《施工技术与概预算》第一、二和三章.ppt

水污染控制工程 2 2011 2012学年第二学期 教材 排水工程 下册 第四版 张自杰 林荣忱 金儒霖编 中国建筑工业出版社 参考教材 水污染控制工程 高廷耀等编 高等教育出版社 废水的厌氧生物处理 贺延龄编著 中国轻工业出版社 中水工程实例及评析 北京城市节水办公室编 中国建筑工业出版社 废水生物处理新技术理论与应用 沈耀良等编 中国环境科学出版社 杂志 中国给水排水 给水排水 环境科学 工业水处理 等 主要网络参考资料 http www iawq org uk 国际水协会 中国国际环保网 国家环保局 废水网 第一篇总论第1章绪论第2章污水中的主要污染物质第3章水体的自净作用及污水的出路 第二篇城市污水处理第4章污水的物理处理第5章活性污泥法第6章污水的厌氧生物处理第7章生物膜法第8章污水的除磷脱氮技术第9章污泥的处理与处置第10章污水的自然生物处理第11章水处理工艺系统 第一篇总论 第1章绪论第2章污水中的主要污染物质第3章水体的自净作用及污水的出路 第1章绪论 水体循环与水的利用排水工程的概念与内容排水工程的发展历史排水工程的作用和工作者的任务本课重点内容与考核方法 1 1水体循环与水的利用 1 1 1水的自然循环1 1 2水的社会循环1 1 3水资源的可持续利用 水的自然循环 水的自然循环 我国水资源特点 人均占有量少淡水总量为28124亿m3 在全世界占第6位 但人均占有量只有2340m3 人年 以12亿人口计 世界平均水准的1 4 占88位 空间分布不均81 的水资源分布在长江流域及其以南 三北 西北 华北 东北 和沿海 青岛 大连 300多个城市缺水 100多个严重缺水 水的自然循环 我国水资源特点 年内及年际变化60 80 降水集中在夏季 7 8 9月年际变化差3 6倍 大时 大水环境污染严重建国后20 30年 生活不富裕 工业不发达 水资源不紧张 大量城市污水和工业废水不经处理排入水体 造成水体污染 严重污染的水体不能作为饮用水源 造成水质性缺水 水的自然循环 给水工程 取水 给水处理 配水排水工程 废水收集 来源于生活 工业和农业 废水处理 排放或回用 循环图示 水的社会循环概念 水的社会循环 水的社会循环 水的社会循环 净 水 站 雨水 地 面 或 地 下 水 源 取 水 站 净 化 厂 生活用水设备 污水处理厂 生产用水设备 1 给 水 管 网 排水管网 生产用水设备 2 废水处理厂 直流系统 1 自 然 水 体 或 土 壤 排放渠 直流系统 2 给水工程 用水 排水工程 废水 输水管 接续系统 我国的用水量构成 水的社会循环 水的社会循环与自然循环的关系 自然循环 平衡关键点 取水 排放 水质工程学2 平衡关键点 给水处理 社会循环 水危机 水危机的标志 水资源短缺和水环境污染城市水危机 普遍存在资源性缺水 易出现环境污染和水质性缺水 水的社会循环 水的良性循环 为缓解水危机 必需从整个流域水的良性循环着眼 流域内水有不同尺度的社会循环 流域尺度的水循环 城市的水循环 工业区的水循环 工业企业的水循环 建筑小区的水循环 楼宇的水循环等 大尺度水的良性循环是以小尺度水的良性循环为基础的 水的社会循环 水资源的可持续利用 节水 节约工业用水 将节水灌溉和节水农业结合起来 采取各种有效措施 提高公众的节水意识 大力推广节水技术和节水器具 水资源的可持续利用 水资源的可持续利用污水回用 工业用水约占城市用水量的一半左右 生产污水再生水 可使城市的自然水耗量减少30 左右 城市污水经处理后回用于工业生产 减少了向自然水体的排污量 带来了可观的环境效益 水资源的可持续利用 水资源的可持续利用 开发水资源海水 微咸水的开发利用 雨水的利用 减少污染物的排放清洁生产 减少 三废 的排放 水资源的可持续利用 水资源的可持续利用 大力发展水处理技术受污染水源水的处理 远距离输水南水北调 引滦入津 优质优用 合理调配 水资源的可持续利用 人类活动 水资源和环境的协调发展水的环境因素有两个方面的特性 正面特性 负面特性 人类的活动可以对水资源系统产生双重的影响 水资源的可持续利用 1 2排水工程的概念与内容 排水工程的概念 指为保护环境而建设的一整套用于收集 输送 处理和利用污水的工程设施 排水工程的主要内容 一是污水的收集 输送 排水管网 二是污水的处理排放或利用 污水处理 1 3排水工程的发展历史 河南省淮阳古城下 发掘出公元前2800年埋下的陶制排水管 埃及公元前2500年的污水沟渠 河北易县出土了战国后期的圆形陶制排水管 陕西西安出土秦代五角形陶制排水渠 皇宫内建有明渠和暗渠相结合的排水系统 江苏扬州发现唐代建造的多功能的排水渠 1 3排水工程的发展历史 续 在近代我国排水工程发展缓慢 建国前全国只有上海 南京建有城市污水处理厂 1921年上海北区污水厂 是我国最早的活性污泥法水厂 建国后 排水工程事业发展较快 城市下水道普及率达60 以上 1 4排水工程的作用 从环境保护方面讲英国泰晤士河从卫生上讲 公害病 如日本的 水俣病 骨痛病 癌症村 从经济上讲 水荒 城市污水资源化 污水妥善处理和利用 加快城市排水系统的建设 应尽快探索经济 高效 节能 技术先进的符合我国国情的城市污水处理新工艺和新技术 应大力开展污水资源化研究 应大力加强水质监测新技术 操作管理自动化和水处理设备标准化的研究工作 无害无废水工艺 闭合循环和综合利用是控制工业污染的新技术 应积极开展研究和加以推广 应着手进行区域排水系统的研究工作 1 5排水工程工作者的任务 重点 各类污水处理方法的基本原理 构造与设计方法 难点 要求多学科理论基础与多门工程基础 方法 重点放在基本概念与基本原理的理解 培养工艺设计计算的思想方法 不必死记硬背 教学目的 要求 考核方法 成绩 平时成绩 出勤 课堂提问和作业 考试成绩 1 6重点内容与学习方法 内容示例 二 三 简述我国的水资源状况并加以评价 2 什么叫水的自然循环和社会循环 它们之间存在着怎样的矛盾 3 怎样才能做到水资源的可持续利用 谈谈你的看法 思考题 第2章污水中的主要污染物质 污水的来源及分类污水性质及污染指标 2 1污水的来源及分类 污水的概念 在使用过程中受到了不同程度的污染 改变了原来的化学成分和物理性质的水 叫污水 是生活污水 工业废水 被污染的雨水的总称 按来源分 生活污水 工业废水 降水 降雨和降雪 城市污水 生产污水 生产废水 2 2污水性质及污染指标 我拿什么表达你 污水 国际通用三大类指标 物理性指标化学性指标生物性指标 污水性质及水质分析指标 物理性质指标 感官性指标 悬浮固体形成的色度称表色 胶体或溶解性物质形成的色度称为真色 感官性指标 来源于有机物腐败产生的气体 挥发性化合物等 低于5 或高于40 都会影响污水的生物处理效果 臭味 污水性质及水质分析指标 物理性质指标 挥发性物质VSS 溶解固体DS 固体物质 总固体TS 总固体量 TS 把一定量水样在105 110 烘箱中烘干至恒重 所得的重量即为总固体量 挥发性悬浮固体 VSS 悬浮固体 SS 1 0 m溶解固体 DS 0 1 m 把水样用滤纸过滤后 被滤纸截留的滤渣 在105 110 烘箱中烘干至恒重 所得的重量为悬浮固体 滤液中存在的固体物为溶解固体 把悬浮固体 在马弗炉600 下灼烧 所失去的重量称挥发性固体 单位均为 mg L 胶体 0 1 m 1 m 化学性质指标 无机物指标 过多的氮 磷进入天然水体易导致富营养化 导致水生植物尤其是藻类的大量繁殖 造成水中溶解氧的急剧变化 影响鱼类生存 并可能使某些湖泊由贫营养湖发展为沼泽和干地 污水的无危害pH值在6 9之间 碱度指水中能与强酸发生中和作用的全部物质 可分为 氢氧化物 碳酸盐 重碳酸盐和氨 pH值和碱度 重金属 其他无机有毒物质 含氮化合物 氮是有机物中除碳以外的一种主要元素 也是微生物生长的重要元素污水中氮有四种 有机氮 氨氮 亚硝酸盐氮 硝酸盐氮危害 消耗水体中溶解氧 促进藻类等浮游生物的繁殖 形成水华 赤潮 引起鱼类死亡 水质迅速恶化 关于氮的几个指标 有机氮 主要指蛋白质和尿素TN 一切含氮化合物以N计量的总称 TKN TN中的有机氮和氨氮 不包括亚硝酸盐氮 硝酸盐氮 氨氮 NH4 N 有机氮化合物的分解 或直接来自含氮工业废水 NOx N 亚硝酸盐氮和硝酸盐氮TN TKN NOx N TKN NH4 N 有机氮 含磷化合物 磷也是有机物中的一种主要元素 是仅次于氮的微生物生长的重要元素危害 促进藻类等浮游生物的繁殖 破坏水体耗氧和复氧平衡 水质迅速恶化 危害水产资源 含磷化合物 无机磷 磷酸盐 正磷酸盐 PO43 磷酸氢盐 HPO42 磷酸二氢盐H2PO4 偏磷酸盐 PO3 聚合磷酸盐 焦磷酸盐 P2O74 三磷酸盐 P3O105 三磷酸氢盐 HP3O92 常以总磷 TP 表示污水中磷的含量 有机物 有机物指标用于测定水中有机污染物成分 生活污水中有大量有机物 主要是 人体排泄物 洗涤污物食物残屑等各种工业废水中的有机物有动植物纤维 油脂 糖类 染料有机酸 各种有机合成工业品 有机原料 废物等 有机物危害 消耗溶解氧 恶化水质 破坏水体 抑制水生生物 破坏水生生态 滋生微生物 传播疾病 有毒有机物直接危害人体健康和水生生物生长 有机物种类繁杂 很难逐个测定 利用共性 某指标间接反映分为可生物降解和难生物降解有机物易被氧化 生物氧化 化学氧化 燃烧氧化根据主要元素含量来反映 总有机碳 生化需氧量 BOD 反映了在有氧的条件下 水中可生物降解的有机物的量主要污染特性 以mg L为单位 有机污染物被好氧微生物氧化分解的过程 一般可分为两个阶段 第一个阶段主要是有机物被转化成二氧化碳 水和氨 第二阶段主要是氨被转化为亚硝酸盐和硝酸盐 全部生物氧化需要20天 100天完成 BODu 一般以BOD20作为BODu 实际中 常以5天作为测定生化需氧量的标准时间 称五日生化需氧量 BOD5 BOD BiologicalOxygenDemand在水温为20 的条件下 微生物将水样中有机物氧化成无机物所消耗的溶解氧量 称为生化需氧量 mg L 化学需氧量 COD 常用的氧化剂主要是重铬酸钾 K2Cr2O7 称CODCr和高锰酸钾 KMnO4 称CODMn 酸性条件下 硫酸银作为催化剂 氧化性最强 废水中无机的还原性物质同样被氧化 如果废水中有机物的组成相对稳定 则化学需氧量和生化需氧量之间应有一定的比例 BOD5 COD 关系 生活污水通常在0 4 0 5 COD ChemicalOxygenDemand利用强氧化剂 在酸性条件下 将有机物氧化成无机物所消耗的氧量 O2 mg L 总有机碳 TOC 和总需氧量 TOD TOC TotalOrganicCarbon mg L 在950 高温下 以铂作为催化剂 使水样气化燃烧 然后测定气体中的CO2含量 从而确定水样中碳元素总量测定中应该去除无机碳的含量 各种水质之间TOC TOD COD与BOD等不存在固定的相关关系 在水质条件恒定的条件下 它们之间存在一定的关系 ThOD TOD CODcr BODu BOD5 TOC TOD TotalOxygenDemand mg L 在900 950 高温下 将污水中能被氧化的物质 主要是有机物 包括难分解的有机物及部分无机还原物质燃烧氧化成稳定的氧化物测量载气中氧的减少量 称为总需氧量 TOD TOD测定方便而快速ThOD TheoryOxygenDemand mg L 生物性指标 1 污水的污染指标有哪三类 各类包括哪些指标 2 什么是污水中的悬浮固体和挥发性固体 英文缩写是什么 分析污水中的总固体 溶解性固体 悬浮固体及挥发性固体 灰分指标之间的相互关系 3 生化需氧量 化学需氧量 总有机碳和总需氧量指标的含义是什么 单位 英文缩写是什么 分析这些指标之间的联系与区别 4 污水中含氮化合物有哪四种 常用检测指标有哪些 分析这些指标之间的联系与区别 思考题 第3章水体的自净作用及污水的出路 水体的自净作用氧垂曲线污水的出路污水处理基本方法与系统 水体的自净作用 河流的自净作用是指河水中的污染物质在河水向下游流动中浓度自然降低的现象 根据净化机制分为三类 物理净化 稀释 扩散 沉淀 化学净化 中和 氧化 还原 分解 吸附 絮凝等 生物净化 水中微生物对有机物的氧化分解作用 河流氧垂曲线 水体受到污染后 经微生物降解 而消耗水体中的溶解氧 到临界点后又逐步回升的变化过程 称氧垂曲线 临界亏氧点或氧垂点 河流氧垂曲线方程 菲里普斯方程 氧垂曲线方程用于处理程度的确定与环境容量的计算 有机物降解 有机物含量 时间 复氧速率与亏氧量成正比 某点处的亏氧量变化速率是该处耗氧速率和复氧速率之和 到达最缺氧点时间dD dt 0 求解得某点的亏氧量 课后自学例题2 4 对氧垂曲线再认识 氧垂曲线作用 废水排入河流后溶解氧的变化 表示河流的自净过程 确定最缺氧点的位置及其溶解氧含量 溶解氧的来源 原有水中的氧 大气复氧 水生植物光合作用 氧的消耗 有机物的生物氧化 硝化作用 水底沉泥的分解 水生植物的呼吸作用 无机还原性物质的影响 若临界点的溶解氧 DO 大于规定的标准值 4mg L 从溶解氧的角度 污水的排放未超过河段的自净能力 若临界点的溶解氧 DO 小于规定值 从溶解氧的角度 污水的排放超过河段的自净能力 甚至出现无氧状态 此时氧垂曲线中断 水体失去自净能力 产生厌氧分解 水质变坏 河水发臭 水体存在的生物群可反映河流自净的进程 如污染重时 真菌 蓝 绿藻占优势 水质变好时 后生动物 钟虫 轮虫 硅藻就会出现 因此 可用水生生物群落结构来判断和评价水体自净的状况 污水的出路 达标排放水体科学灌溉田地合理重复使用直接复用间接复用 循环使用 循序使用 对人体健康不应产生不良影响对环境质量和生态系统不应产生不良影响对产品质量不应产生不良影响应符合应用对象对水质的要求或标准应为使用者和公众所接受回用系统在技术上可行 操作简便价格应比自来水低廉应有安全使用的保障 污水回用应满足的要求 城市污水回用的几个方面 城市生活用水和市政用水 农业 林业 渔业和畜牧业 地下水回灌 其他方面 工业 城市绿地灌溉 供水 市政与建筑用水 城市景观 工艺生产用水 冷却用水 锅炉补充水 其他杂用水 几种水质标准中主要指标浓度值 mg L 污水处理基本方法与系统 按作用划分 物理法生物法化学法 物理法 通过物理作用 分离去除水体中呈悬浮状态的物质 处理方法 筛滤法 重力分离法 离心分离法 气浮法 反渗透法等 生物法 利用微生物新陈代谢功能 使污水中呈溶解和胶体状态的有机污染物质被降解并转化为无害物质 使污水得以净化 处理方法 活性污泥法 生物膜法等 化学法 利用化学反应来分离 回收污水中的污染物质 使其转化为无害物质 处理方法 混凝法 中和法 氧化还原法 离子交换法 电解法 汽提 萃取 吸附 电渗析等 按处理程度划分 一级处理二级处理三级处理 污水处理基本方法与系统 一级处理去除污水中呈悬浮状态的固体物质 常用方法 物理法BOD去除率 30 左右 污水一级处理典型流程 沉砂处置 格栅 沉砂 沉淀 直接排放 或进入二级处理系统 污泥干化脱水 栅渣处置 城市污水 二级处理去除污水中大量呈胶体和溶解状态的有机物 常用方法 生物法BOD去除率 80 90 活性污泥法典型工艺流程图 二沉池 沼气利用 污泥利用 脱水与干燥设备 污泥消化池 污泥浓缩池 排放或三级处理 消毒投加 曝气池 污泥回流 初沉池 沉砂池 格栅 原废水 污水流程