《水污染控制工程》PPT課件.ppt

根據(jù)廢水的來源分為 生活污水及工業(yè)廢水 工業(yè)廢水又根據(jù)廢水的污染程度分為生產(chǎn)廢水 輕 及生產(chǎn)污水 重 生活污水與工業(yè)廢水混合排入城市污水管道即為城市污水 二 廢水的出路 第1章總論 廢水經(jīng)凈化處理后的出路 1 排放水體作為水體的補(bǔ)給水 2 灌溉田地 3 重復(fù)使用 一 廢水的分類 任何時(shí)日剩余的BOD為 L La10 k1t 對(duì)應(yīng)消耗的溶解氧或氧化的BOD為 BODt La L La 1 10 k1t 有機(jī)物的分解一般分為兩個(gè)階段 第一階段 碳化階段 Oa Ob 用La或BODu表示第二階段 硝化階段 Oc Od 用LN或NODu表示 三 水質(zhì)指標(biāo) 1 生化需氧量 BOD BOD5 BOD20 BODu2 化學(xué)需氧量 COD CODcr CODMn3 懸浮物 SS 4 N P 按處理原理分 物理法 化學(xué)法 物理化學(xué)法 生物化學(xué)法 四 處理方法 為保證后續(xù)處理單元或設(shè)備的正常運(yùn)行 需對(duì)廢水的水量和水質(zhì)進(jìn)行調(diào)節(jié) 調(diào)節(jié)水量和水質(zhì)的構(gòu)筑物稱為調(diào)節(jié)池 調(diào)節(jié)池一般用于中小水量的工業(yè)廢水及小區(qū)生活污水處理中 調(diào)節(jié)池的作用或功能 1 水量調(diào)節(jié)池2 水質(zhì)調(diào)節(jié)池3 水量水質(zhì)調(diào)節(jié)池 調(diào)節(jié)池的形式 第2章預(yù)處理 一 調(diào)節(jié)池 篩濾用于去除廢水中粒徑較大的懸浮物 漂浮物等雜物以保護(hù)后續(xù)處理設(shè)施 主要是保護(hù)水泵 管道閥門 能正常運(yùn)行的一種預(yù)處理方法 由平行的金屬棒或條構(gòu)成的稱為格柵 由金屬絲織物或孔板構(gòu)成的稱為篩網(wǎng) 篩濾的作用或功能 二 篩濾 混凝 在廢水中預(yù)先投加化學(xué)藥劑以破壞膠體的穩(wěn)定性 使廢水中的膠體和細(xì)小懸浮物聚集成具有可分離性的絮凝體 再加以分離去除的過程 混凝處理的對(duì)象 粒度在1nm 100nm間的部分懸浮液和膠體溶液 二 混凝機(jī)理 壓縮雙電層機(jī)理 吸附電中和機(jī)理 吸附架橋機(jī)理 沉淀物網(wǎng)捕機(jī)理 速度梯度 G 三 混凝劑及助凝劑 第3章混凝 一 膠體的穩(wěn)定性 四 影響混凝的因素 五 混凝工藝 混凝工藝過程包括混凝劑的配制與投加 混合 反應(yīng) 澄清幾個(gè)過程 作用原理 沉淀與上浮是利用水中懸浮顆粒與水的密度差進(jìn)行分離的一種水處理方法 處理的對(duì)象 無機(jī)及有機(jī)懸浮物 不溶于水的液體 密度大于水 沉淀 沉砂池 沉淀池 污泥重力濃縮池密度小于水 上浮 隔油池密度接近水 氣浮 氣浮池 第4章沉淀與上浮 懸浮物濃度不高且無絮凝性 顆粒在沉淀過程中互不干擾 形狀 大小 密度均不改變 沉淀速度恒定 自由沉淀 絮凝沉淀 懸浮物濃度不太高但有絮凝性 顆粒在沉淀過程中互相凝聚 粒徑及質(zhì)量增大 沉淀速度加快 成層沉淀 懸浮物濃度較高 顆粒在沉淀過程中均受到其它顆粒的干擾 互相牽扯形成網(wǎng)狀的 絮毯 整體下沉 可以形成清晰的泥水分界面 沉淀速度就是界面的下移速度 一 沉淀的類型及特征 壓縮沉淀 懸浮物的濃度很高 顆?；ハ嘟佑| 互相支撐 在上層顆粒的重力作用下 下層顆粒間的水被擠出 污泥層被壓縮 二 表面負(fù)荷 單位表面積單位時(shí)間所處理的水量 q u0 Q A 單位為m3 m2 h 也稱為過流率 三 沉砂池 沉砂池的作用或功能 沉砂池的作用是通過重力沉淀的方法去除廢水中攜帶的泥砂 以保護(hù)對(duì)水泵等設(shè)備及管道的磨損 沉砂池的類型 平流沉砂池 曝氣沉砂池 多爾沉砂池 鐘式沉砂池 沉淀池的類型及沉淀池面積的計(jì)算 四 沉淀池 沉淀池的作用或功能 泥水分離 處理廢水中密度大于水可以沉淀分離的無機(jī)或有機(jī)懸浮物 平流式沉淀池 豎流式沉淀池 輻流式沉淀池 斜板 管 沉淀池 五 隔油池 含油廢水的危害 排入水體的含油廢水 形成油膜阻礙大氣復(fù)氧 斷絕水體氧的來源 乳化油及溶解油在被微生物分解過程中消耗水中的溶解氧 使水體缺氧 排入土壤的含油廢水 土層對(duì)油污吸附和過濾 在土壤形成油膜 破壞土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu) 排入污水廠的含油廢水 影響活性污泥及生物膜的正常代謝過程 影響排水設(shè)備及管道的正常工作 要求含油濃度不能大于30 50mg L 除油的方法 浮油及重油 重力分離法 隔油沉淀法 分散油及乳化油 氣浮法 混凝沉淀或氣浮法溶解油 生物處理法等 六 氣浮 氣浮法 氣浮法是利用高度分散的微小氣泡作為載體去黏附廢水中的污染物 使其視密度小于水而上浮到水面實(shí)現(xiàn)固液或液液分離的過程 氣浮過程 產(chǎn)生微氣泡 形成氣浮體 上浮分離三個(gè)連續(xù)過程 實(shí)現(xiàn)氣浮分離的兩個(gè)必要條件 1 足夠數(shù)量的微氣泡 氣泡直徑15 30微米 2 被處理的污染物具有疏水性質(zhì) 加壓溶氣氣浮 全溶氣氣浮部分溶氣氣浮回流加壓溶氣氣浮 第5章深層過濾 含懸浮物的水流過具有一定空隙率的過濾介質(zhì) 水中的懸浮物被截留在介質(zhì)表面或內(nèi)部而除去 作用原理 處理的對(duì)象 濃度比較低的懸濁液中微小顆粒 懸浮物 濾池的類型 1 慢濾池 4m h 2 快濾池 4 10m h 3 高速濾池 10 60m h 一 快濾池的構(gòu)造 普通快濾池由濾料層 墊 料 層 承托層 配水系統(tǒng) 排水槽 池外管廊及管道組成 濾料 有效粒徑與不均勻系數(shù)的意義 對(duì)處理效果的影響 配水系統(tǒng) 大阻力配水系統(tǒng) 小阻力配水系統(tǒng)的特點(diǎn)及適用性 二 過濾機(jī)理 包括遷移機(jī)理 附著機(jī)理和脫落機(jī)理 過濾效率的影響因素 三 快濾池的運(yùn)行 過濾周期 反沖洗強(qiáng)度 膨脹率的基本概念 四 濾池面積的計(jì)算 固體表面的分子或原子因受力不均衡而具有剩余的表面能 當(dāng)某些物質(zhì)與固體表面接觸時(shí) 受到這些不平衡力的吸引而停留在固體表面上 物質(zhì)的濃度自動(dòng)發(fā)生累計(jì)或濃集的現(xiàn)象就是吸附 吸附 第7章吸附 吸附劑及吸附質(zhì) 吸附劑 具有吸附能力的多孔性固體物質(zhì) 吸附質(zhì) 水中被吸附的物質(zhì) 處理的對(duì)象 脫除水中微量污染物 在廢水處理方面 在自來水處理方面 在廢水處理回用方面 一 吸附機(jī)理及分類 溶質(zhì)從水中移向固體顆粒表面 發(fā)生吸附 是水 溶質(zhì)和固體顆粒三者相互作用的結(jié)果 引起吸附的主要原因在于溶質(zhì)對(duì)水的疏水特性和溶質(zhì)對(duì)固體顆粒的高度親和力 根據(jù)吸附作用過程及吸附力的不同 可以將吸附分為三類 1 交換吸附 2 物理吸附 3 化學(xué)吸附 二 吸附平衡及平衡吸附量 吸附過程中 固 液兩相經(jīng)過充分接觸后 最終將達(dá)到吸附與解吸的動(dòng)態(tài)平衡 即為吸附平衡 達(dá)到平衡時(shí) 單位吸附劑所吸附的物質(zhì)的數(shù)量稱為平衡吸附量 單位為mg g 三 影響吸附的因素 吸附劑結(jié)構(gòu) 吸附質(zhì)的性質(zhì) 操作條件 四 吸附過程 吸附過程可以分為三個(gè)連續(xù)階段 第一階段為吸附質(zhì)擴(kuò)散通過水膜而到達(dá)吸附劑表面 膜擴(kuò)散 第二階段為吸附質(zhì)在空隙內(nèi)擴(kuò)散 第三階段為溶質(zhì)在吸附劑內(nèi)表面上發(fā)生吸附 通常吸附階段反應(yīng)非常快 總的過程速度由第一 二階段速度所控制 五 穿透曲線 第8章離子交換 離子交換法 離子交換法是一種借助于離子交換劑上的離子和水中的離子進(jìn)行交換反應(yīng)而除去水中有害離子的方法 應(yīng)用 工業(yè)用水處理 制取軟水或純水 工業(yè)廢水處理 含重金屬離子的廢水 放射性廢水及部分有機(jī)廢水處理 第9章膜分離 膜分離法 膜分離法是利用特殊的薄膜對(duì)液體中的某些成分進(jìn)行選擇性透過的方法的統(tǒng)稱 溶劑透過膜的過程稱為滲透 溶質(zhì)透過膜的過程稱為滲析 滲析 電滲析 反滲透 超濾的作用原理及應(yīng)用 第11章循環(huán)冷卻水處理 水垢的形成及控制 腐蝕及控制 微生物及控制 第12章廢水生化處理理論基礎(chǔ) 廢水生化處理是利用生物的新陳代謝作用 對(duì)廢水中的污染物質(zhì)進(jìn)行轉(zhuǎn)化和穩(wěn)定 使之無害化的處理方法 對(duì)污染物進(jìn)行轉(zhuǎn)化和穩(wěn)定的主體是微生物 生化處理 處理的對(duì)象 生活污水及工業(yè)有機(jī)廢水中的有機(jī)物 一 微生物的新陳代謝 微生物在生命活動(dòng)過程中 不斷從外界環(huán)境中攝取營(yíng)養(yǎng)物質(zhì) 并通過復(fù)雜的酶催化反應(yīng)將其加以利用 提供能量并合成新的生物體 同時(shí)又不斷向外界環(huán)境排泄廢物 這種為了維持生命活動(dòng)過程與繁殖下代而進(jìn)行的各種化學(xué)變化稱為微生物的新陳代謝 簡(jiǎn)稱代謝 根據(jù)能量的釋放和吸取 可將代謝分為分解代謝和合成代謝 二 影響微生物生長(zhǎng)的因素 1 微生物的營(yíng)養(yǎng) 好氧 BOD5 N P 100 5 1 厭氧 BOD5 N P 100 2 0 32 反應(yīng)溫度 3 pH值 4 溶解氧 好氧 2 4mg L 缺氧 0 0 5mg L 厭氧 05 有毒物質(zhì) 三 微生物的生長(zhǎng)規(guī)律 1 適應(yīng)期 能適應(yīng)的微生物則能夠生存 不能適應(yīng)的微生物則被淘汰 此時(shí)微生物的數(shù)量有可能減少 2 對(duì)數(shù)期 對(duì)數(shù)增長(zhǎng)期 適應(yīng)了新的培養(yǎng)環(huán)境后 在營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)較豐富的條件下 微生物的生長(zhǎng)繁殖不受底物的限制 微生物的生長(zhǎng)速度達(dá)到最大 菌體數(shù)量以幾何級(jí)數(shù)的速度增加 菌體數(shù)量的對(duì)數(shù)值與培養(yǎng)時(shí)間成直線關(guān)系 亦稱對(duì)數(shù)期為等速生長(zhǎng)期 3 平衡期 減速增長(zhǎng)期 在微生物經(jīng)過對(duì)數(shù)期大量繁殖后 使培養(yǎng)液中的底物逐漸被消耗 再加上代謝產(chǎn)物的不斷積累 從而造成了不利于微生物生長(zhǎng)繁殖的食物條件和環(huán)境條件 致使微生物的增長(zhǎng)速度逐漸減慢 死亡速度逐漸加快 微生物數(shù)量趨于穩(wěn)定 4 衰老期 內(nèi)源呼吸期 在平衡期后 培養(yǎng)液中的底物近乎被耗盡 微生物只能利用菌體內(nèi)貯存的物質(zhì)或以死菌體作為養(yǎng)料 進(jìn)行內(nèi)源呼吸 維持生命 在此時(shí)期 由內(nèi)源代謝造成的菌體細(xì)胞死亡速率超過新細(xì)胞的增長(zhǎng)速率 使微生物數(shù)量急劇減少 生長(zhǎng)曲線顯著下降 故衰老期也稱為內(nèi)源代謝期 四 廢水的可生化性 所謂廢水可生化性的實(shí)質(zhì)是指廢水中所含的污染物通過微生物的生命活動(dòng)來改變污染物的化學(xué)結(jié)構(gòu) 從而改變污染物的化學(xué)和物理性能所能達(dá)到的程度 在一般情況下 BOD5 CODcr比值愈大 說明廢水可生物處理性愈好 第13章活性污泥法 活性污泥法 活性污泥法是利用懸浮生長(zhǎng)的微生物絮體處理有機(jī)廢水一類好氧生物的處理方法 處理的對(duì)象 生物可以降解的有機(jī)物 活性污泥 活性污泥由好氣性微生物 包括細(xì)菌 真菌 原生動(dòng)物和后生動(dòng)物 及其代謝的和吸附的有機(jī)物 無機(jī)物組成 具有降解廢水中有機(jī)污染物 也有些可部分利用無機(jī)物 的能力 顯示生物化學(xué)活性 活性污泥法凈化過程 由吸附 微生物的代謝 凝聚與沉淀三個(gè)過程組成 一 活性污泥法的基本流程 1 曝氣池 系統(tǒng)中的主體構(gòu)筑物 廢水中的有機(jī)物在此被活性污泥中的微生物降解 2 曝氣系統(tǒng) 使活性污泥處于懸浮狀態(tài) 使廢水與污泥充分接觸 通過曝氣 向活性污泥供氧 保證微生物的生長(zhǎng)與繁殖 3 二次沉淀池 進(jìn)行固液分離 為曝氣池提供回流污泥 4 回流污泥系統(tǒng) 使曝氣池內(nèi)保持足夠數(shù)量的活性污泥 5 剩余污泥排除系統(tǒng) 凈增殖的細(xì)胞物質(zhì)作為剩余污泥排入污泥處理系統(tǒng) 以保證系統(tǒng)中的污泥濃度穩(wěn)定 二 評(píng)價(jià)活性污泥數(shù)量和沉降性能的指標(biāo) 指一定量的曝氣池混合液靜置30min后 沉淀污泥與原混合液的體積比 用百分?jǐn)?shù)表示 1 污泥沉降比 SV 2 污泥濃度 指l升混合液內(nèi)所含的懸浮固體 常表示為MLSS 或揮發(fā)性懸浮固體 MLVSS 的重量 單位為g L或mg L 3 污泥指數(shù) SVI 指曝氣池混合液經(jīng)30min沉淀后 l克干污泥所占有沉淀污泥容積的毫升數(shù) 單位為mL g 但一般不標(biāo)注 三 活性污泥法參數(shù) 有機(jī)底物與活性污泥的重量比值 F M 也即單位重量活性污泥 kgMLSS 在單位時(shí)間 d 內(nèi)所承受的有機(jī)物量 kgBOD 稱為污泥負(fù)荷 單位為kgBOD5 kgMLSS d 或kgBOD5 kgMLVSS d 1 污泥負(fù)荷 式中Q S0和V分別代表廢水流量 BOD濃度和曝氣池容積 污泥負(fù)荷越小 出水水質(zhì)越好 反之則差 2 污泥增長(zhǎng)量 式中 x 每天污泥增加量 kg d a 污泥合成系數(shù) 即每去除1kgBOD5形成的活性污泥的kg數(shù) b 污泥自身氧化系數(shù) d 1 x aQ S0 Se bVx 3 需氧量 O2 a Q S0 Se b Vx 式中 O2 每天系統(tǒng)的需氧量 kg d a 有機(jī)物代謝的需氧系數(shù) 即每去除1kgBOD5需要氧的kg數(shù) b 污泥自身氧化需氧系數(shù) d 1 或kg kgMLSS d 4 細(xì)胞平均停留時(shí)間 c Vx x 細(xì)胞平均停留時(shí)間也稱為污泥齡或泥齡 是指微生物在曝氣池內(nèi)的平均停留時(shí)間 也就是曝氣池內(nèi)活性污泥更新一遍所需的時(shí)間 四 曝氣 使活性污泥處于懸浮狀態(tài) 使廢水與污泥充分接觸 通過曝氣 向活性污泥供氧 保證微生物的生長(zhǎng)與繁殖 1 曝氣的目的 2 評(píng)價(jià)曝氣充氧設(shè)備性能的指標(biāo) 氧吸收效率 氧利用率 動(dòng)力效率 五 曝氣池及設(shè)計(jì)計(jì)算 推流式曝氣池及完全混合式曝氣池的特點(diǎn) 曝氣池容積的計(jì)算 式中 Q 廢水流量 m3 d或m3 h 一般用最大日流量 S0 廢水的BOD5進(jìn)水濃度 mg L L 污泥負(fù)荷 kgBOD5 kgMLSS d x 曝氣池內(nèi)污泥濃度 mg L 六 曝氣池的運(yùn)行方式及特點(diǎn) 階段曝氣活性污泥法 吸附再生活性污泥法 間歇式活性污泥法 SBR工藝 的特點(diǎn) 七 活性污泥法的異常情況 污泥膨脹 污泥解體 污泥腐化 污泥上浮 泡沫問題 第14章生物膜法 活性污泥法 微生物以菌膠團(tuán)的形式懸浮生長(zhǎng) 生物膜法 微生物附著在載體表面生長(zhǎng) 一 生物膜的形成及特點(diǎn) 生物膜由厭氧膜與好氧膜構(gòu)成 厚度為2 3mm 有機(jī)物的傳遞 氧氣的傳遞 代謝產(chǎn)物的傳遞 生物膜的形成與脫落 二 生物膜法的類型及特點(diǎn) 第15章厭氧生化法 一 厭氧生化法的特點(diǎn) 厭氧生物處理 是指在無分子氧條件下 通過厭氧微生物 包括兼氧微生物 的作用 將廢水中的各種復(fù)雜有機(jī)物分解轉(zhuǎn)化成甲烷和二氧化碳等物質(zhì)的過程 也稱為厭氧消化 處理的對(duì)象 高濃度有機(jī)廢水 污泥處理 生物難降解有機(jī)廢水的處理 生物脫氮 除磷 二 厭氧生化法的作用機(jī)理 1 水解酸化階段 復(fù)雜的大分子 不溶性有機(jī)物先在細(xì)胞外酶的作用下水解為小分子 溶解性有機(jī)物 然后滲人細(xì)胞體內(nèi) 分解產(chǎn)生揮發(fā)性有機(jī)酸 醇類 醛類等 2 產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段 在產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌的作用下 第一階段產(chǎn)生的各種有機(jī)酸被分解轉(zhuǎn)化成乙酸和H2 3 產(chǎn)甲烷階段 產(chǎn)甲烷細(xì)菌將乙酸 乙酸鹽 CO2和H2等轉(zhuǎn)化為甲烷 三 厭氧生化法的影響因素 溫度 pH值 氧化還原電位 有機(jī)負(fù)荷 厭氧活性污泥 廢水營(yíng)養(yǎng)比 有毒物質(zhì) 四 上流式厭氧污泥床反應(yīng)器的特點(diǎn) 第16章生物脫氮除磷 一 氮 磷的危害 富營(yíng)養(yǎng)化 污水中的氮以有機(jī)氮及無機(jī)氮的形式存在 生物脫氮由三個(gè)過程組成 有機(jī)氮在有氧的條件下 被好氧微生物轉(zhuǎn)化為NH3或NH4 NH3或NH4 在有氧的條件下 被亞硝化菌及硝化菌轉(zhuǎn)化為NO2 NO3 NO2 NO3 在無氧或缺氧的條件下 被反硝化菌轉(zhuǎn)化為N2從水中逸出而達(dá)到脫氮的目的 即 氨化過程 有機(jī)氮NH3或NH4 硝化過程 NH3或NH4 NO2 NO2 NO3 反硝化過程 NO2 或NO3 N2 二 生物脫氮的原理 缺氧 好氧活性污泥法脫氮系統(tǒng) A O 工藝 三 生物除磷原理 污水中的磷通常以磷酸鹽 聚磷酸鹽及有機(jī)磷的形式存在 廢水的除磷的原理是利用活性污泥中的聚磷菌在厭氧條件下釋放磷 在好氧條件下過量吸收磷 然后通過排泥從而達(dá)到除磷的目的 即 微生物在厭氧時(shí)釋放磷 在好氧時(shí)過量吸收磷 然后排泥除磷 四 生物同步脫氮除磷工藝 第17章穩(wěn)定塘和土地處理系統(tǒng) 一 穩(wěn)定塘類型 根據(jù)塘水中微生物優(yōu)勢(shì)群體類型和塘水的溶解氧工況劃分 好氧穩(wěn)定 兼性穩(wěn)定塘 厭氧穩(wěn)定塘 曝氣穩(wěn)定塘 二 好氧穩(wěn)定塘及特點(diǎn) 好氧穩(wěn)定塘的主要特點(diǎn) 水深較淺 一般小于0 5m 陽光可射入塘底 全塘均處于好氧狀態(tài) 菌藻共生系統(tǒng) 由于細(xì)菌與藻類的作用 塘內(nèi)溶解氧 白天升高 夜間降低 凌晨最低 塘內(nèi)pH值 白天升高 夜間降低 凌晨最低 三 污水的土地處理 污水土地處理系統(tǒng)就是在人工控制的條件下 將污水投配在土地上 利用土壤 微生物 植物組成的生態(tài)系統(tǒng)使污水得到凈化的處理方法 污水土地處理的凈化過程主要包括 物理過濾 物理吸附與沉淀 物理化學(xué)吸附 化學(xué)反應(yīng)與沉淀 微生物代謝等過程 水體自凈 污染物隨污水排入水體后 經(jīng)過物理的 化學(xué)的與生物化學(xué)的作用 使污染的濃度降低或總量減少 受污染的水體部分地或完全地恢復(fù)原狀 這種現(xiàn)象稱為水體自凈或水體凈化 水體所具備的這種能力稱為水體自凈能力或自凈容量 1 物理凈化 水體中的污染物通過稀釋 擴(kuò)散 沉淀等作用 使污染物濃度降低 水體自凈過程或作用機(jī)理 2 化學(xué)凈化 水體中的污染物通過氧化 還原 分解等作用 使污染物存在的形態(tài)發(fā)生變化或濃度降低 3 生物凈化 水體中的污染物通過微生物及水生生物的代謝作用 使污染物存在的形態(tài)發(fā)生變化及濃度降低 第18章廢水處理后的排放和再利用 氧垂曲線 河流接受有機(jī)廢水后溶解氧的變化過程 當(dāng)有機(jī)廢水排入水體后 由于有機(jī)物的耗氧及大氣的溶氧 大氣復(fù)氧 的作用 造成溶解氧的變化及有機(jī)物的變化