【精品】水污染控制技术教案Word下载.docx
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《环境工程》（李宝珍、宋全波主编著）
《环境土壤学》（马耀华、刘树庆等编著）
第1模块水污染控制概论 第一节水污染 第二节水质指标与水质标准
通过本节的学习，要求学生掌握常见的水污染类型及主要的污染物质，掌握水质、水质指标的概念、分类以及我国水质指标
体系的组成。
水污染类型及主要的污染物质、水质指标的概念、分类以及我国
水质指标体系的组成。
学时数
第一节水污染
1、水污染的分类：
根据污染物质的性质不同分为以下几类A：
化学性污染：
无机污染物（酸碱性盐），主要由于污水中含有较高浓度的酸、碱或无机盐而导致污染。
无机有毒物质（重金属），Hg、Cd、Pb、Cr（六价）、As（三价）、硒（四价、六价）以及氰化物等。
有机有毒物质（有机农药），有机磷、氯等有机农药，多环芳烃、芳香胺等。
耗氧污染物质（一般有机物），BOD、COD，分解而耗去水中的大部分甚至是全部的氧而导致水体污染。
植物营养物质（N、P），导致水体“富营养化”的元凶，一般来说，P为限制性因素。
油类污染物质（石油），石油泄露、船舶污水等造成的。
B：
物理性污染：
悬浮物质污染、热污染、放射性污染C：
生物污染：
病原微生物，入侵的外来物种
第二节水质指标与水质标准
水质：
水和其中含有的杂质共同表现出来的物理、化学、生物学的综合特性。
水中杂质分为悬浮物质、溶解物质和胶体物质三类。
水质指标是指水中杂质的种类、成分和数量，是判断水质的具体衡量标准。
—水质指标：
1.物理性指标：
色、温、嗅和味、浑浊度、透明度、电导率、总固体、悬浮固体、溶解固体、可沉固体
2.化学性水质指标
（1）PH、碱、硬度、阳离子、阴离子、总盐、一般有机物
（2）有毒的化学性质指标：
重金属、氰、农药
（3）氧平衡指标：
如DO、COD、BOD、TOD
3.生物学指标
细菌总数、总大肠菌群数、各种病原细菌、病毒
补：
总H2O———1360000000km3、97%贮存在海洋中，77.2%的淡水在两极及高原地区，
22.4%的淡水在地下和土壤中余下的淡水中河、湖、大气中能为以人类所利用的有37500km3约占总水量的1/3-4万
二、水质标准
1.国家正式颁布的统一规定：
《生活饮卫生标准》GB-5794-85，《地面水环境质量标准》GB-
3838-88，《农田灌溉水质标准》，《污水综合排放标准》GB-8978-88
2.水质要求：
A：
饮用水卫生标准：
GB-5749-85
《地面水环境质量标准》GB-3838-88、
C：
《污水综合排放标准》GB-8978-88
水污染 “水体富营养化” 水质及水质指标
2、我国水污染大体上分为几个类型？
各自主要的污染物是什么
3、我国水质指标有哪些？
水质指标体系由哪几个部分组成的？
水污染控制技术
授课专业：
环境监测与治理
授课教师：
第1模块 第三节废水的成分与性质
第四节水体的自净作用与水环境容量 第五节水处理的基本原则与方法
？
通过本部分的学习，要求学生掌握常见的几种废水（生活污水、工业废水、农业废水、城市污水）的成分与性质，理解水体
自净作用机理，了解水处理的基本原则和基本方法。
废水的成分与性质以及水体自净作用与水体环境容量
水体自净作用与水体环境容量
第三节废水的成分
生活污水（典型组成，）（mg/l）
二、工业废水（主要水污染源）：
一般都含量较高的有毒有害的物质。
不同行业，差别较大，可采用不同的方法处理。
三、农业废水（农药、化肥）
农田径流水、渗流水、病原茵、病毒
每一家畜废料排放量的人口当量数四、城市污水
家庭污水
生活污水 公共污水（建筑污场）
城市污水 医院污水（消毒处理）工业污水（去重金属、中和预处理）初雨径流
第四节水体自净作用与水环境容量
自净的过程：
污染物质参与水体中的物质转化和循环过程。
物理过程：
稀释、扩散、挥发、沉淀
化学和物理化化过程：
氧化、还原、吸附、凝聚、中和
生物学和生物化学过程：
污水中的污染物质，特别是有机物质，被水中微生物分解为无机物的过程。
—废水在水体中的稀释和扩散
（一）稀释机理
无机物
有机物
总量
BOD5
不可沉固体
40
100
140
55
可沉固体
25
70
95
65
溶解固体
210
420
总固体
275
380
655
160
N
15
20
35
P
5
3
8
家畜
牛
6.0
18.4
马
3.0
13.0
猪
1.8
4.4
羊
0.6
鸡
0.1
0.3
（接上页）
推流、平流 Q=VC
KdC
扩散：
Q2= dX
（二）水体混合稀释
混合系数=Q（参与）/Q（总量）（未完全混合液） 河水的流量与废水流
量的比
水体的生化自净（微生物）
影响因素 废水排放口的形式
有机 河流的水文条件
（三）水体中氧的消耗和溶解
氧化分解 大气氧的溶解
呼吸分解 水生植物光合作用
消耗 溶解
二水体的生化自净
1.作为水体中微生物的营养，合成新的细胞。
2.为微生物的生命活动提供能量。
三水环境容量：
一定水体在规定的环境目标下所能容纳污染物质的最大负荷量就称为水环境容量，其大小与下列因素有关：
（1）水体特征：
水文参数（河宽度、流量、流速等）、背景参数、工程因素、自净参数；
（2）污染物特征：
物的扩散性、持久性、生物降解性；
（3）水质目标：
水体的用途和功能第五节水处理的基本原则和方法
—解决废水问题的主要原则
1改革生产工艺、减少废物排放量
2重复利用废物
3回收有用物质
4对废水进行妥善处理
5选择处理工艺与方法时，必须经济合理，并尽量利用先进技术二、废处理程度的确定
1、水体的水质要求
Ci－C0
E=————×
100%
Ci
Ci：
未处理废水的平均浓度
C0：
废水排入水体时的容许浓度
2、按处理厂所能达到的处理度：
“2230”标准、总悬浮固体、BOD处理程度
处理方法
悬浮固体
沉淀
50---70
25---40
沉淀及活性污泥
85---95
沉淀的生物
70---90
75----95
3.考虑水体的稀释和自净能力：
三、废水处理的基本方法：
（1）、物理法：
沉淀、过滤、气浮、蒸发
（2）、化学法：
中和、氧化还原、电解、核脱体
废水处理系统分为：
一级处理：
只去除水中悬浮物——物理法二级处理：
溶解和胶体物去除——生物法三级处理：
除去营养物质盐
（滤废处理）
生活废水处理程序：
初沉池
沉砂
格栅
生物处理设备活性污泥法或生物膜法
消毒
二沉池
原污水
排
放
沼气
利用
脱水干燥
污水流程污泥流程
沼气
污泥利用
污泥浓缩池
污泥消化池
工业废水的处理程序：
（不同的工业废水，要分别对待，一般按如下程序处理澄清 回收 毒物处理 一般处理 回用（或排放）一般生活污水处理结果：
（含悬浮物220ppm，BOD5200ppm左右）
处理效果（单位：
ppm）
处理等级
悬浮物
氮
磷
去除率
出水浓度
一级处理
50～6
90～110
25～3
140～15
二级处理
85～9
20～30
50
15～20
30
3～5
四.作业及思考题
五.教材及参考书
1、名词解释：
水体自净 水环境容量
2、水体自净是通过哪几个方面来实现的？
3、影响水环境容量大小的主要因素有哪些？
4、简述我国处理污水的基本原则和方法。
《水污染治理工程》（黄铭荣、胡纪萃等编著）
第2模块 物理处理技术
通过节的学习，要求学生理解水中粗大颗粒物质去除的机理
掌握常见的处理方法，掌握各种处理设备的结构和工作原理。
格栅、筛网、调节池的工作原理及作用
，
第一节水中粗大颗粒物的去除一调节池
1.调节池的作用
（1）调节水质（浓度均匀）
（2）能量调节（浮子、重力输水）
（3）调节流量（保证流量均匀连续）
2.调节后的浓度和流速C=（∑ciqiti）/qt
V=qt/∑qitTi）/2×
0.7
二格栅
1.格栅隙缝：
>
=50mm，但处理系统前的不能大于25mm
2.作用：
去除或拦截较大杂物，保护污水处理厂机械设备，并防止管道堵塞
3.形状：
长方形、正方形、圆形
4.设计参数
1.过栅流速：
栅前为0.4～0.9m/s，栅后为0.6～1.0m/s。
当过栅水头损失达10～15cm时要清捞
2.格栅间距：
三筛网（预处理）
1.作用：
纤维、 藻类、纸浆、
2.类型：
旋转式 振动式 转鼓式
3常见微滤机，见P20图2—122—11
四沉砂池
1.去除水中的砂粒（较大的无机颗粒和少量的有机杂质（骨屑、种子等）
平流式、竖流式、曝气式
3.沉降过程：
自由沉降
A：
平流式：
最大速为0.3m/s 最小流速为0.15m/s H:
0.2~1m 宽度为0.6m 停留时间为
30~60s,一般为30s 池底有0.01～0.02的坡度，斗壁与水平面倾角不小于550，排沙管直径不小于200mm，其结构见下图：
（P35页 图2—4）
曝气沉砂池
曝气沉砂池：
去无机颗粒和有面杂质
1.旋流速度为0.25—0.3m/s
2.池内有效水深为2~3m,，宽深比为1~2
3.空气扩散管距池底为0.6~0.9m，每方污水的曝气量为0.1～0.2方。
五 离心分离
去除水中的粗大的颗粒（或乳化油）
水旋分离设备（水力旋流器、旋流分离器），器旋分离设备（离心机）A：
压力式水力旋流器
重力式水力旋流器
1、调节池的用途是什么？
调节后的流量及浓度怎么计算？
2、格栅的用途是什么？
3、筛网的用途是什么？
4、常见的沉砂池有哪几种？
第2模块 第二节水中悬浮物质和胶体物质的去除
通过本节的学习，要求学生掌握水中悬浮物质和胶体物质去除的方法与机理，掌握常见的沉淀池、滤池的结构和工作原理，
能够根据需要设计相应的沉淀池。
沉淀池、滤池的工作原理，工艺设计
工艺设计
理论讲授2学时，实验2学时，现场教学2学时
一、沉淀
（一）、沉淀池的理论基础（自由、絮凝、拥挤、压缩四种沉淀方式）
1、自由沉降：
（低浓度的离散颗粒，在沉降过程中其形态、尺寸和质量均不发生改变，不受周围其他颗粒的影响。
）通过沉淀实验可得颗粒沉速累计频率分配曲线，如下：
●A 1.0
H
χ0
●B
0
U=H/t u0 沉速
χ=残余颗粒浓度/总颗粒浓度
一颗粒从A点沉降到B点所用时间为t0，则其沉降速度u0=H/to为，残余颗粒百分比为X0。
因此总颗粒去除率E=（1－X0）+1/u0∫X0udx，可近似化简为：
E=（1－X0）+∑⊿xu/u0
例：
某废水中的悬浮物浓度不高，且为离散颗粒，有一水深为1.8m的沉淀柱内作沉降试验，结果表如下：
时间t（min）
60
80
130
200
240
取样浓度
（mg/l）
300
189
180
168
156
111
78
27
求此废水在负荷为25m3/m2.d的沉淀设备中的理论总沉淀去除率？
解：
（1）、计算各沉淀时间下，水中残余颗粒所占的百分数与相应的沉降速度。
残余颗粒百分数C/C0（%）
63
56
52
37
26
9
沉降速度u=H/t
0.03
0.025
0.02
0.0155
0.01
0.0083
0.0048
（2）、画残余颗粒百分数与沉降速度间的关系
残余颗粒百分比浓度与沉降速度关系曲线
残余颗粒百分比浓度
0.8
0.4
0.2
0.00480.0083 0.01 0.0155 0.02 0.025 0.03
沉降速度
（3）、U0=25（m3/m2.d）=0.0174（m./min）
（4）、∑u×
ΔX=0.46%
（5）、总去除率：
E=（1－X0）＋1/u0∫X0udx
=（1－X0）＋∑⊿xu/u0
=（1－0.54）＋0.0046÷
0.0174
=72%
2.絮凝沉降：
在沉降过程中，悬浮颗粒因相互碰撞、粘结而使尺寸变大，沉速随深度而增加。
（需加絮凝剂）
3.拥挤下降（成层沉淀）（1g/l 2~3g/l的颗粒浓度较大时，在下沉过程中彼此干扰，在清水与浑水之间形成明显的交界面，并逐渐向下移动。
）
4.压缩沉淀池（污泥浓缩）：
颗粒在水中的浓度增加到颗粒相互接触、相互支撑，颗粒之间缝隙中的水被挤出，而不是固体穿过水，从而达到浓缩。
（二）、理想沉淀池
1.沉淀池中各过水断面各点的流速均相等
2.沉降过程中悬浮物颗粒以等速下沉
3.下底不起
W=H.A=Q.t0 U0=H/t0=Qt0/At0=Q/A=q0
池底面积 B：
进水流量 q0：
表面负荷过流率t0：
停留时间（理论）q0：
数值等于U0
设计时通过做静置沉淀实验求出符合沉淀效率的U0：
则得到q0（过滤率） 设计取值为：
q=（1/1.25~1/1.75）U0或t=（1.5~2.0）t0（停留时间）
（三）、普通沉淀池 平流式
竖流式辐流式
1.平流式沉淀池：
（如右图）沉淀池可根据：
h）
q（过流滤）：
颗粒最小沉淀速度u；
沉淀时用t来计算沉淀区有效低面积为：
A=Q/q=Q/u，Q为设计流量（m3/有效水深为：
H=Qt/A=qt=ut
池子的长宽比L/B一般为：
3~5为好，一般不少于4，沉淀池的个数不少于2
最大设计流量的水平流速Vmax：
一般初沉淀池设计为7mm/s；
二次沉淀池为5mm/s
因此池长L=Vmax.t×
3.6
L/H一般采用8~12（一般为2.5~3.0m之间）
Q=500m3/h，悬浮物浓度为250mg/L，E=65%，t0=1h，求沉淀池的主要尺寸？
解：
u0=1.8m/t0=q0=1.8/（1×
1.5）=1.2m3/（m2.h）
沉淀池面积A=Q/q设
A=500/1.2=417m2
用四座池子：
S=417/4=104m2,取B=4.5m,则L=104/4.5=23mL/B=23/4.5=5.174
W=417×
1.8（m）=750.6m3 1.8：
设计时的有效水深T=750.6/500=1.5h
（余下省略）
污泥区：
W={Q（C-C）100*T}/{r（100-P）}
污泥斗：
V=（1/3）*h4（A1+A2+（A1*A2）1\2）
取：
池底坡度采取0.02，斗底角度450，斗底边长为0.4m，则斗高=（4.5－0.4）÷
2=2.05m
经校正，V=17m3,因此，符合要求。
池子缓冲层高0.3m，则总高度为4.85m。
设计草图：
0.5 23 0.3
450
侧视图 正视剖面
0.02
2.05
2.竖流式沉淀池：
V上升=U0=0.5～1mm/sT=1.5～2.0h
俯视平面
V水=30mm/s（中心管）d中心出水口=1.35d中心管
d反射板=1.3d中心出水口
反射板水平面倾角为170
V出水（中心管）<
=40mm/s；
反射板与中心管口L=0.25~0.5m；
缓冲层0.3m；
保护高度为0.3~0.5m；
沉淀池最小直径为7m,最大为10m.。
设计参数：
（1）u0及t的计算，t一般为1.5~2h
（2）中心管有效过水断面A1：
A1=qmax（m/s）/V0（m/s）
（3）池的工作高度h2=3.6.v.t t：
沉淀时间 h2>
=2.75m
（4）喇叭口与反射板的缝隙：
h3=qmax/（v1.πd1） v1：
出流速度 d1：
喇叭口直径
（5）工作有效断面：
A2=qmax/v（m2） v:
沉淀池液面上升速度，一般为0.3---0.5mm/s
（6）沉淀池总面积：
A=A1+A2
（7）沉淀池的直径D=（4A/π）1/2（m）
中进周出竖流式沉淀池正视图 俯视图
3.辐射式沉淀池：
中进周出、周进中出、周进周出
4.斜板斜管沉淀池
（1）浅池沉隆原理
U0=Q/A A 则E
T=h/U0 U0不变则h 则t
-
（2）斜管沉淀池的结构（倾角为600）分类：
异向（逆向流）周向流，侧向流（横向）
4
1 3
7
2
6 5
斜板（管）沉淀池示意图
1、配水槽 2、穿孔墙 3、斜板、斜管（1~1.2m）4、集水槽
5、集泥斗 6、穿孔排泥管 7、阻流板板间垂直距离为80-120mm
斜管θ 50-800mm斜板管颂角为600为一般斜管底部缓冲区0.5-1.0m
上部水深一般采用0.5~1.0m
t0<
=30min（初沉） t0<
=60min（二次沉淀池） l1 l
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