《水污染控制工程》课程教学资源（教案讲义，word电子版，共两篇共十八章）

水污染控制工程

水污染控制工程

目录 第一篇污水的物理化学处理方法 第一章绪论 第二章水体的自净及水污染控制的基本方 法、工艺流程 第三章混凝 第四章沉淀与澄清 第五章过滤 第六章消毒 第七章气浮 第八章氧化还原 第九章膜分离 第十章其他物化方法 第十一章水的软化与除盐 第十二章循环水的冷却和稳定

2 目 录 第一篇 污水的物理化学处理方法 第一章 绪 论 第二章 水体的自净及水污染控制的基本方 法、工艺流程 第三章 混 凝 第四章 沉淀与澄清 第五章 过 滤 第六章 消 毒 第七章 气 浮 第八章 氧化还原 第九章 膜分离 第十章 其他物化方法 第十一章 水的软化与除盐 第十二章 循环水的冷却和稳定

第二篇污水的生物处理方法 第一章概述 第二章好氧生物处理(原理与工艺) 第三章厌氧生物处理 第四章营养元素的生物去除 第五章天然条件下的生物处理 第六章污泥的处理与处置

3 第二篇 污水的生物处理方法 第一章 概 述 第二章 好氧生物处理（原理与工艺） 第三章 厌氧生物处理 第四章 营养元素的生物去除 第五章 天然条件下的生物处理 第六章 污泥的处理与处置

主要参考书目: 1)《水处理工程》,第一版,顾夏声等,清华大学出版社,1985 2)《现代废水生物处理新技术》,钱易等,中国科技出版社 3)《排水工程》,第三版,张自杰等,中国建筑工业出版社, 4)《水污染治理工程》,黄铭荣、胡纪萃,高教出版社,1995 5)《废水生物处理数学模型》,第二版,顾夏声,清华大学出版社, 6)《水处理微生物学》,第三版,顾夏声等,中国建筑工业出版社, 第一章概述 1.1生物处理的目的和重要性 废水生物处理的目的:1)絮凝和去除废水中不可自然沉淀的胶体状固体物:2)稳定和去除废水中的 有机物:3)去除营养元素氮和磷 废水生物处理的重要性:1)城市污水中约有60%以上的有机物只有用生物法去除才最经济:2)废水中 氮的去除一般来说只有依靠生物法:3)目前世界上己建成的城市污水处理厂有90%以上是生物处理法:4) 大多数工业废水处理厂也是以生物法为主体的。 微生物在废水生物处理中主要有三个作用:1)去除有机物(以COD或BODs亮示),去除其它无机营养 元素如N、P等:2)絮凝沉淀和降解胶体状固体物:3)稳定有机物。 微生物代谢过程简介 CO2、H2O 有机微生物/分解 内源呼吸 成 新的细胞物质 生物残渣 微生物代谢所需要的几个基本要素:能源:碳源:无机营养元素——N、P、S、K、Ca、M等:有时 还需要一些特殊的有机营养物(也称生长因子,如维生素、生物素等) 废水生物处理中涉及的微生物代谢过程主要有:化能异养型代谢:化能自养型代谢:光合异养型代谢 光合自养型代谢 生物处理中的重要微生物 ①细菌:细菌——包括了真细菌( eubacteria)和古细菌( archaebacteria):——是废水生物处理工程中最 主要的微生物:根据需氧情况不同:好氧细菌、兼性细菌和厌氧细菌:根据能源碳源利用情况的不同:光 合细菌——光能自养菌、光能异养菌:非光合细菌一一化能自养菌、化能异养菌:根据生长温度的不同 低温菌(-10°C-15℃、中温菌(15"C~45℃和高温菌(>45°C ②真菌:真菌的三个主要特点:1)能在低温和低pH值的条件生长:2)在生长过程中对氮的要求较低(是 般细菌的12);3)能降解纤维素。真菌在废水处理中的应用:1)处理某些特殊工业废水:2)固体废弃物 的堆肥处理 ③原生动物、后生动物:原生动物主要以细菌为食:其种属和数量随处理出水的水质而变化,可作为 指示生物。后生动物以原生动物为食:也可作为指示生物 12生物处理法在废水处理中的地位 有机物在废水中的存在形式及其主要去除方法:颗粒状有机物(>1pm):可以采用机械沉淀法进行去除 的颗粒物:胶体状有机物(1nm-100m):不能采用机械沉淀法进行去除的较小的有机颗粒物:溶解性有机 物(<1mm):以分散的分子状态存在于水中的有机物 生物法处理的主要对象:废水中呈胶体状和溶解状态的有机物:废水中溶解状态的营养元素N和P。 废水处理程度的分级:一级处理一一预处理或前处理:二级处理一一生物处理:三级处理一深度处

4 主要参考书目： 1）《水处理工程》，第一版，顾夏声等，清华大学出版社，1985 2)《现代废水生物处理新技术》，钱易等，中国科技出版社，1993 3）《排水工程》，第三版，张自杰等，中国建筑工业出版社，1996 4）《水污染治理工程》，黄铭荣、胡纪萃，高教出版社，1995 5）《废水生物处理数学模型》，第二版，顾夏声，清华大学出版社，1995 6）《水处理微生物学》，第三版，顾夏声等，中国建筑工业出版社，1998 第一章 概述 1.1 生物处理的目的和重要性 废水生物处理的目的：1) 絮凝和去除废水中不可自然沉淀的胶体状固体物；2) 稳定和去除废水中的 有机物；3) 去除营养元素氮和磷。 废水生物处理的重要性：1)城市污水中约有 60%以上的有机物只有用生物法去除才最经济；2)废水中 氮的去除一般来说只有依靠生物法；3)目前世界上已建成的城市污水处理厂有 90%以上是生物处理法；4) 大多数工业废水处理厂也是以生物法为主体的。 微生物在废水生物处理中主要有三个作用：1)去除有机物（以COD或BOD5表示），去除其它无机营养 元素如N、P等；2)絮凝沉淀和降解胶体状固体物；3)稳定有机物。 微生物代谢过程简介： 微生物代谢所需要的几个基本要素：能源；碳源；无机营养元素——N、P、S、K、Ca、Mg等；有时 还需要一些特殊的有机营养物（也称生长因子，如维生素、生物素等） 废水生物处理中涉及的微生物代谢过程主要有：化能异养型代谢；化能自养型代谢；光合异养型代谢； 光合自养型代谢。 生物处理中的重要微生物 ①细菌：细菌——包括了真细菌(eubacteria)和古细菌(archaebacteria)；——是废水生物处理工程中最 主要的微生物；根据需氧情况不同：好氧细菌、兼性细菌和厌氧细菌；根据能源碳源利用情况的不同：光 合细菌——光能自养菌、光能异养菌；非光合细菌——化能自养菌、化能异养菌；根据生长温度的不同： 低温菌(−10ºC~15 ºC)、中温菌(15 ºC ~45 ºC)和高温菌(>45 ºC) ②真菌：真菌的三个主要特点：1)能在低温和低pH值的条件生长；2)在生长过程中对氮的要求较低（是 一般细菌的1/2）；3)能降解纤维素。真菌在废水处理中的应用：1)处理某些特殊工业废水；2)固体废弃物 的堆肥处理 ③原生动物、后生动物：原生动物主要以细菌为食；其种属和数量随处理出水的水质而变化，可作为 指示生物。后生动物以原生动物为食；也可作为指示生物。 1.2 生物处理法在废水处理中的地位 有机物在废水中的存在形式及其主要去除方法：颗粒状有机物(>1m)：可以采用机械沉淀法进行去除 的颗粒物；胶体状有机物(1nm~100nm)：不能采用机械沉淀法进行去除的较小的有机颗粒物；溶解性有机 物(<1nm)：以分散的分子状态存在于水中的有机物 生物法处理的主要对象：废水中呈胶体状和溶解状态的有机物；废水中溶解状态的营养元素N和P。 废水处理程度的分级：一级处理——预处理或前处理；二级处理——生物处理；三级处理——深度处 有机物 微生物 新的细胞物质 CO2、H2O 生物残渣 分解 内源呼吸 合成

级处理:去除效果:EBOD≈30%Ess≈50%:功能:去除颗粒状有机物,减轻后续生物处理的负担 2)调节水量、水质、水温等,有利于后续的生物处理。主要方法:物化法,如:沉砂、沉淀、气浮、除油、 中和、调节、加热或冷却等 二级处理:去除效果:B≈85~90%,Bs≈90%:功能:大量去除胶体状和溶解状有机物,保证出水 达标排放:方法:各种形式的生物处理工艺 三级处理:目的:去除二级处理出水中残存的SS、有机物,或脱色、杀菌,或脱氮、除磷一一防止水 体富营养化:方法:物化法—一超滤、混凝、活性炭吸附、臭氧氧化、加氯消毒等:生物法一一生物法脱 氮除磷,等 我国水环境中有机物污染的严重状况 ①废水排放量巨大:②我国水环境中量大面广的污染物是有机物:③N、P的污染也日益严重 有机污染的主要来源:①生活污水:COD=400~500mg,BODs=200-300ml:②工业废水:主要有 石油化工、轻工、食品等行业,如:啤酒废水:8~20m废水m2酒,COD=20003500m智/酒精废水:12-15 m废水m酒,COD=3-6万腮l味精废水:25~35m废水吨味精,COD=6-10万l:造纸黑液: 120~600m3废水吨纸浆,COD=10-15万mg1 13生物处理法的分类 厌然生物处理 土地处理系 生物处理法 好氧生物破性污泥法 [物法 传统厌氧消化 1代高速厌氧反应器 第二章 好氧生物处理(原理与工艺) 2.1基本概念 2.1.1好氧生物处理的基本生物过程 所谓“好氧”:是指这类生物必须在有分子态氧气(O2)的存在下,才能进行正常的生理生化反应,主 要包括大部分微生物、动物以及我们人类 所谓“厌氧”:是能在无分子态氧存在的条件下,能进行正常的生理生化反应的生物,如厌氧细菌 酵母菌等 好氧生物处理过程的生化反应方程式 分解反应(又称氧化反应、异化代谢、分解代谢) 异氧微生物 CHONS 02 CO2+H2O+NH3+SO42+.+能量 (有机物的组成元素) 合成反应(也称合成代谢、同化作用 C、H、O、NS CsH,NO ●内源呼吸(也称细胞物质的自身氧化) 微生物 CsH,NO,+O3 CO2+H2O+NH3+SO2+.+能量 在正常情况下,各类微生物细胞物质的成分是相对稳定的,一般可用下列实验式来表示:

5 异氧微生物 理 一级处理：去除效果：EBOD  30%, ESS  50%；功能：去除颗粒状有机物，减轻后续生物处理的负担； 2）调节水量、水质、水温等，有利于后续的生物处理。主要方法：物化法，如：沉砂、沉淀、气浮、除油、 中和、调节、加热或冷却等 二级处理：去除效果：EBOD  8590%，ES S  90%；功能：大量去除胶体状和溶解状有机物，保证出水 达标排放；方法：各种形式的生物处理工艺 三级处理：目的：去除二级处理出水中残存的SS、有机物，或脱色、杀菌，或脱氮、除磷——防止水 体富营养化；方法：物化法——超滤、混凝、活性炭吸附、臭氧氧化、加氯消毒等；生物法——生物法脱 氮除磷，等 我国水环境中有机物污染的严重状况 ①废水排放量巨大；②我国水环境中量大面广的污染物是有机物；③N、P 的污染也日益严重 有机污染的主要来源：①生活污水：COD = 400~500mg/l，BOD5 = 200300mg/l；②工业废水：主要有 石油化工、轻工、食品等行业，如：啤酒废水：820m 3废水/m 3 酒，COD = 20003500mg/l；酒精废水：1215 m 3废水/m 3 酒，COD = 36 万 mg/l；味精废水：2535 m 3废水/吨味精，COD = 610 万 mg/l；造纸黑液： 120600 m 3废水/吨纸浆，COD = 1015 万 mg/l 1.3 生物处理法的分类 第二章 好 氧 生 物 处 理 （ 原 理 与 工 艺 ） 2.1 基本概念 2.1.1 好氧生物处理的基本生物过程 所谓“好氧”：是指这类生物必须在有分子态氧气（O2）的存在下，才能进行正常的生理生化反应，主 要包括大部分微生物、动物以及我们人类； 所谓“厌氧”：是能在无分子态氧存在的条件下，能进行正常的生理生化反应的生物，如厌氧细菌、 酵母菌等。 好氧生物处理过程的生化反应方程式： ⚫ 分解反应（又称氧化反应、异化代谢、分解代谢） CHONS + O2 CO2 + H2O + NH3 + SO4 2- ++能量 （有机物的组成元素） ⚫ 合成反应（也称合成代谢、同化作用） C、H、O、N、S + 能量 C5H7NO2 ⚫ 内源呼吸（也称细胞物质的自身氧化） C5H7NO2 + O2 CO2 + H2O + NH3 + SO4 2- ++能量 在正常情况下，各类微生物细胞物质的成分是相对稳定的，一般可用下列实验式来表示： 生物处理法 天然生物处理 人工生物处理 生物稳定塘 土地处理系统 好氧生物处理 厌氧生物处理 活性污泥法 生物膜法 传统厌氧消化 现代高速厌氧反应器 微生物 异氧微生物