水污染控制工程 生物膜法笔记

绪论*环境《中华人民共和国环境保护法》*木法所称环境，是指影响人类生存和发展的答种天然的和经过人工改造的自然快I素的整体，包括大气. 水、海洋、土地、矿藏、淼林.草原、野生动物、自然遗迹、人文遗迹、自然保护区.风景名胜区、城市和乡村等。

*通俗地讲.环境是抬人类生存的周困空间，我们生存的这个星球及这个星球上各种自然要素的相互关系。

*环境问题由于自然或人为活动而使环境发生的不利于人类的变化。

*消耗型*污染型*破坏型有:*温室效应与气候变化*臭氧层破坏*水资源危机*海洋污染*酸雨*生态环境恶化与生物多样性减少*城市环境问题*能源危机*土壤沙化*坏境保护*环境问题产生的原因*认识卡人口激增卡工业化、城市化发展*对策*末端治理*区域环境管理*过程控制卡淸洁生产*循环经济*水污染控制的发展*点源治理*区域控制*流域控制*水污染控制实施过程*首先：环境规划一水质规划一目标一水质、水址控制方案*其次：法律一水质标准.排放标准、排污许可证、用水许可证*然后：工程一生产丄艺、污水收集.输送与处理管理一监测、排污收费*总论*1-1水污染的危害与性质*1-2水体的污染与自净*1-3水污染控制系统的组成与处理方法§1-1水污染的危害与性质1. 1. 1水圈与水循环一、水圈的定义抬地壳表面向下连续的水层，其上界为海洋、湖泊.沼泽、江河、冰川、雪山等地表水：下界主要为渗透至底部沉枳物中的水C二、世界的水资源•水资源的概念■ 广义水资源：包括地球水圈中各个环节与各种形态的水资源虽。

■ 狭义水资源：可供人们取用的水资源量。

2、 世界的水资源•总水址：13. 86亿km'其中：海水 13.38亿km3 占96•确淡水 0. 38亿km' 占2. 53%其中：便于人们取用的 300万km'占总水址的0・2%3、 自然界水的存在形式*大气水*地表水*地下水三、水循环-水的自然循环抬地球上各种形态的水在太阳辐射、地心引力等作用下，通过蒸发、水汽输送.凝结降水.下渗以及 地表径流等环节.不断地发生相态转换及周而复始的运动过程。

水污染控制工程 Wastewater Treatment一、水质指标：物理指标、化学指标、生物指标（一）BOD5（5日生化需氧量）：指5天内水中有机污染物被好氧微生物分解时所需的氧量（mg/L）（二）水体自净作用：以河流为例，指河水中的污染物在河水向下游流动中浓度自然降低的现象。

（1）物理净化：指污染物由于稀释、扩散、沉淀等作用，使河水污染物浓度降低的过程。

（2）化学净化：指污染物由于氧化、还原、分解等作用，使河水污染物浓度降低的过程。

（3）生物净化：由于水中生物活动，尤其是水中微生物对有机物氧化分解作用而使河水污染物浓度降低的过程。

二、污水的物理处理（一）格栅（Screening）：在水处理中，格栅是用来去除可能阻塞水泵机及管道阀门的较粗大的悬浮物，并保证后续处理设备能正常运行的一种装置。

Screening to remove large subjects,such as stones or sticks that could plug lines or block tank inlets.(二)沉淀的基础理论1.沉淀法：利用水中悬浮颗粒和水的密度差，在重力作用下产生下沉作用，以达到固液分离的一种过程。

2.沉淀法的四种用法：1.污水处理系统的预处理（沉砂池—预处理手段去除污水中易沉降的无机性颗粒物）2.污水的初步处理（初沉池）（经济有效地去除污水中的悬浮固体和呈悬浮状态的有机物）3.生物处理后的固液分离（二次沉淀池，简称二沉池）4.污泥处理阶段的污泥浓缩（污泥浓缩池）3.沉淀类型（1）自由沉淀：悬浮颗粒物浓度不高：沉淀过程中悬浮固体之间互不干扰，颗粒各单独进行沉淀，颗粒沉淀轨迹呈直线。

沉淀过程中，颗粒的物理性质不变。

发生在沉砂池。

（2）絮凝沉淀：悬浮颗粒物浓度不高：沉淀过程中悬浮颗粒之间有互相絮凝作用，颗粒因相互聚集增大而加快沉降，沉淀轨迹呈曲线。

沉淀过程中，颗粒的质量、形状、沉速是变化的。

化学絮凝沉淀属于这种类型。

目　录
第9章　污水水质和污水出路
9.1　复习笔记
9.2　课后习题详解
9.3　考研真题详解
第10章　污水的物理处理
10.1　复习笔记
10.2　课后习题详解
10.3　考研真题详解
第11章　污水生物处理的基本概念和生化反应动力学基础11.1　复习笔记
11.2　课后习题详解
11.3　考研真题详解
第12章　活性污泥法
12.1　复习笔记
12.2　课后习题详解
12.3　考研真题详解
第13章　生物膜法
13.1　复习笔记
13.2　课后习题详解
13.3　考研真题详解
第14章　稳定塘和污水的土地处理14.1　复习笔记
14.2　课后习题详解
14.3　考研真题详解
第15章　污水的厌氧生物处理
15.1　复习笔记
15.2　课后习题详解
15.3　考研真题详解
第16章　污水的化学与物理化学处理16.1　复习笔记
16.2　课后习题详解
16.3　考研真题详解
第17章　城市污水回用17.1　复习笔记
17.2　课后习题详解17.3　考研真题详解
第18章　污泥的处理与处置18.1　复习笔记
18.2　课后习题详解18.3　考研真题详解
第19章　工业废水处理19.1　复习笔记
19.2　课后习题详解19.3　考研真题详解
第20章　污水处理厂设计20.1　复习笔记
20.2　课后习题详解20.3　考研真题详解
第9章　污水水质和污水出路
9.1　复习笔记
【知识框架】
【重点难点归纳】
一、污水性质与污染指标
1污水的类型与特征（见表9-1）
表9-1　污水来源及特点。

第四节生物膜法一、生物膜：生物滤池（曝气生物滤池、塔式生物滤池、普通生物滤池、高负荷生物滤池）、生物接触氧化、生物转盘、生物流化床1.1 生物膜概念1）微生物在好氧条件下，能够在载体上生长并形成膜样的生物污泥，即生物膜，主要是微生物和及其产生的细胞外聚合物和有机、无机物等。

2）生物膜经过形成（挂膜）、生长、脱落的过程。

3）生物膜本质上是土地处理系统的强化。

1.2 生物膜结构1）（以生物滤池为例）滤料、生物膜(厌氧好氧)、水(附着水流动水)、空气。

2）微生物利用水中的有机物和氧进行好氧呼吸。

3)传质过程，O2、BOD、代谢物CO2、NH3、H2S的物质传递。

4)生物膜本身不是一个生物，而是若干微生物形成的膜状的生物聚集体，是生物的栖息地。

(与活性污泥的菌胶团比较)5)生物膜长到后来，外层生物增殖越厚，内层厌氧，粘附性变差,最终会脱落，载体上再重新生长生物膜。

6)脱落的生物膜随水流走，在二沉淀池内沉淀，是否需要污泥回流视工艺情况。

回流可利于生物接种。

1. 3 生物膜的组成（填料、滤料）填料：细菌与真菌、原生动物与后生动物、滤池蝇、藻类良好的物理性状---形状、密度、空隙率、比表面积等；机械强度---支撑、水流的剪切力；化学性质稳定---微生物不分解，不腐蚀；表面亲水和带(正)电特性---微生物容易附着生长；无毒无害---不抑制微生物生长；价格低廉，取材容易等。

1.4 生物膜技术的特点微生物方面：1)膜附着在载体上,世代时间长和短的生物都能够生长,所以生物膜的生物相比较丰富；2)有高营养级的生物存在，污泥产率低；3)容易使生物膜分段进行(如好氧-缺氧-厌氧; 高-中-低负荷)，各段生长最适宜的微生物；能够一定程度实现脱氮与除磷。

工艺方面(与活性污泥比较)：1)对水质水量变化适应性强,耐冲击负荷，操作稳定性较好,容易维护管理；2)生物膜的污泥含水率低,污泥沉降性能好,不发生污泥膨胀等问题,故运行管理方便；3)微生物浓度高,处理能力强,剩余污泥少,一般可以不回流污泥。

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/L7 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。

专题一污水水质与污水出路污水水质国际通用三大类指标：物理性指标化学性指标生物性指标水质分析指标物理性指标温度：工业废水常引起水体热污染造成水中溶解氧减少加速耗氧反应，最终导致水体缺氧或水质恶化色度：感官性指标，水的色度来源于金属化合物或有机化合物嗅和味：感官性指标，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固体物质：溶解物质悬浮固体物质挥发性物质固定性物质水和污水中固体成分的内部相关性水和污水中杂质颗粒分布化学性指标有机物生化需氧量（BOD）biological oxygen demand在一定条件下，好氧微生物氧化分解水中有机物所需要的氧量。

（20℃，5d）。

反映了在有氧的条件下，水中可生物降解的有机物的量主要污染特性（以mg/L为单位）。

有机污染物被好氧微生物氧化分解的过程，一般可分为两个阶段：第一个阶段主要是有机物被转化成二氧化碳、水和氨；第二阶段主要是氨被转化为亚硝酸盐和硝酸盐。

污水的生化需氧量通常只指第一阶段有机物生物氧化所需的氧量，全部生物氧化需要20~100d完成。

实际中，常以5d作为测定生化需氧量的标准时间，称5日生化需氧量（BOD5）；通常以20℃为测定的标准温度。

讨论：①任何日BOD与第一阶段BOD(L0)的关系生化研究试验表明,生化反应的速度决定于微生物和有机物的含量,至于水中溶解氧的含量只要满足微生物的生命活动就可以,在反应初期,微生物的数量是增加的,但到一定时间后,微生物的量就受到有机物含量的限制而达到最大值,此时反应速度受到有机物含量的限制,即有机物的降解速度和该时刻水中有机物的含量成正比,由于有机物可以用生化需氧量表示,所以水中的耗氧速率和该时刻的生化需氧量成正比d(L0-L t)/dt=KL t dL t/dt=-KL t式中: L0、L t─分别表示开始、t时刻水中剩余的第一阶段的BODK─反应速率常数，d-1积分得：任何时刻水中剩余的BOD为Lt=L0 e -Kt从而求得经t时间反应消耗的溶解氧BODt为:BODt=L0-L t=L0(1-e-Kt)=L0(1-10-kt) (k =K /2.303)(经验表明:20℃时,k=0.1 日-1,若t=5天,则 BOD5=0.68L0)系②反应速度常数k与温度的关系利用阿累尼乌斯经验公式可求得: K(t)=k(20)θ(T-20)式中:K(t)─20℃时反应速率常数，d-1k(20)─T℃时反应速率常数，d-1θ──温度系数(经验:在10--30℃时，θ=1.047)③第一阶段BOD(L0)与温度的关系L0随温度增加而增大,关系式为: L0(t)=L0(20)〔0.02T+0.6〕式中: L0(t)─T℃时的第一阶段的BODL0(20)─20℃时的第一阶段的BOD化学性指标有机物化学需氧量（COD） chemical oxygen demand用化学方法氧化水中有机物过程中所消耗的氧化剂量折合成的氧量（O2）（mg/L）。

目　录第9章　污水水质和污水出路9.1　复习笔记9.2　课后习题详解9.3　考研真题详解第10章　污水的物理处理10.1　复习笔记10.2　课后习题详解10.3　考研真题详解第11章　污水生物处理的基本概念和生化反应动力学基础11.1　复习笔记11.2　课后习题详解11.3　考研真题详解第12章　活性污泥法12.1　复习笔记12.2　课后习题详解12.3　考研真题详解第13章　生物膜法13.1　复习笔记13.2　课后习题详解13.3　考研真题详解第14章　稳定塘和污水的土地处理14.1　复习笔记14.2　课后习题详解14.3　考研真题详解第15章　污水的厌氧生物处理15.1　复习笔记15.2　课后习题详解15.3　考研真题详解第16章　污水的化学与物理化学处理16.1　复习笔记16.2　课后习题详解16.3　考研真题详解第17章　城市污水回用17.1　复习笔记17.2　课后习题详解17.3　考研真题详解第18章　污泥的处理与处置18.1　复习笔记18.2　课后习题详解18.3　考研真题详解第19章　工业废水处理19.1　复习笔记19.2　课后习题详解19.3　考研真题详解第20章　污水处理厂设计20.1　复习笔记20.2　课后习题详解20.3　考研真题详解第9章　污水水质和污水出路9.1　复习笔记【知识框架】【重点难点归纳】一、污水性质与污染指标1污水的类型与特征（见表9-1）表9-1　污水来源及特点2污水的性质与污染指标水质污染指标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。

（1）污水的物理性质与污染指标（见表9-2）表9-2　污水的物理性质与污染指标（2）污水的化学性质与污染指标①有机物有机物的主要危害是消耗水中溶解氧。

在工程中一般采用生化需氧量（BOD）、化学需氧量（COD或OC）、总有机碳（TOC）、总需氧量（TOD）等指标来反映水中有机物的含量。