第三章土木工程与水环境(2)

1、第五节 污水处理技术污水处理技术就是采用各种办法将污水中所含的污染物分离出来，或将其转化为无害和稳定的物质。 一、污水处理的分级 按处理程度和工艺流程划分，可分为一级处理、二级处理、三级处理，污泥处理。先易后难，先简后繁。1、一级处理：将污水中的漂浮物，悬浮状态固体污染物去除，物理处理。SS去除率7080%。2、二级处理：主要去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物质。二级处理的主体工艺是生物处理，一般通过二级处理后，废水中的BOD5 可去除80%90%。3、三级处理二级处理后，进一步处理微生物难降解的有机物、氮、磷等水体富营养物、病原体及一些无机盐等，将二级处理未能去除的部分污染物进一步净化处

2、理称深度处理。二、污水处理方法的分类按原理分为物理处理法、化学处理法和生物处理法。或称物理技术、化学技术、生物技术。1、物理处理法：利用物理作用分离污水中主要呈悬浮状态的污染物质，处理过程中污染物质的化学性质不发生改变。2、化学处理法：利用化学反应作用分离、回收污水中的污染物。3、生物处理法：利用微生物的新陈代谢功能使污水中呈溶解状态和胶体状态的有机污染物转化为无害的物质。三、物理处理技术主要用于分离去除废水中的不溶性悬浮污染物，处理过程中废水的化学性质不发生改变。常用的物理处理方法包括：过滤法、沉淀法、气浮法、离心力固液分离。 1、过滤法：1）格栅与筛网格栅：废水经过沟渠、下水道进入水处理厂

3、，首先经过斜置在渠道内的格栅和筛网。格栅是由一组(或多组)相平行的金属栅条与框架组成。截留较大的悬浮物或漂浮物（如生活污水中的果皮、蔬菜、塑料等），防止后续处理构筑物或水泵机组受到危害筛网：用于纺织、造纸、化纤类的工业废水处理，有效拦截纤维状污染物。多用金属丝、化纤编织，孔径一般小于5mm，最小0.2mm。2）粒状介质过滤废水通过粒状滤料（如石英砂）床，其中细小的悬浮物和胶体被截留在滤料的表面和内部空隙中，这种通过粒状介质分离不溶性污染物的方法称粒状介质过滤或砂滤。下图为粒状介质过滤：2、沉淀法利用废水中的悬浮颗粒物和水的相对密度不同的原理，借助重力沉降作用将悬浮颗粒物从水中分离。沉淀池的工作

4、原理是让欲沉淀处理的水在池中缓慢流动，使悬浮物在重力作用下沉降。3、气浮法在废水中产生大量微小气泡作为载体黏附废水中微细的悬浮固体，使其随气泡浮升到水面，形成泡沫层，然后用机械方法撇除，使污染物从废水中分离出去。4、离心力固液分离当废水在容器中绕轴旋转时，由于废水与悬浮固体颗粒的密度差，悬浮固体将做离心运动集中至容器壁部分，废水做向心运动集中于容器中心轴部分，达到悬浮固体与废水分离。5、隔油池：废水从池子的一端流入池子，水平流速(25mm/s)流经池子，流动过程中，密度小于水的油粒上升到水面，密度大于水的颗粒杂质沉于池底，水从池子的另一端流出四、废水的生物处理法自然环境中，存在大量的微生物，它

5、们都具有分解有机物并将其转化为简单、稳定和无害的无机物的能力，同时自身获得了营养物质和能量得到了繁殖。净化污水的微生物是一个群体：1）细菌（平均直径0.51.0微米；长度1.02.0微米，以溶解性有机物质为食的单细胞生物，是净化污水的主要承担者。2）真菌（多细胞微生物，利用有机物进行细胞合成）3）原生动物（大小10微米至数百微米，单细胞生物，是细菌的首次捕食者）；4）后生动物（ 以细菌和原生动物为食料）。按微生物与氧的关系分：需要氧气环境才能生存的好氧微生物，不需要氧气生存的厌氧微生物，以及有氧和无氧条件都能生存的兼性微生物。废水的生物处理：在人工创造的水环境中，使微生物大量繁殖，通过微生物的

6、代谢活动，使废水中夹带的呈溶解性和胶体性的有机污染物转化、稳定和无害化，。1、好氧生物处理主要依赖好氧菌和兼性菌的生化作用完成废水处理的工艺。好氧菌在有足够溶解氧的供给下吸收废水中的有机物，通过代谢活动，有机物被分解转化为CO2，H2O，NH3 ，PO43- ，SO42-等无机物，且基本无害同时微生物得到生长繁殖。有机物O2 微生物 CO2 HO2 新细胞稳定产物（ NH3 、NO3-、PO43-、SO42- ）异化作用：有机物分解为简单无机物，微生物获得能量；同化作用微生物得到繁殖。1）活性污泥法向含有有机物并有微生物的污水连续不断地鼓入空气（提供溶解氧），经一段时间后，微生物以有机物为食大

7、量繁殖，单个微生物会凝聚成较大的微生物团块，对有机物有强烈的的吸附凝聚作用，形成活性污泥。处理过程： （1）曝气：向含有有机污染物并有微生物的废水中不断通入空气，产生活性污泥。（2）吸附：废水中的有机物迅速被吸附到活性污泥上。（3）氧化：好氧菌对已吸附的有机物进行分解代谢，一部分转化为最终产物CO2，H2O、无机物（约1/3），其余2/3有机物被微生物消耗，合成新细胞，使微生物增殖。（4）凝聚与沉淀代谢阶段合成的絮凝体，通过重力沉淀从水中分离，使水得到净化。2）生物膜法（1）生物滤池将固体介质填充在净化构筑物中，在充分供氧的条件下使有机废水与介质接触，废水中的微生物在介质表面生长繁殖，形成微生

8、物膜。水中有机污染物被膜中微生物作为营养而摄取并分解，称为“固着生长法”，相对于 “悬浮生长法”。当生物膜超过一定厚度时，吸附的有机物在传递到内层前被代谢掉，内层得不到养分，失去黏附在滤料上的性能脱落。随水流出，滤料表面重新产生生物膜（0.5-1.5mm）。滤料采用碎石、卵石、炉渣。在沉淀池内进行泥水分离。（2）生物转盘工作原理和生物滤池基本相同，区别在于以一系列的绕水平轴转动的盘片（23米）代替固定的滤料。盘片半浸没在水中。转盘依次经过水和空气，吸收水中的有机物溶入空气中的氧。12周，形成0.5-2mm厚的生物膜。2、厌氧生物处理法利用厌氧微生物的新陈代谢处理污水的过程称为厌氧生物处理。厌氧

9、生物处理法不需要供氧。（1）水解酸化阶段：有一类被称为产酸细菌的微生物，将废水及污泥中的高分子有机物转化为小分子有机物。 如：将蛋白质、多糖类、脂类等，在产酸细菌的作用下水解，分别转化为氨基酸、葡萄糖、甘油等小分子有机物。（2）酸性发酵阶段：小分子水解产物，被代谢成更简单的有机物，如：甲酸、乙酸、丙酸、丁酸等挥发性酸、醇类，CO2、NH3、H2S、H2等，废水发出臭味。（3）碱性发酵阶段：一类被称为甲烷细菌的微生物继续将简单的有机酸和醇分解成CO2和甲烷。能耗低，厌氧法不需要充氧，而且产生的沼气可作为能源。大规模厌氧生物处理的必备条件是：隔绝氧气、PH维持在6.8-7.8，温度保持在适宜于厌氧

10、生物活动的范围（3055度）。3、污水的自然生物处理利用在自然条件下生长、繁殖的微生物处理废水。主要特征是工艺简单、建设运行费较低，适合于小城镇及乡村采用。1）稳定塘又称氧化塘或生物塘。人工适当修整，设围堤和防渗层的污水池塘。污水在塘内经较长时间的缓慢流动、贮存，通过微生物的代谢活动，使污水中的有机物得以降解。 好氧稳定塘深度较浅，不超过1米，好氧微生物起降解有机物与处理污水的净化作用。菌-藻共生系统。 厌氧稳定塘塘水深度在2米以上，整个塘水都处于厌氧状态。高浓度有机废水，有机污泥。厌氧生物处理反应速率慢，需要时间长。水解酸化阶段：高分子有机物，在产酸细菌的作用下水解，转化为小分子有机物；酸性

11、发酵阶段：小分子水解产物，被代谢成更简单的甲酸、乙酸、丙酸、丁酸等挥发性酸、醇类，CO2、NH3、H2S、H2等碱性发酵阶段：微生物将简单的有机酸和醇分解成CO2和甲烷。 兼性稳定塘塘水较深，一般1米2米，上部溶解氧充足，呈好氧状态，好氧菌起作用，下部溶解氧不足，呈厌氧状态，厌氧微生物起作用，中间层溶解氧时有，时无，兼性微生物起分解作用。2）湿地处理系统湿地主要特征是生长有水生植物等。常用植物：芦苇、灯芯草、香蒲，芦苇；填料：土壤、细沙、粗沙、砾石；污水中的悬浮物被植物根系阻挡截留；氮、磷等营养物质被植物吸收；水中和填料中的微生物对污水中的有机物降解；重金属离子可被植物和填料吸附。植物根系附近

12、氧气较为充足。五、化学处理和物理化学处理技术一、化学处理化学处理是利用化学反应作用分离、回收污水中的污染物。该类方法利用化学反应，使水中溶解性或胶体污染物与其他物质发生化学反应转变成无害物质。化学处理技术主要去除污水中的溶解性物质和自然沉淀无法去除的悬浮物质。1、中和法处理酸性废水或碱性废水。利用化学方法使酸性废水或碱性废水中和达到中性的方法。 酸碱废水互相中和. 药剂中和酸 性 废 水 ： 采 用 石 灰 （ C a O ） 、 石 灰 石（CaCO3）、大理石（CaCO3、氧化钙、氧化锰、二氧化硅、碳酸镁等）、碳酸钠、氧化镁、消石灰（Ca(OH)2）等中和。碱性废水：采用硫酸、硝酸、盐酸等

13、中和；或向碱性废水中鼓入烟道气；或向碱性废水中注入压缩二氧化碳气体。 过滤中和酸性废水流过碱性滤料与滤料中和，滤料主要有石灰石、大理石、白云石（碳酸钙和碳酸镁）。仅适用于酸性废水。2、化学沉淀法。该方法是通过投加化学药剂，使其与溶解性污染物质发生反应，生成难溶于水的物质，从水中沉淀出来。主要用于处理钙、镁离子（硬水）及重金属离子。可以通过投入石灰、氢氧化物、硫化物、碳酸盐等，与金属离子发生化学反应，在水中形成沉淀去除。3、氧化还原法采用氧化剂或采用还原剂将水中有害物质氧化或还原为无害物质。 通常采用的氧化剂包括：臭氧、氯气、次氯酸钠、三氯化铁等主要处理BOD5、COD 、色、嗅、味改变、氰化物

14、（带有氰基的有机、无机化合物，人一次口服 0.1 g 左右的氰化物就会致死，而当水体中的氰化物浓度达0.30.5 mgL时，水中的鱼类及其他水生生物将死亡）等。2CN-（氰根离子）+6H2O+6Cl212HCl+N2+CO32-臭氧氧化能力强，可以氧化蛋白质、氨基酸、木质素、氰化物等、脱色效果好，杀菌，消毒。特别适用于处理废水中难以生物降解的有机物，用以饮用水的处理等。 采用还原剂：硫酸亚铁、亚硫酸盐、氯化亚铁，锌粉、铁屑等；可以处理含铬、汞化合物，经反应形成沉淀。三、物理化学处理技术1、混凝法混凝法是向废水中投加混凝剂，使废水中难以自然沉淀的胶体状污染物形成具有一定大小的絮状体，沉淀分离。从

15、表观而言，就是去除污水的色度和浑浊度。通过混凝，能够降低废水的浊度、色度、去除呈胶体状的无机、有机污染物。混凝剂：向污水中投加与欲去除的污染物质（通常为胶体颗粒）所带电荷相反的电解质（混凝剂），使胶体颗粒物变为电中性，失去稳定性。常见的混凝剂： 无机金属盐类硫酸铝、硫酸亚铁、氯化铁、氯化铝； 有机高分子混凝剂聚合氯化铝、聚合硫酸铁等。2、吸附法该法是利用多孔性的固体吸附剂，使废水中的多种物质被吸附到固体表面去除。常用的吸附剂包括：焦炭、木炭、木屑、活性炭、沸石（铝硅酸钠）等 。吸附剂表面的分子受力不均衡，存在剩余力场，具有表面能，水中溶质的分子在碰撞固体时，被吸附。从广义而言，一切固体表面都有

16、吸附作用。但实际上，只有细微物质或多孔物质，因其具有很大的表面积而显示出明显的吸附能力。该方法主要用于处理重金属离子、有害的生物难降解有机物、脱色、除臭、去除细菌、病毒等。3、离子交换法借助于固体离子交换剂中的离子与稀溶液中的离子进行交换，以达到提取或去除溶液中某些离子的目的。离子交换剂是一种带有可交换离子的不溶性固体，离子交换剂具有选择性，它对某些离子有更大的亲和力。离子交换剂分为阳离子交换剂和阴离子交换剂。离子交换法常用于去除重金属离子，水的软化等，如用钠离子交换树脂吸附水中的钙、镁离子，释放钠离子，使水质得到软化。我国在工业生产中常采用离子交换法处理含铬、汞、锌、镍、铜的废水。4、膜分离

17、法凡使溶液中一种或几种成分不能透过，而其它成分能透过的膜称为半透膜，用半透膜将溶液隔开，通过在膜两侧施加推动力，使溶液中的某种溶质或水选择性透过的方法称为膜分离法。膜分离是利用特殊的半透膜的选择性透过作用，将废水中的颗粒、分子或离子与水分离的方法。膜分离法包括电渗析、反渗透、超滤法等方法。第六节 道路交通水环境污染防治 一、道路交通运营水污染源与处理（一）服务区、收费站、管理区、车站等产生的污水主要包括：1、生活污水1）成分：水质一般不含有毒物质，但常含植物营养物质（氮、磷）；糖类、脂肪、蛋白质、木质素（耗氧有机物）；含有大量细菌（包括病原菌）、病毒和寄生虫卵。悬浮物、生化需氧量、化学需氧量、

18、总氮、总磷、油脂等表示。mg/L。2）生活污水的处理的方法：主要去除悬浮物和BOD5（1）化粪池（一级处理）污水在化粪池缓慢流动，悬浮物下沉，利用厌氧分解处理有机物，污泥612月清理一次，出水可作农田灌溉。化粪池主要去除污水中的悬浮物，对溶解性有机物去除有限。（2）稳定塘处理好氧塘：BOD5100mg/L；水深：1米厌氧塘：BOD5300mg/L，水深：35米兼性塘：BOD5：100300mg/L；水深：1.22.5米（3）湿地处理：分表面流湿地，潜流湿地或利用天然洼地、池塘、湿地收集路面径流，其去除污染物的机理包括沉淀、吸附、生物吸收、微生物降解。2、洗车、机修废水的处理1）洗车场及车辆维修

19、站排水所含污染物以泥沙颗粒物、石油类为主。悬浮物、化学需氧量、石油类等。2）洗车、机修废水的处理采用隔油池处理当污水进入隔油池后，比重小于水而粒径较大的可浮油浮于水面，而比重大于1的重质油和可沉固体则沉向池底。在隔油池的出水端设集油管，将浮油收集去除。（二）路面径流1、路面径流中主要污染物的来源车辆排气中的颗粒物；汽车燃油、润滑油在路面上的滴漏；车辆部件磨损；轮胎与路面的磨损物；运输物洒落及大气降尘等。这些污染物直接排入受纳水体将可能改变受纳水体作为饮用水源地、生产用水、娱乐用水或生态保护区的价值。2、路面径流中主要污染物成分Stotz等人在德国3条交通量很大的公路上对145场降雨的850个径

20、流水样进行了连续监测和分析研究，结果表明：公路路面径流中的污染物主要有：SS、COD、重金属、P、N等营养物、氯化物、油和脂、农药和PAHs（多环芳烃）等。最主要的是SS、COD微生物难降解。3、路面径流的处理1）植被控制植被控制是利用地表密植的植物，对地表径流中的污染物进行截流的一种措施，能够在地表径流输送的过程中将污染物从径流中分离出来。植被控制包括植草渠道和漫流两种。植草渠道即在输送地表径流的沟、渠中密植草皮；地表漫流是在坡度较小的地面密植草皮使水流发散成为面流，从而过滤污染物质的一种方法。2）滞留池滞留池去除颗粒状污染物的基本机理是沉淀，地表径流在池中滞留、沉淀，以悬浮固体为主的污染物

21、得以大量去除。3）湿地处理4）多孔沥青路面采用多孔沥青路面，其径流中污染物的浓度大大减少，研制和使用各种类型的多孔路面不仅有利于行车，也有利于降低路面径流污染。5）管理措施严格控制污染物排放量明显超标的车辆上路；禁止超载及无防护措施运送散装粉状货物的车辆上路；严格监控运载危险品的车辆；路面清扫加强路面清扫，可减少随降雨进入地表径流中的污染物量；限制除冰剂和沙粒的使用，会加剧路面与轮胎的磨损，形成更多的颗粒物质，且其本身溶解于冰雪水中随径流排出，使径流水中Cl-含量增加。二、道路施工水污染源及处理1、砂石料冲洗废水1）成分：据一般大型砂石料加工系统冲洗废水监测，其废水量约为加工砂石方量的3倍，是

22、一个较大的水污染源。砂石料废水的主要污染物为悬浮物SS。2）处理方法：砂石料冲洗废水其悬浮物含量大，需建沉降地，悬浮物进行沉淀后排放。部分废水澄清后可用建筑工地洒水防尘。2、机械和车辆冲洗废水1）成分施工机械设备冲洗和施工车辆冲洗废水中主要污染物为石油类和悬浮物。2）处理方法（1）应尽量要求施工机械和车辆到附近专门清洗点或修理点进行清洗和修理。（2）采用隔油池处理3、施工期生活污水施工期生活污水主要是施工现场、施工营地的生活污水，其水质和一般的城市生活废水区别不大。施工人员应尽量选择有污水排放系统的民房作为宿营地，使生活污水进入排污系统。或采用简易处理系统，如：隔油池、化粪池等。4）混凝土养护

23、废水。PH值较高，悬浮物SS多。混凝土养护可以直接用薄膜或塑料溶液喷刷在混凝土表面，待溶液挥发后，与混凝土表面结合成一层塑料薄膜，使混凝土与空气隔离，减少养护废水的排放。或中和、沉淀处理。4）混凝土养护废水三、道路路设计与水污染防治1）收集调查中心线两侧200米范围内地表水资源分布。2）公路沿线设施的管理区、养护工区、服务区等的生活污水应达标排放。3）洗车台、加油站应设置污水处理系统，达标处理。4）饮用水源保护区内不得设置沥青混合料和混凝土搅拌站，不得取土、弃土、破坏植被。5）桥位距自来水厂取水口上游应大于1000米。6）施工中搅拌站的排水、混凝土养生水不得排入地表水13类水源保护区。7）公路

24、经过瀑布上游、温泉区等特殊水体时，应确定避让。8）路面径流水不得直接排放到水源、农田、果园，充分利用地形和天然水系将路界范围内的地表径流引入自然沟渠。9）路基边缘距饮用水源小于100米、距养殖水体小于20米，应采取防护措施。10）排渗水构造物可能造成地下水污染时，应采取隔离措施。11）公路在湖泊、水库等地表径流汇水区通过时应采取措施防止公路对地表径流的阻隔。第七节 建筑工地污水处理建筑工程水环境污染主要来自施工作业排污、基坑降水排水、施工机械设备清洗、实验室器具清洗和生活污水。施工现场产生的污水主要包括雨水，污水（又分为生活污水和施工污水）两类。一、绿色施工导则关于水污染排放的要求1、水污染的

25、防治措施采用有组织排水方式；2、对于含有有害物质的污水，应经过处理才能排放；3、保护地下水环境；1）采用隔水性能好的边坡支护技术；2）在缺水地区或地下水位持续下降的地区，基坑降水尽可能少地抽取地下水；当基坑开挖抽水量大于50104m3时，应进行地下水回灌，并避免地下水被污染；4、应使排放污水水质符合污水综合排放标准(GB89781996)及地下水质量标准(GB/T1484893)等的相关要求。二、建筑施工水污染控制1、施工现场污水排放应达到国家标准污水综合排放标准(GB8978-1996)的要求。2、在施工现场应针对不同的污水设置相应的处理设施，如沉淀池、隔油池、化粪池等。1）工地食堂废水收集后进入隔油池然后排放，最终排放的污水表面应没有油渍。隔油池应有足够的