水污染防治工程基础与实践〖周军版〗③.ppt

注册环保工程师专业考试复习教材,水污染防治工程基础与实践周 军 北京城市排水集团有限责任公司 Tel:010-51352881 / 13911709290 zhoujun992@,,注册环保工程师专业考试复习教材,水污染防治工程基础与实践 (第一章) 周 军 北京城市排水集团有限责任公司 Tel:010-51352881 / 13911709290 zhoujun992@,,讲义结构本部分涉及3个方面 工程基础 污水物理化学处理工程基础 污水生物处理工程基础 工程实践 城市污水处理工程实践 工业废水处理工程实践 污水再生利用工程实践 污水自然净化工程实践 相关环境法规、标准和技术政策,注册环保工程师专业考试,,第一章污水物理化学处理工程基础 基本要求： 掌握混凝、沉淀和气浮的技术和方法 掌握过滤的过程和方法 熟悉吸附的过程和方法，了解主要吸附剂的性能与影响因素熟悉离子交换的技术与方法，了解主要离子交换剂的性能 熟悉膜分离的技术和方法，了解膜及膜组件的分类和性能 熟悉中和及化学沉淀的技术和方法 了解氧化还原处理技术；熟悉消毒机理和方法 了解萃取、吹脱和汽提的技术要点1.1 混凝,1.定义通过投加混凝剂使水中难以自然沉淀的胶体物质以及细小的悬浮物聚集成较大的颗粒，使之能与水分离的过程称为混凝。

凝聚、絮凝、混凝的区分 凝聚:胶体表面性质改变絮凝:沉淀过程混凝:上两者的整个过程,图1-1 胶体双电层结构示意图,,混凝过程的控制参数为：混合池：G＝500～1000s-1T＝10～60s（若需要延长搅拌时间，但一般均小于2min）GT＝（1～3）×104絮凝池：G＝20～70s-1T＝15～20minGT＝104～105,2.原理1)基本原理 胶体的基本性质（双电层结构、表面电荷、稳定性） 混凝动力学布朗运动和流体运动；异向絮凝和同向絮凝 2)混凝机理电性中和(压缩双电层、吸附电中和）吸附架桥沉淀物的卷扫（网捕）,,3.主要影响因素 水温 pH值 水中杂质的性质、组成和浓度 碱度[CaO]＝3[a]－[X]＋[δ] 式中：[CaO]——纯石灰投量，mmol/L； [a]——混凝剂投量，mmol/L； [X]——原水碱度，CaO mmol/L计； [δ]——剩余碱度，一般0.25～0.5 CaO mmol/L4.混凝剂的配制与投加凝聚剂的投配方式可采用湿投法或干投法，一般多采用湿式投加整个系统包括药剂溶解、配制、计量、投加和混合等当采用液体混凝剂时可不设溶解池，药剂储存于储液池后直接进入溶液池。

5. 混合和絮凝的基本要求和方式,1.定义利用某些悬浮颗粒的密度大于水的特性，将其从水中去除的过程称为沉淀2.分类 自由沉淀 絮凝沉淀 拥挤沉淀（分层沉淀） 压缩沉淀,1.2.1 沉淀,,3.沉降试验 自由沉淀试验,,,,图1-2 颗粒沉速累计频率分配曲线,,絮凝沉淀（干扰沉淀）试验,,图1-3 絮凝沉淀的等效率曲线,,拥挤沉淀试验 矾花浓度超过2-3g/L时，或活性污泥的浓度超过1g/L时，将产生拥挤沉淀的现象图1-4 拥挤沉淀试验图,,,,图1-5 拥挤沉淀试验中界面高度的变化,3.沉淀池分类及分类标准：1)按池内水流方向的不同，可分为平流式沉淀池， 辐流式沉淀池和竖流式沉淀池2)按在工艺流程中位置不同，可分为初次沉淀池和二次沉淀池两种3)按截除颗粒沉降距离不同，可分为一般沉淀和浅层沉淀斜管沉淀池和斜板沉淀池为典型的浅层沉淀4.典型沉淀池 1)平流式沉淀池 优缺点：优点是构造简单，造价较低，操作管理方便，平面布置紧凑，施工较简单，沉淀效果稳定，对原水适应性强，机械排泥设施的安装维修较方便，大、中和小型污水处理厂均可采用主要缺点是占地面积较大图2-1-15 平流式沉淀池,,图1-6 平流式沉淀池,,,相关计算 水区计算 理论：实际：污泥区计算：泥区容积,,,,,,,,,1)辐流式沉淀池 优缺点优点: 多为机械排泥，运行可靠，管理简单；排泥设备已定型；适用大、中型污水处理厂。

缺点：机械排泥设备复杂，对施工质量要求高设计要求和参数选择 ① 表面水力负荷、沉淀时间和出水堰口负荷的要求均与平流式沉淀池相同 ② 池径不宜小于16m ③ 池子直径（或正方形的一边）与有效水深的比值宜为6～12 ④ 池底坡度，一般采用0.05 ⑤ 沉淀污泥的机械排出方式，有只刮不吸和边刮边吸之分，后者靠静水压或空气提升，将所刮沉淀 汇入排泥管3)竖流式沉淀池 竖流式沉淀池的优缺点优点：排泥方便，管理简单，占地面积小缺点：池深大，施工困难；对冲击负荷和温度变化适应能力较差；池直径过大时布水不均匀只适用于小型污水处理厂设计要求和参数选择① 表面水力负荷、沉淀时间以及出水堰口负荷与平流式沉淀池相同 ② 水池直径（或正方形的一边）与有效水深之比不大于3池子直径不大于8m，一般为4～7m ③ 中心管内流速不大于30mm/s ④ 中心管下口应设有喇叭口和反射板；喇叭口和反射板的设计要符合有关规定 ⑤ 污泥斗和排泥管均按有关要求设计4)斜板(管)沉淀池 分类按水流方向与颗粒的沉淀方向之间的相对关系，可分为：① 侧向流斜板(管)沉淀池，水流方向与颗粒沉淀方向互相垂直；② 同向流斜板(管)沉淀池，水流方向与颗粒沉淀方向相同；③ 逆或异向流斜板(管)沉淀池，水流方向与颗粒沉淀方向相反。

应用条件① 受占地面积限制的小型污水处理站，作为初沉池使用② 已建污水处理厂挖潜或扩大处理能力时采用③ 不宜作为二沉池使用，主要原因是活性污泥粘度大，易因污泥的粘附而影响沉淀效果，甚至发生堵塞斜板(管)的现象；若二沉池底部发生厌氧反应，产生的气体上升会干扰或破坏污泥的沉淀设计要求和参数选择① 异向流斜板(管)沉淀池的表面水力负荷一般为普通沉淀池的2倍② 斜板垂直净距应为80～100mm，斜管直径应为50～80mm③ 斜板(管)长为1.0～1.2m④ 斜板(管)的倾角为60°⑤ 斜板(管)底部缓冲层的厚度为0.5～1.0m⑥ 斜板(管)上部水深为0.5～1.0m⑦ 用作初沉池时池内水力停留时间不大于30min⑧ 进(出)水方式及冲洗措施应符合要求1.2.2 澄清池,1.澄清池原理2. 澄清池的类型与特点澄清池按池中水与泥渣的接触情况，分为循环 (回流)泥渣型和悬浮泥渣(泥渣过滤)型两大类图1-7 机械搅拌澄清池,,图1-8 水力循环澄清池,,机械搅拌澄清池,,图1-9 悬浮澄清池,,图1-10 脉冲澄清池,污泥浓缩工艺主要有重力浓缩、气浮浓缩和离心浓缩三种方式，国内目前应用较多的是重力浓缩。

1. 浓缩的目的2. 重力浓缩池的分类,1.2.3 浓缩,1.沉砂目的及原理 2.沉砂池的类型及特点 1)平流沉砂池2)曝气沉砂池,1.3 沉砂,,图1-11 曝气沉砂池剖面图,,,3)钟式沉砂池,图1-12 悬浮澄清池,1.4 隔油,1. 原理ρW，ρ0——分别为水与油珠的密度，g／cm3； d——可上浮最小油珠的粒径，cm； μ——水的绝对粘滞性系数，Pa·s； g——重力加速度，cm／s2； β——考虑废水悬浮物引起的颗粒碰撞的阻力系数，β值可取0.95； u——静止水中直径为d的油珠的上浮速度，cm/s； φ——废水油珠非圆形的修正系数，一般为1.02. 隔油池构造和工作原理,,图1-13 斜板隔油池,,,3. 隔油池的设计参数 1)平流隔油池 平流隔油池宜用于去除粒径不小于150µm的油珠， 设计应符合下列要求： ① 污水在池内的停留时间应为1.5～2h； ② 污水在池内的水平流速应为2～5mm/s； ③ 单格池宽不应大于6m，长宽比不应小于4； ④ 有效水深不应大于2m，超高不应小于0.4ｍ；,,,⑤刮油刮泥机，刮板移动速度不大于2m/min； ⑥排泥管直径不应小于200mm，管端可接压力 水管冲洗排泥管； ⑦集油管直径宜为200～300mm，当池宽在4.5m 以上时，集油管串联不应超过4条； ⑧ 在寒冷地区，集油管及油层内宜设加热设施； ⑨ 隔油池宜设非燃烧材料制成的盖板，并宜设置灭 火设施。

2)斜板隔油池 斜板隔油池宜用于去除粒径不小于80µm的油珠， 斜板隔油池的设计应符合下列要求： (1) 表面水力负荷宜为0.6～0.8m3/m2·h； (2) 斜板净距宜采用40mm，倾角不应小于45°； (3) 池内应设收油、清洗斜板和排泥等设施； (4) 斜板材料应耐腐蚀、不沾油和光洁度好1.5 气浮,1.气浮原理,,ΔW＝σ1，2(1－cosθ),图1-14 斜板隔油池,,2.气浮的影响因素及提高气浮效果的措施 1)气泡直径；2)溶解性无机盐类 ；3)悬浮物质的亲、疏水性3.气浮法的分类电解气浮法、散气气浮法 、溶气气浮法 4.气浮法的优缺点,,5.加压溶气气浮法 1)全溶气流程,1－原进水；2－加压泵；3－空气加入；4－压力溶气罐(含填料层)；5－减压阀； 6－气浮池；7－放气阀；8－刮渣机；9－集水系统；10－化学药剂,图1-15 全溶气加压溶气气浮流程,,2)部分溶气流程,1－原水进入；2－加压泵；3－空气进入；4－压力溶气罐(含填料层)；5－减压阀； 6－气浮池；7－放气阀；8－刮渣机；9－集水系统；10－化学药剂,图1-16 部分加压溶气气浮流程,,3) 回流加压溶气流程,1－原水进入；2－加压泵；3－空气进入；4－压力溶气罐(含填料层)；5－减压阀； 6－气浮池；7－放气阀；8－刮渣机；9－集水管及回流清水管,图1-17 回流加压溶气气浮流程,,6.气浮池形式 平流式气浮池,1－溶气水管；2－减压释放及混合设备；3－原水管；4－接触区；5－分离区； 6－集水管；7－刮渣设备；8－回流管；9－集渣槽；10－出水管,图1-18 有回流的平流式气浮池,,竖流式气浮池,1－溶气水管；2－减压释器；3－原水管；4－接触区；5－分离区；6-集水管；7-刮渣机；8-水位调节器；9-排渣管,图1-19 竖流式气浮池,,7.气浮法的应用在石油化工、纺织、印染、机械化工、拆船和食品等行业获得广泛应用。

图1-20 油轮洗舱废水处理流程,,1.6 过滤,1.过滤原理 2.过滤周期及反冲洗 3.滤池的基本构造 4.滤池的分类 5.城市污水三级处理中过滤单元的设计要点 6.滤池的反冲洗 7.滤池池型 8.滤池的设计参数,滤池池型,1)压力滤池 2)微孔筛滤机,,,图1-22 微孔筛滤机构造,图1-21 压力滤池构造,滤池的设计参数,1)滤层 单层滤料：石英砂 有效粒径 1.2-2.4mm；滤层厚度 1200-1600mm不均匀系数为1.2-1.8 双层滤料：①石英砂 有效粒径 0.6-1.2mm；滤层厚度 600-800mm；不均匀系数为＜1.4②无烟煤 有效粒径 1.2-2.4mm；滤层厚度 600-800mm；不均匀系数为＜1.8滤池的设计参数,2)滤速：6-10m3/m2·h3)反冲洗：气水联合冲洗：气 13-17L/m2·s，水 6-8L/m2·s，历时4-8min；水冲洗：6-8L/m2·s，历时3-5min；表面冲洗：0.5-2.0L/m2·s，历时4-6min4)工作周期：≤12h1.7 吸附过程和方法,1.吸附原理 吉布斯（Gibbs）方程式表示： 2)吸附的类型 3)吸附等温线和等温式,,,图1-22 吸附等温线形式,,I型 ： 朗格谬尔公式：弗兰德利希经验公式：Ⅱ型 ： BET公式 ：,,,,,2.吸附操作方式 （静态和动态 ）3.吸附床的设计 1)吸附试验确定吸附容量 、吸附速率 、装置 2)主要设计参数,,3.常用吸附剂及影响吸附的主要因素 1)常用吸附剂活性炭、磺化煤、活化煤、沸石、活性白土、硅藻土等2)影响吸附因素 （以活性炭为例）活性炭吸附剂的性质 、吸附质的性质 、废水pH值 、共存物质 、温度 、 接触时间,。