水污染控制工程1

1、 废水的来源废水的来源 第一节第一节 废水来源与特性废水来源与特性 根据来源不同，废水可分为根据来源不同，废水可分为生活污水生活污水和和工工 业废水业废水两大类。两大类。 生活污水是人们在日常生活中所产生的废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。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。水。工业废水分为生产污水和生产废水。生产生产 废水废水是指较清洁，不经处理即可排放或回用的是指较清洁，不经处理即可排放或回用的 工业废水。而那些污染较严重，须经过处理后工业废水。而那些污染较

2、严重，须经过处理后 方可排放的工业废水就称为方可排放的工业废水就称为生产污水生产污水。 return 废水的特性废水的特性 废水中的污染物种类大致可如下区分：废水中的污染物种类大致可如下区分：固体污染物固体污染物、 需氧污染物需氧污染物、营养性污染物营养性污染物、酸碱污染物酸碱污染物、有毒污染物有毒污染物、 油类污染物油类污染物、生物污染物生物污染物、感官性污染物感官性污染物和和热污染热污染等。等。 为了表征废水水质，规定了许多水质指标。主要有有为了表征废水水质，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、毒物质、有机物质、悬浮物总数、pHpH值、色度、温度等。值、色度、温度等

3、。 一种水质指标可能包括几种污染物；而一种污染物也可几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。种水质指标。 return ( (一一) )固体污染物固体污染物 固体污染物常用悬浮物和浊度两个指标来表示。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，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。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

4、浮物的含量。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：溶解态固体污染物在水中以三种状态存在：溶解态( (直径小于直径小于 1nm)1nm)、胶体态、胶体态( (直径介于直径介于1 1100nm)100nm)和悬浮态和悬浮态( (直径大于直径大于 100nm)100nm)。水质分析中把固体物质分为两部分：能透过滤膜。水质分析中把固体物质分为两部分：能透过滤膜 ( (孔径约孔径约3 310m)10m)的叫溶解固体的叫溶解固体(DS)(DS)；不能透过的叫悬浮固；不能透过的叫悬浮固 体或悬浮物，两者合称为总固体体或悬浮物，两者合称为总固体(TS)(TS)。 return ( (二二)

5、)需氧污染物需氧污染物 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，无机物主要有是有机物，无机物主要有FeFe3+ 3+、 、FeFe2+ 2+、 、S S2- 2-、 、CNCN- -等。因而等。因而 在一般情况下，需氧物即指有机物。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其区分与定量。在工程实际中主要用生化需氧量生化需氧量、

6、化学化学 需氧量需氧量、总需氧量总需氧量、总有机碳总有机碳等指标来描述。等指标来描述。 return 2 2化学需氧量化学需氧量(COD)(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学需氧量是指在酸性条件下，用强氧化剂特有机物氧 化为化为COCO2 2、H H2 20 0所消耗的氧量。氧化剂一般采用重铬酸钾。由于所消耗的氧量。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分有机物和无机性还 原物质原物质( (但不包括硝化但不包括硝化 所需的氧量所需的氧量) )

7、，此时化，此时化 学需氧量用学需氧量用CODcrCODcr，或，或 CODCOD表示。如采用高锰表示。如采用高锰 酸钾作为氧化剂，则酸钾作为氧化剂，则 写作写作CODCODMn Mn。 。 3 3总需氧量总需氧量(TOD)(TOD) 有机物主要元素是有机物主要元素是C C、H H、O O、N N、S S等。在高温下燃烧后，等。在高温下燃烧后， 将分别产生将分别产生COCO2 2和和H H2 2O O，所消耗的氧量称为总需氧量，所消耗的氧量称为总需氧量TODTOD。TODTOD的值一的值一 般大于般大于CODCOD的值。的值。TODTOD的测定方法是：向氧含量已知的氧气流中注的测定方法是：向氧含

8、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，在入定量的水样，并将其送入以铂为触媒的燃烧管中，在900900高高 return 温下燃烧，水样中的有温下燃烧，水样中的有 机物即被氧化。消耗掉机物即被氧化。消耗掉 氧气流中的氧气，剩余氧气流中的氧气，剩余 氧量可用电极测定并自氧量可用电极测定并自 动记录。氧气流原有氧动记录。氧气流原有氧 量减去剩余氧量即得总量减去剩余氧量即得总 需氧量需氧量TODTOD。TODTOD的测定的测定 仅需几分钟。仅需几分钟。 return return return return return return return return retur

9、n return 水质标准水质标准是用水对象是用水对象( (包括饮用和工业用水对象等包括饮用和工业用水对象等) )所所 要求的各项水质参数应达到的限值。可分为国际标准、国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。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生活饮用水水质标准的制定主要是根据人们终生用水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，水的感官性状良学物质及放射性物质不得危害人体健康

10、，水的感官性状良 好。好。 return 一、污水的排放标准一、污水的排放标准 污水排放标准制定的依据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 5类：类： 类类 主要适用于源头水，国家自然保护区；主要适用于源头水，国家自然保护区； 类类 主要适用于集中式生活饮用水地表水源地一级保护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；饵场等； 类类 主要适用于集中式生活饮用水地表水源地二级保护主要适用于集中

11、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；游泳区； 类类 主要适用于一般工业用水区及人体非直接接触的娱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；乐用水区； 类类 主要适用于农业用水区及一般景观要求水域。主要适用于农业用水区及一般景观要求水域。 return return 表表1-1 1-1 第一类污染物最高允许排放浓度（第一类污染物最高允许排放浓度（mg/Lmg/L） 污染物污染物最高允许排最高允许排 放浓度放浓度 污染物污染物最高允许排最高允许排 放浓度放浓度 污染物污染物最高允

12、许最高允许 排放浓度排放浓度 1 1 总汞总汞0.050.05 4 4 总铬总铬1.51.57 7 总铅总铅1.01.0 2 2 烷基苯烷基苯不得检出不得检出5 5 六价铬六价铬0.50.58 8 总镍总镍1.01.0 3 3 总镉总镉0.10.16 6 总砷总砷0.50.59 9 苯并苯并(a)(a)比比 0.000030.00003 烧碱行业（新扩建、改建企业）采用烧碱行业（新扩建、改建企业）采用0.005mg/L0.005mg/L。 为试行标准、二级、三级标准区暂不考虑。为试行标准、二级、三级标准区暂不考虑。 return 表表1-2 1-2 第二类污染物最高允许排放浓度（第二类污染物最

13、高允许排放浓度（mg/Lmg/L） 标准分级标准分级一级标准一级标准二级标准二级标准 三级标准三级标准 新扩改新扩改现现 有有新扩改新扩改现现 有有 1 pH1 pH值值 2 2 色度色度 3 3 悬浮物悬浮物 4 BOD4 BOD5 5 5 COD5 COD 6 6 石油类石油类 7 7 动植物由动植物由 8 8 挥发酚挥发酚 9 9 氰化物氰化物 10 10 硫化物硫化物 11 11 氨氮氨氮 12 12 氟化物氟化物 13 13 磷酸盐磷酸盐( (以以 P P计计) ) 14 14 甲醛甲醛 15 15 苯胺类苯胺类 16 16 硝基苯类硝基苯类 17 LAS17 LAS 18 18 铜

14、铜 19 19 锌锌 20 20 锰锰 6 69 9 5050 7070 3030 100100 1010 2020 0.50.5 0.50.5 1.01.0 1515 1010 0.50.5 1.01.0 1.01.0 2.02.0 5.05.0 0.50.5 2.02.0 2.02.0 6 69 9 8080 100100 6060 150150 1515 3030 1.51.5 0.50.5 1.01.0 2525 1515 1.01.0 2.02.0 2.02.0 3.03.0 1010 0.50.5 2.02.0 5.05.0 6 69 9 8080 200200 6060 1501

15、50 1010 2020 0.50.5 0.50.5 1.01.0 2525 1010、2020 1.01.0 2.02.0 2.02.0 3.03.0 1010 1.01.0 4.04.0 2 20 0 6 69 9 100100 250250 8080 200200 2020 4040 1.01.0 0.50.5 2.02.0 4040 1515、3030 2.02.0 3.03.0 3.03.0 5.05.0 1515 1.01.0 5.05.0 5.05.0 6 69 9 400400 300300 500500 3030 100100 2.02.0 1.01.0 2.02.0 202

16、0 5.05.0 5.05.0 2020 2.02.0 5.05.0 5.05.0 return return return return return return 第三节第三节 废水处理方法综述废水处理方法综述 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，称为出来，称为分离法分离法。另一类是通过化学或生化的作用，使其。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转化为无害的物质或可分

17、离的物质。后者再经过分离予以除 去，称为去，称为转化法转化法。习惯上也按处理原理不同，将处理方法分。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。为物理法、化学法、物理化学法和生物化学法四类。 return 一、分离法一、分离法 废水中的污染物有各种存在形式，大致有离子态、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。定了分离方法的多样性。 污染物存在形式污染物存在形式分分 离离 方方 法法 离子态离子态离子交换法、电解法、电渗析法、

18、离子吸离子交换法、电解法、电渗析法、离子吸 附法、离子浮选法附法、离子浮选法 分子态分子态萃取法、结晶法、精馏法、吸附法、浮选萃取法、结晶法、精馏法、吸附法、浮选 法、反渗透法、蒸发法法、反渗透法、蒸发法 胶胶 体体混凝法、气浮法、吸附法、过滤法混凝法、气浮法、吸附法、过滤法 悬浮物悬浮物重力分离法、离心分离法、磁力分离法、重力分离法、离心分离法、磁力分离法、 筛选法、气浮法筛选法、气浮法 表表1-3 1-3 分离法分类一览表分离法分类一览表 return 二、转化法二、转化法 转化法可分为化学转化和生化转化两类。具体见表转化法可分为化学转化和生化转化两类。具体见表1-41-4。 现代废水处理

19、技术，按处理程度划分，可分为一级、二级和三现代废水处理技术，按处理程度划分，可分为一级、二级和三 级处理。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，废水的级处理后，废水的BODBOD一般只去除一般只去除3030左右，达不到排放标准，左右，达不到排放标准， 仍需进行二级处理。仍需进行二级处理。 二级处

20、理，主要去除废水中呈胶体和溶解状态的有机污染二级处理，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，物质主要采用生物处理等方法，BODBOD去除率可达去除率可达9090以上，处以上，处 理水可以达标排放。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。凝、过滤、离子交换、反渗透、超滤、消毒等。 return 表表1-4 1-4 转化法分类一览表转化

21、法分类一览表 方法原理方法原理转转 化化 方方 法法 化学转化化学转化中和法、氧化还原法、化学沉淀法、电化学法中和法、氧化还原法、化学沉淀法、电化学法 生化转化生化转化活性污泥法、生物膜法、厌氧生物处理法、生物塘等活性污泥法、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、一、动力学基础动力学基础 二、二、反应器形式反应器形式 四、四、反应器设计中的若干问题反应器设计中的若干问题 三、三、水力特性水力特性 return )( 1 dt dn V r A A dt dc dt Ad r A A return qQpPbBaA b B a A P P CkC dt dc

22、dt Pd r b B a A A CCkr . . b B a AB CCkr return BrBr2 2k k1 2 HHBrHBr k2 2 BrHBrBrH k3 2 23222 BrHkHHBrkHBrkrHBr 23222 BrHkHHBrkHBrkrHBr return k dt dc r A A tc c A kdtdc A A 0 0 ktcc AA 0 return PA k A A kc dt dc tc c A A kdt c dcA A 0 0 kt c c InIncInc A A AA 0 0 )exp( 0 ktcc AA 0 APA ccc )exp( 00

23、 ktccc AAP return 0 lg 303. 2 lg AA ct k c kk In t e c c kt A A 693. 02 2 1 2 1 0 2 1 return PBA k 00 BA cc )( 00 xcxckckc dt dx BABA kt xcc xcc cc kdt xcxc dx BA AB BA tx BA )( )( lg 303. 2 )( 00 00 00 00 00 return 00 BA cc 2 )( 0 xck dt dx A kt xcc x AA )( 00 0 2 1 A cx 0 2 1 1 A kc t 0 4 3 A cx 0

24、 4 1 3 A kc t 00 2 1 AA cc 0 1 A kc 00 4 1 2 1 AA cc 0 2 A kc return CA BA k k 2 1 AA A ckck dt dc 21 A B ck dt dc 1 B c ck dt dc 2 tkk AA ecc )( 0 21 return 21 01 )( 21 01 )( 0 01 0 )( 01 21 21 21 kk ck e kk ck c dteckdc eck dt dc A tkk A B tkk t A c B tkk A B B tkkA B e kk ck c )( 21 01 21 1 tkkA

25、C e kk ck c )( 21 02 21 1 return BA k 1 BA k 1 0AA cc 0BB cc xcc AA 0 xcc BB 0 xt BA BA BA BA A dt ckckxkxk dx ckckxkxk xckxck dt dx xckxck dt xcd 00 010111 010111 0101 0101 0 )()( )()( )()( )()( )( return tkk eNx )( 21 1 11 0101 kk ckck N BA 0 1 k 0A cN tk AAA tk A ecxcc ecx 1 1 00 0 )1 ( return CB

26、A kk 21 21 kk 0AA cc0 B c 0 C c AA cc BB cc CC cc 0ACBA cccc A A ck dt dc 1 kt AA ecc 0 return B kt A BA B ckeck ckck dt dc 201 21 )( 21 12 01tktkA B ee kk ck c )( 21 12 021 2 tktkA B C ee kk ckk ck dt dc )1 ( 12 21 0 12 kk ekek cc tktk AC 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

27、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 废水的特性废水的特性 废水中的污染物种类大致可如下区分：废水中的污染物种类大致可如下区分：固体污染物固体污染物、 需氧污染物需氧污染物、营养性污染物营养性污染物、酸碱污染物酸碱污染物、有毒污染物有毒污染物、 油类污染物油类污染物、生物污染物生物污染物、感官性污染物感官性污染物和和热污染热污染等