《水污染控制技术》课程教案

《水污染控制技术》课程教案默认分类2009-06-1417:57阅读66评论0字号：大大中中小小《水污染控制技术》课程教案第一章绪论第一节水资源与水循环一、水资源世界1.4×1015m397.2%—咸水2.5～3%—淡水—0.5～0.8%能直接利用中国2.8×1012m3居世界第六位人均2200m3第100位以后且分部不均二、水循环什么叫水循环：是指自然界中的水通过蒸发、凝结、降水（雪）、渗透和径流等作用，无终止的往复循环过程。⑴自然循环：自然界中的水在太阳照射和地心引力等的影响下不停地流动和转化，通过降水、径流、渗透和蒸发等方式循环不止，构成水的自然循环，形成各种不同的水源的过程称为水的自然循环。⑵社会循环：人类为生存，从自然环境中大量取用天然水体中的水，作为维持生命活动的物质基础，又不断地通过新陈代谢把代谢物排泄到自然界中，如此周而复始。使水在人类社会中构成的局部循环体系被称为社会循环。第二节水的性质一、水的异常特性⑴水的三态变化固体—液体—气体（同时存在于自然界中）⑵温度体积效应3.98℃时，密度最大为1.000g/㎝3,结冰时体积膨胀⑶热容量最大比热容、蒸发热、熔解热⑷溶解及反应能力极强①溶剂②化合反应……⑸界面特性突出表面张力大⑹有机物和生命物质中氢元素的来源二、天然水中的杂质⑴存在状态①溶解物②胶体颗粒③悬浮物见P4表1-2、1-3三、污水的来源与分类污水：是生活污水、工业废水、被污染的降水和流入排水管渠的其它污染水的总称。水质污染：是指人为造成河流、湖泊、海洋等自然状态的水，在水的物理、化学、生物等方面发生变化，使水的利用受到妨碍的现象。⑴污水的来源①生活污水②工业废水③降水⑵工业废水的分类①按工业废水的污染物性质和危害分类a.生产废水b.工业冷却水②按工业废水中所含污染物分类c.含无机污染污水d.含有机污染物的污水e.既含有机污染物又含无机污染物的污水③按耗氧和含有毒指标分类f.无机污水无机无毒、无机有毒g.有机污水有机无毒、有机有毒、有机耗氧④按主体污染物与采取治理方法结合分类h.含悬浮物和含油i.含无机污染物j.含有机污染物k.冷却用水思考题：P3、P6四、污水的水质指标水质：指水与水中杂质共同表现的综合特征。水质指标：水中杂质具体衡量的尺度称为水质指标。⑴化学需氧量（COD）化学需氧量,是指在一定条件下，采用一定的强氧化剂处理水样时，所消耗氧化剂的量，以氧的毫克/升来表示。CODCr单位：mg/L⑵生化需氧量（BOD）生化需氧量，是指在有氧的条件下，由于微生物的作用，水中能分解的有机物质完全氧化分解时所消耗溶解氧的量，以氧的毫克/升来表示。BOD5单位：mg/l⑶悬浮物（SS）悬浮物（SS），是指不能通过过滤器（滤纸或滤膜）的固体物质。单位：mg/l⑷总需氧量（TOD）总需氧量：有机物中含有的C、H、N、S等元素全部被氧化为CO2、H2O、NO2和SO2，此时的需氧量称为总需氧量。⑸总有机碳（TOC）总有机碳：表示水中有有机污染物的总含碳量，是评价水中有机污染物质的一个综合参数。单位：mg/l⑹有机氮有机氮：是反映水中蛋白质、氨基酸、尿素等含氮有机物总量的一个指标。有机氮在有氧的条件下进行生物氧化逐步分解为：NH3NH4+、NO2-、NO3-氨氮亚硝酸氮硝酸氮总氮（TN）⑺PH值PH值，是指示水酸碱性的重要指标，在数值上等于氢离子浓度的负对数。⑻有毒物质有毒物质，是指污水中达到一定浓度后，能够危害人体健康、危害水体中的水生生物或影响污水的生物处理的物质。⑼细菌总数细菌总数，是指1mL水中所含有的各种细菌的总数，是反映水体所受细菌污染程度的指标。⑽大肠菌数大肠菌数，是指1L水中所含大肠菌个数，生物污染指标。⑾溶解氧（DO）溶解氧，是指溶解在水中的游离氧。单位：O2mg/L⑿温度常用的物理指标。⒀色度是一种通过感官来观察污水颜色深浅的程度。⒁浊度由于水中含有泥土、粉砂、微细有机物、无机物等悬浮物和胶体物质而使水体变得混浊的程度。⒂电导率（K）电导率：电导是电阻的倒数，单位距离上的电导称为电导率。电导率表示水中电离物质的总数，间接地表示水中溶解盐的含量。五、水质标准简单介绍以后工作中陆续了解第三节水体污染与自净一、水体污染水体：是指地表被水覆盖的自然综合体。水体不仅包括水，而且也包括水中的悬浮物、底泥及水中生物等。水体污染：是指排入水体的污染物在数量上超过了该物质在水体中本底含量和水体环境容量，从而导致了水体的物理特征和化学特征发生不良变化，破坏了水中固有的生态系统，破坏了水体的功能及其在经济发展和人民生活中的作用。水体中的污染物按其种类和性质一般可分为四类（简单介绍）⑴无机无毒物①颗粒状的污染杂质②酸、碱、无机盐③氮、磷等植物营养物质⑵无机有毒物①氰化物（CN）②砷（As）③汞（Hg）④镉（Cd）⑤铬（Cr）⑶有机无毒物（需氧有机物）蛋白质、脂肪⑷有机有毒物①有机氯化物多氯联苯、有机氯农药②酚③多环有机化合物3，4-苯并芘、1，2-苯并蒽⑸石油及其他污染①石油类污染物②放射性污染③热污染介绍几个世界性公害思考题：P11⑴、⑵二、水体的自然净化水体的自然净化是指水体能够在其环境容量的范围以内，经过物理、化学和生物的作用，使排入水体的污染物质的浓度，随着时间的推移、流动的过程中自然降低，这就是水体是自然净化作用。⑴物理净化物理净化作用，是指污染物质由于稀释、混合、沉淀等作用而使水体污染物质浓度降低的过程。⑵化学净化化学净化作用，是指污染物质由于中和、氧化、还原、分解等作用而使水体污染物质浓度降低的过程。⑶生物净化生物净化作用，是指由于水中生物活动，尤其是水中微生物对有机物的氧化分解作用而引起的污染物质浓度降低的过程。以河流自净为例，讲述水体自然净化过程。（见教材）P17第四节污水处理技术一、一般处理原则（略）二、污水处理方法的分类⑴物理处理法物理处理法，是通过物理作用，以分离、回收废水中不溶解的呈悬浮状态污染物质的方法。⑵化学处理法化学处理法，是通过化学反应和传质作用来分离、去除废水中呈溶解、胶体状态的污染物质或将其转化为无害物质的污水处理法。⑶生物处理法生物处理法，是通过微生物的代谢作用，使废水中呈溶解、胶体以及微细悬浮状态的有机性污染物转化为稳定、无害的物质的污水处理方法。①好氧生物处理法好氧生物处理法，是好氧微生物在有氧条件下将复杂的有机物分解成CO2、H2O和NH3等，并以释放出的能量来完成其机体的功能，如：繁殖、增长和运动等。②厌氧生物处理法厌氧生物处理法，是厌氧微生物在无氧条件下将高浓度有机废水或污泥中的有机物分解，最后产生甲烷和CO2等气体。三、污水处理的分级⑴污水一级处理污水一级处理，是去除废水中的漂浮物和部分悬浮状态的污染物质，调节废水的PH值、减轻废水的腐化程度和后续处理工艺负荷的方法。①筛选法筛选法是分离污水中呈悬浮状态污染物的方法。常用设备：格栅、筛网②沉淀法沉淀法是通过重力沉降分离废水中呈悬浮状态污染物质的方法。主要构筑物：沉砂池、沉淀池。③上浮法上浮法用于去除污水中相对密度小于1的污染物，或通过投加药剂加压溶气等措施去除相对密度稍大于1的污染物质。④预曝气法预曝气法的作用，是产生自然或生物絮凝作用，使污水中是微小颗粒变大，以便于沉淀分离；氧化废水中的还原性物质；吹脱废水中的挥发物；减轻污水的腐化提高污水稳定度。⑵污水二级处理污水二级处理：去除废水中呈胶体和溶解状态的有机物的方法。①活性污泥法以污水中有机物为底物，在有氧条件下，对各种微生物群体进行培养形成活性污泥，利用这种活性污泥在废水中凝聚、吸附、氧化、分解和沉淀等作用过程，去除废水中有机污染物，从而得到净化的废水处理方法。②生物膜法生物膜法是使废水通过生长在固定支承物表面的生物膜，利用生物氧化作用和各相之间的物质交换、降解废水中有机污染物的方法。⑶三级处理污水深度处理、高级处理三级处理是为进一步去除二级处理未能去除的污染物质，其中包括微生物未能降解的有机物或氮、磷等可溶无机物的方法。①除磷a.化学除磷b.生物除磷②除氮a.生物硝化-反硝化法③有机污染物的去除a.活性炭吸附b.臭氧-活性炭④溶解性无机物的去除a.离子交换b.电渗析c.反渗透⑤病毒的去除臭氧、二氧化氯、次氯酸钠、氯气见表1-5常用污水处理方法思考题：P22⑴、⑵第二章污水的物理处理物理处理法：借助于物理作用分离和去除污水中不溶性悬浮物体或固体的方法叫物理处理法。第一节均衡和调节⑴为什么在污水处理前设置调节池对污水的水质、流量进行均衡和调节？见P24⑵什么叫调节池：调节水量和水质的构筑物称为调节池。一、水质调节⑴外加动力调节外加动力：鼓风空气搅拌、叶轮搅拌、水泵循环.⑵采用差流方式调节强制调节，使同时间和不同浓度的污水进行水质自身混合。①对角线调节池特点：出水槽对角设置。污水由左右两侧进入池内，经过一定的时间的混合才流到出水槽，使出水槽中的混合污水不同时间内流出，这种不同时间不同浓度的污水进入池为自动调节均质。②折流调节池二、水量调节⑴线内调节池调节时间一般6h⑵线外调节池第二节筛选筛选：是指去除污水中粗大的悬浮物和杂物，以保护后续处理设施能正常运行的一种预处理方法。一、格栅格栅：是一种最简单的过滤设备，由平行的金属条和金属棒构成，用来截留污水中粗大的悬浮物和漂浮物.格栅栅条间隙：粗格栅中格栅细格栅50～100㎜10～40㎜3～10㎜废水通过格栅的流速一般不小于0.8～1.0m/s（一）格栅的分类1.在应用中分类⑴固定格栅⑵活动格栅2.根据清洗方法分类⑴人工清渣格栅⑵机械清渣格栅二、筛网筛网：筛滤的构件由金属丝织物、或化学纤维构成，用于去除格栅难于去除的悬浮状的细小纤维等杂物。⑴转筒式筛网见P30页图2-10⑵水力回转筛网见P30页图2-11⑶振动筛网见P30页图2-12三、筛余物的处置填埋、焚烧、或同城市垃圾一起处理复习思考题：P31⑴四、格栅的设计计算1.设计参数⑴栅渣量计算①格栅间隙16～25㎜0.10～0.05m3/103m3(栅渣/污水)②格栅间隙30～50㎜0.03～0.01m3/103m3(栅渣/污水)每日栅渣量大于0.2m3，一般采用机械清渣⑵过栅流速一般采用0.6～1.0m/s⑶格栅前渠道内的水流速度一般采用0.4～0.9m/s⑷格栅倾角一般采用45°～75°⑸通过格栅的水头损失一般采用0.08～0.15m⑹格栅间工作台台面应高出栅前最高设计水位0.5m⑺工作台两侧过道宽度不应小于0.7m，工作台正面宽度1.2～1.5m⑻动力装置宜设在室内，设通风设施2.格栅的计算尺寸图第二节沉淀与上浮沉淀：水中悬浮颗粒依靠重力作用，从水中分离出来的过程称为沉淀.上浮：当悬浮物的密度小于水时，上浮至水面形成浮渣（油）的过程称上浮.一、沉淀基本理论⑴沉淀基本类型P31根据教材分析理解沉淀的四种类型①自由沉淀水中的悬浮物固体浓度不高，不具有凝聚的性能，也不互相干扰，其尺寸、形状、密度等均不改变，下沉速度恒定。②絮凝沉淀当水中悬浮物浓度不高，但有絮凝性时，在沉淀过程中，颗粒互相凝聚，其颗径和质量增大，沉淀速度加快。③拥挤沉淀（也称集团沉淀、分层沉淀、成层沉淀）当悬浮物浓度高时，每个颗粒下沉都受到周围其他颗粒的干扰，颗粒互相牵扯形成网状的“絮毯”整体下沉，在颗粒群与澄清水之间存在明显的界面。④压缩沉淀当悬浮物浓度很高，颗粒互相接触，互相支承时，在上层颗粒的作用下，下层颗粒间的水被挤出，污泥层被压缩。⑵沉淀池沉淀效果分析理想沉淀池的假定条件：1.从入口到出口，池内污水按水平方向流动，颗粒分布均匀，水平流速为等速流动。2.悬浮颗粒沿整个水深均匀分布，处于自由沉淀状态，颗粒的水平分速等于水平流速沉淀速度固定不变。3.颗粒沉到池底即认为被除去。沉淀池包括四部分：流入区、流出区、沉淀区、污泥区某一颗粒运动轨迹的斜率为：u/υ⑴υ—颗粒水平分速u—颗粒沉速沉于池底的颗粒水平径流时间和垂直沉降时间相同，即：f=L/υ=H/u⑵设污水处理水量为Q（m3/h），B为沉淀池宽度，沉淀池面积为：A=B·L（㎡）⑶沉淀池的容积为：V=Q·t=HBL⑷通过沉淀池的流量为：Q=V/t=H