水 处 理 工 程 第 一 讲 绪 论
一 本 课 程 的 性 质 与 任 务 目 的 性 质 : 属 于 工 科 类 课 程 任 务 : 运 用 工 程 科 学 的 知 识, 研 究 和 开 发 从 工 程 学 角 度 防 止 和 解 决 水 环 境 领 域 污 染 的 方 法 应 包 含 法 规 与 技 术 两 种 手 段 在 本 课 程 中 只 讲 技 术 手 段 目 的 : 促 进 符 合 地 球 水 循 环 规 律 的 水 资 源 利 用 型 与 生 态 保 护 型 社 会 的 形 成 与 发 展 具 体 是 为 社 会 发 展 和 生 态 保 护 提 供 符 合 要 求 的 水 质
二 本 课 程 的 学 习 方 法 课 内 听 课 实 验 作 业 课 程 实 习 课 程 设 计 ; 课 外 参 考 资 料 阅 读 参 加 学 术 会 议 参 加 展 览 会 参 加 国 家 上 海 市 创 新 实 验 项 目 社 会 实 践 关 注 注 册 环 境 工 程 师 的 要 求
三 教 学 安 排 理 论 课 68 学 时, 第 5 学 期 张 振 家 ( 绪 论 废 水 生 物 处 理 基 础 ) 李 春 杰 ( 污 水 的 生 物 处 理 原 理 和 技 术 ) 王 欣 泽 ( 污 水 的 物 化 处 理 原 理 和 技 术 ) 实 验 第 6 学 期 开 设,30 学 时,5 个 基 础 实 验,5 个 特 色 实 验,1 个 综 合 设 计 实 验 李 春 杰 林 燕 迟 莉 娜 课 程 设 计 34 学 时, 第 6 学 期, 城 市 污 水 厂 的 设 计 何 圣 兵 周 伟 丽 课 程 实 习 暑 期,4 周, 李 春 杰 自 选 动 作 2 周 : 学 生 自 主 联 系 ( 家 乡 或 者 其 它 地 方 的 水 处 理 实 践 ) 规 定 动 作 2 周 : 宝 钢 污 水 处 理 自 来 水 厂 城 市 污 水 处 理 厂 李 春 杰
四 教 材 和 参 考 资 料 教 材 : 排 水 工 程 下 册, 第 4 版, 张 自 杰, 中 国 建 筑 工 业 出 版 社,2000 严 煦 世, 范 瑾 初, 给 水 工 程 ( 第 4 版 ), 中 国 建 筑 工 业 出 版 社, 2001 年 9 月 第 三 版 扩 充 性 资 料 : 水 污 染 控 制 工 程 ( 上 下 册 ), 高 庭 耀 等 主 编, 高 等 教 育 出 版 社, 2001 水 质 工 程 学, 李 圭 白 张 洁 编, 中 国 建 筑 工 业 出 版 社,2002 Wastewater Engineering: Treatment and Reuse (Fourth Edition), Metcalf & Eddy, Inc, McGraw-Hill Companies, Inc. 相 关 精 品 课 程 网 站 http://www.iawq.org.uk ( 国 际 水 协 会 ) http://www.epa.gov.cn ( 国 家 环 保 局 ) http://www.huanbaoshi.com/( 中 国 注 册 环 保 工 程 师 考 试 网 )
五 考 核 方 式 平 时 :10% 考 勤 课 堂 提 问 作 业 大 作 业 (10%) 期 中 考 试 (40%) 期 末 考 试 (40%)
六 环 境 污 染 概 述 人 类 社 会 发 展 需 要 解 决 环 境 问 题 工 业 化 城 市 化 物 质 消 耗 集 中 废 弃 物 产 生 集 中 局 部 物 质 循 环 破 坏 废 水 垃 圾 空 气 污 染 环 境 污 染 局 部 生 态 环 境 恶 化 大 范 围 恶 化 人 类 社 会 发 展 危 机 人 类 自 觉 防 止 和 解 决 环 境 问 题 社 会 发 展 要 以 环 境 保 护 为 基 础 中 国 将 环 境 保 护 定 为 基 本 国 策
环 境 保 护 的 要 素 自 然 界 中 五 大 元 素 的 循 环 : 碳 :CO 2 ( 气 ) 碳 酸 盐 ( 液 / 固 ) CO 2 ; 无 机 态 光 合 作 用 有 机 态 微 生 物 作 用 无 机 态 氧 :H 2 O O 2 化 合 态 微 生 物 代 谢 H 2 O;H 2 O 光 合 作 用 O 2 含 氧 有 机 / 无 机 化 合 物 微 生 物 代 谢 H 2 O 硫 : 无 机 态 有 机 态 微 生 物 作 用 无 机 态 ; SO 2 SO 4 H 2 S S SO 2 ; 蛋 白 质 硫 醇 H 2 S 氮 : 分 子 态 化 合 态 微 生 物 作 用 分 子 态 ; N 2 NH 3 NO 3 N 2 磷 : 无 机 态 有 机 态 微 生 物 作 用 无 机 态
环 境 污 染 产 生 的 原 因 物 质 三 态 : 气 液 固 在 环 境 保 护 中, 气 空 气 ; 液 水 ; 固 土 地 : 人 类 赖 以 生 存 的 基 本 要 素 上 述 元 素 在 这 三 态 中 自 然 协 同 有 序 地 循 环 着 上 述 元 素 的 循 环 限 度 被 打 破 在 循 环 链 中 发 生 了 积 累, 使 物 质 在 三 态 中 的 分 配 规 律 / 比 例 失 调 环 境 科 学 与 工 程 学 科 的 任 务 运 用 多 学 科 的 知 识, 研 究 和 认 识 环 境 污 染 对 人 类 的 危 害, 分 析 并 找 出 防 止 和 解 决 环 境 污 染 的 方 法
七 污 水 及 其 来 源 污 水 生 活 污 水 (sewage) 工 业 废 水 (industrial wastewater) 被 污 染 的 雨 水 (rainwater) 点 源 (Point Source pollution) 生 活 污 水 工 业 废 水 非 点 源 (Non-point source pollution) 雨 水 ( 地 面 径 流 )
八 水 环 境 中 污 染 物 的 存 在 形 态 第 一 类 尺 度 大 于 1mm 的 漂 浮 固 体 颗 粒 物 ; 第 二 类 尺 度 小 于 1mm 的 可 沉 降 固 体 粒 物 : 可 以 在 十 几 分 钟 内 沉 降 下 来 的 泥 砂 颗 粒 和 可 以 在 2 小 时 左 右 沉 降 下 来 的 絮 状 细 小 颗 粒 ; 第 三 类 尺 度 为 胶 体 分 子 离 子 级 别 的 无 机 和 有 机 化 合 物
九 污 水 水 质 指 标 物 理 指 标 温 度 色 度 : 感 官 性 指 标 嗅 和 味 : 感 官 性 指 标 固 体 物 质 ( 总 固 体 TS) 溶 解 性 物 质 DS 和 悬 浮 固 体 物 质 SS 挥 发 性 固 体 VS 和 固 定 性 固 体 FS 掌 握 SS 和 VSS 的 测 试 方 法
化 学 指 标 有 机 性 指 标 : 典 型 有 机 污 染 物 质 类 型 生 化 学 氧 量 (BOD) 化 学 需 氧 量 (COD) 总 有 机 碳 (TOC) 总 需 氧 量 (TOD) 理 论 需 氧 量 (ThOD) 无 机 性 指 标 植 物 营 养 元 素 (N P) 酸 碱 度 硫 酸 盐 与 硫 化 物 氯 化 物 氰 化 物 重 金 属
典 型 有 机 污 染 物 质 类 型 碳 水 化 合 物 ( 糖 淀 粉 纤 维 素 和 木 质 素 等 由 CHO 构 成 ) 蛋 白 质 ( 分 子 量 2~2000 万, 由 CHON 构 成 ) 脂 肪 和 油 类 ( 乙 醇 或 甘 油 与 脂 肪 酸 形 成 的 化 合 物, 由 CHO 构 成 ) 酚 ( 根 据 羟 基 的 数 目 分 为 一 元 酚 二 元 酚 和 多 元 酚, 还 可 划 分 为 挥 发 酚 和 不 挥 发 酚 ) 有 机 酸 ( 短 链 脂 肪 酸 甲 酸 乙 酸 和 乳 酸 ) 有 机 碱 ( 人 造 橡 胶 合 成 树 脂 等 工 业 废 水 含 有 机 碱 包 括 吡 啶 及 其 同 系 物 ) 表 面 活 性 剂 ( 烷 基 苯 磺 酸 盐 ABS, 含 磷 并 易 产 生 泡 沫, 难 降 解 ; 烷 基 芳 基 磺 酸 盐 LAS, 含 磷, 泡 沫 减 少, 可 生 物 降 解 ) 有 机 农 药 ( 有 机 氯 农 药 DDT 六 六 六 等 毒 性 大 难 分 解 禁 用, 有 机 磷 农 药 含 杀 虫 剂 与 除 草 剂, 毒 性 大 难 降 解 ) 取 代 苯 类 化 合 物 ( 苯 环 上 的 氢 被 硝 基 胺 基 取 代 后 生 成 的 芳 香 族 卤 化 物, 来 自 染 料 炸 药 电 器 塑 料 制 药 合 成 橡 胶 等 工 业 )
可 生 物 降 解 有 机 物 降 解 过 程 一 般 来 讲,COD Cr 和 BOD 之 差, 可 以 粗 略 的 表 示 不 能 被 需 氧 微 生 物 分 解 的 有 机 物 的 量 用 B/C 反 映 可 生 化 性 ( 大 于 0.3 表 示 可 生 化 性 好 )
生 物 性 指 标 大 肠 菌 群 大 肠 菌 群 数 大 肠 菌 群 指 数 病 毒 细 菌 总 数
水 体 的 自 净 作 用 物 理 净 化 化 学 净 化 生 物 净 化
水 体 的 氧 平 衡 ( 氧 垂 曲 线 ) 第 一 段 耗 氧 速 率 大 于 复 氧 速 率, 水 中 溶 解 氧 含 量 大 幅 度 下 降, 亏 氧 量 增 加, 直 至 耗 氧 速 率 等 于 复 氧 速 率,DO 浓 度 最 低 点 处, 亏 氧 量 最 大, 称 为 临 界 亏 氧 点 或 氧 垂 点 ; 第 二 段, 复 氧 速 率 超 过 耗 氧 速 率, 水 中 溶 解 氧 开 始 回 升, 亏 氧 量 逐 渐 减 少, 直 至 转 折 点 ; 第 三 段, 溶 解 氧 含 量 继 续 回 升, 亏 氧 量 继 续 减 少, 直 至 恢 复 到 排 污 口 前 的 状 态 污 水 排 入 后,DO 曲 线 呈 悬 索 状 下 垂, 故 称 氧 垂 曲 线 ;BOD5 曲 线 呈 逐 步 下 降 状, 直 至 恢 复 到 污 水 排 入 前 的 基 本 浓 度
十 制 定 水 污 染 控 制 工 艺 技 术 路 线 的 基 本 原 则 解 决 水 环 境 污 染 的 根 本 考 虑 : 依 据 具 体 的 法 规 和 水 质 标 准, 将 水 中 不 符 合 法 规 和 标 准 要 求 的 污 染 物 质 从 水 中 分 离 / 去 除 出 去! 按 照 分 离 的 技 术 难 度 成 本 效 率, 采 用 物 理 的 直 接 分 离 物 理 化 学 的 间 接 分 离 ( 混 凝 吸 附 离 子 交 换 ) 化 学 / 生 物 的 转 化 分 离 的 技 术 手 段, 实 现 分 离 目 的 水 处 理 ( 去 除 水 中 杂 质 ) 的 实 质, 是 实 现 污 染 物 的 分 离 / 转 化
水 环 境 法 规 横 向 体 系 纵 向 层 次
水 环 境 标 准 水 环 境 质 量 标 准 地 面 水 环 境 质 量 际 淮 (GB3838 88) 渔 业 水 质 标 准 ((JB 11607 89) 景 观 娱 乐 用 水 水 质 标 推 (GBl2941 91) 农 出 灌 溉 水 质 标 准 (GB 5084 92)
污 水 排 放 标 准 城 镇 污 水 处 理 厂 污 染 物 排 放 标 准 (GB 18918-2002) 工 业 三 废 排 放 试 行 标 淮 (GBJ 4 73) 污 水 综 合 排 放 标 准 (GB8978 96) 农 用 污 泥 中 污 染 物 控 制 标 准 (GB 4284 84) 行 业 标 推 涉 及 各 类 工 业, 如 制 革 工 业 水 污 染 物 排 放 标 推 (GB3549 83), 石 油 炼 制 工 业 水 污 染 物 排 放 标 推 (GB 3551 83), 电 影 洗 片 水 污 染 物 排 放 标 准 (GB 3553 83), 医 院 污 水 排 放 标 推 (GBJ 48 83), 石 油 化 工 水 污 染 物 排 放 标 淮 (BG4281-84), 造 纸 工 业 水 污 染 物 诽 放 标 准 (LB 3544-92), 纺 织 染 整 工 业 水 污 染 物 排 放 标 准 (GB 4287-92), 钢 铁 工 业 水 污 染 物 排 放 标 推 (GB 13456 92), 肉 类 加 工 工 业 水 污 染 物 排 放 标 淮 GB13457 92), 合 成 氨 工 业 水 污 染 物 排 放 标 准 (GBl3458 92) 等 可 作 为 规 划 设 计 管 理 与 监 测 的 依 据
污 水 的 基 本 处 理 方 法 物 理 法 格 栅 沉 淀 浮 上 过 滤 化 学 法 混 凝 中 和 化 学 沉 淀 氧 化 还 原 物 理 化 学 法 吸 附 离 子 交 换 膜 法 生 物 法 好 氧 ( 活 性 污 泥 法, 生 物 膜 法 ) 厌 氧 利 用 自 然 条 件 稳 定 塘 土 地 处 理
制 定 水 处 理 工 艺 技 术 路 线 的 基 本 原 则 先 进 行 容 易 分 离 的 后 进 行 难 分 离 的 先 易 后 难 原 则 由 此 而 设 计 出 的 处 理 工 艺 流 程 即 为 具 体 分 离 某 种 形 态 污 染 物 的 处 理 单 元 的 排 序 先 优 化 排 序, 后 优 化 处 理 单 元 设 计 处 理 单 元 的 功 能 具 有 针 对 性, 其 名 称 具 体 反 映 出 其 功 能 如, 粗 / 细 格 栅 沉 砂 池 出 沉 池 二 沉 池 生 物 反 应 池 / 器 化 学 反 应 池 / 器 砂 过 滤 池 / 器 活 性 炭 吸 附 池 / 器 离 子 交 换 器 膜 分 离 装 置 污 泥 浓 缩 池 污 泥 脱 水 设 备 等 等
城 市 污 水 处 理 厂 典 型 工 艺
污 水 处 理 系 统 废 水 的 预 处 理 水 量 调 节 水 质 均 和 一 级 处 理 ( 机 械 处 理 )(Primary treatment) 对 象 是 较 大 悬 浮 物 格 栅 沉 沙 池 和 沉 淀 池 二 级 处 理 (Secondary treatment) 废 水 中 的 胶 体 态 和 溶 解 态 有 机 物 生 物 曝 气 池 和 二 次 沉 淀 池 三 级 处 理 ( 深 度 处 理 )(Tertiary treatment) 残 留 的 污 染 物 营 养 物 质 ( 氮 和 磷 ) 其 它 溶 解 物 质 和 微 生 物 化 学 絮 凝 吸 附 过 滤 消 毒 等
分 离 手 段 第 一 类 筛 网 过 滤 如 粗 细 格 栅 的 应 用 第 二 类 重 力 沉 降 或 上 浮 如, 沉 砂 池 沉 淀 池 气 浮 池 的 应 用 第 三 类 混 凝 + 沉 淀 / 气 浮 砂 过 滤 ; 生 物 代 谢 变 换 ; 化 学 氧 化 / 还 原 变 换 ; 活 性 炭 等 吸 附 树 脂 离 子 交 换 膜 过 滤
典 型 水 处 理 工 艺 流 程 举 例 城 镇 污 水 处 理 工 艺 流 程 城 镇 自 来 水 厂 处 理 工 艺 流 程
给 水 厂 处 理 工 艺 螺 旋 泵 刮 泥 机 砂 滤 池 格 栅 排 沙 絮 凝 冲 水 搅 拌 机 刮 泥 机 进 水 螺 旋 泵 沉 沙 池 凝 集 池 沉 淀 池 滤 池 供 水 污 泥 浓 缩 池 排 泥 池 污 泥 脱 水 机 外 运 排 水 池 活 性 炭 过 滤 池 清 水 池
污 水 厂 处 理 工 艺 生 物 反 应 池 消 化 池 自 动 除 尘 机 刮 泥 机 曝 气 器 灭 菌 装 置 进 水 排 放 沉 沙 池 初 沉 池 生 化 反 应 池 二 沉 池 消 毒 池 外 运 污 泥 浓 缩 池 机 械 式 浓 缩 设 备 污 泥 消 化 池 污 泥 脱 水 机 焚 烧 炉
思 考 题 比 较 同 一 废 水 所 测 得 的 COD Cr COD Mn BOD 20 和 BOD 5 的 大 小, 并 分 析 其 原 因 含 氮 有 机 物 的 好 氧 分 解 分 两 个 过 程 : 氨 化 和 硝 化 生 活 污 水 的 BOD 5 与 哪 个 阶 段 相 配? 氨 化 与 硝 化 能 否 同 时 进 行 可 生 物 降 解 有 机 废 水 的 COD 是 否 等 于 其 BOD 值, 说 明 理 由 水 环 境 标 准 有 哪 些, 污 水 排 放 标 准 有 哪 些? 经 历 了 怎 样 的 发 展 变 化? 引 发 我 国 水 体 污 染 的 主 要 原 因 有 哪 些?
谢 谢!