同时还存在一些影响实际工程应用的问题，比如腐蚀、盐的沉淀等。⑴在超临界水氧化环境中比通常条件下更容易导致金属的腐蚀，因为高浓度的溶解氧、高温高压、极端的pH值及某些无机离子都是加快金属腐蚀的因素。⑵在超临界水氧化过程中，往往需要在进水中加入碱中和氧化过程产生的酸，因为超临界条件下，无机盐的溶解度很小，因此中和产生的盐及水中原有的盐会沉淀结晶，由此有可能引起反应器或管路的堵塞。⑶水的性质在临界点附近变化较大，温度升高接近临界点时水的运动粘度很低，传热效果增加，但温度超过临界点时水的穿热系数又会急剧下降，因此必须解决好热量传递有关的问题。2.什么是光化学氧化技术？什么是光化学催化氧化技术？光化学氧化反应就是指在光作用下，采用臭氧或过氧化氢等氧化剂将废水中有机物氧化分解成水、二氧化碳及其他离子NO3-、PO43-、卤素离子等。光化学反应是在光的作用下进行的反应，其活化能来源于光子。反应中分子吸收光能，被激发到高能态，然后和电子激发态分子进行化学反应。在自然环境中有一部分来自太阳的近紫外光（波长为290～400nm），它们极易被有机物吸收，在有活化物质存在时就会发生强烈的光化学反应使有机物降解（许多有机材料制品在阳光照射下容易损坏的根本原因就在于此）。天然水体中存在大量的活性物质如氧气等，水中的还原性有机物质在光照的作用下可以被降解和实现水体的自净，也是复杂的光化学反应在起作用。有机物光降解分为直接光降解和间接光降解，前者是有机物分子吸收光能呈激发态与周围环境中的物质进行反应，后者是周围环境存在的某些物质吸收光能呈激发态，再诱导有机物的降解反应。可见，直接光降解和间接光降解是天然水体中存在的某些生物难降解的有机污染物分解的原因。直接光降解和简介光降解都是可以自动进行的，而间接光降解比直接光降解更容易实现人工控制。光化学氧化技术其实就是间接光降解的人工化。光化学氧化多采用臭氧和过氧化氢作为氧化剂，在紫外光的照射下使废水中的有机污染物氧化分解。为使反应加快，光化学氧化反应中也开发使用了一些催化剂，光化学氧化因此变成了光化学催化氧化。3.光化学氧化技术的原理是什么？464 光化学氧化技术其实就是间接光降解的人工化。光化学氧化反应的原理是利用200～280nm的紫外光UV-C，使氧化剂分子受激产生激发态分子，变成引发热反应的中间产物。臭氧和过氧化氢溶于水中后，在紫外光的照射下，产生羟基自由基∙OH。羟基自由基∙OH的氧化还原电位是2.80V，比其他常用的一些强氧化剂要高得多，比如臭氧、过氧化氢、高锰酸根和二氧化氯的氧化还原电位分别是2.07V、1.77V、1.52V和1.50V，由此可以看出，羟基自由基∙OH是一种极强的氧化剂。光化学氧化反应通过产生羟基自由基∙OH来对废水中的有机污染物进行彻底的降解。羟基自由基∙OH首先与有机化合物HRH发生脱氢反应，生成有机自由基∙RH。然后∙RH迅速与溶解氧发生反应，形成有氧化有机自由基及过氧化有机自由基。光化学氧化技术与湿式空气氧化或超临界水氧化等普通的热力学反应机理上不同。热力学反应的活化能来源于分子碰撞，因此温度对反应速度的影响很大，一般温度升高10oC，反应速度增加2～4倍，而光化学反应的活化能主要来源于光能，因此温度对反应速度的影响较小，温度升高10oC，反应速度一般增加不到1倍。1.光化学氧化技术在废水处理中的应用有哪些？据报道，脉冲紫外连续光谱灯可处理石油烃类化合物、饱和及不饱和卤化烃、农药、氰化物、TNT等多种复杂有机物。紫外/H2O2系统能有效地氧化难处理的有机物，如二氯乙烯、四氯乙烯、三氯甲烷、四氯化碳、甲基异丁基酮、TNT等。此外，实验室已成功证明了紫外/H2O2系统使脂肪酸降解形成小分子的酸、烷烃和CO2，使2，4-二硝基甲苯通过支链氧化被降解为1，3-二硝基苯，再通过异基化反应生成硝基苯的羟基衍生物，进一步断链反应继续氧化，最终转化成CO2、H2O和硝酸。紫外/H2O2系统不仅可用于去除蒸馏水和自来水中天然存在的有机物，用于处理重度污染的工业废水更能发挥其特色，比如处理制革废水、造纸废水、炼油废水和印染纺织废水等。紫外/臭氧系统是目前应用最多的氧化工艺。臭氧能氧化水中许多有机物，但其与有机物的反应是有选择性的，而且氧化后的产物往往是羧酸类有机物，而不是将有机物彻底分解为CO2和H2O。要提高臭氧的氧化速率和效率，实现彻底的矿化处理，就必须采取措施促进臭氧分解产生性质活泼的∙OH自由基。紫外/臭氧系统的氧化反应使水中的臭氧在紫外光的辐射下分解产生∙OH自由基，1mol臭氧可生成2mol的∙464 OH自由基。紫外/臭氧系统作为一种高级氧化水处理技术，不仅能对有毒的、难降解的有机物及细菌、病毒进行有效的氧化和分解，而且可用于造纸业漂白废水的褪色。1.光化学催化氧化的方法有哪些？光化学催化氧化一般分为均相和非均相两种类型。均相光催化氧化反应主要是指紫外/Fenton试剂法，即在废水中投加Fe2+或Fe3+及H2O2后，利用亚铁离子作为H2O2的催化剂，生成氢氧自由基，可氧化大部分的有机物，均相反应除了能利用紫外光以外，还能直接利用可见光。非均相光催化氧化反应是在废水中投加一定量的TiO2、ZnO光敏半导体材料，同时加以一定能量的光辐射，使光敏半导体在光的照射下激发产生电子-空穴对，吸附在半导体上的溶解氧、水分子等与电子-空穴对作用，产生∙OH等氧化性极强的自由基，再通过与废水中有机污染物之间的羟基加合、取代、电子转移等，使有机物全部或接近全部矿化。2.什么是废水的辐射处理？电离辐射产生的α粒子、β粒子、中子、γ射线、X射线以及经过加速器加速的电子、质子、氘核等，其能量比紫外线高得多，辐照作用与最强的化学氧化作用相类似。利用辐射技术可以处理不同领域的废水，能够实现降低CODCr、破坏有毒有机物、杀死微生物、改善污泥沉降和过滤性能等一种或多种作用。辐射法适用范围广，在射线作用下，任何有机物都可以变成氧化物，只是氧化的速度不同。因此对那些不能生物降解的有机物，如氯酚类、有机染料等，都可以用辐射法破坏。例如利用60Co的γ射线照射含二氯酚的废水，可以将有机氯全部降解为无机氯化物、酚基消失，生成的产物更容易用生物法处理。废水中的表面活性物质对生物处理的曝气、沉淀等工序都有影响，用辐射法处理，并不需要完全破坏表面活性物质，只须将其转变为没有活性的中间产物就可以使生物处理正常进行。辐射出水的CODCr和BOD5变化随水质而异。随着吸收辐射剂量的增加，含有较易氧化有机物的废水CODCr值会减少，而含有难氧化有机物的废水的CODCr可能会增加。对二丁基苯磺酸钠等组分非常复杂的工业废水进行辐射处理的结果表明，废水的可生化性得到了提高。第四章废水的二级生物处理1.什么是废水的二级处理？464 二级处理主要去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物质，使出水的有机污染物含量达到排放标准的要求。主要使用的方法是微生物处理法，具体方式有活性污泥法和生物膜法。因此，二级处理又称二级生物处理或生物处理。污水经过一级处理后，已经去除了漂浮物和部分悬浮物，BOD5的去除率约25%～30%，经过二级生物处理后，BOD5去除率可达90%以上，二沉池出水能达标排放。1.什么是废水的生物处理？在自然水体中，存在着大量依靠有机物生活的微生物。它们不但能分解氧化一般的有机物并将其转化为稳定的化合物，而且还能转化有毒物质。生物处理就是利用微生物分解氧化有机物的这一功能，并采取一定的人工措施，创造有利于微生物的生长、繁殖的环境，使微生物大量增殖，以提高其分解氧化有机物效率的一种废水处理方法。所有的微生物处理过程都是一种生物转化过程，在这一过程中易于生物降解的有机污染物可在数分钟至数小时内进行两种转化：一是从液相中溢出的气体，二是变成剩余生物污泥。在生物反应中，微生物代谢有机污染物并利用代谢过程中所获得的能量来供细胞繁殖和维持生命活动的需要。好氧条件下，微生物将有机污染物中的一部分碳元素转化为CO2，厌氧条件下则将其转化为CH4和CO2。然后，这些气体从液相分离出来。同时微生物得到增殖，增殖的絮凝状细菌细胞成为剩余污泥。生物处理法分为好氧、缺氧和厌氧等三类。按照微生物的生长方式可分为悬浮生长、固着生长、混合生长等三类。2.如何选择废水的二级生物处理流程？污水经一级处理后，用生物处理法继续去除其中胶体状和溶解性有机物及植物性营养物，将污水中各种复杂有机物氧化分解为简单物质的过程，称为二级处理。二级生物处理的主要机理是利用微生物代谢分解污水中的有机物，同时自身获得能量和增殖。二级生物处理可广泛应用于城市污水和各种工业废水的处理。生物处理法除了主要去除水中可生物降解的有机物（BOD5）外，还可以收到脱氮和除磷的效果，使出水水质稳定改善，最终达到国家有关排放标准规定的浓度。当含有有机物的工业废水拟选用生物法处理时，可按照图4--1所描述的程序开展工作。图4--1选择生物法处理污水的程序示意图3.废水生物处理的影响因素有哪些？⑴464 负荷：提高负荷值（包括污泥负荷Ns、容积负荷Nv和水力负荷），可加快污泥的增长和有机质的降解，但过高负荷值的情况下，出水水质往往难以达到排放标准；反之，负荷过低，又会形成反应器的能力过剩。因此，生物处理反应器的负荷要控制在合理的范围内。同时还要注意，处理目标不同，系统运行的负荷也是不相同的，比如去除有机物、去除N、P和达到污泥稳定化等不同要求所采用的负荷差别很大。⑵温度：微生物的生理活动与周围环境的温度关系密切，好氧微生物在15～30oC之间活动旺盛，当温度高于35oC或低于10oC时，对有机物的代谢功能会受到一定程度的不利影响，当温度高于40oC或低于5oC时，甚至会完全停止。厌氧微生物的最佳温度是35oC左右和55oC左右，偏离这两个温度，反应效率会显著下降。⑶pH：好氧微生物生长活动的最佳pH值在6.5～8.5之间，范围相对较宽，而厌氧微生物的活动要求的最佳pH值在6.8～7.2之间，即只有在7左右相当窄的范围内有效。为了取得较好的处理效果，必须将进水的pH值和反应器内的pH值控制在上述范围内。⑷氧含量：好氧菌、兼性菌和厌氧菌对其各自的活动环境的氧含量的要求是有很大差异的。空气曝气池出口混合液中溶解氧浓度应保持在2mg/L（纯氧曝气法要保持在4mg/L）左右，A/O工艺的A段容解氧浓度要保持在0.5mg/L以下，而厌氧微生物必须在含氧量极低、甚至绝对无氧的环境下才能生存。⑸营养平衡：无论好氧微生物还是厌氧微生物细胞，其主要组成物质都是碳、氢、氧、氮等几种元素，约占90%～97%，其余的3%～10%为无机元素，其中磷的含量最多，约占这部分物质总量的50%。细菌体内各种元素的比例的通式为C5H7NO2，碳可占菌体干重的比例超过50%。但微生物为了进行各种生命活动，还必须不断从其生存环境中摄取除了碳以外的其他各种营养物质。如果废水中的各种营养物质不平衡，就会影响微生物的活性，进而影响处理效果。⑹有毒物质：有些化学物质对微生物的生理功能有毒害作用，如：重金属及其盐类均可使蛋白质变性或与酶的-SH基结合而使酶失去活性，醇、醛、酚等有机物能使蛋白质变性或脱水而使微生物死亡。还有一些微生物生理上所需要的元素，当其浓度超过一定值时，反而会对产生毒害作用。如果废水中的有毒物质含量超过限度，就会影响微生物的活性，进而影响处理效果。1.细菌活动与溶解氧的关系是怎样的？不同种类的细菌对氧有不同的反应。⑴464 好氧细菌以分子氧作为生物氧化过程的电子受体，因此只有在有氧情况下才能生长和繁殖。好氧性细菌根据被其氧化的底物不同，又可分为好氧性异养菌和好氧性自养菌。好氧性自养菌在呼吸过程中以还原态的无机物氨氮、硫化氢等为底物；好氧性异养菌则以有机物为底物，在好氧生物处理过程中正是利用这类细菌来氧化分解废水中的污染物。好氧呼吸过程中，底物被氧化得比较彻底充分，获得的能量也较多。⑵厌氧性细菌的生长不需要分子氧，在有氧的情况下会产生超氧化物游离基和过氧化物等有害物质，由于厌氧菌缺少分解这些物质的酶，无法消除这些毒物的作用，所以他们暴露在空气中，生长会受到抑制，甚至可能导致死亡。厌氧处理系统中的产甲烷细菌是这类细菌的代表，可将废水中的有机物分解转化为分子量最小的有机物—甲烷。⑶兼性细菌是在有氧和无氧条件下均能生长的细菌，他们在有氧时以氧为电子受体进行好氧呼吸作用，无氧时则以代谢中间产物为受氢体进行发酵作用。A/O系统起脱氮作用的A段大量存在的反硝化细菌就是这类细菌的代表，它们在好氧条件下，能同其他好氧性细菌一样利用分子氧进行有氧呼吸，同时将有机物氧化分解成无机物。当在缺氧条件下（溶解氧小于0.2mg/L，NO3--N大于0.2mg/L），它们能利用有机物和NO3-进行无氧呼吸，结果是有机物被NO3-中的氧所氧化，NO3-本身被还原为分子氮，达到同时去碳和脱氮的效果。1.细菌活动与氧化还原电位的关系是怎样的？水的氧化还原电位表明水的氧化性或还原性，氧化环境具有正电位，还原环境具有负电位。氧化还原电位的测定方法通常是用一个铂电极与一个标准参考电极同时插入待测水中，通过一个敏感的伏特计上显示出来的两个电极之间的电位差即是其氧化还原电位。水中的各种微生物对氧化还原电位的要求不同。专性好氧微生物要求的氧化还原电位环境为+300～+400mV；一般的专性厌氧微生物要求的氧化还原电位环境为-200mV～-250mV，专性厌氧产甲烷菌要求的氧化还原电位为-300mV～-400mV，最适宜的氧化还原电位为-330mV；兼性微生物氧化还原电位在+100mV以上时，进行好氧呼吸，而在+100mV以下时进行无氧呼吸。因此，好氧活性污泥法曝气池中的正常氧化还原电位为+200mV～+600mV，而二沉池出水的氧化还原电位有时会降到0以下。氧化还原电位除了受水中溶解氧浓度和pH值等因素影响外，向水中投加抗坏血酸（Vc）、硫二乙醇钠、二硫苏糖醇、谷胱甘肽、硫化氢及金属铁还原剂，可以使水中的氧化还原电位维持在较低的水平上。微生物在代谢过程中产生的硫化氢，可以将氧化还原电位降到-300mV，而铁可以将氧化还原电位维持在-400mV。2.使用生物处理法时为什么要保持进水中N、P及一些无机盐的含量适中？464 无论好氧微生物还是厌氧微生物细胞，其主要组成物质都是C、H、O、N、P等元素，另外还有S、K、Mn、Mg、Ca、Fe、Co、Zn、Cu等无机元素。其中N是构成微生物体的重要元素，可占菌体干重的10%，菌体蛋白质、核酸等分子中都有N元素。氨态氮比较容易被细菌利用，因此在用生物法处理缺氮废水时，可以向水中投加尿素、硫酸铵农用化肥。细菌体内的蛋白质和酶中还含有少量S、P。P和S是核酸的重要组分，可占菌体干重的1%～2%，S还是污泥中自养性硫细菌的能源，K、Mn、Fe、Co、Zn、Cu等无机元素也是某些细菌生理活动所必须，已有许多报道称：厌氧生物处理系统通过适当投加这些微量元素的一种或几种，有时可以取得意想不到的效果。无论工业废水还是城市污水的生物处理过程中，C、H、O三种元素都不缺乏，大多微量元素因微生物需要量很少，一般也不缺乏。但由于种种原因，尤其是工业废水中，往往会出现N、P、S及某些微量元素比例过低或缺少而影响生物处理效果的现象，只有设法保持进水中N、P及一些无机盐的含量适中，才能保证微生物的活性，进而确保生物处理效果。1.常用鉴定和评价废水可生化性的方法有哪些？不论选用那种生物处理法，废水的可生化降解性都是一个至关重要的判断指标。如果废水的可生化降解性较低，则必须在采取一定措施、设法提高可生化性后，才能使用生物处理法。鉴定和评价废水可生化性可通过鉴定和评定污水中主要有机污染物来判断，具体方法见表4--1。表4--1污水可生化性的评定方法分类方法方法要点方法评价根据氧化所需氧量水质指标法采用BOD5/CODCr作为评价指标：﹥0.45好，0.3~0.45较好，0.2~0.3较差，﹤0.2不宜比较简单，可粗略反映废水的可降解性能，但精度较差。瓦呼仪法根据废水生化呼吸线与内源呼吸线的比较来判断废水的生化降解性能。测试时，用活性污泥作为接种物，接种量SS为1~3g/l。能较好地反映微生物氧化分解特性，但因为试验水量较少，结果存在一定偏差。根据有机物去除静置烧杯筛选试验以10mL沉淀后的生活污水上清液为接种物，90mL含有5mg酵母膏和5mg受试物的BOD5标准稀释水作为反应液，两者混合在室温下培养一周后，测试受试物浓度，并以该培养液作为下周培养的接种物，如此连续四周。操作简单，但耗时较长，且在静态条件下混合及充氧效果不好。464 效果振荡培养试验法在烧杯中加入接种物、营养液及受试物等，在一定温度下振荡培养，在不同反应时间测定反应液内受试物含量，依此评价受试物的生化降解性能。生物作用条件好，但吸附对测定有影响。半连续活性污泥法采用试验组与及对照组两套反应器间歇运行，测定反应器内CODCr的变化，通过比较两套反应器的结果来评价。试验结果较为可靠，但仍不能完全模拟处理场运行条件活性污泥模拟试验法模拟连续流活性污泥法生物敞开工艺，通过对比和分析试验组与对照组两套反应器的结果来评价。结果最切近实际，但方法也是最为复杂。根据CO2CH4量斯特姆测试法采用半连续活性污泥上清液为接种液，反应时间28天、温度25oC，以CO2的实际产量占理论产量的百分率来判断。可以较为准确地反映有机物的无机化程度，但测试系统较为复杂史氏发酵管测定厌氧产CH4的速率将受试物与接种物放如100mL的密闭容器内，测量所产CH4的体积。可用排水集气法收集CH4、用NaOH吸收CO2，CH4生成快且累计量大的易生化降解。根据微生物生理生化指标可利用ATP测试法、脱氢酶测试法、细菌标准平板计数测试法等。结果可靠，但测试程序较为复杂。影响污水生化降解性能的主要原因，除了和其中所含有机物的种类及每种有机物的性质、含量有关外，还与处理系统的实际环境（PH值、温度、DO值、营养物质含量等）及微生物的种类和活性（微生物的来源、数量、龄期、种属间的关系等）。因此，有些污水即使经过上述方法鉴定和评价后，结论是难于生化降解，也有可能在经过一定时间的驯化培养或引入某些特殊种类的细菌后，污水的生化降解性能得到提高。经过人工筛选，将针对某类或某种有机物具有特殊分解作用的细菌从活性污泥中分离出来，并予以培养繁殖后，专门用于含有这些有机物的污水的生物处理，可以收到事半功倍的效果。目前，这种方法作为一种先进的实用技术，逐渐受到业内人士的重视，并已开始在某些领域得到应用。1.废水生物处理的基本方法有哪些？按照微生物对氧需求程度的不同，生物处理法可分为好氧、缺氧、厌氧等三类；按照微生物的生长方式不同，生物处理法可分为悬浮生长、固着生长、混合生长等三类。好氧是指污水处理构筑物内的溶解氧含量在1mg/L以上，最好大于2mg/L。厌氧是指污水处理构筑物内基本没有溶解氧，硝态氮含量也很低。一般硝态氮含量小于0.3mg/L，最好小于0.2mg/L。缺氧指污水处理构筑物内BOD5的代谢有硝态氮维持，硝态氮的初始浓度不低于0.4mg/L，溶解氧浓度小于0.7mg/L，最好小于0.4mg/L。悬浮生长型生物处理法的代表是活性污泥法，固着生长型生物处理法的代表是生物膜法，混合生长型生物处理法的代表是接触氧化法。2.什么是水力停留时间？什么是固体停留时间（污泥龄）？464 水力停留时间HRT是水流在处理构筑物内的平均驻留时间，从直观上看，可以用处理构筑物的容积与处理进水量的比值来表示，HRT的单位一般用h表示。固体停留时间SRT是生物体（污泥）在处理构筑物内的平均驻留时间，即污泥龄。从直观上看，可以用处理构筑物内的污泥总量与剩余污泥排放量的比值来表示，SRT的单位一般用d表示。就生物处理构筑物而言，HRT实质上是为保证微生物完成代谢降解有机物所提供的时间。而SRT实质上是为保证微生物能在生物处理系统内增殖并占优势地位且保持足够的生物量所提供的时间。生物处理中微生物为了产生代谢作用而需要与有机污染物有足够的接触时间，所需要的代谢时间与待处理的废水中的有机污染物性质有关。简单的低分子有机物如VFA、单糖和乙醇等要求的代谢时间较短，可以在数分钟内代谢完成；而复杂的大分子有机物如氯代烃类难以生物降解，要求的代谢时间较长，有时需要数小时甚至几天的时间。因此为了将废水中有机污染物含量降低到一个合理的程度，必须使生物处理构筑物具备合理的水力停留时间。处理较易降解的城市污水时，HRT为数小时即可，而处理一些难以生物降解的工业废水时，HRT有时要达到几天。为保证反应器内有足够的生物量和特定微生物能增殖，生物处理工艺的SRT都比其HRT要长得多，好氧处理在10天左右，而厌氧处理有时在30天以上。一般来说，要同时保证生物处理系统的水力停留时间HRT和固体停留时间SRT。1.什么是污泥负荷？什么是容积负荷？两者有什么联系？污泥负荷是指曝气池内单位重量的活性污泥在单位时间内承受的有机质的数量，单位是kgBOD5/(kgMLSS∙d)，一般记为F/M，常用Ns表示。容积负荷是指单位有效曝气体积在单位时间内承受的有机质的数量，单位是kgBOD5/(m3∙d)，一般记为F/V，常用Nv表示。活性污泥微生物要想进行正常的生理活动，首先要求其周围环境中含有足够的BOD5，在有氧的条件下，将其中一部分有机物分解代谢成二氧化碳和水等稳定物质，同时自身得到增殖。如果污泥负荷和容积负荷过低，虽然可以有效降低污水中的有机物含量，但同时会使活性污泥处于过氧化状态、沉降性能也会变差，导致出水悬浮物含量升高。如果污泥负荷和容积负荷过高，又会造成污水中的有机物氧化不彻底，出水水质变差。另外，污泥负荷与污泥膨胀的关系直接相关，不仅污泥负荷和容积负荷过高会导致污泥膨胀，污泥负荷在1kgBOD5/(kgMLSS∙d)左右时也极易发生污泥膨胀。因此正常运行的曝气池污泥负荷一般都在0.5kgBOD5/(kgMLSS∙464 d)以下，高负荷曝气池污泥负荷都在1.5kgBOD5/(kgMLSS∙d)以上。针对不同水质，包括曝气池的污泥负荷在内的各种参数都要经过运行实践来确定。1.什么是有机负荷率？有机负荷率可以分为进水负荷和去除负荷两种。进水负荷是指曝气池内单位重量的活性污泥在单位时间内承受的有机质的数量，或单位有效曝气池容积在单位时间内承受的有机质的数量，即进水有机负荷可以分为污泥负荷Ns和容积负荷Nv两种。去除负荷是指曝气池内单位重量的活性污泥在单位时间内去除的有机质的数量，或单位有效曝气池容积在单位时间内去除的有机质的数量。因此，去除负荷可以用进水负荷和去除率两个参数来表示。有机负荷率是影响有机污染物降解和活性污泥增长的重要因素。较高的有机负荷率将加快有机污染物的降解速率与活性污泥的增长速率，降低曝气池的容积，但处理水的水质未必能够达到预定的要求。较低的有机负荷率将使有机污染物的降解速率与活性污泥的增长速率降低，曝气池的容积加大，但处理水的水质可能提高，并达到相应的要求。2.什么是冲击负荷？冲击负荷指在短时间内污水处理设施的进水负荷超出设计值或正常运行值的情况，可以是水力冲击负荷，也可以是有机冲击负荷。每一种生物处理工艺都有其最佳水力负荷或有机负荷，也都能忍耐一定程度的冲击负荷。但是，如果冲击负荷过大，超过了生物处理工艺本身能承受的能力，就会影响处理效果，使出水水质变差，甚至导致处理系统瘫痪。3.什么是生物选择器？其作用有哪些？生物选择器的主要作用是防止丝状菌的过度繁殖，避免丝状菌在微生物处理系统中成为优势菌种。也可以说，就是通过创造一定的条件，确保沉淀性能好的菌胶团细菌等非丝状菌占优势。464 生物选择器的工作原理是在好氧或厌氧生物反应器之前，设置一个停留时间较短的反应器，使回流污泥和未被稀释的废水在其中接触，即在选择器中维持较高的F/M值。在高F/M值下，沉淀性能好的微生物可以优先在选择器基质浓度高的区域吸收利用基质，并在整个悬浮活性污泥体系中处于优势地位。生物选择器的类型有好氧选择器、缺氧选择器和厌氧选择器三种。好氧选择器内需要进行进行曝气充氧，使之处于好氧状态，而缺氧选择器与厌氧选择器只进行搅拌。好氧选择器实际上是在曝气池的首段划出一格，其容积按水力停留时间20min计，通过对污水进行充分曝气，让菌胶团细菌在DO较高、营养充足的条件下充分吸收利用有机物，限制丝状菌的过度繁殖。在完全混合活性污泥法的曝气池前端，设置一个好氧选择器，其控制污泥膨胀的效果非常明显。缺氧选择器与厌氧选择器的设施和设备完全一样，两者的功能取决于生物处理系统活性污泥泥龄的长短。泥龄长时，发生完全的硝化，选择器内硝酸盐浓度高，此时为缺氧选择器；反之，泥龄短时选择器内既无溶解氧又无硝酸盐，即成为厌氧选择器。缺氧选择器中菌胶团细菌利用硝酸盐化合性氧源进行繁殖，而丝状菌则因无法利用化合性氧源而受到抑制，增殖速度落后于菌胶团细菌。大多数丝状菌是绝对好氧的，因此在厌氧选择器内受到抑制，而大多数菌胶团细菌是兼性菌，在厌氧条件下能进行厌氧代谢，继续增殖。但厌氧选择器中菌胶团细菌厌氧代谢会产生硫化氢，硫化氢的存在为丝硫细菌的繁殖创造了条件。好氧生物处理1.什么是好氧生物处理？好氧生物处理是利用好氧微生物在有氧条件下将污水中复杂的有机物降解，并用释放出的能量来完成微生物本身的繁殖和运动等功能的方法，是处理污水的最常利用的方法。好氧生物处理方法，可分为生物膜法和活性污泥法两大类。在好氧微生物的氧化分解过程中，污水中呈溶解状态的有机物首先透过微生物的细胞壁被微生物吸收；固体与胶体有机物先被微生物所吸附，后在微生物分泌的外酶作用下，分解成溶解状物质，再渗入到微生物细胞内。进入细胞内的溶解状有机物，在内酶的作用下，一部分被氧化分解成简单的无机物，如CO2、H2O、NH3、NO3-、PO43-和SO42-等，同时释放出能量，微生物利用这部分能量作为其生命活动的能源，将另一部分有机物作为其生长繁殖的营养物质，合成新的细胞物质，使微生物得以增殖。为保证污水中有足够的微生物，以达到预期的处理效果，则必须为微生物保持足够的营养物质，即污水中的有机物和氮磷等应有一定的浓度。实践证明，好氧生物处理中有机物浓度(以BOD5计)一般为100～500mg/L，同时还要有足够的氮和磷，三者的比例关系是BOD5:N:P=100:5:1464 ，如果污水中的氮或磷不能满足需要（有机物浓度一般都能满足），则需要人工适量投加。好氧微生物在分解有机物和合成新的细胞物质过程中，需要消耗氧。好氧微生物细胞生长的典型范围是每氧化1kgBOD5，生成0.3～0.6kg细胞物质，同时消耗的氧量范围是0.5～1.4倍的BOD5去除量。因此，好氧生物处理系统中，除了靠自然复氧外，主要依靠人工曝气或其他方式充氧。1.什么是活性污泥？活性污泥是由好氧菌为主体的微生物群体形成的絮状绒粒，绒粒直径一般为0.02～0.2mm，含水率一般为99.2%～99.8%，密度因含水率不同而有一些差异，一般为1.002～1.006g/m3，绒粒状结构使得活性污泥具有较大的比表面积，一般为20～100cm2/mL。成熟的活性污泥具有良好的凝聚沉淀性能，其中含有大量的菌胶团和纤毛虫原生动物，如钟虫、等枝虫、盖纤虫等，并可使BOD5的去除率达到90%左右。正常生长的活性污泥呈茶褐色，菌胶团絮体发育良好，个体大小适宜，稍具泥土味。2.活性污泥是怎样组成的？活性污泥由有机物和无机物两部分组成，组成比例因处理污水的不同而有差异，一般有机成分占75%～85%，无机成分仅占15%～25%。活性污泥中有机成分主要由生长在其中的微生物组成，活性污泥上还吸附着微生物的代谢产物及被处理废水中含有的各种有机和无机污染物。污水、回流污泥在曝气的搅动下形成曝气池中的混合液，这是活性污泥在水中的基本形态。好氧活性污泥和生物膜中的微生物主要由细菌组成，其数量可占污泥中微生物总量的90%～95%左右，在处理某些工业废水的活性污泥中甚至可达100%。此外污泥中还有原生动物和后生动物等微型动物，在处理某些工业废水的活性污泥中还可见到酵母、丝状真菌、放线菌亦及微型藻类。一般认为，活性污泥中的细菌主要有菌胶团细菌和丝状细菌，它们构成了活性污泥的骨架，微型动物附着生长于其上或游弋于其间。可以说，细菌、微型动物及其他的微生物加上废水中的悬浮物和一些溶解性物质等类杂质混杂在一起，形成了具有很强吸附、分解有机物能力的絮凝体，即活性污泥。3.活性污泥的微生物结构是怎样的？活性污泥由不同大小的微生物群落组成，具有良好沉降性和传质性能的菌胶团以结构丝状菌为骨架、胶团菌附着其上，并且具有不断生长的特性，增长过程和老化过程中脱落的碎片及其他游离细菌被附着或游离生长的原生动物和后生动物捕食。少量以无机颗粒为核心形成的致密颗粒也可能存在于系统之中，并具有良好的沉降性能。也就是说，464 具有良好结构的活性污泥是以丝状菌为骨架，胶团菌附着于其上而形成的，结构丝状菌喜低氧状态，在胶团菌的附着下，不断生长伸长，形成条状和网状污泥；没有丝状菌为骨架的絮体颗粒很小，附着于累枝虫等原生动物尸体上的絮体易产生反硝化作用，它们都易随二沉池出水流失。胶团菌与结构丝状菌之间相互依存，丝状微生物形成了絮体骨架，为絮体形成较大颗粒同时保持一定的松散度提供了必要条件。而胶团菌的附着使絮体具有一定的沉降性而不易被出水带走，并且由于胶团菌的包附使得结构丝状菌获得更加稳定、良好的生态条件，所以这两大类微生物在活性污泥中形成了特殊的共生体。结构丝状菌与胶团菌构成此消彼长的关系，即结构丝状菌位于胶团菌内部特别是菌胶团较厚时有利于其生长，从而伸长使得包裹在外层的胶团菌不致于过厚形成厌氧状态，其有利条件可能是内部的低氧状态，而一旦结构丝状菌暴露在混合液中时，正常环境条件不利于其生长，待胶团菌包附之后才重新再次生长，如遇供氧不足等条件时，结构丝状菌大量伸出，则发生结构丝状菌引起的污泥膨胀。结构丝状菌与胶团菌在活性污泥中形成共生关系，而非结构丝状菌与胶团菌之间存在着拮抗关系，活性污泥系统的稳定性得益于大环境中微生态群落的相对稳定。实际经验表明，当细菌处于碳氮比高的条件下，絮凝体的结构就比较好。当细菌处于碳氮比低或高温、营养不足的环境时，细菌体外多糖类胶体基质或纤维素类基质会被作为营养而被细菌利用，从而导致污泥解絮。1.活性污泥的性能指标有哪些？为了增大活性污泥与废水的接触面积，提高处理效果，活性污泥应具有颗粒松散，易于吸附氧化有机物的能力。但是经过曝气之后，在澄清时，又希望活性污泥与水能迅速分离，因此也要求活性污泥具有良好的凝聚、沉降性能。活性污泥的这些性能可用污泥沉降比（SV）、污泥浓度（MLSS）、污泥体积指数（SVI）三项指标来表示。这三个活性污泥性能指标是相互联系的。沉降比的测定比较容易，但所测得的结果受污泥量的限制，不能全面反映污泥性质，也受污泥性质的限制，不能正确反映污泥的数量；污泥浓度可以反映污泥数量；污泥指数则能较全面地反映污泥凝聚和沉降的性能。464 此外，能反映污泥性能的还有生物相，所谓生物相就是活性污泥的微生物组成。在较好的活性污泥中，除了细菌菌胶团以外，占优势的微生物常是固着型纤毛类原生动物，如钟虫、等枝虫等。在一般情况下，这些微生物多说明游离细菌少、出水中的有机物浓度较低，微生物的生长可能已经进入内源代谢期，污泥比较容易凝聚，菌胶团数量多还可说明污泥吸附、氧化有机物的能力较大。但是，由于工业废水的成分很复杂，它们的活性污泥中微生物的种类数量也相差较大。因此，应当在运转期间通过观察来确定微生物和污泥性能之间的关系。1.活性污泥的增长规律是怎样的？活性污泥的主体是多种属群的微生物，各自的生长规律比较复杂，但活性污泥增殖的总趋势的规律可以用增长曲线来描述。把少量活性污泥加入污水中，在温度适宜、溶解氧充足的条件下进行曝气培养时，活性污泥的增长曲线如图4－2所示。123b数　a　量时间图4--2污泥增长曲线示意图1—适应阶段和对数增长阶段2—减速增长阶段3--内源代谢阶段由图可以看出，在温度适宜、溶解氧含量充足，而且不存在抑制性物质的条件下，控制活性污泥增长的决定因素是食料（污水中的有机物，又称底物）量F和微生物（活性污泥）量M之间的比值F/M，同时受有机底物降解速率、氧利用速率和活性污泥的凝聚、吸附性能等因素的影响。活性污泥的增长过程可分为适应阶段、对数增长阶段、减速增长阶段和内源代谢阶段等四个阶段。①适应阶段也叫调整阶段，这是活性污泥培养的最初阶段，微生物不增殖但在质的方面却开始出现变化。这一段和图4--2中增长曲线开始的水平部分相对应，一般持续时间较短。在适应阶段后期，微生物酶系统已经逐渐适应新的环境，个体发育也达到了一定程度，细胞开始分裂，微生物开始增殖。②在活性污泥生长率上升阶段（对数增长阶段），F/M比值较大，有机底物充足、活性污泥活性强，微生物以最高速率摄取有机底物的同时，也以最高速率合成细胞、实现增殖。此时活性污泥去除有机物的能力大，污泥增长不受营养条件所限制，而只与微生物浓度有关。此时污泥凝聚性能差，不易沉淀，处理效果差。③在生长率下降阶段（减速增长阶段），F/M值持续下降，活性污泥增长受到有机营养的限制，增长速度下降。这是一般活性污泥法所采用的工作阶段，此时，废水中的有机物能基本去除，污泥的凝聚性和沉降性都较好。④464 在内源代谢阶段，营养物质基本耗尽，活性污泥由于得不到充足的营养物质，开始利用体内存储的物质，即处于自身氧化阶段，此时，污泥无机化程度高，沉降性良好，但凝聚性较差，污泥逐渐减少。但由于内源呼吸的残留物多是难于降解的细胞壁和细胞质等物质，因此活性污泥不可能完全消失。推流式曝气池中有机物和活性污泥在数量上的变化规律与上述活性污泥增长规律相同，只是其变化不单是在时间上进行的，而是从池开始端到末尾端的空间上进行的。在活性污泥法转入正常运行后，曝气池是连续运转的，池中的活性污泥也不是自行成长的，而是从二次沉淀池中回流过来的，它的量是可以控制的。前面讲到，控制活性污泥增长的决定因素是污水中的有机物和活性污泥量之间的比值（污泥负荷），所以我们可以通过控制来水中有机物浓度和回流污泥的数量，来决定曝气池起始端活性污泥生长所处的状态。而曝气池末端活性污泥生长所处的状态，则决定于曝气时间。因此，曝气池的工作情况，如果用污泥增长曲线来表示，将是其中的一段线段，如图4－20中ａ～ｂ所示。它在曲线上所处的位置决定于池中有机物与微生物之间的相对数量。因此，在一定范围内，通过控制回流污泥量和曝气时间可以获得不同程度的处理效果。1.什么是菌胶团？其作用是什么？在微生物领域里，习惯将动胶菌属形成的细菌团块称为菌胶团。而在水处理领域内，将所有具有荚膜或粘液或明胶质的絮凝性细菌相互凝聚成的菌胶团块称为菌胶团。菌胶团是活性污泥的结构和功能中心，是活性污泥的基本组分，一旦菌胶团受到破坏，活性污泥对有机物的去除率将明显下降或丧失。在活性污泥培养的早期，可以看到大量新形成的典型菌胶团，它们可以呈现指状、垂丝状、球状、蘑菇状等多种形式。进入正常运转阶段的活性污泥，具有很强吸附能力和氧化分解有机物能力的菌胶团会把废水中的杂质和游离微生物吸附在其上，形成活性污泥絮凝体。因此，除少数负荷较高、处理废水碳氮比较高的活性污泥外，只能在絮粒边缘偶尔见到典型的新生菌胶团。细菌形成菌胶团后，可以防止被微型动物所吞噬，并在一定程度上免受废水中有毒物质的影响，而且具有很好的沉降性能、有利于混合液在二沉池迅速完成泥水分离。通过观察菌胶团的颜色、透明度、数量、颗粒大小及结构松紧程度等可以判断和衡量活性污泥的性能。新生菌胶团无色透明、结构紧密，吸附氧化能力强、活性高；老化的菌胶团颜色深、结构松散，吸附氧化能力差、活性低。2.为什么说丝状细菌是活性污泥的重要组成部分？丝状细菌同菌胶团细菌一样，是活性污泥的重要组成部分。其长丝状形态有利于其在固相上附着生长，保持一定的细胞密度，防止单个细胞状态时被微型动物吞食；细丝状形态的比表面积大，有利于摄取低浓度底物，在底物浓度相对较低的条件下比胶团菌增殖速度快，在底物浓度较高时则比胶团菌增殖速度慢。一般认为，丝状细菌活性污泥中交叉穿织在菌胶团之间，或附着生长于絮凝体的表面，少数种类游离于污泥絮粒之间。有研究表明，丝状细菌增殖速率快、吸附能力强、耐供氧不足能力以及在低基质浓度条件下的生活能力都很强，因此在废水生物处理生态系统中存活的种类多、数量大。如何使丝状微生物相互聚集，使之在废水处理中达到较好的泥水分离效果，如何确定丝状微生物同其他微生物的相互作用，以及不同丝状微生物的最适需氧量等，都是需要深入研究的课题。丝状细菌具有很强的氧化分解有机物的能力，当污泥中丝状菌在数量上超过菌胶团细菌时，会使污泥絮凝体沉降性能变差，严重时能引起污泥膨胀，造成出水水质下降。由活性污泥的结构可以看出，活性污泥膨胀可分为结构丝状菌膨胀和非结构丝状菌膨胀，前者只需创造有利于胶团菌增长的条件即可解决，后者胶团菌难于附着在非结构丝状菌上生长，只有采取投加杀虫剂的办法毒杀。464 1.活性污泥中微型藻类有哪些？微型藻类在活性污泥中的种类和数量较少，而且大多是单细胞种类；但在沉淀池边缘、出水槽等阳光暴露处较多见，甚至可见成层附着生长。在氧化塘及氧化沟等类占地大、空间开阔的废水处理系统中微型藻类的种类和数量较多，常呈菌藻共生状态，还可出现丝状、甚至更大型的种类。藻类光合作用可补充水中的溶解氧，在氧化塘处理系统中，可采用适当的方法收集藻类以达到除磷和脱氮的目的。2.活性污泥中微型动物的种类有哪些？在处理生活污水的活性污泥中存在着大量的原生动物和部分微型后生动物，其中出现最多的原生动物是以钟虫为代表的纤毛虫类。在处理工业废水的活性污泥中，微型动物的种类和数量往往少得多，有些工业废水处理系统甚至根本看不到微型动物。污泥中微型动物有的可以通过体表吸收溶解性有机物，然后使之氧化分解，有的可吞噬废水中的细小有机物颗粒和游离细菌。固着型纤毛虫及吸管虫等还能通过分泌粘液，附着在絮凝体上生长，从而有利于絮体的形成。因此，在活性污泥培养的初期，一旦在处理系统中发现固着型钟虫（固着型纤毛虫之一种）出现，就可以说明污泥絮体已开始形成并逐渐增多。根据污泥中动物的种类与废水的处理程度之间存在一定关系，可以判断废水处理系统的运行状况，即可以将微型动物作为处理系统运行状况的指示生物。据报道，活性污泥中能见到的原生动物有220多种（可查看有关微生物图谱进行认识），其中以纤毛虫居多，可占70%～90%。在污泥培养初期或污泥发生变化时可以看到大量的鞭毛虫、变形虫。而在系统正常运行期间，活性污泥中微型动物以固着型纤毛虫为主，同时可见游动型纤毛虫类（草履虫、肾形虫、豆形虫、漫游虫等）、匍匐型纤毛虫类（楯纤虫、尖毛虫、棘尾虫等）、吸管虫类（足吸管虫、壳吸管虫、锤吸管虫等）等纤毛虫类。固着型纤毛虫类主要是钟虫类原生动物，这是在活性污泥中数量最多的一类微型动物，常见的有沟钟虫、大口钟虫、小口钟虫、累枝虫、盖纤虫、独缩虫等。固着型纤毛虫类的沉渣取食方式可吞噬废水中的细小有机物颗粒、污泥碎屑和游离细菌，起到清道夫的作用，使出水更清澈。在正常情况下，固着型纤毛虫类体内有维持水份平衡的伸缩泡定期收缩和舒张，但当废水中溶解氧降低到1mg/L时，伸缩泡就处于舒张状态，不活动，因此可以通过观察伸缩泡的状况来间接推测水中溶解氧的含量。活性污泥中除了上述仅有一个细胞构成的原生动物以外，尚有由多个细胞构成的后生动物，较常见的有轮虫（猪吻轮虫、玫瑰旋轮虫等）、线虫和瓢体虫等。轮虫也采用沉渣取食方式。因此，通常在废水处理系统运转正常、有机负荷较低、出水水质良好时，轮虫才会出现；但当废水处理系统因泥龄长、负荷较低导致污泥因缺乏营养而老化解絮后，轮虫会因为污泥碎屑增多而大量增殖。这时，轮虫数量过多又成为污泥老化解絮的标志。线虫在膜生长较厚的生物膜处理系统中会大量出现。3.活性污泥中原生动物的作用有哪些？原生动物在活性污泥中所起的作用可归纳如下：⑴促进絮凝和沉淀：污水处理系统主要依靠细菌起净化和絮凝作用，原生动物分泌的粘液能促使细菌发生絮凝作用，大部分原生动物如固着型纤毛虫本身具有良好的沉降性能，加上和细菌形成絮体，更提高了在二沉池的泥水分离效果。⑵减少剩余污泥：从细菌到原生动物的转换率约为0.5%，因此，只要原生动物捕食细菌就会使生物量减少，减少的部分等于被氧化量。⑶改善水质：原生动物除了吞噬游离细菌外，沉降过程中还会粘附和裹带细菌，从而提高细菌的去除率。原生动物本身也可以摄取可溶性有机物，还可以和细菌一起吞噬水中的病毒。这些作用的结果是可以降低二沉池出水的BOD5、CODCr和SS，提高出水的透明度。4.为什么可以将微型动物作为污水处理的指示生物？464 活性污泥中出现的微型动物种类和数量，往往和污水处理系统的运转情况有着直接或间接的关系，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很多，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。生物相观察时，活性污泥中微型动物等尺寸较大微生物的变化与污水处理运行情况的关系如下：⑴如果发现单个钟虫活跃，其体内的食物泡都能清晰地观察到时，说明活性污泥溶解氧充足，污水处理程度高。钟虫不活跃或显得很呆滞时，往往说明曝气池供氧不足。如果出现钟虫等原生动物大量死亡，则说明曝气池内有毒物质进入量过多，造成了活性污泥的中毒。⑵当发现在大量钟虫存在的情况下，楯纤虫增多而且越来越活跃，这并不是表示曝气池工作状态良好，而很可能是污泥将要变得越来越松散的前兆。如果进一步观察到钟虫数量递减，而楯纤虫数量递增，则更加说明潜伏着污泥膨胀的可能。⑶当发现没有钟虫，却有数量较多的游动型纤毛虫类比如草履虫、肾形虫、豆形虫、漫游虫等，而细菌则以游离细菌为主，此时表明水中有机物还很多，处理程度较低。如果原来水质良好，突然出现固着型纤毛虫类数量减少而游动纤毛虫类数量增加的现象，预示水质将要变差。相反，如果原来水质较差，出现游动纤毛虫类由无到有且数量逐渐增加的现象，则预示水质将向好的方向发展，最后再变为以固着型纤毛虫类为主，则表明水质将会变得很好。⑷当发现等枝虫成堆出现且不活跃，而贝氏硫菌和丝硫细菌积硫点十分明显，同时污泥中有肉眼能见的小白点时，则表明曝气池溶解氧很低（传统活性污泥法一般只有0.5mg/L左右）⑸活性污泥中发现积硫很多的丝硫细菌和游离细菌时，往往是因为曝气时间不足，空气量不够，进水量过大，或者是因为水温太低导致污水处理效果较差。⑹镜检时发现各类原生动物很少，球衣细菌或丝硫细菌很多时，往往表明活性污泥已经发生膨胀。⑺二沉池的表面浅水层经常出现许多水蚤，如果其体内血红素低，说明溶解氧含量较高；如果水蚤的颜色很红时，则说明出水中几乎没有溶解氧。由于每个污水处理场的进水水质和处理工艺存在差异，以上所述是以城市污水或掺有一定比例的生活污水的工业废水处理系统生物相的表观现象，有些工业废水处理系统的微型动物数量就很少，因此活性污泥的生物相也会有所不同。应该经常进行镜检，掌握活性污泥中出现的微型动物种类和数量与污水处理运行状况之间的关系，为利用生物相观察指导污水处理积累经验。1.活性污泥净化废水的过程是怎样的？活性污泥净化废水主要通过三个阶段来完成。⑴在第一阶段，废水主要通过活性污泥的吸附作用而得到净化。吸附作用进行得十分迅速，一般在30分钟内完成，BOD5的去除率可高达70%。同时还具有部分氧化的作用，但吸附是主要作用。464 活性污泥具有极大的比表面积，内源呼吸阶段的活性污泥处于“饥饿”状态，其活性和吸附能力最强。吸附达到饱和后，污泥就失去活性，不再具有吸附能力。但通过氧化阶段，除去了所吸附和吸收的大量有机物后，污泥又将重新呈现活性，恢复它的吸附和氧化的能力。⑵第二阶段，也称氧化阶段，主要是继续分解氧化前阶段被吸附和吸收的有机物，同时继续吸附一些残余的溶解物质。这个阶段进行得相当缓慢。实际上，曝气池的大部分容积都用在进行有机物的氧化和微生物细胞物质的合成。氧化作用在污泥同有机物开始接触时进行得最快，随着有机物逐渐被消耗掉，氧化速率逐渐降低。因此如果曝气过分，活性污泥进入自身氧化阶段时间过长，回流污泥进入曝气池后初期所具有的吸附去除效果就会降低。⑶第三阶段是泥水分离阶段，在这一阶段中，活性污泥在二沉池中进行沉淀分离。微生物的合成代谢和分解代谢都能去除污水中的有机污染物，但产物不同。分解代谢的产物是CO2和H2O，可直接消除污染，而合成代谢的产物是新生的微生物细胞，只有将其从混合液中去除才能实现污水的完全净化处理。必须使混合液经过沉淀处理，将活性污泥与净化水进行分离，同时将与合成代谢生成的新微生物细胞等量的原有老化微生物以剩余污泥的方式排出活性污泥处理系统，才能达到彻底净化污水的目的。同时，必须对剩余污泥进行妥善处理，否则可能造成二次污染。1.常用培养活性污泥的方法有哪几种？在活性污泥的培养与驯化期间，必须满足微生物生命活动所需的各种条件，而且要尽量理想化。一是保证足够的溶解氧和保持营养平衡，对于缺乏某些营养物质的工业废水，要适量多投加一些营养物质。二是水温、pH值要尽量在最适范围内，且没有大的波动。三是有机负荷要由低而高、循序渐进。四是可以从正在运行的同类污水处理场提取一定数量的污泥进行接种。培养期间，每隔8小时要对混合液的污泥浓度、污泥指数、溶解氧含量等进行分析化验，同时还要检测进出水的BOD5、CODCr及悬浮物SS等指标，根据检测结果及时加以调整。按照待处理污水的水量、水质和污水处理场的具体条件，可采用间歇培养法、连续培养法两类方法培养活性污泥。连续培养法又可以分为低负荷连续培养法、高负荷连续培养法、接种培养法等三种。2.什么是活性污泥的间歇培养法？间歇培养法是将污水注满曝气池，然后停止进水，开始闷曝（只曝气而不进水）。闷曝2～3天后，停止曝气，静沉1～1.5小时，然后再进入部分新鲜污水，水量约为曝气池容积的1/5即可。以后循环进行闷曝、静沉、进水三个过程，但每次进水量应比上次有所增加，而每次闷曝的时间应比上次有所减少，即增加进水的次数。当污水的温度在15～20oC时，采用这种方法经过15天左右，就可使曝气池中的污泥浓度超过1g/L以上，混合液的污泥沉降比（SV）达到15%～20%。此时停止闷曝，连续进水连续曝气，并开始回流污泥。最初的回流比应当小些，可以控制在25%左右，随着污泥浓度的增高，逐渐将回流比提高到设计值。464 1.什么是活性污泥的连续培养法？连续培养法是使污水直接通过活性污泥系统的曝气池和二沉池，连续进水和出水；二沉池不排放剩余污泥，全部回流曝气池，直到混合液的污泥浓度达到设计值为止的方法。具体做法有以下三种：⑴低负荷连续培养：将曝气池注满污水后，停止进水，闷曝1～2天。然后连续进水连续曝气，进水量控制在设计水量的1/2或更低，不排泥也不回流。等曝气池形成污泥絮体后，开始以低回流比（25%左右）回流污泥。当混合液污泥浓度超过1g/L后，开始以设计回流比回流污泥。当混合液污泥浓度接近设计值时，可根据具体情况适量排放剩余污泥。⑵高负荷连续培养：将曝气池注满污水后，停止进水，闷曝1～2天。然后按设计流量连续进水连续曝气，等曝气池形成污泥絮体后，开始以低回流比（25%左右）回流污泥。当混合液污泥浓度接近设计值时，再可根据具体情况适量排放剩余污泥。⑶接种培养：将曝气池注满污水后，投入大量其他污水处理场的正常污泥（最好是没有经过消化的新鲜脱水剩余污泥），再按高负荷连续培养法培养。接种培养能大大短污泥培养时间，但大型处理场需要的接种量非常大，运输大量污泥往往不太现实，所以此法一般只适用于规模较小的污水处理场。当污水处理场改建或扩建时，利用旧曝气池污泥为新曝气池提供接种污泥，是经常见到的做法。当新建污水处理场有多个系列的曝气池、附近又没有污水处理场可以提供接种污泥时，可以先在一个系列利用上述方法成功培养污泥后，再向其他系列曝气池提供接种污泥，从而缩短全场的培养时间和降低培养的能耗。2.什么是活性污泥的驯化？活性污泥的驯化通常是针对含有有毒或难生物降解的有机工业废水而言。一般是预先利用生活污水或粪便水培养活性污泥，再用待处理的污水驯化，使活性污泥适应所处理污水的水质特点。经过长期驯化的活性污泥甚至有可能氧化分解一些有毒有机物，甚至将其变成微生物的营养物质。驯化的方法可分为异步法和同步法两种，两种驯化法的结果都是全部接纳工业废水。①异步驯化法是用生活污水或粪便水将活性污泥培养成熟后，再逐步增加工业废水在混合液中的比例。每变化一次配比，污泥浓度和处理效果的下降不应超过10%，并且经过7～10d运行后，能恢复到最佳值。②同步驯化法是用生活污水或粪便水培养活性污泥的同时，就开始投加少量的工业废水，随后逐渐提高工业废水在混合液中的比例。对于生化性较好、有毒成分较少、营养也比较全面的工业废水，可以使用同步驯化法同时进行污泥的培养和驯化。否则，必须使用异步驯化法将培养和驯化完全分开。3.活性污泥所需营养物质的比例是多少？464 从分析微生物菌体中元素比例得知，合成菌体时，在需要25份C的同时还需要5份N或1份P。因此，好氧法处理有机废水时，所需营养比例大都按C:N:P=100:5:1来衡量。在实际的生物处理系统中，微生物对废水中C、N、P的需求并不是固定的，它与污泥的种类和污泥产率有关，而这又与工业废水的性质和处理系统的运行方式有关。有关研究证明，对于好氧生物处理工业废水营养物质的比例可以为C:N:P=(100～200):5:(0.8～0.1)，对于厌氧生物处理，工业废水营养物质的比例可以为C:N:P=(500～800):5:(0.8～0.1)。一般情况下，厌氧生物处理比好氧生物处理工业废水所需的营养比例，N、P的含量可以降低很多。生物处理系统的泥龄越长，微生物所需的N、P比例越低。生物处理系统的污泥产率越低，污泥所需的N、P比例也越低。1.为什么处理某些工业废水时要投加营养盐？一般来说，生活污水中的各种营养比较齐全，最适合微生物的生长繁殖。城市污水中生活污水的比例较大，一般为45%～60%，而且各种有毒有害物质和难降解物质的浓度得到稀释，因此城市污水中微生物代谢所需要的营养成分也比较全面和均衡。而某些工业废水污染物成分单一，比如农药生产废水、造纸废水及许多化工废水污染物只有其生产过程的添加剂和副产品等，再加上其中生活污水的比例很低，几乎没有其他营养成分，因而这样的水质对微生物的生长繁殖非常不利。从化验结果来看，这些工业废水的CODCr或BOD5值往往高达数千mg/L，甚至几万mg/L，而N、P等营养元素的含量几乎接近于零。为了成功地利用生物法处理这些工业废水，必须使参与分解氧化有机物的微生物获得必要的营养，向废水中补充其所缺乏的营养盐。2.什么是活性污泥法？其基本原理是什么？活性污泥法是以活性污泥为主体，利用活性污泥中悬浮生长型好氧微生物氧化分解污水中的有机物质的污水生物处理技术，是一种应用最广泛的废水好氧生物处理技术。其净化污水的过程可分为吸附、代谢、固液分离三个阶段，由曝气池、曝气系统、回流污泥系统及二次沉淀池等组成，其基本流程如图4--3所示。图4—3活性污泥法基本流程示意图464 曝气池及二次沉淀池是活性污泥法的两个基本处理构筑物。经过一级预处理的污水与二次沉淀池底部回流的活性污泥同时进入曝气池混合后，在曝气的作用下，混合液得到足够的溶解氧并使活性污泥与污水充分接触，污水中的胶体状和溶解性有机物为活性污泥吸附，并被活性污泥中的微生物氧化分解，从而使得以净化。在二次沉淀池中，活性污泥与已被活性污泥净化的污水分离，澄清后的污水作为处理后污水排出系统；活性污泥在泥区进行浓缩后，以较高的浓度回流到曝气池。微生物氧化分解有机物的同时，自身也得以繁殖增长，即活性污泥量会不断增加，为使曝气池混合液中活性污泥浓度保持在一定较为恒定的范围内，需要及时将部分活性污泥作为剩余污泥排出系统。1.活性污泥法有效运行的基本条件有哪些？活性污泥法有效运行的基本条件是：⑴污水中含有足够的胶体状和溶解性易生物降解的有机物，作为活性污泥中微生物的营养物质。⑵曝气池混合液中有足够的溶解氧。⑶活性污泥在曝气池内呈悬浮状态，能够与污水充分接触。⑷连续回流活性污泥、及时排出剩余污泥，使曝气池混合液中活性污泥保持一定浓度。⑸污水中有毒害作用的物质的含量在一定浓度范围内，不对微生物的正常生长繁殖形成威胁。2.活性污泥法的运行控制方法有哪些？活性污泥法的控制方法有污泥负荷法、SV法、MLSS法和泥龄法等四种，这些方法之间是相互关联、而不是对立的，往往同时使用，互相校核，以期达到最佳的处理效果。⑴污泥负荷法污泥负荷法是污水生物处理系统的主要控制方法，尤其适用于系统运行的初期和水质水量变化较大的生物处理系统。但此法操作复杂，水质水量波动较小的稳定运行城市污水处理厂一般采用其他控制方法，只是定期用污泥负荷法进行核算。污泥负荷控制得过高时，曝气系统很难维持曝气池内DO正常，泡沫会增加，二沉池出水变混，处理效果变差。污泥负荷控制得过低时，有可能导致污泥过氧化而引起的解絮现象，二沉池出水水清但含有较多悬浮污泥颗粒。一般活性污泥法的污泥负荷Ns控制范围为0.2～0.3kgBOD5/(kgMLSS∙d)，对于难生物降解的工业废水，Ns值应控制得更低一些。464 良好絮凝和代谢性能的活性污泥微生物对营养的需求，一般都有一个合理的范围。营养过多即污泥负荷过大时，微生物生长繁殖速率加快，尽管代谢分解有机物的能力很强，但由于细菌能量高、趋于游离生长状态，会导致污泥絮体的解絮。此时曝气系统很难使曝气池内DO维持正常，从而使曝气池内泡沫增多，二沉池出水浑浊，处理效果变差。营养过少即污泥负荷过低时，细菌会进行内源呼吸，自身代谢过度，细菌体外粘液质损失，菌胶团必然解体，最终导致细菌代谢能力减弱。此时曝气池很容易维持所需的溶解氧，污泥沉降快，二沉池出水较清但含有很多细小的污泥碎片。⑵MLSS法MLSS法是经常测定曝气池内MLSS的变化情况，通过调整排放剩余污泥量来保证曝气池内总是维持最佳MLSS值的控制方法，适用于水质水量比较稳定的生物处理系统。在进水水质水量和曝气池容积一定的条件下，污泥负荷主要取决于曝气池混合液的MLSS。应根据运行经验找出不同季节、不同水质水量条件下的最佳MLSS值，再通过调整排泥量和回流比等运行参数，使曝气池内MLSS维持最佳。一般空气曝气活性污泥法的最佳MLSS为2～3g/L，纯氧曝气活性污泥法的最佳MLSS在5g/L左右。⑶SV法对于水质水量稳定的生物处理系统，SV值能代表活性污泥的絮凝和代谢活性，反映系统的处理效果。运行管理过程中可以分析总结不同条件下的最佳SV值，每日每班测定SV值，再通过调整回流污泥量、排泥量、曝气量等参数，使曝气池混合液SV值维持最佳。SV法操作简单迅速，但SV不能正确反应MLSS具体值，准确性较差，需要配合其他控制方法一起应用。⑷泥龄法泥龄法是通过控制系统的污泥停留时间最佳来使处理系统维持最佳运行效果的方法。泥龄与处理预期目标有直接关系，比如要达到硝化效果泥龄必须很长，而单独去除BOD5时泥龄可以短得多。宏观上可以通过调整排泥量实现对泥龄的控制，但控制泥龄又必须以维持曝气池混合液一定的MLSS值为前提。1.活性污泥法日常管理中需要观测的项目有哪些？⑴对活性污泥状况的镜检和观察：用肉眼观察活性污泥的颜色是否是正常的茶褐色，同时用鼻子闻活性污泥的气味是否正常（稍具泥土味），并用显微镜观察活性污泥中的生物相。曝气充氧不足时，污泥会发黑发臭；当曝气充氧过度或负荷过低时，污泥色泽会较淡。⑵观察曝气效果：主要观察曝气池液面的翻腾情况和泡沫的变化情况。成团大气泡上升是曝气系统局部堵塞的表现，而液面翻腾很不均匀往往是存在不曝气死角所致。泡沫增多或颜色变化一般反映进水水质发生了变化或负荷等运行状态发生了变化。464 ⑶曝气时间：曝气时间以处理出水达到排放标准为条件，要根据进水水量、水质及曝气池容积等因素，按照运行经验确定一最佳值和最佳范围。处理城市污水的传统活性污泥法，曝气时间为4～8小时，而处理高浓度工业废水时，曝气时间可长达50小时以上。可通过增减运行曝气池的间数来调节曝气时间，在一般情况下，应相对稳定，不宜过频。⑷曝气量（供气量）：供气电耗占整个污水处理厂电耗的50%～60%，因此供气量的调整要极其慎重。确定供气量的主要依据是保证曝气池出口处的溶解氧浓度在2mg/L以上，其次要满足混合液混合搅拌的需要。供气量还与曝气池进水水质、温度、曝气时间、MLSS浓度、溶解氧含量等有关，需要根据一定期限内所取得的运行数据综合确定。处理城市废水的传统活性污泥法的供气量一般为进水量的3～7倍。对于进水水质、水量相对稳定的大型城市污水处理厂，每年春秋各调整一次，即在水温开始上升的4～5月份降低供气量，而在水温开始下降的10～11月份提高供气量。对于水质、水量波动较大的工业废水处理场，要在综合分析各种化验分析数据后，每天对供气量进行确认或调整。⑸曝气池混合液30分钟沉降比SV：为使出水稳定达标排放，曝气池MLSS也必须相对稳定，因此使MLSS值经常处于最佳范围内是曝气池运行管理的主要内容之一。MLSS值测定需时较长，可能延误对曝气池的运行管理，一般以与污泥浓度对应性较好、而且测定简便易行的污泥沉降比SV作为评定MLSS值的指标。但因污水水质水量及采用的活性污泥法形式不同，SV值也会各有差异，每座污水处理场要根据具体运行情况确定本场的最佳SV值。SV值可以通过增减剩余污泥的排放量来加以调节，SV值的变动性较大，而且与进水量有关。因此每个运行班都需要测定混合液的SV值，将测定结果与进水量的变化相对照，确认SV值是否在最佳范围内。⑹剩余污泥排放：随着累计处理水量的不断增加，曝气池内的活性污泥量也会不断增长，MLSS值和SV值都会升高。为了保证曝气池内MLSS值相对稳定，必须将增加的污泥量及时排出，排放的剩余污泥量应大致等于污泥的增长量，排放量过大或过小都会导致曝气池内MLSS值的波动。剩余污泥排放量与采用的活性污泥法及具体的进水水质有关，在没有经验的情况下，可大致按进水量的1%左右排放剩余污泥，确切适宜的排放值应根据一定时期的实际运行结果来确定。⑺回流污泥量：调节回流污泥量的目的也是为了464 保证曝气池内MLSS值的相对稳定，而污水处理厂的回流量一般也是相对固定的。因此在进水水质水量比较稳定的情况下，实际上是根据每日测定的SV值为依据、通过调整剩余污泥的排放量来达到维持污泥回流量固定的目的。在进水水量发生大的波动时，就需要调整回流量，以保证曝气池内MLSS值不因进水量的增大或减少而出现大的波动。⑻观察二沉池：经常观察二沉池泥面的高低、上清液的透明程度及液面和出水中悬浮物的情况。正常运行时二沉池上清液的厚度应不少于0.5～0.7m。如果泥面上升，往往说明污泥沉降性能差；如果上清液混浊，说明进水负荷过高，污水净化效果差；如果上清液透明但带有小污泥絮片，说明污泥解絮；如果液面不连续大块污泥上浮，说明池底局部厌氧或出现反硝化；如果大范围污泥成层上浮，说明污泥可能中毒。1.活性污泥法日常管理中需要检测和记录的参数有哪些？按照用途可以将废水处理场的常规监测项目分为以下三类：⑴反映处理流量的项目：主要有进水量、回流污泥量和剩余污泥量。⑵反映处理效果的项目：进、出水的BOD5、CODCr、SS及其他有毒有害物质的浓度。⑶反映污泥状况的项目：包括曝气池混合液的各种指标SV、SVI、MLSS、MLVSS及生物相观察等和回流污泥的各种指标RSSS、RSV及生物相观察等。⑷反映污泥环境条件和营养的项目：水温、pH、溶解氧、氮、磷等。⑸反映设备运转状况的项目：水泵、泥泵、鼓风机、曝气机等主要工艺设备的运行参数，如压力、流量、电流、电压等。2.活性污泥法的影响因素有哪些？活性污泥法是利用微生物对废水中的有机污染物进行分解氧化处理，因此活性污泥的影响因素也就是对好氧微生物有影响的因素。⑴溶解氧：一般曝气池出口混合液中溶解氧浓度保持在2mg/L，才能保持活性污泥系统整体具有良好的净化功能。溶解氧过高会增加动力消耗，溶解氧过低会使活性污泥法的处理效果下降。⑵有机负荷：活性污泥法的有机负荷根据采用的处理方法不同，适应的最佳有机负荷也不同。只有进水有机负荷接近或等于其最佳值，才能取得最佳的运行效果。进水有机负荷过多偏离最佳值，将会破坏活性污泥法系统运行的稳定性。⑶营养物质：除了需要碳、氢、氧等基本物质外，还需要氮、磷等营养元素，如果存在营养不平衡的现象，必须补充投加所需要的营养元素。⑷pH值：活性污泥法的最适宜的pH值介于6.5～8.5之间，超出出这个范围，好氧活性污泥的代谢速率将下降，甚至失去作用。464 ⑸水温：好氧活性污泥法的最适宜温度范围是15～30oC，超出这个范围，好氧活性污泥法的处理效果将会受到不利影响。⑹有毒物质：当污水中含有对微生物有抑制作用的物质，活性污泥的性能将会下降直至完全失去应有的作用，常见的有毒物质有重金属、氰化物、硫化物及一些有机物，有毒物质的毒害作用还与处理过程中的水温、溶解氧、pH值、有无其他有毒物质共存、微生物的数量以及是否经过驯化等多种因素有关。1.什么是推流式曝气池？什么是完全混合式曝气池？按曝气池的流态分，曝气池可分为推流式和完全混合式及两种流态的组合形式。⑴推流式典型推流式曝气池的平面一般是长宽比为5～10的长方形，有效水深为3～9m。为节省占地面积，推流式曝气池往往建成两折或多折。污水从一端进入，从另一端推流出去。在推流式曝气池中，有机物浓度和种类沿程不断变化。污泥负荷和耗氧速率前高后低，在污泥增长曲线上占一个区段，长池前后的微生物种类和数量存在差异。沿程各个断面之间存在较大的浓度梯度，因此降解速率较快，运行灵活，可采用多种运行方式，特别适用于处理水质比较稳定的废水。推流式曝气池多采用鼓风曝气。当采用池底铺满多孔型曝气装置时，曝气池中的水流只有沿池长方向的流动速度，由此成为平推流。当鼓风曝气装置位于池横断面的一侧（或两侧）时，由于气泡在池内混合液中造成密度差，产生了旋转流，因此曝气池中水流除了具有沿池长方向的流动以外，还具有侧向的旋转流动，因此成为旋转推流。⑵完全混合式完全混合式曝气池一般为圆形，曝气装置多采用表面曝气机。曝气机置于曝气池中心平台上，污水进入搅拌中心后立即与全池混合液混合，全池的污泥负荷、耗氧速率和微生物种类等性能完全相同，不象推流式曝气池那样上下游有明显的区别，在污泥的增长曲线上只占一点。由于曝气池原有混合液对进水的稀释作用，完全混合式曝气池耐冲击负荷的能力较强，负荷均匀使供氧与需氧容易平衡，从而节省供氧动力。⑶两种流态的结合式在许多实际运行的曝气池中，推流和完全混合并不是绝对的。①在464 推流池中，可用一系列表面曝气机串联充氧和搅拌，这样一来在每个表面曝气机周围的流态都是完全混合式的，而对全池来说，流态具有推流式性质。此时相邻的两个表面曝气机的旋转方向应当相反，否则两机之间的水流将发生冲突；也可采用增加横向挡板的办法使表面曝气机同向旋转，避免涡流。②将曝气池建成独立的多个完全混合池，各池可以串联也可以部分并联，即整个流程的流态为推流式。这样的池型兼有推流式和完全混合式的优点，而且具有很大的灵活性，纯氧曝气、生物脱氮除磷等工艺都采用这种方式。1.活性污泥法的主要形式有哪些？活性污泥法是悬浮生长型好氧生物法。其实质是设法维持曝气池内混合液具有一定的污泥浓度，并保持一定的溶解氧含量，为微生物分解污水中的有机物创造条件。根据曝气池内混合液流态、进水方式和供氧方式的不同，活性污泥法有许多运行形式。常见的活性污泥法有传统推流式活性污泥法、完全混合活性污泥法、阶段曝气活性污泥法、吸附-再生活性污泥法、延时曝气活性污泥法、纯氧曝气活性污泥法、间歇曝气式活性污泥法、氧化沟、缺氧/好氧活性污泥法（A/O法）、吸附生物降解法（AB法）等，其运行参数见表4--2。表4--2常见活性污泥法运行参数运行方式污泥负荷Ns/kgBOD5.(kg泥∙d)容积负荷Nv/kgBOD5.(m3∙d)污泥浓度/g.L曝气时间/h泥龄/d回流比BOD5去除率/%传统推流0.2~0.40.3~0.61.5~3.04~85~150.25~0.7585~95完全混合0.25~0.50.5~1.83.0~6.04~85~151.0~4.085~95阶段曝气0.2~0.40.6~1.02.0~3.53~85~150.25~0.7585~95吸附再生吸附段再生段0.2~0.61.0~1.21.0~3.04.0~100.5~13~65~150.5~1.080~90延时曝气0.05~0.100.1~0.43.0~6.018~4820~300.75~1.0≥95纯氧曝气0.4~0.82.0~3.25.0~10.01.5~38~200.25~0.685~95间歇曝气0.2~0.40.1~1.32.0~5.00.5~23~100.5~1.585~95氧化沟0.03~0.070.1~0.23.0~6.020~488~30----≥95A/O法0.2~0.40.6~1.0≮3.03~63~100.1~0.285~95A/B法A段B段2.0~6.00.15~0.30.6~1.02~40.5~12~60.3~0.615~200.5~0.80.5~1.085~952.温度对好氧生物处理的影响有哪些？好氧活性污泥微生物能正常生理活动的最适宜温度范围是15oC～30oC。一般水温低于10oC或高于35oC时，都会对好氧活性污泥的功能产生不利影响。当温度高于40oC或低于5oC时，甚至会完全停止。464 在一定范围内，随着温度的升高，虽然不利于氧向水中的转移，却可以加快生化反应速率，微生物增殖速率也会加快。但由于微生物细胞组织中的蛋白质、核酸等对温度变化很敏感，当温度突升并超过一定限度时，就会产生不可逆破坏。相比之下，温度降低对微生物的影响要小一些，一般不会出现不可逆破坏。如果水温的降低变化缓慢，活性污泥中的微生物可以逐步适应这种变化，通过采取降低负荷、提高溶解氧浓度、延长曝气时间等措施，仍能取得较好的处理效果。因此，在实际生产运行中，要重视水温的突然变化，尤其是水温的突然升高。为防止水温过高的工业废水对好氧生物处理产生不利影响，应进行降温处理。1.pH值对活性污泥法的影响有哪些？活性污泥微生物的最适宜的pH值介于6.5～8.5之间。pH值降至4.5以下，活性污泥中原生动物将全部消失，大多数微生物的活动会受到抑制，优势菌种为真菌，活性污泥絮体受到破坏，极易产生污泥膨胀现象。当pH值大于9后，微生物的代谢速率将受极大的不利影响，菌胶团会解体，也会产生污泥膨胀现象。活性污泥混合液本身对pH值变化具有一定的缓冲作用，因为好氧微生物的代谢活动能改变其活动环境的pH值。比如说好氧微生物对含氮化合物的利用，由于脱氮作用而产生酸，降低环境的pH值；由于脱羧作用而产生碱性胺，又可使pH值上升。因此，经过长时间的驯化，活性污泥法也能处理具有一定酸性或碱性的污水。此外，废水本身所具有的碱度对pH值的下降有一定抑制作用。但是，污水的pH值发生突变，譬如碱性污水进入已适应酸性环境的活性污泥系统时，将会对其中微生物造成冲击，甚至有可能破坏整个系统的正常运行。因此，酸碱废水是否进行中和处理，要根据实际情况而定，若是进入活性污泥系统的污水pH值变化不大，尤其是只有微酸性水或微碱性水其中之一时，往往不需要中和处理，而pH值变化幅度较大时，应事先进行中和处理调整pH值至中性。2.营养元素对好氧生物处理的影响有哪些？好氧活性污泥微生物为了进行各种生命活动，必须不断从其生存环境中摄取各种营养物质。微生物细胞的组成物质主要有碳、氢、氧、氮、磷等元素，生活污水含有足够的营养物质，而某些工业废水却不然，例如石油化工污水一般都缺乏氮、磷等营养元素。利用活性污泥法处理这一类污水时，就要投加适量的氮、磷，以保证活性污泥微生物的活性。补充氮时可以投加氨水、尿素、硫酸铵、硝酸铵等，补充磷时可以投加过磷酸钙等，投加磷酸氢铵可以达到同时补充N、P的效果。理论上，微生物对氮、磷的需要量可按BOD5:N:P=100:5:1464 来计算。但实际应用上，在活性污泥法处理系统中氮、磷的投加量往往大大低于理论值。这是因为微生物对氮、磷的需要量还与剩余污泥量有关，即与泥龄有关。如果剩余污泥量较大，即泥龄较短，那么氮、磷的投加量就要大些；反之，氮、磷的投加量就要小些。这要根据具体情况，视处理效果来定。当二级生物处理以去除含碳有机物为目的时，一般考虑是否投加氮、磷和投加多少，而使用A/O系统反硝化脱氮时，有些C/N比低的废水有时会缺乏反硝化菌在脱氮时所需的碳源，此时应当投加含碳量的有机废水甚至要投加甲醇，以提高氮的去除率。1.冲击负荷对好氧生物处理的影响有哪些？每一种好氧活性污泥处理法都有其最佳有机负荷，只有进水有机负荷接近或等于其最佳值，才能取得最佳的运行效果。进水有机负荷过多偏离最佳值，将会破坏活性污泥法系统运行的稳定性。2.溶解氧对活性污泥法的影响有哪些？活性污泥法是利用好氧微生物处理污水的技术，因此，曝气池混合液中必须有足够的溶解氧。如果溶解氧浓度过低，好氧微生物正常的代谢活动就会下降，活性污泥会因此发黑发臭，进而使其处理污染物能力受到影响。而且溶解氧浓度过低，易于滋生丝状菌，产生污泥膨胀，影响出水水质。如果溶解氧浓度过高，氧的转移速率降低，活性污泥中的微生物会进入自身氧化阶段，还会增加动力消耗。对混合液的游离细菌而言，溶解氧保持在0.2～0.3mg/L即可满足要求。但为了使溶解氧扩散到活性污泥絮体的内部，保持活性污泥系统整体具有良好的净化功能，混合液必须维持较高的水平。根据经验，曝气池出口混合液中溶解氧浓度保持在2mg/L，就能使活性污泥具有良好的净化功能。3.有毒物质对好氧活性污泥法的影响有哪些？当污水中含有对好氧微生物有抑制作用的物质，活性污泥的性能将会下降直至完全失去应有的作用，常见的有毒物质有重金属、氰化物、硫化物及酚、醇、醛、染料等一些有机物。表4--3列出了常见的有毒物质会对活性污泥产生抑制作用的最低浓度，进入活性污泥法处理系统的污水的有毒物质含量应低于表中的限值。表4--3常见有毒物质会对活性污泥产生抑制作用的最低浓度/mg.L-1464 毒物抑制浓度毒物抑制浓度毒物抑制浓度毒物抑制浓度铅汞砷镉铬锑银10.50.1120.25钒铜镍硫化物氰化物油脂甘油50.51105305苯氯苯苯胺甲苯二甲苯烷基苯磺酸盐10101007715酚对苯二酚邻苯二酚间苯二酚苯三酚甲醛 10015100450100100 有毒物质的毒害作用还与处理过程中的水温、溶解氧、pH值、有无其他有毒物质共存、微生物的数量以及是否经过驯化等多种因素有关。经验证明，经过长期驯化，或培养特殊菌种，可以利用活性污泥法处理有毒有机物含量不超过一定浓度的污水，有时甚至可以将有毒物质变成微生物的主要营养成分。比如酚本身是有毒物质，但有些炼油废水的主要成分就是酚，使用经过驯化的活性污泥法处理却可以使出水水质达到国家有关排放标准。1.什么是曝气？曝气的作用有哪些？活性污泥法的正常运行，除需要有性能良好的活性污泥外，还必须要有充足的氧气供应。通常氧的供应就是将空气中的氧强制溶解到混合液中去的曝气过程。曝气的作用主要有三个：⑴曝气的基本作用是产生并维持空气（或氧气）有效地与水接触，在生物氧化作用不断消耗氧气的情况下保持水中一定的溶解氧浓度。⑵除供氧外，还在曝气区产生足够的搅拌混合作用，促使水的循环流动，实现活性污泥与废水的充分接触混合。⑶维持混合液具有一定的运动速度，使活性污泥在混合液中始终保持悬浮状态，2.好氧生物处理的曝气方式主要哪些？通常采用的曝气方法有鼓风曝气法和机械曝气法两种，有时也可以将两种方法联合使用。对于不同的曝气方法，曝气池的构造也各有特点。⑴鼓风曝气法鼓风曝气法又称压缩空气曝气法，这种方法就是通过空气压缩设备和扩散空气设备将空气以气泡形式扩散在水中、再通过气泡与水的接触实现氧充入水中的一种方法。空气压缩设备主要是鼓风机，扩散空气设备有穿孔管、竖管曝气设备、射流装置、微孔曝气器、扩散板和螺旋曝气器等多种。⑵机械曝气法464 机械曝气是指利用装设在曝气池内叶轮等器械的转动引入气泡的曝气方式，可分为表面曝气器和淹没式曝气器两种。表面曝气器把叶轮装在废水表面，通过剧烈地翻动水面，使空气中的氧溶入水中。淹没式曝气器安装在池子的底部或中间，通过压缩空气分布系统或与空气相通的管道引入空气。1.鼓风曝气系统是怎样构成的？鼓风曝气系统由鼓风机（空压机）、空气扩散装置（曝气器）和一系列的连通管道组成。鼓风机将空气进行压缩形成一定压力后，通过管道输送到安装在曝气池底部的扩散装置。压缩空气经过不同的扩散装置，形成不同尺寸的气泡。气泡在扩散装置出口处形成后，经过上升和随水流动，最后在液面处破裂，气泡在移动过程中将空气中的氧转移到混合液中。供应压缩空气的鼓风机常用形式有罗茨式和离心式。罗茨式鼓风机的特点是压力随系统阻力而改变，但供气量基本不变；离心式鼓风机的特点是空气量容易控制，只要调节出气管道上的阀门即可。在同一供气系统中，应尽量采用同一型号的鼓风机，工作鼓风机≦3台时，至少要有1台备用鼓风机，工作≧4台时，至少要有2台备用鼓风机。每台鼓风机应单独设置基础，相邻两台风机基础的间距不得小于1.5m，且不得与鼓风机房的基础相连接。值班室与鼓风机房之间应设置观察窗和隔音措施。空气扩散装置即曝气器根据产生的气泡大小可以分为微气泡、中气泡、大气泡等类型，根据产生气泡的方式可以分为水力剪切、水力冲击、机械切割等类型。空气扩散装置在曝气池内的布置形式有沿池壁一侧布置、空气扩散装置相互垂直呈正交式布置、呈梅花形交错布置等。空气管道包括从鼓风机到空气扩散装置的空气输送管道，一般采用焊接钢管。小型废水处理站的空气管道系统一般为枝状，而大、中型的废水处理厂则一般为环网状，以保证安全供气。接入曝气池的空气管道应高出水面0.5m以上，以免产生回水现象。空气管道的干管和支管的设计流速一般为10～25m/s，进入曝气池内的竖管和连接空气扩散装置的小支管的设计流速一般为4～5m/h。2.鼓风曝气的型式有哪些？根据扩散设备在曝气池混合液中的淹没深度不同，鼓风曝气法又可分为四种：⑴底层曝气：将鼓风充氧装置安置在曝气池底部，由于常用风机的风压均较低（一般低于5000mm水柱），因此这种曝气池的有效水深通常在3～4.5m之间，具体水深与配套风机的工作压力有关。464 ⑵浅层曝气：扩散设备安装在距液面800～900mm处，采用低压风机，风压约1000mm水柱即可满足要求。动力效率较高，可达1.8～2.6kgO2/(kWh)，可充分发挥曝气设备的能力。这种曝气池的有效水深一般在3～4m。⑶深水曝气：曝气池水深可达8.5～30m，氧的利用率高，但所需供给的压力高，动力消耗也较大。为节省能耗，曝气器往往安装在池深的一半处，因此深水曝气又有深水底层曝气、深水中层曝气两种形式。⑷深井曝气：深井曝气装置平面一般呈圆形，直径大约1～6m，深度为50～150m。在深井内通过空压机的作用，将压缩空气通入深水中曝气后，使混合液产生降流和升流流动。深井曝气具有充氧能力和动力效率均较高，污泥负荷可高达1～1.2kgBOD5/(kgMLSS∙d)。并具有耐冲击负荷能力强、产泥量低、不受气候条件影响等特点。1.曝气池在好氧活性污泥法中的作用是什么？曝气池是好氧活性污泥法的核心，好氧活性污泥法对废水中溶解性和胶体状的有机物的去除就是在曝气池内完成的，因此曝气池有时也被称为污水处理的反应池。经过调整pH值、除油、均质调节等一级处理后的废水和回流污泥一起进入曝气池，通过机械、鼓风等曝气形式向曝气混合液中通入氧，混合液中的微生物在有溶解氧的情况下，对进水中的有机物进行氧化分解，使之无机化，达到去除废水中有机物的目的。可以说，污水处理厂的其他构筑物和设施都是围绕曝气池设置或以曝气池为基础的。比如各种一级处理设施和二沉池、回流污泥泵房等都是以满足曝气池需要为前提的，各种三级处理或深度处理设施也需要根据曝气池的处理效果而确定工艺流程和处理方式。传统工艺生物处理系统的曝气池一般单独设置，前有初沉池、后有二沉池，但也有将曝气池和二沉池合建在一起的工艺，比如SBR工艺、一体式氧化沟工艺以及完全混合活性污泥法的合建式曝气池等。2.曝气池进水常规监测项目有哪些？曝气池进水常规监测项目主要有：⑴温度：10～35oC，污水温度高于35oC或低于10oC时，都应采取必要的降温或加热措施，以免引起曝气池混合液温度剧变，混合液中微生物难以适应使去除率大幅度下降。⑵pH值：最佳值6.5～8.5，当污水pH值高于10或低于5时，在进入曝气池之前，必须进行酸碱中和调整pH值，使进入曝气池的污水pH值至少在6～9之间。⑶CODCr和BOD5464 ：无论采用哪种活性污泥法，曝气池所能承受的有机负荷都是有一定限度，超过限度，曝气池的运行效果将难以保证。对于正在运行的曝气池，进水BOD5最高值都是固定的，由于BOD5分析周期较长，实际上多以CODCr分析结果指导生产。经过相当长时间积累数据，对于特定的工业废水，其BOD5和CODCr的比值是相对固定的。通过能很快得到结果的进水CODCr数据，可以粗略判断曝气池的有机负荷是否超标。一旦得到曝气池进水有机负荷超标的结论，就应当立即采取降低进水量、加大污泥回流量、提高充氧效率等措施，以免对整个二级生物处理系统造成冲击和保证出水水质。如果进水CODCr值偏低，就应当立即采取增加进水量、减少污泥回流量和减少风机运转台数降低表曝机转数等降低充氧效率的措施，以免造成不必要的动力浪费。⑷氨氮和磷酸盐：理论上，微生物对氮、磷的需要量要按BOD5:N:P=100:5:1来计算，但实际活性污泥法处理系统中污水的BOD5与氮、磷的比例往往偏离此值，系统也能正常运转。氮、磷的含量因处理的工业废水种类不同差别很大，有的污水氮、磷的含量很高，不经过脱磷除氮，二沉池出水氮、磷的含量就会超标。而对于氮、磷的含量很低的污水，如果不能及时补充一定量的氮、磷，微生物的作用受到限制，二沉池出水的CODCr和BOD5就难以保证达标。当处理氮、磷的含量很低的工业废水时，对于正在运行的曝气池，曝气池进水中氨氮和磷酸盐的含量分别为10mg/L和5mg/L左右，即可满足混合液微生物对氮、磷的需要。如果曝气池进水中氨氮和磷酸盐的含量长时间低于上述值，就应当及时增加氮、磷的投加量。⑸有毒物质：对于特定的工业废水，有毒物质的种类一般不变，含量和排水量却难以恒定。除了需要采取均质调节等一级处理措施之外，必须对曝气池进水中有毒物质的含量进行监测，尽量将常见有毒物质的含量控制在表4--2所列数值之下。等活性污泥驯化结束后，根据混合液对进水中有毒物质的适应程度，结合运行经验，确定影响生化系统的进水有毒物质最高限值。如果曝气池进水中有毒物质的含量长时间超过限值，就应当采取降低进水量、加大污泥回流量、提高充氧效率等措施，避免因混合液微生物中毒而影响处理效果。1.曝气池混合液常规监测项目有哪些？曝气池混合液常规监测项目及数值范围可归纳如下：⑴温度：水温是影响微生物生命活动的重要因素，混合液最佳温度范围是15～30oC。⑵pH值：混合液最佳pH值范围是6.5～8.5。pH值﹤4.5464 后，混合液中真菌将占优势，因此会出现污泥膨胀现象。另外，微生物的生命活动也会影响混合液的pH值，尤其是经过一定程度的驯化后，即使曝气池进水pH值发生一些变化、甚至超出上述最佳范围，其出水pH值仍能相对稳定保持在合格的范围之内。⑶溶解氧（DO）：混合液溶解氧是影响活性污泥微生物最关键的因素。要保证曝气池入口混合液溶解氧不低于0.5mg/L，而曝气池出口应高于2mg/L。溶解氧的调整可通过调节供气量来实现。供气耗电量一般要占整个污水处理场的50%以上，因此，要依据充氧的效果、在保证曝气池出口混合液溶解氧不低于2mg/L的条件下，通过增减鼓风机运转台数或调整鼓风机、表曝机的转速来实现在保证处理效果的前提下尽可能地降低运行费用。溶解氧分析存在困难时，可通过测定混合液氧化还原电位的方法粗略估计，一般维持曝气池中好氧微生物正常生长的氧化还原电位为+300～+400mV，最低不能低于+100mV。⑷曝气时间：曝气时间指活性污泥微生物氧化分解有机污染物的时间，即污水在曝气池内的平均停留时间。不仅与要处理的污水的水量有关，更与水质和采用的处理方法密切相关，曝气时间应以使处理后的排水达到国家有关标准为依据，通常要根据成功运行经验和实际运行来确定。处理城市污水的传统活性污泥法，曝气时间为4～8小时，而处理高浓度工业废水、使用延时曝气工艺时，曝气时间可长达50小时以上。污水处理场可通过增减运行曝气池的间数来调节曝气时间。⑸污泥浓度（MLSS）：活性污泥法的运行方式不同，污泥浓度也有较大的出入。传统活性污泥法的污泥浓度，一般介于1.5～2.5g/L，而纯氧曝气活性污泥法的污泥浓度，可高达10g/L。为保证处理效果，曝气池内的污泥浓度应相对稳定。活性污泥在处理有机物的同时，自身也得以不断繁殖增长，要将增加的污泥量作为剩余污泥排出系统，才能保证活性污泥总是具有较高的活性。⑹污泥沉降比（SV）：污泥沉降比的测定简便易行，与污泥浓度对应性较好，而污泥浓度的测定却需时较长。因此，常用污泥沉降比作为评定污泥浓度的指标，但因污水水质水量及采用的活性污泥法形式不同，污泥沉降比也会各有差异，每座污水处理场要根据具体运行情况确定本场最佳污泥沉降比。传统活性污泥法的污泥沉降比一般控制在15%～20%。可以通过增减剩余污泥的排放量来调整污泥沉降比，而且进水量的变化也会引起污泥沉降比改变。剩余污泥排放量偏小时，污泥沉降比上升，进水量增大后，污泥沉降比会降低。⑺污泥容积指数（SVI）：污泥容积指数SVI用于判断活性污泥的沉降性能。SVI值过高说明污泥沉降性能不好，即将膨胀或已经膨胀。而SVI值过低则说明污泥颗粒密实细小，活性较低。处理城市污水的活性污泥，SVI值一般介于60～464 100之间。而处理溶解性有机物含量较高而无机含量偏低的工业废水的活性污泥，SVI值有时可高达200仍能维持活性污泥法正常运转。⑻污泥龄：一般情况下，如果曝气池运转正常，泥龄随污泥负荷率的增加而降低，泥龄长则污泥负荷率低，反之，泥龄短则污泥负荷率高。在实际运行中，可用控制剩余污泥排放量的方法调整泥龄，因此泥龄比污泥负荷率要容易控制和测定。泥龄的长短可以决定污泥中微生物的组成，一般来说，世代时间长于泥龄的微生物是不可能在系统中生长繁殖的。比如说硝化菌，由于其在20oC时增长率为33%/日，因此当泥龄小于3天、或者说增长率大于33%/日时，系统中就不会有硝化菌生长繁殖，硝化作用也就无从谈起。不同的活性污泥法，泥龄的差别极大。高负荷活性污泥法的泥龄只有半天，而具有脱氮作用的氧化沟和A/O法，泥龄可长达20～30天。泥龄的长短要根据具体情况进行适当的调整，泥龄过长势必造成系统中微生物的过度积累，表现为污泥浓度升高和供氧效率的下降（主要是对空气曝气活性污泥法而言），导致溶氧动力消耗的增加和污泥活性的降低。泥龄过短时，有可能引起曝气池污泥浓度的下降，最终影响出水水质。⑼回流污泥浓度（RSSS）和回流污泥沉降比（RSV）：回流污泥浓度和回流污泥沉降比用于确定回流污泥的数量和应排出系统的剩余污泥量。活性污泥法的回流污泥浓度一般介于7～10g/L，纯氧曝气活性污泥法的回流污泥浓度可超过15g/L，回流污泥沉降比一般在90%左右。原则上讲，曝气池内污泥浓度应当保持相对稳定，而将一定量的在二沉池沉淀后的污泥回流起着关键作用。由于生化处理系统在分解氧化有机物的同时，活性污泥的数量也会增加，为此要求从系统中排出与污泥的增长量大致相等的污泥，剩余污泥排放量过大或过小都会引起曝气池内污泥浓度的变动。剩余污泥排放量与采用的活性污泥法及具体的进水水质有关，在没有经验的情况下，可大致按进水量的1%左右排放剩余污泥，确切适宜的排放值应根据一定时期的实际运行结果来确定。确定排放量时，首先要考虑的原则是保持曝气池内污泥浓度不变，活性污泥在处理有机物的同时，自身也得到繁殖增长后，MLSS和RSSS都会升高，再利用曝气池有效容积等已知不变条件，就可以粗略计算出回流污泥的数量和应排出系统的剩余污泥量。⑽污泥生物相镜检：细菌尺寸极小，普通光学显微镜下，只能观察到菌胶团的形状。而原生动物和后生动物的体形比细菌大的多，借助于显微镜很容易将它们区别开来。因此，日常镜检主要观察活性污泥中的原生动物和后生动物，以原生动物和后生动物作为指示性生物。通过观测混合液中原生动物和后生动物种属和数量，可以大致判断曝气池运行状况。464 1.如何通过观测混合液中原生动物和后生动物种属和数量来判断曝气池运行状况？根据曝气池混合液中出现的原生动物和后生动物种属和数量，可以大体上判断出污水净化的程度和活性污泥的状态。⑴混合液溶解氧含量正常、活性污泥生长、净化功能强时，出现的原生动物主要是固着型的纤毛虫，如钟虫属、累枝虫属、盖虫属、聚缩虫属等，一般以钟虫属居多。这类纤毛虫以体柄分泌的粘液固着在污泥絮体上，它们的出现说明污泥凝聚沉淀性能较好。此时，若进水负荷较低，出水水质肯定良好，而且还会在镜检时发现轮虫等以细菌为食的后生动物。⑵在曝气池启动阶段，即活性污泥培养的初期，活性污泥的菌胶团性能和状态尚未良好形成的时候，有机负荷率相对较高而DO含量较低，此时混合液中存在大量游离细菌，也就会出现大量的游泳型的纤毛虫类原生动物，比如豆形虫、肾形虫、草履虫等。⑶混合液溶解氧不足时，可能出现的原生动物较少，主要是适应缺氧环境的扭头虫。这是一种体形较大的纤毛虫，体长40～300μm，主要以细菌为食，适应中等污染程度的水域。因此镜检时一旦发现原生动物以扭头虫居多，说明曝气池内已出现厌氧反应，需要及时降低进水负荷和加大曝气量等有效措施。⑷混合液曝气过度或采用延时曝气工艺时，活性污泥因氧化过度使其凝聚沉降性能变差，呈细分散状，各种变形虫和轮虫会成为优势菌种。⑸活性污泥分散解体时，出水变得很浑浊，这时候出现的原生动物主要是小变形虫，如辐射变形虫等。这些原生动物体形微小、构造简单，以细菌为食、行动迟缓。如果发现有大量这样的原生动物出现，就应当立即减少回流污泥量和曝气量。⑹进水浓度极低时，会出现大量的游仆虫属、鞍甲轮虫属、异尾轮虫属等原生动物。⑺原生动物对外界环境的变化影响的敏感性高于细菌，冲击负荷和有毒物质进入时，作为活性污泥中敏感性最高的原生动物，盾纤虫的数量就会急剧减少。⑻活性污泥性能不好时，会出现鞭毛虫类原生动物，一般只有波豆虫属和屋滴虫属出现，当活性污泥状态极端恶化时，原生动物和后生动物都会消失。⑼在活性污泥状况逐渐恢复时，会出现漫游虫属、斜管虫属、尖毛虫属等缓慢游动或匍匐前进的原生动物，和曝气池启动阶段的原生动物种类相似。2.什么是曝气池混合液污泥浓度（MLSS）？曝气池混合液污泥浓度（MLSS）的英文是MixedLiquorSuspendedSolid464 ，因此又称混合液悬浮固体浓度，它表示的是混合液中的活性污泥浓度，即单位容积混合液内所含有的活性污泥固体物的总质量。其单位是mg/L或g/L。MLSS中包含了活性污泥中的所有成分，即由具有代谢功能的微生物群体、微生物代谢氧化的残留物、吸附在微生物上的有机物和无机物等四部分组成。1.什么是曝气池混合液挥发性污泥浓度（MLVSS）？曝气池混合液挥发性污泥浓度（MLVSS）的英文是MixedLiquorVolatileSuspendedSolid，因此又称混合液挥发性悬浮固体浓度，表示的是混合液活性污泥中有机性固体物质的浓度，MLVSS扣除了活性污泥中的无机成分，能够比较准确地表示活性污泥中活性成分的数量。其单位也是mg/L或g/L。在条件一定时，MLVSS/MLSS比值是固定的，比如城市污水一般在0.75～0.85之间，但不同的工业废水，MLVSS/MLSS比值是有差异的。2.曝气池MLSS或MLVSS越高处理效果越好吗？曝气池混合液必须维持相对固定的污泥浓度MLSS，才能维持处理效果的和处理系统稳定运行。每一种好氧活性污泥法处理工艺都有其最佳曝气池MLSS，比如普通空气曝气活性污泥法的MLSS最佳值为2g/L左右，而纯氧曝气活性污泥法的MLSS最佳值为5g/L左右，两者差距很大。一般而言，曝气池中的MLSS接近其最佳值时，处理效果最好，而MLSS过低时往往达不到预计的处理效果。当MLSS过高时，泥龄延长，维持这些污泥中微生物正常活动所需的溶解氧数量自然会增加，导致对充氧系统能力的要求增大。同时曝气池混合液的密度会增大，也就会增加机械曝气或鼓风曝气的电耗。也就是说，虽然MLSS偏高时，可以提高曝气池对进水水质变化和冲击负荷的抵抗能力，但在运行上往往是不经济的。而且有时还会导致污泥过度老化，活性下降，最后甚至影响处理效果。在实际运行时，有时需要通过加大剩余污泥排量的方式强制减少曝气池的MLSS值，刺激曝气池混合液中微生物的生长和繁殖，提高活性污泥分解氧化有机物的活性。3.什么是曝气池混合液污泥沉降比（SV）？其作用是什么？污泥沉降比（SV）的英文是SettlingVelocity，又称30分钟沉降率，是曝气池混合液在量筒内静置30分钟后所形成的沉淀污泥容积占原混合液容积的比例，以%表示。一般取混合液样100ml用100ml量筒测量，静置30分钟后泥面的高度恰好是SV的数值。由于SV值的测定简单快速，因此是评定活性污泥浓度和质量的最常用方法。464 SV能反映曝气池正常运行时的污泥量和污泥的凝聚、沉降性能，通常SV值越小，污泥的沉降性能越好。可用于控制剩余污泥的排放量，通过SV的变化可以判断和发现污泥膨胀现象的发生。SV值的大小与污泥的种类、絮凝性能和污泥浓度有关，不同污水处理场的SV值的差别很大，城市污水处理厂的正常SV值一般在20%～30%之间，而有些工业废水处理场的正常SV值在90%以上。同一污水处理厂的污泥，在丝状菌含量大和污泥过氧化而解絮时的SV值比正常值也要高得多。因此，每座污水处理厂都应该根据自己的运行经验数据确定本厂的最佳SV值。SV值可以通过增减剩余污泥的排放量来加以调节，SV值的变动性较大，而且与进水量有关。因此最好每个运行班都需要测定混合液的SV值，而且要与进水量相对照验证。在正常生产运行中，有时为了能及时调整运行状况，可以测定5min的污泥沉降比来判断污泥的性能。5min测定不仅节约时间，而且沉降性能不同的污泥，此时的体积差异也最大。必要时，可以测定低转速条件下的沉淀效果，并测定污泥界面的沉降速度，更准确地反映沉淀池中的实际状况。SV值的测定不仅可用于监控曝气池混合液的性能，也可以比较和观察初沉池污泥的性能，尤其是将二沉池污泥回流到初沉池加强初沉效果并从初沉池排放剩余污泥时，更需要测定进入初沉池污泥的SV值，以控制回流量和保证沉淀效果。1.测定SV值容易出现的异常现象有哪些？原因是什么？⑴污泥沉淀30～60min后呈层状上浮，这一现象多发生在高温的夏季，活性污泥反应功能较强，产生了硝化作用，形成了硝酸盐，硝酸盐在二沉池中被还原为气态氮。气态氮附着在活性污泥絮体上并携带污泥上浮，气泡去除后，污泥能够迅速下沉。可通过减少污泥在二沉池的停留时间或减小曝气量来解决。⑵在上清液中含有大量的呈悬浮状态的微小絮体，而且透明度下降。其原因是污泥解体，而污泥解体的原因有曝气过度、负荷太低导致活性污泥自身氧化过度、有毒物质进入等。⑶泥水界面分界不明显，其原因是流入高浓度的有机废水，微生物处于对数增大期，使形成的絮体沉降性能下降、污泥分散。2.什么是污泥容积指数（SVI）？污泥容积指数（SVI）的英文是SludgeVolumeIndex，是指曝气池出口处混合液经过30min静置沉淀后，每g干污泥所形成的沉淀污泥所占的容积，单位以m464 L/g计。计算公式如下：SVI=(1L混合液经30min静沉后以mL计的污泥容积)/(1L混合液以g计的干污泥量)。SV值与SVI值的关系如下：SVI=10×SV/MLSS(g/L)SVI值排除了污泥浓度对污泥沉降体积的影响，因而比SV值能更准确地评价和反映活性污泥的凝聚、沉淀性能。一般说来，SVI值过低说明污泥颗粒细小，无机物含量高，缺乏活性；SVI值过高说明污泥沉降性能较差，将要发生或已经发生污泥膨胀。城市污水处理场的SVI值一般介于70～100之间，而有些以工业废水为主的污水处理厂的SVI值长年在200～300之间，也能维持很好的运行效果。对于高浓度活性污泥系统，即使沉降性能较差，由于其MLSS较高，因此其SVI值也不会很高。SVI值与污泥负荷有关，污泥负荷过高或过低（对城市污水处理厂而言，污泥负荷﹥0.5kgBOD5/(kgMLSS∙d)或﹤0.05kgBOD5/(kgMLSS∙d)），活性污泥的代谢性能都会变差，SVI值也会变的很高，存在出现污泥膨胀的可能。1.曝气池混合液SVI升高的原因有哪些？⑴水温突然降低使微生物活性降低，分解有机物的功能下降。⑵流入含酸废水使曝气池混合液pH值长时间处于3～4的酸性条件下，嗜酸性丝状微生物大量繁殖，此外排放酸性废水的管道内生长的丝状微生物膜周期脱落也会导致混合液中的丝状微生物的增殖。⑶进水中氮磷等营养物质比例偏低，而丝状微生物能够在氮磷等营养物质严重不足的情况下大量繁殖，并在混合液污泥中占优势，进而引起污泥膨胀。⑷曝气池有机负荷过高导致活性污泥的凝聚性能和沉淀性能变差，SVI值增高。⑸进水中低分子有机物含量较大，而低分子有机物是丝状微生物最容易利用的成分，从而使丝状微生物大量增殖、曝气池混合液沉降性能降低。⑹曝气池混合液溶解氧含量不足使絮体形成菌生长受到抑制，而丝状微生物却能在DO浓度为0.1mg/L以下的条件下大量繁殖，导致活性污泥膨胀，SVI增高。⑺进水中有害于絮体形成细菌的有毒有害物质，如酚、醛、硫化物等类物质含量突然升高，菌胶团变得松散、凝聚性能下降，而丝状微生物增殖，SVI增高。⑻高浓度有机废水缺氧腐败后进入曝气池，其中含有大量的低分子有机物和硫化物等，从而使丝状微生物大量增殖，SVI升高。464 ⑼消化池上清液短时间内进入曝气池，其中的高浓度有机物使曝气池有机负荷升高，丝状微生物大量增殖。⑽进水中SS较低而溶解性有机物比例较大，使得污泥的容重降低，难于固液分离，从而使SVI值升高。⑾污泥在二沉池停留时间过长，会导致其中溶解氧含量下降，污泥因此腐化变质，进而使回流污泥中丝状微生物大量繁殖，引起曝气池活性污泥膨胀，SVI增高。1.什么是污泥龄？泥龄如何计算？微生物代谢有机物的同时自身得到增殖，剩余污泥排放量等于新增污泥量，用新增污泥替换原有系统中所有污泥所需要的时间称为泥龄，泥龄是反应器内微生物从生成到排出系统的平均停留时间，即反应器内微生物全部更新一次所需要的时间。因此又称细胞平均停留时间（MCRT）、固体平均停留时间（SRT）、生物固体平均停留时间（BSRT），是指活性污泥在曝气池内的平均停留时间。即：泥龄=（曝气池内活性污泥量+二沉池污泥量+回流系统的污泥量）/（每天排放的剩余污泥量+二沉池出水每天带走的污泥量）实际上计算泥龄时利用下式：泥龄=曝气池内活性污泥量/每天排放的剩余污泥量泥龄与废水处理效率、活性污泥特性、污泥生成量、去除单位有机物的氧消耗量等有关，是废水处理系统的重要参数。泥龄与污泥去除负荷呈反比关系，当选用较长的泥龄时，对应的污泥负荷较小，剩余污泥量就少。当选用的泥龄较短时，对应的污泥负荷较大，剩余污泥量就多。泥龄还能说明活性污泥中微生物的状况，世代时间长于泥龄的微生物不可能在曝气池内繁衍成优势菌种。比如硝化菌在20oC的世代时间为3d，当泥龄小于3d时，硝化菌就不可能在曝气池内大量增殖，也就不能在曝气池内出现明显的硝化反应。2.调整泥龄对废水处理可以产生哪些影响？对于一个正常运行的废水处理系统来说，泥龄是相对固定的，即每天从系统中排出的污泥量是相对固定的。当因为种种原因，二沉池出水悬浮物含量突然增大后，就应该相应减少剩余污泥的排放量。如果排放的剩余污泥量少，使系统的泥龄过长，会造成系统去除单位有机物的氧消耗量增加，即能耗升高，二沉池出水的悬浮物含量升高，出水水质变差。如果过量排放剩余污泥，使系统的泥龄过短，活性污泥吸附的有机物后来不及氧化，二沉池出水中有机物含量增大，出水水质也会变差。如果使泥龄小于临界值，即从系统中排出的污泥量大于其增殖量，系统的处理效果会急剧下降。3.污泥回流的作用有哪些？464 好氧活性污泥法的基本原理是利用活性污泥中的微生物在曝气池内对废水中的有机物进行氧化分解，由于连续流好氧活性污泥法的进水和出水是连续进行的，微生物在曝气池内的增长速度远远跟不上随着混合液从曝气池中流出的速度，如果不及时予以补充，生物处理过程就难以维持。污泥回流就是将在二沉池进行泥水分离的、从曝气池中流失的污泥中的大部分重新引到曝气池的进水端，再利用机械曝气或鼓风曝气等充氧型式将进水与回流污泥进行充分混合，发挥回流污泥中微生物的作用，继续对进水中有机物进行氧化分解。污泥回流的作用是补充曝气池混合液流出带走的活性污泥，使曝池内的悬浮固体浓度MLSS保持相对稳定。同时对缓冲进水水质的变化也能起到一定的作用，二级生物处理系统的抗冲击负荷能力主要是通过曝气池中拥有足够的活性污泥实现的，而曝气池中维持稳定的污泥浓度离不开回流污泥的连续进行。1.如何控制剩余污泥的排放量？剩余污泥是活性污泥微生物在分解氧化废水中有机物的同时，自身得到繁殖和增殖的结果。为维持生物处理系统的稳定运行，需要保持微生物数量的稳定，即需要及时将新增长的污泥量当作剩余污泥从系统中排放出去。每日排放的剩余污泥量应大致等于污泥每日的增长量，排放量过大或过小都会导致曝气池内MLSS值的波动。具体排放量控制方法有：⑴泥龄控制：如果曝气池进水量和有机物浓度波动较小，可以只用曝气池混合液污泥量来计算剩余污泥排放量，即：剩余污泥排放量=曝气池混合液污泥量/（泥龄×回流污泥浓度）-二沉池出水污泥量当进水量有波动时，因为污泥在曝气池和二沉池中动态分布，计算剩余污泥排放量时应以系统的总污泥量计，即将二沉池的泥量也计算在内。⑵污泥浓度控制：曝气池内混合液污泥浓度一般都有个最佳值，如果高于此值，必须及时排泥。计算公式如下：剩余污泥排放量=曝气池内混合液污泥浓度与理想浓度之差×曝气池容积/回流污泥浓度⑶污泥负荷控制：按照曝气池内污泥量不变的原则，根据污泥负荷计算污泥的产量，并将新产生的污泥全部从系统中排放出去。计算公式如下：剩余污泥排放量=（曝气池内混合液污泥量-进水BOD5量/污泥负荷）/回流污泥浓度⑷污泥沉降比控制：当测得污泥沉降比SV增大后，可能是污泥浓度增加所致，也可能是污泥的沉降性能变差所致，不管那种情况都应该及时排出剩余污泥，保证SV的相对稳定。2.什么是污泥回流比？污泥回流比是污泥回流量与曝气池进水量的比值。464 当入流水质水量变化时，希望能随时调整回流比。污水在活性污泥中一般要停留8h以上，以回流比进行某种调节后，其效果往往不能立即显现，需要在几小时之后才能反应出来。因此，通过调节回流比，无法适应污水水质水量的随时变化，一般保持回流比恒定。但在污水处理厂的运行管理中，通过调整回流比作为应付突发情况是一种有效的应急手段。例如当发现二沉池泥水界面突然升至很高时，可迅速增大回流比，将污泥界面降下去，保证不造成污泥流失。然后再分析出引起污泥界面升高的真正原因，寻找到解决问题的手段并使之恢复正常后，再将回流比调回原值。虽然原则上回流比一般长期保持恒定，但必须每天检查回流比，如果有必要，就应该随时调整。1.为什么剩余污泥的排放量一般都要保持恒定？剩余污泥排放对活性污泥系统的功能及处理效果影响很大，但这种影响很慢。比如通过调节剩余污泥排放量控制活性污泥中的丝状菌过量繁殖，其效果通常要经过2～3倍的泥龄之后才能看出来。也就是说，当泥龄为5d时，要经过10～15d之后才能观察到调节排泥量所带来的控制效果。因此，无法通过排泥操作来控制或适应进水水质水量的日变化，即使排泥奏效，发生变化的那股污水早已流出系统，所以排泥量一般也都保持恒定。但需要每天统计记录剩余污泥排放量，并利用F/M或SRT值等方法每天进行核算，总结出规律性。2.回流污泥量的调整方法有哪几种？⑴根据二沉池的泥位调整。这种方式可避免出现因二沉池泥位过高而造成污泥流失的现象，出水水质较稳定，其缺点是使回流污泥浓度不稳定。⑵根据污泥沉降比确定回流比，计算公式为：R=SV/(100-SV)污泥沉降比测定比较简单、迅速，具有较强的操作性，其缺点是当污泥沉降性能较差、即污泥沉降比SV较高时，就需要提高污泥回流量，结果会使回流污泥的浓度下降。⑶根据回流污泥浓度和混合液污泥浓度调节回流比，计算公式为：R=MLSS/(RSSS-MLSS)分析回流污泥和曝气混合液中的污泥浓度使用烘干法，需要时间较长，直接指导运行不太现实，一般作为回流比的校核方法。⑷根据污泥沉降曲线，确定特定污水处理场活性污泥的最佳沉降比。再通过调整污泥回流量使污泥在二沉池的停留时间正好等于这种污泥通过沉降达到最大浓度的时间，此时的回流污泥浓度最大，而回流量最小。这种方法简单易行，在获得高回流污泥浓度的同时，污泥在二沉池的停留时间最短，此法尤其适用于反硝化脱氮及除磷工艺。3.污泥回流系统的控制方式有几种？为了实现污泥回流浓度及曝气池混合液污泥浓度的相对稳定和操作管理方便，控制污泥回流的方式有三种：⑴保持回流量恒定这种控制方式适用于进水量恒定或波动不大的情况。如果流量变化较大，会导致活性污泥量在曝气池和二沉池之间的重新分配。当进水流量增大时，部分曝气池的污泥会转移到二沉池，使曝气池内MLSS降低，而此时需要更多的MLSS去处理增加了的污水。另一方面二沉池内污泥量的增加会导致泥位的上升，有可能造成污泥流失，同时水量的增加使二沉池水力负荷加大，进一步增大了污泥流失的可能性。⑵保持剩余污泥排放量恒定在回流量不变的条件下，保持剩余污泥排放流量和时间的相对稳定，即可保证相对稳定的处理效果。此方式的缺点是在进水水量和进水有机负荷降低的情况下，曝气池内污泥的增长量有可能少于剩余污泥的排放量，最终导致系统污泥量的下降和处理效果的降低。⑶回流比和回流量均随时调整464 根据进水水量和进水有机负荷的变化，随时调整剩余污泥排放量和污泥回流量，尽可能保持回流污泥浓度和曝气池混合液污泥浓度的稳定。这种方法是比较理想化的调整方式，效果最好，但操作频繁、工作量大，对控制设备和仪表的灵敏度等要求较高。1.什么是活性污泥膨胀？污泥膨胀可分为几种？污泥膨胀是活性污泥法系统常见的一种异常现象，是指由于某种因素的改变，活性污泥质量变轻、膨大、沉降性能恶化，SVI值不断升高，不能在二沉池内进行正常的泥水分离，二沉池的污泥面不断上升，最终导致污泥流失，使曝气池中的MLSS浓度过度降低，从而破坏正常工艺运行的污泥，这种现象称为污泥膨胀。污泥膨胀时，SVI值异常升高，有时可达400以上。污泥膨胀总体上可以分为丝状菌膨胀和非丝状菌膨胀两大类。丝状菌膨胀是活性污泥絮体中的丝状菌过度繁殖而导致的污泥膨胀，非丝状菌膨胀是指菌胶团细菌本身生理活动异常、粘性物质大量产生导致的污泥膨胀。2.污泥膨胀的危害有哪些？如何识别？发生污泥膨胀后，二沉池出水的SS将会大幅度增加，直至超过国家排放标准，同时导致出水的CODCr和BOD5也超标。如果不立即采取控制措施，污泥持续流失会使曝气池内的微生物数量锐减，不能满足分解有机污染物的正常需要，从而导致整个系统的性能下降，甚至崩溃。如果恢复，需要从培养、驯化活性污泥重新开始。污泥膨胀可通过检测曝气混合液的SVI、沉降速度和生物相镜检来判断和预测，而通过观察二沉池出水悬浮物和泥面的上升变化是最直观的方法。对于市政污水处理厂，SVI值在100左右，活性污泥的沉降性能最好，SVI超过150时，就预示着有可能或已经发生污泥膨胀。在沉降试验时，如果发现区域沉降速度低于0.6m/h，也预示着有可能或已经发生污泥膨胀。生物相镜检时发现丝状菌的丰度逐渐增大，到＋＋级时，预示着有可能发生污泥膨胀，到＋＋＋级时，说明污泥已经处于膨胀状态。3.曝气池活性污泥膨胀的原因有哪些？解决的对策有哪些？⑴水温突然降低：水温过低使微生物活性下降，分解有机物的功能降低，直接表现是SVI升高。对策是设法提高污水温度或降低进水负荷，使微生物逐渐适应低温环境。⑵pH值突然降低：当活性污泥处于酸性条件下，丝状微生物将会大量繁殖，进而使污泥膨胀难以沉淀。对策是对含酸污水及时调整pH值使进入曝气池的污水接近中性。⑶氮磷等营养物质比例偏低：在氮磷等营养物质严重不足的情况下，丝状微生物将会大量繁殖，进而引起污泥膨胀。对策是根据具体情况在进水中投加尿素、磷酸铵、磷酸钾等氮肥和磷肥，提高进水中氮磷等营养物质比例。⑷有机负荷过高：曝气池有机负荷过高，活性污泥的凝聚性能和沉淀性能就会变差，SVI值增高。对策是降低进水有机负荷。⑸污泥在二沉池停留时间过长：污泥在二沉池停留时间过长会导致其溶解氧含量下降，污泥因此腐化变质，进而使回流污泥中丝状微生物大量繁殖，引起曝气池活性污泥膨胀，SVI增高。对策是加大剩余污泥排放量，减少污泥在二沉池的停留时间。⑹曝气充氧量不足：曝气充氧量不足引起曝气池混合液溶解氧含量下降，或曝气池局部缺氧和厌氧，正常的好氧微生物生长受到抑制，而丝状微生物大量繁殖，导致活性污泥膨胀，SVI增高。对策是增开风机台数或提高表曝机转速，设法提高曝气池混合液溶解氧含量，对曝气池局部曝气量不足的原因进行检查并予以排除。⑺有毒有害物质含量突然升高：一般来说，经过驯化，活性污泥可以接纳含有一定浓度有毒有害物质的污水。但如果曝气池进水中有毒有害物质含量突然升高、超过了活性污泥可以接纳的极限，就会使微生物受到毒害，菌胶团变得松散、凝聚性能下降，使活性污泥膨胀，SVI增高。对策是通过减少曝气池进水量或增加回流污泥量，降低曝气池混合液中有毒有害物质含量到正常范围内。4.丝状菌污泥膨胀的原因有哪些？464 正常的活性污泥中都含有一定数量的丝状菌，而且丝状菌是形成活性污泥絮体的骨架材料。正常活性污泥中，丝状菌数量太少或没有，则不能形成大的絮体，污泥沉降性能不好；丝状菌过度繁殖，又会形成丝状菌污泥膨胀。在正常的环境中，菌胶团的生长速率大于丝状菌，不会出现丝状菌过度繁殖的现象，但如果活性污泥环境条件发生不利变化，丝状菌因为其表面积较大、抵抗环境变化的能力比菌胶团细菌强，丝状菌的数量就有可能超过菌胶团细菌，从而导致丝状菌污泥膨胀。引起活性污泥环境条件发生不利变化的因素主要有：①进水中有机物质太少，曝气池内F/M太低，导致微生物食料不足；②进水中N、P等营养物质不足；③pH值太低，不利于菌胶团生长；④曝气池混合液内溶解氧太低；⑤进水水质、水量波动太大，对微生物造成冲击；⑥进入曝气池的污水“腐化”而含有较多的H2S(﹥1～2mg/L)时，导致丝硫菌过量繁殖；⑦进入曝气池的污水温度偏高（超过30oC）。1.非丝状菌污泥膨胀的原因有哪些？非丝状菌膨胀是由于菌胶团细菌本身生理活动异常，导致活性污泥沉降性能恶化的现象。这类污泥膨胀又可分为两种：⑴第一种非丝状菌膨胀是由于进水口含有大量的溶解性糖类有机物，使污泥负荷F/M太高，而进水中又缺乏足够的N、P等营养物质或混合液内溶解氧含量太低。高F/M时，细菌会很快把大量的有机物吸入体内，而由于缺乏N、P或DO，就不能在体内进行正常的分解代谢，此时细菌会向体外分泌出过量的多聚糖类物质。这些多聚糖类物质由于分子中含有很多羟基而具有较强的亲水性，使活性污泥的结合水高达400%以上，远远高于100%左右的正常水平。结果使活性污泥呈粘性的凝胶状，在二沉池内无法进行有效的泥水分离及浓缩，因此这种污泥膨胀有时又称为粘性膨胀。⑵第二种非丝状菌膨胀是由于进水中含有大量的有毒物质，导致活性污泥中毒，使细菌不能分泌出足够的粘性物质，形不成絮体，因此也无法在二沉池进行有效的泥水分离及浓缩。这种污泥膨胀有时又称为非粘性膨胀或离散性膨胀。2.曝气池污泥膨胀控制措施有哪些？污泥膨胀的控制措施大体可以分为临时控制措施、调节运行工艺控制措施和永久性控制措施三大类。⑴临时控制措施临时控制措施主要用于控制临时原因造成的污泥膨胀，防止出水SS超标和污泥的大量流失，主要方法有絮凝剂助沉法和杀菌法两种。絮凝剂助沉法一般用于非丝状菌引起的污泥膨胀，而杀菌法适用于丝状菌引起的污泥膨胀。①絮凝剂助沉法是指向发生膨胀的曝气池中投加絮凝剂，增强活性污泥的凝聚性能，使之容易在二沉池实现泥水分离。混凝处理中的絮凝剂一般都可以在此时应用，常用的絮凝剂有聚合氯化铝、聚合氯化铁等无机絮凝剂和聚丙烯酰胺等有机高分子絮凝剂。絮凝剂可加在曝气池的进口，也可投加在曝气池的出口，但投加量不可太多，否则有可能破坏细菌的生物活性，降低处理效果。使用PAC时，药剂投加量折合三氧化二铝为10mg/L即可。②杀菌法是指向发生膨胀的曝气池中投加化学药剂，杀灭或抑制丝状菌的繁殖，从而达到控制丝状菌污泥膨胀的目的。常用的杀菌剂如液氯、二氧化氯、次氯酸钠、漂白粉、双氧水等都可以使用。实际加氯过程中，应由小剂量到大剂量逐渐进行，并随时观察生物相和测定SVI值。一般加氯量为污泥干固体重量的0.3%～0.6%，当发现SVI值低于最大允许值或镜检观察到丝状菌菌丝溶解，应当立即停止加氯。投加H2O2对丝状菌有持续的抑制作用，H2O2投加量一般应控制在20～400mg/L，过低不起作用，过高会导致污泥氧化解体。⑵调节运行工艺控制措施调节运行工艺控制措施对工艺条件控制不当产生的污泥膨胀非常有效。具体方法有：①在曝气池的进口处投加粘土、消石灰、生污泥或消化污泥等，以提高活性污泥的沉降性和密实性；②使进入曝气池的废水处于新鲜状态，如采取预曝气措施，使废水处于好氧状态，避免形成厌氧状态，同时吹脱硫化氢等有害气体；③加强曝气强度，提高混合液DO浓度，防止混合液局部缺氧或厌氧；④补充N、P等营养盐，保持混合液中C、N、P等营养物质的平衡；⑤464 提高污泥回流比，降低污泥在二沉池的停留时间，避免在二沉池出现厌氧状态；⑥对废水进行预曝气吹脱酸气或加碱调节，以提高曝气池进水的pH值；⑦利用在线仪表的手段加强和提高化验分析的时效性，充分发挥调节池的作用，保证曝气池的污泥负荷相对稳定；⑧控制曝气池进水的温度，对温度较高的小流量工业废水进行降温处理。⑶永久性控制措施永久性控制措施是指对现有曝气处理设施进行改造，避免产生污泥膨胀的因素出现。常用的永久性控制措施是在曝气池前设置生物选择器。通过选择器对微生物进行选择性培养，即在其中创造菌胶团细菌增长繁殖的条件，有效抑制丝状菌的大量繁殖，从而避免生物处理系统丝状菌污泥膨胀的发生。比如好氧微生物选择器就是在回流污泥进入曝气池前进行再生性曝气，减少回流污泥中高粘性物质的含量，使其中微生物进入内源呼吸阶段，提高菌胶团细菌摄取有机物的能力和与丝状微生物的竞争能力，从而使丝状菌膨胀和非丝状菌膨胀均能得到抑制。为加强微生物选择器的效果，可以在再曝气过程中投加足量的氮、磷等营养物质，提高污泥的活性。1.曝气池运行管理的注意事项有哪些？⑴经常检查和调整曝气池配水系统和回流污泥分配系统，确保进入各系列或各曝气池的污水量和污泥量均匀。⑵按规定对曝气池常规监测项目进行及时的分析化验，尤其是SV、SVI等容易分析的项目要随时测定，根据化验结果及时采取控制措施，防止出现污泥膨胀现象。⑶仔细观察曝气池内泡沫的状况，发现并判断泡沫异常增多的原因，及时并采取相应措施。⑷仔细观察曝气池内混合液的翻腾情况，检查空气曝气器是否堵塞或脱落并及时更换，确定鼓风曝气是否均匀、机械曝气的淹没深度是否适中并及时调整。⑸根据混合液溶解氧的变化情况，及时调整曝气系统的充氧量，或尽可能设置空气供应量自动调节系统，实现自动调整鼓风机的运行台数、自动使表曝机变速运行等。⑹及时清除曝气池边角处漂浮的浮渣。2.曝气池活性污泥颜色由茶褐色变为灰黑色的原因是什么？运行过程中，混合液活性污泥颜色由茶褐色变为灰黑色，同时出水水质变差，其根本原因是曝气池混合液溶解氧含量不足。而溶解氧含量大幅度下降的主要原因是进水负荷增高、曝气不足、水温或pH值突变、回流污泥腐败变性等，因此，对策就是立即对上述项目进行分析研究，确定主要原因和直接原因予以排除。3.曝气池活性污泥不增长甚至减少的原因是什么？如何解决？曝气池内活性污泥不增长甚至减少的表面现象，一是二沉池出水悬浮物含量过多导致污泥的大量流失，二是剩余污泥排放量过多，三是营养物质缺乏或不平衡。其原因和解决对策如下：⑴二沉池出水悬浮物含量大，污泥流失过多。主要原因是污泥膨胀引起污泥沉降性能变差，通过分析污泥膨胀的原因，采取具体对策（如上所述）。有时为防止污泥的流失和提高沉淀效率，可以使污泥在曝气池中直接静止沉淀，或在曝气池进水或出水中投加少量絮凝剂。⑵进水有机负荷偏低。进水负荷偏低造成活性污泥繁殖增长所需的有机物相对不足，使活性污泥中的微生物只能处于维持状态，甚至有可能进入自身氧化阶段使活性污泥量减少。对策是设法提高进水量，或减少风机运转台数或降低表曝机转速，或减少曝气池运转间数降低缩短污水停留时间。⑶曝气充氧量过大。曝气充氧量过大会使活性污泥过氧化，污泥总量不增加。对策是减少风机运转台数或降低表曝机转速，合理调整曝气量，减少供氧量。⑷营养物质含量不平衡。营养物质含量不平衡会使活性污泥微生物的凝聚性能变差，对策是及时补充足量的N、P等营养盐。⑸剩余污泥排放量过大。使得活性污泥的增长量少于剩余污泥的排放量，对策是减少剩余污泥的排放量。4.活性污泥解体的原因和解决对策是什么？464 SV和SVI值特别高、出水非常浑浊、处理效果急剧下降等现象往往是活性污泥解体的征兆，运行中出现这种情况的原因主要有：⑴污泥中毒：进水中有毒物质或有机物含量突然升高很多，使微生物代谢功能受到损害甚至丧失，活性污泥失去净化活性和絮凝活性。这种情况在工业废水处理场经常出现，通常是工厂事故废水排放量过多，使污水处理系统超负荷运行所导致的。解决的对策是将事故排水及时引向事故池或在均质调节池内与其他污水充分混合均质，并充分发挥预处理设施的作用，利用混凝沉淀等物理、化学法进行处理后，再进入生物处理系统的曝气池。⑵有机负荷长时间偏低：处理水量或污水浓度长期偏低而曝气量仍维持正常值，其结果就会出现过度曝气，引起污泥的过度自身氧化，菌胶团的絮凝性能下降，最后导致污泥解体。长此以往，还可能会使污泥部分或全部失去活性，在进水有机负荷再提高时失去净化功能，使出水水质急剧恶化。对策是减少风机运转台数或降低表曝机转速，或减少曝气池运转间数，只运行部分曝气池。1.曝气池溶解氧过高或过低的原因和解决对策是什么？曝气池溶解氧含量DO值过高的原因有污泥中毒、污泥负荷偏低等。污泥中毒会使微生物失去活性，吸收利用氧的功能降低。污泥负荷偏低，会使曝气充氧量超过污泥对氧的吸收利用量，导致氧在混合液中的过量积累。曝气池溶解氧含量DO值过低的原因有混合液污泥浓度过高、污泥负荷过高等。剩余污泥排放不及时，曝气池混合液中出现了污泥的积累，污泥自身的耗氧量增加会使曝气充氧量不足以补充污泥对氧的吸收利用量。剩余污泥排放量过大使曝气池混合液污泥浓度低于正常值、进水量增大及进水有机物含量升高，都是使污泥负荷过高的原因。污泥负荷过高会使耗氧量超过供氧量，导致曝气池DO值偏低。曝气池溶解氧过高或过低的解决对策是根据具体情况，对进水水质水量、剩余污泥排放量、曝气量、曝气池运行间数等进行调整。2.活性污泥工艺中产生的泡沫种类有哪些？活性污泥工艺中产生的泡沫一般分为三种：⑴化学泡沫。化学泡沫呈乳白色，比较容易处理，可以用水冲消泡，也可投加消泡剂消泡。活性污泥工艺运行启动初期，由于污水中含有一些表面活性物质，在曝气的搅拌和吹脱作用下易引起泡沫现象，有时在曝气池表面会形成高达几米的泡沫山。因此又称启动泡沫，这是因为活性污泥培养初期活性污泥的功能尚未形成，所有产生泡沫的物质在曝气的作用下都变成了泡沫。但随着活性污泥的成熟，这些表面活性物质会被微生物降解，泡沫现象会逐渐消失。在正常运行的活性污泥系统中，来水中表面活性物质突然增加或由于某种原因造成大量污泥流失后，F/M剧增也会产生化学泡沫。⑵反硝化泡沫。如果污水厂进行硝化反应，则在沉淀池或曝气不足的地方会发生反硝化作用，产生氮等气泡而带动部分污泥上浮，出现泡沫现象。⑶生物泡沫。由于丝状微生物的异常生长，与气泡、絮体颗粒混合而成的泡沫具有稳定、持续、较难控制的特点。生物泡沫对污水厂的运行是非常不利的：在曝气池或二沉池中出现大量丝状微生物，水面上漂浮、积聚大量泡沫；造成出水有机物浓度和悬浮固体升高；产生恶臭或不良有害气体；降低机械曝气方式的氧转移效率；可能造成后期污泥消化时产生大量表面泡沫。生物泡沫呈污泥的黄褐色，处理起来难度较大。3.生物泡沫的形成机理是什么？一般认为，泡沫的产生主要和废水中含有表面活性物质等成分及活性污泥中的各种丝状菌和放线菌有关。与泡沫有关的微生物大都含有脂类物质，如有的丝状菌脂类含量达干重的35%。因此，这类微生物比水轻，易漂浮到水面。而且与泡沫有关的微生物大都呈丝状或枝状，易形成网，能捕扫微粒和气泡等，并浮到水面。被丝网包围的气泡，增加了其表面的张力，使气泡不易破碎，泡沫就更稳定。另外，无论微孔曝气还是机械曝气，都会产生气泡，而曝气气泡自然会对水中形小、质轻和具有疏水性的物质产生气浮作用，所以，当水中存在油、脂类物质和含脂微生物时，则易产生表面泡沫现象，即464 曝气常常是泡沫形成的主要动力。1.生物泡沫的危害是什么？⑴泡沫一般具有粘滞性，它会将大量活性污泥等固体物质卷入曝气池的漂浮泡沫层，泡沫层在曝气池表面翻腾，阻碍氧气进入曝气池混合液，降低充氧效率（尤其对机械曝气方式影响最大）。⑵当混有泡沫的曝气池混合液进入二沉池后，泡沫裹带活性污泥等固体物质会增加出水悬浮物含量而引起出水水质恶化，同时在二沉池表面形成大量浮渣，在冬天气温较低时会因结冰影响二沉池吸（刮）泥机的正常运转。⑶生物泡沫蔓延到走道板上，影响巡检和设备维修。夏天生物泡沫随风飘荡，产生一系列环境卫生问题，而且医学界还认为形成生物泡沫的诺卡氏菌极有可能是人类的致病菌。冬季泡沫结冰后，清理困难，还可能滑倒巡检和维修人员。⑷回流污泥中含有泡沫会引起类似浮选的现象，损坏污泥的正常性能。生物泡沫随排泥进入泥区，干扰污泥浓缩和污泥消化的顺利进行。2.曝气池出现生物泡沫的原因有哪些？活性污泥工艺曝气池中形成泡沫的主要原因可归纳如下：⑴污泥停留时间：由于产生泡沫的微生物普遍生长速率较低、生长周期较长，所以长污泥停留时间(SRT)都会有利于这些微生物的生长。如采用延时曝气方式等超低负荷的活性污泥系统就易产生泡沫现象，而且一旦泡沫形成，泡沫层的生物停留时间就独立于曝气池内的污泥停留时间，易形成稳定持久的泡沫。⑵pH值：有报道指出：pH值从7.0下降到5.0～5.6时，能有效地减少泡沫的形成。放线菌和丝状菌的生长对pH值极敏感，最适宜的pH值为7.8左右，当pH值为5.0时，就能有效控制其生长。⑶溶解氧(DO)：放线菌是严格的好氧菌，在缺氧或厌氧条件下，不易生长（丝状菌却能忍受缺氧状态）。⑷温度：与生物泡沫形成有关的菌类都有各自适宜的生长温度和最佳温度，当环境或水温有利于它们生长时，就可能产生泡沫现象。一般来说，温度在30oC以上时，容易爆发泡沫现象。⑸憎水性物质：废水中含有不溶性或憎水性物质(如油、脂类等)有利于放线菌的生长。⑹曝气方式：据观察，不同曝气方式产生的气泡不同，微气泡或小气泡比大气泡更有利于产生生物泡沫，并且泡沫层易集中于曝气强度低的区域。⑺气温、气压和水温的交替变化：有报道称，严重的泡沫现象在温度高的夏季和寒冷的冬季都不会发生，每年都出现在春夏、秋冬换季时。由水温高于气温而交变到水温低于气温时和由水温低于气温而交变到水温高于气温时容易出现泡沫现象，在气压和气温交变的时期，由于生态环境的更迭，使微生物的生长、构成等发生了变化，也容易出现泡沫现象。3.为什么季节(温度、气压)交变时容易形成生物泡沫？操作运行经验表明，不改变其他条件，泡沫现象在经历一段时间后(10～20d)会逐渐消失，污水处理系统自动修复。通过镜检发现，春夏交变的泡沫中主要是丝状菌的暴发，丝状菌大量生长，并伸展开来；而秋冬交变时，失去活力的丝状菌包裹在同样失去活力的菌胶团中形成上浮泡沫。一般认为，当季节(温度、气压)交变时，微生物均会受到影响，但丝状菌的适应性要比一些絮成菌强，如有的丝状菌生长温度可在8～35oC间，而且更适宜生长在低温环境。当环境不利于微生物的生长时，丝状菌的菌丝会从菌胶团中伸展出来以增加其摄取营养的表面积，其生长速率高于其他微生物。当春夏交变时，污泥的活性均有下降，而一些丝状菌仍然活跃并快速增长，这使得出现丝状菌的暴发并形成泡沫。秋冬交变时，主要形成的是上浮污泥(这与前者不同)，在上浮污泥和泡沫中很难发现展开的丝状菌，显微镜下可见上浮污泥中包裹有细小气泡。原因是在环境交变时，菌胶团变得分散细小，结合曝气气泡后密度减小而产生上浮。因此，对于春夏交变时的泡沫采用机械清理、刮除的方法。因为这些泡沫存在大量丝状菌，不宜遗留在混合液中，以免重新造成泡沫现象。而对于秋冬交变时的上浮污泥和泡沫可采用高压水枪喷水来缓解，因为上浮污泥中仍然大部分为絮成菌，被打碎后可以回到混合液中。464 1.曝气池出现生物泡沫后的控制对策有哪些？效果如何？⑴喷洒水等增加表面搅拌的方法：喷洒水是一种最简单和最常用的物理方法，通过喷洒水流或水珠以打碎浮在水面的气泡，可以有效减少曝气池或二沉池表面的泡沫。打散的污泥颗粒部分重新恢复沉降性能，但丝状细菌仍然存在于混合液中，所以，不能消除泡沫现象的根本原因。⑵投加杀菌剂或消泡剂：可以采用具有强氧化性的杀菌剂，如氯、臭氧和过氧化物等。还有利用聚乙二醇、硅酮生产的市售药剂，以及氯化铁和铜材酸洗液的混合药剂等。药剂的作用仅仅能降低泡沫的增长，却不能消除泡沫的形成。而广泛应用的杀菌剂普遍存在负作用，因为过量或投加位置不当，会大量降低曝气池中絮成菌的数量及生物总量。⑶降低污泥龄：一般来讲，采用降低曝气池中污泥的停留时间，可以抑制生长周期较长的放线菌的生长。有实践证明，当污泥停留时间在5～6d时，能有效控制丝状菌的生长，以避免由其产生的泡沫问题。⑷回流厌氧消化池上清液：已有试验表明，厌氧消化池上清液能抑制丝状菌的生长，因而采用厌氧消化池上清液回流到曝气池的方法，能控制曝气池表面的气泡形成。由于厌氧消化池上清液中有浓度很高CODCr（BOD5）和氨氮，有可能影响最后的出水质量，应慎重采用。⑸向曝气反应器内投加载体（填料）：在一些活性污泥系统中投加移动或固定填料，使一些易产生污泥膨胀和泡沫的微生物固着生长，这既能增加曝气池内的生物量、提高处理效果，又能减少或控制泡沫的产生。⑹投加化学药剂：向曝气池中投加Cl2、H2O2、O3等氧化剂或聚合氯化铝等阳离子絮凝剂也可以有效控制泡沫的产生。曾有报道，向曝气池中投加2～3mg/LO3后，成功地抑制了丝状菌不正常增殖产生的泡沫；向曝气池中投加阳离子絮凝剂后，使混合液表面的稳定泡沫失去稳定性，进而使丝状菌分散重新进入活性污泥絮体中。实践表明，虽然泡沫问题具有基本共同的原理，但引起泡沫现象的因素很多，控制的方法和取得效果也各不相同，表4—4列出了一部分控制泡沫的方法及其成功率的统计数据。表4--4　一些污水厂的泡沫控制方法及其成功率控制方法统计(1)统计(2)统计(3)污水厂成功率(%)污水厂成功率(%)污水厂成功率(%)喷洒水58884628降低污泥龄44734657杀菌剂48589664620反泡沫药剂3520757选择器1173减少曝气时间56046332.什么是废水处理系统的二次沉淀池？按照在污水处理流程中所处的位置，沉淀池可分为初次沉淀池和二次沉淀池两种。初次沉淀池一般设置在污水处理厂的沉砂池之后、曝气池之前，二次沉淀池设置在曝气池之后、深度处理或排放之前。464 污水经过生物处理后，必须进入二沉池进行泥水分离，澄清后的达标处理水才能排放，同时还要为生物处理设施提供一定浓度的回流污泥或一定量的处理水，因此二沉池的工作性能对活性污泥系统的运行效果有直接关系。二沉池的型式有平流沉淀池、竖流沉淀池、辐流沉淀池、斜板沉淀池等，其各自特点和适用场合见表3--4。有时为了提高沉淀效率，可在平流沉淀池和竖流沉淀池上加装斜板（管），形成两种沉淀形式的组合。二沉池的选择要结合采用的具体生物处理工艺，生物处理工艺不同，产生的生物污泥沉淀性质也有一定差别。比如生物膜法因为其生物污泥沉淀性能较差，所配二沉池的水力负荷就要比活性污泥法略低一些，而池体的有效水深要大一些，有时不得不采用浮选法进行泥水分离。二沉池的运行效果与其表面负荷、固体负荷及污水性质、混合液浓度、池体有效水深等有关，只要池型选择的合适，保证表面负荷低于活性污泥的成层沉速，其它运行参数不超过设计值，一般都可取得较好的沉淀效果。活性污泥的质量较轻，容易产生异重流，因此二沉池的最大水平流速（平流式、辐流式）或上升流速（竖流式）及溢流堰负荷都应低于初沉池。辐流式二沉池采用周边进水方式可以提高沉淀效果。二沉池具有浓缩污泥的作用，因而污泥区的容积较大，沉淀时间也比初沉池长。二沉池与初沉池的具体对比情况见表4—5。表4--5二沉池与初沉池的对比池型初沉池二沉池作用对污水中密度大的悬浮物进行沉淀分离对污水中以微生物为主、密度较小、因水流扰动易发生上浮的固体悬浮物进行沉淀分离主要特点为防止沉淀污泥发生腐败，需要设置刮、排泥设备，迅速排除污泥为防止沉淀污泥发生腐败，需要设置刮、排泥设备，迅速排除污泥为防止固体悬浮物及污泥上浮，需设置浮渣去除设备为防止污泥上浮，需设置浮渣去除设备表面水力负荷为25～50m3/(m2∙d)表面水力负荷为25～30m3/(m2∙d)进水端采用阻流板、多孔整流板、圆筒整流板等整流措施进水端采用阻流板、多孔整流板、圆筒整流板等整流措施溢流堰负荷≤250m3/(m∙d)溢流堰负荷≤150m3/(m∙d)平流沉淀池最大水平流速为7mm/s平流沉淀池最大水平流速为5mm/s排泥静水压≥1.5m排泥静水压：活性污泥法≥0.9m，生物膜法≥1.2m-----考虑防止SVI过高引起的污泥上浮使出水恶化问题沉淀时间1.0～2.0h沉淀时间1.5～2.5h斗式集泥时污泥区容积不大于2d的污泥量采用机械排泥时为4h的污泥量活性污泥法时污泥区容积不大于2h的污泥量生物膜法污泥区的容积一般为4h表中数据是城市污水处理厂的基本数据，处理工业废水的二沉池的运行数据一般都比上述数据要保守一些，有时只有50%左右。1.二次沉淀池在废水处理系统中的作用是什么？二沉池的作用是泥水分离使经过生物处理的混合液澄清，同时对混合液中的污泥进行浓缩。二沉池是污水生物处理的最后一个环节，起着保证出水水质悬浮物含量合格的决定性作用。464 如果二沉池设置得不合理，即使生物处理的效果很好，混合液中溶解性有机物的含量已经很少，混合液在二沉池进行泥水分离的效果不理想，出水水质仍有可能不合格。如果污泥浓缩效果不好，回流到曝气池的微生物量就难以保证，曝气混合液浓度的降低将会导致污水处理效果的下降，进而影响出水水质。1.设置二次沉淀池的基本要求有哪些？二次沉淀池的特点是污泥浓度高，有絮凝性，污泥与水的密度差小，容易产生异重流，要求有一定浓缩作用。各种类型的沉淀池都可用作二沉池，有关沉淀池的其他要求和规定也适用于二沉池。有关二沉池的基本要求如下：⑴水力负荷一般为0.5～1.8m3/(m2∙h)，处理工业废水时，活性污泥中有机物比例较大，曝气池混合液的SVI偏高，与其配套的二沉池宜采用较低的表面水力负荷。⑵为保证污泥能在二沉池得到足够的浓缩，以便供给曝气池所需浓度的回流污泥，二沉池的固体表面负荷为150kg/(m2∙d)，斜管（板）二沉池的固体表面负荷可扩大到192kg/(m2∙d)。⑶二沉池池边水深宜采用2.5～4m，具体值与池体的大小有关，二沉池直径越大，池边水深也应当适当加大，否则二沉池的水力效率将降低、有效容积将减小。对于直径分别为10～20m、20～30m、30～40m和﹥40m的二沉池，池边水深分别为3.0m、3.5m、4.0m和4.0m。当由于各种原因达不到上述池边水深时，为了维持沉淀时间不变，必须采用较低的表面负荷值。⑷二沉池出水堰的溢流率（或负荷）为1.5～2.9L/(m∙s)。⑸采用机械排泥时，二沉池污泥区的容积要按污泥浓缩到所需浓度的停留时间来计算。活性污泥法二沉池污泥区的容积一般为2～4h污泥量，而且要有连续排泥措施。生物膜法二沉池污泥区的容积一般为4h污泥量。⑹为降低能耗，污泥回流最好使用螺旋泵或轴流泵等低扬程、大流量的设备。如果采用鼓风曝气，也可使用气提泵，以简化设备管理和维修。2.二次沉淀池运行管理的注意事项有哪些？⑴经常检查并调整二沉池的配水设备，确保进入各二沉池的混合液流量均匀。⑵检查浮渣斗的积渣情况并及时排出，还要经常用水冲洗浮渣斗。同时注意浮渣刮板与浮渣斗挡板配合是否适当，并及时调整或修复。⑶464 经常检查并调整出水堰板的平整度，防止出水不均和短流现象的发生，及时清除挂在堰板上的浮渣和挂在出水槽上的生物膜。⑷巡检时仔细观察出水的感官指标，如污泥界面的高低变化、悬浮污泥量的多少、是否有污泥上浮现象等，发现异常后及时采取针对措施解决，以免影响水质。⑸巡检时注意辩听刮泥、刮渣、排泥设备是否有异常声音，同时检查其是否有部件松动等，并及时调整或修复。⑹定期（一般每年一次）将二沉池放空检修，重点检查水下设备、管道、池底与设备的配合等是否出现异常，并根据具体情况进行修复。⑺由于二沉池一般埋深较大，因此，当地下水位较高而需要将二沉池放空时，为防止出现漂池现象，一定要事先确认地下水位的具体情况，必要时可以先降水位再放空。⑻按规定对二沉池常规监测项目进行及时的分析化验。1.二沉池常规监测项目有哪些？二沉池常规监测项目及数值范围可以归纳如下：⑴pH值：具体值与污水水质有关，一般略低于进水值，正常值为6~9。如果偏离此值，说明曝气池混合液对进水pH值变化的缓冲作用已经无效，表面现象是出水pH值指标不合格，其实更应该引起污水处理系统管理者注意的是，如果不立即查明pH值超标准的原因，可能发生曝气池混合液性质的进一步恶化和出现污水处理系统全线崩溃的结果。可以从进水pH值的变化和曝气池充氧效果两方面查起，一旦明确原因，要立刻采取有关措施，主要是调节进水pH值和提高曝气池充氧效果。⑵悬浮物（SS）：活性污泥系统运转正常时，二沉池出水SS应当在30mg/L以下，最大不应该超过50mg/L。当活性污泥絮凝性和沉降性能下降，水力负荷增大后，二沉池出水的SS值就会变大。出水堰口处或出水集水槽内藻类附着太多，也会引起二沉池出水的SS值变大。⑶溶解氧（DO）：因为活性污泥中微生物在二沉池继续消耗氧，出水溶解氧值应略低于曝气池出水。若二沉池出水溶解氧值过低（小于0.5mg/L），随之会出现出水透明度下降、悬浮物增多、CODCr和BOD5464 升高等水质变差的现象，因此必须查明原因并予以排除。而二沉池出水溶解氧过高（比如空气曝气法出水大于2mg/L），也不可轻视。如果水质很好，就说明曝气池进水有机负荷偏低或曝气池充氧量偏大，此时应当采取从调节池多调水、提高进水负荷的办法，或采取减少运转风机台数、降低充氧量的办法，以便最大限度地提高处理系统的效率、降低单位能耗。另外二沉池出水溶解氧过高还有可能是因为曝气池混合液中毒、微生物无法利用水中溶解氧造成的。这样形成的二沉池出水溶解氧过高现象都是暂时的，随之而来就会是溶解氧迅速降低和出水水质变差的现象。⑷CODCr和BOD5：这两项指标应达到国家有关排放标准。国家对工业废水处理的一级排放标准要求CODCr小于100mg/L、BOD5小于30mg/L。超过标准肯定不行，数值过低又会增加处理成本。工业废水处理场要综合考虑上述两个因素，在较低的处理成本下，达到最好的处理效果。⑸氨氮和磷酸盐：这两项指标应达到国家有关排放标准。国家对工业废水处理的一级排放标准要求氨氮小于15mg/L、磷酸盐小于0.5mg/L。如果长期超标、而且是因为原水氮和磷含量过高形成的，就应当采取加强除磷脱氮的措施。如果原来的二级处理系统没有按新标准考虑除磷脱氮，除了新建除磷脱氮装置外，还可以通过对原有曝气系统进行适当改造或对原运行方式进行适当调整的方法来解决。比如借鉴缺氧--好氧（A/O）工艺、厌氧--缺氧--好氧（A/A/O）工艺、吸附--生物降解（AB）工艺、间歇曝气（SBR）工艺等方法的特点，将单一的连续好氧工艺只进行小范围改造，主要通过调整进出水方式、曝气充氧方式等来实现一定程度的除磷脱氮。如果工业废水处理出水氨氮或磷酸盐超标是因为为保证活性污泥微生物活性而投加的营养盐量过大造成的，可通过减少投加量的方法解决。如果因为减少投加量导致出水的CODCr和BOD5超标、必须投加足够的营养盐时，可通过加强除磷脱氮的措施予以解决。⑹有毒物质：国家有关排放标准对有毒物质有严格的要求，比如说对硫化物和氰化物分别要求不得超过1.0mg/L和0.5mg/L。一旦发现某种有毒物质超标，就应当立即查明其来源和含量。对于特定的工业废水，有毒物质的种类一般不变，含量和排水量却难以恒定。不管是否对活性污泥微生物造成影响，只要导致出水超标，都应当采取措施降低曝气池进水中有毒物质的含量。如果通过水质调节的预处理措施仍不能奏效，就应该通过加强或新建针对某种有毒物质的其他预处理措施。假如硫化物超标，首先要加强汽提装置的管理，进一步降低汽提净化水中硫化物的含量，再通过发挥调节池的作用、减少含硫污水进入曝气池的数量，就可以有效降低二沉池出水中硫化物的含量，直至达标。⑺泥面：泥面的高低可以反映活性污泥在二沉池的沉降性能，是控制排放剩余污泥的关键参数，在生产上可以使用在线泥位计实现剩余污泥排放的自动控制。正常运行时的二沉池上清液的厚度应不少于0.5～0.7m，如果泥面上升，往往说明污泥沉降性能差，需要加大剩余污泥排放量并采取有关措施予以控制。464 ⑻透明度：生物处理效果较好时，二沉池出水中的悬浮物都应该是可沉降性的片状，此时无论悬浮物含量多或少，二沉池出水的外观应该是透明的，站在二沉池巡检走道上向水中看去，应当能看到水面1m以下，泥面较高时能清楚地看见泥面。生物处理效果较差、即活性污泥净化功能不良时，二沉池出水中呈乳灰色或淡黄色，其中夹带着大量的非沉淀性悬浮物，看上去浑浊不堪、透明度极差，二沉池水面下的能看见的深度很浅。1.二沉池出水悬浮物含量大的原因是什么？如何解决？二沉池出水悬浮物含量增大的原因和相应的解决对策可以归纳如下：⑴活性污泥膨胀使污泥沉降性能变差，泥水界面接近水面，部分污泥碎片经出水堰溢出。对策是通过分析污泥膨胀的原因，逐一排除。⑵进水量突然增加，使二沉池表面水力负荷升高，导致上升流速加大、影响活性污泥的正常沉降，水流夹带污泥碎片经出水堰溢出。对策是充分发挥调节池的作用，使进水尽可能均衡。⑶出水堰或出水集水槽内藻类附着太多。对策是操作运行人员及时清除这些藻类。⑷曝气池活性污泥浓度偏高，二沉池泥水界面接近水面，部分污泥碎片经出水堰溢出。对策是加大剩余污泥排放量。⑸活性污泥解体造成污泥的絮凝性下降或消失，污泥碎片随水流出。对策是找到污泥解体的原因，逐一排除和解决。⑹吸（刮）泥机工作状况不好，造成二沉池污泥或水流出现短流现象，局部污泥不能及时回流，部分污泥在二沉池停留时间过长，污泥缺氧腐化解体后随水流溢出。对策是及时修理吸（刮）泥机，使其恢复正常工作状态。⑺活性污泥在二沉池停留时间过长，污泥因缺氧腐化解体后随水流溢出。对策是加大回流污泥量，在二沉池中的缩短停留时间。⑻水温较高且水中硝酸盐含量较多时，二沉池出现污泥反硝化脱氮现象，氮气裹带大块污泥上浮到水面后随水流溢出。对策是加大回流污泥量，缩短污泥在二沉池停留时间。2.二沉池出水溶解氧偏低的原因是什么？如何解决？二沉池出水溶解氧偏低的原因和相应的解决对策可以归纳如下：⑴活性污泥在二沉池停留时间过长，污泥中好氧微生物继续消耗氧，导致二沉池出水中溶解氧下降。对策是加大回流污泥量，缩短停留时间。⑵464 吸（刮）泥机工作状况不好，造成二沉池局部污泥不能及时回流，部分污泥在二沉池停留时间过长，污泥中好氧微生物继续消耗氧，导致二沉池出水中溶解氧下降。对策是及时修理吸（刮）泥机，使其恢复正常工作状态。⑶水温突然升高，使好氧微生物生理活动耗氧量增加、局部缺氧区厌氧微生物活动加强，最终导致二沉池出水中溶解氧下降。对策是设法延长污水在均质调节等预处理设施中的停留时间，充分利用调节池的容积使高温水打循环，或通过加强预曝气促进水汽蒸发来降低温度。1.二沉池出水BOD5与CODCr突然升高的原因有哪些？如何解决？二沉池出水CODCr和BOD5突然升高的原因和相应的解决对策可以归纳如下：⑴进入曝气池的污水水量突然加大、有机负荷突然升高或有毒有害物质浓度突然升高等，会引起活性污泥性能降低，最终导致出水CODCr和BOD5突然升高。对策是加强污水水质监测和充分发挥调节池的作用，使进水尽可能均衡。⑵曝气池管理不善（如曝气充氧量不足等），使活性污泥的净化功能降低，最终导致出水CODCr和BOD5突然升高。对策是加强对曝气池的管理，及时调整各种运行参数。⑶二沉池管理不善（如浮渣清理不及时、刮泥机运转不正常等），会使二沉池沉降功能降低，出水CODCr和BOD5突然升高。对策是加强对二沉池的管理，及时巡检，发现问题立即整改。2.二沉池污泥上浮的原因是什么？如何解决？二沉池污泥上浮指的是污泥在二沉池内发生酸化或反硝化导致的污泥漂浮到二沉池表面的现象。这些漂浮上来的污泥本身不存在质量问题，其生物活性和沉降性能都很正常。漂浮的原因主要是这些正常的污泥在二沉池内停留时间过长，由于溶解氧被逐渐消耗而发生酸化，产生H2S等气体附着在污泥絮体上，使其密度减小，造成污泥的上浮。当系统的SRT较长，发生硝化后，进入二沉池的混合液中会含有大量的硝酸盐，污泥在二沉池中由于缺乏足够溶解氧（DO﹤0.5mg/L）而发生反硝化，反硝化产生的N2同样会附着在污泥絮体上，使其密度减小，造成污泥的上浮。控制污泥上浮的措施，一是及时排出剩余污泥和加大回流污泥量，不使污泥在二沉池内的停留时间太长；二是加强曝气池末端的充氧量，提高进入二沉池的混合液中的溶解氧含量，保证二沉池中污泥不处于厌氧或缺氧状态。对于反硝化造成的污泥上浮，还可以增大剩余污泥的排放量，降低SRT，通过控制硝化程度，达到控制反硝化的目的。3.二沉池表面出现黑色块状污泥的原因是什么？如何解决？464 二沉池表面出现黑色块状污泥通常是污泥腐化所致。曝气量过小使污泥在二沉池缺氧，或曝气池污泥生成量大而剩余污泥排放量小使污泥在二沉池的停留时间过长，或者重力排泥时泥斗不合理、使污泥难以下滑，或者刮吸泥机部分吸泥管不通畅及存在刮不到的死角，都会造成污泥在二沉池局部长期滞留沉积而发生厌氧代谢，产生大量H2S、CH4等气体，包裹在泥块上，促使污泥呈大块状上浮，而且颜色呈现黑色。污泥腐化上浮与一般的污泥上浮不同，腐化上浮时污泥会腐败变黑，产生恶臭。解决的办法有保证剩余污泥的及时排放、排除排泥设备的故障、清除沉淀池内壁或某些死角的污泥、降低好氧处理系统污泥的硝化程度、加大污泥回流量、防止其他处理构筑物的腐化污泥的进入等。1.二沉池表面出现泡沫浮渣的原因是什么？二沉池表面出现浮渣后，首先应检查刮渣板、浮渣斗和浮渣冲洗水是否正常，浮渣泵是否出现问题，如果是刮渣系统本身的故障，应立即修理。污水中含有表面活性剂、类脂化合物等能引起放线菌迅速增殖的有机物，导致二沉池表面出现生物泡沫浮渣。对策是用水喷洒、减少曝气时间、投加氧化消毒剂或混凝剂等。二沉池污泥局部短时间内缺氧，出现反硝化现象造成污泥上浮会形成浮渣。污泥在二沉池停留时间过长发生腐化变质，在H2S、CH4等气体的裹带下部分污泥上浮也会形成浮渣。解决这两种浮渣的根本措施是找到造成污泥反硝化和腐化的原因分别予以调整。2.什么是传统活性污泥法？传统活性污泥法又称普通活性污泥法或推流式活性污泥法，是最早成功应用的运行方式，其他活性污泥法都是在其基础上发展而来的。曝气池呈长方形，混合液流态为推流式，污水和回流污泥一起从曝气池的首端进入，在曝气和水力条件的推动下，混合液均衡地向后流动，最后从尾端排出，前段液流和后段液流不发生混合。废水浓度自池首至池尾呈逐渐下降的趋势，因此有机物降解反应的推动力较大，效率较高。曝气池需氧率沿池长逐渐降低，尾端溶解氧一般处于过剩状态，在保证末端溶解氧正常的情况下，前段混合液中溶解氧含量可能不足。推流式曝气池一般建成廊道型，为避免短路，廊道的长宽比一般不小于5:1，根据需要，有单廊道、双廊道或多廊道等形式。曝气方式可以是机械曝气，也可以采用鼓风曝气。其基本流程见图4--4。图4--4传统活性污泥法流程图464 1.传统活性污泥法的特点有哪些？传统活性污泥法又称推流式活性污泥法，在曝气过程中，从池首到池尾，生物反应速度、微生物种群的量和质、活性污泥的絮凝和沉降性能等都在变化。其特点可归纳如下：⑴传统活性污泥法的优点：①处理效果好，适用于处理净化程度和稳定程度较高的污水。②根据具体情况，可以灵活调整污水处理程度的高低。③进水负荷升高时，可通过提高污泥回流比的方法予以解决。⑵传统活性污泥法的缺点：①曝气池容积大，占地面积多，基建投资多。②为避免曝气池首端混合液处于缺氧或厌氧状态，进水有机负荷不能过高，因此曝气池容积负荷一般较低。③曝气池末端有可能出现供氧速率大于需氧速率的现象，动力消耗较大。④对冲击负荷适应能力较差。2.什么是完全混合活性污泥法？污水进入曝气池后，立即与回流污泥及池内原有混合液充分混合，起到了对污水进行稀释的作用。池内混合液的组成，包括活性污泥数量及有机污染物的含量等均匀一致，而且池内各个部位都是相同的。因此，曝气池内各个部位的有机物降解速率、耗氧速率等参数也都是相同的。曝气方式多采用机械曝气，也有采用鼓风曝气的。完全混合活性污泥法的曝气池与二沉池可以合建也可以分建，比较常见的是合建式圆形池。典型的完全混合活性污泥法为圆形表面曝气池，也称加速曝气池，其构造和机械澄清池类似（见图4—5）。合建式圆形完全混合曝气池可分为曝气区、沉淀区、污泥区和导流区四个功能区，加上回流窗、回流缝、曝气叶轮、减速机及电机等，组成曝气、沉淀于一池内的生物处理装置。图4—5合建式圆形完全混合式曝气池示意图废水从池底中部进入曝气区，与回流污泥混合后，由表面曝气机充氧并提升，经过回流窗和导流区，再进入沉淀区，处理后的水由沉淀区周边的三角堰流入出水槽中，沉淀下来的污泥沿回流缝进入曝气区，剩余污泥则通过池底排泥管排到污泥池中。3.合建式曝气池的基本要求有哪些？合建式曝气池的表面曝气机安装在池顶中心，曝气区在池体的中心，沉淀区在池体外环，污泥区则在池体外环的底部。其基本要求如下：⑴464 曝气池深度不宜太大，当曝气池直径小于17m时，池深不应超过4.5m。曝气叶轮直径≧1m时，曝气区超高要≧1.2m，曝气叶轮直径﹤1m时，曝气区超高要≧1m。⑵曝气混合液通过回流窗进入导流区，回流窗可以起到消减旋流的整流作用，过窗流速为0.1～0.2mm/s，窗上设调节闸门。回流窗的高度为600mm，宽度一般为400或500mm，通常回流窗口的总开口宽度与曝气筒周长之比为30%～40%。⑶导流区位于曝气区和沉淀区之间，其作用是消能和防止旋流，并释放出曝气混合液中挟带的气泡。导流区的宽度和高度分别为0.6m和1.5m左右，水力停留时间为4～6min，沉降流速以5～7mm/s为宜，同时设置辐射状导流板5～7块。⑷曝气区底部的顺流圈的作用是为了避免曝气机的强烈搅拌对污泥区和沉淀区产生干扰，并消除污泥回流时对曝气区产生的不利影响。顺流圈底部直径应比池底直径大200～300mm，不论曝气池直径大小，顺流圈的长度均采用600mm，顺流圈距离池底为350mm。⑸沉淀区高度一般为1.6～1.8m，表面负荷为3.6～1.2m3/(m2∙h)，对于炼油废水处理，当曝气池中MLSS为3～4g/L时，表面负荷一般为0.7m3/(m2∙h)左右。而且出水三角堰的水平度必须合格，沉淀区底部污泥区的容积要求可以贮存2h泥量。⑹污泥区底部有回流缝与曝气区相通，依靠表面曝气机的提升力使污泥循环回流。为保证回流缝不被堵塞，缝隙尺寸必须足够大，一般回流缝宽150～300mm、长600mm、倾角为45o，回流缝的流速通常为15～20mm/s。⑺合建式曝气池回流比较大（R=3～5），因此这种曝气池的名义停留时间虽然有3～5h，但实际上往往不到1h，属于短时曝气。1.完全混合活性污泥法的特点有哪些？完全混合活性污泥法的特点可归纳如下：⑴完全混合活性污泥法的优点：①污泥回流比大，对冲击负荷的缓冲作用也较大，因而对冲击负荷适应能力较强，适于处理高浓度的有机污水。②曝气池内各个部位的需氧量相同，能最大限度地节约动力消耗，表面曝气机动力效率较高。③可使曝气池与沉淀池合建，不用单独设置污泥回流系统，易于管理。⑵完全混合活性污泥法的缺点：①连续进出水的条件下，容易产生短流，影响出水水质。②与传统活性污泥法相比，出水水质较差，且不稳定。③合建池构造复杂，运行方式复杂。2.什么是阶段曝气活性污泥法？464 阶段曝气活性污泥法又称分段进水活性污泥法或多段进水活性污泥法，是针对传统活性污泥法存在的弊端进行了一些改革的运行方式。污水沿池长分段注入曝气池，使有机负荷在池内分布比较均衡，缓解了传统活性污泥法曝气池内供氧速率与需氧速率存在的矛盾，沿池长F/M分布均匀，有利于降低能耗，又能充分发挥活性污泥微生物的降解功能。曝气方式一般采用鼓风曝气。阶段曝气法基本流程见图4--6。图4—6阶段曝气法流程示意图1.阶段曝气活性污泥法的特点有哪些？阶段曝气活性污泥法克服了传统活性污泥法供氧不合理的不足，其特点可归纳如下：⑴阶段曝气活性污泥法的优点：①池体容积比传统法小三方之一以上，适于处理水质相对稳定的各类污水。②与传统活性污泥法相比，提高了空气的利用率，即能耗较低。③污水沿池长分段注入，提高了曝气池抗冲击负荷的能力。④曝气池出口混合液中活性污泥不易处于过氧化状态，在二沉池内固液分离效果较好。⑵阶段曝气活性污泥法的缺点：①曝气池最后段进水因污泥浓度较低、处理时间较短，有时影响出水水质。②分段注入曝气池的污水，如果不能与原混合液立即混合均匀，会影响处理效果。2.什么是吸附-再生活性污泥法？吸附-再生活性污泥法又称生物吸附法或接触稳定法，其主要特点是将活性污泥对有机污染物降解的吸附和代谢稳定两个过程，在各自反应器内分别进行。污水和已在再生池经过充分再生、具有很高活性的活性污泥一起进入吸附池，二者充分混合接触15～60分钟后，大部分有机污染物被活性污泥吸附，污水得到净化。吸附-再生法的基本工艺流程见图4--7。图4--7吸附-再生法流程示意图464 从二沉池分离出来的回流污泥先进入再生池进行生物代谢活动，使有机物降解，微生物进入内源代谢期，污泥的活性、吸附功能得到充分恢复后，再与污水一起进入吸附池。废水与活性污泥在吸附池的接触时间较短，吸附池容积较小，而再生池接纳的只是浓度较高的回流污泥，因此再生池的容积也不大。吸附池与再生池的容积之和仍低于传统活性污泥法曝气池的容积。传统活性污泥法处理系统可以将曝气池前端的一部分或一个曝气廊道改造成再生池，提高整个系统的处理能力或处理水平。曝气方式可以是机械曝气，也可以采用鼓风曝气。1.吸附-再生活性污泥法的特点有哪些？吸附-再生活性污泥法充分利用了微生物降解有机物的机理，使生物处理过程更趋于合理。其特点可归纳如下：⑴吸附-再生活性污泥法的优点：①对呈悬浮、胶体状态的有机物去除效果显著，适于处理悬浮性有机物较多的工业废水。②与传统活性污泥法相比，净化构筑物吸附池和再生池容积较小，占地面积少，基建投资少。③由于吸附-再生活性污泥法需氧量比较均匀，氧利用率较高，能耗较低。④由于吸附-再生活性污泥法回流污泥量大，且大量污泥集中在再生池，当吸附池内活性污泥受到破坏后，可迅速引入再生池污泥予以补救，因此具有一定冲击负荷适应能力。⑵吸附-再生活性污泥法的缺点：①与传统活性污泥法相比，处理出水水质较差。②对溶解性有机物比例较大的工业废水处理效果不好。2.什么是延时曝气活性污泥法？延时曝气活性污泥法又称完全氧化活性污泥法，其主要特点是有机负荷率较低，活性污泥持续处于内源呼吸阶段，不但去除了水中的有机物，而且氧化部分微生物的细胞物质，因此剩余污泥量极少，毋须再进行消化处理。在较长的停留时间（20～30d）下，可以实现氨氮的硝化过程，即达到去除氨氮的目的。延时曝气活性污泥法实际上是污水好氧处理与污泥好氧处理的综合构筑物，适用于对处理水质要求较高、不宜建设污泥处理设施的小型生活污水或工业废水处理场。曝气方式可以是机械曝气，也可以采用鼓风曝气。3.延时曝气活性污泥法的特点有哪些？延时曝气活性污泥法是将废水处理和污泥处理综合在一起的处理工艺。其特点可归纳如下：⑴延时曝气活性污泥法优点：①处理水质较好，稳定性较高，适于处理水量较小、处理要求较高的生活污水或工业废水。②由于池容较大，对进水水量和水质的变化适应能力较强。③污水在曝气池内停留时间较长，因此抗冲击负荷能力较强。④可以减少初沉池等预处理环节。④实现硝化和去除氨氮的作用。464 ⑵延时曝气活性污泥法的缺点：①池容较大，占地面积多，基建投资多。②曝气时间长，动力消耗大，运行成本高。③进入二沉池的混合液因处于过氧化状态，出水中会含有不易沉降的活性污泥碎片。1.什么是纯氧曝气活性污泥法？纯氧曝气活性污泥法是利用纯度在90%以上的氧气作为氧源，向污水中输送。与空气曝气活性污泥法相比，由于纯氧氧分压比空气（含氧量为21%）高数倍，纯氧曝气可大大提高氧向水中的转移效率（纯氧曝气氧转移效率高达80~90%，而空气曝气氧转移效率仅为10%）。纯氧曝气活性污泥法另一显著特点是可使曝气池内活性污泥浓度达到4~7g/L，因而曝气池具有很高的容积负荷，而且运行稳定、抗冲击性能较好、不易出现污泥膨胀现象。普遍采用的运行方式是密闭式多段混合推流式（见图4--8），即每段为完全混合式，从整体上看，段与段之间又是推流式。纯氧曝气活性污泥法也有采用敞开方式运行的。图4--8纯氧曝气池构造示意图氧气、污水、回流污泥一起进入曝气池第一段的一端，再通过设于每段隔墙上部的气窗和设于每段隔墙下部的液窗，氧气和混合液依此流经其他各段。污水中的有机物和池内气相中的氧浓度逐段降低，即BOD5与氧浓度等梯度下降的，这样既有利于池内活性污泥微生物需氧量的满足，又有利于氧的充分利用，使尾气中氧浓度降低到最经济的低限值。尾气从最后一段排出，混合液进入二沉池进行泥水分离。纯氧曝气池的首段设置压力传感器控制供氧管道上的调节阀，因为池内的气相压力随着耗氧量的增加而降低，所以维持池内气相压力稳定，即可实现根据耗氧量的多少自动增减供氧量。纯氧曝气池的尾段设置气相含氧量测定仪控制尾气排放管道上的调节阀，当尾段气相含氧量低于40~50%后，打开调节阀将尾气排出曝气池。密闭式纯氧曝气法的曝气方式一般采用机械表面曝气，敞开式纯氧曝气法的曝气方式一般采用射流式曝气器或能将纯氧引入到水中并予以细碎化的水下叶轮搅拌曝气器。2.与传统活性污泥法相比，纯氧曝气法的特点体现在哪些方面？纯氧曝气活性污泥法和传统活性污泥法的机理基本上是相同的，都是通过好氧微生物对污水中的有机物进行生物化学反应使污水得到净化。和传统活性污泥法相比，纯氧曝气向污水中充464 入的是纯氧，因为纯氧的浓度是空气中氧浓度（21%）的4.7倍，所以纯氧曝气池内气相的氧分压是空气曝气池内气相的氧分压的4.7倍。因此，由亨利定律可知，纯氧曝气池内混合液的氧浓度和充氧速率都要比空气曝气池内混合液高大约4.7倍。纯氧曝气池内混合液的氧浓度可超过10mg/L，而空气曝气池内一般只能维持在2mg/L左右。由于纯氧曝气池内混合液的溶解氧浓度高，就使得溶解氧向活性污泥菌胶团的渗透力更大，从而有助于菌胶团颗粒中心的好氧状态。这样一来活性污泥微生物的活性即吸附分解有机物的能力就可以保持在较高的水平，也就是提高了污水处理的效果和承受冲击负荷有毒物质侵害的能力。纯氧曝气池内混合液的MLSS也远高于空气曝气，可以达到4~7g/L，活性污泥微生物的代谢能力较强，处理相同污水的水力停留时间只需要空气曝气的1/2～1/3，因此池容相应减小。在高溶解氧条件下，活性污泥微生物的自身氧化作用较强，因而产泥量比空气曝气大为减少，处理1kgBOD5的产泥量只有0.2kg左右。纯氧曝气池一般采用封闭式，产生的废气量极少，只有空气曝气的1%，日处理能力为1万吨的纯氧曝气池的尾气排放只需要一根直径DN100的管道即可，而且还根据运行情况使用尾气阀门随时调节排放量。因此纯氧曝气可以减少污泥与废气有可能造成的二次污染。1.纯氧曝气活性污泥法的优点和缺点有哪些？纯氧曝气活性污泥法的优点主要有：①曝气池污泥浓度高，抗冲击负荷能力强。适用于处理含有难降解有机物质的工业废水，如果氧源充足、便宜，可用于处理生活污水或各种工业废水。②曝气时间短，曝气池容积较小，占地面积少，基建投资少。③动力消耗低（比空气曝气至少节约60%以上），运行成本低。④纯氧曝气池一般采用多级封闭式，臭味不易扩散，周围环境好，而且在冬季可起到保温作用。⑤活性污泥沉降、浓缩、脱水性能较好，而且剩余污泥量比空气曝气法少三分之一以上。⑥自动控制水平较高，各操作阶段和各运行参数都可通过计算机加以控制，管理方便。纯氧曝气活性污泥法的缺点主要有：①不适于处理易挥发有机物含量较高的工业废水，封闭的纯氧曝气池内可燃气浓度较高时，有产生爆炸的可能，纯氧曝气池周围要设为防火区。②自控仪表多，维护保养工作较多，且对运行管理人员的技术能力要求较高。③封闭的纯氧曝气池内热量不易损失，而且没有有效散热的手段，因此夏季进水温度较高时，一旦混合液的温度升高，无法采取有效手段进行控制。④464 受氧源限制，如果没有专业的空气分离厂制造和供应足量氧气、而是依靠污水处理场自身制备氧气，会导致纯氧曝气法的运行成本上升、增加管理难度。1.纯氧曝气活性污泥法的充氧方式主要哪些？如何防止氧的泄漏？密闭式纯氧曝气法的曝气方式一般采用表面机械曝气，敞开式纯氧曝气法的曝气方式一般采用射流式曝气器，以密闭式纯氧曝气法应用为多。为了保证适应进水水质波动时，混合液中溶解氧能持续保持在2～8mg/L，通常将纯氧曝气池的第一段和第二段的表面曝气机电机设置为具有能调整转速的双速电机，表曝机在有机负荷发生变化时始终拥有足够的充氧能力。使用表面曝气机充氧时，每个表面曝气机正下方的池底上装有一个十字整流挡板，作用是使表面曝气机下的水流条件稳定，提高氧的传输效果。为防止水流在池内形成来回的摆动，消耗能量和影响混合液向下的正常稳定流动，在每段还都装有一块防振荡挡板。为防止纯氧从曝气池泄漏出去，引发一些不安全问题，在建设和运行管理中都必须设法保证池体的气密性。因此，池壁应使用气密性能好的材料，而且内壁要涂刷环氧树脂等涂料。曝气池的进水口一般设置在池体的底部或中部，不仅出水槽做成水封槽，而且表面曝气机的转动轴穿越池顶部分，也采用水封槽进行轴封，要定期向槽内加水。取样管、仪表安装孔等，均采用混合液淹没套管形式进行封闭。2.UNOX纯氧曝气法的自控是怎样实现的？其主要控制仪表有哪些？UNOX纯氧曝气工艺过程的控制依靠一些在线仪表，将工艺过程参数的实际值转化为电信号后，传递到中心控制室的计算机和仪表系统，再将控制信号传递到马达控制系统，对UNOX系统的自控设备进行指令，从而实现纯氧曝气系统正常、安全、且节能地运行。其主要控制仪表有：①安装在第一段的气相压力表；②安装在第一段的可燃气浓度分析仪；③每段都安装有溶解样测定仪；④尾气含氧量检测仪；⑤安装在进水管道、回流污泥管道、氧气管道上的流量计；⑥安装在进水管道上的pH计等。⑦安装在氧气管道和吹扫空气管道上的电动阀门⑧安装在第一段的温度计等。3.UNOX纯氧曝气法的控制回路有哪几个？如何实现控制的？UNOX纯氧曝气法的控制回路有三个，即供氧控制回路、溶解氧控制回路和尾气含氧量控制回路。⑴供氧控制回路纯氧曝气池第一段气相的氧气压力随进水BOD5负荷的变化而变化，即BOD5负荷增加，活性污泥微生物的耗氧量随之上升，气相的氧气压力因此会降低。借助于安装在464 第一段的气相压力表和设在现场的压力变送器，将第一段气相压力的电信号传递到中心控制室的计算机和仪表系统，作为控制供氧量的参数。同时安装在氧气管道电动阀上的反映阀门开度的电信号也被输送到计算机，计算机再根据气相氧气压力信号的变化和阀门开度的电信号，将控制信号传递到马达控制系统，通过继电器调整供氧电动阀的开度，从而实现供氧量的控制。如果BOD5负荷增加，气相氧气压力降低，供氧电动阀的开度加大，供氧量增加；当供氧量增加到气相氧气压力升高到超过设定值的一定程度后，供氧电动阀的开度开始减小，直到气相氧气压力接近设定值。反之，如果BOD5负荷降低，气相氧气压力升高，供氧电动阀的开度减小，供氧量减少；当供氧量减少到气相氧气压力降低到低于设定值的一定程度后，供氧电动阀的开度开始加大，直到气相氧气压力接近设定值。⑵溶解氧控制回路纯氧曝气池每段都安装有溶解氧测定仪，随时对各段溶解氧进行测定，并通过溶解氧变送器将信号传递到中心控制室的计算机系统，计算机根据各段溶解氧的实际情况及时调整各段表曝机的运转情况。如果测得某段溶解氧低于设定值，计算机会自动将该段表曝机的双速电机置于高速；反之，如果测得某段溶解氧高于设定值，计算机会自动将该段表曝机的双速电机置于低速。从而实现充氧能耗处于最低水平。⑶尾气含氧量控制回路安装在纯氧曝气池最末端尾气排放管上的含氧量检测仪，随时对尾气含氧量进行测定，并将信号传递到中心控制室的计算机系统。如果尾气中的含氧量超过设定值，计算机通过与尾气排放管上的电动阀连锁，自动调节阀门的开启度。含氧量过高，将排放阀开度减小，减少尾气排放量；含氧量过低，将排放阀开度加大，增加尾气排放量。从而保证氧的有效利用。1.为什么纯氧曝气系统排放的尾气中氧含量不宜太低？为实现纯氧曝气系统的优越性，必须综合考虑水量、水质、气液比、输入氧纯度等各种因素，确定一个合理的氧利用率，此时总需用功率最小，经验表明此时对应的排放的尾气中氧含量要在45%左右。在这种条件下，即使上述组合发生较大的变化，也能保证运行相对平稳，不会引起需用功率的剧烈增加。464 如果氧的利用率继续提高，比如低于空气中的氧含量21%时，显然是不经济的，因为输入的是纯氧，而在密闭的纯氧曝气池内向污水中充氧，却在氧分压小于空气中氧分压的条件下进行，这样肯定会比空气曝气耗费更多的总溶氧能耗。不仅如此，想在混合液中保持较高的溶解氧也很困难。另外，氧的利用率过高，必然造成排放的废气量很少，因而氧曝池内发生可燃气体高度积聚的可能性也会增加，可燃气浓度达到一定程度，必然导致报警，增加运行的不安全性，使纯氧曝气池系统经常利用空气吹扫，既增加电耗，又不利于出水水质。1.纯氧曝气活性污泥法基本要求有哪些？⑴密闭多段式曝气池的段数为3～4段，每段内水流为完全混合式，整体上是推流式。通常采用表面曝气机充氧，水深一般为4m左右，池内的气相高度为1m左右。⑵纯氧曝气池及其周围设施必须考虑安全、防爆措施，当池内可燃气浓度超标时，为防止出现爆炸等极端问题，氧曝池内必须设置吹扫置换系统。一般使用压缩空气吹扫，换气率为2～3次/h。⑶段与段之间的隔墙顶部设有气孔，其尺寸应保证运行时氧气的正常通过和满足吹扫时压缩空气的顺利通过。段与段之间的隔墙角部应设置泡沫孔，孔顶应高于最大流量时的液面，孔底应低于最小流量时的液面，以保证在任何时候泡沫均能顺利通过。⑷为保证曝气池内液面和气相的相对稳定，出水多使用内外双堰式，一般内堰比外堰高200mm左右。为避免带走气体，混合液在出水处的流速不宜超过15cm/s；为避免在内外堰之间出现沉淀，流速也不宜低于9cm/s。⑸尾气含氧量控制在40%～45%之间，其流量约为进气量的10%～20%。⑹为避免密闭池内压力过大引起氧气外漏，在曝气池首尾两端应设置双向安全阀。首端安全阀正压为(1.5～2.0)×103Pa，负压为(0.5～1.0)×103Pa；尾端安全阀正压为(1.0～1.5)×103Pa，负压为(0.5～1.0)×103Pa。2.纯氧曝气活性污泥法运行注意事项有哪些？纯氧曝气活性污泥法运行管理上的注意事项主要有以下内容：⑴纯氧曝气池是多段密闭型池体，污水中的有机物和池内气相中的氧浓度逐段降低，混合液溶解氧浓度可达到8~10mg/L，甚至更高。为避免溶氧动力的浪费，混合液溶解氧控制在4g/L即可。⑵严格控制池内可燃气浓度，一般将其报警值设定为25%。一旦超限，就发出报警并能使系统自动关闭供氧阀门、打开尾气阀，同时打开吹扫空气阀门将池内可燃气排放出去。池内可燃气浓度是直接影响纯氧曝气池运行安全的最关键指标，可燃气探头的测定值必须准确可靠，必须按照有关规定定期校验复核。464 ⑶为避免池内压力超标，曝气池首尾两段的正压负压双向安全阀要定期进行校验复核。⑷池内溶解氧含量的高低，不仅影响处理效果，也与氧曝系统的动力消耗直接相关。溶解氧探头的测定值必须准确可靠，必须按照有关规定定期校验复核。如果溶解氧出现异常变化，除了进水水质发生变化等因素外，也有可能是溶解氧探头出现了问题。⑸气室内积累大量的泡沫，会影响氧气的正常流动和各种控制仪表的准确性。因此要避免纯氧曝气池泡沫的积累，设法控制进水中产生泡沫物质的含量，否则要有有效的消泡手段。1.什么是AB法？适用于处理哪些废水？AB法（AdsorptionBiodegradation）是吸附-生物降解工艺的简称，由以吸附作用为主的A段和以生物降解作用为主的B段组成，是在常规活性污泥法和两段活性污泥法基础上发展起来的一种污水处理工艺。A段负荷较高，有利于增殖速度快的微生物繁殖，在此成活的只能是冲击负荷能力强的原核细菌，其他世代较长的微生物都不能存活。A段污泥浓度高、剩余污泥产率大，吸附能力强，污水中的重金属、难降解有机物及氮磷等植物性营养物质都可以在A段通过污泥吸附去除。A段对有机物的去除主要靠污泥絮体的吸附作用，以物理作用为主，因此A段对有毒物质、pH值、负荷和温度的变化有一定的适应性。一般A段的污泥负荷可高达2～6kgBOD5/(kgMLSS∙d)，是传统活性污泥法10～20倍，而水力停留时间和泥龄都很短（分别只有0.5小时和0.5天左右），溶解氧只要0.5mg/L左右即可。污水经A段处理后，水质水量都比较稳定，可生化性也有所提高，有利于B段的工作，B段生物降解作用得到充分发挥。B段的运行和传统活性污泥法相近，污泥负荷为0.15～0.3kgBOD5/(kgMLSS∙d)左右，泥龄为15～20天，溶解氧1～2mg/L左右。AB法A段的正常运行，必须有足够的已经适应待处理污水性质的微生物，因为A段去除率的高低与进水微生物量直接相关，这也是A段之前不设初沉池的原因，因此AB法适用于处理城市污水和含有城市污水的混合污水。而对于工业废水或某些工业废水比例较高的城市污水，由于其中适应污水环境的微生物浓度很低，使用AB法时A段效率会明显降低，A段作用只相当于初沉池，对这类污水不宜采用AB法。另外，未进行有效预处理或水质变化较大的污水也不适宜使用AB法处理，因为在这样的污水管网系统中，微生物不宜生长繁殖，直接导致A段的处理效果因外源微生物的数量较少而受到严重影响。2.典型的AB法工艺流程是怎样的？464 AB法的工作原理是充分利用微生物种群的特性，为其创造适宜的生存环境，使不同的微生物群得到良好的生长繁殖，通过生物化学作用净化污水。在工艺流程上，A段由A段曝气池与沉淀池构成，B段由B段曝气池与二沉池构成。两段分别设污泥回流系统，A段负荷高，B段负荷低，污水先进入高负荷的A段，再进入低负荷的B段，两段串联运行，其典型流程如图4—9所示。图4—9AB法典型工艺流程AB法的重要特征是A、B两段需要严格分开，污泥系统各段独立循环，两段串联运行。因此可以将AB法看成是一种改进的两段生物处理技术。A段和B段中的活性污泥，由各自的沉淀池分别回流，这种布置方式有利于在A段和B段生物处理池中分别保持各自的优势微生物种群，并及时以剩余污泥方式排出已截留的有机质，从而减少系统中氧的消耗。AB法中的A段，可以根据原水水质等情况的变化采用好氧或缺氧运行方式；B段除了可以采用普通活性污泥法外，还可以采用生物膜法、氧化沟法、SBR法、A/O法或A2/O法等多种生物处理工艺。1.AB法的特点有哪些？⑴AB法不设初沉池，使原污水中的微生物全部进入系统，污水处理系统相当于由管网和污水处理场共同组成，A段是一个开放性的生物动力系统。⑵和吸附-再生法的原理有许多相似之处，但AB法将AB两段完全分开，各自拥有独立的污泥回流系统和各自独特的微生物群体，有利于各自功能的发挥。⑶在正常条件下，A段可以采用缺氧、好氧等多种运行方式，因此可以实现脱氮的反硝化过程和聚磷菌对磷的有效释放，即AB法具有明显的脱氮和除磷作用，脱氮效果约为30～40%，除磷效果约为50～70%，和传统活性污泥法相比有很大提高。⑷经过适当改造，或调整AB法的运行方式、使B段具有A/O法或A2/O法的特点，通过控制A段溶解氧的方式，可以大幅度提高脱氮和除磷效果，同时还可以提高含有难降解有机物污水的可生化性，使B段的处理效果得到提高。⑸AB法不仅适用于生活污水的处理，对某些工业废水的处理也有较好的效果，尤其对pH值波动较大的酿造废水、印染废水等更显示出特别的优越性。⑹其他形式的活性污泥法可以参考借鉴AB法的运行模式，经过适当改造或调整运行方式不但可以提高脱氮和除磷效果，还有利于提高对CODCr的处理效果和改善出水水质。⑺464 和传统活性污泥法相比，AB法还具有投资少、运行节能的优点。一般可节省曝气池容积的30%～40%，曝气量可以减少20%～30%。1.AB法的生物降解机理是什么？AB法的A段是该工艺的主体，由于活性污泥在与污水接触的很短时间内，就能快速吸附大量有机物，因此A段主要是通过絮凝、吸附作用将BOD5从污水中去除，而靠氧化分解去除BOD5所占比例较小。有关AB法污水处理装置的监测表明，A段所去除的BOD5中，2/3属生物吸附，1/3由生物降解去除。由于A段的负荷较高，使得其中的细菌群体始终处于营养充足状态，因此微生物具有很强的新陈代谢能力，世代时间较短，能很快克服污水处理系统常出现的失活和不可逆转的损害作用，适应不断变化的外界环境能力较强。同传统的单段活性污泥处理系统相比，AB法的A段和B段由于是微生物群体完全隔开的两段系统，因此能使整个污水处理系统取得更佳和更稳定的处理效果。由于A段的特殊作用，AB法一般不设初沉池，这样一来A段与管网便形成一个生物系统，在原污水中已有大量细菌繁殖于管渠内壁，这些微生物能产生絮凝物质，A段中具有充足的食料和更适合的溶氧环境，可以使微生物得到迅速的生长繁殖，因此A段充分利用了在排水管网中已经发生的生物过程作为预生物处理。排水管渠中所含的微生物，已经适应原污水的性质，即城市污水实质是污染物和微生物的共存体。对于连续运行的AB法A段，外界不断向其中接种具有很强繁殖力和抵抗环境变换能力的短世代原核微生物，大大提高了AB法的稳定性。即使受到某种形式的有毒物质的冲击使微生物大量死亡，A段的微生物浓度也可以通过原污水中细菌不断流入或A段中残存细菌的迅速增殖在短时间内得到恢复。2.AB法的A段和B段各自微生物的特性有哪些？AB法中A段的负荷一般都高于2kgBOD5/(kgMLSS∙D)，污泥泥龄通常小于0.5天，在这样的条件下，高等微生物的生长将受到限制。通常A段的细菌组成与B段基本相同，但所占比例不同，A段污泥的细菌活性明显高于B段。A段的优势微生物种群属原核生物，即以细菌和藻类为主，其特征可以归纳如下：①微生物个体小而单一，并具有较大的比表面积；②微生物具有极强的繁殖能力，代谢生长很快，通常倍增时间约20min；③微生物生理活性通常比常规活性污泥法高40%～50%，特别是降解聚合物的活性几乎要高一倍；④专性不强，容易变异，适应能力较强。通常在受冲击后有90%细菌失活或死亡的情况下，经过3个世代时间即可恢复，若有99%的细菌失活或死亡，只要经过6～7世代，细菌的数量即可恢复到原来的水平。464 由于A段的调节和缓冲，AB法的B段进水水质相对稳定，且负荷较低。因此，B段的微生物特性与延时曝气活性污泥法中的微生物较为相似，除了菌胶团外，其中占优势的微生物种群为原生动物和后生动物，如钟虫、轮虫等生长周期较长、要求生存环境稳定的微生物。因此，B段的功能是利用这些大型微生物过滤污水、吞食和消除由A段来的细菌等微生物和有机物颗粒，促进生物絮凝、提高出水水质。1.AB法的A段活性污泥的特点有哪些？AB法A段微生物可以在极短的时间内将污水中含有的原污泥完全活化，所形成的A段污泥外形均匀，絮体粗大、呈黑褐色，沉降速度较快，通常SVI小于50。其特点可以归纳如下：⑴污泥多由结构均匀的细菌菌胶团组成，没有真核微生物和原生动物，部分絮体呈长条纤维状。⑵污泥中有机组分高于传统活性污泥法所产生的污泥。⑶A段污泥具有良好的吸附、絮凝和沉淀性能，可以认为其本身就是一种自然絮凝剂和沉淀剂。因此容易脱水，通过浓缩即可将含水率降到95%以下。⑷大部分细菌都嵌附于贮存营养物的粘性物质上。⑸原污水经过A段污泥处理后，生物降解性能可以得到提高。2.为什么AB法的A段微生物适应性极强？A段连续不断地从排水系统中接受污水，同时接种在排水系统中存活的微生物种群，因此，庞大的排水管网系统可以起到“生物选择器”的作用。排水中的微生物在与原污水接触的过程中，不断进行着适应、淘汰、优选、增殖等过程，从而培育、驯化、诱导出与原污水相适应的微生物种群。AB法不设初沉池，经过排水系统优选的微生物种群可以直接进入A段，并能连续得到补充，因此使A段成为一个开放型的生物动力系统，A段中的微生物已经适应原污水的性质。A段微生物主要是抗冲击负荷能力强的原核细菌，其对污染物的去除，主要依靠的是物理、化学作用为主的吸附功能，因而对负荷、温度、pH值以及有毒物质的影响有一定的适应能力。当污水的性质发生改变后，首先对生活在管网内的微生物造成影响，并对微生物形成筛选作用，适应能力强的微生物随变化后的污水一起进入A段，补充A段微生物的种类和数量。当受到的冲击较大，A段的微生物损失较多时，排水系统中不断进入的微生物可以在管网中继续迅速驯化和繁殖，再随水流进入A段。464 1.AB法的A段和B段分别有什么样的工艺特点？⑴A段微生物以细菌和大肠杆菌为主，这些细菌生物世代短、活跃、更新快、适应能力强，对有机物的去除机理和常规活性污泥法不同，A段水力停留时间只有20～30min，处理负荷却高达2～6kgBOD5/(kgMLSS∙D)，对有机物的去除率可达50%～70%。⑵AB法A段作为工艺的主体，可通过各种控制方式的变化，达到不同的处理目的。A段对有机物的去除效果为B段进水调整了碳氮比，为B段进一步去除有机物和进行硝化、反硝化创造了良好的环境。A段可根据进水水质情况缺氧或好氧运行，一般在好氧条件下比缺氧条件下对有机物的去除率高。A段在好氧条件下，随着水力停留时间的增加CODCr去除率明显提高。一般水力停留时间为20min时，CODCr去除率大于40%，而在30～40min时，CODCr去除率可达60%，去除CODCr的作用主要发生在60min之内，超过60min后去除率变化很小。这种现象也说明高负荷的A段活性污泥的性能与B段常规活性污泥法存在差异。A段在缺氧条件下运行时，CODCr去除率会有所下降，但可以提高B段进水的可生化性，即A段、B段对CODCr的去除能力可以互补，因此，仍能保持较高的总去除率，这也是AB法运行稳定、效果较好的重要原因。⑶AB法A段活性污泥对进水水质和温度等环境因素的变化有较强的适应能力和稳定性，因此当进水水质等条件发生变化时，A段具有的缓冲作用使B段减少了影响，从而保证全流程出水的稳定性。A段对有机负荷的冲击和pH值的变化有较大的承受能力，一般短时间的冲击都能迅速恢复，其原因是A段微生物适应能力强、更新快和能够不断得到外源补充。另外，由于A段的停留时间短，其水力稀释和污泥回流也是缓解冲击的重要因素。但在A段受冲击时间长、污泥遭受破坏时，其恢复时间的长短与稀释水量、进水水质变化等因素有关。⑷A段污泥浓度一般为2～3g/L，污泥絮体粗大，沉降速度较快，通常SVI小于50。产泥量大，可比初沉池产泥量多30%，A段所产污泥占系统总剩余污泥量的75%～80%。A段污泥有机物含量高，容易脱水，能够浓缩到含固率6%～8%。⑸如果污水中含有难降解的有机物质，如多环芳香组化合物、卤代烃类等，完全使用好氧法处理，不仅能耗很大，且BOD5的去除效果往往也达不到要求。此时A段缺氧运行，可以提高B段进水的可生化性，进而保持较高的系统总去除率。⑹B段污泥中的微生物由菌胶团、原生动物和后生动物组成，污泥呈细絮状结构，与常规活性污泥基本相似。由于在464 A段已去除了大部分有机物，因此B段污泥负荷较低，一般为0.15～0.3kg/(kgMLSS∙d)，对有机物的去除率为30%～40%，B段的泥龄较长，一般为15～20d，污泥指数低、产泥量少（占系统污泥总量的20%～25%），运行稳定。由于A段对有机物的调节作用，使B段具有良好的硝化环境，硝化能力要比单级活性污泥法高50%。1.AB法的脱氮功能是怎样实现的？一般认为，两段活性污泥法很难达到满意的反硝化效果，因为进入第二段曝气池污水中的有机物含量过低，不利于反硝化的正常进行。但对AB法而言，尽管A段高负荷运行、出水碳氮比降低，但通常仍然能够保证反硝化的需要。尤其是A段在缺氧条件下运行时，其出水的BOD5/CODCr比值会有所上升，这对保证反硝化所需要的碳氮比是有利的。而且氮的去除并不是100%依靠反硝化来实现的，有很大一部分是通过合成活性污泥中微生物机体，达到使出水中的氮含量下降的目的。AB法的A段高负荷运行为B段的硝化作用创造了条件，因为污水经过A段对氮和有机物进行吸附去除后，出水BOD5/N比值降低，从而增大了硝化菌在B段活性污泥中的总量和硝化速度。将经过充分硝化的B段混合液回流到B段的进水端，并在B段的进水端实行缺氧方式运行，就可以利用A段出水中的可去除BOD5量，实现对硝酸盐氮的反硝化，有效降低出水中的氮含量。2.AB法的除磷功能是怎样实现的？AB法A段的产泥量很大，污泥含磷量高于常规活性污泥，A段能去除总磷的20%～50%。一般城市污水中约有30%的总磷以悬浮或胶体状态存在于污水中，A段有着强烈的生物吸附、絮凝作用，因此不溶解性磷可伴随着BOD5的去除而得以去除。一般城市污水中70%的磷是可溶性的，但AB法除磷率可以高达60%～70%，这除了普通微生物增殖对磷有一定的要求外，另一个原因是排水管网中存在着大量的聚磷菌，这些微生物到A段后，由于环境变化后更适应于聚磷菌的生长，因而产生过量吸磷作用而除磷。对除磷脱氮要求较高时，污水处理场可通过在B段采用化学除磷等其他除磷法，进一步提高AB法系统的除磷能力。3.利用AB法脱氮除磷时如何控制碳与氮、磷的比例？在使用AB法脱氮时应当控制碳氮比（实际可用检测BOD5/TKN来判断），如果BOD5/TKN﹤4，脱氮效率将降低，此时可通过降低A段的曝气量，即降低A段对BOD5的去除率，进而提高B段进水的BOD5/TKN值。一般情况下，BOD5/TKN越低，对硝化越有利。当进水中BOD5464 /TKN值较低时，B段活性污泥中硝化菌的比例较高，进而硝化速率得到提高。因此，当B段不要求脱氮只要求高效硝化时，应尽量提高A段对BOD5的去除率，使B段进水的BOD5/TKN值尽可能低。当需要进行生物除磷时，为使B段除磷效果较好，应控制B段进水的BOD5/TP值不大于20。当A段处于好氧状态运行时，由于A段对磷和BOD5的去除率基本相当，因而A段进水和B段进水的BOD5/TP值也基本相同。而当A段处于缺氧运行时，会使A段出水中溶解性有机物浓度提高，中间沉淀池出水中会含有一些低级脂肪酸，从而促进聚磷菌在B段厌氧段对磷的释放，提高B段的除磷效果。但应注意到，A段改为缺氧运行后，A段的除磷效果也会下降，此时应当认真权衡A段和B段的合理运行，以保证整个系统的除磷效率最佳。1.AB法的运行注意事项有哪些？对于没有脱氮除磷要求的AB法，其运行管理相对而言较为简单，和传统活性污泥法没有多大区别，而对于有脱氮除磷要求的AB法，运行管理需要较复杂的参数控制。为保证工艺要求，除加强工业废水的预处理外，A段的BOD5去除率要加以控制，不宜过高，否则容易导致B段碳源不足，影响反硝化效果。⑴根据溶解氧浓度经常调节供气量是A段工艺运行的特点。一般来说，当要求A段有较高的BOD5去除率和除磷率时，应将溶解氧控制在较高的水平，通常不能低于1mg/L。当进水中含有较多难降解有机物时，可根据具体情况适当降低DO值，使A段微生物处于缺氧状态，以提高A段出水的可生化性，为B段的高效去除提供基础。另一方面，A段长期在溶解氧低于0.5mg/L的条件下运行也是不合理的，这是因为好氧增殖活动不仅促进A段的生物絮凝作用，而且是A段正常运行的必要条件，而缺氧运行却会导致生物絮凝作用的减弱并产生有抑制作用的代谢产物，降低A段处理效率。因此，为保证BOD5/CODCr值的提高和A段的处理效果，A段最好缺氧和好氧交替运行。⑵由于污泥沉降性能良好，SVI值一般在40～70之间，A段沉淀池内不存在污泥膨胀或反硝化导致的污泥上浮问题，因而不需要太大的回流比，实际运行中回流比一般小于70%，有时甚至可以低于50%。A段剩余污泥的排放最好根据A段中的MLSS来掌握，这是因为A段不是一个单纯的生物处理系统，处理功能不是主要由生物作用完成的，如果使用F/M和SRT等生物参数控制运行，很可能造成控制不准确。⑶B段的运行控制，包括脱氮和除磷的控制，同传统工艺完全一致，但由于A段处理机理的特殊性，最好增加一些反映A段特性的检测项目如TSS、TBOD5、TCODCr等，以便准确评价A段的运行效果。464 1.什么是A/O法？A/O法是缺氧/好氧（Anoxic/Oxic）工艺或厌氧/好氧（Anaerobic/Oxic）工艺的简称，通常是在常规的好氧活性污泥法处理系统前，增加一段缺氧生物处理过程或厌氧生物处理过程，污水先后进入缺（厌）氧段和好氧段，充分利用缺（厌）氧微生物和好氧微生物的特点，使污水得到净化。在好氧段，好氧微生物氧化分解污水中的BOD5，同时进行硝化或吸收磷。如果前边配的是缺氧段，有机氮和氨氮在好氧段转化为硝化氮并回流到缺氧段，其中的反硝化细菌利用氧化态氮和污水中的有机碳进行反硝化反应，使化合态氮变为分子态氮，获得同时去碳和脱氮的效果。如果前边配的是厌氧段，在好氧段吸收磷后的活性污泥部分以剩余污泥形式排出系统，部分回流到厌氧段将磷释放出来。因此，缺氧/好氧（A/O）法又被称为生物脱氮系统，而厌氧/好氧（A/O）法又被称为生物除磷系统，其基本工艺流程见图4--10。图4—10(a)缺氧/好氧A/O法工艺流程示意图图4—10(b)厌氧/好氧A/O法工艺流程示意图好氧段之前增加的缺氧段或厌氧段，可以起到生物选择器的作用，抑制丝状菌的生长繁殖，从而避免在好氧段出现污泥膨胀现象，保证出水水质较好和SS含量较低。大型推流式污水处理装置稍微进行改造，可以变成流程简单的单级式A/O法系统。SBR法和各种氧化沟通过改变运行方式或曝气方式也可以达到模仿A/O法的工艺特点，其实质相当于多个具有单级式A/O法作用的反应器串联运行，从而在达到去除BOD5的同时，实现除磷或脱氮的目的。2.为什么缺氧/好氧（A/O）法具有脱氮作用？缺氧/好氧（A/O）法是一种有回流的前置反硝化生物脱氮流程，其反硝化在缺氧段进行，硝化在好氧段进行。在A/O工艺中，原污水首先进入缺氧池，再进入好氧池，并将好氧池的混合液与沉淀池的污泥同时回流到缺氧池。污泥和好氧池混合液的回流保证了缺氧池和好氧池中有足够数量的微生物并使缺氧池得到好氧池中硝化产生的硝酸盐。而原污水和混合液的直接进入，又为缺氧池反硝化提供了充足的碳源有机物，使反硝化反应能在缺氧池中得以进行。反硝化反应后的出水又可在好氧池中进行BOD5的进一步降解和硝化作用。464 A/O法是一个单级污泥系统，其中同时存在着降解有机物的异养型菌群、反硝化菌群及自养型硝化菌群。混合的微生物群体交替处于好氧和缺氧的环境中，在不同有机物浓度作用下，分别发挥不同的作用。在A段，硝酸盐氮浓度由于反硝化作用而大幅度下降，同时由于在反硝化过程中利用了碳源有机物，污水中的CODCr和BOD5均有所下降，主要是由于细菌大微生物细胞的合成。而在O段，在异养菌的作用下，CODCr和BOD5不断下降，氨氮则由于硝化作用而快速下降，相应硝酸盐氮的浓度不断上升，但幅度明显大于氨氮的下降幅度，这主要是由于异养菌对有机物的氨化而产生的补偿作用所造成的。因为硝化作用和反硝化作用所需条件有很大差别，硝化需要在高DO值（﹥1mg/L）、高氨含量（﹥3mg/L）下才能正常进行，反硝化则需要在低DO值（﹤0.5mg/L）、高BOD5值（BOD5与硝态氮的比值﹥3）时才能正常进行。故理想的A/O法由各自独立的缺氧段和好氧段组成，两段各自拥有独立的污泥回流系统，各自具有独特的微生物群体，一般称之为两级式。也可不设中间沉淀池，将除碳、硝化、反硝化三个过程连在一起构成单级式A/O工艺。1.为什么厌氧/好氧（A/O）法具有除磷作用？厌氧/好氧A/O系统由活性污泥反应池和二沉池构成，污水和回流污泥依此进入厌氧段和好氧段循环流动，厌氧段和好氧段进一步划分为体积相同的格以产生推流式流态。回流污泥进入厌氧段吸收一部分有机物，并释放出大量磷，进入好氧段后，废水中的有机物得到好氧降解，同时污泥将大量摄取废水中的磷，部分富磷污泥以剩余污泥的形式排出，实现磷的去除。A/O工艺除磷流程简单，不需投加化学药品。厌氧段在好氧段之前，不仅可以抑制丝状菌的生长、防止污泥膨胀，而且有利于聚磷菌的选择性增殖。厌氧段的分格推流式运行有利于改善污泥的性能，而好氧段分格所形成的推流又有利于磷的吸收。但A/O法除磷工艺存在的问题是除磷效率较低，处理城市污水时的除磷率只有75%左右，出水含磷约1mg/L左右，很难进一步提高。A/O法除磷主要依靠剩余污泥从系统中的排出来实现，其受运行条件和环境条件的影响很大，而且难免在二沉池中有磷的释放。如果进水中易降解的有机物含量较低，聚磷菌难以直接利用这些基质，也会导致聚磷菌在好氧段对磷摄取能力的下降。另外，进水水质波动较大时也会对除磷产生不利影响。464 1.A/O法的特点有哪些？如前所述，A/O法有缺氧/好氧和厌氧/好氧两种形式，运行操作合理的情况下，分别可以达到脱氮和除磷的目的。单就去除BOD5而言，在好氧段之前增加的缺氧段或厌氧段，可以起到生物选择器的作用。A/O法的特点可归纳如下：⑴A/O系统可以同时去除污水中的BOD5和氨氮，适用于处理氨氮和BOD5含量均较高的工业废水。⑵因为硝酸菌是一种自养菌，为抑制生长速率高的异养菌，使硝化段内硝酸菌占优势，要设法保证硝化段内有机物浓度不能过高，一般要控制BOD5小于20mg/L。⑶硝化过程中消耗的氧，可以在反硝化过程中被回收利用，并氧化一部分BOD5。⑷当污水中氨氮含量较高，但BOD5值较低时，可以采用外加碳源的方法实现脱氮。一般BOD5与硝态氮的比值﹤3时，就需要另加碳源。外加碳源多采用甲醇，每反硝化1g硝态氮，约需消耗2g甲醇。⑸硝化过程消耗水中的碱度，为保证硝化过程的顺利进行，当除碳后的污水中碱度低于30mg/L时，可以采用向原污水中投加石灰的方法提高碱度。硝化1g氨氮，要消耗7.14g碱度，即要投加5.4g以上的熟石灰，才能维持污水原来的碱度。⑹硝酸菌繁殖较慢，只有当曝气时间较长、曝气池泥龄较长时，才会有利于硝酸菌的积累，出现硝化作用。泥龄一般要超过10天。⑺A/O法除磷时，运行负荷较高，泥龄和停留时间短。一般A/O法厌氧段的停留时间为0.5～1.0h，好氧段的停留时间为1.5～2.5h，MLSS为2～4g/L。由于此时泥龄短，废水中的氮往往得不到硝化，因此回流污泥中就不会携带硝酸盐回到厌氧区。2.使用缺氧/好氧A/O法脱氮时的运行管理注意事项有哪些？⑴入流污水碱度不足或呈酸性，会造成硝化效率下降，出水氨氮含量升高。一般硝化段的pH值应大于6.5，二沉池出水碱度应大于20mg/L，否则应在硝化段适当投加石灰等药剂调整pH值。⑵曝气池供氧不足或系统排泥量太大，会造成硝化效率下降，此时应及时调整曝气量和排泥量。但DO过高、排泥量少使泥龄过长，又易使污泥低负荷运行出现过度曝气现象，造成污泥解絮。因此需要经常观测硝化效率及污泥性状，调整曝气量和排泥量。⑶入流污水TN含量太高或污水温度过低（低于15oC），生物脱氮系统效率会下降，此时应增加曝气的投运数量或提高混合液污泥浓度MLSS，以保证良好的污泥运行负荷。464 ⑷经常测定计算系统的内回流比和缺氧池的搅拌强度，防止缺氧段DO值偏高超过0.5mg/L。内回流太少又会使缺氧段的硝酸盐氮含量不足，从而导致二沉池出水TN超标。⑸经常测定入流污水BOD5与TN的比值，一般应维持在5～7左右，这样既不会使反硝化所需碳源太少，也不会使硝化所要求的碳源太多。如果BOD5/TN低于5，应通过跨越初沉池或投加有机碳源等措施来提高BOD5与TN的比值。1.什么是A2/O法？A2/O法是厌氧/缺氧/好氧（Anaerobic/Anoxic/Oxic）工艺的简称，其实是在缺氧/好氧（A/O）法基础上增加了前面的厌氧段，具有同时脱氮和除磷的功能。A2/O法的工艺流程见图4—11。图4—11A2/O法工艺流程示意图污水首先进入厌氧段，同步进入的还有从沉淀池排出的回流污泥，兼性厌氧发酵细菌将污水中的可生物降解的有机物转化为挥发性脂肪酸类物质VFA这类低分子发酵中间产物。而聚磷菌可将其体内存储的聚磷酸盐分解，所释放的能量可供好氧的聚磷菌在厌氧环境下维持生存，另外一部分能量还可供聚磷菌主动吸收环境中的VFA类低分子有机物，并以PHB的形式在其体内存储起来。随后污水进入缺氧段，反硝化菌就利用好氧段回流混合液带来的硝酸盐，以及污水中可生物降解作为碳源进行反硝化，达到同时降低BOD5和脱氮的目的。接着污水进入曝气的好氧段，聚磷菌在吸收、利用污水中残余的可生物降解有机物的同时，主要通过分解体内存储的PHB释放能量来维持其生长繁殖。同时过量地摄取周围环境中的溶解磷，并以聚磷的形式在体内储存起来，使出水中溶解磷的浓度达到最低。而有机物经过厌氧段和好氧段分别被聚磷菌和反硝化菌利用后，到达好氧段时浓度已相当低，这有利于自养型硝化菌的生长繁殖，并通过硝化作用将氨氮转化为硝酸盐。非除磷的好氧性异养菌虽然也能存在，但由于在厌氧段受到严重的压抑，在好氧段又得不到充足的营养，因此在与其他微生物类群的竞争中处于相对劣势。排放的剩余污泥中，由于含有大量的能超量储积聚磷的聚磷菌，污泥含磷量可以达到干重的6%以上。2.A2/O法的特点有哪些？⑴A2/O法在去除有机碳污染物的同时，还能去除污水中的氮和磷，与普通活性污泥法二级处理后再进行深度处理相比，不仅投资少、运行费用低，而且没有大量的化学污泥，具有良好的环境效益。464 ⑵在厌氧段，废水中的BOD5或CODCr有一定程度的下降，氨氮浓度由于细胞的合成也有一些降低，但硝酸盐氮没有变化，磷的含量却由于聚磷菌的释放而上升。在缺氧段，废水中有机物被反硝化菌利用为碳源，因此BOD5或CODCr继续降低，磷和氨氮浓度变化较小，硝酸盐氮则因为反硝化作用被还原成N2，浓度大幅度下降。在好氧段，有机物由于好氧降解会继续减少，磷和氨氮的浓度会因硝化和聚磷菌摄磷作用，以较快的速率下降，硝酸盐氮含量却因硝化作用而上升。⑶A2/O法的优点是厌氧、缺氧、好氧交替运行，可以达到同时去除有机物、脱氮和除磷多重目的，而且这种运行条件使丝状菌不宜生长繁殖，避免了常规活性污泥法经常出现的污泥膨胀问题。A2/O工艺流程简单，总水力停留时间少于其他同样功能的工艺，并且不用外加碳源，厌氧和缺氧段只进行缓速搅拌，运行费用较低。⑷A2/O法的回流污泥全部进入厌氧段，为了维持较低的污泥负荷，要求有较大的回流比才能获得较好的硝化效果，但回流污泥也会将大量的硝酸盐带入厌氧段。当厌氧段存在大量硝酸盐时，反硝化菌会以有机物为碳源进行反硝化，等脱氮完全后才开始磷的厌氧释放，进而使得厌氧段进行磷释放的有效容积大为减少，从而使在脱氮效果好较时，除磷效果较差。反之，如果好氧段硝化作用不好，则随回流污泥进入厌氧段的硝酸盐减少，改善了厌氧段的厌氧环境，使磷能充分地进行厌氧释放，所以除磷的效果较好，但由于硝化不完全，故脱氮效果不佳。即A2/O法不可能同时取得脱氮和除磷都好的双重效果。⑸A2/O法的缺点是受到泥龄、回流污泥中溶解氧和硝酸盐氮的限制，除磷效果不是十分理想。同时，由于脱氮效果取决于混合液回流比，而A2/O法的回流比不宜过高（一般不超过200%），因此脱氮效果不能满足较高要求。1.A2/O法的运行注意事项有哪些？⑴减少加入到厌氧段的回流污泥量，将回流污泥分两点加入，从而减少进入厌氧段的硝酸盐和溶解氧。在保证总的回流比不变（60%～100%）的情况下，加入到厌氧的回流污泥比为10%，这样既可满足磷的需要，而其余的回流污泥则回流到缺氧段以保证氮的需要。⑵A2/O法工艺系统中剩余污泥含磷量较高，在其消化过程中磷会重新释放和溶出。同时，由于剩余污泥沉淀性能较好，所以可以取消消化池避免磷的释放，直接浓缩脱水后堆肥使用。⑶在硝化好氧段，污泥负荷率应小于0.18kgBOD5/(kgMLSS∙d)，而在除磷厌氧段，污泥的负荷率应在0.1kgBOD5/(kgMLSS∙d)以上。464 1.什么是SBR法？间歇曝气式活性污泥法又称序批式活性污泥法，英文是SequencingBatchReactor，因此简称为SBR法。其主要特征是反应池一批一批地处理污水，采用间歇式运行的方式，每一个反应池都兼有曝气池和二沉池作用，因此不再设置二沉池和污泥回流设备，而且一般也可以不建水质或水量调节池。SBR法一般由多个反应器组成，污水按序列依此进入每个反应器，无论时间上还是空间上，生化反应工序都是按序排列、间歇运行的。间歇曝气式活性污泥法曝气池的运行周期由进水、曝气反应、沉淀、排放、闲置待机五个工序组成，而且这五个工序都是在曝气池内进行，其工作原理见图4--12。图4--12SBR法曝气池运行工序示意图SBR法运行时，五个工序的运行时间、反应器内混合液的体积以及运行状态等都可以根据污水性质、出水质量与运行功能要求灵活掌握。曝气方式可以采用鼓风曝气或机械曝气。⑴进水工序进水工序是指从开始进水至到达反应池最大容积期间的所有操作。SBR工艺可以实现在此期间根据不同微生物的生长特点、废水的特性和要达到的处理目的，采用曝气（氧化反应）、搅拌（厌氧反应）和限制曝气三种方式进水。SBR工艺通过控制进水阶段的环境，就实现了在反应池不变的情况下完成多种处理功能的目的；而连续流工艺由于各构筑物和水泵的大小规格一定，要想改变反应时间和反应条件是很困难的。⑵曝气反应工序反应是指反应池进水过程完成、其中水量达到最大后，开始完成有机物生物降解或除磷脱氮的过程。根据反应的目的，可以对反应池进行曝气或搅拌，实现好氧反应或缺氧反应。通过曝气好氧反应，可以实现硝化作用，再通过搅拌产生缺氧或厌氧反应，实现脱氮的目的；有时为了使沉淀效果较好，在反应工序的后期还可以通过进行短时间内曝气，脱除附着在污泥上的氮气。⑶沉淀工序沉淀工序停止曝气或搅拌，实现固液分离，反应池的作用相当于二沉池。此时反应池内也不再进水，处于完全静止状态，其沉淀效果比连续流法要好得多。沉淀时间可根据污泥沉降性能和污泥面的高度而更改，一般在0.5～1.0h之间，有时可能达到2h。⑷排放工序464 排放工序是为了将澄清液从反应池中排放出来，使反应池恢复到循环开始时的最低水位（一般该水位离污泥层还有一定的保护高度）。反应池底部沉降下来的污泥大部分作为下一个周期的回流污泥，剩余污泥在排水工序或待机工序过程中排出系统。SBR系统一般采用滗水器排水。⑸闲置待机工序沉淀滗水之后到下个周期开始的一段时间称为闲置待机。闲置待机的目的是为了完成一个周期向下一个周期的过渡，它不是一个必须的环节，在水量较大时可以省略。闲置待机的时间长短往往和与原水流量有关。在此期间，可以根据工艺情况和处理目的，进行曝气、混合和排除剩余污泥等操作。1.SBR法与连续流活性污泥法的性能有哪些异同？活性污泥法利用微生物去除有机物的基本过程首先需要将有机物分解转化成CO2和H2O同时合成部分微生物体，反应后将上清液排出去而将微生物保留下来，并在适当的时间内通过排除剩余污泥从系统中除去新增的微生物。传统的连续流活性污泥法（CFS，ContinuousFlowSystem）是通过空间上的移动来实现这一过程的，即污水首先进入曝气池反应，然后进入沉淀池对混合液进行泥水分离后上清液外排。SBR法则是通过在时间上的交替实现这一过程的，它在流程上只有一个池子，传统工艺的曝气池和二沉池的功能都在这一个池子内进行，即该池兼有水质水量调节、微生物降解有机物和泥水分离等作用。连续流活性污泥法和SBR法的对比见表4—6。表4—6SBR法与连续流活性污泥法的性能对比项目SBR法CFS法解释概念在同一池中是按时间进行在不同的池体中按时间进行SBR时序可变，CFS灵活性差流量间断连续排水周期连续SBR滗水时间可调，而CFS固定有机负荷周期变化连续不变SBR可在其一个运行周期内调节进水的有机负荷，而CFS不能调节曝气间断进行连续SBR可调整曝气强度和曝气时间，而CFS只能改变曝气强度污泥回流在反应器内进行泥水分离，不需要污泥回流在二沉池泥水分离后污泥回流SBR不设二沉池和回流泵，而CFS的二沉池和回流泵必不可少沉淀理想沉淀经常有短流和异重流CFS非理想沉淀使系统运行受影响流态理想推流完全混合或相当于推流SBR对污染物能迅速降解，CFS需要较长的反应时间本质上有没有SBR对每日流量和BOD5464 调节能力的变化可以自行调节，而此时CFS可能失效适应性有一定能力有限SBR可改变一个周期内曝气或沉淀时间，而CFS是固定不变的池容池容大于CFS曝气池曝气池容小于SBR反应池SBR不需要沉淀和污泥回流，总过水容积小于CFS。操作管理可依靠PLC控制可实现PLC控制，但很复杂SBR适用于小型污水处理场，CFS对日变化大的小规模污水无法处理设备机械设备少，检维修量少机械设备多，检维修量大CFS工艺环节较多，设备种类多出水水质大多数情况下好大多数情况下很好CFS曝气时间长、对有机物氧化比较彻底运行效果SBR灵活调节可满足去除BOD5、N、P等不同需要一般只能按设计流程运行，灵活性差SBR通过调节运行参数可达到不同处理目的，CFF可调节性较差1.与连续流活性污泥法相比，SBR法的优点有哪些？因此，和传统的连续式活性污泥法相比，SBR法的优点可以归纳如下：⑴SBR是在一个反应池内完成所有的生物处理过程，在不同的时间里可实现有机物的氧化、硝化、脱氮、磷的吸收、磷的释放等过程。一般情况下可以不设调节池。而传统活性污泥法中即使小规模的污水处理也离不开调节池，同时还需要设置沉淀池，若要脱氮除磷还需要设几个独立的反应池，同时由于污泥与污水的回流、循环需要，还需要增加水泵等装置。⑵活性污泥法处理污水反应时间约为数小时，是比较缓慢的反应。为了保证处理出水的BOD5值达标，反应池必须要达到很高的反应效率。而在应用完全混合型的活性污泥法时，由于反应池内的BOD5值通常保持在极低的水平，几乎没有浓度梯度，因此反应速度较小需要大体积的曝气池。而在推流式曝气池中，进出水的浓度梯度较大，虽然可以增加全池的平均处理速度，但由于池内曝气强度是均匀一致的，因此无法做到能耗的最优化。SBR反应池中浓度是随时间而变化的，接近于理想化的推流式反应池，因此为了获得同样的处理效率，SBR法与传统活性污泥法相比，反应池容积小、能耗低。⑶在负荷经常变化的情况下，传统活性污泥法因为尺寸一定，除了减少运行系列之外别无他法。SBR法却能轻易的改变反应时间、沉淀时间以及一个处理周期的时间，相当于改变装置处理规模，因此能很好地适应进水负荷的变化。另外，当处理出水的水质标准要求提高时，想改变传统活性污泥法的运行方式是不容易的。但在采用SBR法时，只要反应时间有一定富裕（池容足够大），就可以很方便地将新的反应过程综合进来实现新的功能，比如脱氮、除磷等。⑷464 由于SBR法运行操作的高度灵活性，在大多数场合都能代替连续流活性污泥法，并实现与之相同或相近的功能。在反应阶段，随着时间的推移，反应池中的有机物被微生物降解，废水浓度越来越低，非常类似稳态推流式，只不过这是一种时间意义上的推流。如果进水期很长，反应池中废水的有机物可以被分解得很彻底，这种情况又接近于完全混合式。SBR法系统可随时调整运行周期和反应曝气时间的长短，使处理出水达标后才排放。沉淀是在静止条件下进行的，没有进出水的干扰，泥水分离效果好，可以避免短路、异重流的影响；还可以根据泥水分离情况的好坏控制沉淀时间，使出水SS降到最少。⑸连续流活性污泥法的出水是连续的，一旦水质超标，往往无法挽回（只能超标排入环境）。而SBR法是将处理水间歇集中排放，在排防之前可以对排放水进行水质检测；当发现水质不合格的时候，可以停止排放，延长反应时间一直到满足排放标准、确认水质合格之后再排放。1.SBR法的基本性能有哪些？⑴去除BOD5和CODCrSBR系统的一个显著优点是可以使操作者通过控制有关运行条件来保持微生物的选择性，能够为微生物的生长创造良好的生长环境。同时，通过适当改变曝气方式可以把丝状菌的生长繁殖降到最低水平，提高系统活性污泥的性能。通过延长曝气时间和调整曝气方式等方法，可以处理难降解废水和有毒废水。⑵去除悬浮物SBR系统的沉淀是在停止了进、出水，也停止了曝气和混合的较为理想情况下进行的，可以获得比传统连续流系统更好的泥水分离效果。另外，SBR系统还可以根据水量和处理后的水质变化情况，随时改变沉淀过程的停留时间。在水量较大时，沉淀时间可以减小到泥水分离所必需的最短时间，甚至可以在沉淀的同时就开始滗水，以缩短整个周期的运转时间。⑶硝化和反硝化污水中的氮是以有机氮和氨氮的形式进入排水系统的，经过硝化和反硝化过程，最后以氮气的形式从处理系统中排出。硝化和反硝化分别需要在溶解氧充足和缺氧条件下进行，而SBR系统只要简单调节曝气时间和运行周期，就可以实现这一过程。⑷除磷464 活性污泥法除磷需要在经历没有溶解氧和氧化态氮的厌氧过程后，在水中存在易降解有机质的情况下，经过高溶解氧浓度的好氧阶段，促使污泥中的微生物摄取过量的磷，然后在下一个厌氧过程开始前排除一定量的剩余污泥，从而达到去除磷的目的。SBR系统可以灵活地改变运行模式来满足以上条件。1.SBR法的工艺特点有哪些？⑴兼有推流式和完全混合式的特点，属于时间上的理想推流式反应器，从单元操作上其效率明显高于完全混合式的反应器。反应器内可以维持较高的污泥浓度，污泥有机负荷较低，因此具有很强的抗冲击负荷能力。特别适用于处理水质水量变化较大的含有有毒物质或有机物浓度较高的工业废水。⑵泥龄很长，有利于污泥中多种微生物的生长和繁殖，通过适当调节运行方式，可以实现好氧、缺氧（或厌氧）状态交替存在的环境，能充分发挥各类微生物降解污染物的能力，取得单池脱氮和除磷的效果。⑶废水进入反应池后，浓度随反应时间的延长而逐渐降低，即存在有机物的浓度梯度，浓度梯度的存在及好氧、缺氧（或厌氧）状态交替出现，这些因素都能起到生物选择器的作用、抑制丝状菌等专性好氧菌的过量繁殖，使SVI较低（一般在100左右）、污泥容易沉淀，因此一般不会出现污泥膨胀现象。⑷沉淀过程不再进水进气，实现了理想的静态沉淀状态。⑸SBR法将曝气与沉淀两个工艺过程合并在一个构筑物内进行，不需要二沉池和污泥回流系统，甚至在大多数情况下可以不设均质调节池和初次沉淀池，处理构筑物相对较少，因此占地面积小可缩小1/3～1/2，基建投资可节约20%～40%，运行成本低。⑹系统控制设备如电动阀、液位传感器、流量计等自动控制水平较高，各操作阶段和各运行参数都可通过计算机加以控制，简化管理，甚至可以实现无人操作。2.SBR法的运行特点有哪些？SBR法运行上的特点可以简单归纳如表4—7，表中还简单列出了SBR法具有这些特点的原因。表4—7SBR法的运行特点特点原因抗冲击负荷能力强进水流量可以调节适应进水水质的变化对污泥膨胀抑制效果好有机物浓度变化对微生物有选择性，缺氧状态交替出现可抑制丝状菌的生长繁殖微生物活性高，可以处理难降解有机物运行方式灵活、有机物浓度梯度大、反应初期氧的推动力大工艺简单，投资和占地少，运转费用低省略初沉池、均质调节池和二沉池等，无污泥回流系统操作管理简单自动化程度高污泥处理系统简单、可不用建消化池泥龄可以控制得很长，可实现污泥的稳定化464 出水水质好通过调整可以实现污水的脱氮和除磷1.为什么SBR法具有脱氮和除磷作用？SBR法具有良好的工艺性能和灵活的可操作性，通过调节曝气的强度和水流方式，可以在反应器内交替出现厌氧、缺氧和好氧状态或出现厌氧区、缺氧区和好氧区。通过改变运行方式，合理分配曝气阶段和非曝气阶段的时间，可以实现生物脱氮和除磷。即除磷脱氮的SBR法是将SBR运行方式和除磷脱氮工艺要求结合起来，用SBR的一个反应器实现本应有多个反应器来承担的任务，使除磷脱氮工艺流程更加紧凑、SBR的功能更加强大。使用SBR反硝化时可以使用外加碳源，也可以使用内源碳。实现脱氮和除磷的SBR系统的运行方式见图4—13。图4—13SBR脱氮除磷时的运行模式示意图SBR在经历1h进水阶段后，即进入0.5h的厌氧搅拌，使在上一个循环中吸收磷的污泥在这一阶段释放磷。然后开始0.5h的进水曝气阶段，去除部分BOD5，再进入缺氧曝气阶段进行反硝化脱氮，最后依此进入曝气、沉淀和滗水阶段，完成一个周期。整个工艺流程类似于分段进水的厌氧/好氧/缺氧/好氧工艺，只不过由于所有反应在一个反应器内进行，不需要混合液回流或污泥回流。2.SBR法使用两用曝气器有什么特点？SBR系统常用的曝气设备是微孔曝气器，近年来，开始广泛使用两用曝气器。两用曝气器是在水-气异相射流曝气器的基础上又增加了水-水同相射流的功能，因此具有好氧曝气和厌氧搅拌的双重功能。它由风机、水泵和喷嘴组成，喷嘴为两用双层喷嘴（见图4--14）。充氧曝气时，水泵和风机同时工作，水和空气在两用喷嘴和混合室充分后由外层喷嘴喷出，释放微小气泡，达到曝气和混合的目的。在厌氧工序，只开动水泵而关闭风机，此时只有水由内层喷嘴喷出，进行水水射流，起到搅拌作用。图4—14射流曝气系统示意图两用曝气器的主要优点有以下几点：⑴氧的总转移系数大，充氧效率可高达25%～35%。⑵高速的喷射流在低速的水中喷动时，其速度差和能量差引起相邻水流边界与周围水流产生剧烈的掺混，边界上低能量的水被卷入射流中，并在扩大的射流中被吸收、加速和混合，因此厌氧工序搅拌效果很好。464 ⑶由于两用曝气器采用大直径喷嘴（一般直径大于10mm）喷出水流，阻力较小，同时空气不需要净化过滤，因此动力消耗小。⑷两用曝气器没有易损运动部件，结构简单，不易堵塞，维修量小，运行管理简单方便。1.SBR反应器的自动控制是怎样实现的？SBR法采用自动控制技术来实现控制SBR工艺的目的，主要通过仪表设备、计算机和控制软件等的有机结合创造出能满足微生物生存的最佳环境。SBR的自动控制主要以时间为基本参数使SBR工艺自动正常运转，控制所需的指令信息及反馈信息均利用各种水质、水量检测仪器仪表获得，这些仪器仪表包括污泥浓度计、溶解氧仪、pH计、ORP计、液位计、流量计以及需要控制的各种电动气动阀门、水泵、风机、滗水器等。SBR自控系统的核心部分是其计算机控制系统，主要有PLC控制系统和DCS控制系统两种，常用的是PLC控制系统。PLC控制系统主要由中心控制室主站和现场子站构成，利用通讯网络相连，实现集中管理和分散控制。自动控制系统分控制设备和控制对象两部分，控制设备由主机、打印机、可编程序控制器等组成，控制对象包括提升泵站、沉砂池、主反应池、变配电间、风机、污泥浓缩池、污泥池、脱水机房等污水处理场内所有工艺环节。PLC的核心处理器对控制对象以开关量和模拟量变化的方式进行控制。主反应池是SBR系统的核心，也是自控系统得以实现的关键。主反应池的控制内容主要是按时间控制进水阀门、进气电动蝶阀、出水滗水器、水下推流器、排泥阀门等工艺设备，同时要采集这些设备的运行工况和异常情况的报警信号及溶解氧、污泥浓度、污泥界面等工艺参数。自控系统根据主反应池溶解氧浓度反馈作用于进风管阀门控制系统，根据阀门开启度大小信号，适当开大或关小进风阀门的开度，调整进风量。2.新型SBR法与经典SBR法的区别有哪些？经典SBR工艺只有一个反应池，间歇进水后，再依次经历反应、沉淀、滗水、闲置四个阶段完成对污水的处理过程，因此在处理连续来水时，一个SBR系统就无法应对，工程上采用多池系统，使进水在各个池子之间循环切换，每个池子在进水水后按上述程序对污水进行处理，因此使得SBR系统的管理操作难度和占地都会加大。464 为克服SBR法固有的一些不足（比如不能连续进水等），人们在使用过程中不断改进，发展出了许多新型和改良的SBR工艺，比如ICEAS系统、CASS系统、UNITANK系统、MSBR系统、DAT-IAT系统等。这些新型SBR工艺仍然拥有经典SBR的部分主要特点，同时还具有自己独特的优势，但因为经过了改良，有些经典SBR法所拥有的部分显著特点又会不可避免地被舍弃掉。表4—8将几种新型SBR工艺和经典SBR的特点进行了对比。表4—8新型SBR工艺和经典SBR的对比经典SBRICEASCASSUNITANKMSBRDAT-IAT间歇进水连续进水连续进水连续进水连续进水连续进水间歇出水间歇出水间歇出水间歇出水间歇出水间歇出水流态为理想推流非理想推流非理想推流非理想推流非理想推流非理想推流静态理想沉淀非理想沉淀非理想沉淀非理想沉淀非理想沉淀非理想沉淀较强生物选择性较弱较弱较弱较强较弱处理难降解废水能力强能力较弱能力较弱能力非常弱能力较强能力较弱能同时除磷、脱氮除磷、脱氮除磷、脱氮除磷、脱氮除磷、脱氮除磷、脱氮不需要污泥回流不需要需要不需要需要需要绝大多数改良型的SBR工艺都不同程度地弱化了经典SBR的部分优点，同时吸取了活性污泥法的一些特点或与活性污泥法进行了结合，比如连续进水、连续出水和带污泥回流的CASS工艺以及融合氧化沟、SBR和活性污泥多种工艺特点的UNITANK系统，再比如MSBR系统实际上是由A2/O同意和经典SBR工艺串联而成。为发挥经典SBR工艺的优势和克服连续进水对沉淀带来的不利影响，除了ICEAS系统外，其余改良型的SBR工艺系统使用的反应器都是两个或两个以上，两个反应器交替进行进水、反应、沉淀、滗水、闲置等SBR的固有程序，这样一来，对于单个反应器来说是间歇出水，而对于整个系统来说却实现了连续进水和连续出水。1.什么是ICEAS工艺？ICEAS是英文IntermittentCylicExtendedSludge的简称，ICEAS工艺的中文名称是间歇式循环延时曝气活性污泥法，连续进水、周期排水，是一种变型SBR工艺，其基本的工艺流程如图4--15所示。图4—15ICEAS工艺操作过程示意图ICEAS一般采用两个矩形池为一组的SBR反应器，每个池子分为预反应区和主反应区两部分。预反应区一般处于厌氧或缺氧状态，主反应区是曝气反应的主体，体积占总池容的85%～90%。污水通过渠道或管道连续进入预反应区，进水渠道或管道上不设阀门，因此可以减少操作的复杂程度。预反应区一般不分格，进水连续流入主反应区，不但在反应阶段进水，在沉淀和滗水阶段也进水。ICEAS的运行工序由曝气、沉淀和滗水组成，运行周期较短，一般为4～6h，进水曝气时间为整个运行周期的一半。464 与传统的SBR相比，ICEAS工艺的最大特点是在反应器的进水端增加了一个预反应区，运行方式变为连续进水（沉淀期和排水期仍保持进水）、间歇排水，没有明显的反应阶段和闲置阶段。ICEAS工艺比传统的SBR系统设施简单、管理更方便，但由于进水贯穿于整个运行周期的每个阶段，沉淀器进水在主反应区底部造成水力紊动会影响泥水分离效果，因此进水量受到了一定限制，即水力停留时间较长。1.ICEAS工艺的特点有哪些？⑴ICEAS的沉淀状态与经典的SBR系统不同，经典SBR系统属于理想沉淀，而ICEAS沉淀受到积水的扰动。为了减少进水带来的扰动，ICEAS反应池一般为长方形，进水、出水分别布置在两端，近似于平流沉淀池。为防止池长过长造成水平流速过大和污泥容易向出水端积聚的缺点，长宽比一般为(2～4):1。⑵由于连续进水，ICEAS系统也就丧失了经典SBR理想推流的优点，同时对有机物尤其是对难降解有机物的去除率受到了限制。由于ICEAS的流态趋于完全混合式，因此控制污泥膨胀的功能较低，为此ICEAS必须设置选择区，选择区可以处于缺氧状态也可以处于厌氧状态。⑶ICEAS采用连续进水，不用多次切换进水阀门，控制管理比经典SBR简单，因此可应用于较大型污水处理场。⑷ICEAS系统的运行周期一般为4～6h，两个池子交替运行，不同时曝气和排水，因此所需要的曝气设备、管道及排水管渠都可以按单池所需要的一半配置。这是ICEAS系统的优点，但ICEAS系统曝气时间和非曝气时间为1:1，设备利用率和曝气池容积的利用率较低。2.什么是循环式活性污泥法CAST？循环式活性污泥法CAST是SBR工艺的一种新型式，CAST是英文CyclicActivatedSludgeTechnology的简称，也称为CASS（CyclicActivatedSludgeSystem）工艺或CASP（CyclicActivatedSludgeProcess）工艺，是在ICEAS工艺的基础上发展而来的。与ICEAS工艺相比，预反应区容积较小变成更加优化合理的生物选择器。CAST工艺的最大特点是将主反应区中的部分剩余污泥回流到选择器中，沉淀阶段不进水，使排水的稳定性得到保证。通行的CAST按流程可分为三个部分：生物选择器、缺氧区和好氧区，这三个部分的容积比通常为1:5:30。其基本的工艺流程如图4--16所示。图4—16CAST工艺操作过程示意图464 和ICEAS工艺一样，CASS工艺也是连续进水，运行工序由曝气、沉淀、滗水组成。循环开始时，进水使反应池的水位由最低开始逐渐上升，同时开始曝气，到最高水位后再曝气混合一段时间后停止曝气，使混合液在一个静止的环境中进行沉淀分离。沉淀阶段结束后，由一个移动式撇水堰排出已经处理过的上清液，使水位降低到反应池所设定的最低水位，然后重复上述过程。和ICEAS工艺一样，CAST工艺设置生物选择器并增加了兼氧区，最大的区别是增加了污泥回流措施，保证了活性污泥不断在选择器内经历一个高负荷阶段，从而有利于系统中絮凝性细菌的生长，并可以提高污泥活性，使其快速地去除水中溶解性易降解有机基质，同时可以有效地抑制丝状菌的生长和繁殖。和传统SBR工艺不同的是，CAST不设单纯的充水过程或缺氧进水过程，而是在进水阶段即开始曝气。和经典SBR不同的是，CAST工艺在进水阶段，不设单纯的充水过程或缺氧进水混合过程，而且两个反应池并列运行的形式可以使沉淀阶段不进水，保证了污泥沉降时没有水力干扰，保证了系统的良好泥水分离效果。以上特点确保了CAST系统在任意进水条件下运行而不发生污泥膨胀。1.循环式活性污泥法的特点有哪些？⑴由于在反应器入口处设置了一个生物选择器，并进行污泥回流，保证了活性污泥在选择器内经历一个高负荷阶段，从而有利于系统中絮凝性细菌的生长并提高污泥的活性，使其能快速地去除废水中溶解性易降解有机物，并有效地抑制丝状菌的生长和繁殖。这样使得CAST系统可以在进水情况发生变化和反应器处于完全混合流态的条件下，能够正常运行而不发生污泥膨胀。⑵CAST反应池中的混合液污泥浓度在最大水位时与传统的定容活性污泥法系统基本相同，但由于曝气结束后的沉淀时整个池子容积均可用于泥水分离，其泥水分离效果要明显优于传统活性污泥法。另外，CAST沉淀阶段不进水，保证了污泥沉淀时没有水力干扰，也是沉淀效果好的一个原因。曝气阶段结束后，混合液中微生物的高活性有利于沉淀初期的絮凝作用，也能加强沉淀效果。⑶CAST系统的循环过程中，反应器的水位由初始的设计最低水位逐渐上升到最高设计水位，再从最高水位降低到最低水位完成一个循环过程，这种可变容积运行提高了系统对水质、水量波动的适应性，使得操作运行更加灵活。⑷464 CAST工艺没有缺氧混合工序，但能在曝气阶段通过控制条件，有效地进行硝化和反硝化；另外，非曝气阶段沉淀污泥床也有一定的反硝化作用，通过污泥回流带回生物选择器的硝酸盐氮也能得到反硝化，使系统具有良好的脱氮效果。CAST系统使活性污泥反复经过好氧和缺氧的循环，有利于聚磷菌在污泥中的生长和积累，进而使选择器中活性污泥微生物能快速吸附和吸收大量易降解溶解性有机物，再通过排出剩余污泥保证了磷的去除。⑸采用多池串联的运行方式，虽然单池为完全混合流态，而整体可以呈现推流式流态。这样一来，不仅保证处理效果的稳定，而且提高了反应器容积的利用率。⑹CAST工艺不用设置初沉池、二沉池，用于生物选择器的回流比仅为20%，远低于传统的活性污泥法的回流比，因此回流污泥泵站规模较小。因此，CAST工艺基建投资较低。同时，CAST工艺流程简单，自动化程度高，采用组合式模块结构，布置紧凑，有利于扩建和分期建设。1.什么是UNITANK工艺？典型的UNITANK工艺系统近似于三沟式氧化沟的运行方式，其主体构筑物为三格条形池结构，三池连通，每个池内均设有曝气和搅拌系统，污水可进入三池中的任意一个。外侧两池设出水堰或滗水器以及污泥排放装置，两池交替作为曝气池和沉淀池，而中间池则总是处于曝气状态。在一个周期内，原水连续不断地进入反应器，通过时间和空间的控制，分别形成好氧、缺氧和厌氧的状态。UNITANK工艺除了保持传统SBR的特征以外，还具有滗水简单、池子结构简化、出水稳定、不需回流等特点，通过改变进水点的位置可以起到回流的作用和达到脱氮、除磷的目的。其基本的工艺流程如图4--17所示。图4—17UNITANK工艺操作过程示意图污水从左侧池进入流后，该池作为曝气池，由于池中在上一个运行周期中作为沉淀池时积累了大量的经过再生、具有较高吸附活性的污泥，因而可以有效降解污水中的有机物；混合液进入中间反应池继续进行曝气，污水中有机物得到进一步降解，然后再进入右侧池进行沉淀，上清液即处理后出水由固定堰排出；同时在混合液从左到右的推流过程中，左侧池中的活性污泥会随水流进入中间池、再进入右侧池，使污泥在各池中重新分配。上述过程经过一定时间后，关闭左侧进水闸，开启中间进水闸，左侧池停止曝气，而污水从中间池继续流向右侧池，这一过程是个过渡段，时间较短；然后关闭中间进水渣，开启右侧进水闸从右池进水，此时右侧池开始曝气，左侧池经过静止沉淀后排水，水流从右到左，完成一个循环。464 由于进水侧边池的水位最高，由此产生的水位差才能促使水流从一侧流向中间池再从另一侧池排处，因为两侧的出水堰高度相同，因此进水池的水位必定淹没了作为出水用的固定堰。当该池由曝气池过渡到沉淀池时，水位必定下降，为保证出水优良，必须将残留在出水槽中的混合液排除并用清水冲洗出水槽，一般需要设置专门的水池收集这部分混合液和冲洗水，再用小泵提升输送到中间曝气池。采用滗水器排水的CAST系统可以避免出现这个问题。如果在污水交替进入左侧和中间反应池的过程中在左侧反应池进行缺氧搅拌，以进水中的有机物为电子供体可以将在前一个运行阶段中形成的硝态氮通过反硝化菌的作用实现脱氮，并释放上一阶段运行时沉淀的含磷污泥中的磷。中间反应池在曝气运行时，进行去除有机物、硝化和吸收磷，在进水并搅拌时进行反硝化脱氮，并自左而右推进污泥。右侧反应池作为沉淀池进行泥水分离，上清液溢流排出，部分含磷污泥作为剩余污泥排出。在进入第二个运行阶段前，污水只进入中间反应池，使左侧反应池中尽可能完成硝化反应。其后左侧反应池停止曝气，作为沉淀池，系统进入第二个运行阶段，污水由右向左流动，运行效果与从左向右时相同。1.UNITANK工艺的特点有哪些？UNITANK工艺在恒定水位下连续运行，从其单个反应池来具有SBR的特征。但从整个系统来看，UNITANK工艺已经不属于SBR工艺，而与交替式氧化沟非常相似，更接近于传统的活性污泥法。UNITANK工艺三个长方形池体构成，三个池体之间构成了一种串联形式，具有一定推流的意义，弥补了单个反应器的完全混合的缺点。与经典SBR相比，UNITANK工艺主要改进点有四个：①UNITANK系统在恒定水位下交替运行，水力负荷稳定，因此可以降低对管道、阀门、水泵等水力设施或设备的要求，从而降低系统的运行成本。②UNITANK系统反应池的容积能够得到连续应用，因而其结构更加紧凑，减少占地面积。③水位恒定可以利用表曝机等多种曝气方式，出水堰的构造变得简单，可以使用固定出水堰，不再使用随水位变化的浮式出水堰或其他类型的滗水器。④厌氧及缺氧过程可以明确分开，而SBR系统的厌氧及缺氧过程在充水工序是难以分开的。因此，UNITANK系统的优点可以归纳为四点：①UNITANK系统集中了SBR、传统活性污泥法、三沟式氧化沟的优点，克服了SBR间歇进水、三沟式氧化沟占地面积大、传统活性污泥法设备多的缺点。②464 采用近似于三沟式氧化沟的运行工况而能连续进水，处理场不设初沉池、二沉池及污泥回流系统；可以利用传统活性污泥法同样的曝气装置，使处理构筑物深度较大，从而使处理场占地较小，仅为三沟式氧化沟法的1/3～1/2。③可以实现全部计算机管理，自动化程度高，运行管理简单。且因机电设备较少，所以计算机管理也相对简单易行。④UNITANK系统的投资仅为三沟式氧化沟法的1/2左右，管理人员也只需要三沟式氧化沟法的1/6～1/4。1.什么是DAT-IAT工艺？DAT-IAT是英文DemandAerationTank-IntemfittentAerationTank的简称，DAT-IAT工艺是SBR工艺的一种变型，主体构筑物由需氧池（DAT）和间歇曝气池（IAT）组成。DAT连续进水、连续曝气，DAT出水进入IAT后完成曝气、沉淀、滗水和排出剩余污泥的过程。DAT-IAT工艺流程如图4--18所示。图4—18DAT-IAT工艺流程示意图污水连续进入连续曝气的DAT池进行初步生物处理，曝气时间为每天20h左右（具体时间视水质水量情况而定），DAT池的作用机理和操作与传统的活性污泥法曝气池基本相同。经DAT池初步处理的污水再通过双层导流设施进入IAT池，根据工艺需要进行曝气或搅拌，曝气以达到好氧反应去除BOD5和硝化的目的，搅拌可以实现反硝化和含磷污泥释磷的目的，而后在反应的最后阶段进行曝气，以去除附着在污泥上的氮气和实现污泥的再吸磷。当IAT池停止曝气和搅拌后，活性污泥混合液进行泥水分离，上清液使用滗水器排出，在IAT池沉降的活性污泥部分作为该池下个周期的回流污泥，部分回流到DAT池作为DAT池下个周期的回流污泥，另有一部分作为剩余污泥排放。待处理废水首先经过DAT进行生物处理后再进入IAT，由于连续曝气起到了均衡有机负荷和水力负荷的作用，因此提高了整个工艺过程的稳定性。进水工序只发生在DAT，而排水和沉淀工序只发生在IAT，使整个生化系统的可调节性进一步加强，有利于去除难降解有机物。一部分剩余污泥从IAT回流到DAT，可以使DAT产生生物选择器的作用，有利于避免污泥膨胀现象出现。与CAST和ICEAS相比，DAT是一种更加灵活、完备的生物选择器，从而可以使DAT与IAT均能保持较长的污泥龄和很高的MLSS浓度，因此耐受有机负荷和有毒物质冲击的能力较强。2.DAT-IAT工艺的特点有哪些？⑴464 由于DAT池连续进水、连续曝气，起到了水力均衡作用，提高了处理工艺的稳定性。DAT池和IAT池能够保持很高的污泥浓度MLSS和较长的泥龄，对有机负荷和有毒物质有较强的抗冲击能力。IAT池的可任意调节性，有利于去除难降解有机物质。⑵DAT-IAT工艺反应池集曝气、沉淀于一体，可以不设初沉池、二沉池及污泥回流系统，系统处理构筑物少，流程简单。同时，在运行过程中，污泥已得到好氧稳定，不再需要消化处理，只需浓缩脱水即可，即省去了消化池，简化了污泥处理过程。⑶通过调节IAT池的曝气和间歇时间，使污水在池中交替处于好氧、缺氧和厌氧状态，可以方便地实现脱氮和除磷。⑷DAT池与IAT池串联设置，可减少滗水器的安装数量；DAT连续进水，减少了SBR顺序进水所需要的闸阀及自控装置；DAT池连续曝气减轻了曝气强度，所需鼓风机的额定风量比SBR要少；串联布置的DAT池和IAT池之间共用一道隔墙，节约土建费用和占地面积。1.什么是MSBR工艺？MSBR又称改良式序列间歇反应器，英文名称为ModifiedSeqeuencingBathReactor。MSBR结合了传统活性污泥法和SBR的优点，在恒水位下连续运行，采用单池多格方式，省去了多池工艺所需的连接管道、泵和阀门等设备或设施。由流程特点看，MSBR实际相当于由A2/O工艺与SBR工艺串联而成，因而同时具有很好的除磷和脱氮作用。MSBR的基本流程示意图见图4—19。图4—19MSBR流程示意图污水进入厌氧池，回流污泥中的聚磷菌在此进行充分放磷，然后混合液进入缺氧池进行反硝化，反硝化后的污水进入好氧池，有机物被好氧降解，活性污泥充分吸磷后再进入起沉淀作用的SBR池，澄清后污水排放。此时另一边的SBR在1.5倍的回流量下进行反硝化、硝化或静置预沉淀。回流污泥首先进入浓缩池进行浓缩，上清液直接进入好氧池，而浓缩污泥进入缺氧池，这样一方面可以进行反硝化，另一方面可以先消耗掉回流浓缩污泥中的溶解氧和硝酸盐，为随后进行的缺氧放磷提供更为有利的条件。在好氧池和缺氧池之间有1.5倍的回流量，以便进行充分的反硝化。按照SBR池内搅拌、曝气、预沉的时间不同，可以将MSBR的一个运转周期分为6个时段，即三个时段组成半个周期，在一个周期的两半个周期内，除了两个SBR池的运转方式互相转变外，其余单元的运转方式保持固定不变。MSBR的半个运转周期持续120min，相应搅拌、曝气和预沉的时间分别为40min、50min和30min。原污水连续进入厌氧单元后，依次流经缺氧单元和好氧曝气池，在第一个半周期内从SBR2单元排水，同时SBR1464 单元进行搅拌、曝气、预沉三个过程；在第二个半周期内从从SBR1单元排水，同时SBR2单元进行搅拌、曝气、预沉三个过程。MSBR系统的回流由污泥回流和混合液回流两部分组成，而污泥回流又可分为浓缩污泥回流和上清液回流两部分。混合液回流较为简单，在个各时段内均从好氧曝气池回流到缺氧池，再由缺氧池回流到曝气池。而污泥回流根据运行半周期的不同有所不同，在第一个半周期内从SBR1回流污泥到浓缩池，在第二个半周期内从SBR2回流污泥到浓缩池。1.MSBR工艺的特点有哪些？⑴MSBR系统从连续运行的厌氧单元进水，而不从SBR单元进水，将大部分好氧量转移到连续运行的主曝气池中，提高了设备的利用率。同时，从连续运行单元进水，可以提高整个系统承受水力冲击负荷和有机负荷的能力。⑵MSBR系统使用低能耗、低水头的回流设施，既有污泥回流又有混合液回流，从而可以提高系统中各个单元内MLSS的均匀性，特别是增加了连续运行单元的MLSS浓度。⑶在MSBR系统SBR池中间设置底部挡板，避免了水力射流的影响，改善了水的流态，使得SBR池前端的水流状态是由下而上，而非通常的平流状态。这样可以使系统混合液能够利用高浓度的沉淀底泥作为截留层，截留过滤污水中的悬浮颗粒同时完成底泥内碳源反硝化作用。在过滤截留过程中能保证较高的沉淀污泥浓度，使得剩余污泥排放浓度高，减少排放的数量。⑷MSBR系统采用空气堰控制出水，而不是采用出水初期放空的形式排除已经进入集水槽内的悬浮物质，防止了曝气期间的任何悬浮物进入出水堰，从而有效地控制了出水中的悬浮物含量。⑸MSBR在循环处理过程中综合了多种工艺的特点，使系统保持了较高的污泥浓度MLSS和良好的混合效果，而且在沉淀区存在良好的污泥滤层保证了很好的有机碳去除率。MSBR系统的实际水力停留时间长，硝化反应进行的比较彻底，沉淀过程也能继续反硝化，因此脱氮效率较高。⑹464 MSBR系统同时采用多种途径避免硝酸盐氮进入厌氧段，比如序批池缺氧、好氧交替运行，减少了回流污泥混合液的硝酸盐氮；在回流混合液进入泥水分离之前，缺氧池对剩下的硝酸盐氮继续进行反硝化；泥水分离区的设置浓缩了回流至厌氧段的污泥，也减少了硝酸盐氮进入厌氧段的机会。回流量小又减少了VFA因回流而造成的稀释，也就相当于增加了厌氧段的实际水力停留时间，使MSBR系统在较小的反应体积内具有较高的除磷效果，而且容易控制。1.什么是氧化沟？氧化沟又称氧化渠或循环曝气池，污水和活性污泥混合液在其中循环流动，因此实质上是传统活性污泥法一种改型，一般不需要设置初沉池，并且经常采用延时曝气，其基本形式平面示意见图4--20。图4--20氧化沟系统平面示意图与传统活性污泥法相比，氧化沟池体狭长（可达数十米、甚至上百米），而池深较浅（一般2米左右）。结构形式采用环形沟渠形式，沟渠形状呈圆形或椭圆形，分单沟系统或多沟系统。泥龄可长达15～30天，是传统活性污泥法的3～6倍，污泥中可存活增殖世代时间较长的细菌（如硝化菌），其中可能产生硝化反应和反硝化反应。从污水流态来看，氧化沟兼具推流式和完全混合式两种方式的优点。进水负荷较低，只有0.05～0.15kgBOD5/(kgMLSS∙d)，又类似延时曝气法。运行方式有间歇式和连续式两种，间歇式具有SBR法的特点，而连续式要设二沉池和污泥回流系统。曝气方式多采用转刷曝气器。2.氧化沟由哪些部分构成？氧化沟一般呈环状沟渠形，其平面可为圆形或椭圆形或与长方形的组合状。其主要构成如下：⑴氧化沟沟体氧化沟的渠宽、有效水深等与氧化沟分组形式和曝气设备性能有关。除了奥贝尔氧化沟外，其他氧化沟直线段的长度最小为12m或最少是水面处渠宽的2倍。当配备液下搅拌设备时，实际水深可以比单独使用曝气设备时加大。所有氧化沟的超高不应小于0.5m，当采用表面曝气机时，其设备平台宜高出水面1～2m，同时设置控制泡沫的喷嘴。⑵曝气装置：曝气装置是氧化沟中最主要的机械设备，对氧化沟处理效率、能耗及运行稳定性有关键性影响。除了供氧和促进有机物、微生物与氧接触的作用外，还有推动水流在沟内循环流动、保证沟中活性污泥呈悬浮状态的作用。曝气转刷或转盘应该正好位于弯道下游直线段氧化沟的4～5m处，淹没深度为100～300mm，并将整个氧化沟宽度方向满布。⑶进出水装置464 从平面上看，进水及回流污泥位置与曝气装置保持一定距离，促使形成缺氧区产生反硝化作用，并获得较好的沉降性能（低SVI）。出水位置应布置在进水区的另一侧，与进水点和回流污泥进口点保持足够的距离，以避免短流。当有两组以上氧化沟并联运行时，设进水配水井可以保证配水均匀；交替式氧化沟进水配水井内设有自动控制配水堰或配水闸，按设计好的程序变换氧化沟内的水流方向和流量。氧化沟系统中的出水溢流堰具有排出处理后的污水和调节沟内水深的双重作用，因此溢流堰一般都是可升降的。通过调节出水溢流堰的高度，可以改变沟内水深，进而达到改变曝气器的浸没深度，使充氧量改变以适应不同的运行要求。为防止曝气器淹没过深，溢流堰的长度必须满足处理水量与回流量的最大值。⑷导流装置为了保持氧化沟内具有污泥不沉积的流速，减少能量损失，必需有导流墙和导流板。一般为保持氧化沟内污泥呈悬浮状态而不致沉淀，沟内断面平均流速要在0.3m/s以上，沟低流速不低于0.1m/s。一般在氧化沟转折处设置导流墙，使水流平稳转弯并维持一定流速。另外，距转刷之后一定距离内，在水面以下要设置导流板，使水流在横断面内分布均匀，增加水下流速。通常在曝气转刷上、下游设置导流板，使表面较高流速转入池底，提高传氧速率。1.氧化沟的曝气设备有哪些？从氧化沟技术发展的历史来看，氧化沟曝气设备的发展，在一定程度上反映了氧化沟工艺的发展，新的曝气设备的开发和应用，往往意味着一种新的氧化沟工艺的诞生。常用的曝气设备有曝气转刷、曝气转盘、立式曝气、射流曝气、混合曝气等。⑴曝气转刷曝气转刷主要有可森尔转刷、笼式转刷和Manmmoth转刷三种，其他产品都是这三种的派生型式。采用曝气转刷的氧化沟水深2.5～3.5。为提高转刷的充氧能力，转刷的上下游要根据具体情况设置导流板，如果不设挡水板或压水板，转刷之间的最佳距离为40～50m。对于反硝化混合，可设置数台可调速的转刷来完成。如果不满足混合的要求，可通过安装一定数量的水下搅拌器来加强混合。⑵曝气转盘曝气转盘有大量的曝气孔和三角形凸出物，用以充氧和推动混合液。转盘直径约1.4m，盘片厚度一般为12.5mm，盘片之间的最小间距为25mm，曝气孔直径为12.5mm。为了使盘片便于从轴上卸脱或重新安装，盘片通常由两个半圆断面构成。曝气转盘的标准转速为45～464 60r/min，标准条件下的充氧动力效率为1.86～2.10kgO2/(kWh)。曝气转盘的一个优点是可以借助改变配置在各池中曝气盘片的数目，来调整供氧量。⑶立式表面曝气机立式表面曝气机叶轮与活性污泥法中表曝机的原理是一样的。一般每条沟安装一台，置于一端。它的充氧能力随叶轮直径的大小而改变，动力效率一般为1.8～2.3kgO2/(kWh)。其主要特点是具有较大的提升能力，使氧化沟的水深可增加到4～5m，从而减少占地面积。⑷射流曝气器射流曝气器一般安装在氧化沟的底部，吸入的压缩空气与加压水充分混合，沿水平方向喷射，推动沟中液体并达到曝气充氧的目的。射流曝气器形成的水流冲力造成了水平方向的混合，然后又由于水流上升而形成了垂直方向的混合，因而可采用较深的水深（可达8m）。射流过程可以产生很小的气泡，氧的转移效率较高。⑸导管式曝气机和混合式曝气系统导管式曝气机又称U形鼓风曝气系统，通过改变叶轮转速调节氧化沟内水流速度，调节鼓风机风量来控制供氧量。混合式曝气系统是用置于沟底的固定式曝气器和淹没式水平叶轮或射流，来分别进行充氧和推进水流。这两种曝气系统的优点是利用置于底部的曝气装置和置于上部的推流装置，来分别实现充氧和推进水流；缺点是动力效率较低。1.为什么氧化沟具有脱氮和除磷作用？传统的氧化沟具有延时曝气活性污泥法的特点，一般可以使污泥中的氨氮达到95%～99%的硝化程度。通过调节曝气的强度和水流方式，可以使氧化沟内交替出现厌氧、缺氧和好氧状态或出现厌氧区、缺氧区和好氧区。在缺氧区，反硝化菌利用污水中的有机物为碳源，将硝酸盐氮还原成氮气，脱氮效果可达80%。在厌氧区，污泥中的聚磷菌释放在好氧段吸收的磷，然后进入好氧区再次吸收污水中的磷，通过排放剩余污泥将污水中的磷除去。除磷脱氮的氧化沟是将氧化沟运行方式和除磷脱氮工艺要求结合起来，使氧化沟在时间和空间上以A/O方式运行，用氧化沟来实现本应有多个反应器来承担的任务，使除磷脱氮工艺流程更加紧凑，氧化沟的功能更加强大。在氧化沟完成硝化和反硝化比较简单易行，即脱氮效果很好，但由于在氧化沟内很难出现绝对的厌氧状态，因此除磷效果不是十分显著。为了实现同时脱氮和除磷的目的，可以将厌氧池和氧化沟结合起来，形成类似于A2/O的脱氮除磷工艺。这种典型工艺是卡鲁塞尔A2C氧化沟和卡鲁塞尔五段Bardenpho式氧化沟，以上两种工艺的流程示意见图4—21和4—22。464 图4—21卡鲁塞尔A2C工艺流程示意图图4—22卡鲁塞尔五段Bardenpho工艺流程示意图1.氧化沟的工艺特点有哪些？氧化沟是传统活性法的变型工艺，其最明显的外部特征是曝气池呈封闭的沟渠形，污水和活性污泥混合液在渠内循环流动。氧化沟的水流混合特征基本上是完全混合式，同时又具有推流式的某些特征。氧化沟工艺的主要特点如下：⑴进入氧化沟的水流按水量和沟的长度计，进水在沟中流动一周的时间为5～20min，而实际水力停留时间为10～24h，即相当于进水在整个停留时间内要在氧化沟内循环30～280次不等。因此，从整体来看，氧化沟是一个完全混合池，其中的污水水质几乎一样，原水一进入氧化沟，就会被几十甚至上百倍的循环流量所稀释。所以氧化沟能够承受水质和水量的冲击负荷，适用于处理高浓度的有机废水。⑵氧化沟的曝气装置不是沿池长均匀布置，而是只安装在某几处，在曝气器下游附近，水流搅动剧烈，混合液溶解氧浓度较高；但随着与曝气器距离的增加，水流搅动变缓，溶解氧浓度下降，还可能出现缺氧区。氧化沟采用多点而非全池曝气的特点使氧化沟内混合液具有推流特性，溶解氧浓度沿池长方向呈浓度梯度，依次形成好氧、缺氧和厌氧环境，因此通过合理的设计与控制，氧化沟工艺可以取得较好的除磷脱氮效果。⑶氧化沟工艺可以将曝气池和二沉池合建成一体，而且池深较浅，转刷曝气设施容易制作。因此流程简单，施工方便。⑷对水温、水质和水量的变化适应能力较强，通常不设初沉池和二次沉淀池，经过长时间曝气的污泥可直接浓缩和脱水。⑸由于氧化沟的水力停留时间和泥龄接近延时曝气法，比其他活性污泥法长，悬浮有机物和溶解性有机物可以同时得到较彻底的去除。因此处理出水水质较好，剩余污泥量少。主要用于处理浓度较低的城市污水或用于工业废水二级处理后的深度处理。⑹氧化沟的主要缺点是占地面积大。2.氧化沟的技术特点有哪些？⑴构造形式的多样性传统氧化沟的曝气池呈封闭的沟渠形式，沟渠的形状和构造演变成了许多新型的氧化沟技术。沟渠可以是圆形或椭圆形，可以是单沟或多沟，多沟系统可以是一组同心的相互连通的沟渠（如Orbal式氧化沟），也可以是互相平行、尺寸相同的一组沟渠（如464 三沟式氧化沟），有与二沉池合建的、也有与二沉池分建的，合建式氧化沟的又有体内式船形沉淀池和体外式侧沟沉淀池等型式。多种多样的构造型式，赋予了氧化沟灵活机动的运行方式，使其通过与其他处理单元组合，满足不同的出水水质要求。⑵曝气设备的多样性氧化沟常用的曝气设备有转刷、转盘及其他表面曝气机和射流曝气器等，氧化沟技术发展与高效曝气设备的发展是密不可分的，不同的曝气设备演变出不同的氧化沟型式，如采用转刷的Pasveer氧化沟、采用表曝机的卡鲁塞尔氧化沟和采用射流曝气的JAC氧化沟等。氧化沟曝气设备的发展，在一定程度上反映了氧化沟工艺技术的发展，新的曝气设备的开发和应用，往往意味着一种新的氧化沟工艺的产生。⑶曝气强度的可调节性氧化沟的曝气强度可以调节，其一是通过出水溢流堰调节堰的高度改变沟渠内的水深，即改变曝气装置的淹没深度，改变氧量适应运行的需要。淹没深度的变化对于曝气设备的推动力也会产生影响，从而对水流速度产生调节作用。其二是通过调节曝气器的转速进行调节，从而调整曝气强度和推动力。与其他活性污泥法不同的是，氧化沟的曝气装置只设在沟渠的一处或几处，数目多少与氧化沟型式、原水水量水质等有关。⑷具有推流式活性污泥法的某些特征每条氧化沟的流态具有推流性质，进水经过曝气后到流至出水堰的过程中可以形成沉降性能良好的生物絮凝体，这样不仅可以提高二沉池的泥水分离效果，还可以发挥较好的除磷作用。同时通过对系统的合理控制，可以使氧化沟交替出现缺氧和好氧状态，进而实现反硝化脱氮的目的。⑸使预处理、二沉池和污泥处理工艺简化氧化沟的水力停留时间和泥龄都比一般生物处理法要长，污水中悬浮状有机物可以和溶解状有机物同时得到较彻底的氧化，所以可以不设初沉池。由于氧化沟工艺的负荷较低，排出的剩余污泥量较少且性质稳定，因此不需要进行厌氧消化，只需要浓缩脱水。交替式氧化沟和一体式氧化沟可以不再单独设置二沉池，从而使处理流程更加简化。1.常规氧化沟的参数是怎样的？表4—9列出了不同条件下氧化沟的设计参数，实际运行的氧化沟工艺污水处理厂的参数与反应器的温度、废水的性质和浓度等有关，因此可能与表中数据存在较大差别。表4—9常规氧化沟设计参数参数数值范围条件备注464 泥龄/d10～20热带地区具体值依赖是否达到硝化的程度20～30温带地区﹥30寒带地区污泥负荷/kgBOD5∙(kgMLSS∙d)-10.2～0.25热带地区0.1～0.25温带地区﹤0.1寒带地区水力停留时间/h12～36污泥浓度MLSS/g∙L-14～5污泥MLSS产率系数/0.4～0.7净生物VSS产率/0.25～需氧量/kg∙(去除kgBOD5)-10.8～0.85不硝化1.0～1.3硝化，污泥不稳定化﹥1.4硝化，污泥稳定化1.常用氧化沟的种类有哪些？自从第一座氧化沟问世以来，氧化沟的型式和构造已发生了很多的演变。目前实际应用的氧化沟有以下几种类型：⑴卡鲁塞尔氧化沟：应用立式低速表面曝气器供氧并推动水流前进。⑵奥贝尔氧化沟：多个同心的沟渠组成，污水依次从外沟流入内沟，各沟内有机物浓度和溶解氧浓度均不相同。⑶交替式氧化沟：双沟（D）式氧化沟和三沟（T）式氧化沟，各沟交替在好氧和沉淀状态下工作，提高设备的利用率。双沟（D）式氧化沟和三沟（T）式氧化沟的设备的利用率分别为50%和58.3%。⑷一体式氧化沟：将氧化沟和二沉池合为一体。⑸其他类型氧化沟：包括U-型氧化沟、射流式曝气系统和采用微孔曝气的逆流氧化沟等。2.什么是一体式氧化沟？一体式氧化沟又称合建式氧化沟，是指集曝气、沉淀、泥水分离和污泥回流等功能为一体、不需建造单独二沉池的氧化沟。最早的氧化沟也是一体式氧化沟，因为其间歇运行，利用一个沟完成曝气和沉淀两个工艺过程，但这里所说的一体式氧化沟指的是设有专门的固液分离装置和措施的氧化沟。一体式氧化沟除了一般氧化沟的特征外，还有以下四个特点：①工艺流程短，构筑物和设备少，不设初沉池、调节池和单独的二沉池；②固液分离效果比一般二沉池好，有利于系统在较大的流量或浓度范围内稳定运行；③沟内设置沉淀区后，沉淀污泥自动或借助部分机械力直接回流到氧化沟内464 ，简化了管理程序，不用建设污泥回流泵房及相应的设备和管道系统，因而节约投资和占地面积；④设备整体事故率低，运行管理工作量较小。一体式氧化沟常用的固液分离装置型式有内置式和外置式两种。1.什么是内置型一体式氧化沟？内置式固液分离装置设置在氧化沟的横断面上，利用了竖流沉淀和斜板沉淀的工作原理。氧化沟的混合液从其底部流过时，混合液向上流过分离器，固相污泥的上升速度小于上清液的上升速度，因而实现固液分离。固液分离器内相对静止的水流和氧化沟内流动水流间产生的压力差所形成的抽吸作用，使沉淀下来的污泥自动回流到反应器中并和其他混合液再混合在一起，因此这种分离装置受沟内水流条件的影响较大。常用的内置式固液分离装置型式有船型（见图4--23）和BMTS型等。图4—23船型一体化氧化沟示意图船型沉淀槽设在氧化沟的一侧，所占氧化沟的容积比为8%～11%，但其宽度小于氧化沟的宽度，就象在氧化沟内放置的一条船，船型氧化沟也因此得名。混合液在其底部及两侧流过，在沉淀槽下游一端设有进水口，部分混合液由此进入沉淀槽，即沉淀槽内的混合液流动方向与氧化沟内的混合液流动方向相反。污泥在沉淀槽内下沉并由底部的污泥斗收集回流到氧化沟，澄清出水则由沉淀槽上游的溢流堰收集排出。船型固液分离装置底部采用一系列均匀排列的倒V形板，使混合液能够均匀进入而沉淀污泥能迅速回流，同时底部开孔很多使其中的水流上升速度很慢，对污泥缓冲层和污泥回流的影响很小。分离器内流态处于层流状态有利于大颗粒絮体的形成，这些大颗粒絮体在船型分离器的上部形成悬浮污泥层，将不断上涌的混合液中的污泥颗粒吸附和截留，从而提高出水水质。污泥层中过多的污泥絮体在重力作用和底部水流的抽吸作用下，又可以不断回流到氧化沟的水流中。设置BMTS型固液分离装置的氧化沟的隔墙不在池体的正中间，而是偏向一侧，即使设有固液分离装置的一侧沟宽大于另一侧。固液分离装置横跨整个沟宽，循环沟流被强制从沉淀区底部流过，部分混合液通过沉淀区底部构件之间的孔隙进入沉淀分离区，上清液通过穿孔管或溢堰排出，沉淀污泥自动返回到混合液中。2.什么是侧渠型一体式氧化沟？外置式固液分离装置对氧化沟断面和沟内混合液的正常流动几乎不产生影响，水力条件较好。比较典型的外置式固液分离装置是侧渠型固液分离装置（见图4--24）。图4—24侧渠型一体化氧化沟示意图464 侧渠型固液分离装置设置在氧化沟一侧的中间位置并贯穿整个池深，循环混合液在分离器部位流过时，部分混合液会进入沉淀区底部，再向上通过倾斜挡板，上清液用淹没式穿孔管排出，沉淀污泥则沿挡板下滑，由混合液携带流走。这种分离器占据氧化沟的断面少，对氧化沟内混合液流动的影响小，固液分离装置自身的水力分离条件也较好，分离效果优于内置式固液分离装置。外置式固液分离装置利用了平流沉淀的原理，其特殊的构造使得混合液在分离器内的上升流速逐渐减小，保持较平稳的层流状态，促使污泥互相发生絮凝并在重力作用下与水分离，絮凝的污泥形成了一道悬浮污泥层，可以将新进入分离器混合液中的污泥颗粒截留下来，实现泥水分离。这一过程和悬浮澄清池相似，但外置式固液分离装置内的污泥层不是长时间固定停留在分离器中，而是在重力作用下不断循环流动回流到氧化沟混合液中，即这种悬浮污泥层是不断自动更新的。新的混合液中的污泥不断加入污泥层，而同时又有部分污泥在不断回流到混合液中，污泥在分离器中的停留时间较短。由于具有这种独特的分离机理，外置式固液分离装置的沉淀分离效率优于普通型式的二沉池。1.什么是交替式氧化沟？常见交替式氧化沟有双沟（Double）式和三沟（Three）式两种，使用的曝气设施为曝气转刷。由于双沟式氧化沟的设备闲置率较高（超过50%），三沟式氧化沟在实际中的应用量更多。三沟式氧化沟实际上是一个A/O活性污泥系统，具有生物脱氮功能，其传统去除BOD5三沟式氧化沟的运行方式见图4—25，生物脱氮三沟式氧化沟运行方式见表4—10。图4—25三沟式氧化沟运行示意图三沟式氧化沟由三个相同的氧化沟组建在一起作为一个单元运行，三个氧化沟的邻沟之间相互双双连通，两侧氧化沟可起到曝气和沉淀的双重作用。每个沟都配有可供进水和环流混合的转刷，自控装置自动控制进水的分配和出水调节堰。三沟式氧化沟具有传统去除BOD5和生物脱氮的两种运行方式，传统去除BOD5时曝气转刷只有曝气和停止两种状态，而在生物脱氮时，曝气转刷低速运转只起到搅拌保持沟内污泥呈悬浮状态的作用，通过改变转刷的转速实现好氧和缺氧的转变一般都是自动控制。表4—10列出了三沟式氧化沟脱氮时的运行方式。表4—10三沟式氧化沟生物脱氮运行方式运行阶段ABCDEF各沟状态ⅠⅡⅢⅠⅡⅢⅠⅡⅢⅠⅡⅢⅠⅡⅢⅠⅡⅢ464 沟沟沟沟沟沟沟沟沟沟沟沟沟沟沟沟沟沟反硝化硝化沉淀硝化硝化沉淀沉淀硝化沉淀沉淀硝化反硝化沉淀硝化硝化沉淀硝化沉淀延续时间/h2.50.51.02.50.51.0阶段A：污水进入第Ⅰ沟，转刷以低速运转仅使沟内污泥在悬浮状态下环流，所供氧量则不足以使沟内有机物氧化。此时，活性污泥中的微生物强制利用上一阶段产生的硝态氮作为氧源，有机物被氧化，硝态氮被还原成氮气溢出；同时，自动调节出水堰上升，废水与活性污泥一起进入第Ⅱ沟。第Ⅱ沟内的转刷高速运转，混合液在沟内保持恒定环流，转刷所供氧量足以氧化有机物并使氨氮转化为硝态氮，处理后的混合液进入第Ⅲ沟。第Ⅲ沟转刷处于闲置状态，此时只作为沉淀池实现泥水分离，处理后的污水通过已降低的出水堰从第Ⅲ沟排出。阶段B：污水入流从第Ⅰ沟转向第Ⅱ沟，第Ⅰ沟和第Ⅱ沟内的转刷均高速旋转。第Ⅰ沟从缺氧状态逐渐变为好氧状态。在第Ⅱ沟内处理后的混合液进入第Ⅲ沟，第Ⅲ沟仍作为沉淀池实现泥水分离，处理后的污水从第Ⅲ沟排出。阶段C：进水仍进入第Ⅱ沟，第Ⅰ沟转刷停止运行，由运转转变为静止沉淀状态，开始泥水分离，到本阶段结束，分离过程也同时完成。处理后的污水仍然从第Ⅲ沟排出。阶段D：进水从第Ⅱ沟转向第Ⅲ沟，第Ⅰ沟出水堰降低，第Ⅲ沟出水堰升高，出水从第Ⅰ沟引出。同时，第Ⅲ沟内转刷开始低速运转，混合液从第Ⅲ沟流向第Ⅱ沟；在第Ⅱ沟曝气后进入第Ⅰ沟，第Ⅰ沟成为沉淀池。阶段D和阶段A的工作状态类似，所不同的是第Ⅰ沟和第Ⅲ沟的作用正好相反，反硝化发生在第Ⅲ沟，出水从第Ⅰ沟排出。阶段E：进水从第Ⅲ沟转向第Ⅱ沟，第Ⅲ沟内的转刷开始高速运转；第Ⅰ沟仍作为沉淀池，处理后的污水通过第Ⅰ沟出水堰排出。阶段F：进水仍进入第Ⅱ沟，第Ⅲ沟转刷停止运行，由运转转变为静止沉淀状态，开始泥水分离，到本阶段结束，分离过程也同时完成。处理后的污水仍然从第Ⅰ沟排出。阶段E和阶段B的工作状态类似，所不同的是第Ⅱ沟和第Ⅲ沟的作用正好相反。1.什么是奥贝尔氧化沟？奥贝尔(Orbal)氧化沟是一种多级氧化沟，沟中安装有曝气转盘，来实现充氧和混合，水深为2～3.6m，沟底流速为0.3～0.9m/s464 。奥贝尔氧化沟的构造形式为独特的同心圆型的多沟槽系统（见图4--26），进水先引入最外侧的沟中，并在其中不断循环的同时进入下一个沟，相当于一系列完全混合反应器串联在一起，最后从中心的沟中排出。圆形或椭圆形的平面结构，比其他渠道较长的氧化沟型式更能利用水流惯性，可节省能量，多渠串联的型式又可减少水流短路现象。每一圆形沟渠都表现出各自的特性，比如对氧的吸收率进水沟最高、出水沟最低，这样的结构使奥贝尔氧化沟具有推流式活性污泥法的特征。图4—26奥贝尔氧化沟示意图常见的奥贝尔氧化沟为三沟型，由内至外的三沟容积分别为总容积的60%～70%、20%～30%和10%。尽管奥贝尔氧化沟进水很快在单个沟渠内通过扩散分布均匀，但也只是在其沟内实现完全混合，与第二沟内、第三沟内的水质、溶解氧、作用等性能具有明显的差异。进入第一沟的废水，经过转盘曝气器搅拌充氧后，混合液的溶解氧仍然接近于零。这是由于混合液对溶解氧的吸收利用速率高于供氧速率，而在奥贝尔氧化沟最后一沟中的溶解氧由于吸收率低而呈现较高的浓度。为节约能量，一般当第一沟的溶解氧浓度上升到超过0.5mg/L时，应当稍微降低整个系统的充氧量；而当第三沟的溶解氧浓度低于1.5mg/L时，应当稍微提高整个系统的充氧量。曝气转盘的浸没深度通常在30～50cm之间变化，而这个变化可以通过调整淹没式孔口或可调出水堰的淹没深度来实现。奥贝尔氧化沟在时间和空间上的分阶段性，对于达到高效的硝化和反硝化十分有利。第一沟内的低溶解氧，因为存在容易利用的碳源，自然会出现反硝化作用，即硝酸盐被转化为氮气，同时微生物释放磷。而在其他沟特别是最后一沟内由于溶解氧较高，有机物可以被氧化得很彻底，氨氮也可以达到完全硝化，同时微生物吸收废水中的磷。1.什么是卡鲁塞尔氧化沟？卡鲁塞尔(Carrousel)氧化沟是应用立式低速表面曝气器供氧并推动水流前进的氧化沟型式，弥补了转刷式曝气氧化沟的技术弱点，渠道深度更大、效率更高，标准的卡鲁塞尔氧化沟构造见图4--27。图4—27标准卡鲁塞尔氧化沟示意图卡鲁塞尔氧化沟是一个多沟串联系统，进水与活性污泥混合后沿箭头方向在沟内不停地循环流动。表曝机与分隔墙的布局使混合液被表曝机从上游推流到下游，并在沟内维持足够的流动速度。在正常的设计流速下，沟内混合液的流量是进水量的50～100倍，混合液平均每5～20min完成一次循环，具体的循环时间与氧化沟的长度、宽度、深度和进水水量等有关。这种流态可以防止短流，同时通过完全混合作用产生很强的耐冲击负荷能力。464 卡鲁塞尔氧化沟在每组沟渠安装一个立式低速表面曝气机，安装位置在沟渠的一端，因此形成了靠近曝气机下游的富氧区和曝气机上游的及外环的缺氧区。这不仅有利于生物凝聚，使活性污泥易于沉淀，而且可以起到脱氮和除磷的效果。BOD5的去除率可以达到95%～99%，脱氮效率约为90%，除磷效率约为50%，如果投加铁盐，除磷效率可达95%。因此卡鲁塞尔氧化沟工艺特点可总结为四点：①立式表面曝气机单机功率大（最大可达150kW）并可以及时调整，节能效果显著；②立式表面曝气机的混合搅拌功能强大，有利于来水与活性污泥的混合，提高了氧化沟的耐冲击负荷的能力；③立式表面曝气机的溶氧效果好，平均传氧效率可达2.1kgO2/(kWh)以上；④卡鲁塞尔氧化沟沟深可达5m以上，使氧化沟占地面积减少，降低基建投资。为满足日益严格的水质排放标准的要求，卡鲁塞尔氧化沟在标准池型的基础上，又开发了一些新的池型，这些新型的卡鲁塞尔氧化沟在提高处理效率、降低运行能耗、改善活性污泥性能等方面都和标准池型有了一定程度的提高，尤其加强了生物脱氮除磷功能。比如卡鲁塞尔A2C工艺是在卡鲁塞尔氧化沟的上游加设了厌氧池，不仅提高活性污泥的沉降性能、有效抑制活性污泥膨胀，而且为生物除磷提供了先期彻底释放磷的场所、即为在好氧段的吸收磷创造了条件，通过及时排放剩余污泥可以使出水的总磷含量降到2mg/L以下。1.氧化沟为什么设置导流板和导流墙？如何设置？为了保持氧化沟内具有污泥不沉积的流速，减少能量损失，需设置导流板和导流墙。一般在氧化沟转折处设置导流墙，使水流平稳转弯并维持一定流速。由于氧化沟中分隔内侧沟的弧度半径变化较快，其阻力系数也较高，为了平衡各分隔弯道间的流量，导流板可在弯道内偏置。导流墙应设于偏向弯道的内侧，以使较多的水流向内汇集，避免弯道出口靠中心隔墙一侧流速过低，造成回水，引起污泥下沉。设置导流墙则有利于水流平稳转弯，减少回水产生。另外，距转刷之后一定距离内，在水面以下也要设置导流板，使水流在横断面内分布均匀，增加水下流速。通常在曝气转刷上、下游设置导流板，使表面较高流速转入池底，提高传氧速率。上游导流板高0.6m，垂直安装于曝气转刷上游2～5m处。下游导流板通常设置于曝气转刷下游2～2.6m处，与水平呈60o角倾斜放置，顶部在水面下150mm。其目的是使刚刚经过充氧，并受到曝气转刷推动的表面高速水流转向下部，改善溶解氧浓度和流速在垂直方向上的分布，促进中上层水流和下层水流的垂直混合，从而降低沟内表面和底部的流速差。为了保持沟内的流速，有时还需要设置水下推进器。464 1.什么是生物膜法？好氧生物膜法又称固定膜法，是土壤自净过程的人工化。生物膜法和活性污泥法是污水处理行业应用最为广泛的两种好氧生物处理技术。其基本特征是在污水处理构筑物内设置微生物生长聚集的载体（即一般所称的填料），在充氧的条件下，微生物在填料表面积聚附着形成生物膜。经过充氧的污水以一定的流速流过填料时，生物膜中的微生物吸收分解水中的有机物，使污水得到净化，同时微生物也得到增殖，生物膜随之增厚。当生物膜增长到一定厚度，向生物膜内部扩散的氧受到限制，其表面仍是好氧状态，而内层则会呈缺氧甚至厌氧状态，并最终导致生物膜的脱落。随后，填料表面还会继续生长新的生物膜，周而复始，使污水得到净化。生物膜法所用填料一般都具有很大的比表面积，因而填料表面可积聚大量的能吸收分解有机物的微生物。折合成污泥浓度，要比普通活性污泥法高数倍甚至十倍以上，因此生物膜法的容积负荷一般比普通活性污泥法要高数倍。和活性污泥一样，生物膜主要由细菌构成的菌胶团和大量的丝状菌组成，还有一些原生动物和后生动物。对于不同的污水、在不同的运行参数下，生物膜上的微生物种类和数量也有一定差异，生物镜检时仍可用原生动物和后生动物作为指示性生物。根据生物膜上出现的原生动物和后生动物种类和数量，来调整运行参数。生物膜法主要用于处理溶解性和胶体状有机物含量较大的工业废水，而且多在中小型处理规模污水处理厂应用，处理前最好进行沉淀处理。在实际应用上，生物膜法既可以作为预处理设施，也可以作为二级最终处理设施。作为预处理设施时，一般进水浓度较高，进水有机负荷较大，生物膜较厚，靠近填料的生物膜内部处于缺氧甚至厌氧状态，每块生物膜都相当于一个小的A/O工艺单元，出水水质不会太好，但可以提高出水的生化性，同样有利于改善二级处理的出水水质。作为二级最终处理设施时，要求进水负荷不宜太高，生物膜不宜太厚，并要供氧充足，才能保证尽量少产生内层厌氧而获得理想的净化效果。表4--11列出了常用的几种生物膜法的主要运行参数，并与普通活性污泥法的运行参数进行了比较。表4--11生物膜法与普通活性污泥法主要运行参数比较处理工艺生物量g/l剩余污泥产量kg干泥∙(kgBOD5去除量)-1容积负荷kgBOD5∙m-3∙d-1水力停留时间hBOD5去除率%塔式生物滤池0.7~7.00.05~0.11.0~3.0----60~85生物转盘法10~200.3~0.51.5~2.51.0~2.085~90生物接触氧化法10~200.25~0.31.5~3.01.5~3.080~90464 普通活性污泥法1.5~3.00.4~0.60.4~0.94~1285~951.生物膜法净化废水的基本原理是什么？微生物在填料表面积聚附着形成生物膜后，由于生物膜的吸附作用，其表面存在一层薄薄的水层，水层中的有机物已经被生物膜所氧化分解，其浓度比进水中的有机物浓度要低得多，当废水在生物膜表面流过时，有机物就会从运动着的废水中转移到附着在生物膜表面的水层中去，并进一步被生物膜所吸附。同时，空气中的氧也经过废水而进入生物膜水层并向内部转移。生物膜上的微生物在有溶解氧的条件下对有机物进行分解和机体本身进行新陈代谢，因此产生的二氧化碳等无机物又沿着相反的方向，即从生物膜经过附着水层转移到流动的废水中或空气中去。这样一来，出水中的有机物含量减少，废水得到了净化。2.与活性污泥法相比，生物膜法的特点体现在哪些方面？⑴微生物主要固着于填料的表面，微生物量比活性污泥法要高得多，因此对污水水质水量的变化引起的冲击负荷适应能力较强。即使短时间中断进水或工艺遭到破坏，反应器的性能也不会受到致命的影响，恢复起来较快，因此适用于处理高浓度难降解的工业废水。另外，生物膜反应器还可以处理BOD5低于50～60mg/l的进水，使出水BOD5降低到5～10mg/L，这是活性污泥法无法做到的。⑵单位容积反应器内的微生物量可以高达活性污泥法的5～20倍，因此处理能力大，一般也不用再建造污泥回流系统；生物膜含水率比活性污泥低，不会出现活性污泥法经常发生的污泥膨胀现象，能保证出水悬浮物含量较低，因此运转管理也比较方便。⑶生物膜中存在较高级营养水平的原生动物和后生动物，食物链较长，特别是生物膜较厚时，底部厌氧菌能降解好氧过程中合成的污泥，因而剩余污泥产量低，一般比活性污泥处理系统少1/4左右，可减少污泥处理与处置的费用。⑷由于微生物固着于填料的表面，生物固体停留时间SRT与水力停留时间HRT无关，因此为增殖速度较慢的微生物提供了生长繁殖的可能性。相比之下，活性污泥法中，世代周期比泥龄长的微生物在系统中生长繁殖的可能性很小。因此，生物膜法中的生物相更为丰富，且沿水流方向膜中微生物种群分布具有一定规律性。⑸生物滤池、转盘等生物膜法采用自然通风供氧，装置不会出现泡沫，管理简单，运行费用较低，操作稳定性较好。但受气候条件影响较大，容易滋生蚊蝇和产生臭气，周围卫生状况不好。⑹464 和活性污泥法相比，除了镜检法以外，对生物膜中微生物的数量、活性等指标其他检测方式较少，而活性污泥法可以通过测定污泥沉降比、SVI、污泥浓度等多种方法对微生物的活性进行监测。因此，生物膜出现问题以后，不容易被发现，即调整运行的灵活性较差。⑺和普通活性污泥法相比，处理效率即CODCr（BOD5）去除率较低。有资料表明，50%的活性污泥法处理厂BOD5的去除率高于91%，50%的生物膜法处理厂的BOD5去除率为83%左右，相对应的出水BOD5分别为14mg/L和28mg/L。1.如何培养和驯化生物膜？使具有代谢活性的微生物污泥在生物处理系统中的填料上固着生长的过程称为挂膜，挂膜也就是生物膜处理系统膜状污泥的培养和驯化过程。因此，生物膜法刚开始投运的挂膜阶段，一方面是使微生物生长繁殖直至填料表面布满生物膜、其中微生物的数量能满足污水处理的要求；另一方面还要使微生物逐渐适应所处理污水的水质，即对微生物进行驯化。挂膜过程使用的方法一般有直接挂膜法和间接挂膜法两种。在各种型式的生物膜处理设施中，生物接触氧化池和塔式生物滤池由于具有曝气系统，而且填料量和填料空隙均较大，可以使用直接挂膜法，而普通生物滤池和生物转盘等设施需要使用间接挂膜法。挂膜过程中回流沉淀池出水和池底沉泥，可促进挂膜的早日完成。直接挂膜法是在合适的水温、溶解氧等环境条件及合适的pH值、BOD5、C/N等水质条件下，让处理系统连续进水正常运行。对于生活污水、城市污水或混有较大比例生活污水的工业废水可以采用直接挂膜法，一般经过7～10d就可以完成挂膜过程。对于不易生物降解的工业废水，尤其是使用普通生物滤池和生物转盘等设施处理时，为了保证挂膜的顺利进行，可以通过预先培养和驯化相应的活性污泥，然后再投加到生物膜处理系统中进行挂膜，也就是分步挂膜。通常的做法是先将生活污水或其与工业废水的混合污水培养出活性污泥，然后将该污泥或其他类似污水处理厂的污泥与工业废水一起放入一个循环池内，再用泵投入生物膜法处理设施中，出水和沉淀污泥均回流到循环池。循环运行形成生物膜后，通水运行，并加入要处理工业废水。可先投配20%的工业废水，经分析进出水的水质，生物膜具有一定处理效果后，再逐步加大工业废水的比例，直到全部都是工业废水为止。也可以用掺有少量（20%）工业废水的生活污水直接培养生物膜，挂膜成功后再逐步加大工业废水的比例，直到全部都是工业废水为止。464 和活性污泥法一样，在培养和驯化生物膜阶段，一定要尽可能创造微生物生长繁殖所需最优越的条件，尤其是氮磷等营养元素的数量必须充足（可按进水CODCr:N:P=100:5:1估算）。1.生物膜法对布水与布气有什么特殊要求？对于各种生物膜处理设施，为了保证生物膜的均匀增长，防止污泥堵塞填料，确保池内处理效果的均匀，处理设施的布水和布气必须十分均匀。一般设计上对布水布气都有一定考虑，但实际运行的各种参数往往和设计值存在一定差距，因此需要利用布水布气系统的调节装置，根据进水水质和水量的变化情况，及时调整各池或池内各部分的配水量或鼓风量，保证布水、布气的均匀性。由于布水布气管淹没在池底，由于进水水质的影响，或污泥的影响，或制作的原因，或运行控制的原因，布水布气管的某些孔眼有可能被堵塞，必然会造成布水或布气的不均匀，使废水或气流在填料上分配不均，从而导致生物膜的生长不均匀，降低处理效果。为此，可通过以下措施解决：①加强预处理设施的管理，提高初沉池对油脂和悬浮物的去除率；②提高回流量，保证布水孔嘴具有足够的流量；③定期对布水管道和喷嘴进行大水量冲洗；④减少池底污泥的沉积量，并避免曝气系统的长时间停运。2.生物膜严重脱落的原因和对策是什么？在生物膜培养挂膜期间，由于刚刚长成的生物膜适应能力较差，往往会出现膜状污泥大量脱落的现象，这可以说是正常的，尤其是采用工业废水进行驯化时，脱膜现象会更严重。在正常运行阶段，膜大量脱落是非正常现象。产生大量脱膜的主要原因是进水的水质发生了改变，比如抑制性或有毒污染物的含量突然升高或pH值发生了突变等，解决的办法是改善进水水质。3.生物膜法的主要形式有哪些？生物膜法的类型很多，按生物膜与废水的接触方式可分为填充式和浸渍式两类。在填充式生物膜法中，废水和空气沿固定的填料或转动的盘片表面流过，通过与其表面上生长的生物膜接触实现去除水中有机物的目的，填充式生物膜法典型设施有生物滤池和生物转盘。在浸渍式生物膜法中，生物膜载体完全浸没在水中，通过鼓风曝气供氧，有的载体固定，称为接触氧化法，有的载体在水中处于流化状态，称为流化床。4.什么是生物滤池？464 生物滤池是在间歇砂滤池和接触滤池的基础上发展起来的人工生物处理法。在生物滤池中，废水通过布水器均匀地分布在滤池表面，滤池中装满了填料，废水沿着填料的空隙从上向下流动到池底。废水通过滤池时，填料截留了废水中的悬浮物，同时把废水中的胶体和溶解性物质吸附在自己的表面，其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废水中呈悬浮、胶体或溶解态的物质，逐渐形成了生物膜。生物膜成熟后，栖息在生物膜上的微生物即摄取污水中的有机污染物作为营养，对废水中的有机物产生吸附氧化作用，因而废水在通过生物滤池时能得到净化。常见的生物滤池有普通生物滤池、高负荷生物滤池和塔式生物滤池等三种，表4—12列出了这三种生物滤池的基本参数。普通生物滤池因负荷较低又称为低负荷生物滤池，普通生物滤池出水水质较好，可用于处理生活污水和城市污水。高负荷生物滤池比普通生物滤池去除率略低，但有机负荷与水力负荷都提高了很多。塔式生物滤池其实是高负荷生物滤池的一种形式，可被应用于处理浓度较高的有机工业废水。表4—12普通生物滤池、高负荷生物滤池和塔式生物滤池的比较项目普通生物滤池高负荷生物滤池塔式生物滤池表面负荷/m3∙m-2∙d-10.9～3.79～36(包括回流)16～97(不包括回流)BOD5负荷/kg∙m-3∙d-10.11～0.370.37～1.841.0～3.0深度/m1.8～3.00.9～2.48～25回流比无1～4滤料碎石、焦炭、矿渣块状填料塑料填料波纹或蜂窝塑料填料比表面积/m2∙m-365～10043～6598～20182～220空隙率/%45～6045～6090～9993～98动力消耗/W∙m-3无2～10蝇多很少，幼虫被冲走很少生物膜脱落情况间歇连续连续运行要求简单需要一些技术较复杂投配时间的间歇不超过5min，一般间歇投配，也可连续投配不超过15s，必须连续投配必须连续投配二次污泥黑色、高度氧化的轻质细颗粒棕色、未充分氧化的易腐化细颗粒片状大颗粒处理出水高度硝化，进行到硝酸盐阶段BOD5≦20mg/L未充分硝化，一般只到亚硝酸盐阶段BOD5≧30mg/L有限度的硝化BOD5≧30mg/LBOD5去除率85～9575～8565～851.什么是生物滤池的负荷？生物滤池的负荷分为有机负荷与水力负荷两种。水力负荷指在保证处理水达到要求质量的前提下，464 单位体积滤料或单位面积滤池每天可以处理的废水水量，前者又称水力容积负荷，单位是m3/(m3∙d)，后者又称水力表面负荷，单位是m3/(m2∙d)或m/d，因此水力表面负荷又称为滤率。如果使用回流系统，计算水力负荷时应包括回流水量。生物滤池的有机负荷指进入单位体积滤料的有机物的量或单位体积滤料每天可以去除的有机物的量，也称为有机容积负荷，其单位是kgBOD5/(m3∙d)。后者实际是生物滤池的氧化能力，而前者则必须注明去除率才能真正反映生物滤池的效率。生物滤池的有机负荷从本质上反应了生物滤池的处理能力。普通生物滤池处理生活污水或以生活污水为主的城市污水时，水力负荷值一般为1～3m3/(m2∙d)，BOD5容积负荷一般为0.15～0.30kgBOD5/(m3∙d)。1.生物滤池的特点有哪些？生物滤池的最大优点是构造简单、操作容易，而且能经受有毒废水或有机负荷的冲击。这是因为废水在生物滤池内的停留时间较短，即使表面的微生物可能被杀死而被脱落去除，又可以露出一层未被伤害的生物体。如果有毒废水或有机负荷的冲击持续时间较长，或有毒物质被吸附在生物膜上，生物滤池的处理效果将会受到严重影响。因为微生物附着生长在滤料固定的表面上，无法随着环境的变化而改变反应器内的生物量，因此也就没有有效的方法控制出水的水质。因此，如果进水的浓度或流量增加，即进水的有机负荷或水力负荷增加，出水水质也将随之恶化；进水温度下降或环境温度下降，基质的去除速率也将下降。2.生物滤池使用的填料有什么特点？生物滤池的填料是生物膜赖以生存的载体，理想的填料应当具备的特性是：①能为微生物的栖息提供较大的比表面积；②能使废水以液膜状均匀分布于其表面；③有足够的孔隙率保证滤池通风良好，并使脱落的生物膜能随水流通过孔隙流到池底；④适合于生物膜的形成和粘附，且既不被微生物分解，又不抑制微生物的生长；⑤具有较好的机械强度，不易变形和破碎。普通生物滤池一般采用实心块状填料，如碎石、卵石、炉渣等，填料粒径为25～40mm时，填料层高度为1.5～2.0m。填料粒径越小，比表面积就越大，处理能力可以提高，但空隙率会降低，滤层容易被生物膜所堵塞。高负荷生物滤池使用实心块状填料时，填料粒径一般为40～70mm时，空隙率较高，能够防止堵塞和提高通风能力，填料层高度为0.9～2.0m。使用人工合成464 波纹式、斜管式或蜂窝式塑料填料时，填料的性质和塔式生物滤池相同，填料层高度为2～4m。塔式生物滤池使用质轻、比表面积大和空隙率高的人工合成波纹式或蜂窝式塑料填料，填料层高度通常为8～12m，有的高达30m，直径一般为0.5～3.5m。1.生物滤池使用的旋转布水器原理和基本要求是什么？普通生物滤池通常采用固定式布水装置，而高负荷生物滤池和塔式生物滤池则使用旋转布水器。旋转布水器由进水竖管和可转动的布水横管组成，其旋转的原理是废水从布水横管上的孔口喷出时，水流的反作用力推动横管向相反的方向旋转。旋转布水器的基本要求有：①布水横管的数量一般为2～4根，②旋转布水器的直径比生物滤池的内径小100～200mm，③布水横管上的布水小孔孔径为10～15mm，④布水横管要高出填料层0.15～0.25m，⑤当布水横管的直径为10～40mm时旋转布水器的水头损失为0.2～1.0m，⑥生物滤池的表面必须是圆形或多边形。2.生物滤池的回流有什么作用？生物滤池除了在挂膜过程中可能会需要污泥回流外，一般不需要将二沉池污泥回流，而经常需要将处理后的出水回流，其作用主要有以下几点：⑴当原水缺少营养元素或含有有毒物质时，回流可以补充营养物质，同时稀释和降低进水有毒有害物质或有机物的浓度，从而减轻高浓度废水对生物膜上微生物的毒害作用。⑵回流水中夹带的微生物可增加生物滤池内有益微生物的数量，起到接种和补充微生物的作用，减轻高浓度进水的冲击性影响。⑶提高生物膜处理设施的水力负荷，加大对填料的冲刷力度，促进生物膜的脱落，减少生物膜厚度的积累。⑷可以使进水的溶解氧含量提高，保持进水的新鲜程度而降低污水和生物膜的气味，防止滤池蝇的出现。⑸不论原水的流量如何波动，都可保证生物滤池进水的连续和稳定，从而使其工作稳定。3.生物滤池产生臭味的原因和对策是什么？生物滤池产生臭味的原因是进水浓度高，导致局部（尤其是进口）生物膜生长过厚而发生了厌氧代谢。解决的方法有以下几种：⑴加大处理出水的回流量，提高生物滤池进水的水力负荷，促进生物膜的脱落，并排出处理系统，减少生物膜厚度的积累。464 ⑵加大通风量，保证通风口畅通无阻和风机运转正常，提高充氧量，降低产生厌氧的可能性。⑶向进水中短时间内投加液氯等杀生剂，促进生物膜的脱落。⑷充分发挥调节池或均质池的作用，保持进水性质的稳定，避免高浓度废水的冲击。⑸避免脱落的生物膜或悬浮污泥在池底积累过多而形成厌氧泥层，厌氧有机污泥会腐败发臭，解决的办法是提高预处理和一级处理的沉淀效果减少进入生物滤池的杂质数量，并及时将生物滤池池底积泥排出。1.塔式生物滤池的基本原理是什么？塔式生物滤池塔高一般8～25m，直径为0.5～3.5m，滤塔直径与高度之比为1:6～1:8，内装质轻、比表面积大和孔隙率高的人工合成填料。污水自上而下滴流，空气自下而上流动，使得污水、空气、和附着于填料上的生物膜三相充分接触，加快了传质速度和生物膜的更新速度，从而提高了单位体积填料所承担的有机负荷。塔式生物滤池的基本构造见图4--28，表4--13列出了国内部分塔式生物滤池的运行参数。图4--28塔式生物滤池构造示意图表4--13国内部分塔式生物滤池运行参数表废水种类滤料水力负荷m3∙m-2∙d-1BOD5负荷kgBOD5∙m-3∙d-1进水浓度mg∙L-1出水浓度mg∙L-1去除率%生活废水∮22mm纸蜂窝1001.41BOD526~10311.6~39.821.0~85.6丙烯腈废水中上层∮23mm纸蜂窝，下层∮50~80mm玻璃布纸蜂窝46.63.52CN33.1BOD563076.150.6腈纶废水∮19mm∮25mm104.01.42~3.67AN115~269BOD5150~3787.9211.099.090.0含氰废水碎砖、碎保温砖31.2CN404~190~97甲醛含酸废水塑料波形填料100~220120~14241~6254~68464 为使填料荷重分层负担，避免塔壁和塔底支承受压过重，一般将塔体分段设置格栅承托，塔顶高出上层填料表面0.5m左右。塔身开有检修门和观察窗，用以观察运转时微生物在填料上的生长情况及采样或更换填料。塔式生物滤池底部设有集水池收集处理后的废水，并由管道连续排入沉淀池或气浮池进行泥水分离。由于塔体较高，延长了废水与填料的接触时间，再加上填料上微生物存在着分层的特点，所以塔式生物滤池能够承受较大的有机物或有毒物质形成的冲击负荷。与高负荷生物滤池相比，在相同的去除率下，水力负荷可提高7～8倍，有机负荷可提高2倍左右。1.塔式生物滤池的特点有哪些？塔式生物滤池常用于有机污水的预处理，以保证二级生物处理装置有稳定的处理效果，也可用做二级生物处理设施。塔式生物滤池尤其适用于处理含有较高浓度有毒有机污染物的石油化工、化纤等工业废水，如含酚含氰污水、丙烯腈污水等，如果用活性污泥法处理这些污水，不可避免地会出现污泥膨胀现象。塔式生物滤池的优点是水力负荷较大，占地面积小，剩余污泥量少，日常运行费用较低；而且因为通风良好、氧气供应充足，产泥量明显低于普通活性污泥法，一般每去除1kgBOD5产泥只有0.03～0.1kg。由于污水在塔内停留时间很短（一般只有几分钟），塔式生物滤池对有机物的处理往往不是很完全，BOD5去除率较低（一般只有60%～85%）。塔式生物滤池还适用于处理温度较高的工业废水，比如有的炼油和化纤工业排放的污水在夏季温度可高达40～50oC，根本不可能采用活性污泥法。而塔式生物滤池的结构类似冷却塔，污水在塔内自上而下流动过程中，温度会逐渐降低，不同高度生长着适应不同温度的微生物，即使在接触高温的顶部填料上，也生存着活动相当活跃的高温细菌。多种细菌在同一生物处理装置内出现，无疑会提高处理效果。2.影响塔式生物滤池正常运行的主要因素有哪些？影响生物滤池正常运行的主要因素可以归纳如下：⑴填料的比表面积和孔隙率生物滤池一般采用轻质填料，例如大孔径波纹塑料填料、蜂窝型塑料或玻璃钢填料及塑料阶梯环、鲍尔环等。填料分层装填，每层高度一般不超过3m。为利于布水均匀，层与层之间要留用一定空隙。生物膜是生物膜法的主体，而填料又是生物膜的载体。填料的比表面积越大，生物膜量就越多，净化功能越强。孔隙率大，生物滤池不易堵塞、通风良好，可以为生物膜提供足够的氧。但比表面积和孔隙率又存在矛盾，为生物滤池选择合适的填料是使生物滤池正常运行最基础的工作。在参考正在运行的同类处理的数据的基础上，最好用待处理污水进行有关试验确定。⑵填料层的高度污水首先进入填料层的上部，这个部位填料上的生物膜中微生物营养物质充分，因而微生物繁殖速度较快、种类以细菌为主，因为464 此处生物膜量大，对有机物的去除量也较大。随着填料层深度的增加，污水中有机物的含量减少，生物膜量也减少，高级的原生动物和后生动物等微生物种类在生物膜中逐渐增多，对有机物的去除量却逐渐降低。可以说，生物滤池中有机物的去除效果随填料层深度的增加而提高，但去除率却随深度的增加而降低，在达到一定深度后，处理效率就难以再有大的提高。⑶供氧生物滤池中微生物所需的氧通常是靠自然通风提供。当水温高于气温的差值越大、滤池越高、填料层孔隙率越大时，自然通风的效果就越好。为保证通风效果，集水池最高水位与最下部填料层底面之间的净空间至少要有0.5m，塔底部四周的通风口面积要不小于滤塔截面积的7.5～10%。当污水中有难闻气味或有毒的挥发性有机物含量较大时，应该设置机械通风设施，并将排出的尾气进行过滤处理或在塔顶经过淋洗处理后高空排放，风机提供的风量与水量之比要在100:1～150:1之间。⑷负荷生物滤池的负荷分为有机负荷与水力负荷两种。有机负荷高的生物滤池，生物膜的增长较快，为防止滤池填料层堵塞，就需要较高的水力负荷，予以较大的冲刷力，降低生物膜的厚度，使其保持较高的活性。对浓度一定的有机污水，待处理污水量固定后，有机负荷也就固定了，为防止滤池填料层堵塞、提高水力负荷，可以用回流部分处理后水的方法来实现。一般塔式生物滤池的有机容积负荷为1.0～3.0kgBOD5/(m3∙d)，表面水力负荷为80～200m3/(m2∙d)。⑸回流回流除了可以提高水力负荷、增加冲刷力外，还可以稳定滤池进水量，使滤池运行稳定。当污水浓度较高、缺少营养元素或含有有毒有害物质时，回流还可起到补充营养、稀释污水的作用。回流比可根据运行经验确定，实际操作中要根据进水水质的变化情况随时调整。1.塔式生物滤池的运行和管理应该注意哪些问题？塔式生物滤池的运行和管理应该注意的问题可以归纳如下：⑴适当回流部分处理后的出水，并根据具体情况，及时调整回流比。因为生物滤池类似冷却塔，污水经滤塔处理后，有机物含量降低的同时，水温也会有不同程度的下降。所以，为保持塔内的温度适宜，冬季气温较低时就要尽量减少甚至停止回流，夏季气温较高时，就要适当加大回流量，以降低滤塔进水的温度。⑵464 尽量保持进水有机负荷稳定。一旦污水浓度变大，如果微生物难以承受，将会对生物膜造成破坏，整个装置的作用受到影响。如果在微生物能承受的范围内，由于生物膜的增长过快，有可能堵塞填料，造成生物滤池缺氧现象，最终影响出水水质。如果进水浓度升高引起滤塔有机负荷增加，可采用加大回流比、提高水力负荷的方法降低进水浓度、增加冲刷力，使微生物保持活性。⑶通过观察窗定期观察微生物在填料上的生长情况，定时采样做生物镜检。通过观察生物膜中特征微生物出现的种类和数量，确定生物滤池的运转状况，并依此及时调整运转参数。一旦发现填料体存在堵塞现象，可用加大回流、提高进水水力负荷的方法进行冲刷，如果作用仍不明显，就要将已堵填料取出进行清理后再安装或予以更换。⑷定时检查布水装置，发现布水器存在堵塞现象要立即采取措施，保证布水均匀。通过保持滤塔具有足够的水力负荷和提高对油脂和悬浮物的预处理效果，都能减少布水器堵塞的机会。⑸一定要注意保持滤塔进水的连续性。如果进水长时间中断，填料上所挂生物膜的会因干燥龟裂而大量脱落，再进水时就得重新培养生物膜。1.什么是活性生物滤池？活性生物滤池的英文是ActivatedBiofilter，简写为ABF，由生物滤池和曝气池串联组成的一种生物膜-活性污泥二段生物处理工艺，其中的生物滤池称为活性生物滤池，其工艺流程见图4--29。图4—29ABF工艺流程图ABF工艺存在两个回流系统，一是滤池出水的回流系统，二是曝气池后的二沉池污泥回流到滤池的回流系统。因此，ABF系统不完全是生物滤池和曝气池两段生物处理系统的简单串联。对于生物滤池来说，进来的废水不仅同生物膜接触反应，同时还要和活性污泥法接触反应，类似生物接触法。对于曝气池来讲，生物滤池的作用类似接触稳定活性污泥法中的稳定池，污泥在进入曝气池之前先在生物滤池内进行了氧化稳定。2.活性生物滤池的特征有哪些？ABF工艺中的生物滤池高度较低，一般为5m左右，而曝气池的结构与通常的曝气池相同。由于有活性污泥的回流，生物滤池进水中的悬浮固体浓度很高，为了防止堵塞，生物滤池的填料通常使用水平木板条，其断面尺寸为20mm×(15mm～20mm)，板条的间距为20mm，这些木板条在生物滤池中交错排列。生物滤池的填料有时也用孔径≧25mm的蜂窝塑料填料。464 由于废水预先经过生物滤池处理，进入曝气池的有机负荷大为减轻，改善了曝气池的运行条件，克服了污泥膨胀现象。整个系统运行十分稳定，对进水负荷的变化有较大的适应能力。生物滤池采用自然通风，曝气池污泥的部分稳定是通过生物滤池来实现的，因而运行费用较低。ABF工艺的生物滤池部分的容积负荷为3～5kgBOD5/(m3∙d)，相应的水力负荷为120～200m3/(m2∙d)，BOD5的去除率为65%～70%；曝气池部分的有机负荷为0.5～0.6kgBOD5/(kgMLSS∙d)，相应的曝气时间为1.5～2h。整个ABF工艺的有机负荷可达1.0kgBOD5/(m3∙d)以上，和塔式生物滤池相当，但处理效率高于90%。1.什么是生物转盘法？生物转盘法是利用微生物的新陈代谢过程实现对废水中有机物氧化分解的生物处理法，其原理与生物滤池类似。其生物膜生长在转盘的盘面上，转盘部分暴露在空气中、部分浸没在水中，转盘缓慢转动，使污水、空气分别与生物膜相接触，从而将污水中的有机物氧化分解掉，实现污水的净化。生物转盘法适用于处理城市污水和各种工业废水，表4--14列出了国内部分生物转盘处理工业废水的实际运行数据。表4--14国内部分生物转盘处理工业废水的运行数据废水类型进水BOD5mg∙L-1出水BOD5mg∙L-1水力负荷m-3∙m-2∙d-1BOD5负荷kg∙m-3∙d-1CODCr负荷kg∙m-3∙d-1停留时间h水温oC含酚废水酚50~2500.0722.82.610.5印染废水100~28012.8~960.04~0.2410.3~23.212~43.90.6~1.3>10酚醛废水6001000.03115.717.83.024酚氰废水4221450.17.1511.72.0丙烯腈废水84150.0751.8腈纶废水300~31560~790.151.930氯丁废水230250.1632.638.12.015~20制革废水250~280600.101~222造纸废水100~480113.60.05~0.083.020~30煤气洗涤水130~76515~790.05512.226.42.95>20生物转盘生物膜培养驯化比较容易，通常在7～10d内完成。生物转盘系统的组成有一轴一段、一轴多段和多轴多段等形式，一轴多段和多轴多段具有推流效果，不仅适用于去除BOD5，而且适用于硝化脱氮等深度处理，具体运转段数要根据原水水质和处理水水质的要求而定。图4--30显示了多级生物转盘的基本构造。464 图4--30多级生物转盘构造示意图1.生物转盘法的基本原理是什么？生物转盘的基本构造是在转盘中心轴上安装一排等间距的质量轻、强度高、厚度薄、防腐蚀的圆形盘片，约40%的盘面浸入反应槽中，中心轴在水面以上，驱动装置以0.8～3r/min左右的低速转动。盘片面上生长着一层厚约1～4mm的生物膜，盘片与污水和空气交替接触。当圆盘浸没于废水中时，废水中的有机物被盘片上的生物膜吸附；当原来浸泡在水中的盘片离开废水时，盘片表面形成一层薄薄的水膜，水膜从空气中吸收氧供给生物膜微生物对污水中的污染物质进行氧化分解。圆盘每转动一圈，即进行一次吸附有机物—吸氧—氧化分解的过程，如此反复循环，使废水中的有机物不断分解氧化，废水得到净化。圆盘转出液面的部分与空气接触吸氧后，这部分盘片再回到氧化槽中时，槽内废水中的溶解氧含量增加，而圆盘的搅动所造成的紊流，也可以把空气中的氧气带到氧化槽中，同时使其中溶解氧的浓度相对均匀。在运行过程中，生物膜将逐渐变厚，圆盘在水中不停地转动产生的剪切力会使过厚的生物膜不断脱落，进而使盘片上的生物膜厚度基本稳定。2.生物转盘的特点有哪些？⑴与传统活性污泥法相比，生物转盘的主要优点是设备构造简单、节能、净化率高、产泥量少、维护管理简单和不产生噪声、周围卫生环境好等，还可以与曝气池、沉淀池合建，提高处理出水水质。而且不需要曝气和污泥回流装置，动力消耗较低，去除每kgBOD5的电耗一般为0.024～0.7kWh，约为活性污泥法的1/2～1/3；同时不会产生污泥膨胀问题，便于维护和管理。⑵与生物滤池相比，生物转盘的主要优点是不会堵塞，生物膜与污水接触均匀不会出现短流现象，可以通过调整转盘转速很方便地改善接触条件和充氧能力，设法延长生物膜与污水接触时间即可提高处理程度。⑶生物转盘的微生物量较大，以5mg/cm2的生物膜量来考虑，折算成氧化槽内的混合液污泥浓度，可高达40～60g/L。由于存在高浓度生物量，使F/M值较低，生物转盘也因此具有较强的抗冲击负荷能力，BOD5的去除率约为85%～90%。⑷外沿水力剪切作用较大，生物膜较薄，内沿水力剪切作用较小，生物膜较厚。因此，生物转盘生物膜上的微生物相沿半径从外至内存在分级现象，这对微生物的生长繁殖和有机物的降解非常有利。464 ⑸生物转盘对BOD5高达10g/L以上的高浓度有机废水和低于10mg/L的超低浓度废水都具有良好的处理效果。⑹污泥产量少，去除每kgBOD5产生污泥约0.25～0.5kg，而且脱落的生物膜具有较高的密度，沉速可以高达4.6～7.6m/h，很容易在二沉池沉淀下来。⑺生物转盘转动所产生的传氧速率有限，单纯依靠转盘转动来迅速提供反应器内的需氧量变化很困难，即很难通过调整其性能来适应进水特性和出水水质标准的变化。⑻生物转盘的盘材较贵，使投资较大。同时受气候因素影响较大，在北方天气寒冷地区，生物转盘一般要设在室内或加盖、并采取一定的保温措施，增加了基建投资。对于含有挥发性有毒物质的工业废水，由于转盘的充氧过程中会促使有毒气体的挥发，因此不适用于生物转盘法处理。1.影响生物转盘正常运行的主要因素有哪些？影响生物转盘正常运行的主要因素可以归纳如下：⑴盘片常用的圆形盘片直径有2.0m、2.5m、3.0m、3.5m四种，直径越大单位面积的造价越低，其中以3.0m使用得最多。处理高浓度污水时，生物膜较厚，要采取较大的盘片间距以保证通风。盘片间距较小虽然可以提高转盘与污水的接触面积，但同时会因通气效果差而产生臭气，有时甚至会出现盘片间生物膜粘连、反而减少转盘与污水的接触面积。采用高密度型生物转盘、进水浓度较高时，盘片间生物膜粘连更易发生，此时可用压力水人工冲洗粘连部位的方法予以消除。⑵反应槽反应槽横断面呈半圆形或梯形，可用内壁防腐的钢板或钢筋混凝土制成。一般槽内水位到达转盘直径的40%，水面至槽顶约20～30cm，转盘外缘与槽壁的间隔约20～40cm（是盘片直径的10%左右）。⑶转轴与驱动装置转轴通常用外壁防腐的无缝钢管制成，直径为50～80mm，一般长度介于1.5～7.0m之间，其强度和要满足转盘自重和所附着的生物膜重量的要求，。常用的机械驱动装置由电动机、减速箱、V型皮带和皮带挡板等组成。这些装置的电耗是生物转盘法动力消耗的最主要部分，选择其型号时一定要慎重考虑。一般要求驱动装置能满足转盘周边转速15～20mm/min，能耗为0.5～0.8W/m2。464 ⑷进水水质和其他生物处理法一样，要通过利用水质水量调节等预处理手段，保证进水有机负荷尽可能稳定，同时pH值、温度、营养成分、有毒物质等参数也要在正常范围之内。当进水pH值或有毒物质失控时，生物膜会大面积脱落，出水水质严重恶化。如果水温或营养平衡失控，净化能力会明显下降，出水水质变差。1.常用生物转盘盘片的技术要求有哪些？圆形盘片使用历史最久，近年来为了加大盘片的表面积，开始采用表面呈同心圆状波纹或放射状波纹的盘片。盘片是生物膜栖息的地方，决定着生物转盘的生物量多少和运转处理效果，其具体要求如下：⑴盘片材料必须薄（一般厚度为0.5～1.0mm）而质轻高强，并且要耐腐蚀。盘片的重量与动力消耗直接相关，常用的材料有聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯和不饱和树脂玻璃钢等。盘片直径一般为2～3.6m，厚度与直径、盘材和构造有关。以聚苯乙烯泡沫塑料为盘材时，盘片厚度为10～15mm；采用聚氯乙烯为盘材时，盘片厚度为3～5mm；采用玻璃钢为盘材时，盘片厚度为1～2.5mm；采用金属盘材时，盘片厚度为1mm左右。⑵为防止盘片之间因生物膜的生长造成堵塞，保证转盘中心部位的通气效果，盘片间必须保持一定的距离，一般为30mm，高密度型为10～15mm。进水端附近盘片间距一般为25～35mm，出水端附近盘片间距一般为10～15mm。通常使用盘片间距较大的转盘处理工业废水，以避免了采用高密度型生物转盘产生的通气效果差、易发生臭气等问题。⑶盘片驱动轴中心与反应槽水面的距离一般为盘片直径的5%～10%，但通常不少于150mm，盘片浸没在水中的面积为盘片总面积的20%～40%。⑷盘片周边与反应槽的距离一般为盘片直径的10%，但通常不少于150mm。⑸盘片的转速为0.8～3r/min，线速度为12～18m/min。⑹生物转盘盘片的级数一般不少于三级，组数不少于两组。污泥的产量一般为每去除1kgBOD5产生污泥0.3～0.5kg。2.常用生物转盘反应槽的技术要求有哪些？反应槽的容积，决定着反应时间，而反应槽容积与转盘全部面积之比值G与BOD5的去除率有关。根据城市污水的处理经验，以G=4.9为界限，低于此值去除率会明显降低，而高于此值去除率也不会大幅度提高。464 也就是说，在同一单位容积内只靠增加转盘盘片面积，是不可能明显提高去除率的。处理含有难以生物降解有机物的工业废水时，应采用较高的时间，G值一般采用5～9的高值。1.生物转盘的运行和管理应该注意哪些问题？生物转盘的运行和管理的注意事项可以归纳如下：⑴当转盘因停电、检修或其他原因需停止运行一天以上时，为防止因转盘上半部和下半部的生物膜干湿程度不同而破坏转盘的重量平衡时，要把反应槽中的污水全部放空。⑵通过日常监测，要严格控制污水的pH值、温度、营养成分等指标，尽量不要发生剧烈变化。⑶生物膜厚度增长较快、过于肥厚，盘面上出现白色半透明胶体，此时反应槽附近会因生物膜内的厌氧反应而产生臭气。产生上述现象的主要原因是进水负荷过高，通过减少进水流量、降低有机负荷或加强调节池预曝气、提高污水中溶解氧含量等方法来解决。⑷生物膜厚度变得很薄，生物镜检时发现贫毛类原生动物异常增多，甚至反应槽内出现大量红色块状漂浮物。产生上述现象的主要原因是进水负荷过低，通过增大进水流量、提高有机负荷或减少生物转盘的运转段数等方法来解决。⑸定期检查转盘及其机械传动装置的运转是否正常，有无异常声音或异常温度变化，要定期为轴承、减速机、电动机等加油保养。尤其是要定期观察检测转盘的动平衡和静平衡，检查转盘的转动是否轻松自如。2.什么是接触氧化法？生物接触氧化法又称淹没式生物滤池，在反应器内设置填料，废水经过充氧（或在氧化池底部鼓风曝气）后与填料相接触，在生长在填料上的生物膜和填料空隙间的活性污泥双重作用下，使废水得到净化。接触氧化池内装有填料，大部分微生物以生物膜的形式固着生长于填料表面，少部分则以活性污泥的形式悬浮生长于水中。因此，生物接触氧化法兼有活性污泥法与生物滤池特性，是一种以生物膜法作用为主、兼有活性污泥法作用的生物处理工艺。生物接触氧化法的基本流程见图4—31。图4—31生物接触氧化法流程示意图生物接触氧化法一般要在生物接触氧化池前设置初沉池，以去除废水中的悬浮物，减轻生物接触氧化池的负荷，生物接触氧化后则需要设置二沉池，以去除生物接触氧化出水中携带的生物膜，保证系统出水水质达标。464 处理低浓度的城市污水时，接触停留时间一般为0.8～1.2h；处理CODCr为500mg/L左右的工业废水时，接触停留时间一般为3～4h；处理CODCr为1000mg/L以上的高浓度工业废水时，接触停留时间一般为10～41h。1.接触氧化法的基本原理是什么？和其他生物膜法一样，生物接触氧化法经过培养和驯化后，在其填料表面可以形成一层生物膜。在溶解氧和有机物等营养成分都充足的情况下，生物膜逐渐增厚。但当生物膜达到一定厚度后，其内部形成厌氧层，在厌氧代谢气体和水流的冲刷作用下，又会造成生物膜的脱落。在生物膜已脱落的填料上，还会重新附着生长新的生物膜。在上向水流和鼓风曝气的作用下，在填料空隙间还存在着一些悬浮生长的微生物。废水中的有机物在接触氧化池内被生物膜微生物和悬浮微生物氧化分解，实现净化废水的目的。生物接触氧化法一般用于处理溶解性BOD5值较高的有机工业废水。表4--15列出了使用接触氧化法处理几种工业废水的运行参数。表4--15接触氧化法处理几种工业废水的运行参数表废水种类涤纶废水合成革废水毛纺废水绢纺废水丝绸印染废水城市污水有机容积负荷/kgCODCr∙m-3∙d-12.381.451.621.473.2CODCr去除率/%75~8090788270有机容积负荷/kgBOD5∙m-3∙d-10.51.01.0~1.8BOD5去除率/%958985~902.接触氧化法的特点是什么？接触氧化法主要特点可归纳如下：⑴生物量大、容积负荷高：接触氧化池内单位容积生物固体含量高于活性污泥法曝气池及生物滤池，一般在10～20g/L之间，因此，具有较高的容积负荷和对冲击负荷较强的适应能力。接触氧化池的容积负荷一般为3～6kgBOD5/(m3∙d)，处理低浓度废水时，废水在池内的停留时间只需要0.5～1.5h。在去除率相同的情况下，接触氧化池的容积负荷比活性污泥法高5倍左右，因而所需处理时间也只有活性污泥法的1/5。⑵无污泥膨胀问题：由于相当一部分微生物固着生长在填料上，生物膜的生长和脱落可以自动保持平衡，因此生物接触氧化法无需设污泥回流系统，也不会出现污泥膨胀现象，运行管理方便。⑶剩余污泥少：因为接触氧化池内单位容积生物固体含量可以维持较高值，即使容积负荷加大，接触氧化池内生物量的变化也不会太大，因此剩余污泥量较少。⑷生物活性高：464 接触氧化池的填料下鼓风曝气，不仅供氧充分，而且对生物膜起到搅动作用，加速了生物膜的更新，使生物膜的活性提高。曝气产生的紊流可以使附着在填料上的生物膜连续、均匀地与废水接触，增强了传质效果，提高了生物代谢速度。⑸动力消耗低：接触氧化池内的填料可以起到切割气泡增加紊动的作用，增大了氧的传递系数，提高了处理效率，同时不需要污泥回流，因此使电耗较低。在同样去除效果的情况下，可以比活性污泥法节省动力30%左右。1.影响接触氧化法正常运行的主要因素有哪些？影响接触氧化法正常运行的主要因素可归纳如下：⑴接触氧化池根据曝气充氧与接触氧化是否同时进行，接触氧化池可分为两大类。两类池型对运行条件有很大差异，第一类曝气区与接触氧化区分开，有利于生物膜的生长但不利于生物膜的脱落更新；第二类曝气区与接触氧化区合并在一起，促使生物膜更新加快，有利于提高生物膜的活性，但曝气装置设在填料层的下面，一旦曝气装置出现问题，检修不便。⑵曝气装置使用曝气装置直接设在填料层下面的接触氧化池，多采用鼓风曝气系统，曝气充氧装置以采用中微孔曝气最佳。中微孔曝气不仅充氧效率较高，而且选择适宜的鼓风机风压后，上升气流在增加了填料层水流紊动性的同时，还可以减少大气泡对填料的冲击力、延长填料的使用寿命。为确保生物膜内微生物保持较高的活性所需的氧量，要保证生物接触氧化池内混合液的溶解氧在2.5～3.5mg/L，接触氧化池出水溶解氧一般不低于1.5mg/L，此值比使用活性污泥法对溶解氧的要求高。为此，接触氧化法处理城市污水时气水比为1:(3～5)，处理一般工业废水时气水比为1:(15～20)，而处理高浓度工业废水时气水比为1:(20～25)。⑶填料接触氧化法所用填料有弹性填料、软性填料、半软性填料等固定式安装填料和悬浮自由式安装填料等多种形式，每一种填料都有各自适用的条件和范围，对污水处理效果的影响也不同。接触氧化池中的填料高度与采用的鼓风机风压有关，一般为3m左右。填料层上部水深约0.5m，填料下面布水区的高度与池型有关，一般在0.5～1.5m之间。⑷进水水质接触氧化法适宜处理含有溶解性有机物的污水，因此最好在接触氧化池前设置初沉池，以去除悬浮物和砂石等无机物，减轻接触氧化池的负荷和减少接触氧化池464 内泥沙的沉积量，进而保证出水水质和延长接触氧化池的运行周期。和其他生物处理法一样，要保证进水有机负荷尽可能稳定，同时pH值、温度、营养成分、有毒物质等参数也要在正常范围之内。⑸有机负荷接触氧化池的进水负荷一般为1.0～3.0kgBOD5/(m3∙d)，进水浓度过高时，可以采用回流部分二沉池出水的方法降低接触氧化池进水浓度。对于可生化性较高的有机污水，如城市污水、食品加工废水、石化废水等，进水负荷一般为1.0～2.0kgBOD5/(m3∙d)，对于可生化性较差的工业废水，如印染废水，进水负荷一般为0.8～1.2kgBOD5/(m3∙d)。1.接触氧化池内曝气的作用有哪些？接触氧化池可采用与曝气池相同的曝气方法，有鼓风曝气、机械曝气和射流曝气等多种形式，其中采用最多的是鼓风曝气。接触氧化池曝气的作用有三个：⑴充氧：生物接触氧化法主要利用好氧微生物完成净化废水的过程，微生物的氧化、合成和内源呼吸都需要氧气。曝气使接触氧化内溶解氧保持在一定水平，为微生物活动提供所必需的氧。⑵搅动：曝气产生的搅动作用使水流在接触氧化池内形成紊流，使污水中的有机污染物与附着于填料上的微生物充分接触，而且紊流程度越大，被处理水与生物膜接触的效率越高，从而提高处理效果。⑶防止填料堵塞：曝气的搅动作用对生物膜具有一定冲刷作用，使填料上衰老的生物膜及时脱落，防止填料堵塞，同时促进生物膜的更新，从而提高生物膜的活性和改善处理效果。2.常见接触氧化池有哪几种形式？根据曝气装置与填料的相对位置，接触氧化池可分为两大类。一种是将曝气装置与填料分别设在不同的隔间内，形成曝气区与接触氧化区两部分，污水预先经过曝气充氧后，再进入填料层与生物膜相接触。这种池型的优点是填料层内水流平稳，有利于生物膜的生长，缺点是冲刷力较小，不利于生物膜的脱落更新，采用蜂窝填料时，容易造成填料孔堵塞。一般适用于BOD5值较低的有机污水的处理或用于污水的深度处理。曝气装置多采用表面机械曝气或鼓风曝气系统，曝气区设在接触氧化池的中心或一侧。464 另一种是将曝气装置直接设在填料层的下面，曝气与接触氧化在同一个池内进行。和前一种池型相比，这种构造可提高池体的利用率，而且上升气流增加了填料层的水流紊动性，促使生物膜更新加快，有利于提高生物膜的活性；缺点是曝气装置设在填料层的下面，检修不便。常用生物接触氧化池的形式是后一种，一般适用于处理BOD5值较高的有机污水。曝气装置多采用鼓风曝气系统图4--32是常见接触氧化池的几种形式。图4--32几种常见接触氧化池形式示意图1.什么是接触氧化池的填料？生物接触氧化池内的填料是微生物的载体，其特性对池内生物固体含量、氧的利用率、水流条件和污水与生物膜的接触情况等起着重要的作用，是影响生物接触氧化法处理效果的关键因素。选择填料时要综合考虑污水的性质、有机负荷、及填料的特性等因素的影响。蜂窝填料寿命较长但比表面积较小且易堵塞，因此适用于处理BOD5值较低、进水有机负荷较小的接触氧化池，蜂窝孔径不要小于25毫米。软性纤维填料优点是重量轻、价格便宜，附着生物膜量大，使用中不会出现堵塞问题，缺点是易结成团块、降低比表面积，使用寿命也较短。因此软性纤维填料适用于处理BOD5值较高、进水有机负荷较大的接触氧化池。2.接触氧化法填料的技术要求有哪些？对接触氧化法使用的填料技术要求有：⑴比表面积大、空隙率大，而且截留悬浮杂质的能力强，对生物膜的附着作用较好；⑵水流阻力小、流态好，有利于生物膜的生长和脱落更新；⑶强度大、化学和生物稳定性较好，经久耐用，不会因溶出有害物质而引起二次污染；⑷与水的密度基本相同，容易固定安装在接触氧化池内（悬浮填料能在曝气条件下在接触氧化池内自由活动）；⑸形状规则、尺寸均一，使填料层各个部分的水流流态相同，避免短流现象，而且运输安装和拆卸维修都很方便。3.常用接触氧化池填料的种类有哪些？各自特点有哪些？接触氧化法所用填料按材质分有弹性填料、软性填料、半软性填料三种，按安装型式分有固定式和悬浮自由式两种。常用玻璃钢弹性蜂窝填料和软性纤维填料的规格分别见表4--16表4--17。表4--16常用蜂窝型玻璃钢填料规格孔径堆积容重壁厚比表面积孔隙率块体规格464 mmkg∙m-3mmm2∙m-3%mm1940~420.220898.4700×500×5~20002531~330.215898.7800×800×2303224~260.213998.91000×500×5~9003623~250.211099.1800×500×200表4--17常用软性纤维填料规格项目规格尺寸纤维束长度/mm80100120140160180纤维束间距/mm304050607080安装间距/mm6080100120140160纤维束量/束∙m-39259390620001157729488单位密度/kg∙m-314~168.5~106~73.5~43~3.52.5~3成膜后密度/kg∙m-326613778584532孔隙率/%>99>99>99>99>99>99理论比表面积（m2∙m-3）1118869544273288427701564⑴弹性填料：弹性填料通常由硬聚氯乙烯塑料或玻璃钢制成波状薄片，在现场再粘合而成蜂窝状，塔式生物滤池大多也采用这种型式填料。蜂窝状弹性填料由薄片做成，空隙率较大，如直径为20mm、管壁厚为0.122mm的填料，空隙率高达98.3%。而且质地较轻、纵向强度大，在使用时堆积高度可达4～5m。蜂窝管壁面光滑无死角，老化的生物膜易于脱落。蜂窝状弹性填料的孔径需要根据废水水质、有机负荷、充氧条件等因素进行选择确定，为防止填料堵塞，一般不用蜂窝状弹性填料处理高浓度有机废水，而且一般不采用扩散、射流或表面曝气方式充氧。⑵软性填料：软性填料通常由尼龙、维纶、腈纶等化学纤维编结成束并用中心绳相连而成，因此又称纤维填料。软性填料比表面积大、不会堵塞、质量轻、运输方便，可用于处理高浓度废水。其缺点是填料的纤维容易与生物膜粘结在一起而产生结球现象，使比表面积减少，影响处理效果。为防止生物膜生长后纤维结成球状，减小填料的比表面积，又有以硬性塑料为支架，其上缚以软性纤维的，成为组合软性填料。新型组合软性填料的纤维束绑扎在圆盘状支架上，支架外形为多孔薄片状圆盘，再用中心绳将带有纤维的圆盘串起来。这种软性填料不会出现结球现象，同时能起到良好的布水、布气作用，接触传质条件较好，氧的利用率较高。⑶半464 软性填料：半软性填料是针对软性填料的缺点而改进开发的填料形式，一般由改性聚乙烯塑料制成薄片状，其外形与组合填料相似，不过将捆绑在其上的纤维束换成了与中心圆盘相连的塑料丝。这种填料既有一定刚性，又有一定柔性，无论在水流还是在气流作用下，都能基本保持原有形状。半软性填料具有较强的重新布水和布气作用，耐腐蚀、不易堵塞、使用寿命较长，对有机物的去除效率较高。⑷悬浮填料：弹性填料、软性填料和半软性填料都是采用框架支撑的方式安装在接触氧化池内，位置是相对固定的，安装麻烦且造价较高。现在，悬浮自由式填料的应用正在逐步推广。悬浮自由式填料有球状、盘状等多种样式，基本材质未变，关键是经过选择配料，将填料的密度核定在一定范围内（略高于要处理污水的密度）。使用时只要将填料按一定体积比（一般填料的堆积体积占池体容积的20%～50%）投入接触氧化池、根据实际磨损情况及时补充即可，省却了固定式填料安装和更换的诸多麻烦。悬浮自由式填料的缺点是对曝气装置要求较高，最好是采用不停水即可更换的曝气管道系统。1.填料的安装形式有哪些？接触氧化池填料一般都需要框架支承的方式的固定安装在池内，常用的安装支架有格栅式、悬挂式和框式三种。⑴格栅支架：蜂窝状填料、立体波纹状填料等弹性填料一般都采用这种安装方式，即在接触氧化池底部设置拼装式格栅，用以支承填料。格栅一般用厚度为4～6mm的扁钢焊接而成，为便于安装、搬动和拆卸，每块格栅单元尺寸为0.5m×1.0m。未挂膜的蜂窝状填料和立体波纹状填料质量较小，在接触氧化池曝气时，在上升气流的推动下，有可能发生填料上浮现象，因此需要在接触氧化的填料上部也设置活动格栅或使用尼龙绳编成网状予以固定，以保证在运行过程中填料不上浮。⑵悬挂支架：安装软性填料、半软性组合填料时常采用悬挂支架，即将填料用绳索固定在接触氧化池上下两层支架上，以形成填料层。用于固定填料的支架可用圆钢、钢管或塑料管焊接而成平行栅条状，栅条距离或栅孔尺寸必须与填料的安装尺寸相吻合。为了避免绑扎在支架的绳索受激烈搅动气流的影响而断裂，一般不宜采用有棱角等尖锐断面的材料作为栅条。⑶框式支架：钢制支架虽然具有加工简单方便的优点，但质量大且容易被氧化腐蚀，为此可以使用全塑可提升框式支架，用以填装软性填料和半软性组合填料。全塑可提升框式支架用聚氯乙烯管和聚氯乙烯板组合而成。这种支架的产品质量为12～15kg/m3，具有质量轻、耐腐蚀、容易提升、安装维修简便、拉伸强度和压缩强度都较大等优点，缺点是投资较大。2.接触氧化法运行和管理应该注意哪些问题？464 接触氧化法运行和管理⑴接触氧化法填料完全淹没在水中，因此启动时生物膜的培养方式和活性污泥法基本相同，可间歇培养也可直接培养，对于工业废水，在利用生活污水培养成生物膜后，还要进行驯化。⑵当处理工业废水时，如果污水缺乏足够的氮、磷等营养成分，要及时分析化验进出水的氮、磷等营养成分含量，根据具体情况间断或连续向水中投加适量的营养盐。⑶定时进行生物膜的镜检，观察接触氧化池内、尤其是生物膜中特征微生物的种类和数量，一旦发现异常要及时调整运行参数。⑷尽量减少进水中的悬浮杂物，以防其中尺寸较大的杂物堵塞填料的过水通道。避免进水负荷长期超过设计值造成生物膜异常生长，进而堵塞填料的过水通道。一旦发生堵塞现象，可采取提高曝气强度、以增强接触氧化池内水流紊动性的方法，或采用出水回流、以提高接触氧化池内水流速度的方法，加强对生物膜的冲刷作用，恢复填料的原有效果。1.什么是生物流化床？生物流化床是生物膜法废水处理构筑物的一种，其特点是采用密度大于1的细小惰性颗粒如石英砂、陶粒、焦炭、活性炭等为载体，使微生物附着生长于载体表面形成生物膜，废水自下而上流动，载体在水流的作用下处于流化状态，载体上的生物膜能与水充分接触。为保证微生物活动所需的氧，可以预先对废水充氧，也可以在流化床内充氧。由于流化床内生物固体浓度很高，溶解氧与有机物的传质效率也很高，因此生物流化床是一种高效的生物处理设施。但生物流化床能耗较大，运行管理要求较高，主要应用于小水量的高浓度工业废水的处理，不适用于大水量的处理场合。生物流化床中颗粒载体的流态化，是由于向上的水流回水流与气流联合作用而形成的，因此流化床底部的布水装置是流化床的关键，除此之外，流化床反应器的组成部分还包括载体、充氧装置和脱膜装置等。载体是流化床的核心，其表面要结实粗糙耐磨损，不与废水中的物质起反应，而且要对微生物没有毒害作用。流化床内生物固体浓度的大小与投加的载体数量有直接关系，投加的载体量越多，生物固体总量也就越多，但同时具备较大的动力才能使载体流态化。按照使载体流化的动力来源不同，生物流化床一般可分为以水流为动力的两相流化床和以气流为动力的三相流化床两大类。2.生物流化床的特点有哪些？464 生物流化床是生物膜法的一种，在原理上是通过生物膜发挥有机物的作用，具有耐冲击负荷的特点；但从反应器上看，又不同于生物转盘、生物滤池等生物膜法。在生物流化床中，生物膜随同载体颗粒一起在混合液中呈悬浮状态，因此同时又具有悬浮生长活性污泥法均匀接触条件所形成的高效率特点。因此，生物流化床在微生物浓度、传质条件和生化反应速率等方面具有明显的优势。与传统的好氧生物处理及其他生物膜法相比，好氧生物流化床的优点很多。生物固体浓度可达40～50g/L，床内水力停留时间可大大缩短，泥龄较长，剩余污泥量较少，可以承受的有机容积负荷相应提高到7～8kgCODCr/(m3∙d)以上，占地面积较小，使基建费用相应下降。流化床反应器内呈流化状态，避免了活性污泥法中经常出现的污泥膨胀问题和其他生物膜法运行中经常发生的污泥堵塞现象。生物固体浓度较高这一特点，也使得流化床能适应不同浓度范围的废水，能抵抗较大的冲击负荷。当流化床在厌氧条件下进行时，就变成了厌氧流化床（AnaerobicFluidigedbed）。一般来说，在中温发酵条件下厌氧流化床的有机负荷率可达10～40kgCODCr/(m3∙d)。厌氧流化床需要密封并设沼气收集设施，有时还需要一个单独的预酸化反应器。厌氧生物处理1.什么是厌氧生物处理？厌氧生物处理是在厌氧条件下，由多种微生物共同作用，利用厌氧微生物将污水或污泥中的有机物分解并生成甲烷和二氧化碳等最终产物的过程。在不充氧的条件下，厌氧细菌和兼性（好氧兼厌氧）细菌降解有机污染物，又称厌氧消化或发酵，分解的产物主要是沼气和少量污泥。厌氧生物处理适用于处理高浓度有机污水和好氧生物处理后的污泥，基本方法可以分为活性污泥法和生物膜法两大类。厌氧活性污泥法有厌氧消化池、厌氧接触消化、厌氧污泥床等，厌氧生物膜法有厌氧生物滤池、厌氧流化床和厌氧生物转盘等。厌氧生物处理法耐冲击负荷能力很高，处理水的稳定性好；装置密封可防止臭味和疾病的传播；处理过程中不需要供氧，所需营养物质也较少，剩余污泥的产量少，还能回收沼气能源。但厌氧微生物的培养驯化时间较长，消化过程一般比好氧分解所需要的时间也长，对有机物分解不彻底，一般不能一步满足排放标准，还需进行后处理。厌氧处理工艺最初主要用于市政污水处理场剩余污泥的消化。市政污水处理场的典型处理工艺是在曝气池中用6h左右的水力停留时间去除464 废水中易于生物降解的溶解性和胶体污染物，与此同时，废水中大约50%的易于生物降解的BOD5转化为微生物细胞，外形即表现为好氧生物处理系统的活性污泥。在二沉池进行泥水分离后的剩余污泥是难以生物降解的物质，一般需要10～20天的时间在厌氧反应器内进行消化稳定处理。1.厌氧生物处理的三个阶段是怎样的？目前的理论研究认为，能对厌氧生物处理过程较为全面和准确描述的是三阶段理论，即厌氧消化过程分为水解发酵阶段、产乙酸产氢阶段、产甲烷阶段三部分。水解发酵阶段和产乙酸产氢阶段又可合称为酸性发酵阶段。在这个阶段，污水中的复杂有机物，在酸性腐化菌或产酸菌的作用下，分解成简单的有机物，如有机酸、醇类等，以及CO2、NH3和H2S等无机物。由于有机酸的积累，污水的pH值下降到6以下。此后，由于有机酸和含氮化合物的分解，产生碳酸盐和氨等使酸性减退，pH值回升到6.6～6.8左右。产甲烷阶段又称碱性发酵阶段。在这个阶段，酸性发酵阶段的代谢产物在甲烷菌作用下，进一步分解成污泥气，其主要成分是甲烷CH4、CO2及少量的NH3、H2和H2S等。由于有机酸的迅速分解，pH值上升到6.8～8.0左右。2.什么是分步厌氧生物处理？传统的厌氧生物处理产酸过程和产甲烷过程都在一个反应器内进行，分步厌氧生物处理则是将产酸过程和产甲烷过程分开，通常需要在两个反应器内分别进行。分步法充分体现了厌氧生物处理过程的实际要求：⑴产酸和产甲烷两个过程的的最佳pH范围具有明显的差异：产酸过程最佳pH范围是4～6.5，而对于其后的产甲烷过程的最佳pH范围是6.5～8.2。⑵参与产酸和产甲烷两个过程的微生物所需要的固体停留时间SRT有明显的差异：产酸过程要求的SRT为2h～2d，而产甲烷过程为防止甲烷菌流失而要求SRT超过7d～15d。⑶将产酸和产甲烷两个过程分开后，产酸过程可以在较短的时间内完成，即便因VFA积累导致pH值较低，但由于VFA是甲烷菌的养料，所以不需要对pH值进一步调整，出水pH值仍可保持中性。⑷对废水进行预酸化处理，可以避免丝状菌的过度繁殖，有利于在产甲烷阶段颗粒污泥的形成。因此分步法可以使每一过程都保持在各自的最佳条件下，结果可以使厌氧处理的总体效果实现最好。3.水解酸化法的优点是什么？464 水解、酸化是厌氧生物处理的前两个阶段，合称为产酸阶段，分步厌氧生物处理就是将产酸与产甲烷分开进行的工艺。在实际应用中，也可以借鉴这种技术的特点，充分发挥产酸阶段的优势。将经过产酸处理即水解酸化后的废水再进入好氧生物处理，取得一些特殊的效果。对现有好氧生物处理系统的运行方式进行适当改造，将曝气池的前段改变为水解酸化池，就可以利用和发挥水解酸化的特点。水解酸化法的优点有：⑴池体不需要密闭，也不需要三相分离器，运行管理方便简单。⑵大分子有机物经水解酸化后，生成小分子有机物，可生化性较好，即水解酸化可以改变原污水的可生化性，从而减少反应时间和处理能耗。⑶水解酸化属于厌氧处理的前期，没有达到厌氧发酵的最终阶段，因而出水中也就没有厌氧发酵所产生的难闻气味，改善了污水处理厂的环境。⑷水解酸化反应所需时间较短，因此所需构筑物体积很小，一般与初沉池相当，可节约基建投资。⑸水解酸化对固体有机物的降解效果较好，而且产生的剩余污泥很少，实现了污泥、污水一次处理，具有消化池的部分功能。1.与好氧生物处理相比，厌氧生物处理的优点体现在哪些方面？⑴典型工业废水厌氧处理工艺的污泥负荷（F/M）为0.5～1.0kgBOD5/(kgMLVSS∙d)，是好氧工艺污泥负荷0.1～0.5kgBOD5/(kgMLVSS∙d)的两倍多。在厌氧处理系统中，由于没有氧的转移过程，MLVSS可以达到好氧工艺的5～10倍之多。厌氧生物处理有机容积负荷为5～10kgBOD5/（m3∙d），而好氧生物处理有机容积负荷只有0.5～1.0kgBOD5/（m3∙d），两者相差可达10倍之多。⑵与好氧生物处理相比，厌氧生物处理的有机负荷是好氧工艺的5～10倍，而合成的生物量仅为好氧工艺的5%～20%，即剩余污泥产量要少得多。好氧法每去除1kgCODCr产生0.25～0.6kg污泥，而厌氧法每去除1kgCODCr产生0.02～0.18kg污泥，且浓缩性和脱水性较好，同时厌氧处理过程可以杀死废水和污泥中的一部分寄生虫卵，即剩余污泥的卫生学指标和化学指标都比好氧法稳定，因而厌氧污泥的处理和处置简单，可以减少污泥处置和处理的费用。⑶464 厌氧微生物对营养物质的需要量较少，仅为好氧工艺的5%～20%，因而处理氮磷缺乏的工业废水时所需投加的营养盐量就很少。而且厌氧微生物的活性比好氧微生物要好维持得多，可以保持数月甚至数年无严重衰退，在停运一段时间后能迅速启动，因此厌氧反应器可以间歇运行，适于处理季节性排放的废水。⑷好氧微生物处理每去除1kgCODCr因为曝气要耗电0.5～1kWh，而厌氧生物处理就没有曝气带来的能耗，且处理含有表面活性剂的废水时不会产生泡沫等问题，不仅如此，每去除1kgCODCr的同时，产生折合能量超过12000kJ的甲烷气。⑸好氧处理的曝气过程可以将废水中的挥发性有机物吹脱出来而产生大气污染，厌氧处理不存在这一问题，同时可以降解好氧工艺无法降解的物质，减少氯化烃类等有毒高分子有机物的毒性。⑹厌氧处理的反应是由多种不同性质、不同功能的微生物协同发挥作用的连续微生物过程，远比好氧生物处理中的微生物过程复杂。因此厌氧生物处理可以对好氧微生物处理法不能降解的一些有机物进行全部或部分的降解。1.与厌氧生物处理相比，好氧生物处理处理负荷较低的原因是什么？与厌氧生物处理相比，好氧生物处理曝气池中的生物体浓度一般较低，这就限制了处理负荷的提高。好氧生物处理负荷较低的原因主要以下几点：⑴氧传递速率限制了好氧处理效率。好氧处理过程中，不仅需要使废水中的有机物与好氧微生物接触，更需要使溶解氧与好氧微生物接触，因此需要剧烈的曝气实现充氧，而厌氧生物处理只需要简单的搅拌使废水中的有机物与厌氧微生物接触即可。充氧过程不仅能耗高，而且氧的传递速度也较慢。⑵受二次沉淀池低固体通量的限制，反应器内的MLVSS数量也受到限制。二沉池是好氧处理过程的关键环节之一，往往也是最薄弱的环节。当活性污泥沉降性能较差时，不仅使出水因悬浮物含量加大而水质变差，还会造成回流污泥浓度下降，降低曝气池内混合液的生物量。露天设置的二沉池一般都采用重力沉淀的方式，风力搅动、局部出现厌氧现象产生气泡等，都不利于活性污泥在二沉池的浓缩。⑶为了使空气中的氧转移到水中，好氧曝气池需要输入高能量，由此形成的高紊流和剪切力阻碍了污泥絮体的形成，从而减少了负荷率。2.厌氧生物处理的缺点有哪些？如果废水温度低、浓度小，或者碱度不足，使用厌氧生物处理就显得不是十分合理。如果要求出水BOD5值必须很低，厌氧生物处理有时就不如好氧技术效果好。厌氧生物处理可能存在的缺点如下：⑴464 厌氧微生物增殖缓慢，为增加反应器内生物量所需的时间较长，因而厌氧反应器启动时间和水力停留时间都比好氧法长；⑵一般情况下出水水质不能直接达到符合排放标准的要求，需要进一步处理，因此在厌氧反应器后需要串联配置好氧处理过程；⑶待处理废水浓度低或碳氮比较低时会形成碱度不足，需要补充和投加碱源；⑷废水浓度低产生的甲烷的热量不足以将水温加热到厌氧生物处理的最佳温度时，需要用外热源加热；⑸厌氧处理过程中产生的以甲烷气体为主的沼气是一种易燃易爆气体，厌氧反应器内必须按防爆设计；⑹氯化脂肪族化合物等有毒物质对甲烷菌的毒性比好氧异养菌大，对于有毒废水性质了解不足或操作不当可能导致反应器运行条件的恶化；⑺对温度要求严格，废水温度低时对处理效果的影响很大，管理操作比较复杂；⑻废水含有SO42-时会产生硫化氢和难闻的气味，而且部分H2S转移到沼气中会引起管道及发电机和锅炉的腐蚀，同时硫酸盐和亚硫酸盐还原消耗了有机物，从而减少了有机物降解所应该产生的甲烷量；⑼无硝化作用，如果要维持较高的生物活性，要求NH4+浓度在40～70mg/L。1.厌氧生物处理的主要特点有哪些？厌氧消化过程的主要特点是：⑴能耗较低：因为厌氧生物处理不仅不需供氧，还能产生具有较高热值的甲烷气。⑵污泥产量低：因为厌氧微生物的增殖速率比好氧微生物低得多，好氧生物处理系统每处理1kgCODCr产生的污泥量为250～600g，而厌氧生物处理系统每处理1kgCODCr产生的污泥量只有20～180g。⑶可对好氧生物处理系统不能降解的一些大分子有机物进行彻底降解或部分降解。⑷厌氧微生物对温度、pH等环境因素的变化更为敏感，运行管理好厌氧生物处理系统的难度较大。2.为确定某种工业废水是否适用厌氧生物处理应考虑哪些因素？在确定某种工业废水能否使用厌氧生物技术处理时，必须认真考虑以下问题：⑴废水中有多大比例的CODCr浓度可以转化为甲烷？转化速度有多快？⑵出水水质的具体要求是什么？⑶464 废水中是否含有有毒物质？如果废水中含有有毒物质，厌氧微生物可以被驯化吗？如果能被驯化，这些有毒物质能被降解吗？⑷厌氧反应所需要的最佳温度是多少？⑸厌氧处理这种废水过程中会产生多少硫化物？⑹废水的碱度是多少？⑺转化单位重量的CODCr厌氧微生物的净增殖即厌氧污泥净产量是多少？⑻厌氧微生物的固定化采用什么方式？⑼如果采用UASB工艺，能形成颗粒污泥吗？⑽对N、P和S等营养物质的需要量是多少？是否需要补充微量金属？1.当处理含有毒物质的废水时，如何驯化厌氧微生物？一般来说，厌氧微生物可以适应多种工业废水的多种形式的毒性，甚至可以生物降解某些有毒物质。许多有毒物质，包括甲醛、丙烯酸盐、三氯甲烷、三氯乙烯、四氯化碳和氰化物等都可使用厌氧微生物降解，而且在厌氧处理过程中还除去了毒性，这一能降解有毒物质的特性是厌氧处理工艺在工业废水处理领域应用日益广泛的原因之一。厌氧微生物对许多有毒物质进行驯化都是可以实现的，一般的做法是使微生物在正式处理高浓度有毒废水之前，先与低浓度的同种废水接触。驯化时一定要在最有利条件下进行，而且要保证反应器中有毒物质的浓度明显低于进水中的浓度。2.厌氧生物反应器内出现中间代谢产物积累的原因有哪些？如何解决？⑴水力负荷过大：水力负荷过大会使消化时间变短，降低了有机物反应器内的停留时间，使甲烷菌的活动能力下降。⑵有机负荷过大：进水有机负荷突然加大，使产酸速度超过甲烷菌对VFA的利用速度，形成VFA的积累，反应器内pH值降低。解决的办法可以采用加大回流量和减少进水水量、降低进水水力负荷的方法。⑶搅拌效果不好：搅拌系统出现故障，未能及时排除而导致搅拌效果不佳，会使局部VFA积累。⑷温度波动大：温度波动太大，可降低甲烷菌分解VFA的速率，导致VFA积累。温度波动如果是由进水量突然加大所致，就应当控制进水量；如果是因为加热控制不当所致，则应加强加热力度。⑸464 进水中含有有毒物质：甲烷菌中毒后，分解VFA的速率下降，使VFA含量增加。遇到这样的情况首先要明确造成甲烷菌中毒的原因，如果是重金属类中毒，可加入硫化钠降低其浓度；如果是硫化物浓度高引起的中毒，可加入铁盐降低S2-浓度。但这些都是补救措施，应当以控制进水质量为根本，从源头加以解决。1.厌氧生物反应器内出现泡沫、化学沉淀等不良现象的原因是什么？厌氧池中有时会产生大量泡沫，泡沫呈半液半固状，严重时可充满气相空间并带入沼气管道，导致沼气系统的运行困难。产生泡沫的主要原因是厌氧系统运行不稳定，因为泡沫主要是由于CO2产量太大形成的，当反应器内温度波动或负荷发生突变等情况发生时，均可导致系统运行的不稳定和CO2的产量增加，进而导致泡沫的产生。如果将运行不稳定因素及时排除，泡沫现象一般也会随之消失。在厌氧污泥培养初期，由于CO2产量大而甲烷产量少，也会出现泡沫，随着甲烷菌的培养成熟，CO2产量减少，泡沫一般也会逐渐消失。进水中含有蛋白质是产生泡沫的一个原因，而微生物本身新陈代谢过程中产生的一些中间产物也会降低水的表面张力而生成气泡。厌氧生物处理过程中大量产气会产生类似于好氧处理的曝气作用而形成气泡问题，负荷突然升高所带来的产气量突然增加也可能出现泡沫问题。碳酸钙（CaCO3）沉淀：处理废水钙含量高或利用石灰补充碱度，都会增加产生碳酸钙沉淀的可能性。高浓度的碳酸氢盐和磷酸盐都有利于钙的沉淀。鸟粪石（MgNH4PO4）沉淀：进水中含有较高浓度的溶解性正磷酸盐、氨氮和镁离子时，就会生成鸟粪石沉淀。厌氧处理系统鸟粪石沉淀主要在管道弯头、水泵入口和二沉池进出口等处出现。2.为什么说厌氧生物处理过程并不比好氧生物处理“慢”？从传统污水处理场的运行情况看，与好氧生物处理容易生物降解物质相比，处理剩余活性污泥的厌氧处理构筑物内水力停留时间（HRT）要长一些。这从表面上看，或从直观现象讲，厌氧过程要比好氧过程“慢得多”。但如果从两种工艺处理的物质来看，却不是这样。因为传统污水处理场的好氧生物处理过程处理的是容易生物降解物质，而厌氧生物处理过程处理的是难以生物降解的生物污泥。如果把两种工艺处理对象交换一下，利用厌氧生物处理容易生物降解的胶体或溶解性有机污染物质，其水力停留时间HRT也是只需要几个小时；而利用好氧生物消化处理难以生物降解的生物污泥，其水力停留时间HRT也要长达10～20天。由此可见，所谓“慢”往往在于处理对象而不在于处理工艺的类型。除了厌氧产甲烷需要较长的启动时间外，其实两种处理工艺所需要的实际时间是没有太大区别的。464 1.厌氧生物处理与好氧生物处理在运行控制上有什么不同？好氧生物处理由于去除率高，一般都作为最终处理，因此运行管理以保障出水达标为目的。运行管理中关键是确保充足的供氧和污泥性能良好，并通过加强水质调节和对高浓度废水进行稀释保证好氧处理系统进水水质水量的稳定。好氧生物处理对容积氧的要求较高，但对温度、pH值的适应范围较宽。好氧生物处理一般污泥产量较大，为防止污泥老化，需要及时排除剩余污泥。厌氧生物处理适合处理高浓度废水，对高浓度废水几乎不需要稀释，由于出水BOD5值偏高（虽然去除率有时很高），因此，厌氧生物处理一般作为预处理，运行控制以稳定运行和对有机污染物、氮和磷的有效去除为目的。厌氧生物处理对温度、pH值、无氧环境要求较高，是运行控制的关键，出水回流有益于保持出水pH值和足够的碱度。产气量和出水pH值变化是厌氧生物处理最关键的控制因素。另外，厌氧生物处理产泥量较低，对营养物的需求比好氧法低，对冲击负荷适应能力较强。2.厌氧生物处理的影响因素有哪些？厌氧生物处理的主要影响因素可以归纳如下：⑴温度厌氧消化过程存在两个不同的最佳温度范围，一个是55oC左右，一个是35oC左右。通常所称高温厌氧消化和低温厌氧消化即对应这两个最佳温度范围。当温度略微偏离这个最佳温度范围时，厌氧消化速率就会明显降低。⑵pH值厌氧消化最佳pH值范围为6.8～7.2，在pH值小于6.5或大于8.2的环境中，厌氧微生物的活动会受到严重抑制，尤以低pH值的影响为甚。因为微生物反应可以明显地改变进水的pH值，所以调整进水的pH值时要综合考虑各种因素。比如进水中的有机物分解产生的CO2和短链脂肪酸会降低反应器内的pH值，而蛋白质类有机物降解产生的铵离子和肥皂类有机物降解产生的钠盐形成的碱度会提高反应器内的pH值。⑶有机负荷由于厌氧生物处理几乎对污水中的所有有机物都有分解作用，因此讨论厌氧生物处理时，一般都以CODCr来分析研究，而不象好氧生物处理那样必须以BOD5为依据。厌氧处理的有机负荷通常以容积负荷和一定的CODCr去除率来表示，厌氧生物处理系统的容积负荷是好氧系统的10倍以上，可以高达5～10kgCODCr/(m3∙464 d)表示。厌氧处理的程度与有机负荷有关，一般是有机负荷越高，处理程度越低。由于产酸阶段的反应速率比产甲烷阶段的反应速率要高得多，有机负荷过高，有可能使挥发性脂肪酸等中间产物的生成与消耗不平衡，形成酸的积累，进而导致pH值下降、影响厌氧微生物正常功能的发挥，甚至导致整个厌氧消化系统的无法正常运转。但随着厌氧反应器内污泥浓度的增加，有可能在保持较低污泥负荷的条件下得到较高的容积负荷。⑷营养物质厌氧微生物对氮、磷等营养物质的要求比好氧微生物要低，一般认为，厌氧法中碳氮磷的比值控制在CODCr:N:P=200～300:5:1即可。硫化氢也是甲烷菌的必须营养物质，甲烷菌对硫化氢的最佳需要量为11.5mg/L。但为了保证厌氧微生物的增殖和正常生理活动，在有足够碳源的情况下，还要根据具体情况，补充某些必需的特殊营养元素，如除氮、磷、硫等外，有时还要补充铁、镍、锌、钴、钼等可提高某些系统酶活性的微量元素。甲烷菌对硫化物和磷有专性需要，而铁、镍、锌、钴、钼等对甲烷菌有激活作用。⑸氧化还原电位厌氧微生物必须在含氧量极低甚至绝对无氧的环境下才能生存，例如产甲烷细菌只有在绝对的厌氧环境下才能进行正常的生理活动。氧化还原电位可以表示水中的含氧浓度，而且检验方法也比较简单。研究表明，非甲烷厌氧微生物可以在氧化还原电位小于+100mV的环境下生存，而适合产甲烷菌活动的氧化还原电位要低于-150mV，在培养甲烷菌的初期，氧化还原电位要不高于-330mV。⑹碱度厌氧生物处理的中间产物是VFA，H2S、CO2等最终产物也可能会使反应器内pH值下降而影响处理效果。而废水的碳酸氢盐所形成的碱度对pH值的变化有缓冲作用，如果碱度不足，就需要投加碳酸氢钠和石灰等碱剂来保证反应器内的碱度适中。⑺有毒物质重金属在很低的浓度条件下就会影响厌氧消化速率，硫化物、氨氮、氯代有机物及某些人工合成有机物的含量超过一定值后，也会对厌氧微生物产生不同程度的抑制，使厌氧消化过程受到影响甚至破坏。另外，厌氧发酵过程的产物和中间产物（如挥发性有机酸、氢离子浓度等）也会对厌氧发酵过程本身产生抑制作用。⑻水力停留时间464 水力停留时间对于厌氧工艺的影响主要是通过上升流速来表现出来的。一方面，较高的水流速度可以提高污水系统内进水区的扰动性，从而增加生物污泥与进水有机物之间的接触，提高有机物的去除率。另一方面，为了维持系统中能拥有足够多的污泥，上升流速又不能超过一定限值。1.水力停留时间对厌氧生物处理的影响体现在哪些方面？要同时保证厌氧生物处理的水力停留时间HRT和固体停留时间SRT。HRT与待处理的废水中的有机污染物性质有关，简单的低分子有机物要求的HRT较短，复杂的大分子有机物要求的HRT较长。厌氧生物处理工艺的SRT都比较长，以保证反应器内有足够的生物量。水力负荷过大导致水力停留时间过短，可能造成反应器内的生物体流失。因此，试图在水力停留时间较短的情况下，利用悬浮生长工艺如UASB处理低浓度废水往往行不通。要想经济地利用厌氧技术处理低浓度废水，必须提高SRT与HRT的比值，即设法增加反应器内的生物量。水力停留时间对于厌氧工艺的影响主要是通过上升流速来表现出来的。一方面，较高的水流速度可以提高污水系统内进水区的扰动性，从而增加生物污泥与进水有机物之间的接触，提高有机物的去除率。在采用传统的UASB法处理废水时，为形成颗粒污泥，厌氧反应器内的上升流速一般不低于0.5m/h。另一方面，为了维持系统中能拥有足够多的污泥，上升流速又不能超过一定限值，否则厌氧反应器的高度就会过高。特别是处理低浓度废水的厌氧处理，水力停留时间是比有机负荷更为重要的工艺控制条件。2.有机负荷对厌氧生物处理的影响体现在哪些方面？⑴厌氧生物反应器的有机负荷通常指的是容积负荷，其直接影响处理效率和产气量。在一定范围内，随着有机负荷的提高，产气量增加，但有机负荷的提高必然导致停留时间的缩短，即进水有机物分解率将下降，从而又会使单位质量进水有机物的产气量减少。⑵厌氧处理系统的正常运转取决于产酸和产甲烷速率的相对平衡，有机负荷过高，则产酸率有可能大于产甲烷的用酸率，从而造成挥发酸VFA的积累使pH值迅速下降，阻碍产甲烷阶段的正常进行。严重时导致产甲烷作用的停顿，整个系统陷于瘫痪状态，调整恢复起来非常困难。⑶如果有机负荷的提高是由进水量增加而产生的，过高的水力负荷还有可能使厌氧处理系统的污泥的流失率大于其增长率，进而影响系统的处理效率。⑷如果进水有机负荷过低，虽然产气率和有机物的去除率可以提高，但设备的利用率低，投资和运行费用升高。464 1.厌氧生物需要哪些营养？与好氧过程相比，由于厌氧过程大大减少了生物体的合成量，所以除氮以外对其他营养元素的需要都成比例地减少了。除了对N和P两种元素的需要外，一些含硫化合物（如硫酸盐等）及某些金属元素对甲烷菌的激活作用也是不容忽视的。尽管甲烷菌对含硫化合物和磷有特殊需要，但在反应器内这两种元素维持非常低的浓度即可满足其需要，但一般说来，氮的浓度必须保持在40～70mg/L的范围内才能维持甲烷菌的活性。所有微生物都离不开微量金属元素，但厌氧生物处理中的微量金属含量却能带来明显的运行问题。铁、钴、镍和锌是最常报道有激活作用的微量金属元素，甚至有报道称钨、锰、钼、硒及硼等元素对甲烷菌代谢具有激活作用。甲烷是由不同种类的甲烷菌产生的，而每一种甲烷菌都有自己独特的对环境和微量金属元素的需要。实际运行结果表明，就微量金属而言，缺少某一种就有可能严重影响整个生物处理过程。微量金属不能解决厌氧处理运行中的所有问题，但微量金属的存在是厌氧处理运行的前提和条件，许多使用厌氧生物处理工业废水不能达到预期效果，其原因就有可能是系统中缺少某种或某几种微量金属，在实际运行中补充投加微量金属是必须考虑的调整手段之一。2.营养物质对厌氧生物处理的影响体现在哪些方面？厌氧微生物的生长繁殖需要摄取一定比例的C、N、P及其他微量元素，但由于厌氧微生物对碳素养分的利用率比好氧微生物低，一般认为，厌氧法中碳氮磷的比值控制在CODCr:N:P=200～300:5:1即可。还要根据具体情况，补充某些必需的特殊营养元素，比如硫化物、铁、镍、锌、钴、钼等。在厌氧处理时提供氮源，除了满足合成菌体所需之外，还有利于提高反应器的缓冲能力。如果氮源不足，即碳氮比太高，不仅导致厌氧菌增殖缓慢，而且使消化液的缓冲能力降低，引起pH值下降。相反，如果氮源过剩，碳氮比太低、氮不能被充分利用，将导致系统中氨的积累，引起pH值上升；如果pH值上升到8以上，就会抑制产甲烷菌的生长繁殖，使消化效率降低。3.为什么氧化还原电位可以指示厌氧的程度？产甲烷菌对氧和氧化剂非常敏感，严格的厌氧环境是其繁殖的最基本条件。判断厌氧反应器内的厌氧程度，可以用其中氧的浓度来表示，而水中氧的浓度可以通过氧化还原电位来表达。例如氧化还原电位为-330mV时，相当于2.36×1056464 L水中含有1mol氧。在兼氧性条件下，水的氧化还原电位在+100mV～-100mV之间。在不产甲烷的水解、酸化阶段，可以不要求严格的厌氧，只要处于兼氧条件即可满足要求。而在产甲烷阶段的氧化还原电位就一般不能高于-330mV，极限值是-200mV。如果是常温消化或中温消化，氧化还原电位必须控制在-300mV～-350mV；如果是高温消化，氧化还原电位必须控制在-560mV～-600mV。1.氧化还原电位对厌氧生物处理的影响体现在哪些方面？无氧环境是严格厌氧的产甲烷菌生长繁殖的最基本条件之一。产甲烷菌不象好氧菌那样具有过氧化氢酶，因而对氧和氧化剂非常敏感。水中的含氧浓度可以用氧化还原电位来间接表示。在厌氧消化过程中，非产甲烷阶段可以在兼氧条件下进行，氧化还原电位为+100mV～-100mV，而在产甲烷阶段的氧化还原电位临界值为-200mV，中温消化或常温消化的氧化还原电位必须控制在-300mV～-350mV，高温消化的氧化还原电位必须控制在-560mV～-600mV。混合液中的氧含量是影响厌氧反应器中氧化还原电位的重要因素，但不是唯一因素，挥发性有机酸浓度的高低、pH值的升降及铵离子浓度的增减等因素都会引起混合液氧化还原电位的变化。如pH值低，相应的氧化还原电位就高，pH高，相应的氧化还原电位就低。2.pH值对厌氧生物处理的影响体现在哪些方面？厌氧微生物对其活动范围内的pH值有一定要求，产酸菌对pH值的适应范围较广，一般在4.5～8.0之间都能维持较高的活性。而甲烷菌对pH值较为敏感，适应范围较窄，在6.6～7.4之间较为适宜，最佳pH值为7.0～7.2。因此，在厌氧处理过程中，尤其是产酸和产甲烷在一个构筑物内进行时，通常要保持反应器内的pH值在6.5～7.2之间，最好保持在6.8～7.2的范围内。进水pH值条件失常首先表现在使产甲烷作用受到抑制，即使在产酸过程中形成的有机酸不能被正常代谢降解，从而使整个消化过程各个阶段的协调平衡丧失。如果pH值持续下降到5以下不仅对产甲烷菌形成毒害，对产酸菌的活动也产生抑制，进而可以使整个厌氧消化过程停滞。这样一来，即使将pH值调整恢复到7左右，厌氧处理系统的处理能力也很难在短时间内恢复。但如果因为进水水质变化或加碱量过大等原因，pH值在短时间内升高超过8，一般只要恢复中性，产甲烷菌就能很快恢复活性，整个厌氧处理系统也能恢复正常。所以厌氧处理装置适宜在中性或弱碱性的条件下运行。464 厌氧处理要求的最佳pH值指的是反应器内混合液的pH值，而不是进水的pH值，因为生物化学过程和稀释作用可以迅速改变进水的pH值。反应器出水的pH值一般等于或接近反应器内部的pH值。含有大量溶解性碳水化合物的废水进入厌氧反应器后，会因产生乙酸而引起pH值的迅速降低，而经过酸化的废水进入反应器后，pH值将会上升。含有大量蛋白质或氨基酸的废水，由于氨的形成，pH值可能会略有上升。因此，对不同特性的废水，可控制不同的进水pH值，可能低于或高于反应器所要求的pH值。在厌氧处理过程中，pH值的升降除了受进水pH值的影响外，还取决于有机物代谢过程中某些产物的增减。比如厌氧处理中间产物有机酸的增加会使pH值下降，而含氮有机物的分解产物氨含量的增加会使pH值升高。因此，厌氧反应器内的pH值除了与进水pH值有关外，还受到其中挥发酸浓度、碱度、CO2浓度、氨氮含量等因素的影响。由于反应器内存在碱度，pH值往往难以判断厌氧中间产物的积累程度，一旦系统中碱度的缓冲能力不能抵挡挥发酸的积累而引起pH值下降时，再采取补救措施往往是已错过了时机，这也是厌氧处理系统运行中，除了测定pH值外，还要检测挥发酸VFA浓度和碱度的原因所在。1.为什么厌氧生物反应器要经常投加碱源？厌氧生物处理的中间产物是VFA，而VFA是产甲烷菌能利用的底物。VFA的积累和H2S、CO2等厌氧最终产物都可能会使反应器内pH值下降。当产酸过程比产甲烷占有较大优势时，如果废水没有足够的缓冲能力，整个反应系统将出现酸化现象。酸化菌对低pH值的耐受力远大于产甲烷菌，在pH值<5时仍可以相当活跃。这就意味着即使产甲烷过程已经被低pH值所抑制时，产酸过程仍然在继续。对于缓冲能力小的厌氧处理系统，pH值的持续下降会进一步引起产甲烷菌活力的降低，进而又导致pH值的继续降低，最终使厌氧过程失效。为防止pH值剧烈变化对处理效果产生不利影响，废水必须具有一定对pH值变化的缓冲能力。废水的碳酸氢盐所形成的碱度对pH值的变化有缓冲作用，但由于废水中的碱度一般是固定的，而VFA可能会因操作条件的变化出现较大的波动，因此，VFA浓度的增加不可避免地引起废水碱度的下降。为防止反应器内局部酸的大量积累，除了进行必要的混合搅拌外，还需要投加碳酸氢钠和石灰等碱剂来保证反应器内的碱度适中。2.维持厌氧生物反应器内有足够碱度的措施有哪些？⑴投加碱源：增大系统缓冲能力的碱源可以使用碳酸氢钠和石灰等。碳酸氢钠可以在不干扰微生物敏感的理化平衡的情况下平稳地将pH值调节到理想状态。如果投加石灰，就要注意石灰吸收混合液中的CO2后可能使系统气相压力降低的问题；在pH值﹥464 6.3时，石灰还能与重碳酸盐碱度生成不溶性的碳酸钙，使反应器内出现结垢、结壳现象。⑵提高回流比：正常厌氧消化处理设施的出水中含有一定的碱度，将出水回流可以有效补充反应器内的碱度。从运行经验看，厌氧反应器出水回流是厌氧反应正常运行的关键条件之一，回流比有时可以高达300%。1.什么是VFA和ALK？VFA与ALK的比值有什么意义？VFA表示的是厌氧处理系统内的挥发性有机酸的含量，ALK则表示的是厌氧处理系统内的碱度。厌氧消化系统正常运行时，ALK一般在1000～5000mg/L(以CaCO3计)之间，典型值在2500～3500mg/L之间，VFA一般在50～2500mg/L之间，必须维持碱度和挥发性有机酸浓度之间的平衡，使消化液pH值保持在6.5～7.5的范围内。只要碱度与挥发性有机酸浓度能保持平衡，当碱度超过4000mg/L时，即使VFA超过1200mg/L，系统也能正常运行。而碱度与酸度能保持平衡的主要标志就是VFA与ALK的比值保持在一定的范围内。VFA/ALK反应了厌氧处理系统内中间代谢产物的积累程度，正常运行的厌氧处理装置的VFA/ALK一般在0.3以下，如果VFA/ALK突然升高，往往表明中间代谢产物不能被产甲烷菌及时分解利用，即系统已出现异常，需要采取措施进行解决。如果VFA/ALK刚刚超过0.3，在一定时间内，还不至于导致pH值下降，还有时间分析造成VFA/ALK升高的原因和进行控制。如果VFA/ALK超过0.5，沼气中的CO2含量开始升高，如果不及时采取措施予以控制，会很快导致pH值下降，使甲烷菌的活动受到抑制。此时应加入部分碱源，增加反应器内的碱度使pH值回升，为寻找确切的原因并采取控制措施提供时间。如果VFA/ALK超过0.8，厌氧反应器内pH值开始下降，沼气中甲烷的含量往往只用42%～45%，沼气已不能燃烧。这时候必须向反应器内大量投入碱源，控制住pH值的下降并使之回升，如果pH值持续下降到5以下，甲烷菌将全部失去活性，需要重新培养厌氧污泥。2.为什么VFA是反映厌氧生物反应器效果的重要指标？VFA表示的厌氧处理系统内的挥发性有机酸的含量，而挥发性有机酸是厌氧生物处理系统的中间产物。厌氧生物处理系统实现对废水中或污泥中有机物的有效处理，最终是通过产甲烷过程来实现的，而产甲烷菌所能利用的有机物就是挥发性有机酸VFA。如果厌氧生物反应器的运转正常，那么其中的VFA含量就会维持在一个相对稳定的范围内。464 VFA过低会使甲烷能利用的物料减少，厌氧反应器对有机物的分解程度较低；而VFA过高超过甲烷菌所能利用的数量，又会造成VFA的过度积累，进而使反应器内的pH下降，影响甲烷菌正常功能的发挥。同时甲烷菌因各种原因受到损害后，也会降低对VFA的利用率，反过来造成VFA的积累，形成恶性循环。因此所有的厌氧反应器都应把VFA作为一个控制指标来分析化验和及时掌握。1.有毒物质对厌氧生物处理的影响体现在哪些方面？厌氧系统中的各个环节出现的各种有毒物质会对处理过程产生不同程度的影响，这些物质包括有毒有机物、重金属和一些无机离子等，它们有的是进水中所含有的成分，有的是厌氧菌的代谢产物。厌氧处理系统能够承受有毒物质的最高容许浓度与厌氧处理工艺方法、厌氧污泥驯化程度、废水特性、操作控制条件等多种因素有关。⑴对有机物来说，带有醛基、双键、氯取代基及苯环等结构，往往对厌氧微生物有抑制作用。比如五氯苯酚和纤维素类衍生物，能抑制产乙酸和产甲烷细菌的活动。但经过培养和驯化，厌氧微生物对有毒有机物可以有较强的适应能力，甚至可以将其作为自身活动的营养物质加以消化和利用。⑵系统中的微量金属元素是厌氧处理的基本条件之一，同时过量的重金属又是反应器失效的最普遍和最主要的因素。重金属通过与微生物酶中的巯基、氨基、羧基等相结合使酶失活，或者通过金属氢氧化物的凝聚作用使酶沉淀。⑶氨是厌氧处理过程的营养剂和缓冲剂，但浓度过高时也会对厌氧微生物产生抑制作用。氨氮对厌氧处理系统的影响通过使铵离子浓度升高和pH值上升两个方面而产生的，主要影响产甲烷阶段，一般氨氮产生的抑制作用可逆。氨氮浓度在1500～3000mg/L时，pH值大于7时能产生抑制作用，而浓度超过3000mg/L时，则不论pH值高低如何，氨氮都会对厌氧微生物具有毒性。⑷硫化物是厌氧微生物的必须营养元素之一，但过量的硫化物会对厌氧处理过程产生强烈的抑制作用。反应器内过高的可溶性硫化物会对细菌的细胞功能产生直接抑制作用，使甲烷菌的种群和数量减少。反应器内的硫酸盐等含硫化合物在还原为硫化物时，会与产甲烷菌争夺从有机物脱下来的氢，影响甲烷菌的正常代谢活动。2.为什么厌氧生物处理比好氧生物处理对低温更加敏感？464 厌氧过程比好氧过程对温度变化，尤其是对低温更加敏感的原因，是因为将乙酸转化为甲烷的的甲烷菌比产乙酸菌对温度更加敏感。低温时挥发酸浓度增加，就是因为产酸菌的代谢速率受温度的影响比甲烷菌受到的影响小。低温时VFA浓度的迅速增加可能会使VFA在系统中累积，最终超过系统的缓冲能力，导致pH值的急剧下降，从而严重影响厌氧工艺的正常运行和最大处理能力的发挥。有研究表明，当好氧温度为20oC、厌氧温度为35oC时，生物体与100mg/L的基质接触，代谢速率分别为最大速率的80%和60%，而当好氧温度为10oC、厌氧温度为25oC时，生物体与100mg/L的基质接触，代谢速率分别为最大速率的30%和5%，而其主要原因是在低温条件下，产酸菌产生挥发酸快于甲烷菌将挥发酸转化为甲烷而使厌氧共同体的代谢失去了平衡。1.温度对厌氧生物处理的影响体现在哪些方面？温度对厌氧微生物系统的影响可以表现在如下几个方面：控制代谢速率、电离平衡（如氨等）、有机基质及脂肪的溶解性和铁等微量元素对厌氧菌的激活性。产甲烷菌可以在4～100oC的温度内发生作用，而从经济性考虑，厌氧反应一般在30～37oC的中温条件下运行最合适。但有时也可以考虑在较低温度和较长的停留时间下运行的可行性，较低的温度和较长的停留时间下要求有更多的微生物量。如果做不到就需要加热，当处理低浓度废水时，由于自身产生的甲烷热量不足而需要外加热源时，就不可取了。一般来说，温度提高，有机物的去除率和产气量都会提高，通常高温消化比中温消化的沼气产量约提高一倍。温度的高低不仅影响沼气的产量，而且影响沼气中甲烷的含量和厌氧污泥的性能。温度的急剧变化和上下波动不利于厌氧处理的正常进行，当短时间内温度升降超过5oC，沼气产量会明显下降，甚至停止产气。因此厌氧生物处理系统在运行中的温度变化幅度一般不要超过2～3oC。但与其他影响因素不同的是，温度的短时性突然变化或波动一般不会使厌氧处理系统遭受根本性的破坏，温度一经恢复到原来的水平，处理效果和产气量就能随之恢复，不过温度波动持续的时间较长时，恢复所需时间也较长。2.什么清况下应当选择高温厌氧生物处理法？高温消化的反应速率约为中温消化的1.5～1.9倍，产气率也高，但沼气中甲烷所占的比例却比中温消化低。当处理含有病原菌和寄生虫卵的废水或污泥时，采用高温消化可以取得较理想的卫生效果。另外，采用高温消化需要消耗大量的能量，当消化本身产生的沼气所产生的热量不足以加热废水至高温消化温度时，往往不宜采用高温消化，尤其是处理废水的量较大时，更要考虑加热废水是否经济。理论上讲，如果厌氧处理产生的甲烷全部燃烧，而且假定向废水中的传热效率是100%，那么每1000mgCODCr/L所转化的甲烷可使废水温度升高3.3oC，即厌氧处理高浓度有机464 废水时所产生的甲烷燃烧后可以将废水加热到高于其原来的温度。照此计算，如果待处理的工业废水温度超过40oC、CODCr值超过5000mg/L，就可以考虑采用高温厌氧生物处理法。如果原废水本身温度较低、CODCr值也不高，采用高温厌氧生物处理法必须补充很多外加能量时，从经济上是不划算的。另外，采用高温厌氧生物处理法时，必须考虑处理出水的去向问题。采用高温厌氧生物处理时的出水水质很难达标排放（即使达标，如此高的水温直接排入水体也是不合法的），通常作为二级生物处理的预处理，即需要进入曝气池等好氧生物处理构筑物。如果经过高温厌氧处理的水量在好氧处理系统进水中的比例过大，有可能导致好氧处理系统水温过高，而温度一旦超过40oC，对好氧处理系统的影响将是致命的，这时候必须增加对高温厌氧处理出水的降温措施，增加废水处理的能耗。因此，在决定是否采用高温厌氧生物处理法时，必须综合考虑整个废水处理系统的经济性。1.厌氧生物反应器沼气的产率偏低的原因有哪些？为什么？⑴进水CODCr的构成发生变化：对于不同质的底物，去除1gCODCr的产气量是有差异的。就厌氧分解等量CODCr的不同有机物而言，脂类物质的产气量最多其中甲烷量也高；蛋白质所产生的沼气数量虽少，但甲烷含量高；碳水化合物所产生的沼气量少，而且甲烷含量也较低。通常所称的理论产气率是以碳水化合物厌氧分解计算，每去除1gCODCr可以产生0.35标准升甲烷或0.7标准升沼气。沼气产量偏低，有可能是废水中脂类物质的含量在CODCr中的比例下降造成的。⑵进水CODCr浓度下降：废水中CODCr浓度越低，单位有机物的甲烷产率越低，主要原因是甲烷溶于水中的量不同所致。比如当进水CODCr为2000mg/L时，去除1kgCODCr所产生的甲烷有21L溶在了水中，而当进水CODCr为1000mg/L时，去除1kgCODCr所产生的甲烷缺有42L溶在了水中。因此，厌氧处理高浓度废水时的产气率能接近理论值，而进水有机物浓度变低时产气率会低于理论值。⑶沼气中的甲烷比例较大：沼气中的甲烷含量越高，其在水中的溶解量越多，进而导致沼气的实际产量降低。比如在20oC时，假设不考虑其他溶质的影响，当沼气中甲烷的含量为80%时，甲烷在水中的溶解度是18.9mg/L，而当甲烷含量为50%时，甲烷在水中的溶解度只有11.8mg/L⑷生物相的影响：464 如果厌氧处理反应器内硫酸盐还原菌及反硝化细菌数量较多，就会和甲烷菌争夺碳源，进而导致产气率下降。因此废水中硫酸盐含量越大，沼气产率下降越多。⑸去除的CODCr用于合成细菌细胞的比例过大：对于去除等量CODCr的不同有机物，厌氧消化时用于细菌细胞合成的比例存在一定的差异，因而沼气产率也会存在差异。去除的CODCr中用于合成细菌细胞的比例越大，则分解用于产生甲烷的比例将越小，即甲烷的产量越低，从而沼气的产率就会变小。一般情况下，这种影响较小，不会超过10%。⑹运行条件发生变化：对于同种废水，沼气产率下降往往意味着实际运行的工艺条件发生了不利的变化。比如pH调节不利使pH值偏离了最佳范围，保温不好或加热措施失效使反应器内温度降低太多。1.厌氧生物处理反应器启动时的注意事项有哪些？⑴厌氧生物处理反应器在投入运行之前，必须进行充水试验和气密性试验。充水试验要求无漏水现象，气密性试验要求池内加压到350mm水柱，稳定15min后压力降小于10mm水柱。而且在进行厌氧污泥的培养和驯化之前，最好使用氮气吹扫。⑵厌氧活性污泥最好从处理同类污水的正在运行的厌氧处理构筑物中取得，也可取自江河湖泊沼泽底部、市政下水道及污水集积处等处于厌氧环境下的淤泥，甚至还可以使用好氧活性污泥法的剩余污泥进行转性培养，但这样做需要的时间要更长一些。⑶厌氧生物处理反应器因为微生物增殖缓慢，一般需要的启动时间较长，如果能接种大量的厌氧污泥，可以缩短启动时间。一般接种污泥的数量要达到反应器容积的10%～90%，具体值根据接种污泥的来源情况而定。接种量越大，启动时间越短，如果接种污泥中含有大量的甲烷菌，效果会更好。⑷采用中温消化或高温消化时，加热升温的速度越慢越好，一定不能超过1oC/h。同时对含碳水化合物较多、缺乏碱性缓冲物质的废水时，需要补充投加一部分碱源，并严格控制反应器内的pH值在6.8～7.8之间。⑸启动时的初始有机负荷与厌氧处理方法、待处理废水性质、温度等工艺条件及接种污泥的性质等有关，一般从较低的负荷开始，再逐步增加负荷完成启动过程。例如UASB启动时，初始有机负荷一般为0.1～0.2kgCODCr/(kgMLSS∙d)，当CODCr去除率达到80%或出水中挥发性有机酸VFA的浓度低于1000mg/L后，再按原有负荷50%的递增幅度增加负荷。如果出水中VFA浓度较高，则不宜提高负荷，甚至要酌情降低负荷。⑹464 厌氧反应器的出水以一定的回流比返回反应器，可以回收部分流失的污泥及出水中的缓冲性物质、平衡反应器中水的pH值。一般附着型的反应装置因填料具有一定的拦截作用，可以不用回流出水；而悬浮生长型反应装置启动时因污泥易于流失，可适当出水回流。⑺对于悬浮型厌氧反应装置，可以投加粉末无烟煤、微小砂砾、粉末活性炭或絮凝剂，促进污泥的颗粒化。⑻启动初期水力负荷过高可能造成污泥的大量流失，水力负荷过低又不利于厌氧污泥的筛选。一般在启动初期选用较低的水力负荷，经过数周后再缓慢平稳地递增。1.厌氧污泥培养成熟后的特征有哪些？培养结束后，成熟的污泥呈深灰到黑色，有焦油气味但无硫化氢臭味，pH值在7.0～7.5之间，污泥容易脱水和干化。对进水的处理效果高，产气量大，沼气中甲烷成分高。培养成熟的厌氧消化污泥的基本指标和参数见表4—16。表4—16成熟厌氧消化污泥的基本参数项目允许范围最佳范围pH值6.4～7.86.5～7.5氧化还原电位ORP/mV-490～-550-520～-530挥发性有机酸VFA/(mg/L，以乙酸计)50～250050～500碱度ALK/(mg/L，以CaCO3计)1000～50001500～3000VFA/ALK0.1～0.50.1～0.3沼气中CH4含量（体积比）/%>55>60沼气中CO2含量（体积比）/%<40<352.厌氧生物处理的运行管理应该注意哪些问题？厌氧生物处理设施的运行管理应该注意的问题可以归纳如下：⑴当被处理污水浓度较高（CODCr值大于5000mg/L）时，可以采取出水回流的运行方式，回流比根据具体情况确定，一般在50%～200%之间。有效的回流，不仅可以降低进水浓度，还可以增大进水量，保证处理设施内的水流分布均匀，避免出现短流现象。回流还可以防止进水浓度和厌氧反应器内pH值的剧烈波动，使厌氧反应平稳进行，也就是说可以减少厌氧反应对碱度的需求量，降低运行费用。厌氧反应是产能过程，出水温度高于进水，因此冬季气温低时，回流还有利于保证反应器内的温度恒定，尽可能使厌氧微生物在其最适宜温度下活动。⑵厌氧消化过程存在两个最佳温度范围，但除了个别工业废水温度有可能接近最佳高温点、可直接进行高温消化外，绝大部分高温厌氧消化装置都需要加热设施，其能耗自然会很高。即便是中温消化，因一般的工业废水温度难以达到35o464 C，仍是需要加热（尤其在冬季）。因此，为节约加温所需能量，大部分厌氧消化装置都在常温下运行。这一方面要注意保温（包括采取加大回流量等措施），尽可能防止反应器热量散失，另一方面要充分发挥反应器内污泥浓度较大的特点，尽可能提高反应器内污泥浓度，减弱温度对厌氧反应的影响。一般情况下，温度降低，厌氧消化装置处理效率会下降，而温度突然大幅度下降，影响会更大。因此，要设法保证进水温度基本稳定。⑶沼气要及时有效地排出。厌氧消化过程必定伴随着沼气的产生，沼气对污泥可以起到搅动拌和作用，促进污水与污泥的混合接触，这是其有利的一面。同时，沼气的存在也会起到类似浮选的作用，沼气向上溢出时将部分污泥带到液面，导致浮渣的产生和出水中悬浮物含量增加及水质变差。因此，要设置气体挡板和集气罩，将沼气从厌氧消化装置内引出，在出水堰附近留有足够的沉淀区，以保证出水水质。⑷污泥负荷要适当。为保持厌氧消化过程三个阶段的平衡，使挥发性脂肪酸等中间产物的生成与消耗平衡，防止酸积累导致pH值下降，进水有机负荷不宜过高，一般不要超过0.5kgCODCr/(kgMLSS∙d)。可以通过提高反应器内污泥浓度，在保持相对较低的污泥负荷条件下，获得较高的容积负荷。一般来说，厌氧消化装置的容积负荷都在5kgCODCr/(m3∙d)以上，甚至高达50kgCODCr/(m3∙d)，这比好氧处理装置要高得多。⑸要充分创造厌氧环境。无氧是厌氧微生物正常活动的前提，甲烷菌则必须在绝对的厌氧环境下才能高效率发挥作用。在污水提升进入厌氧消化装置、出水回流等环节都要尽可能避免与空气的接触，尽可能减少与空气接触的机会。如水流过程中尽量不要出现跌水、搅动等现象，调节池、回流池等要加盖封闭，污水提升不要使用气提泵。厌氧反应构筑物最好经过气密试验，确保严密无渗漏。1.厌氧生物反应器处理废水时的常规检测项目有哪些？厌氧生物反应器处理废水时的常规检测项目见表4—17。表4—17厌氧生物反应器常规检测项目项目单位取样位置或分析种类监测频次水量、泥量m3/h进水、出水、排泥、回流水、回流污泥管路上利用在线流量计随时检测记录气量m3/h沼气排出管道上利用在线流量计随时检测记录CODCrmg/L进水、出水每天一次pH值进水、出水、回流水利用在线pH计随时检测记录VFAmg/L进水、出水、回流水每天一次碱度mg/L进水、出水、回流水每天一次SSmg/L出水每天一次NH3-Nmg/L进水、出水、回流水每天一次TKNmg/L进水、出水、回流水每天一次TPmg/L出水每天一次MLSSmg/L进水、出水、排泥、回流污泥每天一次464 MLVSSmg/L进水、出水、排泥、回流污泥每天一次大肠菌群个/mL排泥每周一次蛔虫卵排泥每周一次沼气成分分析测定沼气中CH4、CO2、H2S三种气体含量每天一次温度oC进水、出水、回流水、反应器内利用在线温度计随时检测记录压力Pa进水、反应器内利用在线压力表随时检测记录通过以上分析数据还要计算有机物分解率、分解单位重量有机物的产气量和有机物投配容积负荷等。同时要记录每个工作周期的操作顺序及每一操作的历时等设施的运行状态参数。1.厌氧生物反应器可以使用的控制指标有哪些？为什么？为了及时调整和控制厌氧反应器的运行状况，必须及时准确地掌握厌氧反应器内的反应进行情况。因此，除了对厌氧反应器进出水的常规水质指标进行化验检测外，还要加强影响厌氧反应器正常运行的控制指标。⑴氧化还原电位：利用测定氧化还原电位的方法判定厌氧反应器内的多个氧化还原组分系统是否平衡状态，虽然这种方法可靠性较差，但由于氧化还原电位测定简单，和其他监测指标结合起来应用，也有一定的指导意义。⑵丙酸盐和乙酸盐浓度比：如果厌氧反应器有机负荷超过正常范围，在其他运行参数发生变化之前，丙酸盐和乙酸盐浓度之比会立即升高。因此可以将丙酸盐和乙酸盐浓度之比作为厌氧反应器超负荷引起运行异常的灵敏而可靠的警示指标。⑶挥发性酸VFA：挥发性酸的异常升高是厌氧反应器中产甲烷菌代谢受到抑制的最有效指标，⑷苯乙酸：苯乙酸是降解芳香组氨基酸和木质素等大分子有机物产生的中间产物，当处理含有这类污染物的废水时，厌氧处理出水中苯乙酸含量是比挥发性酸更为敏感的反映厌氧反应器运行状态的指标。⑸甲硫醇：甲硫醇气味独特（吃了天门冬20min之后排出的尿液所呈现的特殊气味），即使含量很低，人们也能凭嗅觉感觉出来。甲硫醇含量突然增加（气味突然出现或加大）往往表明进水中氯代烃类有毒物质含量突然增加。⑹一氧化碳CO：CO的产生与甲烷的产生密切相关，CO难溶于水，可以实现在线监测。气相中CO的含量和液相中乙酸盐的浓度有良好的相关性，CO的含量变化与重金属和由有机毒性所引起的抑制作用也有关系。2.厌氧生物反应器的种类有哪些？464 厌氧生物反应器建立在保留回收厌氧微生物并顺利产气的基础上，根据保留回收厌氧微生物方法的不同，厌氧生物反应器可分为厌氧生物悬浮生长型和附着生长型、水流方向为升流式和降流式、出水回流型和直排型、出水进行泥水分离型和直排型等多种形式。图4—33所示是厌氧生物反应器各种构型的图解说明。图4—33厌氧生物反应器各种构型示意图1.厌氧生物反应器内部为什么要进行防腐处理？厌氧池内的腐蚀现象很严重，既有电化学腐蚀也有生物腐蚀。电化学腐蚀主要是厌氧消化过程中产生的H2S在液相形成氢硫酸导致的腐蚀，尤其是在气液交界处的腐蚀最严重。生物腐蚀常常被人忽视，而实际生物腐蚀程度和带来的问题都很严重，因为用于提高气密性和水密性的一些防渗防水材料，有的是有机组分，在长期与厌氧微生物接触的过程中，有可能被分解掉而失去防水和防渗的作用。2.厌氧生物反应器维持高效率的基本条件是什么？⑴适宜的pH值：为使厌氧顺利进行，反应器中的pH值必须在6.5～8.2之间。⑵充足的常规营养：虽然由于生物合成量的减少，厌氧过程对N、P、S等常规营养也减少了，但一般来说，反应器内氮的浓度必须在40～70mg/L范围内才能满足需要，而磷和硫化物维持较低的浓度即可满足需要。甲烷菌对硫化物和磷有专性需要，必须在反应器内保证其含量，有时需要向进水中投加磷肥和硫酸盐。⑶必要的微量专性营养元素：大多数工业废水，包括食品工业废水及发酵工业废水都不能达到使厌氧处理为最佳状况所需要的营养平衡，其原因主要就是缺乏某种或某几种微量专性营养元素。据报道，对甲烷菌有激活作用的专性营养元素有铁、钴、镍、锌、锰、钼、铜甚至硒、硼等很多种，缺少其中一种就可能严重影响整个生物处理过程。⑷合适的温度：厌氧反应一般在30～37oC的中温条件下运行。但产甲烷作用可以在4～100oC的温度内发生，有时也可以在较低温度和较长的停留时间下运行。⑸对毒性适应能力：在有利的条件下已实现厌氧微生物对有毒物质适应的驯化。⑹464 充足的代谢时间：要同时保证厌氧生物处理的水力停留时间HRT和固体停留时间SRT。HRT与待处理的废水中的有机污染物性质有关，简单的低分子有机物要求的HRT较短，复杂的大分子有机物要求的HRT较长。厌氧生物处理工艺的SRT都比较长，以保证反应器内有足够的生物量。⑺适量的碳源：来自进水中的有机物能满足异养型甲烷菌用于生物合成所需要的碳源，同时反应器内的溶解性CO2能满足自养型甲烷菌所需要的碳源。⑻污染物向微生物的传质良好：进水中的有机污染物能与反应器内微生物密切接触并能有足够的接触时间。厌氧生物反应器内的颗粒污泥在流化状态下传质能力较好，但生物量过多积累或使用厌氧生物膜法时生物膜过厚都可能产生传质问题，要定期排出剩余生物污泥或提高回流比减少部分传质阻力。⑼足够的电子受体：进水中的有机污染物--即可生物降解的CODCr能作为厌氧微生物保持活性提供能量的电子供体。⑽足够的电子供体：厌氧生物处理系统中拥有足够量的CO2或硫酸盐作为甲烷菌生物反应的电子受体，CO2还原生成CH4，硫酸盐还原生成H2S。1.为什么污泥沉淀回流对厌氧处理的影响比好氧处理要大？重力沉淀池往往是好氧活性污泥法处理系统中的最薄弱环节，但由于好氧微生物增殖较快，正常运行时剩余污泥量较大。因此，利用重力沉淀池可以持续有效地维持好氧生物处理系统的正常运转，即使沉淀效果略差，一般也不会因污泥流失对处理系统造成致命的威胁。而厌氧处理过程中微生物合成速率低，沉降性能较差，所以根据好氧处理经验设计的用于厌氧系统的重力沉淀池一般都不能取得较好的沉降浓缩效果。有报道称，当运行不正常时，一些使用标准重力沉淀池的厌氧系统出水中，SS会上升到500mg/L甚至1000mg/L。一般情况下，好氧系统的沉淀池运转不正常只影响出水水质，轻易不会毁掉整个系统。而厌氧处理系统则不然，由于厌氧微生物增殖缓慢，增长量往往不如沉淀池的流失量，因此厌氧系统的沉淀池运转不正常很有可能威胁到系统本身的稳定性。在启动阶段和厌氧反应器内发生污泥上翻时，一定要引起高度重视，设法保留住生物量。尤其是启动阶段，如果污泥流失过多会导致启动失败，需要重新开始，由于厌氧启动所需时间很长，会带来一系列的问题。为了保证厌氧处理系统的污泥有效地沉淀回流，在反应器内的重力沉淀装置可以增加斜管、斜板等设施提高厌氧微生物的沉淀回流量；在反应器外的泥水分离装置，除了上述加强措施外，还可以采用浮选、过滤等技术代替重力沉淀池。2.厌氧处理日常管理中的注意事项有哪些？464 厌氧处理系统启动后，其操作与管理主要是通过对产气量、气体成分、池内碱度、pH值、有机物去除率等进行检测与监督，调节和控制好各项工艺条件，保持厌氧消化作用的平衡性，使系统稳定地运行。⑴与好氧活性污泥法相比，厌氧系统对工艺条件及环境因素的变化，反映更加敏感。因此，对厌氧系统的运行控制提出了更高的要求，必须根据分析检测结果随时对运行进行调整。⑵定期对厌氧池进行清砂和清渣。池底积砂太多，一方面会造成排砂困难，另一方面还会缩小有效池容，影响处理效果。一般来说，连续运行5年以后应当进行清砂。池上部液面如果积聚浮渣太多，会阻碍沼气自液相向气相的转移。如果运行时间不长，积砂积渣量就很多，就应当检查沉砂池和格栅除污的效果，加强对预处理的工艺控制和维护管理。平时利用放空管定期排砂，可以有效地防止砂在厌氧处理池内的积累。⑶定期维护搅拌系统。沼气搅拌立管常有被污泥及污物堵塞的现象，可以将其他立管关闭，大气量冲洗被堵塞的立管。机械搅拌桨常有被纤维状长条污物缠绕的问题，可以使用将机械搅拌桨反转的方法甩掉缠绕的污物。另外，要经常检查搅拌轴穿过池顶板处的气密性。⑷定期检查维护加热系统。蒸汽加热立管也常有被污泥和污物堵塞现象，可加大蒸汽量的方法吹开。当采用池外热水循环加热时，如果泥水热交换器发生堵塞，可拆开清洗或用加大水量的方法冲洗。⑸预防结垢。如果管道内结垢，将增大管道阻力；如果热交换器结垢，则降低热交换器效率。在管道上设置活动清洗口，经常用高压水清洗管道，可有效防止垢的增厚。当结垢严重时，则只有用酸清洗。⑹厌氧池运行一段时间后，应当进行彻底的检维修，即停止运行，对池体和管道等辅助设施进行全面的防腐防渗检查与处理。根据腐蚀程度，对所有金属构件进行防腐处理，对池壁进行防渗处理。重新投运时，必须和新池投运时一样，进行满水试验和气密性试验。⑺消化系统内的许多管路和阀门为间歇运行，因而冬季要注意采取防冻和保温措施。如果保温效果差，冬季加热的能量消耗就多。因此要经常检查池体和加热管道的保温是否完好，如果保温效果较差，热损失很大，应当更换保温材料，重新保温。⑻注意防止泡沫的产生。泡沫会阻碍沼气向气相的正常转移，影响产气量和系统的正常运行。要根据泡沫产生的原因找到相应的解决对策，及时予以调整。464 ⑼注意沼气可能带来的防爆问题和使操作管理人员中毒窒息问题。1.什么是厌氧消化池？其应用范围有哪些？普通厌氧消化池又称传统消化池或常规消化池，多用于大型污水处理场的脱水剩余污泥的厌氧处理，也可用以处理高浓度有机工业废水、悬浮固体含量较高和颗粒较大的有机废水、含难降解有机物的工业废水，厌氧发酵反应与固液分离在同一个池内进行，结构较为简单。普通厌氧消化池的工艺流程如图4—34所示。图4—34普通厌氧消化池工艺流程图废水或污泥定期或连续进入消化池中，消化后的污泥和上清液分别从消化池底部和上部排出，所产生的沼气从顶部排出。普通厌氧消化池的池体高度一般为池径的1/2，池底呈圆锥形，以利排泥；池顶盖为半球形，以利收集沼气。为了使进泥或进水与厌氧污泥充分接触并使所产沼气及时逸出通常还设有搅拌装置，进行中温或高温消化时，还需要对消化液或进水进泥进行加热。普通消化池中温消化的容积负荷一般为2～3kgCODCr/(m3∙d)，高温消化的容积负荷一般为5～6kgCODCr/(m3∙d)。搅拌使消化池内的污泥不能得到浓缩，消化液泥水分离效果较差。为了取得较好的泥水分离效果，可以再串联一个消化池，形成两级消化。第一级安装搅拌和加热设备，主要起到分解有机物的作用，第二级不设搅拌和加热设备，其作用主要是使消化液泥水分离，同时起到浓缩和贮存消化污泥的作用。当采用两级消化时，第一级消化池和第二级消化池的停留时间的比值可采用1:1～4:1，以使用2:1的最为常见。2.厌氧消化池的缺点是什么？普通消化池的体积较大，负荷较低，其根本原因在于固体停留时间等于水力停留时间。为保证厌氧微生物在厌氧反应器内得以生长繁殖，污泥龄应该是甲烷菌世代时间的2～3倍，因此，普通消化池在中温条件下的停留时间为20～30d，如果消化池内不进行搅拌和加热，停留时间甚至长达30～90d。缺点是没有对厌氧消化污泥进行浓缩和回流的设施，反应器内厌氧微生物容易流失而使厌氧处理效果下降。3.废水厌氧消化和污泥厌氧消化的区别有哪些？464 使用厌氧工艺处理废水尤其是工业废水时，最大的问题就是废水水质的不稳定性。工业废水的排放与工业生产工艺的调整、和各种运行工况有极大关系，水质和水量往往会出现非常大的波动。虽然工业废水处理场通常都设置容积很大的均质调节池和事故池及自动投加酸碱的中和设施，但还是不能完全消除水质波动对厌氧生物处理系统的不利影响。除此之外，工业废水的成分相对单一，其中氮、磷等营养物质和各种微量元素往往不能满足厌氧微生物的需要，而废水中的重金属、有毒有机物等对厌氧微生物有害的物质不仅经常存在，而且波动很大，经常会影响厌氧消化工艺的正常运行。污泥厌氧消化处理的对象是活性污泥，一般不存在毒性问题，而且其中的碳、氮、磷等营养物质一般是均衡的，能够适应厌氧微生物生长繁殖的需要，各种不同类型的微量元素也比较齐全，通常污泥中的各种成分不会影响厌氧生物处理过程的正常进行。在消化污泥的培养阶段，处理剩余污泥厌氧消化污泥的培养相对简单，不必像处理高浓度工业废水那样必须要加入营养物质和一些微量元素。污泥厌氧处理设施运行时通常只要控制温度、产气、搅拌、进泥、排泥等几个环节即可，而在废水的厌氧消化处理过程中，不仅要控制上述指标，更重要的是控制进水的pH值、CODCr浓度、重金属、有毒有机物等成分是否超标，还要及时控制和掌握各种营养成分的比例是否均衡等。1.什么是厌氧接触法？其特点有哪些？为了克服普通消化池不能按需要保留或补充厌氧活性污泥的缺点，在消化池后设沉淀池，将沉淀污泥回流到消化池，这样就形成了厌氧接触氧化法。厌氧接触氧化法使污泥不流失、出水水质稳定，可提高消化池内的污泥浓度，缩短污水在消化池内的水力停留时间，从而提高厌氧反应的有机容积负荷和处理效率。其工艺流程见图4--35。图4--35厌氧接触氧化法工艺流程厌氧接触法的特点是：⑴由于设置了专门的污泥截留设施，能够回流污泥，通过污泥回流，使厌氧接触法的固体停留时间较长。可保持消化池内10～15g/L的较高污泥浓度，提高了耐冲击能力，使系统运行比较稳定；⑵容积负荷大大超过普通消化池，中温消化时一般为2～10kgCODCr/(m3∙d)，水力停留时间比普通消化池大大缩短，比如常温下普通消化池的水力停留时间为20～30天，而接触法小于10天；⑶不存在堵塞问题，可以处理悬浮固体含量较高或颗粒较大的污泥或废水；464 ⑷混合液经沉淀后，出水水质好，但需要配置沉淀池、污泥回流和脱气等设备，流程较复杂；⑸厌氧接触法的最大问题是混合液难于在普通沉淀池中进行固液分离，需要设置专门的脱气设施；1.提高厌氧消化污泥沉淀效果的措施有哪些？消化池排出的混合液在普通沉淀池进行泥水固液分离时，由于混有大量的微小沼气泡容易引起污泥上浮，另外，混合液中的污泥仍具有产生甲烷的能力，因此在沉淀过程中会继续产气，从而妨碍污泥颗粒的沉降和压缩。为了提高混合液在沉淀池中的固液分离效果，常用的方法有以下几种：⑴真空脱气：将从消化池排出的混合液进入真空度为-5kPa的真空脱气器，将污泥絮体上的沼气泡除去，改善混合液的沉淀性能。⑵急冷脱气：将从消化池排出的混合液进行急速冷却，比如将35oC的中温消化液冷却到15～25oC，可以防止污泥继续产气，使厌氧污泥有效地沉淀分离。⑶混凝沉淀：向混合液中投加絮凝剂，使细小的厌氧污泥凝聚成大颗粒，在沉淀池中容易沉淀下去，提高固液分离效果。⑷过滤分离：用过滤器代替沉淀池，提高固液分离效果。⑸降低沉淀负荷：为保证沉淀池分离效果，厌氧消化液的沉淀池表面水力负荷要比一般废水沉淀池小一些，一般不大于1m3/(m2∙h)，混合液在沉淀池内的停留时间比一般废水沉淀时间要长一些，一般不小于4h。2.什么是升流式厌氧污泥反应器UASB？升流式厌氧污泥反应器的英文是UpflowAnaerobicSludgeBlanket，间写为UASB，其基本特征是在反应器的上部设置气、固、液三相分离器，下部为污泥悬浮层区和污泥床区。污水从底部流入，向上升流至顶部流出，混合液在沉淀区进行固、液分离，污泥可自行回流到污泥床区，使污泥床区保持很高的污泥浓度。从构造和功能上划分，UASB反应器主要由进水配水系统、反应区（污泥床区和污泥悬浮层区）、沉淀区、三相分离器、集气排气系统、排泥系统及出水系统和浮渣清除系统组成（见图4--36）。图4--36UASB反应器构造示意图464 反应区中污泥床高度约为反应区总高度的1/3，但其污泥量约占全部污泥量的2/3以上。污泥床的污泥量大，有机物浓度高，因此，80%的有机物去除率是在污泥床内实现的。虽然污泥悬浮层去除的有机物量不大，但其高度对产气量、混合程度和系统稳定性至关重要。UASB池型有圆形、方形、矩形等多种形式，小型装置常为圆柱形，底部呈锥形或圆弧形，大型装置为便于设置三相分离器，则一般为矩形，总高度一般为3～8m，其中污泥床1～2m，污泥悬浮层2～4m。当废水流量较小而有机物浓度较高时，需要的沉淀区面积小，沉淀区的面积及池形可与反应区相同。当废水流量大而有机物浓度较低时，需要的沉淀区面积大，为使反应区的过流面积不至于过大，可加大沉淀区面积，即使UASB反应器上部直径大于下部直径。1.升流式厌氧污泥反应器的基本原理是什么？UASB反应器内没有载体，是一种悬浮型生长型的厌氧消化方法。在反应器底部污泥浓度较高的污泥层被称为污泥床，而在污泥床上部污泥浓度稍低的污泥层被称为污泥悬浮层，污泥床和污泥悬浮层统称为反应区。在厌氧状态下，微生物分解有机物产生的沼气在上升过程中产生强烈的搅动，有利于颗粒污泥的形成和维持。废水均匀地进入反应器的底部，污水向上通过包含颗粒污泥或絮状污泥的污泥床，在与污泥颗粒的接触过程中发生厌氧反应，经过反应的混合液上升流动进入气、固、液三相分离器。沼气泡和附着沼气泡的污泥颗粒向反应器顶部上升，上升到气体反射板的底面，沼气泡与污泥絮体脱离。沼气泡则被收集到反应器顶部的集气室，脱气后的污泥颗粒沉降到污泥床，继续参与进水有机物的分解反应。在一定的水力负荷下，绝大部分污泥颗粒能保留在反应区内，使反应区具有足够的污泥量。UASB反应器不仅适于处理高、中浓度的有机污水，也适用于处理城市污水一类的低浓度有机污水。表4--18列出了国内部分半生产及生产性UASB反应器的运行数据。表4--18国内部分UASB反应器运行数据废水类型温度oC反应器容积m3容积负荷kgCODCr∙m-3∙d-1进水CODCrmg∙L-1CODCr去除率%PTA废水味精废水酒精过滤液溶剂废水柠檬酸废水丙丁废液制药废水啤酒废水常温30~32高温52353538常温120004.6345320.32004×2008×2403~45.522.314.820.36~811.759~13600012150900~28001987020000~36000250002000~3000234507088.59188909091.285464 1.升流式厌氧污泥反应器的特点有哪些？升流式厌氧污泥反应器特点可归纳为：⑴UASB反应器结构紧凑，集生物反应与沉淀于一体。污水经配水系统从反应器底部进入，通过反应区经气、固、液三相分离器后，进入沉淀区。沼气由集气排气系统引出，污泥在沉淀区沉淀后自动返回反应区，剩余污泥经排泥系统引出，沉淀出水经出水系统排出，不能沉降的浮渣则经浮渣清除系统排出。⑵升流式厌氧污泥反应器的最大特点是能在反应器内形成颗粒污泥，使反应器内平均污泥浓度达到30～40g/L，底部污泥浓度可高达60～80g/L。⑶UASB反应器具有很高的容积负荷，一般为10～20kgCODCr/(m3∙d)，最高可达30kgCODCr/(m3.d)。而且水力停留时间短，通常采用中温厌氧消化，有时可以在常温下运行。⑷处理高浓度有机污水或含硫酸盐较高的有机污水时，因沼气产量较大，一般采用封闭式UASB反应器，并考虑利用沼气中能量的措施。处理中、低浓度有机污水时，可以采用敞开式UASB反应器，一般只将沼气集中排放，而不考虑利用沼气中能量的措施。相比之下，敞开式UASB反应器构造更简单，更易于施工安装和维修。⑸反应器内设三相分离器，在沉淀区分离的污泥能自动回流到反应区，不需要污泥回流设备。利用自身产生的沼气和进水水流来实现搅拌混合，也不需要混合搅拌设备。因此，减化了工艺环节和减少了系统工艺设备，维护运行较简单。⑹UASB反应器内没有载体，是一种悬浮生长型的厌氧消化方法，不仅节省投资，而且避免了堵塞问题。⑺UASB反应器的缺点是要求进水中的悬浮物比普通消化池低得多，特别是难生物降解的有机固体含量不宜过高，以免对污泥颗粒化不利或减少反应区的有效容积，甚至引起堵塞或严重的短流现象，影响处理效果和处理能力；而且启动时间较长，对水质水量和负荷的变化也比较敏感。2.什么是颗粒污泥？颗粒污泥的形成实际上是微生物固定化的一种形式，其外观为具有相对规则的球形或椭圆形黑色颗粒。颗粒污泥的粒径一般为0.1～3mm，个别大的有5mm，密度为1.04～1.08g/cm3，比水略重，具有良好的确沉降性能和降解水中有机物的产甲烷活性。464 在光学显微镜下观察，颗粒污泥呈多孔结构，表面有一层透明胶状物，其上附着甲烷菌。颗粒污泥靠近外表面部分的细胞密度最大，内部结构松散、细胞密度较小，粒径较大的颗粒污泥往往有一个空腔，这是由于颗粒污泥内部营养不足使细胞自溶而引起的。大而空的颗粒污泥容易破碎，其破碎的碎片成为新生颗粒污泥的内核，一些大的颗粒污泥还会因内部产生的气体不易释放出去而容易上浮。1.使升流式厌氧污泥反应器内出现颗粒污泥的方法有哪几种？UASB反应器运行成功的关键是具有颗粒污泥，使UASB反应器内出现颗粒污泥的方法有以下三种：⑴直接接种法：从正在运行的其它UASB反应器中取出一定量的颗粒污泥直接投入新的UASB反应器后，由少到多逐步加大被处理的污水水量，直到设计水量。这种方法反应器投产所需时间最快，但一般只有在启动小型UASB反应器采用这种方法。⑵间接接种法：将取自正在运行的厌氧处理装置的厌氧活性污泥，如城市污水处理场的消化污泥，投入UASB反应器后，创造厌氧微生物最佳的生长条件，用人工配制的、含有适当营养成份的营养水进行培养，形成颗粒污泥后，再由少到多逐步加大被处理的污水水量，直到设计水量。⑶直接培养法：将取自正在运行的厌氧处理装置的厌氧活性污泥，如城市污水处理场的消化污泥，投入UASB反应器后，用被处理污水直接培养，形成颗粒污泥后，再逐步加大被处理的污水水量，直到设计水量。这种方法反应器投产所需时间较多，可长达3～4个月，大型UASB反应器常采用这种方法。2.直接培养法培养颗粒污泥的注意事项有哪些？直接培养法培养颗粒污泥时通常使用非颗粒性的污泥，虽然厌氧处理工艺的大多数菌种要求严格的厌氧条件，但在培养启动时不必追求严格的厌氧。因此直接培养时既可以使用非颗粒性的纯厌氧污泥，也可以使用经过陈化的好氧剩余污泥，如果有搅拌设施，还可以投入未经消化的脱水污泥。即使引入的污泥中含有一定量的溶解氧，只要不再补充氧，反应器内的溶解氧也会很快被接种泥中的兼性菌消耗掉而最终形成严格的厌氧条件。其他的注意事项如下：⑴最好一次投加足够量的接种厌氧污泥，一般接种厌氧污泥投加量为40～60kg/m3。同时进水中要补充足够的营养盐，必要时还要添加硫、钙、钴、钼、镍等微量元素。⑵为使颗粒污泥尽快形成，开始进水时CODCr浓度不宜过高，一般要低于5000mg/L，可采取加大回流比的方法，使进水负荷按污泥负荷计应低于0.1～0.2kgCODCr/(kgMLSS∙d)。同时要将反应器内温度严格控制在35～40oC或50～55o464 C之间，必要时将进水可用蒸汽加热；pH值应保持在7～7.2之间，进水碱度一般不低于750mg/L。⑶出现小颗粒污泥后，为使小颗粒污泥发展为大颗粒污泥，要适当提高反应器表面水力负荷，将絮状污泥和分散的细小颗粒污泥从反应器中“洗出”。但是一定要使“洗出”缓慢进行、逐步提高水力负荷，过度的“洗出”会使反应器内污泥量大量减少而使颗粒污泥培养失败。有关试验表明，当表面水力负荷在0.25m3/(m2∙h)以上时，会使污泥产生水力分级现象。⑷在培养初期，出水中会夹带着一些污泥絮片，反应器内污泥浓度有所降低，在颗粒污泥尚未形成之前，即使反应器具有一定去除率，但由于污泥流失量大于生物增长量，反应器内污泥浓度还会继续下降。颗粒污泥形成后，随着容积负荷的不断加大，增殖的生物量才会大于污泥流失量，反应器内污泥浓度开始增加。因此，培养初期污泥流失造成污泥浓度下降是正常现象，因培养时间较长，要有耐心，注意观察和分析有关化验数据。⑸培养不能长期在低负荷下运行，当出水水质较好、CODCr去除率较高后，应当逐渐提高负荷，但不能突然提高负荷，以防止造成冲击，对污泥颗粒化不利。当颗粒污泥出现后，应当在适宜的负荷下稳定运行一段时间，以便培养出沉降性能良好的和产甲烷细菌活性很高的颗粒污泥。一般情况下，高温55oC运行约100d、中温35oC运行约160d，颗粒污泥污泥才能培养完成，低温20oC需要运行200d以上才有可能培养完成。⑹培养过程中应控制消化池内VFA的浓度在1000mg/l以下，如果废水中原有的和在厌氧发酵过程中产生的各种挥发性有机酸浓度较高时，不能再提高进水的有机负荷。1.三相分离器的作用有哪些？UASB反应器的最重要设备是气、固、液三相分离器，安装在反应器的上部，将反应器分为下部的反应区和上部的沉淀区。三相分离器的第一个重要作用是尽可能有效地分离污泥床中产生的沼气。集气室下面反射板的作用就是防止沼气进入沉淀区和减少反应区产气量较大时所造成的液体紊动，反应器内由污泥、废水和沼气组成的混合液进入三相分离器后，沼气气泡碰到分离器下部的反射板时，折向气室而被有效地分离排出。三相分离器的第二个重要作用是取得较好的污泥沉淀效果，保证反应区内污泥拥有较高的浓度和良好的性能。经过脱气的污泥和水经孔道进入三相分离器的沉淀区，在重力作用下泥水分离，上清液从沉淀区上部排出，留在沉淀区下部的污泥沿着斜壁返回到反应区内。464 1.设置三相分离器的基本要求有哪些？设置在气、液、固三相分离器是上流式厌氧污泥床UASB的重要结构特征，它对UASB的正常运行和获得良好的出水水质具有十分重要的作用。一般来说，三相分离器应满足以下要求：⑴沉淀区斜壁与水平的倾斜角度约50o（45o～60o），使沉淀在斜板上的污泥不聚集停留，能尽快滑回反应区内，这个角度也决定了三相分离器的高度，这个高度一般为0.5～1.0m；⑵混合液在进入沉淀区的孔道或缝隙内的流速不能大于2m/h，混合液在沉淀区的表面水力负荷要在0.7m3/(m2∙h)以下，沉淀区的总水深应≧1.5m，并保证水流在沉淀区的停留时间为1.5～2.0h。⑶尽可能使沼气泡不进入沉淀区影响沉淀效果，反射板与缝隙之间的遮挡应该在100～200mm，集气室缝隙部分的面积占反应器总面积的15%～20%。⑷三相分离器内的气、液界面面积必须合适，适当的沼气释放速率大约为1～3m3/(m2.h)。释放速率过低过高会形成浮渣，释放速率过低又会导致形成泡沫，而泡沫和浮渣都可能导致堵塞沼气排放管。⑸为尽可能减少和防止气室产生和积聚大量的泡沫和浮渣，防止浮渣堵塞沼气的出气管，必须保证气室具有一定的高度，排气管直径充足，使气室排气畅通无阻。反应器的高度为5～7m时，集气室的高度应该为1.5～2m。⑹沉淀区体积是反应器体积的15%～20%，即三相分离器的高度为UASB反应器总高度的15%～20%。⑺当处理污水有严重的泡沫问题时，在集气室的上部还要设置消泡喷嘴。2.UASB布水器的具体要求有哪些？UASB反应器的进水布水器兼有配水和水力搅拌的作用，对于颗粒污泥的形成和处理效果的影响很大，其具体形式多是专利产品。总体要求和原则是：①进水装置分配到各点的流量相同，使反应器内单位面积的进水量相同，防止发生短路现象；②能很容易方便地观察和发现进水管的堵塞情况，而且管道堵塞后清除过程也很容易；③在满足配水要求的同时，还要满足污泥床水力搅拌的需要，保证进水有机物与污泥迅速混合，防止局部产生酸化现象。464 为确保进水等量地分布在池底，取得均匀布水的要求，每个进水管与一个进水点相连是最理想的状态，这样可以保证每根配水管流量相等，而且可以很容易用肉眼观察堵塞情况。但这种方式一般只用在小规模的厌氧处理处理装置上，在较大规模的厌氧处理处理装置上常用的是分支式配水方式和一管多孔配水方式（见图4--37）。图4—37常用配水方式示意图分支式配水方式的配水支管对称布置，各支管的出水口向下并处于所服务面积的中心，管口对准池底所设的反射锥体，使射流向四周散开、均布于池第，其特点是采用较长的配水支管增加沿程阻力来达到布水均匀的目的。一管多孔配水方式是在配水横管上开孔的方式布水，多个进水口由一个进水管负担，其特点是使出水孔损失大于穿孔管的沿程阻力来达到布水均匀的目的。1.升流式厌氧污泥反应器运行管理应该注意哪些问题？⑴容积负荷要适当：容积负荷适中是UASB正常运行的关键因素之一，过高或过低都将影响其处理效果。⑵UASB的各个组成部分都要采取有效的防腐措施以防止挥发性脂肪酸、硫化氢等具有强烈腐蚀作用的厌氧反应中间产物对反应器内部产生的破坏作用，从而延长UASB反应器的使用寿命。⑶浮渣要及时清除：在处理一些高浓度有机污水时，容易产生泡沫和污泥漂浮现象，时间一长，会在UASB反应器内液面聚积形成一层很厚的浮渣。浮渣层的存在，会阻碍沼气的顺利释放，对厌氧污泥的正常沉降产生干扰，因而使出水夹带大量悬浮污泥、影响出水水质。为此，要在出水堰前设置浮渣挡板，减少出水中悬浮物的含量，还要用刮渣机或人工定期将浮渣从反应器中清除出来。⑷及时排出剩余污泥：厌氧污泥增殖虽然很慢，但随着UASB反应器运行时间的延长，还是要逐渐积累增多，如果不及时排出，泥龄过长，会导致厌氧污泥活性下降，出水中悬浮物的含量也会增高。小型UASB反应器（截面小于10m2），可使用一个排泥管定期排泥即可。如果UASB反应器尺寸较大，要注意排泥均匀，必须进行多点均匀排泥，以防厌氧污泥床区的污泥分布不均。否则，排泥时排泥口附近的污泥浓度有可能过低，污泥床区局部处理效果下降，进而影响整个出水水质。为防堵塞，排泥管管径要不小于200mm。为运行操作方便，也可将排泥口设在三相分离器下0.5m以下污泥悬浮层区的某个位置。⑸464 进水配水必须均匀：进水配水系统兼有配水和水力搅拌的作用。进水必须均匀地分配到整个反应器，确保反应器各单位面积的进水量基本相同，以防止水流短路或表面负荷不均匀等现象发生；同时，进水水流还要满足反应区污泥床和污泥悬浮层水力搅拌的需要，确保进水与污泥迅速混合，防止局部发生酸化现象。常用的配水系统的形式有树枝管式、穿孔管式和多孔多管式等三种。⑹污水在UASB反应器中的上升流速要控制在1～2m/h，过高会使出水中悬浮物的含量增高；过低则起不到水力搅拌的作用，不能使污泥区污泥呈悬浮状态，此时污泥会沉积在反应器底部，达不到使进水与污泥充分接触混合的目的。1.容积负荷对升流式厌氧污泥反应器的影响体现在哪些方面？⑴UASB反应器所能承受的容积负荷与反应器内厌氧反应温度、废水的水质水量有关，尤其是与污水中有机污染物成份及含量浓度有关。⑵UASB反应器所能承受的容积负荷与反应器内能否形成颗粒污泥也有很大关系。形成颗粒污泥后，如果温度及其他相关条件合适，UASB反应器所能承受的容积负荷值有时可以高达每天30kgCODCr/m3左右。但如果不能形成厌氧颗粒污泥，而主要为絮状污泥，那么UASB反应器的容积负荷一般不要超过每天5kgCODCr/m3；如果容积负荷过高，厌氧絮状污泥就会大量流失，而厌氧污泥增殖很慢，这样一来可能会导致UASB反应器失效。⑶对某种具体工业废水，要通过试验确定UASB反应器所能承受的容积负荷，也可以参考选用同类污水采用同类UASB反应器的实际运行参数。2.什么是膨胀颗粒污泥床EGSB？膨胀颗粒污泥床的英文是ExpandedGranularSludgeBed，简写为EGSB，是在UASB反应器基础上发展而来的。EGSB反应器与UASB反应器的结构非常相似，所不同的是EGSB反应器中采用高达2.5～6m3/(m2∙h)的水力负荷，这远大于UASB常用的约0.5～2.5m3/(m2∙h)的水力负荷。因此，在EGSB反应器中，颗粒污泥床处于部分或全部“膨胀化”状态，即污泥床的体积由于颗粒之间的平均距离的加大而增加。为了提高水力负荷（即上升流速），EGSB反应器采用较大的高度与直径比和较大的回流比。在较高的上升流速和产气的搅拌作用下，废水与颗粒污泥之间的接触更加充分，因此废水在反应器中的停留时间很短的情况下，取得较好的反应效果，也使得EGSB反应器可处理低浓度的有机废水。一般认为，UASB反应器适用于处理CODCr浓度高于1500mg/L的废水，而EGSB处理CODCr浓度低于1500mg/L的废水时仍能保持较高的负荷和去除率。比如用EBSG处理CODCr浓度为100～700mg/L的酒精发酵废水，采用2.5～5.5m3/(m2∙464 h)的水力负荷，有机负荷可以高达12kgCODCr/(m3∙d)，CODCr的去除率在80%～96%之间。1.什么是厌氧生物滤池？厌氧生物滤池是装有填料的厌氧生物反应器，英文是AnaerobicFilter，简写为AF。其基本特征就是在反应器内装填了为微生物提供附着生长的表面和悬浮生长的空间的载体。和好氧淹没式生物滤池（好氧接触氧化法）相似，在厌氧生物滤池填料的表面有以生物膜形态生长的微生物群体，构成了厌氧生物滤池厌氧微生物的主要部分，而被截留在填料之间的空隙中、悬浮生长的厌氧活性污泥中的微生物群体，是厌氧生物滤池厌氧微生物的次要部分。污水流过填料层时，其中有机物被厌氧微生物截留、吸附及代谢分解，最后达到稳定化，同时产生沼气、形成新的生物膜。为了分离处理水中携带的脱落的生物膜，通常需要在滤池后设置沉淀池。厌氧生物滤池比表面积很大的填料上生物膜厚度约1～3mm，加上悬浮生长的微生物，池内生物固体量可达到20～30g/L。再加上生物膜停留时间长（平均可达100d左右），因而可承受较高的容积负荷，CODCr容积负荷一般为2～16kgCODCr/(m3∙d)，而且抗冲击负荷能力较强。厌氧微生物以固着生长的生物膜为主，不易流失，因此除了正常的进出水或适当回流部分出水外，不需要污泥回流和使用搅拌设备。和UASB法相比，厌氧生物滤池另一个优点是系统启动或停运后的再启动时比较容易，所需时间较短。表4--19列出了国内外部分厌氧生物滤池的运行数据。表4--19国内外部分厌氧生物滤池运行数据废水种类滤池类型滤池容积m3停留时间h容积负荷kgCOD∙m-3∙d-1进水CODCrmg.∙L-1CODCr去除率%回流比%温度oC制药废水试剂废水酿酒废水化工废水酶制剂废水PTA废水降流式降流式降流式升流式升流式升流式57003800125006400200020091 36~48 12~14 22~30 20204~5 6~8 6~7 12~15 6~89.21500012000850001400056008000859465~7080~9070~758010:1 1:1 5:1 5:1 6:1--35 37 38 37 35--2.厌氧生物滤池的类型有哪些？按其中水流方向，厌氧生物滤池可分为升流式厌氧生物滤池和降流式厌氧生物滤池两大类。如图4--38所示。464 图4--38厌氧生物滤池示意图厌氧生物滤池内生物固体浓度随填料高度的不同，存在很大的差别。升流式厌氧生物滤池底部的生物固体浓度有时是其顶部生物固体浓度的几十倍，因此底部容易出现部分填料间水流通道堵塞、水流短路现象。而降流式厌氧生物滤池向下的水流有利于避免填料层的堵塞，其中生物固体浓度的分布比较均匀。经验表明，在相同的水质条件和水力停留时间下，升流式厌氧生物滤池的CODCr去除率要比降流式厌氧生物滤池高，因此实际运用中的厌氧生物滤池多采用升流式厌氧生物滤池。1.厌氧生物滤池特点及适用水质是什么？⑴厌氧生物滤池内的污泥由固定生长的生物膜形态的微生物群体和悬浮生长的厌氧活性污泥中的微生物群体组成，污泥浓度可达20～30g/L。因为微生物生长在填料上，不随出水流失，因此延长了污泥的停留时间即泥龄，从而在相同的处理效果时，就缩短了废水在反应器内的水力停留时间。而且不需要污泥回流，使运行管理相对简便，停止运行后再启动也比较容易。⑵和普通厌氧消化池和厌氧接触法容积负荷一般为5kgCODCr/(m3∙d)以下相比，AF厌氧生物滤池在处理溶解性高浓度有机工业废水时，容积负荷可以高达16kgCODCr/(m3∙d)，使反应器的容积大大减小。一般认为，在温度等外界条件相同的情况下，AF的负荷可高出厌氧接触法的2～3倍，而且具有较高的CODCr去除率。⑶在进水处（比如AF厌氧生物滤池的底部），厌氧微生物能得到最充足的营养，因而污泥浓度也最高，有的可达60g/L，污泥浓度随着高度的增加而迅速减少。因此AF的去除率主要在底部进行，大部分的CODCr是在0.3m以内去除的，底部1m以上CODCr的去除率几乎不再增加。⑷厌氧污泥在AF内的分布规律使得反应器对有毒物质的适应能力更强，在AF内易于培养出适应有毒物质的厌氧污泥，可生物降解的毒性物质在反应器内的浓度也呈现出规律性的变化。因此，在处理水量和负荷有较大变化的情况下，其运行可以保持较大的稳定性。⑸厌氧生物滤池的挂膜启动方法与UASB法基本相同，可采用直接培养或间接培养法。但由于有填料作为载体，显得较为容易一些，在各种条件都适合的情况下，一般只需要1～2个月即可。⑹厌氧生物滤池可应用于各种不同类型的废水，包括生活污水及CODCr浓度由3000～464 24000mg/L不等的工业废水。由于悬浮杂质的存在容易出现堵塞问题，AF适用于处理污染物主要是可溶性有机物的工业废水。1.厌氧生物滤池填料的种类和特点有哪些？填料是厌氧生物滤池的主体，其作用是提供微生物附着生长的表面和悬浮生长的空间。对填料的基本要求和好氧生物滤池或好氧接触氧化池基本相同，即比表面积较大且表面粗糙、形状和孔隙度合适、机械强度高和生物惰性好、质量较轻使厌氧生物滤池的结构荷载小等。和其他拥有填料的污水处理装置一样，厌氧生物滤池的填料也要具有比表面积大和孔隙率高的特点，其所用的填料型式与好氧生物滤池或好氧接触氧化池相同。常用的填料按形状分有块状、管状、纤维状等三大类。绝大部分采用有固定支架的安装形式，填料在水中位置固定；也有采用无固定支架、填料在水中自由悬浮的形式，填料在水中位置不固定。如前所述，厌氧生物滤池的高度超过1m以上，CODCr的去除率几乎不再增加。因此，过多增加填料高度往往只不过是增大了反应器的体积，在废水流量和浓度固定的条件下，反应器容积的增加并不能明显提高CODCr的去除率。但填料高度低于2m时，污泥就有被冲出反应器的可能，进而导致出水悬浮物的增多使出水水质下降。使用块状实心填料的厌氧生物滤池固体浓度低，使其有机负荷受到限制，一般仅为3～6kgCODCr/(m3∙d)，而且此类厌氧生物滤池在运行中局部滤层极易被堵塞，随之会发生短流现象，进而使处理效果受到不利影响，因此块状填料层的高度一般不超过1.2m。使用蜂窝或波纹板填料的厌氧生物滤池容积负荷可达5～15kgCODCr/(m3∙d)，而且重量轻、性质稳定，运行中不易发生堵塞现象，因此蜂窝或波纹板填料层的高度一般为1～6m。使用纤维填料的厌氧生物滤池一般不宜堵塞，填料本身价格也较低，目前在国内应用较多。纤维填料的形式有软性尼龙、半软性聚乙烯或聚丙烯填料、弹性聚苯乙烯填料及它们的组合填料等。纤维填料的主要特性是比表面积和孔隙率都较大，当废水流过时，细而长的纤维随水而动，使其上的生物膜与污水接触情况良好，进而提高水中有机质的传质效率。水流的剪切作用还能使填料上生物膜增长的不致过厚，可以保持生物膜较高的活性和良好的传质条件。使用纤维填料的缺点是容易产生生物膜结团现象，结团会使与水接触的生物膜有效面积减小，传质条件变差。2.厌氧生物滤池如何启动运行？厌氧生物滤池启动时要控制和注意的运行参数有：反应器的类型、废水的主要成分、营养和缓冲能力、接种污泥的数量和质量、回流比、初始水力停留时间等。464 选择合适的接种物，对于反应器的快速启动和减少生物膜培养时间非常重要。一般应针对废水的种类选择不同的接种物。如果可能，反应器可以使用混合接种物，以获得活性较好的微生物种群。一般接种的数量应在设计运行量的10%以上，如果接种物不含有毒抑制物质，可大量接种（30%～50%）以利于启动。启动时间需要两个月以上。在启动期间，生物絮体浓度应保持在20g/L以上，以保证微生物的附着生长和防止接种物流失。接种物可采用城市污水处理厂的消化污泥，污泥在投加前与一定量的待处理废水混合，加入反应器中停留3～5天后，再开始连续进水。接种后，要首先使系统进行内部循环几小时甚至几天，再进入待处理废水。启动初期，容积负荷应低于1.0kgCODCr/(m3∙d)，按有机负荷计应低于0.1kgCODCr/(kgMLVSS∙d)。厌氧生物滤池启动完成的标志是通过增殖和驯化，使生物膜为主的生物量达到预定的污泥浓度和活性，实现反应器在设计负荷下的正常运行。对于高浓度与有毒废水，在启动初期必须进行适当的稀释，并在启动过程中使稀释倍数逐渐减少。即负荷应当逐渐增加，一般当废水中可生物降解的CODCr去除率达到约80%时，再适当提高负荷，如此重复进行，直到反应器的设计能力。启动期间还要保证营养物质和微量元素，特别是对微量矿物元素和C、N、P等不平衡的工业废水，所以开始投加一些多余的N、P等营养，促进甲烷菌的迅速生长。1.厌氧生物滤池的运行管理应该注意哪些问题？⑴厌氧生物滤池的主要缺点是有被堵塞的可能（尤其是AF厌氧生物滤池的底部），必须根据废水水质特点选择使用合适的填料、配水方式和运行方式。当进水悬浮物含量较大时，应使用粒径较大或孔隙度大的填料。⑵当被处理污水悬浮物浓度较大（一般指1000mg/L以上）时，如果采用的是降流式厌氧生物滤池，可以不用预处理就直接进入装置，甚至在处理悬浮物含量高达3000～8000mg/L的废水时，也不会发生堵塞现象。如果采用的是升流式厌氧生物滤池，就应当对废水进行沉淀、过滤、或浮选等适当的预处理，以降低进水的悬浮物含量，防止填料层堵塞。一般AF的进水悬浮物不超过200mg/L，但如果悬浮物可以生物降解而且均匀分散在废水中，则悬浮物对AF几乎不产生不利影响。⑶在一定的容积负荷下，进水浓度大时，上升流速就较小，较低的上流速度不利于物质的扩散，更易堵塞。因此，当被处理污水浓度较高（CODCr464 值大于5000mg/L）时，除了可以采取出水回流的运行方式予以改善池内水力条件外，还可以将厌氧生物滤池的的进水方式由升流式改为平流式。即滤池前段下部进水，后段上部溢流出水，顶部设气室，底部设污泥排放口，同时使用孔隙率较大的软性填料。⑷同UASB法一样，厌氧生物滤池也要有有效的布水和沼气收集排放系统。布水要均匀防止水流短路，也要考虑布水孔口的大小和出口流速以防孔口被堵塞。⑸为保证严格的厌氧环境，厌氧生物滤池多采用封闭式，并且要使污水水位高于填料层，即总是使填料层处于淹没状态。1.什么是厌氧复合床反应器？厌氧复合床反应器实际是将厌氧生物滤池AF与升流式厌氧污泥反应器UASB组合在一起，因此又称为UBF反应器，其流程示意见图4--39。图4--39厌氧复合床反应器示意图厌氧复合床反应器下部为污泥悬浮层，而上部则装有填料。可以看做是将升流式厌氧生物滤池的填料层厚度适当减小，在池底布水系统与填料层之间留出一定的空间，以便悬浮状态的颗粒污泥能在其中生长积累，因此又构成一个UASB处理工艺。当污水依此通过悬浮污泥层及填料层，有机物将与污泥层颗粒污泥及填料生物膜上的微生物接触并被分解掉。与厌氧生物滤池相比，减少了填料层的高度，也就减少了滤池被堵塞的可能性；与UASB法相比，可不设三相分离器，使反应器构造与管理简单化。填料层既是厌氧微生物的载体，又可截留水流中的悬浮厌氧活性污泥碎片，从而能使厌氧反应器保持较高的微生物量，并使出水水质得到保证。厌氧复合床反应器中填料层高度一般为反应区总高度的2/3，而污泥层的高度为反应区总高度的1/3。2.厌氧复合床反应器特点有哪些？厌氧复合床反应器综合了厌氧生物滤池与升流式厌氧污泥反应器的优点，克服了它们的缺点，不但增加了生物量，而且提高了反应区的容积利用率，反应器的总高度可大于10m，从而减少了占地面积，处理能力也有较大提高。因此，新建厌氧处理装置最好选用这种复合型式，实际应用中可以结合具体情况，将原厌氧生物滤池与升流式厌氧污泥反应器进行适当改造，即便不能提高处理效率，也可以起到便于操作管理的作用。比如在升流式厌氧污泥反应器的上部加设填料，可以不设三相分离器，使反应器构造简单化；将厌氧生物滤池下部的填料去掉一些，可以减少滤池被堵塞的可能性。464 第五章废水的深度处理1.什么是废水的深度处理？废水的深度处理（AdvancedTreatment）是进一步去除常规二级处理所不能完全去除的污水中杂质的净化过程，其目的是为了实现污水的回收和再利用。深度处理通常由以下单元技术优化组合而成：混凝沉淀（澄清、气浮）、过滤、活性炭吸附、脱氨、脱二氧化碳、离子交换、微滤、超滤、纳滤、反渗透、电渗析、臭氧氧化、消毒等。2.什么是废水的二级强化处理？二级强化处理（UpGradedSecondaryTreatment）是指在去除污水中含碳有机物的同时，也能脱氮除磷的二级处理工艺。二级强化处理有时和二级生物处理结合在一起，有时是污水三级处理的一种形式。二级强化处理使用的处理方法主要是各种生物脱氮除磷工艺。3.什么是废水的三级处理？三级处理是在一级处理、二级处理之后，进一步处理难降解的有机物、及可导致水体富营养化的氮磷等可溶性无机物等。三级处理有时又称深度处理，但两者又不完全相同。三级处理常用于二级处理之后，以进一步改善水质和达到国家有关排放标准为目的，而深度处理则以污水的回收和再利用为目的，在一级、二级甚至三级处理后增加的处理工艺。三级处理使用的方法有生物脱氮除磷、混凝沉淀（澄清、气浮）、过滤、活性炭吸附等。4.为什么要对废水进行脱氮和除磷处理？长期以来，城市污水和工业废水的处理以去除水中悬浮固体、有机物和其它有毒有害物质为主要目标，并不考虑对氮、磷等无机营养物质的去除。随着污水排放总量的不断增加，以及化肥、石油制品、合成洗涤剂和农药等大量生产和应用，废水中氮、磷等无机营养物质对环境的影响越来越大。氮、磷等无机营养物质对水体、尤其是封闭水体环境的影响最为突出的问题是水体富营养化，表现为藻类的过量繁殖及随之而来的水质恶化和湖泊退化；其次是氨氮的耗氧特性会使水体的溶解氧降低，进而导致鱼类的死亡和水体黑臭；此外，当水体的pH464 值较高时，氨对水生生物有直接的毒性。为解决越来越尖锐的水环境污染和水体富营养化问题，世界上许多国家和地区都制定了严格的氮、磷排放标准。近年来，我国的社会经济取得了快速的发展，工业化和城市化程度不断提高，但是也出现了越来越严重的水环境污染和水体富营养化问题，在许多地区，饮用水源污染和水体富营养化已影响到人们正常生活。为解决水资源短缺问题，许多缺水地区已不得不设法实现污水回用。这一切都要求加强对污水中氮、磷等无机营养物质的处理。从除磷脱氮技术来讲，通过对原有污水处理构筑物进行改建就可以实现，并能与化学法和物理化学法结合起来达到很高的去除水平。1.污水中的氮在生物处理中是如何转化的？污水中的氮主要以氨氮和有机氮的形式存在，通常没有或只有少量亚硝酸盐和硝酸盐形式的氮。在未经处理的污水中，氮有可溶性的，也有颗粒状的。可溶性有机氮主要以蛋白质、氨基酸、尿素、胺类化合物和硝基化合物等形式存在。一部分颗粒状有机氮在初沉池中可以去除，大部分颗粒状有机氮和可溶性有机氮在生物处理过程中转化为氨氮和其它无机氮。只有不到20%～40%的氮在传统的二级处理中被去除。污水生物处理脱氮主要是靠一些专性细菌实现氮形式的转化，含氮有机化合物在微生物的作用下，首先分解转化为氨态氮NH4+或NH3，这一过程称为“氨化反应”。硝化菌把氨氮转化为硝酸盐，这一过程称为“硝化反应”；反硝化菌把硝酸盐转化为氮气，这一过程称为“反硝化反应”。含氮有机化合物最终转化为无害的氮气，从污水中去除。污水中氮在生物处理过程中的转化过程如图5—1所示。图5—1生物处理过程中氮的转化示意图2.什么是硝化过程？硝化菌把氨氮转化为硝酸盐的过程称为硝化过程，硝化是一个两步过程，分别利用了两类微生物--亚硝酸盐菌和硝酸盐菌。这两类细菌统称为硝化菌，这些细菌所利用的碳源是CO32-、HCO3-和CO2等无机碳。第一步由亚硝酸盐菌把氨氮转化为亚硝酸盐，反应式如下：NH4++3½O2→NO2-+H2O+2H+-△E△E=278.42kJ第二步由硝酸盐菌把亚硝酸盐转化为硝酸盐，反应式如下：NO2-+½O2→NO3--△E△E=278.42kJ464 这两个反应过程都释放能量，硝化菌就是利用这些能量合成新细胞体和维持正常的生命活动，氨氮转化为硝态氮并不是去除氮而是减少了它的需氧量。把以上两式合起来可以写成：NH4++2O2→NO3-+H2O+2H+-△E△E=351kJ综合氨氮氧化和细胞合成的反应式如下：NH4++1.83O2+1.98HCO3-→0.02C5H7O2N+0.98NO3-+1.04H2O+1.88H2CO3从上述方程式（C5H7O2N代表合成的细菌体）可以计算出氧化1g氨氮大约要消耗量4.3gO2和8.64gHCO3-(相当于7.14gCaCO3碱度)。1.硝化过程的影响因素有哪些？所有的好氧活性污泥法都可以实现氮从氨氮或部分有机氮向硝酸盐和亚硝酸盐转化的硝化过程，比如传统的推流式活性污泥法、完全混合活性污泥法、延时曝气活性污泥法、阶段曝气活性污泥法、各种氧化沟和SBR法等都可以实现硝化过程。污水处理中要想实现硝化必须为硝化菌创造必要的生长条件，一般可采用低负荷运行、延长曝气时间的方法达到硝化的目的。硝化过程的影响因素即对硝化菌有影响的因素可归纳如下：⑴温度：硝化反应的最适宜温度范围是30～35oC，温度不但影响硝化菌的比增长速率，而且影响硝化菌的活性。温度低于5oC，硝化细菌的生命活动几乎完全停止。在5～35oC的范围内，硝化反应速率随温度的升高而加快；但达到30oC后，蛋白质的变性会降低硝化菌的活性，硝化反应增加的幅度变小。对于同时去除有机物和进行硝化反应的系统，温度低于15oC时硝化速率会迅速降低。低温对硝酸菌的抑制作用更为强烈，因此在12～14oC的系统中会出现亚硝酸盐的积累。⑵溶解氧：硝化反应必须在好氧条件下进行，溶解氧浓度为0.5～0.7mg/L是硝化菌可以忍受的极限，溶解氧低于2mg/L条件下，氮有可能被完全硝化，但需要较长的污泥停留时间，因此一般应维持混合液的溶解氧浓度在2mg/L以上。对于同时去除有机物和进行硝化的工艺，硝化菌约占活性污泥的5%左右，且大部分处于生物絮体的内部。在这种情况下，溶解氧浓度的增加将会提高溶解氧对生物絮体的穿透力，从而提高硝化反应速率。因此，在低泥龄条件下，由于含碳有机物氧化速率的增加使耗氧速率增加，减少了溶解氧对生物絮体的穿透力，进而降低了硝化反应速率。相反，在长泥龄条件下，耗氧速率较低，即使溶解氧浓度不高，也可保证溶解氧对生物絮体的穿透作用，从而维持较高的硝化反应速率。因此当泥龄降低时，为维持较高的硝化速率，应该相应提高溶解氧浓度。⑶pH值和碱度：硝化菌对pH值十分敏感，硝化反应的最佳pH值范围是7.2～8.0，pH值超出这个范围时，硝化反应速率会明显降低，低于6或高于9.6464 时，硝化反应将停止进行。如前所述，每硝化1g氨氮大约要消耗7.14gCaCO3碱度，因此，如果污水没有足够的碱度进行缓冲，硝化反应将导致pH值下降、反应速率减缓。一般污水对于硝化反应来说，碱度往往是不够的，因此往往需要投加必要的碱量以维持适宜大pH值，保证硝化反应的正常进行。硝化菌经过一段时间的驯化后，硝化反应可以在较低的pH值条件下进行，但pH值突然降低也会引起硝化反应速度的骤降。有研究表明，要使硝化反应的pH值由7.0降低到6.0，大约需要驯化10d。⑷有毒物质：过高的氨氮、重金属、有毒物质及某些有机物对硝化反应都有抑制作用。一般情况下，重金属和有毒物质主要抑制亚硝酸菌的生长，个别物质抑制硝酸菌的生长。有机物浓度高时，异养菌的数量会大大超过硝化菌，从而阻碍氨向硝化菌的转移，硝化菌能利用的溶解氧也因异养菌的利用而减少，硝化反应能顺利进行所要求的BOD5值一般应低于20mg/L。因此，在培养和驯化硝化菌时，一定要注意氨氮、重金属、有毒物质及有机物的浓度，不使其产生抑制作用。⑸泥龄：为保证反应器中的存活并维持一定数量和性能的硝化菌，活性污泥在其中的停留时间SRT即泥龄必须大于硝化菌的最小世代周期，否则硝化菌的流失率大于其繁殖率，最终使其从系统中数量越来越少。一般来说，系统的泥龄应为硝化菌世代周期的两倍以上，一般不得小于3～5天，冬季水温低时要求泥龄更长，为保证一年四季都有充分的硝化反应，通常泥龄都大于10天。较长的泥龄可增强硝化反应的能力，并可减轻有毒物质刺激的抑制作用。⑹碳氮比C/N：在活性污泥系统中，硝化菌一般只占微生物总量的5%左右，这是因为与异养菌相比，硝化菌的产率低。硝化菌是一类自养菌，有机物浓度不是其生长的限制因素，如果有机物浓度过高，会使生长速率较快的异氧菌迅速繁殖，争夺混合液中的溶解氧，从而使生长缓慢且好氧的硝化菌得不到优势，降低硝化速率。因此BOD5与TKN的比值即碳氮比C/N，是反映活性污泥系统中异养菌与硝化菌竞争底物和溶解氧能力的指标，C/N不同直接影响脱氮效果。一般认为，处理系统的BOD5负荷低于0.15BOD5/(MLVSS∙d)时，硝化反应才能正常进行。1.什么是反硝化过程？反硝化过程是反硝化菌异化硝酸盐的过程，即由464 硝化菌产生的硝酸盐和亚硝酸盐在反硝化菌的作用下，被还原为氮气后从水中溢出的过程。反硝化菌利用硝酸盐和亚硝酸盐被还原过程中产生的能量作为能量来源，但这些反硝化菌是兼性菌，在有分子态溶解氧存在时，反硝化菌将分解有机物来获得能量而不是还原硝酸盐和亚硝酸盐。因此，反硝化过程要在缺氧状态下进行，溶解氧的浓度不能超过0.2mg/L，否则反硝化过程就要停止。反硝化过程也分为两步进行，第一步由硝酸盐转化为亚硝酸盐，第二步由亚硝酸盐转化为一氧化氮、氧化二氮和氮气。转化过程可表示如下：NO3-→NO2-→NO→N2O→N2事实上反硝化过程只是硝酸盐还原的其中一个过程—异化过程，在异化过程的同时，还有一个同化过程，硝酸盐转化为氨氮用于细胞合成。在反硝化过程中要有含碳有机物作为电子供体，该碳源既可以是污水中的有机碳或细胞体内源碳，也可以外部投加。假设采用甲醇作为碳源，硝酸盐还原过程可表示如下：①异化作用（能量反应）分两步进行，可分别表示如下：6NO3-+2CH3OH→6NO2-+2CO2+4H2O6NO2-+3CH3OH→3N2+3CO2+3H2O+6OH-把以上两式合起来可以写成：6NO3-+5CH3OH→3N2+5CO2+7H2O+6OH-②同化作用可表示如下：3NO3-+14CH3OH+CO2+3H+→3C5H7O2N+19H2O③综合同化作用和异化作用的反应式如下：NO3-+1.08CH3OH+H+→0.065C5H7O2N+0.47N2+0.76CO2+2.44H2O以上几个反应式是计算反硝化所需碳量的理论基础。1.反硝化的影响因素有哪些？要进行反硝化必须为反硝化菌创造必要的生长条件，反硝化过程的影响因素即对反硝化菌有影响的因素如下：⑴温度：反硝化反应的最适宜温度范围是35～45oC。温度对反硝化反应的影响与反硝化设备的类型（微生物悬浮生长型与附着生长型）及硝酸盐负荷有关。一般来说，温度对生物流化床反硝化的影响比对生物转盘和悬浮活性污泥的影响小得多。当温度从20oC下降到达15oC时，为达到相同的反硝化效果，生物流化床的水力停留时间要提高到原来的2.1倍，而生物转盘和活性污泥法则分别为4.6倍和2.3倍。⑵溶解氧：464 反硝化菌是兼性菌，既能进行有氧呼吸，也能进行无氧呼吸。当水中同时存在分子态氧和硝酸盐时，优先进行有氧呼吸，这样，反硝化菌会优先降解含碳有机物，从而抑制硝酸盐的还原。所以为了保证反硝化反应的顺利进行，必须保持严格的缺氧状态，保持氧化还原电位为-50～-110mV。另外，反硝化菌从有氧呼吸转为无氧呼吸的关键是合成无氧呼吸的酶，而分子态氧的存在会抑制这类酶的合成及其活性。因此，为使反硝化反应正常进行，悬浮型活性污泥系统中的溶解氧应保持在0.2mg/L以下，由于生物膜对氧传递的阻力较大，即使混合液中有一定量的DO，生物膜内层仍呈缺氧状态而继续进行反硝化，所以附着型生物处理系统可以容许较高的溶解氧浓度（一般低于1mg/L）。⑶pH值：硝化反应的最佳pH值范围是6.5～7.5，不适宜的pH值会影响反硝化菌的生长速率和反硝化酶的活性。当pH值低于6.0或高于8.5时，反硝化反应将受到强烈抑制。如前所述，反硝化反应会产生部分碱度，这有助于将pH值保持在所需要的范围内，并补充硝化过程中所消耗的一部分碱度。此外，pH值还影响反硝化的最终产物，pH值﹥7.3时最终产物是氮气，pH值﹤7.3时最终产物是N2O。⑷碳源有机物质：反硝化反应需要提供足够的碳源，碳源物质不同，反硝化速率也将有区别。挥发性有机酸、甲醇等是理想的反硝化反应碳源物质，因此，啤酒废水等含挥发性有机物质的废水可作为反硝化反应脱氮的碳源，而以城市污水或内源代谢物质作为反硝化反应碳源时的反硝化速率就要低得多。⑸碳氮比C/N：如前所述，理论上将1g硝酸盐氮转化为N2需要碳源物质BOD52.86g。因此，一般认为，当废水的BOD5/TKN值大于4～6时，可认为碳源充足，不需要另外投加碳源，否则，应当投加甲醇或其它易降解有机物作为碳源。⑹有毒物质：镍浓度大于0.5mg/l、亚硝酸盐氮含量超过30mg/l或盐度高于0.63%时都会抑制反硝化作用。硫酸盐含量过高会导致反硫化的进行，进而影响反硝化的正常进行，钙和氨的浓度过高也会抑制反硝化作用。1.活性污泥法脱氮的原理是什么？根据硝化和反硝化的原理可知，要达到废水生物脱氮的目的，必须先通过好氧硝化作用将氨氮转化为硝态氮，然后在缺氧条件下进行反硝化，将废水中的氮最终转化为氮气逸出。因此生物脱氮工艺是一个包括硝化和反硝化过程的单级或多级活性污泥法系统。活性污泥法脱氮的原理是通过创造好氧和缺氧条件，利用硝化菌和反硝化菌等一些专性菌实现氮形式的转化，一般需要经过硝化和反硝化两个步骤完成。①464 所有的好氧生物处理工艺中都有硝化菌，但因为硝化菌的世代周期比异养菌要长，因此一般的好氧生物处理系统中硝化菌的数量有限。通过延长泥龄使其大于硝化菌的世代周期和提高曝气强度增加混合液溶解氧含量等手段，为硝酸菌、亚硝酸菌等硝化菌创造生长繁殖的条件，使之在好氧状态下将有机氮和氨氮等转化为硝酸盐氮。②不为活性污泥曝气，只提供搅拌作用，使反应池内溶解氧低于0.2mg/L，即活性污泥处于缺氧状态。反硝化菌在缺氧状况下，利用还原硝酸盐和亚硝酸盐获得能量，同时将硝酸盐和亚硝酸盐中的氮元素转化为氮气从水中释放出去，从而达到脱氮的目的。1.生物脱氮的基本条件有哪些？⑴硝酸盐：硝酸盐的生成和存在是反硝化作用发生的先决条件，必须预先将污水中的含氮有机物如蛋白质、氨基酸、尿素、脂类、硝基化合物等转化为硝酸盐氮。⑵不含溶解氧：反应器中的氧都将被有机体优先利用，从而减少反应器能脱氮的硝酸盐量，溶解氧超过0.2mg/L时没有明显脱氮作用。⑶兼性菌团：在大多数情况下，细菌普遍具有脱氮习性，污水处理的微生物在脱氮时在好氧和缺氧之间反复交替，其中以兼性菌团为主。⑷电子供体：生物脱氮的能量来自脱氮过程中起电子供体作用的碳质有机物，脱氮时污水中的有机物必须充足，否则需要投加甲醇、乙醇、乙酸等外部碳源。2.废水生物脱氮处理的方法有哪些？生物脱氮工艺是一个包括硝化和反硝化过程的单级或多级活性污泥法系统。从完成生物硝化的反应器来看，脱氮工艺可分为微生物悬浮生长型（活性污泥法及其变型）和微生物附着生长型（生物膜反应器）两大类。多级活性污泥法系统具有多级污泥回流系统，是传统的生物脱氮方法，即将硝化和反硝化分别单独进行的工艺系统。而单级活性污泥法系统则是设法将含碳有机物的氧化、硝化和反硝化在一个活性污泥法系统中实现，并且只有一个沉淀池。单级活性污泥脱氮系统最典型的特征是只有一个沉淀池，即只有一个污泥回流系统。单级活性污泥脱氮系统的代表方法是缺氧/好氧（A/O）工艺（具体见二级生物处理部分有关问题）和四段Bardenpho工艺（A/O/A/O），其他方法还有厌氧/缺氧/好氧（A2/O）工艺、Phoredox（五段Bardenpho）工艺、UCT工艺、VIP工艺等；另外，氧化沟、SBR法、循环活性污泥法等通过调整运行方式而具有脱氮功能的工艺也可归属为单级活性污泥脱氮系统。其中A2/O工艺、Bardenpho工艺、Phoredox工艺、UCT工艺、VIP工艺等同时具有除磷和脱氮的功能。生物膜反应器464 适合世代时间长的硝化细菌生长，而且其中固着生长的微生物使硝化菌和反硝化菌各有其适合生长的环境。因而，在一般的生物膜反应器内部，也会同时存在硝化和反硝化过程。在已有的活性污泥法处理过程中，通过投加粉末活性炭等载体，不仅可以提高除BOD5功能，还可以提高整个系统的硝化和脱氮效果。如果将已经实现硝化的废水回流到低速转动的生物转盘和鼓风量较小的生物滤池等缺氧生物膜反应器内，可以取得更好的脱氮效果，而且不需要污泥回流。1.什么是传统生物脱氮工艺？传统的生物脱氮流程是三级活性污泥系统（见图5--2），在此流程中，含碳有机物的氧化和含氮有机物的氨化、氨氮的硝化及硝酸盐的反硝化分别在三个构筑物内进行，并维持各自独立的污泥回流系统。曝气池和硝化池均要进行曝气维持好氧状态，反硝化池则要维持缺氧状态，不进行曝气，只采用缓速搅拌使污泥处于悬浮状态并与污水保持良好的混合，反硝化所需碳源采用外加甲醇的方法。图5—2传统生物脱氮工艺流程图这种流程的优点是好氧菌、硝化菌和反硝化菌分别生长在不同的构筑物内，并可维持各自最适宜的生长环境，所以反应速度快，可以得到相当好的BOD5去除效果和脱氮效果。另外，不同性质的污泥分别在不同的沉淀池中得到沉淀分离，而且拥有各自独立的污泥回流系统，所以运行的灵活性和适应性较好。其缺点是流程长、构筑物多，外加甲醇为碳源使运行费用较高，出水中往往会残留一定量的甲醇。为克服三级活性污泥脱氮系统的缺点，可以对其进行各种改进。图5—2（b）所示的二级活性污泥脱氮系统，就是将好氧曝气池和硝化池合二为一，使含碳有机物的氧化和含氮有机物的氨化、氨氮的硝化合并在一个构筑物内进行。图5—2（c）所示的流程将部分原污水引入反硝化池作碳源，以省去外加碳源，降低硝化池负荷，节约运行费用。2.什么是Bardenpho工艺？Bardenpho工艺由两个缺氧/好氧（A/O）工艺串联而成，共有四个反应池，因此有时也称为四段Bardenpho工艺，其工艺流程见图5--3。图5—3Bardenpho工艺流程示意图在第一级A/O工艺中，回流混合液中的硝酸盐氮在反464 硝化菌的作用下利用原污水中的含碳有机物作为碳源在第一缺氧池中进行反硝化反应，反硝化后的出水进入第一好氧池后，含碳有机物被氧化，含氮有机物实现氨化和氨氮的硝化作用，同时在第一缺氧池反硝化产生的N2在第一好氧池经曝气吹脱释放出去。在第二级A/O工艺中，由第一好氧池而来的混合液进入第二缺氧池后，反硝化菌利用混合液中的内源代谢物质进一步进行反硝化，反硝化产生的N2在第二好氧池经曝气吹脱释放出去，改善污泥在的沉淀性能，同时内源代谢产生的氨氮也可以在第二好氧池得到硝化。Bardenpho具有两次反硝化过程，脱氮效率可以高达90%～95%。1.如何去除废水中的磷？废水中磷的存在形式有三种，即有机磷酸盐、聚磷酸盐和正磷酸盐。有机磷存在于有机物和生物细胞的原生质中，一般的洗涤剂都含有聚磷酸盐，而正磷酸盐是磷循环中最后的产物，可以使用生物法或化学法将正磷酸盐从废水中除去。废水经过生物法处理，大部分的有机磷酸盐和聚磷酸盐被转化为溶解性的正磷酸盐，少量不溶性的磷是存在于生物细胞的原生质中。常规的生物处理法通过剩余污泥排放和处理可以从废水中去除部分磷，一些特殊工艺或经过调整运行方式具有除磷功能的普通工艺可以取得较好的除磷效果，具体方法有A/O、A2/O、SBR、氧化沟等。但生物处理法的除磷效果是有限的，当磷的排放标准要求很高时，往往需要使用化学除磷或将生物法与化学除磷结合起来使用。化学法除磷是向水中投加化学药剂，生成不溶性的磷酸盐，然后再利用沉淀、气浮或过滤等方法将磷从污水中除去。用于化学除磷的常用药剂有石灰、铝盐和铁盐等三大类。2.石灰除磷的原理是什么？石灰除磷是投加石灰与磷酸盐反应生成羟基磷灰石沉淀，反应式如下：5Ca2++4OH-+3HPO42-→Ca5OH(PO4)3+3H2O由于石灰进入水中后，首先与水的碱度发生反应生成碳酸钙沉淀，然后过量的钙离子才能与磷酸盐反应生成羟基磷灰石沉淀，因此所需的石灰量主要取决于待处理废水的碱度，而不是废水的磷酸盐含量。另外，废水的镁硬度也是影响石灰法除磷的因素，因为在高pH值条件下，可以生成Mg(OH)2沉淀，而是胶体沉淀物，不但消耗石灰，而且不利于污泥脱水。pH值对石灰除磷的影响很大，随着pH值的升高，羟基磷灰石的溶解度急剧下降，即磷的去除率迅速增加，pH值大于9.5后，水中所有磷酸盐都转为不溶性的沉淀。一般控制pH值在9.5～10之间，除磷效果最好。对于不同废水的石灰投加量，应通过试验确定。3.石灰除磷的具体方法有哪些？464 石灰除磷的具体方法有三种，一是在污水处理场初沉池之前投加石灰，二是在污水生物处理之后的二沉池中投加石灰，三是在生物处理系统之后投加石灰并配有再碳酸化系统。第一种方法在除磷的同时，也提高了有机物和悬浮物的去除率，从而减轻曝气池的负荷。但为了不影响生物处理的正常进行，pH值不能过高，一般限制在9左右，因此除磷效果不是太好，水中残余可溶性磷2～3mg/L。为了满足更高的排放要求，可以采用在曝气池或二沉池再投加铝盐或铁盐等其它药剂的方法，进一步提高除磷率。第二种方法将磷在生物处理之后去除，不影响生物处理过程中微生物对磷的生理需求，而且生物处理可以将一部分聚磷酸盐转化为正磷酸盐，从而提高除磷效果。其问题是有可能使回流污泥pH值过高，进而影响生物处理的正常进行。第三种方法对生物处理系统没有任何影响，降低pH值后的出水对环境也无不良影响。再结合颗粒滤料过滤，最终出水的悬浮物和磷的可以降到很低，残余磷只有0.1～0.2mg/L。1.铝盐除磷的原理是什么？铝盐除磷常用药剂是硫酸铝和铝酸钠，其除磷反应式分别如下：Al2(SO4)3∙14H2O+2H2PO4-+4HCO3-→2AlPO4+4CO2+3SO42-+18H2ONa2Al2O4+2H2PO4-→2AlPO4+2Na++4OH-由反应式可以看出，投加硫酸铝会降低废水的pH值，而投加铝酸钠会提高废水的pH值。因此硫酸铝和铝酸钠分别适用于处理碱性和酸性废水。铝盐的投加比较灵活，可以加在初沉池前，也可以加在曝气池中或在曝气池和二沉池之间，还可以将化学除磷与生物处理系统分开，以二沉池出水为原水投加铝盐进行混凝过滤、或在滤池前投加铝盐进行微絮凝过滤。在初沉池前投加，可以提高初沉池对有机物和SS的去除率，在曝气池和二沉池之间投加，渠道或管道的湍流有助于改善药剂的混合效果，在生物处理系统后投加，因生物处理对磷的水解作用可以使除磷效果更好。由于受废水碱度和有机物的影响，除磷的化学反应是一个复杂的过程，因此铝盐的最佳投加量不能按计算确定，必须经过试验确定。2.铁盐除磷的原理是什么？三氯化铁、氯化亚铁、硫酸亚铁（绿矾）、硫酸铁等都可以用来除磷，常用的是三氯化铁。三氯化铁与磷酸盐的反应式为：FeCl3∙6H2O+H2PO4-+2HCO3-→FePO4+3Cl-+2CO2+8H2O与铝盐相似，大量三氯化铁要满足与碱度反应生成Fe(OH)3464 ，以此促进胶体磷酸铁的沉淀分离。磷酸铁沉淀的最佳pH值范围为4.5～5.0，实际应用中pH值在7左右甚至超过7，仍有较好的除磷效果。城市废水投加大约45～90mg/L三氯化铁，可以去除磷85～90%。和铝盐一样，铁盐投加点可以在预处理、二级处理或三级处理阶段。1.化学法除磷存在的问题是什么？⑴化学法除磷最大的问题是会使污水处理场污泥量显著增加，因为除磷时产生的金属磷酸盐和金属氢氧化物以悬浮固体的形式存在于水中，最终变为处理场污泥。在初沉池前投加金属盐，初沉池污泥可以增加60%～100%，整个污水处理场污泥量增加60%～70%。在二级处理过程中投加金属盐，剩余污泥量会增加35%～45%。⑵化学除磷不仅使污泥量增加，而且使污泥浓度降低20%左右，因此使污泥体积即污泥数量加大，由此而来是增加了处理场污泥处理与处置的难度。⑵使用化学法除磷时，会使处理场出水增加可溶性固体含量。在固液分离不好的情况下，铁盐除磷有时会使出水呈微红色。2.活性污泥法除磷的原理是什么？污水中的磷来自各种洗涤剂、工业原料、化肥等的生产和使用过程及人体排泄物。污水中磷的存在形态取决于废水的类型，最常见的是磷酸盐、聚磷酸盐和有机磷。常规二级生物处理的出水中，90%左右的磷以磷酸盐形式存在。在传统的活性污泥系统中，磷作为微生物正常生长所必需的元素用于微生物体的合成，并以生物污泥的形式排出而达到去除磷的目的。在常规活性污泥系统中，通过微生物正常生长排放剩余污泥仅能获得10%～30%的除磷效果。但在普通污水处理场的运行中，常常会观察到水中的磷在特定情况下具有更高去除率，即微生物吸收的磷量超过了微生物正常生长所需要的磷量，这就是活性污泥的生物超量除磷现象。污水生物除磷的原理就是人为创造生物超量除磷过程，实现可控的除磷效果。这个过程必须通过创造厌氧环境利用厌氧微生物的作用来实现生物除磷过程。在没有溶解氧或硝态氮存在的条件下，兼性细菌通过发酵作用将溶解性BOD5转化为低分子挥发性有机酸VFA。聚磷菌吸收这些发酵产物或来自原污水的VFA，并将其运送到细胞内，同化成胞内碳能源储存物质PHB，所需的能量来源于聚磷的水解以及细胞内糖的酵解，并导致磷酸盐的释放。在好氧条件下，聚磷菌的活力得到恢复，并以聚磷的形式存储超过生长所需要的磷量，通过PHB464 的氧化代谢产生能量，用于磷的吸收和聚磷的合成，能量以聚磷酸高能键的形式捕集存储，磷酸盐从水中被去除。产生的富磷污泥（新的聚磷菌细胞），通过剩余污泥的形式得到排放，从而实现将磷从水中除去的目的。从能量角度看，聚磷菌在无氧条件下释放磷获取能量以吸收废水中溶解性有机物，在好氧状态下降解吸收溶解性有机物获取能量以吸收磷。除磷的关键是厌氧区的设置，可以说厌氧区是聚磷菌的生物选择器。由于聚磷菌能在短暂的厌氧条件下，优先于非聚磷菌吸收低分子基质（发酵产物）并快速同化和储存这些发酵产物，即厌氧区为聚磷菌提供了竞争优势。这样一来，能吸收大量磷的聚磷菌就能在处理系统中得到选择性增殖，并可通过排除高含磷量的剩余污泥达到除磷的目的。这种选择性增殖的另一个好处是抑制了丝状菌的增殖，避免了产生沉淀性能较差的污泥的可能，因此厌氧/好氧生物除磷工艺一般不会出现污泥膨胀现象。1.影响除磷的因素有哪些？⑴溶解氧：首先必须在厌氧区控制严格的厌氧环境，这直接关系到聚磷菌的生长状况、释磷能力及利用有机基质合成PHB的能力。厌氧区DO的存在，一方面会因DO将作为最终电子受体而抑制厌氧菌的发酵产酸作用，妨碍磷的释放；另一方面会快速耗尽有机基质，从而减少聚磷菌所需的VFA量，造成生物除磷效果降低。其次是必须在好氧区供给足够的溶解氧，以满足聚磷菌对储存的PHB进行降解，释放足够的能量供其过量摄磷之用，以便有效地吸收废水中的磷。一般厌氧段的DO要严格控制在0.2mg/L以下，而好氧段的DO要控制在2mg/L以上。⑵厌氧区硝态氮：硝态氮包括硝酸盐和亚硝酸盐，硝态氮的存在也会消耗有机基质而抑制聚磷菌对磷的释放，进而影响好氧条件下聚磷菌对磷的吸收。另外，硝态氮的存在会被部分聚磷菌作为电子受体进行反硝化，从而影响其以发酵产物作为电子受体进行发酵产酸、抑制聚磷菌的释磷和摄磷能力及PHB的合成能力。⑶温度：温度对除磷的影响不如对生物脱氮过程的影响那么明显，因为在高温、中温和低温条件下，都有不同的具有生物除磷能力的聚磷菌在活动。但为保证发酵作用的完成和基质的吸收，在低温运行时，要求厌氧段的时间更长一些。一般来说，在5～30oC的范围内，都可以收到较好的除磷效果。⑷pH值：通常情况下，pH值在6～8的范围内时，磷的释放比较稳定。pH值低于6.5时，生物除磷的效果会大大下降。⑸BOD5负荷和有机物性质：464 废水生物除磷工艺中，厌氧段有机基质的种类、含量及微生物所需营养物质与废水中含磷的比值是影响除磷效果的重要因素。不同的有机物为基质时，磷的厌氧释放和好氧摄取效果是不同的。分子量较小的易降解有机物（如挥发性脂肪酸类等）容易被聚磷菌利用，将其体内储存的多聚磷酸盐分解释放出磷，诱导磷释放的能力较强，而高分子难降解有机物诱导聚磷菌释磷能力就较差。厌氧阶段磷的释放越充分，好氧阶段磷的摄取量就越大。另外，聚磷菌在厌氧阶段释磷所产生的能量，主要用于其吸收低分子有机基质合成PHB储存在体内，以作为厌氧条件下生存的基础。因此，进水中是否含有足够的有机质，是关系到聚磷菌能否在厌氧条件下顺利生存的重要因素。一般认为，进水中BOD5/TP要大于15，才能保证聚磷菌有足够的基质，从而获得理想的除磷效果。为此，可以采用部分进水和跨越初沉池的方法，获得除磷所需要的BOD5量。⑹泥龄：由于生物除磷系统主要通过排出剩余污泥实现除磷，因此剩余污泥量的多少决定系统的除磷效果，而泥龄长短对剩余污泥的排放量和污泥对磷的摄取作用有直接的影响。一般来说，泥龄越短，污泥含磷量越高，排放的剩余污泥量越大，除磷效果越好。短的泥龄还有利于好氧段控制硝化作用的产生，从而有利于厌氧段磷的释放。所以仅以除磷为目的的污水处理系统，一般都采用较短的泥龄。但过短的泥龄会影响BOD5和CODCr的去除效果，可能导致出水的BOD5和CODCr值达不到排放要求。一般以除磷为目的的生物处理系统的泥龄控制在3.5～7天。⑺其它：一般来说，厌氧段的水力停留时间越长，除磷效果越好。但过长的停留时间，又不会意味着有更大的除磷效果，反而会有利于丝状菌的生长，使污泥的沉淀性能恶化。剩余污泥的处理方法也会对除磷效产生影响，因为污泥浓缩池中呈厌氧状态会造成聚磷菌的释磷，使浓缩池上清液和污泥脱水液中含有高浓度的磷，而这些高浓度的含磷废水又会回到进水中，因此必须采用新鲜污泥直接脱水的处理方法，避免磷的重新释放。1.废水生物除磷处理的方法有哪些？废水生物除磷包括厌氧释磷和好氧摄磷两个过程，因此废水生物除磷的工艺流程由厌氧段和好氧段两部分组成。按照磷的最终去除方式和构筑物的组成，除磷工艺流程可分为主流程除磷工艺和侧流程除磷工艺两类。主流除磷工艺的厌氧段在处理污水的水流方向上，磷的最终去除通过剩余污泥排放，其代表方法是厌氧/好氧（A/O）工艺（具体见二级生物处理有关问题），其他方法如厌氧/缺氧/好氧（A2/O）工艺、Phoredox工艺（五段Bardenpho工艺、A2/O/A/O）、UCT工艺、VIP工艺以及具有除磷效果的SBR法、氧化沟等工艺，都是经过厌氧/好氧过程和排出剩余污泥464 来实现除磷。侧流除磷工艺的厌氧段不在处理污水的水流方向上，而是在回流污泥的侧流上，具体方法是将部分含磷回流污泥分流到厌氧段释放磷，再用石灰沉淀去除富磷上清液中的磷。即侧流除磷工艺将生物除磷法与化学除磷法结合在了一起，是最早开发利用的生物除磷工艺。经过侧流除磷后，曝气池回流污泥中的磷含量较低，因而对进水的磷含量没有特殊要求，即对进水水质波动的适应性较强。水中绝大部分磷以石灰污泥的形式沉淀去除，泥量较小，污泥的处置不像高磷剩余活性污泥那样复杂。1.什么是Phostrip除磷工艺？Phostrip工艺即侧流除磷工艺，通常所说的生物除磷工艺往往是指Phostrip工艺。其工艺流程见图5—4。图5—4Phostrip除磷工艺流程图废水经过曝气池处理去除BOD5和CODCr，同时活性污泥过量摄取磷后，混合液再进入二沉池，实现含磷污泥与水的分离。含磷污泥部分回流到曝气池，另一部分分流至厌氧除磷池。在厌氧除磷池中，污泥在好氧条件时过量摄取的磷得到充分释放，然后污泥回流到曝气池中。由除磷池流出的富磷上清液进入化学沉淀池，投加石灰形成Ca3(PO4)2不溶物沉淀，在通过排放含磷污泥去除磷。含磷污泥的磷含量可占污泥干重的6%左右，可作为农用肥料。污泥在释磷池内的停留时间一般为2h，从污泥回流系统分流的污泥量一般为污水处理厂进水量的20%～30%，而经过浓缩释磷后再回流到曝气池内的泥量为污水处理厂进水量的10%～20%。Phostrip工艺将生物除磷法与化学除磷法结合在一起，除磷效果较好且稳定，出水总磷浓度可以小于1mg/L，而且操作灵活，受外界条件影响小。现有常规活性污泥法很容易改造成Phostrip工艺，只需在污泥回流管线上增加小规模的处理单元即可，而且在改造过程中不用中断污水处理系统的正常运转。2.除磷处理设施运行管理的注意事项有哪些？⑴厌氧段是生物除磷最关键的环节，其容积一般按0.5～2h的水力停留时间确定，如果进水中容易生物降解的有机物含量较高，应当设法减少水力停留时间，以保证好氧段进水的BOD5含量。464 ⑵如果磷的排放标准很高，而所选除磷工艺不能满足出水要求，可以增加化学除磷或过滤处理去除水中残留的低含量磷。⑶生物除磷工艺的机理是将溶解转移到活性污泥生物细胞中，然后通过剩余污泥的排放从系统中除去。在污泥的处理过程中，如果出现厌氧状态，剩余污泥中的磷就会重新释放出来。重力浓缩容易产生厌氧状态，有除磷要求的剩余污泥处理不能采用这种方法，而应当使用气浮浓缩、机械浓缩、带式重力浓缩等不产生厌氧状态的浓缩方法。如果受条件限制只能选用重力浓缩时，必须在工艺流程中增设化学沉淀设施去除浓缩上清液中所含的磷。⑷泥龄是影响生物除磷脱氮的主要因素，脱氮要求越高，所需泥龄越长。而泥龄越长，对除磷越不利。尤其是在进水BOD5/TP小于20时，泥龄控制得越短越好。但如果进水BOD5偏低，活性污泥增长缓慢，就不可能将泥龄控制得太短，此时必须使用化学法除磷。1.兼有脱氮除磷工艺的废水生物处理方法有哪些？基本参数如何？A2/O工艺、四段Bardenpho工艺（A/O/A/O）、Phoredox工艺（五段Bardenpho工艺、A2/O/A/O）、UCT工艺、VIP工艺等同时具有除磷和脱氮的功能，氧化沟和SBR法通过改变运行方式或曝气方式也可以模仿上述工艺过程，从而达到同时除磷和脱氮的目的。表5—1列出了A2/O工艺、Phoredox工艺和UCT工艺等三种除磷脱氮工艺的主要设计参数。表5—1常用除磷脱氮工艺的设计参数A2/O工艺Phoredox工艺UCT工艺污泥负荷(F/M)/kgBOD5∙(kgMLVSS∙d)-10.15～0.70.1～0.20.1～0.2污泥泥龄SRT/d4～2710～4010～30污泥浓度MLSS/g∙L-13～52～42～4水力停留时间HRT/h厌氧段0.5～1.31～21～2缺氧段10.5～12～42～4好氧段13～64～124～12缺氧段2--2～42～4好氧段2--0.5～1--污泥回流比/%40～10050～10050～100混合比/%100～300400100～6002.如何选择污水生物除磷脱氮工艺？污水处理的目标决定了所选择的工艺，当处理目标是去除氨氮（只要硝化）、总氮（需要硝化和反硝化）及同时除磷脱氮时，工艺选择和运行方式也是不同的。464 当出水仅对氨氮浓度有要求而对总氮无要求时，采用合并硝化或单独硝化即低负荷的传统活性污泥法就可以满足出水要求，但仍可以采用前置单一缺氧段的单级活性污泥脱氮（A/O）工艺。这样前置的反硝化过程可以消耗部分可快速降解的含碳有机物，减少碳氧化所需氧量，降低能耗；反硝化产生的碱度对处理酸性废水是很有利的，而且硝酸盐氮浓度的降低可以避免其在二沉池发生反硝化产生氮气泡而影响沉淀效果。当出水对总氮有要求时，必须考虑实现硝化和反硝化双重过程。对于出水不同的总氮要求，可以选择不同脱氮工艺，具体方法见表5—2。表5—2不同的出水总氮要求对应的脱氮工艺出水TN要求值脱氮工艺8～12mg/L所有单级活性污泥系统、氧化沟、SBR6～8mg/LA2/O、UCT、VIP、A/O/A/O（四段Bardenpho工艺）、氧化沟、SBR3～6mg/LA/O/A/O（四段Bardenpho工艺）≦3mg/L多级生物脱氮系统当处理目标包括除磷时，必须综合考虑除磷和脱氮的双重要求。A2/O、UCT和VIP工艺均可使出水的总磷降到1mg/L以下，Phoredox（五段Bardenpho、A2/O/A/O）工艺也可使出水的总磷降到3mg/L以下。当出水仅要求除磷时，可以采用厌氧/好氧（A/O）法或Phostrip工艺，此时氮的去除与常规活性污泥法类似。选择生物除磷脱氮工艺时的另一种重要指标是污水的BOD5/TP比值，如果此值大于20，则原污水中有充足的碳源有机物，A2/O和五段Bardenpho工艺（A2/O/A/O）可以满足除磷脱氮的双重要求，若BOD5/TP小于20，则应当选择VIP或UCT工艺。1.什么是Phoredox工艺？Phoredox工艺又称五段Bardenpho工艺，由厌氧-缺氧-好氧-缺氧-好氧五个阶段构成，相当于A2/O工艺和A/O工艺串联而成，其工艺流程见图5--5。图5—5Phoredox工艺流程示意图从二沉池回流来的污泥在厌氧段与进水相混，第一个好氧段中的污泥混合液回流仅进入缺氧区，只要后面4段硝化、反硝化控制得当，氮去除率高，同时控制二沉池污泥至厌氧区的回流污泥比，那么从二沉池来的回流污泥携带到厌氧区的硝酸盐数量很少。混合液从第一个好氧区回流到缺氧区，这种工艺流程的泥龄（10～40d）一般要比A2/O工艺长，增加了碳氧化的能力。2.什么是UCT工艺？UCT工艺是UniversityofCapeTown工艺的英文简写，是类似于A2464 /O工艺的一种除磷脱氮方法，即厌氧/缺氧/缺氧/好氧工艺，其流程如图5—6所示。图5—6UCT工艺流程图UCT工艺与A2/O工艺的不同之处一是沉淀池污泥回流到缺氧池而不是回流到厌氧池，这样可以防止由于硝酸盐氮进入厌氧池后，破坏厌氧池的厌氧状态而影响系统的除磷效率。二是增加了从缺氧池到厌氧池的缺氧池混合液回流，由缺氧池向厌氧池回流的混合液中含有较多的溶解性BOD5，而硝酸盐很少，这就为厌氧池内进行的发酵提供了最优的条件。在实际运行中，当进水中总氮TKN与CODCr的比值较高时，需要降低混合液的回流比以防止硝酸盐氮进入厌氧池。但如果回流比太小，会使水流在缺氧池的实际停留时间延长，而当缺氧池的实际停留时间超过1h，又会引起污泥在二沉池中的沉降性能恶化。1.什么是改良型UCT工艺？为了保证污泥具有良好的沉降性能和进入厌氧池的硝酸盐氮尽可能少，现在已开发出了改良型的UCT工艺（见图5--7）。图5—7改良型的UCT工艺流程图在改良后的UCT工艺中，缺氧池被分为两个部分，第一缺氧池接纳回流污泥，然后由该反应池将污泥回流到厌氧池。硝化混合液回流到第二缺氧池，大部分反硝化在第二缺氧池进行。改良后的UCT工艺基本克服了UCT工艺存在的缺点和问题，最大限度地消除了向厌氧池回流液中的硝酸盐氮对释磷产生的不利影响。其不足是由于增加了缺氧池向厌氧池的回流，使运行费用增加。2.什么是VIP工艺？VIP工艺如图5—8所示。图5—8VIP工艺流程图VIP工艺反应池采用方格形式，第一系列体积较小的完全混合式反应格串联在一起，这种形式形成了有机物的梯度分布，充分发挥聚磷菌的作用，提高了厌氧池磷的释放和好氧池磷的吸收速率，因而比单个大体积的完全混合式反应池具有更高的除磷效果。缺氧池的分格使反硝化反应都发生在前几格，有助于缺氧池的完全反硝化，这样在缺氧池的最后一格硝酸盐的含量极低，基本不会出现硝酸盐通过464 缺氧池回流液进入厌氧池的问题，保证了厌氧池严格的厌氧条件。1.VIP工艺与UCT工艺的区别是什么？与UCT工艺相比，VIP工艺采用高负荷运行，混合液污泥活性较高，泥龄较短，除磷脱氮效果较好，而且反应池的容积较小。从流程上看，VIP工艺与UCT工艺非常相似，两者的差别在于池型构造和运行参数方面，表5—3列出了两者的对比。表5—3VIP工艺与UCT工艺的比较VIP工艺UCT工艺多个完全混合型反应格组成厌氧池、缺氧池、好氧池均是单个反应器流程采用分区方式，每区由2～4格组成每个反应区都是完全混合型泥龄4～12d泥龄13～25d，通常﹥20d，污泥得到稳定污泥回流与混合液回流通常混合在一起污泥直接回流到缺氧池来自缺氧池的混合液回流与进水混合从完全混合的缺氧池将混合液直接回流到厌氧池典型工艺的水力停留时间为6～7h典型工艺的水力停留时间为2～4d2.什么是混合、反应、混凝和矾花？促使絮凝剂向水中迅速扩散、并与全部水混合均匀的过程称为混合。絮凝剂的混合过程需要通过混合池或混合器等方式实现。水中悬浮颗粒与絮凝剂作用，通过压缩双电层和电中和等机理，失去稳定性而相互结合生成微小絮粒的过程称为凝聚。凝聚生成的微小絮粒在水流的搅动和絮凝剂的架桥作用下，通过吸附架桥和沉淀网捕等机理，逐渐成长为大的絮体的过程称为絮凝。混合、凝聚、絮凝三个过程通称为混凝，而絮凝剂与水混合后生成微小絮体、微小絮体再长大为大絮体的凝聚、絮凝过程又合称为反应。絮凝剂与水混合后生成的絮体被称为矾花。絮凝剂与水中的悬浮杂质反应生成矾花的过程在反应池中进行。3.混凝工艺的一般流程是怎样的？絮凝剂的品种很多，有液体的也有固体的，固体絮凝剂呈干粉或颗粒状。混凝工艺一般有药剂配制投加、混合、反应三个环节组成，其基本流程如下：絮凝剂----→配制----→定量投加原水-----↓---→混合----→反应----→固液分离⑴絮凝剂的投加一般需要溶解、搅拌、定量控制和投配设备，根据混凝处理的目的，通过试验选择确定絮凝剂的品种和投加量后，将固体絮凝剂或浓度很高的液体絮凝剂配制成浓度适中的絮凝剂溶液后，再根据需要定量投加到原水中。464 ⑵混合是使絮凝剂与原水充分混合均匀的过程，是絮凝和固液分离的前提，通常要求在加药后的极短时间内完成，混合搅拌时间一般为10～30s，最长为120s，适宜的速度梯度G为500～1000s-1。⑶反应是使水中杂质颗粒结成大尺寸矾花的过程，要求水流平稳，延续时间也较长。反应池的平均速度梯度G一般为10～60s-1，水流速度为15～30mm/s，反应时间为15～30min，并控制GT值在104～105范围内。通常反应池与固液分离设施合建或相距很近。⑷当原水胶体浓度、碱度和水温较低使混凝效果受到影响时，应当延长混合和絮凝反应的时间或投加助凝剂。⑸混合设备与后续处理设施如反应池、澄清池之间尽可能相邻而建，中间连接管道长度不宜超过120m，在管道内的停留时间﹤2min，管道内流速为0.8～1.0m/s。反应池与沉淀、气浮等固液分离设施之间必须相邻而建，不能用管道连接。1.混凝工艺在废水处理中的应用有哪些？加药混凝处理可以有效降低工业生产废水的浊度和色度，去除废水中呈胶体状态的高分子有机物质、放射性物质及其他微细颗粒物质。在使用沉淀法去除废水中的汞、铬、镉、铅重金属离子和磷酸盐时，在加入能与这些物质生产沉淀物质的化学药剂的同时，加入适量的絮凝剂产生混凝作用，可以加快沉淀速度，提高和改善对重金属离子和磷酸盐的去除效果。在对含油废水进行气浮处理前投加絮凝剂可以起到对乳化油的脱稳和破乳作用，并形成絮体吸附油珠和悬浮物共同上浮，可以使含油废水的含油量从数百mg/L降低到5mg/L左右，同时SS的去除率也可以高达80%～90%。印染废水成分复杂，除了含有一定SS外，还含有染料、洗涤剂、淀粉及铬、氰、酚、硫等有毒物质，其中染料、淀粉等以胶体形式存在。根据染料废水的性质，使用聚合氯花铝、石灰、酸等絮凝剂或助凝剂对废水进行混凝处理，可以有效降低印染废水的色度和SS，出水清澈。混凝工艺在废水处理中的另一种应用是加强初沉池和二沉池的沉淀效果，以及对二级出水进行三级处理或深度处理。为减轻曝气池的负荷，通过在初沉池中投加絮凝剂的方法，可以减少进入曝气池的SS和胶体杂质含量。当二沉池出水SS较高，难以达到国家相关排放标准时，可以使用混凝工艺投加絮凝剂进行再沉淀或气浮处理改善水质。为了实现污水回用，通过混凝处理再加上沉淀、澄清、过滤等进一步处理，可以有效降低二沉池出水的CODCr、SS等指标，同时去除水中的磷、重金属等有害杂质的含量。464 1.絮凝剂的投加方式有哪些？絮凝剂的投加方式有干式投加和湿式投加两种，简称干投和湿投。干投的流程是：药剂输送—→粉碎—→提升—→计量—→混合池湿投法的流程是：溶解池—→溶液池—→定量控制—→投加设备—→混合池（混合器）两种投加方式的优、缺点和适用条件对比见表5--4。表5—4絮凝剂干投和湿投的比较投药方式优点缺点适用范围干式投加①设备占地面积小②投加设备无腐蚀问题③不破坏或改变药剂性质①用药量大时，需要配备絮凝剂破碎设备②用药量少时，不好调节和控制投加量③药剂与水的混合均匀性较差④加药间内纷尘大、劳动卫生条件差①适用于大用药量②不适用于有机高分子及吸湿性絮凝剂湿式投加①容易与水充分混合②投加量容易调节③运行管理方便①设备复杂，占地面积大②设备容易被腐蚀损坏③要求投药量突变时，调整过程较长适用于各种絮凝剂和各种用药量2.絮凝剂如何实现定量投加？絮凝剂的投加都有一个经济性能比最佳的范围，因此絮凝剂的投加量需要经过烧杯试验初步确定后再根据实际运行情况予以调整。而要想实现准确的调整，絮凝剂系统必须有一个比较准确的计量。干式投加一般有计量容积和计量质量两种方法，两者的误差分别为5%左右和1%左右。湿式投加有纵重力投加、水射器投加、计量泵投加等方式，都是计量所加絮凝剂的容积。中小规模的混凝处理系统的絮凝剂投加一般使用计量泵投加方式，人工调整和自动调整都能很容易地实现。实际生产中自动投药系统很多，其中比较准确的是根据加药混合后形成的矾花特性和沉淀或澄清后出水浊度等情况来调整絮凝剂的投加量。其原理是利用以脉动值换算理论为基础的絮凝粒子检测技术，使用光学原理测定絮凝粒子的粒径、密度等特性，同时利用电极测定能反映水中胶体颗粒脱稳程度的电流信号，综合利用以上两种控制信号调整絮凝剂的投加量。为了更准确地反映实际运行情况，有时还要结合沉淀或澄清后出水浊度的高低来对絮凝剂的投加量进行调整和控制。3.常用的混合方式有哪些？混合方式有机械搅拌混合、分流隔板混合、水泵混合和管道混合等。常用混合方式的优缺点比较见表5—5。464 表5—5常用混合方式比较混合方式优点缺点适用条件机械搅拌混合混合效果良好，水头损失小维护管理较复杂、能耗大各种水量分流隔板混合混合效果较好，管理简单水头损失大，占地面积大大中水量水泵混合设施简单，不需要外加能耗管理复杂，不宜在泵出水管太长时使用各种水量管道混合管理简单、不需要维修需要一定能耗，混合效果较差稳定流量⑴机械搅拌混合：机械混合需要配置专门的混合池，在混合池内用电动机驱动搅拌器对加过药剂的原水进行搅拌，以达到药剂与原水均匀的目的。这种混合方式可根据进水流量和浊度的变化而改变搅拌器的转动速度，以达到所需要的G值。常用的机械搅拌方式有螺旋桨式、涡轮式、平直叶桨式、直叶桨框式和水下推进式，桨式搅拌器的线速度为1.5～3m/s，水下推进式搅拌器的线速度为5～15m/s。有效池深为2～5m，混合搅拌时间一般为10～30s，处理小规模水量的工业应用常取120s。⑵分流隔板混合：分流隔板混合池利用水流的曲折行进所产生的湍流进行混合，一般是设有三块隔板的窄长形水池，两道隔板间的距离为池宽的2倍，通常隔板间距为0.6～1m，两端隔板的中间下部开有缝隙，中间隔板的下部两侧开有缝隙，水池中的水流速度大于0.6m/s，缝隙处流速为1m/s左右，转弯处的过水断面积为平流部分过水断面积的1.2～1.5倍。为避免进入空气，缝隙必须具有100～150mm的淹没水深。⑶水泵混合：水泵混合的絮凝剂加入水泵的吸水池内或吸水管内，利用水泵叶轮转动产生的水流紊动达到混合的目的。水泵混合要注意防止絮凝剂对泵和吸水池的腐蚀作用，除了要选用耐腐蚀泵外，吸水池、泵的吸水管、出水管和阀门等都要选用抗腐蚀材料或做好防腐处理。当泵房离絮凝池较远时，经过混合的原水在管道中流动的过程中能过早地形成絮凝体。而这些絮凝体一旦在管道中破碎，就很难重新聚集，不利于后续的絮凝工艺，当管道中水流速度较低时，还可能在管道中形成沉淀。⑷管道混合：管道混合一般是在进入絮凝池的管道上安装一套静态混合器，有时是设置孔板或文氏管（水射器）。管道静态混合器中有若干固定混合单元，每一混合单元由若干固定叶片按一定角度交叉组成。当加过药剂的原水经过混合器时，能被这些混合单元分割、改向并形成旋涡，以达到使药剂均匀分散于原水中的目的。管道静态混合器混合要求进出水的水头损失为5m以上，否则混合效果较差，当进水量降低后，流过管道静态混合器的水头损失变小，混合效果也会变差。1.常用的反应池有哪些类型？464 常用的反应池类型有隔板反应池、机械搅拌反应池和折板反应池三种，也有将不同形式反应池串联在一起成为组合式反应池的。常用混合方式的优缺点比较见表5—6。表5—6常用反应池比较反应方式优点缺点适用条件隔板反应池构造简单、管理方便反应时间长、水量变化大时效果不稳定大中水量机械搅拌反应池搅拌强度可调、效果较好维护管理较复杂、能耗大各种水量折板反应池容积利用率和能量利用率高安装、维修困难中小水量⑴隔板反应池：隔板反应池又有平流式隔板、竖流式隔板和回转式隔板三种形式，其原理是在水流通道内设置隔板，使水流在其中上下或迂回流动，而且流速逐渐减小，有利于水中颗粒形成粗大的絮体。隔板反应池的反应时间为20～30min，进口流速为0.5～0.6m/s，出口流速为0.2～0.3m/s。平流式隔板转弯处的过水断面积为平直段的1.2～1.5倍，池低向排泥口的坡度为2%～3%。⑵机械搅拌反应池：机械搅拌反应池是将多个单独的机械反应池串联起来，每个池内都设有搅拌机，搅拌强度从头至尾依此降低，按照搅拌机的安装方式可分为立式和卧式两种。传动装置多采用多级或无级调速，以便根据水量、水温、药剂等变化情况随时调节搅拌的强度。搅拌桨叶宽为100～300mm，桨叶总面积为反应池截面积的10%～20%。一般桨叶上端在水面以下0.3m，下端距池底0.5m。对应3～6级的搅拌强度，搅拌桨叶中心处线速度（相当于池内水平流速）一般由第一级的0.5～0.6m/s逐渐减小到0.1～0.2m/s，最大不能超过0.3m/s。各级搅拌速度梯度值G一般为20～30-1。⑶折板反应池：折板反应池是利用在反应池中设置一些扰流单元来达到絮凝所需要的紊流状态，使能量损失得到充分利用，能耗与药耗有所降低，停留时间缩短。折板反应池的常用形式有多通道和单通道的平折板式、波纹板式、栅条式、网格式等，既可以布置成竖流式，也可以布置成平流式，以竖流式为多。折板反应池在池底要必须设置排泥设施。⑷组合式：不同形式的反应池串联使用，可以取长补短、充分发挥每一种反应池的优点。比如往复式隔板反应池与回转式隔板反应池的组合运用，可以避免往复式隔板反应池在絮凝反应后期，容易将已结大、容易破碎的絮体打碎的问题。水量较小时，将穿孔旋流反应池（折板反应池的一种型式）与回转式隔板反应池的组合运用，前段可以避免使用隔板反应池时隔板间距离过小或水深过浅的矛盾，后段可以避免使用穿孔旋流反应池时水流上下左右频繁转弯对后期絮凝产生的不良作用。1.混凝处理系统的运行管理注意事项有哪些？⑴464 加强进水水质的分析化验，定期进行烧杯搅拌试验，在模仿现有混合反应过程的搅拌强度下，通过改变絮凝剂或助凝剂的种类及投加量，来确定最佳的混凝条件，并随水质的变化及时调整，以达到最佳的混凝效果。比如进水的SS浓度发生变化时，应适当调整絮凝剂的投加量；当进水水温或pH值发生改变时，可改变絮凝剂或助凝剂的种类。⑵巡检时观察并记录反应池矾花的大小等特征，并与以往的记录资料相对比，如果出现异常变化应及时分析原因和采取相应的对策。比如反应池末端水体浑浊、矾花颗粒细小，通常说明絮凝剂投加量不够，需要增加投药量或再投加助凝剂。反应池末端矾花颗粒较大但很松散，通常说明絮凝剂投加量过大，需要适当予以减少。⑶定期清除反应池内的积泥，避免因反应池有效容积减少使池内流速增大和反应时间缩短而导致的混凝处理效果下降。⑷定期分析核算混合池、反应池的水力停留时间、水流速度梯度等搅拌强度参数。⑸反应池出水端与沉淀或气浮等后续处理构筑物之间的配水渠最容易积存污泥，如果因此堵塞部分配水口，会使进入后续处理系统的孔口流速加大，导致矾花被打碎，必须及时清理。1.什么是澄清池？其基本原理是什么？澄清池一种将絮凝混合、反应过程与絮体沉淀分离三个过程综合于一体的水处理构筑物，主要用于去除原水中的悬浮物和胶体颗粒。在澄清池中，污泥被提升起来并使之处于均匀分布的悬浮状态，在池中形成高浓度的稳定活性污泥层。原水在澄清池中由下向上流动，污泥层由于重力作用在上升水流中处于动态平衡状态。当已经投加混凝剂的原水通过污泥层时，利用接触絮凝原理，原水中的悬浮物被污泥层截留下来，使水获得澄清。澄清池效率的高低取决于泥渣悬浮层的活性与稳定，因此保持泥渣层处于悬浮、浓度均匀、活性稳定的工作状态是澄清池的最基本要求。澄清池具有处理效果好、生产效率高、药剂用量节约和占地面积小等优点，而且已经有标准设计图和定型设备，其不足是设备结构比较复杂，对管理要求较高。2.澄清池的类型有哪些？各自的优缺点和适用条件是什么？464 澄清池的工作效率取决于悬浮污泥层的活性与稳定性，为使悬浮污泥层始终保持絮凝活性，必须使污泥层始终处于新陈代谢的状态，即在形成新的污泥的同时，排除老化了的污泥。澄清池可分为污泥悬浮型和污泥循环型两类。污泥悬浮型澄清池利用进水的能量连续或周期性地冲起泥渣，使泥渣层呈悬浮状态并截留原水中的微小絮体，典型的污泥悬浮型澄清池有悬浮澄清池和脉冲澄清池两种。污泥循环型澄清池是利用搅拌机或射流器使污泥在垂直方向上不断循环，在循环过程中捕集污水中的微小悬浮颗粒，并在分离区进行分离，典型的污泥循环型澄清池有机械搅拌澄清池和水力循环澄清池两种。常用澄清池的优缺点和适用范围见表5--7。表5—7常用澄清池的性能比较池型优点缺点适用范围脉冲澄清池⑴混合充分，布水均匀⑵池深较浅，可用于平流沉淀池改造⑴需要一套真空设备⑵虹吸式水头损失较大，脉冲周期难控制⑶对水质水量变化适应性较差⑷操作管理要求较高⑴适用于大、中、小型水场⑵进水悬浮物含量﹤3g/L，短时间内允许5～10g/L悬浮澄清池⑴无穿孔底板式构造简单⑵双层式能处理高浊度水⑴需设置水气分离器⑵对水温、水量变化敏感⑶双层式池深较大⑷处理效果不稳定⑴单层池进水SS含量﹤3g/L，双层池进水SS含量3～10g/L⑶水量变化每小时≯10%水温变化每小时≯1oC机械搅拌澄清池⑴单位面积产水量大，处理效率高⑵处理效果稳定，适应性较强⑴需要机械搅拌设备⑵维修较麻烦⑴适用于大、中型水场⑵进水悬浮物含量﹤5g/L短时间内允许5～10g/L水力循环澄清池⑴无机械搅拌设备⑵构筑物较简单⑴投药量和水头损失较大⑵对水质水量变化适应性较差⑶能量消耗大⑴适用于中、小型水场⑵进水悬浮物含量﹤2g/L短时间内允许5g/L1.什么是机械搅拌澄清池？其基本原理是什么？机械搅拌澄清池将混合、絮凝反应及沉淀工艺综合在一起，组成示意见图5--8。池中心有一个转动叶轮，将原水和加入药剂及澄清区沉降下来的回流污泥混合，促进形成较大絮体。污泥回流量是进水量的3～5倍，为保持池内悬浮物浓度稳定，要及时排出多余的污泥。图5—8机械搅拌澄清池示意图废水从进水管进入环形配水三角槽，混凝剂通过投药管加到配水三角槽中，再一起流入混合区，进行水、药剂和回流污泥的混合。由于涡轮的提升作用，混合后的泥水被提升到反应区，继续进行混凝反应，并溢流到导流区。导流区的导流板消除反应区过来的环形流动，使废水平稳地沿伞形罩进入分离区。分离区的排气管将废水中带入的空气排出，减少对泥水分离的干扰。分离区面积较大，由于过水面积的突然增大，流速下降，泥渣靠重力自然下沉，上清液由集水槽和出水管流出池外。一少部分泥渣进入浓缩区，定期由排泥管排出，大部分泥渣则在涡轮的提升作用下通过回流缝回流到混合区。464 根据进水水质和水量的不同，机械搅拌澄清池可以设一个或几个泥渣浓缩区。同时为改善分离区的分离效果，还可以在分离区增设斜板和斜管。1.设置机械搅拌澄清池的基本要求有哪些？⑴进水管流速一般在1m/s左右，进水管接入环形配水槽后向两侧环流配水，配水槽和缝隙的水流速度均采用0.4m/s。⑵水在池中的总停留时间一般为1.2～1.5h，第一、第二反应室停留时间一般都控制在20～30min。第二反应室计算流量一般按出水量的3～5倍考虑，第二反应室和导流室的流速均采用60mm/s。第一反应室、第二反应室（包括导流室）和分离室的容积比一般控制在2:1:7。⑶分离室上升流速一般采用0.8～1.1mm/s，当处理低温低浊水时要适当降低，常采用0.7～0.9mm/s。⑷集水方式可用淹没孔集水槽或三角堰集水槽。选用淹没孔集水槽时，孔径为20～30mm，过孔流速为0.6m/s左右，集水槽中流速为0.4～0.6m/s，出水管流速为1.0m/s左右。⑸根据澄清池的大小，要有1～3个污泥浓缩斗，污泥斗的容积约为澄清池总容积的1%～4%，小型池也有只用池底排泥的。进水悬浮物含量﹥1g/L或池径≧24m时，需要设机械排泥装置。⑹搅拌一般采用叶轮搅拌，叶轮的提升流量是进水量的3～5倍，叶轮直径一般为第二反应室内径的0.7～0.8倍，叶轮外缘线速度为0.5～1.5m/s。2.机械搅拌澄清池初次运行时的注意事项有些？⑴检查池内无水时机械设备的运转情况，电气控制系统应操作安全，机械设备动作灵活。同时进行烧杯试验，确定最佳絮凝剂和其投加量。⑵为尽快达到所需要的泥渣浓度，调整进水量为设计值的½～⅔，并使投药量为正常值的1～2倍，同时减小叶轮的提升量。⑶开始进水后逐步提高转速，加强搅拌。如果泥渣松散、絮粒较小、进水温度较低或浊度较低，可适量投加粘土或石灰以促进泥渣层的形成，还可以从正在运行的其他机械搅拌澄清池中取一些泥渣投放到新澄清池中，这样也能缩短泥渣层形成的时间。⑷464 在泥渣的形成过程中，在不扰动澄清区的情况下尽量加大转速和开启度，通过调整转速和开启度，找到适合待处理水质的转速和开启度最佳组合。同时经常取样测定池内各部位的泥渣沉降比，如果第一反应区及池底部泥渣的沉降比开始逐步提高，则表明泥渣正在形成，运行也即将趋于正常。⑸泥渣形成、出水浊度达到设计值后，可逐步将加药量减少到正常值，并逐步增大进水量。每次增加的水量不宜超过设计水量的20%，增加水量的间隔不少于1h，等水量达到设计负荷后，应稳定运行48h以上。⑹当泥渣面高度接近导流筒出口时开始排泥，并用排泥来控制泥渣面在导流筒出口以下。此时第二反应区内泥渣5min沉降比约为10%～20%。然后按不同进水浊度确定排泥周期和历时，并以保持泥渣面的高度稳定为原则。1.机械搅拌澄清池运行管理的注意事项有哪些？⑴如果发现分离区清水层中出现细小絮粒上升使出水水质变混，同时反应区泥渣浓度越来越低，而第一反应区取样观察其中絮粒也很细小，一般说明需要增加絮凝剂的投加量或提高加碱量。⑵当池面出现大的絮粒大量上浮，但颗粒间水色仍很透亮时，往往说明投药量过大，可适当降低药剂的投加量，并根据出水效果随时调整。⑶当发现污泥浓缩斗内排出的污泥含水量较低、污泥沉降比已超过80%时或者发现反应区污泥浓度迅速升高、污泥沉降比已超过20%时，分离区的污泥层也逐渐升高，出水水质开始变差，通常说明排泥量不够，必须缩短排泥周期或延长排泥时间。⑷在正常温度下清水区中出现大量气泡的原因，一是投加的碱量过多，而是池内污泥回流不畅导致污泥沉积池底、日久腐化发酵，形成大块松散腐殖物，并加带腐败气体漂上水面。⑸清水区中絮粒大量上升，甚至引起翻池，发生这种现象的原因有下几点，必须有针对性地解决。①进水水温高于池内水温1oC以上，降低了混凝效果，同时导致局部上升流速远大于设计上升流速；②强烈日光偏晒，造成池水的异重流动；③进水量超过设计量，或配水三角堰局部堵塞导致配水不均出现短流现象；④投药中断、排泥不正常及其他原因。⑹澄清池停运8～24h后，泥渣会被压实，重新运转时应先开启底部放空阀门排出少量泥渣，并控制较大的进水量和适当加大投药量使底部泥渣层松动，然后调整到正常水量的2/3左右运转，等出水水质稳定后再逐渐降低加药量、增大水量到正常值。2.过滤处理的基本原理是什么？464 过滤是使污水通过颗粒滤料或其它多孔介质（如布、网、纤维束等），利用机械筛滤作用、沉淀作用和接触絮凝作用截留水中的悬浮杂质，从而改善水质的方法。根据过滤材料不同，过滤可分为颗粒材料过滤和多孔材料过滤类。过滤过程是一个包含多种作用的复杂过程，它包括输送和附着两个阶段，只有将水中的悬浮颗粒输送到滤料表面，并使之与滤料表面接触才能产生附着作用，附着以后不再移动才能算是真正被滤料截留。悬浮颗粒是在惯性、沉淀、扩散、直接截留等项作用下被输送到滤料表面的。一般来说，悬浮颗粒粒径越大，直接截留作用越明显；粒径大于10mm的颗粒主要靠沉淀和惯性作用被滤料截留，对密度比水大的颗粒更是如此；而粒径更小的颗粒的被截留是通过扩散作用来实现的。过滤在污水处理系统中，既可用于保护二级生物处理为目的的予处理，也用于二级处理出水的三级处理或深度处理。在污水深度处理技术中，普遍采用过滤技术，利用过滤材料分离废水中杂质。用于三级处理或深度处理的过滤工艺，其原理、设备形式等与给水处理工艺基本相同，只是鉴于要去除的活性污泥碎片粘附力强的特点，尽量使用粗颗粒、大孔径滤料，而且采用的滤速要比给水处理时低1/3~1/2，反冲洗要使用气水联合或机械搅拌等剥离作用较强的方式。1.什么是直接过滤？在原水中不投加絮凝剂就进行过滤的方式称为直接过滤。污水经过生物处理后，二沉池出水中的悬浮杂质主要是沉降性能较差的活性污泥碎片，这种碎片粘性较大，容易被各种滤料层截留，可滤性较好。在生物处理系统运转良好、二沉池出水水质也较好的情况下，可以对二级处理出水进行直接过滤，此时的滤后水水质也能达到《生活杂用水水质标准》等标准的要求，实现污水的回收和再利用。将过滤作为预处理手段、对出水水质要求不高时，也可以将污水直接过滤，去除其中的大部分悬浮杂质，减轻后续处理工艺的负担。2.什么是微絮凝过滤？464 原水经过混凝后即进入滤池的过滤方式称为微絮凝过滤。与有沉淀设备的普通滤池相比，虽然滤池的冲洗水量由约2%增加到6%，但整个水厂的基本建设费可节约30%，生产和维护费用也相对较低，混凝剂用量和产生的污泥量也都较少。微絮凝过滤的基本原理是充分利用了过滤过程中的接触絮凝作用，在原水中投加比有沉淀池的絮凝作用所需要少的药剂量，水中的污染物形成尺寸较小的絮体，在进入滤料的孔隙间后产生接触絮凝作用被截留去除。微絮凝过滤最不利之处在于，由于原水经混凝后迅速进入滤池，没有常规流程中的沉淀时间所提供的缓冲作用，因而必须仔细控制絮凝过程，否则很容易出现出水不合格的现象。采用微絮凝过滤的特点有两个，一是通常使用双层滤料或三层滤料滤池，二是必须使用高分子混凝剂或高分子助凝剂。这是因为进入微絮凝过滤滤池的进水浊度比有沉淀池的常规滤池进水要高，因此要求悬浮固体在滤层中尽量穿透的深一些，以便既能在滤层中截留较多的悬浮固体，而又不致使水头损失增长过快。选用双层滤料或三层滤料是为了使悬浮固体在滤层中更易于进入滤层深处，而为了防止进入滤层深处的悬浮颗粒的泄漏，必须选用高分子混凝剂或高分子助凝剂来加强絮体的强度和与滤料颗粒之间的吸附力。1.什么是反粒度过滤？理想滤池的滤料排列应是沿水流方向粒径逐渐减小，而实际滤池经过反冲洗后，其滤料粒径排列只能是上小下大。所谓反粒度过滤就是过滤时，沿着过滤水流的方向，颗粒滤料的粒径由粗到细。这样一来，水中悬浮物在滤床中的穿透深度较大，提高了滤料层的纳污能力，减缓了滤层水头损失的增长速度，延长了滤池的工作周期。颗粒滤料的上向流滤池接近于反粒度过滤，其过滤效果较好，运行周期长，而且可以使用待过滤水作为滤料层的反冲洗水，提高过滤工艺的产水率。可能出现的问题是滤料层上浮或部分流化，使原已截留的污物脱落，又进入滤过水中。一般可以通过加大滤层厚度（大于1.5m）并在滤料层顶部设置平行板或金属格网遏制细滤料的膨胀和流失的方法予以控制，同时在运行中控制好流量和提高气-水分离效果，防止因气泡阻塞和穿透滤料层而影响出水水质。2.废水处理系统中滤池的作用是什么？⑴在废水处理系统中，一般利用过滤处理二级处理出水。即将二级处理出水经混凝、沉淀后过滤，作为三级处理手段是为了保证最终出水SS、CODCr等指标达到国家有关排放标准，或作为深度处理手段，成为废水回用前的最终处理或活性炭吸附、离子交换、电渗析、反渗透、超滤等深度处理工艺的预处理。在住宅小区或大型公共建筑的中水处理系统中，过滤也是不可缺少的环节。⑵城市污水经过二级处理后，SS为20～30mg/L，BOD5为15～25mg/L，CODCr为30～60mg/L，氨氮（以N计）为15～25mg/L，磷（以P计）为6～10mg/L。国内外的经验均表明，城市二级处理后的出水进行过滤处理，去除在二沉池未能沉降的微小生物絮凝体，改善出水水质再经消毒处理后就可回用为对水质要求不高的工业用水，比如循环冷却系统补充水等。464 ⑶过滤能作为化学澄清或化学氧化还原等生成沉淀的处理过程的进一步处理，去除未能完全沉淀的悬浮颗粒，为这些废水的达标排放或减轻进入二级生物处理系统的负荷创造条件。⑷滤池除了对悬浮物有去除作用外，对浊度、CODCr、BOD5、磷、重金属、细菌、病毒和其它物质也都有一定的去除作用。因此当排水有消毒要求时，使用过滤可以在保证消毒效果的情况下，提高消毒效率、降低消毒剂用量。1.废水处理系统中常用的滤池形式有哪些？废水处理中使用的滤池形式主要有单层滤料、双层滤料滤池和纤维束滤池等纳污能力较大的滤池。废水处理中采用的单层滤料滤池有两种形式，一种是类似给水处理中使用的滤池，但粒径稍大、滤速也适当降低；另一种采用均质滤料的深床过滤，滤料粒径为1～3mm，滤层厚度为1～5m，滤速为3.7～37m/h。单层滤料的材质为无烟煤、石英砂、陶粒、果壳、活性炭、纤维球、树脂球等。废水处理中采用的双层滤料滤池的滤料组成形式很多，有无烟煤和石英砂、活性炭和石英砂、树脂球和石英砂、树脂球和无烟煤、纤维球和石英砂等，以无烟煤和石英砂组成的双层滤料滤池使用最为广泛。双层滤料截留杂质能力强，杂质穿透深，产水能力大。纤维束滤池使用的滤料丝经过加弹和弯曲处理，单丝直径在几μm到几十μm之间，打破了粒状滤料滤池的过滤精度由于滤料粒径不能进一步缩小的限制，而且过滤阻力很小。微小的滤料直径，极大地增大的滤料的比表面积和表面自由能，增加了水中杂质颗粒与滤料的接触机会，提高了过滤效率和截污容量，而且通过控制技巧可以实现理想的深层过滤（反粒度过滤）。2.废水处理系统中过滤有什么特点？用于给水处理工程的各种类型滤池几乎都可以用于污水的深度处理，其中最常用的就是快滤池。但深度处理的对象是经过二级生物处理工艺处理而在二沉池出水仍然残留的生物污泥絮体，因此，针对这样的水质的过滤处理具有如下特点：⑴由于生物污泥絮体具有良好的过滤性，因此在二沉池出水水质较好的情况下，不投加絮凝剂进行直接过滤就可以使滤后水的SS值降低到10mg/L以下，CODCr去除率可达10%～30%464 。当水中胶体污染物质含量太多，通过直接过滤出水的浊度仍很大，即浊度去除效果欠佳时，此时投加一定量的絮凝剂，可以提高胶体的去除率，改善过滤出水水质。如果二沉池出水中含有过多的溶解性有机物，普通过滤难以奏效，则要考虑采用活性炭吸附法去除。⑵反冲洗困难，二级处理水的悬浮物多是生物絮体，容易在滤料层表面较易形成一层滤膜，致使水头损失迅速上升，过滤周期大为缩短。生物絮体贴在滤料表面，不易脱离，因此需要辅助冲洗，即加表面冲洗，或用气水共同反冲洗使絮体从滤料表面脱离。⑶所用滤料的粒径较大，从而加大单位体积滤料的截污量。滤料可采用石英砂、无烟煤、陶粒等颗粒材料和纤维束、纤维球、聚氯乙稀或聚丙稀球等。⑷由于废水悬浮物浓度高，为了延长过滤周期，提高滤池的截污量可采用上向流、粗滤料、双层和三层混合滤料滤池。为了延长过滤周期，适应滤池频繁冲洗的要求可采用连续流滤池和脉冲过滤滤池。对含悬浮物浓度低的废水可采用给水处理中常用的压力滤池、移动冲洗罩滤池、无阀滤池等型式。1.过滤污水的颗粒滤料特点是什么？过滤使用的颗粒滤料必须具有足够的机械强度和较大的比表面积和孔隙率，而且化学稳定性好、价廉易得，常用的颗粒滤料有石英砂、无烟煤、磁铁矿粒等天然材料和陶粒、纤维球、塑料球、橡胶粒等人造材料。常用的颗粒滤料中，石英砂的总孔隙率（滤层中总孔隙体积与滤层总体积之比）为0.42左右、无烟煤的总孔隙率为0.5～0.55、陶粒的总孔隙率为0.65～0.70，粒径为0.15～1.2mm的石英砂和无烟煤的比表面积分别约为174～25.5cm2/g和208～30.4cm2/g，粒径为0.5～2mm的陶粒比表面积约为10000～5000cm2/g。废水处理系统中使用的颗粒滤料以均质滤料为好，即滤料颗粒越均匀越好，不均匀系数K80（筛分滤料时通过滤料重量80%和10%的筛孔直径之比）为2～2.2最佳。滤料越均匀，其排列越接近理想滤池。人造滤料的比表面积和孔隙率都比天然材料大得多，有的比表面积和孔隙率还是可调节的。比如由涤纶丝结扎而成的纤维球滤料富有弹性，密实度由中心向周边递减，孔隙率高达90%。在过滤过程中，因自重和水流阻力而压缩，使孔隙沿水流方向逐渐减小，接近于理想滤池的滤料层结构。与天然硬颗粒滤料相比，人造滤料滤池的滤速可以达普通天然滤料滤池的5～8倍，而且截污量大，工作周期可以提高2倍，过滤精度高能去除水中0.5～10μm的微小悬浮物。其缺点是反洗时必须使用机械翻动辅助清洗，滤料的磨损较大，而且使用一段时间后，渗入纤维球内部的污物难以彻底清洗干净，只能补充或更换新滤料。2.什么是滤料层的泥球？464 在滤池的运行一段时间后，滤料层内经常会出现大小不一的泥球，大型滤池中的泥球直径可达1m。泥球由截留的污物和滤料颗粒粘结而成，通常首先在滤料层的表面出现，开始只有几mm大。这些小泥球由于密度较小，反冲洗结束后仍出现在滤料层的表面。如果不及时将这些小泥球打碎破坏掉，在滤池的运行过程中，泥球会逐渐挤出其中的水份而使密度加大，在反洗时从滤料层表面沉入滤料层内部，并会相互粘结长大。大泥球下沉到双层滤料的交界处或滤池的承托层上，最后把把这些部位粘住，形成局部不透水区。大泥球出现的部位往往是冲洗水上升流速低的滤池四角和周边。泥球的存在会阻塞水流的正常通过，使布水不均匀，并形成恶性循环。1.滤料层产生泥球的原因和对策有哪些？泥球形成的原因和对策可归纳如下：⑴原水中污染物浓度过高，尤其是油质等粘性物质浓度过高，解决的方法是加强预处理，设法降低原水中这些物质的含量。⑵反冲洗效果不好或反洗水不能排净，对策是提高反洗强度和延长反洗历时。⑶反冲洗配水不均匀，造成部分滤料层长期得不到真正清洗，其表现是反洗后滤料层表面不平或有裂缝，对此是对配水系统进行检修。⑷滤速太低、过滤周期太长，使滤料层内菌藻滋生繁殖后将滤料颗粒粘附在一起结成泥球，对策是提高滤速和加强预氯化等杀菌藻措施。⑸泥球生成速度与滤料粒径的3次方成反比，即细滤料多的滤料层层表面容易结成泥球。对策是增加或加强表面辅助反冲洗效果，当结泥球严重时应更换滤料。⑹双层滤料的交界处由于大颗粒轻质滤料和小颗粒重质滤料容易混杂，进而使水流的过流通道变细而容易使污物结成泥球。对策是延长反冲洗结束前的单独水冲洗时间，提高双层滤料的水力分层效果，结泥球严重时更换双层滤料，改变原有的滤料级配。2.滤池反冲洗的作用是什么？何时对滤池进行清洗，可根据原水的水质特点和出水水质要求，采用限定水头损失、出水水质或过滤时间等标准来决定。清洗滤池主要是依靠和过滤水流方向相反的高速水流实现的，这就是所谓的反冲洗。⑴在过滤过程中，原水中的悬浮物被滤料表面吸附并不断在滤料层中积累，由于滤层孔隙逐级被污物堵塞，过滤水头损失不断增加。当达到某一限度时，滤料就需要进行清洗，反冲洗可以使滤池恢复工作性能，继续工作。⑵464 过滤时由于水头损失增加，水流对吸附在滤料表面的污物的剪切力变大，其中有些颗粒在水流的冲击下移到下层滤料中去，最终会使水中的悬浮物的含量不断上升，水质变差，到一定程度时需要清洗滤料，反冲洗能恢复滤料层的纳污能力。⑶污水中含有大量的有机物，长时间滞留在滤料层中会发生腐败现象，定期反冲洗清洗滤料可以避免有机物腐败。1.滤池反洗时有大量气泡冒出的原因和对策有哪些？滤池反冲洗时有气泡从滤料层中冒出来的现象又称为滤料层气阻，滤料层气阻可导致水的短流，严重影响出水水质，必须及时予以解决。滤料层气阻的原因和对策可归纳如下：⑴滤池运行周期过长，水温较高，滤料层内发生厌氧分解产生出气体。对策是对滤池进行充分反冲洗后，缩短过滤运行周期。⑵滤料层上部水深不够，在过滤过程中会出现局部滤料层滤出水不能被及时补充的现象，从而使滤料层内产生负压并导致进水中的溶解性气体析出。对策是及时提高滤料层上部水的深度，避免水中溶解性气体析出的现象。⑶滤料层因为各种原因处于无水或干燥状态，空气进入了滤层。对策是先用清水倒滤排出滤料层内的空气后，再进水过滤，反冲洗后进水过滤前使滤池始终处于淹没状态。⑷大型水场用反冲洗水塔冲洗时，水塔内的存水被用完，空气随反洗水进入滤层，对策是控制好水塔的水位，避免水位过低。2.滤池反冲洗的方法有哪些？一般说来，用于凝聚良好的地表水处理的单层砂滤池，反冲洗强度、滤层膨胀率、清洗效果之间的关系是明确的。但用于废水处理的滤池清洗困难，由于水质的差别和一些特殊类型滤池的出现，不能将给水处理中使用的反冲洗方法和原则简单地套用到废水处理中使用的滤池中。⑴用水进行反冲洗，把滤料颗粒冲成悬浮状态后，由滤料间高速水流所产生的剪切力把悬浮物冲下来，并用反冲洗水带走。⑵用水反冲洗辅助以表面冲洗。表面冲洗水由安装在滤料层上面的喷嘴喷出，将滤料层表面予以充分的搅动，促使吸附的悬浮物从滤料颗粒上脱落下来，同时可以节省冲洗水量。表面冲洗周期可以在用水反冲洗周期前1min或2min开始，两个周期持续约2min。⑶用水反冲洗辅助以空气擦洗。在水的反冲洗周期开始之前，先通入压缩空气约3min或4min，把滤料搅动起来，接着用反冲洗水把擦洗下来的悬浮物冲走，同样节省冲洗水量。⑷用气-464 水联合反冲洗。这种冲洗方式多用在单层滤料滤池，尤其是适用于单层均质滤料。在气-水联合冲洗结束时，要用能使滤床呈流化状态的反冲洗水的流速冲洗约2～3min，即可去除遗留在滤床中的气泡。1.滤池辅助反冲洗的方式有哪些？各自的适用范围是什么？滤池的辅助反冲洗的目的是为了改善滤料清洗效果，辅助反冲洗的方式有表面辅助冲洗、空气辅助清洗和机械翻动辅助清洗等三种。⑴表面辅助冲洗颗粒滤料层的表面滤料颗粒细小，只用水反冲洗时相互碰撞机会少，不易清洗干净，长期如此，粘附有机悬浮物的滤料颗粒就会相互粘结成为泥球。当水反冲洗后滤料层重新级配时，泥球也会不断长大而不断向滤料层深处移动。表面冲洗的作用之一就是防止滤料结球，使滤料清洗得更加洁净。表面辅助冲洗适用于表面污染严重的普通滤料滤池。表面冲洗有固定喷嘴表面冲洗器和悬臂式旋转冲洗器两种，表面冲洗器一般置于滤料层之上，利用压力为0.25～0.4MPa的水流从喷嘴喷出，滤料颗粒受到喷射水流的剧烈搅动，促使滤料表面附着的悬浮物脱落。固定冲洗器的结构简单，但清洗效果不好。旋转冲洗器距滤层表面约0.5m，转速为5r/min，冲洗强度为0.5～0.8L/(s∙m2)，喷嘴处水流速度可达30m/s，能射入滤料层100mm。一般喷嘴与水平倾角为24o～25o，孔嘴间距200mm。为使深层滤料也能得到有效清洗，有的冲洗器设在滤料层表面以下。⑵空气辅助清洗废水处理系统中使用的滤池滤料的粒度往往比普通滤池粗大一些，所以需要的反冲洗强度一般也比较大。为了既保证清洗效果，又能降低反冲洗强度，节约反冲洗用水量，空气辅助清洗是一种很有效的方法。空气辅助清洗的具体方法有三种：①先用空气冲洗再用水反冲洗。先将滤池水位降到滤层表面以上100mm处，通入压缩空气数min，然后用水反冲洗。此法适用于表面污染重而内层污染轻的滤池。②空气和水同时反冲洗。从滤层下部同时送入空气和反冲洗水，空气在滤料层内合并成大气泡的过程中，扰动清洗滤料颗粒。此法适用于单层均质滤料的清洗。③脉动冲洗。脉动冲洗其实是气-水联合反冲洗的改进，即在低流量水反冲洗的同时，间歇地送入空气，反复数次后再进行正常反冲洗。此法适用于负荷较大，滤料表面和内层均污染较重的滤池。⑶机械翻动辅助清洗464 在深度处理过程中使用的滤池，由于水中杂质为活性污泥碎片，使用上述两种辅助反冲洗方式效果一般不会很好，此时可用折叶浆式搅拌器在用水冲洗的同时进行剧烈的搅拌和混合，加大滤料颗粒之间接触机会和摩擦力，促使截留的杂质与滤料颗粒的有效分离。使用折叶浆式搅拌器的滤池一般是小型的压力滤池，适用于中小规模的深度处理系统。其缺点是增加了机械设备，而且折叶浆式搅拌器的轴穿过压力滤池的外壁时密封困难，处理不好会漏水。搅拌器的作用是在工作状态下使滤料与水均匀混合，因此除了本身强度足够外，配套电机的功率与所用滤料的堆积密度、转速、滤池直径、桨叶宽度和直径、滤池内水深等因素有关，通常使用折叶浆式搅拌器的滤池使用的滤料多为活性炭、果壳、纤维球等堆积密度小于1.3的轻质滤料。1.过滤出水水质下降的原因和对策有哪些？过滤出水水质下降或恶化的原因很多，主要有以下几种：⑴滤料级配不合理或滤料层厚度不够，应当更换滤料的类型或增加滤料层的厚度。⑵进水污染物浓度太高，过滤负荷过大，杂质很快穿透滤料层。对策是加强前级预处理，降低进水中有机物的含量。⑶污水的可滤性差，滤池进水中的杂质颗粒不能被滤料层有效截留，需要加强进水的混凝处理效果，筛选使用更有效的混凝剂。⑷因为反洗配水不均匀，导致反冲洗后滤料层出现裂缝，使污水在过滤过程中出现短路现象，原水中的杂质颗粒直接参与穿过滤料层，对策是停池检修反洗配水系统。⑸滤速过大，使原水中的杂质颗粒穿透深度变得过深直到逐渐穿透滤料层，对策是降低滤速。⑹滤料层出现气阻现象加大了过滤时的阻力，使水流在滤料层内流速过快，对策是找到气阻的原因并予以消除。⑺滤料层内产生泥球，对水流的正常通过产生阻塞作用，并使滤料层的截污能力下降，出水水质下降，对策是找到泥球产生的原因并予以消除。2.过滤运行管理的注意事项有哪些？⑴464 通常滤池存在最佳滤速，滤速过大会使出水质量下降、杂质过早穿透滤层，进而缩短过滤周期、增加反冲洗用水量；而滤速过小会使产水量下降，同时使截污作用主要发生在滤料表层、深层滤料不能发挥作用。一般在滤料粒径和级配一定的条件下，最佳滤速与待处理水的水质有关。在实际运行时，可以先以低速过滤，此时出水水质好，然后逐步提高滤速，出水水质降低到接近或达到要求的水质时，对应的滤速即为最佳滤速。⑵在滤速一定的条件下，过滤周期的长短受水温的影响较大。冬季水温低，水的粘度大，杂质不易与水分离，容易穿透滤层，周期就较短；反之，夏季水温高，周期就长。冬季周期过短时，反冲洗频繁，应降低滤速适当延长滤速。夏季应适当提高滤速，缩短周期，以防止滤料孔隙间截留的有机物缺氧分解。⑶过滤运行周期的确定一般有三种方法:①过滤水头损失达到或超过既定值，②出水水质恶化不能满足既定要求，③参照原水的水温、水质等条件，根据运行经验而定。⑷在滤料层一定的条件下，反冲洗强度和历时受原水水质和水温的影响较大。原水污染物浓度大或者水温高时，滤层截污量大，如果反洗水的温度也较高，所需要的反冲洗强度就较大、反冲洗时间也较长。1.如何确定滤池最佳反冲洗强度和历时？最佳反冲洗强度和历时的确定步骤如下：⑴在过滤运行周期结束后，根据设计值或参考类似滤料滤池的经验值选定一个反冲洗强度进行反洗，同时连续测定冲洗排水的浊度等指标。⑵在反冲洗开始后的2min以内，如果反洗水的浊度无明显升高，则说明反冲洗强度不够。然后加大冲洗强度，直至2min以内反冲洗排水的浊度没有明显升高，且反洗排水中没有“跑料”现象，此时的反洗强度为最佳反冲洗强度。⑶按以上实际测定的最佳反洗强度进行冲洗，自冲洗开始至冲洗排水的浊度不再降低经历的时间，就是反冲洗历时。⑷采用气-水联合反冲洗时，确定反冲洗强度和历时的方法与此类似，但更要注意不能出现“跑料”现象，同时在反洗结束前必须有2min左右的单独水冲洗过程，以保证被气洗打乱的滤料级配重新处于合理状态，这段水反洗时间也要计算在反洗历时内。2.什么是高效纤维过滤技术？高效纤维过滤技术使用纤维束软填料作为过滤元，滤料丝经过加弹和弯曲处理，单丝直径在几μm到几十μm之间，因而具有巨大的比表面积，每m3滤料的表面积可达80000m2，而且过滤阻力很小，打破了粒状滤料滤池的过滤精度由于滤料粒径不能进一步缩小的限制。微小的滤料直径，极大地增大的滤料的比表面积和表面自由能，增加了水中杂质颗粒与滤料的接触机会，从而提高了过滤效率和截污容量。反洗时纤维束可以完全放松清洗，性能恢复较好，纤维束由高强度的丙纶纤维长丝制成，不会出现掉毛现象，使用寿命可长达10464 年以上。高效纤维束过滤设备可以分压力式纤维束过滤器和重力式纤维束滤池两大类，压力式纤维束过滤器多用于小水量的工业领域，而重力式纤维束滤池多用于大水量的市政领域。高效纤维束过滤设备按滤层密度调节方式可分为加压室式和无加压室式两大类，加压室式无加压室式包括机械挤压和水力自助调节两种，其中应用较多的是水力自助式。加压室式纤维束过滤器通过设在滤层内的加压室对纤维束滤料的挤压，使滤层沿水流方向的截面积逐渐缩小，而密度逐渐加大，相应滤层孔隙直径逐渐减小，实现了理想的深层过滤（反粒度过滤）。当滤层需要清洗时，将加压室内的水排出，使纤维束处于放松状态，通过采用气-水混合擦洗，有效地恢复滤层的过滤性能。水力自助式纤维束过滤设备内部设置自助式密度调节装置，该装置不需要额外动力和附加操作，在正常过滤操作发洗操作过程中通过水力即可实现对纤维束滤层的压紧和放松。在过滤操作时，能在1min内将滤层压紧至所需状态，而且有避免靠近活动支撑装置的纤维密度大于滤层主体密度的措施。在反洗操作时，无论滤层积泥量有多大、滤层被压得多密实，均能在1min内将滤层彻底放松，而且能避免靠近纤维束向活动支撑装置上的堆积而有利于泥渣的完全排出。1.纤维滤料过滤的特点是什么？高效纤维过滤技术成功地解决了一般滤料在过滤和清洗过程中容易出现的问题，实现了理想的深层过滤效应。高效纤维过滤技术可有效地去除水中的悬浮物，并对水中的胶体、大分子有机物等杂质有显着的去除作用，可广泛应用于石油、化工、造纸、冶金、纺织、游泳池等各种工业用水及其废水和生活用水的过滤处理。高效纤维束过滤器和高效纤维束过滤池可用于各种污水深度处理回用场合，经济有效地去除污水中的悬浮物、CODCr、BOD5、油等有害物质，在具有一定预处理措施的条件下，使过滤出水达到国家杂用水和景观用水、循环冷却水水质要求。高效纤维束过滤器过滤效率高，过滤初期SS去除率接近100%，使用水质范围广，进水SS在20～1000mg/L范围内都可保证出水合格。纤维束滤料的截污容量可以高达20～120kg/m3，使用寿命长，短时间内不用更换。高效纤维束过滤设备的滤速为20～120/h，远高于普通颗粒滤料滤池。加压室式过滤器可以通过调节加压室的充水量，调整纤维束滤料的密实程度，适应进水水质的变化，保证出水水质优良。464 1.什么是膜分离法？膜分离法是利用特殊结构的薄膜对废水中的某些成分进行选择性透过的一类方法的总称。水透过膜的过程称为渗透，水中溶质透过膜的过程成为渗析。常用于废水处理的膜分离方法有电渗析（ED）、反渗透（RO）、微滤（MF）、超滤（UF）、纳滤（NF）等，这些分离方法的基本特性对比见表5—8。与常规分离技术相比，膜分离过程具有无相变、能耗低、工艺简单、不污染环境、易于实现自动化等优点，可以在常温下进行。在废水处理领域，常被用做污水回用前的一种水质深度处理工艺，其中电渗析和反渗透有时也被用做高含盐废水或含金属离子废水进生物法处理系统前的预处理。表5—8常见膜分离法的对比项目电渗析（ED）微滤（MF）超滤（UF）纳滤（NF）反渗透（RO）孔径/mm0.02～1.00.005～0.020.002～0.005<0.002膜类型离子交换膜均质非对称非对称或复合非对称或复合膜件型式平板型中空纤维型、管型、平板型和卷型分离目的水脱盐、离子浓缩去除SS、高分子物质脱除大分子脱除部分离子水脱盐、溶质浓缩截留组分水和非电解质分子SS大分子溶质钙、镁等除水、CO2以外的所有成分透过组分小离子溶液小分子溶液水、CO2、Cl-等水、CO2等分离机理反离子经离子交换膜定向迁移机械筛分筛分和表面作用筛分和表面作用筛分和表面作用推动力电场力0.1MPa0.1～1MPa1～3MPa1～10MPa膜分离法的关键是分离膜的性能能够适应水质、水量及其它操作环境的要求，反应膜的性能的主要指标是膜的允许使用最高温度和压力、适用的pH范围及膜的耐氯、耐氧化和耐有机溶剂性等。制造膜的材料主要有有机聚合物、陶瓷及其它材料，诸如醋酸纤维素、聚砜、聚丙烯腈、聚酰胺等有机聚合物都是制作膜的材料，其中第一代膜就是醋酸纤维素制作的，第二代膜的原料是聚砜，现在制作膜的常用材料是陶瓷、聚酰胺等。膜组件的型式有中空纤维型、管型、平板型和卷型，分别又称为中空纤维膜、管式膜、平板膜和卷式膜。膜分离法的优点是过滤精度比常规过滤高，可使滤后出水优于其它水处理法，而且水质稳定。2.什么是膜通量？什么是膜分离法的回收率？膜通量又称膜的透水量，指在正常工作条件下，通过单位膜面积的产水量，单位是m3/(m2∙h)或m3/(m2∙d)464 。膜分离法的回收率是供水通过膜分离后的转化率，即透过水量占供水量的百分率。膜通量及回收率与膜的厚度、孔隙度等物理特性有关，还与膜的工作环境如水温、膜两侧的压力差（或电位差）、原水的浓度等有关。选定某一种膜后，膜的物理特性不变时，膜通量和回收率只与膜的工作环境有关。在一定范围内，提高水温和加大压力差可以提高膜通量和回收率，而进水浓度的升高会使膜通量和回收率下降。随着使用时间的延长，膜的孔隙就会逐渐被杂物堵塞，在同样压力及同样水质条件下的膜通量和回收率就会下降。此时需要对膜进行清洗，以恢复其原有的膜通量值和回收率，如果即使经过清洗，膜通量和回收率仍旧和理想值存在较大差距，就必须更换膜件了。1.什么是微滤、超滤和纳滤？微滤是一种精密过滤技术，利用孔径为0.1～1.5mm的滤膜对水进行过滤，英文是Micro-porousFiltration，简称MF。微滤是一种低压膜滤，进水压力一般小于0.2MPa，过滤精度介于常规过滤和超滤之间，可分离水中直径为0.03～15mm的组分，能去除水中的颗粒物、浊度、细菌、病毒、藻类等。超滤是以压力为推动力，利用孔径为0.01～0.1mm的滤膜对水进行过滤的方法，英文是Ultra-Filtration，简称UF。操作压力在0.5MPa以下，过滤精度介于纳滤和超滤之间，可分离水中直径为0.005～10mm、分子量大于500的大分子化合物和胶体，能有效去除水中的悬浮物、胶体、细菌、病毒和部分有机物。纳滤英文是Nanometer-Filtration，简称NF，其过滤精度介于反渗透和超滤之间，早期又称松散反渗透（LooseRO），操作压力为3MPa以下。纳滤膜早期又称软化膜，对钙、镁离子具有很高的去除率，能有效去除水中分子量在200以上、分子大小约1nm的可溶性组分。2.过滤膜的清洗方法有哪些？膜分离装置在运行过程中，最常见而且最为严重的问题是由于膜被污染或堵塞而使得透水量下降的问题，因此膜的清洗及其清洗工艺是膜分离法的重要环节，清洗对延长膜的使用寿命和恢复膜的水通量等分离性能有直接关系。当膜的透过水量或出水水质明显下降或膜装置进出口压力差超过0.05MPa时，必须对膜进行清洗。膜的清洗方法主要有物理法和化学法两大类。具体操作中，应当根据组件的构型、膜材质、污染物的类型及污染的程度选择清洗方法。464 物理清洗法是利用机械力量剥离膜表面的污染物，在清洗过程中不会发生任何化学反应。具体方法主要有水力冲洗、气水混合冲洗、逆流清洗、热水冲洗等。水力清洗是利用膜浓缩水侧减压后形成的高流速膜表面上积存的松软杂质。气水混合清洗是在膜浓缩水侧同时通入压缩空气和水流，借助于气、水与膜面发生的剪切作用而将膜表面杂质清洗下来。逆流清洗主要用于中空纤维膜的清洗，具体做法是将反向压力施加于支撑层，引起膜透过液的反向流动，以松动和去除膜进料侧表面的污染物。化学清洗法是利用某种化学药剂与膜面的有害杂质产生化学反应而达到清洗膜的目的。应当根据不同的污染物采用不同的化学药剂，化学药剂的选择必须考虑到两点：一是清洗剂必须对污染物有很好的溶解和分解能力，二是清洗剂不能污染和损伤膜面。因此，要根据不同的污染物确定其清洗工艺，同时考虑膜所允许使用的pH值范围、工作温度及其膜对清洗剂本身的化学稳定性。1.清洗过滤膜的常用化学清洗法有哪些？⑴酸洗法酸洗法对去除钙类沉积物、金属氢氧化物及无机胶质沉积物等无机杂质效果最好。具体做法是利用酸液循环清洗或浸泡0.5～1h，常用的酸有盐酸、草酸、柠檬酸等，酸溶液的pH值根据膜材质而定。比如清洗醋酸纤维素膜，酸液的pH值在3～4左右，而清洗其它膜时，酸液的pH值可以在1～2左右。⑵碱洗法碱洗法对去除油脂及其它有机杂质效果较好，具体做法是利用碱液循环清洗或浸泡0.5～1h，常用的碱有氢氧化钠和氢氧化钾，碱溶液的pH值也要根据膜材质而定。比如清洗醋酸纤维素膜，碱液的pH值在8左右，而清洗其它耐腐蚀膜时，碱液的pH值可以在12左右。⑶氧化法氧化法对去除油脂及其它有机杂质效果较好，而且可以同时起到杀灭细菌的作用。具体做法是利用氧化剂溶液循环清洗或浸泡0.5～1h，常用的氧化剂是1%～2%的过氧化氢溶液或者500～1000mg/L的次氯酸钠水溶液或二氧化氯溶液。⑷洗涤剂法洗涤剂法对去除油脂、蛋白质、多糖及其它有机杂质效果较好。具体做法是利用0.5%～1.5%的含蛋白酶或阴离子表面活性剂的洗涤剂循环清洗或浸泡0.5～1h。2.什么是死端过滤？什么是错流过滤？464 死端过滤和错流过滤是微滤膜过滤和超滤膜过滤运行过程中采用的两种操作方式，其示意图见图5—9。图5—9死端过滤和错流过滤流程示意图死端（dead-end）过滤是将原水置于膜的上游，在压力差的推动下，水和小于膜孔的颗粒透过膜，大于膜孔的颗粒则被膜截留。形成压差的方式可以是在水侧加压，也可以是在滤出液侧抽真空。死端过滤随着过滤时间的延长，被截留颗粒将在膜表面形成污染层，使过滤阻力增加，在操作压力不变的情况下，膜的过滤透过率将下降。因此，死端过滤只能间歇进行，必须周期性地清除膜表面的污染物层或更换膜。错流（cross-flow）过滤运行时，水流在膜表面产生两个分力，一个是垂直于膜面的法向力，使水分子透过膜面，另一种是平行于膜面的切向力，把膜面的截留物冲刷掉。错流过滤过滤透过率下降时，只要设法降低膜面的法向力、提高膜面的切向力，就可以对膜进行有效清洗，使膜恢复原有性能。因此，错流过滤的滤膜表面不易产生浓差极化现象和结垢问题，过滤透过率衰减较慢。错流过滤的运行方式比较灵活，既可以间歇运行，又可以实现连续运行。1.什么是膜过滤的浓差极化？如何减轻和避免？在膜法过滤工艺中，由于大分子的低扩散性和水分子的高渗透性，水中的溶质会在膜表面积聚并形成从膜面到主体溶液之间的浓度梯度，这种现象被称为膜的浓差极化。水中溶质在膜表面的积聚最终将导致形成凝胶极化层，通常把与此相对应的压力称为临界压力。在达到临界压力后，膜的水通量将不再随过滤压力的增加而增长。因此，在实际运行中，应当控制过滤压力低于临界压力，或通过提高膜表面的切向流速来提高膜过滤体系的临界压力。防止浓差极化的方法除了选择合适的膜材料外，还可以通过控制运行条件。具体措施有：①加快平行于膜面的水流速度。②提高操作温度，高温下运行有利于降低粘度，提高凝胶物质的再扩散速度，还能提高积聚物的临界凝胶浓度；工作温度自15oC提高到25oC，水通量几乎增大1倍；操作温度视材质而定，纤维素质膜的最高温度范围为50oC～60oC，非纤维素质膜的最高工作温度范围可达50oC以上。③选择适当的pH值，比如对蛋白质溶液的分离，pH值在等电点以上时，用带负电的聚砜膜吸附量就少，而pH值在等电点以下时，膜的吸附量就会较多。464 1.膜过滤的影响因素有哪些？⑴过滤温度：高温可以降低水的粘度，提高传质效率，增加水的透过通量，因此，可以在膜材料允许的情况下，尽可能提高过滤温度。⑵过滤压力：过滤压力除了克服通过膜的阻力外，还要克服水流的沿程和局部水头损失。在达到临界压力之前，膜的通量与过滤压力成正比，为了实现最大的总产水量，应控制过滤压力接近临界压力。⑶流速：加快平行于膜面的水流速度，可以减缓浓差极化、提高膜通量，但会增加能耗，一般将平行流速控制在1～3m/s。⑷运行周期和膜的清洗：随着过滤的不断进行，膜的通量逐步下降，当通量达到某一最低数值时，必须进行清洗以恢复通量，这段时间称为一个运行周期。适当缩短运行周期，可以增加总的产水量，但会缩短膜的使用寿命，而且运行周期的长短与清洗的效果有关。⑸进水浓度和预处理：进水浓度越大，越容易形成浓差极化。为了保证膜过滤的正常进行，必须限制进水浓度，即在必要的情况下对进水进行充分的预处理，有时在进膜过滤装置之前还要根据不同的膜设置5～200μm不等的保安筛网。2.膜过滤在废水处理系统中的作用有哪些？⑴造纸废水：膜过滤可用于亚硫酸盐纸浆废液的处理，把大分子木质素磺酸盐与糖类和小分子无机物分离出来，得到纯度为90%～95%的木质素磺酸盐。还可用于处理硫酸盐纸浆漂洗水，截留高分子量木质素着色残留物，使透过水回用。⑵洗毛废水：用单一离心法无法回收洗毛废水中低于10g/L的羊毛脂，采用膜过滤可以将洗毛废水中低浓度羊毛脂浓缩至30～45g/L，再进入离心提油机，循环提油。这种方法对羊毛脂的去除率为95%～99%，对CODCr的去除率为90%～95%，对SS的去除率>99%，水回收率>70%，其中羊毛脂的回收率比单一离心法提高1～2倍，。⑶电泳废水：用膜滤法直接处理电泳槽废水，透过液可以作为漂洗水使用，浓缩液可以返回电泳槽继续使用。这种工艺既可以回收涂料，又可以节约大量漂洗水。⑷染料废水：对还原性染料和分散性染料废水采用膜滤法进行处理，可以回收其中的染料。用聚砜外压干式超滤器处理还原性染料废水，脱色率为95%～98%，CODCr去除率为60～90%，染料回收率﹥95%。⑸含油废水：在石油炼制、金属加工、化纤处理过程中产生的乳化油废水，可以不破乳直接进行分离，实现出水达标和回收油剂的双重目的。使用超滤可以将乳化油含量0.8%～464 1.0%废水浓缩到含油量10%，必要时可以浓缩到50%～60%，而出水中油剂的含量几乎为零。⑹污水回用：采用生物处理和膜过滤工艺相结合，适用于大饭店、宾馆和生活小区等局部生活污水的再生利用。用此法产生的中水水质比普通混凝过滤工艺要好，而且节省消毒费用。在工业废水或城市污水深度处理过程中，也可以使用膜过滤工艺代替普通过滤工艺，实现二级出水的回用。1.什么是膜生物反应器？其特点有哪些？膜生物反应器的英文是MembraneBioreactor，简称为MBR，是利用膜分离技术与普通活性污泥法相结合的型式，可以杜绝污泥膨胀对出水水质的影响，提高系统的处理效率。其特点可以归纳如下：⑴可以维持较高的生物量，MBR反应器中污泥浓度有时可以达到35g/L。污染物去除率高，装置处理容积负荷大，处理出水水质良好，一般可以实现进水有机物的完全矿化，出水中不含悬浮物SS，而且可以去除大部分细菌、病毒等，起到消毒作用，出水可以直接回用。⑵膜分离可以使微生物完全截留在生物反应器内，实现反应器水力停留时间和污泥龄的完全分离，使运行控制更加灵活、稳定，而且容易实现自控，操作管理方便。⑶有利于世代周期较长的微生物如硝化菌的生长和繁殖，系统可以实现较高的硝化率，同时可以提高难生物降解有机物的降解率。⑷MBR中生物量大，污泥负荷可以维持在较低水平，因而污泥产率远低于普通活性污泥法，剩余污泥量较少。⑸MBR法能耗比普通活性污泥法高，而且膜分离组件在运行过程中容易受到污染，产水量下降，频繁更换膜组件可以使运行成本上升。⑹污泥浓度过高会使反应混合液粘度升高，膜通量也会因此降低，氧的传递效率也会受到不利影响。2.膜生物反应器的型式有哪些？膜生物反应器一般由生物反应器和膜组件两部分组成。根据生物反应器是否供氧，膜生物反应器可分为好氧式膜生物反应器和厌氧式膜生物反应器两种。根据膜组件设置的位置，膜生物反应器可分为分置式和一体式两种（见图5--10）。图5—10分置式和一体式膜生物反应器示意图464 分置式膜生物反应器的混合液经泵加压后进入膜分离组件，在压力作用下，混合液中的水透过膜成为处理出水，悬浮物和大分子物质等则被膜截留后，随浓缩液回流到生物反应器内。分置式膜生物反应器的特点是运行稳定可靠，操作管理容易，易于膜的清洗、更换或增加。但为形成错流过滤，减少污染物在膜表面的沉积，循环水泵的扬程和流量都很大，因此动力消耗较大，而且水泵叶轮的高速旋转产生的剪切力会使某些菌体产生失活现象。一体式膜生物反应器中，膜组件直接放在生物反应器内，通过真空泵或其他类型泵的抽吸，得到过滤液。为减少膜面污染和延长膜的使用周期，一般泵的抽吸是间歇进行的。和分置式膜生物反应器相比，一体式膜生物反应器的运行动力费用要低很多，目前广泛使用的膜生物反应器多是一体式的。一体式膜生物反应器的缺点是管理操作较复杂，膜清洗和更换不如分置式简单。1.膜生物反应器在废水处理系统中的应用有哪些？膜生物反应器具有许多普通生物反应器所不及的优点，在污水处理及回用中具有广阔的应用前景。淹没复合式膜生物反应器的在废水处理系统的主要应用领域如下：⑴高层建筑、居住小区生活污水的处理和中水回用，其他对污水处理出水水质要求高或出水需要回用的场合；⑵中小规模的高浓度有机工业废水的处理，尤其是用地比较紧张的场合；⑶利用膜生物反应器中生物浓度高和生物复合多样的特点，结合选育高效优势菌种，并创造条件使之在膜生物反应器内大量繁殖，可以处理含有难降解有机物的废水。2.电渗析法的原理是什么？在物理化学中将溶质透过膜的现象称为渗析。利用特制膜使废水中某些溶质从浓度高的一侧透过膜而扩散到浓度低的一侧，就是废水处理的渗析法，使用的膜被称为半渗透膜。渗析作用的推动力是浓度差，扩散过程进行得很慢，耗时较长，当膜的两侧浓度达到平衡时，渗析过程即行停止。在废水处理领域，渗析法主要用于酸、碱废水的酸碱回收，回收率可达70%～90%，但不能对酸碱进行浓缩。通常所说的电渗析是为提高渗析作用的推动力，在半渗透膜的两侧通入直流电压，促使废水中的阴阳离子分别趋向于直流电的正极和负极，使水中离子有选择地透过半渗透膜的过程。电渗析英文简写为ED—ElectroDialysis。464 电渗析使用的半渗透膜其实是一种离子交换膜。这种离子交换膜按解离离子的电荷性质可分为阳离子交换膜（阳膜）和阴离子交换膜（阴膜）两种。在电解质水溶液中，阳膜允许阳离子透过而排斥阻挡阴离子，阴膜允许阴离子透过而排斥阻挡阳离子，这就是离子交换膜的选择透过性。在电渗析过程中，离子交换膜不象离子交换树脂那样与水溶液中的某种离子发生交换，而只是对不同电性的离子起到选择性透过作用，即离子交换膜不需再生。电渗析工艺的电极和膜组成的隔室称为极室，其中发生的电化学反应与普通的电极反应相同。阳极室内发生氧化反应，阳极水呈酸性，阳极本身容易被腐蚀。阴极室内发生还原反应，阴极水呈碱性，阴极上容易结垢。1.电渗析的特点应用有哪些？电渗析的特性与离子交换膜的特性直接相关，主要有以下几点：⑴电渗析只对电解质的离子起选择性迁移的作用，而对非电解质不起作用。因此，电渗析除用于含盐水的淡化与浓缩外，还可用于电解质与非电解质的分离。⑵电解质除盐过程没有物相的变化，因而能量消耗低。与蒸馏法相比，电渗析的能耗只有蒸馏法的1/4到1/40。⑶在电渗析过程中不需要从外界向待处理水中添加任何物质，也不用使用化学药剂。与离子交换法相比，电渗析不需要再生过程，因而没有再生废液的排放问题。因而不仅不会污染待处理水，对环境的污染也少。⑷电渗析过程在常温常压下进行，与反渗透相比，电渗析的工作压力只有0.2MPa，因而不需使用高压泵和压力容器。2.电渗析在废水处理中的应用有哪些？电渗析是一种膜分离技术，广泛应用于水的除盐，如海水或苦咸水淡化、淡化除盐等，在处理废水方面的应用可以归纳如下：⑴电渗析可用于深度处理工艺，以去除废水中的盐类，实现废水的回用。为防止二沉池出水中的SS、有机物、胶体及其他杂质对膜的损害，在进入电渗析设备前必须通过过滤或活性炭吸附等预处理。⑵作为离子交换工艺的预除盐处理，能降低离子交换的除盐负荷，扩展离子交换法对原水的适用范围，大幅度减少再生时废酸、废碱或废盐的排放量（可减少90%以上）。⑶将废水中有用的电解质进行回收，并实现废水的再利用。如电镀含镍、铬、镉废水的处理，含锌废水的处理和印刷线路板生产中氯化铜废水的处理等。在回收重金属的同时，实现水的再利用，减少废水的排放量。464 ⑷使用离子交换膜扩散渗析法，从酸洗钢材废液中回收硫酸。有试验表明，在液量平衡的条件下，酸的回收率可达70%以上，回收的硫酸完全可用于生产，全部扩散渗析设备的投资可在2年内由回收硫酸和硫酸亚铁的收入来偿还。⑸采用电渗析技术改革原有工艺，实现清洁生产。比如使用电渗析法代替离子交换法制取材纯水或软化水，可消除再生废液的产生；使用树脂电渗析法制取高纯水，取消树脂的化学再生。⑹电渗析还可用于草浆造纸黑液的处理，从黑液中回收碱，从中性造纸废液中回收亚硫酸钠。在铝业生产中，电渗析可以从赤泥液中回收碱。在感光胶片洗印行业中，电渗析可用于彩色感光胶片漂白废液的处理和黑白显影废液的处理。1.电渗析的常用设备和装置有哪些？电渗析器由膜堆、极区和夹紧装置三部分组成。膜堆包括若干个膜对，膜对是电渗析的基本单元，1张阳膜、1张浓（淡）室隔板、1张阴膜、1张淡（浓）室隔板组成一个膜对。极区包括电极、极框等部分，夹紧装置由盖板和螺杆组成。隔板放在阳膜和阴膜之间，既可以作为膜的支撑体、使两层膜之间保持一定距离，又可以作为水流通道、使两层膜之间的流体分布均匀，同时依靠水流的涡动作用减薄膜表面的滞留层，以提高净化效果和减少耗电量。按水流方式的不同，隔板可分为有回路隔板和无回路隔板两种，前者依靠弯曲而细长的水流通道，达到以较小的流量实现较高的平均流速的效果，除盐率高，后者使液流沿整个膜面流过，流程短而产水量大。隔板应具有尽可能大的通电面积，隔板材料应具有良好的化学稳定性，能耐酸碱和氧化剂的腐蚀，绝缘性能好，并且具有一定的刚度和弹性，不易变形。电极设在膜堆的两端，连接直流电源，通电后电极处会发生电极反应。因此要求电极不仅导电性能好，而且要耐腐蚀，化学稳定性和电化学稳定性均较好。常用的电极材料有钛涂钌、石墨和不锈钢三种，既可用作阳极，又可用作阴极。一对正、负电极之间的膜堆称为一级，具有同一水流方向的并联膜堆称为一段。电渗析器有一级一段、一级多段、多级一段、多级多段等型式。一台电渗析器分为多级可降低两个电极之间的电压，分为多段可以使几个段串联起来，加长水的流程长度。多段串联的电渗析系统又可分为等电流密度或等水流速度两种形式，前者各段隔板数不同，隔板数沿淡水流动方向按极限电流密度公式规律递减，而后者的每段隔板数相同。464 电渗析器的安装方式有立式（隔板和膜竖立）和卧式（隔板和膜平放）两种，有回路隔板的电渗析器都是卧式的，而无回路隔板的电渗析器大多数是立式的。立式电渗析器具有水流流动和压力都比较均匀、容易排除隔板中气体等优点，卧式电渗析器优点是组装方便、占地面积小，而且处理高含盐量水时电流密度比立式安装要低一些。处理高矿化度的水时则应当采用立式安装，水流方向自下而上，以便于排气。为防止电渗析器停止运行时内部出现负压，应当在适当位置安装真空破坏装置1.电渗析法防止与消除结垢的措施哪些？极化与结垢状况是影响电渗析正常工作与稳定运转的最主要因素，电渗析使用不当，就可能产生大量的结垢，甚至损坏离子交换膜以至于不能正常运转。因此，防止与消除结垢是电渗析运转管理中最重要的内容，具体做法有以下几点：⑴控制工作电流不超过极限电流，一般使工作电流在极限电流的70%～90%。原水硬度高时，工作电流要取低值。⑵要控制电渗析在额定流量范围内工作，如果水流速过低，进水中的悬浮物会在隔板间沉积，造成阻力损失增大，局部产生死角使配水不均匀，因而容易发生局部极化；水流速度过大会缩短水力停留时间，并导致出水水质下降。一般冲模式有回路隔板流速为15～20cm/s，冲模式无回路隔板流速为10～15cm/s，⑶定期酸洗掉结在阴膜上的水垢，具体做法是在电渗析器不解体的情况下，使用1%～2%的稀盐酸进行酸洗。酸洗周期要根据结垢情况而定，一般为1～4周。⑷还可以将待处理的废水进电渗析器之前预先进行软化处理，去除水中的钙、镁离子，消除结垢的内因。⑸在浓水中投加盐酸或硫酸，将pH值调整到4～6，使碳酸盐硬度转变为非碳酸盐硬度，防止碳酸盐硬度水垢的产生和Mg(OH)2的析出。同时可以实现浓水的循环，减少废水的排放量，提高产水率。⑹根据具体情况，每半年或一年将电渗析器完全解体，将离子交换膜和隔板分别进行机械清刷和化学酸洗，全面清洗一次。⑺使用能够定时倒换电极的电渗析设备，使电极的极性能够根据需要和可能随时改变，阴膜上的结垢处于时而析出、时而溶解，时而在阴膜的这一面、时而在阴膜的那一面的不稳定状态，减少水垢及水中胶体和微生物等粘性物质在膜面上的附着和积累。2.什么是反渗透？464 反渗透是以压力为驱动力，并利用反渗透膜只能透过水而不能透过溶质的选择性而使水溶液中溶质与水分离的技术，因为和自然渗透的方向相反，因此称为反渗透。反渗透膜是实现反渗透的关键，必须具有很好的分离透过性和物化稳定性。反渗透膜使用的压力很高（1～10MPa），产水量较低（0.4～1.8m3/(m2∙d)），水的回收率只有75%～80%，因此运行费用较高。反渗透对水中的有机物和无机盐都有很高的去除率，反渗透膜孔径很小，为防止其受到污染或损坏，必须对进水进行严格的预处理。经反渗透处理后的出水阴离子多于阳离子，成为以Na+、Cl-、HCO3-等小离子为主要成分的水，具有腐蚀性倾向性。因此，往往需要使用吹脱的方法脱除CO2或加碱调节pH到中性，也可以采用混床或复床-混床组合离子交换法再除盐。1.什么是膜污泥密度指数SDI值？确定反渗透系统进水水质的综合指标采用污泥密度指数SDI。SDI的测定方法是用有效直径42.7mm、平均孔径0.45mm的微孔滤膜，在0.2Mpa的压力下，测定最初500mL的进料液的滤过时间t1，在加压15min后，再次测定500mL的进料液的滤过时间t2。那么SDI值可以利用下式计算：SDI=（1-t1/t2）×100/15不同的膜组件要求进水的SDI值不同，中空纤维膜组件一般要求SDI值在3左右，卷式组件一般要求SDI值在5左右。污泥密度指数SDI也被称为污染指数FI。2.反渗透在废水处理系统中的作用有哪些？⑴回收废水中的有用物质用反渗透法处理电镀废水开始于20世纪70年代初处理镀镍漂洗废水，以后逐渐应用于镀铬、镀铜、镀镉、镀锌、镀金、镀银以及混合电镀废水的处理。利用反渗透法处理电镀废水，浓缩液可以返回电镀槽重复使用，透过水可以用做漂洗水，即可以实现电镀工艺的密闭循环，避免环境污染。反渗透法处理电镀废水的工艺流程如图5—11所示。图5—11反渗透处理电镀废水的工艺流程图反渗透法还可用于淀粉、豆腐、制糖及水产品加工食品工业废水的处理和放射性废水的处理。比如用反渗透法处理豆腐制作工艺中凝固成豆腐时产生的上清液时，可将原水浓缩5倍后，再将浓缩液进行离心喷雾干燥后回收得到其中有用物质。⑵实现污水回用464 除了以回收废水中的有用物质为目的的应用外，还可以利用反渗透法能有效地去除水中的无机盐和有机物的特点，作为将含盐量较高的工业废水或城市污水深度处理后回用的核心工艺，即主要目的是回收利用废水中的水。在回用水作为绿化、冲洗厕所等杂用水和循环冷却水时，必须将含盐量控制在一定程度内，否则会带来一系列问题，比如含盐量过高会导致树木、草地的枯黄死亡，循环冷却水浓缩倍数难以提高、经济性无法体现等。为了更好地推广污水回用工作，必须提高回用水的水质。而常规过滤甚至微滤、超滤、纳滤等都不能解决含盐的问题，只能作为预处理措施，最终将反渗透作为把关工艺。从经济性考虑，一般污水深度处理回用工程中都是实现部分规模反渗透，再将反渗透水和常规过滤或微滤、超滤、纳滤的出水进行勾兑，满足不同回用目的的要求。1.反渗透系统要求的预处理内容有哪些？为使反渗透设备正常运行，必须对其进水进行必要的处理，将能够影响膜分离功能的各种有害因素加以消除或减少到最低程度。预处理的内容主要包括：⑴去除油类物质：废水中的浮油、乳化油及其类似的油类和阳离子表面活性剂等有机物易于被RO膜粘附，即使化学清洗也难以完全清理干净，时间一长必然会严重影响膜通量。可以采用混凝、沉淀或气浮、过滤、活性炭吸附、MF、UF等措施解决。⑵去除过量的SS：在反渗透装置中，水流通道极其微小，SS易于沉积。细小的沙粒等硬颗粒杂质还会对不对称膜形成划伤，使反渗透除盐率下降，影响出水水质。除了可以采用混凝、沉淀或气浮、过滤、活性炭吸附、MF、UF等措施外，反渗透进水前都要设置一台5μm的保安过滤器。⑶调节pH值：不同RO膜对进水pH值的要求也不同，必须根据所使用RO膜的性质将进水的pH值调整到适当的范围内。⑷控制水温：进水水温升高，水的粘滞系数下降，可以提高膜通量，但温度过高又会对RO膜产生不利影响，一般不能超过40oC，如果超过40oC应当采取降温措施。⑸投加阻垢剂：水中的钙、镁、铁、锰等成分经过RO膜浓缩后，形成的碳酸盐、硫酸盐或氢氧化物等水垢能够堵塞RO膜上的微孔或覆盖在膜表面上，最终导致膜通量的下降。可以通过在进水中投加阻垢剂的方法予以解决。⑹投加消毒剂：RO膜组件内的水流相对缓慢，很容易造成细菌的滋生和繁殖。通常可以采用使进水中保证0.5～1mg/L余氯的方法进行消毒，控制进水处于无菌状态，但为防止消毒剂及其他氧化剂对RO膜造成损害，在进入RO膜之前还要再投加适量的还原剂。464 1.反渗透运行管理的注意事项有哪些？⑴定时分析进水水质和透过水的水质，尤其是要严格控制进水水质，确保进水的预处理措施运行可靠，以保证进水的SDI在3以下。当透过水水量降低过多或水质不合格时，要立即对膜进行清洗再生，如果再生后仍不见好转，就应当及时更换膜组件。⑵当原水中所含的难溶解性盐类含量较高时，要有防止在反渗透膜浓水侧出现水垢的措施。具体方法有：①加酸（一般用盐酸）将进水pH值调整到5.5，②进水中加石灰软化或投加阻垢剂，③对进水采用阳离子树脂或纳滤进行预处理使进水软化或脱碱。⑶生物污染往往是RO膜使用中最突出的问题，可以引起过水通量的下降，甚至污染透过水水质，由于生物膜很难去除，因此生物污染的预防必须以预处理为主要手段。尤其是在废水深度处理使用RO膜时，虽然现在使用的RO膜大多是进口的抗污染膜，但由于进水中的微生物含量丰富，即使经过微滤、超滤等预处理，进水中不可避免地存在微生物。通常可以采用使进水中保证0.5～1mg/L余氯的方法（在进入RO膜之前再用还原剂还原），并定期使用其它非氧化型消毒剂对膜进行清洗。⑷相对分子质量高、疏水性带正电有机物容易被吸附在膜面，当进水中TOC超过3mg/L或含油超过0.1mg/L时，必须采取加强预处理的措施。这些物质的存在往往会引发生物污染，定期对运行中的RO膜使用洗涤剂法进行清洗是防止有机物和油在膜上积累的有效方法。⑸为了防止反渗透压力波动，要有稳压措施，高压泵应设置旁路调节阀门以调节供水量。为了防止高压泵启动时膜组件受到高压给水的突然袭击，在高压水泵出口阀门上安装控制阀门开启速度的装置，使阀门慢慢打开（一般控制在2～3min）⑹RO膜对CO2等小分子没有去除能力，因此反渗透出水pH偏酸性，根据用途需要对其进行脱除或加碱调整pH值。由于水中没有余氯，如果出水需要长距离输送使用，必须投加消毒剂，并维持一定的余氯量。2.什么是活性炭？活性炭是一种用木材、果壳、煤、石油等含炭物质在高温缺氧条件下活化而成的非极性吸附剂，具有巨大的比表面积和发达的微孔结构，活性炭的比表面积可达500～1700m2/g。按微孔孔径分，活性炭有大孔（10-7～10-5m）、中孔（又称过渡孔）（2×10-9～10-7m）、小孔（又称微孔）（0～2×10-9m）三种。微孔容积率约0.15～0.9mL/g，表面积占总面积的95%以上。464 一般在气相吸附中，吸附容量主要取决于微孔，而在废水处理吸附过程中，过渡孔起主要作用。同时，活性炭表面的非结晶部位上会形成一些含氧官能团，因而又具有化学吸附和催化氧化、催化还原的性能。制成后的活性炭外观呈黑色，常用的有粉状和粒状两种，除了主要含碳（92%左右）外，还含有少量的氧（5%）、氢（1%）和硫（0.05%）等元素和一些水分及灰分。1.活性炭在废水处理系统中的作用有哪些？利用活性炭的物理吸附、化学吸附、生物吸附、氧化、催化氧化和还原等性能去除污水中的多种污染物，因此，活性炭吸附在废水处理中的作用很多，除了能去除由酚、石油类等引发的臭味和由各种燃料形成的颜色或有机污染物及铁、锰等形成的色度外，还可用于去除汞、铬等重金属离子和合成洗涤剂及放射性物质等，同时对农药、杀虫剂、氯代烃、芳香组化合物及其它难生物降解有机物也有很好的去除效果。在废水处理系统中，活性炭吸附分为静态和动态两种方式。静态吸附使用较少，主要用于小水量工业废水的一级处理。静态吸附是把一定数量的活性炭投入一定数量的待处理废水中，进行搅拌、达到吸附平衡后，再用沉淀或过滤的方法使废水和活性炭分离。如果一次吸附后的出水水质不能达到要求，可以使用多次静态吸附。动态活性炭吸附是在废水连续流动的条件下进行的吸附操作，目前已有许多成功的技术和工艺，可以用于大规模的工业废水或生活污水的处理。动态活性炭吸附法主要应用在废水处理系统和污水回用深度处理系统的最后一个环节，以保证出水最终达标排放或符合回用要求。有时为了提高曝气池的处理能力，通过向曝气池内投加粉末活性炭来改善活性污泥的性能和增加曝气池的生物量，避免在二沉池出现污泥膨胀现象。用粉末活性炭投入到活性污泥法系统的曝气池中，可以充分利用城市污水和工业废水的处理设施，提高处理效果。粉末活性炭的大量细孔吸附了微生物、有机物和水中的氧气，可以使难以生物降解的有机物也能被生物降解，这是吸附、微生物氧化分解的协同作用。这种处理方法效果好而且比较稳定，能适应成分复杂且水质、水量多变的污水。2.活性炭设备和装置有哪些？⑴固定床：固定床是水处理中最常用的一种方式。固定床根据过滤水流的方向分为升流式和降流式两种，其中降流式基本结构、运行方式、反洗方式等与普通滤池相同。降流式固定床出水水质较好，但水头损失较大，处理悬浮物浓度较高的废水时，表面极易堵塞，需要设表面冲洗设施。在升流式固定床中，当水头损失增大时，可适当提高进水水力负荷，使活性炭层略微膨胀而实现继续稳定运行。464 升流式固定床水头损失增长缓慢、运行时间较长，但进水口处活性炭的清洗比较困难。⑵移动床：移动床的进水从吸附塔底部流入和活性炭逆流接触，处理后的水从塔顶流出；同时，再生后的活性炭从塔顶加入，接近饱和的活性炭从塔底间歇排出。这种方式能充分发挥活性炭的吸附容量，水头损失小。被截留的悬浮物随饱和的活性炭从塔底间歇排出，不需要反洗设施。但要求塔内的活性炭上下层之间不能相互混合，操作管理要求严格。⑶流化床：流化床不同于固定床和移动床的地方，是由下而上的水流使活性炭颗粒间存在相对运动，一般可以实现整个活性炭床层的循环，因此往往起不到过滤的作用，适用于处理悬浮物含量较高的废水。1.活性炭再生的方法有几种？⑴加热再生法：活性炭加热再生是使用最为普遍的方法，水处理使用的活性炭饱和失效后通常采用加热解吸法再生，再生过程分脱水→干燥→炭化→活化→冷却五个步骤进行。活性炭加热再生的装置有多段炉、回转炉、流动层炉、移动层炉等。从再生炉排出的废气中含有甲烷、乙烯等低分子烃类和二氧化硫、CO、H2等有害气体，为防止废气对大气的污染，可将其先送入燃烧器焚烧，再进入水洗涤塔除去粉尘和臭味。⑵化学洗涤再生法：当用活性炭处理污染成分比较简单的废水时，可以使用溶剂或酸碱洗涤的方法将活性炭吸附的物质解吸下来。这种方法一般在常温下进行，设备和操作都比较简单。⑶化学氧化再生法：①湿式氧化法：饱和活性炭经过加热进入氧化塔后，被活性炭吸附的有机物与空气中的氧进行氧化分解反应，使活性炭得到再生。②电解氧化法：将饱和活性炭作为阳极进行水的电解，在活性炭表面产生的氧气将吸附的物质氧化分解。③臭氧氧化法：使用强氧化剂臭氧将吸附在活性炭上的有机物分解掉。⑷生物再生法：生物再生法就是利用微生物的作用，将吸附在活性炭上的有机物进行氧化分解的方法。在再生周期较长、处理水量不大的情况下，可以将装置内的活性炭一次性卸出，然后放置在固定的容器内进行生物再生，经过一段时间后，吸附在活性炭上的有机物基本上完全被氧化分解、活性炭的吸附性能基本恢复时即可重新使用。另外也可以在活性炭吸附处理过程中，采用向炭床鼓入空气的方法，为被吸附在活性炭上的微生物提供生长繁殖和分解有机物所需要的氧，进而使整个炭床处在不断从水中吸附有机物又在不断分解这些有机物的动平衡中。结果可以使活性炭的饱和周期成倍地延长，这也近年来生物活性炭使用得越来越广泛的根本原因所在。464 ⑸微波再生：微波再生是利用频率为900～4000MHz的微波照射饱和炭，使活性炭温度迅速升高到500～550oC，再保温20min即可达到再生要求。微波再生升温速度快，再生效率高。1.活性炭加热再生的过程是怎样的？将吸附饱和失效后的活性炭进行高温解吸、恢复其原有吸附性能的方法称为活性炭的加热再生。加热再生分脱水→干燥→炭化→活化→冷却五个步骤进行：⑴脱水：将活性炭与输送水流进行分离；⑵干燥：加温到100～150oC，将吸附在活性炭细孔中的水分蒸发出来，同时将部分低沸点的有机物也蒸发出来；⑶炭化：加热到300～700oC，使低沸点的有机物挥发、高沸点的有机物热分解，还有部分有机物被炭化留在活性炭细孔中；⑷活化：继续加热到700～1000oC，将留在活性炭细孔中的残留炭用水蒸汽、CO2等进行活化处理，达到重新造孔的目的；⑸冷却：为防止氧化，用水将活化后的活性炭急剧冷却。2.活性炭法运行管理的注意事项有哪些？活性炭吸附法主要应用在废水处理系统和污水回用深度处理系统的最后一个环节，以保证出水最终达标排放或符合回用要求。基于活性炭本身的特性，在废水处理系统或污水回用系统使用活性炭吸附法时要注意以下事项：⑴在选用活性炭时，必须综合考虑吸附性能、机械强度、价格和再生性能等多种指标，一般不能只偏向于其中一项性能。废水性质不同，使用的活性炭种类往往也不同。比如用活化焦炭处理造纸废水的效果优于使用活性炭，而用活性炭处理废水的效果优于褐煤基活化焦炭。⑵活性炭表面多呈碱性，水中重金属离子有可能在其表面形成氢氧化物沉淀析出，进而使活性炭的吸附性能下降。因此使用活性炭吸附法处理废水时，水中无机盐含量、尤其是重金属离子含量越低越好（用活性炭专门吸附重金属的系统另当别论）。⑶为充分发挥活性炭的作用，避免活性炭的过快饱和以减少操作和降低运行费用，必须保证活性炭吸附法进水的水质不能超过设计值。一般进水CODCr浓度不超过50～80mg/L。当进水有机物浓度较高时，要加强物理法、化学法及生物法等预处理措施的管理，设法改善其处理效果。当464 废水中含有较多的悬浮物或胶体时，必须投加混凝剂使用过滤法或气浮法等进行预处理。⑷对于污水深度处理或某些超标污染物浓度经常大幅度变化的处理工艺，对活性炭处理工艺必须设置跨越或旁通管路。当进水水质发生较大变化时，及时停用活性炭处理单元，以节省活性炭床的吸附容量，有效地延长再生或更换周期。⑸由于活性炭与普通碳钢接触可以产生严重的电化学腐蚀，因此与活性炭接触的设备或部件要使用钢筋混凝土结构或不锈钢、塑料等材料。如果必须使用普通碳钢制作时，则必须进行防腐处理，采用环氧树脂衬里防腐时，衬里厚度要大于1.5mm。⑹在使用粉末活性炭时，所有作业都必须考虑防火防爆，所配用的所有电器设备必须符合防爆要求。1.什么是生物活性炭法？在厌氧、缺氧或好氧条件下，在粉状或粒状活性炭表面生长和繁殖的微生物利用水中的一些有机基质为养料，通过活性炭吸附和微生物分解的协同作用，达到去除水中有机污染物的目的，这一工艺过程称为生物活性炭法。生物活性炭法在充分发挥活性炭吸附作用的同时，又充分利用活性炭细孔中微生物对有机物的生物降解作用，由此提高污水处理效果、改善出水水质，延长活性炭的使用寿命，降低污水处理费用。在废水处理的生物膜法中，所用填料的特性是影响其处理效果的关键因素之一。常用的填料有天然或烧结的陶粒、沸石、卵石等颗粒材料和人工合成的刚性填料（如玻璃钢蜂窝）、软性填料、半软性填料等。和上述填料相比，颗粒活性炭价格较贵，但做为微生物载体时具有吸附性能好和挂膜快的优点，因此活性炭生物膜法已开始在微污染的给水原水处理和污水深度处理中得到广泛应用，并将附着生物膜的活性炭叫做生物炭。这种微生物群落附着在粒状活性炭表面上的水处理方法，就是生物活性炭法。2.消毒的目的是什么？消毒的目的主要是利用物理方法或化学方法杀灭水中的细菌、病毒和病虫卵等致病微生物，以防止其对人类及畜禽的健康产生危害和对环境造成污染。对于医院污水、屠宰工业及生物制药等行业所排废水，国家及各地方环保部门制定的废水排放标准中都规定了必须达到的细菌学指标。在对工业废水和城市污水二级处理后排放前或深度处理后回用时，消毒处理也是必须的环节之一。3.常用的消毒方法有哪些？464 消毒方法大体上可分为物理法和化学法两大类。物理法主要有加热、冷冻、辐射、紫外线和微波消毒等方法，化学法是利用各种化学药剂进行消毒。表5—9列出了几种常用消毒方法。表5—9常用消毒方法对比消毒方法项目液氯臭氧二氧化氯紫外线加热卤素(Br2、I2)金属离子(Ag+、Cu2+)投加量/mg∙L-110102～5接触时间/min10～305～1010～20110～2010～30120对细菌效果有效有效有效有效有效有效有效对病毒效果部分有效有效部分有效部分有效有效部分有效无效对芽孢效果无效有效无效无效无效无效无效优点便宜、成熟、有后续消毒作用除色、臭味效果好，现场发生、无毒杀菌效果好、气味小，现场发生或快速、无化学药剂简单效果同氯，对人伤害小有长期后续消毒作用缺点对某些病毒、芽孢无效，有残毒和臭味比氯昂贵，无后续作用维修管理要求较高无后续作用，对浊度要求高能耗高速度低、比氯昂贵速度低，受污染物干扰大用途各种场合小规模水厂污水回用及小规模自来水厂污水回用、自来水家庭消毒游泳池自来水原水氯消毒价格便宜，消毒效果稳定，使用经验较多，是应用最广泛的消毒剂。但由于发现氯消毒会产生可致癌的有机氯化物，水中细菌、病毒对氯消毒也有较大的抗性，因此在各种水处理领域使用的取代氯消毒的消毒方法越来越多。在废水处理领域，加热和辐射可用于对污泥的消毒，紫外线和重金属可用于除藻和工业用水的消毒。在给水处理领域，由于水源水中的有机物成分越来越复杂，臭氧、二氧化氯和紫外线消毒使用得越来越广泛，有取代普通氯消毒的趋势。消毒剂的投加量与接触时间的乘积可以反映消毒剂的效果，一般这个乘积值越小，说明该消毒剂的效率越高。比如臭氧达到某种消毒效果要求投加量与接触时间的乘积是5的话，要达到同样效果，二氧化氯和氯的投加量与接触时间的乘积分别是120和1440，可见不同消毒剂之间的差别是相当大的。1.什么是强化消毒？强化消毒一般指采用两种以上消毒剂来加速或提高消毒作用的方法。实践表明，在氯消毒过程中同时投入一定量的KI或KBr，不仅可以提高消毒效果，还可节省投氯量，整个消毒费用也可有所降低。在废水深度处理后的出水中投加5mg/L的氯的同时，再投加1%有效氯量的KI或2.5%有效氯量的KBr，可达到使出水大肠菌群总数为零的效果。而单独使用氯消毒要达到此效果的投加量需要10mg/L左右，即强化消毒使加氯量减少一半，消毒费用可节省20%。强化消毒技术简便易行，可在大型废水处理场推广使用。464 1.常用的消毒设备和装置有哪些？⑴加氯机加氯消毒是使用最多的水处理消毒方法，这主要是工业品瓶装液氯来源可靠，一次性设备投资和运行费用都比较低。液氯的投加是通过加氯机来实现的，常用的加氯机是ZJ型转子加氯机。来自氯瓶的氯气首先进入旋风分离器，再通过弹簧膜阀和控制阀进入转子流量计和中转玻璃罩，最后经水射器与压力水混合并溶解于其中后输送到加氯点。为避免氯泄漏带来的危险，加氯机实行负压加氯，即使用水射器抽吸所需的氯。⑵次氯酸钠发生器次氯酸钠发生器的工作原理是电解食盐水，为防止电极被氧化，一般使用钛阳极。次氯酸钠发生器由电解槽、整流器、贮液箱、盐水供应系统和冷却循环系统组成，可采用间歇式或连续式生产。利用钛阳极电解食盐水（沿海地区可用海水作为盐溶液），都可以得到次氯酸钠溶液。一般盐水浓度以3%～3.5%为宜，盐水浓度高，可降低电解电压、减少耗电量，并能延长阳极的使用寿命，但食盐的利用率低、盐消耗量增加。⑶二氧化氯发生器二氧化氯发生器有电解法和化学法两种。从理论上讲，电解法生产出来的二氧化氯顶多是含有二氧化氯的混合气体，并不能得到纯净的二氧化氯产品。使用氯、盐酸或稀硫酸与亚氯酸钠或氯酸钠反应的办法生产二氧化氯的化学法装置很多，其主要过程是使用两个计量泵分别向压力反应室内送入一定浓度和一定比例的酸液和碱液，然后将生成的二氧化氯定量投加到消毒池，并根据出水中的余氯量对投加量进行调整。比如使用亚氯酸钠和盐酸制作二氧化氯时，亚氯酸钠和盐酸浓度分别为9%和7.5%，两种原料的投加比例为1:1，可以制得2%的二氧化氯溶液。⑷臭氧发生器水能处理中应用的多是无声放电法，其生产臭氧的原理是在两平行高压电极之间通入高压交流电后，氧分子受高能电子激发获得能量，并相互发生碰撞聚合形成臭氧分子。常用的臭氧发生器为管式发生器，其外形像列管式换热器，内有几十甚至上百根相同的放电管，管外通过冷却水。每根放电管均有两根同心圆管组成，外管为金属管（不锈钢管或铝管），内管为玻璃管作介电体。内管一端封闭，管内壁镀有铝膜或银膜作为电极。内、外管之间留有1～2mm的环形放电间隙。压缩空气或氧气经过冷却及吸附除去杂质后进入臭氧发生器，加上15～20kV的高压，即可制得臭氧。464 ⑸紫外光发生器太阳光是可以利用的自然光源，但短波长范围的光强度较低，而且日照强度随时随地在变化，难以人为控制。废水处理中使用较多的紫外发生器是紫外汞灯，紫外灯的结构与日光灯相似，灯管由石英玻璃制成，其内表面涂有无磷涂层，灯管内装有固体汞源或汞蒸汽和氩。按灯管内汞蒸汽压力的大小，紫外灯可分为低压汞灯（汞蒸汽压力为1.33～133Pa）、中压汞灯（汞蒸汽压力为0.1～1MPa）、高压汞灯（汞蒸汽压力高达20MPa）。中高压紫外灯的温度可以高达500oC以上，通常需要使用石英玻璃或聚四氟乙烯等材料制成的管子将灯管和水流分开。1.消毒的影响因素有哪些？消毒效果与消毒剂的投加浓度和接触时间成正比，因此控制和影响消毒效果的最主要因素是消毒剂的投加量和接触时间。对于某种废水进行消毒处理时，加入较大剂量的消毒剂无疑将会得到更好的消毒效果，但同时必然造成运行费用的增加。因此需要选择确定一个适宜的投药量，以达到既能满足消毒杀菌的指标要求，同时又能使运行费用较低。在有条件的情况下，可以通过试验的方法来确定消毒剂的投加量。但在大多数情况下，可以根据经验数据来确定消毒剂的投加量和反应接触时间，并根据实际情况进行适当调整。此外，影响消毒效果的还有水温、pH值、污水水质及消毒剂与水的混合接触方式等。一般说来，温度越高，同样消毒剂投加量情况下消毒效果会更好些。而废水水质越复杂对消毒效果影响越大。特别是当水中含有较高浓度的有机污染时，这些有机物不仅能消耗消毒剂，而且还能在菌体细胞外壁形成保护膜或隐蔽细菌阻止其与消毒剂接触，因而造成消毒效果大大下降。废水pH值的变化对采用加氯消毒的效果影响很大，一般要求pH值在6.5～7.5之间，pH值升高会使消毒效果下降，使用中应予以适当的考虑。混合形式与接触方法主要对以传质控制的消毒过程有较大的影响，消毒剂投加点水流必须是高度紊流，能快速完成消毒剂与水的混合过程，尤其是采用臭氧消毒时，必须考虑选择有效合理的接触反应设备和装置。2.氯消毒的原理是怎样的？氯气溶解在水中后，水解为HCl和次氯酸HOCl，次氯酸再离解为H+和OCl-。在酸性条件下，次氯酸HOCl的标准氧化还原电位是1.49V，而在中性和碱性条件下次氯酸根OCl-的标准氧化还原电位分别是1.2V和0.9V。因此，HOCl比OCl-的氧化能力要强得多。另外，由于HOCl是中性分子，容易接近细菌而予以氧化，而OCl-带负电荷，难以靠近同样带负电的细菌，虽然有一定氧化作用，但在浓度较低时很难起到消毒作用。因此，消毒主要是HOCl起的作用，而且在酸性条件下更为有利。次氯酸钠、漂白粉、氯片等消毒剂的消毒机理与氯气消毒机理相同。pH﹤7和温度较低时，HOCl含量高，消毒效果较好。pH﹤464 6时，水中的氯几乎100%地以HOCl的形式存在，pH=7.5时，HOCl和OCl-的含量大致相等同，因此氯的杀菌作用在酸性水中比在碱性水中更有效。如果污水中含有氨氮，加氯时会生成一氯氨NH2Cl和二氯氨NHCl2，此时消毒作用比较缓慢，效果较差，且需要较长的接触时间。1.使用氯消毒时投加量如何确定？氯瓶中的氯气不能直接用管道加到水中，必须使用特制的加氯机投加。加氯量应当包括需氯量和余氯量两部分，需氯量是指用于杀死细菌和氧化水中还原性物质（H2S、SO32-、Fe2+、NH4+和胺等）及有机物所需要的氯量，余氯量是指为维持水中的消毒效果即不出现细菌的再繁殖所多加的氯量。当水中余氯为游离性余氯时，消毒过程迅速，并能同时除臭和脱色，但水中带氯味。当水中余氯为化合性余氯时，消毒作用缓慢但持久，水的氯味也较轻。加氯量应经过试验确定，若无实测资料，可参考使用下列数据：①一级处理后的废水20～30mg/L；②不完全人工二级处理废水10～15mg/L；③完全人工二级处理后的废水5～10mg/L；为使消毒剂充分发挥效用，应有适当的混合方式和一定的接触时间。生物滤池后的二次沉淀池，当废水不回流时，可作为加氯消毒的接触池；曝气池后的二沉池不能兼做接触池，而应在二沉池后另外设置单独的接触池。包括接触池后废水在管渠中的全部时间在内，氯与废水的接触时间一般为30min左右，并保证余氯不少于0.05mg/L。2.二氧化氯消毒比氯消毒的优点有哪些？⑴二氧化氯不与含氮有机物等某些耗氯物质发生取代反应，消毒时可不致产生氯酚臭味和三卤甲烷等氯代烃类物质，因此尤其适合于含酚或有机物污垢较多的废水。⑵二氧化氯的杀菌效果比氯要好，随着pH值的升高，这种优势更加明显。比如pH值为8.5时，要造成99%以上的埃希氏大肠菌的杀灭率，二氧化氯只需要0.25mg/L的有效氯投加量和15s的接触时间，而氯的投加至少需要0.75mg/L。⑶二氧化氯在较广泛的pH范围内具有很强氧化能力，氧化能力为自由氯的2倍。能比氯更快地氧化锰、铁等还原态物质，同时能去除水中的氯酚和藻类等引起的嗅味，二氧化氯还具有强烈的漂白作用，可去除废水的色度。⑷二氧化氯不与水中的氨氮等化合物作用而被消耗，因此在相同的有效氯投加量下，可以保持较高的余氯浓度，取得较好的消毒杀菌效果。3.什么是紫外消毒技术？自古以来，阳光中的紫外线（UV）就是天然的消毒杀菌净化物。阳光中的紫外线中的C波段（UV-C，波长200～280nm）被空气和云层的遮挡掉，到达地面后的紫外线波长在280～400nm之间，也就是紫外线的A段（UV-A，波长315～400nm）和B段（UV-B，波长280～315nm），这样的紫外线起到杀菌消毒作用需要的时间较长，有时要长达几个小时，而且杀菌也不彻底。实践证明，紫外线中的C波段，尤其是波长为253.7nm（一般记为254nm）对细菌和病毒的DNA的破坏作用最强。紫外消毒技术是利用特殊设计制造的高强度、高效率和长寿命的C波段254nm紫外光发生装置产生的强紫外光照射水流，使水中的各种病原体细胞组织中的DNA结构受到破坏而失去活性，从而达到消毒杀菌的目的。从20世纪70年代开始，UV消毒技术逐步开始应用在污水消毒领域，由于消毒机理和低压高强紫外灯制造等关键技术的突破，UV464 消毒系统的可靠性得到很大提高，设备寿命加长、能耗降低、运行费用（主要是电耗和紫外灯更换）也大为下降。和传统的氯法相比，UV消毒操作简单，费用减少，优点越来越多。因此，在20世纪90年代UV消毒技术在欧美等发达国家得到了广泛地应用，目前，全世界在城市污水处理、自来水等领域已有4000多台套UV消毒系统投入使用。1.紫外消毒的技术关键有哪些？⑴紫外线的最有效范围是UV-C，波长为200～280nm的紫外线正好与微生物失活的频谱曲线相重合，尤其是波长为254nm的紫外线，是微生物失活的频谱曲线的峰值。⑵能够设计制造一套能耗低、效率高、运行管理简单的发生波长为254nm紫外光的紫外灯装置。因此紫外灯与其镇流器（功率因数能大于0.98），再加上监测控制（校验调整UV强度）系统是UV消毒的核心。紫外灯的结构与日光灯相似，灯管内装有固体汞源，国外有的公司能生产符合上述要求的低压高强紫外灯，在满负荷使用寿命可以达到12000小时以上，而且可以通过监测控制系统将灯光强度在50%～100%之间无级调整，根据水量的变化随时调整灯光强度，以便达到既节约能耗又保证消毒效果。⑶紫外线剂量大小是决定微生物失活的关键。紫外线剂量不够可能只是对致病微生物的DNA造成伤害，而不是致命的破坏，这些受伤的致病微生物在见到可见光后会逐渐自愈复活。紫外线剂量=紫外线强度×曝光时间。在接触池形状和尺寸已定即曝光时间已定的情况下，进入水中的紫外线剂量与紫外灯的功率、紫外灯石英套管的洁净程度和污水的透光率等三个因素有关。为使废水得到充分的消毒，必须综合考虑这三个因素，使紫外线剂量适中。⑷由于紫外灯直接与水接触，当水的硬度较大时，随着时间的延长，灯管表面必然会结垢，影响紫外光进入水中的强度，导致效率降低和能耗增加。化学清洗除了要消耗药剂外，还要将消毒装置停运，因此实现自动清洗防止灯管表面结垢是UV消毒技术运行中的最实际问题。⑸接触水槽的水流状态必须处于紊流状态，一般要求水流速度不小于0.2m/s。如果水流处于层流状态，因为紫外灯在水中的分布不可能绝对均匀，所以水流平稳地流过紫外灯区，部分微生物就有可能在紫外线强度较弱的部位穿过，而紊流状态可以使水流充分接近紫外灯，达到较好的消毒效果。2.紫外消毒的优点有哪些？⑴464 在消毒过程中，不需添加任何化学物质，不会在水体中产生或残留任何有毒物质，因此不产生二次污染。⑵细菌病毒等病原微生物暴露在C波段紫外光UV-C下，仅6s内产生的物理化学反应就能使其DNA受到致命破坏，达到消毒杀菌的目的。因此需要的接触时间较短，整个消毒设施占地面积很小。世界上最大的紫外消毒工程在新西兰，每天处理超过120万m3水量的消毒间面积仅为20m×40m。⑶次氯酸类消毒剂和二氧化氯类消毒剂的消毒机理是破坏病原体的细胞结构，因此即使加大投加量，对某些细胞结构不完善的病毒杀灭能力也较差，而UV-C消毒的原理是破坏病原体的DNA，因此对病毒的杀灭能力极强，即总的消毒效果显着。⑷设备安装维修简单，运行安全可靠，除了定期或根据需要更换紫外灯管外，几乎没有什么操作，可以实现自动控制，管理简单。⑸紫外线对无机物几乎没有什么破坏作用，因此接触槽使用普通混凝土结构即可，不像氯类杀菌剂对接触池的要求那么高。第六章污泥处理1.什么是废水处理中的污泥？污水处理过程中产生的沉淀物质，包括污水中所含固体物质、悬浮物质、胶体物质以及从水中分离出来的沉渣，统称为污泥。污泥的处理工艺包括污泥的浓缩、消化、脱水、干化及焚烧等一次处理和填埋、土地利用等最终处理。在对城市污水或工业废水的处理过程中，会产生各种类型的污泥。按污泥的性质，可将其分为泥渣和有机污泥两大类，以无机物为主要成分的污泥称为泥渣，以有机物为主要成分的污泥称为有机污泥，通常所说的污泥指的就是有机污泥。格栅和滤网处理可以产生垃圾状的栅渣，曝气沉砂池可以产生密度较大、性质较为稳定的无机污泥，沉砂池和化学法处理产生的无机沉淀物。以上几种泥渣污泥数量较少，不易腐化，而且易于处理或处置。气浮处理可以产生油脂等密度较小的浮渣，初沉池和二沉池会排出以有机物为主、数量大且易腐化发臭的有机污泥。浮渣和有机污泥含水率高而且难以脱水，通常所称的要处理或处置的污泥主要是指这部分污泥。这类污泥流动性好，可以用管道输送。2.废水处理中产生的污泥种类有哪些？按污水的处理方法或污泥从污水中分离的过程，可以将污泥分为四类。①初沉污泥：污水一级处理产生的污泥；②剩余活性污泥：活性污泥法产生的剩余污泥；③464 腐殖污泥：生物膜法二沉池产生的沉淀污泥；④化学污泥：化学法强化一级处理或三级处理产生的污泥。按污泥的不同产生阶段，可以将污泥分为五类：①生污泥：从初沉池和二沉池排出的沉淀物和悬浮物的总称；②浓缩污泥：生污泥浓缩处理后得到的污泥；③消化污泥：生污泥厌氧分解后得到的污泥；④脱水污泥：经过脱水处理后得到的污泥；⑤干燥污泥：经过干燥处理后得到的污泥。1.生物污泥是怎样产生的？在生物法处理废水的过程中，有机污染物作为反应中的能源即电子供体，而氧、亚硝酸盐、硝酸盐、硫酸盐和二氧化碳作为电子受体。其中好氧处理工艺中氧是电子供体，缺氧处理工艺中亚硝酸盐或硝酸盐作为电子供体，厌氧处理工艺中硫酸盐或二氧化碳是电子供体。在生物处理反应中，微生物代谢有机污染物并利用代谢过程中产生的能量来供细胞繁殖和维持生命活动的需要。在好氧和缺氧条件下，微生物将有机污染物的一部分碳元素转化为CO2，厌氧条件下则将一部分碳元素转化为CO2和CH4，然后，这些气体从液相释放出来。从以上分析可以看出，所有的微生物处理过程都是一种生物转化过程，在此过程中，易于生物降解的有机污染物可以在数分钟或数小时内实现两种转化：一是转化为从液相逸出的气体，二是转化为性质类似于皮革或泥炭的剩余生物污泥，第二种转化在用生物法处理含有高浓度且容易降解有机污染物的工业废水时表现得更加明显。好氧活性污泥法的基本原理就是利用微生物将废水中溶解态或胶体态的有机污染物转化成气体和增殖的絮凝状细菌细胞，絮凝状细菌细胞经过简单沉降浓缩从废水中除去或回流到反应器。厌氧生物处理将有机污染物中的较大部分转化为CO2和CH4，微生物增殖较慢，但仍有部分生物污泥产生。2.为什么说生物污泥难以降解？生物污泥主要是由微生物细胞组成的，而理论和实践都表明，生物体的细胞壁结构非常复杂，很难进一步生物转化。复杂的细胞壁具有很强的保护作用以防止被其他细胞所吞噬，而恰恰是难以生物降解的细胞壁保护了细胞壁内细胞体的正常功能，进而确保了生物处理过程能够顺利实现。在湿润的条件下，生物污泥在数年之后可以保持性质不变，既不会自行降解，甚至颜色、外形也不会有太大的变化。这样的好氧生物污泥往往可以在曝气数小时后基本恢复原有的各种性能，厌氧生物污泥可以在厌氧条件下保存数年而性能没有大的变化。464 不论好氧生物污泥还是厌氧生物污泥，也不论在好氧条件下进行消化处理还是在厌氧条件下进行消化处理，通常只用25%～40%的生物量可以得到进一步生物降解，其余的60%～75%的生物量是无法生物降解的，即只有采用干化、焚烧或化学水解等方法才能真正处理，其余天然的方法是不能破坏这部分生物量的。1.污泥稳定化处置的主要方式是什么？有机污泥是生物处理过程中增殖的絮凝状细菌细胞，生物体的细胞壁非常复杂，具有很好的保护作用，可以防止在处理过程中被其他细胞所吞噬，因此很难进一步生物转化。不论是好氧法还是厌氧法，只有25%～40%合成的生物量可以进一步生物降解，其余60%～75%的生物量只能采取焚烧或化学水解来进行彻底地解决。因此，为了减少污泥处理的麻烦，应当尽可能地采用剩余污泥量较少的污水处理工艺。现在，人们已认识到污泥处理的优先顺序是减容、利用、废弃，对污泥已采用的处置方式有填埋、造肥等，利用方式有农用和用于园林绿化、花卉苗圃等，部分工业废水水处理场采用焚烧方式处置污泥。污泥稳定化处置以厌氧消化为主，欧美、日本、独联体等国家和地区采用该法处理污泥占所产污泥量的一半以上。对污水处理厂的污泥处理、处置系统的装备，发达国家在20世纪60年代就已达到先进的成套化水平，如污泥消化系统设备、污泥浓缩脱水设备、污泥干燥焚化设备、沼气综合利用设备、污泥高温堆肥系统装备以及污泥固化工业利用技术与设备，80年代末又启用湿式氧化技术处置污泥。在大多数发展中国家，土地利用和填埋仍是污泥处置的主要途径，而随着可填埋范围的日益减少，土地利用将是一个主要的发展方向。2.污泥处理与处置的目的主要有哪些方面？污泥处理与处置的目的主要有以下四个方面：⑴减量化：减少污泥最终处置前的体积，以降低污泥处理及最终处置的费用；⑵稳定化：通过处理使容易腐化变臭的污泥稳定化，最终处置后不再产生污泥的进一步降解，从而避免产生二次污染；⑶无害化：使有毒、有害物质得到妥善处理或利用，达到污泥的无害化与卫生化，如去除重金属或灭菌等；⑷资源化：在处理污泥的同时达到变害为利、综合利用、保护环境的目的，如产生沼气等。464 1.描述污泥特性的指标有那些？⑴含水率与含固率：污水处理过程中产生的污泥含水率一般都很高，初沉池排出的污泥含水96%～98%左右，化学沉淀污泥的含水率为98%左右，二沉池排出的污泥含水常大于99%。污泥含水率高，体积庞大，难以直接处理和处置，一般都要进行浓缩、消化、脱水处理，脱水后的污泥含水率通常为65%～80%，体积可大为减少。污泥的含固率和含水率之和是100%，例如含水率为99%的污泥含固率就是1%，而含水率为96%的污泥含固率是4%，即含水率高的污泥含固率低，含水率低的污泥含固率高。⑵挥发性物质和灰分：污泥中的固体杂质含量可用挥发性物质和灰分来表示，前者代表污泥中所含有机杂质的数量，后者代表污泥中所含无机杂质的数量，两者都是以污泥干重中所占百分比表示。⑶微生物：二级生物处理系统产生的剩余污泥本身就是由各种微生物组成的。生活污水、医院污水、食品工业废水和制革工业废水处理系统产生的污泥中还都含有大量能致病的细菌、病毒和寄生虫卵。⑷有毒物质：某些工业废水中不可避免地含有氰化物、汞、铅等有毒重金属或某些难以分解的有毒有机物。⑸植物营养成分：多数污泥中还含有数量不等的氮、磷等植物营养成分，其含量往往超过马粪等普通厩肥。2.污泥中的水分有哪几种？污泥中的水可分为间隙水、毛细结合水、表面粘附水和内部水等四类。间隙水、毛细结合水和表面粘附水均为外部水。⑴间隙水是指被大小污泥颗粒包围的水分，约占污泥中水分的70%，它不与污泥直接结合，因而容易与污泥分离，此类水分通过重力浓缩即可显著减少。⑵毛细结合水是指水在固体颗粒接触面上由毛细压力结合，或充满于固体颗粒本身裂隙中的水分，约占污泥中水分的20%，此类水的去除需要施以与毛细水表面张力相反方向的作用力，如离心机的离心力等。⑶表面粘附水是指粘附在污泥小颗粒表面的水分，此类水分比毛细结合水更难分离，需采用电解质作为混凝剂进行分离。⑷464 内部水是指微生物细胞内部的水分，去除内部水必须破坏细胞结构，所以使用机械方法难以奏效，可以采用加热或冷冻等措施将其转化为外部水后处理，也可以通过好氧氧化、厌氧消化等微生物分解手段予以去除。1.什么是污泥含水率？如何计算不同含水率污泥的体积变化？污泥中所含水分的多少称为含水量，用含水率表示。污泥含水率是污泥中所含水分与污泥总质量之比的的百分数，可用下式表示：P=mw/(mw+ms)×100%式中：P表示污泥的含水率，mw和ms分别表示污泥中的水分质量和污泥中的固体质量。污泥处理的具体方法取决于污泥的含水率和最终处置方式，比如，为有利于消化等后续处理，含水率大于98%的污泥一般要进行浓缩，使含水率降到96%以下、体积大幅度减少。为便于污泥最终处置时的运输，则必须对污泥进行脱水，使含水率降到80%以下。当污泥的含水率相当大时（在65%以上），相对密度接近于1。由于污泥浓缩过程中固体含量是不变的，因此可以用下式来表示不同含水率的污泥体积、质量、固体含量的关系：V1/V2=ms1/ms2=(100-P2)/(100-P1)=c2/c1式中：V1、ms1、c1分别表示含水率为P1时污泥的体积、质量及固体质量。V2、ms2、c2分别表示含水率为P2时污泥的体积、质量及固体质量。通常含水率在85%以上时，污泥呈流态，含水率65%～85%时呈塑态，低于60%时则呈固态。污泥含水率从99.5%降到95%，体积缩减为原污泥的1/10。2.什么是湿污泥密度和干污泥密度？湿污泥的质量等于单位体积所含水分质量与固体物质质量之和。湿污泥的质量与同体积水的质量之比，称为湿污泥的密度。由于水的相对密度为1，因此湿污泥的相对密度可用公式表示如下：ρ=100ρs/[100+P·(ρs-1)]式中：ρ—湿污泥的相对密度；ρs--湿污泥中干固体的相对密度；P--湿污泥的含水率。如果湿污泥干固体中挥发性固体所占百分比为Pv，相对密度为ρv，固定固体（灰份）的密度为ρf，则干污泥的相对密度ρs可用下式计算：ρs=ρv+Pv(ρf-ρv)一般挥发性固体的密度一般接近1，固定固体的密度一般为2.5～2.65。如果将ρv、ρf分别记为1和2.5，则湿污泥的相对密度为：ρ=25000/[250P+(100-P)(100+1.5Pv)]464 确定湿污泥的相对密度和干污泥的相对密度，对浓缩池运行、污泥运输及后续处理，都有指导意义。1.什么是污泥的挥发性固体和灰分？挥发性固体（VSS）表示的是污泥中有机物的含量，又称为灼烧减量，是将污泥中的固体物质在550oC～600oC高温下焚烧时以气体形式逸出的那部分固体量。VSS常用g/L或重量的百分比来表示。灰分指的是污泥中无机物的含量，又称为固定固体。可以通过（550oC～600oC）高温烘干、焚烧称重测得。2.什么是污泥浓缩？常用浓缩方法有哪些？污泥浓缩是污泥脱水的初步过程，污水处理过程中产生的污泥含水率都很高，尤其是二级生物处理过程中的剩余活性污泥，含水率一般为99.2%～99.8%，纯氧曝气法的剩余污泥含水率较低，也在98.5%以上，而且数量很大，对污泥的处理、利用及输送都造成了一定困难，因此必须对其进行浓缩。浓缩后的污泥近似糊状，含水率降为95%～97%。污泥浓缩的对象是间隙水，当污泥的含水率由99%下降为96%时，体积可以减少为原来的1/4，但仍可保持其流动性，可以用泵输送，可以大大降低运输费用和后续处理费用。污泥浓缩常用的方法有重力浓缩法、气浮浓缩法和离心浓缩法三种。3.什么是污泥的重力浓缩法？重力浓缩法是利用自然的重力作用，使污泥中的间隙水得以分离。在实际应用中，一般通过建成浓缩池进行重力浓缩。重力浓缩池形同辐流式沉淀池，可分为间歇式和连续式两种，前者主要用于小型污水处理场或工厂企业的污水处理场，后者主要用于大、中型污水处理场。连续式重力式浓缩池可分为有刮泥机与污泥搅动装置浓缩池、无刮泥机斗式排泥浓缩池及带刮泥机的多层辐射式浓缩池3种。带刮泥机与污泥搅动装置的连续式重力式浓缩池构造如图6—1所示。图6—1带刮泥机与污泥搅动装置的连续式重力式浓缩池示意图这类浓缩池一般是5～20m的圆形钢筋混凝土池子，池底坡度为1/100～1/12，污泥在水下的自然坡度一般为1/20。进泥口设在池体的中心，池周围设溢流堰。自进泥口流入的污泥向池体四周缓慢流动的过程中，固体泥颗粒向下沉降分离，分离液则从溢流堰排出，被浓缩的污泥在刮泥机的刮集下集中到池体的中心，再经排泥管排出。464 为避免污泥厌氧发酵，连续式重力浓缩池的水力停留时间一般不超过24h，通常为10～16h。用于二沉池剩余污泥浓缩的重力浓缩池的水力负荷一般为0.2～0.4m3/(m2∙d)，浓缩初沉池污泥时水力负荷为1.2～1.6m3/(m2∙d)。为提高浓缩效果，刮泥机上设有搅拌杆，连同刮泥机缓慢旋转，线速度一般为2～20mm/s，这样可以缩短浓缩时间4～5h。通常进泥可使用离心泵或潜污泵，而排泥使用活塞式隔膜泵或柱塞泵等容积泵。1.什么是污泥的气浮浓缩法？气浮浓缩法是依靠大量微小气泡附着于悬浮污泥颗粒上，减小污泥颗粒的密度而上浮，实现污泥颗粒与水的分离的方法，与含油污水的气浮处理原理和运行参数基本相同。气浮浓缩法适用于污泥颗粒易于上浮的疏水性污泥，或污泥悬浮液很难沉降的情况。与重力浓缩法相比，气浮浓缩法的浓缩效果显著，固体物质的回收率高达99%以上，分离液中的SS可以降到100mg/L以下，浓缩后污泥中的固体物质可达5%～7%；浓缩速度快，水力停留时间短，处理时间仅为重力浓缩法的1/3左右，构筑物占地面积小；气浮使污泥中混入空气，能保持污泥中的溶解氧含量，不易腐败发臭。如果待浓缩污泥中含有大量表面活性剂，会使气泡与污泥颗粒之间的粘附性能下降，只产生大量泡沫而浓缩效果较差。气浮浓缩池有圆形和矩形两种，多为矩形。矩形池的长宽比为3:1～4:1，深度与宽度之比一般小于0.3，有效水深为3～4m，池中水平流速为4～10mm/s。气浮浓缩法的气固比一般为0.01～0.04，表面水力负荷范围为1～3.6m3/(m2∙h)，固体通量范围为1.8～5kg/(m2∙h)，回流比为25%～35%。所用溶气罐的容积折合加压溶气水停留时间为1～3min，罐体高度与直径之比为2～4，溶气工作压力为0.3～0.5MPa。2.什么是污泥的离心浓缩法？离心浓缩法是利用固液的密度差异，在离心浓缩机中形成不同的离心力进行浓缩，离心浓缩机主要有转盘式、转筒式、篮式、盘-喷嘴式等。离心浓缩法在机内的停留时间只有3min左右，因而工作效率高、占地面积小，但运行费用和机械维修费用高，在同样浓缩效果的条件下，电耗约为气浮浓缩法的10倍，因此主要用于处理难以浓缩的剩余污泥。衡量离心浓缩效果的主要指标是出泥含固率和固体回收率，固体回收率是浓缩后污泥中的固体总量与入流污泥中的固体总量之比，因此固体回收率越高，分离液中的SS浓度越低，即泥水分离效果和浓缩效果越好。在浓缩剩余活性污泥时，为取得较高的出泥含固率（﹥4%）和固体回收率（﹥90%），一般需要投加聚合硫酸铁PFS或聚丙烯酰胺PAM等助凝剂。464 1.重力浓缩池运行管理的注意事项有哪些？⑴入流污泥中的初沉池污泥与二沉池污泥要混合均匀，防止因混合不匀导致池中出现异重流扰动污泥层，降低浓缩效果。⑵当水温较高或生物处理系统发生污泥膨胀时，浓缩池污泥会上浮和膨胀，此时投加Cl2、KMnO4等氧化剂抑制微生物的活动可以使污泥上浮现象减轻。⑶必要时在浓缩池入流污泥中加入部分二沉池出水，可以防止污泥厌氧上浮，改善浓缩效果，同时还可以适当降低浓缩池周围的恶臭程度。⑷浓缩池长时间没有排泥时，如果想开启污泥浓缩机，必须先将池子排空并清理沉泥，否则有可能因阻力太大而损坏浓缩机。在北方地区的寒冷冬季，间歇进泥的浓缩池表面出现结冰现象后，如果想要开启污泥浓缩机，必须先破冰也是这个道理。⑸定期检查上清液溢流堰的平整度，如果不平整或局部被泥块堵塞必须及时调整或清理，否则会使浓缩池内流态不均匀，产生短路现象，降低浓缩效果。⑹定期（一般半年一次）将浓缩池排空检查，清理池底的积砂和沉泥，并对浓缩机的水下部件的防腐情况进行检查和处理。⑺定期分析测定浓缩池的进泥量、排泥量、溢流上清液的SS和进泥排泥的含固率，以保证浓缩池维持最佳的污泥负荷和排泥浓度。⑻每天分析和记录进泥量、排泥量、进泥含水率、排泥含水率、进泥温度、池内温度及上清液的SS、CODCr、TP等，定期计算污泥浓缩池的表面固体负荷和水力停留时间等运转参数，并和设计值进行对比。2.进泥或排泥不合理会带来哪些问题？⑴进泥量太大会使浓缩池表面固体通量过大，超过浓缩池的浓缩能力后，将导致溢流上清液的SS升高即污泥流失。⑵进泥量太小会使污泥在浓缩池内停留时间过长，导致污泥厌氧上浮。⑶排泥量太大或一次性排泥太多时，排泥速率超过浓缩速率，导致排泥中含有未经过浓缩的污泥，即排泥含固率降低。⑷排泥量太少或一次性排泥历时太短，会导致污泥厌氧上浮和溢流上清液的SS升高。3.重力浓缩池污泥上浮的原因有哪些？污泥上浮不仅会使浮渣量加大，而且最终会影响浓缩效果。污泥上浮的原因和对策主要有以下几点：464 ⑴进泥量太少，造成污泥在池内停留时间过长，导致污泥大块上浮，浓缩池液面上有小气泡逸出，此时可投加氧化剂来控制，同时增加进泥量，缩短污泥停留时间。⑵集泥不及时，污泥不能及时集中到浓缩池的集泥斗，对策是适当提高浓缩机转速。⑶排泥不及时或排泥量太小，对策是及时排泥、增大排泥量或延长排泥时间。⑷由于初沉池排泥不及时，污泥在初沉池已经厌氧腐败，控制对策除了在浓缩池投加Cl2、H2O2等杀菌剂抑制丝状菌外，还要加强初沉池的运行管理，改善排放污泥的性能。1.判断浓缩效果的指标有哪些？浓缩效果通常使用浓缩比（排泥浓度/进泥浓度）、固体回收率（排泥中总固体含量/进泥中总固体含量）和分离率（上清液流量/进泥量）等三个指标进行综合评价。一般来说，浓缩初沉池污泥时，浓缩比应大于2、固体回收率应大于90%；浓缩活性污泥与初沉污泥组成的混合污泥时，浓缩比应大于2、分离率应大于85%。如果某一项指标低于上述值，都说明浓缩效果下降，检查浓缩池的进泥量、固体通量、进泥温度等是否发生了变化，并予以适当调整。2.重力浓缩池浓缩效果差的原因有哪些？如何解决？浓缩效果差的直接现象是排放污泥的浓度下降，浓缩比太小。其原因和对策主要有以下几点：⑴进泥量太大，固体通量超过浓缩池的浓缩能力，对策是减少进泥流量。⑵排泥太快，排泥速率超过浓缩速率，导致排泥中含有一些未完成浓缩的污泥，对策是减少排泥量、降低排泥速率。⑶如流污泥在浓缩池内发生短流，使污泥在浓缩池内的停留时间缩短。溢流堰板不平整、进泥口深度不合适、入流挡板或导流筒脱落、进泥温度或浓度发生变化、进泥量突然增加等均可导致污泥短流，应综合分析原因，根据不同情况予以及时解决。3.什么是污泥消化？污泥消化是利用微生物的代谢作用，使污泥中的有机物质稳定化。一般认为，当污泥中的挥发性固体VSS含量降到40%以下时，即可认为已达到稳定化。污泥消化稳定可以采用好氧处理工艺，也可以采用厌氧处理工艺。污泥好氧处理工艺的特点是不提供营养物质，使微生物处于内源呼吸状态，自行消耗，不断减少。这种方法动力消耗大、费用高，实际上很少采用。464 污泥厌氧处理工艺是使污泥经过酸性消化和碱性消化两个过程的处理，消化后的污泥被称为消化污泥或熟污泥。熟污泥体积显著减少，呈黑色粒状结构，容易脱水、性质稳定，卫生状况得到明显改善，可以作为农肥。厌氧消化过程能产生沼气，可以加以收集利用为能源。1.什么是污泥的好氧消化？污泥的好氧消化是在不投加有机物的条件下，对污泥进行长时间的曝气，使污泥中的微生物处于内源呼吸阶段进行自身氧化。好氧消化可以使污泥中的可生物降解部分（约占污泥总量的80%）被氧化去除，消化程度高、剩余污泥量少，处理后的污泥容易脱水。好氧消化比厌氧消化所需时间要少得多，在常温下水力停留时间为10～12d，主要用于污泥产量较小的场合。一般鼓风量为4.2～16.8m3/(m2∙h)、污泥负荷为0.04～0.05kgBOD5/(kgMLSS∙d)，BOD5的去除率约50%。好氧消化类似于活性污泥法，当污泥中的有机物耗尽时，微生物开始消耗其本身的原生质，以获得细胞反应所需的能量，细胞组织被好氧氧化为二氧化碳、水和氨氮，氨氮随着消化作用的进行而陆续被氧化为硝酸盐。理论上，氧化1g细胞质需要2g氧，1g氨氮被氧化成硝酸盐氮，需要7.1gCaCO3碱度。系统中碱度不足以对混合液起到缓冲作用时，pH值将下降。为使好氧消化池内pH值维持在7左右，有时需要投加碱源补充碱度。好氧消化池内的溶解氧含量不能低于2mg/L，而且污泥必须保持悬浮状态，因此必须提供足够的搅拌强度，为便于搅拌，污泥的含水率应在95%左右。2.污泥好氧法特点和种类有哪些？污泥好氧消化的特点如下：①好氧消化上清液化的BOD5、SS、CODCr和氨氮等浓度较低，消化污泥量少、无臭味、容易脱水，处置方便简单。好氧消化池构造简单、容易管理，没有甲烷爆炸的危险。②不能回收利用沼气能源，运行费用高、能耗大，消化后的污泥进行重力浓缩时。因为好氧消化不采取加热措施，所以污泥有机物分解程度随温度波动大。好氧消化有普通好氧消化和高温好氧消化两种。普通好氧消化与活性污泥法相似，主要依靠延时曝气来减少污泥的数量。高温好氧消化利用微生物氧化有机物时所释放的热量对污泥进行加热，将污泥温度升高到40～70oC，达到在高温条件下对污泥进行消化的目的。与普通好氧消化相比，高温好氧消化反应速度更快、停留时间更短，而且几乎可全部杀死病原体，不需要进一步的消毒处理。高温好氧消化可以在大多数自然气候条件下，利用自身活动产生的热量达到高温条件，不需要外加热源，只要对消化池加盖保温即可。3.什么是污泥的厌氧消化？464 污泥的厌氧消化是利用厌氧微生物经过水解、酸化、产甲烷等过程，将污泥中的大部分固体有机物水解、液化后并最终分解掉的过程。产甲烷菌最终将污泥有机物中的碳转变成甲烷并从污泥中释放出来，实现污泥的稳定化。污泥的厌氧消化与高浓度废水的厌氧处理有所不同。废水中的有机物主要以溶解状态存在，而污泥中的有机物则主要以固体状态存在。按操作温度不同，污泥厌氧消化分为中温消化（30～37oC）和高温消化（45～55oC）两种。由于高温消化的能耗较高，大型污水处理场一般不会采用，因此常见的污泥厌氧消化实际都是中温消化。一般污水处理场生污泥约含65%的有机物和35%的无机物，通过厌氧消化处理后，污泥中的有机物约有1/2～1/3被分解，消化污泥的体积减少60%～70%，所含有机物和无机物约各占一半，同时消化污泥中所含的肥份更容易被植物吸收利用。为了减少热量损失和进一步提高污泥中有机物的降解程度，可以在消化池后再增加一级消化，即将消化过程变成二级消化。一级消化污泥进入二级消化池后，一般不设加热与搅拌设施，仅利用余热继续进行消化。二级消化停留7～10d，池温为24～26oC，可兼做浓缩池用。1.污泥厌氧消化池的基本要求有哪些？污泥厌氧消化池的型式有圆柱形、龟甲形和卵形，卵形池结构最合理、池内水力条件最好。最常见的是圆柱形固定盖式消化池，由集气罩、池盖、池体与下锥体四部分组成，其基本要求如下：⑴采用两级消化时，一级消化池和二级消化池的停留时间之比可采用1:1、2:1或3:2，其中以采用2:1的最多。一级消化池的液位高度必须能满足污泥自流到二级消化池的需要，地下水位较高时，必须考虑池体的抗浮，对消化池进行清理时最好选择地下水位较低的时候进行。⑵污泥厌氧消化池一般使用水密性、气密性和抗腐蚀性良好的钢筋混凝土结构，直径通常为6～35m，总高与直径之比为0.8～1.0，内径与圆柱高之比为2:1。池底坡度为8%，池顶距泥面的高度大于1.5m，顶部集气罩直径一般为2m、高度为1～2m，大型消化池集气罩的直径和高度最好分别大于4m和2m。⑶464 污泥厌氧消化池一般设置进泥管、出泥管、上清液排出管、溢流管、循环搅拌管、沼气出管、排空管、取样管、人孔、测压管、测温管等。一般进泥管布置在池中泥位以上，其位置、数量和形式应有利于搅拌均匀、破碎浮渣。污泥管道的最小管径为150mm，管材应耐腐蚀或作防腐处理，同时配备管道清洗设备。⑷上清液排出管可在不同的高度设置3～4个，最小直径为75mm，并有与大气隔断的措施；溢流管要比进泥管大一级，且直径不小于200mm，溢流高度要能保证池内处于正压状态；排空管可以和出泥管共用同一管道；取样管最小直径为100mm，至少在池中和池边各设一根，并伸入泥位以下0.5m；人孔要设两个，且位置合理。⑸池四周壁和顶盖必须采取保温措施。1.污泥厌氧消化池的影响因素有哪些？影响污泥厌氧消化的因素主要有以下几点：⑴温度、pH值、碱度和有毒物质等是影响消化过程的主要因素，其影响机理和厌氧废水处理相同。⑵污泥龄与投配率污泥龄是污泥消化池内的总生物量和每日排出的生物量之比。由于甲烷菌的增殖较慢，对环境的变化十分敏感，因此，为了获得稳定的处理效果，必须保持较长的泥龄。有机物降解程度是污泥龄的函数，而不是进泥中有机物的函数。一般城市污水处理场污泥中温消化的投配率以5%～8%为宜，相应的消化时间即污泥龄为12.5～20天⑶污泥搅拌通过搅拌可以使投加新鲜污泥与池内原有熟污泥迅速充分地混合均匀，从而达到温度、底物浓度、细菌浓度分布完全一致，这样可加快消化过程，提高产气量。同时可防止污泥分层或泥渣层，加速污泥气的释放和避免池面形成泥壳，并起到缓冲池内碱度的作用。搅拌的方法有泵加水射器搅拌法、沼气循环搅拌法和混合搅拌法等。设置搅拌设备的消化池，消化时间约10～15天，而且产气量也可增加30%左右。而没有搅拌设备的消化池，消化时间需要30～60天。⑷碳氮比C/N污泥中有机物的碳氮比对厌氧消化过程的影响很大，污泥含氮量过低使C/N过大，组成厌氧微生物的氮量不足，消化液中的HCO3-以NH4HCO3的形式存在，HCO3浓度低导致消化液缓冲能力变差，pH值下降。与此相反，含氮量过高使C/N过小，会造成铵盐的过度积累，导致pH值上升到8以上，也会抑制甲烷菌的生长繁殖、影响消化效果。厌氧消化池要求底物的C/N达到(10～20):1最佳。一般初沉池污泥的C/N约464 (9.4～10.4):1，可以单独进行厌氧消化处理，二沉池排出的剩余活性污泥的C/N约为(4.6～5):1，不宜单独进行消化，应当与初沉池混合提高碳氮比后再一起厌氧消化处理。1.什么是污泥消化池的投配率？投配率是消化池每天投加新鲜污泥体积占消化池有效容积的百分率，投配率与污泥龄互为倒数。在不计排出消化液的情况下，消化池的固体停留时间与水力停留时间相同，也就是污泥的消化时间。例如污泥投配率为5%时，生污泥在消化池中的停留时间即泥龄为20d，污泥体积投配率为0.05m3/(m3∙d)。投配率高，消化速度慢，可能造成消化池内脂肪酸的积累，使pH值下降，污泥消化不完全，产气量下降，污泥削减量减少。投配率低，污泥消化比较完全，产气率较高，但要求消化池容积足够大，这样会使消化池容积利用率低、基建费用增高。另外，为保证消化池内微生物的数量与污泥有机物的比率即污泥负荷稳定，污泥的投配率与污泥的含水率也有关系，含水率低的污泥投配率应当适当减小，含水率低时污泥的投配率可以适当加大。2.污泥厌氧消化池消化污泥的培养方法有哪些？污泥厌氧消化系统的启动，就是完成厌氧消化污泥即厌氧活性污泥或甲烷菌的培养过程。厌氧消化污泥的培养方法有两种：⑴逐步培养法：即向厌氧消化池内逐步投入生污泥，使生污泥自行逐渐转化为厌氧消化污泥的方法。此法使活性污泥经历一个由好氧到厌氧的转变过程，加上厌氧微生物的生长速率比好氧微生物要低很多，因此逐步培养过程耗时很长，一般需要6个月到10个月左右才能完成。⑵接种培养法：即向污泥厌氧消化池内投入总容积10%～30%的厌氧接种污泥的方法。接种污泥一般取自正在运行的城市污水处理厂的污泥厌氧消化池，当液态消化污泥运输不便时，可使用经过机械脱水的干污泥。在缺乏厌氧消化污泥的地方，可以从坑塘中取腐化的有机底泥，或以人粪、猪粪、牛粪、酒糟或初沉池污泥来作为菌种。将污泥先用水溶化，再用2×2mm的滤网过滤除去大块杂质，再进行静置沉淀去掉部分上清液后，将固体浓度为3%～5%的污泥作为接种污泥投入消化池。3.污泥厌氧消化池消化污泥培养时的注意事项有哪些？⑴污泥厌氧消化池处理的对象是活性污泥，一般不存在毒性问题。但为了加快培养启动过程，除了投入接种污泥外，还应做好加热保温工作。⑵充分搅拌消化池内的接种污泥加热至规定温度后，再逐渐投加浓缩污泥，同时继续做好加热和搅拌工作，使消化池内的温度始终处于最佳状态。464 ⑶采用接种培养法时，初期生污泥的投加量与接种消化污泥的数量和培养时间有关，早期可按设计进泥量的30%～50%投加，一般培养到60d后，再逐渐增加投泥量。⑷经常测定产气量和池内消化液VFA的浓度及pH值，如果由监测结果发现消化进行得很不正常，应立即减少进泥量，或再投加其他类型的消化污泥作为接种污泥重新培养。⑸为防止发生爆炸事故，接种前应使用氮气将消化池和输气管路系统中的空气置换出来，产生沼气后，再逐渐把氮气置换出去。⑹污泥厌氧消化池处理的对象是活性污泥，其中的碳、氮、磷等营养物质一般是均衡的，能够适应厌氧微生物生长繁殖的需要。因此，在消化污泥的培养过程中，不必像处理高浓度工业废水那样需要加入营养物质。1.污泥厌氧消化池内设置搅拌的作用是什么？混合搅拌是提高污泥厌氧消化效率的关键条件之一，没有搅拌的厌氧消化池，池内料液必然存在分层现象。通过搅拌可消除分层，增加污泥与微生物的接触，使进泥与池中原有料液迅速混匀，并促进沼气与消化液的分离，同时防止浮渣层结壳。搅拌良好的消化池容积利用率可达到70%，而搅拌不合理的消化池的容积利用率会降到50%以下。搅拌可以连续进行，也可以间歇操作，多数污水厂采用间歇搅拌方式。一般情况下，每隔2～4h搅拌1次，搅拌时间不应超过1h。通常在进泥和蒸汽加热时同时进行搅拌，而在排放消化液时应停止搅拌、使上清液经静止沉淀分离后排出。采用底部排泥方式时排泥过程中可停止搅拌，而在采用上部排泥方式时在排泥过程中必须同时进行搅拌。2.污泥厌氧消化池的搅拌方式有哪些？污泥厌氧消化池常用的搅拌方式有三种：⑴池内机械搅拌：即在池内设有螺旋桨，通过池外电机驱动而转动对消化混合液进行搅拌，搅拌强度一般为10～20W/m3池容，所需能耗约为0.0065kW/m3。每个搅拌器的最佳搅拌半径为3～6m，如果消化池直径较大，可以设置多个搅拌器，呈等边三角形等均匀方式布置，适用于大型消化池。机械搅拌的优点是对消化污泥的泥水分离影响较小，缺点是传动部分容易磨损，通过消化池顶的轴承密封的气密性问题不好解决。密封可以采用在搅拌轴上焊接水封罩、消化池顶盖上设水封槽的方式，水封罩在水封槽内转动可起到密封作用，水封槽内的水深可以根据消化池内气相压力而定。⑵沼气搅拌：即用压缩机从池顶将沼气抽出，再从池底冲入，循环沼气进行搅拌，沼气搅拌有利于使沼气中的CO2作为产甲烷的低物被产甲烷细菌利用，搅拌强度一般为1～2464 m3沼气/(m2池面∙h)，所需能耗为0.005～0.008kW/m3，所用压缩机必须保证绝不漏气，以免吸入空气或泄漏沼气引起爆炸。⑶水泵循环消化液搅拌：通常在池内设射流器，由池外水泵压送的循环消化液经射流器喷射，从喉管真空处吸进一部分池中的消化液或熟污泥，污泥和消化液一起进入消化池的中部形成较强烈的搅拌，所需能耗约为0.005kW/m3，用污泥泵抽取消化污泥进行搅拌可以结合污泥的加热一起进行。1.厌氧消化池的水泵循环搅拌的特点和基本要求有哪些？使用水泵抽取消化池内的部分混合液加压回流到消化池内，实现进水或进泥与原混合液充分混合的方法，称为水泵循环搅拌。水泵循环搅拌设备简单，维修方便，为了使混合液混合完全，需要的循环量较大，1m3有效池容积搅拌所需能耗一般为0.005kW。为提高混合效果，通常在消化池内设射流器，由水泵压送的混合液经射流器喷射，在射流器喉管处形成真孔，吸进一部分池中的消化液或熟污泥，形成更为强烈的搅拌。为了防止堵塞，循环混合液管道的最小管径不能小于150mm。射流器的选择必须与水泵的扬程相匹配，所采用污水泵的扬程一般为15～20m，引射流量与抽吸流量之比一般为1:3～1:5。射流器的工作半径为5m左右，当消化池的直径超过10m时，可设置多个射流器。采用水泵循环搅拌时，由于经过水泵叶轮的剧烈搅动和水射器喷嘴的高速射流，会将污泥打得粉碎，对消化污泥的泥水分离非常不利，有时会引起上清液SS过大。因此，这种搅拌方式比较适用于小型消化池。2.污泥厌氧消化池的沼气搅拌方式有哪些？污泥厌氧消化池的搅拌是利用消化池产生的一部分沼气，经过压缩机加压后通过竖管或池底的扩散器再送入消化池，达到搅拌混合均匀的目的。有资料报道，使用沼气搅拌可以提高沼气的产率。沼气搅拌的方式有三种：⑴气提式搅拌：将沼气压入设在消化池的导流管中部或底部，使沼气和消化液混合后，含沼气泡的污泥密度减小后沿导流管上升，使消化池内消化液不断循环搅拌达到混合的目的。⑵竖管式搅拌：根据消化池直径大小，在池内均匀布置若干根竖管，经过加压的沼气通过沼气配气总管分配到各根竖管，再从竖管下端喷出起到搅拌混合的作用。⑶扩散式搅拌：经过压缩的沼气通过安装在消化池底部的气体扩散器在消化池内产生消化液的旋转流动，起到搅拌混合作用。464 1.污泥厌氧消化池的加热方式有哪些？污泥厌氧消化一般都采用中温35oC消化，为保持消化池内的温度适中，必须对进泥进行加热升温。厌氧消化池的常用加热方式有在消化池外热交换器预热、用蒸汽直接在消化池内加热、在消化池内部安装热水加热盘管等三种，还有在消化池外建预热投配池对生污泥加热后再投加到消化池中的方式。池外热交换器一般使用双管式，内管直径100mm，外管直径150mm。外管走热水，热水的温度为50oC～60oC，热水流速为0.6m/s左右；内管走污泥，污泥流速应控制在1.2～1.5m/s，否则污泥可能会热结附着于管壁。安装在池内的盘管加热器入口水温度应控制在40～50oC，水温高于55oC时，管道外表面也会附着热结污泥。蒸汽直接吹入消化池加热，虽然效率高，但过高的温度会杀死喷口处的厌氧微生物。甲烷菌对温度波动非常敏感，一般应将消化污泥的温度波动控制在±1oC范围内。温度波动即加热的效果与进泥次数、进泥历时和每次的进泥量有关，进泥次数少必然导致每次进泥量较多，使加热系统超负荷，供热不足引起温度的降低。因此，进泥应尽量均匀和接近连续。2.污泥厌氧消化池内VFA/ALK值升高的原因和对策有哪些？和废水厌氧生物处理一样，正常运行的污泥厌氧消化池内的VFA/ALK值一般在0.3以下，如果VFA/ALK值升高但仍低于0.5，说明系统已经出现异常。污泥厌氧消化池内VFA/ALK值升高的原因和对策可归纳如下：⑴进泥量过大，污泥在消化池中的水力停留时间较少，使消化时间变短，消化液中的甲烷菌和碱度造成过度冲刷，进而导致VFA/ALK值升高。对策是首先将投泥量降到正常值，并减少排泥量，如果条件许可，还可将消化池部分污泥回流到一级消化池。⑵进泥的含固率或有机物含量升高，导致消化池有机物投配超负荷，大量的有机物进入消化液，使消化液中的VFA含量升高，而ALK浓度却不变，因此导致VFA/ALK值升高。此时应减少投泥量或适当补充一部分二沉池出水，稀释进泥中的有机物负荷，或加强上游管理以降低进泥中的有机物含量。⑶进泥中有毒物质含量增多，使甲烷菌的活性降低，VFA的分解速率下降，使VFA出现积累，导致VFA/ALK值升高。此时应分析明确有毒物质的种类，如果是重金属类中毒，可加入Na2S降低有毒物浓度；如果是硫化物中毒，可以加入铁盐降低S2-464 浓度。解决有毒物质影响消化效果的根本措施是加强上游排污单位的预处理效果，降低污水处理厂进水中有毒物质的含量，以避免有毒物质在污泥中的积累。⑷消化池内温度波动太大，使甲烷菌活性降低，VFA的分解速率下降，使VFA出现积累，导致VFA/ALK值升高。如果温度波动是因为进泥量突变所致，则应当增加进泥次数，减少每次进泥量，使进泥均匀。如果是因为加热量控制不当，则应加强供热系统的控制和调节。⑸搅拌系统出现故障使搅拌效果不佳，导致消化池内局部过热或局部温度偏低、或者有机物负荷不均匀，均会导致局部甲烷菌活性降低，导致VFA来不及分解而积累，使VFA/ALK值升高。此时应立即消除搅拌系统故障，提高全池的搅拌均匀性。⑹在进行分析并采取以上措施后，如果VFA/ALK值仍上升并超过0.5，说明工艺调整措施不力，应立即投加少量碱源，保证消化液的pH值和碱度正常，并进一步寻找原因和采取控制措施，使消化液的pH值和VFA/ALK值尽快恢复正常。⑺在投加少量碱源的情况下，如果VFA/ALK值继续升高超过0.8，pH值持续下降到6.4以下，沼气中甲烷的含量往往低于42%，难以燃烧，此时必须大量投加碱源，抵消已经积累的VFA控制pH值的下降并使之回升。如果pH值继续降到5以下，甲烷菌就有可能失去活性，需要重新放空消化池重新培养消化污泥。1.厌氧消化池沼气的收集应该注意哪些事项？沼气是一种易燃气体，收集利用厌氧消化池产生的沼气时必须充分考虑安全可靠性。⑴厌氧消化池产生的沼气从污泥的表面散逸出来后，积聚在消化池的顶部。因此，厌氧消化池顶部的集气罩容积必须足够大，对于大型的消化池，集气罩的直径和高度一般要分别大于4m和2m。集气罩的顶部要设排气管、测压管及测压、测温等接口，必要时还要安装用于消泡的水冲洗系统。为防止泡沫进入管道而产生堵塞，排气管直径最小值要大于100mm。有时还需要在集气罩的顶部设置安全释放管，以防止排气管堵塞或排泥与进水或进泥不平衡产生的大的压力波动对集气罩造成的破坏。厌氧消化池集气部分必须进行防腐处理，对于钢结构气室还要防止电化学腐蚀。⑵在固定盖式消化池中，排气管与贮气柜直接连通，在连通管上绝对不容许连接用于燃烧的支管。当采用沼气搅拌时，压缩机的吸气管可单独与集气罩连接，如果与排气管共用，则在确定排气管管径时，必须同时考虑沼气搅拌所需要的循环流量。⑶464 沼气管道的气流速度最大为8m/s，平均应为5m/s左右。沼气管道要具备0.5%以上的坡度，且坡向气流方向。在最低点设置凝结水罐，并及时排走凝结水，防止堵塞管道。为减少凝结水量，消化池外的沼气管道应当采取保温措施。沼气管的材质应当是铸铁管或镀锌钢管，既能防腐，又能防止沼气流动时产生静电。⑷为确保安全，必须保持厌氧消化池气室的气密性，防止沼气的外逸和空气的渗入。在沼气管道的适当地点必须设置水封罐，以便调整稳定压力和防止明火沿沼气管道流窜引起爆炸，并在消化池、贮气柜、压缩机、锅炉房等构筑物之间起到隔绝作用，同时也可兼作排除冷凝水之用。水封罐的截面积一般为进气管截面积的四倍。贮气柜的进出气管也必须设置起阻火作用的水封罐，水封罐还能起到调整贮气柜压力的作用。⑸消化池的气室和沼气管道均应在正压下工作，不允许出现负压，通常压力为200～300mm水柱。⑹沼气的产量和用量都不可能是恒定的，通常需要建造贮气柜对产气和用气的不平衡进行调节。贮气柜的容积一般按日平均产气量的25%～40%即6～10h的平均产气量确定，压力和消化池的气室及沼气管道的压力相同，即200～300mm水柱。1.污泥厌氧消化池产气量下降的原因和对策有哪些？以城市污水处理厂污泥中温厌氧消化为例，生污泥含水率为96%左右、投配率为6%～8%时，每m3生污泥的产气量为10～12m3。如果采用高温消化，同样的条件下，每m3生污泥的产气量可达到22～23m3，投配率为13%～15%时每m3生污泥的的产气量为13～15m3。污泥厌氧消化池产气量下降的原因主要有：⑴有机物投配负荷太低：在其他条件正常时，沼气产量与投入的有机物成正比，投入的有机物越多，沼气产量越多。反之，投入的有机物越少，则沼气产量越少。出现产气量下降的原因，往往是由于浓缩池运行不佳，浓缩效果较差，大量有机固体随浓缩池上清液流失，导致进入消化池的污泥浓度降低，即相同体积进泥的情况下有机物数量减少。此时可通过加强对污泥浓缩工艺的控制，保证达到合格的浓缩效果。⑵甲烷菌活性降低：由于某种原因导致甲烷菌活性降低，分解VFA速率降低，因而沼气产量也随之降低。水力负荷过大、有机物投配负荷过大、温度波动过大、搅拌效果不均匀、进水存在毒物等因素均可使甲烷菌活性降低，要分析具体原因，采取相应的对策。⑶排泥量过大：使消化池内厌氧微生物的数量减少，破坏了微生物量与营养量的平衡，使产气量随之降低，对策自然是减少排泥量。⑷消化池有效容积的减少：由于池内液面浮渣的积累和池底泥沙的堆积使消化池有效容积减小，整体消化效果下降、产气量也随之降低。此时应排空消化池进行清理，同时检查浮渣消除设施的运行情况和预处理设施沉砂池的除砂效率，对存在的故障及时消除。464 ⑸沼气泄漏：消化池和输气系统的管道或设施出现漏气现象使计量到的产气量比实际产气量小，此时应立即查找漏点并予以修补，以防止出现沼气爆炸等更大的事故。⑹消化池内温度下降：进泥量过大或加热设施出现故障使消化池内温度下降，产气量也随之降低。此时对策是把消化池内的污泥加热到规定的温度，同时减少进泥量和排泥量。1.污泥厌氧消化池上清液含固量升高的原因和对策有哪些？消化池排放的上清液含固量升高，会使出水水质下降，回流到污水处理系统增加污水处理的负荷，同时还会使排放的消化污泥浓度降低，其原因和控制对策可以归纳如下：⑴上清液排放量过大导致其含固量升高。如果每次排放上清液时量太多，排放的上清液中会带有许多污泥，因而含固量升高，因此必须将上清液排放量控制在每次相应进泥量的1/4以下。⑵排放上清液时速度过快，导致排放管道内流速太大，将消化池内大量的固体污泥颗粒一起携带排走，因而含固量升高，所以每次排放上清液时要缓慢进行，且排放量不宜过大。⑶上清液排放口与进泥口距离太紧，进入的污泥发生短路，污泥未经充分消化即被直接排出，因而含固量升高。对于这种情况必须进行改造，使上清液排放口远离进泥口。⑷进泥量过大或进泥中固体负荷过大，使得消化不完全，有机物的分解率即消化率降低，使得上清液中含固量升高，此时的对策是减少进泥量。⑸排泥量太少使消化池内消化污泥积聚太多、搅拌过度、浮渣混入等原因也都可以导致上清液含固量升高，可通过加大排泥量、减小搅拌力度、排上清液时暂停消除浮渣等措施予以解决。2.污泥厌氧消化池温度下降的原因和对策有哪些？消化液温度下降会导致消化效果降低，其原因和控制对策可以归纳如下：⑴用于加热的蒸汽或热水供应不足或热交换器出现故障，解决的办法是加大蒸汽或热水的供应量或修理热交换器。⑵投泥的频率较低，一次投泥量过大，导致加热系统的负荷不够，即加热量不足导致温度降低，此时应缩短投配周期，减少每次的投泥量。⑶混合搅拌不均匀会导致消化池内局部过热，局部由于热量不足而温度降低，此时应加强搅拌混合作用，提高混合效果。3.污泥厌氧消化池气相压力增大的原因和对策有哪些？464 污泥厌氧消化池气相压力增大过多，会使沼气自压力安全阀逸入大气，不仅损失沼气量，而且可能因沼气的易燃易爆带来危险。其原因和控制对策可以归纳如下：⑴产气量大于用气量，而剩余的沼气又没有畅通的去向时，会导致消化池气相压力的增大。此时应加强运行调度，增大用气量或提高沼气贮存柜容气量。⑵由于水封罐液位太高或不及时排放冷凝水等原因导致沼气管道阻力增大，结果使消化池压力增大。此时首先要分析沼气管道阻力增大的原因，并及时予以排除。⑶进泥量大于排泥量而溢流管又排放不畅时或进泥时速度过快，都会导致消化池液位升高，结果使消化池压力增大。此时要加强进泥和排泥的控制和管理，设法保证消化池工作液位的稳定。1.污泥厌氧消化池气相出现负压的原因和对策有哪些？污泥厌氧消化池气相出现负压，会使空气自真空安全阀进入消化池，破坏消化池内的厌氧状态。其原因和控制对策可以归纳如下：⑴排泥量大于进泥量或排泥时速度过快，会使消化池液位降低，产生真空。此时要加强进泥和排泥的控制和管理，使进泥量和排泥量严格相同，设法保证消化池工作液位的稳定。⑵投加氨水、熟石灰、氢氧化钠等药剂补充碱度调整pH值时，如果投加过量也会因消耗混合液中的CO2使气相中的CO2大量向混合液转移，从而导致消化池气相出现负压，因此必须严格控制碱源的投加量。⑶用于沼气搅拌的压缩机的出气管道出现泄漏时，因排气量大于产气量会导致消化池气相出现负压，及时修复泄漏点即可解决。⑷用风机或压缩机将沼气抽送到较远的使用点时，如果抽气量大于产气量，也可导致消化池气相出现负压，此时应加强抽气量与产气量的平衡调度。⑸消化池内产甲烷菌的活性下降等原因导致产气量突然减少，而排气等设施未能及时反应也会导致消化池气相出现负压，此时要完善产气与抽气或用气之间的自控管理，实现自动运行。2.污泥厌氧消化池的常规监测项目有哪些？污泥厌氧系统每班应定时监测和记录的项目有：①进泥量、排泥量、上清液排放量、热水或蒸汽用量；②进泥、排泥、消化液和上清液的VFA和ALK，③进泥、消化液和上清液的pH值；④消化液温度，而且要多点检测观察各点之间的温差大小；⑤464 沼气产量。以上项目中除了VFA和ALK外，其余项目都可以用在线仪表随时监测并在控制室集中显示。污泥厌氧消化系统应每日检测的项目有：①进泥、排泥、消化液和上清液的总悬浮固体SS、有机分、氨氮和总氮；②进泥、排泥和消化液的灼烧减重和灰分，即测定污泥中有机物的含量的变化；③上清液中的BOD5、CODCr和TP；④沼气中CH4、CO2、H2S等组分的含量。污泥厌氧消化系统应每周检测的项目有：进泥和排泥中的大肠菌群、蛔虫卵数量。通过以上监测数据，应定时计算的指标有：VFA/ALK值、消化时间（或水力停留时间）、水力负荷和有机物投配负荷、单位体积污泥或投入污泥中单位重量有机物的产气率、有机物分解率（消化率，即投入污泥中的有机成分进行气化和无机化的比例）。1.污泥厌氧消化池的正常操作步骤是怎样的？污泥厌氧消化池的正常运行过程中除了收集沼气外，有进泥、排泥、排上清液、加热和搅拌五个主要操作环节组成。进泥、排泥、排上清液、加热和搅拌这五个操作不可能同时进行，操作顺序的不同会对消化效果有一定的影响。如何确保最佳运行效果，确定合理的操作顺序，需要借鉴实践经验。一般采用溢流排泥、内蒸汽加热的单级污泥消化池，其合理的操作顺序为进泥、排泥、排上清液、加热、搅拌。而采用非溢流排泥、池外热交换器加热时，合理的操作顺序是排上清液、排泥、进泥、加热、搅拌。另外，五个操作环节的循环周期越短，越接近连续运行，消化效果越好。采用人工操作时，操作周期一般为8h，能够实现完全自动控制操作时，操作周期可以采用2～4h。2.污泥厌氧消化池的正常操作注意事项有哪些？⑴进泥是为消化池内的微生物提供营养源，进泥量应根据池内消化温度、消化时间等因素由运行经验确定。中温消化每日的进泥中的固体量不能超过池内固体总量的5%，而且进泥中的固体浓度应尽量高一些（一般为4%左右）。为避免泵和输泥管道的堵塞，一般都采用间歇进泥方式，即大流量、短时间内进泥。为使消化池进泥均匀，每日的进泥次数尽可能多，而且每次的进泥量要尽可能相同。为防止进泥时消化池液面上升过多引起气室压力的波动，需要设置上清液溢流设施。⑵排泥和上清液的排放直接关系到消化池运行效果的好与坏，排泥量和上清液排放量的比值以维持消化池内污泥浓度稳定和产气量最大为原则，并根据经验确定。排泥和排放上清液一般都间歇进行，每天数次。464 而且最好是先排上清液、再排泥，以保证排泥浓度不小于30g/L，否则消化很难进行。⑶加热是维持厌氧中温消化的关键手段，为保证消化液的温度基本不变（35oC±1oC），必须经常检查加热盘管或热交换器的进出、口热水的温度和流量，如果发现加热效果不理想，应立即进行调节或维修。⑷搅拌可以促进进泥与消化液的混合均匀、有利于沼气与污泥颗粒的分离，因此搅拌直接影响产气量的多少和消化效果。由于纤维杂物的缠绕在搅拌桨叶上或磨损腐蚀等使搅拌桨叶和搅拌轴等原因会引起搅拌效果的下降，必须通过经常检查运行情况和保证搅拌效果。搅拌间歇进行，一般间歇时间为搅拌时间的3～4倍，通常在进泥和加热后或同时进行搅拌，而在排放消化液时应停止搅拌。以上操作步骤都要和沼气的产量相联系，操作的顺序和每个步骤的时间都以不影响产气量为原则。1.如何控制污泥厌氧消化池的排泥量和上清液排放量？污泥的厌氧消化系统运行管理是否合适，主要取决于二级消化池的污泥和上清液的排出。如果消化污泥的排量大于投泥量，则池内上清液量增多，贮泥量减少，池内消化污泥浓度降低。而上清液排量过多又会增加池内贮泥量，结果使上清液中污泥浓度升高。同时，排泥量和上清液排量的过多都会造成沼气产量的时多时少，影响消化池工作的稳定性。因此厌氧消化池消化污泥排量和上清液排量的比率，应当以既能维持消化池内的高污泥浓度、又能使产气量最多为目标，根据运行经验来确定。消化污泥的排放一般采用间歇等量方式排出，每天排放数次。消化污泥通常使用重力排放，排泥时排泥管道上的应当快速全开，停止排泥时要快速关闭，速开速闭可以避免管道被泥砂堵塞。消化池内上清液的厚度与消化污泥量是此增彼减的关系，因此上清液排量与消化污泥的排量有关，两者的具体排放量要根据经验确定。上清液也是每天排放数次，一般上清液排放量不能超过进泥量，上清液排量过大会导致消化池内液面下降过多，沼气就有可能进入上清液管道，对于此点，运行控制上必须十分当心。因为上清液还要回流到污水处理系统的前端，如果控制不当，会增大污水处理系统的负荷。因此，对于运行控制较好的消化池，排放的上清液中固体浓度约2～4g/L，效果较差时，也应控制在10g/L以下。有消除浮渣设施的消化池，排放上清液之前，应暂时停止消除浮渣设施的运行。464 1.污泥厌氧消化池的运行管理注意事项有哪些？在消化池的管理上，最重要的是避免超负荷投加污泥和避免消化池内温度的降低。超负荷、温度波动大对厌氧消化的影响比对好氧处理的影响要更为严重，而且一旦受到影响，恢复需要的时间也要长得多。因此，一旦出现消化被抑制的征兆，必须迅速采取对策加以调整。⑴微生物的管理正在消化的污泥中，微生物主要是细菌，所以不能象好氧处理中作为指标生物的各种微型动物那样，依靠镜检来判断污泥的活性，因此，一般都采用能反应微生物代谢影响的指标间接判断微生物活性。为了掌握消化池的运转状态，应当及时监测的指标有沼气产量、消化污泥中的有机物含量、挥发性脂肪酸浓度、碱度、pH值等，这些指标也就是消化池的日常管理检测指标。最敏感和最直观的反应消化运行情况的指标是沼气产生量，气体产生量减少往往是消化开始受到抑制的征兆，每天必须要对产气量进行测定，现在已经能利用计量仪表随时检测气体产生的瞬时流量和累计流量。pH值降低会引起有机酸的积累，因而是抑制气化的表征。在污泥消化正常进行过程中，pH值应当在7左右，挥发性脂肪酸浓度为300～700mg/L、碱度为2000～2500mg/L的范围内。⑵重金属的影响一般来说，如果好氧生物处理系统运转正常，那么从二沉池排出的剩余污泥对消化池中厌氧微生物的毒害作用也不会出现，甚至其中的部分金属元素是污泥消化池中厌氧微生物的必需营养元素。但由于污水成分复杂和污泥的富集作用，有时会造成剩余污泥中的某种重金属含量过高，往往也会对消化过程产生抑制作用。为了降低和消除重金属的毒性，可以采用向消化池内投加消石灰、液氨和硫化钠等药剂，提高pH值。⑶负荷和温度的影响在消化池的管理上，最重要的工作是防止超负荷投加以及不使消化温度降低。超负荷和温度降低对厌氧消化的影响比对好氧处理的影响更为显著，恢复需要的时间更长。一旦出现消化被抑制的征兆，必须立即采取处理对策。但当进泥量远小于消化池的设计进泥量时，由于负荷较低，为充分利用消化池的容积，可延长污泥在消化池内的水力停留时间即消化的天数，如果消化时间可以达到60d以上，可不对消化池进行加热，而只进行常温消化、节约加热所需的能量。464 ⑷挥发酸积累的影响消化良好时，VFA的浓度应当为300～500mg/L，VFA出现积累、含量超过2000mg/L后会妨碍甲烷菌的正常生长和使消化效果下降。消化池当挥发性脂肪酸浓度较高时，必然会引起pH值的降低，此时可投加碱源予以缓解。但采用加氨调pH值必须要慎重，因为消化液中氨浓度达到1500～3000mg/L时就能对消化反应产生抑制。在正常运行的污泥消化池中，厌氧消化因VFA积累受到抑制的原因主要是超负荷或有害物质含量上升。1.污泥厌氧消化池日常维护管理的内容有哪些？⑴经常通过进泥、排泥和热交换器管道上设置的活动清洗口，利用高压水冲洗管道，以防止泥垢的增厚。当结垢严重时，应当停止运行，用酸清洗除垢。⑵定期检查并维护搅拌系统：沼气搅拌立管经常有被污泥及其他污物堵塞的现象，可以将其余立管关闭，使用大气量冲洗被堵塞的立管。机械搅拌桨被长条状杂物缠绕后，可使机械搅拌器反转甩掉缠绕杂物。另外，必须定期搅拌轴穿过顶板处的气密性。⑶定期检查并维护加热系统：蒸汽加热立管也经常有被污泥及其他污物堵塞的现象，可以将其余立管关闭，使用大汽量吹开堵塞物。当采用池外热交换器加热、泥水热交换器发生堵塞时，换热器前后的压力表显示的压差会升高很多，此时可用高压水冲洗或拆开清洗。⑷污泥厌氧消化系统的许多管道和阀门为间歇运行，因而冬季必须注意防冻，在北方寒冷地区必须定期检查消化池和加热管道的保温效果，如果保温不佳，应更换保温材料或保温方法。⑸消化池应定期进行清砂和清渣：池底积砂过多不仅会造成排泥困难，而且会缩小有效池容，影响消化效果；池内液面积渣过多会阻碍沼气由液相向气室的转移。如果运行时间不长，污泥消化池就积累很多泥砂或浮渣，则应当检查沉砂池和格栅的除污效果，加强对预处理设施的管理。一般来说，污泥厌氧消化池运行5年后应清砂一次。⑹污泥消化池运行一段时间后，应停止运行并放空对消化池进行检查和维修：对池体结构进行检查，如果有裂缝必须进行专门的修补；检查池内所有金属管道、部件及池壁防腐层的腐蚀程度，并对金属管道、部件进行重新防腐处理，对池壁进行防渗、防腐处理；维修后重新投运前，必须进行满水试验和水密性试验。此项工作可以和清砂结合在一起进行。⑺464 定期校验值班室或操作巡检位置设置的甲烷浓度检测和报警装置，保证仪表的完好和准确性。1.什么是污泥调理？为什么要进行污泥调理？除了少量尺寸较大的悬浮杂质外，污水处理场产生的污泥中固体物质主要是胶质微粒，其与水的亲合力很强，若不作适当的预处理，脱水将非常困难。在污泥脱水前进行预处理，使污泥微粒改变物化性质，破坏污泥的胶体结构，减少其与水的亲合力，从而改善其脱水性能，这个过程称为污泥的调理或调质。污泥调理的方法有很多种，如加药、淘洗、加热、冷冻等。其中加药调理法经济实用、简单方便，应用最为广泛。加药调理法是通过向污泥中投加混凝剂、助凝剂等，在污泥胶质微粒表面起化学反应，中和污泥胶质微粒的电荷，促使污泥微粒凝聚成大的颗粒絮体，同时使水从污泥颗粒中分离出来，因此提高污泥的脱水性能。2.什么是污泥的淘洗调理？污泥经厌氧消化后，挥发性固体含量大幅度下降，但其重碳酸盐碱度可由数百mg/L增加到2000～3000mg/L，按固体量计算增加60倍以上。因此，在污泥加药处理前，如果不除掉重碳酸盐，就会消耗大量药剂，尤其是使用铁盐、铝盐等无机脱水剂时。反应机理如下：Fe3++3HCO3-→Fe(OH)3↓+3CO2Al3++3HCO3-→Al(OH)3↓+3CO2由上述反应式可以看出，重碳酸盐碱度可以消耗大量的铁盐或铝盐，由于污泥消化后碱度增加几十倍，因此对消化污泥直接投加药剂处理，药剂消耗量也要增加几十倍，经济上很不划算。淘洗除了可以洗去污泥中的重碳酸盐碱度外，还可洗去部分颗粒很小、表面积很大的胶体颗粒，从而达到节约药剂的目的，同时也能提高污泥浓缩、脱水的效果。淘洗适用于消化污泥脱水前的预处理，其目的是节省混凝剂用量，降低机械脱水的运行费用。淘洗包括用洗涤水稀释污泥、搅拌、沉淀分离、撇除上清液等过程，淘洗用水可以是二沉池出水或河水。淘洗后的上清液中BOD5与悬浮物浓度均高达2000mg/L以上，必须回流到污水处理场处理，这样势必增加污水处理的费用。有的经验认为，由于淘洗而节省的药剂费用与处理淘洗上清液的费用几乎相等。因此，对消化污泥是否淘洗或如何淘洗都要做好认真的试验和对比。淘洗法现在已逐渐被淘汰不用。464 1.什么是污泥的加药调理？加药调理是利用化学药剂来改变污泥的性质，使污泥颗粒絮凝以改善脱水性能的化学调理法。加药调理除了考虑污泥性质和调理剂种类以外，污泥的温度、pH值、调理剂浓度和各种调理剂的投加顺序都会影响调理效果。常用的污泥调理剂有无机絮凝剂及其高分子聚合电解质、有机高分子聚合电解质和微生物絮凝剂等3类。有时需要投加助凝剂以调节污泥的pH值、改变污泥的颗粒结构、破坏胶体的稳定性、增强絮体强度或为污泥提供凝聚的骨架，常用的助凝剂有硅藻土、珠光体、石灰、粉煤灰、贝壳粉等。2.什么是污泥的加热调理？加热调理是通过将污泥温度提高改变污泥性质，改善污泥脱水性能的方法，主要有高温加压处理法和低温加压处理法两种工艺。高温加压处理法是把污泥加温到170～200oC，压力为9.81×104～1.47×106Pa，反应时间为1～2h。高温加压处理后的污泥经浓缩可使含水率降低到80%～87%，再经机械脱水，泥饼含水率可降低到30%～40%。低温加压处理法是把污泥加温并控制在150oC以下的热处理法，其主要特点是分离得到的上清液BOD5浓度比高温加压法低40%～50%，加热锅炉可减少30%～40%，臭味也大为减轻。因此，低温加压法比高温加压法优点更加明显。污泥经加热处理后可破坏污泥胶体颗粒的稳定性，污泥内部水和表面粘附水被释放出来，寄生虫卵等病原微生物被杀灭，脱水性能得到提高。即污泥加热处理兼有消毒和除臭的功能，适用于处理初沉池污泥、消化污泥、活性污泥、腐殖污泥等各种污泥的处理。污泥热处理后进行机械脱水，泥饼含水率可降到30%～45%，泥饼体积是普通浓缩-机械脱水法泥饼的1/4以下。污泥加热调理的缺点是设备容易腐蚀、费用较高，而且分离液的BOD5和CODCr均很高，回流处理时增加污水处理构筑物的负荷。3.什么是污泥的冷冻调理？污泥的冷冻调理是将污泥冷冻到-20oC后，再进行融解以提高污泥沉淀性能和脱水性能的一种处理方法。此法能不可逆地改变污泥结构，使之变得更加紧密，即使使用机械搅拌或水泵搅拌也不会重新成为胶体，并能减少脱水后污泥残留的水分。污泥的冷冻处理与加热处理的的共同之处是利用热力学方法改变污泥的温度，而且冷冻处理所需热量比加热处理要少得多，比如常温下的1g高含水率污泥（20oC）冷冻到-20oC下需要放热464J，而常温下的1g高含水率污泥升温到100o464 C需要热量2.6kJ，所以利用热处理（蒸发）比冷冻处理所需热量高1倍多。污泥冷冻后，其胶体性质完全被破坏，污泥颗粒迅速凝聚沉降，上层即为上清液，沉降速度可提高2～6倍，上清液产出率比冷冻前提高几十倍之多，可以不用投加脱水剂而依靠自然过滤脱水，节约可观的药剂费用。污泥冷冻后，再经真空过滤脱水，泥饼含水率只有50%～70%，而依靠加药调理后污泥真空脱水的泥饼含水率为70%～85%。冷冻调理难以处理活性污泥，因为活性污泥凝聚作用强烈，其水分子结合的程度比脱水后残余分子结合得更加紧密。主要适用于处理电镀、炼铁污泥、酸洗污泥、自来水厂污泥等无机成分较多的污泥。1.什么是污泥脱水？污泥脱水是污泥处理的一种方法，为便于污泥的运送、堆积、利用或作进一步的处理，将污泥浓缩后，利用物理方法进一步降低污泥含水率的方法称为污泥脱水。有时为了减少处理环节，也可以对污水处理产生的剩余污泥直接进行脱水处理。污泥脱水的方法有自然蒸发法和机械脱水法两种，习惯上将机械脱水法称为污泥脱水，而将自然干化法称为污泥干化。污泥干化能耗较低，适用于干燥少雨地区。机械脱水法占地面积较小，不受气候条件影响，脱水效果稳定。污泥脱水或干化后，含水率能从96%左右下降到60%～80%，体积只有原体积的1/10～1/5，体积和重量的减少有利于运输和后续的最终处理或处置，比如填埋、焚烧或堆肥土地利用等。2.常用污泥脱水的方法有哪几种？污泥经浓缩处理后，可将污泥中的间隙水去除，污泥含水率降低为95%～97%，仍可用管道输送，但是体积还是很大。为了有效而经济地对污泥进行焚烧、堆肥、填埋等进一步处置，必须进行更充分地脱水使之减量化而能被当做固态物质来处理。在整个污泥处理系统中，脱水是最重要的减量化手段。脱水的方式有自然干化、机械脱水和热处理法等，其中以机械脱水和自然干化最为常见。自然干化可分为晒砂场和干化场两种，晒砂场用于沉砂池沉渣的脱水，干化场用于初沉池污泥、活性污泥、腐殖污泥、化学污泥及混合污泥的脱水。机械脱水使用专门的机械对污泥进行脱水处理，可实现工业化生产性运行，但动力消耗较大，管理维护比较复杂。表6—1列出了常用脱除污泥中水分的方法及其效果。表6—1常用脱除污泥中水分的方法及其效果脱水方法脱水装置脱水污泥脱出污泥中水的类型464 含水率脱水污泥状态浓缩法重力浓缩池、气浮浓缩池、离心浓缩机95%～97%间隙水、毛细结合水、表面粘附水和内部水糊状自然干化法干化场、晒砂场70%～80%间隙水、毛细结合水和部分表面粘附水泥饼状机械脱水真空过滤法真空转筒、真空转盘等60%～80%泥饼状间歇压滤法板框压滤机45%～80%泥饼状连续压滤法带式压滤机、螺旋压滤机78%～86%泥饼状离心法离心分离机、离心沉降机80%～85泥饼状热干化法气流干燥器、旋转干燥器、转鼓干燥器10%～40%间隙水、毛细结合水、表面粘附水和内部水粉状、粒状焚烧法立式多段炉、回转焚烧炉、流化床焚烧炉0～10%间隙水、毛细结合水、表面粘附水和内部水灰状1.什么是污泥干化场？干化场的原理是依靠渗透、蒸发、撇除3种方式脱除水分，是一种古老而简单的污泥脱水方法，干化场的运行效果与污泥的性质和当地气候条件有关。根据滤水层结构的不同，干化场可分为自然滤水层干化场和人工滤水层干化场两种。前者适用于自然土质渗透性能好、地下水位低的地区，但由于渗透下去的污泥水可能会污染地下水及给渗入土层带来不可逆转的污染，因此一般不推荐使用这种方式。后者的底板是人工不透水层，上铺滤水层，渗下去的污泥水由埋设在人工不透水层上的排水管截留，送到污水处理场重新处理。图6—2是常见人工滤水层干化场示意图。图6—2人工滤水层干化场示意图干化场主要依靠渗透、蒸发两种方法脱除水分，渗透脱水一般在污泥排入干化场的最初2～3d内完成，此时含水率可下降到85%左右，接着以蒸发为主继续干化，根据污泥的性质和气候条件的不同，1周到几周后含水率可降到70%左右。干化场适用于处理含无机颗粒多的污泥，含油脂多的污泥不宜使用干化场处理。干化场具有结构简单、管理方便、基建费用低、一般不需要化学调理等优点，但占地面积大，能占到污水处理场面积的1/4，另外，敞开式的干化场卫生条件较差，受气候条件影响较大，夏季多雨季节和冬季冰冻季节的脱水效果较差。2.常用污泥机械脱水的方法有哪些？464 污泥机械脱水是以多孔性物质为过滤介质，在过滤介质两侧两面的压力差作为推动力，污泥中的水分被强制通过过滤介质，以滤液的形式排出，固体颗粒被截留在过滤介质上，成为脱水后的滤饼（有时称泥饼），从而实现污泥脱水的目的。常用机械污泥脱水的方法有以下三种：⑴采用加压或抽真空将污泥内水份用空气或蒸汽排除的通气脱水法，比较常见的是真空过滤法；⑵依靠机械压缩作用的压榨过滤法，一般对高浓度污泥采用压滤法，常用方法是连续脱水的带式压滤法和间歇脱水的板框压滤法；⑶利用离心力作为动力除去污泥中水份的离心脱水法，常用的是转筒离心法。近年来，转筒离心法和带式压滤法由于具有许多优点，正在被世界各国普遍采用，而真空过滤法已逐步被淘汰。在我国，使用最多的是带式压滤法，螺压离心脱水法由于具有占地面积小、设备效率高等优点正在得到广泛的应用。1.污泥脱水过程中常规检测和记录的项目有哪些？污泥脱水岗位每班应检测和记录的项目有：进泥的流量及含固率或含水率、脱水剂的投加量、泥饼的产量及含固率或含水率、冲洗水的用量、冲洗次数和历时。每天应检测和记录的项目有：电耗、滤液的产量及滤液的水质指标SS、TN、TP、BOD5或CODCr。定期应当测试或计算的项目有：转速或转速差、滤带张力、固体回收率、干泥的回收率、折合干污泥的脱水剂投加量、进泥固体负荷或最大入流固体流量。2.什么是污泥堆肥处理？污泥堆肥处理是指在人为控制条件下，利用微生物的生物化学作用，将脱水污泥中的有机物分解、腐熟并转变成稳定腐殖土的微生物过程。堆肥处理强调人为控制，不同于有机物的自然腐烂或腐败。“堆肥”有时也指污泥经过堆肥处理后得到的产品，是污泥经生物降解和转化的产物，是腐殖质含量很高的疏松物质。利用这一工艺可制取稳定性较高的有机肥料，同时使脱水污泥体积减少1/2以上。污泥堆肥是利用污泥中的微生物进行发酵的过程。通常是在污泥中加入一定比例的膨松剂和调理剂(如秸杆、稻草、木屑或生活垃圾等)，利用微生物群落在潮湿环境下对多种有机物进行分解并转化为类腐殖质。研究表明，经过堆肥的污泥质地疏松，阳离子交换量(CEC)显著增加、容重减小、可被植物利用的营养成分增加、病原菌和寄生虫卵几乎全被杀灭。目前采用的方法有静态堆肥和动态堆肥两种。有些地方仍沿用传统的条形静态通风垛，一些发达国家则多采用现代工业化的发酵仓工艺，如日本至20世纪90年代末已建成35座污泥堆肥厂，其中最大的堆肥厂在北海道的札幌市，其发酵仓和生产线很具规模且机械化、464 自动化程度高。国内的唐山、常州等地也采用发酵仓处理污泥。1.污泥堆肥的基本形式有哪些？根据处理过程中为微生物供氧与否，污泥堆肥处理的基本形式可分为好氧堆肥和厌氧堆肥。⑴厌氧堆肥厌氧堆肥是在缺氧的条件下，厌氧微生物代谢有机物的过程，其主要经历产酸和产气阶段。反应初期，厌氧微生物将有机物分解为有机酸、醇等中间产物及CO2、NH3、H2S、H2O等，有机酸的积累使pH值下降。这一阶段是酸性发酵过程，微生物主要是产酸菌。反应后期由于氨的增加，使pH值上升，中间产物逐渐分解为甲烷和CO2、H2O。这一阶段是产气过程，其主要微生物是甲烷菌。厌氧堆肥虽然具有运转费用低的优点，但由于它分解有机物缓慢、堆肥周期长、占地面积大，而且在堆肥过程中会产生恶臭，因此此法不适于在厂区内处理大量脱水污泥。⑵好氧堆肥好氧堆肥是利用好氧微生物在通气条件下，代谢污泥中可降解有机物得到腐殖质的过程。其特点是堆体中总维持足够的氧浓度，好氧微生物代谢有机物的同时产生的热量使堆体温度升高、杀死污泥中大量存在的病原微生物，并且使水分蒸发、污泥含水率下降、体积缩小，达到了污泥减容化、稳定化、无害化的目的。最后得到含有大量腐殖质能改善土壤结构的堆肥产品。好氧堆肥降解有机物速度快、堆肥周期短、不产生恶臭，是一种经济有效的污泥处理方法。一般所说的堆肥都是指高温好氧堆肥。2.什么是好氧高温污泥堆肥处理？好氧污泥堆肥是在通气条件下通过好氧微生物的代谢活动，使污泥中有机物得到降解和稳定的过程。好氧堆肥过程完成速度快，堆体温度高，一般为50oC～60oC，极端温度可超过80oC，故又称高温堆肥。高温堆肥过程可分为三个阶段:⑴发热升温阶段(一次发酵的前期，1～3天)：堆肥初期，好氧的中温细菌和真菌利用污泥中最容易分解的可溶解性物质（如淀粉等糖类）迅速增殖，释放出热量，使堆体温度不断提高。⑵高温消毒阶段(一次发酵的主要阶段，3～8天)：随着堆体热量的积累，温度逐渐上升到50oC以上，即进入了464 高温阶段。这时候，好热性的微生物如纤维素分解氧化菌逐渐代替了中温微生物的活动，堆体中残留的有机物继续被分解氧化，一些复杂的有机物如纤维素等也开始得到分解，病原菌、寄生虫卵与病毒被杀灭。⑶降温和腐熟保肥阶段（一次发酵的后期和二次发酵过程，20～30天）：经过高温阶段，污泥中大部分易于生物降解的有机物得到分解，剩下的是木质素等较难分解的有机物和新形成的腐殖质。此时微生物活动量减弱，产热量也随之减少，温度逐渐下降，中温微生物又逐渐成为优势菌种，残余物质进一步分解，腐殖质继续不断地积累，堆肥进入腐熟阶段。1.为什么高温阶段是好氧污泥堆肥处理的关键？高温对污泥堆肥来说是个关键，主要表现在以下方面：⑴污泥快速腐熟离不开高温。只有在高温阶段，堆体内才能开始形成腐殖质的过程，并开始出现能溶于弱碱的黑色物质。⑵高温有利于杀死病原微生物。病原微生物的失活取决于温度和接触时间，一般说来，堆体温度50oC～60oC维持6～7天，可以达到较好的杀灭虫卵和病原菌的效果。⑶高温阶段堆体内的优势微生物随着温度变化。在50oC左右，主要是嗜热真菌和放线菌；温度升高到60oC时，真菌活动几乎完全停止，仅有嗜热放线菌继续活动；当温度升高到70oC时，堆体内的绝大部分微生物大量死亡或进入休眠状态。因此，既要设法保持堆体的高温，又要预防温度升得太高。2.好氧高温污泥堆肥处理的基本条件有哪些？污泥堆肥要想正常进行，必须使堆体堆料满足以下基本条件：⑴有机物含量：堆体堆料组成成分中有机物的含量应≧20%。⑵含水率：堆体堆料的含水率应维持在40%～60%之间。含水率过高，会产生厌氧而延长有机物分解的时间，含水率过低，有机物又不容易分解，含水率低于15%时，微生物的活动将几乎停止。⑶温度：堆体最高温度要维持在50oC～65oC之间，其中保持55oC以上的时间要超过3天，这样才能杀灭污泥中的病原菌、寄生虫卵等。⑷碳氮比（C/N）：20:1～30:1。C/N越大，堆肥所需时间越长。⑸pH值:pH值控制在7～8.5之间。⑹通风量:3.0～3.6m3/(m3堆料∙h)。根据经验和实际情况，以上某些指标要结合污泥的具体性质而定，甚至有可能有较大偏差。464 1.污泥堆肥处理的技术关键在哪里？为了使污泥堆肥过程满足上述基本条件外，必须要对进堆肥仓的污泥进行适当调整，使堆料能进行堆肥化处理。尤其是含水率、pH值、粒度等三项指标，经过调理、浓缩及脱水处理后，这三个指标与堆肥要求的出入极大。⑴含水率：污泥脱水后的泥饼含水率一般高达65%～85%，有时接近90%，因此通气性很差，在堆肥处理前必须调整其含水率。调整的方法有干燥、掺加辅料、成品回流等。掺加辅料法可以将含水率降到60%以下，通常使用的辅料有木屑刨花、糠壳、稻草和其他庄稼秸杆等。成品回流法适用于处理含水率在65%左右的压滤泥饼，不适用于高含水率（超过80%）的泥饼。对含水60%～65%的压滤泥饼，加入差不多同等体积的成品，可将含水率降到50%左右，同时也能调整pH值。⑵pH值：污泥在稳定处理或脱水处理时，有时添加了石灰助剂，其脱水泥饼的pH值很高，有时可达11～13，根本不适于堆肥时微生物的生长活动。对这样的污泥进行堆肥处理时，除了可用成品回流法调整pH值外，还可以向堆肥仓里吹入CO2废气的方法将堆料的pH值降下来。⑶粒度：脱水泥饼一般呈板状、片状或团块状，片状泥饼含水率高，贮存时由于压密也会形成团块状。为了改善板状或团块状泥饼的发酵性能，必要时可进行粉碎以调整其粒度。在实际生产中，掺加辅料或与成品回流混合的过程中，可以将团块状泥饼松散开来，从而达到调整粒度的目的。⑷接种：污水处理场产生的污泥中含有大量的微生物，因此在满足堆肥基本条件的情况下，脱水污泥堆肥根本用不着接种。但在使用特殊机械装置进行快速发酵时，为了加快反应，必须接种，保证堆料中微生物的含量足够。接种有时使用特殊的菌种或专门的活性微生物。2.判定污泥堆肥腐熟度的主要指标有哪些？腐熟是指污泥经过微生物作用后，其中的有机物腐化分解成为成分稳定、不再变化，而且施用于土壤后能改善土壤理化性质、增加农作物产量。如果污泥堆肥后的腐熟程度不够，其C/N比偏高（C/N≧30），堆肥施用土壤后，有机质仍继续分解，产生热量会使作物出现“烧根”现象；同时N、P等营养成分会被微生物首先利用，不能成为农作物的营养。相反，过熟的堆肥C/N比偏低（C/N≦10），在土壤中大量施用时，农作物有可能因氮素过多而受害。腐熟程度适中的污泥堆肥外观呈现疏松的黑褐色团粒结构，形状均匀，手感松软，不再有令人讨厌的臭味，而是发出令人愉快的泥土味，不会吸引蚊蝇。由于真菌的生长，堆肥内出现白色或灰白色菌丝。除了上述感官指标外，判定污泥堆肥的腐熟程度，可以通过测定其C/N比、CODCr、pH值和总有机物等项目的含量，并和一些经验值进行对比。464 《高温堆肥的卫生评价标准》（GB7959--87）对堆肥产品的各种评价指标作出了规定。1.污泥资源化利用的主要形式有哪些？污泥的资源化利用可以有堆肥后土地利用、焚烧热解能源化利用和作为添加材料等三种主要形式。污泥的土地利用将是污泥资源化的主要发展趋势，通过对污泥进行无害化、稳定化处理后用做土壤改良剂或肥料，更适用于林地的土壤修复和生态工程建设。污泥的能源化利用也将是不可忽视的污泥资源化途径，可以对污泥进行生物消化制取生物能源、热解炼油或焚烧发电等。随着世界能源的日益枯竭和能源需求的日益增长，污泥的能源化利用将会有较大发展。污泥还可以用做建筑材料的添加剂及其他环保材料的添加剂等，随着对污泥认识的进一步深入，在污泥作为添加剂的利用方面也会有新的进展。2.污泥土地利用必须注意哪些事项？尽管污泥的土地利用有能耗低、可回收利用污泥中养分等优点，但污泥中也含大量病原菌、寄生虫(卵)，以及铜、铝、锌、铬、汞等重金属和多氯联苯、二噁英、放射性核素等难降解的有毒有害物。一般来说，污泥要作土地处置必须经无毒无害化处理，否则，污泥中的有毒有害物质会导致土壤或水体的二次污染，长期使用有可能通过食物链积累而最终影响到人类的身体健康。污泥土地利用必须注意：严格控制污水厂污泥的有毒、有害物质及病原微生物，使其达到国家标准；应该特别注意污泥中重金属的含量，根据其土壤背景值等情况，严格按照计算得到的污泥施用量进行施用；一般来说某块土地使用污泥数量有一定限度，当达到这一限度时，污泥的土地利用就应停止一段时间后再继续进行；土地利用应在安全施用量之下控制使用，同时整个利用区应该建立严密的使用、管理、监测和监控体系。关注区域内的土壤、地下水、地表水、植物等相关因子的状态和变化，并根据发生的变化作出相应的调整，使得污泥的土地利用更加安全有效，促进农业的可持续发展。3.污泥对土壤的可能危害性有哪些？当污泥所含重金属、病原体或毒性有机物等的量超过有关标准时，它将可能对土壤产生污染甚至长期危害，并通过食物链影响动物和人类的健康，对生态系统产生不利影响。另外，重金属在土壤中的迁移与转化等过程非常复杂，有时会对植物有毒害作用。即使土壤重金属浓度不超标准，也会对豆类作物的根瘤菌以及土壤微生物有不良影响。464 含有大量病原体的污泥直接施用于土壤中，可对土壤造成长期污染并可能传播一些疾病。污泥堆肥处理后，可以杀灭污泥中大部分的虫卵和病原菌，但仍然会有残留。由于土壤具有过滤和吸附的作用，病毒很容易被土壤截留。另外,具有致癌、致畸、致突变性的毒性有机物不仅能在土壤中残留，还能被农作物吸收进入植株，随之进入食物链。因此，在土壤中施用污泥时，必须经过堆肥稳定化处理。1.污泥堆肥后对土壤的益处有哪些？由于剩余污泥经过堆肥处理后含有丰富的有机物和氮、磷、钾等营养元素及植物必须的微量元素，所以在土壤中施用污泥堆肥产品，对改善土壤的理化性质具有一定作用。主要表现在：⑴改善土壤的物理性质：污泥堆肥后成为腐殖质含量很高的复合肥，合理施用可以降低土壤的相对密度，增加土壤的孔隙度，改善土壤的导水性能，提高土壤的蓄水能力。⑵改善土壤的化学性质：施用污泥复合肥能提高土壤有机质含量和N、P水平，提高土壤肥力。⑶提高土壤微生物的活性：施用污泥复合肥能增加土壤细菌和放线菌的数量，促进土壤的生物物质循环，大大提高土壤的呼吸强度。由于污泥堆肥能改善土质，增加土壤肥力，因此是一种很好的土壤改良剂。2.为什么园林绿化是污泥土地利用的最佳途径？目前我国城市园林绿化蓬勃发展，城郊花卉苗圃日益增多。城市绿化了，但苗圃花卉基地的土层却越来越薄，土壤有机质越来越少。一些土壤和生态学家也担心，长此以往，土壤会日益贫瘠，甚至会出现沙化和碱化。解决这一问题的方法一是从其他地方运来新土，同时要增加土壤有机质。污泥有机肥用于花卉苗圃，一方面可以改良土壤，增加土壤有机质和养分，二可以促进花卉生长，三可以避免污泥中的重金属和有害物质进入生物链，而且树木花卉对重金属和有害物质也有一定的净化作用。有关试验证明，每公顷土地加入15~150吨（干重）污泥有机肥后，草地上的生物量可增加1~4倍，苗木的胸径和高度，第二年可比对照增加20~30%，具有明显的增产效果，而且肥效可持续3~4年。464 有关试验证明，在酸性和微酸性土壤中，如果将污泥中某主要重金属元素作为限制因子，并根据其在土壤中的环境容量、背景值、在污泥中的含量等计算得出其最大使用量，则在其最大使用量限度内，无论一次投加还是多次投加，无论在土壤或作物籽实中，各种重金属元素的含量都低于环境允许标准，地下水中N、P浓度也都符合国家地下水级标准。在欧洲和美国的试验也表明，污泥可以有效地代替常规林地用肥料，而尤其对于针叶林的培肥效果十分明显，污泥既可用作植树前的基肥，又可作为立地林的追肥。1.污泥的农用标准有哪些？主要规定了哪些内容？由于不科学的滥使乱用污泥而造成了土壤、作物的重金属污染和地下水的P、N超标。现在欧美和我国都已制订了污泥的农用标准，以防止过量施用污泥对环境和作物造成危害。英国的标准主要内容包括污泥中各项有毒有害物质、pH指标的测定，污泥无害化、卫生化、稳定化处理后各项指标值，土地类型及其性质的测定，处理后污泥的土地适用范围等。美国将土地利用的城市污泥分为A、B两类，经过脱水和高温堆肥无菌化处理后、各项有毒有害物质指标达到环境允许标准的为A类，可作为肥料、园林植土、生活垃圾填埋坑覆盖土等，经过脱水或部分脱水简单处理的为B类，只能作为林业用土、不能直接用于改良粮食作物耕地。为防止有机污染物对人体造成伤害，德国和瑞典对农用污泥多氯联苯、二噁英和AOX等3种物质的含量进行了限制。至于污泥中病原体的控制，美国和欧盟各国都明确规定，污泥必须经过堆肥、热干化、热处理以及高温好氧消化等过程进行杀灭处理。挪威规定得更为具体，要求农用污泥不得含有沙门式菌、无蛔虫卵，大肠杆菌的数量不得超过2500cfu/g干泥。2.什么是污泥热干化处理？其特点和常用方法有哪些？热干化是利用热能使污泥中的水分蒸发，将含水率60%～80%的污泥烘干到含水率10%以下，即将脱水污泥中的毛细水、吸附水和内部水大部分或全部去除的方法。干化后的污泥呈颗粒或粉末状，体积仅为原来的1/5～1/4，而且由于含水率在10%以下，微生物活性完全受到抑制而避免了污泥的发霉发臭，有利于储藏和运输。热干化过程的高温灭菌作用很彻底，产品可完全达到卫生指标并使污泥性能全面改善，产品可作替代能源也可土地利用。20世纪90年代热干化技术得到迅速发展，2000年世界干污泥产量已是1990年的10倍。目前在设备市场技术领先的有奥地利的Andritz公司、比利时的Seghers公司和美国的Bio-Gro等，其设备可蒸发水量为0.5～10t/h(相当于处理含水率为20%的湿污泥15～300t/d)，而且设备自动化程度高、安全性能好。热干化按加热方式可分为直接加热和间接加热，其中有代表性的是欧洲最大的直接加热污泥干化厂----英国的Bransands(可蒸发水量为7×464 5000kg/h)以及世界最大的间接加热干化厂----西班牙的巴塞罗那(可蒸发水量为4×5000kg/h)。国内的大连、秦皇岛和徐州等地也开展了污泥热干化生产的研究，都采用直接加热方式。根据污泥与干燥介质在干燥器内的流动方向的不同，热干化处理又可分为并流干燥、逆流干燥与错流干燥等3种类型，最常用的是并流干燥和错流干燥。并流干燥使含水率高、温度低的污泥与温度高的干燥介质在同一端进入干燥器，经过换热，污泥温度升高被干燥，最后流至干燥器另一端排出，热损失较少。错流干燥器干燥筒进口大、出口小，污泥与干燥介质同端进入后，由于筒体的旋转，炒板把污泥炒起再掉下与干燥介质流向成为垂直相交故称“错流”。错流干燥器能克服并流干燥、逆流干燥的不足，但构造复杂。可用于污泥干化处理的装置有通风干燥器、喷雾干燥器、气流干燥器、旋转干燥器、转鼓干燥器、真空干燥器等。1.什么是污泥焚烧？污泥焚烧是使污泥在高温下燃烧、将污泥中所有水分（包括干化法不能去除的内部水）和有机物全部去除的方法，污泥焚烧可以使污泥含水率降到0，污泥本身变成灰烬，体积通常可以缩小到脱水污泥体积的1/10以下。污泥具有一定的热值，干污泥的发热量大约相当于煤炭的30%～50%，污泥焚烧主要是燃烧污泥中的可挥发性部分，即污泥中的有机成分。当污泥不符合卫生要求、有毒物质含量高、用地紧张时，可与煤炭或城市垃圾混合焚烧并利用产生的热量发电。对于少量有害的工业污泥或有机物浓度极高的工业废水，可用燃油或燃气焚烧炉进行焚烧处理。污泥焚烧开始于1934年美国密歇根州安装的第一台多段立式炉，而20世纪60年代逐渐由流化床焚烧炉代替，还有卧式回转焚烧炉正在应用。这是污泥焚烧必不可少的焚烧炉，现在欧美、日本等发达国家已安装这种炉子100多台。污泥焚烧的优点在于可以使污泥迅速和最大程度地减量化，焚烧过程中所有的病菌、病原体均被彻底杀灭、有毒有害的有机残余物被氧化分解，且在阴雨连绵等恶劣天气条件下不需存储设备。近年来焚烧法由于采用了合适的预处理工艺和焚烧手段，达到了污泥热能的部分回收，并能满足越来越严格的环境要求和充分地处理不适宜于资源化利用的部分污泥。污泥灰烬中重金属活性比污泥要低得多，焚烧灰还可用作生产水泥的原料，使重金属被固定在混凝土中而避免其重新进入环境，利用适当的空气净化设备可使排放气体达标，焚烧污泥产生的热能可以实现综合利用如发电等。2.污泥焚烧的特点是什么？464 污泥焚烧的优点是：可以实现最大限度减量化，病原体均被杀灭，有毒污染物被氧化，难以被好氧或厌氧微生物在短时间内降解的有机物质如砒啶、纤维、橡胶、氯代烃类等可以被迅速氧化，污泥灰烬中重金属活性比污泥要低得多，利用适当的空气净化设备可使排放气体达标，焚烧污泥产生的热能可以实现综合利用如发电等。污泥焚烧可以使剩余污泥的体积减少到最小，是一种相对安全的污泥处置方式，焚烧后剩下的焚烧会可以用做建筑材料。污泥焚烧的缺点是需要消耗大量的能源，运行管理复杂，需要专业人员管理，其中流化床焚烧炉需要使用不锈钢制造，造价昂贵。以澳大利亚为例，每年处理每吨干污泥的投资额为1500~2500澳元（折合人民币7500~12000元），处理每吨干污泥的运转和维护费用为120~250元。所以在发达国家污泥焚烧处置量也只有10%，因经济能力所限，我国目前还难以采用这一方式处置城市污泥。而多是将污泥与垃圾混合焚烧，可以降低一部分投资和运行成本。但污泥焚烧如果没有空气净化设备，燃烧过程中产生的有毒有害气体会造成空气污染，目前已成为环境热点的二噁英污染问题，污泥和垃圾焚烧已被确认为是产生二噁英的主要原因之一。1.什么是污泥填埋处理？其特点是什么？填埋是一种最古老的传统污泥处置方式，也是污泥处置的最终手段。在将来的发展中填埋仍然是垃圾和污泥处置中不可避免的方法。对于不能资源化而须从使用循环中排出的废物，填埋是目前唯一的最终处置途径。污泥焚烧后的灰烬和难以焚烧的残渣都要以填埋方式进行最终处置。污泥的卫生填埋始于20世纪60年代，到目前为止已发展成为一项比较成熟的污泥处置技术。建设污泥卫生填埋场如同生活垃圾卫生填埋场一样，地址须选择在底基渗透系数低且地下水位不高的区域，填坑铺设防渗性能好的材料，卫生填埋场还应配设渗滤液收集装置及净化设施。目前修建的污泥卫生填埋场中，都要采用高密度聚乙烯为防渗层，防止对地下水及土壤的二次污染。为防止蚊蝇滋生和臭味外逸，堆层必须用塑料薄膜等不透气材料封盖。同时要设置竖向排气导管，收集与排除污泥可能由于厌氧消化而产生的沼气，避免发生爆炸的危险。污泥填埋需要占用大量的土地和花费大量的运输费用和管理费用，如果管理不当，污泥中含有的N、P和重金属等各种有毒有害物质经雨水的浸蚀和渗漏会污染地下水环境464 ，容易造成二次污染。其实污泥卫生填埋并不能最终消灭了环境污染，而只是延缓了污染产生的时间。根据有关部门测算，按填埋场25公里运程计算，每吨湿污泥的运输和填埋管理费即达25元。而且填埋将占用大量土地，按国家规定，填埋1吨夯实垃圾占地0.6m2，照此推算，目前全国每年需要1000公顷土地。在我国耕地越来越少的情况下，显然不符合可持续发展的要求。第七章废水处理场(厂)常用设备1.废水处理场的设备管理注意事项有哪些？污水处理场要贯彻全面生产维护TPM（TotalProductiveMaintenance）等先进设备管理理念，积极开展5S（整理、整顿、清扫、清洁、清心）活动，努力做到设备的零故障率，确保污水处理的稳定安全运行。设备管理注意事项可以归纳如下：⑴选购好设备：针对本场处理污水的性质和选用的处理工艺，从设备购置开始就要认真研究、分析和对比，选择符合本场特点的设备，做到本质安全完好。要从类似水质和类似工艺的污水处理场借鉴成功经验和失败教训，不要盲从，杜绝购入一些本身有缺陷或不合适的设备。⑵使用好设备：首先按照设备制造商的使用说明书和现场的实际情况制定设备操作规程，操作人员必须严格按操作规程进行操作，巡检时注意观察并记录设备的运行状况。⑶保养好设备：污水处理场的所有设备都有其运行、操作、保养、维修的的规律，只有按照整理、整顿、清扫、清洁、清心的要求及规定的工况和运转规律，进行正确的操作和维护保养，才能使设备处于良好的工作状态。⑷检修好设备：对长期运转的机械设备做好运转状态的监测，尽量通过小修保持设备性能，在必要的时候再进行准确及时和高质量地拆开大修，以使设备恢复性能，并节约维修费用。同时做好每次检修的详细记录，为使设备长周期运行积累资料。2.废水处理场的常规设备有哪些？随着污水处理技术的发展，污水处理场的机械化程度和自动程度也不断提高，使用的设备越来越多，越来越复杂。主要可以分为以下几类：⑴专用设备格栅除渣机、表面曝气机、转刷曝气器、潜水推进器、立式搅拌机、刮砂机、刮泥机、刮泥吸泥机、污泥浓缩刮泥机、污泥消化池搅拌设备、药液搅拌机、污泥脱水机等。⑵通用设备464 各类污水泵、污泥泵、计量泵、螺旋泵、空气压缩机、罗茨鼓风机、离心鼓风机、电动葫芦、桥式起重机、及各种电动阀门、启闭机和止回阀等。⑶电器设备以上专用设备和通用设备配备的交直流电动机、变速电动机及启动开关设备、照明设备、避雷设备、变配电设备等。⑷仪器仪表电磁流量计、超声波流量计、空气流量计、液位计、溶解氧测定仪、pH测定仪、连续采样器、CODCr测定仪、天平及各种化验室分析仪器等。1.污水处理专用工艺设备有哪些？污水进入污水处理厂后，要经过格栅、沉砂、初沉等一级处理单元和曝气池、二沉池等二级生物处理单元后，处理后的上清液从二沉池排放。常用的污水处理专用工艺设备见表7—1。表7—1常用的污水处理专用工艺设备工艺单元处理构筑物处理设备配套设备名称型式类别名称拦污格栅间粗格栅细格栅格栅除渣机弧形格栅除渣机、高链式格栅除渣机、回转式格栅除渣机、钢丝绳式格栅除渣机、直立式格栅除渣机、爬式格栅除渣机、阶梯式格栅除渣机、筒式格栅除渣机、移动式格栅除渣机皮带输送机、螺旋输送机、螺旋压榨机、液压压榨机、破碎机、打包机等滤网间正面进水侧面进水旋转滤网转刷网蓖式清污机沉砂平流沉砂池旋流沉砂池曝气沉砂池矩形方形圆形吸砂机行车式气提吸砂机、行车式泵吸除砂机、旋流式除砂机砂水分离器等洗砂装置刮砂机链板式刮砂机、链斗式刮砂机、行车式刮砂机、提耙式刮砂机、悬挂式中心传动刮砂机沉淀初次沉淀池平流式平流刮泥机行车式刮泥机、链板式刮泥机辐流式辐流刮泥机中心传动刮泥机、周边传动刮泥机、方形池池扫角刮泥机二次沉淀池平流式平流吸泥机泵吸式行车吸泥机、虹吸式行车吸泥机螺旋泵、潜污泵、气提泵等污泥回流设备平流刮泥机行车式刮泥机、链板式刮泥机辐流式辐流吸泥机464 虹吸式中心传动吸泥机、泵吸式中心传动吸泥机、水位差式中心传动吸泥机、虹吸式周边传动吸泥机、泵吸式周边传动吸泥机、水位差式周边传动吸泥机辐流刮泥机中心传动刮泥机、周边传动刮泥机生物处理曝气池鼓风曝气微孔曝气器盘式曝气器、钟罩式曝气器、平板式曝气器、管式曝气器、软管式曝气器、膜片式曝气器空气清洗除尘装置中孔曝气器固定螺旋空气曝气器、倒伞型曝气器、射流式曝气器、散流曝气器、“金山”型曝气器、穿孔曝气管表面曝气立式表曝机泵型叶轮表曝机、K型叶轮表曝机、倒伞型叶轮表曝机、平板型叶轮表曝机高、低速电机卧式表曝机转刷曝气机、转盘曝气机水下曝气水下曝气机泵型自吸式曝气机、供气式水下叶轮曝气机、自吸式射流曝气机、供气式射流曝气机防漏电、漏油等保护系统水下搅拌水下搅拌机水下推进器、潜水搅拌机氧化沟表面曝气立式表曝机泵型叶轮表曝机、K型叶轮表曝机、倒伞型叶轮表曝机、平板型叶轮表曝机高、低速电机卧式表曝机转刷曝气机、转盘曝气机SBR反应池矩形圆形滗水器虹吸式滗水器、浮筒式滗水器、套筒式滗水器、旋转式滗水器自动控制系统1.污泥处理专用工艺设备有哪些？从初沉池或二沉池排出的污泥需要进入污泥处理单元进一步处理，才能达到最终去除污水中有机物、消除二次污染的目的。常用的污泥处理专用工艺设备见表7—2。表7—2常用的污泥处理专用工艺设备工艺单元处理构筑物名称处理设备配套设备类别名称污泥浓缩污泥浓缩池浓缩刮泥机中心传动浓缩刮泥机、周边传动浓缩刮泥机高压水冲洗系统污泥浓缩机旋转滤布带式污泥浓缩机、螺旋离心浓缩机污泥消化污泥消化池搅拌设备机械搅拌器、沼气搅拌器、污泥循环搅拌器蒸汽锅炉加热设备板式换热器、管式换热器、螺旋式换热器沼气利用沼气利用设备沼气净化脱硫设备、沼气压缩机、沼气发电机、沼气锅炉、沼气贮存柜、沼气燃烧器沼气泄漏检测系统污泥脱水污泥脱水间压滤机带式压滤机、板框压滤机溶药、加药装置离心脱水机螺旋离心脱水机、倾析型离心分离机、分离板式离心沉降机真空脱水机水平式真空过滤机、圆筒式真空过滤机污泥干化污泥干化间干燥机通风干燥机、喷雾干燥机、气流干燥机、旋转干燥机、转筒干燥机、真空干燥机鼓风机464 污泥焚烧污泥焚烧间焚烧炉流化床焚烧炉、卧式回转焚烧炉、多段立式焚烧炉尾气处理装置污泥堆肥污泥堆肥仓堆肥机链条式翻堆机、干燥机、造粒机、鼓风机1.废水处理场的专用设备维护和保养应注意哪些事项？⑴废水处理场的专用设备大多是转动设备，因此要时刻保持各运转部位良好的润滑状态。必须正确添加规定使用的润滑油或润滑脂，严防错用。废水处理场新购置的专用设备一般都有“磨合期”，在此期间会有较多的金属碎屑从齿轮、轴承等转动部位被磨下而进入润滑油中，因此“磨合期”过后的第一次换油要彻底，将脏油排净后要再用柴油清洗才能加入干净的润滑油。⑵对于长时间停运的设备（如备用设备等），要定时或定期盘车或者短时间运转一下。经常检查润滑油脂的数量或油位是否正常，因为停用的设备更容易生锈。⑶要重视设备出现的小毛病：有些小毛病或许当时并不影响运行，但不及时处理，则可能引发大的故障造成停机或整个污水处理系统停运，甚至会酿成人身伤亡事故。例如螺栓松动脱落是设备震动较大部位最为常见的现象，巡检时应当注意，随时发现随时紧固。联轴器、法兰、电机基座、各式行走轮支架等重要的连接部位的螺栓，更要引起注意，要定期检查紧固，否则，一旦脱落，谁都可以想象会出什么问题。⑷对于在水面上运行的专用设备，在维护和保养设备时，一定要避免将设备零件或维护工具掉入水中。因为污水处理场的水面水深一般都在3m以上，一旦落入水中，很难再打捞上来。⑸由于污水处理场的特殊工作环境，和污水、污泥接触的设备金属部件和钢丝绳、链条等比较被容易腐蚀。钢丝绳和链条等一旦发生外部或内部腐蚀，在承重弯曲时更易发生疲劳断裂；因此一方面要加强日常的防腐保养（如定期涂油等）外，还要定期检查，腐蚀严重的及时更换。污水中的有害成分、溶解氧及潮湿的环境都是钢铁腐蚀的原因，目前大多污水处理专用设备还都是钢件，只用个别的采用不锈钢等耐腐蚀材料制造，因此这些设备在投用前都要涂刷防腐涂料。经过一段时间的使用，这些涂料会逐渐磨损、老化、脱落，污水浸入，加速腐蚀。因此，应当经常检查这些涂层的情况，并随时修补，每次设备大修时应将失效的涂层及生锈的钢铁表面清理干净，重新涂刷防腐涂料。2.污水处理场常用水泵的种类有哪些？根据水量、水质、扬程和安装条件，污水处理场使用的水泵有离心泵、混流泵、轴流泵、螺旋泵和潜水泵等多种形式。表7--3列出了这些泵的特点和使用场合。464 表7--3污水处理场常用水泵的特点和使用场合水泵种类特点适用范围PW型卧式离心泵水泵效率为50%左右，可输送80oC以下含有纤维或其他悬浮物的废水适用于小城镇或工矿企业的小型污水处理场WL立式排污泵水泵效率为75%左右，可提升温度较高和腐蚀性废水提升杂质污水、泥浆水ZLB型立式轴流泵低扬程，大流量适用于大型污水处理场QZ系列潜水轴流泵水泵效率为75～83%，低扬程，大流量，安装简单，可不设泵房提升回流污泥QW系列潜水排污泵水泵效率为70～85%，可输送60oC以下、pH值4～10的工业废水提升杂质污水、泥浆水QH系列潜水排污泵高扬程，大流量适用于大型污水处理场螺旋泵低电耗、低扬程、效率较高提升回流污泥螺杆泵低流量、高扬程加药或输送浓度、粘度较大的污泥隔膜泵、柱塞泵低流量、高扬程加药、输送小流量污泥1.离心式水泵的原理是什么？图7--1为离心泵的示意图：泵轴A上装叶轮，叶轮上安装有若干弯曲的叶片B，泵轴由外界动力带动下，叶轮开始在泵壳内旋转。水由入口D沿轴向垂直进入叶轮中央，在叶片之间通过进入泵壳内，最后从泵的出口E沿切线方向排出。图7--1离心泵示意图离心泵的原理是：在电动机的带动下，叶轮高速旋转产生的离心力将水从叶轮中心抛向叶轮外缘，水便以很高的速度流入泵壳，在泵壳内减速和进行能量转换，得到较高的压力，从排出口进入管道。当叶轮内的水被抛出后，叶轮中心形成真空，在大气压的作用下，水经吸入管道进入泵内填补已被排出的水的位置。只要叶轮的转动不停，离心泵便不断地吸入和排出水。由此可见，离心泵之所以能输送水，是因为叶轮高速旋转所产生的离心力，这也是离心泵名称的由来。2.离心式水泵的性能指标有哪些？离心式水泵的性能指标主要有以下各项：⑴流量：指离心泵在单位时间内输送的水量。表示符号是Q，常用单位有L/s，m3/s，m3/h，t/h。⑵扬程：又称压头，是单位质量流体经过水泵后其能量的增加值。从离心泵的所表现出的效果来看，泵的扬程是其将水的位置抬升高度、将水的静压提高的高度以及在输送水的过程中克服的管路阻力这三项之和。表示符号是H，常用单位有mH2O柱464 、mm汞柱等。有时将离心泵扬程表示为泵出口的压力值，常用单位是kPa，MPa，也有用非国标单位kg/cm2表示的。如果水的密度ρ=1kg/L，则泵所具有的1mH2O柱的扬程相当于泵出口9.8KPa的压力。⑶轴功率：指泵的输入功率，即电动机输送给水泵的功率。用符号N表示，常用单位为kW。⑷有效功率：指泵的输出功率，即单位时间内流过离心泵的水得到的能量，用符号Ne表示。泵在运行过程中，存在各种能量损失，因此轴功率不可能完全传给水，即Ne﹤N。有效功率可根据泵的流量和扬程进行计算，计算公式为：Ne=ρ∙Q∙H/102（kW），Ne=η∙N式中：Q为流量(L/s)，H为扬程(m)，ρ为水的密度(kg/L)，η为泵的效率。⑸效率：指泵的有效功率与轴功率的比值，它反映了泵对外加能量的利用程度。小型水泵的效率一般为50%～70%，大型水泵可达90%。油泵、耐腐蚀泵的效率比水泵低，杂质泵的效率更低。若为一台旧泵更换或配置电动机，可按使用时的最大流量算出轴功率，取其1.1～1.2倍作为所配电动机的功率。1.使用离心泵时偏离泵的最佳工况点时可采取哪些措施？离心泵偏离最佳工况点运行，其效率自然会较低。如果总是偏离最佳工况点，在财力允许的情况下，最好是更换能在最佳工况点运行的离心泵，实现最大限度地节能。在不换泵的条件下，可以采取以下措施予以调整：⑴阀门调节：用出水阀门调节流量是实际生产运行中最常用的措施，其实质上是人为地提高出水的压力来适应离心泵的特性。因此这种措施是不节能的，只能达到调节流量的目的⑵更换叶轮或切削叶轮：这两种措施均能改变泵的性能指标，即改变了泵的运行工况。但只有在实际运行工况也已彻底改变的情况下才具有意义，比如实际水量比设计水量小得多时，这样做的最大特点是节省投资，节能效果一般比阀门调节要好。⑶改变泵的转速：即采用通过调速装置改变叶轮的转数，使泵的工作曲线符合管路的特性曲线。这种措施在泵的实际供水量波动较大时，效果最为显著，节能效果最好，缺点是购置调速装置的投资较大。常用调速方法有使电机转速改变和只使泵的转速改变两种。2.格栅除渣机的类型有哪些？其适用范围及优缺点如何？464 如前所述，格栅实质是由一组平行的金属栅条制成的可以拦截水中杂物的框架，根据水质特点即可选择格栅的形式。机械格栅即是指在格栅上配备了清除栅渣的机械，机械格栅的不同关键在于除渣机的区别。常用的几种除渣机的适用范围及优缺点见表7--4。表7—4常用除渣机的适用范围及优缺点除渣机类型适用范围优点缺点链条式主要用于安装深度不大的中小型粗、中格栅。1、构造简单，制造方便2、占地面积小1、杂物进入链条与链轮时容易卡住2、套筒滚子链造价高，易腐蚀圆周回转式主要用于中、细格栅 耙钩式用于较深中小格栅背耙式用于较深格栅1、用不锈钢或塑料制成耐腐蚀2、封闭式传动链，不易被杂物卡住1、耙钩易磨损，造价高2、塑料件易破损移动伸缩臂式主要用于深度中等的宽大型粗、中格栅 耙斗式适于较深格栅1、设备全部在水面以上，可不停水检修2、钢丝绳在水面上运行，寿命长1、移动部件构造复杂2、移动时耙齿与栅条不好对位钢丝绳牵引式主要用于中、细格栅 固定式适用于中小格栅移动式适用于宽大格栅1、无水下固定部件者，维修方便2、适用范围广1、钢丝绳易腐蚀磨损2、水下有固定部件者，维修检查时需停水自清式主要用于深度较浅的中小型格栅或二道格栅1、安装方便占地少2、动作可靠，容易检修1、不能承受重大污物的冲击1.格栅除渣机的运行控制方式有几种？一般来说，格栅除渣机没有必要昼夜不停地运转，格栅除渣机的开停应当根据栅渣的数量来定，在栅渣较少时没有必要开机。因此除渣机最好间歇运行，否则只会加速设备的磨损和浪费电能。控制格栅除渣机间歇运行的方式有以下几种：⑴人工控制：人工控制有定时控制和根据栅渣数量控制两种形式。前者是制定一个开机时间表，操作人员按规定的时间开机和停机，后者是每天由操作人员巡检时观察拦截的栅渣数量和堆积情况，根据需要开机和停机。⑵自动定时控制：自动定时控制按预先定好的时间自动开机和停机，一般使用这种控制方式的除渣机也可以随时实现人工控制。自动定时控制也离不开操作人员的管理，当发现有大量垃圾涌入时，要及时手动开机或缩短设定开机的间隔时间。⑶水位差控制：污水流过格栅时都会有一定的水头损失，当拦截的栅渣数量增多时，水头损失就会增大，表现为栅前和栅后的水位差变大。当水位差达到一定的数值时，就说明积累的栅渣数量已较多，在用传感器测量到水位差的变化后，使除渣机自动开启。这是一种最为先进和合理的控制方式。2.旋流沉砂池除砂机的结构和各部分的作用是怎样的？464 旋流沉砂池除砂机的由搅拌器、提砂器和砂水分离器三个部分组成，这三个部分均固定在圆形沉砂池上，相互位置固定不变，通过管道将三个部分连成一个整体，各自发挥功能，共同完成除砂工作，任一部分出现故障或功能不完善都将影响除砂效果。搅拌器的功能是增加进入沉砂池中污水的回转速度，从而加大污水中砂粒的离心力，将砂子快速甩到池壁上，通过砂粒的自重延池壁和锥形池底汇集到集砂井中。提砂器的功能是利用一定压力的清水（自来水）将安装在集砂井底部的提砂头四周的砂粒进行清洗，并在提砂头内部形成砂水旋转层，迫使进入提砂头呢的低压空气沿提砂头中心的砂水管向上运动，从而将旋转层的砂水不断带出集砂井，并通过管道进入砂水分离器。砂水分离器的功能是将砂水进行沉淀，污水从上部出口流走，砂粒由螺旋带输送到运输小车内。1.旋流沉砂池除砂机的使用注意事项有哪些？⑴提砂器的自来水压力不能低于0.2MPa，水压过低会造成砂粒层的板结和成块，从而堵塞气管，引起提砂不畅或不能提砂。⑵定期检查输送砂水管道的堵塞或积砂情况，如果淤积严重，必须及时清理，否则甚至可能堵死管道，可采用敲击管道听声音的方法检查，敲击有泥砂淤积的管道发出的声音比敲击通畅的管道发出的声音要沉闷得多。⑶经常检查搅拌器回转支承和内啮合齿轮的润滑情况，及时加注润滑脂，否则可能造成搅拌器的严重损坏。⑷巡检时要注意搅拌器和砂水分离器的驱动装置和转动部分是否有异常的声音或振动，并检查紧固螺栓是否有松动现象。⑸每半年在砂水分离器螺旋带转轴的填料函上加注一次油脂，同时检查螺旋带和螺旋带下耐磨橡胶垫的磨损情况，如果磨损严重也要进行更换。⑹每年检查一次搅拌器和砂水分离器上的减速箱的润滑油情况，根据油质情况确定是否换油，并对电机轴承进行润滑。2.常用沉淀池的排泥设备有哪些？污水处理系统的沉淀池分初沉池和二沉池两种，所用的池型有平流式、辐流式、斜管式等，各种型式的沉淀池配备的排泥设备见表7—5。表7—5沉淀池排泥设备表池型排泥形式设备名称平流式行车式吸泥机泵吸单吸管扫描、虹吸单吸管扫描泵吸多吸管、虹吸多吸管泵吸式行车吸泥机、虹吸式行车吸泥机刮泥机抬耙式刮泥机464 提板式刮泥机链板式单列链条牵引式刮泥机双列链条牵引式刮泥机螺旋输送机水平螺旋输送式刮泥机辐流式中心传动垂架式或悬挂式吸泥机多吸管水位差自吸式吸泥机单管多吸口水位差自吸式吸泥机垂架式或悬挂式刮泥机曲线型刮板刮泥机直线型刮板刮泥机周边传动（全桥或半桥）刮泥机曲线型刮板刮泥机直线型刮板刮泥机吸泥机带集泥板多管水位差自吸式吸泥机大、小扁嘴多管水位差自吸式吸泥机斜管式刮泥机钢丝绳牵引式刮泥机销齿传动扫角式刮泥机吸泥机泵吸式吸泥机虹吸式吸泥机1.链条刮板式刮泥机的结构和各部分的作用是怎样的？链条刮板式刮泥机是一种带刮板的双链输送机，一般安装在中小型污水处理场的平流式初沉池。其结构和各部分的作用如下：⑴驱动装置：刮泥板的移动速度一般是不变的，因此其驱动为一台三相异步电动机和一部减速比较大的摆线或行星针轮减速机，另有一套传递动力的驱动链轮。⑵主动轴和主动链轮：主动轴的作用是将驱动链轮传来的动力传到主动链轮，其通常是一根横贯全池水面以上的长轴，两端的轴承座固定在池壁上。⑶链条及其拉紧装置：驱动链轮和主动链轮之间通常设一条连接链条传递动力，而刮板分别固定在两根主链条上，随主链条一起运动，实现刮泥和刮渣的功能，拉紧装置则起到调整链条松紧程度的作用。⑷导向链轮：导向链轮固定在沉淀池的池壁上，其作用是控制主链条的运动轨迹，使主链条平行运动，避免因刮板的重力及两根主链条阻力不均而引起的扭曲现象。⑸刮泥板及导轨：刮泥板的作用是将污泥刮到集泥斗，多用塑料、玻璃钢或不锈钢制成。刮板导轨用于保持刮板链条的正确刮泥、刮渣位置，池底导轨多用PVC板固定于池底，上部导轨用PVC板固定于钢制支架上。⑹浮渣撇除装置：安装在出水堰前面，阻止浮渣随水流进入出水渠中。多采用可调节转向的管式撇渣器，构造和操作与隔油池管式撇渣器相同（见66问）。⑺464 机械安全装置：大多采用剪切销保证整个设备的安全，当主链条运动出现异常阻力时，设置在驱动链轮上的剪切销会被切断，使驱动装置和主动轴脱开。⑻电控装置：包括过载保护、漏电保护和可调节的定时开关系统。可根据实际需要控制每天的间歇运行时间，间歇运行可有利于污泥的沉淀效果和延长刮泥机的使用寿命。1.链条式刮泥机的使用和维护有哪些注意事项？⑴由于导向轮在较深的水下运转，经常加油很不现实，因此一般都采用水润滑的滑动轴承。⑵经常检查链条的松紧程度，通过观察链条与水面的平行情况，及时地利用拉紧装置适当调整链条松紧程度。⑶链条经常与水接触，因此常用制造材料有锻铸铁、不锈钢和高强度塑料等，具有良好耐腐蚀性和自润滑性且自重较小的高强度塑料链条，正在得到越来越广泛的应用。⑷巡检时根据池面浮渣的聚集情况，及时将浮渣通过管式撇渣器去除。2.回转式刮泥机按结构形式可分为几种？很多污水处理场的初沉池采用圆形辐流式沉淀池，使用的刮泥机运转形式必须是回转运动。回转式刮泥机的结构简单，管理环节少，故障率低，在有的污水处理场的二沉池也有应用。在辐流式浓缩池上运行的回转式浓缩机与回转式刮泥机结构类似，除了具有刮泥及防止污泥板结的作用之外，还利用很多纵向的栅条对池中的污泥进行搅拌，用以进行泥水分离。按结构形式可分为以下几种：⑴全跨式与半跨式有些回转式刮泥机桥架的一端与中心立柱上的旋转支座相接，另一端安装驱动装置和滚轮，桥架做回转运动，在占沉淀池半径的桥架下布置刮泥板，每转一圈刮一次泥。这种形式称为半跨式或单边式，适用于直径30m以下的中小型沉淀池。一些回转式刮泥机具有横跨沉淀池直径的工作桥，旋转桁架为对称的双臂式，刮泥板也对称布置，这种形式称为全跨式或双边式。对于直径30m以上的沉淀池，刮泥机运转一周需30～100min，采用全跨式可每转一周刮两次泥，从而减少污泥在池底的停留时间。有些刮泥机在沉淀池中心附近与主刮泥板90o方向上再增加几个副刮泥板，即在污泥聚集较厚的部位每回转一周刮四次泥。⑵中心驱动式与周边驱动式464 中心驱动式回转刮泥机的桥架是固定的，桥架所起的作用是固定中心架位置与安装操作维修时的走道。驱动装置安装在中心，电机通过减速机使悬架转动。悬架的转动速度非常慢，减速比大，主轴的转矩也非常大。为了防止因刮板阻力太大引起超扭矩造成破坏，联轴器上都安装剪断销。刮泥板安装在悬架的下部，为了保证刮泥板与池底的距离并增加悬架的支承力，可以采用在刮泥板下安装尼龙支承轮的措施，双边式刮泥机还可以采取在中心立柱与两侧悬架臂之间对称安装拉杆（可调节）的措施。为了不使主轴转矩过大，单边式中心驱动回转刮泥机的最大回转直径一般不超过30m，双边式中心驱动回转刮泥机的最大回转直径可以超过40m。周边驱动式回转刮泥机的桥架围绕中心轴转动，驱动装置安装在桥架的的两端这种刮泥机的刮板与桥架通过支架固定在一起，随桥架绕中心转动，完成刮泥任务，由于周边传动使刮泥机受力状况改善，其最大回转直径可达60m。周边驱动式回转刮泥机需要在池边的环形轨道上行驶，如果行走轮是钢轮，则需要设置环形钢轨；如果行走轮是胶轮，则需要一圈水平严整的环形池边。周边驱动式回转刮泥机的控制柜和驱动电机都安装在转动的桥架之上，与外界动力电缆与信号电缆的连接要靠集电环；集电环装在桥架的中心，动力电缆通过沉淀池下的预埋管从中心支座通向集电环箱，再由集电环箱引向控制柜。1.回转式刮泥机的构造和各部分的作用是怎样的？⑴桥架或桁架：是刮泥机的主体，其他部件都安装其上。一般采用碳钢管焊接而成，在沉淀池现场组装，进水前进行加强防腐。⑵刮泥板：作用是将污泥刮到中心集泥斗，常见的形式有斜板式和曲线式两种。斜板式由多个倾斜安装的刮泥板组成，当斜板绕中心转动时，使污泥随刮板的转动向中心流动。当污泥脱离一个刮板后，靠近中心的另一个刮板接着刮，污泥逐级流动，最终进入中心泥斗。大型沉淀池刮泥机一般都采用斜板式刮泥板。曲线式刮泥板只有一片，常用的有对数螺旋形和外摆线形。污泥在刮板转动的同时，延刮板连续向中心流动，最后进入中心泥斗。使用曲线式刮泥板的股泥机一般在30m以下。⑶浮渣排除装置：由随刮泥机运转的浮渣刮板、固定在出水堰旁边的浮渣斗和池外的浮渣井等组成。当浮渣随浮渣刮板转动时，浮渣刮板向浮渣施加一个向池边运动的分力，加上转动产生的离心力，使浮渣集中于沉淀池外圈的出水堰附近，经过浮渣斗时被浮渣刮板刮入斗内。浮渣斗装有和沉淀池水面相通的水管，水管上安装阀门，定时或连续放水冲洗，将斗内浮渣冲到浮渣井。⑷稳流筒：辐流式沉淀池采用中心进水方式，进水首先进入中心布水箱，再通过均匀分布在布水箱464 周边的布水口向周边流动。稳流筒是设置在刮泥机中心布水箱外面的一个圆筒状布水器，其作用就是对从布水口流出的污水再进行整流，避免沉淀池内水流受进水的扰动而影响沉淀效果，因此圆筒状布水器简称为“稳流筒”或“整流筒”。⑸搅拌器：位于漏斗形沉淀池底中心的集泥斗通过污泥管与污泥泵相连，为了排泥顺畅，必须要保持污泥具有良好的流动性。因此，通过设置在泥斗内的小刮泥板（即搅拌器）随刮泥机转动，搅动泥斗内的集泥，避免污泥板结。⑹出水堰清洗刷：三角形出水堰的堰口，常会被浮渣等杂物堵塞，长时间运行后，还会生长一些藻类构成的生物膜，影响出水的均匀性，因此刮泥机需要在堰板内外均安装随桁架转动的清洗刷，连续清洗出水堰。⑺控制系统：包括驱动电机的开关和保护系统等，还通过集电环和电缆与总控制室相连，实现远距离监控。有的控制系统中还安装了时间继电器，可以自动控制刮泥机的间歇运行。⑻与沉淀池回转式刮泥机相比，圆形浓缩池使用的回转式刮泥机在斜板式刮泥板的上方增加了一部分纵向的栅条，栅条的间距从100～300mm不等。栅条通过随刮泥机的缓慢转动产生搅拌作用，促进污泥与水的分离，加快污泥的沉降浓缩过程。1.回转式刮泥机的使用和维护有哪些注意事项？回转式刮泥机的运行管理简单，只要定时开机、关机并按规定加润滑油脂即可。⑴驱动减速机要加润滑油，行走轮轴承、中心轴承和中心大齿圈需要定期加润滑脂。一定要重视对中心轴承的的加油和保护，因为一旦这个大轴承因缺油而产生损坏，其修理或更换都十分困难。⑵如果行走轮为胶轮，加油时一定要避免将油洒落在胶轮上，因为油脂对胶轮的腐蚀作用非常大。⑶如果行走轮为钢轮，要密切注意钢轨的变形情况。由于环形钢轨的稳定性要比直轨差，有可能因热胀冷缩、震动等原因而脱离固有位置，由此引起钢轨与钢轮发生咬和不好，发生“啃轨”现象。⑷要保证集电环箱内保持干燥，实现电刷的良好接触，如果电刷磨损，或者弹簧失灵要及时更换，避免因电刷接触不良造成电源缺相或监控信号不通等现象的发生。尤其要注意的是避免发生监控电路与动力电源电路之间发生短路的现象，因为短路有可能将380V电压引入监控计算机，造成较大损失或安全事故。⑸464 对于中心驱动的刮泥机，剪断销的润滑脂必须及时补充，以保证其过载保护功能正常。因为驱动装置的扭矩非常大，刮泥阻力一旦超过允许值，而此时剪断销锈死，有可能使主轴变形。⑹一年将沉淀池放空一次，对刮泥机水下部分进行检查，对金属构件的腐蚀部分及时维修保养，对稳流筒出水口聚积的杂物进行清理。⑺刮泥板与桁架刚性连接时，如果池底出现板结或较大异物，会造成刮泥机阻力急剧增加而引起刮泥机的破坏，因此长时间停机后再开机时，要特别当心，必要时，可用高压水或压缩空气进行松动后再开机。⑻浓缩池的进泥往往是间断的，而浓缩池刮泥机却应持续不断地运转以保持污泥的流动性，有时由于种种原因浓缩池长时间不进泥，但池中只要有泥，浓缩刮泥机也不能停下来。如果因为维修、停电等原因造成较长时间的停机而池中有泥时，重新启动应特别注意板结在池底的污泥可能造成的巨大阻力。1.桁车式刮吸泥机的结构和特点有哪些？桁车式刮、吸泥机适用于平流式沉淀池，由桥架和使桥架往复行走的驱动系统及固定于桥架上的吸泥管组成。在沉淀池的一侧或两侧装有导泥槽，用以将吸出的活性污泥引到配泥井或回流污泥泵房及剩余污泥泵房。桁车式吸泥机往复行走，其来回两个行程均为工作行程，不存在桁车式刮泥机那样空车返回的现象，两个行程的速度相同。桁车式吸泥机的吸泥方式有虹吸式和泵吸式两种。吸泥机上安装可升降的浮渣刮板，升降方式有液压式、电磁式及钢丝绳牵引式三种。浮渣槽安装在进水端，吸泥机从进水端向出水端运行时，刮板脱离水面，在回程时刮板入水。每台吸泥机都有多根吸泥管，但吸泥管不可能将池底完全覆盖，相邻吸泥管之间必然会有一定空间和距离。为了使空间中的污泥向吸泥管口处集中，可以采取三种措施：①吸泥管口做成鸭嘴式扁形口，扩大吸泥宽度，沉淀池底水平形式；②沉淀池底作出一些纵向的V型槽，池底污泥在重力的作用下向V型槽底部集中，再将吸泥管的管口深入V型槽底部，并沿槽的方向行走；③在固定的吸泥管口安装分布成X状的四个小刮板，在吸泥机运行的两个方向都可以利用刮泥板将污泥拢到吸泥管口。2.桁车式刮吸泥机的使用和维护有哪些注意事项？⑴桁车式刮吸泥机的运行速度要综合考虑入流污水量、产泥量和沉淀池的深度等诸多因素，一般为0.3～1.5m/min，速度过快会扰动池内流态，影响污泥的沉降效果。在实际生产中要根据实际情况适当调整运行速度，保证刮泥或吸泥的效果。464 ⑵要注意检查浮渣的排除效果。浮渣一般只往一个方向刮除，刮板的升降必须有效，以免影响刮渣效果。⑶一年将沉淀池放空一次，对刮泥机水下部分进行检查，对金属构件的腐蚀部分及时维修保养，对吸泥管口或刮泥板等处聚积的杂物进行清理。⑷要定期检验虹吸式吸泥管的气密性，必要时予以更换。1.回转式吸泥机的结构和特点有哪些？按驱动方式划分，回转式吸泥机分为中心驱动式和周边驱动式两种。主要有以下几个部分组成。⑴桥架：分旋转桥架与固定式桥架两种，支承固定吸泥管、控制柜和安装泥槽、水泵或真空泵等操作维修时的走道。⑵端梁：又称鞍梁，用于周边驱动式吸泥机上支承桥架、安装驱动装置及主动和从动行走轮。⑶中心部分：包括中心集泥斗、稳流筒、中心轴承和集电环箱等。⑷工作部分：由固定于桥架或旋转支架上的若干根吸泥管，刮泥板及控制每根吸泥管出泥量大的锥阀等组成。⑸驱动、浮渣排除及电气控制装置：这些装置与回转式刮泥机的构成和作用基本相同。⑹出水堰清洗刷：因为终沉池出水中溶解氧含量较高，在出水堰上更容易滋生一些苔藓及藻类，形成的生物膜影响出水的均匀性，也有碍观瞻。除了在吸泥机桥架上安装清洗刷外，也有在二沉池内安装小气提泵、利用池内上清液清洗出水堰的形式。2.回转式刮、吸泥机环形轨道的使用和维护有哪些注意事项？沉淀池上的回转式刮、吸泥设备和回转式污泥浓缩机的运转经常利用钢轮在钢制环形轨道上行走。钢轮和环形钢轨具有承载力大、导向性能好、运行稳定、使用寿命长等优点。但要注意以下事项：⑴热胀冷缩的影响：北方地区冬夏的温差可达60oC以上，南方地区也有近40oC左右的温差，在调整钢轨时必须考虑桥架和钢轨热胀冷缩时产生的影响。在北方地区冬季调整轨道时，相邻两根钢轨之间要保留4～5mm的间隙，在南方地区冬季调整轨道时，相邻两根钢轨之间要保留3～4mm的间隙，而在夏季调整轨道时，相邻两根钢轨之间保留1mm的间隙即可。⑵464 轨道变形后的调整：环行轨道的生产方法多是采用轻型钢轨在压力机上成形。经过一段时间的使用后，由于振动、雨淋日晒及气温变化等原因，由于残存内应力的作用，轨道的弯曲度变小，原来的圆形轨道变成了多角形，由此产生钢轮凸缘与钢轨侧面的“啃轨”现象。轨道调整时要调整完一根钢轨并固定好后，再去松动另一根钢轨上的压板螺栓，切不可将整个环行轨道全部松开，否则桥架将无法在钢轨上运行，即无法用钢轮检验钢轨的位置是否正确。调整方法是先将压板螺栓及鱼尾板螺栓拧松，然后用弯轨器仔细地调整，并随时用样板检查。初步调整后先上紧两端的鱼尾板螺栓，再使桥架运转，仔细观察钢轨与钢轮的相对位置，如果有偏差须继续调整，直到完全恢复原有状态，再将其余螺栓全部上紧。⑶日常检查和维护：对正在使用的环形轨道，应当至少每月进行一次检查。要仔细观察钢轮与钢轨的相对位置，如果有偏移或啃轨，可用油漆做好记号，以备调整钢轨时重点调整。当钢轮在钢轨上滚动时，观察压板螺栓是否松动，钢轨或压板的垫铁是否牢固。螺栓松动的立即上紧，垫铁松动的垫实后在行紧螺栓。1.什么是滗水器？滗水器是一种收水装置，是一种能够在排水时随着水位升降而升降的浮动排水装置。滗水器的排水特点是随水位的变化而升降及时将上清液排出，同时不对池中其他水层产生扰动。为了防止浮渣随水一起排出，滗水器的收水口一般都淹没在水面下一定深度，而不象可调出水堰那样水流从堰顶溢流出去。滗水器是随着SBR系统而发展起来的。早期的SBR系统采用手动形式进行滗水，比如说在反应器不同高度上安装排水阀门或排水泵，根据反应的要求定时定量地排出处理后的污水。这种滗水方式仅适用于小型的污水处理场，其滗水效果较差，大型污水处理系统无法使用。大型污水处理场使用的滗水器形式很多，从传动形式上可分为机械式、自动式及两种方式的组合，滗水器一般由收水装置、连接装置和传动装置组成。收水装置包括挡板、进水口、浮子等，其主要作用是将处理好的上清液收集到滗水器中，再通过导管排放。滗水器在排水时需要不断转动，因此要求连接装置既能自由运转，又能密封良好。滗水器的传动装置是保证滗水器正常动作的关键，不论采用液压式传动还是机械传动，都需要与自控系统和污水处理系统进行有机的结合，通过可编程控制完成滗水动作。2.SBR系统的滗水器有几种类型？各自特点有哪些？SBR系统滗水器464 从运行方式上可分为虹吸式、浮筒式、套筒式、旋转式等，从堰口形式上可分为直堰式和弧堰式等。除虹吸式滗水器只有自动式一种传动方式外，其余三种运行方式的滗水器都有机械、自动或机械自动组合的传动方式。常用滗水器的工作原理和特点见表7—6。表7—6常用滗水器的工作原理和特点浮筒式旋转式套筒式虹吸式直堰式弧堰式工作原理通过浮筒上的出水口将水引出池外经过一个旋转臂上的出水堰将水引出池外由类似可伸缩天线的可升降堰槽引出管将水引出池外利用电磁阀排出U形管与虹吸口之间的空气，通过U形管将水引出池外通过堰板向下开启将水溢流至池外通过堰门旋转降低将水引出池外基本结构浮筒、出水堰口、柔性接头、弹簧塑胶软管及气动控制拍门组成回转接头、支架堰门、丝杆、方向导杆及减速机组成启闭机、丝杆、出水堰槽及伸缩导管组成管道、阀门组成控制形式可编程气动控制PLC控制电动螺杆钢丝绳卷扬或丝杆升降可编程电磁阀控制电动头螺杆电动头螺杆主要优点动作可靠、滗水深度大、自动化程度高运行可靠、负荷大、滗水深度较大滗水负荷量大、深度适中无运转部件、动作可靠、成本较低滗水负荷较大密封效果好，与其他装置结合可完成教深范围的滗水负荷/L.m-1.s-120～3010～121.5～2.0滗水范围/m1.2～2.51.0～2.30.6～1.00.4～0.60.4～0.90.3～0.5滗水保护高度0.3～1.00.8～1.10.3从应用效果看，单纯的机械式调节堰滗水器，由于动力消耗大，机械部分多，寿命较短，因此使用受到一定的限制。自动式滗水器由于堰的浮力很难在流量、水位不断变化的出水水流中达到动态平衡，而且反应灵敏度较低，不易控制，所以自动式滗水器只适用于一些小规模的SBR污水处理场。组合式滗水器集中了机械式滗水器准确、容易控制的优点和自动式滗水器节能的优点，因此大多数大型污水处理场多采用组合式滗水器。1.滗水器的使用和维护有哪些注意事项？⑴经常检查滗水器收水装置的充气和放气管路以及充放气电磁阀是否完好，发现有管路开裂、堵塞或电磁阀损坏等问题，应及时予以清理或更换。⑵464 定期检查旋转接头、伸缩套筒和变形波纹管的密封情况和运行状况，发现有断裂、不正常变形后不能恢复的问题时应及时更换，并根据产品的使用要求，在这些部件达到使用寿命时集中予以更新。⑶巡检时注意观察浮动收水装置的导杆、牵引丝杠或钢丝绳的形态和运动情况，发现有变形、卡阻等现象时，及时予以维修或更换。对长期不用的滗水器导杆，要加润滑脂保护或设法定期使其活动，防止因锈蚀而卡死。⑷滗水器堰口以下都要求有一段能变形的特殊管道，浮筒式采用胶管、波纹管等实现变形，套筒式靠粗细两段管道之间的伸缩滑动来适应堰口的升降，而旋转式则是靠回转密封接头来联结两段管道以保证堰口的运动。使用滗水器时必须通过控制出水口的移动速度等方法，设法使组合式滗水器在各个运动位置时的重力与水的浮力相平衡，这样既利用水的浮力，又能实现滗水器的随机控制。1.曝气设备的基本要求有哪些？常用曝气设备各自的特点是怎样的？为了实现曝气的作用和达到应有的目的，所有的曝气设备，必需满足以下要求：⑴产生并维持有效的水气接触，并且在生物氧化作用不断消耗氧气的情况下，保持水中一定的溶解氧浓度。⑵在曝气区产生足够的混合作用，使水能够循环流动。⑶维持曝气池混合液的足够动力，实现水中的活性污泥始终处于悬浮状态。表7—7列出了常用曝气设备的特点和适用范围。表7—7常用曝气设备的特点和适用范围设备特点适用范围鼓风机细气泡曝气器用多孔扩散板或扩散管产生气泡各种活性污泥法鼓风机中气泡曝气器用塑料或布等软带孔材料做成管状或包裹管道产生气泡各种活性污泥法鼓风机粗气泡曝气器用孔口、喷嘴等喷射器产生气泡各种活性污泥法淹没式叶轮曝气器由叶轮及压缩空气或自吸空气系统组成各种活性污泥法静态管式混合器管中设挡板使空气与水混合各种活性污泥法射流式溶气器带压力的混合液与压缩空气或常压空气在射流器内混合各种活性污泥法低速表面叶轮曝气器用大直径叶轮在混合液表面搅起水流后裹入空气或氧气各种活性污泥法高速浮式表面曝气器用小直径叶轮在混合液表面搅起水流后裹入空气各种活性污泥法转刷曝气器利用浆板在混合液表面在混合液表面氧化沟2.曝气设备的主要技术性能指标有哪些？曝气设备的主要技术性能指标有动力效率、氧的利用率、氧的转移效率等三个：⑴动力效率Ep：即每消耗1kWh电能转移到混合液中的氧量，单位是kgO2/(kWh)。⑵氧的利用率EA：通过鼓风曝气转移到混合液中的氧量，占总供氧量的百分比（%）。464 ⑶氧的转移效率EL：也称充氧能力，通过机械曝气装置，在单位时间内转移到混合液中的氧量，单位是kg/h。通常用动力效率和氧的利用率两项指标评判鼓风曝气设备的性能，而用动力效率和氧的转移效率两项指标评判机械曝气设备的性能。表7—8列出了几种鼓风曝气系统的空气扩散装置的动力效率Ep值和氧的利用率EA值。表7—8几种空气扩散装置的EA值和Ep值扩散装置类型氧的利用率EA/%动力效率Ep/kgO2∙(kWh)-1陶土扩散管、板（水深3.5m）10～121.6～2.6绿豆沙扩散管、板（水深3.5m）8.8～10.42.8～3.1穿孔管：5mm孔（水深3.5m）10mm孔（水深3.5m）6.2～7.96.7～7.92.3～3.02.3～2.7倒盆式扩散器（水深3.5m）（水深4.0m）（水深5.0m）6.9～7.58.5102.3～2.52.6--射流式扩散器24～302.6～3.01.罗茨鼓风机的优点和缺点有哪些？罗茨鼓风机是利用装在两根平行轴上的两片8字形转子相互啮合，以相反方向旋转，随着转子的旋转交替形成气穴，吸入一定容积的气体，气体在气缸内推移、压缩和升压后，从排气口排出，其工作原理见图7—2。图7—2罗茨鼓风机工作原理图理论上，罗茨鼓风机的压力-流量特性曲线是一条垂直线，但由于转子与转子、转子与气缸之间都有一定间隙，会不可避免地产生气体“回流”（或内部泄露），实际上的压力-流量特性曲线是倾斜的。与离心式鼓风机相比，进气温度的变化对罗茨鼓风机性能的影响可以忽略不计。当相对压力不大于48kPa时，罗茨鼓风机的效率高于相同规格的离心鼓风机。当风量小于14m3/min时，罗茨鼓风机所需功率是相同规格离心鼓风机的一半。罗茨鼓风机是低压容积式鼓风机，产生的压缩空气量是固定的，而排气压力由系统阻力决定，即根据需要确定，因此适用于鼓风压力经常变化的场合。罗茨鼓风机噪音较大，必须在进风和送风的管道上安装消声器，鼓风机房采取隔音措施，一般适用于中、小型污水处理站、场。2.离心鼓风机的优点和缺点有哪些？离心鼓风机的原理是将利用高速464 旋转的叶轮将气体加速，然后减速、改变流向，使动能转化为势能（压力）。单级离心鼓风机的压力增高主要发生在叶轮中，其次发生在扩压过程。多级离心鼓风机的利用回流器使气体进入下一个叶轮，产生更高的压力。离心鼓风机实际上是一种变流量恒压装置，当鼓风机以恒速运行时，在鼓风量固定的情况下，所需功率随进气温度的降低而升高。离心鼓风机特点是空气量容易控制，通过调节出气管上的阀门即可改变压缩空气量。如果把电机上的安培表改为流量刻度表，即把电流表上的电流刻度标上对应的风量值，可以更直观地予以调节。离心鼓风机噪音较小，效率较高，适用于大、中型污水处理厂。如果所配电机为变速电机，离心鼓风机就变为变速鼓风机，根据混合液溶解氧浓度，可以自动调整鼓风机开启台数和转数，以最大限度节约能耗。1.什么是微孔曝气？微孔曝气的特点和适用范围是什么？微孔曝气器也称多孔性空气扩散装置，采用多孔性材料如陶粒、粗瓷等掺以适量的酚醛树脂一类的粘合剂，在高温下烧结成为扩散板、扩散管及扩散罩等形式。为克服上述刚性微孔曝气器容易堵塞的缺点，现在已广泛应用膜片式微孔曝气器。微孔曝气是利用空气扩散装置在曝气池内产生微小气泡后，微小气泡与水的接触面积大，所产生的气泡的直径在2mm以下，氧利用率较高，一般可达10%以上，动力效率大于2kgO2/(kWh)。其缺点是气压损失较大、容易堵塞，进入的压缩空气必须预先经过过滤处理。微孔曝气器可用于活性污泥负荷率小于0.4kgBOD5/(kgMLSS∙d)的系统，在要求空气扰动较小的接触氧化等处理工艺中也多使用微孔曝气器（可防止生物膜被大气泡洗脱）。2.常用微孔曝气器的形式有哪些？根据扩散孔尺寸能否改变分为固定孔径微孔曝气器和可变孔径微孔曝气器两大类。常用固定孔径微孔曝气器有平板式（见图7--3）、钟罩式（见图7--4）和管式等三种，由陶瓷、刚玉等刚性材料制造而成。其平均孔径为100～200μm，氧利用率为20%～25%，充氧动力效率为4～6kg/(kWh)，通气阻力为150～400mm水柱（1.47～3.92kPa），曝气量为0.8～3m3/(h∙个)，服务面积为0.3～0.75m2/个。常用可变孔径微孔曝气器多采用膜片式（见图7--5），膜片材质为合成橡胶。其孔径为100～200μm，氧利用率为27%～38%，充氧动力效率为3～4kg/(kWh)，通气阻力为150～600mm水柱（1.42～5.85kPa），曝气量为3.4～34m3/(h∙个)，服务面积为1～3m2/个。464 可变孔径微孔曝气器膜片被固定在一般由ABS材料制成的底座上，膜片上有用激光打出同心圆布置的圆形孔眼。曝气时空气通过底座上的通气孔进入膜片与底座之间，在压缩空气的作用下，膜片微微鼓起，孔眼张开，达到布气扩散的目的。停止供气后压力消失，膜片本身的弹性作用使孔眼自动闭合，由于水压的作用，膜片又会压实于底座之上。这样一来，曝气池中的混合液不可能倒流，也就不会堵塞膜片的孔眼。同时，当孔眼受压开启时，压缩空气中即使含有少量尘埃，也可以通过孔眼而不会造成堵塞，因此可以不用设置除尘设备。图7—3平板式微孔曝气器图7—4钟罩式微孔曝气器图7—5膜片式微孔曝气器微孔曝气器可分为固定式安装及可提升式安装两种形式。微孔曝气器容易堵塞，固定式安装的缺点是清理维修时需要放空曝气池，难以操作。可提升式安装可在正常运转过程中，随时或定期将微孔曝气器从混合液中提出来进行清理或更换，从而能长期保持较高的充氧效率。1.微孔曝气器的注意事项有哪些？微孔曝气器的种类很多，各有各自的参数，服务面积、充氧能力、动力效率、曝气量、阻力（水头损失）、氧利用率都有一定区别，使用过程中必须按照产品的使用说明提出的要求进行控制。另外还要注意以下事项：⑴风机进风口必须有空气过滤装置，最好使用静电除尘等方式将空气中的悬浮颗粒含量降到最低。⑵要防止油雾进入供气系统，避免使用有油雾的气源，风机最好使用离心式风机。⑶输气管采用钢管时，内壁要进行严格的防腐处理，曝气池内的配气管及管件应采用ABS或UPVC等高强度塑料管，钢管与塑料管的连接处要设置伸缩节。⑷微孔曝气器一般在池底均布，与池壁的距离要大于200mm，配气管间距300～750mm，使用微孔曝气器的曝气池长宽比为(8～16):1。⑸全池微孔曝气器表面高差不超过±5mm，安装完毕后灌入清水进行校验。运行中停气时间不宜超过4h，否则应放空池内污水，充入1m深的清水或二沉池出水，并以小风量持续曝气。2.可变孔曝气软管的特点有哪些？可变孔曝气软管表面都开有能曝气的气孔，气孔呈狭长的细缝型，气缝的宽度在0～200μm464 之间变化，是一种微孔曝气器。可变孔曝气软管的气泡上升速度慢，布气均匀，氧的利用率高，一般可达到20%～25%，而价格比其他微孔曝气器低。所需供的压缩空气不需要过滤过程，使用过程中可以随时停止曝气，不会堵塞。软管在曝气时膨胀开，而在停止曝气时会被水压扁。可变孔曝气软管可以卷曲包装，运输方便，安装时池底不需附加其他复杂设备，而只需要固定件卡住即可。1.穿孔曝气管的特点有哪些？穿孔曝气管是一种应用较为广泛的中气泡曝空气扩散装置，由管径介于25～50mm之间的钢管或塑料管制成，在管壁两侧向下相隔45o角，留有两排直径3～5mm的孔眼或缝隙，间距50～100mm，压缩空气由孔眼溢出，孔口速度为5～10m/s。这种扩散装置的优点是构造简单，不易堵塞，运行阻力小；缺点是氧的利用率较低，只有4%～6%左右，动力效率也低，只有1kg/(kWh)左右。在活性污泥曝气系统中采用较少，而在接触氧化工艺中应用较多。穿孔管制成管栅，安装在800～900mm处可用于浅层曝气，此时动力效率可以达到2kgO2/(kWh)以上，但氧利用率较低，只有2.5%左右。2.常用水力剪切型曝气器的形式有哪些？利用装置本身的构造产生水力剪切作用，将大气泡切割成小气泡，增加气液接触面积，达到提高充氧效率的目的。常用水力剪切型曝气器有固定螺旋空气曝气器、倒伞型曝气器、射流式曝气器、散流曝气器、“金山”型曝气器等。⑴固定螺旋空气曝气器由圆柱形外壳和固定在壳体内部的螺旋叶片组成，每个螺旋叶片的旋转角为180o，两个相邻叶片的旋转方向相反。空气由布气管从底部的进入后向上流动，由于壳体内外混合液的密度差产生提升作用，使混合液在壳体内外不断循环流动，同时空气泡在上升过程中被螺旋叶片反复切割形成小气泡。固定螺旋空气曝气器又有固定单螺旋、固定双螺旋、固定三螺旋等三种类型，表7—9列出了各自的规格和性能。表7—9固定螺旋空气曝气器的规格和性能名称固定单螺旋固定双螺旋固定三螺旋规格DN200×H1500DN200×H1500DN185×H1740材质硬聚氯乙烯硬聚氯乙烯、玻璃钢玻璃钢服务面积/m23～94～83～8氧利用率/%7.4～11.19.5～11.08.7动力效率/kgO2∙(kWh)-12.24～2.481.5～2.52.2～2.6⑵倒伞型曝气器由伞464 形塑料壳体、橡胶板、塑料螺杆及压盖等组成。空气通过布气管从上部进入后，由伞形壳体和橡胶板间的缝隙向周边喷出，在水力剪切的作用下，压缩空气被切割成小气泡。停止鼓风后，借助橡胶板的回弹力，缝隙自行封闭，防止混合液倒灌。倒伞型曝气器的技术参数如下：供气量为114～281m3/h，服务面积12m2，动力效率1.78～2.88kgO2/(kWh)，氧的利用率6.5～8.5%，氧的转移系数为4.7～15.7。⑶射流式曝气器是利用水泵将泥水混合液加压后，通过水射器吸入大量空气，泥水和空气在水射器喉管处因流速高而剧烈混合，吸入的气泡粉碎成雾状，继而在水射器扩散管内由于动能转化为势能而有利于空气中的氧向混合液的转移速度和转移量，因此强化了氧的转移过程，使氧的转移率高达20%以上（纯氧曝气系统有时利用射流式曝气器就是其高转移率）。射流式曝气器的缺点是动力效率不高。⑷散流曝气器用塑料或玻璃钢压制成型，具有良好的耐腐蚀性，适用于工业废水的处理。由锯齿形曝气头和带有锯齿的散流罩、导流隔板、进气管等四部分组成，整个曝气器呈倒伞形。散流曝气器通过水流的混掺作用、气泡的切割作用和散流罩的扩散作用共同完成充氧过程。这种曝气器布气范围大，池内布气均匀，耐腐蚀、不堵塞、安装方便，而且动力效率和氧的利用率也较高。一般每个散流曝气器的供气量为25～35m3/h，安装间距为1～1.6m，服务面积为1～3m2，氧的利用率为8.5%左右。⑸“金山”型曝气器由高压聚乙烯注塑成形，外形呈倒莲花状。压缩空气由上部进入，由于被内壁肋剪切，形成小气泡。供气压力一般为0.05MPa，氧的利用率为8%左右，每个“金山”型曝气器服务面积为1m2，充氧能力为0.4kgO2/(kWh)。1.表面曝气机如何实现充氧？表面曝气机向混合液中供氧的途径有三个：①通过叶轮的搅拌、提升或推流作用，使曝气池内混合液不断循环流动，与气相的接触面不断更新吸入气相中的氧；②通过叶轮旋转在叶轮中心及背水侧形成负压，不断将气相中的氧吸入混合液中；③叶轮旋转使叶轮外缘形成水跃，大量水滴甩向气相吸氧后再回到混合液中。在叶轮的速度和浸没深度适当时，叶轮的充氧能力可以最大。叶轮速度过大，污泥会被打碎，影响处理效果；速度过小，影响充氧效果。浸没深度适当，可保证池内液体上下翻动，气水充分接触混合，池内上下溶解氧一致。当浸没太浅时，水的提升量减少，池底溶解氧不足，充氧能力下降。当浸没过深时，叶轮单纯搅拌，没有水跃，空气吸入量少，得不到有效充氧。2.什么是立式表面曝气机？464 立式表面曝气机又称竖轴式叶轮曝气机，表面曝气机主要是指立式机械曝气器。表面曝气机转速较低，一般为20～100r/min，最大线速度为4.5～6.0m/s，动力效率为1.5～3kgO2/(kWh)。为节约电能，所配电机为双速或三速电机，双速电机的低速一般为高速的50%。表面曝气机叶轮浸没深度一般为10～100mm，浸没深度大时提升水量大，但能耗也会增加，可用叶轮或出水堰板升降机构调节浸没深度。当曝气池深度超过4.5m时，可设提升筒增加提升量，在叶轮下安装轴流式辅助叶轮也可加大提升量。表曝机的叶轮性能与曝气池的池型结构有着密切关系，在圆形池充氧和轴功率的池型系数为1的情况下，正方形曝气池的充氧和轴功率池型系数分别为0.64和0.81，长方形曝气池的充氧和轴功率池型系数分别只有0.9和1.34，而合建式圆形曝气池的充氧和轴功率池形系数为0.85～0.98和0.85～0.87。当表曝机的线速度为4～5m/s之间时，曝气池直径与叶轮直径之比宜为4.5～7.5，而曝气池水深与叶轮直径之比宜为2.5～4.5。但采用倒伞型叶轮和平板型叶轮时，曝气池直径与叶轮直径之比可为3～5。在圆形曝气池中使用立式表面曝气机时，应在水面处设置挡流板。挡流板一般为4块，宽度为曝气池直径的1/15～1/20，高度为池内水深度的1/4～1/5。而在正方形和长方形曝气池中可以不设挡板。1.立式表面机械曝气机的类型和各自特点有哪些？根据曝气机叶轮的构造和型式的不同，常用表面曝气机的类型可分为泵型、K型、倒伞型、平板型等四种。⑴泵型叶轮泵型叶轮的外形与离心泵的叶轮相似。其外缘最佳线速度应在4.5～5.0m/s之间，如果线速度小于4m/s，可能导致曝气池内污泥沉积，线速度过高会降低动力效率。叶轮的浸没深度应在40mm左右，过深会降低充氧能力，过浅会使运行不稳定。⑵K型K型叶轮由后轮盘、叶片、盖板及法兰组成，后轮盘呈呈双曲线形型。与若干双曲线型叶片相交成水流孔道，孔道从始端到末端旋转90o，后轮盘端部边缘与盖板相接，盖板大于后轮盘和叶片，其外伸部分和各叶片上部形成压水罩。K型叶轮直径与曝气池直径或边长之比大致为1:(6～10)，其最佳线速度应在3.5～5.0m/s之间，叶轮的浸没深度为0～10mm。⑶平板型平板型叶轮的构造简单，制造方便，不易堵塞，其叶片与平板的角度一般在0o～25o464 之间，最佳角度为12o。线速度一般为4.05～4.85m/s，直径在1000mm以下的平板叶轮，浸没深度在10～100mm之间，直径在1000mm以上的平板叶轮，浸没深度常用80mm，而且大多设有浸没深度调节装置。⑷倒伞型倒伞型叶轮结构的复杂程度介于泵型和平板型之间，与平板型相比其动力效率较高，一般都在2kgO2/(kWh)以上，最高可达2.5kgO2/(kWh)，但充氧能力则较低。倒伞型叶轮直径一般比泵型叶轮大，因而转速较低，通常为30～60r/min。1.立式表面曝气机的操作管理注意事项有哪些？立式表面曝气机的安装方式多为固定式，也有使用浮筒式安装的。固定安装的立式表面曝气机的驱动部分一般都安装在一个面积很大的平台上，而平台设置在曝气池或氧化沟的中心位置，叶轮在平台下面的水中运转，平台可以起到防止水沫飞溅、保护驱动装置安全的作用。由于风的作用，表面曝气机叶轮搅起的水沫仍有可能落到平台和电机、减速机上，平时要注意及时对这些污垢进行擦拭和清理，以保证驱动装置的正常运转。北方冬季在平台上还会因为飞沫而结冰，因此巡检时必须十分当心，防止滑倒摔伤人。为使表面曝气机总能在较高的充氧动力效率下工作，应当根据进水量的变化及时通过调节升降机构及出水堰门的高低位置来调节叶轮的淹没深度，并通过观察电机的电流变化和水跃的大小形状来积累调节经验。减速机的润滑油必须及时补充，并根据季节的变化及时更换，避免驱动装置出现故障。同时要根据电机电流变化等征兆能发现叶轮是否堵塞或缠绕，否则要定期检查叶轮（尤其是泵型叶轮），观察是否有杂物堵塞或缠绕，如果有就要及时清理以提高充氧的动力效率。2.什么是卧式机械曝气机？卧式机械曝气机又称卧轴式或水平轴式表面曝气机，主要有转刷曝气机和转盘式曝气机两种形式，是氧化沟专门使用的曝气充氧设备。卧式机械曝气机由水平转轴和固定在轴上的叶片及其驱动装置组成，转轴带动叶片转动，搅动水面溅起水花，空气中的氧通过气液接触界面转移到水中。为充分发挥卧式机械曝气机的充氧能力和最大限度地节约电耗，许多卧式机械曝气机的驱动装置都配备双速电机，可以根据具体情况实现高、低速运转。具有负荷调节方便、维护管理容易、动力效率高等优点。464 卧式机械曝气机分为转盘式曝气机和转刷曝气机两种。转盘式曝气机主要用于奥贝尔氧化沟，而转刷曝气机主要用于传统浅型氧化沟中。1.什么是转盘曝气机？转盘式曝气机简称曝气转盘或曝气碟，其盘片一般由抗腐蚀的玻璃钢或高强度的工程塑料制成，盘片面上有大量规则排列的三角形突出物和不穿透小孔（曝气孔），用以增加和提高推进混合的效果和充氧效率。因此，尽管盘片很薄，但混合和充氧能力很好。具体构造见图7--6。图7—6曝气转盘盘片示意图曝气转盘中心轴一般为碳钢实心轴体，为了使盘片便于从轴上卸下或重新组装，盘片由两个半圆端面组成，以把法兰和轴连接。曝气转盘的优点是可以借助于增加或减少配置在各曝气槽中的曝气盘片的数目，改变输入每个槽的供氧量。曝气转盘的转速一般为43～55r/min，浸没深度为0.23～0.53m。例如直径为1.38m、厚度为12.5mm、曝气气孔直径为12.5mm的曝气转盘，在转速为46r/min时，充氧动力效率可达2.6kgO2/(kWh)。2.转刷曝气机的类型有哪些？转刷曝气机一般简称曝气转刷，主要有可森尔转刷（Kessnerbrush）、笼式转刷和Manmmoth转刷三种，其他产品都是这三种的派生型式。常见转刷曝气机的主轴一般使用热轧无缝钢管或不锈钢管制成，叶片由普通钢板、不锈钢或玻璃钢等材料制成，叶片形状有矩形、三角形、T型、W型、齿形和穿孔叶片等多种样式。其结构示意图见图7—7。图7—7几种转刷曝气机构造示意图⑴可森尔转刷：水平轴上装有许多呈放射状的长条叶片，转刷直径一般为400～800mm，浸没深度一般小于0.1m，转速为50～70r/min，动力效率为2kgO2/(kWh)，一般适用于水深在1.5m以下的氧化沟。⑵笼式转刷：沿中心轴周围装有径向分布的T型钢或角钢，直径一般小于1.0m，浸没深度约为0.15m，转速为50～70r/min，动力效率可达2.5kgO2/(kWh)，一般适用于水深在1.5m以下的氧化沟。⑶Manmmoth464 转刷：叶片通过圆箍固定在水平轴上，并沿圆箍均布成一组，每组叶片之间有间隔，使叶片沿轴呈螺旋状分布，增加了转刷单位长度的推动力和充氧能力。直径主要有0.7m和1.0m两种，浸没深度约为0.3m，转速为70～80r/min，动力效率可达2.5kgO2/(kWh)。目前最大有效长度和充氧能力分别可达9m和8.0kgO2/(m∙h)，可适用于水深在3.0m～3.5m的氧化沟。1.转刷曝气机的结构和工作原理是怎样的？转刷曝气机由转刷、驱动装置、混凝土桥和控制装置四部分组成。⑴转刷由一根直径约300～400mm的空心轴和安装在轴上的许多刷片构成。转刷的长度由氧化沟的宽度决定，但为避免长度过大及在转动中水的反作用力而产生严重的挠曲，一般长度为3～8m，如果氧化沟宽度超过8m，可以在氧化沟中心设支墩，将驱动装置安装在支墩上，即将一个转刷平均分成了左右两段。为防止生锈，空心轴表面一般都涂以环氧沥青等防腐涂料或包裹一层氯丁橡胶，刷片使用不锈钢或塑料制成。为了使转刷更有效地发挥作用，通常在其水面以下设置导流板，使水流尽可能向下。⑵驱动电机的功率由转刷的大小决定，一般直径1m的转刷每米长度需要功率5kW左右。电机多采用立式安装，以利于防雨和防止转刷激起的水沫的影响。转刷曝气机两端的轴承座都安装了螺旋调节装置，使转刷的高低可以自由调节。转刷曝气机尾端基座可以轴向浮动，用以抵消转刷因气温变化在长度方向引起的热胀冷缩，尾端轴承多使用可调心的滚动轴承，用以抵消空心轴挠曲所造成的影响。⑶转刷曝气机在运转中要激起大量的泡沫，为防止这些泡沫对电气设备的不良影响和避免泡沫随风四处飞扬影响卫生，一般都在转刷之上设置一个混凝土桥阻挡泡沫和水的飞溅。⑷转刷曝气机的电气控制比较简单，主要由继电器、时间继电器、交流接触器及开关等保护装置组成，也有的带有用以改变转刷曝气机转速的调速装置。2.转刷曝气机的使用和维护有哪些注意事项？转刷曝气机的操作很简单，试运行后只要转向正确、各部位没有异常声响就可以连续运转。转刷的浸水深度可根据工艺要求进行适量的调节，可以通过调节转刷的高低或通过调节进水阀门开度和出水可调堰的方法改变氧化沟内的水深来实现。但调节的范围一定要按照产品说明进行，如果调整后的浸水深度过大，可能会使驱动装置超负荷，使电机发热、保护系统动作，导致转刷曝气机停运并报警。一般直径为1m的转刷浸水深度最大不能超过300mm。464 由于转刷曝气机一般连续运转，必须保持其变速箱及轴承的良好润滑。转刷曝气机两端的轴承每2～4周加注一次润滑脂，变速箱每半年打开检查一次，重点检查齿轮的表面有无点蚀的痕迹和咬合现象，并将旧的润滑油放出、对齿轮清洗后再加入适应季节的新润滑油。转刷曝气机的刷片在工作一段时间后可能出现松动、位移和缺损，应当及时紧固和更换。长期停用的转刷曝气机，特别是使用尼龙、塑料及玻璃纤维增强塑料等材料刷片的转刷曝气机，要用蓬布遮盖起来，以免阳光照射使刷片老化。同时为避免长期闲置的转刷因自重而引起的挠曲固定化，至少每月将转刷转动一个角度放置。1.水下叶轮曝气器的形式和特点有哪些？水下叶轮曝气器曝气时不会出现溅水问题，尤其适用于北方寒冷地区，避免了因溅水而引起的结冰现象；而且对水流的扰动较轻，减轻了鼓风曝气常出现的泡沫影响。常用的水下叶轮曝气器有两种型式。一种是压缩空气由水下通过环形穿孔管或喷嘴送入叶轮内，水下叶轮由电机驱动将气泡打碎。这种叶轮的转速一般为37～100r/min，叶片为一层或多层，辐流式或轴流式均可，轴流式可以提水，也可以压水，包括风机在内的动力效率为1.1～2.0kgO2/(kWh)。此法的优点是可以根据具体情况调节供风量，缺点是既需要鼓风设备，又需要搅拌设备，投资和运行能耗均较高，动力效率低。另一种是通过水下叶轮的高速转动产生负压，空气通过中空传动轴被吸入叶轮内，水下叶轮在电机驱动下将气泡打碎。通过控制电机高速或低速运转，可以实现曝气和搅拌两种功能。此法的优点是设备少，操作管理简单，能耗较低，缺点是进气量难以准确调整。在硝化和脱硝过程中，水下叶轮曝气器既可用作曝气器，也可用作搅拌器。当需要在脱硝区创造缺氧条件时，停止进风或使电机低速运行，即可只实现搅拌作用，进行生物脱硝。2.水下泵叶轮曝气（搅拌）机的特点有哪些？水下泵叶轮曝气（搅拌）机应用轴流泵技术，采用独特的复叶轮结构，充氧效率可达1.6～2.64kgO2/(kWh)。采用上进水下排水的大循环方案，能适用于3～6m的水深，通过配备不同的电机和叶轮，单机服务面积最大可达500m2。运行时，随主轴旋转的复叶轮在叶轮前后形成一个负压区，从而将空气吸入淹没在水下的紊流室内，吸入的空气被高速旋转的水流剪切、粉碎、乳化后，促使氧分子迅速、充分地从气相转移到液相中，实现气水的混合和溶解。464 气水混合液再通过六个均匀分布的导向分配器向池底呈360o喷射扩散，并带动污泥一起缓慢翻动上升，微小气泡中的氧气在上升过程中（停留时间20s以上）继续向液相转移，实现二次溶氧，提高了充氧效果。同时水与气体在整个曝气池中形成上下翻动的大循环，促使池底污泥经常处于翻动和悬浮状态，增加物相接触的面积，消灭了曝气池中的曝气死角。水下泵叶轮曝气（搅拌）机采用浮筒式安装，即将电机和曝气叶轮等整机装在浮筒上，可以像船一样在水面上固定，在曝气池尺寸较大的情况下使用在池底抛锚固定，一般情况下通过池壁上的缆绳或悬臂固定。不需要建造厂房和固定安装平台，减少了投资，安装维修方便，而且不受池型大小限制，可根据需氧量的多少实行一池一机或一池多机。。如果配套电机选用潜水电机，就变成了潜水型的水下泵叶轮曝气（搅拌）机，这种潜水机型没有噪声，同时电机与曝气机同轴，减少了不必要的机械损耗，提高了机组效率。如果将配套电机选用双速电机，使叶轮转速不同，水下泵叶轮曝气（搅拌）机可以在高速进行曝气充氧，而在低速时只进行环流搅拌。通过控制系统设置可实现转速和工作时间的转换，即实现深水曝气和环流搅拌两种独立工作状态的自动转换，特别适用于A/O、MSBR等除磷脱氮深度处理工艺。1.水下推进器的特点有哪些？水下推进器主要用在厌氧池中，对池内半液态的污泥进行搅拌混合，保持污泥不沉淀，也可用在氧化沟等形式的曝气池中，解决普通曝气器充氧与推流作用的矛盾，还可用在均质池中，促进出水水质的均匀和防止有机杂质在均质中的沉淀。水下推进器由电机、减速箱、轮毂、叶片组成，叶轮直径为1100～2500mm，转速为38～47r/min。水下推进器利用一根不锈钢方管作为导向杆，导向杆对水下推进器进行定位和提供支撑，一般通过安装在操作平台上的手动绞盘提升到水面以上的检修平台进行检修。为了对水下推进器进行有效监控，一般在定子内安装温度传感器，温度大于125oC时电机可以自动断电停止运转；在减速箱前的油箱内配有湿度传感器，油室内水分达到10%时，可以发出警报并自动断电。水下推进器电机的绝缘等级为F级，依靠四周的污水或污泥进行冷却，电缆与接线盒入口密封使用专用橡胶结构密封，其他密封处使用O形圈加不干性密封胶进行密封。减速箱与电机连在一起，采用两级齿轮减速机构，结构紧凑，第一级的小齿轮在电机输出轴上直接加工而成。减速箱前部设置密封油室，输出轴贯穿油室，为防止污水进入油室，输出轴出油室的部位使用机械密封。464 水下推进器的轮毂直接套在减速箱的输出轴上，使用平键实现动力传递。为防止轮毂的轴向窜动，在输出轴顶端用螺栓压紧盖板阻止轮毂外窜，向内轴向窜动由输出轴上的轴肩来完成。水下推进器有两只向后弯的叶片，其骨架为钢质，外表覆盖既耐腐蚀、又具有很好强度和刚度的工程塑料，叶片后弯可以起到防缠绕和减小反作用力的双重作用。1.水下推进器的使用和维护有哪些注意事项？⑴水下推进器安装前，要检查接线是否正确，防止叶片反转，还要认真检查减速箱和油室内的油质和油位是否正确，同时要保证各紧固件正确紧固，尤其要注意电机接线盒上的入口处密封是否完好。无水试运转的时间不能超过3min。⑵水下推进器的安装深度必须保证叶片的最高点到水面的距离大于0.8m。⑶及时清理干净积存在提升钢丝绳上的垃圾，每个月都要对吊环、吊环扣及钢丝绳上的磨损情况进行检查，并根据磨损程度随时更换。⑷水下推进器初次运行或长时间停运后再次使用时，应先用手转动叶片，确认叶片能灵活运转后方可下水安装使用，否则应进行检修。⑸如果电机的保护装置已经启动跳闸，应当立即检修，不能强制再启，以免烧坏电机。⑹每年应对水下推进器进行一次检修，及时更换润滑油和不合格的零部件及易损件，检修内容包括密封及油的状况和质量，电气绝缘、磨损件、紧固件、电缆及其接线盒入口、提升机构等。⑺每三年进行一次解体大修，除了一般的检修内容外，还包括更换轴承、轴承密封、O形圈、电缆及其接线盒入口密封，必要时还要更换叶轮和提升机构等。2.污泥回流常用的提升设备有哪些？污泥回流常用的提升设备有螺旋泵、气提泵、污泥泵和潜污泵等，PW型、PWL型离心污水泵也可用于回流污泥的提升和输送，其中污泥泵为混流泵或轴流泵，运行效率较高，可用于大规模污水处理厂。在选择回流污泥泵时，首先考虑的因素是不破坏活性污泥的絮凝体，使污泥尽可能保持其固有的絮凝性，保证曝气池生物化学处理过程运行的稳定可靠。为保证污泥回流量可以随意调整，污泥回流泵必须具有调节流量功能，而且要有适当数量的备用泵。在需要将污泥进行远距离输送时，还可以使用隔膜泵、柱塞泵、螺杆泵等高扬程的容积泵。3.螺旋泵的工作原理是什么？464 螺旋泵提水的原理不同于叶片泵也不同于容积泵，是一种特殊形式的提升设备，其工作原理如图7—8所示。螺旋倾斜放置在泵槽中，螺旋的下部浸入水下，由于螺旋轴对水面的倾角小于螺旋叶片的倾角，当螺旋泵低速旋转时，水就从叶片的P点进入，然后在重力的作用下，随着叶片下降到Q点，由于转动产生的惯性力将Q点的水又提升到R点，而后在重力的作用下，水又下降到高一级叶片的底部。如此不断循环，水延螺旋轴一级一级地往上提升，最后升高到螺旋泵槽的最高点而出流。图7—8螺旋泵的工作原理示意图1.螺旋泵有哪几部分构成？各部分的作用分别是什么？螺旋泵主要有螺旋部分、下部轴承、上部轴承、驱动装置和泵槽等五个部分及附属设备组成。⑴螺旋部分是螺旋泵的主体，一般是在中心钢管外焊接钢叶片组成，通常钢管的直径是螺旋外径的1/2左右，叶片的厚度为5～10mm，为了防腐，叶片可使用不锈钢材质，叶片采用三头螺旋或双头螺旋，一般以30～120r/min的速度旋转，与泵槽形成一个不断上升的封水区达到使污泥或污水提升的目的。⑵下部轴承浸没于污水中，因此也称为水中轴承，承担着1/2径向荷载。轴承座是一个密封的壳体，内装一个径向滚珠轴承。壳体内充满润滑脂，上部有密封垫和填料函以防止污水及泥砂的渗入，也有使用机械密封保护轴承的。为防止因螺旋长度方向热胀冷缩所造成的影响，轴承支架是浮动式的。⑶上部轴承完全工作在水面之上，由壳体、径向滚珠轴承和止推轴承组成。同水下轴承一样，径向轴承也承担着1/2的径向荷载，而止推轴承则要承担全部的轴向荷载。上部轴承不与污水或污泥接触，工作条件稍好一些，可以直接通过油杯向壳体内加注油脂。⑷驱动装置由电动机、减速机组成，电动机可以高、低两种速度运转，为了防止雨雪的影响，驱动部分一般安装在机房内，也可以使用防护等级较高的电动机室外安装。驱动装置与螺旋的连接方式，小型泵使用皮带连接，大中型泵使用弹性联轴器。皮带连接可以在出现卡死现象时通过皮带打滑保护设备，更换皮带可以改变其转速，缺点是能传递的功率有限。⑸大型464 螺旋泵的泵槽多用混凝土制造，内衬玻璃钢防腐层以防水泥崩落造成卡死甚至损坏螺旋的情况，小型螺旋泵的泵槽多用钢板或不锈钢板卷焊而成。螺旋泵叶片与泵槽之间的间隙应在5～8mm，间歇过大则漏水增多、影响螺旋泵的效率，间歇过小则有可能因中心轴挠曲或偏移而发生叶片与泵槽的磨擦。⑹为防止粗大悬浮物颗粒对螺旋泵的运转带来障碍。除了在泵井进水口前设置控制进水的闸门外，还要在闸门后设置一道粗格栅。1.螺旋泵特点有哪些？⑴螺旋泵的标准安装倾角为30o，倾角小时，同样的扬程下泵轴会变长，增加制造难度和占地面积；而倾角太大时，螺旋叶片每一个节距的封水区会减小，同样的扬程下流量会下降。⑵螺旋泵的流量Q与螺旋叶片的外径D、螺距S、泵轴直径d、转速n和叶片的扬水断面率α有关，计算公式为：Q=π/4∙(D2-d2)∙α∙S∙n（m3/min）。计算实际扬水量还应减去泄漏量和飞溅量，但在螺旋泵正常运转时，这两个因素对理论扬水量的影响在0.5%以下。⑶螺旋泵的扬水效率高于一般的离心泵和容积泵，最高可达75%，一般也在70%左右。扬水量有变化时不降低效率，因此可减少开、停的次数，运转方便，即使空转也不会烧坏电机。⑷螺旋泵构造简单，不需要真空泵、润滑冷却水泵等辅助机械，螺旋叶片敞开安装，维修保养都很方便。小于螺距的杂质都可以通过，不会被污泥堵塞。螺旋泵转速低，不会出现高速泵的气蚀现象，而且磨损小，即使有磨损，修复时也很容易，因此使用寿命长、可靠性大。提升输送污泥时不会破坏活性污泥絮体的完整性，有利于回流污泥进入曝气池后活性的发挥。⑸螺旋泵的缺点是体积较大、扬程低，不适用于高扬程泵站和水位变化较大的场合，出水侧不能配压力管道，只能是明渠或重力流管道。必须倾斜安装，泵体体积也，因而占地面积大，而且槽体敞开、容易挥发臭气。2.螺旋泵的使用和维护有哪些注意事项？⑴应尽量使螺旋泵的吸水位在设计规定的标准点或标准点以上工作，此时螺旋泵的扬水量为设计流量，如果低于标准点，那怕只低几个cm，螺旋泵的扬水量也会下降很多。⑵当螺旋泵长期停用时，如果长期不动，很长的螺旋泵螺旋部分向下的挠曲会永久化，因而影响到螺旋与泵槽之间的间隙及螺旋部分的动平衡，所以，每隔一段时间就应将螺旋转动一定角度以抵消向一个方向挠曲所造成的不良影响。⑶464 螺旋泵的螺旋部分大都在室外工作，在北方冬季启动螺旋泵之前必须检查吸水池内是否结冰、螺旋部分是否与泵槽冻结在一起，启动前要清除积冰，以免损坏驱动装置或螺旋泵叶片。⑷确保螺旋泵叶片与泵槽的间隙准确均匀是保证螺旋泵高效运行的关键，应经常测量运行中的螺旋泵与泵槽的间隙是否在5～8mm之间，并调整到均匀准确的程度。巡检时注意螺旋泵声音的异常变化，例如螺旋叶片与泵槽相磨擦时会发出钢板在地面刮行的声响，此时应立即停泵检查故障，调整间隙。上部轴承发生故障时也会发出异常的声响且轴承外壳体发热，巡检时也要注意。⑸由于螺旋泵一般都是30o倾斜安装，驱动电动机及减速机也必须倾斜安装，这样一来会影响减速机的润滑效果。因此，为减速机加油时应使油位比正常油位高一些，排油时如果最低位没有放油口，应设法将残油抽出。⑹要定期为上、下轴承加注润滑油，为下部轴承加油时要观察是否漏油，如果发现有泄漏，要放空吸水池紧固盘根或更换失效的密封垫。在未发现问题的情况下，也要定期排空吸水池空车运转，以检查水下轴承是否正常。1.气提泵的工作原理是什么？特点有哪些？气提泵的原理是利用升液管内外液体的密度差，使液体得到提升的方法。气提泵没有转动部件，结构简单、工作可靠，在现场可以根据需要使用管材就地装配。气提泵的缺点是需要有压缩空气为动力源，而且效率较低，一般只有30%左右。气提泵由压缩空气管、布气器、升液管和气液分离箱等四部分组成，压缩空气经布气器与污水或污泥混合后，形成的混合液密度比原液密度要低，密度差形成升液管内外液体的液面高度变化，密度小的混合液升高随升液管排出。为减少混合液在气提泵后渠道内的流动阻力，在升液管的最高处设置气液分离箱，将混合液中的空气释放出来。当用气提泵提升回流污泥时，为避免相互干扰，一座污泥回流井应当只设一条升液管，而且只与一座二沉池相连，以免造成不同二沉池排泥量的相互干扰。污泥回流量可通过调节进气阀调整进气量来控制。理论上，压缩空气管的入水深度约等于污泥的提升高度，但考虑到摩擦损失，一般空气压力应大于浸没深度30cm以上，空气管的最小管径为25mm，升液管最小管径为75mm。当压缩空气压力为0.02MPa（约2m水头）时，如果要求污泥的提升高度为1.5m，压缩空气管入水深度应为1.6～1.8m，所需空气量为2.0～3.5m3/m3污泥，升泥管直径等于压缩空气管直径的3～4倍时效果最好。2.潜污泵的特点有哪些？464 潜污泵是离心泵的一种型式，基本原理、性能参数等和离心泵相同。可提升污水或污泥，大中型潜污泵常用于进水的提升和回流污泥或剩余污泥的排放，小型潜污泵可随时移动作业，用于维修时排除各种水处理构筑物、管道、渠道和各种检查井、阀门井、计量表井中的积水。与普通离心泵相比，潜污泵全部水下作业，结构简单、体积小。安装要求简单，一般安装在集水池内即可，不需要建设泵房及配备真空泵、吸水管和吸水阀门等诸多辅助设施。维护或检修时可以将泵体整体从水中提出，而不需要将吸水井中的积水排空。另外潜污泵不存在最大允许吸上真空高度问题，不会发生气蚀现象。潜污泵的缺点是对电机的密封要求非常严格，如果密封不好或使用管理不当，会因漏水而烧坏电机。为检测潜污泵的运转情况，大中型潜污泵的油室、电机的定子及接线盒内都安装了温度和湿度传感器，当出现漏水、超温等问题时提前报警以保护电机。潜污泵配备的叶轮是为了能抽取混有大量杂质的污水或污泥而专门设计的，过流特性较好，避免了堵塞和缠绕，宽大的蜗室可以使污水中的杂物自由通过。小型潜污泵电机使用其四周的水流将电机产生的热量连续扩散出去，大中型潜污泵则使用强制冷却。即在定子室外包围的一圈冷却水套与叶轮蜗室相连，叶轮旋转时，高压污水少量进入冷却水套并由上部排出，在冷却水套内形成循环，不断带走热量。潜污泵的电缆与接线盒之间、上下壳体之间及电机壳体与泵体之间的密封都是静止密封，其中电缆与接线盒之间的密封使得使用专用密封，其余两处使用橡胶O形圈加不干性密封胶。电机输出轴与泵体之间是动密封，设置湿度传感器的潜污泵动密封在油室的上下有两处密封，上面的密封将油与定子隔离，下面的密封将污水与油隔离，这两处密封均采用机械密封。1.潜污泵的使用和维护有哪些注意事项？潜污泵在无水的情况下试运转时，运转时间严禁超过额定时间。吸水池的容积能保证潜污泵开启时和运行中水位较高，以确保电机的冷却效果和避免因水位波动太大造成的频繁启动和停机，大中型潜污泵的频繁启动对泵的性能影响很大。停机后，在电机完全停止运转前，不能重新启动。新泵使用前或长期放置的备用泵启动之前，应用兆欧表测量定子对外壳的绝缘不低于2MΩ464 ，否则应对电机饶组进行烘干处理提高绝缘等级。当湿度传感器或温度传感器发出报警时，或泵体运转时振动、噪音出现异常时，或输出水量水压下降、电能消耗显著上升时，应当立即对潜污泵停机进行检修。有些密封不好的潜污泵长期浸泡在水中时，即使不使用，绝缘值也会逐渐下降，最终无法投用，甚至在比连续运转的潜污泵在水中的工作时间还短的时间内发生绝缘消失现象。因此潜污泵在吸水池内备用有时起不到备用的作用，如果条件许可，可以在池外干式备用，等运行中的某台潜污泵出现故障时，立即停机提升上来后，将备用泵在放下去。1.螺旋输送机的结构和特点有哪些？螺旋输送机是一种不带挠性牵引机构的连续输送机械，主要由进料口、机壳、螺旋片、出料口和驱动装置组成，其构造示意图见图7—9。泥饼进入固定的机壳内时，由于重力及对机壳的摩擦力作用而不随螺旋体一起转动，泥饼只在螺旋片的推动下向前移动，从而达到输送的目的。图7—9螺旋输送机构造示意图螺旋输送机的优点是结构简单、操作维护方便，可以水平、倾斜甚至垂直输送物料，横断面尺寸小，密封性能好、不会造成二次污染，输送过程中可起到对物料混合搅拌和破碎的作用。螺旋输送机的缺点是功率消耗大，螺旋叶片和机壳的磨损大。污水处理厂一般使用螺旋输送机输送脱水污泥和栅渣。2.螺旋输送机的使用和维护有哪些注意事项？螺旋输送机投运前，应首先确认电气设备完好，紧固件和运行部件正常，连接管线牢固可靠，转动部位进行必要的润滑等。螺旋输送机必须空载启动，运转正常后再给料运行。运行过程中给料量要均匀适中，给料过多会导致超载外溢，过少则使效率降低。经常检查机械的运转情况，主要包括电机是否超负荷、轴承温度和温升是否在正常范围内、紧固连接件是否松动等，尤其要注意螺旋叶片不能与机壳碰撞磨擦。如果发现异常振动或听到异常声响，应立即停机进行检查。同时要经常检查和清理机器外壳及其他部件积聚或缠绕之物。螺旋输送机每月应检查的项目有轴状密封管连接和磨损是否正常、衬垫磨损是否正常、排水管线是否漏水、电动机齿轮油位是否正常等，每年应检查和保养的项目有检查更换电动机齿轮内机油和更换其他部位的润滑油脂。3.常用污泥脱水机的类型有哪些？464 ⑴真空过滤脱水机真空过滤依靠减压与大气压产生压力差作为过滤的动力，其优点是操作平稳，处理量大，整个过程可实现自动化，适用于各种污泥的脱水；缺点是脱水前必须进行预处理，附属设备多，工序复杂，运行费用也较高。真空过滤器分为转筒式、转盘式和水平式，转盘式真空过滤器形式变化较少，而转筒式和水平式根据滤饼剥离排料方式和过滤室构造的不同，又有多种形式。⑵压滤脱水机利用空压机、液压泵或其他机械形成大于大气压的压差进行过滤的方式成为加压过滤，压滤的压差为0.3×106Pa～0.5×106Pa，其基本原理与真空过滤类似，两者区别区别在于压滤使用正压，真空过滤使用负压。加压过滤经历了由间歇操作到连续操作的发展过程，以前使用较多的板框压滤机是人工间歇操作，与连续式真空过滤器相比，操作复杂，现在已有多种连续运行的压滤方法。板框压滤机比真空过滤机过滤能力强，可降低调理剂的消耗量和使用较便宜的、效率较差的药剂，甚至可以不经过预先调理而直接进行过滤脱水。带式压滤机则具有能连续生产、机器制造容易、操作管理简单、附属设备少等优点。⑶离心脱水机污泥的离心脱水技术是利用离心力使污泥中的固体颗粒和水分离，离心机械产生的离心力场可以达到用于沉淀的重力场的1000倍以上，远远超过了重力沉淀池中的沉淀速度，因而可以在很短的时间内使污泥中很细小的颗粒与水分离，而且可以不加或少加化学调理剂。离心脱水机特别适用于处理含油污泥和难于脱水的污泥，处理疏水性的无机污泥时一般也不使用离心脱水机。1.转筒真空过滤脱水机的工作原理是怎样的？图7—10为转筒真空过滤器的工作原理示意图。图7—10转筒真空过滤器工作原理示意图转筒每旋转一周，依此经过滤饼形成区、吸干区、反吹区和休止区四个功能区，休止区主要起正压与负压转换时的缓冲作用。转筒式真空过滤机一般在400～600mm汞柱的真空下连续过滤，转筒一般以0.3m/min以下的线速度转动。真空过滤机的功率消耗约1000W/m2，处理污泥的单耗约5～8W/m3污泥。除了真空过滤主机以外，还需要配备调理剂投加系统、真空系统和空气压缩系统464 ，有时还需要在污泥槽内设置搅拌设施。如果将转筒与污泥槽的间隙改为40～50mm，可以取消搅拌设施。真空过滤机的脱水能力与污泥性质和污泥浓度有关，进泥浓度为3%～8%时，处理生活污水污泥的脱水能力为10～30kg干固体/(m2∙h)。转筒真空过滤机对消化污泥脱水时，泥饼的含水率约60～80mm%；对单纯的活性污泥脱水时，真空过滤机的产率较低；如果与初沉池污泥或浮渣混合脱水，可提高过滤产率。1.转筒真空过滤脱水机的影响因素有哪些？⑴污泥性质：污泥种类和调理情况对过滤性能影响很大，原污泥的浓度越大，过滤产率越高。但污泥含固量最好不超过8%～10%，否则污泥的流动性较差，输送困难。另外，污泥在真空过滤前的预处理及存放时间应该尽量短，贮存时间越长，脱水性能越差。⑵真空度：真空度是真空过滤机的动力，真空度越高，泥饼的厚度越大、含水率越低。但滤饼厚度的增大又使过滤阻力增大，不利于脱水。一般来说，真空度增加到一定程度后，过滤速度的提高就会变得不明显，处理经过浓缩的污泥时更是如此。而且真空度的增加不仅加大动力消耗和运行费用，还容易使滤布堵塞和损坏。通常滤饼形成区的真空度约为400～600mm汞柱，吸干区的真空度约为500～600mm汞柱。⑶转筒浸没深度：浸没深度大，滤饼形成区与吸干区的范围广，过滤产率高，但泥饼含水率也高。浸没深度浅，转筒与污泥的接触时间短，滤饼较薄、含水率也较低。⑷转筒转速：转速高，过滤产率高，泥饼含水率也高，同时滤布的磨损也会加剧。转速低，滤饼含水率低，产率也低。因此，转筒的转速过高或过低都会影响脱水效果，一般转速范围为0.7～1.5r/min，具体转速值需要根据污泥性质、脱水目标和真空过滤机转筒直径等因素综合考虑。⑸滤布性能：滤布孔目大小决定于污泥颗粒的大小和性质。网眼太小，污泥固体回收率高、产率低，滤布容易堵塞，过滤阻力也大。网眼过大，过滤阻力小，但污泥固体回收率低，滤液浑浊。2.污泥压滤机的类型有哪些？在污泥脱水中应用较多的污泥压滤机有板框压滤机和带式压滤机两种，其中板框压滤机一般是间歇运行，而带式压滤机为连续运行方式。表7--10列出了常见压滤机的型式和特点。表7—10常见压滤机的型式和特点分类型式特点间464 歇式压滤板框型压滤脱水机优点：滤材使用寿命长、容易清洗，制造方便，适用范围较广，可通过改变板框厚度得到不同厚度的滤饼，滤饼厚度均匀。缺点：板框给料口容易堵，取滤饼麻烦费事，比凹板型压滤脱水机费时15%左右。凹板型压滤脱水机和板框型压滤脱水机相比，不使用板框而使两侧呈凹形。优点：可使用较高压力挤压脱水，耗时较短，滤饼可自动脱落。缺点：滤材损伤大，更换频繁。隔膜挤压式凹板型压滤脱水机与凹板型压滤脱水机相比，结构上具有专门的挤压机构，得到的滤饼所含水分比普通压滤机低5%～10%，有加压水和压缩空气两种形式，适用于较难过滤的污泥的脱水处理。隔膜挤压式板型压滤脱水机与隔膜挤压式凹板型压滤脱水机相比，两者机理相同，但结构上将滤板和挤压板交替平行设置，形成各滤室。连续式压滤连续旋转式压滤脱水机连续旋转式压滤脱水机分为圆筒型和圆盘型两类。与真空过滤机在转筒内部抽真空的过滤方式相反，连续旋转式压滤脱水机有耐压外筒及旋转内筒两层圆筒组成。适用于处理含水率较高的污泥脱水，滤饼含水率较低。滚压带式压滤脱水机适用于投加高分子脱水剂调理后的污泥的脱水，悬浮固体回收率可达95%～96%。优点：噪音和振动小，附属设备及单位处理量的动力消耗少。缺点：处理容量小，洗涤滤布用水量多，容易产生臭气。螺旋压滤脱水机利用重力和螺旋挤压的方式脱水，可以根据污泥的性质和脱水速度等情况调节螺旋的推进速度，脱水泥饼含水率较低，能够通过改造同时将污泥加热处理提高脱水速度。板框压滤机是最早应用于污泥脱水的机械，虽然间歇操作、过滤脱水能力也较低，但具有泥饼含固率高、固体回收率高、调理剂耗量少的优点。除了板框压滤机主机外，还需要配备进泥系统、投药系统和压缩空气系统。带式压滤机压榨辊轴的布置方式有P形布置和S形布置两大类。P形布置的带式压滤机辊轴相对分布、直径相同、滤带平直，辊轴与滤带的接触面积小，压榨时间短，污泥受到的压力大而强烈，因此一般用于无机疏水的污泥脱水。S形布置的带式压滤机辊轴错开分布、直径不同（也有相同的）、滤带也随之呈S形，辊轴与滤带的接触面积大、压榨时间长，污泥受到的压力较小而缓和，因而剩余活性污泥等有机亲水污泥的脱水可使用S形布置的带式压滤机。1.污泥离心脱水机的类型有哪些？在污泥脱水中应用较多的离心机有倾析型离心分离机、分离板式离心沉降机等。464 倾析型离心分离机转筒转速为1200～8500r/min，一般离心系数小于2000，而且为适应处理不同量、不同污泥浓度和不同沉降速度的污泥的需要，都配有比转筒转速低5～100r/min的螺旋输送机。输送机和转筒转速的差值可以随时改变，使得难以分离的污泥也能得到较好的脱水效果。由于不使用滤网、滤布等滤料，因此不存在堵塞问题。从外形上分，倾析型离心分离机有圆筒型和圆锥型两类。分离板式离心沉降机结构复杂，离心系数为700～12000，处理能力120～70000L/h。由于悬浮颗粒沉降距离较小，微小的颗粒也能被捕集，再通过转筒上的细孔连续排出，污泥可被浓缩5～20倍。因为转筒壁上的细孔直径为1.27～2.54mm，所以对污泥浓度和粒度有一定限制，通常需对原料污泥进行适当的筛分处理。1.污泥脱水机的日常管理注意事项有哪些？⑴按照脱水机的要求，经常做好观测项目的观测和机器的检查维护。例如巡检离心脱水机时要注意观察其油箱油位、轴承的油流量、冷却水及冷却油的温度、设备的震动情况和电流表读数等，对带式压榨脱水机巡检时要注意其水压表、泥压表、油表等运行控制仪表的工作是否正常。⑵定期检查脱水机的易磨损部件的磨损情况，必要时予以更换。带式压榨脱水机的易磨损部件有转辊、滤布等，离心脱水机的易磨损部件是螺旋输送器。⑶发现进泥中的砂粒等硬颗粒对滤带、转筒或螺旋输送器造成伤害后，要立即进行修理，如果损坏严重，就必须予以更换。⑷污泥脱水机的泥水分离效果受温度的影响较大，例如使用离心脱水机时冬季泥饼的含水率比夏季要高出2～3个百分点，因此在冬季应加强污泥输送和脱水机房的保温，或增加药剂投加量、甚至有时需要更换效果更好的脱水剂。⑸当脱水机停机前，必须保证有足够的水冲洗时间，以确保机器内部及周身外围的彻底清洁干净，降低产生恶臭的可能性。否则，如果出现积泥干化在机器上，粘结牢度很大，以后再冲洗非常困难，将直接影响下次脱水机的正常运行和脱水效果。⑹脱水时经常观察和检测脱水机的脱水效果，如果发现泥饼含固量下降或滤液混浊，应及时采取措施予以解决。同时观察脱水机设备本身的运转是否正常，对异常情况要及时采取措施解决，避免脱水机出现大的问题。2.带式污泥脱水机的工作原理是怎样的？464 带式污泥脱水机又称带式压榨脱水机或带式压滤机，是一种连续运转的固液分离设备，污泥经过加脱水剂絮凝后进入压滤机的滤布上，依此进入重力脱水、低压脱水和高压脱水三个阶段，最后形成泥饼，泥饼随滤布运行到卸料辊时落下。用于城市污水处理厂消化污泥的脱水时，泥饼的含水率可小于80%，而用于小规模的工业废水处理场未经浓缩的新鲜剩余污泥脱水时，泥饼的含水率也可降到90%以下。压滤机的工作原理是利用上下两条张紧的滤带夹带着污泥层，从一系列按规律排列的辊压筒中呈S形弯曲经过，依靠滤带本身的张力形成对污泥层的压榨力和剪切力，把污泥中的毛细水挤压出来，从而获得较高含固量的泥饼，实现污泥脱水。压滤机的工作原理如图7—11所示。图7—11压滤机工作原理图1.带式污泥脱水机的工作区可以怎样划分？从功能上划分，压滤机一般可以分成四个工作区：⑴重力脱水区：经过加脱水剂絮凝后的污泥进入到压滤机的滤布上后，滤带有一个水平行走段，这就是重力脱水区。污泥经絮凝后，部分毛细水转化成了游离水，在滤带的水平段借自身重力通过滤带，从污泥中分离出来。一般来说，重力脱水区可以脱去污泥中50%以上的水分。⑵楔形脱水区：楔形是一个三角区，两条滤带在该区内逐渐贴紧，经过重力脱水的污泥在滤带之间受到挤压。污泥经过楔形脱水区后，含固量进一步提高，并由半固态向固态转变，为进入压力脱水区作准备。⑶低压脱水区：污泥经过楔形区挤压后，被夹在两条滤带之间绕辊压筒作S形移动。施加到泥层上的压榨力取决于滤带的张力和辊压筒直径。在张力一定时，辊压筒直径越大，单位面积泥层受到的挤压力越小。压滤机前三个辊压筒直径较大，一般都在50cm以上，施加到泥层上的压力较小，因此称为低压区。低压区的作用主要是使泥层成饼，强度增大，为接受高压脱水做准备。污泥经过低压区挤压后，含固量会进一步提高。⑷高压脱水区：经过低压区脱水的泥层进入高压区后，滤带经过的辊筒直径越来越小，受到的压榨力逐渐增大。压滤机的最后一个辊压筒的直径往往降到25cm以下，压榨力增至最大。泥层经过高压区之后，含固量可以升高到20%以上。2.带式污泥脱水机的构造是怎样的？各种形式的带式压滤机一般都由滤带、辊压筒、滤带张紧系统、滤带调偏系统、滤带驱动系统和滤带冲洗系统等组成。⑴464 滤带：滤带有时也称滤布，一般用单丝聚酯纤维材料纺织而成，这种材质具有抗拉力强度大、耐曲折、耐酸碱、耐温度变化等特点，应根据污泥的性质选择合适的滤带。一般来说，对新鲜活性污泥脱水时，应使用透气性能和拦截性能较好的滤带，而对消化污泥和除沉池污泥进行脱水时，可以对滤带的性能要求低一些。无接头的滤带使用寿命较长一些，因为有接头的滤带容易从接头处损坏，但无接头滤带安装不方便。⑵辊压筒：脱水机一般设有5～8个辊压筒，这些辊压筒的直径沿污泥走向由大而小，由90cm到20cm不等，第一个最大，最后一个最小。辊压筒均由钢材制成，外表进行防腐处理，两端固定在脱水机架上，位置固定不动。辊压筒都是空心而且筒壁上钻有很多小孔，主要为了滤液尽快排出。⑶滤带张紧系统：滤带张紧系统的作用是调整两条滤带的挤压力，是控制脱水污泥含水率的关键调整手段。其工作原理是在张紧辊的两端，安装同样规格的汽缸，汽缸活塞杆的顶端与张紧辊轴承座连接。带机工作时，由空气压缩机输送来的压缩空气，经压力调节器进入两个汽缸，通过调节压力调节器的压力使活塞杆伸出带动张紧辊向前运动，从而张紧滤布，以达到给泥层施加压榨力和剪切力的目的。⑷滤带驱动系统：滤带驱动系统由电机、无级变速箱、齿轮减速箱、同步传动齿轮以及驱动辊组成。无级变速箱的作用是为了适应污泥量的变化而调高或调低带速。同步传动齿轮是一对规格大小相同的齿轮，安装在上下滤带驱动辊的同一端，并保持外啮合状态，这样电动机转动时，传送到任一驱动辊或任一同步齿轮上的力矩和转速，都能通过同步齿轮使两个驱动轴同步转动。两个驱动轴的直径相同，因此两条滤带的运动速度就能保持同步，避免出现因不同速而带来的打滑现象，同时两个驱动轴外表有10mm厚的防滑橡胶层。⑸滤带调偏系统：滤带调偏系统的作用是调整滤带的行走方向，保证脱水机滤带的运转正常，其由调偏杆、气体换向阀、调偏气缸和调偏辊组成。滤带调偏系统的工作原理是滤带发生偏离时，紧贴在滤带边缘的调偏杆即向前或向后动作，调偏杆的另一端顶杆就顶着换向阀活塞杆移动，移动一定位移后，压缩空气就到达调偏气缸的前部或后部，促使调偏辊向前或向后移动，从而使偏移的滤带回到中心位置。⑹滤带冲洗装置：在泥饼出口处，上下滤带带出泥饼后就进入冲洗装置。冲洗喷头喷出的高压水从滤带背面进行冲洗，将挤入滤带的污泥冲掉，以保证其恢复正常的过滤性能。冲洗装置结构简单，仅在带机内的高压水管上设置一定数量的喷头，为防止冲洗水的四处飞溅，通常在喷头上再安装防溅罩。1.带式污泥脱水机运行经常出现的问题有哪些？如何解决？464 ⑴脱水泥饼含固率下降的原因和对策：①污泥性质或进泥量发生改变，脱水剂的投加量或种类不适合情况的变化，导致污泥的脱水性能下降，此时应重新进行试验，确定出合适的脱水剂种类或投加量；②带速太快，使污泥挤压时间不够、泥饼变薄和含固率下降，对策是及时降低带速；③滤带张力太小，不能产生足够的压榨力和剪切力，使脱水泥饼的含固率下降，此时应适当增大滤带张力；④滤带堵塞，水分无法滤出，使脱水污泥含水率上升，应停止运行，认真冲洗滤带后再重新投入运行。⑵滤液混浊的原因和对策：①污泥性质或进泥量发生改变，脱水剂的投加量或种类不适合情况的变化，导致污泥的脱水性能下降，此时应重新进行试验，确定出合适的脱水剂种类或投加量；②滤带接缝不合理或损坏及滤带老化等，使污泥进入滤液中导致滤液混浊，此时应修补或更换滤带。③滤带张力太大或带速太大会导致挤压区跑料使滤液混浊，此时应将滤带的张力或带速适当减小；⑶滤带打滑的原因和对策：①进泥量超负荷、滤带张力太小或辊压筒损坏等原因都可能造成滤带打滑，此时应分别采取减少进泥量、增大滤带张力或更换辊压筒等措施予以解决。⑷滤带堵塞的原因和对策：滤带冲洗不彻底、滤带张力太大、进泥中细沙含量太多、脱水剂投加过多使污泥粘度过大等原因会造成滤带的严重堵塞，可相应采取加强冲洗、调整带速、加强污水沉淀预处理效果、减少投药量等方法予以解决。⑸滤带跑偏的原因和对策：进泥不均匀、辊压筒位置不对、辊压筒局部磨损或纠偏措施不灵敏等都会引起滤带跑偏，解决办法分别是调整进泥口或平泥装置、检查调整辊压筒位置、检查更换辊压筒或检查修复纠偏装置。1.离心脱水机的结构和特点有哪些？污泥脱水所用的卧式离心脱水机一般为转筒离心机，按进泥方向和出泥方向是否相同又分为顺流式和逆流式两种。高速离心机通常采用逆流中心进泥方式，而低速离心机则采用顺流始端进泥方式。污泥脱水使用较多的是低速顺流式离心机（见图7--12）。图7—12转筒离心机示意图464 顺流离心机进泥和脱水污泥的流出方向是一致的，这样可以消除逆流离心脱水机不可避免的涡流现象。始端进泥方式还可以使离心脱水机全长都起到了净化作用，与逆流离心机相比，延长了沉淀距离和时间，使微细的颗粒也能沉淀下来，因而可以得到含水率更低的脱水污泥和更清澈的分离液，并能有效地减少脱水药剂的投及量，有时甚至可以不用再投加药剂。由于顺流离心机内污泥流态得到了很大改善，而且可以加大转筒直径来提高离心力，因此这种脱水机的转速可以降低到500～1000r/min，不仅节约了电能，而且降低了机器的噪音、延长了使用寿命。顺流转筒离心机按转筒的外形又可以划分为全圆筒型、全圆锥型和圆筒圆锥结合型三种类型。其中全圆筒型离心机的特点是分离液透明度好，全圆锥型的特点是脱水污泥的含固率高，而圆筒圆锥结合型则兼有前两者的优点，即分离液透明度好、脱水污泥的含固率也较高。因此，根据脱水污泥含固率、分离液透明度及固体回收率等不同要求，可以生产出配置不同圆筒和圆锥长度配比的离心机。圆筒长度较大而圆锥长度较小甚至没有圆锥的离心机可以用于污泥的浓缩工艺，相反，圆筒较短而圆锥较长的离心机则用于污泥脱水。顺流式圆筒圆锥离心机的锥角大小对于污泥的脱水与固体回收率的影响很大。由于离心力的作用，在圆筒圆锥交界处以上的圆锥壁上已部分脱水的泥饼受到一个向下滑移力的作用，这个力随着离心机转筒圆锥角度的减小而变弱。为达到脱水效果，这个滑移力必须不能破坏已部分脱水污泥的内聚力，否则脱水泥饼的含水率就高，部分甚至会重新成为分离液中的悬浮物。脱水用离心机的锥角一般为6o～8o，对难脱水的污泥，以降低到4o为宜。转筒式离心机特别适用于含油污泥和难以脱水污泥的处理，不适用于处理固液密度差较小的污泥，一般也不用于无机成分较多的污泥的脱水处理。在投加有机高分子污泥调理剂聚丙烯酰胺的情况下，经过转筒式离心机脱水处理后的泥饼含固率一般为20%～25%。与其他机械脱水方式相比，转筒式离心机可以少投加或不投加调理剂对污泥进行脱水，从而可以降低污泥脱水的药剂费用。1.离心式污泥脱水机运行经常出现的问题有哪些？如何解决？⑴泥饼含固率下降和滤液混浊的原因和对策：脱水剂的种类或投加量不合适、进泥量太大、进泥固体负荷超标、转速差过大、转筒转速太低、液环层厚度太薄或螺旋输送器磨损严重等都可以引起脱水泥饼含固率的下降和滤液混浊，解决的办法是更换脱水剂的种类或调整投加量、减少进泥量、降低转速差、加快转筒转速、更换螺旋输送器等。⑵离心机转轴扭矩太大的原因和对策：进泥量太多、入流固体量太大、浮渣或砂进入离心机、转速差太小、齿轮箱出现故障等会使离心脱水机的转轴扭矩太大，解决的方法是减少进泥量、加强污水沉淀预处理效果、提高转速差、检查维修齿轮箱等。⑶464 离心机震动过大的原因和对策：有浮渣进入机内且缠绕在螺旋输送器上而造成的转动失衡、润滑系统出现故障、机座固定螺丝松动等会导致离心脱水机震动过大，相应的解决方法是清理进入离心机的浮渣、检查维修润滑系统、紧固机座螺丝等。1.流化床焚烧炉的构造和特点有哪些？流化床焚烧炉炉型结构简单，主体设备类似圆柱形塔体，下部设有空气分配板，塔内装填一定形状和数量的耐热粒状载体（通常使用粗石英砂等），可燃气体从下部通入，并以一定的速度通过分配板孔，进入炉内使载体“沸腾”呈流化状态。污泥从塔的上部投入，在流化床层内进行干燥、粉碎、气化后迅速燃烧，流化床内的温度为700～850oC。燃烧气从塔顶排出，尾气中夹带的载体颗粒和灰渣经过除尘器捕集后，载体颗粒可以再返回流化床内循环使用。流化床内气、固相接触均匀，燃烧效率高，炉内床层温度均匀，容易操作控制。炉内热载体蓄热量大，当进泥量有波动时，仍可以保持稳定运行。流化床结构简单，机械传动部件少，维护检修工作量小。其缺点是进泥的颗粒粒度不能过大，否则需要进行粉碎处理；排出的粉尘量大，需要设置除尘设施。2.卧式回转焚烧炉的构造和特点有哪些？卧式回转焚烧炉为倾斜安装的旋转圆筒炉，特征是长度较长，直径与长度之比为1:(10～16)，炉室的倾斜度为1/100～3/100，转速为0.5～3r/min，炉体内设有提升挡板，依靠挡板的作用，可将污泥在焚烧炉内破碎、搅拌，并在燃烧区的热气流的作用下进行干燥、着火、燃烧。按气流与污泥的行进方向的不同，回转式焚烧炉可分为并流式和逆流式两种，其中以逆流式最常见。焚烧时，将污泥从炉室前面的上方投入，在炉室的另一端烧火加热，使冷污泥与燃烧气逆流接触，利用燃烧气放出的湿热将污泥在炉室前部（约1/3长度）200～400oC的干燥区内干燥，然后进入燃烧区（后段约2/3长度）在700～900oC温度下进行燃烧，最后再进入1100～1300oC的高温熔融烧结区，实现完全燃烧。卧式回转焚烧炉的优点是能适应污泥处理量、含水率及热值的变化，操作弹性较大，炉型结构简单、容易实现长周期连续运行。其缺点是热效率低（仅为40%左右），排放尾气中带有恶臭，需要设置脱臭炉对尾气进行二次焚烧脱臭。3.多段立式焚烧炉的构造和特点有哪些？多段立式焚烧炉又称耙式炉，是一个钢制圆筒炉，炉膛内衬耐火材料，一般由5～12个水平燃烧室组成。炉体分为三个操作区，上部两层为干燥区、其中温度为310～540oC，中部为焚烧区、其中温度为760～980oC，下部几层为温度260～350oC的灰渣冷却区464 （同时起对空气预热的作用）。炉中心有一个顺时针旋转的空心中心轴，此轴带动各段中心轴上的搅拌杆（即耙背）用以搅拌分散在各段上的固体物质，使这些固体物在1、3、5等奇数段从外向里落入下一段，而在2、4、6等偶数段从里向外落入下一段。从而实现将污泥搅拌、破碎、干燥、燃烧的目的，同时常温空气连续不断地进入中心轴的空心内，起到对中心轴冷却的作用以保持中心轴温度较低而能连续运行。多段立式焚烧炉结构紧凑，操作弹性大，适用于各种污泥的焚烧处理。多段炉的污泥自上而下进行干燥和焚烧，焚烧后的气体在炉内上升，在顶部与处于干燥阶段的含水率为65%～75%的泥饼逆向接触，对气体起到一定脱臭作用，因此排出的气体臭味较小，不必建造脱臭装置。其缺点是排出的气体中含有大量的飞灰，需要使用旋流分离器或文丘里水冲式洗涤器分离飞灰后再排放；而且机械设备较多，维护检修的工作量大，有时需要对产生的尾气进行二次燃烧处理。1.脱水污泥堆肥的设备有哪些？各自的作用是什么？污泥高温好氧堆肥的方式有静态堆肥和动态堆肥两种，静态堆肥采用传统的条形静态通风垛，动态堆肥则采用现代工业化的发酵仓工艺，并拥有一系列配套设备。动态堆肥装置工艺流程如下图：脱水污泥粗混机布料机卸料机堆肥仓翻堆机装袋机干燥机造粒机精混机肥分调节料斗成品泥肥回填料斗肥分调节剂图7--13污泥堆肥工艺流程图污泥堆肥装置分堆肥和制肥两个环节，使用的设备除了上面流程图中提到的机械外，还有穿叉于各个环节之间的螺旋输送机和皮带输送机等各种配套设备。根据堆肥过程的进行，需要的设备有螺旋输送器、带式输送机、粗混机、带式输送布料机、气动侧犁式卸料器、翻堆机、装载机、精混机、造粒机、气流干燥机、装袋机等，另外还需要在各个机械设备之间设置各种转接料斗。其中翻堆机是污泥堆肥发酵仓中的核心设备，其他设备的作用是向堆肥仓进料或将堆肥仓出料进行加工。螺旋输送器或带式输送机的使用场合有四个：①将脱水污泥输送到粗混机，②将用于造粒的堆肥仓出料从料斗输送到精混机，③将向用于造粒的堆肥仓出料中添加的氮、磷等增效成分从料斗输送到精混机，④将经过精混的物料从料斗输送到造粒机，⑤464 将经过造粒的物料输送到气流干燥机，⑥将向堆肥发酵仓回流的堆肥仓出料从料斗输送到粗混机。粗混机将脱水污泥和回流堆肥仓出料混合后，经过带式输送布料机和气动侧犁式卸料器进入堆肥仓。在发酵过程中，翻堆机定时对堆料进行翻动，使堆料上下混合均匀，同时将堆料向堆肥仓出口推移。装载机将堆肥仓出料送到回流料斗和造粒料斗，进入回流料斗的物料经输送机进入粗混机，进入造粒料斗的物料则依此经过精混机、造粒机、气流干燥机、装袋机等设备处理，最终制成成品复合肥料。翻堆机等多种机械设备的投用，不仅大大减轻了操作人员的劳动强度，而且改善了堆肥效果。1.链条式翻堆机的结构和特点有哪些？国内正在应用的翻堆机的是链条式翻堆机，具有输送和翻动两个功能，主要由机架、行走部分、翻堆部分、耙子提起部分和电控部分等组成。减速机的动力通过链轮-链条传动结构驱动行走部分、翻堆部分、耙子提起部分分别实现行走、翻堆和提起耙子等功能。⑴机架：由钢板和槽钢等焊接而成，行走部分、翻堆部分、耙子提起部分安装在机架上面。⑵行走部分：驱动行走部分的减速机出轴通过链轮-链条带动行走主动轴的链轮使主动轴和两个行走轮旋转，从动轴及其行走轮也随着转动，这四个行走轮在轨道上带动整台翻堆机匀速行走。当减速机配套电磁调速电机在低速档时，翻堆机处于工作行程，行走速度为0.45m/min；此时翻堆部分工作，而提起耙子部分不动作。当减速机配套电磁调速电机在高速档且反向旋转时，翻堆机处于回程行程，行走速度为1.45m/min；此时翻堆部分和提起耙子部分均不动作。⑶翻堆部分：驱动翻堆部分的减速机出轴通过链轮-链条传动使提升长轴旋转，并由两端的链轮-链条使框架上面的长轴旋转，再通过多组链轮-长链条-链轮结构使框架下面的长轴和安装在长链条上的齿耙一起旋转。翻动齿耙框架与水平呈45o布置，并分成上下两部分，上半部分固定、下半部分可活动。在齿耙从发酵仓的最底部（距池底约20mm）旋转到最上面的过程中，将堆料从下层带到上层并落下，同时堆料在水平方向向前搬动一定距离。比如堆层高度为1.4m时，搬动距离为2.9m。⑷464 耙子提起部分：驱动耙子提起部分的减速机出轴通过链轮-链条传动使提升长轴的两个钢丝绳卷筒旋转，两条钢丝绳固定在翻动齿耙框架的下半部分的侧面，使可活动的下半部分框架转动到水平位置，即将齿耙提起、使齿耙离开堆层。需要放下下半部分齿耙时，电机反向旋转，使下半部分齿耙框架旋转到45o位置并停止，此时和固定的上半部分齿耙框架方向一致。翻堆机在工作行程前需要放下可活动齿耙框架，而在回程行程前需要提起可活动齿耙框架。使用翻堆机后，堆肥过程实现了由静态过程向动态过程的转变，由此可以解决静态堆肥过程中不可避免地出现局部供氧不足甚至缺氧的缺陷，也可以降低堆肥过程产生臭气污染的程度。翻堆机还具有将堆肥仓内堆料顺序外移的功能，因而可以实现连续生产，提高了堆肥仓的容积利用率。第九章废水处理常规分析控制指标1.废水的主要物理特性指标有哪些？⑴温度：废水的温度对废水处理过程的影响很大，温度的高低直接影响微生物活性。一般城市污水处理厂的水温为10oC～25oC之间，工业废水温度的高低与排放废水的生产工艺过程有关。⑵颜色：废水的颜色取决于水中溶解性物质、悬浮物或胶体物质的含量。新鲜的城市污水一般是暗灰色，如果呈厌氧状态，颜色会变深、呈黑褐色。工业废水的颜色多种多样，造纸废水一般为黑色，酒糟废水为黄褐色，而电镀废水蓝绿色。⑶气味：废水的气味是由生活污水或工业废水中的污染物引起的，通过闻气味可以直接判断废水的大致成分。新鲜的城市污水有一股发霉的气味，如果出现臭鸡蛋味，往往表明污水已经厌氧发酵产生了硫化氢气体，运行人员应当严格遵守防毒规定进行操作。⑷浊度：浊度是描述废水中悬浮颗粒的数量的指标，一般可用浊度仪来检测，但浊度不能直接代替悬浮固体的浓度，因为颜色对浊度的检测有干扰作用。⑸电导率：废水中的电导率一般表示水中无机离子的数量，其与来水中溶解性无机物质的浓度紧密相关，如果电导率急剧上升，往往是有异常工业废水排入的迹象。⑹固体物质：废水中固体物质的形式（SS、DS等）和浓度反映了废水的性质，对控制处理过程也是非常有用的。⑺可沉淀性：废水中的杂质可分为溶解态、胶体态、游离态和可沉淀态四种，前三种是不可沉淀的，可沉淀态杂质一般表示在30min或1h内沉淀下来的物质。2.废水的化学特性指标有哪些？废水的化学性指标很多，可以分为四类：①464 一般性水质指标，如pH值、硬度、碱度、余氯、各种阴、阳离子等；②有机物含量指标，生物化学需氧量BOD5、化学需氧量CODCr、总需氧量TOD和总有机碳TOC等；③植物性营养物质含量指标，如氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、磷酸盐等；④有毒物质指标，如石油类、重金属、氰化物、硫化物、多环芳烃、各种氯代有机物和各种农药等。在不同的污水处理厂，要根据来水中污染物种类和数量的不同确定适合各自水质特点的分析项目。1.一般污水处理厂需要分析的主要化学指标有哪些？一般污水处理厂需要分析的主要化学指标如下：⑴pH值：pH值可以通过测量水中的氢离子浓度来确定。pH值对废水的生物处理影响很大，硝化反应对pH值更加敏感。城市污水的pH值一般在6～8之间，如果超出这一范围，往往表明有大量工业废水排入。对于含有酸性物质或碱性物质的工业废水，在进入生物处理系统之前需要进行中和处理。⑵碱度：碱度能反应出废水在处理过程中所具有的对酸的缓冲能力，如果废水具有相对高的碱度，就可以对pH值的变化起到缓冲作用，使pH值相对稳定。碱度表示水样中与强酸中的氢离子结合的物质的含量，碱度的大小可用水样在滴定过程中消耗的强酸量来测定。⑶CODCr:CODCr是废水中能被强氧化剂重铬酸钾所氧化的有机物的数量，以氧的mg/L计。⑷BOD5：BOD5是废水中有机物被生物降解所需要的氧量，是衡量废水可生化性的指标。⑸氮：在污水处理厂中，氮的变化和含量分布为工艺提供参数。污水处理厂进水中的有机氮和氨氮含量一般较高，而硝酸盐氮和亚硝酸盐氮含量一般较低。初沉池氨氮的增加一般表明沉淀污泥开始厌氧，而二沉池硝酸氮和亚硝酸氮的增加，表明硝化作用已经发生。生活污水中氮的含量一般为20～80mg/L，其中有机氮8～35mg/L，氨氮为12～50mg/L，硝酸氮和亚硝酸氮的含量很低。工业废水中有机氮、氨氮、硝酸氮和亚硝酸氮含量因水而异，有的工业废水中氮的含量极低，在利用生物法处理时，需要投加氮肥以补充微生物所需的氮含量，而出水中氮的含量过高时，又需要进行脱氮处理，以防止受纳水体出现富营养化现象。⑹464 磷：生物污水中磷的含量一般为2～20mg/L，其中有机磷1～5mg/L，无机磷为1～15mg/L。工业废水中磷的含量差别很大，有的工业废水中磷的含量极低，在利用生物法处理时，需要投加磷肥以补充微生物所需的磷含量，而出水中磷的含量过高时，又需要进行除磷处理，以防止受纳水体出现富营养化现象。⑺石油类：废水中的油大多是不溶于水的，且浮在水面上。进水中的油会影响充氧效果、导致活性污泥中的微生物活性降低，进入到生物处理构筑物的混合污水含油浓度通常不能大于30～50mg/L。⑻重金属：废水中的重金属主要来自工业废水，其毒性很大。污水处理厂通常没有较好的处理方法，通常需要在排放车间内进行就地处理达到国家排放标准后再进入排水系统，如果污水处理厂出水中重金属含量上升，往往说明预处理出现了问题。⑼硫化物：水中的硫化物超过0.5mg/L后，就带有令人厌恶的臭鸡蛋味，且有腐蚀性，有时甚至会引起硫化氢中毒事件。⑽余氯：使用氯消毒时，为保证在输送过程中微生物的繁殖，出水中余氯（包括游离性余氯和化合性余氯）是消毒工艺的控制指标，一般不超过0.3mg/L。1.废水的微生物特性指标有哪些？废水的生物性指标有细菌总数、大肠菌群数、各种病原微生物和病毒等。医院、肉类联合加工企业等废水排放前必须进行消毒处理，国家有关污水排放标准对此已经作出了规定。污水处理厂一般不对进水中的生物性指标进行检测和控制，但对处理后的污水排放之前要进行消毒处理，以控制处理污水对受纳水体的污染。如果对二级生物处理出水再进行深度处理后回用，就更需要在回用前进行消毒处理。⑴细菌总数：细菌总数可作为评价水质清洁程度和考核水净化效果的指标，细菌总数增多说明水的消毒效果较差，但不能直接说明对人体的危害性有多大，必须结合粪大肠菌群数来判断水质对人体的安全程度。⑵大肠菌群数：水中大肠菌群数可间接地表明水中含有肠道病菌（如伤寒、痢疾、霍乱等）存在的可能性，因此作为保证人体健康的卫生指标。污水回用做杂用水或景观用水时，就有可能与人体接触，此时必须检测其中粪大肠菌群数。⑶各种病原微生物和病毒：许多病毒性疾病都可以通过水传染，比如引起肝炎、小儿麻痹症等疾病的病毒存在于人体的肠道中，通过病人粪便进入生活污水系统，再排入污水处理厂。污水处理工艺对这些病毒的去除作用有限，在将处理后污水排放时，如果受纳水体的使用价值对这些病原微生物和病毒有特殊要求时，就需要消毒并进行检测。2.反映水中有机物含量的常用指标有哪些？464 有机物进入水体后，将在微生物的作用下进行氧化分解，使水中的溶解氧逐渐减少。当氧化作用进行的太快、而水体不能及时从大气中吸收足够的氧来补充消耗的氧时，水中的溶解氧可能降得很低（如低于3~4mg/L），进而影响水中生物正常生长的需要。当水中的溶解氧耗尽后，有机物开始厌氧消化，发生臭气，影响环境卫生。由于污水中所含的有机物往往是多种组分的极其复杂的混合体，因而难以一一分别测定各种组分的定量数值。实际上常用一些综合指标，间接表征水中有机物含量的多少。表示水中有机物含量的综合指标有两类，一类是以与水中有机物量相当的需氧量（O2）表示的指标，如生化需氧量BOD、化学需氧量COD和总需氧量TOD等；另一类是以碳（C）表示的指标，如总有机碳TOC。对于同一种污水来讲，这几种指标的数值一般是不同的，按数值大小的排列顺序为TOD＞CODCr＞BOD5＞TOC1.什么是总有机碳？总有机碳TOC（英文TotalOrganicCarbon的简写）是间接表示水中有机物含量的一种综合指标，其显示的数据是污水中有机物的总含碳量，单位以碳（C）的mg/L来表示。TOC的测定原理是先将水样酸化，利用氮气吹脱水样中的碳酸盐以排除干扰，然后向氧含量已知的氧气流中注入一定量的水样，并将其送入以铂钢为触媒的石英燃烧管中，在900oC～950oC的高温下燃烧，用非色散红外气体分析仪测定燃烧过程中产生的CO2量，再折算出其中的含碳量，就是总有机碳TOC（详见GB13193--91）。测定时间只需要几分钟。一般城市污水的TOC可达200mg/L，工业废水的TOC范围较宽，最高的可达几万mg/L，污水经过二级生物处理后的TOC一般＜50mg/L，较清洁的河水TOC一般＜10mg/L。在污水处理的研究中有用TOC作为污水有机物指标的，但在常规污水处理运行中一般不分析这个指标。2.什么是总需氧量？总需氧量TOD（英文TotalOxygenDemand的简写）是指水中的还原性物质（主要是有机物）在高温下燃烧后变成稳定的氧化物时所需要的氧量，结果以mg/L计。TOD值可以反映出水中几乎全部有机物（包括碳C、氢H、氧O、氮N、磷P、硫S等成分）经燃烧后变成CO2、H2O、NOx、SO2等时所需要消耗的氧量。可见TOD值一般大于CODCr值。目前我国尚未将TOD纳入水质标准，只是在污水处理的理论研究中应用。TOD的测定原理是向氧含量已知的氧气流中注入一定量的水样，并将其送入以铂钢为触媒的石英燃烧管中，在900oC的高温下瞬间464 燃烧，水样中的有机物即被氧化，消耗掉氧气流中的氧。氧气流中原有氧量减去剩余氧量就是总需氧量TOD。氧气流中的氧量可以用电极测定，因而TOD的测定只需几min。1.什么是生化需氧量？生化需氧量全称为生物化学需氧量，英文是BiochemicalOxygenDemand，简写为BOD，它表示在温度为20oC和有氧的条件下，由于好氧微生物分解水中有机物的生物化学氧化过程中消耗的溶解氧量，也就是水中可生物降解有机物稳定化所需要的氧量，单位为mg/L。BOD不仅包括水中好氧微生物的增长繁殖或呼吸作用所消耗的氧量，还包括了硫化物、亚铁等还原性无机物所耗用的氧量，但这一部分的所占比例通常很小。因此，BOD值越大，说明水中的有机物含量越多。在好氧条件下，微生物分解有机物分为含碳有机物氧化阶段和含氮有机物的硝化阶段两个过程。在20oC的自然条件下，有机物氧化到硝化阶段、即实现全部分解稳定所需时间在100d以上，但实际上常用20oC时20d的生化需氧量BOD20近似地代表完全生化需氧量。生产应用中仍嫌20d的时间太长，一般采用20oC时5d的生化需氧量BOD5作为衡量污水有机物含量的指标。经验表明，生活污水和各种生产污水的BOD5约为完全生化需氧量BOD20的70~80%。BOD5是确定污水处理厂负荷的一个重要参数，可用BOD5值计算废水中有机物氧化所需要的氧量。含碳有机物稳定化所需要的氧量可称为碳类BOD5，如果进一步氧化，就可以发生硝化反应，硝化菌将氨氮转化为硝酸盐氮和亚硝酸盐氮时所需要的氧量可成为硝化BOD5。一般的二级污水处理厂只能去除碳类BOD5，而不去除硝化类BOD5。由于在去除碳类BOD5的生物处理过程中，硝化反应不可避免地要发生，因此使得BOD5的测定值比实际有机物的耗氧量要高一些。BOD测定时间较长，常用的BOD5测定需要5d时间，因此一般只能用于工艺效果评价和长周期的工艺调控。对于特定的污水处理场，可以建立BOD5和CODCr的相关关系，用CODCr粗略估计BOD5值来指导处理工艺的调整。2.什么是化学需氧量？化学需氧量的英文是ChemicalOxygenDemand，它是指在一定条件下，水中有机物与强氧化剂（如重铬酸钾、高锰酸钾等）作用所消耗的氧化剂折合成氧的量，以氧的mg/L计。当用重铬酸钾作为氧化剂时，水中有机物几乎可以全部（90%~95%）被氧化，此时所消耗的氧化剂折合成氧的量即是通常所称的化学需氧量，常简写为CODCr（具体分析方法见GB11914--89）。污水的CODCr464 值不仅包含了水中的几乎所有有机物被氧化的耗氧量，同时还包括了水中亚硝酸盐、亚铁盐、硫化物等还原性无机物被氧化的耗氧量。1.什么是高锰酸钾指数（耗氧量）？用高锰酸钾作为氧化剂测得的化学需氧量被称为高锰酸钾指数（具体分析方法见GB11892--89）或耗氧量，英文简写为CODMn或OC，单位为mg/L。由于高锰酸钾的氧化能力比重铬酸钾要弱，同一水样的高锰酸钾指数的具体值CODMn一般都低于其CODCr值，即CODMn只能表示水中容易氧化的有机物或无机物的含量。因此，我国及欧美等许多国家都把CODCr作为控制有机物污染的综合性指标，而只将高锰酸钾指数CODMn作为评价监测海水、河流、湖泊等地表水体或饮用水有机物含量的一种指标。由于高锰酸钾对苯、纤维素、有机酸类和氨基酸类等有机物几乎没有氧化作用，而重铬酸钾对这些有机物差不多都能氧化，因此使用CODCr作为表示废水的污染程度和控制污水处理过程的参数更为合适。但由于高锰酸钾指数CODMn测定简单、迅速，在对较清净的地表水进行水质评价时仍使用CODMn来表示其受到的污染程度，即其中的有机物数量。2.如何通过分析废水的BOD5与CODCr来判定废水的可生化性？当水中含有有毒有机物时，一般不能准确测定废水中的BOD5值，而采用CODCr值可以较准确地测定水中有机物的含量，但CODCr值又不能区别可生物降解和不可生物降解的物质。人们习惯于利用测定污水的BOD5/CODCr来判断其可生化性，一般认为，污水的BOD5/CODCr大于0.3就可以利用生物降解法进行处理，如果污水的BOD5/CODCr低于0.2，则只能考虑采用其他方法进行处理。3.BOD5与CODCr的关系如何？生化需氧量BOD5表示的是污水中有机污染物在进行生化分解过程中所需要的氧量，能够直接从生物化学意义上说明问题，因此BOD5不仅仅是一个重要的水质指标，更是污水生物处理过程中的一个极为重要的控制参数。但是，BOD5在使用上也受到一定限制，一是测定时间较长（5d），不能及时反映和指导污水处理装置的运行，二是因为有些生产污水不具备微生物生长繁殖的条件（如存在有毒有机物），无法测定其BOD5值。化学需氧量CODCr则反映了污水中几乎所有有机物和还原性无机物的含量，只是不能象生化需氧量BOD5那样直接从生化意义上说明问题。也就是说，化验污水的化学需氧量CODCr值可以较准确地测定水中有机物含量，但化学需氧量CODCr不能区别可生物降解有机物和不可生物降解的有机物。化学需氧量CODCr值一般高于生化需氧量BOD5464 值，其间的差值能够约略地反映污水中不能被微生物降解的有机物含量。对于污染物成份相对固定的污水来说，CODCr与BOD5之间一般都有一定的比例关系，可以互相推算。加上CODCr的测定所用时间较少，按回流2h的国家标准方法来化验，从取样到出结果，只需要3~4h，而测定BOD5值却需要5d时间，因此在实际污水处理运行管理中，常利用CODCr作为控制指标。为了尽快指导生产运行，有的污水处理场还制定了回流5min测定CODCr的企业标准，测得结果虽然与国家标准方法有一定误差，但由于误差为系统误差，连续监测的结果可以正确地反应水质的实际变化趋势，测定时间却可以减少到1h以内，对及时调整污水处理运行参数和防止水质突变对污水处理系统造成冲击，提供了时间上的保证，也就是说提高了污水处理装置出水的合格率。1.CODCr测定的注意事项有哪些？CODCr测定是以重铬酸钾为氧化剂，在酸性条件下利用硫酸银做催化剂，沸腾回流2h，通过测定重铬酸钾的消耗量，再折算成的氧消耗量（GB11914--89）。CODCr测定中使用了重铬酸钾、硫酸汞和浓硫酸等药品，或有剧毒或有强烈的腐蚀性，而且需要加热回流，因此操作必须在通风橱中进行，并且要十分精心，废液必须回收并单独处理。为了促使水中还原性物质的充分氧化，需要加入硫酸银做催化剂，而为使硫酸银分布均匀，应将硫酸银溶于浓硫酸中，待其全部溶解后（约需2d）再随起酸化作用的硫酸一起加入锥形瓶中。国家标准化验方法规定每测定一次CODCr（20mL水样）要加入0.4gAg2SO4/30mLH2SO4，但有关资料表明，对于一般的水样，投加0.3gAg2SO4/30mLH2SO4是完全足量的，没有必要使用更多的硫酸银。对经常测定的污水水样，如果有充分的数据对照，还可以适当减少硫酸银的用量。CODCr是污水中有机物含量的指标，因此测定时一定要将氯离子和无机还原物质的耗氧除去。对于Fe2+、S2-等无机还原物的干扰，可根据其测定的浓度，由理论需氧量对已测的CODCr值加以校正。对氯离子Cl-1的干扰，一般采用硫酸汞去除，其加入量为每20mL水样0.4gHgSO4时，可去除2000mg/L氯离子的干扰。对经常测定的各种成份相对固定的污水水样，如果氯离子含量较少或使用稀释倍数较高的水样测定，可以适当减少硫酸汞的用量。2.硫酸银的催化机理是什么？464 硫酸银的催化机理是，有机物中含羟基的化合物在强酸性介质中首先被重铬酸钾氧化成羧酸，由羟基有机物生成的脂肪酸与硫酸银作用生成脂肪酸银，由于银原子的作用，使羧基很容易地生成二氧化碳和水，同时生成新的脂肪酸银，但其碳原子要比前者少一个，如此循环往复，逐步使有机物全部氧化成二氧化碳和水。1.BOD5测定的注意事项有哪些？BOD5测定通常采用标准稀释与接种法（GB7488--87），其操作为，经中和及除去毒性物质并经稀释后的水样（必要时加入适量含好氧微生物的接种液）置入培养瓶中，于在20oC暗处培养5d，通过分别测定培养前后水样中溶解氧的含量，来计算出5d内的耗氧量，再根据稀释倍数求得其BOD5。BOD5的测定是生物作用和化学作用的共同结果，必须严格按照操作规范进行，变更任何一个条件，都将影响测定结果的准确性和可比性。影响BOD5测定的条件包括pH值、温度、微生物种类和数量、无机盐含量、溶解氧和稀释倍数等。化验BOD5的水样必须充满并密封于取样瓶中，在2～5oC的冷藏箱内保存到分析时。一般应在采样后6h内进行检验，在任何情况下，水样的贮存时间不能超过24h。测定工业废水的BOD5时，由于工业废水通常溶解氧含量较少而且成分多为可生化降解的有机物，为保持培养瓶内的好氧状态，必须将水样稀释（或接种稀释），这一操作是标准稀释法的最大特征。为确保测得结果的可靠性，对于稀释后的水样培养5d的耗氧量必须大于2mg/L，残留溶解氧必须大于1mg/L。投入接种液是为了保证有一定量的微生物降解水中的有机物，接种液的量以使5日耗氧0.1mg/L以下为佳。使用由金属蒸馏器制备的蒸馏水作为稀释水时，应注意检查其中的金属离子含量，以避免因此抑制微生物繁殖和代谢。为确保稀释水中溶解氧接近饱和，必要时可通入净化空气或纯氧，然后于在20oC培养箱中放置一定时间，使之与空气中氧分压达到平衡。稀释倍数的确定是以培养5日耗氧大于2mg/L，剩余溶解氧大于1mg/L为原则。稀释倍数过大或过小，都会导致检验失败。而且由于BOD5分析周期较长，一旦出现类似情况，就无法以原样补测。初测某一工业废水的BOD5时，可以首先测定其CODCr，然后查阅参考已有的水质类似的废水的有关监测数据，初步确定待测水样BOD5/CODCr值，据此推算出BOD5的大致范围和确定稀释倍数。对含有抑制或杀灭好氧微生物代谢活动的物质的水样，直接用通常方法测定BOD5的结果会偏离实际值，必须在测定前做相应的预处理，这些对BOD5测定有影响的物质和因素包括重金属及其他有毒的无机物或有机物、余氯等氧化性物质、pH值过高或过低等。464 1.测定工业废水的BOD5时为什么要进行接种？如何接种？BOD5的测定是一个生物化学耗氧过程，水样中的微生物以水中有机物为营养生长繁殖的同时，分解有机物并消耗了水中的溶解氧，因此水样中必须含有一定数量的对其中有机物有降解能力的微生物。工业废水中一般都含有数量不等的有毒物质，这些有毒物质会对微生物的活动产生抑制作用，因此工业废水中自有微生物的数量很少甚至根本没有。如果采用测定微生物含量丰富的城市污水的普通方法，可能就检测不到废水中真正有机物的含量，至少是偏低。比如经高温和灭菌处理及pH过高或过低的水样，除了需要采取进行降温、还原杀菌剂或调整pH值等预处理措施外，为保证测定BOD5时的准确性，也必须进行有效接种。测定工业废水的BOD5时，如果毒性物质含量太大，有时还要用药剂予以去除；如果废水呈酸性或碱性，还要先进行中和处理；而且通常水样要经过稀释，然后才能采用标准稀释法测定。向水样中水加入适量含经过驯化的好氧微生物的接种液（如处理这种工业废水的曝气池混合液），就是为了使水样中含有一定数量的对有机物具有降解能力的微生物。在满足其他测定BOD5的条件下，利用这些微生物分解工业废水中的有机物，测定水样培养5d的耗氧量，即可得到工业废水的BOD5值。污水处理场的曝气池混合液或二沉池出水是测定进入污水处理厂的废水BOD5时的理想的微生物种源。直接用生活污水接种，因其中溶解氧很少甚至没有，容易出现厌氧微生物，需要长时间培养驯化，因此，这种经过驯化的接种液仅适用于作为特定需要的某些工业废水。2.测定BOD5时制取稀释水的注意事项有哪些？稀释水的质量对BOD5的测定结果的准确性意义重大，因此要求稀释水空白5日耗氧必须小于0.2mg/L，最好能控制在0.1mg/L以下，接种稀释水5日耗氧应在0.3~1.0mg/L之间。保证稀释水质量的关键在于控制其有机物的含量最低和抑制微生物繁殖的物质含量最低，因此最好使用蒸馏水作为稀释水，不宜使用离子交换树脂制得的纯水作为稀释水，因为去离子水往往含有从树脂中分离出的有机物。如果制备蒸馏水的自来水中含有某些挥发性有机物，为预防其残留在蒸馏水中，就应在蒸馏前进行去除有机物的预处理。由金属蒸馏器制得的蒸馏水，应注意检查其中的金属离子含量，以免发生抑制微生物的繁殖和代谢，影响BOD5测定结果的准确性。464 如果所用稀释水因含有有机物而不符合使用要求时，可采取加入适量曝气池接种液后，在室温或20oC条件下贮存一定时间的方法予以消除影响。接种的量以5d耗氧约0.1mg/L为原则，为防止藻类繁殖，贮存必须在暗室中进行。如果贮存后的稀释水有沉渣，只能取用上清液，可过滤去除沉渣。为确保稀释水的溶解氧接近饱和，必要时可用真空泵或水射器吸入经净化的空气，也可用微型空压机注入经净化的空气，还可用氧气瓶通入纯氧，然后将经过充氧的稀释水在20oC培养箱中放置一定时间，使溶解氧达到平衡。冬季在较低室温放置的稀释水可能含有过多的溶解氧，夏季高温季节则恰好相反，因此在室温与20oC有明显差别时，一定要放置在培养箱内稳定一段时间，使之和培养环境的氧分压平衡。1.测定BOD5时如何确定稀释倍数？稀释倍数过大或过小，可导致5d耗氧量太少或太多，超出正常耗氧范围使实验失败。而由于BOD5的测定周期很长，一旦出现此类情况，就无法以原样补测。因此，必须十分重视稀释倍数的确定。工业废水的组分虽然复杂，但其BOD5值与CODCr值之比通常在0.2～0.8之间，造纸、印染、化工等废水比值较低，食品工业废水则较高。一些含有颗粒状有机物的废水如酒糟废水等，在测定其BOD5时，会由于颗粒物沉淀于培养瓶底不能参加生化反应，造成比值明显偏低。稀释倍数的确定是按测定BOD5时，5d耗氧应大于2mg/L、剩余溶解氧大于1mg/L这两个条件为原则。稀释后当日培养瓶中的DO为7～8.5mg/L，假设5d耗氧量为4mg/L，则稀释倍数为CODCr值分别与0.05、0.1125、0.175三个系数的乘积。例如用250mL培养瓶测定CODCr为200mg/L的水样BOD5时，三个稀释倍数分别为：①200×0.005=10倍，②200×0.1125=22.5倍，③200×0.175=35倍。如果采用直接稀释法，则取水样的体积分别为：①250÷10=25mL，②250÷22.5≈11mL，③250÷35≈7mL。照此取样培养，将有1～2个测得的溶解氧结果符合上述两个原则。如果有两个稀释比符合上述原则，计算结果时，应取其平均值。如果剩余的溶解氧小于1mg/L、甚至为零时，应加大稀释比。如果培养期间溶解氧消耗量小于2mg/L，一个可能是稀释倍数过大；另一个可能是微生物菌种不适应、活性差，或有毒物质的浓度过大，此时还可能出现稀释倍数大的培养瓶消耗溶解氧反而较多的现象。如果稀释水为接种稀释水，由于空白水样耗氧为0.3～1.0mg/L464 ，所以稀释系数分别为0.05、0.125和0.2。如果已知水样CODCr具体值或大概范围，可以较容易地按上述稀释倍数去分析其BOD5值。当不知道水样的CODCr范围，为了缩短分析时间，可在测定CODCr过程中进行估算。具体做法是：首先配制每升中含有0.4251g邻苯二甲酸氢钾的标准溶液（此液CODCr值为500mg/L），然后按比例稀释成CODCr值分别为400mg/L、300mg/L、200mg/L、100mg/L的稀溶液。分别移取20.0mLCODCr值为100mg/L～500mg/L的标准溶液，按常法加入试剂，进行CODCr值测定。加热煮沸腾回流30min后，自然冷却到常温再加盖保存，制成标准比色系列。按照常法测定水样的CODCr值过程中，当煮沸回流进行到30min时，用预热后的标准CODCr值色列进行对比，估算出水样的CODCr值，依此确定化验BOD5时的稀释倍数。对含有难消解有机物的印染、造纸、化工等工业废水，必要时在煮沸回流到60min时再进行比色估算。1.测定BOD5时水样稀释法有几种？操作注意事项有哪些？测定BOD5时水样稀释法分一般稀释法和直接稀释法两种，其中一般稀释法需要使用的稀释水或接种稀释水数量较多。一般稀释法是在1L或2L量筒中，加入稀释水或接种稀释水约500mL，然后加入计算而得的一定体积的水样，再加稀释水或接种稀释水到满量程，用末端装有橡皮圆片的玻璃棒在水面下慢慢作上提或下沉式搅动，最后用虹吸管将已经混合均匀的水样溶液引入培养瓶中，并使充满溢出少许，小心盖紧瓶塞，并水封瓶口。对第二或第三个稀释倍数的水样，可利用剩余的混合液，经计算后在添加一定量的稀释水或接种稀释水，用同样的方法混合并引入培养瓶。直接稀释法是先以虹吸法在已知容积的培养瓶中引入约一半容积的稀释水或接种稀释水，然后沿瓶壁注入根据稀释倍数计算出的每一培养瓶中应加入的水样体积，再引入稀释水或接种稀释水至瓶颈，小心盖紧瓶塞，并水封瓶口。使用直接稀释法时，特别要注意最后引入稀释水或接种稀释水时一定不能过快。同时要摸索引入最适体积的操作规律，避免过量溢出而产生的误差。464 无论使用哪中方法，在将水样引入培养瓶时，动作必须要轻缓，避免发生气泡，以防空气溶入水中或水中氧气溢出。同时要保证在盖紧瓶盖时一定要细心，避免瓶内留有气泡而影响测定结果。培养瓶在培养箱内培养时，每天都要检查其水封情况，及时填水，以防止封口水份蒸干而使瓶内进入空气。此外，5d前后使用的两个培养瓶的体积必须相同，以减小误差。1.测定BOD5时可能出现的问题有哪些？对有硝化作用的污水处理系统的出水进行BOD5测定时，由于其中含有很多硝化细菌，测定结果中就包含了氨氮等含氮物质的需氧量。当需要区分水样中含碳物质的需氧量和含氮物质的需氧量时，可采用在稀释水中加入硝化抑制剂的方法消除BOD5测定过程中的硝化作用，比如在每升稀释水中加入10mg2-氯-6-(三氯甲基)砒啶或10mg丙烯基硫脲等。BOD5/CODCr接近1甚至大于1，往往说明检测过程出现了差错，必须对检测的每个环节进行审核，尤其要注意水样取用是否均匀。而BOD5/CODMn接近1甚至大于1却可能是正常的，因为高锰酸钾对水样中有机组分的氧化程度要比重铬酸钾低很多，同一水样的CODMn值有时会比CODCr值低很多。当出现规律性的稀释倍数越大、BOD5值越高的现象时，原因通常是水样中含有抑制微生物生长繁殖的物质。稀释倍数低时，水样中所含抑制物质的比例就越大，使细菌无法进行有效的生物降解作用，导致BOD5的测定结果偏低。此时应查找抑菌物质的具体成分或原因，测定前进行有效地预处理予以消除或掩蔽。BOD5/CODCr偏低时，比如低于0.2甚至低于0.1，如果测定的是工业废水，可能因为水样中的有机物可生物降解性很差，但如果测定的水样是城市污水或混有一定比例生活污水的工业废水，除了因为水样中含有化学毒性物质或抗菌素外，比较常见的原因是pH值非中性和存在余氯类杀菌剂等。为避免失误，在BOD5的测定过程中，水样和稀释水的pH值一定要分别调节到7和7.2，对有可能存在余氯等氧化剂的水样，要作例行检查。2.表示废水中植物营养物质指标有哪些？植物营养物质包括氮、磷及其他一些物质，它们是植物生长发育所需要的养料。适度的营养元素可以促进生物和微生物的生长，过多的植物营养物质进入水体，会使水体中藻类大量繁殖，产生所谓“富营养化”现象，进而恶化水质、影响渔业生产和危害人体健康。浅水湖泊严重的富营养化可以导致湖泊沼泽化，直至致使湖泊死亡。同时，植物营养物质又是活性污泥中微生物生长繁殖所必需的成份，是关系到生物处理工艺能否正常运转的关键因素。因此常规污水处理运行中都将水中植物营养物质指标作为一项重要的控制指标。464 表示污水中植物营养物质的水质指标主要是氮素化合物（如有机氮、氨氮、亚硝酸盐和硝酸盐等）和磷素化合物（如总磷、磷酸盐等），常规污水处理运行中一般都监测进出水中的氨氮和磷酸盐。一方面为了维持生物处理运转正常，另一方面为了检测出水是否达到国家排放标准。1.常用氮素化合物的水质指标有哪些？它们的关系如何？常用的代表水中氮素化合物的水质指标有总氮、凯氏氮、氨氮、亚硝酸盐和硝酸盐等。氨氮是水中以NH3和NH4+形式存在的氮，它是有机氮化物氧化分解的第一步产物，是水体受污染的一种标志。氨氮在亚硝酸盐菌作用下可以被氧化成亚硝酸盐（以NO2-表示），而亚硝酸盐在硝酸盐菌的作用下可以被氧化成硝酸盐（以NO3-表示）。而硝酸盐也可以在无氧环境中在微生物的作用下还原为亚硝酸盐。当水中的氮主要以硝酸盐形式为主时，可以表明水中含氮有机物含量已很少，水体已达到自净。有机氮和氨氮的总和可以使用凯氏（Kjeldahl）法测定（GB11891--89），凯氏法测得的水样氮含量又称为凯氏氮，因而通常所称的凯氏氮是氨氮和有机氮之和。将水样先行除去氨氮后，再以凯氏法测定，其测得值即是有机氮。如果分别对水样测定凯氏氮和氨氮，则其差值也是有机氮。凯氏氮可作为污水处理装置进水氮含量的控制指标，还可以作为控制江河湖海等自然水体富营养化的参考指标。总氮为水中有机氮、氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的总和，也就是凯氏氮与总氧化氮之和。总氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮都可使用分光光度法测定，亚硝酸盐氮的分析方法见GB7493-87，硝酸盐氮的分析方法见GB7480-87，总氮分析方法见GB11894--89。总氮代表了水中氮素化合物的总和，是自然水体污染控制的一个重要指标，也是污水处理过程中的一个重要控制参数。2.氨氮测定的注意事项有哪些？氨氮测定的常用方法是比色法，即纳氏试剂比色法（GB7479--87）和水杨酸--次氯酸盐法（GB7481--87）。水样的保存可采用浓硫酸酸化的方法，具体做法是用浓硫酸调整水样pH值至1.5~2之间，并在4oC环境下贮存。纳氏试剂比色法和水杨酸--次氯酸盐法的最低检测浓度分别为0.05mg/L和0.01mg/L（以N计），当测定浓度为0.2mg/L以上的水样时，可以使用容量法（CJ/T75--1999）。为了获得准确的结果，无论采用哪种分析方法，测定氨氮时都要将水样预先蒸馏处理。464 水样的pH值对氨的测定影响很大，pH值太高，会使某些含氮的有机化合物转变为氨，pH值太低，加热蒸馏时部分氨又会滞留水中。为了获得准确的结果，分析前应将水样调至中性，水样偏酸或偏碱，可用1mol/L氢氧化钠溶液或1mol/L的硫酸溶液调节pH值为中性。然后加入磷酸盐缓冲溶液，使其pH值保持在7.4后，再进行蒸馏处理。加热后氨即呈气态从水中挥发出来，此时再用0.01~0.02mol/L的稀硫酸（苯酚--次氯酸盐法）或2%的稀硼酸（纳氏试剂法）吸收。对于某些Ca2+含量较大的水样，加入磷酸盐缓冲溶液后，由于Ca2+与PO43-生成了难溶的Ca3(PO43-)2沉淀、释放出磷酸盐中的H+降低了pH值，显然其他能与磷酸根生成沉淀的离子也能影响加热蒸馏时水样的pH值。也就是说，对于这样的水样，即使调节pH值为中性，又加入了磷酸盐缓冲溶液，结果pH值仍会远远低于期望值。因此，对于未知水样，在蒸馏后再测一下pH值，如果pH值不在7.2~7.6之间，就应当增加缓冲溶液的用量，一般每250mg钙多加10mL磷酸盐缓冲溶液。1.反映水中含磷化合物含量的水质指标有哪些？它们的关系如何？磷是水生生物生长必需的元素之一，水中的磷绝大部分以各种形式的磷酸盐存在，少量以有机磷化合物的形式存在。水中的磷酸盐可分为正磷酸盐和缩合磷酸盐两大类，其中正磷酸盐指以PO43-、HPO42-、H2PO4-等形式存在的磷酸盐，而缩合磷酸盐包括焦磷酸盐、偏磷酸盐和聚合磷酸盐等，如P2O74-、P3O105-、HP3O92-、(PO3)63-等。有机磷化合物主要包括磷酸酯、亚磷酸酯、焦磷酸酯、次磷酸酯和磷酸胺等类型。磷酸盐和有机磷之和称为总磷，也是一项重要的水质指标。总磷的分析方法（具体做法见GB11893--89）有两个基本步骤组成，第一步用氧化剂将水样中不同形态的磷转化为磷酸盐，第二步测定正磷酸盐，再反算求得总磷含量。常规污水处理运行中，都要监控和测定进入生化处理装置的污水及二沉池出水的磷酸盐含量。如果进水磷酸盐含量不足，就要投加一定量的磷肥加以补充；如果二沉池出水的磷酸盐含量超过国家一级排放标准0.5mg/L，就要考虑采取除磷措施。2.磷酸盐测定的注意事项有哪些？磷酸盐测定的方法是在酸性条件下，磷酸根同钼酸铵生成磷钼杂多酸，磷钼杂多酸用还原剂氯化亚锡或抗坏血酸还原成蓝色的络合物（简称钼蓝法CJ/T78--1999），也可以用碱性燃料生成多元有色络合物直接进行分光光度测定。磷的水样不稳定，最好采集后立即分析。如果分析不能立即进行，每升水样加40mg氯化高汞或1mL浓硫酸防腐后，再贮于棕色玻璃瓶中放置于4oC的冷藏箱内。如果水样仅用于分析总磷，可以不用防腐处理。464 由于磷酸盐可以吸附于塑料瓶壁上，故不可用塑料瓶贮存水样。所使用的玻璃瓶都要用稀的热盐酸或稀硝酸冲洗，再用蒸馏水冲洗数次。1.反映水中固体物质含量的各种指标有哪些？污水中的固体物质包括水面的漂浮物、水中的悬浮物、沉于底部的可沉物及溶解于水中的固体物质。漂浮物是漂浮在水面上的、密度小于水的大块或大颗粒杂质，悬浮物是悬浮于水中的小颗粒杂质，可沉物是经过一段时间能在水体底部沉淀下来的杂质。几乎所有的污水中都有成分复杂的可沉物，成分主要是以有机物为主的可沉物被称为污泥，成分以无机物为主的可沉物被称为残渣。漂浮物一般难以定量化，其他几种固体物质则可以用以下指标衡量。反映水中固体总含量的指标是总固体，或称全固形物。根据水中固体的溶解性，总固体可分为溶解性固体（DissolvedSolid，简写为DS）和悬浮固体（SuspendSolid，简写为SS）。根据水中固体的挥发性能，总固体可分为挥发性固体（VS）和固定性固体（FS，也叫灰分）。其中，溶解性固体（DS）和悬浮固体（SS）还可以进一步细分为挥发性溶解固体、不可挥发性溶解固体和挥发性悬浮固体、不可挥发性悬浮固体等指标。2.什么是水的全固形物？反映水中固体总含量的指标是总固体，或称全固形物，分为挥发性总固体和不可挥发性总固体两部分。总固体包括悬浮固体(SS)和溶解性固体(DS)，每一种也可进一步细分为挥发性固体和不可挥发性固体两部分。总固体的测定方法是测定废水经过103oC～105oC蒸发后残留下来的固体物质的质量，其干燥时间、固体颗粒的大小与所用的干燥器有关，但在任何情况下，干燥时间的长短都必须以水样中的水分完全蒸干为基础，并以干燥后质量恒定为止。挥发性总固体表示总固体在600oC高温下灼烧后所减轻的固体质量，因此也叫做灼烧减重，可以粗略代表水中有机物的含量。灼烧时间也像测定总固体时的干燥时间一样，应灼烧至样品中的所有碳全部挥发掉为止。灼烧后剩余的部分物质的质量，即为固定性固体，也称为灰分，可以粗略代表水中无机物的含量。3.什么是溶解性固体？溶解性固体也称为可过滤物质，可通过对过滤悬浮固体后的滤液在103oC～105oC温度下进行蒸发干燥后，测定残留物质的质量，就是溶解性固体。溶解性固体中包括溶解于水的无机盐类和有机物质。可用总固体减去悬浮固体的量来粗略计算，常用单位是mg/L。464 将污水深度处理后回用时，必须将其溶解性固体控制在一定范围内，否则不论用于绿化、冲厕、洗车等杂用水还是作为工业循环水，都会出现一些不利影响。建设部部标准《生活杂用水水质标准》CJ/T48--1999规定：用于绿化、冲厕的回用水溶解性固体不能超过1200mg/L，用于洗车、扫除时的回用水溶解性固体不能超过1000mg/L。1.什么是水的含盐量和矿化度？水的含盐量也称矿化度，表示水中所含盐类的总数量，常用单位是mg/L。由于水中的盐类均以离子的形式存在，所以含盐量也就是水中各种阴阳离子的数量之和。从定义可以看出，水的溶解性固体含量比其含盐量要大一些，因为溶解性固体中还含有一部分有机物质。在水中有机物含量很低时，有时也可用溶解性固体近似表示水中的含盐量。2.什么是水的电导率？电导率是水溶液电阻的倒数，单位是μs/cm。水中各种溶解性盐类都以离子状态存在，而这些离子均具有导电能力，水中溶解的盐类越多，离子含量就越大，水的电导率就越大。因此，根据电导率的大小，可以间接表示水中盐类总量或水的溶解性固体含量的多少。新鲜蒸馏水的电导率为0.5～2μs/cm，超纯水的电导率小于0.1μs/cm，而软化水站排放的浓水电导率可高达数千μs/cm。3.什么是悬浮固体？悬浮固体SS也称为不可过滤物质，测定方法是对水样利用0.45μm的滤膜过滤后，过滤残渣经103oC～105oC蒸发干燥后剩余物质的质量。挥发性悬浮固体VSS指的是悬浮固体在600oC高温下灼烧后挥发掉的质量，可以粗略代表悬浮固体中有机物的含量。灼烧后剩余的那部分物质就是不可挥发性悬浮固体，可以粗略代表悬浮固体中无机物的含量。废水或受污染的水体中，不溶性悬浮固体的含量和性质随污染物的性质和污染程度而变化。悬浮固体和挥发性悬浮固体是污水处理设计和运行管理的重要指标。4.为什么悬浮固体和挥发性悬浮固体是废水处理设计和运行管理的重要参数？废水中悬浮固体和挥发性悬浮固体是污水处理设计和运行管理的重要参数。对于二沉池出水的悬浮物含量，国家污水排放一级标准规定不得超过70mg/L（城镇二级污水处理厂不得超过20mg/L），这是一项最重要的水质控制指标之一。同时悬浮物又是常规污水处理系统运行是否正常的指示指标，二沉池出水的悬浮物量发生异常变化或出现超标现象，说明污水处理系统出现了问题，必须采取有关措施使其恢复正常。464 生物处理装置内的活性污泥中悬浮固体（MLSS）和挥发性悬浮固体含量（MLVSS）必须在一定数量范围内，而且对于水质相对稳定的污水生物处理系统，两者之间存在一定比例关系，如果MLSS或MLVSS超出特定范围或二者比值发生较大改变，必须设法使其恢复正常，否则势必造成生物处理系统出水水质发生变化，甚至导致包括悬浮物在内的各种排放指标超标。另外，通过测定MLSS，还可以监测曝气池混合液的污泥体积指数，从而了解活性污泥及其他生物悬浮液的沉降特性和活性。1.悬浮固体的测定方法有哪些？GB11901—1989规定了重量法测定水中悬浮物的测定方法，测定悬浮固体SS时，一般是采集一定体积的废水或混合液，用0.45μm滤膜过滤截留悬浮固体，以滤膜截留悬浮固体前后的质量差作为悬浮固体的量。一般废水和二沉池出水的SS常用单位是mg/L，而曝气池混合液和回流污泥的SS常用单位是g/L。在废水处理场测定曝气混合液和回流污泥等SS值较大的水样时，对测定结果的精确度要求较低时，可以使用定量滤纸代替0.45μm滤膜。这样既可以反应实际情况以指导实际生产的运行调整，又可以节约化验费用。但在测定二沉池出水或深度处理出水的SS时，必须使用0.45μm滤膜进行测定，否则测定结果的误差会过大。在废水处理过程中，悬浮物浓度是需要经常检测的工艺参数之一，比如进水悬浮物浓度、曝气内混合液污泥浓度、回流污泥浓度、剩余污泥浓度等。为快速测定SS值，废水处理场经常使用污泥浓度计，有光学型和超声波型等两种。光学型污泥浓度计的基本原理是利用光束在水中穿过时遇到悬浮颗粒会散射而强度减弱，光的散射同遇到的悬浮颗粒的数量、大小成一定比例，通过光敏电池来检测散射光和光的衰减程度，就可以推断水中污泥浓度。超声波型污泥浓度计的原理是利用超声波在废水中穿过时，超声波强度的衰减量与水中的悬浮颗粒浓度成正比，通过特制的传感器来检测超声波的衰减程度，就可以推断水中污泥浓度。2.悬浮固体测定的注意事项有哪些？测定取样时，二沉池出水水样或生物处理装置内的活性污泥样必须具有代表性，应当去除其中的大颗粒的漂浮物或浸没于其中的非均质凝块物质。为防止滤片上残留物较多导致夹带水份并延长烘干时间，取样体积以产生2.5~200mg的悬浮固体量为佳。如果没有其他依据，悬浮物测定样品体积可以定为100ml，而且要求必须经过充分混合。464 测定活性污泥样品时，由于悬浮固体含量较大，经常会出现样品中悬浮固体量超过200mg的情况，此时必须要适当延长烘干时间，然后再移至干燥器内冷却到平衡温度后称重，反复烘干、干燥直至恒重或称重损失小于前次称重的4%。为避免多次烘干、干燥、称重的操作过程，要严格控制每个操作步骤和时间一致，由一位化验员独立完成，以保证手法一致。采集的水样应尽快分析测定，如果需要放置，可以贮存在4oC的冷藏箱内，但水样的保存时间最长不能超过7d。为使测定结果尽量精确，在测定曝气混合液等高SS值的水样时，可以适当减少水样的体积；而测定二沉池出水等低SS值水样时，可以适当加大测试水样的体积。当测定回流污泥等高SS值的污泥浓度时，为防止滤膜或滤纸等过滤介质截留过多的悬浮物而夹带过多的水分，必须延长干燥的时间，恒重称量时，要注意重量的变化幅度。如果变化过大，往往说明滤膜上的SS外干而内湿，需要再延长干燥时间。1.什么是水的浊度？水的浊度是一种表示水样的透光性能的指标，是由于水中泥沙、粘土、微生物等细微的无机物和有机物及其他悬浮物使通过水样的光线被散射或吸收、而不能直接穿透所造成的，一般以每升蒸馏水中含有1mgSiO2（或硅藻土）时对特定光源透过所发生的阻碍程度为1个浊度的标准，称为杰克逊度，以JTU表示。浊度计是利用水中悬浮杂质对光具有散射作用的原理制成的，其测得的浊度是散射浊度单位，以NTU表示。水的浊度不仅与水中存在的颗粒物质的含量有关，而且和这些颗粒的粒径大小、形状、性质等有密切的关系。水的浊度高，不仅增加消毒剂的用量，而且影响消毒效果。浊度的降低，往往意味着水中有害物质、细菌和病毒的减少。水的浊度达到10度时，人们就可以看出水质浑浊。2.浊度的测定方法有哪些？国家标准GB13200—1991规定的浊度测定方法有分光光度法和目视比色法两种，这两种方法测定的结果单位是JTU。另外，还有使用光的散射作用测定水浊度的仪器法，浊度计测定的结果单位是NTU。分光光度法适用于饮用水、天然水及高浊度水的检测，最低检测限为3度；目视比色法适用于饮用水和水源水等低浊度水的检测，最低检测限为1度。在实验室对二沉池出水或深度处理出水进行浊度检测时，前两种检测方法都可以使用；而污水处理厂的出水和深度处理系统的管道上进行浊度检测时，往往需要安装在线式浊度计。在线式浊度计的基本原理和光学型污泥浓度计相同，两者的差别在于污泥浓度计所测量的SS浓度高，因而利用光吸收的原理，而浊度计测量的SS较低，因而利用光散射原理，测得穿过被测水的光的散射分量，即可推断水的浊度大小。浊度是光与水中固体颗粒共同作用的结果，浊度大小与水中杂质颗粒的大小、形状以及由此引起的对光的折射系数等因素有关，因此，水中的悬浮物含量较高时，一般其浊度也较高，但两者之间又没有直接的相关关系。有时同样的悬浮物含量，但由于悬浮物的性质不同，测得的浊度值却有很大差异。因此，如果水中含有的悬浮杂质较多，应用测定SS的方法来准确反映水的污染程度或杂质的具体数量。464 所有与水样接触的玻璃器皿必须清洁，清洁时可用盐酸或表面活性剂清洗。测定浊度的水样不能有碎屑及易沉颗粒，而且必须用具塞玻璃瓶收集，取样后尽快测定。特殊情况可在4oC暗处短时间保存，最多保存24h，而且测定前需要激烈振摇并恢复到室温。1.什么是水的色度？水的色度是测量水的颜色时所规定的指标，水质分析中所称的色度通常指的水的真实颜色，即仅指水样中溶解性物质产生的颜色。因此在测定前，需要对水样进行澄清、离心分离或用0.45μm滤膜过滤去除SS，但不能用滤纸过滤，因为滤纸能吸收水的部分颜色。用未经过滤或离心分离的原始样品进行测定的结果是水的表观颜色，即由溶解性物质和不溶解性悬浮物质共同产生的颜色。一般不能用测定真实颜色的铂钴比色法测定和量化水的表观颜色，通常用文字来描述其深浅、色调以及透明程度等特征，然后用稀释倍数法进行测定。用铂钴比色法测得的结果和用稀释倍数法测定的色度值往往没有可比性。2.色度的测定方法有哪些？色度的测定方法有铂钴比色法和稀释倍数法两种(GB11903—1989)。两种方法应独立使用，测定的结果之间一般没有可比性。铂钴比色法测定适用于清洁水、轻度污染水并略带黄色的水，以及比较清洁的地表水、地下水、饮用水和中水、污水深度处理后的回用水等。而工业废水和污染较严重的地表水一般使用稀释倍数法测定其色度。铂钴比色法是以1L水中含有1mgPt（Ⅳ）和2mg六水氯化钴（Ⅱ）时所具有的颜色计为1个色度标准单位，一般称为1度。1个标准色度单位的配制方法是在1L水中加入0.491mgK2PtCl6及2.00mgCoCl2∙6H2O，又称为铂钴标准，成倍地加入铂钴标准药剂就能得到成倍的标准色度单位。由于氯钴酸钾的价格昂贵，一般使用K2Cr2O7和CoSO4∙7H2O按一定比例和操作步骤配制成代用色度标准溶液。在测定色度时，把待测水样与一系列不同色度的标准液进行比较，即可得到水样的色度。稀释倍数法是将水样用光学纯水稀释至将近无色后移入比色管中，在白色背景下与同样液柱高度的光学纯水比较颜色深浅，如果发现有差异，再进行稀释，直到不能觉察出颜色为止，此时水样的稀释倍数即为表达水颜色强度的数值，单位是倍。3.什么是水的酸度和碱度？水的酸度是指水中所含有的能与强碱发生中和作用的物质的量。形成酸度的物质有能全部离解出H+的强酸（如HCl、H2SO4）、部分离解出H+的弱酸（H2CO3、有机酸）和强酸弱碱组成的盐类（如NH4Cl、FeSO4464 ）等三类。酸度是用强碱溶液滴定而测定的。滴定时以甲基橙为指示剂测得的酸度称为甲基橙酸度，包括第一类强酸和第三类强酸盐形成的酸度；用酚酞为指示剂测得的酸度称为酚酞酸度，是上述三类酸度的总合，因此也称总酸度。天然水中一般不含强酸酸度，而是由于含有碳酸盐和重碳酸盐使水呈碱性，当水中有酸度存在时，往往表示水已受到酸污染。与酸度相反，水的碱度是指水中所含有的能与强酸发生中和作用的物质的量。形成碱度的物质有能全部离解出OH-的强碱（如NaOH、KOH）、部分离解出OH-的弱碱（如NH3、C6H5NH2）和强碱弱酸组成的盐类（如Na2CO3、K3PO4、Na2S）等三类。碱度是用强酸溶液滴定而测定的。滴定时以甲基橙为指示剂测得的碱度是上述三类碱度的总合，称为总碱度或甲基橙碱度；用酚酞为指示剂测得的碱度称为酚酞碱度，包括第一类强碱形成的碱度和第三类强碱盐形成的部分碱度。酸度和碱度的测定方法有酸碱指示剂滴定法和电位滴定法，一般都折合成CaCO3来计量，单位是mg/L。1.什么是水的pH值？pH值是被测水溶液中氢离子活度的负对数，即pH=-lgαH+，是污水处理工艺中最常用的指标之一。在25oC条件下，pH值=7时，水中氢离子和氢氧根离子的活度相等，相应的浓度为10-7mol/L，此时水为中性，pH值﹥7表示水呈碱性，而pH值﹤7则表示水呈酸性。pH值的大小反映了水的酸性和碱性，但不能直接表明水的酸度和碱度。比如0.1mol/L的盐酸溶液和0.1mol/L的乙酸溶液，酸度同样都是100mmol/L，但两者的pH值却大不相同，0.1mol/L的盐酸溶液的pH值是1，而0.1mol/L的乙酸溶液的pH值是2.9。2.常用的pH值测定方法有哪些？在实际生产中，为了快速方便地掌握进入废水处理场废水的pH值变化情况，最简单的方法是用pH试纸粗略测定。对于无色、无悬浮杂质的废水，还可以使用比色法。目前，我国测定水质pH值的标准方法是电位法（GB6920--86玻璃电极法），它通常不受颜色、浊度、胶体物质以及氧化剂、还原剂的影响，既可以测定清洁水的pH值、又可以测定受不同程度污染的工业废水的pH值，这也是广大废水处理场广泛使用的测定pH值的方式。pH值的电位法测定原理是通过测定玻璃电极与已知电位的参比电极的电位差，从而得到指示电极的电位，即pH值。参比电极一般使用甘汞电极或Ag-AgCl电极，以甘汞电极应用最为普遍。pH464 电位计的核心是一个直流放大器，使电极产生的电位在仪器上放大后以数字或指针的形式在表头上显示出来。电位计通常装有温度补偿装置，用以校正温度对电极的影响。废水处理场使用的在线pH计的工作原理是电位法，使用注意事项和实验室的pH计基本相同。但由于其使用的电极长期连续浸泡在废水或曝气池等含有大量油污或微生物的地方，因此除了要求pH计设置对电极的自动清洗装置外，还需要根据水质情况和运行经验进行人工清洗。一般对用在进水或曝气池中的pH计每周进行一次人工清洗，而对用在出水中的pH计可每月进行一次人工清洗。对于能同时测定温度和ORP等项目的pH计，应当按照测定功能所需要的使用注意事项进行维护和保养。1.pH值测定的注意事项有哪些？⑴电位计应保持干燥、防尘，定期通电维护，保证电极的输入端引线连接部分保持清洁，防止水滴、灰尘、油污等进入。使用交流电源时要保证接地良好，使用干电池的便携式电位计应定期更换电池。同时要定期对电位计进行校验和调零等校正维护，且一经调试妥当，在测试过程中就不能随意旋动电位计的零点和校正、定位等调节器。⑵用于配制标准缓冲溶液和淋洗电极的水，不能含有CO2、pH值在6.7～7.3之间、电导率要小于2μs/cm。经阴阳离子交换树脂处理过的水，再经煮沸放冷后可以达到此要求。配制好的标准缓冲溶液应密闭保存在硬质玻璃瓶或聚乙烯瓶中，再存放在4oC的冰箱中，可以延长使用期限，如果在空气敞开存放或在常温下保存，使用期限一般不能超过1个月，使用过的缓冲液不能再倒回储存瓶中重复使用。⑶在正式测量前，首先应检查仪器、电极、标准缓冲液是否正常。并定期对pH计进行校验，通常检验周期为一个季度或半年，校验使用两点校验法。即根据待测样品的pH值范围，选用两种与其接近的标准缓冲溶液，一般这两种缓冲溶液的pH值差至少要大于2。用第一种溶液定位后，再对第二种溶液测试，电位计的显示结果与第二种标准缓冲溶液的标准pH值之差应不大于0.1pH单位。如果误差大于0.1pH单位，应用第三种标准缓冲溶液检验。如果此时误差小于0.1pH单位，则很可能是第二种缓冲溶液出了问题。如果误差仍大于0.1pH单位，则说明电极出了问题，需要对电极进行处理或更换新的电极。⑷更换标准缓冲液或样品时，要用蒸馏水对电极进行充分的淋洗，并用滤纸吸去附着在电极上的水，再用待测溶液淋洗以消除相互影响，这一点对使用弱性缓冲溶液时尤其重要。测量pH值时，应对水溶液进行适当搅拌，以使溶液均匀和达到电化学平衡，而在读数时则应停止搅动再静置片刻，以使读数稳定。⑸464 测定时，要先用水仔细冲洗两个电极，再水样冲洗，然后将电极浸入盛水样的小烧杯中，用手小心摇动烧杯使水样均匀，待读数稳定后记录pH值。1.玻璃电极的使用注意事项有哪些？⑴玻璃电极的零电位pH值必须在配套酸度计的定位调节器范围内，而且不得在非水溶液中使用。玻璃电极在初次使用或久置不用后重新使用时，玻璃球泡要在蒸馏水中浸泡24h以上，以使形成良好的水化层。使用前应仔细检查电极是否完好，玻璃球泡应无裂痕和斑点，内参比电极应浸泡在内充液中。⑵如果内充溶液中有气泡，可轻轻甩动电极令气泡溢出，使内参比电极与溶液之间接触良好。为避免玻璃球泡破损，水冲洗后，可以用滤纸小心地吸去附着在电极上的水，不能用力擦拭。安装时，玻璃电极的玻璃球泡要比参比电极略高一些。⑶当测量含有油或乳化状物质的水样后，要及时用洗涤剂和水清洗电极。如果电极附着无机盐结垢，可将电极浸泡于（1+9）盐酸中，待结垢溶解后，用水充分淋洗，再置于蒸馏水中待用。若上述处理效果不理想，可用丙酮或乙醚(不能用无水乙醇)进行清洗后，再按上述方法处理，然后将电极在蒸馏水中浸泡过夜后使用。⑷如果仍无效，还可以用铬酸洗液浸泡数分钟。铬酸清除玻璃外表面所吸附物质效果显著，但存在具有脱水作用的弊端，用铬酸处理过的电极必须在水中浸泡过夜，方可用于测量。在万不得已的情况下，还可将电极在5%HF溶液浸泡20～30s或在氟氢化铵（NH4HF2）溶液中浸泡1min作适度的腐蚀处理，浸泡后立即用水充分淋洗，再浸入水中待用。经过这种剧烈的处理后，电极的寿命将受到影响，因此这两种清洁方法只能作为替代废弃的措施。2.甘汞电极的原理和使用注意事项有哪些？⑴甘汞电极由金属汞、氯化亚汞（甘汞）和氯化钾盐桥三部分组成。电极中的氯离子来源于氯化钾溶液，当氯化钾溶液浓度一定的情况下，则电极电位在一定温度下是常数，而与水的pH值无关。电极内部的氯化钾溶液通过盐桥（陶瓷砂芯）往外渗透，使原电池导通。⑵使用时，必须取下电极侧管口的橡皮塞和下端的橡皮帽，以使盐桥溶液借重力作用维持一定流速渗漏，保持与待测溶液的通路。电极不用时，应套好橡皮塞和橡皮帽，防止蒸发和渗出。长期不用的甘汞电极应充满氯化钾溶液，放置在电极盒内保存。⑶464 电极内氯化钾溶液不能有气泡，以防止短路；溶液内应保留少许氯化钾晶体，以保证氯化钾溶液的饱和。但氯化钾晶体不可过多，否则就有可能堵塞与被测溶液的通路，以至产生不规律的读数。同时还应注意排除甘汞电极表面或盐桥与水接触部位的气泡，否则也可能导致测量回路断路读不出数或读数不稳。⑷测量时，甘汞电极内的氯化钾溶液的液面必须高于被测溶液的液面，以防被测液向电极内扩散而影响甘汞电极的电位。水中含有的氯化物、硫化物、络合剂、银盐、过氯酸钾等成分向内扩散，都将会影响甘汞电极的电位。⑸温度波动较大时，甘汞电极的电位变化有滞后性，即温度变化快，电极电位的变化较慢，电极电位达到平衡所需的时间较长，因此测量时要尽量避免温度大幅度变化。⑹要注意防止甘汞电极陶瓷砂芯被堵塞，当测量浑浊溶液或胶体溶液后特别要注意及时清洗。若甘汞电极陶瓷砂芯表面有粘附物，可用金刚砂纸或在油石上加水轻轻磨去。⑺定期对甘汞电极的稳定性进行检查，可分别测定被检验的甘汞电极与另一只完好的内充液相同的甘汞电极在无水或同一水样中的电位，两个电极的电位差值应小于2mV，否则就需要更换新的甘汞电极。1.温度测定的注意事项有哪些？目前，国家污水排放标准对水温没有具体规定，但水温对常规生物处理系统的意义巨大，必须予以高度重视。无论好氧处理还是厌氧处理，都要求在一定温度范围内进行，一旦超过此范围，即温度过高或过低都会降低处理效率，甚至造成整个系统的失效。尤其要重视处理系统进水的温度监测，一旦发现进水温度改变，就应当密切注意后续处理装置内水温的变化，如果在可以忍受的范围内，可以置之不理，否则就应当调节进水的温度。GB13195--91规定了表层温度计、深层温度计或颠倒温度计测定水温的具体方法。正常情况下，现场临时测定废水处理场各个工艺构筑物内水温时，一般可以使用品质合格的充汞式玻璃温度计测定。如果需要将温度计从水中拿出来读数，那么从温度计离开水面到读数完毕的时间不能超过20s。温度计至少要有0.1oC的精确刻度，并且热容应当尽可能小以使其易于达到平衡，同时需要定期由计量检定部门使用精密温度计进行校正。临时测定水温时，要将玻璃温度计或其他测温设备探头浸入待测水中一定时间（一般5min以上）、达到平衡后再去读取数据，温度值一般精确到0.1oC。废水处理场一般在曝气池的进水端安装在线温度测定仪，而测温仪通常使用热敏电阻测量水温。2.什么是溶解氧？溶解氧DO（英文DissolvedOxygen的简写）表示的是溶解于水中分子态氧的数量，单位是mg/L。水中的溶解氧饱和含量与水温、大气压和水的化学组成有关，在一个大气压下，0oC的蒸馏水中溶解氧达到饱和时的氧含量为14.62mg/L，在20oC时则为9.17mg/L464 。水温升高、含盐量增加或大气压力下降，都会导致水中溶解氧含量降低。溶解氧是鱼类和好氧菌生存和繁殖所必须的物质，溶解氧低于4mg/L，鱼类就难以生存。当水被有机物污染后，好氧微生物氧化有机物会消耗水中的溶解氧，如果不能及时从空气中得到补充，水中的溶解氧就会逐渐减少，直到接近于0，引起厌氧微生物的大量繁殖，使水变黑变臭。1.常用的溶解氧测定方法有哪些？常用的溶解氧测定方法有两种，一是碘量法及其修正法（GB7489--87），二是电化学探头法（GB11913--89）。碘量法适用于测量溶解氧大于0.2mg/L的水样，一般碘量法只适用于测定清洁水的溶解氧，测定工业废水或污水处理厂各个工艺环节的溶解氧时必须使用修正的碘量法或电化学法。电化学探头法的测定下限与所用的仪器有关，主要有薄膜电极法和无膜电极法两种，一般适用于测定溶解氧大于0.1mg/L的水样。污水处理厂在曝气池等处安装使用的在线DO仪使用的就是薄膜电极法或无膜电极法。碘量法的基本原理是向水样中加入硫酸锰和碱性碘化钾，水中溶解氧将低价锰氧化成高价锰，生成四价锰的氢氧化物棕色沉淀，加酸后，棕色沉淀溶解并与碘离子反应生成游离碘，再以淀粉为指示剂，用硫代硫酸钠滴定游离碘，即可计算出溶解氧的含量。当水样有颜色或含有能与碘反应的有机物时，不宜使用碘量法及其修正法测定水中的溶解氧，可使用氧敏感薄膜电极或无膜电极测定。氧敏感电极由两个与支持电解质相接触的金属电极及选择性透过膜组成，薄膜只能透过氧和其他气体，水和其中可溶物质不能通过，通过薄膜的氧气在电极上还原，产生微弱的扩散电流，在一定温度下电流大小与溶解氧含量成正比。无膜电极由特殊的银合金阴极和铁（或锌）阳极组成，不用薄膜和电解质，两极之间也不加极化电压，只是通过被测水溶液沟通两极而形成一个原电池，水中的氧分子直接在阴极上还原，产生的还原电流与被测溶液中的氧含量成正比。2.为什么溶解氧指标是废水生物处理系统正常运转的关键指标之一？水中保持一定的溶解氧是好氧水生生物得以生存繁殖的基本条件，因而溶解氧指标也污水生物处理系统正常运转的关键指标之一。好氧生物处理装置要求水中溶解氧最好在2mg/L以上，厌氧生物处理装置要求溶解氧在0.5mg/L以下，如果想进入理想的产甲烷阶段则最好检测不到溶解氧（为0），而A/O工艺的A段为缺氧状态时，溶解氧最好在0.5~1mg/L。在好氧生物法的二沉池出水合格时，其溶解氧含量一般不低于1mg/L，过低（﹤0.5mg/L）或过高（空气曝气法﹥464 2mg/L）都会导致出水水质变差、甚至超标。因此对生物处理装置内部和其沉淀池出水的溶解氧含量监测予以充分重视。碘量滴定法不适合作现场检验，也难以用于连续监测或就地测定溶解氧。在污水处理系统的溶解氧连续监测中采用的都是电化学法中的薄膜电极法。为了实时连续掌握污水处理过程中曝气池内混合液DO的变化，一般采用在线式电化学探头DO测定仪，同时DO仪也是曝气池溶氧自动控制调节系统的重要组成部分，对于调节控制系统的正常运行起着重要的作用。同时也是工艺操作人员调整、控制污水生物处理正常运转的重要依据。1.碘量滴定法测定溶解氧的注意事项有哪些？采集测定溶解氧的水样时要特别小心，水样不能长时间和空气接触，也不能搅动。在集水池中取样时要用300毫升配玻璃塞的细口溶解氧瓶，同时测定和记录水温。再就是使用碘量滴定法时，取样后除选择特定的方法排除干扰外，还要尽可能缩短保存时间，最好立即分析。通过技术和设备上的改进和借助于仪器化，碘量滴定法仍然是分析溶解氧的最精密和最可靠的滴定法。为排除水样中的各种干扰物质的影响，碘量滴定法有几种予以修正的具体方法。水样中存在的氧化物、还原物、有机物等都会对碘量滴定法产生干扰，某些氧化剂可把碘化物游离为碘（正干扰），某些还原剂可把碘还原为碘化物（负干扰），当氧化的锰沉淀物被酸化时，大部有机物可被部分氧化，产生负误差。叠氮化物修正法可以有效地排除亚硝酸盐的干扰，而水样中含有低价铁时可用高锰酸钾修正法排除干扰。水样中含有色、藻类、悬浮固体时，应当使用明矾絮凝修正法，而硫酸铜--氨基磺酸絮凝修正法用于测定活性污泥混合液的溶解氧。2.薄膜电极法的注意事项测定溶解氧的注意事项有哪些？薄膜电极由阴极、阳极、电解液和薄膜组成，电极腔内充入KCl溶液，薄膜将电解液和被测水样隔开，溶解氧通过薄膜渗透扩散。在两极间加上0.5～1.0V的直流固定极化电压后，被测水中的溶解氧通过薄膜并在阴极上还原，产生与氧浓度成正比的扩散电流。常用的薄膜是能使氧分子透过而且性质比较稳定的聚乙烯和碳氟化合物薄膜，由于薄膜能使多种气体渗透，而有些气体（如H2S、SO2、CO2、NH3等）在指示电极上不易去极化，进而会降低电极的灵敏度，导致测定结果出现偏差。被测水中的油污、油脂及曝气池中的微生物常会附着在薄膜上，严重影响测量精度，因此需要定期清洗和校验。464 因此，对在污水处理系统中使用的薄膜电极式溶解氧测定仪，要严格按照制造商的校准方法操作，并定期清洗、校准、补充电解液、更换电极薄膜。更换薄膜时要仔细进行，一要防止污染敏感元件，二要注意不在薄膜下留有微小气泡，否则会使剩余电流升高，影响测定结果。为保证数据准确，薄膜电极测定点的水流要有一定的紊动，即通过薄膜表面的试液必须具有足够的流速。一般情况下，可以用空气或已知DO浓度的样品以及不含DO的样品对照校准，当然，最好使用正在检验中的水样进行校准。另外，还要经常校核一个或两个点来检验温度校正数据。1.反映水中有毒有害有机物的各种指标有哪些？常见污水中的有毒有害有机物，除了少部分（如挥发酚等）外，大部分是难以生物降解的，而且对人体还有较大危害性，如石油类、阴离子表面活性剂（LAS）、有机氯和有机磷农药、多氯联苯（PCBs）、多环芳烃（PAHs）、高分子合成聚合物（如塑料、合成橡胶、人造纤维等）、燃料等有机物。国家综合排放标准GB8978-1996对各个行业排放的含有以上有毒有害有机物污水浓度作出了严格的规定，具体水质指标有苯并(a)芘、石油类、挥发酚、有机磷农药（以P计）、四氯甲烷、四氯乙烯、苯、甲苯、间-甲酚等36项。行业不同，其排放的废水需要控制的指标也不同，应当根据各自排放的污水的具体成份，监测其水质指标是否符合国家排放标准。2.水中酚类化合物的类型有几种？酚是苯的羟基衍生物，其羟基直接与苯环相连。按照苯环上所含羟基数目的多少，可分为单元酚（如苯酚）和多元酚。按照能否与水蒸汽共沸而挥发，又分为挥发酚和不挥发酚。因此，酚类不单指苯酚，而且还包括邻位、间位和对位被羟基、卤素、硝基、羧基等取代的酚化物的总称。酚类化合物是指苯及其稠环的羟基衍生物，种类繁多，通常认为沸点在230oC以下的为挥发酚，而沸点在230oC以上的为不挥发酚。水质标准中的挥发酚是指在蒸馏时，能与水蒸汽一起挥发的酚类化合物。3.常用的挥发酚测定方法有几种？464 由于挥发酚为一类化合物，而非单一化合物，因此，即使均以苯酚为标准，如果采用不同的分析方法，其结果也会存在差异。为使结果具有可比性，必须使用国家规定的统一方法，常用的挥发酚测定方法是GB7490--87规定的4—氨基安替比林分光光度法和GB7491--87规定的溴化容量法。4--氨基安替比林分光光度法干扰因素少、灵敏度较高，适用于测定挥发酚含量﹤5mg/L的较清洁的水样。其基本原理是在铁氰化钾存在和pH值为10的水中，酚类化合物与4--氨基安替比林反应生成橙红色染料，在波长510nm处有最大吸收值。如果用三氯甲烷将生成的橙红色染料萃取则在波长460nm处有最大吸收值，可使4--氨基安替比林分光光度法最低检出浓度由0.1mg/L降到0.002mg/L。溴化容量法操作简便易行，适用于测定﹥10mg/L的工业废水或工业废水处理场出水中的挥发性酚量。其基本原理是在过量溴的溶液中，酚与溴生成三溴酚，并进一步生成溴代三溴酚。然后剩余的溴与碘化钾反应释放出游离碘，同时溴代三溴酚与碘化钾反应生成三溴酚和游离碘。再用硫代硫酸钠溶液滴定游离碘，根据其消耗量可以计算出以苯酚计的挥发酚含量。1.测定挥发酚的注意事项有哪些？由于溶解氧等氧化剂及微生物都可以将酚类化合物氧化或分解，使水中的酚类化合物很不稳定，因此通常采取加酸（H3PO4）和降低温度的方法抑制微生物的作用，采用加入足量硫酸亚铁的方法消除氧化剂的影响。即使采取了上述措施，水样也应在24h内进行分析化验，而且一定要将水样保存在玻璃瓶内而不能是塑料容器内。无论溴化容量法还是4--氨基安替比林分光光度法，水样中含有氧化性或还原性物质及金属离子、芳香胺、油分和焦油类等成份时，都会对测定的准确性产生干扰，必须使用必要措施消除其影响。例如氧化剂可在加入硫酸亚铁或亚砷酸钠后被除去，硫化物可在酸性条件下加入硫酸铜后被除去，油分和焦油类可在强碱性条件下用有机溶剂萃取分离除去，亚硫酸盐、甲醛等还原性物质在酸性条件下用有机溶剂萃取后使还原性物质滞留于水中而除去。分析化验某一成份相对固定的污水时，积累一定时间经验后，可以明确其中的干扰物质种类，然后采取增减排除干扰物质的种类，尽量简化分析步骤。蒸馏操作是挥发酚测定的一个关键步骤，为使挥发酚蒸出完全，应将待蒸馏样品的pH值调节至4左右（甲基橙的变色范围）。此外，由于挥发酚的挥发过程较为缓慢，故收集馏出液的体积应与原待蒸馏样品的体积相当，否则将影响测定结果。如果发现馏出液呈白色浑浊，应当在酸性条件下再蒸一次，若第二次馏出液仍呈白色浑浊，则可能是水样中有油分和焦油类的存在，须作相应的处理。464 使用溴化容量法测得的总量是相对值，必须严格遵循国家标准规定的操作条件，包括加入液量、反应温度和时间等。另外，三溴苯酚沉淀容易包裹I2，因此在接近滴定点时，应充分剧烈摇动。1.使用4--氨基安替比林分光光度法测定挥发酚的注意事项有哪些？使用4--氨基安替比林（4-AAP）分光光度法时，全部操作都应在通风橱内进行，并利用通风橱的机械吸风，以消除具有毒性的苯对操作人员的不良影响。试剂空白值的增高，除可因由蒸馏水、玻璃器皿和其他试验装置中受沾污，以及由于室温升高致使萃取溶剂挥发等因素外，主要来自易吸潮结块和氧化的4-AAP试剂，因此要采取必要措施保证4-AAP的纯度。反应显色易受pH值影响，要严格控制反应溶液的pH值在9.8~10.2之间。苯酚稀标准溶液不稳定，每毫升含1mg苯酚的标准溶液置于冰箱内，使用时间不能超过30d，每毫升含10μg苯酚的标准溶液应在配制当天使用，每毫升含1μg苯酚的标准溶液在配制后2h内使用。一定要按照标准操作方法按顺序加入试剂，每加入一种试剂后都应摇匀。如果加入缓冲液后不摇匀，会使实验溶液内氨浓度不均匀，对反应有影响。氨水不纯可使空白值增加10倍以上，开瓶后的氨水如果长时间未用完，应蒸馏后再用。生成的氨基安替比林红色染料在水溶液中只能稳定约30min，萃取到氯仿中后可以稳定4h，时间过长则颜色由红变黄。如果因为4--氨基安替比林不纯导致空白颜色过深，可改用490nm波长测定以提高测定精度。4--氨基安替比不纯时可用甲醇溶解后，再用活性炭过滤重结晶精制。2.石油类的测定方法有哪些？石油是由烷烃、环烷烃、芳香烃以及不饱和烃和少量硫、氮氧化合物所组成的一种复杂的混合物。水质标准中将石油类规定为保护水生生物的毒理学指标及人体感官指标，是因为石油类物质对水生生物的影响很大。当水中石油类的含量在0.01～0.1mg/L时，就会干扰水生生物的摄食和繁殖。因此，我国渔业水质标准规定不得超过0.05mg/L，农灌用水标准规定不得超过5.0mg/L，污水综合排放二级标准规定不得超过10mg/L。一般进入曝气池的污水石油类的含量不能超过50mg/L。由于石油的成份复杂、性质差异很大，再加上受分析方法所限，很难建立一个适用于各种成份的统一标准。当水中油含量﹥464 10mg/L时，可使用重量法进行测定，其缺点是操作复杂、轻质油在蒸除石油醚和烘干时易损失。当水中油含量为0.05～10mg/L时，可使用非分散红外光度法、红外分光光度法和紫外分光光度法进行测定，其中非分散红外光度法和红外光度法是检测化验石油类的国家标准（GB/T16488—1996）。紫外分光光度法是以分析嗅味、毒性较大的芳烃为主，是指能被石油醚萃取出、并能在特定波长下有吸收特征的物质，并不能包括所有的石油类。1.石油类测定的注意事项有哪些？分散红外光度法和红外光度法使用的萃取剂是四氯化碳或三氯三氟乙烷，重量法和紫外分光光度法使用的萃取剂是石油醚。这些萃取剂都有毒，因此操作时必须谨慎小心，并在通风橱内进行。标准油应当采用待监测污水中的石油醚或四氯化碳萃取物，有时也可使用其他被认定的标准油品，或用正十六烷、异辛烷和苯按65:25:10的体积比配制而成。萃取标准油、标准油曲线绘制及测定废水样品所用的石油醚应为同一批号，否则会因为空白值不同而产生系统误差。测定油时要单独采样，采样瓶一般使用广口玻璃瓶，切不可使用塑料瓶，而且水样不能装满采样瓶，上面应留有空隙。水样如果不能当天分析，可加入盐酸或硫酸使其pH值﹤2，以抑制微生物的生长，并置于4oC冷藏箱内保存。分液漏斗上的活塞不能涂抹凡士林等油性润滑油脂。2.常见重金属及无机性非金属有毒有害物质水质指标有哪些？常见的水中重金属及无机性非金属有毒有害物质主要有汞、镉、铬、铅及硫化物、氰化物、氟化物、砷、硒等，这些水质指标都是保证人体健康或保护水生生物的毒理学指标。国家污水综合排放标准（GB8978-1996）对含有这些物质的污水排放指标作出了严格的规定。对于来水中含有这些物质的污水处理场，必须认真检测进水和二沉池出水的这些有毒有害物质的含量，以保证达标排放。一旦发现进水或出水超标，都应当立即采取措施，通过加强预处理和调整污水处理运行参数，使出水尽快达标。在常规的二级污水处理中，硫化物和氰化物是两种最常见的无机性非金属有毒有害物质水质指标。3.水中硫化物的形式有几种？硫在水中存在的主要形式有硫酸盐、硫化物和有机硫化物等，其中硫化物有H2S、HS-、S2-等三种形式，每种形式的数量与水的pH值有关，在酸性条件下，主要以H2464 S形式存在，pH值﹥8时，主要以HS-、S2-形式存在。水体中检出硫化物，往往可说明其已受到污染。某些工业尤其是石油炼制排放的污水中常含有一定量的硫化物，在厌氧菌的作用下，水中的硫酸盐也能还原成硫化物。必须认真分析化验污水处理系统有关部位污水的硫化物含量，以防出现硫化氢中毒现象。尤其是对汽提脱硫装置的进出水，因硫化物含量高低直接反映了汽提装置的效果，是一项控制指标。为防止自然水体中硫化物过高，国家污水综合排放标准规定硫化物含量不得超过1.0mg/L，采用好氧二级生物处理污水时，如果进水硫化物浓度在20mg/L以下，在活性污泥性能良好并及时排出剩余污泥的情况下，二沉池出水的硫化物是能够达标的。必须定时监测二沉池出水硫化物的含量，以便观察出水是否达标和确定如何调整运行参数。1.常用检测水中硫化物含量的方法有几种？常用检测水中硫化物含量的方法有亚甲蓝分光光度法、对氨基N,N二甲基苯胺分光光度法、碘量法、离子电极法等，其中有国家标准的硫化物测定方法是亚甲基蓝分光光度法（GB/T16489—1996）和直接显色分光光度法（GB/T17133—1997），这两种方法的检出限分别为0.005mg/L和0.004mg/l，在水样不稀释的情况下，最高检测浓度分别为0.7mg/L和25mg/L。对氨基N,N二甲基苯胺分光光度法（CJ/T60--1999）测定的硫化物浓度范围为0.05～0.8mg/L，因此，以上分光光度法只适用于检测硫化物含量较低的水样。当废水中硫化物浓度较高时，可以使用碘量法（HJ/T60—2000和CJ/T60--1999），碘量法的检测浓度范围为1～200mg/L。当水样浑浊、有色或含有SO32-、S2O32-、硫醇、硫醚等还原性物质时，对测定干扰严重，需要进行预分离以消除干扰，常用的预分离方法是酸化-吹脱-吸收法。其原理是将水样酸化后，硫化物在酸性溶液中以H2S分子状态存在，用气体将其吹出，再用吸收液吸收，然后进行测定。具体做法是首先在水样中加入EDTA，以络合稳定大部分金属离子(如Cu2+、Hg2+、Ag+、Fe3+)，避免这些金属离子与硫离子反应引起的干扰；还要加入适量盐酸羟胺，可以有效防止水样中氧化性物质与硫化物发生氧化还原反应。从水中吹取H2S时，搅拌比不搅拌回收率显著高，在搅拌下吹脱15min硫化物回收率可达100%；在搅拌下吹脱时间超过20min时，回收率略有下降。因此，通常在搅拌下吹脱，吹脱时间为20min。当水浴温度为35～55oC时，硫化物回收率能达到100%，水浴温度为65oC以上时，硫化物回收率略有降低。因此，一般选取最佳水浴温度为35～55oC。464 1.硫化物测定的其它注意事项有哪些？⑴由于水中硫化物的不稳定，在水样采集时，不能对取样点曝气和剧烈搅动，采集后，要及时加入乙酸锌溶液，使之成为硫化锌混悬液。当水样为酸性时，应当补加碱溶液以防释放出硫化氢，水样满瓶后加塞，尽快送化验室进行分析。⑵无论采用哪种方法分析，都必须对水样进行预处理以消除干扰和提高检测水平。呈色物、悬浮物、SO32-、S2O32-、硫醇、硫醚以及其他还原性物质的存在，都会影响分析结果。消除这些物质的干扰的方法，可以采用沉淀分离、吹气分离、离子交换等。⑶用于稀释和试剂溶液配制的水不能含有Cu2+和Hg2+等重金属离子，否则会因生成酸不溶硫化物使分析结果偏低，因此不要使用金属蒸馏器制得的蒸馏水，最好使用去离子水或全玻璃蒸馏器蒸得的蒸馏水。⑷同样乙酸锌吸收液中含有痕量重金属时也会影响测定结果，可以在充分振摇下，向1L乙酸锌吸收液中逐滴加入1mL新制备的0.05mol/L硫化钠溶液，静置过夜，再旋转摇动后用质地细密的定量滤纸过滤，弃去除滤液，这样可以排除吸收液中痕量重金属的干扰。⑸硫化钠标准溶液极不稳定，浓度越低越容易变化，必须于用前配制并立即标定。用于配制标准溶液的硫化钠结晶表面常含有亚硫酸盐，从而造成误差，最好取用大颗粒结晶，并用水快速淋洗洗去亚硫酸盐后再称量。2.氰化物测定的方法有哪些？氰化物的常用分析方法是容量滴定法和分光光度法，GB7486—87和GB7487—87分别规定了总氰化物和氰化物的测定方法。容量滴定法适用于高浓度氰化物水样的分析，测定范围为1～100mg/L；分光光度法有异烟酸-吡唑啉酮比色法和砒啶-巴比妥酸比色法两种，适用于低浓度氰化物水样的分析，测定范围为0.004～0.25mg/L。容量滴定法的原理是用标准硝酸银溶液滴定，氰离子与硝酸银生成可溶性银氰络合离子，过量的银离子与试银灵指示液反应，溶液由黄色变成橙红色。分光光度法的原理是在中性条件下，氰化物与氯胺T反应生成氯化氰，氯化氰再与砒啶反应生成戊烯二醛，戊烯二醛与砒唑啉酮或巴比妥酸生成蓝色或红紫色染料，颜色的深浅与氰化物的含量成正比。滴定法和分光光度法测定时都存在一些干扰因素，通常需要加入特定药剂等预处理措施，并进行预蒸馏。当干扰物质浓度不是很大时，只通过预蒸馏即可达到目的。3.氰化物测定的注意事项有哪些？⑴464 氰化物有剧毒，砒啶也有毒，分析操作时要格外小心谨慎，必须在通风橱内进行，避免沾污皮肤和眼睛。当水样中干扰物质浓度不是很大时，通过酸性条件下的预蒸馏，使简单氰化物转变为氰化氢从水中释放出来，再使之通过氢氧化钠洗涤液而收集起来，即可将简单氰化物和络合氰化物区分开来，并使氰化物浓度提高、降低检出限值。⑵水样中干扰物质浓度较大，就应当首先采取有关措施，消除其影响。氧化剂的存在，会使氰化物分解，如果怀疑水中有氧化剂，可以采取加入适量硫代硫酸钠的方法排除其干扰。水样应贮存于聚乙烯瓶中，采集后，应在24h内进行分析。必要时，应加入固体氢氧化钠或浓氢氧化钠溶液，使水样pH值提高到12~12.5。⑶硫化物在酸性蒸馏时，可呈硫化氢态被蒸出，并被碱液吸收，因此必须预先除去。除硫的方法有两个，一是在酸性条件下，加入不能氧化CN-的氧化剂（如高锰酸钾）将S2-氧化后再蒸馏；二是加入适量CdCO3或CbCO3固体粉末，使生成金属的硫化物沉淀，将沉淀过滤后再蒸馏。⑷在酸性蒸馏时，油类物质也可被蒸出，此时可以用（1+9）醋酸调节水样pH值至6~7后，迅速用水样体积20%的己烷或氯仿进行一次（不可多次）萃取，随后立即用氢氧化钠溶液水样pH值提高到12~12.5再蒸馏。⑸含高浓度的碳酸盐的水样在酸性蒸馏时，会释放出二氧化碳被氢氧化钠洗涤液收集而影响测定结果。遇高浓度的碳酸盐的污水时，可用氢氧化钙代替氢氧化钠固定水样，使水样pH值提高到12~12.5并经过沉淀后，再倾上清液于样品瓶中。⑹采用光度法测定氰化物时，反应溶液的pH值直接影响显色的吸光值。因此，必须严格控制吸收液的碱浓度，注意磷酸盐缓冲液的缓冲容量。在加入一定量的缓冲液后，需注意测定是否能达到最适的pH值范围。另外，在磷酸盐缓冲液配制之后，必须以pH计测量其pH值，了解其是否符合要求，以避免因试剂不纯或含有结晶水而出现较大的偏差。⑺氯铵T的有效氯含量的改变，也是氰化物测定不准的常见原因。当出现不显色或显色不呈线性、灵敏度低等现象时，除了溶液pH值出现偏差这个原因以外，往往与氯铵T质量有关。因此，氯铵T的有效氯的含量必须在11%以上，已分解或配制后出现混浊沉淀物的不能再用。1.什么是生物相？464 在好氧生物处理过程中，不管采用何种构筑物的形式及何种工艺流程，都是通过处理系统中的活性污泥和生物膜微生物的代谢活动，将废水中的有机物氧化分解为无机物，从而使废水得到净化。处理后出水水质的好坏都同组成活性污泥和生物膜微生物的种类、数量及代谢活力等有关。废水处理构筑物的设计及日产运行管理主要是为活性污泥和生物膜微生物提供一个较好的生活环境条件，以便发挥其最大的代谢活力。在废水生物处理过程中，微生物是一个综合群体：活性污泥由多种微生物组成，各种微生物之间必然相互影响，并共同栖息于一个生态平衡的环境中。不同种类的微生物在生物处理系统中，都有自己的生长规律。比如说，有机物浓度较高时，微生物是以有机物为食料的细菌占优势，数量自然最多。而当细菌数量多时，必然出现以细菌为食料的原生动物，再后出现以细菌和原生动物为食料的微型后生动物。活性污泥中微生物的生长规律，有助于通过微生物镜检去掌握废水处理过程的水质情况。如果镜检中发现有大量鞭毛虫存在，说明废水中有机物浓度还较高，需要作进一步处理；当镜检发现游动型纤毛虫时，表明废水已经得到一定程度的处理；当镜检发现固着型纤毛虫，而游动型纤毛虫数量不多见时，则表明废水中有机物和游离细菌已相当少，废水已经接近稳定；当镜检发现轮虫时，表明水质已经比较稳定。1.什么是生物相镜检？其作用是什么？生物相镜检一般只能作为对水质总体状况的估计，是一种定性的检测，不能作为废水处理厂出水水质的控制指标。为了监测微型动物演替变化状况，还需要定时进行记数。活性污泥和生物膜是生物法处理废水的主体，污泥中微生物的生长、繁殖、代谢活动以及微生物种类之间的演替情况可以直接反应处理状况。和有机物浓度及有毒物质的测定相比，生物相镜检要简便得多，随时可以了解活性污泥中原生动物种类变化和数量消长情况，由此可以初步判断污水的净化程度，或进水水质和运行条件是否正常。因此，除了利用物理、化学的手段来测定活性污泥的性质，还可以借助于显微镜观察微生物的个体形态、生长运动以及相对数量状况来判断废水处理的运行情况，以便及早发现异常情况，及时采取适当的对策，保证处理装置运行稳定，提高处理效果。2.低倍镜观察生物相应注意哪些事项？低倍镜观察是为了观察生物相的全貌，要注意观察污泥絮粒的大小，污泥结构的松紧程度，菌胶团和丝状菌的比例极其生长状况，并加以记录和作出必要的描述。污泥絮粒大的污泥沉降性能好，抗高负荷冲击能力强。污泥絮粒按平均直径的大小可以分为三等：污泥絮粒平均直径﹥500μm的称为大粒污泥，﹤150μm为小粒污泥，介于150～500μm之间的为中粒污泥。464 污泥絮粒性状是指污泥絮粒的形状、结构、紧密程度及污泥中丝状菌的数量。镜检时可把近似圆形的污泥絮粒称为圆形絮粒，与圆形截然不同的称为不规则形状絮粒。絮粒中网状空隙与絮粒外面悬液相连的称为开放结构，无开放空隙的称为封闭结构。絮粒中菌胶团细菌排列致密，絮粒边缘与外部悬液界限清楚的称为紧密絮粒，边缘界限不清的成为疏松絮粒。实践证明，圆形、封闭、紧密的絮粒相互间易于凝聚、浓缩，沉降性能良好，反之则沉降性能差。1.高倍镜观察生物相应注意哪些事项？用高倍镜观察，可以进一步看清微型动物的结构特征，观察时要注意微型动物的外形和内部结构，例如钟虫体内是否存在食物胞，纤毛虫的摆动情况等。观察菌胶团时，应注意胶质的厚薄和色泽，新生菌胶团出现的比例等。观察丝状菌时，要注意丝状菌体内是否有类脂物质和硫粒积累，同时注意丝状菌体内细胞的排列、形态和运动特征以便初步判断丝状菌的种类（进一步鉴别丝状菌的种类需要使用油镜并将活性污泥样品染色）。2.生物相观察时对丝状微生物如何分级？活性污泥中丝状微生物包括丝状细菌、丝状真菌、丝状藻类（蓝细菌）等细胞相连且形成丝状的菌体，其中以丝状细菌最为常见，它们同菌胶团细菌一起，构成了活性污泥絮体的主要成分。丝状细菌具有很强的氧化分解有机物的能力，但由于丝状细菌的比表面积较大，当污泥中丝状菌超过菌胶团细菌而占优势生长时，丝状菌从絮粒中向外伸展，阻碍絮粒间的凝聚使污泥SV值SVI值升高，严重时会造成污泥膨胀现象。因此，丝状细菌数量是影响污泥沉降性能的最重要因素。根据活性污泥中丝状菌与菌胶团细菌的比例，可将丝状菌分成五个等级：①00——污泥中几乎无丝状菌；②±级——污泥中存在少量无丝状菌；③＋级——污泥中存在中等数量丝状菌，总量少于菌胶团细菌；④＋＋级——污泥中存在大量丝状菌，总量与菌胶团细菌大致相等；⑤＋＋＋级——污泥絮粒以丝状菌为骨架，数量明显超过菌胶团细菌而占优势。3.生物相观察应注意活性污泥微生物的哪些变化？城市污水处理厂活性污泥中微生物种类很多，比较容易地通过观察微生物种类、形态、数量和运动状态的变化来掌握活性污泥的状态。而工业废水处理场活性污泥中会因为水质的原因，可能观察不到某种微生物，甚至完全没有微型动物，即不同的工业废水处理场的生物相会有很大差异。464 ⑴微生物种类的变化污泥中的微生物种类会随水质变化，随运行阶段而变化。污泥培养阶段，随着活性污泥的逐渐形成，出水由浊变清，污泥中的微生物发生有规律的演变。正常运行中，污泥微生物种类的变化也遵循一定的规律，由污泥微生物种类的变化可以推测运行状况的变化。比如污泥结构变得松散时，游动纤毛虫较多，而出水混浊变差时，变形虫和鞭毛虫就会大量出现。⑵微生物活动状态的变化当水质发生变化时，微生物的活动状态也会发生一些变化，甚至微生物的形体也会随废水变化而变化。以钟虫为例，纤毛摆动的快慢、体内积累食物泡的多少、伸缩泡的大小等形态都会随生长环境的改变而变化。当水中溶解氧过高或过低时，钟虫的头部常会突出一个空泡。进水中难降解物质过多或温度过低时，钟虫会变得不活跃，其体内可见到食物颗粒的积累，最后会导致虫体中毒死亡。pH值突变时，钟虫体上的纤毛会停止摆动。⑶微生物数量的变化活性污泥中的微生物种类很多，但某些微生物数量的变化也能反映出水质的变化。比如丝状菌，在正常运行时适量存在是非常有利的，但其大量出现会导致菌胶团数量的减少、污泥膨胀和出水水质变差。活性污泥中鞭毛虫的出现预示着污泥开始增长繁殖，但鞭毛虫数量增多又往往是处理效果降低的征兆。钟虫的大量出现一般是活性污泥生长成熟的表现，此时处理效果良好，同时可见极少量的轮虫出现。如果活性污泥中轮虫大量出现，则往往意味着污泥的老化或过度氧化，随后就有可能出现污泥解体和出水水质变差。1.镜检结果如何记录？对活性污泥或生物膜生物相进行镜检后，其结果记录方式可以参考表9—1。表9—1生物相镜检结果记录表464 絮体大小大，中，小絮体形态圆形，不规则形絮体结构开放，封闭絮体紧密度紧密，疏松丝状菌数量0，±，＋，＋＋，＋＋＋游离细菌几乎不见，少，多微型动物优势种（数量及形态）其它种（种类、数量及形态）1.生物膜法生物相与活性污泥有哪些不同？生物膜法处理系统的生物相特征与活性污泥工艺有所不同，主要表现在微生物种类和分布方面。表9—2列出了生物膜和活性污泥中出现的微生物在类型、种属和数量上的比较。表9—2生物膜和活性污泥中微生物对比微生物种类活性污泥法生物膜法微生物种类活性污泥法生物膜法细菌＋＋＋＋＋＋＋＋其他纤毛虫＋＋＋＋＋真菌＋＋＋＋＋轮虫＋＋＋＋藻类－＋＋线虫＋＋＋鞭毛虫＋＋＋＋＋寡毛类－＋＋肉足虫＋＋＋＋＋其他后生动物－＋纤毛虫缘毛虫＋＋＋＋＋＋＋＋昆虫类－＋＋纤毛虫吸管虫＋＋一般来说，由于水质呈逐级变化的趋势和微生物生长环境条件的改善，生物膜系统存在的微生物种类和数量均比活性污泥工艺多，食物链长且较为复杂，尤其是丝状菌、原生动物和后生动物种类增加较多，而且还有一定比例的厌氧菌和兼性菌。在日光照射到的部位能够出现藻类，还能够出现滤池蝇这样的昆虫类生物。在分布方面的特点是沿生物膜厚度（由表及里）或进水流向（与进水接触时间不同），微生物的种类和数量呈现出较大差异。在多级处理的第一级或下向流填料层的上部，生物膜往往以菌胶团细菌为主，膜厚度亦较大（2～3mm）；随着级数的增加或下向流填料层的下部，由于其接触到的水质已经经过部分处理，生物膜中会逐渐出现较多的丝状菌、原生动物和后生动物；微生物的种类不断增多，但生物膜的厚度却在不断减薄(1～2mm)。生物膜的表层的微生物都是好氧性的，而随着厚度的加大，微生物逐渐变成兼性乃至厌氧性。464 生物膜固着在滤料或填料上，生物固体停留时间SRT（泥龄）较长，因此能够生长世代时间长、增殖速度很小的微生物，如硝化菌等。在生物膜上还可能出现大量丝状菌，但不会出现污泥膨胀。和活性污泥法相比，生物膜上的生物中动物性营养者比例较大，微型动物的存活率也较高，能够栖息高营养水平生物，在捕食性纤毛虫、轮虫类、线虫类之上还栖息着寡毛类和昆虫。因此，生物膜上的食物链要比活性污泥中的食物链长，这也是生物膜法产生的污泥量少于活性污泥法的原因。废水水质的不同，每一级或每层填料上的特征微生物也会不同，即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，可以观察到原有层次的特征性微生物下移的现象，即原先在前级或上层填料上的微生物可在后级或下层填料上出现。因此，通过生物相观察发现这样类似的变化来推断废水浓度或污泥负荷的变化。1.水中细菌总数指标的含义是什么？细菌总数是指1mL水样在营养琼脂培养基中，经37oC、24h培养后所生长的菌落数。计量单位一般是每mL水中所含有的总菌数。水中的细菌总数往往同水体受到有机物污染的程度有关，是评价水质污染程度和对人体可能造成伤害的重要指标之一。细菌总数的分析方法采用标准平皿法对水样中的细菌记数，这是一种测定水中好氧和兼性厌氧的异养菌密度的方法。但由于没有任何一种营养基或任一环境条件能满足一个水样中所有细菌的生理要求，而且水中细菌能以单独个体、成对、链状、成簇或成团的形式存在，所以测得的菌落数实际上要低于被测水样中真正存活的细菌数目。2.测定细菌总数的注意事项有哪些？用无菌操作法吸取1mL水样或2～3个适宜稀释倍数的稀释水样，注入灭菌平皿中，再倾注15mL营养琼脂培养基并与水样充分混匀，每个水样做两个平行样，另外每次检验还要做只倾注营养琼脂培养基的空白对照。培养之后，应立即进行平皿菌落计数。如果计数必须暂缓进行，可将平皿存放于5～10oC的环境下，但不能超过24h，而且也不可以将这种做法当作常规的操作方式。对平皿菌落计数时，可用肉眼观察，为防止遗漏，必要时应用放大镜检查。对那些看来相似、距离相近但并不相触的菌落，只要其距离小于最小菌落的直径，就应当分别予以计数。对那些紧密接触但外观（形态或颜色）有差异的菌落也要分别予以计数。在求同一稀释度的平均菌落数时，如果其中一个平皿有较大片状菌落生长时，则不宜采用，而应以无片状菌落生长的平皿作为该稀释度的菌落数。如果片状菌落不到平皿的一半、而其余部分菌落的分布又很均匀时，则可以将生长均匀的1/2平皿菌落计数后乘以2代表全皿菌落数。464 细菌总数的测定结果是以每个平皿菌落总数或同一稀释度平行实验平皿的平均菌落数乘以稀释倍数。当最终结果在100以内时按实际菌落数记录结果；大于100时，采用两位有效数字，用10的指数来表示，如果菌落数无法计数，在报告结果时要注明稀释倍数。1.如何根据菌落计数结果计算水样的细菌总数？计算细菌总数的化验结果时，需要根据不同稀释度的平均菌落数进行比较和计算，其方法如下：⑴首先选择平均菌落数在30～300之间的情况进行计算，当只用一个稀释度的平均菌落数符合此范围时，即以该平均菌落数乘其稀释倍数作为检验水样细菌总数的结果。⑵如果有两个稀释度的平均菌落数在30～300之间，应当按二者的比值来决定计算方法。如果比值小于2，则以各自的平均菌落数乘以各自的稀释倍数后的平均值作为检验水样细菌总数的结果；比值大于2，则以其中平均菌落数乘以其稀释倍数后的较小者作为检验水样细菌总数的结果。⑶如果所有稀释度的平均菌落数均大于300，则应当按稀释倍数最大的平均菌落数乘以其稀释倍数作为检验水样细菌总数的结果。⑷如果所有稀释度的平均菌落数均小于30，则应当按稀释倍数最小的平均菌落数乘以其稀释倍数作为检验水样细菌总数的结果。⑸如果所有稀释度的平均菌落数均不在30～300之间，则应当以最接近30或300的平均菌落数乘以其稀释倍数作为检验水样细菌总数的结果。2.大肠菌群数（值）的含义是什么？大肠菌群细菌是指一类好氧或兼性厌氧、能发酵乳糖、革兰氏染色阴性、无芽孢的杆菌，因此有时也称粪大肠菌群或大肠杆菌，大肠菌群细菌在乳糖培养基中经37oC、24h培养后，能产酸产气。大肠菌群数（值）一般以1L或100mL水中含有的大肠菌群数量为计量单位。如果水源被粪便污染，则有可能被肠道病原菌污染而引起肠道传染疾病。由于肠道病原菌在占中微生物数量的比例相对较少，故从水中特别是自来水中分离病原菌常非常困难。大肠菌群细菌是肠道好氧菌中最普遍和数量最多的一类细菌，所以常将其作为粪便污染的指示菌。即根据水中大肠菌群的数目来判断水源是否受粪便所污染，并检测推测水源受肠道病原菌的可能性。3.大肠菌群数的测定方法有哪些？464 总大肠菌群的常用测定方法有多管发酵法和滤膜法两种。多管发酵法是根据大肠菌群细菌能发酵乳糖、革兰氏染色阴性、无芽孢、呈杆状等有关特性，通过三个步骤进行检验，来确定水样中的总大肠菌群数。多管发酵法以最可能数MostProbableNumber来表示实验结果，又简称MPN，实际上是根据统计学理论估计水体中大肠杆菌密度和卫生质量的一种方法，这种估计有大于实际数字的倾向。对于大肠菌群数含量的估计值，决定于那些既显示阳性又显示阴性的稀释度，在实际设计水样检验所要求重复的数目时，要根据所要求数据的准确度而定。滤膜法是用特制的灭菌微孔薄膜过滤水样，细菌被截留在膜上后，将薄膜贴在品红亚硫酸钠培养基上进行培养。因为大肠菌群细菌可发酵乳糖，在滤膜上培养培养后会出现紫红色具有金属光泽的菌落，计数滤膜上出现的具有此特征的菌落数，即可计算出每L水样中含有的大肠菌群数。滤膜法可测定的水样体积较大，能比多管发酵法更快地获得结果，但测定浊度高、非大肠杆菌类细菌密度大时，效果较差。1.什么是余氯？余氯是水经加氯消毒接触一定时间后余留在水中的氯，其作用是保持持续的杀菌能力。从水进入管网到用水点之前，必须维持水中消毒剂的作用，以防止可能出现的病原体危害和再增殖。这就要求向水中投加的消毒剂，其投加量不仅能满足杀灭水中病原体的需要，而且还要保留一定的剩余量防止在水的输送过程中出现病原体的再增殖，如果使用氯消毒，那么超出当时消毒需要的这部分消毒剂就是余氯。余氯有游离性余氯（Cl2、HOCl和OCl-）和化合性余氯（NH2Cl、NHCl2和NCl3）两种形式，这两种形式能同时存在于同一水样中，两者之和称为总余氯。游离性余氯杀菌能力强，但容易分解，化合性余氯杀菌能力较弱，但在水中持续的时间较长。一般水中没有氨或铵存在时，余氯为游离性余氯，而水中含有氨或铵时，余氯通常只含有化合性余氯，有时是余氯和化合性余氯共存。余氯量必须适当，过低起不到防治病原体的作用，过高则不仅造成消毒成本的增加，而且在人体接触时可能造成对人体的伤害。从概念上看，余氯是针对氯气及氯系列消毒剂而言的，当使用二氧化氯等其他非氯类消毒剂时，就应该将余氯理解为接触一定时间后留在水中的剩余消毒剂。2.余氯的测定方法有哪些？各自的适用范围是什么？余氯的测定可以使用碘量滴定法、邻联甲苯胺目视比色法、N,N-二乙基对苯二胺（DPD）亚铁滴定法（GB11897-89）、N,N-二乙基对苯二胺分光光度法（GB464 11898-89）等。碘量滴定法只能测定水样中的总余氯；邻联甲苯胺目视比色法通过改变操作程序，能分别测定总余氯和游离性余氯；N,N-二乙基对苯二胺滴定法或分光光度法可测定浓度范围为0.03～5mg/L的游离氯或总氯，通过改变操作程序，还可以分别测定一氯胺、二氯胺和一些化合氯成分。碘量滴定法适用于总余氯含量大于1mg/L的水样，是测定加氯量常用的方法。邻联甲苯胺目视比色法操作简单，是测定生活饮用水余氯的常用方法，测定范围为0.01～10mg/L。N,N-二乙基对苯二胺滴定法或分光光度法灵敏度高，可测定余氯含量较低的水样，适用于测定含有有机物的污水中的总有效氯，两个方法的测定范围分别为0.05～1.5mg/L和0.03～5mg/L。1.余氯测定的注意事项有哪些？氯在水溶液中非常不稳定，特别是在浓度较低时，含量会迅速减少。受到阳光和其他强光的照射或受到搅动，氯的还原速度会加快。因此取样后不能贮存，必须立即开始氯的测定，同时避免光线照射和搅动水样。在测定过程的所有操作都要避免阳光直接照射，最好在尽可能低的温度下和柔和的光线下进行，而且所有的比色法都需要用颜色和浊度空白来补偿原水的颜色和色度，尤其是浊度和色度较高时必须测定空白值。使用邻联甲苯胺目视比色法测定余氯时，如果水样与标准邻联甲苯胺溶液混合均匀后立即比色，所测结果是游离性余氯，如果在暗处放置10min使产生最高色度后再进行比色，所得结果是总余氯。总余氯减去游离性余氯即是化合性余氯。使用邻联甲苯胺目视比色法测定时，如果余氯量大，会产生桔黄色；如果水样碱度过高而余氯量小时，会产生淡绿色或淡蓝色。此时可多加1mL邻联甲苯胺标准溶液，即可产生正常的淡黄色。464'