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废水处理理论与工程PPT完整教学课件.pptx

花匠小妙招
2025-06-26 21:29

废水处理理论与工程（全套课件）

-教材：排水工程（下）第一篇总论总论污水的性质与污染指标水体污染与自净污水污水的性质与表征的指标水体污染及危害水体自净的基本规律水环境保护污水处理的基本方法与系统第一章污水的性质与污染指标1.1污水什么是污水？污水的分类？污水是生活污水、工业废水、被污染的雨水的总称。生活污水工业废水初期雨水生产污水生产废水城市污水污水的最终出路？排放水体灌溉田地重复利用排放水体重复利用灌溉田地污水的危害？1.危害人体健康2.影响工农业生产3.影响景观环境4.影响渔业资源5.破坏生态平衡1.2城市污水的性质与污染指标1.2.1城市污水的物理性质及指标1、水温：污水的水温，对污水的物理性质、化学件质及生物性质有直接的影响。2、色度3、臭味：生活污水的臭味主要由有机物腐败产生的气体造成。工业废水的臭味主要由挥发性化合物造成。4、固体含量：总固体TS？悬浮固体SS？挥发性悬浮固体VSS？非挥发性悬浮固体NVSS？总固体量(英文缩写为TS)，把定量水样在105—110℃烘箱中烘干至恒重，所得的重量即为总固体量。悬浮固体(英文缩写为ss)后，把水样用滤纸过滤被滤纸截留的滤渣，在105—110℃烘箱中烘干至恒重，所得重量称为悬浮固体。1.2.2污水的化学性质及指标1、无机物及指标：（1）酸碱度：用pH表示，＞7表示碱性，＜7表示酸性。另一重要概念——碱度？碱度指污水中含有的、能与强酸产生中和反应的物质．亦即H+的受体。污水中碱度的计算：氢氧化物碱度碳酸盐碱度重碳酸盐碱度（2）氮磷：污水中氮及其化合物污水中磷及其化合物凯氏氮总氮TN有机氮氨氮亚硝酸盐氮硝酸盐氮有机磷，生活污水中约3mg/L无机磷，生活污水中约7mg/L（3）硫酸盐与硫化物

污水中的硫酸盐用硫酸根SO42-

表示。生活污水的硫酸盐主要来源于人类排泄物；工业废水如洗矿、化工、制药、造纸和发酵等工业废水，含有较高硫酸盐，浓度可达1500一7500mg/L。SO42-在缺氧的条件下，由于硫酸盐还原菌、反硫化菌的作用，被脱硫、还原成H2S，H2S在噬硫细菌的作用下形成H2SO4。对排水管壁具有腐蚀性（4）氯化物生活污水中的氯化物主要来自人类排泄物，每人每日排出的氯化物约5—9g。工业废水(如漂染工业、制革工业等)以及沿海城市采用海水作为冷却水时，都含有很高的氯化物。氯化物含量高时，对管道及设备有腐蚀作用；如灌溉农田，会引起土壤板结；氯化钠浓度超过4000mg/L时对生物处理的微生物有抑制作用。（5）非重金属无机有毒物氰化物：污水中的氰化物主要来自电镀、焦化、高炉煤气、制革、翅料、农药以及化纤等工业废水，氰化物是剧毒物质。砷化物：污水中的砷化物主要来自化工、有色冶金、焦化、火力发电、造纸及皮革等工业废水。砷化物在污水中的存在形式是无机砷化物(如亚砷酸盐AsO2-，砷酸盐AsO43-)以及有机砷(如二甲基砷)。对人体的毒性排序为有机砷＞亚砷酸盐＞砷醋盐。砷会在人体内积累，属致癌物质(致皮肤癌)之一。（1）重金属离子----汞、镉、铬、铅--------对生物和人体有毒（蓄积），毒性慢、危害大。（2）重金属的危害：①

不能降解，只能形态上转换----离子变沉淀；②

常以底泥形式存在于底泥之中，形成次生污染源；③

形态转换增强毒性，甲基汞≥无机汞；④

易通过食物链成千上万的富集。（6）重金属离子（二）有机污染物有机物分为易生物降解和难生物降解二类1、易生物降解有机物自然界中存在的蛋白质、碳水化合物、脂肪等（好氧微生物）CO2+H2O+合成新细胞有机物（厌氧微生物）脂肪酸、醇、沼气常用COD,BOD,TOD,TOC表示有机物2.难生物降解有机物

大多为人工合成有机物，例如：塑料、合成橡胶、合成洗涤剂、有机农药等。主要特征：⑴稳定，不易被微生物降解–

例如白色污染；⑵多有害健康-------例如“三致”物质；⑶常用COD,TOD,TOC表示。（三）有机物污染指标表示有机物的综合指标可分为两大类：1、以氧（O）表示的指标①理论需氧量(ThOD)②化学需氧量(COD)③生化需氧量(BOD)④总需氧量(TOD)2、以碳（C）表示的指标①理论有机碳(ThOC)②总有机碳(TOC)

单位常以mg/L表示。测定水中有机物的原因：有机物进入水体后，将在微生物的作用下进行氧化分解，使水中的溶解氧（DO）逐渐减少。当水中有机物较多，氧化作用进行的太快而不能及时从大气中吸收充足的氧来补充消耗时，水中的氧就可能降的很低，当低于3—4mg/L时就会影响鱼类的生活。当水中溶解氧耗尽后，有机物便开始腐化，发出臭气，影响环境卫生。有机物又是很多微生物（其中包括可引起污染疾病的细菌）生长繁殖的良好食料；有毒有机物更将直接危害人体健康和动植物的生长。因此，废水中有机物的浓度是一个十分重要的水质指标。

理论需氧量（ThOD）是根据化学方程式计算求得的有机物被全部氧化所需的氧量。例如，含有300mg/L葡萄糖溶液的理论需氧量可计算下：

C6H12O6+6O2＝6CO2+6H2O1806×32因此，ThOD=320mg/L（以氧表示）①理论需氧量(ThOD)

化学需氧量或耗氧量是指在一定严格条件下，水中有机物与强氧化剂（如重铬酸钾、高锰酸钾）作用所消耗的氧量。当用重铬酸钾作为氧化剂、硫酸根作为催化剂时，水中有机物几乎可以全部（约90％－95％左右）被氧化。这时所测得的好氧量为重铬酸钾好氧量或称化学需氧量，以CODCr或COD表示。在测定过程中无机性还原物质也会被氧化。所以一般测得的COD包括可生物降解和不可生物降解两部分，因此，它无法区分可生物降解和不可生物降解的物质。

COD=CODB+CODNB

式中，CODB—可生物降解的COD；

CODNB—不可生物降解的COD。

此外，COD不包括硝化所需的氧量。

②化学需氧量(COD)下式表示重铬酸钾与有机物的化学反应：

Ag2SO4用作催化剂。水中Cl-多于30mg/L将明显干扰测定，因为：

且当用Ag2SO4作催化剂时，部分Ag2SO4将消耗于与Cl-起化学反应，加HgSO4可以防止干扰，因此可见，此法测定手续比较复杂。

如用高锰酸钾作为氧化剂，则所测得的好氧量常称为耗氧量，以OC或CODMn表示。此法的优点是测定比较快速。在一般情况下，不含氮有机物易被氧化，而含氮有机物较难分解，而且不能区分可生物降解和不可生物降解的物质。实际上，在测定条件下，此法仅表示出一部分易被氧化的物质。此法一般不采用，但是，由于其测定比较简便快速，有些国家还用它作为衡量有机物的指标。③生化需氧量(BOD)1、定义

在有氧的情况下，由于微生物（主要是细菌）的活动，可降解有机物稳定化所需的氧量，称为生化需氧量，常以BOD表示。下图所示为有机物氧化和微生物细胞合成的关系。

有机物（可生物降解的）

（CODB）

呼吸（氧化）CO2、H2O、能、NH3OaAB

合成细胞Oc细胞DC残存物质CO2、H2O、NH3、能细胞NO3、能Ob内源呼吸Od图1好氧生物降解

在上图可以看出，在好氧情况下，异养细菌通过自身的生命活动——氧化、还原、合成等过程，把一部分被吸入的有机物氧化成简单的无机物，并放出其生长、活动所需要的能量，而把另一部分有机物及其某些分解产物转化为生物体所必须的营养物质，组成新的细菌物质。Oa就是细菌氧化被吸收的有机物的一部分所消耗的氧量。在细菌的生长过程中，除吸收入菌体内的一部分有机物被氧化，放出能量外，组成细菌的细胞物质也在进行氧化，同时放出能量。这种细胞物质的氧化称为内源呼吸。Ob表示这部分氧化所消耗的氧量。有机物氧化分解所产生的氨在硝化细菌的作用下能被氧化成NO2-和NO3-，同时放出能量和组成新的细胞。Oc和Od表示在这个过程中所消耗的氧量。

显然，在有氧的条件下，废水中有机物的分解一般可分两个阶段。第一阶段（亦称碳氧化阶段），主要是不含氮有机物的氧化，但也包括含氮有机物的氨化及氨化后生成的不含氮有机物的继续氧化，这也是有机物中碳氧化为二氧化碳的过程。碳氧化阶段所消耗的氧称为碳化需氧量或碳化BOD。Oa和Ob之和即表示这部分生化需氧量。总的碳化需氧量常称为第一阶段生化需氧量，也称完全或总的生化需氧量。由于硝化作用所消耗的氧量称为硝化需氧量或硝化BOD。Oc和Od之和表示这部分生化需氧量（忽略细菌内源呼吸产生的氨进一步氧化所消耗的氧）。总的硝化需氧量称为第二阶段生化需氧量。

在污染水（如生活污水或被生活污水污染的河水）中一般也含有一些硝化细菌。实际上，在生物氧化的初期就会发生硝化作用。但是这个过程常要在5－7d甚至10d以后才能显著展开，因而在氧化的开始阶段往往察觉不出硝化的干扰。因为氨已经是无机物，所以作为有机物的污染指标只采用碳化需氧量。再者，当废水排入河川后，不一定全部的氨被氧化称NO3-，并且在缺氧条件下反硝化细菌可利用NO2-和NO3-作为氧源。所以对于控制水体污染来说，可以认为碳化需氧量才是氧的真正消耗量。

生化需氧量的反应速度在很大程度上取决于微生物的种类、数目及温度，而在测定过程中溶解氧又是逐渐消耗的。所以测定生化需氧量就必须保持一定的温度，同时也需要规定一定的时间。通常是在20OC温度下培养5d检查溶解氧的损失，用BOD5表示，单位以O2mg/l计。生化需氧量测定是一种生物学的测定方法，能在尽可能和天然条件相似的情况下，确定有机生物利用废水中的有机物所消耗的氧量，从而间接表示出有机物的含量。所以在1933年即被列入美国《水和废水标准检验法》中，并作为水污染控制工作的最广泛采用的测定方法之一。TheendThankyou水体自净的基本规律

及相关理论2.2.1水体的自净作用1、水体自净？污染物随污水排入水体后，经过物理的、化学的与生物化学的作用，使污染的浓度降低或总量减少，受污染的水体部分地或完全地恢复原状，这种现象称为水体自净。2、水体自净能力？水体所具备的上述能力称为水体自净能力或自净容量。若污染物的数量超过水体的自净能力，就会导致水体污染。

水体自净过程非常复杂，按机理可分为3类：①物理净化作用：水体中的污染物通过稀释、混合、沉淀与挥发，使浓度降低，但总量不减；②化学净化作用：水体中的污染物通过氧化还原、酸碱反应、分解合成、吸附凝聚(属物理化学作用)等过程，使存在形态发生变化及浓度降低，但总量不减；③生物化学净化作用：水体中的污染物通过水生生物特别是微生物的生命活动，使其存在形态发生变化，有机物无机化，有害物无害化，浓度降低，总量减少。可见，生物化学净化作用是水体自净的主要原因。3、水体自净过程：物理净化作用；1）稀释：污水排入水体后，在流动的过程中，逐渐和水体水相混合，使污染物的浓度不断降低的过程称为稀释。在下流某个断面处污水与河水完全混合，该断面称为完全混合断面(B—B断面)。对流（由于水流流动造成）扩散（由于浓度差造成）受两种运动形式影响污水与水体水混合后．污染物浓度降低。河流的混合稀释效果，决定于混合系数。2）混合若河水流量为Q，污水流量为q，能与污水混合的河水流量为Q混，大型河流Q总=q+Q混，中、小型河流的全部河水都能与污水混合，则Q混＝Q。

混合系数受河流形状、污水排污口形式(包括排污口构造、排污方式、排污量等)等因素的影响。若要计算出徘污口下游某特定断面处的混合系数，可采用下式。该特定断面称为计算断面或控制断面(如图2—3，A—A断面)：混合系数确定:断面混合浓度确定：(3)沉淀与挥发

污染物中的可沉物质，可通过沉淀去除，使水体中污染物的浓度降低，但底泥中污染物的浓度增加，如果长期沉淀，淤积河床，一旦受到暴雨冲刷成扰动，可对河水造成二次污染。沉淀作用的大小可用下式表达：式中C——水中沉淀物浓度，mg/L；

k3——沉降速率常数（沉淀系数），如果k3取负数，表示已沉降物质再被冲起，d-1。2．化学净化作用(1)氧化还原反应：

氧化还原是水体化学净化的主要作用。水体中的溶解氧可与某些污染物产生氧化反应。如铁、锰等重金属离子可被氧化成难溶性的氢氧化铁、氢氧化锰而沉淀。还原反应则多在微生物的作用下进行，如硝酸盐在水体缺氧条件下．由反硝化菌的作用还原成氮(N2)而被去除。(2)酸碱反应：

前面已述及，水体存在的地表矿物质(如石灰石)以及游离二氧化碳、碳酸系碱度等，对排入的酸、碱有一定的缓冲能力，使水体的pH值维持稳定。当排入的酸、碱量超过缓冲能力，水体的pH值会发生变化。若变成偏碱性水体，会引起某些物质的逆向反应，例如已沉淀底泥中的二价铬、硫化砷等，可分别被氧化成六价格、硫代亚砷酸盐而重新溶解；若变成偏酸性水体，上述反应逆向进行。(3)吸附与凝聚

属于物理化学作用。产生这种净化作用的原因在于天然水中存在着大量具有很大表面能并带电荷的胶体微粒。胶体微粒有使能量变为最小及同性相斥、异性相吸的物理现象，它们吸附和凝聚水体中各种阴、阳离子，然后扩散或沉降，达到净化的目的。3．生物化学净化作用大水体生物化学净化过程示意图：水体水质的基本模型（略）河流的氧垂曲线(菲利普斯方程）研究河流中DO的变化规律-------DO的重要性（生态平衡）1、河流中的溶解氧变化存在两种变化趋势：⑴有机物被微生物降解，消耗水中的溶解氧，使DO下降；降解耗氧速率------与有机物浓度成正比⑵河流流动过程中，接受大气复氧，使DO上升。复氧速率----------与亏氧量成正比两种作用的结果------形成氧垂曲线2.河流氧垂曲线⑴第一段（a-o）：有机物浓度高，耗氧速率大于复氧速率，DO大幅度下降；

O点溶解氧最低-------氧垂点（最不利点）⑵第二段（o-b）：有机物浓度降低，耗氧速率小于复氧速率，DO开始逐渐回升。⑶第三段（b以后）：溶解氧回升至起始阶段。水环境保护

水体水质评价——现状、预断评价现状评价一般采用的两种方法：（1）综合污染指数法

K=K<0.1未污染

K≥0.1污染0.1～0.2；0.2～0.3；>0.3

（2）水质质量系数法

P=综合污染指数(K)法是表示各种污染物对水体综合污染程度的一种数量指标地面水体各种污染物的统一最高允许指标各种污染物的地面水环境质量标准各种污染物的实测浓度

预断评价是指人类活动对水质可能产生的影响进行预先的断定和评价。在建立新的工业基地时必须进行这项工作。预断评价又分为一般评价和目标评价。一般评价是查明工业建设地区的环境现状、自净能力和环境容量，并以此作根据布置该地区的工业布局。目标评价系指估算生产污水的水量、水质及对环境可能产生的影响。预断评价的数学模式和生态系统模式，可参考有关文献。预断评价：

水环境容量定义：在满足水环境质量标准的条件下，水体最大允许的污染负荷量，又称水体纳污能力。（1）与水体本身有关（2）与所排放污染物的量有关

W=f（x，Q，Ck，Co，q，t）水环境法规与标准（1）我国环保立法（2）我国水环境标准包括水环境质量标准和污水排放标准污水处理基本方法与系统

污水处理方法的分类

1.1．按作用原理分（1）物理法：通过物理作用分离污水中主要呈悬浮态的污染物质。①沉淀法（重力分离）——沉砂池、沉淀池、隔油池②筛滤法（截留）——格栅、微滤机、砂滤、真空过滤机、压滤机③气浮法——加压空气气浮④反渗透法（半渗透膜）

（2）化学法：利用化学反应来分离回收污水中的污染物使其无害化处理多为溶解性物质①混凝②中和法（处理酸碱废水）③氧化还原④电解法（处理含铬、氰等废水）⑤吸附法（脱色，除臭，含砷、汞等）⑥电渗析法（3）生物法：利用微生物新陈代谢功能，使污水中溶解、胶体状态的污染物质被降解为无害化合物。活性污泥法生物膜法——生物滤池、转盘、接触氧化、流化床、自然处理——氧化塘、土地处理厌氧处理——高浓度有机废水、污泥2.按处理程度分（1）一级处理——呈悬浮态的固体污染物，称预处理。（2）二级处理——呈胶体或溶解态的污染物，称常规处理（3）三级处理——氮磷等营养物质，难降解的有机物，出水回收利用，称深度处理2.4.2、污泥处理

污泥中含有大量有机物、营养物、细菌、寄生虫的处理方法：（1）

减量（浓缩、脱水）（2）

稳定处理（好氧或厌氧消化）（3）

最终处置（填地、投海、焚烧、建筑材料）（4）

综合利用污水污泥典型工艺流程污水处理原则：由简到繁,先易后难：物理法化学法生物法，先除大块悬浮物再去除胶体和溶解性物质.TheendThankyou第2篇城市污水处理

——污水的物理处理1、城市污水进行物理处理的原因？首先明确两个问题：2、物理处理的对象和采用的方法？

生活污水和工业废水都含有大量的漂浮物与悬浮物质，其中包括无机性和有机性两类。由于污水来源广泛，所以悬浮物质含量变化幅度很大，从几十到几千mg/L，甚至达数万mg/L。为了减轻后续处理负荷，对城市污水进行物理处理是非常有必要的。污水物理处理法的去除对象是漂浮物、悬浮物质。采用的处理方法与设备主要有：筛滤截留法——筛网、格栅、滤池与微滤机等；重力分离法——沉砂池、沉淀池、隔油池与气浮池等；离心分离法——离心机与旋流分离器等。主要内容：什么是格栅？格栅的基本构造？格栅在水处理工程中的作用？格栅的选型和设计？水处理系统的“把门人”——格栅

格栅是由一组平行的金属栅条或筛网制成，安装在污水渠道、泵房集水井的进口处或污水处理厂的端部，用以截留较大的悬浮物或漂浮物，如纤维、碎皮、毛发、木屑、果皮、蔬菜、塑料制品等，以便减轻后续处理构筑物的处理负荷，并使之正常运行。被截留的物质称为栅渣。栅渣的含水率约为70％一80％，容重约为750kg／m3。格栅的构造：从格栅的构造可以看出，格栅由三大部分组成：一组相平行的金属或塑料栅条；金属框架；清污装置。

格栅栅条的断面形状有圆形、矩形及方形，圆形的水力条件较方形好，但刚度较差。目前多采用断面形式为矩形的栅条。栅条的断面形状：栅条断面形状及尺寸

格栅的主要功能：

由于格栅栅条之间有一定的间距，可拦截和去除水中粗大的悬浮物及杂质。栅条间距的大小决定可拦截杂质的尺寸。间距越小，可拦截杂质的尺寸越小。根据格栅间距的大小可分为粗格栅、中格栅、细格栅以及超细格栅。粗格栅间距一般为16-25毫米（人工清除25-40毫米，100毫米）；中格栅间距为11-15毫米；细格栅间距为1.5-10毫米；超细格栅0.2-1.5毫米。人工格栅

机械粗格栅

机械粗格栅运行中的机械格栅机械格栅机械格栅较为少用格栅的主要作用：（1）保护水泵叶轮不被杂质所堵塞；（2）保护后续的输水管道和水处理设施不被杂质所堵塞。在水处理工程中，格栅是用来去除可能堵塞水泵机组、管道阀门以及后续处理设施的较粗大悬浮物，并保证整个水处理系统能正常运行。

由于格栅的保护功能，格栅通常安装在水处理工程或被保护装置的最前端，例如水处理设施的进水渠道、泵站集水井的进口处等，成为水处理系统的“把门人”。

①当栅条间距为16～25mm时，栅渣截留量为0.10～0.05m3/103m3污水。②当栅条间距为40mm左右时，栅渣截留量为0.03～0.01m3/103m3污水。

③栅渣的含水率约为80％；密度约为960kg/m3。栅条间距与栅渣截流量的关系：人工清理的格栅

中小型城市的生活污水处理厂或所需截留的污染物量较少时，可采用人工清理的格栅。这类格栅是用直钢条制成，一般与水平面成30o-60o倾角安放，倾角小时，清理时较省力，但占地则较大。带溢流旁通道的人工清理格栅

人工清渣的格栅，其设计面积应采用较大的安全系数，一般不小于进水管渠有效面积的2倍。

在污水泵站前集水井中的格栅，应特别注重有害气体对操作人员的危害，并应采取有效的防范措施。格栅间应设置操作平台。机械清渣的格栅

机械清渣的格栅简称为机械格栅，倾角一般为60O～90O。机械清渣格栅过水面积，一般应不小于进水管渠的有效面积的1.2倍。问题：

为什么人工格栅的设计过水面积一般不小于进水管渠有效面积的2倍，而机械格栅的过水面积只需不小于进水管渠有效面积的1.2倍？机械格栅栅渣的排除机械格栅栅渣的排除机械格栅栅渣的排除设计规范相关规定6.3.4格栅除污机，底部前端距井壁尺寸，钢丝绳牵引除污机或移动悬吊葫芦抓斗式除污机应大于1.5m；链动刮板除污机或回转式固液分离机应大于1.0m。6.3.5格栅上部必须设置工作平台，其高度应高出格栅前最高设计水位0.5m，工作平台上应有安全和冲洗设施。6.3.6格栅工作平台两侧边道宽度宜采用0.7～1.0m。工作平台正面过道宽度，采用机械清除时不应小于1.5m，采用人工清除时不应小于1.2m。6.3.7粗格栅栅渣宜采用带式输送机输送；细格栅栅渣宜采用螺旋输送机输送。

6.3.8格栅除污机、输送机和压榨脱水机的进出料口宜采用密封形式，根据周围环境情况，可设置除臭处理装置。

6.3.9格栅间应设置通风设施和有毒有害气体的检测与报警装置。

式中：W1——栅渣量（m3／103m3污水），取0.1-0.01；

KZ——生活污水流量总变化系数。

5．每日栅渣量W由下式决定

L/s4610152540701202004007501600KZ2.32.22.12.01.891.801.691.591.511.401.301.20TheendThankyou沉淀的基础理论

初沉池生化反应池二沉池接触池配水井配水井回流泵站

城市污水处理厂典型工艺流程浓缩池胶洲湾出水出泥一级消化池回用水进水泵站曝气沉砂池进水加氯间回用水间小风机鼓风机房二级消化池脱水机房沼气火炬及沼气罐厌氧区缺氧区好氧区城市污水处理厂中的沉淀池沉淀池

沉淀法是水处理中最基本、最简单和最常用的方法之一。沉淀法是利用水中悬浮颗粒的可沉降性能，在重力作用下产生下沉作用，以达到悬浮颗粒与水相分离的一种过程。按照废水的性质与所要求的处理程度的不同，沉淀处理工艺可以是整个水处理过程中的一个工序，亦可以作为唯一的处理方法。概述

自来水厂中，沉淀池是最普遍应用的主要处理设施之一，用于分离混凝反应过程产生的化学矾花，使处理后的原水得以澄清。1．用于废水的预处理

沉砂池是典型的例子。沉砂池是用以去除污水中含有的砂粒。2．用于污水的初步处理（初次沉淀池）

用初次沉淀池可较经济的去除悬浮有机物，以减轻后续生物处理构筑物的有机负荷。在典型的污水处理厂中，有下列四种用法：3．用于生物处理后的固液分离（二次沉淀池）

二次沉淀池，主要用来分离生物处理工艺中产生的生物膜、活性污泥等，使处理后的水得以澄清。4．用于污泥处理阶段的污泥浓缩

污泥浓缩池是将来自初沉池及二沉池的污泥进一步浓缩，以减小体积，降低后续构筑物的尺寸及处理费用等。

球状颗粒自由沉淀时力的平衡若假定：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Fg作用下沉淀，不受器壁和其它颗粒影响。自由沉淀及其理论基础

水中的悬浮颗粒，都因二种力的作用而发生运动：即悬浮颗粒受到的重力以及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。

静水中悬浮颗粒开始沉淀时，因受重力Fg作用产生加速运动，经过很短的时间后，颗粒的重力与水对其产生的阻力平衡时（即颗粒在静水中所受到的重力Fg与水对颗粒产生的阻力FD相平衡），颗粒即呈等速下沉。

悬浮颗粒在水中的运动情况：1．悬浮颗粒在水中受到的力FgFg是促使沉淀的作用力，是颗粒的重力与水的浮力之差：

式中：Fg——水中颗粒受到的作用力；V——颗粒的体积，（d为球状颗粒的直径）；ρs——颗粒的密度；ρL——水的密度；g——重力加速度。2．根据牛顿定律，水对自由颗粒的阻力为：

式中：FD——水对颗粒的阻力；

λ/——阻力系数；

A——自由颗粒的投影面积，；

us——颗粒在水中的运动速度，即颗粒沉速。当颗粒所受外力平衡时，

Fg＝FD即因故即为球状颗粒自由沉淀的沉速公式。

当颗粒粒径较小、沉速小、颗粒沉降过程中其周围的绕流速度亦小时，颗粒主要受水的粘滞阻力作用，惯性力可以忽略不计，绕流处于层流状态。在层流状态下，阻力系数λ/＝24／Re（），代入上式整理后得

上式即为自由颗粒在静水中的运动公式，亦称斯托克斯定律。μ是水的动力粘滞度。

斯托克斯公式表明，沉速us与下述因素有关：

①颗粒的密度：

当ρs大于ρL时，ρs－ρL为正值，颗粒以us下沉；当ρs与ρL相等时，us=0，颗粒在水中呈悬浮状态，这种颗粒不能用沉淀法去除；当ρS小于ρL时，ρS-ρL为负值，us亦为负值，颗粒以us上浮，可用浮上法去除。

②颗粒的直径：

us与颗粒直径d的平方成正比，因此增加颗粒直径有助于提高沉淀速度（或上浮速度），提高去除效果。※斯托克斯公式：

在实际应用中，由于悬浮颗粒在形状、大小以及密度等有很大差异，因此往往不能直接用斯托克斯公式进行工艺设计，但公式有助于理解沉淀规律。③水温：

us与μ成反比，μ随水温上升而下降；即沉速受水温影响，水温上升，沉速增大。沉淀池的工作原理

为便于说明沉淀池的工作原理以及分析水中悬浮颗粒在沉淀池内运动规律，提出了理想沉淀池这一概念。理想沉淀池划分为四个区域，即流入区、沉淀区、流出区及污泥区，并作下述假定：

理想沉淀池：（1）沉淀区过水断面上各点的水流速度均相同，水平流速为υ；（2）悬浮颗粒在沉淀区等速下沉，下沉速度为u；（3）在沉淀池的流入区，水流中的悬浮颗粒均匀分布在整个过水断面上；（4）颗粒一经沉到池底，即认为已被去除。根据上述的假定，悬浮颗粒自由沉降的迹线可用左图表示。

自由沉淀示意图

当某一颗粒进入沉淀池后，一方面随着水流在水平方向流动，其水平流速v等于水流速度：

式中：v——颗粒的水平分速；

Q——进水流量；

A/——沉淀区过水断面面积，H×b；

H——沉淀区的水深；

b——沉淀区宽度。

另一方面，颗粒在重力作用下沿垂直方向下沉，其沉速即是颗粒的自由沉降速度u。颗粒运动的轨迹为其水平分速v和沉速u的矢量和。在沉淀过程中，是一组倾斜的直线，其斜度为i＝u／υ。

设uo为某一指定颗粒的最小沉降速度。由图可以看出：当颗粒沉速u≥u0时，无论这种颗粒处于进口端的什么位置，它都可以沉到池底被去除，即图中的迹线xy与x/y/。当颗粒沉速u＜u0时，位于水面的颗粒不能沉淀到池底，会随水流出，如图中轨迹xy//所示，而当其位于水面下的某一位置时，它可以沉到池底而被去除，如图中轨迹x/y所示。说明对于沉速u1小于指定颗粒沉速u0的颗粒，有一部分会沉到池底被去除。

图中的运动迹线中的相似三角形存在着如下的关系：

简化后得出：

∴

Q／A—反映沉淀池效率的参数，一般称为沉淀池的表面负荷率，用符号q表示：q＝Q／A

可以看出，理想沉淀池中，u0与q在数值上相同，但它们的物理概念不同：u0的单位是m／h；q表示单位面积的沉淀池在单位时间内通过的流量单位是m3／m2·h。可见，只要确定颗粒的最小沉速u0，就可以求得理想沉淀池的表面负荷率。

Q／A值反映了沉淀池的沉淀效率，采用单位为米/时，可使其涵义更为明确。例如，“某沉淀池的沉淀效率参数是3.6米/时”,意思是说:“在理论上,该沉淀池可把沉速等于和大于3.6米/时的悬浮物从水中分离出来”。这样，Q／A值就具有了很直观的工程意义。

设沉速为u1的颗粒占全部颗粒的dP%，其中的的颗粒将会从水中沉淀到池底而去除。在同一沉淀时间t，下式成立：

故h／H＝u1/u0

对于沉速为u1（u1＜u0)的全部悬浮颗粒，可被沉淀去除的总量为：而沉淀池能去除的颗粒包括u≥u0以及u＜u0的两部分，故沉淀池对悬浮物的去除率为：

式中：P0—沉速小于u0的颗粒在全部悬浮颗粒中所占的百分数；

1-P0——为沉速≥u0的颗粒去除百分数。

由此得出一项重要结论：理想沉淀池的沉淀效率与池的水面面积A有关，与池深H无关，即与池的体积V无关。

u0～H此项结论常称为“浅池理论”。

q＝Q／A

以上分析得出的斯托克斯公式和浅池理论是水处理沉淀技术最重要的两项理论基础，是用于分析研究水处理工程中各类沉淀现象和沉淀设施的基本工具。但在实际应用中，由于水中悬浮颗粒形态各异，有时在沉淀过程中其大小、形状和密度是个变量，或有时水中悬浮颗粒浓度较高，相互产生影响等原因，实际发生的沉淀类型与理想状态相比有很大差异。

根据水处理工程中悬浮颗粒的凝聚性能和浓度，沉淀通常可以分成四种不同的类型。1．自由沉淀自由沉淀发生在水中悬浮固体浓度不高，沉淀过程悬浮固体之间互不干扰，颗粒各自单独进行沉淀，颗粒的沉淀轨迹呈直线。整个沉淀过程中，颗粒的物理性质，如形状，大小及比重等不发生变化。这种颗粒在沉砂池中的沉淀即为自由沉淀。该过程可以用牛顿定律与斯托克斯公式描述。2．絮凝沉淀（干涉沉淀）絮凝沉淀的悬浮颗粒浓度不高（50～500mg/L)，但沉淀过程中悬浮颗粒之间有互相碰撞产生絮凝作用，颗粒团互相聚集增大而加快沉降，沉淀的轨迹呈曲线。沉淀过程中，颗粒的质量、形状和沉速是变化的，实际沉速很难用理论公式计算，需通过试验测定。典型例子—化学混凝沉淀与二沉池沉淀。絮凝沉淀示意图

3．区域沉淀（成层沉淀、拥挤沉淀）区域沉淀的悬浮颗泣浓度较高（500mg/L以上），颗粒的沉降受到周围其它颗粒影响，颗粒间相对位置保持不变，形成一个整体共同下沉，与澄清水之间有清晰的泥水界面。典型例子—二次沉淀池与污泥浓缩池中均有区域沉淀发生。4．压缩沉淀压缩沉淀发生在高浓度悬浮颗粒的沉降过程中，由于悬浮颗粒浓度很高，颗粒相互之间已挤集成团块结构，互相接触，互相支承，下层颗粒间的水在上层颗粒的重力作用下被挤出，使污泥得到浓缩。二沉池污泥斗中的浓缩过程以及在浓缩池中污泥的浓缩过程存在压缩沉淀。TheendThankyouTheendThankyou沉砂池和沉淀池沉砂池

沉砂池的作用：

沉砂池的作用是从污水中去除砂子、煤渣等比重较大的无机颗粒，以免这些杂质影响后续处理构筑物的正常运行。沉砂池可分为平流式沉砂池、曝气沉砂池与旋流沉砂池等三种基本型式。

沉砂池沉砂池的工作原理：

沉砂池的工作原理是以重力分离为基础，即将进人沉砂池的污水流速控制在只能使比重大的无机颗粒下沉，而有机悬浮颗粒则随水流带走。

平流式沉砂池是最常用的一种型式，它的截留效果好，工作稳定，构造亦较简单，见下图。池的上部，实际是一个加宽了的明渠，进水端设有闸门以控制水流。在池的底部设置1—2个贮砂斗，下接排砂管。平流式沉砂池

平流式沉砂池的构造比较简单，可看作为“带砂斗的水渠”，分为四个部分：1.进水区；2.沉砂区；3.出水区；4.砂斗。6.4.5污水的沉砂量，可按每立方米污水0.03L计算；合流制污水的沉砂量应根据实际情况确定。6.4.6砂斗容积不应大于2d的沉砂量，采用重力排砂时，砂斗斗壁与水平面的倾角不应小于55°。6.4.7沉砂池除砂宜采用机械方法，并经砂水分离后贮存或外运。采用人工排砂时，排砂管直径不应小于200mm。排砂管应考虑防堵塞措施。《室外排水规范》GB50014-2006有关沉砂池设计的要求《室外排水规范》GB50014-2006有关平流沉砂池设计的要求6.4.2平流沉砂池的设计，应符合下列要求：1.最大流速应为0.3m/s，最小流速应为0.15m/s；2.最高时流量的停留时间不应小于30s；3.有效水深不应大于1.2m，每格宽度不宜小于0.6m。

曝气沉砂池曝气沉砂池从五十年代开始试用，目前已推广使用。它具有下述特点：①沉砂中含有机物量低于5％；②由于池中设有曝气设备，它还具有预曝气、脱臭、防止污水厌氧分解、除泡作用以及加速污水中油类的分离等作用。这些特点对后续的沉淀、曝气、污泥消化池的正常运行以及对沉砂的干燥脱水提供了有利条件。

曝气沉砂池的构造及工作原理曝气沉砂池是一个长型渠道，沿渠道壁一侧的整个长度上，距池底约60～90cm处设置曝气装置，在池底设置沉砂斗，池底有i＝0.1～0.5的坡度，以保证砂粒滑人砂槽。为了使曝气能起到池内回流作用，在必要时可在设置曝气装置的一侧装设挡板。曝气沉砂池示意图

正在运行的曝气沉砂池曝气沉砂池的构造曝气沉砂池的曝气管和砂斗曝气沉砂池曝气沉砂池曝气沉砂池的排砂管

污水在池中存在着两种运动形式，其一为水平流动（流速一般取0．1m／s，不得超过0.3m/s），同时，由于在池的一侧有曝气作用，因而在池的横断面上产生旋转运动，整个池内水流产生螺旋状前进的流动形式。空气的供给量（气水比为0.1～0.2）应保证在池中污水的旋流速度达到0.25～0.4m/s之间，一般取0.4m/s。

由于曝气以及水流的螺旋旋转作用，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，使粘附在砂粒上的有机污染物得以去除，沉于池底的砂粒较为纯净。有机物含量只有5％左右的砂粒，长期搁置也不至于腐化。6.4.3曝气沉砂池的设计，应符合下列要求：1.水平流速宜为0.1m/s；2.最高时流量的停留时间应大于2min；3.有效水深宜为2.0～3.0m，宽深比宜为1～1.5；4.处理每立方米污水的曝气量宜为0.1～0.2m3空气；5.进水方向应与池中旋流方向一致，出水方向应与进水方向垂直，并宜设置挡板。《室外排水规范》GB50014-2006有关曝气沉砂池设计的要求旋流沉砂池

旋流沉砂池近十几年代开始应用的一种沉砂技术。它具有下述特点：①污水停留时间短（几十秒）、水力负荷高；②机械作用洗砂效果较好；③避免曝气对污水中碳源的消耗。这些特点对后续的沉淀、曝气、污泥消化池的正常运行以及对沉砂的干燥脱水提供了有利条件。按照设备型式可分：

多尔沉砂池、钟式沉砂池等旋流沉砂池旋流沉砂池《室外排水规范》GB50014-2006有关旋流沉砂池设计的要求6.4.4旋流沉砂池的设计，应符合下列要求：1.最高时流量的停留时间不应小于30s；2.设计水力表面负荷宜为150～200m3/(m2·h)；3.有效水深宜为1.0～2.0m，池径与池深比宜为2.0～2.5；4.池中应设立式桨叶分离机。沉淀池

水处理工程中经常需要从水中分离和去除各种固体杂质。沉淀池是分离水中悬浮物的一种常用的处理构筑物。例如用于生物处理法中作预处理的称为初次沉淀池。对于一般的城市污水，初次沉淀池可以去除约30％的BOD与55％的悬浮物。设置在生物处理构筑物后的称为二次沉淀池，是生物处理工艺中的一个组成部分。沉淀池

沉淀池的运行方式，有间歇式与连续式两种。在间歇运行的沉淀池中，其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物在静置时完成沉淀过程，然后由设置在沉淀池壁不同高度的排水管排出。

在连续运行的沉淀池中，污水是连续不断地流入与排出。污水中可沉颗粒的沉淀是在流过水池时完成，这时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。水流流动的速度对颗粒的沉淀有重要的影响。水处理工程中运用最为广泛的是连续运行的沉淀池。

沉淀池常按水流方向来区分为：

平流式、竖流式、辐流式三种类型。沉淀池类型沉淀时间(h)表面水力负荷[m3/(m2·h)]每人每日污泥量(g/人·d)污泥含水率(%)固体负荷[kg/(m2·d)]

初次沉淀池0.5~2.01.5~4.516~3695~97－二次沉淀池生物膜法后1.5~4.01.0~2.010~2696~98≤150活性污泥法后1.5~4.00.6~1.512~3299.2~99.6≤150

沉淀池设计数据注：上表摘自《室外排水规范》GB50014-2006沉淀池类型示意图1．平流式沉淀池的构造及工作特点池型呈长方形，废水从池的一端流入，水平方向流过池子，从池的另一端流出。池体分为五部分：进水区、沉淀区、出水区、缓冲区和贮泥斗。进水区和出水区的功能是使水流的进入与流出保持均匀平稳，以提高沉淀效率。沉淀区是池子的主要部位。贮泥区是存放污泥的地方，它起到贮存、浓缩与排放的作用。缓冲区介于沉淀区和贮泥区之间，缓冲区的作用是避免水流带走沉在池底的污泥。平流式沉淀池的构造①刮泥行车；②刮渣板；③刮泥板；④进水槽；⑤挡流板；⑥泥斗；⑦排泥管；⑧浮渣槽；⑨出水槽；⑩出水管

平流式沉淀池的进水区整流措施①进水槽；②溢流堰；③穿孔整流墙；④底孔；⑤挡流板；⑥潜孔

进水区的功能与布置

为使入流污水均匀与稳定的进入沉淀池，进水区应有整流措施。整流措施的功能在于将进水均匀地分布于整个沉淀池的过水断面上，保证沉淀区正常稳定地工作。入流处的挡流板，一般高出池水水面0.15～0.20m，挡板的浸没深度应不小于0.25m，挡板距进水口0.5～1.0m。

出水区的功能与布置平流式沉淀池的出流装置如后图所示。出水堰不仅可控制沉淀池内的水面高度，而且对沉淀池内水流的均匀分布有直接影响。沉淀池应沿整个出流堰的单位长度溢流量相等，对于初沉池一般≤250m3／m·d，二沉池≤150m3／m·d。锯齿形三角堰应用最普遍，水面宜位于齿高的1／2处。为适应水流的变化或构筑物的不均匀沉降，在堰口处需要设置能使堰板上下移动的调节装置，使出口堰口尽可能水平。

堰前应设置挡板，以阻拦漂浮物，或设置浮渣收集和排除装置。挡板应当高出水面0.1～0.15m，浸没在水面下0.3～0.4m，距出水口处0.25～0.5m。

平流式沉淀池出口集水槽的形式堰口和潜孔示意图

三角堰的出流

排泥装置

平流式沉淀池常采用多斗式排泥装置或机械刮泥装置。多斗式排泥装置见下图。每个贮泥斗单独设置排泥管，各自独立排泥，保证沉泥的浓度。采用机械排泥时，排泥机械的行进速度为0.3～1.2m/min

多斗式平流沉淀池示意图

平流式沉淀池的机械刮泥板平流式沉淀池的机械刮泥板6.5.10平流沉淀池的设计，应符合下列要求：1.每格长度与宽度之比不宜小于4，长度与有效水深之比不宜小于8,池长不宜大于60m；2.宜采用机械排泥，排泥机械的行进速度为0.3～1.2m/min；3.缓冲层高度，非机械排泥时为0.5m，机械排泥时，应根据刮泥板高度确定，且缓冲层上缘宜高出刮泥板0.3m；4.池底纵坡不宜小于0.01。《室外排水规范》GB50014-2006有关平流沉淀池设计的要求竖流式沉淀池竖流式沉淀池的构造

竖流式沉淀池池型为圆形、方形或多角形。其直径或池的边长一般不大于8m，通常为4～7m。为了降低池的总高度，污泥区可采用多只污泥斗的方式。竖流式沉淀池的宽（径）、深之比一般不大于3，通常取2。竖流式沉淀池的构造《室外排水规范》GB50014-2006有关竖流沉淀池设计的要求6.5.11竖流沉淀池的设计，应符合下列要求：1.水池直径(或正方形的一边)与有效水深之比不宜大于3；2.中心管内流速不宜大于30mm/s；3.中心管下口应设有喇叭口和反射板，板底面距泥面不宜小于0.3m。辐流式沉淀池

辐流式沉淀池是一种大型沉淀池，池径可达100m，池周水深1.5～3.0m。有中心进水与周边进水两种型式。工程上常用的是中心进水辐流式沉淀池。《室外排水规范》GB50014-2006有关辐流沉淀池设计的要求6.5.12辐流沉淀池的设计，应符合下列要求：1.水池直径(或正方形的一边)与有效水深之比宜为6～12，水池直径不宜大于50m；2.宜采用机械排泥，排泥机械旋转速度宜为1～3r/h，刮泥板的外缘线速度不宜大于3m/min。当水池直径(或正方形的一边)较小时也可采用多斗排泥；3.缓冲层高度，非机械排泥时宜为0.5m；机械排泥时，应根据刮泥板高度确定，且缓冲层上缘宜高出刮泥板0.3m；4.坡向泥斗的底坡不宜小于0.05。辐流式初沉池辐流式二沉池辐流式二沉池辐流式沉淀池辐流式沉淀池剖面图辐流式沉淀池平面图辐流式沉淀池平面图

辐流式沉淀池亦由五个部分组成，即：进水区、出水区、沉淀区、贮泥区及缓冲区。进水区和出水区的功能是使水流的进人与流出保持均匀平稳，以提高沉淀效率。沉淀区是池子的主要部位。贮泥区是存放污泥的地方，它起到贮存、浓缩与排放的作用。缓冲区介于沉淀区和贮泥区之间，缓冲区的作用是避免水流带走沉在池底的污泥。

辐流式沉淀池辐流式沉淀池辐流式沉淀池

辐流式沉淀池的进、出口布置基本上与竖流池相同，进口在中央，出口在周围。辐流式沉淀池构造辐流式沉淀池进水管系统进水管从水池底板进入导流筒进水管进入中心导流筒中心导流筒与导流板中心导流筒与导流板中心导流筒中心导流筒中心导流筒剖面中心导流筒剖面中心导流筒剖视图中心导流筒剖视图中心导流筒剖面进水管进入中心导流筒辐流式沉淀池构造

辐流池池径与池深之比比竖流池大许多倍。池径与有效水深之比宜为6～12，池直径不宜大于50m

水流在池中呈水平方向向四周辐（射）流，由于过水断面面积不断变大，故池中的水流速度从池中心向池四周逐渐减慢。辐流式沉淀池出水堰与出流孔辐流式沉淀池出水系统出流孔与出流槽出水槽与出水管出流槽内部构造出流槽内部构造出流槽与出流孔

泥斗设在池中央，池底向中心倾斜，污泥通常用刮泥（或吸泥）机械排除。刮泥机由刮泥板和桁架组成，刮泥板固定在桁架底部，桁架绕池中心缓慢地转动，将沉于池底的污泥推人池中心处的泥斗中，污泥在泥斗中可利用静水压力排出，亦可用污泥泵抽吸。沉淀池刮泥机

对辐流式沉淀而言，目前常用的刮泥机械有中心传动式刮泥机、吸泥机以及周边传动式的刮泥机与吸泥机等。为了刮泥机的排泥要求，辐流式沉淀池的池底坡度平缓，常取i≥0.05。采用机械排泥，排泥机械旋转速度宜为1～3r/h，刮泥板的外缘线速度不宜大于3m/min。

排泥系统排泥系统排泥井的构造排泥井的构造排泥井的构造排泥井的构造排泥井的构造排泥井的构造排泥井俯视图排泥井的构造及其在水池中的位置排泥井的构造及其在水池中的位置排泥管系统辐流式沉淀池的三角出水堰辐流式初沉池的出水槽辐流式初沉池的出水槽辐流式二沉池的出水槽辐流式沉淀池的排泥装置多斗排泥的辐流式沉淀池当池径较小时，亦有采用多斗排泥。这一形式的污泥斗与竖流式沉淀池相似。

周边进水沉淀池的进水区在构造上有两个特点：①进水槽断面较大，而槽底的孔口较小，布水时的水头损失集中在孔口上，故布水比较均匀；②进水挡板的下沿深人水面下约2／3深度处，距进水孔口有一段较长的距离，这有助于进一步把水流均匀地分布在整个入流区的过水断面上，而且废水进入沉淀区的流速要小得多，有利于悬浮颗粒的沉淀。池子的出水槽长度约为进水槽的1／3左右，池中水流的速度，从低到高。斜板（管）沉淀池

斜板（管）沉淀池具有去除效率高、停留时间短、占地面积小等优点。当需要挖掘原有沉淀池潜力或建造沉淀池面积受限制时，通过技术经济比较，可采用斜管（板）沉淀池。斜板（管）沉淀池分类,按照水流方向与颗粒沉淀方向的相对关系，可分为：①侧向流斜板（管）沉淀池——水流方向与颗粒沉淀方向互相垂直；②同向流斜板（管）沉淀池——水流方向与颗粒沉淀方向相同；③逆向流斜板（管）沉淀池——水流方向与颗粒沉淀方向相反。斜板（管）沉淀池设计要点升流式异向流斜管（板）沉淀池的设计表面水力负荷，一般可按普通沉淀池的设计表面水力负荷的2倍计；但对于二次沉淀池，尚应以固体负荷核算。升流式异向流斜管（板）沉淀池的设计，应符合下列要求：斜管孔径（或斜板净距）宜为80～100mm；斜管（板）斜长宜为1.0～1.2m；斜管（板）水平倾角宜为60°；斜管（板）区上部水深宜为0.7～1.0m；斜管（板）区底部缓冲层高度宜为1.0m。斜管（板）沉淀池应设冲洗设施。

提高沉淀池沉淀效果的有效途径

沉淀池是污水处理工艺中使用最广泛的一种处理构筑物，但实际运行资料表明，无论是平流式、竖流式还是辐流式沉淀池，都存在着去除率不高的问题，通常在1.5～2h的沉淀时间里，悬浮颗粒的去除率一般只有50%～60%，另一方面这些沉淀池的占地面积较大，体积亦比较庞大。

《室外排水规范》GB50014-2006有关斜管沉淀池设计的要求6.5.15升流式异向流斜管（板）沉淀池的设计，应符合下列要求：1斜管孔径（或斜板净距）宜为80～100mm；2斜管（板）斜长宜为1.0～1.2m；3斜管（板）水平倾角宜为60°；4斜管（板）区上部水深宜为0.7～1.0m；5斜管（板）区底部缓冲层高度宜为1.0m。6.5.16斜管（板）沉淀池应设冲洗设施。

提高沉淀池的分离效果和处理能力的方法有：对污水进行曝气搅动以及回流部分活性污泥等。

曝气搅动是利用气泡的搅动促使废水中的悬浮颗粒相互作用，产生自然絮凝。采用这种预曝气方法，可使沉淀效率提高5％～8％，lm3废水的曝气量约0.5m3左右。预曝气方法一般应在专设的构筑物——预曝气池或生物絮凝池内进行。

将剩余活性污泥投加到入流污水中去，利用污泥的活性产生吸附与絮凝作用，这一过程称为生物絮凝。这一方法已在国内外得到广泛应用。采用这种方法，可以使沉淀效率比原来的沉淀池提高10％～15％，BOD的去除率也能增加15%以上，活性污泥的投加量一般在100～400mg/L之间。

在工业污水处理中，由于水质水量的不均匀性，一般均设置污水调节池，在调节中布置一些曝气设备，可以有效地提高污水处理程度，而且还可以免除在调节池中沉积污泥的清理工作。各种沉淀池的特点及适用条件沉淀池排泥方法的比较方法优点缺点适用对象斗式静压排泥单斗时操作方便不易堵塞设施简单造价低增加池深池底构造复杂多斗时操作不方便排泥不彻底中小型、含泥量少的污水厂穿孔排泥管操作简单排泥历时短系统简单造价低孔眼易堵塞，池宽太大时不宜采用泥砂量大时效果差有时需配排泥泵小型、含泥砂量少污水厂续表：方法优点缺点适用对象吸泥机排泥效果好可连续排泥操作简便机械构造复杂安装困难造价高故障不多但维修麻烦大、中型污水厂刮泥机排泥彻底效果好可连续排泥操作简便机械构造较复杂水力部分设备维修量大还需配排泥管或泵大、中型污水厂TheendThankyouTheendThankyou污水生物处理基本方法（一）

——活性污泥法

活性污泥法起源于大自然的启示：如果让污水进入天然水体，可通过水体中微生态系统的自净功能得到处理。

活性污泥法从本质上与污水在自然条件下自净的过程相似，因此，活性污泥法是水体自净过程的人工强化。

在我国，活性污泥法是处理各类有机污水最广泛使用的方法。它能从污水中去除溶解和胶体状的可生物降解有机物以及能被活性污泥吸附的悬浮固体和其他一些物质。磷和氮的化合物）也能部分地被去除。

活性污泥法既适用于大流量的污水处理，也适用于小流量的污水处理。运行方式灵活，有机物去除效率较高，但日常运行费用以及管理要求较高。

基本概念什么是活性污泥？

1912年英国的Clark和Gage发现，对污水长时间曝气会产生一些絮状体，同时水质会得到明显的改善。继而Arden和Lockett对这一现象进行了研究。曝气试验是在瓶中进行的，每天试验结束时把瓶子倒空，第二天重新开始，他们发现由于瓶子清洗不完善，瓶壁附着一些棕褐色的絮状体时，处理效果反而好。因此，他们把它称为活性污泥。

随后，他们在每天结束试验前，把曝气后的污水静止沉淀，只倒去上层净化清水，留下瓶底的污泥，供第二天使用，这样大大缩短了污水处理的时间。这个试验结果的工程化，于1916年建成的第一个活性污泥法污水处理厂。

活性污泥中大量的细菌，还有真菌，原生动物和后生动物组成了一个特有的微生态系统。正是这些微生物（主要是细菌）以污水中的有机物为食料，进行代谢和繁殖，才降低了污水中有机物的含量。

活性污泥如何降解水中的有机物？

活性污泥法的基本流程:

活性污泥法是由曝气池、二次沉淀池、污泥回流设施和剩余污泥排除系统所组成。

活性污泥法的基本流程

污水和回流活性污泥一起进入曝气池形成混合液。曝气池通过曝气设备充氧，使活性污泥混合液产生好氧代谢反应。曝气不仅传递氧气进人混合液，且使混合液得到足够的搅拌而呈悬浮状态。这样，污水中的有机物、氧气同微生物能充分接触和反应。随后混合液流入沉淀池，混合液中的悬浮固体在沉淀池中沉下来和水分离。流出沉淀池的就是净化水。

沉淀池中沉淀下来的污泥大部分回流，称为回流污泥。回流污泥的目的是使曝气池内保持一定的微生物浓度。曝气池中的生化反应引起了微生物的增殖，增殖的微生物通常从沉淀池中排除，以维持活性污泥系统的稳定运行。这部分污泥叫剩余污泥。剩余污泥中含有大量的微生物，排放环境前应进行处理，防止污染环境。

从上述流程可以看出，要使活性污泥法形成一个实用的处理方法，污泥除了有氧化和分解有机物的能力外，还要有良好的凝聚和沉淀性能，以使活性污泥能从混合液中分离出来，得到澄清的出水。

活性污泥中的细菌是一个混合群体，常以菌胶团的形式存在，游离状态的较少。菌胶团是由细菌分泌的多糖类物质将细菌包覆成的粘性团块，使细菌具有抵御外界不利因素的性能。菌胶团是活性污泥絮凝体的主要组成部分。

另一方面，游离状态的细菌不易沉淀，而混合液中的原生动物可以捕食这些游离细菌，这样沉淀池的出水就会更清澈，因而原生动物有利于出水水质的提高。活性污泥及其组成？1．活性污泥的形态1）外观形态：活性污泥（生物絮凝体）为黄褐色絮凝体颗粒：2）特点：

(1)颗粒大小：Φ=0.02～0.2mm(2)表面积：20～100cm2/mL(3)(2000～10000)m2/m3污泥

(4)

（5)比重=1.002～1.006活性污泥形状图2．活性污泥组成活性污泥M=Ma+Me+Mi+Mii1）Ma—具有代谢功能的活性微生物群体细菌（以异养型原核细菌为主）真菌、放线菌、酵母菌原生动物后生动物

2）Me—微生物内源代谢、自身氧化的残留物

3）Mi—活性污泥吸附的污水中不能降解的惰性有机物有机物

4）Mii—活性污泥吸附污水中的无机物挥发性活性污泥Mv+Xv=Ma+Me+Mi3．活性污泥微生物的分类（Ma）

1）细菌：（1）异养型原核细菌（107～108个/mL）动胶杆菌属假单胞菌属（在含糖类、烃类污水中占优势）产碱杆菌属（在含蛋白质多的污水中占优势）黄杆菌属大肠埃希式杆菌（2）特征：世代时间20～30min，结合成菌胶团的絮凝体状团粒

2）真菌：与活性污泥相关的微小的腐生或寄生丝状菌，具有分解碳水化合物、脂肪、蛋白质以及含氮化合物等功能；

3）原生动物：肉足虫、鞭毛虫、纤毛虫等。通过辨认原生物的种类，能够判断处理水质的优劣，它是一种指示性生物。原生物摄食水中的游离细菌，是细菌的捕食者。

4）后生动物：主要是轮虫，它在活性污泥中的不经常出现，轮虫的出现是水性稳定的标志。后生动物是细菌的第二捕食者。评价活性污泥性能的指标1．絮凝体的形成与凝聚沉淀主要取决于NS（BOD—污泥负荷率）2．污泥沉降比SV：又称30min沉降率，指混合液在100ml量筒内静置30min后所形成的沉淀污泥的容积占原混合液容积的百分率。3．衡量活性污泥沉淀性能好坏的指标——SVI（污泥指数）（1）SVI=70～100其活性污泥凝聚沉淀性能很好

SVI值过低，活性污泥颗粒细小，无机物含量高，缺乏活性。

SVI值过高，沉淀性能不好，可能产生污泥膨胀。（2）影响SVI值的主要因素

1）NS的影响：

2）丝状菌的大量繁殖，引起污泥膨胀，SVI值↑影响丝状菌大量繁殖的因素：

•DO不足

•NS大

•PH≤4.5

•

缺乏N、P、Fe活性污泥净化反应过程1．初期吸附去除（物理吸附和生物吸附）●活性污泥巨大的表面积（2000～10000m2/m3活性污泥）其表面为多糖类的粘质层，污水中悬浮和胶体状态的有机物被其凝聚和吸收而得到去除。在30min内能去除70%BOD。●一般处于饥饿状态的内源呼吸期的微生物其活性最强，吸附能力也强●初期吸附去除的过程2．微生物的代谢小分子透膜酶催化作用透过细胞壁进入细胞体内·大分子胞外酶（水解酶）小分子透膜酶催化作用透过细胞壁进入细胞体内小分子透膜酶催化作用透过细胞壁进入细胞体内·大分子胞外酶（水解酶）小分子透膜酶催化作用透过细胞壁进入细胞体内各种内酶进代谢反应1〉氧化分解2〉合成代谢（合成新细胞）3〉内源代谢活性污泥的增殖规律1．适应期（延迟期或调整期）：是微生物的细胞内各种酶系统对环境的适应过程特征：微生物不裂殖、数量不增加。个体增大、酶系统适应新的环境

活性污泥能量水平很高，活性污泥处于松散状态2．对数增殖期（等速增殖期）

3．减速增殖期（减速增长期、稳定期、平衡期）营养物不过剩，它已成为微生物生长的限制因素活性污泥水平的能量低下，污泥絮凝。4．内源呼吸期（衰亡期）

营养物缺乏，为了获得能量维持生命，分解代谢自身的能量物质，开始衰亡。同时内酶分解细胞壁，使污泥量减少。随之有机物几乎被耗尽，能量水平极低，微生物活动能力非常低，絮凝体形成速率增大，处理水显著澄清，水质良好。活性污泥法有那些基本要素？活性污泥法的基本要素：活性污泥；营养物质；供氧；活性污泥与水的充分接触。

上述要素