工学环境工程导论废水处理王树众.pptx

西安交通大学热能工程系西安交通大学热能工程系报告人：王树众报告人：王树众 Date:2005.11.第一节第一节 概念概念水处理水处理：给水处理给水处理：为供生活或工业：为供生活或工业使用使用而对水进行的处理。而对水进行的处理。废水处理废水处理：对使用过而：对使用过而废弃的水废弃的水进行的处理。进行的处理。水处理内容：水处理内容：（1）对水中的）对水中的杂质及污泥杂质及污泥的处置。的处置。（2）满满足足用用水水要要求求，在在水水中中添添加加新新的的成成分分改改变变水水的的性性质质：加氟防龋（加氟防龋（qu）齿病，防蚀剂，阻垢剂。）齿病，防蚀剂，阻垢剂。（3）改变水的）改变水的物理性质物理性质：冷却，加温，加压。：冷却，加温，加压。水处理水处理方法分类：方法分类：（1）根据水的化学性质是否改变）根据水的化学性质是否改变:分离处理分离处理：使使污染物从水中分离污染物从水中分离。转转化化处处理理：生生化化处处理理或或化化学学处处理理，改改变变污污染染物物的的化化学性质学性质，使其分离或转化为无害。，使其分离或转化为无害。稀稀释释处处理理：稀稀释释混混合合，降降低低污污染染物物的的浓浓度度，无无分分离离和化学性质改变。和化学性质改变。（2）根据处理过程中发生的变化。）根据处理过程中发生的变化。物物理理处处理理：物物理理作作用用分分离离水水中中悬悬浮浮物物格格栅栅，筛筛网网，过滤，沉淀，浮上。过滤，沉淀，浮上。化化学学处处理理：化化学学反反应应处处理理水水中中溶溶解解物物和和胶胶体体中中和和、化化学学沉沉淀淀、氧氧化化还还原原。化化学学物物理理方方法法吸吸附附、离离子子交交换、膜技术换、膜技术 生生物物处处理理：微微生生物物作作用用，去去除除水水中中胶胶体体和和溶溶解解的的有有机机物物活性污泥法、生物膜法、氧化塘活性污泥法、生物膜法、氧化塘。第二节第二节 物理处理法物理处理法一格栅和筛网一格栅和筛网分离水中悬浮物，简单，易，效果良好分离水中悬浮物，简单，易，效果良好1格栅格栅（废水第一道设施）（废水第一道设施）一一组组平平行行的的金金属属栅栅条条组组成成的的框框架架，斜斜置置在在水水通通道道上上（废水通道上，或原水进口，取水口进口（废水通道上，或原水进口，取水口进口）。）。截截留留粗粗大大悬悬浮浮场场（20mm）。通通常常是是废废水水处处理理流流程程 的第一道设施。的第一道设施。污物人工清除：污物人工清除：劳动条件恶劣，强度大。劳动条件恶劣，强度大。污物机械清除：污物机械清除：链条拉动齿耙转动。链条拉动齿耙转动。2筛网筛网金属条或化学纤维纺织成网，筛孔金属条或化学纤维纺织成网，筛孔0.151.0mm。截留截留细碎悬浮物细碎悬浮物（1mm）。适用于。适用于纤维类和动植物残体纤维类和动植物残体碎屑。碎屑。结构要求结构要求：即要易截留，又要便于卸料及清理筛面。：即要易截留，又要便于卸料及清理筛面。类型：类型：水力回转筛：水力回转筛：废水废水回转筛回转筛固定筛固定筛滤水槽滤水槽出水。出水。固定式斜筛：固定式斜筛：废水废水斜筛斜筛滤水筛滤水筛出水出水。（造纸白水）（造纸白水）图8-3 水力回转筛结构示意图二过滤二过滤1概述概述定定义义：用用具具有有孔孔隙隙的的粒粒状状滤滤料料层层（石石英英砂砂）截截留留水水中中的的不不溶溶污污染染杂质。杂质。（沉淀池后）（沉淀池后）目的：目的：去除经生物絮凝和化学絮凝后去除经生物絮凝和化学絮凝后不能沉降的颗粒和胶体物质不能沉降的颗粒和胶体物质；增加对增加对SS、浊度、浊度、P、BOD、重金属、石棉、细菌、病毒以及其、重金属、石棉、细菌、病毒以及其它一些污染物质的它一些污染物质的去除效果去除效果；去除悬浮物等干扰物质，减少去除悬浮物等干扰物质，减少消毒费用消毒费用；克服生物和化学处理过程中水质的变化，保证连续操作，克服生物和化学处理过程中水质的变化，保证连续操作，使出水使出水水质稳定水质稳定，提高处理厂的全面可靠性；，提高处理厂的全面可靠性；保护后续装置。保护后续装置。机理：机理：（1）筛筛滤滤作作用用：使使得得滤滤料料上上粗粗下下细细，截截留留较较大大的的固固体体污污染染物物在在顶顶层层，形形成成污污染染物物的的薄薄膜膜，起起主主要要的的过过滤滤作作用用，属属于于阻阻力力截截留留或或筛筛滤作用滤作用。（2）沉沉降降作作用用：细细小小滤滤料料，有有大大量量沉沉降降面面积积（1m3料料有有400m2），杂质在此面上沉淀。杂质在此面上沉淀。（3）吸附凝聚：）吸附凝聚：滤料面积大，可以物理吸附滤料面积大，可以物理吸附（分子力、电场力（分子力、电场力）。）。滤料空隙小，增加胶体颗粒碰撞机会，促使凝聚。滤料空隙小，增加胶体颗粒碰撞机会，促使凝聚。影响因素：影响因素：（1）原原水水水水质质：小小而而密密实实的的絮絮体体易易被被截截留留，大大而而疏疏松松的絮体难于被截留。的絮体难于被截留。（2）滤滤层层构构造造：废废水水杂杂质质多多，应应采采用用双双层层或或混混合合滤滤料料层。层。（3）工艺参数：）工艺参数：滤速下降滤速下降水质上升。水质上升。2过滤过程过滤过程：过滤、反洗交替进行：过滤、反洗交替进行（有图）（有图）（1）过过滤滤：废废水水经经过过滤滤层层变变为为清清水水，截截留留杂杂质质。周周期期812h。使使用用，P，滤滤层层质质量量，水水量量G ，水水质质变变差差。当当出出水水不不合合格格时时，就要停止过滤，进行反洗。就要停止过滤，进行反洗。过滤和反洗交替进行过滤和反洗交替进行 （2）反反洗洗：清清水水反反洗洗，冲冲去去污污物物。周周期期2030min从从停停止止过过滤到冲洗完毕，冲洗水约占滤池生产水量的滤到冲洗完毕，冲洗水约占滤池生产水量的13。（3）底底部部有有配配水水系系统统：过过滤滤和和反反洗洗均均经经过过，使使滤滤水水出出水水均匀和反洗水均匀通过滤层。均匀和反洗水均匀通过滤层。3滤层滤层（如石英砂）（如石英砂）满足：满足：机械强度。机械强度。化学稳定性，化学稳定性，耐蚀，无害。耐蚀，无害。一一定定的的颗颗粒粒级级配配不不同同直直径径的的颗颗粒粒所所占占的的重重量量比比例例。越越不不均均匀匀，含含污污能能力力越越小小；反反洗洗时时，易易冲冲去去细细体体和和孔孔隙隙率率孔孔隙隙所所占占体体积积除除以以总总体体积积。孔孔隙隙率率越越高高粒粒径径越越粗粗 比表面积越小比表面积越小（1）粒径与级配）粒径与级配粒径粒径：把滤料颗粒包围在内的一个假想球体直径。把滤料颗粒包围在内的一个假想球体直径。级级配配：滤滤料料中中各各种种粒粒径径颗颗粒粒所所占占的的重重量量比比例例。用用不不均均匀匀系数系数K表示。表示。（d80，d10 反映滤料的粗细颗粒的尺寸）反映滤料的粗细颗粒的尺寸）K80，粒粒径径不不均均匀匀，粗粗细细颗颗粒粒尺尺寸寸相相差差愈愈大大，过过滤滤时时滤滤料料层层含含污污能能力力小小间间隙隙易易被被堵堵死死；反反洗洗时时，易易冲冲走走细细料料为为了了满足粗粒的膨胀要求，细料易被走满足粗粒的膨胀要求，细料易被走。一般控制一般控制。（2）空隙率和比表面积）空隙率和比表面积 滤滤料料比比表表面面积积：单单位位质质量量（或或体体积积）滤滤料料所所具具有有的的表面积。表面积。比表面积比表面积，粒径粗，粒径粗（3）滤层及承托层）滤层及承托层 单单层层滤滤料料：（石石英英）砂砂滤滤层层。径径：0.51.2mm。厚厚700mm。双双层层滤滤料料：上上层层无无烟烟煤煤层层，0.81.8mm，厚厚450mm；下下层层砂砂滤层滤层0.51.2mm，厚，厚200450mm。混合滤料：混合滤料：双层滤料下加一层钛矿石，双层滤料下加一层钛矿石，0.250.5mm，厚，厚75mm。承承托托层层垫垫层层：最最下下层层，粒粒径径较较大大的的碎碎石石（滤滤料料粒粒径径)。222mm。从上至下，由小到大，其垫层分四层铺设。从上至下，由小到大，其垫层分四层铺设。作作用用：过过滤滤时时防防止止滤滤料料进进入入配配水水系系统统，反反洗洗不不发发生生位位移移，均均匀匀布布水。水。三沉淀和浮上三沉淀和浮上 沉淀沉淀悬浮物依靠悬浮物依靠重力作用重力作用在水中沉降分离。在水中沉降分离。水水 浮上浮上悬浮物依靠悬浮物依靠浮力作用浮力作用在水中上浮分离。在水中上浮分离。水水 沉淀沉淀（1）方法及类型）方法及类型 用于去除粒径用于去除粒径20100m以上的可沉固体颗粒以上的可沉固体颗粒。对对于于纳纳米米级级（nm10-9m）的的胶胶体体和和细细微微悬悬浮浮物物，由由于于热热运运动动、水水合合作作用用、静静电电力力的的存存在在，会会长长期期处处于于悬悬浮浮状状态态，必须投加混凝剂，聚成絮凝物，才能沉降或上浮。必须投加混凝剂，聚成絮凝物，才能沉降或上浮。一一般般用用于于给给水水处处理理。明明矾矾（铝铝盐盐）水水解解形形成成含含铝铝阳阳离离子子与与负负电电荷荷胶胶粒粒形形成成絮状体絮状体下沉可捕捉其它悬浮物下沉可捕捉其它悬浮物类型类型：自自由由沉沉淀淀：颗颗粒粒在在重重力力作作用用下下沉沉降降。离离散散状状态态，形形状、尺寸不变，状、尺寸不变，速度不受干扰速度不受干扰（砂石）（砂石）絮絮凝凝沉沉淀淀：沉沉降降中中碰碰撞撞而而聚聚成成较较大大絮絮体体。尺尺寸寸、质质量不断增加，下沉速度上升量不断增加，下沉速度上升（如经絮凝的泥土）（如经絮凝的泥土）拥拥挤挤沉沉淀淀：颗颗粒粒彼彼此此干干扰扰，在在清清水水与与混混水水间间有有明明显显交界面。交界面。（如高浊度水、活性污泥等）（如高浊度水、活性污泥等）压压缩缩沉沉淀淀：沉沉淀淀池池底底部部，颗颗粒粒浓浓度度高高，互互相相接接触触支支撑撑。在在上上层层颗颗粒粒重重量量下下，下下层层中中的的水水不不断断被被挤挤出出，群体被压缩。群体被压缩。（2）沉淀池）沉淀池 根据水缓慢流动方向，分为根据水缓慢流动方向，分为（有图）（有图）:平流式沉淀池平流式沉淀池（各种类型厂，效果好，面积大，简单，（各种类型厂，效果好，面积大，简单，排泥难排泥难）废废水水水水平平流流过过沉沉淀淀池池，悬悬浮浮物物沉沉入入池池底底，刮刮泥泥板板把把污污泥泥刮刮入入泥泥斗斗，用排泥管排出。用排泥管排出。参参数数与与沉沉淀淀物物性性质质有有关关。一一般般Ws5mm/s水水平平流流速速，沉沉降降时时间间1.52h（池长（池长2736m）,长宽比长宽比4 竖竖流流式式沉沉淀淀池池（中中、小小型型厂厂，占占地地小小，排排泥泥方方便便，池池深深大大，施施工工困难，受限制）困难，受限制）水水由由中中心心管管下下口口流流入入池池中中，缓缓慢慢上上升升。沉沉降降速速度度上上升速度升速度，则颗粒沉降。，则颗粒沉降。辐流式辐流式 大大型型水水处处理理厂厂，水水由由中中心心筒筒壁壁开开孔孔和和穿穿孔孔挡挡板板沿沿径径向向向向四四周周呈呈辐辐射射状状流流向向周周边。边。流速不断减小流速不断减小（过水断面（过水断面），），颗粒沉降下来颗粒沉降下来。斜管（板）沉淀池。斜管（板）沉淀池。浅浅层层沉沉降降，水水深深H，由由斜斜板板分分成成n个个H/n的的沉沉降降单单元元，则则沉沉降降深深度度从从H减减小小到到H/n。某某颗颗粒粒原原来来从从a沉沉降降到到b，加加斜斜板板后后，在在c点点即即完完成成沉沉降降沉沉降降距距离离也也变为变为L/n。所以，当所以，当池长池长LL/n，就可处理与原池相同的水量，且保证水质。，就可处理与原池相同的水量，且保证水质。斜斜斜斜板板板板作作作作用用用用：）增增大大沉沉淀淀面面积积。）缩缩短短沉沉淀淀时时间间，提提高高淀淀池池处处理理能能力力。）且小单元水力半径小，且小单元水力半径小，Re小，层流流动稳定，有利于沉降。小，层流流动稳定，有利于沉降。图8-7 斜板斜管沉淀池1-配水槽；2-穿孔墙；3-斜板或斜管；4-淹没孔口；5-集水槽；6-集泥斗；7-穿孔排泥管；8-阻流板2浮上浮上 主要依靠浮力，主要依靠浮力，使悬浮物上浮而分离。使悬浮物上浮而分离。杂杂质质的的亲亲水水性性和和密密度度有有很很大大影影响响，据据此此以以及及由由此此产产生生的的不不同同处处理理机机理理，又又可分为：可分为：（1）自自然然浮浮上上法法：依依靠靠水水的的浮浮力力，使使悬悬浮浮物物自自然然上上浮浮而而分分离离。使使 ，H2O由由溶溶液液向向淡淡水水侧侧透透过过，溶溶质质被被截截留留。分分离离小小分分子子溶溶质质，用用于于制制取取淡淡水水和和去去除除与与回回收收重重金金属属离离子子、去去除除盐盐、有有机机物、物、放射性元素等。放射性元素等。（2）超滤）超滤：与与反反渗渗透透相相似似，用用超超滤滤膜膜，滤滤孔孔较较大大。采采用用较较小小的的压压力力（几几百百kPa），即），即有较大通水量。有较大通水量。可可分分离离大大分分子子（大大于于500）溶溶质质及及粘粘土土，纤纤维维质质，油油漆漆，微微生生物物因因为为膜膜对对溶溶质质的的拒拒斥斥性性，取取决决于于它它们们分分子子的的大大小小，形形状状与与性性质质。大大分分子子更更不不易易透透过过。第五节第五节 水处理系统水处理系统将前述方法根据将前述方法根据水处理需要组成流程。水处理需要组成流程。1.饮用水处理系统饮用水处理系统（1）水水源源为为地地下下水水时时：水水源源较较好好，只只需需消消毒毒，除除铁铁（或或氟）氟）即可。即可。（2）水源为地面水时）水源为地面水时：混凝、沉淀或澄清、过滤、消毒。混凝、沉淀或澄清、过滤、消毒。2.2.城市生活污水处理系统城市生活污水处理系统城市生活污水处理系统城市生活污水处理系统 水质比较均匀，已形成了一套行之有效的处理水质比较均匀，已形成了一套行之有效的处理水质比较均匀，已形成了一套行之有效的处理水质比较均匀，已形成了一套行之有效的处理流程流程流程流程 典型流程为三级水处理系统典型流程为三级水处理系统：一级处理一级处理一级处理一级处理：处理：处理较大悬浮物较大悬浮物，用格栅、沉砂池、沉淀池。，用格栅、沉砂池、沉淀池。其出其出水在条件许可时，可用于农田灌溉或可排入于水体中。水在条件许可时，可用于农田灌溉或可排入于水体中。二二二二级级级级处处处处理理理理：处处处处理理理理胶胶态态和和溶溶解解态态的的有有机机物物，用用生生生生物物物物曝曝曝曝气气气气池池池池和和二二次次沉淀池。出水可用于灌溉等。沉淀池。出水可用于灌溉等。三三三三级级级级处处处处理理理理：残残留留污污染染物物或或营营养养物物质质（N.P）及及其其它它溶溶解解物物质质，其其目目的的不不是是有有了了排排放放，而而是是为为了了直直接接回回用用。（如如如如：去去去去除除除除细细细细小小小小的的的的悬悬悬悬浮浮浮浮物物物物，难难难难生生生生物物物物降降降降解解解解的的的的有有有有机机机机物物物物，微微微微生生生生物物物物，盐盐盐盐份份份份等等等等，其其其其出出出出水水水水可可可可用用用用做做工工业业用用水水）。采采用用的的方方法法：混凝、过滤、吸附、膜分离、消毒混凝、过滤、吸附、膜分离、消毒混凝、过滤、吸附、膜分离、消毒混凝、过滤、吸附、膜分离、消毒等方法。等方法。