环境工程-2课件

生物法活性污泥生物膜生物氧化塘土地处理系统水处理物理法沉淀过滤上浮化学法混凝中和氧化还原电解物理化学萃取吹脱离子交换电渗析水体自净的启示供水处理流程（方法）混凝沉淀过滤消毒原水GB-2006原废水格栅沉砂初沉排放或利用生物处理消毒物化或生物处理二沉排放或利用预处理一级二级三级污水处理流程（方法）GB-2002第二章水的物理化学处理方法§1水中粗大颗粒物质的去处杂质类型：粗大颗粒物质，悬浮物质和胶体物质，溶解物质粗大颗粒物质类型（0.1mm或1mm以上）：沙粒，小卵石，树枝，菜叶，碎布，垃圾等去除方法：筛滤截留，重力沉降和离心分离③格栅设计参数

过栅流速：0.6～1.0m/s

栅前渠道内流速：0.4～0.9m/s

栅前倾角：45°～75°，90°

水头损失一般为：0.08～0.15m

栅渣量标准：与格栅间间隙大小有关栅条间隙e16～25mm：0.10～0.05m3渣/1000m3污水

30～50mm：0.03～0.01m3渣/1000m3污水栅渣含水率80%±，容重960kg/m3

当栅渣量>0.2m3/日，则应采用机械清渣转筒筛网振动筛网3.微滤机①用途②

结构微滤机-1微滤机-2微滤机-3二、沉砂（沉砂池）1、用途2、分类平流式竖流式曝气3、澄清流量Q-澄清流量（m3/s）h-颗粒在t时间内所沉降的距离，mv-颗粒沉降速度，m/sA-与沉降方向垂直的截面积，m2FwFbFbρp及ρ—粒子及流体的密度，kg／m3；dp—颗粒粒径；Cf—流体的阻力系数；

v—粒子对流体的相对运动速度，m／s；

Ap—粒子垂直于液流方向的投影面积，对于球形颗粒，Ap＝πdp2/4，m2。最大流速=0.3m/s最小流速=0.15m/s4、粒子的去除效率沉降室的长宽高分别为L、W、H，处理污水量为Q

污水在沉降室内的停留时间在t时间内粒子的沉降距离该粒子的去除效率沉砂斗所需容积X1-城市污水沉砂量（m3/106m3）T-清除沉砂的间隔时间（d）K2-流量总变化系数N-沉砂池服务人数X2-生活污水沉砂量,L/(人.d)曝气沉砂池曝气沉砂池设计参数项目范围典型值长（m）7.5-20宽（m）2.5-7.0深（m）2-5宽深比1:1-5:12:1最大流量时停留时间min2-53曝气量（m3/min.m）0.15-0.450.30沉砂量（m3/106m3污水）4-2015三、混凝1、混凝的去除对象颗粒大小是胶体及部分细小的悬浮物（1nm-1µm）粘土（50nm-4m）细菌（0.2m-5m）病毒（10nm-300nm）蛋白质（1nm-50nm）腐殖酸2.水中胶体的稳定性胶体稳定性：是指胶体粒子在水中长期保持分散悬浮状态的特性。胶体稳定性分“动力学稳定性”和“聚集稳定”两种。动力学稳定性：无规则的布朗运动强，对抗重力影响的能力强。聚集稳定性包括：①胶体带电相斥（憎水性胶体）；②水化膜的阻碍（亲水性胶体）胶体颗粒的双电层结构见图。滑动面上的电位：称为电位，决定了憎水胶体的聚集稳定性。也决定亲水胶体的水化膜的阻碍，当ξ电位降低，水化膜减薄及至消失。一般粘土电位＝-15~-40mV细菌电位＝-30~-70mV电位离子反离子（反离子吸附层）扩散层德加根（Derjaguin）、兰道（Landon）伏维（Verwey）、奥贝克（Overbeek）静电斥力：ER－1/d2范德华引力：EA－1/d6（有些认为是1/d2或1/d3）由此可画出两者的综合作用图。DLVO理论3.胶体的脱稳和水的混凝机理(1)压缩双电层加入电解质，形成与反离子同电荷离子，产生压缩双电层作用，使ξ电位降低，从而胶体颗粒失去稳定性，产生凝聚作用。该机理认为电位最多可降至0。因而不能解释以下两种现象：①混凝剂投加过多，混凝效果反而下降；②与胶粒带同样电号的聚合物或高分子也有良好的混凝效果。降低静电斥力――电位――势垒――脱稳――凝聚加入电解质，但只适用于憎水性胶体河川到海洋的出口处，由于海水中电解质的混凝作用，胶体脱稳凝聚，易形成三角洲。

土壤（2）吸附－电性中和这种现象在水处理中出现的较多。指胶核表面直接吸附带异号电荷的聚合离子、高分子物质、胶粒等，来降低电位。其特点是：当药剂投加量过多时，电位可反号。（3）吸附架桥吸附架桥作用是指高分子物质和胶粒，以及胶粒与胶粒之间的架桥。高分子絮凝剂投加后，通常可能出现以下两个现象：①高分子投量过少，不足以形成吸附架桥；②但投加过多，会出现“胶体保护”现象；胶粒高分子胶粒高分子排斥排斥胶粒高分子架桥模型示意胶体保护示意（4）网捕或卷扫金属氢氧化物在形成过程中对胶粒的网捕与卷扫。所需混凝剂量与原水杂质含量成反比，即当原水胶体含量少时，所需混凝剂多，反之亦然。硫酸铝的混凝机理不同pH条件下，铝盐可能产生的混凝机理不同。何种作用机理为主，决定于铝盐的投加量、pH、温度等。实际上，几种可能同时存在。pH<3简单的水合铝离子起压缩双电层作用；pH=4~5多核羟基络合物起吸附电性中和；pH=6.5-7.5氢氧化铝起吸附架桥；4.混凝过程(1)凝聚带电荷的水解离子或高价离子压缩双电层或吸附电中和―电位―脱稳―凝聚，生长成约d=10m特点：剧烈搅拌，瞬间完成在混合设备中完成(2)絮凝高聚合物的吸附架桥脱稳胶粒――生长成大矾花d=0.6-1.2mm特点：需要一定时间，搅拌从强弱在絮凝设备中完成5.混凝剂和助凝剂（1）混凝剂的应用历史古罗马明代（1637年），我国开始使用明矾净水1884年，西方才开始使用（西班牙）上世纪20年代，上海（2）混凝剂条件①混凝效果好；②对人体无危害；③使用方便；④货源充足，价格低廉。（3）混凝剂的分类、及发展趋势无机铝系氯化铝明矾聚合氯化铝（PAC）聚合硫酸铝（PAS）适宜pH：5.5~8铁系三氯化铁硫酸亚铁硫酸铁（国内生产少）聚合硫酸铁聚合氯化铁适宜pH：5-11，但腐蚀性强有机人工合成阳离子型：含氨基、亚氨基的聚合物国外开始增多，国内尚少阴离子型：水解聚丙烯酰胺（HPAM）非离子型：聚丙烯酰胺（PAM），聚氧化乙烯（PEO）两性型：使用极少天然淀粉、动物胶、树胶、甲壳素等微生物絮凝剂阴阳非（4）助凝剂助凝剂：凡能提高或改善混凝剂作用效果的化学药剂可称为助凝剂。助凝剂可以参加混凝，也可不参加混凝。广义上可分为以下几类：①酸碱类：调整水的pH，如石灰、硫酸等；②加大矾花的粒度和结实性：如活化硅酸（SiO2nH2O）、骨胶、高分子絮凝剂；③氧化剂类：破坏干扰混凝的物质，如有机物。如投加Cl2、O3等。常用的助凝剂有PAM、活化硅胶、骨胶、海藻酸钠、氯气、氧化钙等。6.影响水混凝的主要因素(1)水温水温低时，通常絮凝体形成缓慢，絮凝颗粒细小、松散，凝聚效果较差。其原因有：①无机盐水解吸热；②温度降低，粘度升高――布朗运动减弱；③水温低时，胶体颗粒水化作用增强，妨碍凝聚；(2)水的pH和碱度影响水的pH值对混凝效果的影响程度，与混凝剂种类有关。混凝时最佳pH范围与原水水质、去除对象等密切有关。当投加金属盐类凝聚剂时，其水解会生成H+，但水中碱度有缓冲作用，当碱度不够时需要投加石灰。(3)水中悬浮物浓度的影响

杂质浓度低，颗粒间碰撞机率下降，混凝效果差。可采取的对策有：①加高分子助凝剂；②加粘土③投加混凝剂后直接过滤如果原水悬浮物含量过高，为减少混凝剂的用量，通常投加高分子助凝剂。如黄河高浊度水常需投加有机高分子絮凝剂作为助凝剂。(4)搅拌混凝效果评价烧杯试验8.混凝剂的配制与投加(1)投配流程一般采用液体投加的方式药剂溶解池溶液池计量设备投加设备混合设备(2)计量（投加量）与投加方式计量方法：流量计（转子、电磁）、孔口、计量泵最佳投加量：既定水质目标的最小混凝剂投加量。一般采用混凝搅拌试验，确定最佳混凝剂投加量。9.混合设备（1）水泵混合投药投加在水泵吸水口或管上。混合效果好，节省动力，各种水厂均可用，常用于取水泵房靠近水厂处理构筑物的场合，两者间距不大于150m。（2）

管式混合流速不宜小于1m/s，水头损失不小于0.3~0.4m，简单易行（3）机械混合在池内安装搅拌装置，搅拌器可以是桨板式、螺旋桨式或透平式，速度梯度700~1000s-1，时间10~30s以内，优点是混合效果好，不受水质影响，缺点是增加机械设备，增加维修工作。10.絮凝设备（1）隔板絮凝池：往复式和回转式两种，水头损失由局部水头和沿程水头损失组成。回转式水头损失：0.2-0.3m往复式水头损失：0.3-0.5m特点：构造简单、管理方便，但絮凝效果不稳定，池子大。适应:大水厂设计参数：流速：起端0.5-0.6m/s，末端0.2-0.3m/s段数：4－6段絮凝时间：20－30分隔板间距：不大于0.5（2）折板絮凝池：通常采用竖流式，与隔板式相比，水流条件改善。有效能量消耗比例提高絮凝时间10－15分但安装维修较困难，折板费用较高同波折板异波折板（3）机械絮凝池桨板式和叶轮式水平轴式和垂直轴式调节容易，效果好大、中、小水厂均可用但维修比较麻烦。水平垂直9.混凝的应用（1）给水处理以地面水为水源时，去除浊度和细菌,经混凝沉淀后一般浊度小于10度。（2）废水处理工业废水印染废水处理含颜料、分散染料、水溶性分子量较大的等染料废水处理。混凝剂的选择与染料种类有关，需做混凝试验。可以单独用无机混凝剂，也可和有机高分子絮凝剂联用；效果某针织厂废水TOC为50－60mg/L，pH值为7.5。采用PAC混凝剂，投加量为140mg/L时，TOC去除率为68％。含油废水处理乳化油颗粒小、表面带电荷，加混凝剂，压缩双电层。通常采用混凝气浮工艺。效果兰州炼油厂废水加PAC采用二级气浮原水含油50-100mg/L投加PAC50mg/L一级气浮出水，油20－30mg/LPAC30mg/L二级气浮出水，油15－20mg/L肉类加工厂废水处理效果某肉类加工厂屠宰废水COD为670mg/L，用聚合硫酸铁处理后，COD去除率在77％以上。四、沉淀1.沉淀分类自由沉淀絮凝沉淀拥挤沉淀压缩沉淀2.悬浮颗粒在静水中的自由沉淀假设沉淀的颗粒是球形（重力和浮力）（阻力）斯笃克斯公式当Re<1时：呈层流状态斯笃克斯公式：

颗粒沉淀效率理想沉淀池的总去除率分类：大于等于υ0和小于υ0的两部分假如P0为沉降速率大于υ0的颗粒含量（百分比）因此，沉降速率大于υ0那部分颗粒占总去除效率的比例为1-P0沉降速率小于υ0的那部分颗粒占总去除效率的比例为总去除效率为：3.沉淀设备沉淀设备要求能最大限度地除去废水中的悬浮物，以减轻其它净化设备的负担。沉淀池的工作原理废水在池中缓慢地流动，使悬浮物在重力作用下沉降。沉淀池分类平流式、竖流式、辐流式和旋流式（根据废水在池中的流动方向）特点：构造简单，沉淀效果较好，但占地面积较大，排泥存在的问题较多，目前大、中、小型废水处理厂均有采用；一般，废水在沉淀池中的停留时间为1~3小时，悬浮物的去除率约为50~70%。平流式沉淀池竖流式沉淀池特点：占地面积小，排泥较方便，且便于管理，然而池深过大，施工困难，使池的直径受到了限制，因此一般仅适用于中小型废水处理厂使用；辐流式沉淀池特点：最适宜于大型水处理厂采用，有定型的排泥机械，运行效果较好，但要求较高的施工质量和管理水平。斜板斜管沉淀池的水流方向斜板沉淀池能使处理能力提高3~7倍，甚至在10倍以上。因此，斜板沉淀池是一种很有发展前途的高效能的沉淀设备。4.平流沉淀池(1)基本结构进水区沉淀区存泥区出水区作用：使流量均匀分布在进水截面上，尽量减少扰动。措施：使水流从絮凝池直接流入沉淀池，