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99真人水质工程学II完整版pdf

日期:2020-12-25 10:22

  第一章 污水的本质与特质 第 一 1.1 污水 篇 1.2 都邑污水的本质与污染目标 总 论 1.1 污水(Sewage) 第 点源 点源 一 章 污水:生计污水(domestic sewage )、工业废 水(industrial wastewater )、被污染雨水的总 污 称。 面源 水 的 都邑污水(municipal sewage ):生计污水与 性 分娩污水(或经工矿企业局限执掌后的分娩污 质 与 水) 的混杂污水。 特 征 执掌水出途:(1)排放水体,动作水体的补给水; (2)灌溉境界;(3)反复操纵。 1.2 都邑污水的本质与污染目标 一、污水的物理本质及目标 第 一 1、水温:约10~20;5或40则影响生物执掌成绩。 章 2、色度:生计污水呈灰色,融化氧不够则呈黑褐色。 3、臭味:定性反响某种有机或无机污染物的众少。 污 水 按存正在状态分:悬浮的、胶体的和融化的 的 4、固体含量: 性 按本质分:有机物、无机物与生物体 质 总固体量(TS,Total Solid ) 与 悬浮固体(SS,Suspended Solid ) 特 征 挥发性悬浮固体(VSS ,Volatile Suspended Solid )(70%) 非挥发性悬浮固体(NVSS ,non-Volatile Suspended Solid ) 1.2 都邑污水的本质与污染目标 二、污水的化学本质及目标 第 1、无机物 一 章 酸碱度 pH高出6~9则无益,晦气污水执掌 凯式氮(KN, Kjeldahl 污 Nitrogen ):有机氮+氨氮 总氮,TN 氮 Total 水 亚硝酸盐氮、硝酸盐氮 Nitrogen 的 性 磷 无机磷:磷酸盐 质 有机磷:葡萄糖-6-磷酸及磷肌酸等 与 特 无机盐 硫酸盐与硫化物、氯化物 征 氰化物、砷化物 无机有 毒物质 重金属 汞、镉、铅、铬、砷等“五毒” 1.2 都邑污水的本质与污染目标 2、有机物(按被生物降解的难易水准分类biodegradable ) 第 一 可生物降解 难生物降解 章 无迫害或 有迫害或 无迫害或 有迫害或 污 按捺用意 按捺用意 按捺用意 按捺用意 水 的 性 碳 蛋 软 有 挥 硬油 物 油 植 物 动 物 矿合 化 不 有类 苯 代 取 质 水 白 性 机 发 性 物 挥 机 与 化 质 洗 酸 酚 洗 油 发 农 特 合 与 涤 碱 涤 酚 药 征 物 尿 剂 剂 素 脂肪和油类 外貌活性剂 1.2 都邑污水的本质与污染目标 3、有机物污染目标 第 (1)生化需氧量(BOD, Bio-Chemical Oxygen Demand ): 一 水温20的条目下,微生物将有机物氧化成无机物所破费 章 的融化氧量 (mg/L )。 合成 硝化阶段 污 氧化 自养菌 新细胞 NODu 解 降 物 生 可 ( 水 Oa CO2 、 NH3 Oc H O、能 H O、能、NO - 的 2 2 2 性物 机 有 异养菌 自养菌 成 合 质 NH3 、 CO2 Od ) 与 Ob H O、能 新细胞 2 特 合成 内源呼吸 剩余物质 胞 细 新 能 - 征 NO3 碳氧化阶 段BODu 图1-2 可生物降解有机物降解流程示妄思 1.2 都邑污水的本质与污染目标 第 一 章 污 水 的 性 质 与 图1-3 两阶段生化需氧量弧线 特 征 以BOD 近似动作总生化需氧量BOD ,以S 吐露;以 20 u a BOD5动作可生物降解有机污染物的归纳浓度目标。 1.2 都邑污水的本质与污染目标 第 (2 )化学需氧量(COD,Chemical Oxygen Demand ): 一 采用化学氧化剂,正在酸性条目下,将有机物氧化成CO 和 2 章 H O所破费的氧量 (mg/L )。 2 污 以重铬酸钾为氧化剂时吐露为CODCr ,以高锰酸钾为 水 氧化剂时吐露为CODMn ,又称耗氧量(OC,Oxygen 的 Consumption )。 性 可生化性目标(BOD5 / COD ) 质 与 0.3,适宜采用生化执掌;0.3生化执掌艰难;0.25 特 不宜采用生化执掌。 征 1.2 都邑污水的本质与污染目标 (3 )总需氧量(TOD,Total Oxygen Demand ): 水中所 第 一 有有机物被彻底氧化所破费的总氧量,采用燃烧化学氧化反 章 应道理测定。 (4 )外面需氧量(ThOD, Theoretical Oxygen Demand ): 污 遵循化学氧化反映方程式,推算出的需氧量。 水 的 (5 )总有机碳(TOC, Total Organic Carbon ):水中全数 性 有机物的含碳量,采用燃烧化学氧化反映道理测定。 质 大凡环境下: ThODTODCODCr BOD20 BOD5 与 特 TOC ;生计污水的BOD5 /COD约0.4~0.65,BOD5 /TOC约 征 1~1.6。 长期性有机污染物,POPs, Persistent Organic Pollutants 1.2 都邑污水的本质与污染目标 三、污水的生物本质及目标 第 一 大肠菌群数(大肠菌群值)是每升水 章 样中所含有的大肠菌群数目(个/L) 大肠菌群 污 大肠菌群指数是查出1个大肠菌群 水 所需的起码水量 (mL) 。 的 性 质 病毒 重要罕有量测定法与蚀斑测定法 与 特 大肠菌群数、病原菌、病毒及其 征 细菌总数 他细菌数的总和,以每毫升水样 中细菌菌落总数吐露。 第2章 水体污染与自净 第 2.1 水体污染及其损害 一 篇 2.2 水体自净的根本次序 总 2.3 水处境维持 论 2.4 污水执掌根本手段与编制 2.1 水体污染及其损害 水体污染:排入水体的污染物正在数目上横跨该物质正在水体 第 中的本底含量和水体的处境容量,从而导致水的物理、化 2 章 学及微生物本质产生改变,使水体固有的生态编制和功用 受到摧毁。 水 一、水体的物理性污染及损害 体 污 1、热污染(水温60):(1)加快融化氧破费;(2) 染 激励水体物化本质改变;(3)推广制水本钱并发作致癌物; 与 (4)加快藻类孳乳,加快富养分化历程。 自 净 《地外水处境质地圭表》(GB3838-2002 )规则,人工制 成的处境水温改变应局部正在:周均匀最大温升≤1,周平 均最大温降≤2 。 2.1 水体污染及其损害 2、色度污染:感管不悦,滞碍水体自净。 第 2 《城镇污水执掌厂污染物排放圭表》(GB18918-2002) 规 章 定:一级A、B圭表≤50,99真人二级圭表≤80。 3、固体物质污染:(1)滞碍水体自净;(2)导致鱼类窒 水 息;(3)耗氧;(4)变成底泥积蓄与靡烂,恶化水质; 体 污 (5)吸附并转移污染。 染 GB18918-2002规则:一级A圭表10mg/L,一级B圭表20mg/L, 与 二级圭表30mg/L。 自 净 2.1 水体污染及其损害 二、无机物污染及损害 第 2 1、酸碱及无机盐污染:水体的酸碱污染往往伴跟着无机盐 章 污染。 2、氮、磷污染: 水 体 水体富养分化,淡水富养分化称为“水华”,海水富养分 污 化称“赤潮”。 染 《2009年武汉市处境处境公报》显示,全市70个重要湖泊 与 中贫养分状况的1个,中养分状况的22个,富养分状况的47 自 净 个。 太湖水华处境 2 太湖水域面积横跨2300km , “水华”气象吃紧 滇池蓝藻水华处境 滇池面积300km2 全湖产生蓝藻水华 千岛湖 “千里扬 帆” 景物区 景观摧毁 都邑内湖河流 景观摧毁 浙江舟山 近海赤潮 渔业受损 2.1 水体污染及其损害 3、硫酸盐与硫化物污染 第 2 4、氯化物污染 章 5、重金属污染 汞污染:水俣病 水 体 镉污染:骨痛病 污 铬污染:神经编制中毒 染 与 铅污染:损害神经编制、肾及脑 自 GB8978-1996规则,总汞、总隔、总铅、总砷品级一类污 净 染物一律正在车间或车间执掌措施排放口采样,其最高同意 排放浓度必需到达圭表央浼。 镉污染惹起的骨痛病 一名痛痛病 砷污染迫害 2.1 水体污染及其损害 第 三、有机物污染及损害 2 耗氧,使水质恶化,水变黑、发臭。 章 四、病原微生物污染及损害 水 体 激励流行症 污 染 与 自 净 2.2 水体自净的根本次序 第 2 章 水 体 污 染 与 自 净 2.2 水体自净的根本次序 第 一、水体的自净用意(self-purify ) 2 界说:污染物随污水排入水体后,经历物理的、化学的与 章 生物化学的用意,使污染的浓度低浸或总量节减,受污染 的水体个别地或全体地规复原状,也称为水体净化。 水 体 水体所具备的这种才气称为水体自净才气或自净容量。 污 1、物理净化用意:浓度低浸,总量不减。 染 (1)稀释 与 自 1)对流(或平流) 断面均匀流速,m/s 污染物均匀浓度,mg/L 净 O U ( x ,t ) C( x ,t ) 1 ⋅ 污染物移流率 mg/(m2 ·s) O U ( x , y , z , t ) C ( x , y , z , t ) 1 ⋅ 2.2 水体自净的根本次序 2 )扩散:分子扩散、紊流扩散及弥散(虎克定律) 第 2 污染物正在纵向x 的扩散通量: 章 纵向紊动扩散 水 系数m2/s 纵向浓度梯度 体 mg/m4 污 ∂C 染 O D − 2 x ∂x 与 自 净 纵向扩散通量 mg/(m2 ·s) 2.2 水体自净的根本次序 Q混 (2 )混杂:稀释成绩取决于混杂系数 α 第 Q总 2 章 排污口至推算 L推算 断面的隔绝 α L (L推算 ≤ 全混 ) L 全混 水 体 污 排污口至全体混 合断面的隔绝 染 与 自 净 图2-3 水体的物理净化用意流程图 2.2 水体自净的根本次序 全体混杂断面污染物均匀浓度: 第 2 原污水中 河水中 章 某污染物浓度 该污染物浓度 水 C q C Q + α W R 体 C Q αq + 污 染 河水流量 污水流量 与 自 若C =0,且河水流量深远于污水流量时,99真人可简化: R 净 C q W CW 河水与污水 C αQ n 的稀释比 2.2 水体自净的根本次序 (3 )浸淀与挥发 第 2 浸淀用意: 章 可浸污染物浓度 水 体 dC −k C 污 dt 3 染 与 自 浸淀速度常数 净 2.2 水体自净的根本次序 2、化学净化用意:存正在状态改变,浓度低浸,总量不减。 第 2 章 氧化还原 重要用意,与融化氧产生氧化 反映,微生物实行还原反映。 水 体 污 酸碱反映 惹起污染物化学本质调度。 染 与 自 净 胶体微粒吸拥护凝结阴、阳离 吸附与凝结 子,经扩散或浸降实行净化。 2.2 水体自净的根本次序 3、生物化学净化用意:浓度低浸,总量节减。 第 2 章 水 体 污 染 与 图2-4 含氮有机物生物净化示妄思 自 净 生物化学净化模子: 可生物降解污染物初始浓度 S KC mg/L 逐日净化量 mg/L·d 降解速度常数 d-1 2.2 水体自净的根本次序 二、水体水质根本模子 第 界说:外述水体中的污染物,正在物理净化、化学净化与生 2 章 物化学净化的用意下,转移与转化的流程。 (1)按水体运动的空间分为零维、一维、二维和三维型 水 (水体水质预测及预告常用); 体 污 (2 )按水质构成分为单变量和众变量型; 染 (3 )按功夫相干性分稳态(与功夫无合)和动态(与功夫 与 相合)型; 自 净 (4 )按数学特质分为直线型、非线型、确定性、随机性; (5 )按水体类型分为河道、湖泊水库、河口、海湾与地下 水等水质模子。 2.2 水体自净的根本次序 三、二维水体水质模子的行使 第 2 四、河道氧垂弧线方程—菲里普斯(Phelps )方程 章 1、氧垂弧线 水 有机污染物排入河道后融化氧(DO ,Dissolved Oxygen ) 体 的改变: 污 (1)有机污染物经微生物降解而大方破费水中的融化氧, 染 使河水亏氧; 与 自 (2 )氛围中的氧通过河道水面一贯地溶入水中,使融化氧 净 渐渐获得规复。 ★ 耗氧与复氧同时存正在。 2.2 水体自净的根本次序 第 2 章 水 临界亏氧点 体 污 a b 染 o 与 自 净 污水 图2-17 河道中BOD 及DO 的改变弧线 氧垂弧线:污水排入河道后DO 弧线 水体自净的根本次序 2、氧垂弧线方程—菲里普斯方程的设备 第 (1)有机物耗氧动力学 2 章 了解:当河水流量与污水流量安静,河水温度稳固时,有 机物生化降解的耗氧量与该期间河水中存正在的有机物量成 水 正比,即呈一级反映,属一维水体模子。 体 污 耗氧速度为: dL −K L 1 染 dt 与 自 边境条目:t=0, L=L0,则得: 有机物总量 净 K t 耗氧速度常数 t期间水中残 − 1 L L e ⋅ t 0 k =0.434K 存有机物 1 1 − L L ⋅ 10k t 1 t 0 2.2 水体自净的根本次序 第 生计污水耗氧速度常数k1 2 水温,℃ 0 5 10 15 20 25 30 章 k 0.03999 0.0502 0.0632 0.0795 0.1 0.1260 0.1583 1 水 体 区别水温时,k 的相互换算: 1 污 ( T T ) − ( T T ) − 染 k k ⋅θ 1 2 k 或 k ⋅θ 1 20 1 2 1 20 与 自 温度系数 净 θ=1.047 2.2 水体自净的根本次序 (2 )大气复氧动力学 第 复氧流程:通过河道水面与大气的接触,氧一贯溶入河水 2 章 中,当其它条目肯定时,复氧速度与亏氧量成正比例。 特征:①流速越大,复氧越速;②水深越深,复氧越慢。 水 则复氧速度为: 体 污 dD k DD C C − 染 dt 2 0 x 与 自 复氧速度 净 亏氧量 常数 水中饱和 水中融化 融化氧 氧含量 边境条目:t=0,D=D0 。 2.2 水体自净的根本次序 复氧速度常数k 值 第 2 水温,℃ 2 河道水文条目 章 10 15 20 25 缓流水体 0.11 0.15 -- 水 流速小于1m/s水体 0.17 0.185 0.20 0.215 体 流速大于1m/s水体 0.425 0.460 0.50 0.540 污 激流水体 0.684 0.740 0.80 0.865 染 (3 )融化氧改变流程动力学 与 自 河水中亏氧量的改变速度是耗氧速度与复氧速度之和。 净 亏氧方程: dD k L k− D 1 2 dt 边境条目: t=0,D=0 ,L=L 。 0 2.2 水体自净的根本次序 则得河道中氧垂弧线方程式(Phelps方程式): 第 k L k t k t k t t期间 1 0 − 1 − 2 − 2 2 (10 10D t −) 10+ ⋅ D 0 章 亏氧量 k 2 k 1 − 工程道理: 水 (1)用于了解受有机物污染的河道中融化氧的改变动态, 体 污 推想河道的自净流程及其处境容量,进而确定可排入河道 染 的有机物最大限量。 与 (2 )计算确定最大缺氧点,即氧垂点的场所及达到功夫, 自 净 并依此拟定河道水体维持步伐。 令dD/dt=0,则得 Dk0 (k 2 k 1 ) − lg{ [ 2 1 − ]} k k L 氧垂点达到功夫为: t 1 1 0 c k k − 2 1 2.2 水体自净的根本次序 注视事项: 第 2 (1)公式只探讨了有机物生化耗氧和大气复氧两个要素, 章 仅实用于河道截面改变不大,藻类等水生植物和底泥影响 可无视不计的河段; 水 体 (2 )仅实用于河水与污水正在排放点处全体混杂的条目; 污 (3 )所操纵的k ,k 值必需与水温相适宜; l 2 染 (4 )如沿河有几个排放点,则应遵循简直环境统一成一个 与 排放点推算或逐段推算。 自 净 按氧垂弧线方程推算,正在氧垂点的融化氧含量达不到 地外水最低融化氧含量央浼时,应对污水实行妥贴执掌。 故该方程式可用于确定污水执掌厂的执掌水准。 2.2 水体自净的根本次序 3、氧垂弧线方程(Phelps方程)的行使 第 2 (1)确定执掌水准 章 (2 )推算处境容量 睹例2-4 水 体 五、湖泊、水库水体水质模子 污 染 面积较小,水深 与 混 全体混杂型 较浅的湖泊 自 合 净 情 况 面积较大,水深 非全体混杂型 较深的湖泊 2.3 水处境维持 一、水体水质评议 第 2 道理: 章 通过对水体的水质评议不妨判明水体被污染的水准, 为拟定水体的归纳防治计划供应科学依照。 水 体 界说: 污 水质评议是遵循监测博得的大方材料,对水体的水质 染 所作出的归纳性的定量评议。 与 自 方针: 净 (1)了解区别区域各个期间水质的改变趋向; (2 )了解对工农业分娩和生态编制的影响; (3 )了解对人体健壮的影响。 2.3 水处境维持 第 一般采用归纳指数对各类污染物的联合影响实行评议。 2 章 归纳污介入数(K )法 近况评议 水 水 水质质地系数(P )法 体 质 污 评 大凡评议 染 价 预断评议 与 倾向评议 自 净 2.3 水处境维持 1、近况评议 第 (1)归纳污介入数(K ):吐露各类污染物对水体归纳污 2 章 染水准的一种数目目标。 污染物的同一最高同意目标 水 C k 污染物的实测浓度 K ∑ C 体 C i oi 污染物的地外水处境质地圭表 污 染 K<0.1 与 污 未污染水体 K =0.1-0.2:轻度污染 自 染 净 情 K≥0.1 况 K =0.2-0.3:中度污染 污染水体 K >0.3:重度污染 2.3 水处境维持 (2 )水质质地系数(P ) 第 污染物的 2 C 实测浓度 章 P ∑ i C 污染物的地外水 oi 处境质地圭表 水 有机污染物的行使:对待河道,P值越大,水质越差。 体 污 染 BOD CODNH N − DO 水体融化氧最低允 + P + i i 3 i − i 许浓度,起正效应 与 BOD CODNH N − DO 自 oi oi 3 oi oi 净 P<2,未受有机物污染 河道水体 P≥2,受有机物污染 2.3 水处境维持 2、预断评议 第 2 界说:人类举动对水质大概发作的影响实行预先的断定 章 和评议。新修工业基地必需实行该职业。 水 体 查明工业树立区域的处境近况、 污 大凡评议 自净才气和处境容量,并以此作 染 与 遵循安排该区域的工业组织。 自 净 估算分娩污水的水量、水质及对 倾向评议 处境大概发作的影响。 2.3 水处境维持 二、水处境容量 第 2 界说:正在餍足水处境质地圭表的条目下,水体所能接管 章 的最大同意污染物负荷量,又称水体纳污才气。 水 体 差值容量 水体稀释用意 污 染 混合容量 生化用意的去污容量 与 河水中污染物原有浓度 隔绝 污水量 自 净 W f C C( x, Q,q ,t , , ) 0 N 地面水处境质地圭表 河道流量 功夫 2.3 水处境维持 中小河道单点排污的水环 q 第 境容量: 2 Q,C0 u Q+q 假设:①污染物沿河呈线 章 性衰减,②上逛转输来的 水 污物量是安静的,③无视 x 体 河段中污染物的分化和浸 图2-19 单点排污水处境容量推算图 污 降用意;④河道流量稳固 染 化,拣选打算枯水期流量 与 以确保平安。 差值容量 原有污染物浓度 沿河道经隔绝 自 净 x . [ ( ) C] Q qW(86C +4Q ) −k + C Q q + 混合容量 点 N 0 1 0 u 水处境质地圭表 耗氧速度常数 均匀水流速率 2.3 水处境维持 三、我邦水处境法则与圭表 第 2 1、我邦的处境维持立法 章 2、我邦水处境圭表 水 具体外明了百般水体中污染物的 水处境质 体 同意最高含量,以便确保水处境 量圭表 污 质地。 染 与 污水归纳排放圭表 自 (GB8978-96 ) 净 污水排放 圭表 城镇污水执掌厂污染物排放圭表 (GB18918-2002 ) 2.4 污水执掌根本手段与编制 污水执掌根本手段 第 法 理 物 2 物理用意散开污水 筛滤,浸淀,上 章 中呈悬浮状况的固 浮,气浮,过滤 体污染物质 和反分泌等 水 体 法 学 化 化学反映散开接管 中和、混凝、电合 组 法 方 种 众 污 解、氧化还原、 染 污水中各类状态的 汽提、萃取、吸 污染物质 附、离子交 与 换和电渗析等 自 法 化 生 净 微生物代谢用意使 融化、胶体状况的 好氧法 有机污染物转化为 厌氧法 安静的无害物质 2.4 污水执掌根本手段与编制 污水执掌水准 第 2 常用物理法 章 一级执掌 重要去除悬浮物 去除30%BOD 水 重要去除胶体和溶 常用生化法 体 二级执掌 解态有机物 去除90%BOD 污 染 进一步去除难降解 常用物化 与 三级执掌 有机物、氮、磷等 及生化法 自 净 三级执掌常用于二级执掌后;而深度执掌以污水接管、 再用为方针,正在一级或二级执掌后推广的执掌工艺。 污泥执掌:减量化、安静化、无害化及资源化。 2.4 污水执掌根本手段与编制 一 级 处 理 二 级 处 理 ( 物 理 处 理 ) ( 生 物 处 理 ) 初 次 浸 淀 池 生 物 处 理 设 备 二 次 浸 淀 池 投 氯 消 毒 (活性污泥法或生物膜法) 格 栅 浸 砂 池 原 污 水 排放或三级执掌 沼气运用 污泥消化池 污泥浓缩池 污泥运用 污水流程 污泥流程 脱水和干燥配置 沼气线 都邑污水执掌规范流程 北京市高碑店污水执掌厂 3 100万m /d,一级执掌搜罗格栅、泵房、曝气浸砂池 安定流式浸淀池;二级执掌为A/O法,污泥执掌为中温两级厌 氧消化。 3 上海白龙港污水执掌厂,亚洲最大(200万m /d)。 小结 第 一 一、污水的界说及分类 篇 二、都邑污水的本质与污染目标(有机物 污染目标) 总 论 三、水体污染及损害 四、水体自净的界说及自净流程 五、河道氧垂弧线方程 六、水体水质评议及水处境容量 七、污水执掌根本手段与编制

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