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第二单元 水的属性物理特征的水:我们的大多数印象的水质量是基于物理而不是化学或生物学特性。我们期望水清澈,无色,无味的。最天然的海水在最佳多云;他们通常单宁和色彩其他有机材料拿起从腐烂的植物;闭塞、泥沼和沼泽是指出他们的特征气味。常见的分析用于评估物理杂质在水和废水被发表在表3.1。定量测量这些特征是必要的测定水质量。水的化学特性：水被称为万能溶剂和化学特征与溶剂水的能力。水质化学措施包括分析特定离子的存在如钙、镁、和铅。总溶解固体(TDS)、碱度、硬度、氟化物、金属、有机物,和养分的化学参数的担忧在水质管理。大多数常见的水质的措施反映组合或之间的相互作用离子。TDS结果从溶剂水的作用在固体、液体和气体。这个材料在水过滤后剩下的党卫军分析被认为是溶解。碱度的定义是在水中的离子的数量,将作出反应中和氢离子。碱度是这样衡量能力的水中和酸。目前最常见的成分是碳酸氢钠的碱度(HCO3)、碳酸盐(二氧化碳),和氢氧化物(哦)。校长反对碱性水,然而,是反应之间可以发生碱度和某些阳离子在水里。由此产生的沉淀可以犯规管道和其他水系统附属物。硬度的定义是多价金属的浓度在溶液中阳离子。它可由代表的总和钙和镁因为别人通常发现离子数量少得多比钙和镁。在自然界普遍相关与几个类型的沉积或火成岩,氟化物是很少发现在可观数量在表层水和出现在地下水在只有几个地理区域。氟是一种有毒物质,对人类和其他动物在大量,而小浓度可以有益的。浓度约为1.0 mg / L在饮水有助于防止儿童龋齿,和过度摄入氟化物可以导致变色的牙齿。所有的金属都溶在某种程度上在水。而过量的任何金属可能存在的健康危害,只有那些有害的金属在相对少量通常标记有毒;其他金属掉进了无毒的集团。有机质的数量目前在大多数自然水域低。通常源中有机物的水来自腐烂、杂草、树叶和树木。胡敏酸、高分子量化合物来源于分解植物,是发现在大多数表面水域。目前,大部分地表水和许多groundwaters也包含人为的有机物。自然有机化合物必须有别于有机化合物,完全的源于人类活动,如DDT或一些超过100000年有机自1950年以来合成的化合物。在有机物存在的水麻烦的原因很多,其中包括颜色的形成、味道和气味的问题,氧气消耗在小溪,水处理过程的干扰,卤代化合物的形成当加入氯气对水进行消毒。溶解在水中的有机材料分为两大类:可生物降解和非生物降解的(耐火材料)。可生物降解材料包括有机物,可以用于食品的天然微生物在一个合理的时间长度。消耗的氧气在微生物利用有机物称为生化需氧量(BOD)。测量的非生物降解的有机物通常是由化学需氧量(COD)测试。非生物降解的有机物也可以估计从总有机碳(TOC)分析。两个鳕鱼和TOC测定可降解部分的有机物,所以这个BODu必须减去从鳕鱼或TOC量化非生物降解的有机物。营养元素是必不可少的增长和繁殖的动物和植物,水生物种依赖周围水提供他们的营养。虽然各种矿物质和微量元素可分为营养,这些需要在最丰富的水生物种是碳、氮、磷。碳很容易就可以从许多来源。在大多数情况下,氮、磷营养物质的限制在水生植物生长的因素。生物学特性的水：从人类的角度使用和消费,最重要的生物有机体在水是病原体,这些有机体能够感染,或传播疾病,人类。这些生物都不是原生水生系统和通常需要一个动物宿主的生长和繁殖。不过,它们可以运输,自然水系统,因此成为临时会员水生群落。许多种类的病原体能够生存在水和保持他们的感染能力,大量的时间。这些水性病原体包括种类的细菌、病毒、原生动物和寄生虫。分析水对所有已知病原体将是一个非常耗时的和昂贵的命题。测试特定的病原体是通常只有当有理由怀疑,这些特定的生物存在。在其他时候,水的纯度检查使用指示生物。一个指示生物是一个其存在假定污染发生和表明自然和范围的污染物。这是常见的做法在美国使用总大肠菌群(其中两个粪和nonfecal起源)作指标的饮用水卫生质量,而指标选择的废水废水是粪大肠菌群。第三单元 供水系统一个完整的供水系统经常被称为水作品(见图5 - 1)。有时这个词是专门应用于泵站、治疗站,或存储设施。储存设施提供额外的储备水使用当需求高,必要的时候帮助保持水压力。治疗站世界中,水可能被过滤去除悬浮杂质,充气去除溶解气体,或与氯、臭氧消毒,紫外线或其他代理人,杀死有害细菌和微生物。治疗站世界中,水可能被过滤去除悬浮杂质,充气去除溶解气体,或与氯、臭氧消毒,紫外线或其他代理人,杀死有害细菌和微生物。有时硬质水是一个过程,软化溶解钙和交流镁盐的钠盐,不干扰肥皂。盐的碘和氟,这被认为是有助于预防甲状腺肿和蛀牙,是有时添加到水的缺乏。并不是所有的供水系统用于提供饮用水。系统用于目的如灌溉和火战斗操作一样系统的饮用水,但是水不需要满足如此高纯度的标准。在大多数市政系统龙头是连接到饮用水系统除了期间极端水短缺。因为许多城市打水从同一个身体,他们排放污水,适当的污水处理越来越必不可少的保存有用的水的供应。图3 - 1流程图的。供水方案一个供水工程为一种城市通常包括一个存储水库供应的来源,一个管道从贮水池的分布水库镇附近,最后分配管道埋在街道,服用水的房屋、商店、工厂和办事处。主要设备是这样两个水库和它们之间的管道。贮水池的功能是保持足够的水在一个或几个年提供所有高要求在干燥期,储层分布具有相同的功能一天或一周。存储水库存在允许供应来源是更小和更少的昂贵的,同样允许管道配水池和水泵是更小,更便宜的,如果它不存在。在美国,一些的城市最大的水用的世界人均平均每人使用变化从200年到5000年升,每天平均大约500升/天/人。但它不能假定冷国家将最终达到同样水平的使用,因为我们大部分的最高需求来自水的花在夏天在空调设备和的花园浇水。因此,研究水工程师必须用水(每人消费每头)在他们自己的国家,选择一个图基于最先进的社区那里。人均消费的选择必须乘以估计人口在日期的供应计划;一些三十几年或更多。供应和存储设备必须设计为大足够的这段时间因为他们俩都不是那么容易扩展的分布系统。这个可以扩展的食用品,房子建造。一旦卷所需的年度供应已经计算并同意所有关注,包括消防部门,重要的是要确保它真的是永久可于集水面积提出。集水面积是面积会向供应,和每年的量的水抽出来了蓄水库不能超过降雨的集水面积和应通常是非常小的。一个水源供应也可从表面水(雨水)或从地下的水或两者。都是加的降雨,表面水的径流,弹簧或水井的水进入地面,渗入水。这两个量,再加上蒸发水和水使用的树木和植物,占总降水量。即使社区供水包括所有弹簧以及所有在该地区的地表水,它仍然不能获得所有的因为蒸发和降雨植物生命的需要。因此,重要的是,对检查记录的降雨和径流、渗透值与记录的流流和其他当地水信息。渗入水,降雨这进入地面,成为地下水,可以旅行长水平距离,和它可能进入或走出排水区。如果每年的水供应超过每年的降雨量、地下水位普遍下降,最终将会无法获得所需的供应。另一个源必须发现。它是不需要构建一个存储或蓄水池如果水可以存储在地上,这可能经常是可能的。事实上,在伦敦地区,在那里的水位粉笔稳步下降一个多世纪以来,因为抽,有人建议,进一步的存储应当不是由表面水库已被使用,直到现在,但是充电,从而粉笔纯化水通过井改变为目的。这种做法的地下储存被广泛应用于天然气行业在许多国家。气体被发送到地下压缩机通过井在密封的地下砂、石灰石、或其他多孔形成的时候,气体供应大,存储,直到需求很大超过其供给。这些地下的容器气体通常是数百倍大的油箱在存在和被发现是一种廉价、实用、安全储存气体的方法。第四单元 废水收集和下水道的设计收集的废水一旦用于其预期目的,水供给的一个社区认为是废水。个人管用于收集和运输废水被称为下水道,下水道网络用于收集废水从一个社区被称为一个收集系统。三个一般类型的收集系统常用的在美国州卫生,雨水,结合。通常确认为单独的下水道,卫生下水道被开发来消除国内废物从居民区。在卫生下水道流是通过重力、压力或真空。下水道只是对收集的雨水被称为雨水下水道,这是构建以消除问题相关的排放未经处理的废水从下水道到水道相结合受纳水体。结合下水道收集国内废水和雨水,他们很少在美国建造的今天。的类型和大小的下水道使用将随尺寸的收集系统和污水处理设施的位置。主要类型的下水道发现在大多数收集系统是描述在表8。表4类型的下水道在典型的收集系统校长附属物的下水道下水道的,掉到下水道的水湾,建设连接,和结钱伯斯。根据当地地形、特殊结构可能会被要求。人孔是用于连接两个或两个以上的下水道并提供条目下水道清洗。在高差之间传入和传出的下水道超过0.5米(1.5英尺),流从传入的下水道可以下降到高程的外向与一滴污水入口。随着直径交错的下水道(如主要和树干下水道)继续增加废水从更多的服务区域,收集预制人孔不再使用。当这种情况发生时,特殊结钱伯斯构造连接交叉的下水道。设计下水道下水道设计正确、准确和详细的地图应该是可用的地区服务。街道的位置,排水沟渠和其他特性,可能会影响设计的下水道应该确定。精确的海拔是需要在整个地区可以服务提出的下水道。概要文件是必需的对所有现有或拟议的街道、小巷和潜在的通行权,下水道可能被放置。此外,详细的信息必须是可用的位置上表面和井下工具诸如水和天然气电源、电气管道、排水行,和其他地下结构。下列因素必须为每个安装在单独考虑规划和设计下水道:(1)估算的设计流量,(2)选择设计参数,包括液压designequation,替代污水管材料,最小尺寸、最大和最小速度,(3)选择适当的下水道附属物。主要使用的材料制造污水管是石棉水泥、球墨铸铁、钢筋混凝土、预应力混凝土、聚氯乙烯,陶土。最小尺寸通常指定的下水道当地的建筑规范、最小的山坡下水道用来避免广泛的挖掘在坡的地面是平的、最大和最小速度流在下水道决心防止积砂和砾石和避免破坏性的下水道,分别。设计过程的主要区别之间卫生和雨水下水道就是数量的雨水是移除一个服务区域的基础上确定一个水文分析。通风在下水道是需要避免(1)窒息的危险的下水道维护员工,(2)恶臭气体的积聚,和(3)的发展爆炸性气体混合物的下水道,主要是甲烷和氧气。第五单元水处理过程多年来,各种各样的方法已经被发展用于治疗水。在大多数情况下,一个组合或序列的方法将被需要。这个特定的序列要求将取决于质量的未经处理的水和期望的产品质量。虽然水是相对便宜的治疗上每立方米基础上,很少有机会直接修改水质量大多数自然生态系统,如河流、湖泊、groundwaters因为大购买量。相反,所做的是把水用于公共水供应和污水处理技术在它返回到环境工程系统。各种各样的污染物,可能会发现在水和废水确认。污染物可能不得不被删除从地下水、表面水和废水来满足特定的水质目标识别出表9.1。因为他们的重要性,对污染物的处理方法也被认为是人为。最重要的目标是生产一种水处理水生物和化学安全供人类食用。质量要求类似于国内的使用通常会申请大多数工业用户。在某些情况下,比如在制造印刷电路,甚至更高的质量需求可能需要满足。国内供水必须接近无菌和无浊度和应有一个低TDS浓度。特定的化学物种如硬度离子,钙和镁、或有毒物质如铅和农药狄氏剂必须被删除。工业使用的要求相差很大,水冷却是个主要的工业用水和有相对宽松的要求。腐蚀、规模形成和细菌生长在管道和冷却塔的主要担忧。锅炉给水在许多行业是必要的。由于高温和压力的锅炉、结垢是一个主要问题。锅炉给水必须低浊度、溶氧、硬度。硅是一种特定的问题-锅炉。主要污染物在水中发现和单元操作和流程用于删除列在表9.2。如上所述,常用水处理方法要么是物理操作或化学过程。生物过程不习惯因为数额可观的有机质不是现在在大多数自然水域和生物过程是不适合的污染物浓度很低的情况下。一般来说,废水从生物处理过程不符合来源为国内水标准供应。然而,许多社区供水包含处理废水从上游污水排放,但稀释和同化能力的接收水就足以使混合物可接受作为供水源。-最groundwaters是清晰的和病原体自由和不包含重大大量的有机材料。这样的水可能经常被用于饮用水系统一个最小剂量的氯来防止污染分布系统。其他groundwaters可能含有大量溶解的固体或气体。当这些包括过量的铁、锰、或硬度、化学和物理可能需要处理工艺。地表水常常包含一个广泛的污染物比地下水,和治疗过程可能更复杂。最表层水含有浊度超过饮用水标准。虽然快速流可能携带大材料在悬挂,大多数的固体将胶体在大小和需要化学混凝去除。根据地质学的分水岭,硬度可能会或可能不会是一个问题在表层水。如果低水平的颜色和其他有机材料出现,吸附到表面活性的物质,这一过程没有显著的自然水系统,可能是必要的。各种各样的微生物,它们中的一些可能致病,也常见的成分表层水。重要的应用是安全生产的消毒饮用水。一个数量的消毒剂在技术上可以使用,但氯和臭氧是首选的操作和成本的原因。第六单元 沉积沉降(澄清)是去除固体颗粒从悬挂通过重力。在水处理,常见的应用是在沉积化学处理除去絮凝的杂质和沉淀物。在废水处理,沉降是用来减少悬浮物的影响废水和删除可沉淀固体颗粒在生物治疗。沉积过程分为四类I型、II型,区和压缩取决于浓度的悬架和字符的粒子。I型和II型是澄清的稀释悬浮液,区别在于,类型我由本质上离散粒子而II型处理受阻沉降的絮状材料。区沉降描述了一个大规模的沉降过程的絮状材料更高浓度的比二型。压缩结果当浓度增加到的点粒子在身体接触,彼此支持部分的压实质量。式我沉积是重力分离的nonflocculating离散粒子(即保留他们的个人特征)在稀悬挂。在这样的情况下的沉降是不受阻碍,一个函数只有流体性质和粒子的特点。一个离散的粒子沉降在水加速直到阻力达到平衡与驱动力;沉降速度然后成为常数。自平衡过快,这个终端沉降速度是参数的兴趣类型我沉积。在II型沉降,沉降特性的一个稀释的暂停絮凝固体不同于离散粒子由于絮凝悬架性能的。在这种情况下,重的固体更有沉淀速度超越和融合在更小、更轻的固体,形成更大的絮状物随着利率的沉陷。接触的机会在沉降固体随深度。因此,去除悬浮的固体颗粒不仅取决于在澄清率还在坦克的深度,这是一个重要的 区别I型和II型沉积。没有数学关系存在状态的影响,絮凝;因此,沉降柱进行分析需要评估这种类型的沉积。的标准方法一沉降柱试验是将一个悬挂在一个列有抽样端口不同深度和允许沉降在静态条件下。样品在选定的时间间隔撤回从不同深度。的浓度悬浮物决心在这些样品中,数据被用来计算这个比例的固体移除。值绘制如图所示每百分比记录在适当的深度和时间的坐标。线代表百分比得出的去除通过数据。区沉降是当一个悬挂解决作为一个毛毯没有粒子间的运动,即单个粒子的大小相同的向下移动速度。的合并期间发生的悬浮物沉降受阻的一个足够高的浓度的絮状颗粒。在观察区沉降,不同界面间形成沉淀固体的质量在污泥区和明确以上从水中浮在表面的形成的分离。沉降速度的的速度向下运动的污泥层表面。在压缩、合并底部泥沙的盆地非常耗费时间,因为流体流经一个流离失所的必须颗粒之间的孔隙空间不断下降。沉降速率随时间,由于增加流体的流动阻力。孔隙度沉积沉积物是最高最低的部分污泥层,由于压缩产生的粒子的重量,因为上面的支持整合时间这个最低部分也是最大的。许多类型的沉淀罐可以发现在实践中。卧式罐的紧凑但也存在限制污水堰长除非暂停堰采用了。污泥是搬到油底壳的旅行桥可能刮板提供几个坦克或连续皮带系统和航班。污泥是退出了油底壳在静压头。圆形坦克提供的优势长堰长度和简单的抓取机制但不那么紧凑。料斗底部坦克与水平流动是受欢迎的在小地方污水处理厂额外的施工成本超过抵消了没有任何刮机制。在垂直流斗底柜通常是用于水处理植物,在这样的条件下经营以污泥层服务的人影粒径小于会被沉积独自在溢出率雇佣。沉积坦克有两个功能:去除,可沉淀固体颗粒产生一个可接受的输出和固体的浓度成。删除较小的体积。坦克的设计必须考虑这两种功能坦克应该在哪个需求的大小是有限制的。污泥增稠作用坦克可能是重要的在处理相对高浓度的均匀固体。第7单元过滤过滤用于单独的nonsettleable从水和废水的固体通过它通过一个多孔介质。最常见的系统是通过一个过滤分层的床颗粒媒体,通常一个粗无烟煤片底部通过一个更好的砂。重力粒状媒体过滤重力过滤通过床的颗粒媒体是最常见的方法去除胶体杂质在水处理和废水的三级处理 如图11.1。所涉及的机制在去除悬浮物在粒状媒体过滤器是复杂的,包括拦截、应变、絮凝、和沉积。最初,表面应变和间质去除导致积累的存款在上部的过滤介质。因为减少孔隙面积,速度的水通过剩下的空隙率增加,剪掉一些捕获的絮状物,携带杂质深入滤床。有效去除带传递越来越深,该过滤器。湍流和结果增加了粒子接触孔中促进絮凝,从而在捕获较大的絮状物粒子。最终,干净的床深度不再可用的和突破时,携带固体颗粒在底流,导致过滤器运行终止。图7.1典型的重力流过滤操作微观微粒在原水,没有被化学处理将通过相对较大的孔的滤床。另一方面,悬浮物喂一个过滤器与过量的促凝剂遗留从化学治疗产生堵塞毛孔的床在表面。最佳过滤发生当杂质在水和混凝剂浓度导致“深入”过滤。杂质也通过床也都紧张的表面,但一个大量的絮凝的固体颗粒被删除整个深度的过滤器。传统的过滤一个典型的方案进行处理表面供应饮用水质量由絮凝与化学混凝剂和沉淀过滤之前。在重力的作用下,通常由一组积极的头和吸从下面,水通过向下通过媒体,收集絮状物和粒子。当媒体成为填充或固体突破,一个过滤器的床打扫了反洗,向上流动fluidizes媒体和传达了的杂质,积累了在床上。细菌和病毒的破坏取决于满意的浊度控制氯化消毒效率的提高。直接过滤直接过滤的过程不包括沉降过滤之前。除去水中的杂质被收集并存储在过滤器。虽然快速混合的化学物质是必要的,絮凝阶段要么是消除或减少到一个混合时间少于30分钟。接触絮凝的化学凝固颗粒在水中发生在颗粒的媒体。成功的直接过滤的进步的发展是由于粗到精的层次与大容量多媒体过滤器“深入”过滤,改进反洗系统使用机械或空气搅拌来帮助清洁的媒体,和可用性更好的高分子混凝剂。表层海水与低浊度和颜色最适合处理直接过滤作为示意图见图11.2。基于经验中引用文学、水域与不到40单位的颜色、浊度始终低于5单位,铁和锰的浓度小于0.3和0.05 mg / l,分别藻类计数低于2000 /毫升可以成功处理。操作问题直接过滤料颜色超过40台时或浊度大于15个单元在连续的基础之上。潜在的问题可以缓解在简短段时间由应用程序的额外的聚合物。三级过滤废水含有20 - 30毫克/升悬浮物生物处理后可以减少不到5 mg / l直接过滤。对失活的病毒和高度细菌消毒、过滤废水的化学条件之前由氯消毒。图7.2流程图直接过滤的地表水供应 或三级处理的废水未经过滤的可行性并沉积于絮凝在全面审查的水质数据。高浊度的发生率径流引起的风暴和的藻类大量繁殖必须被评估。通常,飞行员测试是有价值的确定直接过滤效率相比常规治疗,设计和选择的过滤介质的化学调节。反洗过滤可以停止是因为低概率的过滤,通过过量浊度通过床,或“空气绑定”。作为水头损失增加在床上,较低的部分的过滤器是在部分真空。这种消极的头允许溶解气体的释放,这往往填补毛孔的过滤器,空气造成绑定和减少的速度过滤。一般操作条件下颗粒媒体过滤器是backwashed约一旦在24小时。初始过滤水可能浪费3 - 5分钟。一张床的10 - 15分钟完成手术清除过程。在反洗的床上的过滤器媒体扩大了液压约50%,杂质释放是洗水输送到清洗槽。倒流的问题双重介质油气过滤器可以结果如果清洗行动仅限于冲洗流化。不均匀的膨胀和可怜的冲刷可以导致泥球掉进去的媒体和住宿的粗煤砂层的顶部。一些设备被旨在加强反洗通过增加擦洗行动在扩大床和减少数量的洗水使用。一个流行的系统包括旋转搅拌器武器由喷嘴,喷淋洗涤水的压力下45 - 75 psi当淹没在扩大媒体。另一个有效的方法清理过滤器是使用空气双重介质油气水反洗前冲。在降低水位低于冲洗槽、空气引入混合和冲刷媒体。洗水然后用来清洗和restratify媒体。媒体是完全混合的颗粒在搅拌、湍流流动的膨胀床在反洗。当向上流动的洗水已经停止,悬浮颗粒的安定下来,形成一个分层床最好的谷物的每个介质上。在一个混合介质床中最低的密度落定前,即无烟层高于砂床。流化流态化上向流定义为通过颗粒床足够速度暂停谷物在水中。流态化的过程中,上向流克服重力的谷物,和能量损失由于流体运动。粘滞能量损失是成正比的流动速度,和动能损失的平方成正比速度。压力损失通过固定床是一个线性函数的流量低表面的速度当流动是层流。(表面速度的数量流量除以的截面积过滤器)。随着流量增加进一步,谷物的电阻增加,直到这种阻力冲洗流量等于重力和颗粒悬浮在水中。任何进一步的增加在向上的速度会导致额外的扩张床的同时保持一个恒压降等于浮重的媒体。单元8消毒饮用水水过滤后仍然含有细菌杂质,溶解无机盐、颜色、味道和气味。有害细菌的过程被破坏到使它适于饮用叫做消毒。化学物质用于此目的称为消毒剂。一个化学用作消毒剂应满足以下标准。它应该能够破坏致病菌在接触时间可用,不会改变其物理和化学特性的水,而不是把产品的反应也会使水有毒的和令人不快的。同时,它应该很容易可以在合理的成本,能够离开残留浓度处理小再污染,发现水通过简单的测试。氯应用氯的过程称为氯化水。这是最常用的消毒方法和广泛采用公共供水。氯气是溶于水,迅速形成次氯酸:(HOCl)。次氯酸电离根据方程:HOCl = H + + OCl -。从次氯酸的离解速率对次氯酸盐离子足够快,所以平衡是维持即使前者不断消耗。如果一个还原剂被放入水中含有免费可用氯,未耗尽的残余和OCl HOCl之间重新分配本身-。氯及其化合物被各种各样的有机和无机-材料出现在水由于其氧化力量实现前消毒。免费可用的余氯,余氯水是存在的次氯酸或次氯酸盐离子。结合可用的余氯是残留于化学结合氨(chloramines)或有机氮的化合物。氯需求的区别是添加量 一个水和数量的自由和结合可用氯剩余最后: 一个特定的接触时间。氯的杀菌作用结果从其强氧化性力量细菌细胞的化学结构,破坏酶的过程要求的生活。微生物失活的速度取决于浓度和形式的可用氯残余,pH值和温度的水,和时间的接触。游离氯残余的力量减少随着博士杀菌动作组合可用氯是显著低于游离氯剩余。次氯酸是主要的消毒剂。次氯酸盐离子不太有效。因此,hypochlorites(次氯酸盐)可能用于氯化在小安装,例如游泳池和紧急情况。因为hypochlorites更昂贵,应用于液氯大多数污水处理厂在美国。次氯酸钙、钙(OCl)2,是可用的商业在粒状和粉状的形式,包含了约70%的可用氯。次氯酸钠(NaOCl)处理液体形式在浓度在5%和15%之间可用氯。这些盐在水溶液中产生次氯酸盐离子直接。原生动物的囊肿和肠道病毒更耐氯比大肠杆菌群和其他肠道细菌。虽然小的证据表明,电流水处理实践是不足够的,相当担忧仍然存在有关这些潜在的病原体的抵抗。唯一记录病例涉及传染性肝炎传播未经处理的水供应。到目前为止,没有流行病学调查在美国已经证明原生动物的病毒性疾病的传播或由加工公共供水。这个最低cysticidal游离氯残差30分钟后联系在一个广泛的范围从3到大于20 mg / l;毁灭性的水平必须增加与上升的pH值和温度较低的水。对于病毒失活,只有undissociaed HOCl似乎是有效的。研究表明,一个次氯酸剩余的0.5 - -1.0 mg / l是有效的在30分钟,而超过100 mg / l的次氯酸盐是需要一个等价的效应。因此,最好的消毒表面水域是一个自由的氯残留在pH范围HOCl屈服。兰伯氏贾第虫有一个生命周期阶段和生殖营养体囊肿阶段。贾第虫病的疾病引起的原生动物是一种肠道感染导致腹泻和发热,通常持续3或4天。主机(有机体这是住在由寄生虫。例如,在许多疾病人类是主机一个寄生蠕虫)包括各种家畜和野生动物除了人类,因此水性暴发发生从水的分配从水库坐落在无人居住的山区。因为囊肿脱落受感染的动物和人类是耐氯,完成水处理用化学混凝、过滤、消毒的removeal推荐采用囊肿。好水供应不透水层下获得含水层往往不消毒。因为污染可以发生在分布系统,好实践是保留一个氯残留,确保一个安全的水供应在消费者的水龙头。氯残留可能是免费的或联合建立的残余喂养无水氨和氯。被污染的河流地表水供应或impoundments是洁净的化学混凝、过滤、消毒。氯是应用在沉淀或过滤,当水用泵从治疗植物保留所需的残余在清楚好和分销系统。断点化学混凝前加氯消毒不再是常见的做法,因为三卤代甲烷的形成。不同形式的氯化不同形式的氯化实践是四类。(1)平原氯化水从深井、湖泊、水库等,相对比较清楚浊度小于30 ppm。在这种情况下没有治疗如沉降,凝固,等等,是必要的。当没有其他的治疗除了氯化是给定的提供水给消费者之前,它被称为纯氯化。约0.5 ppm的加入氯气消毒这样的水。(2)过氯化这是紧急情况下采用像击穿或在案件的水都污染严重。相对大剂量的氯是用来消除讨厌的味道或气味在饮用水。接触时间一般是10 - 30分钟。过量氯必须再次脱氯。(3) 脱氯当水里含有过量氯,它让人强烈的气味和味道。然后脱氯是为了去除多余不良氯到了这样一种程度,余氯是不讨厌的,通常是通过添加二氧化硫。二氧化硫是哪里可用的,在小作品,硫代硫酸钠可以用。(4)断点氯化当氯添加到水或污水消毒,很容易oxidisable物质(如二价离子的铁和镁)和有机物先反应与氯。此后,氯与氨反应,形成chloramines,这可能是由更多的氯氧化而来trichloramine(氮吗 三氯化),或氮及其氧化物。断点是达到这些反应是完整的,以便继续添加氯然后产生自由余氯-即,未反应的次氯酸或次氯酸盐离子。可以实现有效的消毒与0.1 mg / l的自由余氯如果它是HOCl礼物。断点氯化是适应物理化学治疗和具有较低的资本成本、高度的效率和可靠性,不受寒冷的天气,和释放氮作为一种气体。其主要缺点是,基本上所有的氯添加减少到氯离子,从而导致溶解的固体浓度处理过的水。其他消毒剂臭氧是一种不稳定同位素的氧气,这是一种最有效的消毒剂和不会产生任何味道或气味。一个完整的臭氧化装置包括四个-主要单位:一个气体制备系统,一个电源,一个臭氧发生器,和一个接触器。这种气体是应用到水在混合接触接受治疗室设计为高效传质溶解臭氧。天然气是分散到水通过多孔石扩散器,喷嘴,喷射诱导真空涡轮搅拌器或填料塔。尽管一个最强大的消毒、臭氧没有提供一个持久的残余在处理过的水。因此,二次氯化是推荐建立保护剩余分配系统。臭氧化并不形成任何已知的健康相关副产品在应用在水处理。紫外线是强大的消毒剂,是由传递电流通过水银蒸汽灯。水被允许流动薄层中。缺点是治疗昂贵,没有剩余消毒作用,且效率低下当浊度大于15 ppm。高锰酸钾是非常有效的霍乱病菌杀死而不是有效的其他细菌。广泛用于消毒村井,但是它可能会产生涂层瓷器器皿和污渍很难删除。碘和溴是好的消毒剂和可用的形式的药丸或颗粒。他们可能被用于游泳池、军队在战争等。不用于公共供水。单元9废水处理方法废水通常分为工业废水和城市废水。前者与后者的特点往往是兼容的排放到市政下水道。许多工业废水需要预处理删除不相容物质排入前市政系统。工业废水的特点差异很大,从工业行业,因此,治疗过程也有所不同,尽管许多过程用于治疗市政废水还用于工业废水处理。一个完整的覆盖工业废水处理超出了本文的范围。污水处理的主要目标是产生一个废水,可以卸下没有导致严重的环境影响。校长在市政废水中的污染物和单元操作和流程用于删除列在表1。流程和操作使用在废水处理中可用类似于水处理,除了生物方法。主要使用的生物治疗是去除容易生物降解有机化合物,虽然也使用生物过程去除氮和磷在某些情况下。大量的生物过程配置都在使用中,和几个结合物理操作和化学和生物过程在同一个单位。表1 - 9单元操作、流程和处理系统 使用去除废水中发现的主要污染物严重的健康和环境危害存在于各种各样的化学品人为被发现在两个地表水和groundwaters。主要目标是在治疗groundwaters会面是污染消除危害健康和恢复,尽可能的质量地下水。治疗方法是列在表groundwaters污染 表9 - 2单元操作、流程和处理系统使用 去除地下水中污染物的主要发现水污染控制法案规定EPA(环境保护署)建立污水排放标准。电流标准要求,给城市污水二级处理,大多数废水符合条件。城市污水二级处理的是一般认为包括沉淀、生物治疗和消毒,以及与污泥处理和处置。因此,主成分的城市废水、悬浮物、可生物降解材料,和病原体应该减少到可以接受的水平通过二级处理。工业排放需要治疗他们的污水水平获得“最佳可用对污水处理技术”在特定类型的行业。环保署法规进一步定义接收流为“污水有限”和“水质有限”。一个是一个流污水有限流,将满足其如果所有的排放标准队列,流满足二级处理和“最佳现有技术”标准。市政和工业排放到废水有限流分配在全国污染物排放许可证放电消除系统(NPDES);这些许可反映了二次治疗和最佳可用技术标准。第十单元活性污泥过程活性污泥法是废水生物处理过程中混合废水和活性污泥是搅拌和曝气。激活污泥是后来分开了沉淀和废水处理允许去浪费或返回到流程所需要的。经过处理的废水溢出的堰的沉淀池(见图14 1)。活性污泥是污泥处理废水后下自由充气和搅拌对于一个特定的时间。这种活性污泥含有大量细菌和其他微生物。当它是混合原料废水与氧饱和,细菌是用来氧化有机固体,促进混凝和絮凝,并将胶体和悬浮物为可沉淀固体颗粒。图10 - 1的活性污泥过程的流程图 一个暂停有氧微生物文化是用来治疗传入的废水在活性污泥过程。结束时的反应期微生物文化分离液治疗。大多数的文化是回来,混合着传入的废水。存在的条件下活性污泥法,微生物培养生长在块状或棉絮,含有大量的细菌举行在一起的聚合物,在分泌积累胶囊。典型的絮体是扫描电子显微图所示。细菌细胞分散在内部的絮状物,实际上只占约25%到的絮状物体积,可以看到在透射电子显微照片。最大絮状物大小是剪切应力控制在反应堆,和最小尺寸控制的絮状物重力沉降过程用于单独的文化从处理污水。除了细菌生物(真菌、原生动物等)住在或棉絮但不通常发生在大的数字。一些自由游动的生物,如线虫蠕虫和轮虫中发现活性污泥也。原生动物和轮虫吃自由游动的细菌,因此艾滋病在生产废水具有低浊度。因为实际的细菌数量是非常难以衡量,浓度悬浮的固体颗粒或挥发性悬浮固体在曝气池是作为一个估计的细胞浓度。的混合废水和暂停文化被称为混合酒,和各自的暂停固体悬浮物浓度的混合酒(MLSS)和混合酒挥发性悬浮固体(MLVSS)。过程配置活性污泥法的三个基本配置使用名义塞流(PF)、连续流搅拌釜(钢管混凝土和批。名义PF是最常见的。搅拌反应器中的通常提供的曝气系统。原活性污泥的配置是一个单件批量反应堆。液压问题部分的操作周期倒导致发展连续流系统利用一个单独的坦克为文化/液体分离。直到1950年代,几乎所有的活性污泥过程都有一个单独的名义PF沉淀池。解决细胞被回收或浪费是必要的。在过去的30年,钢管混凝土活性污泥系统已经变得十分普遍,尽管大多数新流程仍名义PF。间歇过程再次作为方法的倾析改进。曝气法氧转移到液相反应容器的污水,或曝气坦克,通过一些手段。最常见的方法是介绍压缩空气通过扩散器的底部的曝气池。机械涡轮机,要么表面或淹没,也广泛使用。水下涡轮机往往耦合到压缩空气系统提供密集压缩空气泡沫之间的联系和液体。表面涡轮作为泵,把液体向上和扔在小液滴,使径向接触到空气。更多细节请参见参考资料。曝气流程建模：整个生物反应的活性污泥工艺是一样的在前面讨论的BOD过程。有机材料+ O +营养新细胞+公司+ H O(10 - 1)消失的速率的有机物质和氧气和速率的形成新细胞特别感兴趣,在流程设计。在大多数情况下,它是假定混合引起的曝气系统消除了液相质量运输的局限性。在常用的速率表达式的所有步骤从吸附通过新陈代谢是集合在一起。摄氧率的摄氧率相关stoichiometrically到有机去除率和生长速率。如果有机浓度作为BODu,氧气需要进行转换情商所示。(14 1)之间的差别BODu初始值和氧气当量的细胞产生。这个近似转换因子之间的挥发性悬浮固体颗粒浓度和它的氧气当量是每克1.42克氧的挥发性固体。值1.42是通过考虑所需的氧气氧化细胞组织对二氧化碳、氨、水。摄氧率显示为的和有机的去除和增长率,但重要的是要记住的标志词r0 *(率的有机去除作为BODu)是负的。污泥龄回收的MLSS在活性污泥法允许的分离平均的保留时间,废水和微生物培养。污泥的年龄,通常称为SRT(固体停留时间)或MCRT(意味着细胞停留时间)定义为平均时间微生物文化停留在系统和控制主要的浪费率。浪费率通常设置为一个污泥龄3至10 d。污泥龄的计算从质量平衡整个系统。使质量平衡当实际现场数据是不可用的,平均悬浮物浓度在沉淀池是假定等于MLSS在曝气池。计算污泥年龄和关系污泥龄和细胞生长之间不被忽视。单位11碳吸附活性炭有效去除溶解的有机物在低浓度在水和废水。碳粉,常用于水处理,没有收到广泛的应用于废水处理,由于困难再生。当前的趋势是安装粒状碳列或者作为三级调节以下生物处理或作为第二阶段物理化学系统。当吸附容量是筋疲力尽,花了碳可以再生的重用。粒状碳列溶解有机物不提取常规生物处理可以转移到一个相当大的程度上被吸附和生物降解活性碳。大的表面积活性炭吸收有机物而微生物降解重开毛孔的颗粒。由于这种生物贡献,有毒物质在应用废水可以减少去除容量。一些容易生物降解物质很难吸附在碳,从而使得它难以预测的质量,实现废水对于一个给定的废水的物理化学过程。能够去除可溶性有机物应该证明了中试装置测试以及经验现有的全面的植物。配置和操作的碳接触器,除了自然垃圾的有机物和性格的粒状碳、影响的效果吸附。接触时间一般不超过30分钟因为长时间不显著地增强删除但产生一个良好的环境生成硫化氢。乏氧生活可以减少接触控制时间,更频繁的反洗、氧气加、或预加氯处理。这两个替代碳联系系统向下通过床上,要么在压力或重力流和上升气流通过包装或扩展列。粒状碳在向下流单位adsorbs有机物和过滤器出的悬浮物质。然而,这种方法可能会导致一个两用不令人满意的废水由于损失的效率在两个过滤和吸附。定期向下流床backwashed清除累积的固体,和因此通常有一个阴沟系统和水管道类似粒状媒体过滤器。在上升气流,逆流,填充床碳柱安装在水工厂21日加州橘郡水地区,可能是由一个图所示。在化学澄清和粒状媒体过滤,水进入底部通过屏幕上的列管汇和溢出通过出口屏幕顶部。新的碳浆添加由重力,花的包装是退出了底。与列在服务、更换可以进行连续在一个慢速度,或间歇性地取代5% -10%的列内容在一个时间。大约10%的接触器体积空隙空间顶部的坦克。这允许向上流动,才能增加床膨胀和冲洗颗粒物来浪费减少水头损失通过床。在上升气流浪费周期也可以用于清洁中多余的碳罚款,如果必要的。逆流操作允许碳在入口成为完全饱和与杂质之前撤军的再生。膨胀床上升气流接触器可以加压或采用开放的顶部。柜量包括一个空间大约50%的床在扩大操作。膨胀床单位的优势在于可以处理废水相对高悬浮物没有过度的水头损失,发生在一个向下流单位。一般的范围的设计标准对于三级和理化碳列的表中列出。粒状媒体过滤器通常放置领先的碳单位减少悬浮物装载在列。冷门在预处理,生成一个快速增长的影响,可以浊度突然增加水头损失通过向下流和拥挤的上升气流床。安装上升气流膨胀床接触器采用下游过滤去除细菌絮状物和其他悬浮物陶醉在碳列。碳再生疲惫活性炭必须再生和再利用使吸附经济上可行的。恢复是一个完成的多个炉加热炉与低氧蒸汽气氛。吸附有机物是挥发性和以气态形式发布在一个温度约1700F。通过适