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                  环境工程与科学专业课之水处理原理

                  1970年01月01日

                  分享:

                  固体污染物:水中以固体形态存在的污染物,其存在形态包括悬浮状态、胶体状态和溶解状态三种。

                    悬浮物:粒径在1nm以下,主要以低分子或离子状态存在的固体物质。

                    浊度:水中含有泥土、粉砂、微细有机物、无机物、浮游生物等悬浮物和胶体物都可以使水质变的浑浊而呈现一定浊度,水质分析中规定:1L水中含有1mgSiO2所构成的浊度为一个标准浊度单位,简称1度。

                    色泽和色度:色泽是废水中的颜色种类,通常用文?#32622;?#36848;。色度是指废水所呈现的颜色深浅程度。色度的两种表示方法:①铂钴标准比色法:规定在1L水中含有Pt1mg及Co0.5mg所产生的颜色深浅为1度。②稀释倍数法?#33322;?#24223;水按一定的稀释倍数,用水稀释到接近无色时的稀释倍数。

                    生化需氧量(BOD):是指在温度、时间?#23478;?#23450;的条件下,微生物在分解、氧化水中有机物的过程中,所消耗的溶解氧量。

                    化学需氧量COD:是指在一定条件下,用强氧化剂氧化废水中的有机物质所消耗的氧量,常用的氧化剂有高锰酸钾和重铬酸钾。

                    总需氧量TOD:是指在特殊的燃烧器中,以铂为催化?#31890;?#22312;900度温度下使一定量水样汽化,其中有机物燃烧,再测定气体载体中氧的减少量,作为有机物完全氧化所需要的氧量。

                    总有机碳TOC:用燃烧法测定水样中总有机碳元素量,来反映水中有机物总量。

                    有机氮:是反映水中蛋白质、氨基酸、尿素等含氮有机物总量的一个水质指标。可逐步分解为NH4+、NH3、NO3-、NO2-等形态,NH4+、NH3

                    为氨氮,NO2-为亚硝酸氮,NO3-为硝酸氮。总氮TN:是一个包括从有机氮到硝酸氮等全部含量的水质指标。

                    废水的分类:①根据废水来源:分为生活污水和工业废水;

                    ②根据废水中主要成分:有机废水、无机废水、综合废水;

                    ③根据废水中的酸碱性:酸性废水、碱性废水、中性废水。

                    ④根据产生废水的工业部门或生产工艺?#33322;?#21270;、造纸、电镀、化工、印染、农药及冷却废水。

                    废水中主要污染物质:①固体污染物②有机污染物③油类污染物④有毒污染物(无机化学毒物、有机化学毒物、放射性物质)⑤生物污染物⑥酸碱污染物⑦营养物质污染物⑧感官污染物⑨热污染。

                    废水处理方法及各自特点:物理处理法、化学处理法、生物处理法。

                    ①物理处理法?#21644;?#36807;物理作用分离,回收废水中不溶解的悬浮状态污染物的方法,可分为重力分离法、离心分离法及筛滤截留法。属于重力分离法的处理单元有沉淀、上浮等,相应的处理设备是沉砂池、沉淀池、隔油池、气浮池及其附属装置等。离心分离法有离心分离机和水旋分离器等。筛滤截留法有栅?#38468;?#30041;和过滤两种处理单元,设备有格栅和筛网、砂滤池和微孔滤机等。

                    以热交换原理为基础的处理方法有蒸发、结晶等。

                    ②化学处理法?#21644;?#36807;化学反应和传质作用来分离、去除废水中呈溶解、胶体状态的污染物或将其转化为无害物质的方法。

                    以?#37117;?#33647;剂产生化学反应为基础的处理单元有混凝、中和、氧化还原等;以传质作用为基础的处理单元(物理化学处理法)有萃取、汽提、?#20302;选?#21560;附、离子交换以及电渗析和反渗透(膜分离技术)等。

                    ③生物处理法?#21644;?#36807;微生物的代谢作用,使废水中呈溶解、胶体以及悬浮状态的有机污染物转化为稳定、无害的物质的方法。根据微生物的不同,分为好氧生物处理(活性污泥法和生物膜法)和厌氧生物处理(消化池处理高浓度有机废水和污泥)。

                    城市废水处理的典?#22303;?#31243;及各部分的作用:①一级处理:主要处理对象?#22681;?#22823;的悬浮物。截流于沉淀池的污泥可进行污泥消化或其他处理,出水可排放于水体或用于污水灌?#21462;"?#20108;级处理:对出水水质要求更高时,再进行生物化学法处理,主要处理对象是有机物,并进一步降低悬浮物含量。③三级处理和高级处理:出水水质更高时,在二级处理后进行三级处理。主要对象是营养物质(N、P)及其他溶解物质和微量杂质,采用的方法?#24418;?#38468;、?#20302;?#21644;超滤。有时目的不是为了排放,而是为了直接回用,处理对象还包括去除废水中的细小悬浮物,难生物降解的有机物,微生物和盐分等,采用的方法可能?#24418;?#38468;、离子交换、反渗?#28014;?#28040;毒等。三级处理?#27688;?#39035;有一、二级处理,强调?#25215;?#24615;,而高级处理强调处理深度。

                    沉淀类型:①?#26434;?#27785;淀:废水中悬浮固体浓度不高,而且不具有凝聚的性能,在沉淀过程中,固体颗粒不改变形状,也不互相粘合,各自独立地完成沉淀过程。(沉砂池和初沉池的初期沉淀)

                    ②凝聚沉淀:废水中悬浮固体浓度也不高,但具有凝聚的性能,在沉淀的过程中,互相粘合,结合成为较大的絮凝体,其沉淀速度是变化的。(在初沉池后期和二沉池初期)

                    ③集团沉淀(成层沉淀):当废水中悬浮颗粒的浓度提高到一定程度后,每个颗粒的沉淀将受到其周围颗粒的?#25159;牛了?#26377;所降低,如浓度进一步提高,颗粒间的干涉影响加剧,?#20102;?#22823;的颗粒也不不能超过?#20102;?#23567;的颗粒,在聚合力的作用下,颗粒?#33322;?#21512;成为一个整体,各自保持相对不变的位置,?#39184;?#19979;沉。液体与颗粒群之间形成清晰的界面。沉淀的过程实际就是这个界面下降的过程。(活性污泥在二沉池的后期沉淀)

                    ④压缩沉淀:此时浓度很高,固体颗粒互相接触,互相支承,在上层颗粒的重力作用下,下层颗粒间隙的液体被挤出界面,固体颗粒群被浓缩。(活性污泥在二沉池污泥斗中和浓缩池中的浓缩)

                    颗粒的沉降速度:依据斯?#38156;?#26031;公式得出。

                    沉淀池的表面负荷:Q/A:单位时间内通过沉淀池单位表面积的流量,一般称之为表面负荷,以q表示。(数值上与颗粒?#20102;?

                    曝气沉砂池:是一长形渠道,沿渠壁一侧的整个长度方向,距池底20-80cm处安设曝气装置,在其下?#21487;?#38598;砂斗,池?#23376;蠭=0.1-0.2的坡度,以保证砂粒滑入。由于曝气作用,废水中有机颗粒经常处于悬浮状态,砂粒互相摩擦并承受曝气的剪切力,砂粒?#32454;?#30528;的有机污染物能够去除,有利于取?#23186;?#20026;纯净的砂粒。

                    ?#26434;?#27785;降总去除率试验的方法?#30333;?#21435;除率的确定?#33322;?#24050;测定过悬浮物含量的废水搅拌均匀后,同时注入数个沉淀管中,经t1时间后,从第一个沉淀管高h处取出一定数量的废水,同样,经过t2、t3、t4。。。t5时间后,相应地从第2、3、4。。。n个沉淀管中同一高度处取出同样数量的水样,测定其中悬浮物含量分别为c1\c2\c3。。。cn。沉淀率为E=c0-ct/c0,悬浮物经t时间的?#20102;?#20026;u0=h/t。以?#20102;?#20026;横坐标,以沉淀率为纵坐标,能?#25442;?#20986;“?#20102;?沉淀率”关系曲线。

                    理想沉淀池的工作过程分析:假定条件为:①池内废水按水平方向流动,从入口到出口,颗粒水平分布均匀,每个颗粒都按水平流速v流动;②悬浮颗粒在整个水深均匀分布,其水平分速等于废水的水平流速v,每个颗粒的?#20102;?#22266;定不变;③颗粒一经沉淀就不再上浮。沉淀池内分流入区、流出区、沉淀区和污泥区四部分。

                    沉淀池溢流率和颗粒沉降速度的关系:

                    沉淀池的分类及各自的水流特点:平流式(一端流入,按水平方向在池内流动,从另一端溢出)、辐流式(从中心进入,沉淀后废水从池周溢出,水平流动)、竖流式(从池中央下部进入,由下向上流动,沉淀后废水从池面和池边溢出)

                    斜管沉淀池增强沉淀效果的原理和具体方法:原理是理想沉淀池:在理想条件下,分隔成n层的沉淀池,理论上其过水能力为原池的n倍。具体方法?#33322;?#27700;平隔层改为与水平面倾斜成一定角度的?#27893;媯?#26500;成斜板或斜管。

                    曝气沉砂池的工作原理:由于曝气作用,废水中有机颗粒经常处于悬浮状态,砂粒互相摩擦并承受曝气的剪切力,砂粒?#32454;?#30528;的有机污染物能够去除,有利于取?#23186;?#20026;纯净的砂粒

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