《水污染控制工程》PPT

第 一 章 总 论第 一 节 废 水 来 源 与 特 性第 二 节 水 质 标 准第 三 节 废 水 处 理 方 法 综 述 第 四 节 废 水 处 理 反 应 器 及 动 力 学 基 础 废 水 的 来 源 第 一 节 废 水 来 源 与 特 性 根 据 来 源 不 同 ， 废 水 可 分 为 生 活 污 水 和 工业 废 水 两 大 类 。 生 活 污 水 是 人 们 在 日 常 生 活 中 所 产 生 的 废水 ， 主 要 包 括 厨 房 洗 涤 污 水 。 工 业 废 水 是 在 工 业 生 产 过 程 中 所 排 出 的 废水 。 工 业 废 水 分 为 生 产 污 水 和 生 产 废 水 。 生 产废 水 是 指 较 清 洁 ， 不 经 处 理 即 可 排 放 或 回 用 的工 业 废 水 。 而 那 些 污 染 较 严 重 ， 须 经 过 处 理 后方 可 排 放 的 工 业 废 水 就 称 为 生 产 污 水 。 return 废 水 的 特 性 废 水 中 的 污 染 物 种 类 大 致 可 如 下 区 分 ： 固 体 污 染 物 、需 氧 污 染 物 、 营 养 性 污 染 物 、 酸 碱 污 染 物 、 有 毒 污 染 物 、油 类 污 染 物 、 生 物 污 染 物 、 感 官 性 污 染 物 和 热 污 染 等 。 为 了 表 征 废 水 水 质 ， 规 定 了 许 多 水 质 指 标 。 主 要 有 有毒 物 质 、 有 机 物 质 、 悬 浮 物 总 数 、 pH值 、 色 度 、 温 度 等 。一 种 水 质 指 标 可 能 包 括 几 种 污 染 物 ； 而 一 种 污 染 物 也 可 几种 水 质 指 标 。 return (一 )固 体 污 染 物 固 体 污 染 物 常 用 悬 浮 物 和 浊 度 两 个 指 标 来 表 示 。 悬 浮 物 是 一 项 重 要 水 质 指 标 ， 它 的 存 在 不 但 使 水 质 浑 浊 ，而 且 使 管 道 及 设 备 阻 塞 、 磨 损 ， 干 扰 废 水 处 理 及 回 收 设 备 的工 作 。 浊 度 是 对 水 的 光 传 导 性 能 的 一 种 测 量 ， 其 值 可 表 征 废 水中 胶 体 相 悬 浮 物 的 含 量 。 固 体 污 染 物 在 水 中 以 三 种 状 态 存 在 ： 溶 解 态 (直 径 小 于1nm)、 胶 体 态 (直 径 介 于 1 100nm)和 悬 浮 态 (直 径 大 于100nm)。 水 质 分 析 中 把 固 体 物 质 分 为 两 部 分 ： 能 透 过 滤 膜(孔 径 约 3 10 m)的 叫 溶 解 固 体 (DS)； 不 能 透 过 的 叫 悬 浮 固体 或 悬 浮 物 ， 两 者 合 称 为 总 固 体 (TS)。 return (二 )需 氧 污 染 物 废 水 中 能 通 过 生 物 化 学 和 化 学 作 用 而 消 耗 水 中 溶 解氧 的 物 质 ， 统 称 为 需 氧 污 染 物 。 绝 大 多 数 的 需 氧 污 染 物是 有 机 物 ， 无 机 物 主 要 有 Fe3+、 Fe2+、 S2-、 CN-等 。 因 而在 一 般 情 况 下 ， 需 氧 物 即 指 有 机 物 。 由 于 有 机 物 的 种 类 非 常 多 ， 现 有 的 分 析 技 术 难 以 将其 区 分 与 定 量 。 在 工 程 实 际 中 主 要 用 生 化 需 氧 量 、 化 学需 氧 量 、 总 需 氧 量 、 总 有 机 碳 等 指 标 来 描 述 。 return 2 化 学 需 氧 量 (COD) 化 学 需 氧 量 是 指 在 酸 性 条 件 下 ， 用 强 氧 化 剂 特 有 机 物 氧化 为 CO2、 H20所 消 耗 的 氧 量 。 氧 化 剂 一 般 采 用 重 铬 酸 钾 。 由 于重 铬 酸 钾 氧 化 作 用 很 强 ， 所 以 能 够 较 完 全 地 氧 化 水 中 大 部 return分 有 机 物 和 无 机 性 还原 物 质 (但 不 包 括 硝 化所 需 的 氧 量 )， 此 时 化学 需 氧 量 用 CODcr， 或COD表 示 。 如 采 用 高 锰酸 钾 作 为 氧 化 剂 ， 则写 作 COD Mn。 3 总 需 氧 量 (TOD) 有 机 物 主 要 元 素 是 C、 H、 O、 N、 S等 。 在 高 温 下 燃 烧 后 ，将 分 别 产 生 CO2和 H2O， 所 消 耗 的 氧 量 称 为 总 需 氧 量 TOD。 TOD的 值 一般 大 于 COD的 值 。 TOD的 测 定 方 法 是 ： 向 氧 含 量 已 知 的 氧 气 流 中 注入 定 量 的 水 样 ， 并 将 其 送 入 以 铂 为 触 媒 的 燃 烧 管 中 ， 在 900 高return温 下 燃 烧 ， 水 样 中 的 有机 物 即 被 氧 化 。 消 耗 掉氧 气 流 中 的 氧 气 ， 剩 余氧 量 可 用 电 极 测 定 并 自动 记 录 。 氧 气 流 原 有 氧量 减 去 剩 余 氧 量 即 得 总需 氧 量 TOD。 TOD的 测 定 仅 需 几 分 钟 。 return return return return return return return return return return 水 质 标 准 是 用 水 对 象 (包 括 饮 用 和 工 业 用 水 对 象 等 )所要 求 的 各 项 水 质 参 数 应 达 到 的 限 值 。 可 分 为 国 际 标 准 、 国家 标 准 、 地 区 标 准 、 行 业 标 准 和 企 业 标 准 等 不 同 等 级 。 生 活 饮 用 水 水 质 标 准 的 制 定 主 要 是 根 据 人 们 终 生 用 水的 安 全 来 考 虑 的 ， 水 中 不 得 含 有 病 原 微 生 物 ， 水 中 所 含 化学 物 质 及 放 射 性 物 质 不 得 危 害 人 体 健 康 ， 水 的 感 官 性 状 良好 。 return 一 、 污 水 的 排 放 标 准污 水 排 放 标 准 制 定 的 依 据依 据 地 表 水 水 域 环 境 功 能 和 保 护 目 标 ， 按 功 能 高 低 划 分 为5类 ： 类 主 要 适 用 于 源 头 水 ， 国 家 自 然 保 护 区 ； 类 主 要 适 用 于 集 中 式 生 活 饮 用 水 地 表 水 源 地 一 级 保 护区 、 珍 稀 水 生 生 物 栖 息 地 、 鱼 虾 类 产 卵 场 、 仔 稚 幼 鱼 的 梭饵 场 等 ； 类 主 要 适 用 于 集 中 式 生 活 饮 用 水 地 表 水 源 地 二 级 保 护区 、 鱼 虾 类 越 冬 场 、 洄 游 通 道 、 水 产 养 殖 区 等 渔 业 水 域 及游 泳 区 ； 类 主 要 适 用 于 一 般 工 业 用 水 区 及 人 体 非 直 接 接 触 的 娱乐 用 水 区 ； 类 主 要 适 用 于 农 业 用 水 区 及 一 般 景 观 要 求 水 域 。 return return 表 1-1 第 一 类 污 染 物 最 高 允 许 排 放 浓 度 （ mg/L）污 染 物 最 高 允 许 排放 浓 度 污 染 物 最 高 允 许 排放 浓 度 污 染 物 最 高 允 许排 放 浓 度1 总 汞 0.05 4 总 铬 1.5 7 总 铅 1.02 烷 基 苯 不 得 检 出 5 六 价 铬 0.5 8 总 镍 1.03 总 镉 0.1 6 总 砷 0.5 9 苯 并 (a)比 0.00003 烧 碱 行 业 （ 新 扩 建 、 改 建 企 业 ） 采 用 0.005mg/L。 为 试 行 标 准 、 二 级 、 三 级 标 准 区 暂 不 考 虑 。 return 表 1-2 第 二 类 污 染 物 最 高 允 许 排 放 浓 度 （ mg/L）标 准 分 级 一 级 标 准 二 级 标 准 三 级 标 准新 扩 改 现 有 新 扩 改 现 有1 pH值2 色 度3 悬 浮 物4 BOD55 COD6 石 油 类7 动 植 物 由8 挥 发 酚9 氰 化 物10 硫 化 物11 氨 氮 12 氟 化 物13 磷 酸 盐 (以P计 )14 甲 醛15 苯 胺 类16 硝 基 苯 类17 LAS18 铜19 锌20 锰 6 950703010010200.50.51.015100.51.01.02.05.00.52.02.0 6 9801006015015301.50.51.025151.02.02.03.0100.52.05.0 6 9802006015010200.50.51.02510、 201.02.02.03.0101.04.02 0 6 91002508020020401.00.52.04015、 302.03.03.05.0151.05.05.0 6 9400300500301002.01.02.0205.05.0202.05.05.0return return return return return return 第 三 节 废 水 处 理 方 法 综 述 废 水 处 理 方 法 按 对 污 染 物 实 施 的 作 用 不 同 ， 大 体 上 可 分为 两 类 ： 一 类 是 通 过 各 种 外 力 作 用 ， 把 有 害 物 从 废 水 中 分 离出 来 ， 称 为 分 离 法 。 另 一 类 是 通 过 化 学 或 生 化 的 作 用 ， 使 其转 化 为 无 害 的 物 质 或 可 分 离 的 物 质 。 后 者 再 经 过 分 离 予 以 除去 ， 称 为 转 化 法 。 习 惯 上 也 按 处 理 原 理 不 同 ， 将 处 理 方 法 分为 物 理 法 、 化 学 法 、 物 理 化 学 法 和 生 物 化 学 法 四 类 。 return 一 、 分 离 法 废 水 中 的 污 染 物 有 各 种 存 在 形 式 ， 大 致 有 离 子 态 、分 子 态 、 胶 体 和 悬 浮 物 多 样 性 和 污 染 物 特 性 的 各 异 性 ， 决定 了 分 离 方 法 的 多 样 性 。污 染 物 存 在 形 式 分 离 方 法离 子 态 离 子 交 换 法 、 电 解 法 、 电 渗 析 法 、 离 子 吸附 法 、 离 子 浮 选 法分 子 态 萃 取 法 、 结 晶 法 、 精 馏 法 、 吸 附 法 、 浮 选法 、 反 渗 透 法 、 蒸 发 法胶 体 混 凝 法 、 气 浮 法 、 吸 附 法 、 过 滤 法悬 浮 物 重 力 分 离 法 、 离 心 分 离 法 、 磁 力 分 离 法 、筛 选 法 、 气 浮 法表 1-3 分 离 法 分 类 一 览 表 return 二 、 转 化 法 转 化 法 可 分 为 化 学 转 化 和 生 化 转 化 两 类 。 具 体 见 表 1-4。现 代 废 水 处 理 技 术 ， 按 处 理 程 度 划 分 ， 可 分 为 一 级 、 二 级 和 三级 处 理 。 一 级 处 理 ， 主 要 去 除 废 水 中 悬 浮 固 体 和 漂 浮 物 质 ， 同 时 还通 过 中 和 或 均 衡 等 预 顶 处 理 对 废 水 进 行 调 节 以 便 排 入 受 纳 水 体或 二 级 处 理 装 置 。 主 要 包 括 筛 滤 、 沉 淀 等 物 理 处 理 法 。 经 过 一级 处 理 后 ， 废 水 的 BOD一 般 只 去 除 30 左 右 ， 达 不 到 排 放 标 准 ，仍 需 进 行 二 级 处 理 。 二 级 处 理 ， 主 要 去 除 废 水 中 呈 胶 体 和 溶 解 状 态 的 有 机 污 染物 质 主 要 采 用 生 物 处 理 等 方 法 ， BOD去 除 率 可 达 90 以 上 ， 处理 水 可 以 达 标 排 放 。 三 级 处 理 ， 是 在 一 级 、 二 级 处 理 的 基 础 上 ， 对 难 降 解 的 有机 物 、 磷 、 氮 等 营 养 性 物 质 进 一 步 处 理 。 采 用 的 方 法 可 能 有 混凝 、 过 滤 、 离 子 交 换 、 反 渗 透 、 超 滤 、 消 毒 等 。 return 表 1-4 转 化 法 分 类 一 览 表方 法 原 理 转 化 方 法化 学 转 化 中 和 法 、 氧 化 还 原 法 、 化 学 沉 淀 法 、 电 化 学 法生 化 转 化 活 性 污 泥 法 、 生 物 膜 法 、 厌 氧 生 物 处 理 法 、 生 物 塘 等 return 典 型 的 污 水 处 理 流 程 一 、 动 力 学 基 础二 、 反 应 器 形 式四 、 反 应 器 设 计 中 的 若 干 问 题三 、 水 力 特 性 return )(1 dtdnVr AA dtdcdtAdr AA return qQpPbBaA bBaAPP CkCdtdcdtPdr bBaAA CCkr . . bBaAB CCkr return BrBr 22kk12 HHBrHBr k22 BrHBrBrH k32 23222 BrHkHHBrkHBrkrHBr 23222 BrHkHHBrkHBrkrHBr return kdtdcr AA tcc A kdtdcAA 00 ktcc AA 0 return PA k AA kcdtdc tcc AA kdtcdcAA 00 ktccInIncInc AAAA 00 )exp(0 ktcc AA 0APA ccc )exp( 00 ktccc AAP return 0lg303.2lg AA ctkc kkInt ecc ktAA 693.02 21 21 0 21 return PBA k00 BA cc )( 00 xcxckckcdtdx BABA ktxcc xcccc kdtxcxc dx BA ABBA tx BA )( )(lg303.2 )( 00 0000 00 00 return 00 BA cc 2)( 0 xckdtdx A ktxcc xAA )( 00021 Acx 021 1Akct 043 Acx 041 3Akct 00 21 AA cc 01Akc00 4121 AA cc 02Akc return CA BA kk 21 AAA ckckdtdc 21 AB ckdtdc 1 Bc ckdtdc 2 tkkAA ecc )(0 21 return 21 01)(21 01 )(0 010 )(01 21 2121 kk ckekk ckc dteckdc eckdtdc AtkkAB tkkt Ac B tkkABB tkkAB ekk ckc )(21 01 211 tkkAC ekk ckc )(21 02 211 return BA k 1 BA k 10AA cc 0BB cc xcc AA 0 xcc BB 0 x tBA BA BA BAA dtckckxkxk dx ckckxkxk xckxckdtdx xckxckdt xcd0 0010111 010111 0101 01010 )()( )()( )()( )()()( return tkkeNx )( 211 11 0101 kk ckckN BA01 k 0AcN tkAAA tkA ecxcc ecx 11 000 )1( return CBA kk 2121 kk 0AA cc 0Bc 0CcAA cc BB cc CC cc 0ACBA cccc AA ckdtdc 1 ktAA ecc 0 return BktA BAB ckeck ckckdtdc 201 21 )( 2112 01 tktkAB eekk ckc )( 2112 0212 tktkABC eekk ckkckdtdc )1( 12 210 12 kk ekekcc tktkAC return (3)PF型(2)CSTR型(1)CMB型 产 物反 应 物 C0产 物反 应 物产 物反 应 物 图 1-1 理 想 反 应 器 图 示 return 反 应 器 形 式 说 明间 歇 反 应 器 采 用 一 次 加 料 ， 搅 拌 反 应 ， 待 反 应 结 束 后 再 同时 放 出 ， 所 有 物 料 反 应 时 间 相 同 ， 且 浓 度 均 匀 ，但 随 时 间 而 变 化 ， 因 而 是 在 非 稳 态 条 件 下 操 作的 。推 流 反 应 器 物 料 按 前 后 顺 序 沿 流 动 方 向 推 流 ， 反 应 时 间 是反 应 器 长 度 的 函 数 ， 因 而 反 应 物 浓 度 沿 路 程 而变 化 。 但 在 反 应 器 内 所 有 物 料 的 停 留 时 间 相 同 。连 续 流 搅 拌 反应 器 连 续 流 搅 拌 反 应 器 又 称 全 混 式 反 应 器 。 物 料 边进 边 出 ， 连 续 流 动 ， 因 充 分 搅 拌 ， 各 处 浓 度 均匀 ， 出 口 浓 度 与 反 应 器 内 浓 度 一 致 。 稳 态 条 件下 ， 整 个 系 统 不 随 时 间 变 化 。 return 反 应 器 形 式 说 明任 意 流 反 应 器 任 意 流 是 介 于 推 流 和 连 续 流 搅 拌 器 之 间 的 某种 程 度 的 局 部 混 合 流 。填 料 床 填 料 床 反 应 器 是 在 反 应 器 内 装 入 填 料 。 填 料或 者 完 全 充 满 液 体 (厌 氧 滤 池 )， 或 者 间 接 接受 废 水 (生 物 滤 池 )。流 化 床 流 化 床 反 应 器 在 许 多 方 面 都 与 填 料 床 反 应 器类 似 ， 只 是 在 流 体 向 上 流 动 时 ， 填 料 处 于 流化 状 态 ， 并 可 通 过 调 节 流 体 的 速 度 改 变 填 料的 空 隙 率 。 return return return