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水污染控制工程
本思维导图以《水污染控制工程》 （第四版下册 高廷耀 高等教育出版社）为基础制作，有兴趣的可以看看哟。
编辑于2023-08-04 15:37:58 四川省- 环境工程
- 水污染控制工程
- 871 环境学保护概论
环境工程专业考研，参考书《环境保护概论（第二版）》（修订版）林肇信，刘天齐，刘逸农主编。高等教育出版社，2006年。
- 环境规划与管理
环境规划与管理是我国环境科学与工程专业的核心课程。从内容上看环境规划与管理是环境科学与技术、环境政策与管理研究和实践的综合集成，具有高度的综合性和交叉性，并随着生态环境保护和管理的需要不断发展。随着我国生态环境保护和生态文明建设的不断深入，环境规划管理的作用更加突出并受到高度关注，可见环境规划管理是一个年轻的有旺盛生命力的学科。
- 物理性污染控制工程
本思维导图物介绍了理性污染控制工程。物质能量交换和转化的过程即构成了物理环境，物理性污染是物理运动的强度超过人的耐受限度所形成的污染。
水污染控制工程
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- 物理性污染控制工程
本思维导图物介绍了理性污染控制工程。物质能量交换和转化的过程即构成了物理环境，物理性污染是物理运动的强度超过人的耐受限度所形成的污染。
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水污染控制工程
污水水质和污水出路
污水类型
生活污水
人类正常生活使用过并被生活废料污染的水。
工业废水
主要是在工业生产过程中被生产原料、中间产品或产品等物料所污染的水。
初期雨水
雨雪降至地面形成初期地表径流。
城镇污水
包括生活污水、工业废水等，在合流制排水系统中包括雨水，在半分流制排水系统中包括初期雨水。是一种综合污水。
其他
生产污水
在生产过程中形成、并被生产原料、半成品或成品等废料所污染，也包括热污染(超过60℃的水)。
生产废水
在生产过程中形成．但未直接参与生产工艺、未被生产原料、 半成品或成品污染或只是温度稍有上升的水。
水质污染指标
定义
是评价水质污染程度、进行污水处理工程设计、反映污水处理厂处理效果、开展水污染控制的基本依据。
分类
物理性指标
温度
溶解氧随水温升高而减少，较高水温耗氧速率提高，影响水生生物的生长繁殖，导致水体缺氧与水质恶化。（水体热污染）
色度
感官性指标。将有色污水用蒸馏水稀释后与蒸馏水在比色管中对比，一直稀释到两个水样没有色差，此时污水的稀释倍数即为其色度。
嗅和味
感官性指标。定量方法是臭阈法：用无臭水将待测水样稀释到接近无臭程度的稀释倍数表示臭的强度。
水的异臭来源于还原性硫和氮的化合物、挥发性有机物和氯气等污染物质。盐分也会给水带来异味，如氯化钠带咸味，硫酸镁带苦味，铁盐带涩味，硫酸钙略带甜味等。
固体物质
水中所有残渣的总和称为总固体
总固体TS
溶解性固体DS
水样经过微孔滤膜（d=0.45μm）过滤，滤液蒸干所得固体
悬浮固体SS
被滤膜截流的滤渣，脱水烘干后所得固体
固体在600度灼烧
挥发性固体VS
挥发掉的量
固定性固体FS
灼烧残渣，也称灰分
悬浮物含量可用浊度表示：1 L水中含有1mg SiO2所构成的浊度为一个标准浊度单位。
化学性指标
有机物
耗氧污染物
定义
主要是指废水中所含的能被微生物降解的有机物，大部分本身是无毒的，小部分有毒。
特点
数量大、成分复杂，所以很难分别表示其种类及含量。产生污染的主要原因是在其分解过程中消耗水中的溶解氧。
衡量指标
生化需氧量BOD
定义
水中有机污染物被好氧微生物分解时所需的氧量。
表示
在20°C的标准温度下，单位体积废水中所含的有机物被微生物完全分解所消耗的分子氧的数量。 单位为mg（氧）/L（废水）。
关系
生化需氧量愈高，表示水中耗氧有机污染物愈多。
BOD5
目前以5d（20d太长）作为测定生化需氧量的标准时间，BOD5约为第一阶段生化需氧量的70% 。
特点
准确反映污染的程度，但测定所需时间长，不利于指导实际生产和自动控制。
化学需氧量COD
定义
用化学氧化剂 K2CrO7 或 KMnO4 氧化分解有机物时，用与消耗的氧化剂当量相等的氧的量来间接表示需氧物的多少，称为化学需氧量。
关系
化学需氧量愈高，表示水中耗氧有机污染物愈多。
高锰酸盐指数
以高锰酸钾作氧化剂时测得的值，CODMn或OC。
总需氧量TOD
定义
在900℃的高温下，以铂为催化剂，使水样汽化燃烧，然后测定气体载体中氧的减少量，作为有机物完全氧化所需的氧量，称为总需氧量。
总有机碳TOC
定义
在相同条件下，测定气体中的CO2增量，从而确定水样中碳元素的含量，用以判定有机物含量，称为总有机碳
油类污染物
有石油类和动植物油脂两类
影响大气和水体热交换；影响大气中氧气进入水体，降低水体自净能力；堵塞鱼的腮部。
酚类污染物
影响水产品产量和质量。
无机物
pH
抑制水体中生物生长，妨碍水体自净；腐蚀船舶；水质酸化碱化，影响生态系统。
植物营养元素
主要指水体中的N、P，水体中的N、P与水体的富营养化有密切关系。就污水对水体的富营养化来说，磷的作用远大于氮。
重金属
重金属主要指汞、镉、铅、铬、镍等生物毒性显著的元素，也包括具有一定毒害性的一般重金属，如锌、铜、钴、锡等。
生物性指标
细菌总数
反映了水体受细菌污染的程度，可作为评价水质清洁程度和考核水净化效果的指标，一般细菌总数越多，表示病原菌存在的可能性越大。
大肠菌群
大肠菌群被视为最基本的粪便污染指示菌群。大肠菌群的值可表明水被粪便污染的程度，间接表明有肠道病菌（伤寒、痢疾、霍乱等）存在的可能性。
病毒
病毒存在于人的肠道中，通过病人粪便污染水体。
污染物在水体中的自净过程
水体自净的定义
污染物进入天然水体后，通过物理、化学和生物因素共同作用，使污染物随时间的推移，总量减少或浓度降低，曾受污染的天然水体部分或完全地恢复原状的现象。
自净机理分类
物理净化
污染物通过稀释、扩散、混合、沉淀和挥发作用，使浓度降低。
稀释与扩散
影响稀释的两种运动形式：污染物质顺水流方向运动－平流或对流；污染物由高浓度区向低浓度区迁移。
混合
公式
化学净化
通过水体中的氧化还原、酸碱反应、分解化合、吸附与凝聚等作用，使污染物质的存在形态发生变化和浓度降低。
生物净化
通过水体中的水生生物、微生物的生命活动使污染物质的存在状态发生变化，尤其是水中微生物对有机物的氧化分解，使污染物总量和浓度降低。
氧垂曲线
污水处理工艺
污水出路
污水经过处理后排放水体
污水的再生利用
污水排放标准
水环境质量标准
污水排放标准
根据控制形式分类
浓度标准
总量控制标准
根据地域管理权限
国家排放标准
行业排放标准
地方排放标准
处理方法
按污染物的去除方式分类
分离处理：通过各种方法使污染物从废水中分离出来，一般不改变污染物的化学本性。
转化处理：通过化学或生物化学方法使污废水中的污染物转化为无害物质，利于可分离物质再分离。
稀释处理：通过混合稀释，可降低污染物的浓度，达到减少毒害的作用。（不提倡）
按处理程度分类
一级处理
定义
也叫初级处理，该过程只能除去废水中的大颗粒悬浮物及漂浮物，很难达到排放标准。
方法
重力分离法
沉浮法
上浮法
阻力截留法
格栅截留法
晒网截留法
粒状介质过滤
稀释法
中和法
二级处理
定义
一般可以除去细小的或呈胶体态的悬浮物及有机物，一般能达到排放标准。
方法
气浮法
混凝法
萃取法
生物法
好氧法
厌氧法
电解法
吹脱法
汽提法
氧化还原法
三级处理
定义
也称高级处理，进一步除去废水中的胶体及溶解态的污染物，一般可达到回用的目的。
方法
吸附法
膜分离法
超滤法
反渗透
电渗析
磁过滤法
离子交换法
按处理方法的性质
物理处理法
利用物理原理和方法，分离污水中的污染物，在处理过程中一般不改变水的化学性质。
物理处理法包括筛滤法、沉淀法、浮上法、过滤法和膜处理法。
化学及物理化学处理法
利用化学反应的原理和方法，分离回收污水中的污染物，使其转化为无害或可再生利用的物质。
包括中和、混凝、氧化还原、萃取、吸附、离子交换、电渗析等，这些处理方法更多地用于工业废水处理和污水的深度处理。
生物法
利用微生物的新陈代谢功能，使污水中呈溶解和胶体状态的有机污染物被降解并转化为无害物质。
按微生物对氧的需求，生物处理法可分为好氧处理法和厌氧处理法两类。
按微生物存在的形式，可分为活性污泥法、生物膜法等类型。
污水的物理处理
水质和水量的调节
调节目的
控制废水水质及减少流量波动，为后续处理提供最佳条件。
调节水量方法
进水用重力流，出水用泵提升。
均和水质方法
利用压缩空气、叶轮搅拌或水泵循环而进行的强制混合和均化
利用差流方式，使不同时间、不同浓度的废水混合，而进行的自身水力混合。
比较：前者设备简单，运行费较高； 后者池型复杂基建投入较大，但运行费用低
调节池
水质调节池
种类：曝气均和池、差流均和池、穿孔导流槽式、带折流墙式、圆形
水量调节池
调节池的位置
设在初级处理之后：至于其他处理之后，可减少污泥和浮渣问题。
设在初级处理之前：必须考虑设置足够的混合和搅拌设备以防止固体沉淀，同时应设置曝气设备以防止产生气味。
物理处理
定义
通过物理方面的重力或机械力作用，使城镇污水水质发生变化的处理过程称为污水的物理处理。
去除对象（主要）：污水中的漂浮物和悬浮物
物理处理主要方法
筛滤截留法——筛网、格栅、过滤、膜分离等；
重力分离法——沉砂池、沉淀池、隔油池、气浮池等；
离心分离法——旋流分离器、离心机等。
水中颗粒物去除方法
粗大颗粒物：筛滤截流，重力沉降和离心分离。格栅、筛网、微滤机、沉砂池、离心机和漩流分离器。
悬浮物质：沉淀、吸附和膜分离等
胶体物质：混凝、澄清和膜分离等
格栅
作用
用来去除污水中可能堵塞水泵机组及管道阀门的较粗大悬浮物，减少后续处理中产生的浮渣，保证污水处理设施能正常运行。
位置
倾斜安装在污水渠道、泵房集水井的进口处或污水处理构筑物的前端
组成
由一组或数组平行的金属栅条、塑料齿钩或金属筛网、框架及相关装置组成
经验值
（1）一般设粗细两道格栅：第一条格栅较粗，通常设在提升泵前，栅条间隙一般采用16-25mm，最大不超过40mm。第二道格栅较细，通常设在污水处理构筑物前，栅条间隙一般采用1.5-10mm。
（2）当栅条间隙为16-25mm时，栅渣截流量为0.05-0.10m3/1000m3污水。
（3）当栅条间隙为40mm时，栅渣截流量为0.01-0.03m3/1000m3污水。
（4）栅渣的含水率约为80%，密度约为960kg/m3。
种类
按栅条净间隙
粗格栅50-100mm
中格栅10-40mm
细格栅1.5-10mm
超细格栅
一般采用不锈钢丝编网或不锈钢板打孔形式做成0.5~1.0mm的孔状结构，在对进水颗粒和纤维类杂质控制要求较高的工艺，如膜生物反应器等工艺前广泛使用。
按格栅形状
平面格栅
曲面格栅
固定曲面格栅
旋转鼓筒式格栅
按栅渣清理方式
人工清渣的格栅
机械清渣的格栅
链条式清渣
移动式伸缩臂机械清渣
其他
栅条
断面形状为圆形或按流线修圆的断面水力条件较方形好。目前多采用断面形式为矩形的栅条
水流流速
一方面泥砂不至于沉积在沟渠底部，另一方面又防止把已经截留的污物冲过格栅，通常采用0.4~0.9m/s。
过栅流速
为了防止栅条间隙堵塞，一般采用06~1.0m/s,最大流量时可高到1.2~1.4m/s。
渐扩部位
为了防止格栅前渠道出现阻流回水现象，一般在设置格栅的渠道与栅前渠道的联结部，应具有一定展开角的渐扩部位。
筛网
优点
筛网能去除比格栅更小的悬浮物，可相当于初次沉淀池的作用。目前普遍采用生物脱氮除磷工艺处理城镇污水，存在碳源不足问题，采用细筛网或格网代替初次沉淀池既可以节省占地，又可以保留有效的碳源。
常用
适用金属丝编织成的方孔筛网
主要形式
振动筛网
污水由渠道流过振动筛网进行水和悬浮物的分离，并利用机械振动，将呈倾斜面的振动筛网上截留的纤维等杂质卸到固定筛网上，进一步滤去附在纤维上的水滴。
水力筛网
污水从圆锥体的小端进人，水流在从小端到大端的流动过程中，纤维状污染物被筛网截留，水则从筛网的细小孔中流入集水装置。
其他分类
转鼓式筛网
鼓状的金属框架,转鼓绕水平轴旋转,上面附有不锈钢丝(也可以是铜丝或化纤丝)编织成的支撑网和工作。
转盘式筛网
微滤机
沉淀法
沉淀法处理的基本原理
它是利用水中悬学颗私和水的密度差，在重力场作用下产生下沉作用，以达到固液分离的一种过程。
沉淀法在污水处理中的作用
污水处理系统的预处理（沉沙池）
沉砂池，常作为一种预处理手段用于去除污水中易沉降的无机性颗粒物。
污水的初级处理（初沉池）
初沉池可较经济有效地去除污水中悬浮固体，同时去除一部分呈悬浮状态的有机物，以减轻后续生物处理构筑物的有机负荷。有时初沉池也单独使用，对污水进行一级处理后排放。
生物处理后的固液分离（二沉池）
二沉池主要用来分离浓缩悬浮生长生物处理工艺中的活性污泥、生物膜法工艺中脱落的生物膜等，使处理后的出水得以澄清。
污泥处理阶段的污泥浓缩
污泥浓缩池是将来自二沉池的污泥，或包括初沉池污泥一起进一浓缩，以减小体积，降低后续构筑物的尺寸、处理负荷和运行成本等。
沉淀类型
自由沉淀
发生条件
悬浮固体浓度不高，不具有凝聚性。
特征
沉降过程中，固体颗粒不改变形状、尺寸和密度，也不互相粘合，各自独立地完成沉降过程。
颗粒的沉降速度在一段时间后保持不变，沉降轨迹呈直线。
现象
实验时可观察到水是从上到下逐步变清的。
举例
沉砂池中的沉淀属于自由沉淀。
自由沉淀理论
假定条件
①颗粒为球形；
②沉淀过程中颗粒的大小、形状、重量等不变；
③颗粒只在重力作用下沉淀，不受器壁和其他颗粒影响。
受力分析
◎水中的悬浮颗粒，都因两种力的作用而发生运动：悬浮颗粒受到的重力，水对悬浮颗粒的浮力。重力大于浮力时下沉，两力相等时相对静止，重力小于浮力时上浮。
◎悬浮颗粒在静水中一旦开始沉淀以后，会受到三种力的作用：颗粒的重力F1，颗粒的浮力F2，下沉过程中受到的摩擦阻力F3，沉淀开始时，因受重力作用产生加速运动，经过很短的时间后，三种作用力达到相互平衡时，颗粒即呈等速下沉。
斯托克斯公式
絮凝沉淀
发生条件
固体浓度不高，但具有凝聚性（相互絮凝作用）。
特征
在沉降过程中，颗粒相互碰撞、粘合结合成较大的絮凝体。
沉降过程中颗粒尺寸不断变化，颗粒沉降速度不断变化，沉淀轨迹为曲线。
现象
水逐渐变清，可观察到颗粒絮凝现象。
举例
化学混凝沉淀以及活性污泥在二沉池中间段的沉淀属于絮凝沉淀。
区域沉淀（或称层沉沉淀/拥挤沉淀）
发生条件
悬浮颗粒浓度较高,一般在5000mg/L以上。
特征
颗粒的沉淀受其周围颗粒的干扰，沉速降低，在聚合力作用下，颗粒群结合成一个整体，各自保持相对不变的位置共同下沉。
现象
实验时可观察到水与颗粒群之间有明显分界面，沉降过程实际上是该界面下沉的过程。
举例
二沉池下部及污泥重力浓缩池开始阶段均有区域沉淀发生。
压缩沉淀
发条件
悬浮物的浓度很高。
特征
固体颗粒互相接触、支承，在上层颗粒的重力作用下，下层颗粒间隙中的液体被挤出界面，固体颗粒群被浓缩。
现象
颗粒群与水之间有明显的界面，但颗粒群部分比成层沉降时密集，界面的沉降速度很慢。
举例
二沉池污泥斗中的污泥浓缩过程以及污泥重力浓缩池中均存在压缩沉淀。
沉淀池
理想沉淀池
假定条件
1.悬浮物在沉淀池的进口区域沿水深均匀分布在整个过水断面上；
2.悬浮物在沉淀区等速下沉，下沉速度为u；
3.悬浮物在沉淀过程中的水平分速等于水流匀速度，水平流速为v；
4.悬浮物落到池底污泥区，即认为已被除去，不再浮起。
理想沉淀池分区
进口区
沉淀区
出口区
缓冲区
污泥区
工作分析
全过程
沉淀池表面负荷率与颗粒沉速的关系
结论
1.u0和q物理概念不同，但数值相同，因此只要确定颗粒的最小沉速，就可求得理想沉淀池的表面负荷。
2.沉淀池的去除率仅与颗粒沉速或沉淀池的表面负荷有关，而与池深、沉淀时间、池的体积无关。
3.应该把沉淀池做得浅些，表面积大些，这就发展为颗粒沉降的浅层理论，斜板(管)沉淀池就是基于这个理论。
沉淀池组成
进水区
出水区
使水流的进入与流出保持均匀平稳，以提高沉淀效率
沉淀区
沉淀池进行悬浮固体分离的场所
缓冲区
避免已沉污泥被水流搅起带走以及缓解冲击负荷
贮泥区
存放沉淀污泥的地方，它起到贮存、浓缩与排放的作用。
沉淀池运行方式
间歇式
工作过程大致分为三步：进水、静置及排水。污水中可沉淀的悬浮固体在静置时完成沉淀过程，然后由移动式的滗水装置或设置在沉淀池壁不同高度的排水管排出。
连续式
污水是连续不断地流入与排出。污水中可沉颗粒是在水的流动过程中完成沉淀，可沉颗粒受到由重力所造成的沉速与水流流动的速度两方面的作用。
分类
平流式沉淀池
特点
废水从池一端流入，沿水平方向在池内流动，从池的另一端溢出，池的形状呈长方形，在进口处的底部设贮泥斗。
组成部分
流入装置
其作用是消能，使废水均匀分布。流入装置是横向潜孔，潜孔均匀地分布在整个宽度上，在潜孔前设挡板。挡板高出水面0.15－0.2m，伸入水下的深度不小0.2m。
流出装置
出流堰是沉淀池的重要部件，多采用自由堰型式，堰前也设挡板，以阻拦浮渣，或设浮渣收集和排除装置。
沉淀区（工作区）
是可沉降颗粒与废水分离的区域。
污泥区和排泥装置
排除沉于池底的污泥，使淀池工作正常，保证出水水质。
贮泥斗
在池的前部设贮泥斗，其中的污泥通过排泥管借助1.5－2.0m的静水压力排出池外，池底坡度一般为0.01－0.02。
缓冲层
缓冲层是分隔沉淀区和污泥区的水层，保证已沉下的颗粒不因水流搅动而再次浮起。
出流堰板
多采用锯齿形溢流堰，易于加工，也比较容易保证出水均匀。水面应位于齿高度的1/2处
设计内容
基本要求
具有足够的沉淀分离面积；
能均匀布水，均匀集水；
具有污泥、浮渣的收集和排放设备。
结构尺寸设计
沉淀区设计参数
污泥区设计参数
整体尺寸
功能构造设计
优点
①对冲击负荷和温度变化的适应能力较强
②施工简单，造价低
缺点
采用多斗排泥时，每个泥斗需单独设排泥管各自排泥，操作工作量大
采用机械排泥时，机件设备和驱动件均浸于水中，易锈蚀
适用条件
①适用地下水位较高及地质较差的地区；
②适用于大、中、小型污水处理厂
竖流式沉淀池
特点
废水从池中央下部进入，水流自下而上流动,最后在池上部周边出水。
设计
竖流式沉淀池多呈圆形，也有方形和多角形的。
直径或边长一般在8m以下，多介于4－7m之间。沉淀池上部呈柱状部分为沉淀区，下部呈截头锥状的部分为污泥区，在二区之间留有缓冲层0.3m。
流出区设于池周，采用自由堰或三角堰。如果池子的直径大于7m，一般要考虑设辐射式集水槽与池边环形集水槽相通。
优点
①排泥方便，管理简单；
②占地面积较小
缺点
①池子深度大，施工困难；
②对冲击负荷及温度变化的适应能力较差；
③造价较高；
④池径不宜太大
适用条件
适用于处理水量不大的小型污水处理厂
辐流式沉淀池
特点
形状呈圆形或方形，废水从池中心进入，沉淀后废水从池周边溢出(中心进水,周边出水)。
设计
常为圆形池，直径一般介于20－30m之间，但变化幅度可为6－60m，最大甚至可达100m，池中心深度约为2.5－5.0m，池周深度则约为1.5－3.0m。
废水从池中心处流入，沿半径的方向向池周流动。
其水力特征是废水的流速由大到小变化。
优点
①采用机械排泥，运行较好，管理亦较简单
②排泥设备已有定型产品
缺点
①池水水流速度不稳定；
②机械排泥设备复杂，对施工质量要求较高
适用条件
①适用于地下水位较高的地区；
②适用于大、中型污水处理厂
强化与改进
传统沉淀池的缺点
去除率不高；占地面积较大。
强化措施
1.从原水水质着手，改变悬浮物状态，使其易于分离沉降。如混凝。
2.从沉淀池结构着手，创造更适宜颗粒沉降的条件。如预曝气、各种新型沉淀池。
预曝气
分类
第一种是单纯曝气，不投加任何物质，目的是促进自然絮凝。
第二种是在曝气的同时，投加生物处理单元排出的剩余生物污泥，利用这些污泥所具有的活性产生絮凝作用，这一过程称为生物絮凝。
作用
可产生自然絮凝或生物絮凝作用，使废水中的微小颗粒凝聚成大颗粒，以便于沉淀分离。
氧化废水中的还原性物质
吹脱废水中溶解的挥发物。
增加废水中溶解氧，减轻废水的腐化，提高废水的稳定度。
向心辐流式沉淀池
向心辐流式沉淀池，废水从池周流入，澄清水则从池中心流出（周边进水，中心出水）。也可以采取池周进水池周出水的方式（周边进水，周边出水）。
一般的辐流式沉淀池中心进水周边出水，进口处水流速大，呈紊流状态，阻碍颗粒下沉，影响沉淀池的分离效果，而向心辐流式沉淀池克服了这一缺点
斜板（管）沉淀池
哈真浅池理论认为，把沉淀池水平分成n层，就可以把处理能力提高n倍。实际应用时，把水平隔板改为在沉淀区设置倾角为60度的斜板或斜管。
斜板(管）沉淀池由斜板（管)沉淀区、进水配水区、清水出水区、缓冲区和污泥区组成。
按沉降污泥与水的运动方向的不同，斜板（管）沉淀池分为异向流、同向流和横向流三种。
沉砂池
位置
沉砂池一般位于泵站或初沉池前。
沉砂池功能
用于分离去除水中较大的无机颗粒，如泥砂、煤渣。以使水泵、管道免受磨损和阻塞；以减轻沉淀池的无机负荷；改善污泥的流动性，以便于运输和排放。
设计原则
城市污水厂一般应设置沉砂池，工业污水根据水质设置。沉砂池个数或分格应不少于2，并联运行。
设计流量应按分期考虑
①当污水自流进入时，应按每期的最大设计流量计算；
②当污水为提升进人时，应按每期工作水泵的最大组合流量计算；
③在合流制处理系统中，应按降雨时的设计流量计算。
沉砂池去除的砂粒比重为2.65、粒径为0.2mm以上。
城市污水的沉砂量可按每106m3污水沉砂30m3计算，含水率约为60%，容重约1500kg/m3。
贮砂斗容积按2日沉砂量计算，贮砂斗壁的倾角不小于55°，排砂管直径不小于200mm。
沉砂池的超高不小于0.3m。
分类
平流式沉砂池
优点
工作稳定、截留无机颗粒效果好、构造简单
缺点
流速不易控制、沉砂中有机性颗粒含量较高、排砂常需洗砂处理
工作原理
以重力分离为基础
设计参数
（1）污水在池内的最大流速为0.3m/s，最小流速应不小于0.15m/s；
（2）最高流量时，污水在池内的停留时间不应小于30s，一般取30~60s；
（3）有效水深不应大于1.2m，一般米用0.25~1.0m，每格宽度不宜小于0.6 m;
（4）池底坡度一般为0.01~0.02，当设置除砂设备时，可根据除砂设备的要求，确定池底的形状。
设计计算
曝气沉砂池
普通沉沉砂池问题
①砂中含有机物；
②对被有机物包覆的砂粒沉降性能差、截留效率不高。
曝气作用
①使有机物处于悬浮状态；
②砂粒摩擦及在气体剪切力和紊动条件下，去除其附着的有机污染物。
特点
①沉砂中含有机物的量低于5%；
②由于池中设有曝气设备，它还具有预曝气、脱臭、除泡作用以及加速污水中油类和浮渣的分离等作用。
缺点
曝气作用要消耗能量
对生物脱氮除磷系统的厌氧段或缺氧段的运行也存在不利影响
工作原理 （与平流式沉砂池有何区别？）
在曝气以及水流的旋流作用下，污水中悬浮颗粒相互碰撞摩擦，并受到气泡上升时的冲刷作用，使黏附在砂粒上的有机污染物得以摩擦去除，螺旋水流还将相对密度较轻的有机颗粒悬浮起来随出水带走
设计参数
废水在池内的水平流速可以取0.08－0.12m／s，一般取0.1m/s；在过水断面周边的最大旋转线速为0.25－0.4m／s。
最大流量时污水在池内的停留时间取4－6 min，处理雨天合流污水时为1－3min。如果同时作为预曝气池使用，停留时间取10-30min。
有效水深取2－3m，宽深比为(1-l.5):1，长宽比可达5:1。当长度大于5倍时，考虑设置横向挡板。
曝气装置多采用穿孔管曝气器，孔径2.5－6.0 mm，曝气管安装于池壁一侧距池底0.6－0.9m处，每组穿孔管曝气器应有调节阀门。
污水曝气量宜为0.1-0.2m3（空气）/m3（污水）或者每平方米池面曝气量为3-5m3/h
设计计算
竖流式沉砂池
污水由中心管进入池内自下而上流动无机颗粒借助重力沉于池底。 竖流式沉砂池平面通常是圆形，竖向呈柱状，底部砂斗为圆锥体。沉渣的排除方式为重力排砂，处理效果一般差。
旋流沉砂池
旋流沉砂池沿圆形池壁内切方向进水，利用水力或机械力控制水流流态与流速，在径向方向产生离心作用，加速砂粒的沉淀分离，并使有机物随水流带走的沉砂装置。
隔油和破乳
含油废水
来源
除了石油开采及加工工业排出大量含油废水外，固体燃料热加工、纺织、轻工业、交通、食以及机械工业等。
危害
含油废水排入水体后将在水体表面产生油膜，阻碍大气复氧，断绝水体氧的来源。
含油废水浸入土壤空隙间形成油膜，产生阻碍作用，致使空气、水分和肥料均不能渗入土中，破坏土层结构，不利于农作物的生长。
含油废水排入城镇排水管道，对排水管道、附属设备及城镇污水处理厂都会造成不良影响。
废水中油的存在形态
可浮油
把含油废水放在容器中静置，慢慢浮升到水的表面的有滴叫可浮油。粒径较大，通常大于100μm，可以依靠油水密度差而从水中分离出来。占炼油厂废水中含油量的60%～80%左右。可采用普通隔油池去除。
细分散油
油滴粒径一般为10～100μm，以微小油滴分散悬浮于水中，长时间静置后可以形成可浮油。可采用斜板隔油池去除。
乳化油
油品在废水中分散的粒径很小，小于10μm，一般为0.1-2.0μm；呈乳化状态，不易从废水中分离出来；
主要来源
①由于生产工艺的需要而制成的乳化油，如机械加工中车床切削用的冷却液，是人为制成的乳化液；
②以洗涤剂清洗受油污染的机械零件、油槽车等而产生乳化油废水；
③含油（可浮油）废水在管道中与含乳化剂的废水相混合，受水流搅动而形成。
溶解油
油滴粒径比乳化油还小，有的可小到数纳米，以溶解状态存在于水中，但油在水中的溶解度非常低，通常只有几个毫克每升。
隔油池
定义
隔油池是用自然上浮法分离、去除含油废水中可浮油的处理构筑物。
分类
平流式
构造简单、便于运行管理、油水分离效果稳定。
斜板式
采用波纹形斜板，废水沿板面向下流动，从出水堰排出，水中油滴沿板的下表面向上流动，经集油管收集排出。
破乳
基本原理
破坏油滴界面上的稳定薄膜，使油、水得以分离。
破乳途径
（1）投加换型乳化剂。例如，氯化钙可以使钠皂为乳化剂的水包油乳状液转换为以钙皂为乳化剂的油包水乳状液。
（2）投加盐类、酸类物质可使乳化剂失去乳化作用。
（3）投加某种本身不能成为乳化剂的表面活性剂，例如异戊醇可从两相界面上挤掉乳化剂使其失去乳化作用。
（4）通过剧烈的搅挫、震荡或转动，使乳化的液滴猛烈相碰撞而合并。
（5)如以粉末为乳化剂的乳状液，可以用过滤法拦截被固体粉末包围的油滴。
（6）改变乳化液的温度（加热或冷冻）来破坏乳状液的稳定。
（7）微波破乳
破乳剂
目前的化学破乳剂通常是钙、镁、铁、铝的盐类或无机酸。
有的含油废水亦可用碱（NaOH)进行破乳。
水处理中常用的混凝剂也是较好的破乳剂。它不仅可以破乳，而且还对废水中的其他杂质起到混凝的作用。
乳状液
当油和水相混，又有乳化剂存在，乳化剂会在油滴与水滴表面上形成一层稳定的薄膜，这时油和水就不会分层，而呈一种不透明的乳状液。
当分散相是油滴时，称水包油乳状液；当分散相是水滴时，则称为油包水乳状液。
气浮法
定义
利用高度分散的微小气泡作载体，去粘附废水中细微的疏水性悬浮固体和乳化油等污染物，使其随气泡上浮到水面，实现固液分离或液液分离。
基本条件
必须向水中提供足够的微气泡
必须使污水中的污染物质能形成悬浮状态
必须使气泡与悬浮的物质产生粘附作用。
类型
电解气浮法
原理
直流电电解废水，正负两极产生大量微小的氢气和氧气气泡黏附于悬浮物上，将其带至水面。
优点
气泡小于其它方法，特别适于脆弱絮状悬浮物
缺点
表面负荷常低于4m3/m2·h；电耗高；操作运行管理复杂；易产生电解垢；难适用于大型生产。
分散空气气浮法
微孔曝气气浮法
原理
压缩空气被引入到靠近池底处的微孔板，并被微孔板的微孔分散成细小气泡。
优点
简单易行
缺点
空气扩散装置的微孔易于堵塞、气泡较大、气浮效果不高
适用
常用于矿物浮选，也用于含油脂、羊毛及大量表面活性剂等废水的初级处理。
剪切气泡气浮法
原理
将空气引入到一个高速旋转混合器或叶轮机的附近，通过高速旋转混合器或叶轮机的高速剪切，将引入的空气切割粉碎成细小气泡。
适用
水量不大，而污染物质浓度较高的废水。用于除油时，除油效果可达80%左右。
溶解空气气浮法
溶解空气气浮法是在一定的压力下让空气溶解在水中，然后在减压条件下析出溶解空气，形成微气泡，溶解空气气浮法根据气泡析出时所处压力的不同可分为真空气浮法和加压溶气气浮法两种形式。
真空气浮法
工作原理
首先在常压下将被处理的水充分曝气，达到溶气饱和后，静置一段时间，使大气泡脱除，然后送入密闭真空槽，用快速法除去浮上泡沫，用排泥机除去沉淀泥桨，处理后的水通过压力调节室送出。
缺点
空气在常压下溶解，溶解度低，气泡释放量有限。设备需密闭，运行维修困难。
加压溶气气浮法
基本原理
将被处理污水用水泵加压，送入专门装置的溶气罐，在罐内使空气充分溶于水中，然后在气浮池中经释放器突然减到常压，这时溶解于水中的过饱和空气以微细气泡形式从池中逸出，将水中悬浮物颗粒或油粒带到水面形成浮渣排除之。
主要机理
1、空气在水中的溶解度
常用单位体积水溶液中溶人的空气体积来表示，即mL（气）/L(水）；也可用单位体积水溶液中溶入的空气质量来表示，即g(气）/m3(水）。
在一定范围内、温度越低、压力越大，其溶解度越大。
在一定温度下，溶解度与压力成正比。
2、水中悬浮颗粒与微小气泡粘附的原理
气泡与微小颗粒粘附的条件
颗粒-气泡复合体的上浮速度
3、化学药剂的投加对气浮效果的影响
(1)混凝剂：有机或无机，改变颗粒亲水性，使颗粒絮凝以吸附截获气泡，加速颗粒上浮。
(2)浮选剂：极性-非极性分子组成，种类多如：松香油、石油、表面活性剂、硬脂酸盐等。
(3)助凝剂：提高悬浮颗粒表面的水密性，以提高颗粒可浮性。常见：聚丙烯酰胺
(4)抑制剂：抑制某些物质上浮，而不妨碍需要去除的悬浮颗粒上浮（如石灰、硫化钠）
(5)调节剂：调节废水的pH，改进和提高气泡在水中的分散度以及提高悬浮颗粒与气泡的黏附能力，如各种酸碱等。
特点
气泡更小、更均匀、不破坏絮凝体。
主要设备
水泵、溶气罐、浮上池。
空气注入溶气罐方式
水泵吸水管吸气溶气方式
设备简单，不需要空压机，无噪声
水泵压水管射流溶气方式
利用在水泵压水管上安装射流器抽吸空气，能量损失大。
水泵-空压机溶气方式
溶解的空气由空压机提供，压力水可以分别进入溶气罐。
基本流程分类
全加压溶气流程
将全部入流废水进行加压溶气，再经过减压释放装置进入气浮池，进行固液分离。
部分加压溶气流程
将部分入流废水进行加压溶气，其余部分直接进入气浮池。
优点：比全加压溶气流程节省耗电，且水量与溶气罐的容积比全加压溶气方式小，故可节省设备。
缺点：但是由于部分加压溶气系统提供的空气量亦较少，故须在较高的压力下运行。
部分回流加压溶气流程
将部分澄清液进行回流加压，入流废水则直接进入气浮池。
与前两种流程相比，该流程加压溶气水为经过气浮处理的澄清水，对溶气及减压释放过程较为有利，故部分回流加压溶气流程是目前最常用的气浮处理流程。
气浮法应用
分离废水中的细小悬浮物、藻类及微絮体
回收工业废水中的有用物质，如造纸厂废水中的纸浆纤维及填料等。
代替二次沉淀池分离和浓缩剩余活性污泥，特别适用于那些易于产生污泥膨胀的生化处理工艺中。
分离回收含油废水中的悬浮油和乳化油。
分离回收以分子或离子状态存在的污染物，如表面活性物质和金属离子。
气浮法特点
占地较少，节省基建投资。
气浮池具有预曝气作用，出水和浮渣都含有一定量的氧，有利于后续处理或再用，泥渣也不易腐化。
对于很难用沉降法去除的低着度含藻水，气浮法处理效率高，甚至还可以去除原水中的浮游生物，出水水质好
污水的化学处理/物理化学处理
化学处理定义
利用化学反应的作用以去除水中的杂质。
化学处理对象
主要是污水中的无机的或有机的（难于生物降解的）溶解物质或胶体物质
化学混凝法
处理对象
主要是水中的微小悬浮固体和胶体杂质
胶体的稳定性
胶体粒子上所带的相同电荷，相同电荷之间的斥力导致胶体粒子不会发生团聚而沉降。
由于胶体带电，将极性水分子吸引到它的周围形成一层水化膜。水化膜同样能阻止胶粒间相互接触。
混凝原理
压缩双电层作用
低分子电解质对胶体微粒产生电中和以引起胶体微粒凝聚。
吸附架桥作用
胶体微粒对高分子物质具有强烈的吸附作用，各微粒依靠高分子的连接作用构成某种聚集体，结合成为絮状物。
网捕作用
三价铝盐或铁盐等水解而生成沉淀物。这些沉淀物在自身沉淀过程中，能卷集、网捕水中的胶体等微粒，使胶体黏结。
混凝剂
无机盐类混凝剂：铝盐（硫酸铝、明矾）、铁盐（三氯化铁、硫酸亚铁、硫酸铁）
高分子混凝剂
无机：聚合氯化铝、聚合硫酸铁
有机：人工合成的聚丙烯酰胺
助凝剂
当单用混凝剂不能取得良好效果时，可投加某些辅助药剂以提高混凝效果，这种辅助药剂称为助凝剂。
当原水的碱度不足时，可投加石灰或重碳酸钠等； 当采用硫酸亚铁作混凝剂时，可加氯气将二价铁离子氧化成三价铁离子等。
常用的有聚丙烯酰胺、活化硅酸、骨胶、海藻酸钠、红花树等。
影响混凝效果的因素
水温
无机盐类混凝剂的水解是吸热反应，水温低时，水解困难。
水温低，黏度大，不利于脱稳胶粒相互絮凝，影响后续沉淀处理的效果。
改善的办法是投加高分子助凝剂或是用气浮法代替沉淀法作为后续处理。
PH
用硫酸铝时，最佳pH为6.5~7.5之间
用于除色时，pH在4.5~5之间
用三价铁盐时，pH在6.0~8.4之间
如用硫酸亚铁，只有在pH>8.5和水中有足够溶解氢时，才能迅速形成Fe3+
水中杂质成分、性质和浓度
天然水中主要含黏土类杂质，需要投加的混凝剂的量较少； 而污水中含有大量有机物时，需要投加较多的混凝剂才有混凝效果
水力条件
无机盐混凝剂混合阶段要求快速和剧烈搅拌（高分子混凝剂则反之）
反应阶段的搅拌强度或水流速度应随着絮凝体的结大而逐渐降低，以免结大的絮凝体被打碎。
设备
混凝剂的溶解配制和投加设备
混合设备
水泵混合、隔板混合、机械混合
反应设备
隔板反应池
利用水流断面上流速分布不均匀所造成的速度梯度，促进颗粒相互碰撞进行絮凝。为避免结成的絮凝体被打碎，隔板中的流速应逐渐减小。
机械搅拌反应池
污水的生物处理
基本原理
呼吸原理
原理
微生物在降解底物的过程中，将释放出的电子交给NAD（P）+（辅酶Ⅱ）、FAD（黄素腺嘌呤二核苷酸)或FMN(黄素单核苷酸)等电子载体，再经电子传递系统传给外源电子受体，从而生成水或其他还原型产物并释放能量的过程，称为呼吸作用。
其中以分子氧作为最终电子受体的称为好氧呼吸；以氧化型化合物（NO3-、NO2+、SO4 2-、S2O3 2-、CO2等含氧的化合物）作为最终电子受体的称为缺氧呼吸。
微生物呼吸作用的本质
微生物呼吸作用的本质是氧化与还原的统一过程，这过程中有能量的产生和能量的转移。微生物的呼吸类型有三类：发酵、好氧呼吸和无氧呼吸。最终电子受体不同，分别为中间代谢产物、氧气、氧气外的无机化合物。
发酵
发酵是指微生物将有机物氧化释放的电子直接交给底物本身未完全氧化的某种中间产物，同时释放能量并产生不同的代谢产物。
呼吸作用与发酵作用的根本区别在于：电子载体不是将电子直接传递给底物降解的中间产物，而是交给电子传递系统，逐步释放出能量后再交给最终电子受体。
好氧呼吸
定义
营养物质进入好氧微生物细胞后，通过一系列氧化还原反应获得能量的过程。
特点
有分子氧参与的生物氧化，反应的最终受体是分子氧。
过程
底物中的氢被脱氢酶活化，并从底物中脱出交给辅酶，同时放出电子，氧化酶利用底物放出的电子激活游离氧，活化氧和从底物中脱出的氢结合成水。
微生物
异养微生物
电子供体为有机物，有机物最终被分解成CO2、氨和水等无机物，同时释放出能量
有机污水的好氧生物处理，如活性污泥法、生物膜法、污泥的好氧消化。
自养微生物
电子供体是无机物，其最终产物也是无机物，同时释放出能量。
大型合流制排水管渠和污水排水管渠中常存在生化反应，是引起管道腐蚀的主要原因；氨的氧化，也称为生物硝化过程。
缺氧呼吸
定义
某些厌氧和兼性厌氧微生物在无分子氧的情况下进行的生物氧化。
特点
无分子氧参与，反应的最终受体不是分子氧； 只有脱氢酶系统，没有氧化酶系统； 底物氧化不彻底，故释放能量较少。
好氧生物处理
定义
在有游离氧存在的条件下，好氧微生物（主要是好氧细菌、也包括兼性微生物）降解有机物，使其稳定化、无害化的处理方法。
优点
反应速度快，反应时间短、构筑物容积小，散发臭气少。
适用
适于中、低浓度有机废水或BOD小于500mg/L的废水。
分类
活性污泥法
生物膜法
厌氧生物处理
定义
在没有分子氧及化合态氧存在的条件下，兼性细菌与厌氧细菌降解和稳定有机物的生物处理方法。
有机物的转化
一部分转化为甲烷，这是一种可燃气体，可回收利用；
一部分被分解为二氧化碳、水、氨、硫化氢等无机物，并为细胞合成提供能量；
少量有分被转化、合成为新的细胞物质。
优点
污泥增长率小；不需要提供电子受体（加氧），运行费用低；剩余污泥量少，可回收CH4气体。
缺点
反应速率较慢、反应时间较长、处理构筑物容积大。
适用
有机污泥和中高浓度有机污水
脱氮除磷基础理论
微生物的生长
生长规律
延滞期
污泥被接种到新环境下或者污水处理厂中断运行后再启动阶段出现。
对数增长期
废水中有机物浓度高且条件适宜时出现。污泥的絮凝性较差，呈分散状态。
稳定期
废水中有机物浓度较低，污泥浓度较高时出现，污泥絮凝性好。
衰老期
有机物浓度低营养不足时出现。污泥松散，沉降性好。
生长环境因素
微生物的营养
C:N:P=100：5：1。对于某些工业废水来说，若碳源不足加生活污水、淀粉浆料，若氮和磷源不足加尿素、硫酸铵、磷酸钾等。
温度
分最高生长温度、最低生长温度和最适生长温度。
按微生物适应的温度范围分：中温性、好热性(高温性）和好冷性（低温性）微生物。20°C、45°C
好氧生物处理中的微生物多属中温微生物，其生长繁殖的最适温度范围为20~37℃。
厌氧生物处理中，常利用中温和高温两种类型的微生物，如厌氧消化中的中温消化常采用温度为33~38℃，高温消化常采用52~57℃。
温度过高，微生物的蛋白质迅速变性且酶系统会遭到破坏失去活性，严重时可使微生物死亡。 温度过低，会使微生物代谢活力降低，进而处于生长繁殖停止状态，但仍可维持生命。
pH
大多数细菌适宜中性和偏碱性环境（pH=6.5-7.5)
活性污泥法处理废水，曝气池中混合液的pH值为6.5-8.5
当废水pH值变化较大时要设置调节池。
溶解氧
好氧生物处理DO一般为2-4mg/L。此时活性污泥或生物膜沉降、絮凝效果最好。
缺氧反硝化一般应控制溶解氧在0.5mg/L以下，厌氧磷释放则要求溶解氧低于0.3mg/L。
有毒物质
毒害作用主要表现在破坏细胞的正常结构及使菌体内的酶变质，并失去活性。如重金属(砷、铅、镉、铬、铁、铜、锌等）能与细胞内的蛋白质结合，使酶变质失去活性。
生化反应
定义
生化反应主要发生在内环境中，体内生化反应都由酶催化，酶和反应物溶于水中，才能发生反应，水为体内物质提供载体和介质。生化反应即生物化学反应，就是指在生物体内进行的化学反应。
反应速率
生化反应中，反应速度是指单位时间里底物的减少量、最终产物的增加量或细胞的增加量。
在废水生物处理中，是以单位时间内底物的减少或细胞的增加来表示生化反应速度。 反应系数又叫产率系数，单位mg(生物量）/mg（降解的底物）
反应级数
反应速度与一种反应物A的浓度成正比时，称这种反应对这种物质是一级反应。
反应速度与二种反应物A、B的浓度成正比或者与一种反应物A的浓度的平方成正比时，称二级反应。
反应速度与A的浓度与B的浓度平方之积成正比时，称这种反应为三级反应。
基本数学模式
推导废水生物处理工程数学模式的假定
（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。
微生物的增长速率
米歇里斯-门坦方程式
米-门公式表达的是酶促反应速率与底物浓度之间的关系，是一个生化反应速率表达式
米式常数的意义及测定
Km值是酶的特征常数之一，它只与酶的性质有关，而与酶的浓度无关。不同酶的Km值不同。
如果一个酶有几种底物，则对于每一种底物各有一个特定的Km值。
同一种酶有几种底物就有几个Km值，其Km值最小的底物，一般称为该酶的最适底物或天然底物。
底物浓度对酶促反应速率的影响
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。
方程式
莫诺特方程式
莫诺特方程是纯种微生物群体的集群增长速率，可以进一步用来表示活性污泥的增殖。
微生物增长与底物降解
对于异养微生物来说，底物既可起营养源作用，又可起能源作用。
区分底物利用的两个方面：一是底物中用于合成的部分，即为微生物增长提供结构物质二是底物中用于提供能量的部分，这一部分随即被氧化，以便为所有的细胞功能提供能量。
稳定塘和污水的土地处理
稳定塘
定义
稳定塘又名氧化塘或生物塘，其对污水净化过程与水体自净过程相似，是一种利用天然净化能力处理污水的生物处理设施。
适用
稳定塘既可作为二级生物处理，相当于传统的生物处理，也可作为二级生物处理出水的深度处理。
优点
（1）基建投资低，利用旧河道、沼泽地、谷地等。经济运行管理简单，动力消耗较低；
（2）取得较好的BOD去除效果、还可以去除氮、磷营养物质及病原菌，重金属及有毒有机物。
（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。
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。处理效率较低。
（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。
工艺流程
预处理设施：去处悬浮物质，格栅、沉淀池、沉砂池
稳定塘
后处理设施
分类
按塘中微生物优势群体类型 和水中的溶解氧状况
好氧塘
原理
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。
净化机理
好氧塘内有机污染物的降解过程，就是溶解性有机污染物转换为无机物和固态有机物（细菌和藻类）的过程。
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。
好氧塘内的生物种群
藻类、菌类、原生动物、后生动物、水蚤等微型动物。
分类
（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。
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0.6—1.0m，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。
兼性塘
原理
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。
优点
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）。
厌氧塘
原理
深度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。
特点
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。
设计和应用
（1）有机负荷：城市污水建议负荷值为200-600kg/ha·d。
（2）一般为矩形，长宽比为2:1—2.5:1。单塘面积不大于4 ha，有效水深2.0—4.5m，储泥深度为0.5m，超高0.6—1.0m。
（3）进水口离塘底0.6—1.0m，出水口离水面深度应大于0.6m。
曝气塘
完全混合曝气塘
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。
采用人工曝气，塘深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。
部分混合曝气塘
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。
各适用于什么场合？
好氧塘：适用于低有机物浓度污水。
兼性塘：适用于富含N，P等营养物质及一些难去除的有机污染物的污水。
厌氧塘：适宜处理高温高浓度有机废水。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。
曝气塘：适用于土地面积有限，不足以建成完全以自然净化为特征的塘系统的场合
深度处理塘：常用于处理传统二级处理厂的出水，提高出水水质
按用途
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。
其进水有机污染物浓度很低，一般BOD5≤30mg/L。
强化处理塘
储存塘
综合生物塘
其他
（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
污水土地处理
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。
系统组成
污水的预处理设备、调节贮存设备、输送配布设备、控制系统与设备、土地净化田、收集利用系统
土地净化田是核心环节
净化原理
悬浮物质的去除：依靠作物和土壤颗粒间的空隙截流、过滤、沉淀、生物吸附去除。
BOD的去除：大部分BOD在土壤表层土中通过过滤吸附作用被截留，然后通过土壤层中生长着的细菌、真菌、原生动物、后生动物等降解去除。
磷和氮的去除：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。
金属元素的去除：包括吸附、沉淀、离子交换和螯合等反应。土壤保持在6.5以上，可使某些微量元素呈难溶化合物形式存在，使其毒性降至最低。
痕量有机物的去除：主要是通过挥发、光解、吸附和生物降解等作用完成。
病原体的去除：污水土地处理所关注的病原微生物有细菌、寄生虫和病毒。它们通过过滤、吸附、于化、辐照、生物捕食以及暴露在不利条件下等方式而被去除。
基本工艺
慢速渗滤系统
将污水投配到种有作物的土壤表面，污水中的污染物在流经地表土壤-植物系统时得到充分净化的工艺。
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。
快速渗滤系统
是将污水有控制地投配到具有良好渗滤性能的土壤，如沙土、沙壤土表面，进行污水净化处理的工艺
对水文地质条件的要求严格，对总氮的去除率不高。投资省，管理方便，土地面积需求量少，可常年运行。
地表漫流系统
是将污水有控制地投配到坡度和缓均匀、土壤渗透性低的坡面上，使污水在地表以薄层沿坡面缓慢流动过程中得到净化的土地处理工艺系统。
适用于黏土或者亚黏土；污水预处理程度要求低，处理出水质较高，投资省，管理简单。但受气候、作物需水量、地表坡度的影响大，需考虑出水消毒。
地下渗滤处理系统
是将污水有控制地投配到距地表一定深度、具有一定构造和良好扩散性能的土层中，使污水在土壤的毛细管浸润和渗滤作用下，向周围运动且达到净化要求的工艺。
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。
湿地处理系统
人工湿地是人工建造和管理控制的、工程化的湿地；是由水、滤料以及水生生物所组成，具有较高生产力和比天然湿地有更好的污染物去除效果的生态系统。
城市污水的深度处理
脱氮工艺
富营养化
N、P是藻类生长的限制因子，水体中N、P浓度增高会导致富营养化。
因占优势的浮游藻类的颜色不同，水面往往呈现蓝色、红色、棕色、乳白色等。这种现象在海洋中叫赤潮，淡水中叫水华。
污水中氮的存在形态
氨氮、有机氮、亚硝酸盐及硝酸盐形式存在。新鲜生活污水中有机氮约占总氮的60％，氨氮约占40％。
工艺
化学法
吹脱法
定义
废水中氨氮存在平衡反应（氨气和水与铵根和氢氧根），平衡受pH值的影响，pH为10.5—11.5时，因废水中的氨呈饱和状态而逸出，所以吹脱法常需加石灰。
缺点
➢温度低影响吹脱效果
➢石灰调pH值时，易产生碳酸钙结垢
➢氨气的释放会造成空气污染，故用硫酸溶液吸收
氮气吹脱塔
子主题
膜分离法
折点加氯法
离子交换法
生物法
传统脱氮工艺机理
生物脱氮是在微生物的作用下，将有机氮和氨态氮转化为N2和Nx0气体的过程。 包括硝化和反硝化两个过程。
硝化
在亚硝化细菌和硝化细菌的作用下，将氨态氮转化为亚硝酸盐和硝酸盐的过程。
亚硝化细菌和硝化细菌属于自养型好氧菌
反硝化
在无氧条件下，反硝化菌将硝酸盐氮和亚硝酸盐氮还原为氮气的过程。
反硝化菌属异养型兼性厌氧菌，有氧时，它以O2为电子受体进行好氧呼吸；在无氧而有NO2-或NO3-时，则以NO2-或NO3-为电子受体，以有机碳为电子供体和营养源进行反硝化反应。
传统方法
三段生物脱氮工艺
将有机物降解、硝化作用以及反硝化作用三个阶段独立开来，每一阶段后面都有各自独立的沉淀池和污泥回流系统。
缺氧一好氧（A/O）生物脱氮工艺
将反硝化段设在系统前面，以污水中的有机物为碳源，曝气池混合液中含大量硝酸盐，通过内循环回流到缺氧池，进行反硝化脱氮。
后置缺氧-好氧生物脱氮工艺
Bardenpho生物脱氮工艺
子主题
硝化反应影响因素 （硝化细菌为自养菌））
溶解氧
硝化细菌为了获得足够的能量用于生长，必须氧化大量的NH4+和NO2-，氧是硝化反应过程的电子受体，溶解氧含量必将影响硝化反应。
含量不低于1mg/L，1.2-2.0mg/L最适宜
pH
最佳pH为8.0~8.4，硝化细菌的最大比增长速率可以达到最大值。
碱度
硝化反应过程释放H+，使pH下降，为保持适宜的pH，应当在污水中保持足够的碱度，以调节pH的变化。
1g氨态氮（以N计）完全硝化，需碱度（以CaCO3计）7.14 g。
水中有机物含量
硝化细菌虽是自养菌，与普通异养菌竞争电子受体，若BOD浓度过高，将使增殖速度较快的异养型细菌迅速增殖，使硝化细菌处于劣势而不能成为优势种属。
污泥龄
必须大于其最小的世代时间（两倍以上）。否则将使硝化细菌从系统中流失殆尽。
硝化细菌最小世代时间在适宜的温度条件下为3d。
其值与温度密切相关，温度低，取值应相应明显提高。
反应温度
硝化反应的适宜温度是20~30℃，15℃以下时，硝化反应速度下降，5℃时完全停止。
重金属及有害物
除有毒有害物质及重金属外，对硝化反应产生抑制作用的物质还有：高浓度的NH4+-N、高浓度的NOx-N、高浓度的有机基质以及络合阳离子等。
反硝化的影响因素 （反硝化菌为兼性异养菌）
碳源（来源）
原污水中所含碳源。对于城市污水，当原污水BOD5/TKN>3～5时，即可认为碳源充足
外加碳源。如甲醇、醋酸钠等，工程中多采用甲醇，因为其作为电子供体反硝化速率高，被分解后的产物为CO2和H2O，不留任何难降解的中间产
利用微生物组织进行内源反硝化。
溶解氧浓度
反硝化细菌在无分子氧的同时存在硝酸根或亚硝酸根离子的条件下，能够利用这些离子作为电子受体进行呼吸，使硝酸盐还原。
如果溶解氧浓度过高，则反硝化细菌将把电子供体提供的电子转交溶解氧以获得更多能量，这时硝酸盐无法得到电子而被还原完成脱氮过程。
反硝化细菌体内的某些酶系统组分，只有在有氧条件下，才能够合成。
反硝化反应宜在缺氧、好氧条件交替的条件下进行， 反硝化溶解氧浓度应控制在0.5mg/L以下。
pH
最适宜的pH是6.5~7.5，pH高于8或低于6，反硝化速率将大为下降。
温度
最适宜温度是20~40℃，低于15℃反硝化反应速率降低。
在冬季低温季节，可采用以下措施：提高生物固体平均停留时间：降低负荷率；提高污水的水力停留时间。
除磷工艺
磷
存在形式
有机磷和无机磷（正磷酸盐、聚磷酸盐）
来源
生活污水、工厂和畜牧业废水、山林耕地肥料流失以及降雨降雪之中。
工艺
物理法
不常用
化学法
是通过投加化学药剂形成不溶性磷酸盐沉淀物，最终通过固液分离的方法使磷从污水中被去除。
生物法
机理
厌氧释磷：聚磷菌在厌氧的不利状态下，将体内积聚的聚磷分解，分解产生的能量部分供聚磷菌生存，另一部分能量供聚磷菌主动吸收乙酸苷转化为PHB（聚多羟基丁酸）的形态储藏于体内。分解形成的无机磷释放回污水中。
好氧吸磷：进入好氧状态后，聚磷菌将储存于体内的PHB进行好氧分解并释出大量能量供聚磷菌增殖，部分供其主动吸收污水中的磷酸盐，以聚磷的形式积累于体内.这就是好氧吸磷。
工艺
Ap/O法
子主题
Phostrip去除磷工艺
子主题
生物除磷影响因素
厌氧环境条件
①氧化还原电位ORP：反硝化完成后ORP突然下降，开始释放磷。
②溶解氧浓度：厌氧区如存在溶解氧，兼性厌氧菌就不会启动其发酵代谢，不会产生脂肪酸，也不会诱导放磷，好氧呼吸会消耗易降解有机质；
③NOx-浓度：产酸菌利用NOx-作为电子受体，消耗易生物降解有机质，抑制厌氧发酵过程。
有机物浓度
传统水质指标CODB或BOD中的挥发性脂肪酸(VFA)、其他结构简单的易降解的有机物等是聚磷菌最理想的碳源。
污泥龄
污泥龄越长，聚磷菌含量越大，这时通过排放剩余污泥达到降磷的效果越显著。
PH
合适的pH为中性和微碱性，过酸会导致聚磷菌溶解。
温度
在适宜温度范围内，温度越高释磷速度越快；温度低时应适当延长厌氧区的停留时间或投加外源易生物降解碳源。
生物脱氮除磷
工艺
A2/O
改进的Bardenpho
UCT工艺
SBR工艺
新技术
短程硝化-反硝化
厌氧氨氮化
脱氮除磷活性污泥法的影响因素
环境因素
温度：通常温度上升，活性加强。
pH：硝化菌和聚磷菌对PH较为敏感，PH值低于6.5时影响严重，处理效率下降。
DO：消化菌和聚磷菌要求有氧区有丰富的溶解氧，而在缺氧区或无氧区没有溶解氧。氧区溶解氧也不宜过高，通常维持在2mg/L左右。
工艺因素
生物除磷泥龄越短，污泥含磷量越高，因而希望在高负荷下运行
但除磷的同时又希望脱氮，而硝化只能在泥龄长的低负荷系统中才能进行
污水成分
通常城市生活污水BOD5、N、P的组成，可适应生物脱氮除磷的要求。
城市污水的三级处理
活性炭吸附
利用活性炭的物理吸附、化学吸附、氧化、催化氧化和还原等性能去除水中污染物的水处理方法。优点是处理程度高，效果稳定。缺点是处理费用高昂
投加粉末活性炭的活性污泥工艺
化学氧化法
利用强氧化剂氧化分解废水中污染物，以净化废水的方法。强氧化剂能将废水中的有机物逐步降解成为简单的无机物，也能把溶解于水中的污染物氧化为不溶于水、而易于从水中分离出来的物质。
与深度处理的区别
深度处理：某些特定污染物质、重金属的去除
三级处理：全面提高出水水质、废水的回用
厌氧生物处理
定义
在无分子氧条件下，通过厌氧微生物(包括兼氧微生物及专性厌氧细菌）降解废水中有机物，分解转化成甲烷和二氧化碳等物质的过程，又称厌氧消化。
污泥厌氧消化过程=污泥生物稳定过程
厌氧过程
两阶段理论
液化阶段（酸化阶段）
固态有机物液化。污泥中的固态有机物主要是天然高分子化合物，如淀粉、纤维素、油脂、蛋白质等，在无氧环境中降解时，转化为有机酸、醇、醛、水分子等液态产物和CO2、H2、NH3、H2S等气体分子，由于转化产物中有机酸是主体，因此才会发生pH迅速下降的现象。此阶段气体大多溶解在泥液中。
气化阶段
PH回升后，产生消化气，主体是CH4，因此气化阶段常称甲烷化阶段，CO2含量较多，有微量H2S。
三阶段理论
水解发酵阶段
复杂的有机物在厌氧菌（专性和兼性）胞外酶的作用下，首先被分解成简单的有机物，再在产酸菌的作用下经过厌氧发酵和氧化转化成乙酸、丙酸等。
产氢产乙酸阶段
产氢产乙酸菌把第一阶段产生的中间产物，如丙酸等转化成乙酸和氢，并有CO2产生。
产甲烷阶段
产甲烷菌把第一阶段和二阶段产生的乙酸、H2和CO2等转化为甲烷。
四阶段理论
液化（水解）
大分子不溶态有机物转化为小分子溶解态有机物
酸化（1）
溶解态有机物转化为有机酸、醇、醛类
发酵细菌
酸化（2）
转化为(H2+CO2)及乙酸等
产氢产乙酸细菌
气化
CH4、CO2等
甲烷细菌
厌氧生物处理的菌群
水解产酸细菌、产氢产乙酸细菌和产甲烷细菌。
甲烷菌特性
最适pH值为6.8-7.2。
最适温度为35℃-38℃（中温消化）或52℃-55℃（高温消化）。
产乙酸细菌和产甲烷细菌之间具有严格的共生关系。
甲烷细菌是专性厌氧菌。
与产酸菌相比．甲烷菌对温度、pH值、有毒物质等更为敏感。
影响因素
pH
产甲烷菌适宜的pH应在6.8~7.2之间。污水和泥液中的碱度有缓冲作用，如果有足够的碱度中和有机酸，其pH有可能维持在6.8之上，酸化和甲烷化两大类细菌就有可能共存，从而消除分阶段现象。
温度
中温消化（35-38°C）的消化时间（产气量达到总量90%所需时间）约为20d，高温消化（52-55°C）的消化时间约为10d。高温消化对寄生虫卵的杀灭率可达99%，但高温消化需要的热量比中温消化要高很多。
污泥龄（生物固体停留时间）
普通厌氧消化池的水力停留时间等于污泥龄。要获得稳定的处理效果就需要保持较长污泥龄。
搅拌和混合
厌氧消化是由细菌体的内酶和外酶与底物进行的接触反应。因此，必须使两者充分混合。
营养与C/N比
只要达到COD：N：P=800：5：1即可满足厌氧处理的营养要求。
C/N比达到（10~20）：1为宜。 C/N比太高，细胞的氮量不足，消化液的缓冲能力低，pH容易降低； C/N比太低，氮量过多，pH可能上升，铵盐容易积累，会抑制消化进程。
有毒物质
重金属离子
子主题
H2S
子主题
氨
子主题
处理工艺
化粪池
普通厌氧消化池
厌氧生物滤池（AF）
概述
呈圆柱形，内装填料，池底和池顶密封。污水从池底进入，从池顶排出。微生物附着于填料表面，当废水通过填料层时，在厌氧生物膜作用下，有机物被降解，并产生沼气。
优点
生物量高，可承受的有机容积负荷高，耐冲击负荷；
接触面积大，强化了传质过程，有机物去除速度快；
微生物以固着生长为主，不易流失，不需污泥回流和搅拌设备；
二次启动所需时间较短，设备简单、操作方便。
缺点
滤料费用贵
进水部滤料位易堵塞
改进
出水回流；
部分充填载体；
采用软性填料。
厌氧接触法
污泥回流保持高污泥浓度运转，一般为10-15g/L，耐冲击负荷；
容积负荷高，水力停留时间较短
可直接处理悬浮固体含量较高或颗粒较大的料液，不易堵塞；
混合液经沉降后，出水水质好；
需设沉淀池、污泥回流和脱气等设备；
混合液难于在沉淀池中进行固液分离。
升流式厌氧污泥床反应器（UASB）
污泥浓度高，有机负荷高，水力停留时间短。
三相分离器，污泥能自动回流到反应区，不需污泥回流。
利用沼气和进水搅动，无混合搅拌设备。
不填载体，节省造价并避免堵塞。
反应器内有短流现象，影响处理能力。
启动时间长，对水质和负荷变化较敏感。
分段厌氧处理法
原理
将水解酸化过程和甲烷化过程分开在两个反应器内进行。
第一段
完成水解和液化固态有机物为有机酸；缓冲和稀释负荷冲击与有害物质，并截留难降解的固态物质。反应器可采用简易非密闭装置、在常温、较宽pH值范围条件下运行。
第二段
第二段：保持严格的厌氧条件和pH值，利于甲烷菌的生长；降解、稳定有机物，产生含甲烷较多的消化气。反应器则要求严格密封、严格控制温度和pH值范围。
两步厌氧法特点
（a）耐冲击负荷，运行稳定；
（b）两阶段不在同一反应器中，相互影响小，可更好地控制工艺条件；
（c）消化效率高，适于处理含悬浮固体多、难消化降解的高浓度有机废水。
（d）两步法设备较多，流程和操作复杂。
厌氧生物转盘
构造与好氧生物转盘相似，但盘片大部分(70％以上)或全部浸没在废水中，整个生物转盘设在一个密闭的容器内。
厌氧挡板反应器（ABR）
由厌氧生物转盘发展而来，生物转盘不转动即变成厌氧挡板反应器。厌氧挡板反应器实质上是一系列升流式厌氧污泥床，但不设三相分离器。
设计计算
流程和设备的选择
处理工艺和设备
消化温度
采用单级或两级消化
厌氧反应器的设计
反应器容积
总设计液相反应区容积
消化池的热量计算
厌氧处理特别是甲烷化过程，需要较高的反应温度，一般要对废水加温和对反应池保温。
消化池所需要热量包括：将废水提高到池温所需的热量和补偿池壁、池盖所散失的热量。
加温所需要的热量可以利用消化过程中产生的消化气。
厌氧处理技术的发展历史
第一代
以厌氧消化池为代表, 属于低负荷系统。由于无法对水力停留时间和污泥停留时间分离, 造成处理废水的停留时间至少需要20-30d,因此处理效率极低。
第二代
厌氧生物滤池(AF)、UASB反应器 实现了污泥停留时间与水力停留时间相分离,从而提高了反应器内污泥的浓度，保持足够长的污泥龄, 属于高负荷系统。
第三代
以内循环式反应器(IC) , 厌氧膨胀颗粒污泥床(EGSB) 和升流式厌氧流化床(UFB) 为典型代表的第3代厌氧反应器相继出现。实现了在将固体停留时间和水力停留时间相分离的前提下, 使固液两相充分接触。
厌氧法优点
（1）应用范围广
（2）能耗较低
（3）负荷高
（4）剩余污泥量少，且浓缩性、脱水性好
（5）氮、磷营养需要量较少
（6）有杀菌作用
（7）污泥易贮存
厌氧法缺点
启动和处理所需时间比好氧法长；
出水往往达不到排放标准，需进一步处理；
操作控制因素较为复杂；
厌氧过程产生气味对空气有二次污染。
厌氧和好氧技术的联合运用
高浓度有机废水用一种方法很难处理到要求的水平。 所以需要用厌氧和好氧处理方法联合应用才能达到较好的效果。
生物膜法
概述
生物膜法定义
依靠固着于固体介质表面的微生物来净化污水中溶解有机物的水处理工艺，也叫生物过滤法。
生物膜法特点
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，生态系统更稳定；
剩余污泥量比活性污泥法少。
生物膜法处理废水的基本原理
生物膜首先吸附附着水层有机物，由好气层的好气菌将其分解，再进入厌气层进行厌气分解，流动水层则将老化的生物膜冲掉以生长新的生物膜，如此往复以达到净化污水的目的。
影响生物膜法污水处理效果的主要因素
进水底物的组分和浓度
若处理过程以去除有机污染物为主，则底物主要是可生物降解有机物。 在用以去除氮的硝化反应工艺过程中，则底物是微生物利用的氨氮。
底物浓度的改变会导致生物膜的特性和剩余污泥量的变化，直接影响到处理水的水质。
营养物质
与好氧微生物一般要求一致，生物膜法对营养物质要求的比例为BOD5：N：P=100：5：1。
有机负荷及水力负荷
有机负荷高的生物滤池，生物膜增长较快，需增加水力冲刷的强度，以利于生物膜增厚后能适时脱落，应采用较高的水力负荷，保证生物滤池不堵塞。提高有机负荷，出水水质相应有所下降。
溶解氧
供氧不足，厌氧微生物大量繁殖，好氧微生物受到抑制而大量死亡，从而导致生物膜的恶化和变质。
供氧过高，不仅造成能量浪费，微生物也会因代谢活动增强，营养供应不足而使生物膜自身发生氧化（老化）而使处理效果降低。
生物膜量
生物膜厚度
膜的厚度与污水中有机物浓度成正比，有机物浓度越高，有机物能扩散的深度越大，生物膜厚度也越大。
生物膜密度
指单位体积湿生物膜被烘干后的质量。
pH
PH变化会引起细胞膜电荷的变化，进而影响微生物对营养物质的吸收和微生物代谢过程中酶的活性。
温度
温度过高，不利于微生物的生长，当水温达到40℃时，生物膜将出现坏死和脱落现象。
温度过低，则影响微生物的活力，物质转化速率下降。最低不应小于5℃。
有毒物质
有毒物质如酸、碱、重金属盐、有毒有机物等会对生物膜产生抑制甚至杀害作用，使微生物失去活性，发生膜大量脱落现象。
生物膜法分类
润壁型生物膜法：废水和空气沿固定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，如生物流化床。
生物膜
组成
由细菌、真菌、藻类、原生动物、后生动物以及肉眼可见的蠕虫、昆虫的幼虫组成。
定义
污水流过滤床时，有一部分污水、污染物和细菌附着在滤科表面上，微生物便在滤科表面大量繁殖，形成一层充满微生物的粘膜，称为生物膜。
形成
◎好氧层：废水中悬浮物和微生物的不断沉积，生物膜的厚度不断增加，膜的表面和废水接触，吸取营养和溶解氧，微生物生长繁殖迅速，形成了好氧层，由好氧和兼性微生物组成。表层，厚度约2mm。好氧微生物和兼性微生物，有机污染物在微生物作用下被降解，终点产物是H2O、CO2、NH3等。
◎兼氧层：生物膜厚度增加，溶解氧的供应条件较差，生长兼氧微生物。
◎厌氧层：生物膜厚度继续增加，溶解氧难于进入，好氧微生物难以生活，兼性微生物转化为厌氧代谢方式。有机物的厌氧代谢，终点产物为有机酸、乙醇、醛和H2S等。
生物膜脱落
定义
微生物不断繁殖，膜逐渐增厚，吸酣的有机物在传递到膜内层以前已被代谢掉。内层微生物因得不到充分的营养而进入内源代谢，失去其粘附在滤料上的性能，脱落下来。
原因
低负荷生物滤池：原生动物及后生动物的活动，昆虫及幼虫的活动等。 高负荷生物滤池：厌氧层和介质的粘结力较弱，生物膜松动，水力冲刷。
作用
从处理要求看脱落是完全必要的。生物膜是生物处理的基础，活性生物必须保持足够的数量。若膜太厚，会影响通风，甚至造成堵塞。一般认为，生物膜厚度介于2~3mm时较为理想。
生物滤池
基础
工艺流程
初沉池
生物滤池
二次沉淀池
组合形式
单级运行系统
多级运行系统
非回流式二级生物滤池
流式二级生物滤池题
优点
运行简单，适用于小城镇和边远地区。对入流水质水量变化的承受能力较强，脱落的生物膜密实，较容易在二沉池中被分离。
缺点
但生物滤池处理效率比活性污泥法略低，变化范围略大些。
生物滤池分类
普通生物滤池 （低负荷生物滤池）
基本构造
池体
在平面上多呈方形或矩形。
四周筑墙称之为池壁，池壁具有维护滤料的作用，应当能够承受滤料的压力。
为了防止风力对池表面均匀布水的影响，池壁一般应高出滤料表面0.5～0.9m。
池体底部为池底，它的作用是支撑滤料和排除处理后的污水。
滤床（由滤料组成）
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，保证氧的供给；4）材质轻而强度高；5）价廉，取材方便。6）污水以液膜状态流过生物膜。7）不被微生物分解也不抑制微生物成长
常见材质
塑料、石英砂、活性炭、碎钢渣、焦炭、粉煤灰、陶粒、沸石等。
粒径
粒径主要考虑可附着生物膜的面积，同时防止滤池堵塞，故不能太小。
粒经在3-8cm，空隙率为45％－50％，比表面积65-100 m2/m3之间
滤料密度与滤料密度
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。
布水设备 （固定式）
目的
使污水能均匀地分布在整个滤床表面上。
要求
间断布水，布水不均匀，配水水头要求高，配水池也较高（配水面高0.9-2.1m），但不受形状限制。
排水系统
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
组成
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，现为金属栅板
排水沟：有充分高度，在任何时候不会满流，确保空气能在水面上畅通
特点
优点：处理效果好， BOD5 去除率90％以上。
缺点：占地大，易堵塞，灰蝇多，影响环境卫生。
适用
仅在水量小的地区选用。
高负荷生物滤池
基本构造
高负荷生物滤池在表面上多为圆形。
高负荷生物滤池多使用旋转式的布水装置
旋转式布水系统
布水较均匀，淋水周期短，水力冲刷作用强；但喷水孔易堵，低温时要采用防冻措施，仅适用于圆形池或八角形。
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0.15~0.25m
喷水旋转所需的水头2.5～10kPa。
特点
优点：负荷率高，占地面积小，运行灵活。
缺点：负荷高时，有机物转化不彻底，排出生物膜易腐化。
适用
小城镇和边远地区
分类
塔式生物滤池
塔身
主要起围挡滤料的作用。
适用
一般是单级的，也可以是多级进水。已被较好地用于工业有机废水的处理。
回流式生物滤池
回流式生物滤池可以是单级，也可以是两级，两级回流式生物滤池处理效率较高，运行上比较灵活，但运行费及建设费都比较高。
处理效率影响因素
滤池高度影响
随着滤床深度的增加，微生物种属从低级向高级过渡，种类增多，生物膜量从多到少，有机物浓度和去除速率由高到低。滤池的处理效率随高度增加而提高，但高度超过一定数值，效率提高缓慢，不经济。
负荷率
水力负荷
普通生物滤池的范围为1-4m3/m2·d
高负荷生物滤池为5一28m3/m2·d
在低负荷条件下，滤床生物膜量增多，易发生堵塞现象。 但当滤率提高到8 m / d 以上时，水力冲刷作用增强，堵塞现象改善。
有机负荷
普通生物滤池的范围为0.15-0.3 kg ( BOD5)/ m3·d
高负荷生物滤池为1.1 kg ( BOD5)/m3· d
BOD 负荷的极限值大体是1.2kg（BOD5）/m3·d
(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。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，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，高负荷滤池的滤料粒径较大，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；
（4）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。
回流
回流：利出水或生物滤池出水稀释进水。
回流比：回流水量与进水量之比。
优点
(1）增大水利负荷，促进生物膜脱落，防止滤池堵塞；
(2）稀释进水，降低有机负荷，防止浓度冲击；
(3）连续接种，促进生物膜生长；
(4）增加进水溶解氧，减少臭味；
(5）利于防止产生灰蝇和恶臭。
缺点
(1）缩短停留时间；
(2）洒水量大，降低生物膜吸附有机物速度：
(3）回流水中难降解物质积累；
(4）冬天使水温降低。
供氧
通常采用自然通风供氧：池内外温度差越大，滤池气流阻力愈小，通气量愈大。
特殊情况下可采用机械通风供氧。
入流废水有机物浓度较高时，供氧条件可能成为影响生物滤池工作的主要因素。
当废水COD大于400~500mg/L时，生物滤池供氧不足，生物好氧层厚度较小，故进水COD应小于400mg/L，否则宜采用回流方法降低COD负荷。
设计选择
系统功能的设计
滤池类型、流程选择；
滤池个数、几何尺寸的确定；
二沉池形式、个数及工艺尺寸确定；
布水设备计算。
生物滤池的功能设计
滤池类型选择
低负荷生物滤池已不常用，仅在水量小、地区偏僻场合选用； 大多采用高负荷生物滤池，包括回流式和塔式生物滤池。
流程选择
是否设初沉池
滤池级数
是否回流、回流方式、回流比的确定。
入流有机物浓度高如 COD >400mg/ L 时；
水量很小，无法维持水力负荷率：
污水中某种污染物浓度过高。
滤池个数、几何尺寸的确定；二沉池形式、个数及工艺尺寸确定；布水设备计算
生物滤池法选择
流程选择
是否用初次沉淀池（悬浮物较多） 采用几级过滤， 采用回流与否、选择回流方式及回流比等问题
工艺选择
生物滤池的运行及经验
挂膜
生活污水、普通工业废水
采用活性污泥喷淋挂膜，污泥反复循环，水量由小到大，当达到运行所需生物量时，系统正常运行。
含有毒物质工业废水（驯化一挂膜）
方式1：从污水厂取活性污泥驯化挂膜。
方式2：用生活污水、城市污水，河水或回流出水替代部分工业废水运行，污泥回流。
生物膜的指标生物
1）高负荷生物膜：黑色到灰色， DO 在1mg/ L 以下。
2）适当负荷生物膜：线虫和寡毛虫类较多，也出现丝状菌和真菌类，灰褐色。
3）低负荷生物膜：褐色。
4）更新快的生物膜：生物大量生长，后生动物异常增长，红色。
5）发生恶臭的生物膜：DO 下降，出现恶臭。
生物膜系统运行注意问题
防止膜过厚
加大回流，借助水力冲刷作用：
二级滤池串连交替进水；
低频加水，使布水器转数减慢。
维持较高的DO
曝气池D0<4mg/L时，处理效果明显下降。D0增加可以减少厌氧层厚度，增大好氧层的比例，同时改善系统的传质条件。
减少生物悬浮物
设计二沉池，并且表面负荷要小。
生物转盘法
机理
生物转盘是用转动的盘片代替固定滤料，盘片在驱动装置作用下转动。圆盘下部浸没在水中,圆盘上部暴露在空气中,圆盘表面生长有生物群落,转动的转盘周而复始地吸附和生物氧化有机污染物,使污水得到净化.
概述
主要组成
转动轴、转盘、废水处理槽和驱动装置。
优点
动力消耗低、抗冲击负荷能力强、无需回流污泥、不发生堵塞、管理方便
缺点
缺点是占地面积大、散发臭气，在寒冷的地区需作保温处理。
重要参数
浸没率：45-50%；
转轴高出水面10-25cm；
盘片直径：2-3m，最大5m，轴长通常小于7.6m，盘片净间距20-30mm；
圆盘转速0.8~3rpm，最佳线速小于20m/min;
生物膜厚度0.5-2.0mm。
处理效率的影响因素
水力负荷
水力负荷对出水水质和BOD5去除率有明显的影响
转盘转速
生物转盘的转速也是影响处理效果的重要因素,包括影响溶解氧的供给,微生物与污水的接触,污水的混合程度和传质,过剩生物膜的脱落,从而影响有机物的去除率.
温度
溶解氧
构件材质要求
盘片
质轻、耐腐蚀、坚硬、不变形。目前多采用聚乙烯硬质塑料或玻璃钢板。平板或平板与波纹交替。
水槽
钢混或钢板，断面比转盘略大。
驱动装置
减速装置＋电动机。也可采用水轮驱动或空气驱动。
进展和运用
主要有空气驱动的生物转盘、与沉淀池合建的生物转盘、与曝气池合建的生物转盘和藻类转盘等。
生物接触氧化法
定义
在反应器内设置填料，填料淹没在水中，充氧的废水与长满生物膜的填料接触，在生物膜作用下，废水得到净化，又叫淹没式生物滤池。
特点
填料比表面积大，附着生物量大，池内充氧条件好；
＞不需要污泥回流，不产生污泥膨胀；
＞单个接触氧化池水流流态属于完全混合式，多级并联时属于推流式；
＞耐冲击负荷；
＞污泥量少、污泥颗粒较大，易沉淀。
生物接触氧化池构造
主要组成
池体、填料、布水布气装置
填料要求
比表面积大、空隙率高、水流通畅、阻力小，流速均匀；
生物附着性好；
化学和生物稳定性较强，无有害物质溶出；
价格便宜，便于安装和运输等。
常用填料：蜂窝状、波纹板状、软性填料、半软性填料
布气装置
布气管：布气管可布置在池中心、侧面或全池。
曝气方式：表面曝气和鼓风曝气
生物流化床
流态化原理
借助流体（液、气）使表面生长着微生物的固体颗粒呈流态化，同时去除、降解有机物的生物膜法。
当液体流过床体时，流体流速不同会出现三种情况：固定床阶段、流化床阶段和液体输送阶段。
生物流化床类型
两相生物流化床
两相生物流化床
流化床布水装置
生物流态化特点
优点
1.容积负荷高，抗冲击负荷能力强
2.微生物活性强
3.传质效果好
缺点
滤料磨损严重
生物流态化进展
污泥的处理与处置
污泥
概念
生活污水和工业废水在处理过程中分离或截流的固体物质统称为污泥。当所含固体物质以有机物为主时称之为污泥；以无机物为主时则称之为泥渣。
来源分类
初沉污泥
来自污水处理的初沉池，是原污水中可沉淀的固体。
二沉池污泥
又称生物污泥，由生物处理工艺（活性污泥或生物膜系统）产生的污泥。
富含有机物、容易腐化、破坏环境 处理目的：①降低含水率，使其变流态为固态，达到减量目的； ②稳定有机物，使其不易腐化，避免对环境造成二次污染。
硝化污泥
经过厌氧消化或好氧消化处理后的污泥。
化学污泥
用混凝、化学沉淀等化学方法处理污水时所产生的污泥。
栅渣和沉砂池沉渣
栅渣呈垃圾状，沉砂池沉渣中密度较大的无机颗粒含量较高，所以这两者一般作为垃圾处置。
特性
污泥中的固体
溶解固体
悬浮固体
污泥固体的组分
城镇污水
蛋白质、纤维素、油脂、氮、磷等
金属表面处理厂
各种金属氢氧化物或氧化物
石油化工厂
大量油
含水率
污泥中水的质量分数叫含水率。 污泥中固体的质量分数叫含固率。 含固率+含水率=100%
含水率越高，降低污泥含水量对减小体积作用越明显。
污泥相对密度
污泥相对密度指污泥的质量与同体积水质量的比值。固体组分的比例愈大，含水率愈低，则污泥的相对密度也就愈大。
污泥脱水性
污泥过滤比阻
在1m²过滤面积上截留1kg干泥时，滤液通滤纸时所克服的阻力（m/kg)。值越大的污泥越难过滤，脱水性能也越差。
毛细管吸水时间CST
指污泥与滤纸接触时，在毛细作用下，污泥中的水分在滤纸上渗透1cm距离所需的时间。污泥的可滤性越高，毛细管吸水时间越短。一般CST值小于20s时脱水较容易。
污泥量
初沉污泥量
剩余活性污泥量
污泥中的水分
分类
游离水
存在于污泥颗粒间除中的水，又称为间隙水，占污泥水分的70%左右。这部分水一般借助外力可以与泥粒分离。
毛细水
存在于污泥颗粒间的毛细管中，约占污泥水分的20%，可能用物理法分类。
内部水
黏附于污泥颗粒表面的附着水和存在于其内部(包括生物细胞内）的内部水，约占污泥中水分的10%。只有干化才能分离。
对污泥处理的影响
含水量过大，需浓缩减少污泥体积
脱水运输，使含水率降至80%以下，失去流态
填埋，需使含水率降至60%
污泥的处理
工艺路线
减量化
指通过一定的技术措施削减污泥的量和体积
稳定化
是指将污泥中的有机物（包括有毒有害有机物）降解成为无机物的过程。
无害化
污泥的资源化综合利用
污泥在环境中的最终消纳方式包括了土地利用、做建材的原料或进行无害化填埋等。
主要步骤
储存
污泥浓缩
目的
减少污泥体积，便于后续单元操作
分类
重力浓缩
设备少、管理简单、运行费用低；占地大，浓缩效率低
气浮浓缩
节省新鲜补充水、管理方便、适用于轻质污泥（活性污泥）或含气泡污泥（消化污泥）
离心浓缩
效率高、时间短、占地少卫生条件好；费用高
污泥稳定
作用
降低污泥中有机物含量或使其暂时不产生分解
分类
生物稳定
好氧生物稳定
对二级处理的剩余污泥或一、二级处理的混合污泥进行持续曝气，促使其中的生物细胞或构成BOD的有机固体分解，从而降低挥发性悬浮固体含量的方法。
厌氧生物稳定
化学稳定
石灰石稳定法
向污泥中投加石灰，pH升高，在15℃下接触4h，能杀死全部大肠杆菌及沙门氏伤寒杆菌，但对钩虫、阿米巴孢囊的杀伤力较差。污泥的比阻减小，泥饼的含水率也可降低。
氯温度法
氯能杀死各种致病微生物，有较长期的稳定性。但氯化过程中会造成二次污染，仅适用医院污水。
臭氧稳定法
臭氧不仅能杀灭细菌，而且对病毒的灭活也十分有效。污泥处于好氧状态，无异味，方法安全有效。建设及运营费用均较高。
污泥调理
作用
通过调理可改变污泥的组织结构，减小污泥的黏性，降低污泥的比阻，从而达到改善污泥脱水性能的目的。
分类
物理调理
有加热、冷冻、添加惰性助滤剂和淘洗等方法。
化学调理
化学调理是向污泥中投加各种絮凝剂，使污泥中的细小颗粒形成大的絮体并释放吸附水，从而提高污泥的脱水性能。
污泥脱水
定义
将污泥含水率降低到80%以下
分类
自然脱水
利用自然力（蒸发、渗透等）对污泥进行脱水
机械脱水
利用机械力（压力、真空吸力、离心力）对污泥进行脱水
污泥焚烧
污泥的最终处置
综合利用
用作肥料和改善土壤、资源化利用
填埋处置
污泥填埋可以单独填埋或与其他固体废物（如垃圾）一起填埋。
活性污泥法
活性污泥
定义
有机废水经过一段时间的曝气后，水中会产生以好氧菌为主体的茶褐色絮凝体，称之为活性污泥。
组成
有活性的微生物Ma
主要由细菌、真菌组成，以菌胶团形式存在
微生物自身氧化残留物Me
吸附在活性污泥上没有被微生物所降解的有机物Mi
无机悬浮固体Mii
特点
结构疏松，表面积大，对有机物有强烈的吸附凝聚和氧化分解能力。适当条件下，活性污泥还具有良好的自身凝聚和沉降性能，以菌胶团形式存在，大部分絮凝体在0.02-0.2mm范围内。
颜色一般呈茶褐色，略显酸性，稍具土壤的气味并夹带一些霉臭味。供氧不足或出现厌氧状态时活性污泥呈黑色，供氧过多营养不足时污泥呈灰白色。
活性污泥法概述
基本概念
将废水与活性污泥混合搅拌并曝气，使废水中的有机污染物分解，生物固体随后从已处理废水中分离，并可根据需要将部分回流到曝气池中。
组成
曝气池
是个生物反应器，通过曝气设备充氧和混合
沉淀池
污泥回流系统
剩余污泥排放系统
构成工艺的基本要素
①引起吸附和氧化分解作用的微生物，即活性污泥
②污水中的有机物，它是处理对象，也是微生物的食料
③溶解氧，没有充足的溶解氧，好氧微生物既不能生存也不能发挥氧化分解作用
活性污泥降解污水中有机物的过程 （基本流程？）
吸附阶段
水中的有机物转移到活性污泥上去，由于活性污泥具有较大表面积，且表面上又含多糖类的黏性物质，污水中悬浮物和胶体被絮凝和吸附而迅速去除
稳定阶段
转移到活性污泥上的有机物被微生物利用。微生物以有机物为养料，在有氧的条件下，将其中一部分有机物合成新的细胞物质，将另一部分有机物分解代谢，即氧化分解以获得合成新细胞所需要的能量，并最终生成CO2和H2O等。
絮凝体形成与凝聚沉淀阶段
氧化阶段合成的菌体有机体絮凝形成絮凝体，通过重力沉淀从水中分离出来，使水得到净化。
曝气设备
要求
具有较高的动力效率和氧转移效率；搅拌均匀；构造简单；能耗少；价格低；性能稳定，故障少；不产生噪音及其它公害；对某些工业废水耐腐蚀性强。
作用
增加水中溶解氧，且转移到混合液中的活性污泥絮体上，以供应微生物呼吸之需。
对水形成一定的搅拌作用，防止混合液中活性污泥沉积
在减压过程中，使气泡在油杂质等表面形成，将颗粒气浮起来，以便分离脱除。
性能指标
氧转移率
单位为mgO2/（L·h））
氧吸收率/氧利用率
向混合液供给1千克氧时，水中所能获得的氧千克数，单位％（机械曝气无法计算）
动力效率/充氧能力
每消耗1千瓦时动力能传递到水中的氧量，单位kg O2/kW·h（多用于机械曝气）
曝气设备性能测试
清水中进行（竣工后）
原理
用亚硫酸钠消耗氧气。为加快消氧过程可用氯化钴做催化剂，然后测出复氧过程，计算总传质系数KLa和氧的传递速率。
测量过程
开动曝气装置，使水均匀混合，投加亚硫酸纳，根据经验实际过程中投放量应比计算量过50％。
当水中溶解氧浓度接近0时，测定溶解氧随时间变化数据。
测量注意事项
测试一般在3次以上，有的测8－9次。在多次测试时注意氧化钴的量。 做曝气测试的同时，测定功率、水温、气压和水中氧的饱和值。
分析
氧传递速率
动力效率
处理水中进行（运行中）
曝气器的选择原则
➢若曝气池小，表曝机能减少动力费用，省去管道系统和鼓风机，维护管理方便。
➢若曝气池大，表曝机转速高，能耗随曝气池的增大而迅速增大。
➢表曝机要求曝气池的深度不宜太大，若曝气池中产生泡沫，将严重降低充氧能力。
➢鼓风曝气供应空气的伸缩性较大，曝气效果较好，一般用于较大的曝气池。
➢鼓风曝气的缺点是需要鼓风机和管道系统，曝气头易堵塞。
曝气设备分类
按平面形状
长方廊道形
圆形或方形
环形跑道形
按混合液流型
推流式
平移推流
旋转推流
完全混合式
两种池型的结合
按曝气池与二沉池关系
分建式
曝气池和沉淀池分建，需设污水回流设备，但运行上便于调节。
合建式
曝气池和沉淀池合建，又称曝气沉淀池，沉淀池设于外环，与中间的曝气池有回流缝相通。用地紧凑，但难于运行控制，出水水质难于保证。
按曝气方式
鼓风曝气式
定义
由空气净化器、鼓风机、空气输配管系统和浸没于混合液下的扩散器组成。
鼓风机类型
罗茨鼓风机
用于中小污水厂，噪音大，必须采取消音、隔音措施。
离心鼓风机
适用于大中性污水厂，噪音小、效率高，但国内产品规格不多。
扩散器类型
气泡扩散器
微孔材料（陶瓷、砂砾、塑料）制成的扩散板或扩散管，气泡可达1.5mm以下。孔隙小、空气通过时压力损失大、容易堵塞。
中气泡扩散器
穿孔管或莎纶管，气泡为2～3mm。
大气泡扩散器
常用竖管，气泡直径为15mm左右。
微气泡扩散器
气泡直径在100μm左右，如射流曝气器。
机械曝气式
竖式曝气机
特点
曝气机转动轴与水面垂直，装有叶轮。
原理
叶轮转动，使曝气池表面产生水跃，把水滴、水膜抛向空中，挟带空气形成汽水混合物，表面水层不断更新，氧由于浓度梯度向下层传递。
安装
叶轮安装深度一般在10-100mm。
卧式曝气机
特点
转动轴与水面平行，主要用于氧化沟。
原理
钢丝或板条把大量液滴抛向空中，并使液面剧烈波动，促进氧的溶解；同时推动混合液在池内回流。
安装
淹没深度为（1/3-1/4)转刷直径。
活性污泥法的发展
曝气池四大类型
推流式曝气池
完全混合曝气池
封闭环流式反应池
序批式反应池
发展演变
传统推流法
优点
废水中污染物浓度自池首至池尾逐渐下降；
废水降解反应的推动力较大，降解效率较高；
曝气池面积大，不易短路，适合于处理大水量；
缺点
池内流态呈推流式，首端有机污染物负荷高，耗氧速率高
回流污泥进入曝气池后，不能立即与整个曝气池混合液充分混合，易受冲击负荷影响，适应水质、水量变化能力差
充氧设备沿池均匀不知，但混合液的需氧量在长度方向上逐步下降，前半段供氧不足，后半段供氧过需，利用率低，经济效益低
渐减曝气法
克服均量曝气时溶解氧利用率低的缺点
充氧设备的布置沿着池长方向与需氧量匹配，节能并提高效率。
分步曝气法 （阶段曝气法） （多点进水法）
改善方法
优点
高负荷曝气法 （变型曝气） （改良曝气法）
改善方法
特点
延时曝气法
改善方法
优点
微生物处于内源呼吸阶段，剩余污泥少而稳定，无需硝化，可直接排放。
运行时对氮、磷的要求低，适应冲击的能力强。
对进水水质、水量变化适应性强，不需要初沉池。
缺点
池体容积大，基建和运行费用都较高，仅适用小型污水处理系统
接触稳定法 （吸附再生法）
适用
最适于处理含悬浮和胶体物质较多的废水，如制革废水、焦化废水等。
不适于溶解性物质含量较高的污水。
优点
可提高容积负荷，抗冲击负荷能力强。
缺点
完全混合法
定义
在搅拌的作用下，废水迅速与池中原有的混合液充分混合，因此混合液的组成、微生物群的量和质是完全均匀一致的。
优点
抗冲击负荷能力强，池内混合液对废水起稀释作用
全池需氧要求相同，能节省动力
曝气池和沉淀池可合建，不需要单独设置污泥回流系统，便于运行管理
废水降解反应的推动力较大，效率较高
缺点
连续进水、出水可能造成短路，易引起污泥膨胀
池容积不能太大，一般用于处理水量较小的情况，比较适宜处理高浓度有机废水。
深层曝气法
分类
深层曝气
深层曝气水深可达到10-20m。
深井曝气（超层深层曝气）
构造
深井曝气水深可达150－300m，直径1.0-1.6m。
曝气池分成两个部分，下降管和上升管。污水及污泥从下降管导入，由上升管排出。
流程
采用空气循环的方法启动，先在上升管中比较浅的部位输入空气，使液流开始循环，待液流完全循环后，再在下降管中逐步供给空气。
特点
气液紊流大，液膜更新快
氧利用率高，DO饱和度随深度的增加而增加
气液接触时间长
主要效益
(1)水压增大，提高混合液的饱和溶解氧浓度，加快氧的传递速率，有利于活性污泥微生物的增殖和对有机物的降解；
(2)曝气池向竖向深度发展，减少占地面积。
浅层曝气法 （殷卡曝气）
原理
气泡在形成与破碎的一瞬间，氧转移率最高．与其在液体中的移动距离无关。
操作
为了使液流保持一定的环流速率，将空气扩散器分布在曝气池相当部分的宽度上，并设一条纵墙，将水池分为二部分，迫使曝气时液体形成环流。
特点
在浅层处曝气，氧传递速率较高。空气量增加，但风压为一般曝气的1/3-1/4，节省电耗。
纯氧曝气法
优化方案
优点
容器密闭，溶解氧饱和浓度高，氧传递速率增加。
污泥的沉淀性能好，产生的剩余污泥量少。
曝气时间短，约1.5-3.0h；MLSS较高，约4000-8000mg/L。
缺点
装置复杂，运转管理麻烦。
水池严格密封，施工要求高。
如进水引入大量的碳氢化合物，易爆炸。
生成的二氧化碳会导致pH值下降，影响硝化反应过程。
克劳斯法
把厌氧消化池中的上清液加到回流污泥中一起曝气，解决由于碳水化合物负荷过高，微生物缺氮造成的污泥膨胀现象。
消化池上清液富含氨氮，提供生物所需氮；消化污泥比重大，可改善污泥沉淀性能。
出现问题
解决方案
循环曝气法 （氧化沟）
优点
对水质、水温、水量有较强的适应性；
污泥龄长，可完成脱氮除磷；
污泥产率低且污泥稳定，不需硝化处理；
简化了预处理，占地面积少，且可以不设初次沉淀池；
活性生物滤池ABF
吸附-生物降解工艺AB
序批式活性污泥法SBR
适用
缺点
优点
组成简单，不设二沉，无污泥回流；
耐冲击负荷，无需设调节池；
反应推动力大，出水水质好；
运行操作灵活，可脱氮除磷；
泥沉淀性好，有效防止污泥膨胀；
可用计算机控制，便于自控，易于维护管理。
影响因素
水力负荷
污水流量白天高峰，夜间低谷；夏季大，冬季小；城市越小变化幅度越大。
一般高峰流量为设计值的200％，最低值为设计值的50％。
合流制管道 系统需设置下水调节池
应考虑备用泵台数。
水力负荷的变化将影响曝气池和二沉池。（影响停留时间和出水水质）
有机负荷
活性污泥法中，设计的污泥负荷率一般不大于0.5Kg（BOD5)/Kg（MLSS）/d； 如果要一 求进入硝化阶段，一般采用0.3Kg（BOD5)/Kg（MLSS）/d。
子主题
高负荷系统产泥量大，污泥的负荷率在1 Kg（BOD5)/Kg（MLSS）/d以上，出水水质降低，耐冲击性能差，一般不主张采用。
微生物浓度
子主题
曝气时间
通常情况下，城市污水的最短曝气时间为3h
曝气池较小时，曝气设备按系统的负荷峰值控制设计的
长时间曝气能降低剩余活性污泥量，这样的系统更能适应冲击负荷，但曝气池容积增大。
微生物平均停留时间（MCRT）
停留时间应足够长，促使微生物很好的絮凝；
污泥龄过长反而促使絮凝条件变差；
微生物停留时间还有助于说明污泥中微生物组成；
不同工艺中微生物平均停留时间与水力停留时间的关系？
氧传递速率
曝气方式
机械表面曝气是把液相散布于连续的气相中
扩散曝气器则是把微小气泡散布于连续的液相中
氧气传递过程
曝气设备不仅要提供充足的氧，同时要创造足够的紊动条件，以剪切活性污泥絮体，使围在污泥絮体中的细菌得到氧气。即氧传递到水中以及氧传递到微生物膜表面的过程。
在水下曝气中，要提高氧传递速率，就要尽可能的保证气体分布在最宽的断面上，同时要保证污泥悬浮状态。
污泥浓度
SVI
活性污泥体积指数，指曝气池混合液沉淀30min后，每单位重量干泥形成的湿泥的体积，常用单位mL/g。SVI=SV(mL/L)/MLSS(g/L)
SVI反应污泥的沉降浓缩性能，一般以介于50－150之间为宜。 SVI 过低说明泥粒细小，无机物含量高，缺乏活性； SVI过高，说明污泥沉降性能不好，并且有产生膨胀的可能。
测定方法
（1）在曝气池出口取混合液试样
（2）测定混合液的MLSS
（3）测污泥沉降比（SV%)-30分钟沉淀率。
回流污泥率
要求MLSS浓度越高，污泥回流量也越大。
污泥回流量高，增大二沉池负荷，缩短沉淀时间，降低沉淀效率。
常量的污泥回流比变量回流更好。
保持常量回流，并使回流量控制在相对较低的流量上，能自动调节入流量和有机负荷的变化。
曝气池的构造
狭长曝气池考虑以连续流池代替间歇池；
漩流池设置隔板，防止短流；
曝气池横断面四角做成内圆，有利于旋转并防止死角，减少水头损失。
推流曝气池实质上类似串连的完全混合池，曝气池很大的完全混合池类似推流曝气池。
pH
活性污泥通常在pH＝6.5-8.5运行。碱度来自于污水中蛋白质代谢产生碳酸氨碱度和天然水中碱度。
工业污水缺少蛋白质，易产生pH值过低问题，可以用碱或者石灰直接添加到曝气池中。
pH低于6时，刺激霉菌和其它真菌的生长，抑制细菌的繁殖。
丝状菌的沉淀性能差，易使微生物随水流带走。
溶解氧的浓度
当耗氧速率超过实际的氧传递速率时，代谢速率受氧传递速率控制；
理论上剩余氧约1mg/L时，硝化反应就足够了；
水中溶解氧在0.1-0.3 mg/L，单个悬浮的好氧细菌就足够了，但要想絮体内部溶解氧达到0.1-0.3mg/L，混合液溶解氧的浓度要保持造0.5－2 mg/L。
过分曝气，虽溶解氧浓度高，导致絮状态体破裂，出水浊度升高。
污泥膨胀及控制
污泥膨胀定义
指活性污泥的凝聚性和沉降性恶化，以及处理水混浊的现象。
产生原因
①多在低温季节发生，废水水温较低而污泥负荷太高
②微生物表面为凝胶状的多糖类物质所覆盖；
③低的MLSS，高的BOD负荷。
描述污泥膨胀程度指标
沉降比（SV)
污泥体积指数(SVI)
污泥膨胀分类
丝状菌性膨胀
当丝状菌过多，长出一般絮体的边界而伸入混合液时，其架桥作用妨碍了絮体间的密切接触，致使沉降较慢，密实性差和SVI高。
引起丝状菌性污泥膨胀的主要因素
污水水质
如碳、氮、磷比例失调或含硫化物高，pH低等，水温高。
运行条件
污泥负荷、DO
工艺方法
完全混合工艺比传统推流式易发生污泥膨胀； 间歇曝气池最不易发生污泥膨胀； 不设初沉池的工艺不易发生膨胀； 叶轮式机械曝气比鼓风曝气易发生膨胀； 射流曝气的供氧方式可以有效的克服污泥膨胀。
非丝状菌性膨胀
同样SVI高，污泥内难以沉淀、压缩。此时的处理效率仍很高，上清液也清澈。
引起非丝状菌性污泥膨胀的主要因素
主要发生在污水水温较低而污泥负荷太高时。此时，细菌吸取了大量营养物，但代谢速度慢，就积贮起大量高粘性的多糖类物质，使活性污泥的表面附着水大大增加，致使SVI升高，形成污泥膨胀。
抑制污泥膨胀的方法
调整PH值
当进水浓度大或出水水质差时，应加强曝气提高供氧量，最好保持曝气池溶解氧在2mg/L以上；
投加化学药剂（凝聚剂、黄泥、漂白粉、液氯等）；
曝气池中含碳高而碳氮比失调时，投加含氮化合物；
沉砂池后跳跃初沉池，直接进入曝气池。
污泥上浮
污泥脱氮上浮
现象
硝化-反硝化-N2 使污泥上浮
措施
减少曝气，防止硝化出现
减少曝气池进水量，以减少二沉池中的污泥量
及时排泥，增加回流量，减少污泥在沉淀池中的停留时间
污泥腐化上浮
现象
沉淀池内污泥由于缺氧而产生厌氧分解，产生CH4、CO2附着在污泥体上，使污泥比重变小而上浮。
原因
二沉池内污泥停留时间过长、局部污泥堵塞。
措施
加大曝气量，以提高出水溶解氧含量。疏通堵塞，及时排泥。
污泥的致密与减少
致密原因
进水中无机悬浮物突然增多；环境条件恶化，有机物转化率降低；有机物浓度减少。
减少原因
有机物营养减少；曝气时间过长；回流比小而剩余污泥排放量大；污泥上浮而造成污泥流失等。
解决方案
投加营养料；缩短曝气时间或减少曝气量；调整回流比和污泥排量；防止污泥上浮，提高沉淀效果。
泡沫问题
现象
当废水中含有表面活性剂时，会在曝气池表面形成大量泡沫，严重时泡沫层可高达1m多。
危害
表面曝气时，隔绝空气与水接触，减小叶轮的充氧能力；在泡沫表面吸附大量活性污泥固体时，影响二沉池沉淀效率，恶化出水水质；有风时随风飘散，影响环境卫生。
措施
在曝气池上安装喷洒管网，用压力水；定时投加除沫剂（如机油、煤油等)以破除泡沫。油类物质投加量控制在0.5～1.5mg/L范围内；提高曝气池中活性污泥的浓度。
活性污泥法系统设计计算