污水水质与污染指标.doc
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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date污水水质与污染指标第一章 污水的性质与污染指标第一章 污水水质与污染指标污水:生活污水、工业废水、初降雨一、污水的物理性指标1 感官性状指标(1)温度:工业废水厂引起水体热污染。危害 水中的化学反应 生化反应温度升高,饱和溶解氧浓度越低,亏氧量越低,大气复氧 速率越低,溶解氧含量减少。 水生生物的生命活动 可溶性盐类的溶解度 溶解氧在水体中的溶解度 温度升高,化学反应
2、速度越高,耗氧量越高,溶解氧含量减少。 可溶性有机物的溶解度 水体自净及其速率 细菌与微生物的增殖速度。各地生活污水平均水温为1020。(2)色度:主要来源于金属化合物或有机化合物。所含杂质不同,色度不同。危害:色度升高,透光性下降,水生植物的光合作用受到影响,水体自净作用减弱。(3)嗅与味:主要来源于还原性硫和氮的化合物、挥发性有机物和氯气等。2 固体含量危害:产生色度,堵塞鱼腮,消耗溶解氧,恶化水质,吸附其他物质随水流迁移。性质:有机、无机、生物水中各种固体物的形态:水样 蒸发 总固体(TS)TS:定量水样在105110烘箱中烘干至恒重所得重量。水样过滤可过滤固体FS(溶解性固体DS)悬浮
3、固体SS挥发性可过滤固体VFS:尿素、淀粉、糖类、脂肪、蛋白质以及洗涤剂等有机物质非挥发性可过滤固体FFS:碳酸盐、氨盐、磷酸盐、氧化物等无机物挥发性悬浮固体VSS:在马福炉中灼烧至恒重所失去的重量非挥发性悬浮固体FSS:灰分水样 沉降 可沉降固体二、污水的化学性指标1 无机污染物指标(1)酸碱度,无机盐及指标:一般要求后污水的pH值在69之间。当天然水体遭受酸碱污染时,pH值发生变化,消灭或抑制水体中生物的生长,妨碍水体自净,还腐蚀船舶。碱度指水中能与强酸发生中和作用的全部物质,按离子状态可分为三类:氮氧化合物碱度,碳酸盐碱度,重碳酸盐碱度。(2)植物性营养元素:过多的氮、磷进入天然水体易导
4、致富营养化,导致水体植物尤其是藻类的大量繁殖,造成水中溶解氧的急剧变化,影响鱼类生存,并可能使某些湖泊由贫营养湖发展为沼泽和干地。含氮化合物:氮是有机物中除碳以外的一种主要元素,也是微生物生长的重要元素。它消耗水体中的溶解氧,促进藻类等浮游生物的繁殖,形成水花、赤潮,引起鱼类死亡,水质迅速恶化。关于氮的几个指标:有机氮:主要指蛋白质和尿素总氮(TN)一切含氮化合物以氮计的总称TKN:总氮中的有机氮和氨氮,不包括亚硝酸盐氮、硝酸盐氮;氨氮:有机化合物的分解或直接来自含氮工业废水NOX-N:亚硝酸盐氮和硝酸盐氮含磷化合物:磷也是有机物中的一种主要元素,是仅次于氮的微生物生长的重要元素,主要来自于人
5、体排泄物以及合成洗涤剂,牲畜饲养及含磷工业废水。它易导致藻类等浮游生物大量繁殖,破坏水体耗氧和复氧平衡,使水质迅速恶化,危害水产资源。(3)重金属:微量金属元素危害:生物毒性,抑制微生物生长,使蛋白质凝固;逐级富集至人体,影响人体健康。 2 有机污染物指标按被生物降解的难易程度有机物可分为2类4种:可生物降解有机物:包括可生物降解有机物对微生物的无毒害及抑制作用,可生物降解有机物但对微生物有毒害和抑制作用。难生物降解有机物:难生物降解有机物对微生物无毒害或抑制作用,难生物降解有机物对微生物有毒害和抑制作用。(1)BOD(生化需氧量):在水温为20的条件下,由于微生物(主要是细菌)的生活活动,将
6、有机物氧化成无机物所消耗的氧量。反映了在有氧的条件下水中可生物降解的有机物的量,主要污染特性(以mg/L为单位)。有机污染物被好氧微生物氧化分解的过程,一般可分为两个阶段:第一个阶段有机物被转化成二氧化碳、水和氨;第二阶段主要是氨被转化为亚硝酸盐和硝酸盐。污水的生化需氧量通常只指第一阶段有机物生物氧化所需的氧量,全部生物氧化需要20天100天完成。实际中,常以5天作为测定生化需氧量的标准时间,称五日生化需氧量(BOD5)。(2)COD(化学需氧量):用强氧化剂在酸性条件下,将有机物氧化成二氧化碳和水所消耗的氧量。BOD/ COD:可生化性指标,比值越大越容易被生物处理。(3)TOD:(4)Th
7、OD:(5)TOC:对于同一种污水来说,ThODTODCODCrBOD5TOC3 污水的生物性质指标(1)来源及危害:生活污水:肠道传染病、肝炎病毒、SARS、寄生虫卵等制革、屠宰等工业废水:炭疽杆菌、钩端螺旋体等医院污水:各种病原体危害:传播疾病、影响卫生、导致水体缺氧(2)细菌总数:水中细菌总数反映了水体有机污染物程度和受细菌污染的程度。常以:细菌个数/mL计。如:饮用水 小于100个/mL,医院排水 小于500个/mL(3)大肠菌群:可表明水样被粪便污染的程度,间接表明有肠道病菌存在的可能性。 常以:大肠菌群数/L计如:饮用水 小于3个/L,城市排水 小于10000个/L,游泳池 小于1
8、000个/L。 从几个水质标准看水处理工程的任务水质标准中主要指标浓度值(mg/L)主要指标CODCrBOD5SSNH3-NTP一般污水25030010015015020030(TKN=40)45国家排放标准GB18918一A5010105(8)1一B6020208(15)1.5二级100303025(30)3三级12060505中水回用(冲厕)10510地表水类小于15小于3无漂浮沉积物0.50.02类小于1530.50.1(0.25)类15410.1(0.05)类20620.2类251020.2一般景观用水CODMn8透明度大于0.5m0. 50.05生活饮用水感官性状与一般化学指标;毒理
9、学指标;细菌学指标;反射性指标第二章 水体污染与自净一、水体的自净作用污染物随污水排入水体后,经过物理的、化学的与生物化学作用,使污染的浓度降低或总量减少,受污染的水体部分地或完全地恢复原状,这种现象称为水体自净作用。按照净化机理可分为3类:物理净化作用,化学净化作用,生物化学净化1 物理净化作用水体中的污染物通过稀释、混合、沉淀与挥发,使浓度降低,但总量不减。(1)稀释:污水排入水体后,在流动的过程中,逐渐和水体水相混合,使污染物的浓度不断降低的过程。稀释效果受两种运动形式的影响,即对流与扩散。(2)混合:1) 竖向混合阶段:污染物排入河流后因分子扩散、湍流扩散、弥散作用逐步向河水中分散,由
10、于一般河流的深度与宽度相比较小,所以首先在深度方向上达到浓度分布均匀,从排放口到深度上达到浓度分布均匀的阶段称为竖向混合阶段,同时也存在横向混合作用。2) 横向混合阶段:当深度上达到浓度分布均匀后,在横向上还存在混合过程。经过一定距离后污染物在整个横断面上达到浓度分布均匀,这一过程称为横向混合阶段。3) 断面充分混合后阶段:在横向混合阶段后,污染物浓度在横断面上处处相等。河水向下游流动的过程中,持久性污染物的浓度将不在变化,非持久性污染物浓度将不断减少。点源污水流量:Qw污染物浓度:Cw河水流量:Qs本底浓度:Cs混合污水羽流海岸线河水总流量Qs+Qw稀释后浓度Cd海岸线(3)沉淀与挥发:污染
11、物中的可沉物质,可通过沉淀去除,使水体中污染物的浓度降低,但易对河水造成二次污染。2 化学净化作用水体中的污染物通过氧化还原、酸碱反应、分解合成、吸附凝聚等过程,使存在形态发生变化及浓度降低,但总量不减。(1)氧化还原:水体化学净化的主要作用。(2)酸碱反应:水体中存在的地表矿物质以及游离二氧化碳、碳酸系碱度等,对排入的酸、碱有一定的缓冲能力,使水体的pH值维持稳定。(3)吸附与凝聚:胶体微粒的存在3 生物化学净化作用以水体中氮的迁移转化为例介绍氨化细菌氨化作用亚硝化细菌O2硝化细菌O2反硝化细菌C源碱度增大好氧或厌氧条件碱度减小好氧条件碱度增大低氧、缺氧条件有机氮 NH4+ NO2 NO3
12、N2二、河流氧垂曲线方程1 氧垂曲线水体受到污染后,水体中溶解氧逐渐被消耗,到临界点后又逐步回升的变化过程,如图所示。2 氧垂曲线方程菲里普斯方程的建立(1)有机物耗氧动力学(2)溶解氧变化过程动力学某点处的氧不足量变化速率是该处耗氧速率和复氧速率之和:求解得某点的亏氧量:某点的溶解氧c=cs-D 到达缺氧点时间dD/dt=0第三章 污水的物理处理生活污水和工业废水中都含有大量的漂浮物与悬浮物,其进入水处理构筑物会沉入水底或浮于水面,对设备的正常运行带来影响,使其难以发挥应有的功效,必须予以去除。物理处理的去除对象:漂浮物、悬浮物。物理处理方法:1) 筛滤:筛网、格栅(去除漂浮物、纤维状物质和
13、大块悬浮物),滤池、微滤机(去除中细颗粒悬浮物)。2) 重力分离:沉砂池、沉淀池(去除不同密度、不同粒径悬浮物)、隔油池与气浮池(去除密度小于1或接近1的悬浮物)。3) 离心分离:离心机、旋流分离器(去除比重大、刚性颗粒)。本章主要就城市生活污水处理中使用的格栅、沉砂池、沉淀池进行讲授。第一节 格栅格栅由一组平行的金属栅条、带钩的塑料栅条或金属筛网组成。安装在污水沟渠、泵房集水井进口、污水处理厂进水口及沉砂池前。根据栅条间距,截留不同粒径的悬浮物和漂浮物,以减轻后续构筑物的处理负荷,保证设备的正常运行。被截留的污染物称为栅渣,其含水率7080,容重750kg/m3 。一、格栅分类平面格栅:按形
14、状分为曲面格栅:粗格栅:大于40mm按栅条间距分为 细格栅:1030mm 密格栅:小于10mm栅条间隙e:10、15、20、25、30、40mm(细格栅);50、60、70150mm(中或粗格栅)。 人工清渣:小型污水处理厂按清渣方式分为 机械清渣:栅渣量大于0.2m3/d二、格栅的设计计算格栅的设计计算实际上主要是栅室、栅槽的设计计算,包括栅槽断面、水力计算、栅渣量计算机清渣机械的选用。1 注意的问题1) B、L、e和b的相关尺寸见p55表3-1。2) 长度L:取决于水深,以200mm为一级增长值。当L1000mm时,框架应加横向肋条。栅条材质为A 3钢制,栅条偏差1/1000,总偏差2mm
15、。3) 水泵前:人工清渣e20mm;对大中型泵站,采用机械清渣,e20150mm。4) 污水处理系统前:人工清渣e2540mm,机械清渣e1525mm。污水处理厂前可设粗细二道格栅,粗格栅e50150mm,细格栅e1540mm;当提升泵站前格栅e25mm时,泵后可不设格栅。5) 格栅数量:当每日渣量0.2m3时,一般采用机械清渣,格栅台组数不宜少于2台。若仅为1台时,应另设一条人工清渣格栅备用。6) 格栅安装角度:一般4575,对人工清渣,为省力一般角度60;对机械清渣,角度一般6075,特殊时为90;对回转式一般6090。7) 流速:栅前渠道流速V0.40.9m/s,过栅流速0.61.0m/
16、s,通过格栅水头损失宜采用0.080.15m。流速过大不仅过栅水头损失增加,还可能将已截流在格栅上的栅渣冲过格栅;流速过小栅槽内将发生沉淀。8) 高度:设水深h,格栅水头损失h1 ,栅前渠道超高h2(一般采用0.3m),则后槽总高度Hh1h2h。9) 格栅工作台高度:高出栅前最高设计水位0.5m10) 工作台宽度:人工清渣1.2m,机械清渣1.5m。11) 栅条断面形状、尺寸:正方形2020mm;圆形=20;长方形1050mm,迎水面半圆矩形1050mm。2 设计计算(1)栅槽宽度:已知B或Qmax、水深h、流速V,则栅条间隙数:nQmax(sin) 0.5/ehvBen(n-1)s其中:n1
17、为栅条数,s为栅条宽度。(2)格栅的水头损失:h1kh0其中:k为倍数,一般取3。h0V sin/2g为阻力系数:(s/e) 4/3圆形1.79,矩形2.42,迎面半园1.83,迎背面半园1.67。(3)栅槽总高度:Hh1h2h,h2为超高。(3)栅槽总长度:LL1L21.00.5H1 /tg,L1(BB1)/2tg1L2L1/2H1h2h其中:L1为进水渠渐宽部分长度;L2为渠出水渐窄处长度;1为渠道展开角,一般20; B1为进水渠宽度;0.5与1.0为格栅前后的过渡段长度。(4)每日栅渣量:W QmaxW186400/K总1000(m3/d)。其中:W1为栅渣量(m3/103m3污水),一
18、般取0.010.1。粗格栅取小值,中格栅取中值,细格栅取大值;K总为生活污水变化系数,见p59表3-3。例题:见p59例3-1。第二节 沉淀理论污水中许多悬浮固体的密度比水大,因此,在水中他们可以自然地下沉,利用这一原理进行的废水固液分离过程称为沉淀。一、沉淀分类沉淀是实现固液分离或泥水分离的重要环节,由于沉淀的对象和空间不同,其沉淀形式也各异,根据固体颗粒在沉淀过程中出现的不同物理现象将沉淀过程分为4类。1 自由沉淀当SS浓度不高,沉淀过程中颗粒间互不碰撞、呈单颗粒状态,各自独立地完成沉淀过程。如沉砂池和初沉池中的沉淀。2 絮凝沉淀水深当SS浓度较高(50500mg/L)时,沉淀过程中颗粒间
19、可能互相碰撞产生絮凝作用,使颗粒粒径与质量逐渐加大,沉速加快。如活性污泥在二沉池中的沉淀。3 区域沉淀时间因SS过大,沉淀过程中相邻颗粒间互相妨碍、干扰,沉速大的颗粒也无法超越沉速小的颗粒,各自保持相对位置不变,颗粒群以整体向下速度沉降,并与上清液形成清晰的固液界面。如二沉池中下部的沉淀。4 压缩沉淀颗粒间相互支撑,上层颗粒在重力作用下挤压下层颗粒间的间隙水,使污泥得到浓缩。如二沉池泥斗和浓缩池的过程。二、沉淀类型分析1 自由沉淀(1)颗粒在水中自由沉淀现象分析当固体颗粒静止处于水中时,要受到两个力的作用:一是它本身的重力,向下;一是水对它的阻力,向上。如果固体颗粒密度比水大,那么它所受的重力
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