水污染防治篇

模块一水污染防治篇课题一水污染防治概述教学目标要求1、理解水污染产生的原因2、了解水资源基本概况3、理解地面水质标准4、知道废水治理的一般原则和处理方法作业：1、解释：水体、水体污染、水体自净2、诠释水质指标符号的含义：DO、COD、CODcr、BOD5、SS。3、填空：①水体污染物根据其特性一般分为———、————、—————三大类；废水处理方法可以选择—————、————、————等。②地面水体按使用功能分为五大类，其中Ⅰ类水源主要适用于————————————————————Ⅱ类水源主要适用于————————————————————。4、简答题：废水治理的一般原则主要有哪些？水资源与水体污染地下水,其中,海水占97.3%,淡水占2.7%,这些淡水中约有75%以冰冠和冰川的形式存在于地球的两极，可以直接被人类利用的淡水仅为0.3%。水资源：包括一切可用于生产和生活的地表水与水体与水质水体:是地表水与地下水的总称,它包括水中的溶解物、悬浮物、底泥和水生生物。水质：是指水相的各种性质。如，水温、pH值、DO、COD、BOD、SS等。水体污染:由于某些物质介入水体，改变了水体的某些物理、化学、生物以及放射性等方面的特性，从而影响水的有效利用，危害人类健康，造成水质恶化，破坏生态环境的现象。水体污染物与水质指标1、水体污染物的分类及主要来源:水体污染物主要分为———化学性污染物、物理性污染物、生物性污染物三大类。它们的主要来源见教材P10-11表1.1所示。2、水质指标:(1)水质指标分类:物理学指标：温度、色度、浊度、电导率、悬浮物等。化学指标：pH值、硬度、重金属、氰化物、多环芳烃有机磷、溶解氧、化学需氧量、生化需要量等。生物学指标：细菌总数、大肠杆菌数、大肠菌群等。(2)主要水质指标简介:悬浮物(SS):表明水中不溶物含量多少的指标。生化需氧量(BOD5):五天生化需氧量,反映水中有机物含量多少或表示水中受有机物污染的程度。化学需氧量(COD):反映水中有机物和其它还原性物质的总量。（常用氧化剂为KMnO4、K2CrO7）CODCr：表示以K2Cr2O7作氧化剂的化学需氧量。重金属：显著重金属——汞、镉、铅、砷、硒等；一般重金属——锌、铜、钴、镍、锡等。大肠菌群:反映水体被病原体污染的程度。其它指标：pH值、有毒物质、营养物质、细菌、病毒等。•地面和海洋水水质指标•地面水环境质量标准:地面水体分类：（按使用功能分为五大类）Ⅰ类:主要适用于源头水、国家自然保护区；Ⅱ类:主要适用于集中式生活饮用水水源地一级保护区、珍贵鱼类保护区等；Ⅲ类:主要适用于集中式生活饮用水水源地二级保护区、一般鱼类保护区及游泳区等；Ⅳ类:主要适用于一般工业用水及人体非直接接触的娱乐用水；Ⅴ类:主要适用于农业应水和一般景观用水。我国地面水环境质量标准：基本要求及项技术指标见教材P14-15表1.2所示。•海洋水质标准：（按功能可以分为三类）见教材P16-17表1.3所示。•污水综合排放标准：标准按地面水域使用功能和污水排放去向，对向地面水域和城市下水道排放的污水，规定分别执行一、二、三级标准。即：对特殊保护区域（Ⅰ、Ⅱ类水域）———不得新建排污口；对重点保护区域（Ⅲ类水域）————执行一级排放标准；对一般保护水域（Ⅳ、Ⅴ类水域）——执行二级排放标准；对排入城镇下水道，并进入污水处理厂—执行三级排放标准。该标准将排放的污染物按其性质分为两大类：第一类污染物：是指在环境或动植物体内蓄积，对人体产生长远影响者。如:汞、镉、铬、砷、铅、苯并芘等。第二类污染物：是指产生的长远影响远小于第一类污染物质的。如：酸度、色度、BOD、COD、石油类、动植物油、硫化物、氟化物、铜、锌、锰等。水体自净进入水体的污染物，其浓度随时间和空间的推移，通过物理的、化学的、生物的作用而逐渐降低甚至消除的自然净化过程。水体自净的方式：物理净化、化学与物理化学净化、生物净化废水治理原则及处理方法的选择1、废水治理一般原则①合理规划与布局——控制污染源头②改进生产工艺，进行绿色化的清洁生产——降低污染物排放量③优化治理技术——节省投资成本④废物综合利用——提高经济效益2、废水处理方法的选择①物理处理法利用物理作用，分离或回收废水中的不溶性固体物质,主要方法有筛滤、沉降、气浮、过滤、离心分离等。②化学处理法利用化学反应和传质过程，分离或回收溶解态和胶体态的污染物，主要方法有中和、混凝、氧化还原、电解、吸附、离子交换、电渗析等。③生物处理法利用微生物作用，降解胶体和有机污染物，主要方法有活性污泥法、生物滤池、厌氧生物处理法、土地处理系统等。在实际应用中，通常选择几种不同的处理方法组成一个废水处理系统进行有效净化，才能达标排放。课题二废水的预处理教学目标要求：1、了解格栅、筛网的结构及功能2、知道调节池的作用及原理作业：1、在废水的预处理中，格栅与筛网的主要功能是——————————————，以减轻后续处理的负荷。2、调节池的作用有：—————、————、————————三个。3、计算题：见教材P28第3题。格栅与筛网1、格栅:由金属栅条组成的框架,拦截粗大的颗粒物和悬浮物。细格栅——栅条间距为3mm～10mm中格栅——栅条10mm～40mm粗格栅——栅条40mm以上2、筛网：由金属丝或化学纤维编制而成，用以去除或回收悬浮状的细小纤维。格栅调节池1、调节池的作用：调节水质和水量；中和酸碱性废水；平衡水温。2、调节池的种类①折流式调节池见教材P27图2.6②所示斜槽式调节池见教材P27图2.5所示3、调节池的设计计算要求设计指定调节时间内的废水平均浓度所需调节池的体积。理论上，调节时间越长，调节效果越好，实际应用中应根据具体情况选择合适的调节时间。例题:见教材P28解答:①求T小时内废水的平均流量q﹦(q1﹢q2﹢q3﹢q4﹢q5﹢q6)÷6②求T小时后废水的平均浓度C﹦(∑cⅰqⅰtⅰ)÷qT③求调节池的容积V﹦qT÷ɑq——T小时内废水平均流量C——T小时内废水平均浓度cⅰ——废水在各时间段的平均浓度qⅰ——废水在各时间段的平均流量tⅰ——各时间段，总和等于TT——调节时间V——调节池容积ɑ——容积利用系数教学目标要求1、知道沉淀、气浮、隔油原理2、初步掌握平流沉淀池的设计计算课题三废水的物理处理作业:1、解释：自由沉降凝絮沉降疏水性物质2、填空：平流沉淀池构造分为——、——、——、——四个部分。3、填空：普通快滤池一般由————、————、———、————、————、———六个部分组成。4、画简图说明竖流沉淀池的构造及工作原理。5、简述斜板沉淀池的构造及工作原理。`6、画出加压溶气气浮的工艺流程简图。7、计算题：平流沉淀池的设计计算——见教材P51第4题和第12题沉降原理沉淀池中,由于颗粒自身重量和颗粒间的相互作用发生沉降，使废水在某深度以上变得澄清。1.沉降类型①自由沉降:在悬浮物浓度不高的情况下,悬浮固体依靠自身重量单独下沉,没有相互聚合,颗粒的物理性质保持不变。②絮凝沉降:在悬浮物浓度不太高的情况下,颗粒之间相互凝聚成絮体逐渐下沉，颗粒的物理性质发生改变。③集团沉降:悬浮物浓度较高，颗粒相互影响、相互干扰、相互挤压成网状的绒体，以整体覆盖层向下沉降，颗粒层与水形成一个界面，即沉淀过程就是界面的下降过程。④压缩沉降:悬浮物浓度很高，颗粒相互接触碰撞与支承，污泥被压缩、水分被挤出，颗粒变大变重而沉降。在实际沉降过程中，很多悬浮物都依次进行着这四种沉降类型。见教材P31图3.1和3.2所示。可以通过以下图示说明活性污泥沉淀的过程：上层清水自由沉淀带絮凝沉淀带集团沉淀带压缩沉淀带2、悬浮颗粒的沉降速度(u)——这是一个重要参数，为设计沉淀池提供帮助。①理论计算公式:对于自由沉降,水流为层流状态时由斯托克斯推导建立。见教材P31公式（3.1）实际应用时困难较大,实际沉降速度(u)要通过沉降实验确定。②沉降实验和沉降曲线——寻找沉降时间(t)和沉降速度(u)Ⅰ实验装置——沉降柱（数个），作n次平行实验，见教图3.2Ⅰ实验装置——沉降柱（数个），作n次平行实验，见教材图3.2污泥出口取样口水深HⅡ实验步骤a.测定废水的原始浓度C。；b.沉降开始后，经过t1、t2、t3、…ti时间，分别测定每个沉降柱中废水的浓度C1、C2、C3、…Ci，求n次测定的平均值Ci平均；C.经过t时间沉降后，水样残留浓度为Ci,求对应的Ei；沉降效率Ei：指经过t时间沉降后悬浮颗粒的去除率。沉降效率Ei=（C。-Ci平均）／C。×100%d.绘制沉降曲线:以沉降时间(t)为横坐标,以沉降效率Ei为纵坐标所作的图。见教材P33图3.3左图;e.由沉降曲线查得达到沉降效率Ei,所需的沉降时间(t),计算出悬浮物的沉降速度(u)。u=H／t不同的沉降效率Ei,悬浮颗粒的沉降速度(u）是不一样的，见教材P51作业12题。如果以沉降效率Ei为纵坐标,以沉降速度(u)为横坐标可以绘制出另一种沉降曲线。见教材P33图3.3右图。3、理想沉淀池为了寻找颗粒在沉淀池运动的普遍规律及沉降效果,以此取得设计沉淀池的各种关系式,提出了理想沉淀池的概念。①理想沉淀池满足的条件废水水平方向等速流动（v）；悬浮颗粒等速（u）下沉；u水平=v水流；颗粒沉降后不再上浮。②颗粒沉降速度u的确定见教材P33图3.4t=L/v=H/u即：颗粒沉降速度u=H/t沉淀池的有效水深H=ut（重要公式）LHuv③沉淀池的表面负荷(q)：通过沉淀池单位池平面的废水流量。q=Q/A池容积（V）：V=Qt=HBL则：Q=V/t=HBL/t池面积（A）：A=BL则：q=HBL/t/BL=H/t=uH=ut这就是沉淀池的沉淀区有效水深。q=u设计时沉淀池的表面负荷q数值上等于悬浮颗粒的沉降速度u。故：u=q=Q/A（重要公式）在实际沉淀池的设计时比理想沉淀池要复杂得多,所以对q、u要进行校正后才能使用。一般地：q设计=（）q实验通常取即可。t设计=（1.5~2.0）t实验废水在沉淀池内的停留时间为1~3小时。75.11~25.115.11平流式沉淀池1、平流式沉淀池的构造①进水区：均匀进水，降低水流速度。②沉淀区：有效高度3-4米，长宽比大于4：1③污泥区：④出水区：2、简单设计及计算Ⅰ、沉淀区的计算——关键是确定长、宽和有效水深通常根据实验数据求得表面负荷(q),由公式q=Q/A，计算出沉淀区的池平面积A=Q/q=Q/u。有时也可以采用经验值进行计算。＊根据沉降实验进行设计计算（重点掌握）①沉淀区的总面积（A）：A=Q/u(q=u)根据长宽比确定长和宽，一般地长：宽＞4：1假定取6：1，设宽为xm,则长为6xm。即：A=x.6x(m2)可以求出u或q,一般废水流量Q是知道的。u=q=Q/A②沉淀池有效水深（H）：H=Qt/A=ut＊根据经验值进行设计计算（了解）Ⅱ、污泥区计算（了解）V（m3）={Q×24（C0－Ci）×100×T}/r(100－P0)V———污泥区总容积C0———废水悬浮固体原始浓度Ci——出水悬浮固体浓度P0———污水含水率r——污泥容积密度T——两次排泥的间隔时间Ⅲ、沉淀池总高度HH=h1＋h2＋h3＋h4h1_____超高一般取0.3m;h2_____沉淀区有效水深（m）;h3_____缓冲趁层高度,一般取无刮泥机0.5m，有刮泥机0.3m;h4_____污泥区高度（m）。h4=V/A例题解答：见教材P38例3.1已知:沉降效率E=80%;废水流量Q=10000m3/d;沉降速度u=2m/h；沉降时间t=2h;污泥区高度h4=1.5m，采用无刮泥机的平流沉淀池处理。试设计：该平流沉淀池的有效尺寸。解：①校正实验值u实际=u实验（1/1.25～1/1.75）一般取u实际=u实验1/1.5则:u实际=q实际=2×1/1.5=1.3(m/h)②根据废水流量计算沉淀区有效面积A(q=u=Q/A)A=Q/u=10000÷24÷1.3=321(m2)③沉淀区长宽比取6:1,设宽为xm,长为6xm6x.X=321则:宽X=7.3m;池