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溶解氧耗尽后,水中有机物就会腐败,致使水体发臭发黑,水环境恶化。
这种由于废水中的有机物而引起的水体污染,称为需氧有机物污染,而能通过生化作用而消耗水中溶解氧的有机物被称为需氧有机物。
3.复氧作用:
当耗氧使水中溶解氧下降到饱和浓度以下时,大气中的氧便向河流补充,这种作用称为复氧作用。
4.氧垂曲线:
5.水体富营养化:
(重点)
生活污水和某些工业废水中常含有一定数量的氮、磷等营养物质,农田径流中也常挟带大量残留的氮肥、磷肥。
这类营养物质排入湖泊、水库、港湾、内海等水流缓慢的水体,会造成藻类大量繁殖,这种现象被称为“富营养化”。
6.富营养化过程、富营养化指标
7.废水中的毒物主要分为无机毒物和有机毒物两大类
(1)无机毒物,无机毒物分为金属和非金属两类。
①金属毒物主要为重金属(相对密度大于4)。
重金属主要指汞、铬、镉、铅、镍以及金属砷等生物毒性显著的元素,也包括具有一定毒害性的一般重金属,如锌、铜、钴、锡等。
(有一个富集现象)
②重要的非金属毒物有砷、硒、氰、氟、硫、亚硝酸离子等。
氟对植物的危害最大,可以使其死亡;
硫中毒则会引起呼吸麻痹和昏迷;
亚硝酸盐在人体内会与仲胺生成亚硝胺,从而具有强烈的致癌作用。
(2)有机毒物,各种有机农药、有机染料及多环芳径、芳香胺等,是致癌、致畸、致突变物质。
主要有挥发酚、苯胺类、硝基苯类、烷基汞类、苯并芘、DDT、六六六等。
8.作为毒物的重金属一般具有以下特点(重点)
①毒性在以离子态存在时最严重,故通常又称为重金属离子毒物;
②不能被生物降解,有时还可能被转化为毒性更强的物质;
③在生物体内有富集作用,故对生物和人体均有毒害作用。
9.其他水污染
①悬浮物污染,悬浮杂质在常温下呈固态,分为无机物和有机物两大类,在水中有三种分散状态:
溶解态(直径小于1nm)、胶体态(直径介于1~100nm)、悬浮态(直径大于100nm)。
②感观污染,有色度(20左右)、嗅和味、浊度;
③酸碱污染,一般要求处理后污水的pH在6~9之间,天然水体的pH一般为6~9。
④热污染
⑤油类污染
⑥生物污染
10.典型生活污水水质特征:
悬浮物(SS)100
生化需氧量(BOD5)100
化学需氧量(COD)250
总氮(N)20
总磷(P)4
11.我国某些工业废水中的BOD5与COD值
12.水质指标
水质指标指用于表示废水的水质特征,并用于评价处理方法的优劣,某些指标还可预测废水排入水体后对水体的影响。
采用的水质指标一般可概括为物理指标、化学指标和生物指标。
物理指标主要有总固体、悬浮物、溶解物、浊度、色度、放射性、电导率等。
化学指标主要有化学需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)、有机氮等。
生物指标主要有细菌数。
(一)固体物质
固体物质的组成包括有机性物质(又称为挥发性固体)和无机性物质(又称为固定性固体)。
固体物质又可分为悬浮固体(SS)和溶解固体(DS)两类,二者在组成上又都包含挥发性和固体性两种。
悬浮固体(SS)是污水的一项重要水质指标,原污水中的悬浮固体包括浮于水面的漂浮物质、悬浮于水中的悬浮物质和沉于底部的可沉物质。
溶解固体含量与悬浮固体含量两者之和即为总固体量。
(DS+SS=TS)。
主要以有机性物质形成的可沉物质称为污泥,若主要是无极性物质,则称为沉渣。
(二)生化需氧量
生化需氧量:
表示在有氧条件下,当温度为20℃时,由于微生物(主要是细菌)的活动,使可降解的有机物氧化到稳定时所需的氧量(以mg/L为单位)。
BOD5作为有机物浓度指标,基本上反映了能被微生物氧化分解的有机物的量,但仍存在一些缺点①当污水中含大量的难生物降解物质时,BOD5测定误差较大;
②反馈信息太慢,每次测定需5d,不能迅速及时指导实际工作;
③污水中如存在抑制微生物生长繁殖的物质或不含微生物生长所需的营养物质时,将影响测定结果。
(三)化学需氧量
化学需氧量:
指在一定条件下,水中各种有机物与外加的强氧化剂作用,最终将有机物氧化成CO2、H2O所消耗的氧量,以(mg/L)计。
常用的氧化剂是重铬酸钾和高锰酸钾。
以高锰酸钾作氧化剂时,测得的值称CODMn,以重铬酸钾作氧化剂时,测得的值称CODCr,或简称COD。
如果污水中各种成分相对稳定,那么COD与BOD之间应有一定的比例关系。
一般说来,COD>
BOD20>
BOD5>
CODMn。
BOD5和COD比值是衡量废水可生化性的一项重要指标,比值越高,可生化性越好,一般认为该比值大于0.3即易进行生化处理,当BOD5/COD>0.5时,认为该废水的可生化性较好。
生活污水的BOD5和CODCr的比值大致在0.4~0.8之间。
(四)总有机碳(TOC)
有机物都含有碳,通过测定废水中的总含碳量可以表示有机物含量。
生活污水中的总有机碳一般略高于BOD5。
(五)总需氧量(TOD)
有机物中的主要元素是C、H、O、N、S等,在高温下燃烧后,将分别产生CO2、H2O、NO2和SO2,所消耗的氧量称为总需氧量,TOD一般大于COD。
13.生物指标
水质标准中的卫生学指标有细菌总数和总大肠菌群数两项,后者反映水体受到动物粪便污染的状况。
生物指标有细菌总数、大肠杆菌、病原菌等。
直接测定水中病原菌有很多困难,通常是用测定水中细菌总数和大肠杆菌。
细菌总数是指1mL水中所含各种细菌的总数。
大肠杆菌数是指1L水中含大肠菌落的个数。
第二章反应器理论基础与污水的均化
1.反应器的定义(名词解释)
污水处理是一个化学过程(包括生物化学过程)。
实现这一过程的设计称为反应器。
反应器设计是反应工程系的一个重要组成部分。
2.反应器种类(填空)
间歇反应器、连续搅拌罐式反应器、串联式CSTR、活塞流反应器
3.研究反应器的最终目的是决定反应器的几何形状及尺寸。
去除百分数(η)=(反应器进口浓度—反应器出口浓度)/反应器进口浓度
去除率(Rr)=每批去除的污染物量/(每批处理所需停留时间+每批处理所需停工时间)
4.BR、CSTR、串联式CSTR与PFR中,PFR的相对去除率较高
5.污水的均化包括“均量”和“均质”两个过程。
(填空)
6.均量
当流量变化不定的污水进入一个特定的容器后,出水的流量基本趋于恒定,这一过程称为水量调节,即均量,所采用的特定容器称为调节池。
7.均质
水质的调节称为“水质均合”,或称“均衡”或“调质”,其目的是使出水具有较恒定的污染物浓度。
8.水量条件的特点是池中水位随时间而变化,均量池主要起均化水量的作用,因此池中不设搅拌装置。
为使均量池的容量能充分地利用,水位变化幅度应从最大正、负偏差之后所显示的水位到零。
9.均质混合方式:
水泵混合(回流)、曝气混合、机械搅拌混合、水力混合。
第三章污水的物理化学处理
1.对污水中有一些不溶解的和以胶体的形式存在的污染物可用沉淀、过滤及混凝等方法去除;
对一些分子或离子状态存在于污水中的可溶污染物,可采用膜分离技术,活性炭吸附和离子交换等方法将其去除,在这些处理过程中,污水中的污染物质均在没有发生化学变化的情况,被从污水中分离。
2.格栅
格栅是一种对后续处理构筑物或水泵机组具有保护作用的粗滤设备。
按栅条净间距,可分为粗格栅、中格栅、细格栅三种。
我国目前采用的机械格栅的栅条间距大都在20mm以上,不超过25cm。
格栅的倾角通常采用45°
~75°
。
机械格栅有履带式及抓斗式。
3.沉淀的定义及四种类型(重点)
沉淀,是利用污染颗粒的重力与水的浮力之差来进行分离的技术。
根据悬浮物的性质、浓度及絮凝性能,沉淀可分为4种类型
(1)自由沉淀:
也称为离散沉淀,是一种相互之间无絮凝作用的悬浮物在稀溶液总的沉淀。
当悬浮物浓度不高时,在沉淀的过程中,颗粒之间互不碰撞,呈单颗粒状态,各自独立地完成沉淀过程。
颗粒的形状、粒径和密度将直接决定颗粒的下沉速度,污水的水平流速和停留时间也会影响沉淀效果。
(2)絮凝沉淀:
当悬浮物质浓度为50~500mg/L时,在沉淀过程中,颗粒与颗粒之间可能互相碰撞产生絮凝作用,使颗粒的粒径与质量逐渐加大,沉淀速度不断加快,故实际沉速很难用理论公式计算,而主要靠试验测定。
初次沉淀池中的颗粒在经过短暂的自由沉淀后,会立即转化为絮凝沉淀。
另外,活性污泥在二次沉淀池内的沉淀初期也属于絮凝沉淀。
(3)成层沉淀:
当悬浮物质浓度大于500mg/L时,在沉淀过程中,相邻颗粒之间互相妨碍、干扰,沉速大的颗粒也无法超越沉速小的颗粒,各自保持相对位置不变,并在聚合力的作用下,颗粒群结合成一个整体向下沉淀,与澄清水之间形成清晰的液—固界面,沉淀显示为界面下沉。
(4)压缩沉淀:
当污水中的悬浮固体浓度很高时,颗粒之间相互接触彼此支撑,在上层颗粒的重力作用下,下层颗粒间隙中的游离水被挤出界面,颗粒之间相互拥挤得更加紧密,污水中的悬浮物被浓缩。
活性污泥在二次沉淀池的沉淀后期和污泥在污泥浓缩池的重力浓缩都属于这一阶段。
4.理想沉淀池
为了分析悬浮颗粒在沉淀池内运动的普遍规律及其分离效果,提出一种概念化的沉淀池,即所谓理想的沉淀池。
理想沉淀池的假定条件(重点)
①池内污水按水平方向流动,从入口到出口,分布均匀,每个质点都按水流的水平流速流动;
②悬浮颗粒沿整个水深均匀分布,每个颗粒的沉速u固定不变;
③颗粒一经接触池体即为沉淀而且不再上浮。
按功能,沉淀池可分为流入区、流出区、沉淀区和污泥区四部分。
5.表面负荷率
在单位时间内通过沉淀池表面的流量,一般称之为表面负荷率或溢流率。
6.沉砂池:
有普通沉砂池、曝气沉砂池、钟式沉砂池。
7.沉淀池:
根据水流方向,可分为平流式、辐流式和竖流式三种。
8.平流式沉淀池的构造
图3—14即为一种平流式沉淀池的示意图,流入装置为横向潜孔。
潜孔均匀地分布在整个宽度上,潜孔前设挡板,其作用是消能,使污水均匀分布,挡板高出水面0.12~0.2m,伸入水下的深度不小于0.2m。
流出装置多采用自由堰形式,堰前也设挡板,以阻拦浮渣;
或专设浮渣收集和排除装置。
岀流堰是沉淀池的重要组成部分,它不仅控制沉淀池内水面的高度,而且对沉淀池内水流的均匀分布有直接影响,因此要求单位长度堰口的溢流量必须相等。
此外,在堰的下游还应有一定的自由落差,因此对堰的施工必须精心,尽量做到平直,减少施工误差,有时为了增加堰口长度,可在池中部增设集水槽。
沉淀池的前部应设贮泥斗。
9.沉淀池不应少于二个,并应考虑当其中一个发生故障时,全部流量能够通过一个沉淀池的可能性。
10.化学沉淀处理
化学沉淀法就是向被污染的水中投加含Nm-离子的化学物质。
使它与污水中的溶解物质发生互换反应,生成难溶于水的沉淀物,以降低污水中的溶解物质的方法。
这种处理法常用于含重金属、氰化物等工业生产污水的处理和硬度
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