环境工程基础.ppt

¨2.1.3 水质指标与标准–常用废水水质指标•物理性质：色度，温度，悬浮颗粒（SS）•化学性质：pH、有机物、耗氧量（DO）、溶解性固体、有毒物、NH3-N、TN、TP•有机物综合指标：生物需氧量（BOD）、化学需氧量（COD）、TOD（总需氧量）• 单项指标：重金属含量等•生物学指标：细菌总数、大肠菌数 –几个简化表示说明:•SS(suspended solid)•DO(Dssolved Oxygen)•BOD(Bio-chemical Oxygen Demand)•COD(Chemical Oxygen Demand)•TOD(Total Oxygen Demand)–其他水质指标（略）–污水排放质量标准•污水综合排放标准污水综合排放标准•各种工业污水排放标准各种工业污水排放标准污污水水综综合合排排放放标标准准（（GB8978－－1996））将将污污染染物物分分成成两类两类：    I类（13项）对人体健康产生长远影响，不允许稀释，一律执行严格标准     II类（56项）长远影响小于I类按排放区域不同执行不同的标准按排放区域不同执行不同的标准 典型城市污水处理系统流程废水的三级处理系统¨一级处理系统：主要解决悬浮固体、胶体、悬浮油类等污染物质的分离。

主要处理方法有：格栅、沉淀、过滤、混凝等¨二级处理系统：主要解决可分解或氧化的呈胶状或溶解状的有机污染物的去除问题，多采用较为经济的生物化学处理法¨三级处理系统：主要用以处理难以分解的有机物和溶液中的无机物等污染物处理方法一般有：吸附、消毒、离子交换、膜过滤、化学处理法等城市污水处理系统组成（1）¨格栅：¨废水进入处理厂遇到的第一个设施通常就是格栅目的：去除会阻塞或卡住泵、阀及其它机械设备的大颗粒物质，下水道废水中的破布、木材及其它颗粒较大的物质被格栅去除以机械方式清除格栅上的拦截物定期填埋¨格栅的种类有粗隙栅（间隙大于40mm） 、 细 隙 栅 （ 间 隙 5～40mm),从清渣方式上分为人工清渣与机械清渣，一般机械清渣格栅的间隙范围在5～40mm城市污水处理系统（2）¨沉沙池：¨目的：去除惰性的、较重的物质，如沙子、碎玻璃、淤泥及卵石若这些物质在废水中未被去除，将会磨损泵及其它机械设备¨初沉池：¨经过格栅与沉砂池后，废水中仍含有较轻的有机悬浮固体，其中一部分可在沉淀池中通过重力沉降除去，沉淀下来的固体称为初沉池污泥（raw sludge）可利用机械刮除器或泵从沉淀池中去除，再进一步处理。

城市污水处理系统（3）¨曝气池：¨将废水与活性污泥（微生物）混合搅拌并曝气，使废水中的有机污染物分解，生物固体随后从已处理废水中分离，并可根据需要将部分污泥回流到曝气池中¨微生物与有机物完全混合，微生物利用有机物为食物而生长当微生物随空气的搅拌而混合在一起时，单个微生物就会凝聚而形成微生物团块（生物絮体），称为活性污泥（activated sludge)城市污水处理系统（3）¨二次沉淀池：¨曝气池中活性污泥和废水混合液从曝气池流到二次沉淀池，以使活性污泥沉降下来二沉池中大部分的沉淀污泥又回流到曝气池中，以维持较高的微生物浓度，快速去除有机物该工艺中污泥产生量通常多于需要量，多余的污泥排放到污泥处理系统中被进一步处置或利用城市污水处理系统（4）¨三级处理单元¨虽然二级处理加上消毒工艺可去除85%以上的BOD5和悬浮固体以及几乎所有的致病菌,但对氮、磷、溶解性COD、重金属等污染物的去除较少在许多情况下，这些污染物可能更令人关心无法在二级处理中去除的污染物可以通过三级废水处理或高级废水处理过程去除这些工艺除了可以解决不易处理的污染问题外，还可改善出水水质，以满足许多回用的目的，将废水转变为可再利用的资源。

¨深度处理单元往往由于三级出水的使用目的及达标标准而有很大的不同例如对富营养化物质N、P的去除就可能选用生物强化脱氮除磷，也可能选择化学沉淀或吸附工艺 城市废水处理一般工艺单元过程：包括过滤、沉淀、反应（化学、生化）、氧化消毒等，可归类为 物理过程、化学过程、物化过程、生化过程¨第二章 水污染与治理 2.2废水物理处理方法与过程•2.2.1 调节•2.2.2 过滤•2.2.3 沉淀•2.2.4 气浮 ¨2.2 废水物理处理方法¨2.2.1 调节–由于废水流量在时间分布的差异及浓度分布的差异，在进入废水处理过程之前往往需要设置调节池调节池的目的为保证污水处理单元的进水流量与污染物浓度变化尽量平缓0: 006: 0012: 0018: 0024:00废水流量平均日流量例图：生活污水的日均变化调节池式型调节池型式多样，其中一种如下图所示特点：两路相对水流行走路径长短不等，等于不同时刻的来水进行混合池底设有重力沉渣收集斗，便于清除污泥调节池的计算调节池出水平均浓度计算 其中：Ci为ΔTi时段废水平均浓度，qi为Δ Ti时段废水平均流量，其中ΔT＝ΣΔTi调节池容积计算：V＝q Δ T／λ = Σ(qi Δ Ti)／ λ 其中λ为容积利用系数。

对于生活污水处理厂一般取ΔT＝6小时例题 已知某化工厂的酸性废水的日平均流量为1000m3/d, 废水流量及盐酸浓度如下表，求6h的平均浓度及调节池容量解：由表作图可以看出，废水流量及浓度的较高时间段在12－18h之间此6h的废水平均浓度为：采用前述调节池型式，调节池容积为：取调节池有效水深1.5m，则面积137m2,取池宽9m，池长15m，纵向隔板间距1.5m，将池宽分为6格，沿长度方向设3个沉渣斗，宽度方向设2个沉渣斗，共设6个沉渣斗沉渣斗底坡角度取45¨2.2.2 过滤–格栅与筛网过滤•格栅间隙尺寸：–15－75mm•筛网孔隙尺寸：–<5mm•作用与功能：–去除较大颗粒固体，减轻后续处理负荷–回收部分有用物质–保护水力输送机械免受破坏¨粗格栅–耙式铰链传动除渣¨细格栅螺旋式除渣–滤料过滤•作用作用：去除浊度，浊度<5度，同时可去除一部分细菌、病毒•机机理理：：表层细砂层粒径为0.5mm，滤料孔隙率为80um，但进入滤池的颗粒尺寸大部分小于30um，但仍能被去除•不光是简单的机械筛滤，还有接触粘附的作用主要有两个过程：迁移和粘附• •应用：应用：••给水处理•原水－混凝沉淀/澄清－过滤•原水－微絮凝－过滤（微絮凝过滤）•原水－加药－过滤（接触过滤）••废水处理•原水－生物处理－过滤 过滤罐¨2.2.3 沉淀–水处理中沉淀类型• 自由沉淀：离散颗粒、在沉淀过程中沉速不变                    （沉砂池、初沉池前期）•  絮凝沉淀：絮凝性颗粒，在沉淀过程中沉速增加                    （初沉池后期、二沉池前期、给水混凝沉淀）•  拥挤沉淀：颗粒浓度大，相互间发生干扰，分层                      （高浊水、二沉池、污泥浓缩池）•  压缩沉淀：颗粒间相互挤压，下层颗粒间的水在上层颗粒的重                      力下挤出，污泥得到浓缩 –应用场合•给水处理――混凝沉淀，高浊预沉•废水处理――沉砂池（去除无机物）                                       初沉池（去除悬浮有机物）                            二沉池（活性污泥与水分离） –沉淀池分类–平流式            －辐流式竖流式斜板式–沉淀池原理利用颗粒与水的密度之差，比重>1，下沉比重<1，上浮V V1 1V Vs sV V0 0V Vs s流速流速Q Q，，颗粒颗粒+ +液体液体沉淀颗粒沉淀颗粒V V0 0 = Q/A = Q/As s表面积表面积A As s液体液体上流式沉淀池中的沉降情况上流式沉淀池中的沉降情况V V1 1- -水流速率；水流速率；V Vs s- -颗粒的最终沉降速率颗粒的最终沉降速率•沉淀区设计需要了解两个重要参数：絮体沉降速率Vs和沉降池运行的设计速率V0。

颗粒向下沉降的同时，水流垂直地上升•颗粒从沉降池底部去除而不会随出水流走的条件：： Vs > > V0设计中需要确定颗粒的沉降速率，并将溢流率设定为较低的数值对于上流式沉降池， V0 = 50% ~ 70% Vs •重要设计指标：• •溢溢流流率率（overflow rate）：水的上升速率 ，有时也称为表面负荷率，单位为m3/(d • m2)，表表示示单单位位面面积积上上的的流流量量（ m3/d）可以看成每天每平方米的沉淀池表面积上所流经的水量，与负荷类似与液体速率相同（m/s）•理想的平流式沉淀池符合以下三个假设：① 颗粒与水流的流速均匀地分布在沉淀池截面上；② 颗粒均匀分布，沉速不变，等速下沉，水平分速等于v；③ 任何颗粒只要接触到池底就认为被去除理想的平流式沉淀池中颗粒去除情况¨假设一颗粒在A点，若要将其从水中去除，则该颗粒需要有足够大的沉降速度，以确保在水流通过沉淀池的停留时间内能够到达沉淀池的底部，即沉降速度至少应该等于沉淀池的深度除以停留时间：Vs=h/t0¨颗粒的沉降速率必须大于或等于沉降池的溢流率¨当颗粒沉降速率Vs大于或等于溢流率V0时，如果沉淀池深度较大时则沉降速率等于V0的颗粒将无法完全去除。

不过在较低深度处进入沉淀池的颗粒，可以到达底部，所以会发生部分去除的现象hlVlVsA沉淀池计算示例¨某水处理厂的设计流量为0.5m3/s，设计溢流率为32.5 m3/(d  m2)，确定沉淀池的表面积假设典型溢流设计值为20 m3/(d  m2)，计算沉淀池的表面积，并将这两个值进行比较停留时间为95分钟，确定沉淀池的深度¨解：（1）计算表面积： 首先换算流量单位：0.5m3/s=43200m3/d； As=Q/V0=43200/32.5=1330m2l一般沉淀池的长宽比介于2：1~5：1之间，而长度很少超过100米一般情况下，最少设计2个沉淀池若按照2个池设计，假定池宽12米，总表面积为1330m2：1330m2/(2*12m)=55m 长宽比为55m/12m=4~5，符合一般沉淀池长宽比要求2 2））确定沉淀池的深度：l沉淀池的总体积：V = Qt0 = 0.5  95  60 =2850m3l沉淀池深度：H=V/As=2850/1330=2米该深度不包括污泥储存区最终设计为两个沉淀池：宽12m长55m 2m，加上污泥储存深度沉淀法的应用：¨沉淀工艺简单，应用极为广泛，主要用于去除100um以上的颗粒 。

应用场合：–给水处理――混凝沉淀，高浊预沉–废水处理――沉砂池（去除无机物）–            初沉池（去除悬浮有机物）–            二沉池（活性污泥与水分离） ¨2.2.4 气浮是一种固－液和液－液分离的方法具体过程：通入空气→产生微细气泡→SS附着在气泡上→上浮应用：自然沉淀或上浮难于去除的悬浮物，以及比重接近1的固体颗粒 –微孔扩散气浮：压缩空气通过     扩散装置以微小气泡形式进入     水中简单易行，但容易堵塞，     气浮效果不高 –压力溶气气浮–气浮法的应用场合•废水：废水：•含油废水（石油化工、机械加工、食品工业废水等）：•    悬浮油（>10,隔油池）•    乳化油（<10,一般0.1-2气浮）•造纸厂白水回收纤维：时间短，SS去除率90％以上，COD去除率80％，浮渣浓度5％• 染色废水等• 毛纺工业洗毛废水――羊毛脂及洗涤剂• 浓缩污泥（效果比沉淀法高）•给水给水：•高含藻水源的净化：武汉东湖水厂，气浮替代沉淀，藻类去除率达80％以上•低温、低浊水的净化：沈阳市自来水厂•对受污染水体的净化：对水体产生曝气，减轻嗅味与色度• •优点：处理能力比沉淀池高，气浮污泥浓度高，可以同时去除多种污染物（表面活性剂、嗅味物质等）•缺点：耗电、维修 总结¨调节作用——均质、均流量¨格栅过滤——去除体积较大颗粒¨沉淀作用——去除密度大于1的物质¨气浮作用——去除疏水性或密度较小物质。