环境工程学笔记整理.pdf
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1、环境工程学笔记整理 第一 章 水质 标准 和水体 净化 1 、 水 质 是 指 水 和 其 所 含 的 杂 质 共 同 表 现 出 来 的 物 理 学 、 化 学 和 生 物 学 的 综 合 性 质 。 水 质 指 标 则 表 示 水 中 杂 质 的 种 类 、 成 分 和 数 量 , 是 判 断 水 质 是 否 符 合 要 求 的 具 体 衡 量 标 准 。 主 要 分 为 化 学 性 指 标 、 物 理 性 指 标 、 生 物 性 指 标 。 2 、 C O D : 化 学 需 氧 量 的 简 称 , 指 在 一 定 严 格 的 条 件 下 , 水 中 各 种 有 机 物 质 与 外 加
2、的 强 氧 化 剂 ( 如 K 2 C r 2 O 7 、 K M m O 4 ) 作 用 时 消 耗 的 氧 化 剂 量 , 结 果 用 氧 的 m g / L 数 来 表 示 。 B O D : 生 物 化 学 需 氧 量 的 简 称 , 指 在 有 氧 的 条 件 下 , 水 中 可 分 解 的 有 机 物 由 于 好 氧 微 生 物 的 作 用 被 氧 化 分 解 , 这 个 过 程 所 需 要 的 氧 量 叫 做 生 物 化 学 需 氧 量 , 结 果 用 氧 的 m g / L 数 来 表 示 。 3 、 常 用 水 质 标 准 : 生 活 饮 用 水 卫 生 标 准 G B 5
3、7 4 9 2 0 0 6 、 饮 用 水 净 水 标 准 C J 9 4 - 1 9 9 9 、 地 表 水 环 境 质 量 标 准 G B 3 8 3 8 - 2 0 0 2 、 废 水 综 合 排 放 标 准 G B 8 9 7 8 - 1 9 9 6 、 城 镇 污 水 处 理 厂 污 染 物 排 放 标 准 G B 1 8 9 1 8 - 2 0 0 2 4 、 水 体 自 净 : 污 染 物 质 随 污 水 排 入 水 体 后 , 经 过 物 理 的 、 化 学 的 与 生 物 学 的 作 用 , 污 染 物 质 被 分 散 , 分 离 或 分 解 , 最 后 受 污 染 的 水
4、体 部 分 的 或 完 全 的 恢 复 原 状 的 现 象 。 净 化 机 理 : 1 ) 物 理 过 程 : 稀 释 、 扩 散 、 挥 发 、 沉 淀 、 上 浮 等 。 2 ) 化 学 和 物 理 化 学 过 程 : 中 和 、 絮 凝 、 吸 附 、 络 合 、 氧 化 、 还 原 等 。 3 ) 生 物 学 和 生 物 化 学 过 程 : 进 入 水 体 中 的 污 染 物 质 , 被 水 生 生 物 吸 附 、 吸 收 、 吞 食 消 化 等 过 程 , 特 别 是 有 机 物 质 由 于 水 中 微 生 物 的 代 谢 活 动 而 被 氧 化 分 解 并 转 化 为 无 机 物
5、的 过 程 。 第二 章 水的 物理 化学处 理方 法 1 、 格 栅 : 格 栅 由 一 组 ( 或 多 组 ) 相 平 行 的 金 属 栅 条 与 框 架 组 成 , 倾 斜 安 装 在 进 水 的 渠 道 , 或 进 水 泵 站 集 水 井 的 进 口 处 , 以 拦 截 污 水 中 粗 大 的 悬 浮 物 及 杂 质 。 分 类 : 按 格 栅 形 状 分 : 平 面 格 栅 、 曲 面 格 栅 ; 按 栅 条 间 隙 分 : 粗 格 栅 e = 5 0 - 1 0 0 m m 、 中 格 栅 e = 1 0 - 4 0 m m 、 细 格 栅 e = 3 - 1 0 m m ; 按
6、清 除 方 式 分 : 人 工 清 除 格 栅 、 机 械 清 除 格 栅 、 水 力 清 除 格 栅 。 格 栅 的 清 渣 方 法 : 1 ) 人 工 清 除 ( 与 水 平 面 倾 角 : 4 5 6 0 ) : 设 计 面 积 应 采 用 较 大 的 安 全 系 数 , 一 般 不 小 于 进 水 渠 道 面 积 的 2 倍 , 以 免 清 渣 过 于 频 繁 。 2 ) 机 械 清 除 ( 与 水 平 面 倾 角 :6 0 7 0 ) 过 水 面 积 一 般 应 不 小 于 进 水 管 渠 的 有 效 面 积 的 1 . 2 倍 。 2 、 沉 淀 的 四 种 类 型 : 自 由 沉
7、 淀 : 悬 浮 颗 粒 浓 度 不 高 ; 沉 淀 过 程 中 悬 浮 固 体 之 间 互 不 干 扰 , 颗 粒 各 自 单 独 进 行 沉 淀 , 颗 粒 沉 淀 轨 迹 呈 直 线 。 沉 淀 过 程 中 , 颗 粒 的 物 理 性 质 不 变 。 发 生 在 沉 砂 池 中 。 絮 凝 沉 淀 : 悬 浮 颗 粒 浓 度 不 高 ; 沉 淀 过 程 中 悬 浮 颗 粒 之 间 有 互 相 絮 凝 作 用 , 颗 粒 因 相 互 聚 集 增 大 而 加 快 沉 降 , 沉 淀 轨 迹 呈 曲 线 。 沉 淀 过 程 中 , 颗 粒 的 质 量 、 形 状 、 沉 速 是 变 化 的 。
8、 化 学 絮 凝 沉 淀 属 于 这 种 类 型 。 区 域 沉 淀 或 成 层 沉 淀 : 悬 浮 颗 粒 浓 度 较 高 ( 5 0 0 0 m g / L 以 上 ) ; 颗 粒 的 沉 降 受 到 周 围 其 他 颗 粒 的 影 响 , 颗 粒 间 相 对 位 置 保 持 不 变 , 形 成 一 个 整 体 共 同 下 沉 , 与 澄 清 水 之 间 有 清 晰 的 泥 水 界 面 。 二 次 沉 淀 池 与 污 泥 浓 缩 池 中 发 生 。 压 缩 沉 淀 : 悬 浮 颗 粒 浓 度 很 高 ; 颗 粒 相 互 之 间 已 挤 压 成 团 状 结 构 , 互 相 接 触 , 互 相
9、 支 撑 , 下 层 颗 粒 间 的 水 在 上 层 颗 粒 的 重 力 作 用 下 被 挤 出 , 使 污 泥 得 到 浓 缩 。 二 沉 池 污 泥 斗 中 及 浓 缩 池 中 污 泥 的 浓 缩 过 程 存 在 压 缩 沉 淀 。 3 、 混 凝 : 一 种 改 变 胶 体 颗 粒 性 质 , 使 它 们 能 够 彼 此 接 近 并 附 着 , 从 而 产 生 较 大 的 絮 体 颗 粒 的 方 法 。 这 一 过 程 包 括 凝 聚 和 絮 凝 两 个 步 骤 。 凝 聚 是 指 使 胶 体 脱 稳 并 凝 集 为 微 絮 粒 的 过 程 ; 而 絮 凝 则 指 微 絮 粒 通 过 吸
10、 附 , 卷 带 和 桥 连 而 成 长 为 更 大 的 絮 体 的 过 程 。 原 理 : ( 1 ) 压 缩 双 电 层 作 用 : 混 凝 剂 提 供 大 量 正 离 子 会 涌 入 胶 体 扩 散 层 甚 至 吸 附 层 , 使 电 位 降 低 。 当 电 位 为 零 时 , 称 为 等 电 状 态 。 此 时 胶 体 间 斥 力 消 失 , 胶 粒 最 易 发 生 聚 结 。 ( 2 ) 吸 附 架 桥 作 用 : 由 高 分 子 物 质 吸 附 架 桥 作 用 而 使 微 粒 相 互 粘 结 的 过 程 。 ( 3 ) 网 捕 作 用 : 沉 淀 物 在 自 身 沉 降 过 程 中
11、 , 能 集 卷 、 网 捕 水 中 的 胶 体 等 微 粒 , 使 胶 体 粘 结 。 第三 章 沉淀 池特 点与适 用条 件 池 型 优 点 缺 点 适 用 条 件 平 流 式 1 . 对 冲 击 负 荷 和 温 度 变 化 的 适 应 能 力 较 强 ; 2 . 施 工 简 单 , 造 价 低 采 用 多 斗 排 泥 , 每 个 泥 斗 需 单 独 设 排 泥 管 各 自 排 泥 , 操 作 工 作 量 大 , 采 用 机 械 排 泥 , 机 件 设 备 和 驱 动 件 均 浸 于 水 中 , 易 锈 蚀 1 . 适 用 地 下 水 位 较 高 及 地 质 较 差 的 地 区 2 . 适
12、 用 于 大 、 中 、 小 型 污 水 处 理 厂竖 流 式 1 . 排 泥 方 便 , 管 理 简 单 ; 2 . 占 地 面 积 较 小 1 . 池 深 度 大 , 施 工 困 难 ; 2 . 对 冲 击 负 荷 和 温 度 变 化 的 适 应 能 力 较 差 ; 3 . 造 价 较 高 ; 4 . 池 径 不 宜 太 大 适 用 于 处 理 水 量 不 大 的 小 型 污 水 处 理 厂 辐 流 式 1 . 采 用 机 械 排 泥 , 运 行 较 好 , 管 理 较 简 单 ; 2 . 排 泥 设 备 已 有 定 型 产 品 1 . 池 水 水 流 速 度 不 稳 定 ; 2 . 机
13、械 排 泥 设 备 复 杂 , 对 施 工 质 量 要 求 较 高 1 . 适 用 于 地 下 水 位 较 高 的 地 区 ; 2 . 适 用 于 大 、 中 型 污 水 处 理 厂 第四章 水的 生物 化学处 理方 法 1 、 废 水 处 理 中 的 生 物 : 1 ) 细 菌 : 单 细 胞 微 生 物 , 是 废 水 生 物 处 理 工 程 中 最 主 要 的 微 生 物 。 2 ) 真 菌 : 处 理 某 些 特 殊 工 业 废 水 ; 固 体 废 弃 物 的 堆 肥 处 理 。 3 ) 原 生 动 物 、 后 生 动 物 : 原 生 动 物 主 要 以 细 菌 为 食 ; 其 种 属
14、 和 数 量 随 处 理 出 水 的 水 质 而 变 化 , 可 作 为 指 示 生 物 , 后 生 动 物 以 原 生 动 物 为 食 ; 也 可 作 为 指 示 生 物 , 如 轮 虫 。 4 ) 藻 类 : 具 有 光 合 作 用 的 自 养 型 微 生 物 , 为 单 细 胞 或 多 细 胞 生 物 。 藻 类 能 通 过 光 和 作 用 放 出 氧 气 , 对 污 水 的 净 化 具 有 重 要 的 作 用 。 2 、 活 性 污 泥 : 由 细 菌 、 菌 胶 团 、 原 生 动 物 、 后 生 动 物 等 微 生 物 群 体 及 吸 附 的 污 水 中 有 机 和 无 机 物 质
15、 组 成 的 、 有 一 定 活 力 的 、 具 有 良 好 的 净 化 污 水 功 能 的 絮 绒 状 污 泥 。 C : N : P = 1 0 0 : 5 : 1 3 、 序 批 式 活 性 污 泥 法 ( S B R 法 ) : S B R 工 艺 的 基 本 运 行 模 式 由 进 水 、 反 应 、 沉 淀 、 出 水 和 闲 置 五 个 基 本 过 程 组 成 , 从 污 水 流 入 到 闲 置 结 束 构 成 一 个 周 期 , 在 每 个 周 期 里 上 述 过 程 都 是 在 一 个 设 有 曝 气 或 搅 拌 装 置 的 反 应 器 内 依 次 进 行 的 。 优 点 :
16、 ( 1 ) 工 艺 系 统 组 成 简 单 , 不 设 二 沉 池 , 曝 气 池 兼 具 二 沉 池 的 功 能 , 无 污 泥 回 流 设 备 ;( 2 ) 耐 冲 击 负 荷 , 在 一 般 情 况 下 ( 包 括 工 业 污 水 处 理 ) 无 需 设 置 调 节 池 ; ( 3 ) 反 应 推 动 力 大 , 易 于 得 到 优 于 连 续 流 系 统 的 出 水 水 质 ; ( 4 ) 运 行 操 作 灵 活 , 通 过 适 当 调 节 各 单 元 操 作 的 状 态 可 达 到 脱 氮 除 磷 的 效 果 ; ( 5 ) 污 泥 沉 淀 性 能 好 , 能 有 效 地 防 止
17、丝 状 菌 膨 胀 ; ( 6 ) 该 工 艺 的 各 操 作 阶 段 及 各 项 运 行 指 标 可 通 过 计 算 机 加 以 控 制 , 便 于 自 控 运 行 。 缺 点 : ( 1 ) 容 积 利 用 率 低 ; ( 2 ) 水 头 损 失 大 ; ( 3 ) 出 水 不 连 续 ; ( 4 ) 峰 值 需 氧 量 高 ; ( 5 ) 设 备 利 用 率 低 ; ( 6 ) 运 行 控 制 复 杂 ; ( 7 ) 不 适 用 于 大 水 量 。 4 、 水 力 负 荷 计 算 : L W = E T - P R + P W L W 最 大 允 许 污 水 水 力 负 荷 , c m
18、/ a ; E T 土 壤 水 分 蒸 发 损 失 量 c m / a ; P R 降 水 量 , c m / a ; P W 最 大 允 许 渗 滤 率 , c m / a 5 、 生 物 膜 法 : 当 有 机 污 水 或 由 活 性 污 泥 悬 浮 液 培 养 而 成 的 接 种 液 流 过 载 体 时 , 水 中 的 悬 浮 物 及 微 生 物 被 吸 附 于 固 相 表 面 上 , 其 中 的 微 生 物 利 用 有 机 底 物 而 生 长 繁 殖 , 逐 渐 在 载 体 表 面 形 成 一 层 粘 液 状 的 生 物 膜 。 这 层 生 物 膜 具 有 生 物 化 学 活 性 ,
19、能 进 一 步 吸 附 、 分 解 污 水 中 呈 悬 浮 、 胶 体 和 溶 解 状 态 的 污 染 物 。 降 解 机 理 : 物 质 的 传 递 : 空 气 中 的 氧 溶 解 于 流 动 水 层 中 , 通 过 附 着 水 层 传 递 给 生 物 膜 ; 有 机 污 染 物 则 由 流 动 水 层 传 递 给 附 着 水 层 , 然 后 进 入 生 物 膜 ; 微 生 物 的 代 谢 产 物 如 H 2 O 等 则 通 过 附 着 水 层 进 入 流 动 水 层 , 并 随 其 排 走 ; C O 2 及 厌 氧 层 分 解 产 物 如 H 2 S 、 N H 3 以 及 C H 4
20、等 气 态 代 谢 产 物 则 从 水 层 逸 出 进 入 空 气 中 。 在 处 理 系 统 的 工 作 过 程 中 , 生 物 膜 不 断 生 长 、 脱 落 和 更 新 , 从 而 保 持 生 物 膜 的 活 性 。 6 、 生 物 滤 池 的 工 作 原 理 : 含 有 污 染 物 的 废 水 从 上 而 下 从 长 有 丰 富 生 物 膜 的 滤 料 的 空 隙 间 流 过 , 与 生 物 膜 中 的 微 生 物 充 分 接 触 , 其 中 的 有 机 污 染 物 被 微 生 物 吸 附 并 进 一 步 降 解 , 使 得 废 水 得 以 净 化 ; 主 要 的 净 化 功 能 是
21、依 靠 滤 料 表 面 的 生 物 膜 对 废 水 中 有 机 物 的 吸 附 氧 化 作 用 。 生 物 滤 池 主 要 由 池 壁 、 池 底 、 滤 料 、 布 水 器 等 部 分 组 成 。 滤 料 , 即 组 成 滤 层 的 过 滤 材 料 。 常 以 花 岗 石 、 安 山 岩 、 闪 绿 岩 等 较 硬 的 岩 石 以 及 无 烟 煤 等 材 料 制 成 。 有 机 物 的 厌 氧 分 解 过 程 水 解 发 酵 阶 段 ( 也 称 酸 化 ) : 通 过 兼 性 水 解 发 酵 细 菌 ( 即 产 酸 菌 ) 的 代 谢 活 动 , 将 复 杂 有 机 物 碳 水 化 合 物
22、、 蛋 白 质 和 脂 类 等 发 酵 成 为 有 机 酸 , 醇 类 , C O 2 , H 2 , N H 3 和 H 2 S 等 。 产 氢 产 乙 酸 阶 段 : 通 过 专 性 厌 氧 的 产 氢 产 乙 酸 细 菌 的 生 理 活 动 , 将 第 一 阶 段 细 菌 的 代 谢 产 物 丙 酸 及 其 它 脂 肪 酸 、 醇 类 和 某 些 芳 香 酸 转 化 为 乙 酸 , C O 2 和 H 2 。 产 甲 烷 阶 段 : 由 产 甲 烷 菌 利 用 第 一 阶 段 和 第 二 阶 段 产 生 的 乙 酸 , C O 2 和 H 2 为 主 要 基 质 ( 还 有 甲 酸 、
23、甲 醇 及 甲 胺 ) 最 终 转 化 为 甲 烷 和 C O 2 。 产 甲 烷 菌 包 括 两 种 特 异 性 很 强 的 细 菌 : 一 种 产 甲 烷 菌 主 要 利 用 H 2 把 C O 2 还 原 为 C H 4 ; 另 一 种 产 甲 烷 菌 主 要 以 乙 酸 为 基 质 ( 也 可 利 用1 2 1 2 w w s s 2 1 100 100 P P P P V V 甲 醇 和 甲 胺 ) , 把 它 分 解 为 C H 4 和 C O 2 。 7 、 厌 氧 与 好 氧 技 术 的 联 用 : 有 些 废 水 含 有 很 多 复 杂 的 有 机 物 , 对 于 好 氧 生
24、 物 处 理 而 言 是 属 于 难 生 物 降 解 或 不 能 降 解 的 , 但 这 些 有 机 物 往 往 可 以 通 过 厌 氧 菌 分 解 为 较 小 分 子 的 有 机 物 , 而 那 些 较 小 分 子 的 有 机 物 可 以 通 过 好 氧 菌 进 一 步 分 解 。 采 用 缺 氧 与 好 氧 工 艺 相 结 合 的 流 程 , 可 以 达 到 生 物 脱 氮 的 目 的 ( A / O 法 ) 。 厌 氧 - 缺 氧 - 好 氧 法 ( A / A / O 法 ) 和 缺 氧 - 厌 氧 - 好 氧 法 ( 倒 置 A / A / O 法 ) , 可 以 在 去 除 B O
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