注册公用设备工程师《给水排水》执业资格考试《排水工程》专业辅导

注册公用设备工程师《给水排水》执业资格考试《排水工程》专业辅导课程第6章城市污水处理概论城市污水的组成：生活污水工业污（废）水初期雨水城市污水的污染指标：感观指标：浊、色、嗅、味、温物理化学指标：pH、SS、BOD、COD、毒物指标生物指标：细菌总数、总大肠菌群数、病毒水体污染的分类及其危害水体的物理性污染及危害（水温、色度、SS）水体的无机物污染及危害氮、磷污染与水体富营养化重金属污染及食物链的富集、迁移、转化水体的有机物污染及危害有机物污染－微生物耗氧导致水质恶化油类污染－油膜覆盖导致水生态恶化毒性有机物污染－对人类和水生物的危害水体的病原微生物污染及危害城市污水处理的基本方法城市污水的一级处理（物理处理）处理对象：悬浮物（SS）处理方法：筛滤截留，重力分离处理构筑物：格栅沉砂池沉淀池城市污水处理的基本方法城市污水的二级处理（生物处理）处理对象：胶体和溶解性有机物（BOD,COD）处理方法：好氧生物法处理构筑物：活性污泥法（传统法，氧化沟，SBR）生物膜法（曝气生物滤池，接触氧化法）城市污水处理的基本方法城市污水的三级处理（深度处理）处理对象：氮、磷、SS和有机物（BOD,COD）处理方法：生物法，物化法处理构筑物：生物除磷脱氮系统，曝气生物滤池，MBR混凝＋沉淀＋过滤（CMF）活性炭吸附过滤电渗析，反渗透城市污水处理的基本方法城市污水处理厂的污泥处理处理目的：减量，稳定，综合利用处理方法：物理法，化学法，生物法处理构筑物：浓缩池消化池污泥脱水机械沼气利用设备城市污水处理的基本方法典型的城市污水二级处理工艺流程图第7章污水的物理处理物理处理法的去除对象：粗大漂浮物悬浮物（SS）物理处理法常用工艺与设备筛滤截留——格栅，筛网，过滤重力分离——沉淀，上浮离心分离——离心机，旋流分离器格栅的类型及构造特点位置（泵前，泵后）作用（保护水泵，去除SS）间隙（粗格栅，中格栅，细格栅）形状（平面，曲面）清渣方式（手动，机械）城市污水处理厂格栅的设计要点1.为了充分发挥格栅作用，应设两道格栅；2.选用2台以上运行可靠、易于维修的机械格栅；3.合理设计格栅间，考虑接管、切换、维修、清渣的要求；4.合理选择设计参数，正确计算（确定）格栅断面尺寸；5.正确计算栅渣量，合理确定清渣方式。沉淀的现象与分类自由沉淀（平流沉砂池）絮凝沉淀（初沉池）拥挤沉淀（二沉池）压缩沉淀（污泥浓缩池）Stokes公式及意义颗粒沉淀速度与密度差成正比，采用金属盐混凝剂使密度差增大有利于沉淀过程。颗粒沉淀速度与水的粘滞度成反比，水温增高有利于沉淀过程。颗粒沉淀速度与颗粒直径的平方成正比，通过混凝使颗粒直径增大是改善沉淀过程的最有效途径。2181dguyg理想沉淀池及重要推论表面负荷(q0)与设计沉速(u0)数值相等，单位与物理意义不同。颗粒沉淀分离效果取决于沉淀区面积，与沉淀时间和沉淀高度无关——浅池理论。根据浅池理论开发的斜板（管）沉淀池，可以大幅度提高沉淀池表面负荷。00uAQq沉砂池的类型及构造特点平流式沉砂池浅池，平流，流速、时间控制工艺尺寸，重力沉砂；多斗贮砂，重力、水力排砂。曝气沉砂池方形断面，曝气旋流，摩擦碰撞，强化分离，水流正交，挡板隔渣；坡底、边槽集砂，移动式机械刮吸排砂。机械旋流沉砂池（钟式沉砂池，多尔沉砂池）钟形断面，切向进水，机械旋流，强化分离；中心砂斗，气提排砂。曝气沉砂池构造原理示意图空气管曝气头集砂槽I=0.1-0.5曝气沉砂池的设计与计算1.按最大设计流量设计，池数和分格数应不少于2；2.选定沉砂池水力停留时间(1~3min)，计算总有效容积；3.选定沉砂池设计水平流速(0.1m/s)，计算总有效断面积；4.选定沉砂池有效水深(2~3m)，计算池长和总宽度；5.根据宽深比要求(1~1.5)，确定池数或分格数；6.计算沉砂量(0.03L/m3)，校核沉砂斗容积，选择排砂设备；7.选定气水比(0.1~0.2)或曝气强度，计算曝气量；8.设计进、出水系统，空气管路系统，选择鼓风机和曝气装置。沉淀池的类型及构造特点平流式沉淀池【斜板（管）沉淀池】竖流式沉淀池辐流式沉淀池三种沉淀池的特点及适用条件（表2－7－3）辐流式初沉池与二沉池的主要区别初沉池二沉池处理目的去除SS回收活性污泥SS浓度200-400mg/L2000-4000mg/L沉淀类型絮凝沉淀拥挤沉淀表面负荷1.5～3.0m3/m2.h1.0～1.5m3/m2.h设计沉速1.5～3.0m/h1.0～1.5m/h沉淀时间1.0～2.0h1.5～2.5h堰上负荷≤2.9L/s.m≤1.7L/s.m排泥方式间歇、重力连续、虹吸排泥机械半桥式刮泥机全桥式刮、吸泥机污泥含水率95～97%99～99.2%浮渣挡板必须设可不设辐流式沉淀池的设计与计算1.确定沉淀池个数（不少于2个）；2.确定设计流量和表面负荷，计算单池面积；3.确定沉淀时间，计算有效水深并校核径深比（6～12）；4.计算沉淀池总高度（保护高＋有效水深＋缓冲层高＋坡底落差＋污泥斗高）；5.计算污泥量，校核污泥斗容积；6.设计进水系统，排水系统，排泥系统，排渣系统第8章污水的生物处理活性污泥法的基本概念与工艺设计生物膜法的基本原理与工艺厌氧生物处理法的基本原理与工艺生物除磷脱氮的基本原理与工艺城市污水的深度处理与再生回用8.1活性污泥法活性污泥法的基本原理活性污泥法的主要设计参数活性污泥法常用运行方式及工艺特征活性污泥法处理工艺的新发展活性污泥法处理系统的工艺设计活性污泥处理系统的基本流程回流污泥剩余污泥预处理后的污水曝气池空气二沉池处理水回流污泥泵活性污泥净化污水的反应过程回流污泥剩余污泥初期吸附（捕食）空气处理水活性污泥污水氧化分解（代谢）絮凝沉淀（回收）空气污泥活性污泥生物代谢过程模式图O2代谢产物H2O,CO2,NH3能量微生物O2内源呼吸产物H2O,CO2,NH3微生物内源呼吸残留物合成细胞物质C5H7NO2污水中有机物（CxHyOz）能量活性污泥增长曲线对数增殖期减速增殖期内源呼吸期S(BOD)O2X(污泥)X0量时间0活性污泥法的主要设计参数BOD负荷F/M（Ns，Nv）污泥龄（ts）——生物固体停留时间污泥容积指数（SVI）污泥浓度（X，Xr）污泥回流比（R）剩余污泥量（Qw）活性污泥法的主要设计参数BOD污泥负荷（kgBOD5/kgMLSS.d）fSKtXSVXSQNeaas2曝气池内污泥总量进水中污染物总量Q－设计流量V－曝气池容积t－水力停留时间Sa－进水BOD浓度Se－出水BOD浓度X－曝气池混合液污泥浓度K2－有机物降解动力学常数f－MLVSS/MLSS＝0.75η－BOD去除率活性污泥法的主要设计参数污泥龄（d）——生物固体停留时间(SRT)(1)BOD/)(25100%)swrwrvwrVXVXVRtXQXQRXaQSbVXQdXRrv3曝气池内污泥总量每日新增污泥量活性污泥增殖量a－污泥产率(0.4-0.8)b－自身氧化率(0.04-0.1)S－去除浓度X－挥发性活性污泥浓度剩余污泥量(m回流污泥浓度(8000-12000mg/L)污泥回流比活性污泥法的主要设计参数BOD负荷与污泥龄的关系21)srsaersrevvraNbtSSQSNKSVXXtSMLVSSv活性污泥去除负荷BOD去除浓度X挥发性活性污泥浓度(低负荷一般负荷高负荷污泥负荷0.10.2~0.51.5污泥龄20～305～150.2～2.5活性污泥法的主要设计参数污泥容积指数（mL/g）)/(10(%)LgXSVSVI污泥量污泥所占容积SVI是判断活性污泥沉降性能和生物活性的指标，正常活性污泥的SVI应在80－150之间，一般为120左右；SVI80，说明活性污泥中无机成分增多，活性降低；SVI150，说明活性污泥沉降性能变差，有膨胀趋势；污泥负荷为1左右时，SVI急剧增大，污泥极易膨胀，设计时应尽量避开这一负荷范围。活性污泥法的主要设计参数污泥浓度（g/L，kg/m3）)150~80()/12000~8000()2.1()0.1~25.0(110101166污泥容积指数回流污泥浓度左右污泥沉降系数污泥回流比回流污泥浓度：混合液污泥浓度：SVILmgXrRXRRrSVIXrSVIRRXRRXrrr活性污泥法的主要设计参数污泥回流比XXXQQRrrSVI，X，Xr，R之间的关系SVIXr(mg/L)下列X值(mg/L)时的回流比(R)15002000300040005000600080150000.110.150.250.360.500.66120100000.180.250.430.671.001.5015080000.240.330.601.001.703.00活性污泥法的主要设计参数剩余污泥量(m3/d))15~5)/12000~8000()75.0(,)1(dttLmgXfMLSSMLVSSfRtRVXtXVXfXVbSQaXfXQssrsrsrvrrw污泥龄（一般负荷时，回流污泥浓度城市污水活性污泥法常用运行方式1传统活性污泥法处理系统（普通曝气）2阶段曝气活性污泥法处理系统3吸附－再生活性污泥法处理系统4延时曝气活性污泥法处理系统5完全混合活性污泥法处理系统6深井曝气活性污泥法处理系统7纯氧曝气活性污泥法处理系统活性污泥法常用运行方式的主要工艺特征类别主要工艺特征普通曝气推流式，长方折流廊道形，污泥增长曲线上某一段，曝气池与二沉池分建，鼓风曝气阶段曝气推流式，长方折流廊道形，多点进水或渐减曝气，改善传统活性污泥法存在的负荷不均和需氧--供氧失调的弊端吸附再生推流式，长方折流廊道形，进水口在曝气池中部某一点，充分利用活性污泥的初期吸附能力，提高效率，减少体积延时曝气推流式，长方折流廊道形，污泥增长曲线末端，污泥负荷低，停留时间长，出水水质好，剩余污泥量少且稳定完全混合完全混合，圆或方形，污泥增长曲线上某一点，曝气池与二沉池合建，表面曝气深井曝气圆形深井构造，曝气提升循环流动，氧利用率高，高效高负荷纯氧曝气多室串联，密闭纯氧曝气，气体循环，氧利用率高，混合液浓度高，容积负荷高，污泥沉降性能好，剩余污泥量少活性污泥增长曲线与运行方式对数增殖期减速增殖期内源呼吸期S(BOD)O2X(污泥)X0量时间0延时曝气完全混合普通曝气氧化沟处理系统的基本流程回流污泥剩余污泥预处理后的污水污泥处理水污泥泵房二沉池氧化沟转刷氧化沟处理系统的主要特点常用工艺类型：（三沟式，Carrousel,Orbal)构造方面：环状沟渠型，池长可达百米以上，水深2～6m；多沟并行或交替工作时，设自动控制配水装置；出水采用可升降溢流堰调节水位或控制水流方向。流态方面：循环流，介于完全混合与推流之间；独特的流态有利于活性污泥的生物絮凝和生物脱氮。工艺方面：BOD负荷低，污泥龄长，抗冲击负荷能力强；可不设初沉池，剩余污泥量少，污泥达到好氧稳定；可不再单设二沉池，省却污泥回流设施。SBR处理系统的工作原理空气处理水进水时段进水曝气时段沉淀时段排水时段闲置时段空气SBR处理系统的主要特点常用工艺类型：(CASS,ICEAS,DAT-IAT）通过时间上的推流排序，在同一反应器内完成活性污泥处理过程；工艺组成简单，无需二沉池和污泥回流设备，建设费用和运行费用降低；污泥的SVI值低，沉淀性能好，不易膨胀；通过对运行方式的调节，可在同一反应器内实现除磷脱氮；应用电动阀门、液位计和PLC等自控仪表，可实现工艺过程自动化控制。活性污泥法的曝气系统曝气的作用（供氧，混合搅拌）双膜理论及影响氧转移效率的主要因素曝气方式