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第1章 绪论 1

1.1 氮磷去除与水质目标 1

1.1.1 水质目标与污水处理程度 1

1.1.2 氮磷污染与水质富营养化 4

1.1.3 氮对水环境质量的其它危害 9

1.1.4 氮磷去除与污水的再生利用 10

1.2 活性污泥系统的构成与术语含义 11

1.2.1 污水处理厂的工艺组成与处理等级 11

1.2.2 活性污泥法污水处理工艺的组成 13

1.2.3 厌氧、缺氧、好氧概念的含义辨析 13

1.2.4 微环境概念及其意义 14

1.2.5 污水的可生物处理性 15

1.2.6 微生物生长与衰减的概念 17

1.2.7 微生物生长产率 19

1.3 IAWQ活性污泥数学模型简介 22

1.3.1 模型的意义 22

1.3.2 模型的表述形式 22

1.3.3 污水水质特性及其组分划分 23

1.3.4 活性污泥中的有机固体 26

1.3.5 化学计量学与动力学参数的确定 27

1.4 活性污泥法工艺计算方法的简要说明 29

1.4.1 污泥量的计算 29

1.4.2 需氧量的计算 31

1.4.3 反应池池容计算 32

1.4.4 剩余活性污泥量的计算 32

1.4.5 出水BOD5和COD的估算 32

1.4.6 主要工艺参数选择与计算示例1 32

1.4.7 主要工艺参数选择与计算示例2 33

1.5 污水除磷脱氮技术发展简史 34

第2章 污水生物脱氮原理与工艺 36

2.1 水环境与污水中氮来源和循环 36

2.2 污水生物处理过程氮的转化和去除 37

2.2.1 城市污水氮的来源和组成 37

2.2.2 污水生物处理过程氮的转化 38

2.2.3 生物合成和污泥排除对氮的去除 38

2.3 生物硝化过程与动力学 39

2.3.1 生物硝化过程 39

2.3.2 生物硝化动力学 41

2.3.3 生物硝化过程环境影响因素 43

2.3.4 附着生长硝化动力学特点 48

2.4 生物反硝化过程与动力学 49

2.4.1 生物反硝化过程 49

2.4.2 生物反硝化动力学 52

2.4.3 生物反硝化过程环境影响因素 55

2.4.4 生物硝化和生物反硝化系统的数学模型 57

2.5 城市污水脱氮技术概述 58

2.5.1 污水生物脱氮 58

2.5.2 污水物理化学方法脱氮 62

第3章 污水生物硝化工艺 63

3.1 生物硝化工艺的分类 63

3.2 生物硝化的前处理 64

3.3 微生物悬浮生长型硝化 65

3.3.1 设计理论及方法 65

3.3.2 完全混合活性污泥法 69

3.3.3 普通推流式活性污泥法 72

3.3.4 延时曝气活性污泥法与氧化沟工艺 73

3.3.5 吸附再生活性污泥法 74

3.3.6 阶段曝气、渐减曝气和污泥再曝气系统 77

3.3.7 高纯氧活性污泥法 77

3.3.8 粉状活性炭活性污泥法 78

3.3.9 序批式括性污泥法 79

3.3.10 其它设计考虑要点 83

3.4 微生物附着生长型硝化 86

3.4.1 生物膜降解有机物数学模型与设计 86

3.4.2 生物滤池和塔式生物滤池 88

3.4.3 生物转盘 96

3.4.4 淹没式生物滤池 101

3.4.5 生物流化床 103

3.4.6 生物曝气滤池 105

3.5 微生物悬浮生长和附着生长合并和组合工艺 107

第4章 污水生物反硝化及生物脱氮工艺 109

4.1 引言 109

4.2 甲醇为碳源微生物悬浮生长型反应器反硝化 109

4.2.1 概述 109

4.2.2 反硝化速率 110

4.2.3 完全混合悬浮生长反硝化 110

4.2.4 推流式悬浮生长反硝化反应器动力学设计方法 115

4.3 以甲醇为碳源微生物附着生长型反应器反硝化 116

4.3.1 动力学特点及一般设计准则 116

4.3.2 附着生长反硝化构筑物 118

4.4 单一缺氧池活性污泥脱氮系统 124

4.4.1 历史沿革与工艺概述 124

4.4.2 工艺与设备各设计通则 126

4.4.3 运行控制 129

4.5 双缺氧池和三缺氧池活性污泥脱氮系统 129

4.5.1 工艺概述 129

4.5.2 工艺与设备设计通则 131

4.5.3 脱氮效率分析 132

4.6 多缺氧池活性污泥脱氮系统 135

4.7 氧化沟生物脱氮工艺 136

4.7.1 工艺概述 136

4.7.2 常用的几种商业性氧化沟系统及生物脱氮工艺特点 137

4.7.3 工艺设计 142

4.8 SBR脱氮工艺 146

4.8.1 工艺概述 146

4.8.2 设计与运行控制 148

4.9 生物脱氮工艺选择 149

4.9.1 单级活性污泥脱氮工艺与分级生物脱氮工艺比较 149

4.9.2 单级活性污泥脱氮工艺选择 151

4.10 生物脱氮工艺配套设施设计要点 154

4.10.1 初沉池 154

4.10.2 二沉池 154

4.10.3 生物选择器 156

4.11 活性污泥系统脱氮工艺设计计算示例 158

4.11.1 工艺设计计算一般原则及程序 158

4.11.2 工艺设计计算示例 159

第5章 物理化学法脱氮 165

5.1 折点氯化法去除氨氮 165

5.1.1 基本原理 165

5.1.2 工程考虑与运行控制 166

5.1.3 余氯脱除 169

5.1.4 工程实例 169

5.2 选择性离子交换法去除氨氮 171

5.2.1 基本原理 171

5.2.2 设计要点与工程实例 181

5.3 空气吹脱法去除氨氮 186

5.3.1 基本原理 186

5.3.2 工艺设计及操作因素 188

5.3.3 生产试验实例 190

第6章 污水生物除磷原理与工艺 192

6.1 污水生物除磷技术的发展背景 192

6.1.1 概述 192

6.1.2 污水处理厂除磷现象的发现 193

6.1.3 生物除磷作用的证实 194

6.1.4 生物除磷现象的早期研究和应用 196

6.5 生物除磷的快速生物降解基质假说 199

6.1.6 生物诱导化学沉淀的除磷理论 201

6.2 污水生物除磷工艺及性能 202

6.2.1 生物除磷工艺概述 202

6.2.2 活性污泥系统的运行改进 203

6.2.3 A/O工艺系列 204

6.2.4 Phoredox（Bardenpho）工艺系列 209

6.2.5 氧化沟工艺系列 215

6.2.6 序批式反应器（SBR）工艺系列 215

6.2.7 侧流除磷（Phostrip）工艺 220

6.3 污水生物除磷的机理和动力学 223

6.3.1 生物除磷机理概述 223

6.3.2 贮磷微生物 224

6.3.3 磷的厌氧释放 227

6.3.4 磷的好氧（缺氧）吸收 232

6.3.5 磷的有效释放和无效释放及其对好氧吸收的影响 232

6.3.6 磷的厌氧释放和好氧吸收的生化机理 234

6.3.7 挥发性脂肪酸的外部产生 237

6.4 污水生物除磷系统的污水和污泥特性分析 237

6.4.1 引言 237

6.4.2 污水的典型组成成分 238

6.4.3 城市污水有机物组分的划分 238

6.4.4 城市污水的含氮组分 240

6.4.5 城市污水的含磷组分 240

6.4.6 目前没有标准分析方法的模型组分 241

6.5 影响生物除磷工艺性能的主要因素 243

6.5.1 出水SS 243

6.5.2 用于除磷的有效有机物 243

6.5.3 泥龄（固体停留时间）的影响 244

6.5.4 厌氧区的硝态氮 244

6.5.5 污水温度 245

6.5.6 pH 246

6.5.7 磷吸收区的DO浓度 246

6.5.8 厌氧发酵区 246

6.5.9 设计参数 247

6.5.10 基质的可获得性 248

6.5.11 VFA产生量与除磷量的关系 248

6.5.12 提高生物除磷能力的途径和措施 249

第7章 污水生物除磷设施的设计和运行 251

7.1 污水除磷工艺方案的选择 251

7.1.1 工艺方案选择所需的基础资料和数据 251

7.1.2 可供选择的除磷工艺方案 253

7.1.3 工艺方案选择的两个要点 255

7.1.4 除磷方案的选择和确定方法 256

7.2 影响生物除磷工艺选择的几个因素 256

7.2.1 污水处理的功能要求 256

7.2.2 污水水质特性 258

7.3 污水除磷工艺设计的总体考虑 259

7.3.1 工艺流程的组成和单元设施选择 259

7.3.2 系统设计需要考虑的通用参数 259

7.4 侧流除磷工艺（Phostrip）设计要点 260

7.4.1 总体考虑 260

7.4.2 Phostrip工艺设计方法 261

7.4.3 Phostrip工艺的专用设备 263

7.4.4 Phostrip构筑物 264

7.5 主流除磷工艺设计 265

7.5.1 一般考虑 265

7.5.2 主流生物除磷工艺设计方法 266

7.5.3 所需要的专用设备 270

7.5.4 构筑物设计 270

7.5.5 改进工艺以提高性能 271

7.5.6 已有处理厂的更新改造 271

7.6 生物除磷系统的运行 273

7.6.1 工艺参数的监测 273

7.6.2 Phostrip工艺 273

7.6.3 BOD5/TP比值问题 274

7.6.4 活性污泥系统的泥龄 274

7.6.5 氮与回流的控制 275

7.6.6 厌氧区水力停留时间 275

7.6.7 溶解氧（DO）控制 275

7.6.8 污泥处理 276

7.6.9 浮渣控制 276

7.6.10 运行操作人员的技术水平 276

7.6.11 曝气池氧化还原电位的控制 276

7.6.12 有机酸发生器的监测和控制 276

7.6.13 化学药剂备用需求 277

7.6.14 高水平除磷 277

7.7 设计运行经验和实例研究 277

7.7.1 概述 277

7.7.2 设计运行实例 278

第8章 污水化学除磷的原理、设计和运行 284

8.1 污水化学除磷原理 284

8.1.1 化学除磷方法概述 284

8.1.2 添加石灰法 285

8.1.3 添加铁盐和铝盐 286

8.1.4 污泥产生量 291

8.2 污水化学除磷工艺及选择 291

8.2.1 化学药剂的选择范围 291

8.2.2 化学药剂的投加点 292

8.2.3 化学除磷工艺的运行性能 293

8.2.4 化学除磷工艺的选择要素 293

8.3 污水化学除磷工艺设备 297

8.3.1 药剂的管理与贮存 297

8.3.2 干式药剂的进料和溶解 299

8.3.3 液态药剂与药液的投加 300

8.3.4 加药剂量的控制 301

8.3.5 药剂混合和絮凝 302

8.3.6 澄清 303

8.4 工艺设计方法 304

8.4.1 基本设计步骤 304

8.4.2 污水特性 304

8.4.3 化学药剂的选择 304

8.4.4 药剂投加量的确定 305

8.4.5 原有工艺单元的性能评估 306

8.4.6 生产性试验 306

8.4.7 药剂准备和管理设备 307

8.4.8 水处理工艺设计 308

8.4.9 构筑物 310

8.4.10 污泥处理系统 311

8.4.11 污水处理厂更新改造 311

8.4.12 设计示例 312

8.5 污泥处理处置 315

8.5.1 概述 315

8.5.2 化学污泥处理的生产性实践 316

8.5.3 铝盐产生的污泥 319

8.5.4 铁盐产生的污泥 326

8.5.5 污泥的最终处置 328

8.6 生产性运行实例 329

8.6.1 概述 329

8.6.2 实例研究 329

参考文献 330

索引 335