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1、,2018年10月7日5时23分,主讲：胡田田,电 话：15332371186,E-mail: ,水处理工程,一、为什么要学习水处理工程？,1.生态环境保护的需要,水资源的日益减少和水污染的加剧使得水危机越来越严重社会经济的迅速发展，加速了对水资源的消耗，同时也使水环境普遍遭到破坏。工业污水、面源污染和生活污水构成了对生态系统的严重威胁，使地表水急剧恶化，地下水也受到影响，从而威胁着动植物的生命和人类的安全。,水是一种普遍存在但又极为宝贵的自然资源，是人类和一切生物赖以生存的物质基础。“水是生命之源、生产之要、生态之基。”,我国每年的工业污水和城市污水合计排放量达400亿m3以上，即每天要排放
2、1亿m3以上。大量的污水排放到长江、黄河、辽河、淮河、珠江、海河、松花江等七大水系，使我国80%以上的河流、湖泊受到不同程度的污染，水体污染已成为我国面临的严重问题之一，对水污染的控制已成为摆在我国政府和人民面前的重大课题之一。,水资源的日益减少和水污染的加剧使得水危机越来越严重,水危机的特殊性,到目前为止，人们还没有找到适当的替代品。未来“水产业”的开发和利用，不同于能源方面以找寻地下新的资源为主，而重在基础设施的建设。从取水、净化、送水到用水，其中心都是围绕节水及污水排放进行的。,2.社会用水对水质的需求,一方面，随着社会的发展，人类饮用水的水质要求在不断提高。,饮用水净化技术的三个发展阶
3、段：第一阶段是从19世纪初到20世纪60年代，主要是采用以混凝沉淀一砂滤一投氯消毒为代表性工艺流程的普通净水技术，去除浊度和杀灭水传染病菌，如霍乱、痢疾、伤寒等。第二阶段是从20世纪60年代开始，采用以臭氧氧化和生物活性炭为代表的深度净化工艺，从饮用水中去除多种微量污染物(尤其是致癌、致畸、致突变污染物)，如有机氯化物三氯甲烷等，无机重金属等。第三阶段是进入20世纪90年代后，饮用水中不断出现新的病原微生物因子如抗氯型病原微生物，且饮用水中化学成分的数量急剧增加，开始出现了深度氧化技术和膜技术。,自1996年以来，国家对水污染控制的投入增多、力度加大。各地对水污染控制专门人才的需求也更显迫切。
4、,3.个人就业的需要,另一方面，随着社会的发展，新兴工业等行业对用水水质的要求不断提高，例如半导体器件的洗涤要用高纯水。,二、水处理及其发展,水处理包括给水处理和废水处理。 早期的给水处理与废水处理分别是给水工程与废水工程中的一个重要组成部分，是为城市的建设而发展起来的学科。给水处理原主要是对天然水加工，以满足城市居民生活的需要，而废水处理则主要是对居民生活所产生的废水进行加工，以便排入水体。两者的界限极为明确。,随着社会的发展，过去在给水处理与废水处理间所存在的明确界限已经消失了。一方面，由于现代工业的发展所引起的各种用水水质要求，使给水处理中新添了份量极大的废水处理的内容。,水在生活与工业
5、生产过程中的用途大致可以分成下列七个类型：(1)饮用水，(2)食品、饮料及其它工业产品的原料；(3)洗涤用水；(4)生产蒸汽；(5)传热介质；(6)消防；(7)原料或废物的输送介质。饮用水以外的各类用水中，不止是每类间用水水质要求不同，每类中随着用水对象不同，对水质要求往往截然不同。,另一方面，由于多种的工业用水产生了多种的工业废水，水处理的内容也随着改变了。按现代的概念，废水处理的任务是对用过的水进行加工，使之符合排入水体或其它处置方法、以及再用的水质要求。,(1)为了节水，工业的用水从直流系统改为循环用水系统，使生产中用过的水经过处理后循环使用。最常见的是循环冷却水系统。这样对“用过的水”
6、的处理(即废水处理)也就变成对“用水”的处理(即给水处理)了。,(2)用经处理过的生活废水作为工业用水的原水。,(3)由于水源污染严重，在饮用水的处理中也逐渐采用了某些过去认为是专属废水处理的方法、工艺或原理。,采用水处理这一综合性术语和概念来包括给水处理和废水处理的内容。,具体体现在下列情况中：,(4)世界范围内的缺水地区，已经在积极研究将经处理后的生活废水，进一步处理后作为饮用水以外的用水，甚至饮用水的方案。,水处理是将水质不合格的原料水加工成符合需要的水质标准的产品水的过程。因此，当产品水是用于饮用或工业的生产过程时，这样的水处理过程就属于给水处理；当产品水只是为了符合排入水体或其它处置
7、方法的水质要求时，这样的水处理则属于废水处理。按这样的概念，原料水既包括了天然水源中的水，也包括了用过的水(废水)，更能反映现代水处理的发展特点。,1999年在中国香港召开的关于“21世纪革新的水与废水处理技术的进展”国际会议中，丹麦的哈尔莫斯教授提出了“水的处理可以解释为从任何污染程度净化到满足需求的任何净化程度的净化方法”，“用于供水的处理工艺与用于废水的处理工艺的差别将消失”。,三、水处理工程的内容与任务,水处理工程学主要研究水质净化和水污染控制的各种物理化学方法，生物化学方法，废水的合理排放及水处理工程系统的设计基础等水处理原理、方法和技术。,第3章 水处理的生物化学方法,第1章 总论
8、,第2章 水处理的物理化学方法,第4章 废水回用及废水的最终处置,第5章 水处理工程系统设计基础,2018年10月7日5时23分,10,水处理工程的基本内容,通过本课程的学习，力争达到以下要求： (1)了解水处理的基本原则与方法，掌握水处理的物理化学方法、生物化学方法和水处理工艺流程的设计方法； (2)正确理解和运用常规水处理方法的原理和技术规程； (3)了解水处理工程系统设计基本原理和方法，初步掌握废水资源化的基本途径和废水的土地处理系统与废水的最终处置方式。,12,2018年10月7日5时23分,新兴综合性学科，已有许多成熟的理论，并在实践中得到成功应用，但仍有许多正处在试验研究阶段。因此
9、要求大家一方面学习掌握现有的理论、方法和技术，同时也要积极地查阅文献资料，了解新的研究动向。培养自己创新的能力。,期末考试占70%，平时30%(包括实验60%、作业30%、考勤10%)。,四、水处理工程特点及学习方法,五、要求及考核方式, 高湘主编.给水工程技术及工程实例.化学工业出版社.2002., 唐受印 戴友芝 汪大翚等编.废水处理工程（第二版）化学工业出版社.2004.4, 杨岳平 徐新华 刘传富 编.废水处理工程及实例分析 化学工业出版社.2003.1, 缪应祺主编.水污染控制工程.东南大学出版社. 2002.12,2018年10月7日5时23分,13,1.1水体污染,1.3水体的自
10、净作用,1.2水体污染物,1.4水质标准,2018年10月7日5时23分,14,返回,1.5水处理的基本途径与方法,2018年10月7日5时23分,15,一. 天然水质背景值,返回,天然水从本质上看，应属于未受人类排污影响的各种天然水体中的水。,在任何天然水中，都含有各类溶解物和悬浮物，并且随着地域的不同，各种水体中天然水含有的物质种类不同，浓度各异，但却代表着天然水的水质状况，故称其为天然水质背景值，或水环境背景值。,下面列出了天然水中所含有的各种物质：,二.水体污染的概念,水体是一个完整的生态系统，其中包括水、水中悬浮物、溶解物、底质和水生生物等。水体污染是指污染物进入河流、海洋、湖泊或地
11、下水等水体后，使水体的水质和水体沉积物的物理、化学性质或生物群落组成发生变化，从而降低了水体的使用价值和使用功能的现象。这个概念将水污染的定义同研究水污染的目的保护水资源以便更好地利用，结合起来了。,三.水体污染源,1.概念 水体污染源是指造成水体污染的污染物的发生源。通常是指向水体排入污染物或对水体产生有害影响的场所、设备和装置。,2.水体污染源的分类 根据是否因为人类的参与而产生，可分为天然污染源和人为污染源。,天然源是指自然界自行向水体释放有害物质或造成有害影响的场所。诸如大气沉降物、火山喷发、水流冲蚀地表、岩石风化、有机物自然降解以及水体由于自然灾害等原因产生的放射性物质和硫化物、氟化
12、物等。例如在含有萤石(CaF2) 、氟磷灰石Ca5(PO4)3F等的矿区，地下水或地表水中的氟含量可能增高，造成水体的氟污染。,人为源是指由于人类活动形成的污染源，是环境保护研究和水污染防治的主要对象。人为源体系很复杂，按人类活动方式可分为工业、农业、生活、交通等污染源；按排放的污染物种类可分为有机、无机、放射性、病原体等污染源，以及同时排放多种污染物的混合污染源；按污染物排放的空间分布方式可分为点源和非点源。,点源是指以点状形式排放而使水体造成污染的发生源。一般工业污染源和生活污染源产生的工业废水和生活污水是重要的污染点源。这种点源含污染物多，成分复杂，其变化规律依据工业废水和生活污水的排放
13、规律而有明显的季节性和随机性。,非点源在我国多称为面源，是以面积形式分布和排放污染物而造成水体污染的发生源。坡面径流、农田灌溉水、含有从大气冲刷下来的污染物的大气降水过程都是面源污染。面源污染会导致河流、水库、湖泊等水体污染甚至富营养化。面源污染的特点是：面广、分散、难于治理。,随着农药与化肥的大量使用，农业生产已成为水体的主要污染源之一。施用于农田的农药和化肥，仅有一小部分被植物吸收，大部分残留在土壤或漂浮于大气中。这部分残留的农药、化肥最终会随降水的淋洗与冲刷，以及灌溉排水径流带入地面水体或渗入地下水中。此外，农业废弃物（包括农作物秸秆残留、牲畜粪便等）、牧场及养殖场的有机废物等也会随各种
14、途经带入水体中，造成水体污染。,农业污染源,一.废水的水质特征,1.生活污水的水质特征,生活污水是指居民在日常生活中所产生的废水，主要包括生活废料和人的排泄物，包括厨房洗涤、沐浴、洗衣等废水以及冲洗厕所等污水。,有以下几个特征： (1)水质较稳定，但浑浊、色深且具有恶臭，呈微碱性，一般不含有毒物质； (2)含有大量的细菌、病毒和寄生虫卵，容易传播疾病； (3)含有氮、磷、硫等营养物质，易引起水体富营养化； (4)含有各种洗涤剂。,从污染物的形态组成来看，固体物质约占总质量的0.1%0.2%，其中溶解性固体约占固体总量的3/52/3，主要是各种无机盐和可溶性的有机物质；悬浮固体占1/32/5，其
15、中的有机成分几乎占3/4以上。,2.工业废水的水质特征,工业废水是在工业生产过程中所排出的废水。可分为生产废水和生产污水，生产废水是指较清洁的、不经处理即可排放和回用的工业废水（如工业用冷却水）；生产污水是与产品直接接触、受污染严重的排水。,由于工业类型、生产工艺及用水水质、管理水平等的不同，各类工业废水的成分与性质千差万别。概况起来其特征是：成分复杂；有危害性；水质、水量变化大。,工业废水中除冷却水等较清洁的生产废水外，都含有各种各样的污染物：有大量的有机污染物质，放射性污染物，有毒有害物质如重金属、酚类、氰化物等。其中，以重金属和难降解有机物对环境的污染最为危险。而重金属中，汞的毒性最大，
16、镉次之，铅、铬等也有剧毒。,二.污染物种类及水质指标,1.水质指标,水质指标是指水和其中所含杂质所共同表现出来的物理、化学和生物学的综合特性。水质指标可表示水中杂质的种类、成分和数量，是判断水质的具体衡量指标。水质指标种类很多，有上百项。可以分为物理、化学和生物学的三类。,（1）物理性水质指标,A.感官物理性指标：如温度、色度、嗅和味、浑浊度、透明度等； B.其他物理性指标：如总固体、悬浮固体、溶解固体、可沉固体、电导率等。,（3）生物学水质指标,（2）化学性水质指标,A.一般化学性水质指标：如pH值、碱度、硬度、各种阴（阳）离子、总含盐量、一般有机物质； B.有毒的化学性水质指标：如各种重金属、氰化物、多环芳烃、各种农药等； C.氧平衡指标：如溶解氧(DO)、化学需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)、总需氧量(TOD)等。,包括细菌总数、总大肠菌群数、各种病原细菌、病毒等。,2.污染物种类及相应的水质指标,废水中的污染物大致可分为固体污染物、需氧污染物、营养性污染物、酸碱污染物、有毒污染物、油类污染物、生物污染物、感官性污染物和热污染等不同种类。,
