1、石油大学化学化工学院 环境科学 与工程系 闫来洪 水处理工程（一） 废水处理工程学习要求 学习目的 掌握常用废水处理方法原理 了解废水处理工程基本设计要素 学习内容 废水处理工程（一）（ 2-9周）物理法、化学法、物化法 废水处理工程（二）（ 10-16周） 生物法 教材及参考书 排水工程 (第四版 ) 中国建筑工业出版社 水处理工程顾夏声编清华版 废水处理工程学习要求 水污染控制工程高教版 成绩评定 作业 20%，期末 80% 纪律要求 按时上课，完成作业，累计 5次不到，将不计成绩 第一章 总论 废水来源与特性 水质标准 废水处理方法综述 废水处理反应器及动力学基础 环境科学与工程系 闫
2、来 洪 2003.9 兴趣是最好的老师！ 废水分类的目的是什么？ 充分了解废水的特性关系到处理工艺的选择？ 水质特性指标如何划分的？为什么这样划分？ 废水处理关心的标准有哪些？ 废水处理方法如何分类？ 废水处理反应器类型：间歇反应器，连续搅拌反应器，推流式反应器相同点不同点？各反应器之间的区别和联系是什么？如何应用该理论指导工程实践？ 一、废水的来源与特性 一、废水的来源 生活污水和工业废水 生活污水 是人们日常生活中所产生的废水 成份与人们的生活习惯有关。 工业废水 工业生产过程中所排出的废水。其成份主要决定于生产过程中采用的原料以及所应用的工艺。 生产污水、生产废水 （假定净水：间接冷却水
3、、厂区锅炉、电站排水） 二、废水的特性 水质指标：国际通用指标：物理指标、化学指标、生物指标 一、废水的来源与特性 固体污染物：悬浮物、浊度 固体污染物 溶解态（直径小于 1nm） 胶体态（ 1 100nm) 悬浮态（ 100nm） 能透过过滤膜（ 3-10m） 的叫溶解固体（ DS)； 不能透过的叫悬浮固体 (SS)； 两者合称总固体。 需氧污染物 能通过生物化学和化学作用而消耗水中溶解氧的物质。 一、废水的来源与特性 生化需氧量 (BOD） 在有氧的条件下，微生物降解有机物所需的氧量。 化学需氧量（ COD) 在酸性条件下，用强氧化剂将有机物氧化为 CO2、 H2O所消耗的氧量。 CODC
4、r， CODMn-高锰酸盐指数 CODBOD20BOD5CODMn BOD5/COD反应废水可生化性， 0.3适宜生化处理。 总需氧量 (TOD)-高温燃烧后，所消耗的氧量。 总有机碳 (TOC)-废水中的总碳量。 一、废水的来源与特性 营养性污染物（植物营养物） N、 P是植物和微生物的主要营养物质。 酸碱污染物 主要由工业废水排放的酸碱以及酸雨带来，以 pH来反应。 有毒污染物 废水中能引起生物毒性反应的化学物质。 一、废水的来源与特性 无机化学毒物 金属毒物 不能降解，只能相互转化、分散；离子态毒性最大；在生物体内富集； 非金属毒物 中枢神经紊乱，诱发皮肤癌 有机化学毒物 人工合成有机物
5、，难以生化降解。 放射性物质 原子核衰变而释放射线的物质 油类污染物 石油类、动植物油 生物污染物 致病性微生物，包括致病细菌、病虫卵和病毒。 感官性污染物 砷中毒 一、废水的来源与特性 能引起异色、浑浊、泡沫、恶臭等现象的物质，虽无严重危害，但能引起人们感官上的极度不快。 热污染 废水温度过高而引起的危害。 水体 DO减少，水生生物因缺氧而死亡 加快藻类繁殖，加速富营养化 化学反应加快，加速腐蚀过程 加速细菌繁殖，增加后续处理费用。 二、水质标准 污水排放标准 一般标准 行业标准 各行业针对行业特点颁布 最广泛的污水综合排放标准GB8978-88 改为 GB 8978-1996 第一类污染物
6、 能在环境或动植物体内积蓄，对人类健康生产长远的影响。必须在车间或车间处理设施排放口处取样。 二、水质标准 第二类污染物的长远影响小于第一类，规定的取样点在排污单位的排出口。 浓度标准有不足之处 总量控制 根据一定范围内的水体环境容量和自净能力，计算出允许排入该水域的污染物总量，然后再按一定的原则，将这些允许的排污总量合理地分配给区内的各污染源。 序号 污染物 最高允许排放浓度 1 总汞 0.05 2 烷基汞 不得检出 3 总镉 0.1 4 总铬 1.5 5 六价铬 0.5 6 总砷 0.5 7 总铅 1.0 8 总镍 1.0 9 苯并 (a)芘 0.00003 10 总铍 0.005 11
7、总银 0.5 12 总 放射性 1Bq/L 13 总 放射性 10Bq/L 表 第一类污染物最高允许排放浓度 单位： mg/l 三、废水处理方法综述 对污染物实施的作用不同分： 分离法 通过各种外力作用，把有害物从废水中分离出来。 转化法 通过化学或生化的作用，使其转化为无害的物质或可分离的物质，后者再经过分离予以除去。 污染物存在形式 分离方法 离子态 离子交换法、电解法、电渗析法、离子吸附法、离子浮选法 分子态 萃取法、结晶法、精馏法、吸附法、浮选法、反渗透法、蒸发法 胶体 混凝法、气浮法、吸附法、过滤法 悬浮物 重力分离法、离心分离法、磁力分离法、筛滤法、气浮法 方法原理 转化方法 化学
8、转化 中和法、氧化还原法、化学沉淀法、电化学法 生化转化 活性污泥法、生物膜法、厌氧生物处理法、生物塘法 分离法 转化法 三、废水处理方法综述 按处理原理分 ： 物理法、化学法、物理化学法和生物化学法四类 。 按处理程度分： 一级处理：主要去除 SS和漂浮物质，通过中和和均衡等预处理对废水进行调节以便排入受纳水体或二级处理装置。 二级处理：去除废水中呈胶体和溶解状态的有机污染物质，主要采用生物处理法，处理水可以达标排放。 三级处理：对难降解的有机物、磷、氮等营养物质进一步处理。采用混凝、过滤、离子交换、反渗透、超滤、消毒等。 城市污水典型处理流程 格栅 沉砂池 沉淀池 曝气池 生物滤池 二沉池
9、 混凝、过滤、消毒 垃圾处理 沉渣处理 污泥 消化池 浓缩池 沉渣处理 一级处理 二级处理 三级处理 四、废水处理反应器及动力学基础 一、反应器形式 间歇反应器 推流反应器 沉淀、过滤、吸附、离子交换 连续流反应器 快速混合、活性污泥 任意流反应器 -推流和连续搅拌 填料床 -填料固定 流化床 -填料流化 -孔隙率可调节 。 二、动力学基础 A的质量净变化率 A的质量输入率 A的质量输出率 反应消耗 A的速率 物料衡算通式 )1( 0 Axcckcdtdc （一）间歇式反应器 反应物 A的质量净变化率 反应消耗 A的速率 四、废水处理反应器及动力学基础 V0c cAxkkcdtdxc A )(
10、 0 （ 1-1） AxAkcdxct00由于 xA=(c0-c)/c0 代入式 1-1有： )e x p(.ln1 00ktcccckt （ 1-2） 间歇反应器内反应物浓度随时间变化的关系 四、废水处理反应器及动力学基础 )(0 kcVQcQcdtdcV . （ 1-3） 0)(0 kcVQcQc0dtdcV1.在稳态条件下， 上式简化为 kVQQcc0四、废水处理反应器及动力学基础 （二）连续流搅拌反应器 物料衡算式： Q0c VccQ=V/Q， 表示物料在反应器内的停留时间 kcc110 11 1 00 cckkcc （ 1-4） 四、废水处理反应器及动力学基础 kVQQcc02.在非
11、稳态条件下，式 1-3可写成 dtckc dc 1)1(0 tkckc )1(e x p1)1(10 （ 1-5） 四、废水处理反应器及动力学基础 )(0 kcVQcQcdtdcV 到达稳态的条件与 t/有关，当 t值相当大时，上式指数项可忽略不计， 1-5可化为 1-4,稳态条件。 k有关， k越大，越易达到稳态条件。 1-exp-(1+K)(t/ )0 1 2 3 1.0 0.5 连续流搅拌反应器达到稳态的时间 t/ tkckc )1(e x p1)1(10四、废水处理反应器及动力学基础 ZZZZZ kcZFQcQctcZF )()( ZZZ kcZFcQtc 对反应微元列出衡算式 ： Z
12、dZ 时： （ 三）推流反应器 物料衡算式： C0 C Z Z+ Z 距离 Qc0 Qc 浓度推流式反应器 四、废水处理反应器及动力学基础 kcZcvtc kcdZdcv F为反应器截面积，用水平流速 v代替 Q/F: 稳态条件下： )e x p (0 kcc （ 1-6） 式（ 1-6）与（ 1-2）形式上相同，一个是推流距离所用时间 ， 一个为反应时间 t。 推流反应器是沿水流方向运动的间歇式反应器 。 =Z/v表示反应物推流到距离 Z所需的时间 对比（ 1-2） 四、废水处理反应器及动力学基础 Q c0 V c1 c1 Q V c2 c2 Q 串联连续流搅拌反应器 kcckcc 11 11120120211 kcc对于 n个等积串联反应器有： nnkcc 110（ 1-7） 稳态条件： （ 四）串联连续流搅拌反应器 四、废水处理反应器及动力学基础 来自
