能源與環(huán)境概論 教學課件 ppt 作者 李潤東 可欣 主編第六章 水污染控制

1、第六章 能源利用與水污染防治,,6.1 水污染及污染源　　6.2 廢水的成分和性質　　6.3 水污染控制的基本原則及方法　　 6.3.1　水污染控制基本原則和基本方法　　 6.3.2 物理處理法 6.3.3 化學處理法 6.3.4 物理化學處理法 6.3.3 生物處理法　　6.4　循環(huán)冷卻水的處理與污水回用,目錄,,,6.1　水污染及污染源,6.1.1 我國水資源現(xiàn)狀6.2.

2、2 污水的來源、水污染的途徑及危害,一 水資源及其特性　　1.水資源 水資源是指可供人們經常使用的水量，即大陸上由大氣降水補給的各種地表、地下淡水的儲存量和動態(tài)水量。 地表水包括河流、湖泊和冰川等，其動態(tài)水量為河流徑流量，因此，地表水資源由地表水體的儲存量和河流徑流量組成. 地下水的動態(tài)水量為降水滲入和地表水滲入補給的水量，因此，地下水資源由地下水的儲存量和地下水的補給量組成?！　?.水的特性（為非重

3、點）,6.1.1 我國水資源現(xiàn)狀,二 水資源的循環(huán) 水資源的循環(huán)指自然界中的水通過蒸發(fā)、凝結、降水(雪)、滲透和徑流等作用而無終止地往復循環(huán)過程。 1.自然循環(huán) 地球上的水在陽光照射下，通過江河、湖泊、海洋等地面水、表土水的蒸發(fā)，植物莖葉的蒸騰，形成水蒸氣，進入大氣,遇冷凝結，以雨、雪、雹等形式重返地面。,圖6.1 地球上水的分配比例,地球上的水,咸水　97.2％,冰雪．冰川　　　77.2％,地下水．土壤

4、水　22.4％,湖泊．沼澤　　　0.35％,大氣　　　　　　0.04％,河流　　　　　　0.01％,淡水　2.8％,,,返回地面的水，一部分滲入地下成為土壤水和地下水，再供植物蒸騰，或直接從地面蒸發(fā)；一部分流入江河、湖泊、海洋，再經過這些水面蒸發(fā)或植物蒸騰等，無終止地往復循環(huán)。 自然界中的水在太陽照射和地心引力等的影響下不停地流動和轉化，通過降水、徑流、滲透和蒸發(fā)等方式循環(huán)不止，構成水的自然循環(huán)，形成各種不同的水源。

5、 水在自然循環(huán)中幾乎在每個環(huán)節(jié)都有雜質混入，使水質發(fā)生了變化。 ２.社會循環(huán) 人類為了生存，從自然環(huán)境中大量取用天然水體中的水，作為維持生命活動的物質基礎，又不斷地通過新陳代謝把代謝產物排泄到自然環(huán)境中，如此周而復始。水在人類社會中構成的局部循環(huán)體系，被稱為社會循環(huán)。,三 我國的水資源 我國淡水資源總量居世界第四位，但人均擁有量僅為世界平均水平的1/4、美國的1/5，在世界上名列第 121位，是全球13個人

6、均水資源最貧乏的國家之一。 水污染更加劇了水的危機。 我國的水資源空間分布很不均勻。 因此，水資源對我國來說是十分寶貴的。保護水資源的一個不可忽視的方面就是防治水污染。 污水的性質及危害取決于污水的來源。在實際生活中，污水一般來源于生活污水、工業(yè)廢水和降水。,6.1.2 污水的來源、水污染的途徑及危害,1.生活污水。是由家庭、學校、機關等排放的污水，如廚房污水、糞便污水、洗滌污水等的總稱

7、（也叫城市下水）。 生活污水中，有機物約占70％、無機物約占30％，同時含有大量的病菌和細菌，具有消耗環(huán)境氧量與傳播疾病的危害，生活污水一般夏季量多，冬季量少。 2.工業(yè)廢水。是指工業(yè)生產中排放出來的水。工業(yè)廢水成分復雜，涉及面廣，影響因素多，性質各異。工業(yè)廢水的性質及危害人類的程度主要取決于工業(yè)類別、原料品種、工藝過程等諸多因素。 3.降水。包括降雨和降雪。降水時，雨雪大面積地沖刷地面，將地面上的各

8、種污染物淋洗后進入水道或水體，造成河流、湖泊等水源的污染。 降水對受納水體的污染很大，其中固體懸浮物、有機物、重金屬和污泥直接污染地面水源。,6.2　廢水的成分和性質,6.2.1 水體中主要污染物及水質指標6.2.2 不同工業(yè)廢水的成分和性質,1.3.1 水體中主要污染物質 水體中主要污染物質的種類大致可作如下劃分：固體污染物、需氧污染物、營養(yǎng)性污染物、酸堿污染物、有毒污染物、油類污染物、生物污染物、感官性污染

9、物和熱污染等。 一 水質指標 為了表征廢水水質，規(guī)定了許多水質指標。 水質是指水與水中雜質共同表現(xiàn)的綜合特征。水中雜質的具體衡量尺度稱為水質指標。水質指標可分為物理指標、化學指標和生物指標。,6.2.1 水體中主要污染物質及水質指標,（1）物理性質指標感官指標：溫度；色度；嗅與味；濁度；透明度等。其它指標：總固體（TDS）；懸浮固體（SS）；溶解固體；電導率等。（2）生物學指標 細菌總數(shù)；總大腸桿菌數(shù)；

10、各種病原菌數(shù)；病毒。（3）化學性質指標一般指標：PH；堿度；硬度；陽離子；陰離子；總鹽度。毒性指標：重金屬；氰化物；多環(huán)芳烴；農藥。化學需氧量（COD)；生化需氧量（BOD)；溶解氧（DO)；總需氧量（TOD)；總有機碳（TOC）。,化學需氧量,定義：水體中可被氧化劑氧化的污染物總量，結果 以耗氧量計（mg/L）。測定：水樣在一定條件下用氧化劑氧化，測定消耗 氧化劑的量，折算成消耗氧量。,（ COD，

11、 Chemical Oxygen Demand）,生化需氧量,定義：在有溶解氧條件下，水體中可被生物氧化的物質總量，以生物氧化過程耗氧量計算。測定：水樣＋飽和溶解氧稀釋水＋好氧微生物?培養(yǎng)5天?測定消耗的溶解氧量?？缮?指污水可以被生物利用的難易，可用BOD5/COD來指示，當污水BOD5/COD>0.3，可以認為能采用常規(guī)的生物法處理。,（ BOD ，Biological Oxygen Demand),COD和BOD的區(qū)

12、別與意義,6.3　水污染控制的基本原則和方法,6.3.1　水污染控制基本原則和基本方法　　 6.3.2 物理處理法 6.3.3 化學處理法 6.3.4 物理化學處理法 6.3.3 生物處理法,一 水污染控制的基本原則 水污染控制的基本原則，首先是從清潔生產的角度出發(fā)，改革生產工藝和設備，減少污染物，防止污水外排，進行綜合利用和回收。必須外排的污水，其處理方法隨水質和要求而異.

13、 二 水污染控制的方法 水污染控制的方法按對污染物實施的作用不同，大體上可分為兩類: 一類是通過各種外力作用，把有害物質從廢水中分離出來，稱為分離法。另一類是通過化學或生化的作用，使其轉化為無害的物質或可分離的物質，后者再經過分離予以去除,稱為轉化法。,6.3.1 水污染控制的基本原則與方法,習慣上也按處理原理不同，將水污染控制的方法分為物理處理法、化學處理法、物理化學法和生物處理法四類。 1.按對污染物實施的

14、作用不同 （1）分離法 廢水中的污染物有各種存在形式，大致有離子態(tài)、分子態(tài)、膠體和懸浮物。存在形式的多樣性和污染物特性的不同，決定了分離方法的多樣性，有混凝法、氣浮法、吸附法、離心分離法、磁力分離法、篩濾法等。 （2）轉化法 轉化法可分為化學轉化和生化轉化兩類。 現(xiàn)代廢水處理技術，按處理程度可劃分為一級處理、二級處理和三級處理。,一級處理，主要去除廢水中的懸浮固體和漂浮物質，同時還通過中和或均衡等預處

15、理對廢水進行調節(jié)以便排入受納水體或二級處理裝置。 二級處理，主要去除廢水中呈膠體態(tài)和溶解態(tài)的有機污染物質，主要采用各種生物處理方法。 三級處理，是在一級、二級處理的基礎上，對難降解的有機物、氮、磷等營養(yǎng)性物質進行進一步處理。 廢水中的污染物組成相當復雜，往往需要采用幾種方法的組合流程才能達到處理要求。 對于某種廢水，采用哪幾種處理方法組合，要根據(jù)廢水的水質、水量，回收其中有用物質的可能性，經過

16、技術和經濟的比較后才能決定，必要時還需進行實驗。,2.按處理原理不同 （1）物理處理法 物理處理法是通過物理作用，分離、回收污水中不溶解的呈懸浮態(tài)的污染物質（包括油膜和油珠）的污水處理法。 根據(jù)物理作用的不同，又可分為重力分離法、離心分離法和篩濾法等。 （2）化學處理法 化學處理法是通過化學反應來分離、去除廢水中呈溶解態(tài)、膠體態(tài)的污染物質或將其轉化為無害物質的污水處理法。  （3）物

17、理化學法 物理化學法是利用物理化學作用去除污水中的污染物質的污水處理法。,主要有吸附法、離子交換法、膜分離法、萃取法、氣提法和吹脫法等。 （4）生物處理法 生物處理法是通過微生物的代謝作用，使廢水中呈溶解態(tài)、膠體態(tài)以及微細懸浮狀態(tài)的有機污染物質轉化為穩(wěn)定物質的污水處理方法。 根據(jù)起作用的微生物不同，生物處理法又可分為好氧生物處理法和厭氧生物處理法。,6.3.2　水污染控制的物理法,6.3.2.1　過濾：格

18、柵、篩網(wǎng)與濾池6.3.2.2　沉淀法6.3.2.3　隔油與氣浮6.3.2.4　離心分離6.3.2.5　磁分離,一 過濾原理 過濾是利用過濾材料分離污水中雜質的一種技術。過濾機理分為三類，即遷移機理、附著機理和脫落機理。 1.遷移機理 懸浮顆粒脫離流線而與濾料接觸的過程，就是遷移過程。 引起顆粒遷移的原因主要有以下幾種： （1）篩分 顆粒比濾層孔隙大的被機械篩分，截留于過濾表面上。

19、 （2）攔截 小顆粒隨流線流動在流線上與濾料表面接觸。其去除概率與顆粒直徑的平方成正比，與濾料粒徑的立方成反比。,6.3.2.1 過濾：篩濾與濾池,（3）慣性 當流線繞過濾料表面時，具有較大動量和密度的顆粒因慣性沖擊而脫離流線碰撞到濾料表面上。 （4）沉淀 如果懸浮物的粒徑和密度較大，將存在一個沿重力方向的相對沉淀速度。 在重力作用下，顆粒偏離流線沉淀到濾料表面上。 （5）布朗運動

20、 對于微小懸浮顆粒，由于布朗運動而擴散到濾料表面?！f （6）水力作用 由于濾層中的孔隙和懸浮顆粒的形狀是極不規(guī)則的，在不均勻的剪切流場中，顆粒受到不平衡力的作用不斷地轉動而偏離流線。,實際過濾中，懸浮顆粒的遷移將受到上述各種機理的作用,它們的相對重要性取決于水流狀況、濾層孔隙形狀及顆粒本身的性質（粒度、形狀、密度等）。 2.附著機理 （1）接觸凝聚 向原水中投加凝聚劑，在壓縮懸浮顆粒和濾料顆粒表面

21、的雙電層后，且尚未生成微絮體時，立即進行過濾。此時水中脫穩(wěn)的膠體很容易與濾料表面凝聚，即發(fā)生接觸凝聚作用。快濾池操作通常投加凝聚劑，因此接觸凝聚是主要附著機理。 （2）靜電引力 由于顆粒表面上的電荷和由此形成的雙電層產生靜電引力和斥力，故當懸浮顆粒和濾料顆粒帶異號電荷時則相吸，反之則相斥。,（3）吸附 懸浮顆粒細小，具有很強的吸附趨勢，吸附作用也可能通過絮凝劑的架橋作用實現(xiàn)。絮凝物的一端附著在濾料表面，而另一端附著

22、在懸浮顆粒上。 （4）分子引力 原子、分子間的引力在顆粒附著時起重要作用。萬有引力可以疊加。 3.脫落機理 普通快濾池通常用水進行反沖洗，有時先用或同時用壓縮空氣進行輔助表面沖洗。截留和附著于濾料上的懸浮物受到高速反沖洗水的沖刷而脫落；濾料顆粒在水流中旋轉、碰撞和摩擦，也使懸浮物脫落。,二 篩濾 篩濾是去除廢水中粗大的懸浮物和雜物，以保護后續(xù)處理設施能正常運行的一種預處理方法。篩濾的構件包括

23、平行的棒、條、金屬絲織物、格網(wǎng)或穿孔板。其中 由平行的棒和條構成的稱為格柵； 由金屬絲織物、格網(wǎng)或穿孔板構成的稱為篩網(wǎng)。 它們所去除的物質則稱為篩余物。其中 格柵去除的是那些可能堵塞水泵機組及管道閥門的較粗大的懸浮物； 而篩網(wǎng)去除的是用格柵難以去除的呈懸浮態(tài)的細小纖維。,根據(jù)清洗方法不同，格柵和篩網(wǎng)都可設計成人工清渣和機械清渣兩類。 （一） 格柵的構造、作用

24、與分類 格柵是一種最簡單的過濾設備，用來截留污水中粗大的懸浮物和漂浮物。 格柵通常由一組或多組平行金屬柵條制成的框架組成，傾斜或直立地設立在進水泵站集水井的進口處。 格柵按形狀不同可分：平面格柵和曲面格柵兩種。 按格柵柵條間的間距可分：粗格柵、中格柵和細格柵三種. 格柵在應用中可分: 固定格柵和活動格柵兩種。 固定格柵，一般由間隔的固定金屬柵條構成，污水從間隙中流出。,根據(jù)截留物被耙除

25、的方式不同，固定格柵又可分: 手耙式格柵和機械耙式格柵兩種。 活動格柵又可分: 鋼索格柵和鼓輪格柵兩種。 （二） 機械清渣格柵 機械清渣格柵（簡稱機械格柵）適用于大型污水處理廠以及需要經常清除大量截留物的場合。 一般當柵渣量大于0.2 m3/d時，為改善勞動與衛(wèi)生條件，應采用機械清渣格柵。 機械清渣的格柵，傾角一般為60°～70°，有時為90°。 機械清渣格柵

26、的過水面積一般應不小于進水管渠的有效面積的1.2倍。 （三） 篩　網(wǎng) 目前，應用于廢水處理或短小纖維回收的篩網(wǎng)主要有兩種,振動式篩網(wǎng)和水力篩網(wǎng)。,表6.1 我國常用的幾種機械格柵,三 濾　池 完成過濾工藝的處理構筑物稱為濾池。 按濾速大小可分為: 慢濾池、快濾池和高速濾池； 按水流過濾層的方向可分為: 上向流濾池、下向流濾池和雙向流濾池； 按濾料種類可分為: 砂濾池、煤濾

27、池和煤－砂濾池； 按濾料層數(shù)可分為: 單層濾池、雙層濾池和多層濾池； 按水流性質可分為: 壓力濾池和重力濾池； 按進出水及反沖洗水的供給和排出方式可分為: 普通快濾池、虹吸濾池和無閥濾池等。 1.構造 濾池的種類雖然很多，但其基本構造是相似的。,在污水深度處理中使用的各種濾池都是在普通快濾池的基礎上加以改進而來的，如圖6.2所示為普通快濾池的構造。 （1）濾料層

28、濾料層是濾池的核心部分。濾料粒徑、濾層高度和濾速是濾池的主要參數(shù)。,圖6.2 普通快濾池的構造,濾池的反沖洗可以用濾后水，也可以用原污水。有多種形式的濾料可供選擇，要根據(jù)實際需要和設計要求選配濾料。 不管使用哪一種濾料都要滿足以下要求： ①要有足夠的機械強度，以免反沖洗時引起磨損。 ②要有足夠的化學穩(wěn)定性，不溶于水、不向水中釋放其他有害物質。 ③要有適當?shù)目紫堵屎土６取?④要有

29、較大的表面積，以圓形為好。隨著過濾技術的進步，人們開始用纖維球濾料。 （2）墊料層 墊料層的作用主要是承托濾料（故亦稱承托層），防止小濾料經配水系統(tǒng)上的孔眼隨水流走，同時保證反沖洗水更均勻地分布于整個濾池中。,墊料層要求不被反沖洗水沖動，形成的孔隙均勻，布水均勻，化學穩(wěn)定性好，不溶于水。 （3）排水系統(tǒng) 排水系統(tǒng)的作用是均勻收集濾后水，更重要的是均勻分配反沖洗水，故亦稱配水系統(tǒng)。 排水系統(tǒng)分為兩類，

30、即大阻力排水系統(tǒng)和小阻力排水系統(tǒng). 普通快濾池大多采用穿孔管式大阻力排水系統(tǒng)。 2.運行 將污水通過一層帶孔眼的過濾裝置或介質，大于孔眼尺寸的懸浮顆粒物質被截留在介質的表面，從而使污水得到凈化。 經過一定時間的使用以后，過水的阻力增加，就必須采取一定的措施，如通常采用反沖洗將截留物從過濾介質上除去。,快濾池的運行分過濾和反沖洗兩個過程。 （1）過濾過程 污水從進水總管、進水支管，經過水渠

31、進入濾池，水經過濾料層后變清成為潔凈的濾后水。經底部配水支管匯集，再經配水干管、清水支管、清水總管流往清水池。 （2）反沖洗過程 先關閉進水管與清水支管上的閥門，然后開排水管及反沖洗水的排水閥門，反沖洗水從反沖洗水管，經過配水管，從下而上流過墊料層和濾料層，濾料在上升水流的作用下，懸浮起來并逐步膨脹到一定高度，使得濾料中的雜質、淤泥沖洗下來,污水進入反沖洗水排出槽經污水渠、排水管排入溝渠，反沖洗直至排水清為止。,4.常見故

32、障及對策 （1）氣阻 在過濾末期，局部濾層水頭損失可能大于該處實際的水壓力，即出現(xiàn)負水頭。此時，這部分濾層水中溶解的氣體將被釋放出來，積聚在孔隙中，阻礙水流通過，導致濾水量顯著減少. 為防止氣阻現(xiàn)象產生， 首先，應保持濾層上有足夠的水深，消除負水頭。在池深已定時，可采取調換表層濾料，增大濾料粒徑的辦法。 其次，在配水系統(tǒng)末端應設排氣管，防止反沖洗水帶入氣體積聚在墊料層或濾料層中。有時也可適當加大濾速

33、，促使整個濾層納污比較均勻。 一旦發(fā)生氣阻，應停止過濾，進行反沖洗。,（2）結泥球 濾層表面的顆粒較細，截留的懸浮物較多。如果反沖洗不干凈，則互相黏結成泥球。在下一次反沖洗時，因質量較大而沉入濾層深處，造成布水不勻和再結泥球的惡性循環(huán)。這種污泥的主要成分是有機物，結球嚴重時會腐化發(fā)臭。 防止辦法是改善反沖洗效果，增加表面沖洗。 對已經結泥球的濾池，應翻池換濾料，也可在反沖洗時加氯浸泡 12h，氧化污泥，加

34、氯量約每平方米濾池1kg漂白粉。 （3）跑砂 如果反沖洗強度過大或濾料級配不當，反沖洗會沖走大量細濾料。,另外，如果反沖洗水分配不勻，墊料層可能發(fā)生平移，進一步導致布水不勻，最后局部墊料層被沖走淘空，過濾時，濾料通過這些部位的配水系統(tǒng)漏失到清水池中。遇到這種情況，應檢查配水系統(tǒng)，并適當調整反沖洗強度。 （4）微生物繁殖 在水溫較高時，沉淀池出水中常含有多種微生物，極易在濾池中繁殖。在快濾池中，微生物繁殖是不

35、利的，往往會使濾層堵塞?？稍谶^濾前加氯解決。 5.影響過濾的因素 過濾是懸浮顆粒與濾料的相互作用，懸浮物的過濾效率受到多方面因素的影響。 （1）濾料,①粒度 ②形狀 ③孔隙率　 ④厚度　 ⑤表面性質 2.懸浮物 ①粒度　 ②形狀　 ③密度　 ④濃度 　 ⑤溫度 ⑥表面性質　 （3）濾速 濾池的濾速不能太慢，因為濾速過慢，單位過濾

36、面積的處理水量就小。為了達到一定的出水量，勢必要增大過濾面積，也就要增大投資。但如果濾速過快，不僅僅增加了水頭損失，過濾周期也會縮短，也會使出水的質量下降。 （4）反沖洗 反沖洗是用來除去濾出的泥渣，以恢復濾料的過濾能力的.,為了把泥渣沖洗干凈，必須要有一定的反沖洗速度和時間.這與濾料大小、密度、膨脹率及水溫都有關系。 四 其他濾池 1.壓力過濾器 壓力過濾器是一個承壓的密閉過濾裝置，內部構造與普

37、通過濾池相似，其主要特點是承受壓力，可利用過濾后的余壓將出水送到用水地點或遠距離輸送。 壓力過濾器過濾能力強、容積小、設備定型、使用的機動性大。但是，單個過濾器的過濾面積較小，只適用于污水量小的車間（或企業(yè)），或對某些污水進行的局部處理。 2.無閥濾池 無閥濾池是利用水力學原理，通過進出水的壓差自動控制虹吸產生，實現(xiàn)自動運行的濾池。,3.虹吸濾池 虹吸濾池是指濾池的進水和反沖洗水的排出都由虹吸管完成，所以

38、叫虹吸濾池。虹吸濾池可以做成圓形或方形。一般是由數(shù)格濾池組成一個整體，便于管理和反沖洗。,圖6.3 壓力過濾器,圖6.4 開敞式無閥濾池示意圖,圖6.5 虹吸濾池的構造,一 沉淀過程的理論基礎 1.概述 它是利用水中懸浮顆粒的可沉降性能，在重力作用下使其下沉，以達到固液分離的一種過程。 2.沉淀的類型及其理論基礎 （1）沉淀的基本類型 根據(jù)懸浮顆粒的性質、凝聚性及其濃度的高低，沉淀可分為四種基本類型

39、。 ①自由沉淀,6.3.2.2 沉淀法,水中的懸浮固體濃度不高，不具有凝聚的性能，也不互相聚合、干擾，其形狀、尺寸、密度等均不改變，下沉速度恒定. 懸浮物濃度不高且無絮凝性時常發(fā)生這類沉淀。 ②絮凝沉淀 當水中懸浮物濃度不高，但有絮凝性時，在沉淀過程中，顆粒互相凝聚，其粒徑和質量增大，沉淀速度加快。 ③擁擠沉淀（也稱集團沉淀、分層沉淀或成層沉淀） 當懸浮物濃度較高時，每個顆粒的下沉都受到周

40、圍其他顆粒的干擾，顆?；ハ酄砍缎纬删W(wǎng)狀的 “絮毯”整體下沉，在顆粒群與澄清水層之間存在明顯的界面。沉淀速度就是界面下移的速度。 ④壓縮沉淀,當懸浮物濃度很高，顆粒互相接觸，互相支承時，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。 （2）沉淀理論基礎 ①沉淀基本原理 污水中的懸浮物在重力作用下與水分離，實質是懸浮物的密度大于污水的密度時下沉，小于時上浮。污水中懸浮物下沉和上浮的速度，是

41、污水處理設計中對沉降分離設備要求的主要依據(jù)，是有決定性作用的參數(shù)。 ②沉淀池的工作原理 理想沉淀池的假定條件: 一是從入口到出口，池內污水按水平方向等速流動，顆粒水平分布均勻。,二是懸浮顆粒沿整個水深均勻分布，處于自由沉淀狀態(tài)，顆粒的水平分速等于水平流速，沉淀速度固定不變。 三是顆粒沉到池底即認為被除去。 沉淀池內可分為流入?yún)^(qū)、流出區(qū)、沉淀區(qū)和污泥區(qū)四部分.,圖6.6

42、 理想平流沉淀池示意圖,某一顆粒從點 A處進入沉淀區(qū)，它的運動軌跡為其水平分速和沉淀速度的矢量和，斜率為u/v。 沉于池底的顆粒，其水平流經時間和垂直沉降時間是相同的，即 設污水處理水量為Q(m3/h)，沉淀池面積為式中，B為理想沉淀池的寬度。 則沉淀池的容積為,,,,通過沉淀池流量為 因為 因此 可寫成 Q/A的物理意義是：在單位時間內通過沉淀池單位表面積的流

43、量，一般稱為表面負荷或稱沉淀池的過流率。,,,,,,,表面負荷以q表示，單位m3/(m2?h)或m3/(m2?s)。表面負荷的數(shù)值等于顆粒沉速。 沉淀池的沉淀率僅與顆粒沉速或沉淀池的表面負荷有關，而與池深和沉淀時間無關。在可能的條件下，應該把沉淀池建得淺些，表面積大些，這就是顆粒沉淀的淺層理論。 二 沉砂池 沉砂池的作用是從污水中去除砂子、煤渣等相對密度較大的顆粒，以免這些顆粒影響后續(xù)處理構筑物的正常運行。一般

44、沉砂池作為污水處理前的預處理。 沉砂池的工作原理是以重力分離為基礎，即將進入沉砂池的污水流速控制在只能使相對密度大的無機顆粒下沉，而有機懸浮顆粒則隨水流帶走。,沉砂池可分為平流式沉砂池、豎流式沉砂池和曝氣沉砂池三種基本形式。 三 沉淀池 沉淀池的類型很多，按工藝布置不同，可分為初次沉淀池和二次沉淀池兩種。 初次沉淀池設于生物處理前，二次沉淀池設于生物處理后. 按池內水流方向，又可分

45、為平流式沉淀池、輻流式沉淀池、豎流式沉淀池三種。 （一）平流式沉淀池 1.平流式沉淀池的構造 如圖6.7所示是使用比較廣泛的一種平流式沉淀池。,2.平流式沉淀池的工作特征 （1）平流式沉淀池的組成 ①進水區(qū) 進水區(qū)是平流式沉淀池的混合反應區(qū)，進水區(qū)的作用是使水流均勻地分布在整個進水斷面上，盡可能減少污水擾動，并使流速不致太大。,圖6.7平流式沉淀池,②沉淀區(qū) 沉淀區(qū)即工作區(qū)，其作用是使

46、可沉顆粒與污水分離，使懸浮物沉降，池的設計應使進、出水均勻，池內水流穩(wěn)定，提高水池的有效容積，減少紊動影響，提高沉淀效率。 ③出水區(qū) 出水區(qū)的作用是使沉淀后的水盡量均勻地流出。它是通過由流出槽與擋板組成的出流裝置來實現(xiàn)的。流出槽設自由溢流堰，溢流堰嚴格水平，既可保證水流均勻，又可控制沉淀池水位。出流裝置多采用自由堰形式，堰前也設擋板，以阻攔浮渣,或設浮渣收集和排除裝置。 ④存泥區(qū) 存泥區(qū)一方面是用于存積下

47、沉的泥，另一方面是供排泥用.,（2）排泥方法 ①靜水壓力法 利用池內的靜水壓力，將污泥排出池外。 排泥管插入污泥斗，上端伸出水面以便清通。污泥通過靜水壓力排出池外。為了使池底污泥能滑入污泥斗，池底應有一定的坡度。 ②機械排泥法 (2) 輻流式沉淀池 1.輻流式沉淀池的構造 輻流式沉淀池的構造如圖6.8所示。,圖6.8 輻流式沉淀池的構造,輻流式沉淀池常為直徑較大的圓形。

48、2.輻流式沉淀池的工作特征 污水從池中心處流出，沿半徑的方向向池周流動，因此其水力特征是污水的流速由大向小變化。 在池中心處設中心管，污水從池底的進水管進入中心管，在中心管的周圍常用穿孔檔板圍成流入?yún)^(qū)，使污水在沉淀池內得以均勻流動。流出區(qū)設于池周，由于平口堰不易做到嚴格水平，所以常用三角堰或淹沒式溢流孔。為了攔截表面上的漂浮物質，在出水堰前設擋板和浮渣的收集、排出設備。 輻流式沉淀池多采用機械刮泥。 輻流式沉淀池

49、適用范圍廣泛，城市污水及各種類型的工業(yè)廢水都可以使用，既能夠作為初次沉淀池，也可以作為二次沉淀池，一般適用于大型污水處理廠。,這種沉淀池的缺點是排泥設備龐大，維修困難，造價較高. (3) 豎流式沉淀池 1.豎流式沉淀池的構造 豎流式沉淀池的表面多呈圓形，也有采用方形和多角形的。 沉淀池上部呈圓柱狀的部分為沉淀區(qū)，下部呈截頭圓錐狀的部分為污泥區(qū)。 其構造如圖6.9所示。,圖6.9 豎流式沉淀

50、池的構造,,2.豎流式沉淀池的工作特征 污水從中心管流入，由下部流出，通過反射板的阻攔向四周分布，然后沉淀區(qū)的整個斷面上升，沉淀后的出水由池四周溢出。流出區(qū)設于池四周，采用自由堰或三角堰。 豎流式沉淀池的優(yōu)點:是排泥容易，不需要機械刮泥設備，便于管理。 其缺點:是池深大，施工難，造價高; 每個池子的容量小，污水量大時不適用; 水流分布不易均勻等。 3.豎流式沉淀池的工作原理 當屬

51、于第一類沉淀時，在負荷相同的條件下，豎流式沉淀池的去除率將低于其他類型的沉淀池。,如果屬于第二類沉淀，則情況較為復雜，水流上升，顆粒下沉，顆?；ハ嗯鲎病⒔佑|，促進顆粒的絮凝，使粒徑變大，U 值也增大，同時又可能在池的深部形成懸浮層。這樣，豎流式沉淀池的去除率可能高于表面負荷相同的其他類型的沉淀池. 但由于池內布水不易均勻，去除率的提高會受到影響。 四 沉淀池的運行原理 1. 沉淀池的運行原理 沉淀池的組成，即進

52、水區(qū)、出水區(qū)、沉淀區(qū)、貯泥區(qū)。 進水區(qū)和出水區(qū)的功能是使水流的進入與流出保持均勻平穩(wěn)，以提高沉淀效率。沉淀區(qū)是池子的主要部位。 貯泥區(qū)是存放污泥的地方，它起到貯存、濃縮與排放污泥的作用。,另外介于沉淀區(qū)和貯泥區(qū)之間還可再分出一個區(qū)稱做緩沖區(qū)，緩沖區(qū)的作用是避免水流帶走沉在池底的污泥。 2.提高沉淀池沉淀效果的有效途徑 除可以用斜板（管）沉淀池提高沉淀池的分離效果和處理能力外，其他方法還有對污水進行曝氣攪

53、動以及回流部分活性污泥等。 將剩余活性污泥投加到入流污水中去，利用活性污泥的活性，產生吸附與絮凝作用，這一過程稱為生物絮凝。 在工業(yè)廢水處理中，由于水質、水量的不均勻性，一般均設置污水調節(jié)池，在調節(jié)池中布置一些曝氣設備，可以有效地提高污水處理程度，而且還可以減少調節(jié)池中沉積污泥的清理工作。,一 隔　油 油品的種類：浮油，分散油，乳化油，溶解油 1.分離基本原理 重力分離法是一種利用油水的密度差進行

54、分離的方法。 此法可用于去除粒徑 60μm以上的油粒和污水中的大部分固體顆粒。,6.3.2.3 隔油與氣浮,采用重力分離法最常用的設備是隔油池。它是利用油比水密度小的特性，將油分離于水面并撇除。 隔油池主要用于去除浮油或破乳后的乳化油。 2.隔油池 隔油池的形式較多，主要有平流式隔油池(API)、平行板式隔油池(PPI)、波紋斜板式隔油池(CPI)和壓力差自動撇油裝置.,圖6.10平流式

55、隔油池示意圖,圖6.11 波紋斜板式隔油池示意圖,二 氣 浮　 1.概述 氣浮法是利用高度分散的微細氣泡作為載體去黏附廢水中的污染物，利用其密度小于水的特性，使其上浮到水面，從而實現(xiàn)固液或液液分離的過程，又稱氣泡浮上法。 在水處理中，氣浮法廣泛應用于： （1）分離水中的細小懸浮物、藻類及微絮體； （2）回收工業(yè)廢水中的有用物質，如造紙廠廢水中的紙漿纖維及填料等； （3）代替二次沉淀池，分離

56、和濃縮剩余活性污泥，特別適用于那些易于產生污泥膨脹的生化處理過程； （4）分離回收含油廢水中的懸浮油和乳化油；,（5）分離回收以分子或離子狀態(tài)存在的目的物，如表面活性物質和金屬離子等。 2.氣浮原理 （1）氣浮原理 氣浮過程包括氣泡產生、氣泡與顆粒（固體或液滴）附著以及上浮分離等連續(xù)步驟。 ①氣泡的產生 產生微氣泡的方法主要有電解、分散空氣和溶解空氣再釋放三種。 ②懸浮物與氣

57、泡附著 懸浮物與氣泡附著有三種基本形式：氣泡在顆粒表面析出,氣泡與顆粒吸附以及絮體中夾裹氣泡。,3.加壓溶氣浮上法 （1）基本工藝流程與工藝選擇 加壓溶氣浮上法是目前常用的浮上法。 這種方法使空氣在加壓的條件下溶解于水中，然后通過將壓力降至常壓而使過飽和的空氣以微細氣泡的形式釋放出來。 加壓溶氣浮上法有三種基本工藝流程： 全溶氣流程如圖6.12所示。該法是將全部入流廢水進行加壓溶氣

58、，再經過減壓釋放裝置進入氣浮池進行固液分離的一種流程。 部分溶氣流程如圖6.13所示。,圖6.12全溶氣流程,該法是將部分入流廢水進行加壓溶氣，其余部分直接進入氣浮池。該法比全溶氣流程節(jié)省電能，同時因加壓泵所需加壓的溶氣水量與溶氣罐的容積比全溶氣流程小，故亦可節(jié)省一些設備。但是由于部分溶氣流程提供的空氣量亦較少，因此，如欲提供同樣的空氣量，部分溶氣流程就必須在更高的壓力下運行. 回流溶氣流程如圖6.14所示。在這個流程

59、中，將部分澄清液進行回流加壓，入流廢水則直接進入氣浮池。,圖6.14 回流溶氣流程,圖6.13 部分溶氣流程,（2）操作規(guī)程及運行中應該注意的問題 加壓泵的作用，一是提升廢水，二是使介質——氣、水受到壓力作用。 受壓空氣按亨利定律提高其在水中的溶解度。 空氣通入方式有兩種: 當空氣吸入量小于該溫度下廢水中空氣的飽和量時，在泵前用水射器吸入，而不用空壓機。這種方式氣水混合好，水泵必須采用自吸方式進水，

60、而且要保持 1m以上的水頭。 此外，其最大吸氣量不能大于水泵吸水量的10％，否則水泵應當具有的真空度將遭到破壞。 當空氣吸入量大于空氣在廢水中的飽和量時，空氣應通過空壓機由水泵的出水管壓入，但也不宜大于水泵吸水量的25％.,廢水在溶氣罐內的停留時間為 30～60s，一般認為在這個時間內可以完成空氣溶于水的過程，并使廢水中溶解空氣過飽和，多余的空氣必須通過排氣閥放出，否則由于游離氣泡的攪動，會影響氣浮池內的氣浮效果。

61、 減壓閥的作用，在于保持溶氣罐出口處的壓力恒定，從而可以控制出罐后氣泡的大小和數(shù)量，也可用低壓溶氣釋放器代替減壓閥。,一 離心分離原理 物體高速旋轉，產生離心力場。在離心力場內的各質點，都將承受較其本身重力大出許多倍的離心力，離心力的大小則取決于該質點的質量。這種方法也用于廢水處理，用以分離廢水中的懸浮固體。,6.3.2.4 離心分離,1.壓力式水力旋流分離器 在離心力的作用下，水中較大的懸浮固體被甩向器壁，并在

62、其本身重力的作用下，沿器壁向下滑動，在底部形成固體顆粒濃液經排出管連續(xù)排出。 2.重力式水力旋流分離器 重力式水力旋流分離器又稱水力旋流沉淀池。廢水以切線方向進入器內，借進、出水的水頭差在器內呈旋轉流動。,圖6.15 壓力式水力旋流分離器,圖6.16 重力式水力旋流分離器,鐵磁性物質的顆粒在磁場所受的磁場力與磁場強度和磁場強度梯度（稱場強梯度）成正比。只有在磁場空間里，各點的磁場強度不相同，特別是在很短一段距離之內，磁

63、場強度相差很大（即場強梯度大）時，磁性顆粒才會發(fā)生移動。 含有鐵磁性懸浮顆粒的工業(yè)廢水通過高梯度磁分離器，磁性顆粒便被截留下來，從而被凈化。這便是高梯度磁分離法。 由于高梯度磁分離器場強梯度很高，不僅強磁性微粒能被其截留，弱磁性微粒也能被其截留。,6.3.2.5 磁分離,對于含有油類、無機懸浮物、色素和細菌的污水，投加絮凝劑產生礬花，同時投加磁種。通過高梯度磁分離器，幾秒鐘便可使污水凈化。 對于沒有磁性顆

64、粒的城市污水，不投加磁種，僅僅進行磁化處理，也有一定效果。,6.3.3　水污染控制的化學法,6.3.3.1　中和法6.3.3.2　混凝6.3.3.3　化學氧化還原,一 概　述 污水的中和就是通過向污水中投加化學藥劑，使其與污染物發(fā)生化學反應，調節(jié)污水的酸堿度（pH），使污水呈中性或接近中性，pH范圍適宜下一步處理或排放。 二 酸性污水的中和處理 1.利用堿性污水中和法 酸堿污水相互中和是一種既簡單又

65、經濟的以廢治廢的處理方法。兩種污水相互中和時，由于水量和濃度難以保持穩(wěn)定，所以給操作帶來困難。在此情況下，一般在混合反應池前設有均質池。,6.3.3.1 中　和 法,2.投藥中和法 投藥中和法是應用廣泛的一種中和方法。此法可處理各種酸性污水。 投藥中和法的工藝過程主要包括: 中和藥劑的制備與投配、混合與反應、中和產物的分離、泥渣的處理與利用。 酸性污水投藥中和流程如圖6.17所示。,圖6.17 酸性污

66、水投藥中和流程,酸性污水投藥中和之前，有時需要進行預處理。預處理包括懸浮雜質的澄清、水質及水量的均和。前者可以減少投藥量,后者可以創(chuàng)造穩(wěn)定的處理條件。 投加石灰有干投法和濕投法兩種方式。,圖6.19 石灰濕投法示意圖,圖6.18 石灰干投法示意圖,堿性藥劑中和法的缺點是勞動衛(wèi)生條件差，操作管理復雜,制備溶液、投配藥劑需要較多的機械設備。 采用石灰藥劑時，其明顯的缺點是質量難于保證，灰渣較多，沉渣體積大，占處理水量的2％

67、，且不易脫水。 3.過濾中和法 過濾中和法是指用堿性濾料形成的濾床來處理酸性污水，當酸性污水流過濾床的堿性濾料時，酸性污水即被中和。 這種方法適用于含酸濃度不大于2～3mg/L、并生成易溶鹽的各種酸性污水的中和處理。 當污水含有大量懸浮物、油脂、重金屬鹽和其他毒物時，不宜采用過濾中和法。 （1）普通過濾中和濾池,普通過濾中和濾池中水的流向有平流和豎流兩種，豎流又分升流式和降流式兩種，如圖6.2

68、0所示。 （2）恒流速升流式膨脹中和濾池 恒流速升流式膨脹中和濾池如圖6.21所示。,圖6.20 普通過濾中和濾池,該濾池由底部大阻力穿孔管進水裝置、卵石墊層、濾料層（石灰石濾料）、清水層和出水槽等組成。水由下向上流動，整個筒體過水斷面不變，故上升流速為恒定。由于在中和反應過程中產生 CO2氣體的作用，使濾料互相碰撞摩擦，濾料面不斷更新，濾料利用率高，中和效果較好。 （3）變流速升流式膨