《水污染控制工程》PPT课件.ppt

根据废水的来源分为 生活污水及工业废水 工业废水又根据废水的污染程度分为生产废水 轻 及生产污水 重 生活污水与工业废水混合排入城市污水管道即为城市污水 二 废水的出路 第1章总论 废水经净化处理后的出路 1 排放水体作为水体的补给水 2 灌溉田地 3 重复使用 一 废水的分类 任何时日剩余的BOD为 L La10 k1t 对应消耗的溶解氧或氧化的BOD为 BODt La L La 1 10 k1t 有机物的分解一般分为两个阶段 第一阶段 碳化阶段 Oa Ob 用La或BODu表示第二阶段 硝化阶段 Oc Od 用LN或NODu表示 三 水质指标 1 生化需氧量 BOD BOD5 BOD20 BODu2 化学需氧量 COD CODcr CODMn3 悬浮物 SS 4 N P 按处理原理分 物理法 化学法 物理化学法 生物化学法 四 处理方法 为保证后续处理单元或设备的正常运行 需对废水的水量和水质进行调节 调节水量和水质的构筑物称为调节池 调节池一般用于中小水量的工业废水及小区生活污水处理中 调节池的作用或功能 1 水量调节池2 水质调节池3 水量水质调节池 调节池的形式 第2章预处理 一 调节池 筛滤用于去除废水中粒径较大的悬浮物 漂浮物等杂物以保护后续处理设施 主要是保护水泵 管道阀门 能正常运行的一种预处理方法 由平行的金属棒或条构成的称为格栅 由金属丝织物或孔板构成的称为筛网 筛滤的作用或功能 二 筛滤 混凝 在废水中预先投加化学药剂以破坏胶体的稳定性 使废水中的胶体和细小悬浮物聚集成具有可分离性的絮凝体 再加以分离去除的过程 混凝处理的对象 粒度在1nm 100nm间的部分悬浮液和胶体溶液 二 混凝机理 压缩双电层机理 吸附电中和机理 吸附架桥机理 沉淀物网捕机理 速度梯度 G 三 混凝剂及助凝剂 第3章混凝 一 胶体的稳定性 四 影响混凝的因素 五 混凝工艺 混凝工艺过程包括混凝剂的配制与投加 混合 反应 澄清几个过程 作用原理 沉淀与上浮是利用水中悬浮颗粒与水的密度差进行分离的一种水处理方法 处理的对象 无机及有机悬浮物 不溶于水的液体 密度大于水 沉淀 沉砂池 沉淀池 污泥重力浓缩池密度小于水 上浮 隔油池密度接近水 气浮 气浮池 第4章沉淀与上浮 悬浮物浓度不高且无絮凝性 颗粒在沉淀过程中互不干扰 形状 大小 密度均不改变 沉淀速度恒定 自由沉淀 絮凝沉淀 悬浮物浓度不太高但有絮凝性 颗粒在沉淀过程中互相凝聚 粒径及质量增大 沉淀速度加快 成层沉淀 悬浮物浓度较高 颗粒在沉淀过程中均受到其它颗粒的干扰 互相牵扯形成网状的 絮毯 整体下沉 可以形成清晰的泥水分界面 沉淀速度就是界面的下移速度 一 沉淀的类型及特征 压缩沉淀 悬浮物的浓度很高 颗粒互相接触 互相支撑 在上层颗粒的重力作用下 下层颗粒间的水被挤出 污泥层被压缩 二 表面负荷 单位表面积单位时间所处理的水量 q u0 Q A 单位为m3 m2 h 也称为过流率 三 沉砂池 沉砂池的作用或功能 沉砂池的作用是通过重力沉淀的方法去除废水中携带的泥砂 以保护对水泵等设备及管道的磨损 沉砂池的类型 平流沉砂池 曝气沉砂池 多尔沉砂池 钟式沉砂池 沉淀池的类型及沉淀池面积的计算 四 沉淀池 沉淀池的作用或功能 泥水分离 处理废水中密度大于水可以沉淀分离的无机或有机悬浮物 平流式沉淀池 竖流式沉淀池 辐流式沉淀池 斜板 管 沉淀池 五 隔油池 含油废水的危害 排入水体的含油废水 形成油膜阻碍大气复氧 断绝水体氧的来源 乳化油及溶解油在被微生物分解过程中消耗水中的溶解氧 使水体缺氧 排入土壤的含油废水 土层对油污吸附和过滤 在土壤形成油膜 破坏土壤的团粒结构 排入污水厂的含油废水 影响活性污泥及生物膜的正常代谢过程 影响排水设备及管道的正常工作 要求含油浓度不能大于30 50mg L 除油的方法 浮油及重油 重力分离法 隔油沉淀法 分散油及乳化油 气浮法 混凝沉淀或气浮法溶解油 生物处理法等 六 气浮 气浮法 气浮法是利用高度分散的微小气泡作为载体去黏附废水中的污染物 使其视密度小于水而上浮到水面实现固液或液液分离的过程 气浮过程 产生微气泡 形成气浮体 上浮分离三个连续过程 实现气浮分离的两个必要条件 1 足够数量的微气泡 气泡直径15 30微米 2 被处理的污染物具有疏水性质 加压溶气气浮 全溶气气浮部分溶气气浮回流加压溶气气浮 第5章深层过滤 含悬浮物的水流过具有一定空隙率的过滤介质 水中的悬浮物被截留在介质表面或内部而除去 作用原理 处理的对象 浓度比较低的悬浊液中微小颗粒 悬浮物 滤池的类型 1 慢滤池 4m h 2 快滤池 4 10m h 3 高速滤池 10 60m h 一 快滤池的构造 普通快滤池由滤料层 垫 料 层 承托层 配水系统 排水槽 池外管廊及管道组成 滤料 有效粒径与不均匀系数的意义 对处理效果的影响 配水系统 大阻力配水系统 小阻力配水系统的特点及适用性 二 过滤机理 包括迁移机理 附着机理和脱落机理 过滤效率的影响因素 三 快滤池的运行 过滤周期 反冲洗强度 膨胀率的基本概念 四 滤池面积的计算 固体表面的分子或原子因受力不均衡而具有剩余的表面能 当某些物质与固体表面接触时 受到这些不平衡力的吸引而停留在固体表面上 物质的浓度自动发生累计或浓集的现象就是吸附 吸附 第7章吸附 吸附剂及吸附质 吸附剂 具有吸附能力的多孔性固体物质 吸附质 水中被吸附的物质 处理的对象 脱除水中微量污染物 在废水处理方面 在自来水处理方面 在废水处理回用方面 一 吸附机理及分类 溶质从水中移向固体颗粒表面 发生吸附 是水 溶质和固体颗粒三者相互作用的结果 引起吸附的主要原因在于溶质对水的疏水特性和溶质对固体颗粒的高度亲和力 根据吸附作用过程及吸附力的不同 可以将吸附分为三类 1 交换吸附 2 物理吸附 3 化学吸附 二 吸附平衡及平衡吸附量 吸附过程中 固 液两相经过充分接触后 最终将达到吸附与解吸的动态平衡 即为吸附平衡 达到平衡时 单位吸附剂所吸附的物质的数量称为平衡吸附量 单位为mg g 三 影响吸附的因素 吸附剂结构 吸附质的性质 操作条件 四 吸附过程 吸附过程可以分为三个连续阶段 第一阶段为吸附质扩散通过水膜而到达吸附剂表面 膜扩散 第二阶段为吸附质在空隙内扩散 第三阶段为溶质在吸附剂内表面上发生吸附 通常吸附阶段反应非常快 总的过程速度由第一 二阶段速度所控制 五 穿透曲线 第8章离子交换 离子交换法 离子交换法是一种借助于离子交换剂上的离子和水中的离子进行交换反应而除去水中有害离子的方法 应用 工业用水处理 制取软水或纯水 工业废水处理 含重金属离子的废水 放射性废水及部分有机废水处理 第9章膜分离 膜分离法 膜分离法是利用特殊的薄膜对液体中的某些成分进行选择性透过的方法的统称 溶剂透过膜的过程称为渗透 溶质透过膜的过程称为渗析 渗析 电渗析 反渗透 超滤的作用原理及应用 第11章循环冷却水处理 水垢的形成及控制 腐蚀及控制 微生物及控制 第12章废水生化处理理论基础 废水生化处理是利用生物的新陈代谢作用 对废水中的污染物质进行转化和稳定 使之无害化的处理方法 对污染物进行转化和稳定的主体是微生物 生化处理 处理的对象 生活污水及工业有机废水中的有机物 一 微生物的新陈代谢 微生物在生命活动过程中 不断从外界环境中摄取营养物质 并通过复杂的酶催化反应将其加以利用 提供能量并合成新的生物体 同时又不断向外界环境排泄废物 这种为了维持生命活动过程与繁殖下代而进行的各种化学变化称为微生物的新陈代谢 简称代谢 根据能量的释放和吸取 可将代谢分为分解代谢和合成代谢 二 影响微生物生长的因素 1 微生物的营养 好氧 BOD5 N P 100 5 1 厌氧 BOD5 N P 100 2 0 32 反应温度 3 pH值 4 溶解氧 好氧 2 4mg L 缺氧 0 0 5mg L 厌氧 05 有毒物质 三 微生物的生长规律 1 适应期 能适应的微生物则能够生存 不能适应的微生物则被淘汰 此时微生物的数量有可能减少 2 对数期 对数增长期 适应了新的培养环境后 在营养物质较丰富的条件下 微生物的生长繁殖不受底物的限制 微生物的生长速度达到最大 菌体数量以几何级数的速度增加 菌体数量的对数值与培养时间成直线关系 亦称对数期为等速生长期 3 平衡期 减速增长期 在微生物经过对数期大量繁殖后 使培养液中的底物逐渐被消耗 再加上代谢产物的不断积累 从而造成了不利于微生物生长繁殖的食物条件和环境条件 致使微生物的增长速度逐渐减慢 死亡速度逐渐加快 微生物数量趋于稳定 4 衰老期 内源呼吸期 在平衡期后 培养液中的底物近乎被耗尽 微生物只能利用菌体内贮存的物质或以死菌体作为养料 进行内源呼吸 维持生命 在此时期 由内源代谢造成的菌体细胞死亡速率超过新细胞的增长速率 使微生物数量急剧减少 生长曲线显著下降 故衰老期也称为内源代谢期 四 废水的可生化性 所谓废水可生化性的实质是指废水中所含的污染物通过微生物的生命活动来改变污染物的化学结构 从而改变污染物的化学和物理性能所能达到的程度 在一般情况下 BOD5 CODcr比值愈大 说明废水可生物处理性愈好 第13章活性污泥法 活性污泥法 活性污泥法是利用悬浮生长的微生物絮体处理有机废水一类好氧生物的处理方法 处理的对象 生物可以降解的有机物 活性污泥 活性污泥由好气性微生物 包括细菌 真菌 原生动物和后生动物 及其代谢的和吸附的有机物 无机物组成 具有降解废水中有机污染物 也有些可部分利用无机物 的能力 显示生物化学活性 活性污泥法净化过程 由吸附 微生物的代谢 凝聚与沉淀三个过程组成 一 活性污泥法的基本流程 1 曝气池 系统中的主体构筑物 废水中的有机物在此被活性污泥中的微生物降解 2 曝气系统 使活性污泥处于悬浮状态 使废水与污泥充分接触 通过曝气 向活性污泥供氧 保证微生物的生长与繁殖 3 二次沉淀池 进行固液分离 为曝气池提供回流污泥 4 回流污泥系统 使曝气池内保持足够数量的活性污泥 5 剩余污泥排除系统 净增殖的细胞物质作为剩余污泥排入污泥处理系统 以保证系统中的污泥浓度稳定 二 评价活性污泥数量和沉降性能的指标 指一定量的曝气池混合液静置30min后 沉淀污泥与原混合液的体积比 用百分数表示 1 污泥沉降比 SV 2 污泥浓度 指l升混合液内所含的悬浮固体 常表示为MLSS 或挥发性悬浮固体 MLVSS 的重量 单位为g L或mg L 3 污泥指数 SVI 指曝气池混合液经30min沉淀后 l克干污泥所占有沉淀污泥容积的毫升数 单位为mL g 但一般不标注 三 活性污泥法参数 有机底物与活性污泥的重量比值 F M 也即单位重量活性污泥 kgMLSS 在单位时间 d 内所承受的有机物量 kgBOD 称为污泥负荷 单位为kgBOD5 kgMLSS d 或kgBOD5 kgMLVSS d 1 污泥负荷 式中Q S0和V分别代表废水流量 BOD浓度和曝气池容积 污泥负荷越小 出水水质越好 反之则差 2 污泥增长量 式中 x 每天污泥增加量 kg d a 污泥合成系数 即每去除1kgBOD5形成的活性污泥的kg数 b 污泥自身氧化系数 d 1 x aQ S0 Se bVx 3 需氧量 O2 a Q S0 Se b Vx 式中 O2 每天系统的需氧量 kg d a 有机物代谢的需氧系数 即每去除1kgBOD5需要氧的kg数 b 污泥自身氧化需氧系数 d 1 或kg kgMLSS d 4 细胞平均停留时间 c Vx x 细胞平均停留时间也称为污泥龄或泥龄 是指微生物在曝气池内的平均停留时间 也就是曝气池内活性污泥更新一遍所需的时间 四 曝气 使活性污泥处于悬浮状态 使废水与污泥充分接触 通过曝气 向活性污泥供氧 保证微生物的生长与繁殖 1 曝气的目的 2 评价曝气充氧设备性能的指标 氧吸收效率 氧利用率 动力效率 五 曝气池及设计计算 推流式曝气池及完全混合式曝气池的特点 曝气池容积的计算 式中 Q 废水流量 m3 d或m3 h 一般用最大日流量 S0 废水的BOD5进水浓度 mg L L 污泥负荷 kgBOD5 kgMLSS d x 曝气池内污泥浓度 mg L 六 曝气池的运行方式及特点 阶段曝气活性污泥法 吸附再生活性污泥法 间歇式活性污泥法 SBR工艺 的特点 七 活性污泥法的异常情况 污泥膨胀 污泥解体 污泥腐化 污泥上浮 泡沫问题 第14章生物膜法 活性污泥法 微生物以菌胶团的形式悬浮生长 生物膜法 微生物附着在载体表面生长 一 生物膜的形成及特点 生物膜由厌氧膜与好氧膜构成 厚度为2 3mm 有机物的传递 氧气的传递 代谢产物的传递 生物膜的形成与脱落 二 生物膜法的类型及特点 第15章厌氧生化法 一 厌氧生化法的特点 厌氧生物处理 是指在无分子氧条件下 通过厌氧微生物 包括兼氧微生物 的作用 将废水中的各种复杂有机物分解转化成甲烷和二氧化碳等物质的过程 也称为厌氧消化 处理的对象 高浓度有机废水 污泥处理 生物难降解有机废水的处理 生物脱氮 除磷 二 厌氧生化法的作用机理 1 水解酸化阶段 复杂的大分子 不溶性有机物先在细胞外酶的作用下水解为小分子 溶解性有机物 然后渗人细胞体内 分解产生挥发性有机酸 醇类 醛类等 2 产氢产乙酸阶段 在产氢产乙酸细菌的作用下 第一阶段产生的各种有机酸被分解转化成乙酸和H2 3 产甲烷阶段 产甲烷细菌将乙酸 乙酸盐 CO2和H2等转化为甲烷 三 厌氧生化法的影响因素 温度 pH值 氧化还原电位 有机负荷 厌氧活性污泥 废水营养比 有毒物质 四 上流式厌氧污泥床反应器的特点 第16章生物脱氮除磷 一 氮 磷的危害 富营养化 污水中的氮以有机氮及无机氮的形式存在 生物脱氮由三个过程组成 有机氮在有氧的条件下 被好氧微生物转化为NH3或NH4 NH3或NH4 在有氧的条件下 被亚硝化菌及硝化菌转化为NO2 NO3 NO2 NO3 在无氧或缺氧的条件下 被反硝化菌转化为N2从水中逸出而达到脱氮的目的 即 氨化过程 有机氮NH3或NH4 硝化过程 NH3或NH4 NO2 NO2 NO3 反硝化过程 NO2 或NO3 N2 二 生物脱氮的原理 缺氧 好氧活性污泥法脱氮系统 A O 工艺 三 生物除磷原理 污水中的磷通常以磷酸盐 聚磷酸盐及有机磷的形式存在 废水的除磷的原理是利用活性污泥中的聚磷菌在厌氧条件下释放磷 在好氧条件下过量吸收磷 然后通过排泥从而达到除磷的目的 即 微生物在厌氧时释放磷 在好氧时过量吸收磷 然后排泥除磷 四 生物同步脱氮除磷工艺 第17章稳定塘和土地处理系统 一 稳定塘类型 根据塘水中微生物优势群体类型和塘水的溶解氧工况划分 好氧稳定 兼性稳定塘 厌氧稳定塘 曝气稳定塘 二 好氧稳定塘及特点 好氧稳定塘的主要特点 水深较浅 一般小于0 5m 阳光可射入塘底 全塘均处于好氧状态 菌藻共生系统 由于细菌与藻类的作用 塘内溶解氧 白天升高 夜间降低 凌晨最低 塘内pH值 白天升高 夜间降低 凌晨最低 三 污水的土地处理 污水土地处理系统就是在人工控制的条件下 将污水投配在土地上 利用土壤 微生物 植物组成的生态系统使污水得到净化的处理方法 污水土地处理的净化过程主要包括 物理过滤 物理吸附与沉淀 物理化学吸附 化学反应与沉淀 微生物代谢等过程 水体自净 污染物随污水排入水体后 经过物理的 化学的与生物化学的作用 使污染的浓度降低或总量减少 受污染的水体部分地或完全地恢复原状 这种现象称为水体自净或水体净化 水体所具备的这种能力称为水体自净能力或自净容量 1 物理净化 水体中的污染物通过稀释 扩散 沉淀等作用 使污染物浓度降低 水体自净过程或作用机理 2 化学净化 水体中的污染物通过氧化 还原 分解等作用 使污染物存在的形态发生变化或浓度降低 3 生物净化 水体中的污染物通过微生物及水生生物的代谢作用 使污染物存在的形态发生变化及浓度降低 第18章废水处理后的排放和再利用 氧垂曲线 河流接受有机废水后溶解氧的变化过程 当有机废水排入水体后 由于有机物的耗氧及大气的溶氧 大气复氧 的作用 造成溶解氧的变化及有机物的变化