第二章水质净化与水污染控制工程课件

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1、第二章 水质净化与水污染控制工程内容内容1.水的循环与污染2.世界及我国水资源的特点3.水污染的分类4.水质指标与水质标准5.废水的成分与性质6.废水的类型7.水的自净作用与水环境容量8.水处理的基本原则与方法9.排水系统的分类10.废水处理的基本方法11.11.重重点点12.水质指标、废水的成分与性质、水的自净作用、废水处理的基本方法。国务院下达的环保目标国务院下达的环保目标 “一控双达标一控双达标”一控一控污染物排放总量控污染物排放总量控制制双达标双达标1.1.工业污染源排放污染物要工业污染源排放污染物要达到国家或地方规定的标达到国家或地方规定的标准；准；2.2.环境空气、地面水环境质环境

2、空气、地面水环境质量，按功能区分别达到国量，按功能区分别达到国家规定的有关标准。家规定的有关标准。第一节第一节 环境污染控制方式简环境污染控制方式简介介一、浓度和效率控制一、浓度和效率控制二、总量控制方式二、总量控制方式 三、动态控制方式三、动态控制方式 环环境境污污染染控控制制方方式式一、浓度和效率控制1 1、浓度控制、浓度控制控制污染源排放口排出污染控制污染源排放口排出污染物的浓度来控制环境质量的方法。其依据是物的浓度来控制环境质量的方法。其依据是由国家制订全国统一执行的污染物浓度排放由国家制订全国统一执行的污染物浓度排放标准。标准。2 2、效率控制、效率控制对净化装置的效率进行控制。对净

3、化装置的效率进行控制。考虑经济发展优先于环境污染，属于局考虑经济发展优先于环境污染，属于局部控制部控制二、总量控制方式二、总量控制方式 总量是指当地允许排放的污染物的总量总量是指当地允许排放的污染物的总量 总量控制总量控制通过控制给定区域内污染物通过控制给定区域内污染物的允许排放总量来确定控制区实现环境质量的允许排放总量来确定控制区实现环境质量目标的一种方法。目标的一种方法。把目标排放总量作为改善环境的直接环节把目标排放总量作为改善环境的直接环节三、动态控制方式三、动态控制方式总量控制的动态化，是总总量控制的动态化，是总量控制的进一步发展。量控制的进一步发展。动态控制是根据各种条件动态控制是根

4、据各种条件建立一个动态模型，把气建立一个动态模型，把气象资料和污染源数据输入象资料和污染源数据输入联机化的模拟系统中去，联机化的模拟系统中去，和同样联机化的环境监测和同样联机化的环境监测网联系在一起，计算出随网联系在一起，计算出随时间而变化的允许排放总时间而变化的允许排放总量，并向各污染源发出允量，并向各污染源发出允许排放量的指令，这样便许排放量的指令，这样便可随时控制和保证其环境可随时控制和保证其环境质量达标。质量达标。建立动态模型建立动态模型气象资料和污染源数据气象资料和污染源数据环境监测网环境监测网计算允许排放总量计算允许排放总量发出允许排放量的指令发出允许排放量的指令监控监控第二节 水

5、污染控制技术一、水体的自净作用一、水体的自净作用1 1、定义：污染物进入天然、定义：污染物进入天然水体后，通过一系列的物水体后，通过一系列的物理、化学和生物因素的共理、化学和生物因素的共同作用，使排入的污染物同作用，使排入的污染物的浓度和毒性自然降低的浓度和毒性自然降低 污染物污染物物理物理作用作用化学化学作用作用生物生物作用作用浓度浓度、毒性自然降低毒性自然降低u物理净化物理净化由于天然水的稀释、扩散、挥发和由于天然水的稀释、扩散、挥发和沉淀等作用，使污染物在水中浓度降低的过程。沉淀等作用，使污染物在水中浓度降低的过程。u化学净化化学净化污染物质通过氧化、还原、吸附、污染物质通过氧化、还原、

6、吸附、凝聚、中和等反应，改变物质的存在形态，且浓度凝聚、中和等反应，改变物质的存在形态，且浓度降低的过程。降低的过程。u生物净化生物净化污染物质中的有机物，由于水体中污染物质中的有机物，由于水体中微生物的代谢活动而被分解、氧化并转化为无害、微生物的代谢活动而被分解、氧化并转化为无害、稳定的无机物，从而使浓度降低。稳定的无机物，从而使浓度降低。按照净化机制可以分为以下三类：按照净化机制可以分为以下三类：各类水体都有自净能力！各类水体都有自净能力！但但自净能力自净能力不同，使其受污染的状况不同。不同，使其受污染的状况不同。水体外观水体外观外观特征：外观特征：混浊程度、颜色及气味等混浊程度、颜色及气

7、味等原原 因因：水水中中细细菌菌种种类类数数量量、悬悬浮浮物物种种类类数数量量 污染前污染前 污染污染污染污染 净化开始净化开始 持续持续 结束结束 外观外观外观外观:无色无色 暗灰色暗灰色暗灰色暗灰色 灰色灰色 继续变清继续变清 无色无色 澄清透明澄清透明 很混浊、臭很混浊、臭很混浊、臭很混浊、臭 混浊混浊 浊度下降浊度下降 澄清透明澄清透明 水面有泡沫水面有泡沫水面有泡沫水面有泡沫 泡沫减少泡沫减少2、水质指标1 1）生化需氧量生化需氧量BODBOD：Biochemical Biochemical oxygen demandoxygen demand，在水体中有氧，在水体中有氧的条件下，好

8、氧微生物氧化分解的条件下，好氧微生物氧化分解单位体积水中有机物所消耗的溶单位体积水中有机物所消耗的溶解氧解氧的量。2 2）化学需氧量化学需氧量CODCOD：Chemical Chemical oxygen demandoxygen demand，在一定严格的，在一定严格的条件下，用化学氧化剂条件下，用化学氧化剂(如重铬如重铬酸钾酸钾KrCrKrCr2 2O O7 7、高锰酸钾、高锰酸钾KMnOKMnO4 4等等)氧化水中有机污染物时所需的溶氧化水中有机污染物时所需的溶解氧量。解氧量。3）溶解氧溶解氧DO：dissolved oxygen，指溶解于水中的，指溶解于水中的分子氧，以分子氧，以mg/

9、L为单位。为单位。BOD、COD越高，水中有机污染物越多。越高，水中有机污染物越多。DO值小，水体污染严重。值小，水体污染严重。3、水污染防治原则防、治、管相结合1.防：污染源排放的污染物减到最少量2.治：通过一系列水处理工艺，确保在排入水体前达到国家或地方规定的排放标准3.管：对污染源、水体及水处理设施的管理二、污水处理技术二、污水处理技术按作用原理分为按作用原理分为：1.1.物理处理法物理处理法2.2.化学处理法化学处理法3.3.物理化学处理法物理化学处理法4.4.生物法。生物法。1 1、物理处理法物理处理法 通过物理作通过物理作用，以分离、回收污水中不用，以分离、回收污水中不溶解的、呈悬

10、浮状的污染物溶解的、呈悬浮状的污染物质质(包括油膜和油珠包括油膜和油珠)，在处，在处理过程中不改变其化学性质。理过程中不改变其化学性质。1 1）过滤法）过滤法利用过滤介质截流污水中的悬浮物。过滤介质有筛网、纱布、微孔管、颗粒物，常用的过滤设备有格栅、筛网、微滤机等。格栅 设置在进水的渠道或者进水泵站集水井前，金属制的呈纵向平行的框条(格栅)，预处理，去除漂浮物和悬浮物。效果主要取决于污水水质和格栅空隙的大小效果主要取决于污水水质和格栅空隙的大小人工清除栅渣的固定式格栅及布置情况人工清除栅渣的固定式格栅及布置情况转鼓式格栅除污机旋转式固液分离粒状介质过滤粒状介质过滤 （又称砂滤、滤料过滤（又称砂

11、滤、滤料过滤)过滤介质有石英砂、无烟煤和石榴过滤介质有石英砂、无烟煤和石榴石等石等 ，去除细小的悬浮物和胶体，去除细小的悬浮物和胶体 。废水废水中中粒径较大的悬浮颗粒首先被粒径较大的悬浮颗粒首先被截留截留在表层滤料的空隙中，从而使在表层滤料的空隙中，从而使此层滤料空隙越来越小，逐渐形成此层滤料空隙越来越小，逐渐形成一层主要由被截留的固体颗粒构成一层主要由被截留的固体颗粒构成的的滤膜滤膜，并由它起主要的过滤作用。，并由它起主要的过滤作用。滤料有巨大的比表面积，与悬浮物滤料有巨大的比表面积，与悬浮物之间有之间有物理吸附物理吸附作用。作用。沙粒表面负电荷能吸附带正电荷的沙粒表面负电荷能吸附带正电荷的

12、铁、铝等胶体，从而在滤料表面形铁、铝等胶体，从而在滤料表面形成成带正电荷的薄膜带正电荷的薄膜，并进而吸附带，并进而吸附带负电荷的黏土和多种有机物等胶体。负电荷的黏土和多种有机物等胶体。几种过滤介质示意图几种过滤介质示意图2 2）沉淀法）沉淀法利用污水中的悬浮物和水的利用污水中的悬浮物和水的相对密相对密度不同度不同，借助重力沉降作用使悬浮，借助重力沉降作用使悬浮物从水中分离出来。物从水中分离出来。根据根据水中悬浮物的浓度和絮凝特征水中悬浮物的浓度和絮凝特征分为：分为：分离沉降（或称自由沉降）：在分离沉降（或称自由沉降）：在沉淀过程中，颗粒之间互不聚合沉淀过程中，颗粒之间互不聚合 ，单独进行沉降。

13、单独进行沉降。混凝沉降（或称絮凝沉降）通过混凝沉降（或称絮凝沉降）通过施用药剂施用药剂(絮凝剂、浮选剂絮凝剂、浮选剂)使悬浮使悬浮粒子发生沉降，应用这种方法主要粒子发生沉降，应用这种方法主要能除去废水中细微颗粒物和胶体物能除去废水中细微颗粒物和胶体物质。质。区域沉降和压缩沉降区域沉降和压缩沉降 依据水中悬浮性物质的性质不向，依据水中悬浮性物质的性质不向，设设有沉砂池和沉淀有沉砂池和沉淀池池两种设备。两种设备。沉砂池沉砂池用于除去水中砂粒、煤渣等用于除去水中砂粒、煤渣等相对密度较大的无机颗粒物。相对密度较大的无机颗粒物。沉淀池沉淀池是利用重力的作用使悬浮性是利用重力的作用使悬浮性杂质与水分离。杂

14、质与水分离。可以分离直径为可以分离直径为20100m20100m以上的以上的颗粒。颗粒。根据沉淀池内的水流方向，可将其根据沉淀池内的水流方向，可将其分为平流式、辐流式和竖流式三种。分为平流式、辐流式和竖流式三种。带有链式刮泥机的平流式沉淀池带有链式刮泥机的平流式沉淀池 废水从池一端流入，按水平方向在池内流动，废水从池一端流入，按水平方向在池内流动，水中悬浮物逐渐沉向池底，澄清水从另一端溢出水中悬浮物逐渐沉向池底，澄清水从另一端溢出。竖流式沉淀池竖流式沉淀池水由中心管的下口流入池中，通过反射板的阻拦向四周分布于水由中心管的下口流入池中，通过反射板的阻拦向四周分布于整个水平断面上，缓缓向上流动。整

15、个水平断面上，缓缓向上流动。3 3）气浮（浮上）法）气浮（浮上）法 将空气通入污水中，并以微小将空气通入污水中，并以微小气泡形式从水中析出成为载体，气泡形式从水中析出成为载体，污水中相对密度接近于水的微污水中相对密度接近于水的微小颗粒状的污染物质小颗粒状的污染物质(如乳化如乳化油等油等)就就黏附黏附在气泡上，并随在气泡上，并随气泡上升到水面，然后用机械气泡上升到水面，然后用机械的方法撇除，从而使污水中的的方法撇除，从而使污水中的污染物质得以从污水中分离出污染物质得以从污水中分离出来。来。疏水性的物质易气浮，而亲水疏水性的物质易气浮，而亲水性的物质不易气浮。性的物质不易气浮。2 2、化学处理法、

16、化学处理法向污水中投加化学试剂，利用化学反应来分离、回收污水向污水中投加化学试剂，利用化学反应来分离、回收污水中的污染物质，或将污染物质转化为无害的物质。有中的污染物质，或将污染物质转化为无害的物质。有混凝混凝法、中和法、化学沉淀法和氧化还原法。法、中和法、化学沉淀法和氧化还原法。1 1）沉淀法沉淀法 指向废水中投加某些化学药剂，使其与废水中的指向废水中投加某些化学药剂，使其与废水中的溶解性污染物发生互换反应，形成难溶于水的盐类溶解性污染物发生互换反应，形成难溶于水的盐类(沉淀物沉淀物)从水中沉淀出来，从而降低或除去水中的污染物。从水中沉淀出来，从而降低或除去水中的污染物。去除钙、镁离子以及废

17、水中的重金属离子，如汞、镉、铅、去除钙、镁离子以及废水中的重金属离子，如汞、镉、铅、锌等。锌等。2 2）中和法）中和法 中和法处理是利用酸碱相互作用生成盐和水的中和法处理是利用酸碱相互作用生成盐和水的化学原理将废水从酸性或碱性调整到中性附近的处理方法。化学原理将废水从酸性或碱性调整到中性附近的处理方法。1.1.酸性废水：投加石灰、苛性钠、碳酸钠或以石灰石、大酸性废水：投加石灰、苛性钠、碳酸钠或以石灰石、大理石理石 2.2.碱性废水：投加硝酸、盐酸或利用二氧化碳气体碱性废水：投加硝酸、盐酸或利用二氧化碳气体 3 3、物理化学处理法、物理化学处理法利用萃取、吸附、离子交换、膜分利用萃取、吸附、离子

18、交换、膜分离技术、气提等物理化学的原理，离技术、气提等物理化学的原理，处理或回收工业废水的方法。处理或回收工业废水的方法。分离废水中无机的或有机的分离废水中无机的或有机的(难以难以生物降解的生物降解的)溶解态或胶态的污染溶解态或胶态的污染物质。物质。适合于处理杂质浓度很高的废水适合于处理杂质浓度很高的废水（用作回收利用的方法（用作回收利用的方法)，或是浓，或是浓度很低的废水度很低的废水(用作废水深度处理用作废水深度处理)。常用方法：常用方法：萃取法、吸附法、离子萃取法、吸附法、离子交换法、膜析法交换法、膜析法 1 1）液液-液萃取法液萃取法 向污水中投加一向污水中投加一种与水不相溶而密度小于水

19、的有机溶种与水不相溶而密度小于水的有机溶剂，充分混合接触后使污染物重新分剂，充分混合接触后使污染物重新分配，由水相转移到溶剂相中，利用水配，由水相转移到溶剂相中，利用水与溶剂密度的差别，将溶剂分离出来，与溶剂密度的差别，将溶剂分离出来，从而使污水得到净化的方式。从而使污水得到净化的方式。2 2）吸附法吸附法 利用一种多孔性固体材利用一种多孔性固体材料料(吸附剂吸附剂)的表面来吸附水中的一种的表面来吸附水中的一种或多种溶解污染物、有机污染物等或多种溶解污染物、有机污染物等(称称为溶质或吸附质为溶质或吸附质)，以回收或去除它们，以回收或去除它们，使废水得以净化。使废水得以净化。3 3）离子交换法离

20、子交换法 利用离子交换剂的利用离子交换剂的离子交换作用置换污水中离子态的污离子交换作用置换污水中离子态的污染物质的方法。染物质的方法。Na离子交换树脂多用于工业给水中的软化和除盐，主要去除废水中的金属离子。多用于工业给水中的软化和除盐，主要去除废水中的金属离子。4 4、生物处理法、生物处理法 利用自然环境中微生物的生利用自然环境中微生物的生物化学作用，物化学作用，氧化分解氧化分解溶解溶解于污水中或胶体状态的有机于污水中或胶体状态的有机污染物和某些无机毒物污染物和某些无机毒物(如氰如氰化物、硫化物化物、硫化物)，并将其转化，并将其转化为为稳定无害稳定无害的无机物，从而的无机物，从而使废水得以净化

21、的方法。使废水得以净化的方法。根据微生物在生化反应中是根据微生物在生化反应中是否需要氧气，分为否需要氧气，分为好氧生物好氧生物处理处理和和厌氧生物处理厌氧生物处理两类。两类。1 1）好氧生物处理法）好氧生物处理法 在有氧的条件下，依赖好氧菌和兼氧菌的生化作用完在有氧的条件下，依赖好氧菌和兼氧菌的生化作用完成废水处理的工艺称为好氧生物处理法。成废水处理的工艺称为好氧生物处理法。主要方法有：活性污泥法，生物膜法。主要方法有：活性污泥法，生物膜法。活性活性污泥法泥法 由曝气池、沉淀池，由曝气池、沉淀池，污泥回流，剩泥回流，剩余余污泥排除系泥排除系统组成。成。多级离心鼓风机生物膜法生物膜法使污水连续流

22、经固体填使污水连续流经固体填料（碎石、煤渣或塑料料（碎石、煤渣或塑料填料）的滤床表面，微填料）的滤床表面，微生物在填料上大量繁殖，生物在填料上大量繁殖，形成污泥状的薄膜称为形成污泥状的薄膜称为生物膜生物膜，利用生物膜处，利用生物膜处理污水的方法称为生物理污水的方法称为生物膜法。膜法。生物膜上的微生物吸附生物膜上的微生物吸附和降解水中的有机污染和降解水中的有机污染物。物。污水处理流程格栅格栅沉砂池沉砂池沉淀池沉淀池生物曝气池生物曝气池或生物滤池或生物滤池二沉池二沉池混凝、过滤、混凝、过滤、离子交换、离子交换、消毒等设备消毒等设备废水废水垃圾垃圾处理处理沉渣沉渣处理处理一级处理出水一级处理出水(排

23、放、灌溉排放、灌溉)污泥消化池或污泥消化池或其他处理设备其他处理设备浓缩池浓缩池二级处理出水二级处理出水(排放、灌溉排放、灌溉)三级处理三级处理出出(排放或排放或回用回用)沉渣处理沉渣处理一级处理一级处理二级处理二级处理三级处理三级处理2 2）厌氧生物处理法）厌氧生物处理法 在无氧的条件下，利用厌氧微生在无氧的条件下，利用厌氧微生物的作用分解污水中的有机物，物的作用分解污水中的有机物，使污水净化的方法。使污水净化的方法。能耗小、可以回收能源、剩余的能耗小、可以回收能源、剩余的污泥量少、生成的污泥稳定而易污泥量少、生成的污泥稳定而易处理、对高浓度有机废水处理效处理、对高浓度有机废水处理效率高等优

24、点率高等优点 污水处理的主要方法之一污水处理的主要方法之一 。5、除磷、脱氮水体中氮的存在形式：N无机NNOx-N(硝态氮)T K N(凯氏氮)总N(TN)NO3-NNH3-NNO2-N有机N （尿素、氨基酸、蛋白质）1 1）化学脱氮法）化学脱氮法 氨吸收法氨吸收法：把废水的把废水的pHpH值调到值调到1010以上（氨以以上（氨以NH3NH3的形式存在），在的形式存在），在解吸塔内吸收氨。解吸塔内吸收氨。加氯法加氯法：在含氨氮的废水中加氯。在含氨氮的废水中加氯。2 2）生物脱氮法）生物脱氮法：将有机氮和胺态氮将有机氮和胺态氮转化为转化为N2N2气气 在好氧条件下，废水中的氨态氮在好氧条件下，废

25、水中的氨态氮被硝化细菌被硝化细菌(亚硝酸菌和硝酸菌亚硝酸菌和硝酸菌)转化为转化为亚硝酸盐和硝酸盐亚硝酸盐和硝酸盐（硝化（硝化反应）；反应）；在无氧条件下，反硝化菌将硝酸在无氧条件下，反硝化菌将硝酸盐氮盐氮(NO3-)(NO3-)和亚硝酸盐氮和亚硝酸盐氮(NO2-)(NO2-)还原为还原为氮气氮气（反硝化反应）。（反硝化反应）。三、污泥处理、利用三、污泥处理、利用一座二级污水处理厂，产生的污泥量约占处理污水量的0.35（含水率以97计）污泥的成分：很多有毒物质，如病原微生物、寄生虫卵及重金属离子等也可能含有可利用的物质如植物营养素、氮、磷、钾、有机物等。一般污泥处理的费用约占全污水处理厂运行费用的2050。污泥处置的一般流程污泥处置的一般流程（一）污泥的脱水与干化：污泥在浓缩池内静止停留1224小时，体积缩小为原污泥体积的1/3。（二）污泥消化：1.厌氧消化：将污泥置于密闭的消化池中，利用厌氧微生物的作用，产生沼气2污泥好氧消化：利用好氧和兼氧菌，在污泥处理系统中曝气供氧，微生物分解生物可降解的有机物（污泥）及细胞原生质。3污泥的最终处理 肥料 焚烧 填地或充作筑路材料让我们共同努力，保持一方自然净土