当代给水与废水处理原理_高良敏_常规分离过程与膜分离共133页
【2019年整理】当代给水与废水处理原理
绪论
1. 水源、水处理与用水——三位一体
二、
给 水 与 废 水 处 理
20世纪50年代以前，给水处理与废水处理涵义的 划分是很清楚的。
给水处理：从天然水源取水，为供生活或工业的 使用(特别是生活使用)而进行的处理，称为给水处理。
废水处理：为了排除的目的，对于使用过的水所进 行的处理，称为废水处理。
绪论
（1）悬浮培养体：以活性污泥法为典型代表，它的特 征是起水处理作用的细菌培养体处于悬浮状态的絮体；
（2）生物膜法以滴滤池为典型代表，它的特征是起水 处理作用的细菌培养体呈一层膜固定在填料表面上。
20世纪60年代以后, 为了满足废水再用的水质要求或排放的标 准，出现了对于常规废水处理后的出水进一步处理的过程，称为废 水的高级处理
单元操作往往带有物理变化，但也有不产生物理变化的单元操作， 如：食盐的生产过程。
一、 食盐的生产过程只包括下列几种单元操作：
水
处
理 的
固 体 和
学 送液
科 方
体 的 输
热传
蒸
结
发
晶
干 燥 及 筛 选
法
学
一、
2.水处理中单元操作与单元过程
水
处
理
的 学
合混
沉 淀
浮 升
浓过 缩滤
单 元 操
科
作
方
法
属
于
当代给水与废水处理原理
高良敏 博士、教授 安徽理工大学地球与环境学院
绪论
1.单元操作与单元过程
一、 水 处 理 的 学 科 方 法 学
20世纪50年代起，引用了化学工程中单元操作(unit operation )及单元过程(unit process)的概念，目的是为了 建立各种水处理方法间的理论联系，提高学科的理论水平
当代给水与废水处理
1 x K f e n ★Freundlich公式为： m
• 改性活性炭（表面官能团性质及数量发生变化) 以去除 有机污染物为目的的改性方向应为:减少表面内酯基及羧 基等含氧官能团的含量,增加活性炭表面的疏水性。 • 活性炭工艺与其它手段的结合 活性炭起的是辅助性的作用，主体是生物法、催化剂的应 用等。活性炭与膜联用能解决单独使用膜过滤引起的膜阻 塞和膜污染问题。利用活性炭对进水进行必要的前处理, 以减少水中的有机物、无机物、微生物等在膜表面和膜内 孔积累,极大延长了膜的使用寿命；而膜的存在又可以克 服单独使用活性炭出水中细菌数偏高的问题。
2.混凝现象的四种机理 • 压缩双电层作用 向溶液中投入电解质，离子浓度增高，扩散层的厚度将 减小，ζ 电位降低，胶粒得以迅速凝聚。 • 吸附和电荷中和作用 胶粒表面对带异号电荷有强烈的吸附作用，中和了它的 部分电荷，减少了静电斥力，易与其他颗粒接近而互相 吸附。
•
吸附架桥作用 高分子物质与胶粒相互吸附，而使胶粒凝聚为大的絮凝 体。 • 沉淀物网捕作用 混凝剂金属盐投加量大，迅速形成金属沉淀物，水中的 胶粒可被这些沉淀物网捕。
当代给水与废水处理原理
第三章 活性炭吸附 第四章 传质及曝气
• 气一液传质模型
• 凝聚与絮凝 沉淀试验 • 膜分离
3-1 活性炭的性能 3-3 Langmuir公式的推导 3-5 吸附柱的设计
3-2 吸附等温线 3-4 吸附公式的应用
曝气设备的充氧能力
第五章 常规分离过程与膜分离
浓缩池 滤床过滤
1
活性炭吸附
2
凝聚与絮凝
3
膜分离
一、活性炭吸附
1.活性炭是一种多孔碳，堆积密度低，炭粒中有更细小 的孔——毛细管，比表面积大，能与气体（杂质）充分 接触，具有很强的吸附能力，起净化作用。 2.活性炭的制造 活性炭的制作分碳化及活化两步。 •碳化也称热解，是在隔绝空气的条件下对原材料加热， 一般温度在600℃以下。 •活化是在有氧化剂的作用下，对碳化后的材料加热。
当代给水与废水处理原理高良敏厌氧生物处理法
当代给水与废水处理原理：高良敏厌氧生物处理法引言水是生命的源泉，给水与废水处理是保护水资源、维护生态环境的重要环节。
在当代社会中，给水与废水处理技术得到了广泛的关注和应用。
在给水与废水处理领域，高良敏厌氧生物处理法作为一种高效、经济的处理技术，受到了越来越多的重视。
高良敏厌氧生物处理法概述高良敏厌氧生物处理法是一种利用厌氧微生物对有机物进行降解的处理技术。
该技术通过在无氧条件下引入厌氧微生物，使其降解废水中的有机物，从而达到净化水质的目的。
高良敏厌氧生物处理法的原理高良敏厌氧生物处理法的主要原理可以概括为以下几个方面：1. 厌氧环境的建立在高良敏厌氧生物处理法中，首先需要建立一个无氧环境。
通常使用密闭的反应器来实现无氧条件，可以通过调节反应器内的氧气供应，阻止氧气进入反应器内部。
2. 引入厌氧微生物经过厌氧环境建立后，需要引入适宜的厌氧微生物。
这些微生物具有降解有机物的能力，可以在无氧环境下快速生长和繁殖。
3. 有机物降解过程引入厌氧微生物后，有机物降解过程开始进行。
厌氧微生物通过代谢活动分解有机物，产生二氧化碳、水和甲烷等产物。
这些产物相对无害，并不增加废水的污染负荷。
4. 处理效果与影响因素高良敏厌氧生物处理法的处理效果受多种因素的影响。
例如，水质的初始特性、厌氧微生物的菌群结构、温度等都会对处理效果产生影响。
因此，在实际应用中，需要根据具体情况进行合理调整和控制。
高良敏厌氧生物处理法的优势相比传统的废水处理方法，高良敏厌氧生物处理法具有以下几个优势：1. 处理效率高高良敏厌氧生物处理法能够在无氧环境下有效降解有机物，处理效率高。
在相同处理时间内，相对于传统的氧化法，高良敏厌氧生物处理法能够达到更好的处理效果。
2. 能耗低由于在无氧条件下进行处理，高良敏厌氧生物处理法的能耗低。
相对于需要供氧的氧化法，高良敏厌氧生物处理法可以节约能源。
3. 处理成本较低除了低能耗外，高良敏厌氧生物处理法的处理成本也较低。
当代给水与废水处理原理第一章
当代给水与废水处理原理XXX大学Xx教授第一部分：相关基本概念介冒一、理论需氧量理论需氧量(ThOD)是根据化学方程式计算求得的有机物被全部氧化所需的氧量。
例如，含有300mg / L葡萄糖溶液的理论需氧量可计算如下：C& 6CO2 + 6H2O180 6 X 32180 = 6 X 32300 _ ThODThOD = 320mg/l（以氧表示）氨基乙酸的理论需氧量，可利用下列化学方程式:(a)C H2(NH2) COOH + -|o2—- NH2 + 2CO2十H2075 48 17(b)N H a + 一＞ HNO2 + H2017 48 47(c)H NO2 + 尹一＞HNO34716由方程式a计算得氨基乙酸的碳化需氧量为:48- 192mg/l＜以氧计）3°°7^所产生的NH§为: ：世沪=6沁/I由式| b，得NH3转化成HNO2所需的氧量为：%储=192mg/l（以氧计）所产生的HN6为：翌評=188mg/l 由式C ，得HNO?转化为HNOj所需的氧量为:18\y— = 64mg/l（以氧计）4 i总的硝化需氧量为：192 + 64 = 256mg/l （以氧计）•••300mg/I氨基乙酸溶液的ThOD为:192 十256 = 448mg/K以氧计）二、化学需氧量化学需氧量或耗氧量是指在一定严格条件下水中有机物与强氧化剂（如重鎔酸钾、高猛酸钾）作用所消耗的氧量。
当用重鎔酸钾作为氧化剂，硫酸银作为催化剂时，水中有机物几乎可以全部（约90%- 95%左右）被氧化。
这时所测得的耗氧量称为重銘酸钾耗氧量或称化学需氧量，以CODc「或COD 表示。
在测定过程中无机性还原物质也会被氧化。
所以一般测得的COD包括可生物降解和不可生物降解两部分，即化学需氧量区别不岀可生物降解和不可生物降解的物质。
COD=COD B+COD NB式中COD B——可生物降解的COD；COD NB——不可生物降解的COD.此外＞COD不包括硝化所需的氧1 =iOI有机物+Cr z Or +H+- +C6+HQAg2S()4Ag2SO4用作催化剂。
当代给水与废水处理原理(第一章)
9
BOD5的含义：
生化需氧量的反应速度在很大程度上取决于微生物 的种类、数目及温度，而在测定过程中溶解氧又是逐渐 消耗的。所以测定生化需氧量就须保持一定的温度，同 时也需要规定一定的时间。通常是在20℃温度下培养 5d检查溶解氧的损失，用BOD5表示，单位以O2mg/L计。 测定温度用20℃是因为这个温度比较接近温带地区一般 河水的平均温度。
或：
(1)
15
K1和温度的关系：
K1与温度的关系可根据阿累尼乌斯（Arrhenius)经验公式推导求得：
或：
16
K1和温度的关系式推导：
将阿累尼乌经验式求导并积分运算后可得：
t 实际上并非常数，它是随温
度而稍有变化的。其值可通过 试验，并按下式作图求得；
一般说来，在10-30℃ 时，可
采用 t =1.047。
(1) 积分求解(2)式可得：
(2) K1：碳化耗氧常数 如Yt或BODt取为t时日内所吸收 的氧量或所满足的BOD，则：
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K1变化对BOD的影响:
多年来当水温为20℃时常采用K1＝0.1d-1。这是英美等国对污染河水实测 而得的平均值。自从BOD测定时采用了所谓标准稀释水和对各种不同废水进 行了试验研究，发现K1随水质的变化是有相当大差异的，一般变化在0.050.3d-1之间，而生物处理出水的K1值则又小于进水的K1，常在0.05-0.1d-1之间。
治理废水的基本原理及方法
治理废水的基本原理及方法治理废水的基本原理治理废水的技术方法尽管有许许多多，但其最基本的作用原理却只有三项，即：分离、转化和利用。
分离，采用各种技术方法，把废水中的悬浮物或胶体微粒、微滴分离出来，从而使废水得到净化，或者使废水中污染物减少到最低限度。
转化，对于已经溶解在水中，无法"取"出来或者不需要"取"出来的污染物，采用生物化学的的方法、化学和电化学的方法，使水中溶解的污染物转化成无害的物质（如转化成H2O、CO2、CH4、NO3 -等等），或者转化成容易分离的物质（如沉淀物、附着物、上浮物、不溶性气体等等）。
总之，使水中污染物发生有利于治理的化学、生物化学变化。
利用，有些废水（主要是高浓度的废液），未经处理或者稍加处理有可能找到新的用途，可以成为有用的资源，用于再制造、再加工，从而彻底解决了废水（或其他废物）的治理问题。
治理废水的生物化学方法厌氧法好氧法氧化塘其他生物治理方法治理废水的生物化学方法利用微生物或植物来净化废水的技术，称之为生物化学法。
厌氧法厌氧法利用的微生物有两大种群。
一是兼性微生物。
这种细菌在微微有一点氧的水中生存繁殖，它能把大分子的有机物断裂成小分子有机物，进一步使这些小分子有机物转变成有机酸，即谓之碱性发酵。
另一个种群的细菌是甲烷菌。
它们是绝对厌氧菌，只能在完全没有氧的水中生存繁衍。
它们能把有机酸进一步分解为CH4、CO2以及少量的NH3、H2S等等气体产物，回收沼气，即谓之碱性发酸。
这两种微生物往往共处同一个设施之中，协同作用。
厌氧法主要用来处理高浓度可生化的有机废水。
如酒精糟液、造纸黑液、印染废水、含酚废水、制药废水等等，以及污水处理厂产生的剩余污泥。
厌氧处理过的废水称为厌氧出水，一般达不到排放的要求，还需要采用其他处理方法作进一步处理。
对于处理量很少的废水，厌氧出水也有可能使CODcr降到100mg/L以下，但是用过的厌氧微生物需经过较长的恢复期才能工作。
第10章膜分离
第2篇
物理、化学及物理化学处 理工艺原理
2020/4/4
1
第10章 膜分离
? 主要内容
? 10.1 概述 ? 10.2 渗析与电渗析 ? 10.3 反渗透与纳滤 ? 10.4 微滤与超滤 ? 10.5 膜分离工艺的运行控制
2020/4/4
考书
? 崔玉川等，城市污水回用深度处理设施设计计算，北京：化学 工业出版社，2003
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10.1.2去除对象及功能
10.1 概述
? 膜分离的去除对象
? 水或废水中的盐分离子等溶解性物质
? 工业废水中的酸、碱
? 大分子、微生物、粘土、植物质、胶体及SS等
? 主要功能
? 海水淡化
? 酸、碱回收
? 纯水制备
? 深度处理（精处理）
膜
2020/4/4
6
10.1.2去除对象及功能
10.1 概述
不同膜分离方法及其推动力
2020/4/4
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10.1.4膜分离方法及其特点
10.1 概述
? 不同方法的主要处理对象
分离 方法
反渗透 纳滤
超滤
微滤
传统过滤
不同物 质的相 对尺寸
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10.1.4膜分离方法及其特点
? 主要特点
? 共同的优点：
▲可在一般温度下操作； ▲不消耗热能； ▲无相的变化； ▲设备可工业（定型化）生产； ▲易操作。
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10.1.3膜的类型
10.1 概述
卷式中空纤维膜组件 （外置）
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板式中空纤维膜组件 （内置）
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10.1.4膜分离方法及其特点
10.1 概述
当代给水与废水处理原理
十四烷酸(C14)
37
0.11
0.11
0.010 105
乙酸
35 0.34~0.05 0.04~0.05 0.015 165~250
丙酸
35
0.31
0.042
0.010 60
丁酸
35
0.37
0.047
0.027 13
§10-2 厌氧过程动力学
甲烷生成动力学 ：
在厌氧处理中，COD减小的途径主要是生成甲烷和微生物 的细胞，其它途径有生成氢气、通过硫酸盐的还原生成硫化氢气 体等。
k0 6.67 10 0.015(35t)
§10-3 厌氧活性污泥法
传统消化池
Y YC
1 bc
K (1 bc ) YCk0c (1 bc )
X
YC
i 1
bc
Y (i
)
V Qc
Ru
X
Yc
d 0.935 0.3 X 0.298
k0 6.67 10 0.015(35t)
K 2224100.046(35t)
(GO )Tp
GO
T 273
•
1 p
1.28 102
T p
式中，T为厌氧反应器中的热力学温度；P为反应器室内的 气压（单位Pa）。
根据§7-4，每克干细菌完全氧化所需的单体氧为1.41g。利 用一个类似于需氧处理中氧的摄入率计算公式（见式（8-40）） 形式来计算厌氧处理的甲烷生成率：
G
G0
Tp
R 0 1
§10-4 厌氧生物膜法
在无回流的厌氧活性污泥法中，就不得不加大水力停留时间 来获得较长的污泥停留时间；
在有回流的厌氧活性污泥法中，虽然可通过回流来减短水力 停留时间并增大污泥停留时间。
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6、黄金时代是在我们的前面，而不在 我们的 后面。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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7、心急吃不了热汤圆。
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8、你可以很有个性，但某些时候请收 敛。
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9、只为成功找方法，不为失败找借口 (蹩脚 的工人 总是说 工具不 好)。
•
10、只要下定决心克服恐惧，便几乎 能克服 任何恐 惧。因 为，请 记住， 除了在 脑海中 ，恐惧 无处藏 身。-- 戴尔． 卡耐基 。
Thank you
6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿