0水污染控制工程讲稿

0水污染控制工程讲稿内容摘要：

度与 B的浓度平方之积成正比时，称这种反应为三级反应。 第四节 米歇里斯－门坦方程式 一、底物浓度对酶反应速度的影响  一切生化反应都是在酶催化下进行的 ,叫做酶促反应。 酶促反应速度受酶浓度、底物浓度、 pH值、温度、反应产物、活化剂和抑制剂等因素的影响。  当底物足够且不受其他因素影响时，酶促反应速度与酶浓度成正比。  当底物浓度变化时：  当底物浓度较低而其他因素恒定时，反应速度与底物浓度成正比，一级反应。  当底物浓度增加到一 定限度时，反应速度达到最大值，再增加底物浓度对反应速度无影响，零级反应。 二、米式方程式 公式见教材 （ 1）当底物浓度 ρ s 很大时， ρ sKm, Km+ ρ s≈ ρ s，酶反应速度达最大值，即 V=Vmax，呈零级反应。 此时，增大底物浓度对反应速度无影响，只有增大酶浓度可提高反应速度。 （ 2）当底物浓度 ρ s 较小时， ρ s Km, Km+ ρ s ≈ Km ，酶反应速度和底物浓度成正比例关系，即呈一级反应。 此时，由于酶未被底物所饱和，故增加底物浓度，可以提高酶反应速度。 第五节莫诺特（ Monod）方程式 公式 推倒见教材 第六节废水生物处理工程的基本数学模式 一、推导废水生物处理工程数学模式的几点假定 （ 1）整个处理系统处于稳定状态（微生物浓度、底物浓度不变）； （ 2）反应器中的物质按完全混合，均云分布。 （微生物和底物浓度不随位 置变化）； （ 3）整个反应过程中，氧的供应是充分的。 本章思考题  微生物呼吸作用的本质是什么。  好氧呼吸和厌氧呼吸的基本概念是什么。  按照微生物生长速度不同，其生长过程可分几个时期。 简述各个时期的特点。  微生物的环境因素有哪些。  写出米式方程式，并阐述米式常数的物理意义。 12. 稳定塘 和污水的土地处理 第一节 稳定塘 一、概述  稳定塘又名氧化塘或生物塘，其对污水的净化过程与自然水体的自净过程相似，是一种利用天然净化能力处理污水的生物处理设施。  稳定塘的研究和应用始于上个纪初， 50年代后发展迅速，目前已有 50多个国家用稳定塘处理城市污水和有机工业废水。  我国在 50 年代开展了稳定塘的研究，到 80 年代进展较快。 据统计， 1990 年我国有稳定塘 118座，处理水量为 104 m3/d。  稳定塘的分类常按塘内的微生物类型、供氧方式和功能等进行划分，可分为好氧塘、兼性塘、厌氧塘、曝气塘和深度处 理塘。 （一）稳定塘的分类 深度较浅，阳光能透至塘底，全部塘水都含有 DO，好氧微生物净化污水。 深度较大，上层为好氧区，好氧微生物起净化污水作用，中层为兼性区， DO 逐渐减少，兼性微生物起净化作用，下层为厌氧区无 DO，厌氧菌起作用分解沉淀污泥。 深度在 2m以上，有机负荷高，全部塘水均无 DO ，呈厌氧状态，厌氧微生物起净化作用，净化速度慢，停留时间长。 4. 曝气塘 采用人工曝气供氧，塘深在 2m以上，全部塘水有溶解氧，好氧微生物起作用，停留时间较短。 5. 深度处理 塘 又称三级处理塘或熟化塘，属于好氧塘，有机负荷较低。 水生植物塘 (塘内种植水葫卢、水花生等水生植物 ) 生态塘 (塘内养鱼、鸭、鹅等 ) 完全储存塘 (完全蒸发塘 ) （二）稳定塘的优点 （ 1）基建投资低利用旧河道、沼泽地、谷地等； （ 2）运行管理简单经济运行管理简单，动力消耗较低； （ 3）可进行综合利用实现污水资源化利用，如农业灌溉和养殖水生动物和植物。 （三）稳定塘的缺点 （ 1）占地面积大； （ 2）处理效果受气候影响，如季节、温度、阳光、降雨等； （ 3）设计运行不当时可造成二次 污染，污染地下水，产生臭气和滋生蚊蝇。 二、好氧塘 （ 1）高负荷好氧塘：设置在系统前部，处理污水和产生藻类。 水深较浅，停留时间短，有机负荷高。 （ 2）普通好氧塘：二级处理作用，有机负荷较高，水深较深，停留时间较长。 （ 3）深度处理好氧塘：设置在系统后部，有机负荷较低，水深较深。 二、好氧塘 见教材 好氧塘中 pH 值与水中 CO2 浓度有关，受塘水中碳酸盐系统的 CO2平衡关系影响。 白天，光合作用使 CO2降低， pH值上升；夜间，藻类停止光合作用，呼吸作用使 CO2升高， pH值下降。 尚未有较严密的理论计算方法和设计方法，多采用经验数据进行设计。 （ 1）好氧塘多采用矩形，长宽比为 3:1— 4:1。 以 1/2塘深处的面积作为计算塘面积。 （ 2）超高为 — ，单塘面积不大于 4ha。 （ 3）塘堤内坡坡度为 1:2— 1:3，外坡坡度为 1:2— 1:5。 （ 4）座数一般不少于 3座，规模很小时候不少于 2座。 三、兼性塘 有效水深为 12m，通常有三层组成，上层好氧区、中层兼性区和底部厌氧区。 好氧区对有机污染物的净化机理同好氧塘基 本情况。 兼性塘 DO较低，且时有时无，异养型兼性细菌起降解作用，既能分解有机物也能进行无氧代谢。 厌氧区无 DO，厌氧微生物进行厌氧分解，有产酸发酵和甲烷发酵阶段两个过程。 兼性塘净化机理复杂，去除污染物的范围比好氧处理系统广泛。 不仅可以去除一般的有机物，还可有效去除磷、氮等营养物质和某些难降解的有机物（木质素、有机氯农药、合成洗涤剂等）。 四、厌氧塘 厌氧塘对有机物的降解是由两类厌氧菌通过产酸发酵和甲烷发酵两个阶段来完成的。 厌氧塘的条件控制：甲烷菌世代时间长，对 DO和 pH值敏感，因此厌氧塘设计运行必须以甲烷菌发酵阶段的要求作为控制条件，控制有机污染物投配率，保持产酸菌与甲烷菌之间的动态平衡。 （ 1）有机负荷：城市污水建议负荷值为 200600kg/。 （ 2）一般为矩形，长宽比为 2:1— :1。 单塘面积不大于 4 ha，有效水深 — ，储泥深度为 ，超高 —。 （ 3）进水口离塘底 — ，出水口离水面深度应大于。 厌氧塘适宜处理高浓度有机废水，如造纸废水，酿酒废水，农产品加工和农药废水。 也 可用于处理中、小城镇污水。 五、曝气塘 完全混合曝气塘和部分混合曝气塘。 （ 1）完全混合曝气塘中全部固体呈悬浮状态，塘水中有足够的溶解氧。 （ 2）部分混合曝气塘不要求全部固体呈悬浮状态，部分固体沉淀并进行厌氧消化。 六、稳定塘的工艺流程 稳定塘处理系统由预处理设施、稳定塘和后处理设施等三部分组成。 去处悬浮物质，格栅、沉淀池、沉砂池 图形见教材 （ 1）塘的位置 居民区下风向 200m，远离飞机场 （ 2）防止塘体损害 防止雨水和塘中波浪的冲刷 （ 3）塘体防渗 防止污染地下水，防止水源损失 （ 4）塘的进出口 配水和集水均匀 第二节 污水土地处理 一、概述 污水土地处理是人工调控下利用土壤 — 微生物 — 植物组成的生态系统使污水中污染物净化的处理方法，它是在污水农田灌溉基础上发展起来的，是使污水资源化、无害化和稳定化的处理利用系统。 土地处理技术有五种类型：慢速渗滤、快速渗滤、地表漫流、湿地和地下渗滤系统。 二、土地处理系统的 净化机理 污水土地处理系统的净化机理十分复杂，它包含了物理过滤、吸附、沉积，物理化学吸附，化学反应和化学沉淀，微生物对有机物的降解等过程。 因此，污水在土地处理系统中的净化是一个综合净化过程。 大部分 BOD在土壤表层土中去除，利用土壤中异养型微生物降解有机物。 2. 磷和氮的去处 磷通过植物吸收，化学反应和沉淀，物理吸附和沉积、物理化学吸附等方式除去。 氮通过植物吸收、微生物脱氮、挥发和渗出等方式被去除。 依靠作物和土壤颗粒间的空隙截流、过滤去 除。 物理化学吸附、化学反应与沉淀等途径去处。 三、土地处理基本工艺 特点：投配负荷一般较低，渗滤速度慢，污水净化效率高，出水水质优良。 土层必须有良好的渗透性，适于无法接入城市排水管网的小水量污水处理。 本章思考题  稳定塘有哪几种类型。 各适用于什么场合。  试述好氧塘、厌氧塘、兼性塘净化污水的基本原理。  好氧塘中溶解氧和 pH值为什么会发生变化。  简述土地处理的基本工艺。 —— 生物膜法 生物膜法：依靠固着于固体介质表面的微生物来净化污水中溶解的有机物，亦称为生物过滤法。 特点：  对水质、水量的变化有较强的适应性；  与活性污泥法相比，管理更方便；  即使增殖速度较慢的微生物也能生息，从而构成了稳定的生态系统；  剩余活性污泥量比活性污泥法少。 生物膜法的分类 ：  润壁型生物膜法 废水和空气沿固定的或转动的接触介质表面的生物膜流过，如生物滤池和生物转盘等；  浸没型生物膜法 接触滤料固定在曝气池内，完全浸没在水中，采用鼓风曝气，如接触氧化法；  流动床 型生物膜法 使附着有生物膜的活性炭、砂等小粒径接触介质悬浮流动于曝气池中。 第一节 生物滤池 生物滤池于 1889 年在劳伦斯实验厂首先开始研究， 1910 年后开始了大规模的应用， 20 世纪 70 年代逐步被好氧法代替，随着新型滤料的不断诞生，生物滤池有再度复活的趋势。 一、 生物滤池的构造 构造主要包括：  滤床  布水设备  排水系统 塔式生物滤池 滤料特性： 1）比表面积大； 2）物理化学及生物稳定性好； 3）孔隙率高； 4）材质轻而强度高； 5）价廉，取材方便 粒径主要考虑可附着生物膜的面积，同时防止滤池堵塞。 粒经在 38cm，空隙率为 45％－ 50％，比表面积 65100m2/m3之间。 滤床高度与滤料密度的关系 ：  若滤料孔隙率低，滤床过高会影响通风条件。  若滤料太重，滤床过高将影响排水系统和滤池基础的结构。 石质拳状滤料组成的滤床高度一般在。 塑料滤料每立方米仅重 100 kg左右，孔隙率则高达93％ 95％，滤床高度不但可以提高，而且可以采用双层或多层构造。 国外一般采用双层滤床，高 7m左右。 布水设备  布水设备分类：固定式喷嘴布水系统图片和移动式喷嘴布水系统（常用回转式）图片  固定式布水装置特点 ：间断布水，所以布水不均匀，配水的水头要高，配水池也较高（配水面高－ ），但不受形状限制。  旋转布水器的特点：布水比较均匀，淋水周期短，水力冲刷作用强；缺点是喷水孔易堵，低温时要采用防冻措施，仅适用于圆形池或八角形。 旋转式布水器 设计参数：  由水竖管和可旋转的布水横管组成，横管可以是多根；  布水小孔的直径 10～ 15mm；  布水横管距滤料表面的高度 ～ ，喷水旋转所需的水头 ～ 10kPa。 排水系统的作用：  收集滤床流出的污水与脱落的生物膜；  保证通风；  支撑滤料。 排水系 统组成：池子底面、排水假底、集水沟 池子底面：支撑滤料，排泄滤床上来水。 排水假底：支撑滤料，早期为混凝土栅板，现在国外都用 金属栅板。 排水沟：要有充分的高度，并在任何时候不会满流，确保空气能在水 面上畅通。 BOD负荷对滤池工作条件的影响 (1)BOD负荷高的滤池，生物膜增长快，对水力冲刷的要求也就迫切。 增大水力冲刷的主要途径是加大表面负荷。 (2)BOD负荷高的滤池，要求通风条件好，在采用自然通风的条件下，就要求滤料的孔隙率大、阻力小。 所以，低负荷滤池的滤料粒径较小 (25～ 70mm)，高负荷滤池的滤料粒径较大 (40～ 100mm)，对于塔式生物滤池，最好采用塑料滤料。 (3)BOD负荷低的生物滤池，氧化分解程度高，污泥量少且稳定，出水中有较高的溶解氧，有硝酸盐， BOD5浓度低于 20mg/L；高负荷生物滤池的氧化分解程度低，污泥量多而不稳定，出水溶解氧低，没有或很少有硝酸盐， BOD5浓度高于 30mg／ L，塔式生物滤池的情况可能更差些。 二、生物滤池的流程 生物滤池系统基本上由初沉池、生物滤池、二次沉淀池组合而成，其组合型式有单级运行系统和多级运行系统。 单级、直流二级、交互式、多级见 教材 理论依据：  据实验和分析多级运行系统，第一级生物滤池处理效率可达 70%，第二级处理效率可达 20%，第三、四级的处理效率很低，在 5%左右。  应用：一般取两级。 分为二级直流或二级回流系统。  二级串联工作的生物滤池的优点是：滤层深度可适当减小，通风条件好，两次洒水充氧，出水水质较好些。  缺点是增加了提升泵，加大了占地面积。 一般第一级生物滤池采用粒径较大的滤料，后一级采用粒径较小的滤料。 经验表明：在处理城市污水时，回流式生物滤池处理效果大致如下：  单级滤池法 当负荷为 （ BOD5)/（滤 料）以下时，出水 BOD5约为进水的 1/3。  二级滤池法 二沉池出水的 BOD5约为二级滤池进水的 1/2。