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1、环境工程概论水的物理与物理化学处理 废水的物理化学处理工艺一、水污染定义相关内容回顾二、水体自净作用原理三、水中颗粒物去除技术简介四、水中溶解性物质去除技术简介内容 水质净化与水污染控制工程主要内容 生活用水 给水 工业用水（供水） 商业用水 农业用水 生活污水排水 工业废水 农业废水 废水处理工艺流程废水来源废水来源现场处理现场处理废水收集废水收集输送和提升输送和提升处理处理处理或再利用处理或再利用废水处理系统 废水处理的基本方法及相互关系分类依据水处理基本方法去除对象或相互关系处理程度一级处理较大颗粒的悬浮物二级处理溶解或胶体状态有机物三级处理溶解性盐、难生物降解有机物、N/P营养盐等处理
2、方法的性质物理法一级处理化学法一级或三级处理生物法二级处理废(污)水中杂质粒度大小与分类杂质粒度存在状态去除难易程度0.1mm微粒易难1m-0.1mm悬浮状态10-3m-1m胶体状态10-3m溶解状态原废（污）水格栅（曝气）沉砂池初沉池生物处理二沉池消毒视需要增加工艺污泥浓缩污泥消化污泥脱水出流出流出流一级处理二级处理三级处理剩余污泥污泥处理与处置一般废（污）水处理厂的工艺流程 一般城市污水处理鸟瞰图WastewaterTreatmentPlant 物理化学处理工艺单元曝气沉砂池 物理化学处理单元初沉池 物理化学处理单元曝气池第一章 水质与水体自净第一节 水的循环与污染第二节 水质指标和水质标
3、准第三节 废水的成分和性质第四节 水体自净作用与水环境容量第五节 水处理的基本原则和方法1.水的分布 极不均衡2.水的循环(Water cycle)自然循环 社会循环第一节 水的循环与污染3.自然污染和人为(Man-made)污染水体自净能力：水体自身在一定程度下能自身调节和降低污染的能力。水污染：水体因某种物质的介入，从而导致其化学、物理、 生物或者放射性等方面特性的改变，进而影响水体的有效利用，危害人体健康或者破坏生态环境，造成水质恶化的现象。4.水污染的分类和影响水污染分类(Classification)工业废水农业废水生活污水矿山废水来源污染物性质化学性污染物理性污染生物性污染 化学性
4、污染 (1）无机污染物：酸、碱、无机盐（2）无机有毒物：重金属、氰化物（3）有机有毒物：PAHs、农药（4）需氧污染物：碳水化合物、蛋白质、醇（5）植物营养物质：N、P（6）油类：矿物油、动植物油、原油 物理性污染（1）悬浮物质污染（2）热污染（3）放射性污染 生物性污染医院污水： SARs一、水质指标1、概念（1）水质：水和其中所含的杂质共同表现出来的物理学、化学和生物学的综合特性（2）水质指标：水中杂质的种类、成分和数量，判断水质的具体衡量标准2、杂质分类悬浮物质 胶体物质 溶解物质第二节 水质指标和水质标准（1）物理性水质指标感官；其它：电导率、溶解固体（2）化学性水质指标一般化学性：p
5、H等；有毒化学性：重金属；氧平衡（3）生物学水质指标细菌总数、大肠杆菌(coliformbacteria)等3、水质指标分类4、几种重要的水质指标（1）浑浊度(turbidity)（2）颜色、色度(chromaticity color)（3）固体（4）总含盐量和离子平衡（5）碱度(alkalinity)（6）硬度(hardness)（7）化学需氧量和耗氧量（COD）（8）生物化学需氧量（BOD）（9）总有机碳（TOC）和总需氧量（TOD）（10）氮含量二.水质标准1、概念水质标准：对排入水体水质的要求2、水质标准分类（1）国家正式颁布的统一规定（2）各用水部门或设计等单位的要求3、常用水质标准
6、（1）饮用水水质标准（2）地面水环境质量标准（3）污水综合排放标准（4）工业用水水质要求水环境质量标准 地表水环境质量标准（GB38382002） 海水水质标准（GB30971997） 生活饮用水卫生标准（GB574985） 渔业水质标准（GB1160789） 农田灌溉用水水质标准（GB508485）排放标准 污水综合排放标准（GB89781996） 医院污水排放标准（GBJ4883） 工业水污染物排放标准造纸工业水污染物排放标准（GWPB21999）甘蔗制糖工业水污染物排放标准（GB354683）石油炼制工业水污染物排放标准（GB355183）纺织染整工业水污染物排放标准（GB428792）
7、（一）地表水环境质量标准（GB 38382002） 依据地表水水域环境功能和保护目标、控制功能高低依次划分为五类 ：类 主要适用于源头水、国家自然保护区。类 主要适用于集中式生活饮用水地表水源地一级保护区、珍稀水生生物栖息地、鱼虾类产卵场、仔稚幼鱼的索饵场等。类 主要适用于集中式生活饮用水地表水源地二级保护区、鱼虾类越冬场、洄游通道、水产养殖区等渔业水域及游泳区。IV类 主要适用于一般工业用水区及人体非直接接触的娱乐用水区。V类 主要适用于农业用水区及一般景观要求水域。（二）生活饮用水卫生标准（GB574985）细菌总数 大肠杆菌群游离性余氯（三）污水综合排放标准（GB89781996）按地表
8、水域使用功能要求和污水排放去向，分别执行一、二、三级标准。标准将排放的污染物按其性质及控制方式分为二类：第一类污染物是指能在环境或动植物内蓄积，对人体健康产生长远不良影响者。第一类污染物一律在车间或车间处理设施排放口采样。其最高允许排放浓度必须达到国家标准要求。第二类污染物指长远影响小于第一类的污染物质。这类污染物排放标准按污水排放去向分别执行一、二、三级标准。（四）回用水标准再生水回用景观水体的水质标准（CJ/T952000）中华人民共和国生活杂用水水质标准（CJ25.189）生活污水工业废水农业废水第三节 废水的成分和性质一、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
9、用，使污染的浓度降低或总量减少，受污染的水体部分的或完全的恢复原状的现象。二、净化机理1.物理净化：稀释（对流、扩散）、混合、沉淀与挥发2.化学净化：氧化还原、酸碱反应、吸附凝聚3.生物净化：分解、转化第四节 水体自净作用与水环境容量三、氧垂曲线： 水体受到污染后，水体中溶解氧逐渐被消耗，到临界点后又逐步回升的变化过程，称氧垂曲线。有机物降解：氧垂曲线的求解：有机污染源下游的氧垂曲线 某点处的氧不足量变化速率是该处耗氧速率和复氧速率之和： 求解得某点的亏氧量：某点的溶解氧： c= cs- D 到达最缺氧点时间dD /dt=0：一、给水处理基本方法常规工艺第五节 水处理的基本原则和方法混凝沉淀过
10、滤消毒原水供水二、废水处理基本方法1.废水处理原则改革工艺、减少废物排放量清洁生产重复利用废水：中水回用回收有用物质对废水进行妥善处理经济性，技术先进性二、废水处理基本方法2.废水处理程度确定按水体水质要求 按处理厂能达到的处理程度考虑水体的稀释和自净能力 三、废水处理的基本方法物理：物理作用，沉淀、过滤、气浮、反渗透等化学：化学反应，混凝、电解、氧化还原等生物：生物化学作用，活性污泥、生物膜等一级：大颗粒悬浮物二级：溶解态胶体态杂质三级：营养物质难降解有机物等第二章 水的物理化学处理方法第一节 水中粗大颗粒物质的去除（理解）第二节 水中悬浮物质和胶体物质的去除（掌握 计算 应用）第三节 水中
11、溶解物质的去除（掌握）第四节 水中有害微生物的去除（理解）第五节 水的其他物理化学处理方法（了解）粒径在0.1或1mm以上第一节 水中粗大颗粒物质的去除去除方法筛滤截留沉降离心相应设备格栅筛网微滤机离心机旋流分离器预处理1.格栅、筛网、微滤机 1.1 格栅1.1.1 格栅的结构格栅的隙缝： 进水泵站前50 mm沉砂池或沉淀池前1530 mm，最大为40 mm若水泵前格栅隙缝不大于 25 mm ，则处理系统前不再设格栅。1.1.2 格栅的分类 按栅条间隙分粗格栅细格栅中格栅 按清除方式分人工清除格栅水力清除格栅机械清除格栅平面格栅曲面格栅 按格栅形状分简单格栅水头损失机械格栅格栅回转式机械格栅实
12、物格栅回转式格栅无动力水力格栅NC格栅常用的机械格栅设备NC型格栅工作原理：机架、动力装置、齿耙和电控箱组成。斜置于污水通道中，与地面形成一定的倾角，栅条与机架固定在一起。栅条用于拦截水中污物，以传动链条固定数组除污齿耙，齿耙伸入栅条缝隙中，连续不断地将栅条拦截下的固体提升至顶端，在链条运动时，固体物掉落到栅条后的收集筐中。设计主要参数设备宽度有效栅宽有效栅隙运动速度水流速度电机功率安装角度栅槽深度格栅地面高度讨论：当通过格栅的水流速度过快时会出现什么问题？当通过格栅的水流速度过慢时又会出现什么问题？格栅设计安装要求通过格栅的水流速度应保持在0.61.0 ms之间，一般可取0.7 ms(平均流
13、量时)。一般当通过格栅时的水头损失达1015 cm时应予清捞。为了避免造成壅水现象，栅后的渠底应比栅前低1015 cm。 如果只安装一套格栅时，应设置溢流旁通道。旁通道进口处设有间距为75一l00 m的垂直栅条。 1.2 筛网去除水中纤维、，纸浆，藻类等稍小的杂物时，可选用不同孔径的筛网。孔径小于10 mm的筛网主要用于工业废水预处理，可将尺寸大于3 mm的漂浮物截留。孔径小于01 mm的细筛网则用于处理后出水的最终处理或作为重复利用水的处理。筛网装置有转鼓式、旋转式、转盘式和振动筛等。在大型地面水处理厂的取水口处常装有旋转式筛网，由绕在上、下两个旋转轴上的连续金属丝网组成的。网丝直径常为2
14、mm，网丝间净距一般为4一l0 mm。旋转筛网由电机带动，线速度4 mmin。可自动连续进行高压水清洗。 转鼓式筛网的示意图1.3 微滤机优点：具有占地面积小、过滤能力大、操作方便等；可用于自来水厂原水过滤以去除藻类、水蚤等浮游生物；也可用于工业用水的过滤处理、工业废水中有用物质的回收(如造纸废水的白水微滤净化和纸浆回收)以及污水的最终处理等。微滤机结构示意图转鼓池水槽出水集渣斗排渣冲洗设备 微滤机是个鼓状的金属框架，微滤机的处理能力与滤网孔径及悬浮物的性质和浓度有关。 例如用孔径为35 m的滤网处理含藻湖水时，产水率可达30127m3m2h，除藻率在60以上，用孔径65 m的滤网处理造纸白水
15、时，纸浆回收率达8090。 分离因素？ 压力式水力旋流器重力式水力旋流器离心力产生方式类型水旋分离设备器旋分离设备：离心机a=离心力重力C= （m m0) u2/ rF = （m m0) gr n2 / 9002. 离心分离重力式水力旋流器称水力旋流沉淀池。废水由切线方向进入池内，造成旋流。与压力式旋流器相比，这种水力旋流沉淀池直径要大得多，离心力的作用减弱，颗粒的分离主要是由重力决定的。在这两种力的作用下，颗粒被抛向池壁并沉于池底，定期由抓斗排渣。压力式水力旋流器的表面负荷比较高，可达1000 m3m2h，但水力旋流沉淀池的表面负荷一般只有2530 m3 m2h 。 离心机按分离因素的大小可
16、 3000 高速离心机常速离心机离心机分离容器几何形状转筒式离心机管式离心机盘式离心机板式离心机离心机离心机的种类很多，按分离因素的大小可分为低速离心机(a3000)。中、低速离心机又统称常速离心机。按离心机分离容器几何形状的不同，又可分为转筒式离心机、管式离心机、盘式离心机和板式离心机等。在水处理工程中，常速离心机多用于污泥或化学沉渣的脱水，而高速离心机(转速达500015000rmin)则适用于废水中乳化油的分离等，例如用高速离心机来处理洗毛废水，不仅可净化水质，还可回收经济价值甚高的羊毛脂。 第二节 水中悬浮物质和胶体物质的去除一、沉淀（一）沉淀基础理论过流率u的计算在沉淀池设计中，两个最重要的参数。第一个为絮体沉降速率 u0，第二个为沉淀池的设计速率，称之为过流率u 通常选择一终端速度为u0的颗粒，即全部终端速度等于或大于u0的颗粒都会被去除。产生澄清水的速率等于Qmax A u0沉砂池的水流断面积 A = Qmax / u0过流率u ：也称之为表面负荷率p ，可以看作每天每1 m2的沉淀池表面积上所流经的水量（m3/d)。理想的沉淀池示意图Hh沉淀区污泥区LuOOxx进水区出
