第1章节绪论课件8章节

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1、给水与废水处理系统,主讲人：张传义 中国矿业大学环测学院,课程性质、目的及任务,给水与废水处理系统是环境工程专业给水排水方向比较重要的一门专业选修课。通过学习，主要使学生明确各种工艺间的相互关系，掌握系统的水处理工艺，对水处理系统有整体认识，使学生掌握全面的水处理工艺理论和操作管理以及运行方式，具备根据不同污(废)水水质和处理要求选择工艺路线的初步能力，为将来从事环保行业奠定一定基础。,参考书目,1.水处理工艺与运行管理实用手册 祁鲁梁,李永存,李本高.中国石化出版社.2002 2.污水处理组合工艺及工程实例 金兆丰,余志荣.化学工业出版社. 2003 3.给水工程第四版 严煦世,范谨初.中

2、国建筑出版社.1999,课程内容,1 绪 论,1.1 水资源概述 1.2 污水的特性及其污染指标 1.3污水排放标准与处理程度的确定 1.4 水处理系统概述,1.1 水资源概述,1. 水资源短缺,全球水资源总量13.86亿Km3,淡水资源0.36亿Km3,可利用的淡水资源只有江河、淡水湖和地下水的一部分,水资源总量居世界第6位 。但人均只有2300立方米，仅为世界平均水平的14、美国的15，在世界上名列121位，是全球13个人均水资源最贫乏的国家之一 。,2. 水资源分布不均匀,欧洲 43%； 非洲45%； 北美洲40%； 南美洲38%；澳大利亚和大洋洲25%,富水地：大洋洲和南美洲 缺水地：

3、中亚南部、阿富汗、阿拉伯和撒哈拉地区,我国水资源地区分布不均匀，水、土资源配置不平衡,3. 水污染严重,天然水因某种物质的介入导致其物理、化学、生物或放射性等方面特性发生改变，从而影响水的有效利用，危害人体健康或破坏生态环境，造成水质恶化的现象。,2009年11月“第四届中国城镇水务发展国际研讨会” ，环境保护部副部长吴晓青强调，重点抓好以下4 方面工作 ：,一是加强饮用水水源地保护，为供水安全提供保障。加快饮用水水源地保护区内村镇的生活污水和垃圾无害化处理设施建设，积极开展水源地周边生态农业建设和退耕还林还草，确保饮用水水源地水质稳定达标。全面开展流域内城镇集中式饮用水水源地核查，定期发布饮

4、用水水源地水质信息。建立城市饮用水水源污染应急预案，形成污染来源预警、水质安全应急处理和水厂应急处理三位一体的饮用水水源应急保障体系。,二是统筹考虑供水与污水处理，加快实施一批水污染治 理重大项目。按照“厂网并举、管网优先”的原则，加快城 镇污水处理厂以及配套管网建设，推进雨污分流，提高污水 处理能力和处理效率。新建污水处理厂要配套脱氮工艺，在 建和已建污水处理厂必须抓好脱氮除磷工艺改造、污泥处理 处置设施和在线监控设施建设。统筹考虑污水处理与供水、 用水、节水和污水回用，加快再生水设施建设，提高城市污 水的再生利用率。,三是建立多元化投入机制，营造良好的产业政策氛围。 努力筹措资金，增加政府

5、投入，同时鼓励和引导金融机构加 强对水污染治理项目的信贷支持，建立起多元化的投入机 制，逐步加大水污染防治资金投入力度。进一步完善污水处 理收费制度，加大产业政策、技术政策以及经济政策对水污 染治理相关产业发展的支持力度，提高自主创新能力，形成 充满活力、健康有序的产业发展格局。,四是加快实施水专项，切实提高科技支撑水平。进一步 加大攻关力度，攻克一批核心关键技术，尽快将这些科研成 果转化成水污染治理的先进工艺和成套技术设备，为我国水 污染治理及水环境保护提供强有力的科技支撑。,1.2.1 污水的物理特性及其污染指标 1.2.2 污水的化学特性及其污染指标 1.2.3 污水的生物特性及其污染指

6、标,1.2 污水的特性及其污染指标,1.2.1 污水的物理特性及其污染指标,1. 水温,水体中溶解氧减少，大气复氧速率减慢，水中生物耗氧加快，使水生动植物窒息死亡，水质快速恶化 化学反应速率加快，引发水体中电导率、溶解度、离子浓度和腐蚀性变化，同时臭味加大，水体感官性状恶化，卫生质量下降 使水体中细菌繁殖加速 加速藻类的繁殖，加速水体的富营养化过程 污水水温低于8或高于40 都将影响污水的生物处理效率,2. 溶解氧(DO),3. 色度,水体富营养化的良好指标和水域功能分类的重要指标 DO4mg/L 鱼类正常生活,来源于印染、造纸、农药、焦化及有机化工之类有色工业废水 色度会使透光性减弱，不利于

7、水生生物的光合作用，影响其繁殖生长，降低水体的自净功能,4. 固体含量,悬浮固体(SS，PS100um) 挥发性悬浮固体(70%)和非挥发性悬浮性固体(30%) 降低水的透光度，抑制水生生物的光合作用 堵塞鱼鳃，导致鱼类窒息死亡(制浆废水) 微生物对悬浮固体的代谢作用会消耗水体中的溶解氧 可沉固体沉在湖底，造成底泥积累与腐化，使水体水质恶化 其他污染物质和细菌、病毒等吸附在悬浮物质上，随水流迁移污染 灌溉田地时，悬浮物质在土壤表面结壳，降低土壤的透气性,悬浮固体、胶体、总溶解固体.,胶体(PS 1-100um) 多由工业废水引起，如人工合成的高聚物通常来自生产这类产品的工厂所排放废水。 胶体中

8、的细菌、病毒等原生生物病原体会通过水体传播疾病 胶体和悬浮物是水产生浑浊现象的根源，有机物往往会造成水的色和味,总溶解固体（PS1um） 专用于给水系统 通过刺激人的嗅觉使人产生感观上的不悦 对人体生理上产生不利的影响 水生生物和鱼类对其具有敏感性 会使土壤结块，造成土壤渗透压变化，从而危害植物的生长 使水的电导率增加，从而使设备的腐蚀速度加快，管道结垢速度加快,5.臭味,6. 放射性物质,无机污染物 有机污染物,1.2.2 污水的化学特性及其污染指标,无机污染物指标 有机污染物指标 综合指标,1. pH值和碱度,一、无机物及其指标,地表水 7、海水8、生活污水7、城市污水6.5-9.0之间

9、许多化合物的毒性受其影响 水体的pH值对底质中和悬浮物中有毒金属的溶解、释放和迁移过程起着决定性作用 对日生化需氧量产生重要影响 对鱼类生长繁殖产生影响，淡水生物需控制在6.5-9.0之间，海洋生物6.5-8.5 较大或较小的pH值会刺激人的皮肤和眼睛； 污水的pH值会对输送管道产生不利影响，小于6.0时将对金属管道或混凝土管道产生腐蚀作用,2. 氮和磷,是植物的重要营养物质，是导致湖泊、水库、海湾等缓流水体富营养化的主要原因，与溶解氧同为富营养化的重要指标。,自然界中氮的存在形式: 气态氮（N2和氮氧化物） 非气态氮（氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐和酰胺基化合物） 污水中的氮：有机氮、氨氮、硝酸盐

10、氮和亚硝酸盐 污水中的磷：有机磷（胶状或颗粒状）、无机磷（溶解）,3.氯离子(Cl-),淡水中的Cl- 是判断淡水受污水、粪便污染的指标； 临海地区地下水中的Cl-是判断海侵入的指标 生活污水中的Cl-主要来自人类粪便物 工业污水以及采用海水作为冷却水时, Cl-均较高,氯离子含量高时，对管道和设备有腐蚀作用 用于灌溉农田，会引起土壤板结 氯离子浓度较高时，对生物处理的微生物有抑制作用，对活性污泥法的净化功能构成危害,4. 硫酸盐和硫化物,来源：地质上的原因和天然生物过程的结果； 冶金、石化、制革、造纸和煤气产物进入水体。,5.无机有毒物质,氰(CN)的毒性很大，对人致死量为0.05-0.12

11、g 天然水中通常不含氰，但在电镀、金属冶炼、照明工业、城市煤气、焦化、塑料、机械制造工业中含量较大,6. 金属及其化合物,生活污水:人类排泄物 工业污水: 冶金、电镀、陶瓷、玻璃、氯碱、电池、制革,剧毒金属： 汞(Hg)、镉(Cd)、铅(Pb) 、铬(Cr) 、砷(As) 、钡(Ba) 、硒(Se) 毒性较小金属： 铁(Fe) 、锰(Mn) 、铜(Cu) 、锌(Zn) 、钛(Ti),1.油类,生活污水: 人类排泄物和餐饮业废水 工业废水: 炼油厂、石化和机械加工,二、有机物及其指标,漂浮油 (PS100um) 分散性油 (PS=10-100um) 乳化油 (PS10um) 溶解油 (PSum)

12、,形成油膜阻止大气复氧，妨碍浮游生物的光合作用 大量乳化油和溶解油进入水体，在微生物作用下，使水体呈现缺氧状态 石油污染水体后，可使食用水生生物带有强烈的异味，失去食用价值，同时，石油及其制品含有高沸点多环芳烃类致癌物，通过食物链危害人类的健康 以污泥状沉淀物沉积于水底时，使底栖生物窒息 进入土壤后，油膜阻止大气中的氧进入土壤，影响土壤中的生物生长，最终引起土壤结构破坏 排入城市下水道，进入城市污水厂，会黏附于处理设施和微生物表面，影响处理厂的运行效果,2. 酚类化合物 3. 碳水化合物 4. 有机酸、碱 5. 表面活性剂 6. 聚氯联苯 7. 有机农药,指用氧化有机物过程中所消耗的氧量来评价

13、有机物的总量,对种类繁多的有机物总量进行定量分析,是一个综合指标. 生物化学需氧量 化学需氧量 总有机碳量 总需氧量 理论需氧量,三、综合性指标,1. 生物化学需氧量(Biochemical Oxygen Demand, BOD),又称生化需氧量,20条件下,由于微生物(主要是细菌)的生命活动,将有机物氧化为无机物所消耗的溶解氧的量. 可生物降解有机物有氧条件下的降解过程: 第一阶段: 碳氧化阶段 第二阶段: 氮氧化阶段,碳氧化阶段,氮氧化阶段,硝化需氧量 氮氧化需氧量,总碳化需氧量 总生化需氧量 完全生化需氧量,BODu=Oa+Ob,BOD20,NODu=Oc+Od,2. 化学需氧量(Che

14、mical Oxygen Demand, COD),酸性条件下,用强氧化剂将水中有机物和还原性无机物氧化时所消耗的氧量. 氧化剂: K2CrO4 (CODCr, COD) KMnO4 (CODMn,高锰酸钾指数) 测定时间短,不受水质的限制,并能够较精确的表示出水中有机物的含量 若污水中存在还原性无机物,则会存在一定误差 无法从卫生学角度阐明水体被污染的程度,可生化指标:,BOD5/COD 生活污水 0.4-0.65 BOD5/COD0.3 可生化处理 BOD5/COD0.25 不宜于采用生化处理 BOD5/COD0.2 难生化处理,3. 总需氧量(Total Oxygen Demand, T

15、OD),4.理论需氧量(Theoretical Oxygen Demand, ThOD),有机物的主要元素C、H、O、N、S等被氧化所需要的氧量,根据有机物的化学式,计算出该有机物完全氧化时所需的氧量,5. 总有机碳(Total Organic Carbon, TOC),6. 各指标的关系,以碳的含量来定量有机物含量的指标.,ThODTODCODCrBODuBOD5TOC,生物学指标:,1.2.3 污水的生物特性及其污染指标,根据对生物体产生的影响对水中污染物的浓度进行间接的评价.,1.细菌,大肠菌群数: 污水被粪便污染程度的重要卫生指标.指每升水样中所含的大肠菌群的数目,个/L,大肠菌群指数

16、: 查出1个大肠菌群所需的最小水量,mL/个 大肠菌群指数=1000/大肠菌群数,2. 致病性病毒,大肠杆菌数+病原菌+病毒+其它细菌数,3. 细菌总数(个/mL),1.3.1 水环境质量标准 1.3.2 污水排放标准 1.3.3 污水处理程度的确定,1.3 污水排放标准与处理程度的确定,水环境质量标准: 详细说明了各类水体中污染物的允许最高含量,以保证水环境的质量 制定的出发点: 与人类健康及其利益有密切关系的生态系统和社会财产不受损失的适宜条件 以生态标准、经济发展、社会要求三者并重，综合考虑，以达到可持续发展的目的,1.3.1 水环境质量标准,地面水环境质量标准(GB3838-2002) 渔业水质标准 (GB11067-89) 景观娱乐用水水标准 (GB12941-91) 农田灌溉水质标准 (GB5084-92),1.3.2 污水排放标准,污水综合排放标准（GB8978-96） 污水排入城市下水道水