市政工程专论

1、市政工程专论第一章 城市水系统优化理论与技术第二章 给水处理理论与技术第三章 污水、废水处理与资源化利用 第四章 水环境与水体修复技术第五章 数值模拟理论与应用一、城市水系统二、城市水资源优化配置三、城市给水排水系统优化四、城镇节水技术与措施五、城市水环境第一章 城市水系统优化理论与技术 城市水系统概念：是在一定地域空间内，以水资源为主体，以水资源的开发利用和保护为过程，并与自然和社会环境密切相关且随时空变化的动态系统。 城市水系统的发展：地表水、地下水一直分属于不同的学科 萌芽阶段 形成阶段 兴起阶段上个世纪60年代，地下水系统为主水库为枢纽的地表水围绕社会、经济、环境等方面 现代阶段一、城

2、市水系统土壤水调蓄地下水调蓄地表水调蓄大气降水地面蒸发蒸发植物截留灌溉水回归植物蒸腾植物吸收蒸发潜水蒸发下渗下渗水面蒸发地表径流壤中流地下径流河川水库调蓄地表水引水或调水工农业生活用水外来水损耗土地利用植被变化河川径流地下潜流地下水处理系统渗漏渗漏污废水自然水循环社会水循环水循环的类型 水系统组成用水系统供水系统水资源系统排水系统 城市水系统的现状及问题 城市水资源管理混乱 城市防洪排涝安全得不到保障 城市供水保证率低下 水环境质量严重恶化二、城市水资源的优化配置地球上水资源分布由于受地理位置和地形地貌的影响，世界水资源在时间和空间上都存在分布不均匀的状况。导致水资源紧缺，主要有两个方面的影响

3、：自然因素的制约；社会经济的发展，出现需大于供的情况世界面临的水资源三大问题1、水少（干旱缺水）2、水多（洪涝灾害）由于气候变化以及人类活动的影响使洪水灾害日益严重。 3、水脏（水质恶化）水环境恶化问题已经成为影响面最广、后果最严重的问题，它严重制约了社会经济的发展水资源总量居世界第六位，人均占有量居世界第85位由于我国所处的地理位置和特殊的地形、地貌、气候条件，导致水资源丰枯在地区之间差异比较大，总体状况是南多北少，水量与人口和耕地分布不相适应。 我国大部分地区受季风影响明显，降水量年内分配不均匀，年际变化较大，并有枯水年和丰水年连续出现的特点 我国水资源的特点水资源总量丰富，但是人均占有量

4、少 水资源空间分布不均匀 水资源时间分布不均匀 水资源紧缺给国民经济带来了重大损失水资源问题威胁到社会安全稳定水资源问题导致生态系统恶化 指在流域或特定的区域内，遵循高效、公平与可持续利用的原则，通过各种工程与非工程措施，改变水资源的天然时空分布；遵循市场经济规律与资源配置准则，利用系统科学方法、决策理论与计算机模拟技术，通过合理抑制需求、有效增加供水与积极保护环境等手段和措施，对可利用水资源在区域间与各用水部门间进行时空调控和合理配置，不断提高区域水资源的利用效益和效率。水资源的优化配置概念：11.促进水资源的合理利用；2.促进水资源开发、经济社会与环境保护之间 的协调与可持续发展；3.可实

5、现社会、经济和环境效益的综合最优31意义目标1.可承载原则2.可持续性原则3.开源与节流并重原则4.开发和保护相结合原则5.兴利和除弊相结合原则6.综合效益协调最优原则保障水资源可持续利用和区域可持续发展原则以需定供 以供定需 基于宏观经济 可持续发展以水量配置为主水质因素水资源优化配置的研究进展水资源配置的类型区域水资源流域水资源水利工程控制单元跨流域水资源三、城市给水排水系统优化给水系统类型生活给水系统工业给水系统农业给水系统生态给水系统供水水源自来水厂配水管网居民用户取水处理输送呼和浩特市引黄入呼供水工程水厂总数1450座，供水规模12265.05万立方米/日，供水量253.54亿立方米

6、，平均日供水量6946.30万立方米/日；居民生活用水97.24亿立方米，占47.47%；工业用水53.74亿立方米，占26.23%；非居民用水42.01亿立方米，占20.44%；特种行业用水2.19亿立方米，占1.07%；其他8.38亿立方米，占4.79%；用水普及率：96.34%；人均综合用水定额191.80升/人/日，人均生活用水定额132.43升/人/日。 城市供水现状我国生活用水状况：人口的不断增加，生活水平有所提高，用水标准在不断提高，生活用水量在不断增加；存在着水资源浪费的现象；部分地区生活饮用水的水质较差，威胁到人们的健康。工业用水现状：随着社会经济的发展，工业用水量比例在不断

7、上升；工业设施比较落后，工业用水的重复利用率不高，工业节水有很大潜力；我国工业废水的处理率及程度较低，这就给环境带来很大的压力，甚至使地下水也受到了不同程度的污染。农业用水现状：农业用水所占比重虽然在不断下降，但仍然较高； 农业灌溉水利用效率较低，浪费现象依然严重； 现代节水灌溉技术应用程度较低 。 1949年为95%，1980年为 86%，1997年为73%，到了2004年降至64.6% 以色列等国的现代灌溉技术应用面积占总灌溉面积的比例达61以上，而中国仅占1.5生态用水现状：广义上说：是指维持全球生态系统水分平衡所需要的水量。生态用水的研究起步较晚；对生态用水的重要性认识不足；生态用水所

8、占比重非常小；生态用水保障措施不到位。编号水资源一级分区2003年2004年2005年2006年用水量/ 亿m3占总用水量比例用水量/ 亿m3占总用水量比例用水量/ 亿m3占总用水量比例用水量/ 亿m3占总用水量比例A松花江3.00.85%3.20.87%5.51.45%2.40.60%B辽河0.00.00%1.30.69%1.60.84%2.41.18%C海河1.90.50%4.31.16%5.11.35%4.61.18%D黄河2.50.71%3.20.86%3.60.94%3.70.93%E淮河3.00.63%4.10.74%5.00.92%5.50.93%F长江27.01.57%30.0

9、1.65%22.11.20%24.71.31%G东南诸河7.52.37%7.52.37%7.92.43%8.22.50%H珠江9.01.07%8.00.93%8.91.02%8.60.98%I西南诸河0.60.64%0.20.21%0.30.30%0.30.29%J西北诸河24.94.13%20.13.35%32.85.32%32.65.24%K全国合计79.51.49%82.01.48%92.71.65%93.01.60%资料来源：20032006年中国水资源公报20032006年全国生态用水统计表深圳用水量变化趋势深圳市2005年用水量比2004年增长7644万立方米，增长率4.7%，增长

10、率比2004年有所递减，总用水量达到167712万立方米。城市给水排水系统优化设计内容：水泵站的优化与节能管网系统的合理布置，管径，管网造价；输水管渠的优化设计：包括重力输水管渠和压力输水管道；降低运行、管理费用：分析供水能量，调整工程布置，减小未利用水压；新建管网、改建管网、扩建管网优化设计给水系统优化调度；保持管网水质；污水管网优化设计，包括雨水管网、合流制管网；应急供水。给排水管网优化计算方法枚举法：枚举法需要存储每一管段所有可能用到的标准管径, 形成标准管径解空间, 再进行逐个试算。此方法所需存储空间大, 计算效率很低, 只能解决管段数量很少的管网优化问题。 线性规划法：俞国平教授提出

11、了以管长为决策变量的线性规划模型。主要是在满足节点方程的条件下分配管段流量,在这些区段上适宜地选定若干规格管径，目标函数就变成了以区段长度Ij 为变量的线性规划问题。可以解决树状管网的优化设计问题。 非线性规划法： 通过拉格朗日把有约束非线性规划问题变换为无约束非线性规划问题。目标函数是管段流量(qi) 和节点水压(H) 的费用函数，需进行流量初始分配。因环状管网的管段流量优化分配是一凹规划课题, 没有最优解，利用管径(D ) 和节点水头(H ) 之间的非线性函数关系, 将管径作为非基本变量, 节点水头为基本变量, 以管径为初始可行解, 进行优化计算。常用的计算方法是广义简约梯度法(GRG)。

12、该法应用范围广, 收敛速度较快, 是目前解决一般不等式约束非线性规划问题最有效的方法之一。 遗传算法( GA ) ：遗传算法是随机优化方法的一个新的正在发展的领域，采用离散的标准管径为决策变量, 并对其进行一定进制的编码, 通过选择, 杂交和变异等迭代操作因子, 进而求得满意的结果。实践已证明对于任何管网的系统优化设计, 都能得到全局最优解或趋于全局最优的解。 模拟退火法（SA ) ：是一种模拟金属退火的全局优化随机方法。从任意一个标准管径初始可行解开始, 并用某一机制(交换、查找、逆转) 产生邻域解,用水力约束条件控制计算流程 ，如此迭代下去直到得出一满意解答。以离散的标准管径为空间搜索点,

13、 管径不必调整。 四、城镇节水技术与措施城镇节水的意义可以减少当前和未来的用水量，维持水资源的可持续利用；节约供水系统的运行和维护费用，减少水厂的建设数量或降低成本；减少污水处理厂的建设数量或延缓污水处理构筑物的扩建，使现有的系统可以接纳更多用户的污水，从而减少收纳污染的水体，节约污水处理建设的资金和运行费用；增强对干旱的预防能力，短期节水措施可以带来立竿见影的效果，而长期的节水措施则因大大降低了水资源的消耗量而能够提高正常时期的干旱防备能力。具有社会效益。通过用水审计和其他措施，可以调节地区间的用水差异，避免用水不公平及其他与用水有关的社会问题；具有环境效益。除了对野生动物、湿地和环境美化方

14、面的效益外，还有维护河流生态平衡、避免地下水过度开采而带来的地下水污染等方面的效益。生活节水：节水措施：普及节水意识；全面推行节水型用水器具，提高生活用水效率；农业节水：工程节水：包括渠道衬砌、管道输水、传统地面灌水技术的改进以及各种喷灌、微灌新灌水技术的实施；农艺节水：主要包括地面覆盖、耕作改良、水肥耦合、抗旱品种选育、化学制剂等。工业节水：提高冷却水的循环重复利用； 革新生产设备；降低漏损；开发新水源，利用海水作为工厂冷却水或工艺用水；改进生产工艺，采用低水耗和零水耗工艺，提高水的重复利用率。其它节水措施：研发和推广节水设备，提高公共用水效率；加快城市供水管网技术改造，降低输配水管网损失；

15、污水资源化，加强中水回用；运用经济杠杆节水；开发新水源，雨水收集，海水利用，暴雨洪水蓄积等。城市中水系统小型中水系统五、城市水环境基本概念：城市水环境主要包括城市自然生物赖以生存的水体环境，抵御洪涝灾害能力，水资源供给程度, 水体质量状况，水利工程景观与周围的和谐程度等项内容。 城市水环境特点：供水保证率高，城市用水主要为生活及工业用水, 供水要求质量高、水量大、水量稳定，且在区域上高度集中, 在时间上相对均匀, 年内分配差异小；城市供水对外依赖性强，由于城市地域狭小, 本地水资源量十分有限, 一般本地水源难以满足, 因此, 城市供水主要依靠现有的城区外围水源地或调引客水来支持；城市的水环境条

16、件脆弱；城市规模的不断扩大, 在一定程度上改变了城市地区的局部气候条件, 又进一步影响到城市的降水条件。城市化使地表水停留时间缩短, 下渗和蒸发减少, 径流量增加；同时使地下水减少、且得不到补偿。城市水环境现存在的主要问题：城市开发不合理, 水质恶化；河道淤积严重, 影响城市防洪能力；缺乏合理规划, 盲目开采水源, 破坏了生态环境；地下水过度开采，引发地面沉降；水资源浪费严重，我国工业万元产值用水量是发达国家的510倍。许多城市几乎没有中水利用措施, 全部为一次性用水, 重复利用率低, 浪费了大量优质水源。 城市水环境综合治理对策因地制宜, 长远规划, 抓好供水环节量水而行，减少浪费，抓好节水

17、环节改善生态，保持水土，抓好水源保护环节统筹兼顾，科学实施，抓好污水治理环节第二章 给水处理理论与技术一、给水处理工艺研究二、微污染供水水源处理技术三、饮用水水源保护与修复研究四、应急处理技术与安全输配水质保障五、水处理设备的研制与开发 20世纪初,饮用水净化技术已基本形成了现在被人们普遍称之为常规处理工艺的处理方法,即混凝、沉淀或澄清、过滤和消毒。这种常规处理工艺至今仍被世界上大多数国家所采用,成为目前饮用水处理的主要工艺。常规处理工艺一、给水处理工艺研究净水处理工艺研究的必要性 随着社会经济的高速发展与城市化进程的加速,水源污染的问题日趋严重,生活饮用水中有毒有害物质明显增加,特别是有机化

18、工、石油化工、医药、农药、杀虫剂及除草剂等生产工业的迅速发展,有机化合物的产量和种类不断增加,饮用水水源水质问题已经受到人们的普遍关注。 这些原水经水厂常规工艺净化,浊度不易得到很好控制,滤池易堵塞(藻类影响) ,出水有机物浓度高(生物不稳定,易使输配水管道中细菌滋长,恶化水质) ,氨氮浓度高,使加氯量增加进而使消毒副产物(如三卤甲烷、卤乙酸等)量增加,增加了饮用水的致癌风险,使出厂水有异味,水质下降。目前我国各自来水厂的水源大都遭受生活污水与工业废水的污染,如水源水中原本就含有的天然有机物,其主要是亲水、酸性、多分散的腐殖质,在一定条件下能与一些物质反应生成对人体具有慢性或急性毒性的物质,如

19、腐殖质能与消毒剂氯反应生成氯仿及其他具有“三致”作用的消毒副产物。随着工业和农业等废水的排入, 水源中人工合成有机物的数量不断增大,种类增多,有的具有更强的“三致”作用。这些原水经水厂常规工艺净化,浊度不易得到很好控制,滤池易堵塞(藻类影响) ,出水有机物浓度高(生物不稳定,易使输配水管道中细菌滋长,恶化水质) ,氨氮浓度高,使加氯量增加进而使消毒副产物(如三卤甲烷、卤乙酸等)量增加,提高了饮用水的致癌风险,使出厂水有异味,水质下降。a. 针对源水的污染特性,采用预处理技术或增设的预处理设施。包括：投加化学氧化剂,如臭氧、高锰酸钾;投加吸附剂,包括粉末活性炭和活化粘土;增加生物氧化预处理构筑物

20、，如接触氧化池或曝气生物滤池。b. 增加深度处理构筑物, 如活性炭吸附或生物活性炭(臭氧- 活性炭联用)技术; 进一步控制出厂水中的有机污染物的浓度,减少卤代物质的生成量。净水厂工艺改造方法 混凝技术改造。可因地制宜选用静态混合器、利用水泵和加装机械搅拌混合器等。 絮凝技术改造。创造适宜的水力条件,使絮凝的各段过程中尽量接近最隹GT值。对打碎絮体的部位需扩大断面积,对GT值过小的部位加装网格或阻流装置。如要适当增加絮凝时间则可适当地占用一些沉淀池空间来解决。 沉淀池、澄清池的技术改造，加装斜管或斜板。 过滤技术改造, 为煤和砂的双层滤料滤池;可考虑采用轻质(煤或陶粒滤料) 、粒径较粗、滤层较厚

21、的均匀滤料。滤池采用气水联合反冲洗等。c. 不增加常规工艺的净化构筑物,在现有工艺上改造,包括： 投放助滤剂，在进滤池的水中再加注少量的混凝剂或微量高分子絮凝剂,能明显改善水的过滤性能,显著提高去除率。 优化消毒工艺,使用氯胺、二氧化氯、臭氧等消毒剂,降低消毒副产物的产生量,提高饮用水的卫生安全性。 水厂自动控制的技术改造, 减低能耗,优化工艺参数,保证出水水质。d.采用膜技术,可以替代常规工艺和深度处理工艺,并可以去除部分溶解性无机盐。在我国现有经济和技术条件下，综合给水厂不同净水工艺的去除指标和经济上增加的费用, 基本结论是:优先考虑强化常规工艺；增加预处理和深度处理将是今后我国水厂进行改

22、造的主要方向；在预处理中,生物预处理发展前景广阔。在深度处理中,活性炭或者生物活性炭将是主要的发展趋势。二、微污染供水水源处理技术 微污染水源水是指饮用水水源主要受有机物污染，部分项目超过地面水环境质量标准中类水体的规定标准，主要为氨氮、高锰酸钾指数、挥发酚和生化需氧量高于生活饮用水卫生标准的水体。目前我国多数饮用水水源水质为微污染水，直接影响了饮用者的身体健康。微污染水源含义： 水环境污染加剧了饮用水水源危机。在全国187 个城市中, 水质稳定的有96 个, 地下水污染较轻的有39 个, 污染较重的有52 个。全国约有50 余种疾病与饮用水水源污染直接相关，恶性肿瘤、肝炎的发病率不断增高,

23、弱智儿童数量呈上升趋势。微污染水源处理现状传统的净水工艺已经不能有效地去除水中的这些污染物，且液氯易与原水中的腐殖质结合产生消毒副产物三卤甲烷，根据微污染水的水质特点，许多学者提出了微污染水源水的给水处理工艺，主要包括强化常规处理、预处理和深度处理技术。主要包括混凝、过滤、沉淀、消毒的强化。强化传统工艺生物强化过滤是针对微污染源水有机污染特征，主要工艺形式可以是原有的滤池，也可以是生物滤池。其中高锰酸钾复合药剂(PPC)不仅具有混凝的功效而且能够有效地去除水中有机物和致癌突变物。高效新型高分子絮凝剂的应用，强化和增加了絮凝体的净化特性，另外改善沉淀水流流态，减少沉降距离，也能大幅度提高沉淀效率

24、生物预处理法主要是借助微生物的新陈代谢，去除水中多种有机物，另外还包括氨氮等。目前主要有生物接触氧化、曝气生物滤池、生物流化床、膜生物反应器等。预处理技术预氧化还可有效的去除浮游生物、细菌和色度等，提高混凝沉淀效果。目前采用的预氧化剂主要有液氯、臭氧、高锰酸盐、过氧化氢、二氧化氯、高铁酸盐等深度处理技术吸附：由于沸石对氨氮、极性有机物有较好的去除能力，而活性炭对大部分有机物有良好的去除效果，两者的吸附性能具有互补性，可组合使用对微污染原水进行深度处理。膜法：高效、节能的反渗透(RO)、纳滤(NF)、超滤(UF)、微孔过滤(MF)、电渗析(ED)、渗透汽化(PV)等膜分离技术，由于具有占地面积小

25、、自动化程度高、能有效地去除水中的细菌、病毒和其他微生物以及水溶性污染物、出水水质好等特性已在地表水以及其他微污染水为水源的供水工程中得到初步应用。 在我国当前对微污染水源取水的净化处理工艺选择中，结合各地的实际情况，采用强化常规工艺，可在基本维持水厂原有设施的情况下进行，是比较实际和具有较大的社会效益和经济效益的，也是目前我国在对微污染水的处理工艺流程选择中较经济合理的方案，但存在一定的局限性。化学氧化处理效果好，但设备相对复杂，运行成本较高。生物处理技术能有效减少水中“三致”物质生成，运行费用低，投资少，与深度处理相结合将是处理微污染水的一个重要发展方向。结 论三、饮用水水源保护 污染源通

26、常分为点源和面源两类, 而水源地污染主要是面源污染。由于面源污染具有受水文循环过程影响和支配的随机性、污染物来源排放点不固定和排放具有间歇性以及污染负荷的时间变化和空间变化幅度大等特点, 致使对其监测、控制和处理困难而复杂。 水源地污染物质的来源1 暴雨径流的地表淋溶和侵蚀2 农用化学制品的流失3 中小企业污染物质的非达标排放4 人工合成化学物质的迁移循环5 城乡生活污水的排放水法，环境保护法，水污染防治法，饮用水水源保护区污染防治管理规定饮用水水源保护法律法规加强对地表饮用水源污染调查方法、污染负荷定量计算方法的研究；建立适合我国特点的适应性强、精度高、理论性好的非点源污染负荷定量计算模型；

27、运用计算机模拟污染物迁移规律, 建立环境管理信息系统, 准确进行水质控制和预测；提出具有我国特色的水源地污染防治对策；坚持全面规划、统筹兼顾、标本兼治、综合治理的基本方针, 合理配置水资源；改革旧的农业耕作方式, 建立生态农业体系；广泛施用高效、低毒、低残留农药和选择性强、效益高的生物农药；加强基础设施建设；增强调蓄能力，逐步实施分质供水；建立健全法规系统和强有力的执法监督；强化公众的资源、环境、生态意识。饮用水水源保护对策四、应急处理技术与安全输配水质保障 近几年污染事故、泄漏事故时有发生，急需开展给水工程应急处理技术的研究。应急处理的技术主要是六大类，包括活性炭吸附、化学沉淀、氧化、强化消

28、毒、曝气吹脱和高藻水源水处理。应急处理技术体系；工程的规范化建设；水源的风险分析和供水应急规划调度；水源应急监测与预警；城市供应应急管理体系与应急预案。供水工程系统建设配水管网水量水质监测与模拟；管网的余氯保持技术；水质稳定性问题；二次供水水质安全问题。安全输配水的水质保障问题五、水处理设备的研制与开发原理：生活用水中含有的悬浮物凝聚的片状物用沉淀等方法所不能去除的粘结胶质颗粒，可将水通过压力滤器内所装的滤层，使水达至透明。优点：能有效的去除水中各类细菌、残留物、重金属离子等并有害健康的物质、更能去除常规手段无法去除的三氯甲烷、氟等致癌致病物。适用条件：该产品适用于进水浓度20mg/L，要求经

29、过过滤出水浊度一般在5毫克/升以内，工矿企业和城镇给水处理设施。生活饮用水设备反渗透设备采用当代最先进、节能有效的膜分离技术，反渗透设备其原理是在高于溶液渗透压的作用下，使其他物质不能透过半透膜而将其它物质和水分离开来。 适用于纯净水、蒸馏水等制备；酒类制造用水；医药、电子等行业用水的前期制备；化工工艺的浓缩、分离、提纯及配水制备等。 全自动软化水设备专门清除水中的钙镁离子，有效率高达99%，同时也可以去除水中的藻类、固体悬浮物，使处理后的水软化、清澈。适用各种高硬度原水 （28mmol/L）一 、城市污水处理二 、工业废水处理三 、污、废水回用四、水处理设备的研发第三章 污水、废水处理与资源

30、化利用 污水（英文：sewage ,waste water）指受一定污染的来自生活和生产的排出水，它包括生活污水、工业废水等。废水包括工业废水和生活废水，它是城市污水的一部分，但是由于它与生活污水相比具有一些特殊的性状，例如工业废水它受工业企业的生产工艺、生产原料等条件的不同其水质有很大的变化。一 、城市污水处理研究2007年全国污水排放总量556.8亿吨，比上年增加3.7。其中，工业废水排放量246.6亿吨，占排放总量的44.3；城镇生活污水排放量310.2亿吨，占排放总量的55.7。2008年全国污水总量约为600亿吨，累计处理污水达240亿吨。城市污水处理现状及存在的主要问题工艺现状：我

31、国现有城市污水处理厂80以上采用的是活性污泥法，其余采用一级处理、强化一级处理、稳定塘法及土地处理法等。同时，借助于外资城市污水处理工程项目的建设，国外许多新技术、新工艺、新设备被引进到我国，AB法、氧化沟法、A/O工艺、A/A/O工艺、SBR法在我国城市污水处理厂中均得到应用。技术现状：污水处理工艺技术由过去只注重去除有机物发展为具有除磷脱氮功能。国外一些先进、高效的污水处理专用设备也进入了我国污水处理行业市场，如格栅机、潜水泵、除砂装置、刮泥机、曝气器、鼓风机、污泥泵、脱水机、沼气发电机、沼气锅炉、污泥消化搅拌系统等大型设备与装置。1.污水处理技术落后 长期以来，我国的污水处理技术都是沿袭

32、了欧美国家近百年来的路线和处理技术，在吸收、消化国外技术的同时也形成了自己的技术，城市污水处理技术有了很大的发展，但是我国现阶段采用的污水处理技术与同期国外的技术水平相比依然还很落后，始终存在效率低、能耗高、维修率高、自动化程度低等缺点，从而影响在污水处理厂投标中的竞争力。 2.资金短缺，投资力度不够 我国经济水平相对于发达国家还比较落后，用于水污染治理的资金还很紧缺，不可能完全照搬国外的技术和模式，依靠大规模建设城市污水处理厂来改善水环境在现阶段实现的可能性不大。3.管理水平低 传统的处理技术较复杂，我国目前操作人员的技术素质及管理水平不能适应,这样就造成了即使已建成的污水厂也不能正常运行,

33、严重制约了已建城市污水厂的正常运行。 污水处理技术的发展趋势是简易、高效率、低能耗存在的主要问题为了控制水体的有机污染，世界经济发达国家普遍采用污水二级处理系统，尤以活性污泥法的应用最广。美国约有污水处理厂2万余座，70%以上的处理厂是二级生物处理或部分生物处理;英国共有大型污水处理厂3千余座，几乎全部是二级生物处理厂;日本有城市污水处理厂600余座，村镇污水处理厂2000余座，其中二级处理厂和高级处理厂占95%以上;瑞典人口不多，都有1500余座城市污水处理厂，其中95%以上是二级生物处理。国外污水处理现状氮、磷营养物质的去除仍为热点研究问题； 实行全过程控制的工业废水治理的研究；把单独分散

34、处理转为城市污水集中处理问题的研究；由单纯工艺技术研究转向工艺、设备、工程的综合集成与产业化及经济、政策、标准的综合性研究；污水再生利用的研究；中小城镇水污染与治理问题的研究。河流污染的防治、处理研究。污水处理研究的热点问题污水处理现状：由于经济发展水平较低，污水处理设施不健全、处理设施闲置现象严重。城镇数量少，密度小，不利于大规模集中处理。城市基础设施水平较落后，渗漏现象严重，收集量不稳定，且时变化大，不利于连续进行生物处理。水资源普遍短缺，水体环境承载力小，自净能力差，对污水处理要求相对较高。发展趋势：对现有城市污水处理的工艺进行革新，研究运用适合北方水量、水质、水温特点的新工艺。从集中处

35、理转向分散集中相结合的处理方式。对污水进行再生利用的研究；经济适用性污水处理设备研究。北方中小城镇污水处理现状及发展趋势常规城市污水处理技术1、传统活性污泥工艺2、SBR反应器3、氧化沟4、曝气生物滤池5、水解好氧生物处理工艺6、化学强化一级处理传统活性污泥工艺优点：1) 沉淀效果好；2) 可以防止污泥膨胀；3) 反应效率高，特别对难降解有机物降解性能好；4) 可以除磷脱氮等。5) 工艺简单，如可省去二沉池，不需污泥回流等；SBR反应器采用立式表曝机的卡鲁塞尔氧化沟 (英国ASH Vale 污水处理厂)特点：1.氧化沟构造形式多样；2.氧化沟曝气设备的多样性；3.曝气强度可调节；4.对预处理、

36、二沉池和污泥处理进行工艺简化氧化沟生物曝气滤池(BAF)的构造曝气生物滤池主体可分为布水系统、布气系统、承托层、生物填料层、反冲洗等五个部分。优点：1. 负荷高，出水水质好：出水达到或接近生活杂用水水标准b)占地面积少：曝气生物滤池的占地只是常规二级生化处理的1/5-1/10；c)耐冲击负荷；d)投资省：BAF系统总水力停留时间短，所需基建投资少。曝气生物滤池 a) 水解池的去除率高于初沉池 b) 水解池能提高污水的可生化性，降低后续的好氧工艺的能耗与反应时间； c) 水解池能实现污水污泥一元化处理； d)系统污泥比传统好氧系统减少30%； e) 工艺投资少,运行费用低,能耗省优点：密云污水厂

37、好氧池密云污水厂水解池水解好氧生物处理化学强化一级处理去除率高负荷高，池容小、投资省除磷效果好特点在城市污水一级处理中,把无机絮凝剂铝盐,铁盐,石灰等加入城市污水中，提高污染颗粒的沉速、提高化学耗氧量的去除率,从而达到较好的水污染净化效果。二 、工业废水处理含无毒物质的有机废水和无机废水的污染；含有毒物质的有机废水和无机废水的污染；含有大量不溶性悬浮物废水的污染；含油废水产生的污染；含高浊度和高色度废水产生的污染；酸性和碱性废水产生的污染；含有多种污染物质废水产生的污染；含有氮、磷等工业废水产生的污染。工业废水污染的种类：1.工业废水的物理处理：废水经过物理处理过程后并没有改变污染物的化学本性

38、，而仅使污染物和水分离。如设均衡池、事故池、隔油池、吹脱池、离心分离、磁性分离、过滤等2.工业废水的化学处理：向废水中投加某种化学物质，使它和水中某些物质产生反应。干预废水pH值的中和池，处理含汞、铅、铜、锌、氟、砷等有毒化合物的化学反应沉淀池。工业废水处理的常见方法：3.工业废水的物理化学处理：混凝可去除的颗粒大小为胶体及部分细小的悬浮物，气浮可将疏水性污染粒子吸附到气泡上，以泡沫形式从水中分离，吸附是指水中的一种或多种物质被吸附在固体表面（吸附剂）而被去除。4.工业废水的生物处理：是通过微生物的新陈代谢作用,将废水中有机物的一部分转化为微生物的细胞物质,另一部分转化为比较稳定的化学物质(无

39、机物或简单有机物)的方法。好氧生物处理，厌氧生物处理。三、污水、废水回用国外污水回用现状： 截止1997年，日本共有1475套供建筑物、建筑物群、居民小区的冲厕或其他非生活饮用的杂用水净化设施，回用水量为7100万m3/a。 美国污水主要回用于包括灌溉、景观、工艺、冷却水、锅炉补水、回灌地下和娱乐养鱼等多种用途，回用总量达94108m3/a，其中用于灌溉达58108m3/a，占回用总量的60%；回用于工业28108m3/a，占回用总量的30%，其它方面的回用水量不足10%。 前苏联的莫斯科在20世纪80年代污水回用水量达55105m3/d。此外，印度孟买、新加坡等也在部分高层建筑内设杂用水的回

40、用系统。我国目前污水回用现状 国家“七五”“八五”期间完成的重大科技攻关项目“城市污水资源化研究”，相继在北京等十余个重点城市建立了回用于市政景观、工业冷却的示范工程，为我国城市污水回用提供了技术和设计依据，并积累了一定的经验。 目前已经投产的城市污水回用工程约有30个，回用工程规模在1.5e+5m3/d左右，约为全国城市污水设计处理水量的1%以上。 我国城市污水利用率和二级处理率分别仅达到30%和15%，污水回用率则更低。预测2010年，我国能实现污水处理回用率60%以上。到2020年，全国城市污水回用率预测可提高到65%以上。可见，我国污水处理与回用的潜力是巨大的。我国城市污水再生利用的几

41、种模式工业用水 工业上利用再生水的方式有多种,主要是冷却用水和工艺低质用水。由于多种原因,我国回用水用于工业的效率低, 1999年全国工业用水重复利用率约53%,远远低于发达国家工业用水重复利用率75%的水平。农业用水城市污水再生后部分回用于农业灌溉,被证明是可行的,而且有巨大的应用潜力。因为再生水是一种持续、安全而又富有营养的水源,污水经过二级生物处理后一般仍含有较多的氮、磷、钾等营养成分,用于灌溉可以给农作物提供养分。景观用水 绿化浇灌，城市污水经深度处理后,渗入或者被灌入地下含水层或地下水饱和区,或者通过河床进行渗透,通过土壤蓄水层的物理、化学、生物作用和水体自净作用实现了自然生物的循环,将其中的有机物和病原体进一步去除,使水得到充分的净化、修复和