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水样蒸发总固体(TS)
TS:
定量水样在105~110℃烘箱中烘干至恒重所得重量。
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6~9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
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)ThOD:
(5)TOC:
※对于同一种污水来说,ThOD﹥TOD﹥CODCr﹥BOD5﹥TOC
3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
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
饮用水小于3个/L,城市排水小于10000个/L,游泳池小于1000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
CODCr
BOD5
SS
NH3-N
TP
一般污水
250~300
100~150
150~200
30(TKN=40)
4~5
国家排放标准GB18918
一A
50
10
5(8)
1
一B
60
20
8(15)
1.5
二级
100
30
25(30)
3
三级
120
—
5
中水回用(冲厕)
地表水
Ⅰ类
小于15
小于3
无漂浮沉积物
0.5
0.02
Ⅱ类
0.1(0.25)
Ⅲ类
15
4
0.1(0.05)
Ⅳ类
6
2
0.2
Ⅴ类
25
一般景观用水
CODMn
8
透明度大于0.5m
0.5
0.05
生活饮用水
感官性状与一般化学指标;
毒理学指标;
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。
(3)沉淀与挥发:
污染物中的可沉物质,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
有机氮NH4+NO2—NO3—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ρc=ρcs-ρD
到达缺氧点时间dρD/dt=0
第三章污水的物理处理
教学要求:
1)掌握沉淀理论,理解各种沉淀类型的内在联系和区别,并学会分析沉淀池的影响因素。
2)了解各种沉淀池的适用范围,掌握其相关的工程设计,并结合流体力学理解其设计要求。
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70~80%,容重750kg/m3。
一、格栅分类
平面格栅:
按形状分为
曲面格栅:
粗格栅:
大于40mm
按栅条间距分为细格栅:
10~30mm
密格栅:
小于10mm
栅条间隙e:
10、15、20、25、30、40mm(细格栅);
50、60、70………150mm(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L>
1000mm时,框架应加横向肋条。
栅条材质为A3钢制,栅条偏差≦1/1000,总偏差≦2mm。
3)水泵前:
人工清渣e≦20mm;
对大中型泵站,采用机械清渣,e=20~150mm。
4)污水处理系统前:
人工清渣e=25~40mm,机械清渣e=15~25mm。
污水处理厂前可设粗细二道格栅,粗格栅e=50~150mm,细格栅e=15~40mm;
当提升泵站前格栅e≦25mm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45~75°
对人工清渣,为省力一般角度≦60°
;
对机械清渣,角度一般60~75°
特殊时为90°
对回转式一般60~90°
。
7)流速:
栅前渠道流速V=0.4~0.9m/s,过栅流速0.6~1.0m/s,通过格栅水头损失宜采用0.08~0.15m。
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H=h1+h2+h。
9)格栅工作台高度:
高出栅前最高设计水位0.5m
10)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20×
20mm;
圆形ø
=20;
长方形10×
50mm,迎水面半圆矩形10×
50mm。
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:
n=Qmax(sinα)0.5/ehv
B=en+(n-1)s
其中:
n-1为栅条数,s为栅条宽度。
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