当代给水与废水处理原理
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【2019年整理】当代给水与废水处理原理
绪论
1. 水源、水处理与用水——三位一体
二、
给 水 与 废 水 处 理
20世纪50年代以前，给水处理与废水处理涵义的 划分是很清楚的。
给水处理：从天然水源取水，为供生活或工业的 使用(特别是生活使用)而进行的处理，称为给水处理。
废水处理：为了排除的目的，对于使用过的水所进 行的处理，称为废水处理。
绪论
（1）悬浮培养体：以活性污泥法为典型代表，它的特 征是起水处理作用的细菌培养体处于悬浮状态的絮体；
（2）生物膜法以滴滤池为典型代表，它的特征是起水 处理作用的细菌培养体呈一层膜固定在填料表面上。
20世纪60年代以后, 为了满足废水再用的水质要求或排放的标 准，出现了对于常规废水处理后的出水进一步处理的过程，称为废 水的高级处理
单元操作往往带有物理变化，但也有不产生物理变化的单元操作， 如：食盐的生产过程。
一、 食盐的生产过程只包括下列几种单元操作：
水
处
理 的
固 体 和
学 送液
科 方
体 的 输
热传
蒸
结
发
晶
干 燥 及 筛 选
法
学
一、
2.水处理中单元操作与单元过程
水
处
理
的 学
合混
沉 淀
浮 升
浓过 缩滤
单 元 操
科
作
方
法
属
于
当代给水与废水处理原理
高良敏 博士、教授 安徽理工大学地球与环境学院
绪论
1.单元操作与单元过程
一、 水 处 理 的 学 科 方 法 学
20世纪50年代起，引用了化学工程中单元操作(unit operation )及单元过程(unit process)的概念，目的是为了 建立各种水处理方法间的理论联系，提高学科的理论水平
当代给水与废水处理
1 x K f e n ★Freundlich公式为： m
• 改性活性炭（表面官能团性质及数量发生变化) 以去除 有机污染物为目的的改性方向应为:减少表面内酯基及羧 基等含氧官能团的含量,增加活性炭表面的疏水性。 • 活性炭工艺与其它手段的结合 活性炭起的是辅助性的作用，主体是生物法、催化剂的应 用等。活性炭与膜联用能解决单独使用膜过滤引起的膜阻 塞和膜污染问题。利用活性炭对进水进行必要的前处理, 以减少水中的有机物、无机物、微生物等在膜表面和膜内 孔积累,极大延长了膜的使用寿命；而膜的存在又可以克 服单独使用活性炭出水中细菌数偏高的问题。
2.混凝现象的四种机理 • 压缩双电层作用 向溶液中投入电解质，离子浓度增高，扩散层的厚度将 减小，ζ 电位降低，胶粒得以迅速凝聚。 • 吸附和电荷中和作用 胶粒表面对带异号电荷有强烈的吸附作用，中和了它的 部分电荷，减少了静电斥力，易与其他颗粒接近而互相 吸附。
•
吸附架桥作用 高分子物质与胶粒相互吸附，而使胶粒凝聚为大的絮凝 体。 • 沉淀物网捕作用 混凝剂金属盐投加量大，迅速形成金属沉淀物，水中的 胶粒可被这些沉淀物网捕。
当代给水与废水处理原理
第三章 活性炭吸附 第四章 传质及曝气
• 气一液传质模型
• 凝聚与絮凝 沉淀试验 • 膜分离
3-1 活性炭的性能 3-3 Langmuir公式的推导 3-5 吸附柱的设计
3-2 吸附等温线 3-4 吸附公式的应用
曝气设备的充氧能力
第五章 常规分离过程与膜分离
浓缩池 滤床过滤
1
活性炭吸附
2
凝聚与絮凝
3
膜分离
一、活性炭吸附
1.活性炭是一种多孔碳，堆积密度低，炭粒中有更细小 的孔——毛细管，比表面积大，能与气体（杂质）充分 接触，具有很强的吸附能力，起净化作用。 2.活性炭的制造 活性炭的制作分碳化及活化两步。 •碳化也称热解，是在隔绝空气的条件下对原材料加热， 一般温度在600℃以下。 •活化是在有氧化剂的作用下，对碳化后的材料加热。
当代给水与废水处理原理高良敏厌氧生物处理法
当代给水与废水处理原理：高良敏厌氧生物处理法引言水是生命的源泉，给水与废水处理是保护水资源、维护生态环境的重要环节。
在当代社会中，给水与废水处理技术得到了广泛的关注和应用。
在给水与废水处理领域，高良敏厌氧生物处理法作为一种高效、经济的处理技术，受到了越来越多的重视。
高良敏厌氧生物处理法概述高良敏厌氧生物处理法是一种利用厌氧微生物对有机物进行降解的处理技术。
该技术通过在无氧条件下引入厌氧微生物，使其降解废水中的有机物，从而达到净化水质的目的。
高良敏厌氧生物处理法的原理高良敏厌氧生物处理法的主要原理可以概括为以下几个方面：1. 厌氧环境的建立在高良敏厌氧生物处理法中，首先需要建立一个无氧环境。
通常使用密闭的反应器来实现无氧条件，可以通过调节反应器内的氧气供应，阻止氧气进入反应器内部。
2. 引入厌氧微生物经过厌氧环境建立后，需要引入适宜的厌氧微生物。
这些微生物具有降解有机物的能力，可以在无氧环境下快速生长和繁殖。
3. 有机物降解过程引入厌氧微生物后，有机物降解过程开始进行。
厌氧微生物通过代谢活动分解有机物，产生二氧化碳、水和甲烷等产物。
这些产物相对无害，并不增加废水的污染负荷。
4. 处理效果与影响因素高良敏厌氧生物处理法的处理效果受多种因素的影响。
例如，水质的初始特性、厌氧微生物的菌群结构、温度等都会对处理效果产生影响。
因此，在实际应用中，需要根据具体情况进行合理调整和控制。
高良敏厌氧生物处理法的优势相比传统的废水处理方法，高良敏厌氧生物处理法具有以下几个优势：1. 处理效率高高良敏厌氧生物处理法能够在无氧环境下有效降解有机物，处理效率高。
在相同处理时间内，相对于传统的氧化法，高良敏厌氧生物处理法能够达到更好的处理效果。
2. 能耗低由于在无氧条件下进行处理，高良敏厌氧生物处理法的能耗低。
相对于需要供氧的氧化法，高良敏厌氧生物处理法可以节约能源。
3. 处理成本较低除了低能耗外，高良敏厌氧生物处理法的处理成本也较低。
当代给水与废水处理原理(第一章)
要使有机物能为细菌氧化，这种有机物必须要能够作为细茵的食料，细 菌由此获得能量及组成细胞的原料。这就是说部分有机物转变成了细胞物质， 细胞物质通过内源呼吸也能放出能量。细菌死亡后，它即成为其它细菌的食料， 进一步转变为CO2和水，并合成细胞物质。活的或死的细菌又可作为较高级微 生物，如原生动物的食料。在每次转化过程中都有进一步的氧化作用，但是最 后还会有一些有机残渣遗留下来。它们对于微生物分解的抗力十分强。这部分 残渣即代表所测定的全部生化需氧量与理论需氧量之间存在差别的一部分有机 物。
9
BOD5的含义：
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须保持一定的温度，同 时也需要规定一定的时间。通常是在20℃温度下培养 5d检查溶解氧的损失，用BOD5表示，单位以O2mg/L计。 测定温度用20℃是因为这个温度比较接近温带地区一般 河水的平均温度。
或：
(1)
15
K1和温度的关系：
K1与温度的关系可根据阿累尼乌斯（Arrhenius)经验公式推导求得：
或：
16
K1和温度的关系式推导：
将阿累尼乌经验式求导并积分运算后可得：
t 实际上并非常数，它是随温
度而稍有变化的。其值可通过 试验，并按下式作图求得；
一般说来，在10-30℃ 时，可
采用 t =1.047。
(1) 积分求解(2)式可得：
(2) K1：碳化耗氧常数 如Yt或BODt取为t时日内所吸收 的氧量或所满足的BOD，则：
12
K1变化对BOD的影响:
多年来当水温为20℃时常采用K1＝0.1d-1。这是英美等国对污染河水实测 而得的平均值。自从BOD测定时采用了所谓标准稀释水和对各种不同废水进 行了试验研究，发现K1随水质的变化是有相当大差异的，一般变化在0.050.3d-1之间，而生物处理出水的K1值则又小于进水的K1，常在0.05-0.1d-1之间。
9
BOD5的含义：
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须保持一定的温度，同 时也需要规定一定的时间。通常是在20℃温度下培养 5d检查溶解氧的损失，用BOD5表示，单位以O2mg/L计。 测定温度用20℃是因为这个温度比较接近温带地区一般 河水的平均温度。
或：
(1)
15
K1和温度的关系：
K1与温度的关系可根据阿累尼乌斯（Arrhenius)经验公式推导求得：
或：
16
K1和温度的关系式推导：
将阿累尼乌经验式求导并积分运算后可得：
t 实际上并非常数，它是随温
度而稍有变化的。其值可通过 试验，并按下式作图求得；
一般说来，在10-30℃ 时，可
采用 t =1.047。
(1) 积分求解(2)式可得：
(2) K1：碳化耗氧常数 如Yt或BODt取为t时日内所吸收 的氧量或所满足的BOD，则：
12
K1变化对BOD的影响:
多年来当水温为20℃时常采用K1＝0.1d-1。这是英美等国对污染河水实测 而得的平均值。自从BOD测定时采用了所谓标准稀释水和对各种不同废水进 行了试验研究，发现K1随水质的变化是有相当大差异的，一般变化在0.050.3d-1之间，而生物处理出水的K1值则又小于进水的K1，常在0.05-0.1d-1之间。
当代给水与废水处理原理(第二版)第9章a
另外，出口平均浓度o与进口浓度i的比值可以表示为、及的函数 F(、、)，F(、、)可以由下列关系得出：
从g(Y、Z、、、0)的表达式可知，计算是很夏杂的，所以利用图9-4 的曲线来求值o/i
悬浮生长与固着生长 悬浮生长(suspended growth) 微生物单独或成团悬浮水中，与基质完全混合 摄取基质与溶氧不受传质 (mass transfer)过程限制
例如：活性污泥法
固着生长(attached growth) 微生物聚集成黏膜与水接触
摄取基质与溶氧受到传质 (mass transfer)过程限制
N z
(2)整个系统为稳定状态
(4)水膜内无纵向的混合
2 (3)水膜内的流速按§4-8的层流流速分布公式（4－85）计算 s 1 2 ，
(5)底物的横向通量按Fick公式计算 N D (6)底物的纵向通量 N z (7)气—水交界面无限制营养物传递； (8)在z=0进口处不存在底物的浓度梯度。
污水蝇
滴滤塔 污水 沉 淀池 污水
滴滤塔
沉淀池
回流水
回流水
回流污泥
HRTF
滴滤塔 污水
废弃物泥
废弃污泥
ABF
滴滤塔 污水
回流水
回流水
沉淀池
沉淀池
回流污泥 废弃污泥
回流污泥 废弃污泥
TF-SC
BF-AS
9—3 Atkinson的滴滤池数学模型
1、基本方程式 滴滤池的模型见图9—3。水膜沿填料表面 的生物膜向下流动。水膜厚δ，高度H。水膜在 z=0处的底物浓度为 i，在流动过程中，向生物 膜传递的底物通量为N，因此，在水膜和生物膜 中都存在底物浓度的梯度，这由底物浓度分布 曲线可以看出。在水膜与生物膜交界处的底物 浓度为*。浓度*在生物膜内传递的数学模型即 采用§ 7—5所建立的模型，因此*即相当于图 7—12及式(7—39)、式(7—40)中的b。底物浓 度是沿高度减少的，出口处(z=H)的底物浓度为 e,交界面的底物浓度*也是沿高度变化的。 这一模型的假定如下： (1)生物膜内的代谢过程服从§ 7—5的模型假定： 微生物集团的成分是稳定的，即不随时间而变 化的； 微生物细胞的功能也是不随时间变化的， 细胞的总性质只是局部环境的函数 在微生物集团整体中，菌龄分布以及其 它微生物的生活特性也是不随时间变化的。
当代给水与废水处理原理(第二版)第6章
功能和组分的差异，主要分三类：
• 原核细胞微生物、真核细胞微生物和病毒（噬菌体）。
• 6—1原核细胞微生物
• 原核细胞微生物的细胞仅有原来的核物 质，无核膜与核仁的分化，也无细胞器等。 它包括细菌、放线菌、蓝细菌等，其细胞结 构如图6—1所示。
• 1．细菌（真细菌）
• 细菌是给水与废水处理中最重要的一类 微生物。它是一种单细胞的类似植物的生物。 根据细菌外型的不同，可分为球菌、杆菌和 螺旋菌。通常球菌直径为0.5~1.0um；杆菌 宽0.5~1.0um，长1.5~1.0um，螺旋菌宽 0.5~5.0um，长6~15um。细菌以单个或群体 存在，通常以二分裂法繁殖，也有些可以进 行有性繁殖。
二氧化碳的水中。能将细胞内吸收的亚铁氧化为
高铁，从而获得能量。
•
贝日阿托氏菌是一种漂浮在池塘或沼泽上的
硫磺细菌。发硫细菌也是不分枝的丝状硫磺细菌。
它们能氧化硫化氢、硫磺和其他硫化物，同时放
出能量。
• ３.放线菌
•
放线菌为具有分枝的丝状菌，介于细菌与真菌
之间，菌丝无隔膜，是单细胞微生物。放线菌的菌丝
分为营养菌丝、气生菌丝和孢子丝。放线菌通过无性
孢子及菌丝片段进行繁殖。放线菌中的诺卡氏菌属有
分解氧化无机氰化物和烃类化合物的能力，在处理含
烃类和无机氰化物的废水中起着重要的作用。
• 4.蓝细菌
•
蓝细菌有时列如藻类，也称为蓝藻。因其细胞
结构为原核，故归入细菌类。简单蓝细菌为球状或杆
状的单细胞生物，与较大的细菌相似。多数蓝细菌是
附着菌胶团，丝状细菌与菌胶团细菌形成互惠关系。但丝状
细菌过度繁殖，特别是游离于菌胶团之外的非结构性丝状细
菌的大量繁殖，会引起废水处理系统的污泥膨胀。
当代给水与废水处理原理
非极性的 链烷化合 物在活性 炭表面的
吸附。
有关极性 分子氨基 酸及蛋白 质的吸附 资料极少
活性炭对于 吸附无机物 也有一定的 潜力
活性炭的吸 附性能是由 于它的表面 基团类型、 比表面积和 孔径的分布 决定的。
第5页，共19页。
第三章 活性炭吸附
§3-2 吸附等温线
吸附 等温 线的 类型
第一种类型的等温线， 没e 有极限值，但 却x 有m 一极限
ka代表单位体积活性炭在单位时间内所吸收的杂质量。
活性炭的容量传质系数可以通过实验得出。 当这个系数已知后，就能够确定吸附柱所需要的活性炭总体积。但这需要知 道吸附柱的吸附容量、吸附柱的吸附过程曲线与容积传质系数三者间的关系。
第15页，共19页。
第三章 活性炭吸附
求活性炭的容量传质系数
活性炭的容量传质系数ka，一般通过用初始有机物浓度ρ1的水样，每 升加活性炭mg做吸附试验，由吸附试验可以得出下列物料衡算关系：
值 ，(这x m种)0类型的吸附试验资料可用Langmuir公式处 理。
第二类型的等温线， 有e 一个极限值 ，称s 为饱和浓
度，但x/m却没有极限值。这种类型的等温线可用 Branauer和Emmett及Teller（简称BET）公式处理。
第三类型的等温线， 和e x都m没有极限值，可用
Freundlich公式处理。
活化的定义
活化是在有氧化剂的作用下，对碳化后的材料加热，以生产活性炭产品。当氧化过程的 温度在800-900℃时，一般用蒸汽或二氧化碳为氧化剂；当氧化温度在600℃以下时，一 般用空气做氧化剂。
第2页，共19页。
第三章 活性炭吸附
碳
①使原材料分解放出水气、一氧化碳、二氧化碳及氢等
当代给水与废水处理原理
十四烷酸(C14)
37
0.11
0.11
0.010 105
乙酸
35 0.34~0.05 0.04~0.05 0.015 165~250
丙酸
35
0.31
0.042
0.010 60
丁酸
35
0.37
0.047
0.027 13
§10-2 厌氧过程动力学
甲烷生成动力学 ：
在厌氧处理中，COD减小的途径主要是生成甲烷和微生物 的细胞，其它途径有生成氢气、通过硫酸盐的还原生成硫化氢气 体等。
k0 6.67 10 0.015(35t)
§10-3 厌氧活性污泥法
传统消化池
Y YC
1 bc
K (1 bc ) YCk0c (1 bc )
X
YC
i 1
bc
Y (i
)
V Qc
Ru
X
Yc
d 0.935 0.3 X 0.298
k0 6.67 10 0.015(35t)
K 2224100.046(35t)
(GO )Tp
GO
T 273
•
1 p
1.28 102
T p
式中，T为厌氧反应器中的热力学温度；P为反应器室内的 气压（单位Pa）。
根据§7-4，每克干细菌完全氧化所需的单体氧为1.41g。利 用一个类似于需氧处理中氧的摄入率计算公式（见式（8-40）） 形式来计算厌氧处理的甲烷生成率：
G
G0
Tp
R 0 1
§10-4 厌氧生物膜法
在无回流的厌氧活性污泥法中，就不得不加大水力停留时间 来获得较长的污泥停留时间；
在有回流的厌氧活性污泥法中，虽然可通过回流来减短水力 停留时间并增大污泥停留时间。
当代给水与废水处理原理第二版
的生长和甲烷的生成等三个方面的关系式。在 厌氧处理过程中，存在着许多串联和平行的生 化反应，因此，准确地从数学上来描述是十分 复杂的。然而，近20年的研究结果表明，在对 设计有意义的范围内，采用Monod议程描述厌氧 过程中底物的降解和微生物的生长，用化学计 量学的方法计算甲烷的生成，可具有足够的准 确性。
（10－1） （10－2）
（10－3）
因为氧化氢形成甲烷的细菌可以从二氧化碳 中获得碳源，所以这些细菌带有自养性，其生长 速率很慢，虽然它们与分解乙酸的细菌在厌氧反 应器中有共生关系，但其数量较少，在厌氧反应 过程中，生成的甲烷大部分来自乙酸的分解。图 10－2所示为Speece1983年发表的厌氧反应过程 中甲烷的主要生成途径及其以COD计所占的百分 数。
上述各种厌氧工艺和厌氧反应器，除传统消化池处 理污泥外，多数都处于试验研究阶段，虽然有些生产性 装置，但也是试验性的。表10－1所示为各类厌氧处理过 程的运行和试验参数。从表中可以看出，负荷都高于需 氧处理法，这是因为厌氧处理不受传氧限制的缘故。
§10－2 厌氧过程动力学 厌氧过程动力学涉及底物的降解、微生物
每克干细菌完全氧化所需的单位氧为1.41g。这 样，便可以利用一个类似于需氧处理中氧的摄入率计 算工式形式来计算厌氧处理的甲烷生成率：
G
G0
Tp
R0 11.41Y
1.28 10 2
TR0 p
(11.41Y )
（10－6）
式中，G为甲烷的产率，单位为L/d;R0为COD的减 少速率，单位为g/d；Y为产率因数，单位为g干细菌
/gCOD。
§10－3 厌氧活性污泥法 厌氧活性污泥法是厌氧微生物在反应器中处于
悬浮生长状态的生物处理方法。因此，厌氧活性污 泥法必须有维持微生物处于悬浮状态的设备或手段， 例如机械搅拌、水力搅拌、向反应器供压缩沼气或 氮气进行搅拌等等。同时，由于微生物处于悬浮状 态易于随出水流出反应器，必须特别注意采取能使 气、液、固三相良好分离的措施。
（10－1） （10－2）
（10－3）
因为氧化氢形成甲烷的细菌可以从二氧化碳 中获得碳源，所以这些细菌带有自养性，其生长 速率很慢，虽然它们与分解乙酸的细菌在厌氧反 应器中有共生关系，但其数量较少，在厌氧反应 过程中，生成的甲烷大部分来自乙酸的分解。图 10－2所示为Speece1983年发表的厌氧反应过程 中甲烷的主要生成途径及其以COD计所占的百分 数。
上述各种厌氧工艺和厌氧反应器，除传统消化池处 理污泥外，多数都处于试验研究阶段，虽然有些生产性 装置，但也是试验性的。表10－1所示为各类厌氧处理过 程的运行和试验参数。从表中可以看出，负荷都高于需 氧处理法，这是因为厌氧处理不受传氧限制的缘故。
§10－2 厌氧过程动力学 厌氧过程动力学涉及底物的降解、微生物
每克干细菌完全氧化所需的单位氧为1.41g。这 样，便可以利用一个类似于需氧处理中氧的摄入率计 算工式形式来计算厌氧处理的甲烷生成率：
G
G0
Tp
R0 11.41Y
1.28 10 2
TR0 p
(11.41Y )
（10－6）
式中，G为甲烷的产率，单位为L/d;R0为COD的减 少速率，单位为g/d；Y为产率因数，单位为g干细菌
/gCOD。
§10－3 厌氧活性污泥法 厌氧活性污泥法是厌氧微生物在反应器中处于
悬浮生长状态的生物处理方法。因此，厌氧活性污 泥法必须有维持微生物处于悬浮状态的设备或手段， 例如机械搅拌、水力搅拌、向反应器供压缩沼气或 氮气进行搅拌等等。同时，由于微生物处于悬浮状 态易于随出水流出反应器，必须特别注意采取能使 气、液、固三相良好分离的措施。
当代给水与废水处理原理第章(1)
当代给水与废水处理原理第章(1)
当代给水与废水处理原理第章是水处理行业的重要指南，它旨在为读
者介绍当今最先进的水处理方法以及相应的原理和技术。
本章将涵盖
以下几个方面的内容：
一、给水处理原理
在当代的给水处理中，根据水质和目的，通常需要进行多种预处理，如：深孔氧化、氧化过滤和反渗透等。
其中深孔氧化可有效去除大部
分物质，而反渗透则可减少含盐水的含盐度，进而达到纯净水的目的。
二、废水处理原理
非常重要的是，在当代废水处理中，除了传统的化学处理，通过生物
处理也可达到降解废水和提高处理效率的目的。
在生物处理中，废水
可以被氧化成更容易破坏的源和非源化合物，最终达到减少污染的目的。
三、膜分离处理技术
膜技术是最被广泛应用于当代水处理的一种技术。
它包括纳滤、超滤、微滤和反渗透等几种技术，在不同的水处理阶段中均能发挥重要作用。
同时，膜过滤可以过滤出大量的细菌和病毒，减少水源的污染。
四、水质测试与监测
在现代水处理过程中，水质测试和监测尤为重要，可以监测处理前后
水源的污染情况，调整处理工艺，保证处理效果以及水源使用的安全
性和可靠性。
总的来说，当代给水与废水处理原理第章是一个非常有价值的指南，
涵盖了现代水处理中各种关键的技术和方法。
通过学习这些原理，水
处理工业可以更好的应对不断变化的环境和应用需求，进而保护水源的安全和可靠性。
当代给水与废水处理原理第二版第5章
? ?? m dp ? ?
? ?0
? m ? d?
0
(5-26)
仅一种Z-Z电解质时(如NaNO3)，(5-26)积分得：
FDL
?
2n0
kT
? ??cosh
? ??
ze? m kT
? ??
?
? 1??
电解质 NaNO 3的数量
(5-27)
13
4. 憎水胶体的稳定与脱稳（续2）
两平板间静电双电层作用势能(VDL):
粒粒径的平方成正比。大絮粒的沉速足以使它们在沉淀设备中 被去除，但经过混凝过程的微粒不一定都能形成大粒径的絮体 ，细微絮体颗粒由于含水量大(相对密度小)以及粒径小则沉速 太小的原因，仍然会随着原水通过沉淀设备流出来，需经进一 步的过滤处理才能使出水浊度达标。
2
§5-2 胶体颗粒的基本性质
胶体颗粒：指粒度在1nm～1μm间的颗粒。 线性分子只要含有103～109个原子，不论绝对尺寸，都属 于胶体颗粒。如高分子助凝剂聚丙烯酰胺，相对分子量500万 时，展开长度达到20μm，但由于相当7×105个原子的线性分子 ，也划为胶体颗粒。 无机混凝剂形成的氢氧化物沉淀也呈胶体状态——无定形 微晶体。
斥能峰：
Vm
?
64n0kT
? e2
?
A? 2 48?
(5-31)
极值点 dm=κ-1(κ-1代表扩散双电层厚度，
表征两双电层叠加斥能峰产生大致位置 )。压
缩双电层可降低斥能峰达到颗粒凝聚，可通
过增加溶液离子数量浓度 noi和价数 zi来降低 κ1。
使斥能峰为 0的电解质浓度称为 混凝的临
界电解质浓度 cs。
?
0
??
i
当代给水与废水处理原理(第二版)第3章
3. 活性炭性能及影响因素及吸附作用 （1）表面的氧化物复体（complex）的性能。一般把活性炭的 表面氧化物分成酸性的和碱性的两大类。酸性官能团有：羧基，酚 羟基，醌型羰基，正内酯基，荧光型内酯基，羧酸酐基及环式过氧 基等， 其中羧酸基，内酯基及酚羧基被多次报导为主要酸性氧化物， 对于碱性氧化物的说法有分歧。有的认为是如氧萘的结构，为苯并 恶英的衍生物，另一种说法认为碱性氧化物最好用类似吡喃酮的结 构来代表。 （2）酸性氧化物使活性炭具有极性的性质，因之倾向于吸附极 性较强的化合物。这些带极性的基团易于吸附带极性的水，因而阻 碍了在水浴液中吸附非极性物质的过程。为了避免形成更多的类似 羧基的基团，妨碍吸附非极性物质的过程，活化的温度必须在900OC 附近，再生的温度也同样注意。 （3）活性炭表面的金属离子部位带有正电荷，对那些有过剩电 子的部位的分子有吸引力，可以增加活性炭吸附的速率。活性炭表 面带有金属的是有利的。
第三章 活性炭吸附
第三章
活性炭吸附
第一节 活性炭的性能 1. 活性炭的制造——分为炭化及活化两步。炭化也称热解，是在隔 热空气的条件下对原材料加热，一般温度在600 OC以下。炭化有多 种作用： 一是使原材料分解放出H2O, CO, CO2 及H2等气体。第二个作用 是易使原材料分解成碎片，并重新集合成稳定的结构。活化是在有 氧化剂的作用下，对炭化后的材料加热。当氧化过程的温度在800— 900OC时，一般用蒸汽或CO2为氧化剂；当氧化过程的温度在600OC 以下时，一般用空气做氧化剂。在活化的过程中，烧掉了炭化时吸 附的碳氢化合物，起了扩大孔隙的作用，并把孔隙与孔隙之间烧穿， 活化使活性炭变成一种良好的多孔结构。 2.活性炭的吸附性能 活性炭分成粉末状和粒状两种类型。每克活性炭的表面积可高达 1000 m2 。 但99.9%以上的面积都在多孔结构颗粒的内部。活性炭的 极大地吸附能力即在于此。粒状以吸附柱的形式来应用，当吸附能 力饱和后，通过再生以恢复其吸附能力。粉末活性炭系直接投加于 水中，经混合吸附后分离出来，由于再生技术尚未完善的关系，过 去往往作为废物排掉。
当代给水和废水处理原理
2. 丝状菌 • 丝状茵在废水处理中的作用重要而独特。废水处理中常见的丝状
细菌主要有球衣菌属、铁细菌属、贝日阿托氏菌属和发硫菌属。 • 但丝状细菌过度繁殖，特别是游离于菌胶团之外的非结构性丝状
细菌的大量繁殖．会引起废水处理系统的污泥膨胀。
§6-1 原核细胞微生物
3. 放线菌 • 放线菌为具有分枝的丝状菌，介于细菌与真菌之间，是单细胞微
当代给水和废水处理原理
§6-1 原核细胞微生物
• 细菌细胞的最外层为细胞壁，起固定细菌形态和保护细胞的作用。 细胞壁由脂类、蛋白质和多糖的聚合物组成。
• 细胞膜化学组成主要是脂类和蛋白质，具有选择性吸收的半渗透 性，膜上具有与物质渗透有关的酶类，在吸收营养物质和排除废 物方面起着重要作用。
生物。放线菌中的诺卡氏菌属有分解氧化无机氰化物和烃类化合 物的能力，在处理含烃类和无机氰化物的废水中起着重要作用。 4. 蓝细菌 • 蓝细菌有时列入藻类，也称蓝藻。因其细胞结构为原核，故归入 细菌类。蓝细菌是光合型微生物。多数蓝细菌生存于淡水中，是 水生系统食物链中的重要一环。当恶性增殖时，可形成“水华”， 造成水质恶化。海洋中的“赤潮”有时也系蓝细菌大量繁殖所致。
§6-4 细菌的成分
§6-4 细菌的成分
§6-4 细菌的成分
2. 细菌的大分子组成 • 细菌或其它的微生物细胞物质主要是由一些大分子组成的，如表
6）蛋白质的组成 微生物细胞的蛋白质分为两种，一种为结合蛋 白质，如糖蛋白等，是构成细胞组织的一部分；另一种为溶解性 的单纯蛋白质，主要在细胞质中。
一种类型的核酸。噬茵体大多数只含有DNA，只有少数含RNA。 • 蛋白质是病毒的主要组成，主要作用是构成病毒粒子的衣壳，保
护病毒核酸，决定病毒感染的特异性．并具有抗原性。 3. 病毒的感染与繁殖 • 病毒是以复制方式繁殖。繁殖过程可分为吸附、侵入与脱壳、复
细菌主要有球衣菌属、铁细菌属、贝日阿托氏菌属和发硫菌属。 • 但丝状细菌过度繁殖，特别是游离于菌胶团之外的非结构性丝状
细菌的大量繁殖．会引起废水处理系统的污泥膨胀。
§6-1 原核细胞微生物
3. 放线菌 • 放线菌为具有分枝的丝状菌，介于细菌与真菌之间，是单细胞微
当代给水和废水处理原理
§6-1 原核细胞微生物
• 细菌细胞的最外层为细胞壁，起固定细菌形态和保护细胞的作用。 细胞壁由脂类、蛋白质和多糖的聚合物组成。
• 细胞膜化学组成主要是脂类和蛋白质，具有选择性吸收的半渗透 性，膜上具有与物质渗透有关的酶类，在吸收营养物质和排除废 物方面起着重要作用。
生物。放线菌中的诺卡氏菌属有分解氧化无机氰化物和烃类化合 物的能力，在处理含烃类和无机氰化物的废水中起着重要作用。 4. 蓝细菌 • 蓝细菌有时列入藻类，也称蓝藻。因其细胞结构为原核，故归入 细菌类。蓝细菌是光合型微生物。多数蓝细菌生存于淡水中，是 水生系统食物链中的重要一环。当恶性增殖时，可形成“水华”， 造成水质恶化。海洋中的“赤潮”有时也系蓝细菌大量繁殖所致。
§6-4 细菌的成分
§6-4 细菌的成分
§6-4 细菌的成分
2. 细菌的大分子组成 • 细菌或其它的微生物细胞物质主要是由一些大分子组成的，如表
6）蛋白质的组成 微生物细胞的蛋白质分为两种，一种为结合蛋 白质，如糖蛋白等，是构成细胞组织的一部分；另一种为溶解性 的单纯蛋白质，主要在细胞质中。
一种类型的核酸。噬茵体大多数只含有DNA，只有少数含RNA。 • 蛋白质是病毒的主要组成，主要作用是构成病毒粒子的衣壳，保
护病毒核酸，决定病毒感染的特异性．并具有抗原性。 3. 病毒的感染与繁殖 • 病毒是以复制方式繁殖。繁殖过程可分为吸附、侵入与脱壳、复