水污染控制工程单元优秀课件

1、主 讲：王汉道 e-mil: phone:水污染控制工程,教材,水污染控制工程 胡亨魁主编 武汉理工大学出版社,参考书籍,废水处理工程，唐受印，化学工业出版社 当代给水与废水处理原理，许保玖，高等教育出版社 水处理构筑物设计与计算，尹士君，化学工业出版社 污泥处理，金儒霖，中国建筑工业出版社 水处理工程师手册，唐受印，化学工业出版社 杂志：中国给水排水、给水排水、环境科学、 环境科学学报、中国环境科学 、生态环境、 环境科学与技术等，上网查中国学术期刊网,3,微污染水源过滤除悬浮物,单元一,4,5,6,7,8,9,1.1.1 过滤池的工作过程及构造 ; 过滤的定义及应

2、用（给水处理及深度处理中）； 分类：按滤料种类（有单层、双层、多层滤池），按作用水头（有重力式和压力式），按进出水供排方式（有快滤、虹吸和无阀滤池,1.1 过滤,10,11,1.1.1 快滤池的构造及工作过程,快滤池由池本体、进出水管、冲洗水管及排水管等附件组成，池内设有滤料层、承托层及排水系统和冲洗排水槽,12,优良的滤料须满足的条件：有足够的机械强度，有较好的化学稳定性，有适宜的级配和足够的空隙率。 级配：指滤料的粒径范围及在此范围内各种粒径的数量比例。 常用滤料：石英砂、无烟煤、陶粒、聚氯乙烯和聚苯乙烯球,1.1.2 滤料和承托层,13,滤料的性能指标： 有效直径：能使10%的滤料通过的

3、筛孔直径(mm)，以d10表示, 同样d80 不均匀系数： d80与 d10的比值称为，以 k80表示，其意义。 滤料的纳污能力：在保证出水水质的前提下，在过滤周期内单位体积滤料中能截留的污物量。 滤料的空隙率：一定体积的滤层中空隙所占的体积与总体积的比值,14,比表面积：单位质量或单位体积滤料所具有的表面积。 单层滤池通常以石英砂作为滤料，其能获得较好的出水水质，但污物穿透深度浅，不能充分利用整个滤层的纳污能力，且沉积在细砂上的污物极易固结，反洗时不易被冲去。 双层滤池：在石英砂上铺一层密度小而粒度大的无烟煤滤料。 承托层的作用： 一是防止过滤时滤料从配水系统中流失； 二是在冲洗时起一定的均

4、匀布水作用。 承托层材料：天然卵石铺垫,15,冲洗的目的； 适宜的滤层膨胀率和冲洗强度的重要性。 冲洗强度：单位面积滤层上所通过的冲洗流量称为之。单位： 配水系统：配水均匀性的意义； 大阻力和小阻力配水系统,1.1.3 快滤池的冲洗,16,17,18,冲洗水的供应,冲洗水的供给： 冲洗水箱： 冲洗水泵,19,滤池冲洗排水设备的设计,冲洗排水槽： 集水渠,20,阻力截留（对较大颗粒） 重力沉降 接触絮凝（对较小颗粒而言,1.1.4 过滤机理,21,滤池总面积(F=Q/v)及滤速(v:5-10m/h,以经验或试验确定）； 滤池个数:表3.10可供参考； 每个滤池的面积：f=F/N; 滤池平面可为正

5、方形或矩形，单池面积小于30m2者，长:宽=1：1，单池面积大于80m2者,长:宽=1.25：1 1.5：1 ； 滤池高度包括超高（0.25-0.30m），滤层上的水深（1.5-2m）,滤料层厚度，承托层厚度，配水系统高度。总高度一般为： 3.0-3.5m,1.1.5 快滤池的设计,22,管廊的布置：集中布置滤池的管渠、配件及阀门的场所；管渠中的管道一般为金属材料，也可用钢筋混另土渠道。 设计中根据具体情况提出几种布置方案，比较后决定； 管道布置的要求； 管道的几种布置形式,23,全部布置在管廊内；结构简单，施工方便,24,冲洗水和清水渠布置在管郎内， 进水和集水渠以渠道形式布置 于滤池另一侧

6、,25,排水渠单独设置， 其余采用金属管道,26,对大型滤池，可用虹吸管代替排水或进水 支管；冲洗水管和清水管仍用阀门,27,相关知识 1.2 水资源及其循环 1.3 水污染的来源及其危害 1.4 污水水质与水污染控制标准 1.5 水体自净与水环境容量 1.6 水污染控制的原则和方法,28,1.2 水资源全球水分布：总量约：1.36X109km3,我国水资源特点：总量多，人均占有量少空间的分布上不均匀时间的分布上不均匀,我国水资源总量：2.8亿m3排世界第六，但人均仅2300 m3 列121位（世界平均10240 m3,水的自然循环,地球表面液态的水(河川、湖泊、土壤水分等)和固态的水(有冰川

7、、冰盖、冰帽等)，在阳光的照射下，受热蒸发为汽。上升遇冷，凝结为云雾，漂浮空间，随大气环流迁移。在一定条件下，形成雨、雪等降水，回落地面。有的遇冷成冰形成冰帽、冰盖或冰川；有的为植物或地物所截留、逐渐蒸发为水汽；有的渗入地下，成为土壤水和地下水；有的沿地面流向低处，称地面径流(以区别于地下径流流动的地下水)。径流汇集地面低洼处，形成泉、溪、沼泽、池塘、湖泊、河川等天然水体，最后流归海洋。这种不断发生相态转换和周而复始运动的过程，称水的自然循环,水的社会循环,水在人类社会活动中构成的局部循环系统,给水系统与排水系统:p3,31,1.3 水污染的来源及其危害 1.3.1 天然水的质量：p4. 1.

8、3.2. 水污染的来源：水污染的定义，分类. 1.3.2.1 工业污染源 1.3.2.2 生活污染源（洗涤、沐浴、冲洗厕所的污水等） 1.3.2.3 面污染源（雨雪水冲刷，农田施肥和喷农药流失到水体，畜禽粪便污染,32,1.2.3 水污染的危害 （1）加剧水资源短缺危机，破坏可持续发展的基础。 （2）降低饮用水的安全性，威胁人民身体健康。 （3）影响农产品和渔业产品质量安全。 （4）危害水体生态系统,2002环境状况公告,废水和主要污染物排放量 2002年，全国工业和城镇生活废水排放总量为439.5亿吨，其中工业废水排放量207.2亿吨；城镇生活污水排放量232.3亿吨，超过环境容量的82。

9、废水中化学需氧量（COD）排放总量1366.9万吨。其中工业废水中COD排放量584.0万吨；城镇生活污水中COD排放量782.9万吨。 七大水系：741个重点监测断面中，29.1%的断面满足类水质要求，30.0%的断面属、类水质，40.9%的断面属劣类水质。 七大水系主要污染指标：石油类、生化需氧量、氨氮、高锰酸盐指数、挥发酚和汞等。 长江三峡库区：干流7个断面和支流3个断面均为类水质，水质保持良好。仅第三季度干流5个断面因铅超标。 南水北调工程（东线）：沿线水质监测13个断面，3个断面类水质，占23.1%； 2个断面类水质，占15.4%； 5个断面类水质，占38.4%； 3个断面劣类水质，

10、占23.1%。 湖泊、水库：主要湖泊氮、磷污染较重，导致富营养化问题突出。滇池草海为重度富营养状态，太湖和巢湖为轻度富营养状态,2002环境状况公告,地下水 地下水水位有所回升 地下水水质总体较好，局部受到一定程度的点状或面状污染，部分指标超标。 近岸海域水质 2002年近岸海域污染有所减轻，一、二类海水比例为49.7%，；四类、劣四类水质比例为35.9%，近岸海域的主要污染指标是无机氮、活性磷酸盐，部分海域石油类、化学需氧量和铅超标，个别海域重金属铜、汞、镉超标。 赤潮2002年，全海域共发现赤潮79次，累计面积超过10000平方公里。 在部分海域多次检测出亚历山大藻（Alexandrium

11、）和裸甲藻（Gymnodrium）等有毒赤潮藻类。 我国600多座城市中有400多座供水不足，其中100多座严重缺水；我国尚有3.6亿农村人口喝不上符合卫生标准的水,1.4 污水水质,我拿什么来表达你？ 污水,国际通用三大类指标： 物理性指标 化学性指标 生物性指标,36,水 质 分 析 指 标,物 理 性 指 标,37,生活污水中各部分固体的组成 （单位mg/L,38,有机物种类繁杂，很难逐个测定，从水体有机 污染物看，其主要危害是消耗水中溶解氧，故 在实际工作中采用生物化学需量、化学需氧量、 总有机碳、总需氧量等指标来反映需氧有机氧 物的含量,39,生化需氧量（BOD,反映了在有氧的条件下

12、，水中可生物降解的有机物的量 （以mg/L为单位）。 有机污染物被好氧微生物氧化分解，一般可分为两个阶段： 第一个阶段主要是有机物被转化成二氧化碳、水和氨； 第二阶段主要是氨被转化为亚硝酸盐和硝酸盐。 污水的生化需氧量通常只指第一阶段有机物生物氧化所 需的氧量，全部生物氧化至少需要20天完成。 实际中，常以5天作为测定生化需氧量的标准时间，称五 日生化需氧量（BOD5）通常以20C为测定的标准温度,BOD: Biological Oxygen Demand 在规定条件下好氧微生物氧化分解水中有机物所需要的氧量 （20，5天,40,化学需氧量（COD,常用的氧化剂主要是重铬酸钾(K2Cr2O7)

13、 称CODCr, (简称COD）和高锰酸钾(KMnO4)称CODMn或OC 。 酸性条件下，硫酸银作为催化剂，氧化性最强； 如果废水中有机物的组成相对稳定，则化学需氧量和 生化需氧量之间应有一定的比例关系,COD: Chemical Oxygen Demand 用化学氧化剂氧化分解水中有机物时所消耗的氧化剂量 折合成的氧量。（O2） （mg/L,41,总有机碳（TOC）和总需氧量（TOD,TOC: Total Organism Carbon 在950高温下，以铂作为催化剂，使水样气化燃烧， 然后测定气体中的CO2含量，从而确定水样中碳元素总量,各种水质之间TOC或TOD与BOD不存在固定的相关

14、关系。 在水质条件基本不变的条件下，BOD与TOC或TOD 之间 存在一定的相关关系,TOD: Total Oxygen Demand 在900-950高温下，将污水中能被氧化的物质，主要是 有机物，包括难分解的有机物及部分无机还原物质燃烧 氧化成稳定的氧化物测量载气中氧的减少量，称为总需 氧量（TOD）。 TOD测定方便而快速,42,油类污染物,石油类：来源于工业含油污水 动植物油脂：产生于人的生活过程和食品工业,油类污染物进入水体后影响水生生物的生长、降低水体 的资源价值： 油膜覆盖水面阻碍水的蒸发，影响大气和水体的热交换。 油类污染物进入海洋，改变海洋的反射率和减少进入海洋表 层的日光辐

15、射，对局部地区的水文气象条件可能产生一定影 响。 大面积油膜将阻碍大气中的氧进入水体，从而降低水体 的自净能力。 石油污染对幼鱼和鱼卵的危害很大，堵塞鱼的鳃部，能使鱼虾 类产生石油臭味，降低水产品的食用价值。 破坏风景区，危害鸟类生活,43,酚类污染物,酚污染来源：煤气、焦化、石油化工、木材加工、 合成树脂等工业废水 酚浓度低时，能影响鱼类的回游繁殖。 酚浓度达0.10.2mg/L时，鱼肉有酚味。 酚浓度高会引起鱼类大量死亡，甚至绝迹。 酚的毒性可抑制水中微生物的自然生长速度， 有时甚至使其停止生长。 酚能与饮用水消毒氯产生氯酚，具有强烈异臭 （0.001mg/L即有异味，排放标准0.5mg/

16、L ） 灌溉用水超过5mg/L时，农作物减产，甚至枯死,44,45,含氮化合物,氮是有机物中除碳以外的一种主要元素，也是微生物生长 的重要元素 污水中氮有四种：有机氮、氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮 危害： 消耗水体中溶解氧； 促进藻类等浮游生物的繁殖，形成赤潮； 引起鱼类死亡，水质迅速恶化,关于氮的几个指标： 有机氮：主要指蛋白质和尿素 TN：一切含氮化合物以N计量的总称； TKN： TN中的有机氮和氨氮，不包括亚硝酸盐氮、硝酸盐氮； 氨氮：有机氮化合物的分解，或直接来自含氮工业废水； NOx-N:亚硝酸盐氮和硝酸盐氮,46,含磷化合物,磷也是有机物中的一种主要元素，是仅次于氮的微生物生长的 重

17、要元素 磷主要来自：人体排泄物以及合成洗涤剂、牲畜饲养场及含磷 工业废水 危害： 促进藻类等浮游生物的繁殖，破坏水体耗氧和复氧平衡； 水质迅速恶化，危害水产资源,含磷化合物,47,生 物 性 指 标,从几个水质标准看水处理工程的任务,几种水质标准中主要指标浓度值（mg/L,1.5 水体自净与水环境容量,50,水体自净,是指污水排入水体后,经过物理的、化学的与生物的作用,使污染物的浓度降低,受污染水体部分地或完全地恢复原状的现象,根据净化机制分为三类,物理净化： 稀释、扩 散、沉淀,化学净化： 氧化、还 原、分解,生物净化：水中 微生物对有机物 的氧化分解作用,51,水体流动状况：水体 流动越快

18、，湍流越急 污染物在水体中就混 合的越快越均匀；在 滞流的湖泊水库中扩 散就慢,水体径流量与废水排放量之比,污染物及水体的理 化性质：污染物的 密度，污染物反应 生成沉淀物，水体 的酸碱度，水中的 悬浮物，废水的排 放口位置及形式,废水在水体中的稀释、扩散作用,52,水体的自净作用,53,有机物的降解与溶解氧平衡,需氧污染物排入水体后即发生生物化学分解作用，在分解过程中消耗水中的溶解氧。有机物的分解过程制约着水体中溶解氧的变化过程，因此可把水体中的溶解氧作为水体自净的重要标志。下图表示一条被污染河流中的生化需氧量和溶解氧的变化曲线,54,水 体 污 染 与 恢 复,55,56,利用水体自净作用的意义； 水环境容量：一定水体在规定的环境目标下所能容纳污染物的最大负荷量。 影响其容量大小的因素有： 水体特征：水文参数，背景参数，自净参数和工程因素。 污染物特征（污染物的理化性质，耗氧有机物与难降解有机物，重金属）； 水质目标：假如某种污染物排入某地面水体，此水体的水环境容量为：W=V(S