中科大水处理课件01绪论

第一篇

废水物化处理第一章绪论第二章废水物理处理第三章废水化学处理第四章废水物理化学处理·第一章绪论环境问题的产生水圈与水循环第一节废水的来源与性质第二节废水的水质指标第三节水污染控制的基本途径第四节废水处理的方法与系统1、人类社会的发展2、对环境的影响（1）热带雨林消失（2）水土流失，沙漠化现象严重（3）温室效应（4）臭氧空洞（5）缓流水体富营养化等一、环境问题的产生3、环境污染包括水、气、噪声、固体废弃物、热、放射性、电磁等各种污染一、环境问题的产生一、环境保护二、水污染控制的实施步骤三、水污染控制的基本途径

第三节水污染控制的基本途径一、环境保护水污染防治的发展：点源治理区域综合综合治理环境管理·“环发大会”提出：清洁性生产、可持续发展国际标准化协会提出：“ISO14000”环境管理标准化措施首先：环境规划—水质规划—目标—水质、水量控制方案其次：法律—水质标准、排放标准、排污许可证、用水许可证然后：工程—生产工艺、污水收集、输送与处理管理—监测、排污收费

二、水污染控制的实施步骤三、水污染控制的基本途径

一、改革工艺。减少废水产生二、综合利用，回收工业原料等有用物质三、加强管理四、废水的无害化处理，达标排放一、水圈的定义二、世界的水资源

1、水资源的概念

2、世界的水资源

3、自然界水的存在形式三、水循环

1、水的自然循环

2、水的社会循环

水圈与水循环水圈的定义水圈：指地壳表面向下连续的水层，其上界为海洋、湖泊、沼泽、江河、冰川、雪山等地表水；下界主要为渗透至底部沉积物中的水。

水资源的概念广义概念（主要从地学、水文学、气象学角度出发）：水资源指包括海洋、地下水、冰川、湖泊、土壤水、河川径流、大气水在内的各种水体。狭义概念（主要从生态环境与水资源综合开发利用角度考虑）：水资源指上述广义水资源范围内逐年可以得到恢复更新的那一部分淡水。3.工程概念（主要从城市和工业给水及农田水利工程角度考虑）：水资源仅指上述狭义水资源范围内可以恢复更新的淡水量中，在一定技术经济条件下，可以为人们所用的那一部分水以及少量被用于冷却的海水。世界的水资源其中：便于人们取用的为300万km3，

占总水量的0.2%

全球（100%）(1.386×1018m3)海洋（94%）(1.303×1018m3)

陆地（6%）(8.3×1016m3)深层高矿化度水（4%）(5.533×1016m3)

淡水（2%）(2.767×1016m3)冰川（1.7%）其余（0.3%）(0.47×1016m3)自然界水的存在形式大气水：大气圈中呈蒸发状态的水，包括雨、雪、雹、霜、露等构成的大气降水和云、雾等。地表水：河流、湖泊（大陆水），海洋、沼泽等；地下水：地面下各种状态的水，包括水汽、吸着水、薄膜水、毛细管水、重力水。

水的自然循环水循环指地球上各种形态的水在太阳辐射、地心引力等作用下，通过蒸发、水汽输送、凝结降水、下渗以及地表径流等环节，不断地发生相态转换及周而复始的运动过程（见图1-1-1）。这一循环过程称为自然循环。

图1-1-1水的自然循环

由天然水体通过人类社会的生活、工业等的使用所产生的废水又回到天然水体的过程称为水的社会循环。

水的社会循环蒸发降水海洋径流水文大循环工农业生产、生活用水回归水处理工程水资源开发不能复原水人为循环自然－人为复合水文循环概念简图水的社会循环治理废水的迫切性一、我国水资源的短缺——水源性缺水二、我国水污染严重——水质型缺水三、污水厂运行不良

1.设计不当

2.实际水量、水质与设计相差很大

3.施工质量差

4.操作管理不当四、我国污水排放的标准日益严格进行岗位培训的重要性①使已有的水处理构筑物发挥应有的作用②保证污水厂（站）的正常运行，避免事故排放。③少挨骂，少扣工资，少出事故一、废水的来源二、废水的性质（一）、废水的物理性质（二）、废水的化学性质及组成

1、无机物

2、有机物

3、气体（三）、废水中的微生物（四）、工业废水的特征第一节废水的来源与性质①水温

②气味③

色度

④

悬浮物⑤流量的变化（一）、废水的物理性质高温废水排入水体后，将使水体水温升高，物理性质发生变化，危害水生生物的繁殖与生长，称为水体的热污染。其后果是：饱和溶解氧降低，氧亏量减少，复氧速率减慢；水生生物的耗氧速率加快，加速了水体中溶解氧的消耗，造成鱼类和水生生物的窒息死亡；导致水体的化学反应速率加快，引起水体的物理化学性质发生变化；使水体中细菌的繁殖加速，造成给水处理的费用增加；加速藻类的繁殖，从而加快水体富营养化进程。

水温能判别废水所处条件和处理工艺的运行装况。如：新鲜的生活污水——霉味（陈腐味）含H2S的废水——臭皮蛋味气味城市污水，特别是有色工业废水排入水体后，使水体产生色度，引起感官性状的变化。通常由溶解性物质和胶体物质产生。其后果是：使水体色度增加，降低透光性，影响水生生物的光合作用，抑制其生长，妨碍水体的自净作用。

色度包括漂浮物、可沉物、胶体物、溶解物。去除方法——筛滤、沉淀等沉淀设备中沉淀物污泥——有机物为主沉渣——无机物为主漂浮物——浮渣悬浮物流量的变化废水流量呈昼夜和季节性的变化。工厂中的工业废水处理系统——需设置调节池（缓冲水质和水量的巨变）城市污水厂——无需设置调节池原因？城市污水输送系统（管道和污水提升泵站）有一定的调节水量的作用。①砂、砾石②酸、碱及无机盐污染③硫酸盐和硫化物污染④重金属污染⑤氯化物污染⑥氮、磷污染无机物砂、砾石来源于地面冲刷。危害——堵塞河塘等缓流水体引起水体的浑浊酸、碱及无机盐污染酸碱污染来源：①工业废水排放的酸、碱②降雨淋洗受污染空气中的SO2、NOx所产生的酸雨。危害——使水体的pH值发生变化，微生物生长受抑制，水体的自净能力受到影响。无机盐污染：如镁、钙，使水体硬度增加，造成的危害与溶解性固体相同。

来源于工业废水和生活污水危害——当水体缺氧时，硫酸盐可在反硫化菌的作用下被还原为硫化氢与S2-，当其浓度达到一定值后，可产生异味，H2S会使水色变黑。

硫酸盐和硫化物污染来源于工业废水。成分：铜、锌、钼、银、汞等。危害——使水体产生毒性效应；通过生物富集、生物积累和生物放大后可影响人类的身体健康。

重金属污染水体受氯化物污染后，无机盐含量增高，水味变咸，对金属管道与设备有腐蚀作用，且不宜作为灌溉水。

氯化物污染氮、磷污染作用：①是生物体中重要的营养元素②氨氮是水体黑臭的最重要的指标之一；③氮是污水净化度的重要指标之一。危害：①过量的氮和磷能导致水体富营养化；③氨氮等类氮化合物对生物有毒害作用。指水体受氮、磷等植物营养素污染后，使缓流水体中的藻类生长加剧，呈胶质状的藻类覆盖水面，色泽暗红，称为“赤潮”或“水华”，隔绝水面与大气间的复氧，加上藻类自身死亡与腐化，消耗溶解氧，使水体溶氧含量迅速降低。藻类堵塞鱼鳃与缺氧，造成鱼类窒息死亡。死亡的藻类与鱼类不断沉积于水体底部，逐渐淤积，最终导致水体演变成沼泽或旱地。太湖蓝藻事件

富营养化组成：①蛋白质、脂类、糖类、有机酸、醇类等；②纤维素、木质素等天然有机物。有机物污染的危害危害——有机物排入水体后，在溶解氧存在条件下，由于好氧微生物的作用被降解，同时合成新细胞，消耗水中的溶解氧。若好氧作用大于复氧作用，则水体会出现“黑臭”现象。废水中含有:105-106个/ml之间的细菌

200-7000个/L的病毒寄生虫卵三、废水中的微生物病原微生物数量多，分布广，存活时间长，繁殖速度快，可随水流传播疾病。当人们饮用含病原微生物的水后，会患上传染病，因此必须重视病原微生物的污染。生活污水厂和医院废水需消毒后排放。四、工业废水的特征1.工业废水种类繁多，成分复杂，且各类工厂的水质、水量相差悬殊。2.许多工业废水中含有有毒有害物质，如酚、氰、汞、铬等，可对水中的生物以及人体健康造成直接的危害。3.污染物浓度往往很高。有些有机废水可用生物法处理，有些生物处理难度高，无机物为主的废水不宜采用生物法。4.废水水温与pH值随生产工艺而异。电厂废水、化工废水的水温较高，而有些废水偏碱性或偏酸性。水质指标1、生化需氧量BOD（Bio-ChemicalOxygenDemand）2、化学需氧量COD（ChemicalOxygenDemand）3、总有机碳TOC（TotalOrganicCarbon）4、氮5、磷6、固型物

7.其它第二节废水的水质指标对水体产生相同污染的、性质相近的某一类污染物的总称。表征了某一类物质对水体污染的程度。最常用、最基本的指标有生化需氧量、化学需氧量、悬浮固体等等。

水质指标

•定义：在有氧条件下由于微生物（主要是细菌）的作用使可以降解的有机物稳定化所需要的氧量。反映了水体中可生物降解的有机物这一类污染物的含量。

•影响BOD测定的因素：主要有温度、时间、有机物种类、抑制物、驯化情况、微生物接种量等。生化需氧量生化需氧量废水中有机物氧化可分为两个阶段：一是碳化阶段需氧量，即第一阶段需氧量；二是氮氧化的需氧量，为硝化阶段需氧量，又称第二阶段需氧量。（见图1-1-2）生化需氧量图1-1-2两阶段需氧量曲线

生化需氧量由图1-1-2可知，全部测出BOD是不现实的，不能对污水处理设施进行反馈。多采用BOD5_——1L水样在20℃条件下连续培养5天，有机污染物在好氧微生物作用下进行氧化分解所消耗的溶解氧量。用强氧化剂在一定条件下氧化还原性物质（包括无机还原性物质和能被该种氧化剂氧化的有机物）所需的氧量，结果以氧的mg/L表示。常用的氧化剂：K2Cr2O7——废水和污水KMnO4——微污染水1g生物物质被氧化时好氧1.42g，因此活性污泥的COD系数为1.42。化学需氧量定义：废水中所有有机物的含碳量。1g有机碳被氧化时需2.67g氧。一般用仪器分析方法测定，以C的mg/L表示。

COD=2.67TOCCOD/TOC＞2.67——废水中含较多无机还原性物质＜2.67——废水中部分有机物质不能被K2Cr2O7还原总有机碳形式：有机氮、氨氮、亚硝酸氮、硝酸氮氮有机氮:蛋白质、氨基酸、尿素、尿酸、偶氮染料等物质中所含的氮。氨氮:NH3-N和NH4*-N亚硝酸氮:NO2--N硝酸氮:NO3--N硝态氮:NOX--N氮总凯氏氮TKN=N有机+NH3-N总氮TN=N有机+NH3-N+NO2--N+NO3--N=TKN+NOX—N生活污水中有机氮为总氮的60％，其余40％为氨氮。新鲜的、水温低的废水中，有机氮高，氨氮低，臭味少。陈旧的、水温高的废水中，有机氮较低，氨氮高，臭味重。磷形式：正磷酸盐、偏磷酸盐、有机磷废水中含量①美国的城市污水中，总磷6-20mg/l;②我国城市污水中，有机磷2-5mg/l,无机磷为4-15mg/l。总固体（TS):单位体积水样在103-105℃下，蒸发干后残留物质的重量。固体物质悬浮固体（SS）：能被过滤器截留的固体。

溶解性固体（DS）：能通过过滤器进入滤液中的固体。

挥发性固体（VS）：将水样中的固体置于马福炉中，于650℃灼烧1h后被气化的固体。

非挥发性固体（FS）:将水样中的固体置于马福炉中，于650℃灼烧1h后残留的固体。TS=DS+SSTS=VS+FSDS=VS+FSSS=VS+FS其它一、重金属类

汞、铬（六价）、镉、硒（四价）、铜、锌、锰、铁、铅等。二、酚、石油类、表面活性剂、Cl-、硫酸盐、酸碱类（pH）、发色物质（色度）等三、pH值表示水的酸碱度，当pH=7时，水呈中性；pH＜7时，水呈酸性；pH＞7时，水呈碱性。四、特征性的污染成分定义：指释放或排放污染物的来源场所或进入途径。分类：根据分布特征和稀释方式可划分为①点源：城市、工厂、船只等等；②面源：农业径流③扩散源：酸雨等

污染源

废水的概念从污染源排放出来的携带各种污染物的水。包括生活污水、工业废水、被污染的雨水和排入城市排水系统的其它污染水的总称。其中工业废水又分为生产污水和生产废水，生活污水与生产污水合称城市污水。

污染源•来源：居住区、商业区、公用设施等；•特性：a.具有明显的日周期和季节性变化；b.随地区和生活习惯不同而异；c.与生活水平有关（供、排水设施等）•居住区生活污水量的确定平均日生活污水量=污水量标准×设计人口数

生活污水的来源、特性、及流量通常情况下，污水处理厂的处理规模指平均日流量，设计流量指最大流量。对分流制系统应考虑雨水渗入，一般可达25~30%，少时约10~15%。常用的污水量标准和总变化系数见表1-2-1、1-2-2。

生活污水的来源、特性、及流量生活污水的来源、特性、及流量①特性：随种类、规模、生产工艺流程及管理水平等的不同而不同。②几种实测流量的方法

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流量计

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计量槽

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计量堰

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示踪剂法

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根据供水量或实际用水量估算污水量

工业废水的特性和流量•

生活污水：有色、浑浊、具恶臭、呈微碱性，有机杂质占60%以上，干固体约0.1~0.2%，有些含致病菌。•

城市污水：同生活污水，但有工业废水排入。•

水质的确定：采用污染物人口负荷数进行估算污染负荷=NF（设计人口数×单位污染物负荷系数）单位污染物负荷系数指每人每日排放某种污染物的重量（g/人.日）

生活污水与城市污水水质生产污水命名法：①根据行业命名（如味精废水、啤酒废水）②按主要污染物命名（如含酚废水、含铬废水）水质：通常为实测（逐时监测水质、不同排污点测定水质等）或采用人口当量

工业废水水质特性其目的是经过处理后去除废水中的污染物，使达到排放要求，从而减小对受纳水体和周围环境的危害。整个系统为：污染源废水收集输送系统污水处理系统排放系统

第四节废水的处理方法与系统物理法——利用物理作用分离废水中主要呈悬浮状态的污染物，在处理过程中不改变物质的化学性质。一、废水的处理方法化学法——利用化学反应分离或回收废水中的污染物质。物理化学法：通过物理和化学的综合作用使