水处理工程技术优质PPT.ppt
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降水、渗透、冲刷等。
人为因素:
使用中污染,水质指标:
表示水中各种杂质或污染物的重要标志,是水质状况的综合反映。
第一节:
水中杂质的种类与性质,天然水体的类型:
地下水、江河水、湖泊及水库水、海水,水中杂质的分类,按杂质颗粒的尺寸大小可分为悬浮物、胶体和溶解物质三类。
悬浮物特性动水中呈悬浮状,静水中可下沉或上浮。
包括泥砂、大颗粒粘土、矿物废渣等无机易沉悬浮物和草木、浮游生物体等有机易浮悬浮物。
通常用重力沉降法去除。
胶体特性尺寸小,在水中长期静置不会下沉。
包括粘土、细菌、病毒、腐殖质、蛋白质等,造成水的色、臭、味。
须投加混凝剂方可去除。
溶解物特性稳定均匀分散在水中,外观清澈透明。
包括阴阳离子(Ca、Mg、Na、K、Hco、SO、C等)和溶解气体(O、CO等)。
须用化学或物化等特殊方法去除。
2+,2+,+,+,3-,4,2-,l,2,2,天然水的特性指数:
色度、嗅、味、浑浊度、固体含量及温度等,水体污染:
指排入水体的污染物质总量超过了水体的自净能力,主要是由于人类生活、生产造成的。
污染物分类:
见下表,污水的物理性质及其指标,
(1)水温一般1025,热污染的危害:
水温增加,DO减少-鱼类死亡,水体腐败水温增加,使水的物理化学性质发生变化(溶解度、粘度)水温增加,细菌、藻类繁殖加快
(2)臭味有机物厌氧腐败-氨、胺类,硫化氢等(3)色度生活污水是黑灰色(工业废水颜色差异很大),色度加大,影响透光率-影响光合作用。
(4)固体物质水中所有残渣的总和(TS)。
污水的化学性质及指标
(一)有机物指标分为易生物降解和难生物降解二类。
1、易生物降解有机物自然界中存在的蛋白质、碳水化合物、脂肪等(好氧微生物)CO+HO+合成新细胞有机物(厌氧微生物)脂肪酸、醇、沼气常用COD,BOD,TOD,TOC表示有机物,2,2,2.难生物降解有机物大多为人工合成有机物,例如:
塑料、合成橡胶、合成洗涤剂、有机农药等。
主要特征稳定,不易被微生物降解-例如白色污染多有害健康-例如“三致”物质常用COD,TOD,TOC表示,有机物污染评价指标评价有机物数量的多少(有机物种类多,无法单独一一评价)常用评价指标生化需氧量BOD化学需氧量COD有机物是还原性物质,能被氧化,用需总需氧量TOD氧的量来表示有机物的量。
理论需氧量ThOD,有机物中都含有碳元素,用碳的量来总有机碳TOC表示有机物的量1、生化需氧量BOD在水温20,由于微生物的生化活动,将有机物氧化为无机物所消耗的溶解氧的量来表示有机物的量。
-利用有氧条件下,有机物降解时都消耗溶解氧,碳氧化阶段-H2O、CO2、NH3-BOD硝化阶段-NO2、NO3-NOD一般20日有机物可完全碳氧化-BOD5日生化需氧量-BOD5,常用BOD5的原因:
20日有机物可完全分解,但时间太长BOD5占第一阶段BOD的70-80%,比较准确(不用三天的原因)需要建立统一标准,用来进行比较能反映可被微生物分解的有机物的量,2、化学需氧量CODBOD的缺点:
时间长,需要5日出结果难降解有机物含量高时,误差较大水中含有抑制物质或毒物时,影响测定结果对于同一水样:
COD是在酸性条件下,利用强氧化剂将有机物氧化为CO2和H2O所消耗的氧的量,称为化学需氧量。
将强氧化剂折合为氧的当量来表示有机物的量。
用重铬酸钾作为氧化剂-CODCr-污水中常用-氧化能力强(8090%)用高锰酸钾作为氧化剂-CODMn(OC)-给水中常用-氧化能力差对于同一水样:
CODCrBODBOD5CODMn,COD的特点:
快速准确氧化能力强,可氧化难降解物质不能反映可被生物降解的有机物的量水中还原性物质干扰测定(Cl-、S2-)常用BOD5/CODCr来表示污水的可生化性,BOD5表示可生化有机物量CODCr表示有机物总量,BOD5/CODCr比值越高,可生化性越好,适合生物法处理(大于0.3)BOD5/CODCr比值越低,可生化性越差,不适合生物法处理(小于0.3)3、总需氧量TOD有机物中的主要元素C、H、O、N、S被氧化后为CO2、H2O、N02、SO2所消耗的氧量。
仪器测定,900高温下燃烧,测定消耗的氧量,4、理论需氧量ThOD根据化学分子式计算理论需氧量,是用于计算纯物质,不适合污水处理5、总有机碳TOC酸化后,吹脱无机碳酸盐(去除CO),在900下燃烧,测定CO的量折算为碳量,表示有机物的量。
对于同一污水,一般有ThODTODCODBODBOD5TOC,2,2,1、无直接毒害作用无机物质酸碱pH值来源于工厂、酸雨,引起水体pH值变化,水质恶化,腐蚀管道。
酸碱污染-盐污染,无法饮用,
(二)无机物指标,氮、磷水中的营养物质氮、磷的评价指标,总氮(TN):
包括有机氮、氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮氨氮:
NH3与NH4+,属于污水中的碱性物质为微生物提供氮源凯氏氮(KN):
有机氮+氨氮-能为微生物所利用(好氧)亚硝酸盐氮和硝酸盐氮=总氮凯氏氮有机氮=凯氏氮氨氮,磷的化合物分为有机磷和无机磷,一般测总磷TP含氮化合物在水体中的转化第一步:
有机氮-NH3(有氧或无氧)-氨化阶段第二步:
NH3-NO2-NO3-(有氧)-硝化阶段第三步:
NO3-N2-缺氧-反硝化阶段,氮磷污染与水体的富营养化营养化是水体演化的一种规律,贫营养胡-富营养湖-沼泽地-陆地氮、磷污染加重水体的富营养化,刺激藻类过度增值。
硫化物与硫酸盐来源:
工业废水-大量生活污水-少量危害在水中易形成H2S-对生物有害-不利于污水处理,氯化物浓度过高-抑制生物生长,腐蚀设备2、有直接毒害作用重金属离子-汞、镉、铬、铅-对生物和人体有毒(蓄积),毒性慢、危害大。
非重金属毒物-氰化物、砷化物,-毒性快重金属的危害:
不能降解,只能形态上转换-离子变沉淀常以底泥形式存在于底泥之中,形成次生污染源形态转换增强毒性,甲基汞无机汞易通过食物链成千上万的富集,(三)生物性质及其指标,污水中能产生致病的微生物,以细菌和病毒为主,主要检查指标为大肠菌群数、大肠杆菌指数、病毒及细菌总数。
单位大肠菌群数个/升。
第二节河流水体的自净规律,水体自净:
污染物进入水体后,通过物理、化学、生物的作用,使污染物浓度降低或总量减少,将水体部分或全部恢复原状。
水体的自净作用:
包括物理净化作用、化学净化作用、生物净化作用。
(1)物理净化作用:
通过稀释、扩散、混合、沉淀等作用,降低浓度,不减少总量。
混合:
混合效果-混合系数()-通过混合达到稀释的目的=Q总-河水总流量Q混-与污水混合的河水流量混合系数受河流形状、排污口形式、排水量影响。
特定断面混合系数的计算:
=L计算-排污口到计算断面的距离(距离好算,流量不好算)L全混-排污口到混合断面的距离(已知,可实测或查表),稀释:
污水进入水体后,逐渐和水体混合,浓度不断降低的过程。
扩散:
污染物进入水体后,在水体中产生浓度梯度场,污染物有高浓度向低浓度迁移的过程。
包括:
分子扩散:
布朗运动引起的物质分子扩散-用于湖泊、水库等静水体。
紊流扩散:
水体紊流流态引起的污染物浓度降低-河流等动水体。
弥散:
水体各层流速不同,引起的污染物浓度扩散-异重流。
沉淀:
污染物沉于河底,河水中浓度降低。
(遇到扰动,产生二次污染)
(2)化学净化作用通过化学反应使污染物的存在状态发生变化,使污染物浓度降低。
氧化还原Fe2+-Fe(OH)2Mn2+-Mn(OH)Al3+-Al(OH)3S2-SO42-Cr3+-Cr6+中和酸碱反应吸附与凝聚水体中存在的胶体微粒(表面带电),可以吸附水中的阴阳离子,(3)生物净化作用生物净化作用可以降低污染物总量,是真正意义上的净化。
河流的氧垂曲线方程研究河流中DO的变化规律-DO的重要性(生态平衡)1、河流中的溶解氧变化存在两种变化趋势:
有机物被微生物降解,消耗水中的溶解氧,使DO下降;
降解耗氧速率-与有机物浓度成正比河流流动过程中,接受大气复氧,使DO上升。
复氧速率-与亏氧量成正比两种作用的结果-形成氧垂曲线,2.河流氧垂曲线,第一段(AO):
有机物浓度高,耗氧速率大于复氧速率,DO大幅度下降;
O点溶解氧最低-氧垂电(最不利点)第二段(OB):
有机物浓度降低,耗氧速率小于复氧速率,DO开始逐渐回升。
第三段(B以后):
溶解氧回升至起始阶段。
3.氧垂曲线方程河水中有机物降解与溶解氧平衡的数学模式
(1)有机物耗氧动力学当沿水流方向输移的有机物量扩散稀释量,Q河,q污不变,T水不变时,有机物的生化降解的耗氧量正比于河水中有机物量=-k1LLt=Lo10-k1tLtt时刻水中残留的有机污染物的量;
Lo初始时刻,有机物总量,即氧化全部有机物所需的氧量,k1耗氧速率常数k1=k2T1-T2k1=k220-T2其中=1.047,k20=0.1,
(2)DO变化过程动力学氧溶与水的速率与氧亏量成正比=k2Dt=0时,D=DoDt=Do*10-k2tDtt时刻河流中亏氧量;
Do初始时刻河流中亏氧量;
k2复氧速率常数。
(3)耗氧与复氧共同作用=k1L-k2Dt=0时,D=0,L=LoDt=(10-k1t-10-k2t)+Do*10-k2t令=0,可求出氧垂点的时间tctc=,(4)Dt表达式的工程意义是用于分析受有机物污染的河水中溶解氧的变化动态,推求河流的自净过程及其环境容量,进而确定可排入河流的有机物最大用量,或污水处理厂的处理程度。
用于推算确定缺氧点及氧垂点的位置及到达时间,并依此制定河流水体防护措施。
(5)Dt与tc的使用条件适用于河流截面变化不大,藻类等水生植物和底泥影响可忽略不计的河流;
仅适用于河流与污水在排放口处完全混合的条件;
所使用的k1、k2的值必须与水温相适应;
如沿河流有n个排放点,则应根据情况合并成一个排放点计算,或逐段计算。
第三节给水水质标准,我国常用的水质标准主要有以下1.生活饮用水卫生标准GB5749-20062.二次供水设施卫生规范GB17051-19973.生活饮用水水源水质标准CJ3020-934.地表水环境质量标准GB3838-20025.地下水质量标准GB/T14848-936.室外给水设计规范GB50013-20067.工业用水水质标准,第四节污水排放标准,为保护水源免受污染,污水需要排入水体时要求处理到允许排入水体的程度。
分为一般排放标准和行业排放标准两类。
污水综合排放标准GB897896农用污泥中污染物控制标准GB428484造纸工业水污染物排放标准GB354492制革工业水污染物排放标准GB354983石油炼制工业水污染物排放标准GB355183,石油化工水污染物排放标准GB428184电影洗片水污染物排放标准GB355383医院污水排放标准GBJ4883等,
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- 水处理 工程技术