第二章 水的处理方法概论

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第一章 水质与水质标准内 容： 1.1 天然水中杂质的种类与性质 1.2 水体的污染与自净 1.3 饮用水水质与健康 1.4 饮用水水质标准 1.5 污水的排放标准 重 点： 水体杂质的种类与性质 水体污染与自净 难 点： 氧垂曲线有机物及DO的变化

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1.2.1 水中常见污染物及来源可生物降解有机污染物： 1 可生物降解有机污染物： 特征： 耗氧，所以又称作耗氧有机污染物。 耗氧，所以又称作耗氧有机污染物。 这类物质包括碳水化合物、蛋白质、 这类物质包括碳水化合物、蛋白质、脂肪等自然生成的有 机物，很不稳定， 机物，很不稳定，能够在微生物的作用下转化成稳定的无 机物 指标 水体的污染与自净 BOD: Demand, BOD:Biochemical Oxygen Demand,生(物)化(学)需氧量 COD: Demand, COD:Chemical Oxygen Demand,化学需氧量 TOD: Demand, TOD:Total Oxygen Demand,总需氧量 TOC: Carbon, TOC:Total Organic Carbon,总有机碳

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(1)BOD 定义： 定义：水中有机污染物被好氧微生物分解至无机 物时所消耗的溶解氧的量。 物时所消耗的溶解氧的量。 注意：定义中规定有机物被氧化分解至无机物， 注意：定义中规定有机物被氧化分解至无机物， 第一阶段生物氧化中，有机物中的C 第一阶段生物氧化中，有机物中的C已被氧化至 CO2,N被氧化成NH3,都已无机化。故氨的继续氧 被氧化成NH 都已无机化。 化不在考虑之内，即不考虑第二阶段生物氧化。 化不在考虑之内，即不考虑第二阶段生物氧化。 指标： 20℃水温下 水温下， 指标：在20℃水温下，完成两阶段生物氧化约需 100d以上 5d的BOD约占总BOD的70% 80%, 以上， 约占总BOD %,20d 100d以上，5d的BOD约占总BOD的70%一80%,20d 后的生化反应过程趋于平缓，常用20d 20d的生化需氧 后的生化反应过程趋于平缓，常用20d的生化需氧 作为总生化需氧量La 工程上常用BOD La, 量BOD20作为总生化需氧量La,工程上常用BOD5作 为可生物降解有机物的综合浓度指标。 为可生物降解有机物的综合浓度指标。

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(1)BOD 意义： 意义： 直接反应水体中的有机污染情况 能表征易生物降解的有机物 BOD/COD>0.3才认为可采用生物处理 BOD/COD>0.3才认为可采用生物处理 缺点 耗时、 耗时、不及时 当水中难生物降解物质含量较大时， 当水中难生物降解物质含量较大时，误差大 工业废水中若缺少微生物生长的元素或含抑制微 生物生长， 生物生长，则影响测定

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(2)COD 在一定的严格的条件下,水中还原性物质与 与 定义：在一定的严格的条件下,水中 外加的强氧化K 外加的强氧化K2Cr2O7,KMnO4等)作用时所消耗的氧 量,用氧(O2)的mg/L表示。还原性物质包括有机物、 用氧(O mg/L表示。 亚硝

酸盐、亚铁盐等，但一般水及废水中无机还 原性物质数量相对不大，被有机物污染则很普遍， COD综合反映有机物质相对含量。 CODCr:习惯上简写为COD,污水指标。K2Cr2O7氧 K 化性强，可氧化水中绝大部分有机物，测定时间 化性强， 较长(2Hrs)一般CODCr与第一阶段生化需氧量之 差，可粗略表示不可生物降解的有机物量。

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(2)COD CODMn :饮用水指标。KMnO4可氧化性稍弱，但测 定快速简便，水中不含氮的有机物质在测定条件 下易被KMnO4氧化，而含氮的有机物则较难分解， 所以CODMn适于测定天然水或饮用水处理中使用。 TOD和 (3)TOD和TOC TOD:水样中的有机物在900℃高温下燃烧变成稳 定的氧化物时所需的氧量，叫做总需氧量，结果 以氧(O2)的mg/L计。 TOC:将水样在900~950℃高温下燃烧，有机碳即 氧化生成CO2,量测所产生的CO2量，即得水样中 的总有机碳值，单位以C的mg/L计。通过压缩空 气吹脱无机碳酸盐，排除干扰。

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第一章 水质与水质标准用水水质标准： 1.4 用水水质标准： 水质标准：用水对象所要求的各项水质参数应达到 的限值。分为国际、国家、地区/行业/企业标准等 1.4.1 生活饮用水水质标准 生活饮用水一般指人类饮用和日常生活用水。 1.水质标准制定原则 1.水质标准制定原则 原则：主要根据人们终生用水的安全 终生用水的安全来考虑，水中 原则： 终生用水的安全 不得含有病原微生物；水中所含化学物质及放射性 物质不得危害人体健康；水的感官性状良好。 4类指标：感官性状和一般化学指标，毒理学指标， 类指标： 微生物学指标，放射性指标。

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感官性状和一般化学指标1色度。色度是由于带色有机物、金属或高色度的 色度。 工业废水造成。铂钴标准比色法，1mg铂在1L水中 所具有的颜色称为1度。“国标”规定色度不超过 15度，不得呈现其他异色。 浊度。 2浊度。综合反映反映水中悬浮物、胶体物质含量 的一个替代参数，但不存在规律性的定量关系。 “国标”限值1度，特殊情况不超过5度。 浊度标准制定：1mg硅藻土在1L水中所产生的混浊 程度作为一个浊度单位(度NTU),二氧化硅标准 。 光电浊度仪：光束碰在颗粒表面散射，散射光强度 与颗粒数量、大小、形状、表面构造及颜色等影响， 用5mL福尔马肼溶液稀释成100mL得到浊度400NTU。

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感官性状和一般化学指标3嗅和味。藻类和其它微生物及其代谢产物(地霉 嗅和味 素、二甲基2茨醇MIB),化合物(苯、轻油、烯 烃),无机离子/气体(NH4+-N,H2S)。水中嗅味 没有标准单位，常以水样在40℃及60℃时的嗅味强 度(分6级);实验时一般测定嗅阈值(稀释至无 味的倍数)。“国

标”规定饮用水不得有异臭异味。4铁。水中含铁量在0.3~0.5mg/L时无任何异味，达1mg/L 时便有明显的金属味，在0.5mg/L时色度可大于30度。含铁 量不应超过0.3mg/L。 5锰。水中含锰量如超过0.15mg/L时，水就会产生金属涩味。 毒性较小，“国标”规定不应超过0.1mg/L。 6铜。水中含铜量达1.5mg/L时就会有明显的金属味，超过 1mg/L的水，可以使衣服器皿及白瓷器染成绿色。不应超过 1.0 mg/L。

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感官性状和一般化学指标7挥发酚类。水中含酚主要来自工业废水污染，特别时炼焦和 挥发酚类。 石油的工业废水(以苯酚为主)。“国标”规定：饮用水中 挥发酚类含量不应超过0.002 mg/L。 阴离子合成洗涤剂。 8阴离子合成洗涤剂。其化学性质稳定，较难分解和消除，毒 性极低。“国标”规定为不应超过0.3 mg/L。 硫酸盐。 9硫酸盐。硫酸盐含量过高会使水有苦涩味，且能使人腹痛、 腹泻、甚至便血。“国标”规定不应超过250 mg/L。 10氯化物 氯化物。 10氯化物。水中氯化物含量过高，使水产生令人厌恶的味道， 长期饮用氯化物含量过高的水还会引起高血压、心脏病和婴 儿猝死，“国标” 规定为不应超过250 mg/L。 11溶解性总固体。水中溶解性总固体主要成分为钙、镁、钠 11溶解性总固体。 溶解性总固体 的重碳酸盐、氯化物和硫酸盐等无机物。“国标”规定溶解 性总固体不应超过1000 mg/L。 12耗氧量 耗氧量( 12耗氧量(以O2计)。3 mg/L,特殊情况下不超过5 mg/L。

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毒理学指标1氟化物。氟化物广泛存在，是人体正常组织成分之一。“国 氟化物。 标”综合考虑饮用水氟含量堆牙齿的轻度影响和氟的防龋， 以及堆广大高氟区饮水进行除氟或更换水源所付的经济代价， 规定饮用水中氟含量不得超过1 mg/L。 氰化物。 2氰化物。氰化物剧毒，使水呈杏仁气味，其嗅觉阈浓度为 0.1 mg/L。“国标”采用一定安全系数，规定饮用水中氰化 物不得超过0.05 mg/L(以游离氰根计)。 重金属。 3重金属。砷，硒，汞，镉，铬，铅，银 消毒副产物。 4消毒副产物

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微生物学指标1细菌总数。细菌总数是指一毫升水样在普通琼脂培养 细菌总数。 基中经37℃24小时得培养所生长得各种细菌菌落总数。 “国标”定为每毫升不超过100个。 大肠菌群。 2大肠菌群。水中所含大肠杆菌得数量，通常用大肠杆 菌群来表示，其意义为一升水中所含的大肠杆菌数。 “国标”规定每100mL水样中不得检出。 游离性余氯。 3游离性余氯。自来水必须经过消毒，因此有适量的余 氯在水中，以保持持续的杀菌能力防止外来的再污染。 “国标”规定，用氯消毒时出厂水游离性余氯不低于 0.3mg/L,管网末梢水不低于0

.05mg/L。

放射性指标：总γ放射性0.1Bq/L,总β放射性1.0 Bq/L。

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第二章 水的处理方法概论内 容： 2.1 主要单元处理方法 2.2 反应器的概念及其在水处理中的应用 2.3 水处理工艺流程 重 点： 水处理单元方法及工艺流程 反应器的概念及其水处理应用 难 点： 反应器的理论

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第二章 水的处理方法概论2.1 主要单元处理方法 2.1.1水的物理化学处理方法 2.1.1水的物理化学处理方法 混凝：使悬浮物和胶体凝聚成絮凝体 沉淀和澄清：固液重力分离沉降(沉淀池) 化学沉淀：如难溶物CaF2 气浮：杂质、污染物附着在微小溶气泡表面上浮 去除(除藻、除油) 过滤：利用不同的过滤介质截流固态杂质 表面过滤(筛网、隔栅) 滤层过滤(滤池)

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2.1.1水的物理化学处理方法 2.1.1水的物理化学处理方法 膜分离：利用半渗透膜实现物质分离(μm-mm) 微滤、超滤、钠滤、反渗透 吸附：两相体系中污染物浓度差引起的传质过程 活性炭吸附(脱色除味) 离子交换：具有可交换能力的基团上的正负离子 与水中同符号离子交换去除溶解性离子 中和：pH值调整 氧化还原： 改变污染物状态使变为难溶或无毒( 除铁锰氰铬) 氧化改性有机物(预氧化)

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2.1.2水的生物处理方法 2.1.2水的生物处理方法 生物处理技术原理：微生物利用有机物等污染物作 为营养物质，通过细胞生长繁殖和内源呼吸降解污 染物。 类型：好氧和厌氧 饮用水净化中的生物处理方法 利用贫营养菌降解有机物、其它细菌(N、铁、锰) 生物膜方法：生物接触氧化(东深工程400万m3/d) 生物滤池、BAC滤池 悬浮生长方法：生物菌剂(水源修复)

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2.2反应器的概念及其在水处理中的应用 2.2反应器的概念及其在水处理中的应用 2.2.1反应器的类型 按物料形态分均相、多相反应器 按操作情况分为：间歇和连续流反应器间歇反应器 反应物浓度和反应速度不随位置变化 随时间变化 反应物的反应时间完全一样 活塞流反应器 管式反应器) (管式反应器) 反应物浓度和反应速度随位置变化 相同) 不随时间变化 (HRT相同) 相同 反应物的反应时间是位置的函数 反应物浓度和反应速度的值确定 不随时间变化； 不随时间变化； 反应物的停留时间0- 反应物的停留时间 -∞

连续流反应器

恒流搅拌反应器

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2.2.2 物料在反应器的流动模型1 理想混合流动模型 特点： 特点：反应器浓度完全均匀一致 2 活塞流流动模型 特点：物料在管式反应器的各个断面上流速均匀一致； 特点：物料在管式反应器的各个断面上流速均匀一致； 物料经过轴向一定距离所需要的时间完全一样[ T= 物料经过轴向一定距离所需要的时间完全一样[ T=f

(L)]。 3 轴向扩散流动模型 特点：活塞流叠加轴向扩散的流动模型(不能直观反 特点：活塞流叠加轴向扩散的流动模型( 映物料在反应器的流动情况) 映物料在反应器的流动情况) 轴向扩散的量： 轴向扩散的量：菲克定量 4多级串联流动模型 特点： 个理想混合的反应器串连( 特点：N个理想混合的反应器串连(相对较能直观反映 物料在反应器的流动情况) 物料在反应器的流动情况)

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2.2.3物料在反应器的停留时间和停留时间分布 2.2.3物料在反应器的停留时间和停留时间分布 1 间歇式反应器 特点：反应物的停留时间完全一样 2 活塞流反应器 特点：停留时间是管长的函数，T=V/F 3 恒流搅拌反应器及其串联 t 单个示踪剂浓度：c(t ) = c e T0

(示踪剂实验确定)

1 T 单个停留时间分布函数： E (t ) = e T

t

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