水处理笔记整理：
1）水质：水和其中所含的杂质共同表现出来的物理学、化学和生物学的综合特性

（2）水质指标：水中杂质的种类、成分和数量，判断水质的具体衡量标准

悬浮固体表示水中不溶解的固态物质的量，挥发性固体反映固体的有机成分量

可生物降解有机物  ——  可降解有机物直接氧化

       难生物降解有机物--可被化学氧化 或被经过驯化、筛选后的微生物氧化

       共同点 ：最终被降解成无机物

不同点： 氧化方式的不同

生活污水BOD570~250mg/L;综合污水100～300mg/L;垃圾渗滤液2000～30000mg/L

7        第一阶段（碳氧化阶段）：在异养菌的作用下，含碳有机物被氧化(或称碳化)为CO2，H2O，含氮有机物被氧化(或称氨化)为NH3，所消耗的氧以Oa表示。与此同时，合成新细胞(异养型)



9        合成的新细胞，在生活活动中，进行着新陈代谢，即自身氧化的过程，产生CO2，H2O与NH3，并放出能量和氧化残渣(残存物质)，这种过程叫做内源呼吸，所消耗的氧量用Ob表示



1        耗氧量Oa十Ob 称为第一阶段生化需氧量(或称为总碳氧化需氧量、总生化需氧量、完全生化需氧量) 用La或BODu表示

2        第二阶段是硝化阶段，即在自养菌(亚硝化菌)的作用下，NH3被氧化为NO2－和H2O，所消耗的氧量用Oc表示，再在自养菌(硝化菌)的作用下， NO2－被氧化为NO3－，所消耗的氧量用Od表示。与此同时合成新细胞(自养型)。



1        耗氧量 Oc十Od 称为第二阶段生化需氧量(或称为氮氧化需氧量、硝化需氧量)用硝化BOD或NODu或LN表示。

BOD的定义中规定有机物质被氧化分解至无机物质，第一阶段生物氧化中，有机物中的C已经氧化至CO2，N氧化成NH3，都已经无机化了。所以氨的继续氧化不在考虑之内，即不考虑第二阶段生物氧化。

1.水体污染：排入水体的污染物在数量上超过该物质在水体中的本底含量和水体的环境容量，从而导致水体的物理、化学、及微生物性质发生改变，使水体固有的生态系统和功能受到破坏。

           2.环境容量：指自然环境对污染物具有一定的承载能力。

           3.水体自净

          --概念：污染物随河水排入水体后，经过物理的、化学的与生物化学的作用，使污染的浓度降低或总量减少，受污染的水体部分或完全恢复原状。

指有机污染物在水中污染物的作用下进行氧化分解，逐渐变成无机物，这一过程称为水体自净

1        河流中氧的消耗：

(1)天然和人工培养的细菌对排入河流的悬浮和溶解性有机物的氧化作用

(2)污泥和水底沉积物的分解需氧作用、水生植物夜间呼吸

2        河流的复氧作用

(1)河水和废水中原来含有的氧

(2)大气中的氧向含氧不足的水体扩散溶解，直至水中DO达到饱和

(3)水生植物白天的光合作用放出氧气，溶于水中，有时还可使水体中的氧达到过饱和状态

⑴ 有机物被微生物降解，消耗水中的溶解氧，使DO下降；

       降解有机物耗氧速率------与有机物浓度成正比

⑵ 河流流动过程中，接受大气复氧，使DO上升。

                复氧速率----------与亏氧量成正比

两种作用的结果------形成氧垂曲线

1.物理处理法：沉淀法、筛滤法、上浮法、气浮法、过滤法、和反渗透法；

      2.化学处理法：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；

      3.生物处理法： 主要通过微生物，分解溶解、或胶体状态的有机物。    

              有氧环境（好氧环境）的活性污泥法和生物膜氧化法  

              无氧环境（又称为厌氧）：主要用来处理污泥和工业废水

污水处理方法按处理手段分类

     1.分离处理：



          （1）离子分离：离子交换、离子吸附、离子浮选、电解沉积、电渗析；

          （2）分子分离：吹脱、汽提、萃取、吸附、浮选、结晶、蒸发；

          （3）胶体分离：化学絮凝、生物絮凝、电泳、胶粒浮选；

          （4）悬浮物分类：重力分离（沉淀、浮上）、离心分离（离心机、旋流分流器）、阻力截留（筛网、滤池等）、磁力分离

2.转化处理



          （1）化学转化：中和、氧化还原、化学沉淀等

          （2）生物转化：好氧、厌氧法。



三、污水处理方法按按处理程度分类



     1.一级处理：主要去除污水中呈悬浮状态的固体污染物质，调PH值等，以减轻后续处理工艺的负荷。

             BOD去除率在30%左右

             方法：  筛滤法、沉淀法、上浮法

1        2.二级处理：主要去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物质

2                     BOD去除率在90%左右

             

1            3.三级处理：是在一级、二级处理后进一步处理难降解的有机物、磷和氮等能够导致水体富营养化的可溶性无机物等。

2                 主要方法：生物脱氮除磷法、沉淀混凝、活性炭吸附、电渗析、离子交换等。

3        污水回用应满足下列要求：

①对人体健康、环境质量和生态系统、产品质量不应产生不良影响；

②应符合应用对象对水质的要求或标准；

⑤应为使用者和公众所接受；

⑥回用系统在技术上可行、操作简便；

⑦价格应比自来水低廉；

⑧应有安全使用的保障

1        污水的最终出路有：

①排放水体；

②工农业利用；

③处理后回用。

二、

1.粗大颗粒物质                > 0.1-1mm



方法：筛滤、截留、重力沉降和离心分离等

设备：格栅、筛网、微滤机、沉砂池、离心机、旋风分离器等

自由沉淀：

废水的厌氧生物处理是在没有游离氧存在的条件下，兼性细菌与厌氧细菌降解和稳定有机物的生物处理方法。

     在厌氧生物处理过程中，复杂的有机化合物被降解、转化为简单的化合物，同时释放能量

由于废水厌氧生物处理过程不需另加氧源，故运行费用低。此外，它还具有剩余污泥量少，可回收能量（CH4）等优点。

      其主要缺点是反应速度较慢，反应时间较长，处理构筑物容积大等。为维持较高的反应速度，需维持较高的温度，就要消耗能源。对于有机污泥和高浓度有机废水（一般BOD5≥2000mg/L）可采用厌氧生物

好氧生物处理是在有游离氧（分子氧）存在的条件下，好氧微生物降解有机物，使其稳定、无害化的处理方法。

    微生物利用废水中存在的有机污染物（以溶解状与胶体状的为主），作为营养源进行好氧代谢。这些高能位的有机物质经过一系列的生化反应，逐级释放能量，最终以低能位的无机物质稳定下来，达到无害化的要求，以便返回自然环境或进一步处置。废水好氧生物处理的最终过程可用图示

5        停滞期：如果活性污泥被接种到与原来生长条件不同的废水中（营养类型发生变化，污泥培养驯化阶段），或污水处理厂因故中断运行后再运行，则可能出现停滞期。

对数起：特点：处于对数生长期的污泥絮凝性较差，呈分散状态，镜检能看到较多的游离细菌，混合液沉淀后其上层液混浊，含有机物浓度较高，活性强沉淀不易，用滤纸过滤时，滤速很慢

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

衰老期：特点：处于衰老期的污泥松散，沉降性能好，混合液沉淀后上清液清澈，但有细小泥花，以滤纸过滤时，滤速快

区别：活性污泥法中的微生物在曝气池内以活性污泥的形式呈悬浮状态，属于悬浮生长系统

生物膜法中的微生物附着生长在填料或载体上，形成膜状的活性污泥，属于附着生长系统或固定膜工艺。

生物膜净化机理 《细菌(好氧菌、厌氧菌和兼性菌)的菌胶团和大量的真菌菌丝组成

污水与生物膜接触，污水中的有机污染物作为营养物质，为生物膜上的微生物所摄取，微生物自身得到繁衍增殖，同时污水得到净化

特点--微生物停留时间长，生物类型丰富．种类繁多，食物链长而复杂

生物膜法中：1初沉池的作用是去除大部

分悬浮固体物质，防止生物膜反应器堵塞，尤其对孔隙小的填料是必要的

2二沉池的作用是去除脱落的生物膜，提高出水水质

3出水回流的主要作用是当进水浓度较大时，生物膜增长过快，采用出水回流，以稀释进水有机物浓度和提高生物膜反应器的水力负荷，加大水流对生物膜的冲刷作用，更新生物膜，避免生物膜的过量累积，从而维持良好的生物膜活性和合适的膜厚度，但出水回流并不是必不可少的。

挂膜  污水通过布水设备连续地、均匀地喷洒到滤床表面上，在重力作用下，污水以水滴的形式向下渗沥，或以波状薄膜的形式向下渗流。最后，污水到达排水系统，流出滤池。

   污水流过滤床时，有一部分污水、污染物和细菌附着在滤料表面上，微生物便在滤料表面大量繁殖，不久，形成一层充满微生物的粘膜，称为生物膜。

净化  污水流过成熟滤床时，污水中的有机污染物被生物膜中的微生物吸附、降解，从而得到净化。

   生物膜表层生长的是好氧和兼性微生物，其厚度约2mm。在这里，有机污染物经微生物好氧代谢而降解，终点产物是H2O、CO2、NH3等

生物膜的再生

由于氧在生物膜表层已耗尽，生物膜内层的微生物处于厌氧状态。在这里，进行的是有机物的厌氧代谢，终点产物是有机酸，乙醇、醛和H2S等。由于微生物的不断繁殖，生物膜不断加厚，超过一定厚度后，吸附有机物在传递到生物膜内层的微生物以前，已被代谢掉。此时，内层微生物因得不到充分的营养而进入内源代谢，失去其黏附在滤料上的性质，脱落下来随水流出滤池，滤料表面再重新长出新的生物膜。

比较理想的情况是：减缓生物膜的老化进程，不使厌氧层过分增长，加快好氧膜的更新，并且尽量使生物膜不集中脱落

选择生物膜载体的基本原则

足够的机械强度，以抵抗强烈的水流剪切力的作用；

优良的稳定性，主要包括生物稳定性、化学稳定性和热力学稳定性；

亲疏水性及良好的表面带电特性，通常废水pH在7左右时，微生物表面带负电荷，而载体为带正电荷的材料时，有利于生物体与载体之间的结合程度；

无毒性或抑制性；

优越的物理性状，如载体的形态、相对密度、孔隙率和比表面积等；

就地取材、价格合理

生物的食物链长

在生物膜上形成的食物链要长于活性污泥上的食物链。正是这个原因，在生物膜处理系统内产生的污泥量少于活性污泥处理系统

污泥产量低，是生物膜法各种工艺的共同特征

由于生物膜固着在惰性载体上，其生物固体平均停留时间(污泥龄)较长，因此在生物膜上能够生长世代时间较长、比增殖速度很小的微生物，如硝化菌等。因此，生物膜反应器不仅能有效地去除有机污染物，而且更具有一定的硝化功能，如果采取适当的运行方式，还可能具有反硝化脱氮的功能

生物膜法多分段进行，在正常运行的条件下，每段都繁衍与进入本段污水水质相适应的微生物，并形成优势菌属，这种现象非常有利于微生物新陈代谢功能的充分发挥和有机污染物的降解

处理工艺方面的特征

耐冲击负荷，对水质、水量变动有较强的适应性

微生物量多，处理能力大、净化功能强。微生物的附着生长使生物膜含水率低，单位反应器容积内的生物量可高达活性污泥法的5～20倍，因而生物膜反应器具有较大的处理能力，净化功能显著提高

污泥沉降性能良好，易于沉降分离。由生物膜上脱落下来的污泥，因所含动物成分较多，比重较大，而且污泥颗粒个体较大，沉降性能良好，易于固液分离

能够处理低浓度的污水。生物膜法处理低浓度污水，能够取得较好的处理效果，运行正常时可处理进水BOD5为20～30mg/L的污水，使其出水BOD5值降至5～10mg/L.而活性污泥法却不适宜处理低浓度的污水，若原污水的BOD5值长期低于50～60mg/L，将影响活性污泥絮凝体的形成和增长，净化功能降低，处理水水质低下

易于运行管理、节能，无污泥膨胀问题。生物膜反应器由于具有较高的生物量，一般不需要污泥回流，因而不需要经常调整反应器内污泥量和剩余污泥排放量，易于运行、维护与管理。如生物滤池、生物转盘等工艺，节省能源，动力费用较低，去除单位重量BOD的耗电量较少。另外，在活性污泥法中，因污泥膨胀问题而导致的固液分离困难和处理效果降低一直困扰着操作管理者，而生物膜反应器由于微生物附着生长，即使丝状菌大量繁殖，也不会导致污泥膨胀，相反还可以利用丝状菌较强的分解氧化能力，提高处理效果

生物膜法的不足

（1）需要较多的填料和支撑结构，在不少情况下基建投资超过活性污泥法；

（2）出水常常携带较大的脱落的生物膜片，大量非活性细小悬浮物分散在水中使处理水的澄清度降低；

（3）活性生物量较难控制，在运行方面灵活性差；

（4）载体材料的比表面积小，BOD容积负荷有限；

（5）采用自然通风供氧，在生物膜内层往往形成厌氧层，从而缩小了具有净化功能的有效容积

生物滤池中同时发生着：

1         有机物在污水和生物膜中的传质过程；

2         有机物的好氧和厌氧代谢过程；

3         氧在污水和生物膜中的传质过程

4         生物膜的生长和脱落过程

影响这些过程的主要因素为 滤池高度 供氧 负荷回流

回流多用于高负荷生物滤池的运行系统，对其性能有明显的影响

3        可稀释污水，降低其有机负荷，并借以均化、稳定进水水质

一般认为下述情况时考虑出水回流：

  进水有机物浓度较高；水量很小，无法维持水力负荷在最小经验值以上时；废水中某种有机污染物在高浓度时有可能抑制微生物生长

影响滤池自然通风的主要因素是自然拔风和风力

适用范围与优缺点

普通生物滤池一般适用于处理每日污水量不高于1000m3的小城镇污水或有机性工业废水

优点：易于管理、节省能源、运行稳定、剩余污泥少且易于沉降分离等

缺点：占地面积大、不适合处理水量大的污水；滤料易于堵塞；滤池表面生物膜积累过多，易于产生滤池蝇，恶化环境卫生；喷嘴喷洒污水，散发臭味。

高负荷生物滤池多使用旋转布水器

高负荷生物滤池大幅度地提高了滤池的负荷率，其BOD容积负荷率高出普通生物滤池6～8倍，高达0.5～2.5kg/[m3(滤池)•d]；水力负荷率则高出10倍，高达5～40m3/[m2(滤池)•d]

高负荷生物滤池实现高负荷率是通过限制进水的BOD5值和在运行上采取处理水回流等技术措施而达到的。进入高负荷生物滤池的BOD5值必须低于200mg/L，否则用处理水回流加以稀释

高负荷率。塔式生物滤池内的生物膜能够经常保持较好的活性。但是，生物膜生长过快，易于产生滤料的堵塞现象

滤层内部的分层。内部存在着明显的分层现象，在各层生长繁育着种属各异，但适应流至该层污水特征的微生物群集。塔滤能够承受较高的有机污染物的冲击负荷常用于作为高浓度工业废水二级生物处理的第一级工艺，较大幅度地去除有机污染物，以保证第二级处理技术保持良好的净化效果。

采用新型滤料，革新流程，提出多种型式的高负荷生物滤池。负荷率高时，有机物转化较不彻底，排出的生物膜容易腐化

影响处理效果的因素有-负荷率，还有污水的浓度、水质、温度、回流比，滤料特性和滤床的高度。

生物转盘是由盘片、接触反应槽、转轴及驱动装置所组成

生物转盘的净化机理

微生物生长并形成一层生物膜附着在盘片表面，约40%-50%的盘面（转轴以下的部分）浸没在废水中，上半部敞露在大气中

工作时，废水流过水槽，电动机转动转盘，生物膜和大气与废水轮替接触，浸没时吸附废水中的有机物，敞露时吸收大气中的氧气。转盘的转动，带进空气，并引起水槽内废水紊动，使溶解氧均匀分布

生物膜的厚度约为0.5-2.0mm，随着膜的增厚，内层的微生物呈厌氧状态，失去活性时使生物膜脱落，并随同出水流至二次沉淀池

宜于采用多级处理。分为单级单轴、单轴多级和多轴多级等

1        工作特点

2        1.不需曝气和回流，运行时动力消耗和费用低；

3        2.运行管理简单，技术要求不高；

4        3.工作稳定，适应能力强；

5        4.适应不同浓度、不同水质的污水；

6        5.剩余污泥量少，易于沉淀脱水；

7        6.没有滤池蝇、恶臭、堵塞、泡沫、噪音等问题；

8        5.可多层立体布置；

9        8.一般需加开孔防护罩保护、保温





向生活污水注入空气进行曝气，持续一段时间以后，污水中即生成一种褐色絮凝体。这种絮凝体主要是由大量繁殖的微生物群体所构成，它易于沉淀分离，并使污水得到澄清，这种絮凝体就是“活性污泥”栖息着具有强大生命活力的微生物群体。在微生物群体新陈代谢功能的作用下，活性污泥具，有将有机污染物转化为稳定的无机物质的活力

活性污泥处理系统有效运行的基本条件是

污水中含有足够的可溶性易降解有机物，作为微生物生理活动所必需的营养物质；

混合液中含有足够的溶解氧；

活性污泥在曝气池中呈悬浮状态，能够与污水充    分接触；

活性污泥连续回流，同时，还要及时地排出剩余污泥，使混合液保持一定浓度的活性污泥；

对微生物有毒有害作用的物质不超过其毒阈浓度

外观上呈絮绒颗粒状，又称之为“生物絮凝体”

含水率很高，较大的表面积

实质就是有机污染物作为营养物质被活性污泥微生物摄取、代谢与利用的过程

初期 吸附去除：污水中呈悬浮和胶体状态的有机物在较短时间（5-10min）内被活性污泥所凝聚和吸附而得到去除BOD去除率可达20%-70%，吸附速率与程度取决于：微生物的活性；有机物的组成和物理形态。被“初期吸附去除”的有机物的数量是有一定限度的

在透膜酶的作用下，小分子的有机物能够直接透过细胞壁进入微生物体内

被摄入细胞体内的有机物，在各种胞内酶，如脱氢酶、氧化酶等的催化作用下，微生物对其进行代谢反应

氧化分解过程反应方程式

微生物为了获得合成细胞和维持其生命活动等所需的能量，将吸附的有机物进行分解

CXHYOZ+（X+0.25Y-0.5Z)O2  ——  XCO2+0.5YH2O+能量

CxHyOz——近似地表示有机物的分子式

同化合成过程反应方程式

同化合成过程是微生物利用氧化所获得的能量，将有机物合成新的细胞物质

nCXHYOZ+nNH3+（X+0.25Y-0.5Z-5)O2 +能量——

（C5H7NO2）n +  n（X-5）CO2+ 0.5n（Y-4）H2O

C5H7NO2——表示微生物细胞组织的化学式

内源呼吸过程反应方程式

当废水中的有机物很少时，微生物就会氧化体内蓄积的有机物和自身细胞物质来获得维持生命活动所需的能量

（C5H7NO2）n +5O2 —— nNH3 +5nCO2+ 2nH2O +能量

活性污泥系统净化污水的最后程序是泥水分离，这一过程是在二次沉淀池或沉淀区内进行的。

     污水中有机物在活性污泥的代谢作用下无机化后，经过泥水分离，处理后的澄清水排走，污泥沉淀至池底。泥水分离的好坏，直接影响到处理水水质以至整个系统的正常运行。若泥水不经分离或分离效果不好，由于活性污泥本身是有机体，进入自然水体后将造成二次污染

营养物质

碳源

碳是构成微生物细胞的重要物质，参与活性污泥处理的微生物对碳源的需求量较大，一般通过转化污水中的有机物获得。