给排水科学与工程概论第2版教学课件ppt作者李亚峰第4章水质工程

• 震后如何净化和消毒饮用水
(1)第一步:水的澄清
➢用明矾、硫酸铝、硫酸铁或聚合氯化铝作混凝剂，适量 加入浑水中，用棍棒搅动，待出现絮状物后静置沉淀，水 即澄清。
➢ 没有上述混凝剂时，可就地取材。把仙人掌、仙人球、 榆树、木棉树皮捣烂加入浑水中，也有助凝作用。
(2)第二步:饮水消毒
➢ 煮沸消毒，效果可靠，方法简便易行。也可用漂白粉等 卤素制剂消毒饮用水。按水的污染程度，每升水加ｌmg－ 3mg氯，15min－30min后即可饮用。
④ 2006年，制定了最新版的《生活饮用水卫生标准》 （GB5749-2006），于2007年7月1日正式开始实施， 将水质指标由35项增至106项 。
4. 地面水环境质量标准
地面水的分类
I类：适用于源头水和国家自然保护区； II类：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：适用于集中式生活饮用水水源地二级保护区和一般
沉淀工艺特点
简单，效果良好，应用极为广泛，主要用于去除100um以 上的悬浮物（胶体颗粒需混凝后才能沉淀）。
1－1 沉淀原理
沉淀应用领域
•给水处理 ：混凝沉淀，高浊预沉 。 •污水处理
• 沉砂池（去除颗粒易沉物，如砂粒） • 初沉池（去除悬浮有机物） • 二沉池（活性污泥与水分离） • 污泥浓缩池（浓缩污泥）
皂素工业水污染物排放标准 煤炭工业污染物排放标准 医疗机构水污染物排放标准 啤酒工业污染物排放标准 柠檬酸工业污染物排放标准 味精工业污染物排放标准 城镇污水处理厂污染物排放标准 兵器工业水污染物排放标准 火炸药 兵器工业水污染物排放标准 火工药剂 兵器工业水污染物排放标准 弹药装药 合成氨工业水污染物排放标准 造纸工业水污染物排放标准 污水海洋处置工程污染控制标准 畜禽养殖业污染物排放标准 污水综合排放标准 磷肥工业水污染物排放标准 烧碱、聚氯乙烯工业水污染物排放标准 航天推进剂水污染物排放标准 钢铁工业水污染物排放标准 肉类加工工业水污染物排放标准 纺织染整工业水污染物排放标准 海洋石油开发工业含油污水排放标准 船舶工业污染物排放标准 船舶污染物排放标准
含有溶解氧的水样在20℃培养20d，水中的有机物基本 无机化，有机物在20天内消耗的溶解氧的量被称为生 化需氧量。
2. 水质标准的分类
按管理控制对象分类
① 水环境质量标准
a.控制对象是水环境。
b.为了满足不同用水需要而制订的专业水质标准， 如《生活饮用水卫生标准》、《地面水卫生标准》、 《渔业用水水质标准》、《农田灌溉水质标准》、 《地面水环境质量标准》和《风景游览区水质标准》 等。
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胶粒
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胶体电位―胶体脱稳―脱稳胶体凝聚
2、混凝的作用机理 ② 吸附－架桥
胶体
链状高分 子物质
投加高分子混凝剂，经水解或缩聚反应形成高分子聚合物，具有 线性结构； 高分子聚合物被胶体微粒强烈吸附，很多胶体颗粒会发生吸附架 桥，形成粗大絮凝体。
这种由高分子物质吸附架桥作用而使微粒相互聚集的过 程，称为絮凝。
(2) 混凝的定义
通过投加混凝剂破坏胶体的稳定性，促使胶体及悬浮物 相互凝聚形成大的易于下沉的絮凝体。这种水处理方法被 称为混凝。 (3) 去除对象的尺寸范围：1nm~0.1m (4) 水处理中主要杂质：
粘土、细菌、病毒 、蛋白质、腐殖酸
2、混凝的作用机理
① 吸附－电性中和
异号聚合离子
＋
－＋
－
－
混凝剂
粗格栅：50～100mm 中格栅：10～40mm 细格栅：3～10mm
② 根据格栅上污物的清除方法，分为人工清除和机 械清除。
细格栅
粗格栅
2、筛网 作用
筛网比格栅的孔径更小，可以拦截更细小的悬浮物。
组成
金属丝或化学纤维编织而成。
二、混凝
1、概述
(1) 混凝去除对象 胶体杂质及部分微小悬浮物，是一种化学处理方法。
③ 拥挤沉淀(成层沉淀) ：颗粒在水中的浓度较大，沉淀过程中相互间干 扰，在清水和浑水之间进行分层，界面下降。（二沉池、污泥浓缩池）
④ 压缩沉淀：颗粒互相接触、互相支撑，下层颗粒间的水在上层颗粒的 重力下挤出，污泥得到浓缩。
拥挤沉淀
拥挤沉淀
清水、浑水 交接面
2、 沉淀池（Sedimentation tank） 的分类
① 主要是泥沙类无机物质和动植物生存过程中产生的物 质或死亡后的腐败产物等有机物。
② 尺寸较大，在水中不稳定，常悬浮于水流中，比较容 易被去除。
③ 粒径在0.1微米～1毫米之间；外观特征：浑浊甚至肉 眼可见。
2. 胶体
① 主要是细小的泥沙、矿物质等无机物和腐殖质等有机 物。
② 胶体物质的性质非常稳定。胶体是造成废水浑浊和色 度的主要原因。
第Βιβλιοθήκη Baidu章 水质工程
自然界中没有化学意义上的纯水。
地表水：由地表径流汇集成而成，常含有 泥沙、无机物或有机物以及微生物等。
地下水：含有无机物和矿物质比较多。
一、天然水体中污染物的分类
按化学性质分类
1. 无机性污染物
① 包括地球表面土壤、砂、粉尘等；无机盐、酸、碱； 无机元素和氮、磷等营养元素。
(2) 废水处理
1．印染废水 用于脱色、去除胶体悬浮物等。
2．含油废水处理 通常采用混凝气浮工艺。
3. 肉类加工废水处理
思考
什么是混凝？ 混凝的主要去除对象是什么？ 混凝的2个主要作用机理？
三、沉淀
1、 沉淀基本理论
1－1 沉淀原理
原理
利用水中固体颗粒的可沉降性能，在重力作用下使其产生 下沉作用，以达到固液分离的过程。 ➢ 颗粒比重大于1时，表现为下沉；小于1时表现为上浮。
污染物排 GB 13458-2001 放标准 GB 3544-2001
GB 18486-2001 GB 18596-2001 GB 8978-1996 GB 15580-1995 GB 15581-1995 GB 14374-93 GB 13456-92 GB 13457-92 GB 4287-92 GB 4914-85 GB 4286-84 GB 3552-83
掌握 熟悉 熟悉
一、格栅和筛网
1、格栅
作用
① 在取水工程中，格栅设在取水口，用来拦截河水 中的漂浮物。
② 在污水处理厂，设在最前端的污水泵之前。拦截 较大块的悬浮物或漂浮物，以便减轻后续处理构 筑物的处理负荷。
组成
① 由一组平行金属栅条制成的框架。
格栅的类型及应用
① 根据栅条间距的大小划分，分为粗格栅、中格栅、 细格栅。
(1) 微生物学指标
① 理想的饮用水不应含有致病微生物。 ② 对于生活饮用水来说，水的生物学指标非常重要。 ③ 水的生物学指标主要反映的是水中病原微生物的
数量。
(2) 物理性指标中的感官性指标
① 饮用水的感官性指标非常重要。 ② 一般要求饮用水应呈透明状、不混浊、无肉眼可
见物、无异味等。 ③ 如色度一般不超过15度，浑浊度一般不超过1度。
第4章 水的物理、化学及物理 化学处理方法
水源
地面水环 境质量标
准
给水处理厂
水处理方法
水体
污水处理厂
污水排 放标准
生活用水 工业用水
生活饮用 水标准
工业用水 标准
生活污水 工业废水
水处理方法
物理处理方法 化学处理方法 物理化学处理方法 生物处理方法
有哪些主要物理、化学处理方法 主要方法的原理 方法的应用
2007-1-1 2006-10-1 2006-1-1 2006-1-1 2004-4-1 2004-4-1 2003-7-1 2003-7-1 2003-7-1 2003-7-1 2002-1-1 2002-1-1 2002-1-1 2003-1-1 1998-1-1 1996-7-1 1996-7-1 1993-12-1 1992-7-1 1992-7-1 1992-7-1 1985-8-1 1985-3-1 1983-10-1
③ 粒径在1纳米～0.1微米之间。外观特征：光照下浑浊。
按物理形态分类
3. 溶解性物质
① 主要是呈真溶液状态的离子和分子，从外观看含有这 些杂质的水与无杂质的清水没有分别。
② 粒径0.1纳米～1纳米之间；外观特征：透明。
按污染物的来源分类
1. 天然的污染物 2. 人工合成的污染物
以农药、杀虫剂和有机溶剂为主。
聚氧化乙烯（PEO） 两性型
天然：
淀粉、动物胶、树胶、甲壳素等 微生物絮凝剂
4、混凝效果的评价
混凝烧杯试验——6联搅拌机
5、混凝的应用
(1) 给水处理 • 以地面水为水源时，去除浊度和细菌。 • 经混凝沉淀后一般浊度小于10度 。
以地面水为水源的给水处理工艺： 原水 混凝沉淀 过滤 消毒 饮用水
化学性指标
主要包括：pH值、硬度、碱度、各种阳离子、阴离子、 总含盐量、溶解氧、化学需氧量、生化需氧量和总有机 碳等。
生物性指标
细菌总数和大肠菌群数。
化学需氧量－COD
用化学氧化剂重铬酸钾或高锰酸钾氧化分解有机物时， 用氧化剂的消耗量来表示有机物的总量，称为化学需氧 量。
生化需氧量－BOD
3、混凝剂
① 无机盐型混凝剂
（硫酸铝钾）
铁盐絮体比铝盐絮体 密实，易沉淀；但腐 蚀性强，有颜色。
② 有机高分子混凝剂
有机高分子混凝剂有人工合成和天然两种，这类混凝剂都 是巨大的线性高分子化合物——通过吸附架桥作用
人工合成：
阳离子型：含氨基、亚氨基的聚合物 阴离子型：水解聚丙烯酰胺（HPAM） 非离子型：聚丙烯酰胺（PAM）
2. 水质标准的分类
按管理控制对象分类
② 水污染物排放标准
a. 控制对象是水污染源。 b.为了防止水体污染，控制污染源任意排污而制订 的水质标准，如《污水综合排放标准》和《地方水 污染物排放标准》等。
按管理范围分类
① 国家标准 ② 地方标准
3. 生活饮用水水质标准
生活饮用水的水质标准由一系列的水质指标及相应 的限制值组成。
1－2 沉淀类型
分类依据：根据水中悬浮颗粒的性能和浓度进行分类
① 自由沉淀：悬浮固体浓度低，而且颗粒之间不发生聚集颗粒在沉淀过 程中彼此没有干扰，只受到颗粒本身在水中的重力和水流阻力的作用。 （沉砂池、初沉池前期）
② 絮凝沉淀：悬浮固体浓度也不高，但颗粒在沉降过程中接触碰撞时能 互相聚集为较大的絮体，在沉淀过程中其尺寸、质量均随深度增加而 增大（发生絮凝作用），沉淀过程中沉速增加。 （初沉池后期、二 沉池前期、化学混凝沉淀）
② 无机性污染物质根据是否对人类健康造成危害又分为： 无直接毒害作用和有直接毒害作用两种。
2. 有机性污染物
① 可以分为易生物降解的有机污染物和难生物降解的有 机污染物。例如：多环芳烃属于难生物降解的有机污 染物。简单的直链烷烃属于易生物降解的有机污染物。
3. 微生物污染物
按物理形态分类
1. 悬浮物
鱼类保护区及游泳区等； IV类：适用于一般工业用水区及人体非直接接触的娱乐用
水区； V类：适用于农业用水区及一般景观要求水域。
5. 污水排放标准
排入III类水域的污水执行一级排放标准； 排入IV、V类水域的污水执行二级排放标准； 排入城镇下水管道并进入二级污水处理厂进行
生物处理的污水执行三级标准； 未设置二级污水处理厂的城镇下水道的污水，
根据受纳水体的要求执行一级或二级排放标准； I、II类水域不得新建排污口；
GB 20425-2006 GB 20426-2006 GB 18466-2005 GB 19821-2005 GB 19430-2004 GB 19431-2004 GB 18918-2002 GB 14470.1-2002 GB 14470.2-2002 GB 14470.3-2002
二、水质指标及水质标准
水质
是水及水中所含的污染物共同表现出来的物理的、化学 的和生物学的综合特性。
水质指标
用来表示某一种水质的特性。
水质标准
由国家或地方政府制订，并以文件形式颁布的关于用水 水源或排放污水中水质成分容许含量的统一规定。
水质
水质指标
水质标准
1. 水质指标的分类
物理性指标
主要包括：温度、色度、浑浊度、电导率、总固体、溶 解性固体等。
(3) 放射性指标
① 对饮用水中α和β放射性进行规定。
(4) 生活饮用水卫生标准的发展
① 1959年颁布第一个国家《生活饮用水卫生标准》， 其中只包括了16项水质指标。
② 1976年修订，将水质指标增加到23项。
③ 1985年，制定了《生活饮用水卫生标准》，将水质 指标由23项增至35项，由卫生部以国家强制性卫生 标准发布（GB5749-85）。