《水污染控制工程》PPT課件

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1、第 一 章 總 論第 一 節(jié) 廢 水 來(lái) 源 與 特 性第 二 節(jié) 水 質(zhì) 標(biāo) 準(zhǔn)第 三 節(jié) 廢 水 處 理 方 法 綜 述 第 四 節(jié) 廢 水 處 理 反 應(yīng) 器 及 動(dòng) 力 學(xué) 基 礎(chǔ) 廢 水 的 來(lái) 源 第 一 節(jié) 廢 水 來(lái) 源 與 特 性 根 據(jù) 來(lái) 源 不 同 ， 廢 水 可 分 為 生 活 污 水 和 工業(yè) 廢 水 兩 大 類 。 生 活 污 水 是 人 們 在 日 常 生 活 中 所 產(chǎn) 生 的 廢水 ， 主 要 包 括 廚 房 洗 滌 污 水 。 工 業(yè) 廢 水 是 在 工 業(yè) 生 產(chǎn) 過(guò) 程 中 所 排 出 的 廢水 。 工 業(yè) 廢 水 分 為 生 產(chǎn) 污 水 和 生 產(chǎn)

2、廢 水 。 生 產(chǎn)廢 水 是 指 較 清 潔 ， 不 經(jīng) 處 理 即 可 排 放 或 回 用 的工 業(yè) 廢 水 。 而 那 些 污 染 較 嚴(yán) 重 ， 須 經(jīng) 過(guò) 處 理 后方 可 排 放 的 工 業(yè) 廢 水 就 稱 為 生 產(chǎn) 污 水 。 return 廢 水 的 特 性 廢 水 中 的 污 染 物 種 類 大 致 可 如 下 區(qū) 分 ： 固 體 污 染 物 、需 氧 污 染 物 、 營(yíng) 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 物 和 熱 污 染 等 。 為 了 表 征 廢 水 水 質(zhì) ， 規(guī)

3、定 了 許 多 水 質(zhì) 指 標(biāo) 。 主 要 有 有毒 物 質(zhì) 、 有 機(jī) 物 質(zhì) 、 懸 浮 物 總 數(shù) 、 pH值 、 色 度 、 溫 度 等 。一 種 水 質(zhì) 指 標(biāo) 可 能 包 括 幾 種 污 染 物 ； 而 一 種 污 染 物 也 可 幾種 水 質(zhì) 指 標(biāo) 。 return (一 )固 體 污 染 物 固 體 污 染 物 常 用 懸 浮 物 和 濁 度 兩 個(gè) 指 標(biāo) 來(lái) 表 示 。 懸 浮 物 是 一 項(xiàng) 重 要 水 質(zhì) 指 標(biāo) ， 它 的 存 在 不 但 使 水 質(zhì) 渾 濁 ，而 且 使 管 道 及 設(shè) 備 阻 塞 、 磨 損 ， 干 擾 廢 水 處 理 及 回 收 設(shè) 備 的工

4、作 。 濁 度 是 對(duì) 水 的 光 傳 導(dǎo) 性 能 的 一 種 測(cè) 量 ， 其 值 可 表 征 廢 水中 膠 體 相 懸 浮 物 的 含 量 。 固 體 污 染 物 在 水 中 以 三 種 狀 態(tài) 存 在 ： 溶 解 態(tài) (直 徑 小 于1nm)、 膠 體 態(tài) (直 徑 介 于 1 100nm)和 懸 浮 態(tài) (直 徑 大 于100nm)。 水 質(zhì) 分 析 中 把 固 體 物 質(zhì) 分 為 兩 部 分 ： 能 透 過(guò) 濾 膜(孔 徑 約 3 10 m)的 叫 溶 解 固 體 (DS)； 不 能 透 過(guò) 的 叫 懸 浮 固體 或 懸 浮 物 ， 兩 者 合 稱 為 總 固 體 (TS)。 retu

5、rn (二 )需 氧 污 染 物 廢 水 中 能 通 過(guò) 生 物 化 學(xué) 和 化 學(xué) 作 用 而 消 耗 水 中 溶 解氧 的 物 質(zhì) ， 統(tǒng) 稱 為 需 氧 污 染 物 。 絕 大 多 數(shù) 的 需 氧 污 染 物是 有 機(jī) 物 ， 無(wú) 機(jī) 物 主 要 有 Fe3+、 Fe2+、 S2-、 CN-等 。 因 而在 一 般 情 況 下 ， 需 氧 物 即 指 有 機(jī) 物 。 由 于 有 機(jī) 物 的 種 類 非 常 多 ， 現(xiàn) 有 的 分 析 技 術(shù) 難 以 將其 區(qū) 分 與 定 量 。 在 工 程 實(shí) 際 中 主 要 用 生 化 需 氧 量 、 化 學(xué)需 氧 量 、 總 需 氧 量 、 總 有

6、機(jī) 碳 等 指 標(biāo) 來(lái) 描 述 。 return 2 化 學(xué) 需 氧 量 (COD) 化 學(xué) 需 氧 量 是 指 在 酸 性 條 件 下 ， 用 強(qiáng) 氧 化 劑 特 有 機(jī) 物 氧化 為 CO2、 H20所 消 耗 的 氧 量 。 氧 化 劑 一 般 采 用 重 鉻 酸 鉀 。 由 于重 鉻 酸 鉀 氧 化 作 用 很 強(qiáng) ， 所 以 能 夠 較 完 全 地 氧 化 水 中 大 部 return分 有 機(jī) 物 和 無(wú) 機(jī) 性 還原 物 質(zhì) (但 不 包 括 硝 化所 需 的 氧 量 )， 此 時(shí) 化學(xué) 需 氧 量 用 CODcr， 或COD表 示 。 如 采 用 高 錳酸 鉀 作 為 氧 化

7、劑 ， 則寫 作 COD Mn。 3 總 需 氧 量 (TOD) 有 機(jī) 物 主 要 元 素 是 C、 H、 O、 N、 S等 。 在 高 溫 下 燃 燒 后 ，將 分 別 產(chǎn) 生 CO2和 H2O， 所 消 耗 的 氧 量 稱 為 總 需 氧 量 TOD。 TOD的 值 一般 大 于 COD的 值 。 TOD的 測(cè) 定 方 法 是 ： 向 氧 含 量 已 知 的 氧 氣 流 中 注入 定 量 的 水 樣 ， 并 將 其 送 入 以 鉑 為 觸 媒 的 燃 燒 管 中 ， 在 900 高return溫 下 燃 燒 ， 水 樣 中 的 有機(jī) 物 即 被 氧 化 。 消 耗 掉氧 氣 流 中 的

8、氧 氣 ， 剩 余氧 量 可 用 電 極 測(cè) 定 并 自動(dòng) 記 錄 。 氧 氣 流 原 有 氧量 減 去 剩 余 氧 量 即 得 總需 氧 量 TOD。 TOD的 測(cè) 定 僅 需 幾 分 鐘 。 return return return return return return return return return return 水 質(zhì) 標(biāo) 準(zhǔn) 是 用 水 對(duì) 象 (包 括 飲 用 和 工 業(yè) 用 水 對(duì) 象 等 )所要 求 的 各 項(xiàng) 水 質(zhì) 參 數(shù) 應(yīng) 達(dá) 到 的 限 值 。 可 分 為 國(guó) 際 標(biāo) 準(zhǔn) 、 國(guó)家 標(biāo) 準(zhǔn) 、 地 區(qū) 標(biāo) 準(zhǔn) 、 行 業(yè) 標(biāo) 準(zhǔn) 和 企 業(yè) 標(biāo) 準(zhǔn) 等

9、不 同 等 級(jí) 。 生 活 飲 用 水 水 質(zhì) 標(biāo) 準(zhǔn) 的 制 定 主 要 是 根 據(jù) 人 們 終 生 用 水的 安 全 來(lái) 考 慮 的 ， 水 中 不 得 含 有 病 原 微 生 物 ， 水 中 所 含 化學(xué) 物 質(zhì) 及 放 射 性 物 質(zhì) 不 得 危 害 人 體 健 康 ， 水 的 感 官 性 狀 良好 。 return 一 、 污 水 的 排 放 標(biāo) 準(zhǔn)污 水 排 放 標(biāo) 準(zhǔn) 制 定 的 依 據(jù)依 據(jù) 地 表 水 水 域 環(huán) 境 功 能 和 保 護(hù) 目 標(biāo) ， 按 功 能 高 低 劃 分 為5類 ： 類 主 要 適 用 于 源 頭 水 ， 國(guó) 家 自 然 保 護(hù) 區(qū) ； 類 主 要 適

10、用 于 集 中 式 生 活 飲 用 水 地 表 水 源 地 一 級(jí) 保 護(hù)區(qū) 、 珍 稀 水 生 生 物 棲 息 地 、 魚 蝦 類 產(chǎn) 卵 場(chǎng) 、 仔 稚 幼 魚 的 梭餌 場(chǎng) 等 ； 類 主 要 適 用 于 集 中 式 生 活 飲 用 水 地 表 水 源 地 二 級(jí) 保 護(hù)區(qū) 、 魚 蝦 類 越 冬 場(chǎng) 、 洄 游 通 道 、 水 產(chǎn) 養(yǎng) 殖 區(qū) 等 漁 業(yè) 水 域 及游 泳 區(qū) ； 類 主 要 適 用 于 一 般 工 業(yè) 用 水 區(qū) 及 人 體 非 直 接 接 觸 的 娛樂(lè) 用 水 區(qū) ； 類 主 要 適 用 于 農(nóng) 業(yè) 用 水 區(qū) 及 一 般 景 觀 要 求 水 域 。 return

11、return 表 1-1 第 一 類 污 染 物 最 高 允 許 排 放 濃 度 （ mg/L）污 染 物 最 高 允 許 排放 濃 度 污 染 物 最 高 允 許 排放 濃 度 污 染 物 最 高 允 許排 放 濃 度1 總 汞 0.05 4 總 鉻 1.5 7 總 鉛 1.02 烷 基 苯 不 得 檢 出 5 六 價(jià) 鉻 0.5 8 總 鎳 1.03 總 鎘 0.1 6 總 砷 0.5 9 苯 并 (a)比 0.00003 燒 堿 行 業(yè) （ 新 擴(kuò) 建 、 改 建 企 業(yè) ） 采 用 0.005mg/L。 為 試 行 標(biāo) 準(zhǔn) 、 二 級(jí) 、 三 級(jí) 標(biāo) 準(zhǔn) 區(qū) 暫 不 考 慮 。 ret

12、urn 表 1-2 第 二 類 污 染 物 最 高 允 許 排 放 濃 度 （ mg/L）標(biāo) 準(zhǔn) 分 級(jí) 一 級(jí) 標(biāo) 準(zhǔn) 二 級(jí) 標(biāo) 準(zhǔn) 三 級(jí) 標(biāo) 準(zhǔn)新 擴(kuò) 改 現(xiàn) 有 新 擴(kuò) 改 現(xiàn) 有1 pH值2 色 度3 懸 浮 物4 BOD55 COD6 石 油 類7 動(dòng) 植 物 由8 揮 發(fā) 酚9 氰 化 物10 硫 化 物11 氨 氮 12 氟 化 物13 磷 酸 鹽 (以P計(jì) )14 甲 醛15 苯 胺 類16 硝 基 苯 類17 LAS18 銅19 鋅20 錳 6 950703010010200.50.51.015100.51.01.02.05.00.52.02.0 6 9801006015

13、015301.50.51.025151.02.02.03.0100.52.05.0 6 9802006015010200.50.51.02510、 201.02.02.03.0101.04.02 0 6 91002508020020401.00.52.04015、 302.03.03.05.0151.05.05.0 6 9400300500301002.01.02.0205.05.0202.05.05.0return return return return return return 第 三 節(jié) 廢 水 處 理 方 法 綜 述 廢 水 處 理 方 法 按 對(duì) 污 染 物 實(shí) 施 的 作 用

14、不 同 ， 大 體 上 可 分為 兩 類 ： 一 類 是 通 過(guò) 各 種 外 力 作 用 ， 把 有 害 物 從 廢 水 中 分 離出 來(lái) ， 稱 為 分 離 法 。 另 一 類 是 通 過(guò) 化 學(xué) 或 生 化 的 作 用 ， 使 其轉(zhuǎn) 化 為 無(wú) 害 的 物 質(zhì) 或 可 分 離 的 物 質(zhì) 。 后 者 再 經(jīng) 過(guò) 分 離 予 以 除去 ， 稱 為 轉(zhuǎn) 化 法 。 習(xí) 慣 上 也 按 處 理 原 理 不 同 ， 將 處 理 方 法 分為 物 理 法 、 化 學(xué) 法 、 物 理 化 學(xué) 法 和 生 物 化 學(xué) 法 四 類 。 return 一 、 分 離 法 廢 水 中 的 污 染 物 有 各

15、種 存 在 形 式 ， 大 致 有 離 子 態(tài) 、分 子 態(tài) 、 膠 體 和 懸 浮 物 多 樣 性 和 污 染 物 特 性 的 各 異 性 ， 決定 了 分 離 方 法 的 多 樣 性 。污 染 物 存 在 形 式 分 離 方 法離 子 態(tài) 離 子 交 換 法 、 電 解 法 、 電 滲 析 法 、 離 子 吸附 法 、 離 子 浮 選 法分 子 態(tài) 萃 取 法 、 結(jié) 晶 法 、 精 餾 法 、 吸 附 法 、 浮 選法 、 反 滲 透 法 、 蒸 發(fā) 法膠 體 混 凝 法 、 氣 浮 法 、 吸 附 法 、 過(guò) 濾 法懸 浮 物 重 力 分 離 法 、 離 心 分 離 法 、 磁 力 分

16、 離 法 、篩 選 法 、 氣 浮 法表 1-3 分 離 法 分 類 一 覽 表 return 二 、 轉(zhuǎn) 化 法 轉(zhuǎn) 化 法 可 分 為 化 學(xué) 轉(zhuǎn) 化 和 生 化 轉(zhuǎn) 化 兩 類 。 具 體 見(jiàn) 表 1-4。現(xiàn) 代 廢 水 處 理 技 術(shù) ， 按 處 理 程 度 劃 分 ， 可 分 為 一 級(jí) 、 二 級(jí) 和 三級(jí) 處 理 。 一 級(jí) 處 理 ， 主 要 去 除 廢 水 中 懸 浮 固 體 和 漂 浮 物 質(zhì) ， 同 時(shí) 還通 過(guò) 中 和 或 均 衡 等 預(yù) 頂 處 理 對(duì) 廢 水 進(jìn) 行 調(diào) 節(jié) 以 便 排 入 受 納 水 體或 二 級(jí) 處 理 裝 置 。 主 要 包 括 篩 濾 、 沉

17、 淀 等 物 理 處 理 法 。 經(jīng) 過(guò) 一級(jí) 處 理 后 ， 廢 水 的 BOD一 般 只 去 除 30 左 右 ， 達(dá) 不 到 排 放 標(biāo) 準(zhǔn) ，仍 需 進(jìn) 行 二 級(jí) 處 理 。 二 級(jí) 處 理 ， 主 要 去 除 廢 水 中 呈 膠 體 和 溶 解 狀 態(tài) 的 有 機(jī) 污 染物 質(zhì) 主 要 采 用 生 物 處 理 等 方 法 ， BOD去 除 率 可 達(dá) 90 以 上 ， 處理 水 可 以 達(dá) 標(biāo) 排 放 。 三 級(jí) 處 理 ， 是 在 一 級(jí) 、 二 級(jí) 處 理 的 基 礎(chǔ) 上 ， 對(duì) 難 降 解 的 有機(jī) 物 、 磷 、 氮 等 營(yíng) 養(yǎng) 性 物 質(zhì) 進(jìn) 一 步 處 理 。 采 用

18、的 方 法 可 能 有 混凝 、 過(guò) 濾 、 離 子 交 換 、 反 滲 透 、 超 濾 、 消 毒 等 。 return 表 1-4 轉(zhuǎn) 化 法 分 類 一 覽 表方 法 原 理 轉(zhuǎn) 化 方 法化 學(xué) 轉(zhuǎn) 化 中 和 法 、 氧 化 還 原 法 、 化 學(xué) 沉 淀 法 、 電 化 學(xué) 法生 化 轉(zhuǎn) 化 活 性 污 泥 法 、 生 物 膜 法 、 厭 氧 生 物 處 理 法 、 生 物 塘 等 return 典 型 的 污 水 處 理 流 程 一 、 動(dòng) 力 學(xué) 基 礎(chǔ)二 、 反 應(yīng) 器 形 式四 、 反 應(yīng) 器 設(shè) 計(jì) 中 的 若 干 問(wèn) 題三 、 水 力 特 性 return )(1 dt

19、dnVr AA dtdcdtAdr AA return qQpPbBaA bBaAPP CkCdtdcdtPdr bBaAA CCkr . . bBaAB CCkr return BrBr 22kk12 HHBrHBr k22 BrHBrBrH k32 23222 BrHkHHBrkHBrkrHBr 23222 BrHkHHBrkHBrkrHBr return kdtdcr AA tcc A kdtdcAA 00 ktcc AA 0 return PA k AA kcdtdc tcc AA kdtcdcAA 00 ktccInIncInc AAAA 00 )exp(0 ktcc AA 0APA

20、 ccc )exp( 00 ktccc AAP return 0lg303.2lg AA ctkc kkInt ecc ktAA 693.02 21 21 0 21 return PBA k00 BA cc )( 00 xcxckckcdtdx BABA ktxcc xcccc kdtxcxc dx BA ABBA tx BA )( )(lg303.2 )( 00 0000 00 00 return 00 BA cc 2)( 0 xckdtdx A ktxcc xAA )( 00021 Acx 021 1Akct 043 Acx 041 3Akct 00 21 AA cc 01Akc00 41

21、21 AA cc 02Akc return CA BA kk 21 AAA ckckdtdc 21 AB ckdtdc 1 Bc ckdtdc 2 tkkAA ecc )(0 21 return 21 01)(21 01 )(0 010 )(01 21 2121 kk ckekk ckc dteckdc eckdtdc AtkkAB tkkt Ac B tkkABB tkkAB ekk ckc )(21 01 211 tkkAC ekk ckc )(21 02 211 return BA k 1 BA k 10AA cc 0BB cc xcc AA 0 xcc BB 0 x tBA BA BA

22、 BAA dtckckxkxk dx ckckxkxk xckxckdtdx xckxckdt xcd0 0010111 010111 0101 01010 )()( )()( )()( )()()( return tkkeNx )( 211 11 0101 kk ckckN BA01 k 0AcN tkAAA tkA ecxcc ecx 11 000 )1( return CBA kk 2121 kk 0AA cc 0Bc 0CcAA cc BB cc CC cc 0ACBA cccc AA ckdtdc 1 ktAA ecc 0 return BktA BAB ckeck ckckdtdc

23、 201 21 )( 2112 01 tktkAB eekk ckc )( 2112 0212 tktkABC eekk ckkckdtdc )1( 12 210 12 kk ekekcc tktkAC return (3)PF型(2)CSTR型(1)CMB型 產(chǎn) 物反 應(yīng) 物 C0產(chǎn) 物反 應(yīng) 物產(chǎn) 物反 應(yīng) 物 圖 1-1 理 想 反 應(yīng) 器 圖 示 return 反 應(yīng) 器 形 式 說(shuō) 明間 歇 反 應(yīng) 器 采 用 一 次 加 料 ， 攪 拌 反 應(yīng) ， 待 反 應(yīng) 結(jié) 束 后 再 同時(shí) 放 出 ， 所 有 物 料 反 應(yīng) 時(shí) 間 相 同 ， 且 濃 度 均 勻 ，但 隨 時(shí) 間 而 變

24、 化 ， 因 而 是 在 非 穩(wěn) 態(tài) 條 件 下 操 作的 。推 流 反 應(yīng) 器 物 料 按 前 后 順 序 沿 流 動(dòng) 方 向 推 流 ， 反 應(yīng) 時(shí) 間 是反 應(yīng) 器 長(zhǎng) 度 的 函 數(shù) ， 因 而 反 應(yīng) 物 濃 度 沿 路 程 而變 化 。 但 在 反 應(yīng) 器 內(nèi) 所 有 物 料 的 停 留 時(shí) 間 相 同 。連 續(xù) 流 攪 拌 反應(yīng) 器 連 續(xù) 流 攪 拌 反 應(yīng) 器 又 稱 全 混 式 反 應(yīng) 器 。 物 料 邊進(jìn) 邊 出 ， 連 續(xù) 流 動(dòng) ， 因 充 分 攪 拌 ， 各 處 濃 度 均勻 ， 出 口 濃 度 與 反 應(yīng) 器 內(nèi) 濃 度 一 致 。 穩(wěn) 態(tài) 條 件下 ， 整 個(gè)

25、系 統(tǒng) 不 隨 時(shí) 間 變 化 。 return 反 應(yīng) 器 形 式 說(shuō) 明任 意 流 反 應(yīng) 器 任 意 流 是 介 于 推 流 和 連 續(xù) 流 攪 拌 器 之 間 的 某種 程 度 的 局 部 混 合 流 。填 料 床 填 料 床 反 應(yīng) 器 是 在 反 應(yīng) 器 內(nèi) 裝 入 填 料 。 填 料或 者 完 全 充 滿 液 體 (厭 氧 濾 池 )， 或 者 間 接 接受 廢 水 (生 物 濾 池 )。流 化 床 流 化 床 反 應(yīng) 器 在 許 多 方 面 都 與 填 料 床 反 應(yīng) 器類 似 ， 只 是 在 流 體 向 上 流 動(dòng) 時(shí) ， 填 料 處 于 流化 狀 態(tài) ， 并 可 通 過(guò) 調(diào) 節(jié) 流 體 的 速 度 改 變 填 料的 空 隙 率 。 return return return