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1、第二章 水污染治理基本方法,第一節(jié) 污水的物理處理 第二節(jié) 污水的化學(xué)處理 第三節(jié) 污水的生物處理,,廢水中污染物的存在形態(tài),廢水中污染物,,構(gòu)成各種污染指標(biāo):如COD TP TN SS等,,,,可沉降態(tài)（100m),膠體態(tài)和超膠體態(tài)(0.08-100 m),溶解態(tài)(<0.08 m),容易通過(guò)物理方法較快地去除,生物去除緩慢,較容易地被混凝 、過(guò)濾等方法去除,生物降解比較慢,不太容易被預(yù)方法去除,生物降解比較快,污水中的污染物一般以三種形態(tài)存在：懸浮(包括漂浮)態(tài)、膠體和溶解態(tài)。,污水物理處理的對(duì)象主要是懸浮態(tài)和部分的膠體，因此污水的物理處理一般又稱為污水的固液分離處理。 污水固液分離從原理上
2、講，主要分為兩大類：一類是因懸浮固體與水存在密度差，污水受到一定的限制，懸浮固體在水中流動(dòng)被去除，如重力沉淀、離心沉淀和氣浮等；另一類是懸浮固體受到一定的限制，污水流動(dòng)而將懸浮固體拋棄，如格柵、篩網(wǎng)和各類過(guò)濾過(guò)程，取決于阻擋(限制)懸浮固體的(過(guò)濾)介質(zhì)。 污水的化學(xué)處理就是利用化學(xué)反應(yīng)的方法去除水中的污染物，其處理對(duì)象主要是無(wú)機(jī)物質(zhì)和少數(shù)難以降解的有機(jī)物質(zhì)。常用的化學(xué)處理法有混凝法、中和法、化學(xué)沉淀法以及氧化還原法等。,第一節(jié) 污水的物理處理,一、污水過(guò)濾分離處理 （一）格柵與篩網(wǎng) （二）粒狀材料過(guò)濾 二、污水的重力分離處理 （一）沉淀分類 （二）沉砂池 （三）沉淀池,懸浮固體受
3、到一定的限制，污水流動(dòng)而將懸浮固體拋棄，其固液分離效果取決于限制固體的過(guò)濾介質(zhì)。根據(jù)過(guò)濾介質(zhì)(材料)的不同，過(guò)濾分為粗濾、微濾、膜濾和粒狀材料過(guò)濾等四種類型。 粗濾是用格柵、篩網(wǎng)等，截留污水中較粗的懸浮(漂浮)固體； 粒狀材料過(guò)濾是水處理中最常用的固液分離方法，采用的過(guò)濾材料一般稱濾料，它們可以去除幾十微米到膠體級(jí)的污染顆粒。,一、污水過(guò)濾分離處理,微濾截留污水中0.1100m的懸浮固體，如一般采用的微濾機(jī)篩網(wǎng)尺寸在1565m之間； 膜濾則采用各類人工膜作為過(guò)濾介質(zhì)，其推動(dòng)力主要是壓力差和電位差。污水處理中利用壓力差作為推動(dòng)力的膜法有超濾(UF)、反滲透(RO)、納濾(NF)等，以電位差為推動(dòng)
4、力的有電滲析(ED)等，它們可以去除污水中呈溶解態(tài)的污染物質(zhì)。,粗濾、微濾等過(guò)濾因污染物都被截留在過(guò)濾介質(zhì)的表面，所以又稱表面過(guò)濾(surface filtration)；而粒狀材料過(guò)濾時(shí)，污染物可以深入到過(guò)濾介質(zhì)的內(nèi)部，所以又稱深床過(guò)濾(depth filtration)或?yàn)V層過(guò)濾。 表面過(guò)濾的機(jī)理比較簡(jiǎn)單，它是在各類動(dòng)力條件下，通過(guò)過(guò)濾介質(zhì)(柵、網(wǎng)、膜)孔隙對(duì)懸浮固體的阻截作用而形成固液分離。深床過(guò)濾去除懸浮固體的機(jī)理比較復(fù)雜，它涉及到隨水流流動(dòng)的固體顆粒如何脫離水流流線而與濾料表面接觸，即遷移機(jī)理；以及粘附機(jī)理。,（一） 格柵與篩網(wǎng),格柵與篩網(wǎng),屬于污水固液分離處理的粗濾，也是污水的預(yù)
5、處理。所謂污水的預(yù)處理是指污水在進(jìn)入主體處理構(gòu)筑物之前的處理過(guò)程，所以預(yù)處理又稱前處理。 格柵和篩網(wǎng)是安裝在泵房集水井進(jìn)口處或污水處理廠前端的一組平行柵條或篩網(wǎng)，主要用以攔截污水中的漂浮物和粗大的懸浮物，如纖維、碎皮、毛發(fā)、木屑、果皮、蔬菜、塑料制品等，以便減輕后續(xù)處理構(gòu)筑物的處理負(fù)荷，并使之正常運(yùn)行。,格柵由一組（或多組）相 平行的金屬柵條與框架組 成，傾斜安裝在進(jìn)水的渠 道，或進(jìn)水泵站集水井的 進(jìn)口處，以攔截污水中粗 大的懸浮物及雜質(zhì)。,作用：去除可能堵塞水泵 機(jī)組及管道閥門的較粗大 懸浮物，并保證后續(xù)處理 設(shè)施能正常運(yùn)行。,選用柵條間距的原則： 不堵塞水泵和水處理廠 站的處理設(shè)備。,1
6、格柵的構(gòu)造與分類,2-2,表2-1格柵的分類,,,GL型格柵除污機(jī),上海石洞口污水處理廠,上海嘉定水質(zhì)凈化廠 曝氣沉砂池前細(xì)格柵,格柵柵條 斷面形狀,過(guò)格柵渠道 的水流流速,污水過(guò)柵條 間距的流速,,3 篩 網(wǎng),篩網(wǎng)廣泛用于紡織、造紙、化纖等類的工業(yè)廢水處理。近年城市污水處理中也越來(lái)越多地使用篩網(wǎng)。 主要優(yōu)點(diǎn)：可截留所有對(duì)后續(xù)處理構(gòu)成困難的纖維狀污染物，減少后續(xù)設(shè)備的維護(hù)工作量；可截留大顆粒的有機(jī)污染物，減小初次沉淀池的污泥量，有時(shí)為有利于脫氮除磷還可不設(shè)初沉淀池，同時(shí)，還可使后續(xù)處理中的污泥更均質(zhì)，既利于污泥的農(nóng)用，也利于污泥消化，使消化池浮渣蓋的形成減輕。 篩網(wǎng)按網(wǎng)眼尺寸分為粗篩網(wǎng)絡(luò)（1m
7、m）、中篩網(wǎng)（10.05mm）和微篩網(wǎng)（0.05mm），城市污水處理中，常采用粗、中篩網(wǎng)。,作用 用于廢水處理或 短小纖維的回收,型式 振動(dòng)篩網(wǎng) 水力篩網(wǎng),,,（二） 粒狀材料過(guò)濾,在水處理過(guò)程中，過(guò)濾一般是指以石英砂等粒狀濾料層截留水中懸浮雜質(zhì)，從而使水獲得澄清的工藝過(guò)程，采用的過(guò)濾材料一般稱濾料。 過(guò)濾的作用主要是去除水中的懸浮或膠態(tài)雜質(zhì)，特別是能有效地去除沉淀技術(shù)不能去除的微小粒子和細(xì)菌等，對(duì)BOD5和COD等也有某種程度的去除效果。多用于污水的深度處理，包括中水處理。污水處理工程中的過(guò)濾是由過(guò)濾池實(shí)現(xiàn)的。某些煉油廠，在含油廢水經(jīng)氣浮或混凝沉淀后，再通過(guò)過(guò)濾池做進(jìn)一步處理。 1 過(guò)濾機(jī)理
8、 2 濾池的分類 3 濾池的構(gòu)造,1. 過(guò)濾機(jī)理,過(guò)濾過(guò)程是：當(dāng)污水進(jìn)入濾料層時(shí)，較大的懸浮物顆粒被截留下來(lái)，而較微細(xì)的懸浮顆粒則通過(guò)與濾料顆?；蛞迅街膽腋☆w粒接觸，出現(xiàn)吸附和凝聚而被截留下來(lái)。一些附著不牢的被截留物質(zhì)在水流作用下，隨水流到下一層濾料中去。 過(guò)濾池分離懸浮顆粒的過(guò)程涉及多種因素，其機(jī)理一般分為三類，即遷移機(jī)理、附著機(jī)理和脫落機(jī)理。,2 . 濾池的分類,(1) 按濾速大小，可分為慢濾池(< 4 mh)、快濾池(410 mh)和高速濾池(10 60 mh)； (2) 按水流過(guò)濾層的方向，可分為上向流、下向流、雙向流、徑向流等； (3) 按濾料種類，可分為砂濾池、煤濾池、煤-砂濾池
9、等； (4) 按濾料層數(shù)，可分為單層濾池、雙層濾池和多層濾池； (5) 按水流性質(zhì)，可分為壓力濾池(水頭1525m)和重力濾池(水頭為45m)； (6) 按進(jìn)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、無(wú)閥濾池等。,3 . 濾池的構(gòu)造,快濾池一般用鋼筋混凝土建造，池內(nèi)有排水槽、濾料層、墊料層和配水系統(tǒng)；池外有集中管廊，配有進(jìn)水管、出水管、沖洗水管、沖洗水排出管等管道及附件。,圖2-9 快速濾池原理圖, 單層濾料濾池 雙層濾料濾池 三層濾料濾池,2-10,表2-3 雙層及多層濾料濾池的設(shè)計(jì)參數(shù),二、污水的重力分離處理,（一）沉淀分類 （二）沉砂池 1沉砂池的作用、位置 2
10、沉砂池的工作原理 3沉砂池分類 4沉砂池工程設(shè)計(jì)原則與主要參數(shù) （三）沉淀池 1.沉淀池組成 2.沉淀池種類與作用 3.沉淀池的運(yùn)行方式 4.設(shè)計(jì)原則及參數(shù),污水中許多懸浮固體的密度比水大，在水中它們可以自然地下沉，利用這一原理進(jìn)行的污水固液分離過(guò)程稱為沉淀。沉淀法是水處理中最基本的方法之一。 污水處理的重力固液分離(沉淀)裝置一般分為兩類：一類是沉淀無(wú)機(jī)固體為主的裝置，通稱為沉砂池；另一類是沉淀有機(jī)固體為主的裝置，通稱沉淀池。,沉淀法是利用水中懸浮顆粒的可沉降性能，在重力作 用下產(chǎn)生下沉作用，以達(dá)到固液分離的一種過(guò)程。,沉淀處理工藝的四種用法,沉淀處理工藝四種用法：,1
11、用于廢水的預(yù)處理 沉砂池是典型的例子。沉砂池是用以去除污水中的易沉物(如砂粒)。 2用于污水進(jìn)入生物處理構(gòu)筑物前的初步處理(初次沉淀池) 用初次沉淀池可較經(jīng)濟(jì)的去除懸浮有機(jī)物，以減輕后續(xù)生物處理構(gòu)筑物的有機(jī)負(fù)荷。 3用于生物處理后的固液分離(二次沉淀池) 主要用來(lái)分離生物處理工藝中產(chǎn)生的生物膜、活性污泥等，使處理后的水得以澄清。 4用于污泥處理階段的污泥濃縮 是將來(lái)自初沉池及二沉池的污泥進(jìn)一步濃縮，以減小體積，降低后續(xù)構(gòu)筑物的尺寸及處理費(fèi)用等。,根據(jù)水中懸浮顆粒的凝聚性能和濃度，沉淀可分成四種類型,1.沉砂池一般位于泵站之前或初沉池之前，用以分離水中較大的無(wú)機(jī)顆粒，如砂子、煤渣等。,以使水泵、
12、管道免受磨損和阻塞；以減輕沉淀池的無(wú)機(jī)負(fù)荷；改善污泥的流動(dòng)性，以便于排放、輸運(yùn)。,2.分類： 按池內(nèi)水流方向的不同，可分為平流式、豎流式、離心式、 旋流式（曝氣沉沙池）等。,（二）沉砂池,沉砂池 的作用,沉砂池的 工作原理,沉砂池的 幾種型式,曝氣沉砂池剖面示意,,集砂槽,曝氣管,佛山市南海區(qū)西樵污水處理廠 土建基本完成的細(xì)格柵和曝氣沉沙池,上海嘉定水質(zhì)凈化廠,（三） 沉淀池,沉淀池是分離懸浮物的一種常用構(gòu)筑物。按在污水處理流程中所處的位置，可分為初次沉淀池和二次沉淀池。 初次沉淀池設(shè)置在沉砂池之后，某些生物處理構(gòu)筑物之前，其作用主要去除有機(jī)固體顆粒，一般可去除污水中懸浮固體40%55%，同
13、時(shí)也可去除懸浮性BOD5，一般為總BOD5的20%30%，因而可降低生物處理構(gòu)筑物的有機(jī)負(fù)荷。 二次沉淀池設(shè)置在生物處理構(gòu)筑物之后，沉淀生物處理構(gòu)筑物出水中的微生物固體，與生物處理構(gòu)筑物共同構(gòu)成處理系統(tǒng)。 沉淀池按構(gòu)筑形式形成的水流方向可分為平流式、豎流式和輻流式三種。,沉淀池,沉淀池,沉淀池三種流態(tài),沉淀池特點(diǎn)與適用條件,沉淀池由五部分組成： 進(jìn)水區(qū)、出水區(qū)的功能是使水流的進(jìn)入與流出保持平穩(wěn)， 以提高沉淀效率。 沉淀區(qū) 貯泥區(qū)貯存、濃縮與排放污泥。 緩沖區(qū)避免水流帶走沉在池底的污泥。,沉淀池由五部分組成,緩沖區(qū),沉淀池的運(yùn)行方式,清河污水處理廠沉淀池,北倉(cāng)污水處理廠,二號(hào)沉淀池在進(jìn)行模板
14、安裝工作,佛山市南海區(qū)西樵污水處理廠 土建施工中的反應(yīng)池和沉淀池全景,張家口主城區(qū)污水處理廠,中心進(jìn)水周邊出水輻流式沉淀池示意圖,,進(jìn)水,,,,,,,,出水,,,,排泥,輻流式沉淀池（樂(lè)百氏食品廢水）,,上海嘉定水質(zhì)凈化廠 輻流式初沉池,,上海嘉定水質(zhì)凈化廠 輻流式二沉池,第二節(jié) 污水的化學(xué)處理,一、化學(xué)混凝 1.混凝原理 2.混凝劑和助凝劑 二、中和法 1.投加法 2.過(guò)濾法 三、化學(xué)沉淀法 四、氧化還原法,污水的化學(xué)處理是利用化學(xué)反應(yīng)的作用以去除水中的雜質(zhì)。,處理對(duì)象主要是污水中無(wú)機(jī)的或有機(jī)的(難于生物降解的)溶解物質(zhì)或膠體物質(zhì)。,常用的化學(xué)處理方法有化學(xué)混凝、中和法、化學(xué)沉淀法和氧化
15、還原法。,一、化學(xué)混凝法,1.混凝原理 2.混凝劑和助凝劑,混凝過(guò)程示意圖,,加入混凝劑,,,,,,,凝聚,絮凝,膠體脫穩(wěn)、碰撞,絮體成長(zhǎng),1. 混凝原理,化學(xué)混凝處理的對(duì)象主要是水中的微小懸浮物和膠體雜質(zhì)。,2. 混凝劑和助凝劑,1） 混凝劑,凝聚是瞬時(shí)的，所需的時(shí)間是將化學(xué)藥劑擴(kuò)散到全部水中的時(shí)間。 絮凝則與凝聚作用不同，它需要一定的時(shí)間讓絮體長(zhǎng)大，但在一般情況下兩者難以截然分開(kāi)。 混凝劑(coagulant)：一般把能起凝聚與絮凝作用的藥劑統(tǒng)稱為混凝劑。 助凝劑(coagulant aids)：當(dāng)單用混凝劑不能取得良好效果時(shí)，可投加某類輔助藥劑以提高混凝效果，這種輔助藥劑稱為助凝劑。,混
16、凝劑,混凝沉降(或浮上)法是目前國(guó)內(nèi)外普遍用來(lái)提高水質(zhì)的一種既經(jīng)濟(jì)又簡(jiǎn)便的方法?；炷齽┌凑栈炷龣C(jī)理的不同，可分為凝聚劑和絮凝劑兩大類。 凝聚劑主要為無(wú)機(jī)鹽電解質(zhì)。工業(yè)上常用的凝聚劑多為陽(yáng)離子型。凝聚劑可分為以下類型。 無(wú)機(jī)鹽：如硫酸鋁和硫酸鋁鉀，俗稱明礬、硫酸鐵和硫酸亞鐵、碳酸鎂、鋁酸鈉、氯化鐵和氯化鋁、氯化鋅等。 金屬氫氧化物：如氫氧化鋁Al(OH)3、氫氧化鐵Fe(OH)3、氫氧化鈣Ca(OH)2或石灰等。 聚合無(wú)機(jī)鹽：是一類高效凝聚劑，主要是聚合鋁、聚合鐵。,絮凝劑為有一定線形長(zhǎng)度的高分子有機(jī)聚合物。絮凝劑的種類很多，按其來(lái)源可分為天然的和合成的兩大類，按官能團(tuán)分類主要有：陰離子、陽(yáng)離子
17、和非離子三大類型。 天然高分子絮凝劑主要有淀粉、單寧、纖維素、藻朊酸納、古爾膠、動(dòng)物膠和白明膠等。 人工合成的絮凝劑中，用的最為廣泛的要屬聚丙烯酰胺及其衍生物。,主要混凝劑,2）助凝劑,（1）pH調(diào)整劑 常用的pH調(diào)整劑包括石灰、硫酸、氫氧化鈉、碳酸鈉等。 （2）絮體結(jié)構(gòu)改良劑 如活性硅酸、粘土等。 （3）氧化劑 可投加氯氣、次氯酸鈉、臭氧等氧化劑來(lái)破壞有機(jī)物，以提高混凝效果。,二、中 和 法,使用酸和堿為工業(yè)原料的工廠往往要排放酸性污水和堿性污水。酸性和堿性污水的處理常用的就是中和法。如果同一工廠或相鄰工廠同時(shí)有酸性污水和堿性污水，可以先讓兩種污水相互中合，然后再加中和劑中和剩余的酸或堿，
18、從而達(dá)到以廢治廢，降低處理成本的目的。 中和劑能制成溶液或料漿時(shí)，可用投加法；中和劑為塊料時(shí)，可用過(guò)濾法。用煙道氣中和堿性污水時(shí)，可在塔式反應(yīng)器中接觸中和。常用的堿性中和劑有石灰、電石渣、石灰石和白云石等。常用的酸性中和劑有廢酸、粗制酸和煙道氣等。,1. 投加法,常用藥劑是石灰、電石渣、石灰石等，有時(shí)也采用苛性鈉和碳酸鈉。,中和藥劑的投加量，可按化學(xué)反應(yīng)式進(jìn)行估算。,石灰常使用熟石灰，配制成石灰乳液，濃度在10左右，反應(yīng)在池中進(jìn)行。,石灰量多時(shí)，可用生石灰。,為了防止產(chǎn)生沉淀，石灰乳槽均裝有攪拌設(shè)備。,,2. 過(guò)濾法,石灰石或白云石作中和劑時(shí)常呈粗粒狀，可作濾料，故用過(guò)濾法。,三、化學(xué)沉淀法
19、,化學(xué)沉淀法就是用易溶的化學(xué)藥劑，使污水中的某種離子以其難溶鹽或氫氧化物的形式析出，從而使污水達(dá)到凈化的方法。污水處理中，常用化學(xué)沉淀法除去的離子有：Hg2+、Cd2+、pb2+、Cu2+、Zn2+、Cr6+、SO42-、PO43-等。,用易溶的化學(xué)藥劑(可稱沉淀劑)使溶液中某種離子以它的一種難溶的鹽和氫氧化物形式從溶液中析出，在化學(xué)上稱沉淀法，在化工和環(huán)境工程上稱化學(xué)沉淀法。,廢水處理中，常用化學(xué)沉淀法去除廢水中的有害離子，陽(yáng)離子如Hg2+、Cd2+、Pb2+、Cu2+、Zn2+、Cr6+，陰離子如SO42-、PO43-。,難溶鹽和難溶氫氧化物在溶液中的離子的濃度之積(稱溶度積Ks)是常數(shù)，當(dāng)能結(jié)合成難溶鹽的兩種離子的濃度之積超過(guò)這鹽的溶度積時(shí)，該鹽將析出，而這兩種離子的濃度將下降，需要去除的離子就與水分離。,四、氧化還原法,化還原法在污水處理中不很常見(jiàn)。只有在處理特殊污水時(shí)采用。電鍍污水處理中除去鉻酸根和氰根可用氧化還原法。含汞污水也可用氧化還原法回收汞。有色污水也可用氧化法脫色。 按照污染物的凈化原理，氧化還原處理法包括藥劑法、電解法和光化學(xué)法三類，在選擇處理藥劑和方法時(shí)，應(yīng)遵循下述原則： 處理效果好，反應(yīng)產(chǎn)物無(wú)毒無(wú)害，最好不需進(jìn)行二次處理； 處理費(fèi)用合理，所需藥劑與材料來(lái)源廣、價(jià)格廉； 操作方便，在常溫和較寬的pH范圍內(nèi)具有較快的反應(yīng)速度。,
水污染治理基本方法
