水污染控制工程化学工程学院王雪梅
2003年 2月第 1章 概论
1,1 水资源与水污染现状
1,2 水污染类型
1,3 废水中的污染物种类与水质指标
1,4 水质控制标准
1,5 废水水质控制方法
1.1 水资源与水污染现状
一、水资源
水圈 水环境
地球上的水约为 14亿立方公里,覆盖着近 3/4的地球表面。
水环境中的淡水资源却很少，仅占总水量的 2.53%，
其中 3/4存在于冰川和冰帽中。
而目前能供人类直接取用的淡水资源仅占 0.22%。
加之自然水源的季节变化和地区差异，以及自然水体遭到的普通污染，致使可供直接取用的优质水量日显短缺，难以满足人们生活和工农业生产日益增长的要求。
1.1 水资源与水污染现状水的自然循环
1.1 水资源与水污染现状水的社会循环
1.1 水资源与水污染现状
二,我国水资源与污染现状
我国年降水量 60000亿立方米，相当于全球陆地总水量的 5%，占世界第三位。但同时我国人口众多，人均年径流量计，每人每年仅 2500立方米，相当于世界人均占有量的 1/4。
同时，存在严重的时空分布不均衡性。空间上，大约 90%的地下渗流量分布在南方；时间上，冬春少雨，
夏季多雨，且连续出现枯水年和丰水年的现象。
1.2 水污染类型水体主要污染源：
（１）向自然水体排放的各类废水；
（２）向自然水体直接倾倒的固体污染物，以及垃圾堆放场所的渗出液和淋洗雨水；
（３）大气污染地区的酸雨及其他淋洗降水；
（４）大气中有害的沉降物及水溶性气体；
（５）淋洗植被后溶入了化肥和农药的（降水）径流；
（６）航道中船舶的漏油、废水及固体废弃物。
1.2 水污染类型
一、需氧型污染
二、毒物型污染
三、营养型污染
四、感官型污染
五、其它（浮油、酸碱、病原体、热水等）
1.2 水污染类型需氧型污染（起因）：
1,光合速率减少
2、氧溶解度的减少
3、氧扩散的减少
4、需氧量的增加
1.3 废水中的污染物与污染指标
一、水体污染防治措施
防止地表水污染的主要措施为,禁止向水体排放油类、酸液、碱液及剧毒废液；禁止在水体清洗装贮过油类或毒物的车辆和容器；禁止将含有汞、镉、
铬、砷、铅、氰化物、黄磷等的可溶性剧毒废渣向水体排放或不作防渗层而直接埋入地下；禁止向水体倾倒工业垃圾、生活垃圾或其它废弃物；不得在水体最高线以下的滩地和岸坡上堆放废弃物；禁止向水体排放带有放射性的废弃物和废水；不得向水体排放足以引起热污染的废水；不得向水体排放带有病原体而未经消毒的废水；使用农药要保证安全，
不得污染水体；农灌水要符合有关规定；船舶的各类废水必须符合排放标准，不得向水体排泄油污。
1.3 废水中的污染物与污染指标防止地下水污染的主要措施为,禁止利用渗井、
渗坑、裂隙和溶洞排放含毒废水和带菌废弃物；
不得采用无防渗措施的沟渠池塘输送含毒或带菌废水；开采地下水时，应防止已被污染的潜水渗入地下水，并防止水质差异很大的各层地下水相互渗透；兴建地下工程设施或进行地下勘探及采矿时，应采取防护措施，防止地下水污染；人工回灌补给地下水时，不得恶化地下水质。
1.3 废水中的污染物与污染指标二、废水的分类根据来源不同,废水可分为 生活污水 和 工业废水 两大类。
生活污水使人们在日常生活中所产生的废水，主要包括厨房洗涤，冲洗厕所和沐浴等污水。工业废水是在工业生产过程中所排出的废水，其成分主要决定于生产过程中采用的原料以及所应的工艺。工业废水又可分为 生产污水 （污染较严重，须经处理后方可排放）和 生产废水 (较清洁，不经处理即可排放或回用，如冷却水 ).
根据污染物类别 的不同，废水可分为 有机废水 和 无机废水两种。前者主要含有有机污染物，相当一部分具有生物降解性；后者主要含无机污染物，无生物降解性。
根据毒物的种类 不同，还可把废水分为 含酚废水,含汞废水 等。
1.3 废水中的污染物与污染指标三、污染物与污染指标废水中的污染物大体可分为以下几个类别,
1,固体污染物
2,需氧污染物
3,毒性污染物
4,营养污染物
5,生物污染物
6,感官污染物
7,酸碱污染物
8,油类污染物
9,热污染物
1.3 废水中的污染物与污染指标
（一）固体污染物
1、固体物质在水中的分散状态分为：
溶解态（直径小于 1 nm）
胶体态（直径介于 1～ 1000nm）
悬浮态（直径大于 1000nm）
1.3 废水中的污染物与污染指标
（一）固体污染物
2、描述固体物质的水质指标：
（ 1）按能否 透过孔径 3～ 10μm 滤膜或滤纸分为溶解固体 （ DS）,能透过悬浮固体 或 悬浮物 （ SS）,不能透过总固体 （ TS）,两者 总合 。
（ 2）按悬浮物的比重分为沉降性悬浮物,比重大于１
漂浮性悬浮物,比重小于１
（ 3） 沉降性悬浮物又按在标准沉降管中（ 2小时）能否沉降分离分为可沉物 （其颗粒大体在 10μm左右）
难沉物
1.3 废水中的污染物与污染指标
（二）需氧污染物能通过生物化学（个别情况下还有化学）的作用而消耗水中溶解氧的化学物质，统称为 需氧污染物
（ 主要指有机物 ） 。
有机物按是否需氧分为：
可生化有机物 非生化有机物可生化有机物按 被微生物分解利用的难易程度不同分为,
难降解有机物 易降解有机物
1.3 废水中的污染物与污染指标
（二）需氧污染物
描述需氧物的水质指标：
生化需氧量（ BOD）,用生化过程中消耗的溶解氧量来间接表示需氧物的多少，称为生 化需氧量。
化学需氧量（ COD）,用化学氧化剂 K2CrO7或 KMnO4
氧化分解有机物时，用与消耗的氧化剂当量相等的氧量来间接表示需氧物的多少，称为 化学需氧量。
总需氧量（ TOD）,在 900℃ 的高温下，以铂为催化剂，
使水样汽化燃烧，然后 测定气体载体中氧的减少量,作为有机物完全氧化所需的氧量，称为 总需氧量 。
总有机碳（ TOC）,如在相同条件下,测定气体中的
CO2增量,从而确定水样中碳元素的含量，用以判定有机物含量，称为 总有机碳 。
1.3 废水中的污染物与污染指标
1.3 废水中的污染物与污染指标
（三） 毒性污染物
1,无机化学毒物
（ 1） 金属毒物（主要为重金属）：比重大于 4～ 5，汞、
铬、镉、铅、锌、镍、铜、钴、锰、钛、钒、钼、锑、
铋等。
（ 2）非金属毒物：砷、晰、氰、氟、硫（ S2-）、亚硝酸根离子（ NO2-）等。
2,有机化学毒物,挥发酚、苯并（ α）蓖,DDT、六六六等。
3,放射性物质,X射线,α射线,β射线,γ射线及质子束等 。
1.3 废水中的污染物与污染指标
（三） 毒性污染物
重金属的危害
六价铬中毒时能使精神混乱、疯狂痉挛。鼻膈穿孔，皮肤及呼吸系统溃疡，引起脑膜炎和肺癌。 镉 中毒时引起全身疼痛、腰关节受损、骨节变形，有时还会引起心血管病。铅中毒时引起贫血、肠胃绞疼、知觉异常、四肢麻痹。镊中毒时引起皮炎、头疼、呕吐、肺出血、虚脱、
肺癌和鼻癌。锌中毒时能损伤胃肠等内脏，抑制中枢神经，引起麻痹。铜中毒时引起脑病、血尿和意识不清等。
皮中毒能引起急性刺激，招致结膜炎、溃疡、肿瘤和肺部肉芽肿大（铍肺病）。
1.3 废水中的污染物与污染指标
（三） 毒性污染物
重金属具有以下特点：
（１）其毒性以离子状态存在时最为严重，故通常称重金属离子毒物；
（２）不能被生物降解，有时还可被生物转化为更毒的物质（如无机汞被转化为烷基汞）；
（３）能被生物富集于体内，既危害生物，又能通过食物链危害人体。
1.3 废水中的污染物与污染指标
（三） 毒性污染物
非金属毒物
砷中毒时能引起中枢神经紊乱，诱发皮肤癌等。硒中毒时能引起皮炎、嗅觉失灵、婴儿畸变、肿瘤。氰中毒时能引起细胞窒息、组织缺氧、脑部受损等，最终可因呼吸中枢麻痹而导致死亡。氟中毒时能腐蚀牙齿，引起骨骼变脆或骨折；氟对植物的危害很大，能使之枯死。硫中毒时，引起呼吸麻痹和昏迷，最终导致死亡。亚硝酸盐能使幼儿产生变性血红蛋白，造成人体缺氧；亚硝酸盐在人体内还能与仲胺生成亚硝胺，具有强烈的致癌作用。
1.3 废水中的污染物与污染指标
（三） 毒性污染物
有机化学毒物
酚 有蓄积作用，对人和鱼类危害很大，它使细胞蛋白质变性和沉淀，刺激中枢神经系统，降低血压和体温，麻痹呼吸中枢。 苯并（ α ）蓖 使众所周知的致癌物。 多氯联苯 能引起面部肿瘤、骨节肿胀、全身性皮疹、肝损伤等，并有致癌作用。 有机农药 （杀虫剂、除草剂、选种剂）分有机氯、有机磷和有机汞三大类。 有机氯 （ DDT、六六六、艾氏剂、狄氏剂等）的毒性大、稳定性高。 DDT能蓄积于鱼脂中，
可高达 12500倍，使卵不能孵化。
1.3 废水中的污染物与污染指标
（三） 毒性污染物放射性物质废水中的放射性物质一般浓度较低，只要引起慢性辐射和后期效应，如诱发癌症（白血病），对孕妇和胎儿产生损伤，缩短寿命，引起遗传性伤害等。放射性物质的危害强度与剂量、性质和身体状况有关。半衰期短的，其作用在短期内衰退消失；
半衰期长的，长期接触很蓄积作用，危害甚大。
1.3 废水中的污染物与污染指标
（四） 营养性污染物氮和磷是植物和微生物的主要营养物质。氮和磷的浓度 0.2和
0.02mg/L时，会引起水体的富营养性变化，促使藻类大量繁殖，
在水面上聚集成大片的 水华 （湖泊）或 赤潮 （海洋）。当藻类在冬季大量死亡时，水中的 BOD值猛增，导致腐败，恶化环境卫生，危害水产业。
此外,BOD、温度、维生素类物质也能触发和促进富营养性污染。
1.3 废水中的污染物与污染指标
（五） 生物 污染物
水质标准中的卫生学指标有 细菌总数 和 总大肠菌群 两项，
后者反映水体中受到动物粪便污染的状况。除致病体外，
废水中若生长铁菌、硫菌、藻类、水草、或贝壳类动物时，
会堵塞管道和用水设备等，有时还腐蚀金属和损害木质，
也属于生物污染。
生物污染物中，病毒的个体甚小，约 20～ 300nm。其它生物污染物（如细菌的个体为 0.7～ 10μ m、藻类和寄生虫卵等）的个体均甚大，它们在水中呈悬浮状态。
1.3 废水中的污染物与污染指标
（ 六 ） 感官污染物 色度,臭味,浊度,漂浮物
（七） 酸碱污染物 pH值
（八） 油类污染物 石油类、动植物油,两者还构成 COD值
（九） 热污染 温度
1.4 废水水质控制标准
控制废水水质有三个 基本目的,
(1)满足 废水再用 （循环再用或接续再用）对水质的要求；
(2) 满足有价物质 回收工艺 对水质的要求；
(3)满足 废水排放 对水质的要求。
1.4 废水水质控制标准
,污水综合排放标准（ GB8978-88）,
就污染物危害性质而言可分为两大类。
第一类污染物 能在环境或动植物体内积蓄，对人类的健康产生长远的不良影响。含此类污染物的废水一律在车间或车间处理设施排放口处取样分析，并要求其含量必须符合表
2-2的规定。
第二类污染物 的影响小于第一类污染物，规定的取样地点为排污单位的排放口，其最高允许排放浓度要按地面水使用功能的要求和污水排放去向，分别执行表 2-3中的一，二，
三级标准。
表 2-1 典型的生活污水水质（单位,mg/L)
序号 指 标浓 度 序号 指 标浓 度高 中常 低 高 中常 低
1 总固体（ TS） 1200 720 350 15 悬浮性 600 250 150
2 溶解性总固体 850 500 250 16 可生物降解部分
750 300 200
3 非挥发性 525 300 145 17 溶解性 375 150 100
4 挥发性 325 200 105 18 悬浮性 375 150 100
5 悬浮物（ SS） 350 220 100 19 总氮（ N） 85 40 20
6 非挥发性 75 55 20 20 有机氮 35 15 8
7 挥发性 275 165 80 21 游离氨 50 25 12
8 可沉降物 20 10 5 22 亚硝酸盐 0 0 0
9 生化需氧
（ BOD5）
400 200 100 23 硝酸盐 0 0 0
1
0
溶解性 200 100 50 24 总磷（ P） 15 8 4
1
1
悬浮性 200 100 50 25 有机磷 5 3 1
1
2
总有机碳
（ TOC）
290 160 80 26 无机磷 10 5 3
1
3
化学需氧量
（ COD）
1000 400 250 27 氯化物
（ CL-）
200 100 60
1
4
溶解性 400 150 100 28 碱度
(CaCO3)
200 100 50
29 油脂 150 100 50
表 2-2 第一类污染物最高允许排放浓度（ mg/L）
污 染 物 最高允许排放浓度,(mg/L)
1 总 汞 0.05①
2 烷基汞 不得检出
3 总 镉 0.1
4 总 铬 1.5
5 六价镉 0.5
6 总 砷 0.5
7 总 铅 1.0
8 总 镍 1.0
9 苯并蓖 ② 0.00003
表 2-3 第二类污染物最高允许排放浓度（ mg/L)
标 准 分 级 一 级 标 准 二 级 标 准 三 级 标 准序号 污染物 新扩改 现 有 新扩改 现 有
1 PH值 6~9 6~9 6~9 6~9① 6~9
2 色度（稀释倍数） 50 80 80 100
3 悬浮物 70 100 200 250 ② 400
4 生化需氧量（ BOD5） 30 60 60 80 300③
5 化学需氧量
（ CODCr)
100 150 150 200 500③
6 石油类 10 15 10 20 30
7 动植物油 20 30 20 40 100
8 挥发酚 0.5 1.0 0.5 1.0 2.0
9 氰化物 0.5 0.5 0.5 0.5 1.0
10 硫化物 1.0 1.0 1.0 2.0 2.0
11 氨氮 15 25 25 40
12 氟化物 10 15 10 20④ 15 30④ 20
13 磷酸盐（以 P计） ⑤ 0.5 1.0 1.0 2.0
14 甲醛 1.0 2.0 2.0 3.0
15 苯胺类 1.0 2.0 2.0 3.0 5.0
16 硝基苯类 2.0 3.0 3.0 5.0 5.0
17 阴离子合成洗涤剂
(LAS)
5.0 10 10 15 20
18 铜 0.5 0.5 1.0 1.0 2.0
19 锌 2.0 2.0 4.0 5.0 5.0
20 锰 2.0 5.0 2.0 5.0 5.0
1.4 废水水质控制标准
浓度标准,它不论受纳水体的大小和状况,不论污染源的大小,都采取统一标准 。 因此即使满足排放,如果排放总量大大超过受纳水体的环境容量,也会对水体造成不可逆的严重后果 。 此外,浓度标准也无法防止某些工厂用清水稀释来降低排放浓度以满足排放标准的现象 。
总量控制标准,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，然后再根据一定的原则，将这些允许的总量合理地分配给区内的各污染源。
1.5 废水水质控制方法
一、水污染控制工程的内容
1,水体污染和自净规律
2,城市污水处理
3,工业废水治理
4,水系污染防治工程
5,饮用水源的污染控制与污染水源的深度净化
二、废水水质控制方法
1,分类,分离法、转化法和稀释法
2,废水处理系统 一级、二级、三级处理分类 处理方法分离处理离子态污染物 离子交换法、离子吸附法、离子浮选法、电解沉积法,电渗析法分子态污染物 吹脱法、气提法、萃取法、吸附法、浮选法、结晶法,蒸发法、冷却法、冷冻法、反渗透法胶体态污染物 凝聚和絮凝法乳化油态污染物 直接气泡浮上法、破乳后再气浮悬浮态污染物 重力分离法、离心力分离法、阻力截留法、粒状介质过 滤法、磁力分离法分散油态污染物 重力浮上法转化处理化学转化法 中和法、氧化还原法、电化学法、化学沉淀法、水质稳 定法、自然衰变法生物化学转化法 好氧生物转化法、厌氧生物转化法消毒转化法 药剂消毒法、能源消毒法稀释处理水体稀释法废水稀释法
1.5 废水水质控制方法废水处理系统
1.5 废水水质控制方法废水处理系统第二篇污水的物理处理第 2 章 预处理
2.1 水质和水量调节
2.2 格栅和筛网
2.1 水质和水量调节
均和水质的基本方法有两种：
（ 1）利用压缩空气、叶轮搅拌和水泵循环而进行的强制混合和均化；
（ 2）利用差流方式使不同时间不同浓度的废水混合而进行的自身水力混合。
一般而言，前者的设备较简单，但运行费较高；
后者需要修建复杂的池型，但基本上没有运行费用。
2.1 水质和水量调节
2.1 水质和水量调节
2.2 格栅和筛网
2.2 格栅和筛网格栅局部阻力系数栅条断面形状 ξ的计算公式 β和 ε取值锐边矩形迎水面为半圆的矩形圆形迎、背水面均为半圆的矩形
β=2.42
β=1.83
β=1.79
β=1.67
正方形 ξ=0.64
2.2 格栅和筛网
2.2 格栅和筛网第 3 章 沉淀与上浮
3.1 沉淀的基础理论
3.2 沉砂池
3.3 沉淀池
3.4 隔油和破乳
3.5 浮上法
3.1 沉淀的基础理论一、概述二、沉淀类型三、自由沉淀及其理论基础四、沉淀池的工作原理五、沉降实验和沉降曲线
3.1 沉淀的基础理论
3.1 沉淀的基础理论
3.2 沉砂池沉沙池一般设置在泵站或沉淀池之前，用以分离废水中比重较大的砂粒、灰渣等无机固体颗粒，使水泵和管道免受磨损和阻塞，
同时也减轻沉淀池的无机负荷，使污泥具有良好的流动性，便于排放输送。
按照池内水流方向的不同，沉砂池可分为平流式和竖流式两种，
其中以平流式应用最为广泛。近年来，曝气沉砂池也得到了推广应用。
沉砂池去除的砂粒比重为 2.65、粒径为 0.2mm以上。
3.2 沉砂池一、平流式沉砂池平流沉砂池的主要设计参数如下：
（ 1） 流量 当废水以自流方式进入时,应取最大小时流量 ;当用泵送入时，应取工作水泵的最大组合流量。
（ 2） 分格数 分格数一般不小于 2，并按并联方式运行。
（ 3） 流速 应控制在最大流速 0.3m/s和最小流速 0.15m/s之间。
(4) 停留时间 流量最大时，废水在池内的停留时间不小于 30s，一般为 30～ 60s。
（ 5） 结构尺寸 有效水深一般为 0.25～ 1.0m，
不大于 1.2m（ h=u0t,u0可按斯托克斯公式 ）；
超高不小于 0.3m；每格宽不小于 0.6m；
（ 6） 沉砂量 依水质不同而异，对城市污水可按每 106m3废水产生 30m3沉砂考虑。
（ 7） 贮砂斗 容积一般按 2日以内的沉砂量设计，斗壁倾角不小于 55０ ；池底以 0.01～ 0.02
的坡度坡向砂斗。
平流沉砂池的设计计算
(1)长度 L
vtL?
v—— 最大设计流量时的速度,m/s; 应控制在最大流速
0.3m/s和最小流速 0.15m/s之间
t—— 最大设计流量时的停留时间,s。 流量最大时，废水在池内的停留时间不小于 30s，一般为 30～ 60s。
(2)水流断面面积 F
vQF /max?
Qmax—— 最大设计流量,m3/s。
(3)池总宽度 B
h2—— 设计有效水深,m。 有效水深一般为 0.25～
1.0m，不大于 1.2m
h2=u0t,u0可按斯托克斯公式单格宽度 b=B/n,单格池宽不小于 0.6m
2/ hFB?
平流沉砂池的设计计算
(4)核算最小流速 vmin
min1
minmin Fn Qv
Qmin—— 设计最小流量,m3/s;
n1—— 最小流量时工作的沉砂池数目；
Fmin—— 最小流量时沉砂池中的水流断面面积,m2。
(5)贮砂斗所需容积
6m a x 10
8 6 4 0 0
zk
TXQV
X—— 城市污水的沉砂量，一般采用 30 m3/106m3（污水）
T—— 排砂时间间隔,d
Kz—— 生活污水流量的总变化系数。
曝气沉砂池集曝气和除砂于一身，不但可使沉砂中的有机物降低至 5%以下,而且还有预曝气、除臭、除油等多种功能 。
二、曝气沉砂池曝气沉砂池的主要设计参数
(1)废水在池内的水平流速一般取
0.08～ O.12m／ s，在过水断面周边的最大旋转线速为 0.25～ 0.4m／ s。
(2)废水在池内的停留时间取 4～ 6
min，最大流量时为 1～ 3min。
(3)有效水深取 2～ 3m，宽深比为 (1～
l.5):1，长宽比可达 5:1。
(4)曝气装置多采用穿孔管曝气器，
孔径 2.5～ 6.O mm，曝气管安装于池壁一侧距池底 O.6～ 0.9m处，曝气量为 0.2m3(空气 )/m3(水 )或 1.5m3(空气 )/m3(池容 )h。
二、曝气沉砂池曝气沉砂池的设计计算要点
(1)总有效容积 V(m3)
由最大设计流量 Q(m3/s)和相应的停留时间 t(min)计算。
(2)过水断面积 F(m2)
由 Q和相应的水平流速 v1(m／ s)计算。
(3)池长 L(m)
由 V和 F计算。
(4)池总宽 B(m)
由 F和有效水深 h2(m)计算。
(5)空气需用量 qa(m3/h)
由 Q和 1m3废水所需空气量 d(m3/m3)确定。
二、曝气沉砂池一,平流式沉淀池二,竖流式沉淀池三,辐流式沉淀池四,斜板斜管沉淀池
3.3 沉淀池
3.3 沉淀池普通沉淀池的分类设链带刮泥机的平流沉淀池一、平流式沉淀池一、平流式沉淀池一、平流式沉淀池一、平流式沉淀池沉淀池的设计原则沉淀池的设计包括 功能构造设计和结构尺寸设计设计良好的沉淀池应满足以下三个基本要求：
足够的沉降分离面积能均匀布水和集水；
污泥和浮渣的收集和排放设备。
进行沉淀池设计的基本依据废水流量、水中悬浮固体浓度和性质以及处理后的水质要求 。
有关 设计参数沉降效率、沉降速度 (或表面负荷 )、沉降时间、水在池内的平均流速以及泥渣容重和含水率等。
1、入流区和出流区的设计
1、入流区和出流区的设计
2、沉降区的设计 （ 1）沉淀池的表面积 A
3 6 0 0m a x qQA
Qmax—— 最大设计流量,m3/s。
q—— 表面水力负荷,m3/ m2·h，初沉池一般取 1.5~3 m3/ m2·h，二沉池一般取 1~2 m3/ m2·h
（ 2）沉淀区有效水深 h2
（ 3）沉淀区有效容积 V1
t—— 沉淀时间，初沉池一般取 1~2h，二沉池一般取 1.5~2.5 h
沉淀区有效水深 h2一般取 2~3m。
tqh2
V—— 最大设计流量时的水平流速,mm/s；
一般不大于 5mm/s。
21 hAV
（ 4）沉淀池长度 L
6.3 tvL
（ 5）沉淀池的总宽度 B
LAB /?
（ 6）沉淀池的只数 n
bBn /?
b —— 每只沉淀池的宽度平流式沉淀池的长度一般为 30~50m,池长与池宽比不小于 4，以 4~5为宜。
3、污泥区的设计污泥斗的容积 Vw
Vw --泥渣体积,m3
Q--废水设计流量,m3／ h；
C0和 C--分别为进水和出水的 SS浓度,mg／ L；
P--泥渣含水率 (%)；
γ--泥渣容重,kg／ m3，当泥渣主要为有机物且含水率在 95％以上时，可取 1000kg／ m3；
T--排泥周期，一般取 1～ 2d。
倒正棱台形泥斗的容积 Vd
a1和 a2--分别为泥斗上、下底边长,m；
h4--泥斗高度,m；
α为泥斗倾角，取 45° ～ 60 ° 。
设 m为沉淀池的泥斗数，如 mVd≥Vw，则能满足要求，否则应增加泥斗数或缩短排泥周期。
沉淀池总长 L
L1,L3—— 分别为前、后挡板与进、出水口的距离沉淀池总高 H
h1—— 沉淀池超高,m；一般取 0.3m
h2 —— 沉淀区的有效水深,m；
h3 —— 缓冲层高度,m；
当没有刮泥机时,h3＝ (hm+0.3),hm为刮泥板高度；
不设刮泥机时,h3取 0.5m
h4 —— 泥斗高度,m；
h5 —— 梯形的高度,m。
4、沉淀池的整体尺寸二、竖流式沉淀池二、竖流式沉淀池竖流沉淀池内，水流水平分速为零，在静水中沉速为 us的颗粒在池内的实际沉速为 us-v，颗粒被分离的条件为 us＞ v，而 us≤v 的颗粒始终不能沉底，因而 当可沉颗粒属于自由沉淀类型时，其沉降效率 与具有相同表面负荷的平流沉淀池 相比要低,即 ET=(1-p0) 100(％ )。
当可沉颗粒属于絮凝沉淀类型时,由于上升的小颗粒和下沉的大颗粒之间相互接触、碰撞的机会增多，致使颗粒的直径逐渐增大,有利于颗粒的沉淀 。
竖流沉淀池多用于小流量废水中絮凝性悬浮固体的分离
1、竖流式沉淀池的适用范围二、竖流式沉淀池竖流沉淀池池面多呈圆形或正多边形。其上部圆筒形部分为沉降区，下部倒圆台部分为污泥区，二者之间有 0.3～
0.5m的缓冲层。
竖流沉淀池的直径一般在
4～ 8m，最大不超过 10m，以
1.5～ 2.0m的静水压力排泥。
为保证水流的竖向运动，径深度比不宜大于 3。如池径大于
8m，应增设径向集水槽。
2、竖流式沉淀池的主要结构特点二、竖流式沉淀池求取；当无资料时，可取 t＝ (1.0～ 2.0)h。
(3)管口不设反射板时，取中心管内流速
v0≤0.03m／ s；设反射板时,v0≤0.1m／ s。
(4)中心管与反射板之间的流速 v1一般不大于 0.04m／ s。
(5)中心管及反射板的结构尺寸如图。
(6)保护高度取 0.3～ 0.6m，缓冲层高度取 0.3m，泥斗壁倾角取 45° ～ 55° 。
3、竖流式沉淀池的主要设计参数
(1)表面负荷，按公式计算，当无资料时，可取 q =(2.0～ 3.0)m3
／ m2·h 。
(2)沉降时间，按公式二、竖流式沉淀池 4、竖流式沉淀池的设计计算内容
(1)中心管的断面 面积 f 和直径 d
0ma x / vQf?
Qmax—— 最大 废水流量 (m3／ h)
v0 —— 中心管流速 (m／ h)
π
4fd?
(2)沉淀区有效断面积 A1
vQA /ma x1?
v—— 池内水流速度 (m/h )
(3)沉淀池表面积 A和直径 D
fAA 1
)(4 1 fAD
A,D—— 沉淀池的表面积和直径二、竖流式沉淀池 (4)沉降区有效水深 h2
(5)中心管喇叭口与反射板之间的缝隙高度 h3
v1—— 中心管喇叭口与反射板之间缝隙的流速，
m/h；
d1—— 喇叭口直径（ m ） （ =1.35d）
v—— 池内水流速度 (m/h )
t—— 沉淀时间 （ h）
h5—— 泥斗圆台部分高度 (m)；
R和 r—— 分别为圆台上、下底半径 (m)。
(6) 污泥斗实际体积 Vd
vth?2
11
m a x3
dv
Qh
(7) 沉淀池总高 H
54321 hhhhhH
h1—— 保护高度,m
h4—— 缓冲层高度,m
三、辐流式沉淀池三、辐流式沉淀池 悬浮固体颗粒在辐流沉淀池中的沉降规律由于过流断面由中心向周边不断增大，水平分速逐渐减小，因此其沉降轨迹呈下垂曲线。
如设中心筒半径为 rl，池半径为 R，
沉降区水深为 H,那么在半径为 r的任意点上，颗粒在 dt时间内在水平方向和竖直方向上的位移分别为
dr=vdt 和 dh=udt
且有
)2/( rHQv
由于
v
dr
u
dh?
（ 1）
（ 2）
对沉速为 u0的颗粒，积分 （ 2） 式并代入（ 1）式，得
drQrHudh RrH
1
2
0 0
整理后，得
A
Q
rR
Qu?
)( 2120?
三、辐流式沉淀池辐流式沉淀池的主要设计参数辐流沉淀池的直径一般为 20～ 40m,
最大可达 100m。
池中心深度为 2.5～ 5.0m，周边深度为 1.5～ 3.0m。
池底以 0.06～ 0.08的坡度坡向泥斗。
辐流沉淀池的表面负荷 q和沉降时间 t
应通过沉降试验确定，对生活污水,q
可取 2.0～ 3.6m3／ m2·h,t取 1.5～ 2.0h。
有效水深 h2通常取池半径 1／ 2处的深度值。
三、辐流式沉淀池三、辐流式沉淀池四、斜板和斜管沉淀池 1、浅层沉降原理
Q= u0·A
0
000
11η u u d P
uP
将沉降区高度分隔为 n个高度为 h＝ H／ n的浅层沉降单元时，
(1)在 Q不变 （即 v不变） 的条件下，颗粒的沉降深度由 H减小到 H／ n，截流沉速由
u0减小到 u0/n,从而总沉降效率 ET大幅度提高。
(2)在 ET值不变（即 u0不变）的条件下，
由 u0／ v`=h／ L 和 h＝ H／ n可得 v`＝ nv，
即 n个浅层的处理水量 Q`＝ HBnv=nQ，比原来增大了 n倍。
显然，分隔的浅层数愈多,ET值提高愈多或 Q`值增加愈多。
η
四、斜板和斜管沉淀池
2、斜板、斜管沉淀池的构造四、斜板和斜管沉淀池 3、斜板、斜管沉淀池的设计计算设斜板长为 l，宽为 w，倾角为 θ，板间净距为 d，
平均水流速度为 v，颗粒沉速为 u0，则颗粒的运动由 v和 u0合成。
s i n
c o ss i n
c o s/
c o ss i n
0 d
dl
d
dl
u
v
通过每个沉降单元的流量
wdvq
)()s i nc o s( 00 aauwdwluq f
将 (1)代入 (2)式，则可得
(1)
(2)
对 n个沉降单元，
)(0 AAuQ f
af=lwcosθ,A f=naf 分别为一个沉降单元和 n个沉降单元的斜板在水平方向上的投影面积
a= dw/sinθ,A=na=Lw 分别为一个沉降单元和 n个沉降单元的水平底面积四、斜板和斜管沉淀池 3、斜板、斜管沉淀池的设计计算异向流 同向流 横向流
)(0 AA
Qu
f?
)(0 AA
Qu
f?
fA
Qu
0
一,含油废水的来源、油的状态二,隔油池三,乳化油及破乳方法
3.4 隔油和破乳一,含油废水的来源、油的状态
1、来源含油废水的来源非常广泛。包括石油开采及加工工业、固体燃料加工、纺织工业中的洗毛废水、轻工业中的制革废水、铁路及交通运输业、屠宰及食品加工、机械工业中车削工艺中的乳化液等。其中,石油工业 及 固体燃料加工工业 排出的含油废水为其主要来源。
石油工业含油废水主要来自石油开采、石油炼制及石油化工等过程。固体燃料加工工业排出的焦化含油废水，主要来自焦炉气的冷凝水、洗煤汽水和各种贮罐的排水等。
3.4 隔油和破乳一,含油废水的来源、油的状态
2、状态
可浮油,呈悬浮状态,粒径大于 15μm，占石油炼厂废水含油量的 60— 80%,易于用隔油池去除。
分散油,粒径大于 1μm，悬浮分散于水相中，不稳定，可采用粗粒化方法去除。
乳化油,呈乳化状态,粒径小于 1μm，由于表面活性剂的存在使体系较稳定，必须破乳。一般采用浮选、混凝、过滤等处理方法。
溶解油,呈溶解状态，一般低于 5— 15mg/l,难于自然分离，
可采用吸附、化学氧化及生物氧化方法去除。
油 -固体物,水体中的油黏附在固体悬浮物的表面形成油 -固体物，可采用分离法去除。
3.4 隔油和破乳二,隔油池可分离的最小油滴直径为
100~150μm，
相应的上升速度不高于 0.9mm/s
二,隔油池可分离的最小油滴直径为 60μm，相应的上升速度不高于
0.2mm/s，停留时间 ≤ 30min,为平流式的 1/4~1/2
三,乳化油及破乳方法
1,乳化油的形成
(1)为了满足某种工艺需要而配制的乳化液，必须在破乳后才能上浮分离；
(2)水中的油粒在水流搅动下吸附了表面活性剂或细微团体颗粒而自然形成的乳化油。大多可用气浮法除去，少量的则需经破乳后才能分离 。
2、破乳及破乳机理破乳就是破坏油粒周围的保护膜，使油、水发生分离 。
破乳机理主要有两种：
(1) 使乳液微粒的双电层受到压缩或表面电荷得到中和，从而使微粒由排斥状态转变为能接触碰撞的并聚状态；
(2) 使乳化剂界面膜破裂或被另一种不会形成牢固界面膜的表面活性物质顶替，使油粒得以释放和并聚三,乳化油及破乳方法
3、破乳方法简介破乳方法可分为 物理法 和 化学法 两类。
物理法 有高压静电法、剧烈搅拌和震荡法、高速离心法以及加热或冷冻法破乳等。
化学法 就是在乳液中投加酸类、盐类、换型乳化剂、混凝剂以及各种专用有机高分子破乳剂。
目前较为有效而简便的方法是投加铁、铝盐混凝剂或有机高分子破乳剂。
3.5 浮上法一、浮上法的类型二、加压溶气浮上法的基本原理三、气浮设备及其设计计算
3.5 浮上法实现气浮分离必须具备以下三个基本条件：
1,必须在水中产生足够数量的细微气泡；
2,必须使待分离的污染物形成不溶性的固态或液态悬浮体；
3,必须使气泡能够与悬浮粒子相粘附。
浮上法应用的领域：
石油化工及机械制造业中的含油（包括乳化油）污水的油水分离
污水中有用物质的回收，如造纸厂废水中得纸浆纤维及填料的回收；
取代二次沉淀池，特别适用于易于产生活性污泥膨胀的情况；
剩余活性污泥的浓缩一、浮上法的类型
（一）电解浮上法
（二）分散空气浮上法
（三）溶解空气浮上法
1、真空浮上法
2、加压溶气浮上法一、浮上法的类型 （一）电解浮上法该法产生的气泡小于其他方法产生的气泡，故特别适用于脆弱絮状悬浮物。
可以处理多种含有机物、
重金属废水，如制革废水、
毛皮废水、肉类加工厂废水和电镀厂废水等。
一、浮上法的类型 （二）分散空气浮上法分散空气浮上法用于矿物浮选，也用于含油脂、羊毛等污水的初级处理及含有大量表面活性剂的污水。
一、浮上法的类型 （三）溶解空气浮上法
1、真空浮上法真空浮上法的缺点是其空气的溶解在常压下进行，气泡释放量很有限。
一、浮上法的类型 （三）溶解空气浮上法加压溶气法的主要设备为水泵、溶气罐、浮上池。空气注入溶气罐的方式有空气压缩机和射流器。
2、加压溶气浮上法一、浮上法的类型 （三）溶解空气浮上法加压溶气法的三种基本流程：
全溶气流程
部分溶气流程
回流溶气流程
2、加压溶气浮上法二、加压溶气浮上法的基本原理
（一）空气的溶解、释放及气泡性质
1、空气的溶解
2、溶解空气的释放
3、细微气泡的性质
（二）悬浮粒子与气泡的粘附二、加压溶气浮上法的基本原理
（一）空气的溶解、释放及气泡性质
1、空气的溶解
CKCCKN LL )*(
N—— 空气传质速率,kg／ m2·h；
KL—— 液相总传质系数,m3／ m2·h；
C*和 C—— 分别为空气在水中的平衡浓度和实际浓度,kg／ m3。
pKV T?
V—— 空气在水中的溶解度,L／ m3；
KT—— 溶解度系数,L／ kPa·m3，
p—— 溶液上方的空气平衡分压,kPa
二、加压溶气浮上法的基本原理溶解于水中的空气量与通入空气量的百分比，称为 溶气效率 。溶气效率与温度、溶气压力及气液两相的动态接触面积有关。在
20℃ 和 290～ 490kPa(表压 )的溶气压力下，填料溶气罐的平均溶气效率为 70～ 80%，空罐为 50～ 60%。
在一定条件下，空气在水中的实际溶解量与平衡溶解量之比，称为 空气在水中的饱和系数 。饱和系数的大小与溶气时间及溶气罐结构有关。在 2～ 4min的常用溶气时间内，
填料罐的饱和系数为 0.7～ 0.8。
（一）空气的溶解、释放及气泡性质
1、空气的溶解二、加压溶气浮上法的基本原理
2、溶解空气的释放释气过程是在溶气水流经过反复地收缩、扩散、撞击、反流、挤压、辐射和旋流中完成的，整个过程历时不到 0.2s。
二、加压溶气浮上法的基本原理
(1)气泡直径 气泡直径愈小，其分散度愈高，对水中悬浮粒子的粘附能力和粘附量也就愈大。
(2)气泡密度 指单位体积释气水中所合微气泡的个数，它决定气泡与悬浮粒子碰撞的机率。
(3)气泡的均匀性 一是指最大气泡与最小气泡的直径差；二是指小直径气泡占气泡总量的比例。
(4)气泡稳定时间 气泡稳定时间，是将溶气水注入 1000mL量筒，从满刻度起到乳白色气泡消失为止的历时。优良的释放器释放的气泡稳定时间应在
4min以上。
（ 5）溶气利用率,是指能同悬浮粒子发生粘附的气泡量占溶解空气量的百分比。
3、细微气泡的性质二、加压溶气浮上法的基本原理
（二）悬浮粒子与气泡的粘附
1、气泡与悬浮颗粒粘附的条件液体表面分子所受的分子引力与液体内部分子所受的分子引力不同，表面分子所受的作用力是不平衡的，这不平衡的力有把表面分子拉向液体内部、缩小液体表面的趋势，这种力称为流体的 表面张力 。
要使表面分子不被拉向液体内部，就需要克服液体内部分子的吸引力而作功，因而液体表层分子具有更多的能量，这种能量称 表面能 。
同样，在液、气、固三相介质的表面也存在 界面张力 和 界面能。 界面能与界面张力的关系如下：
SE
σ—— 界面张力系数；
S—— 界面面积二、加压溶气浮上法的基本原理气泡未与悬浮颗粒粘附之前，三相体系中单位面积上的界面能 E1为：
LGLSE1
当气泡与悬浮颗粒粘附后，单位面积上的界面能为：
GSE2
粘附后，界面能的缩小值为：
GSLGLSEEE 21?
当三相界面张力平衡时，存在如下关系：
GSLGLS )1 8 0c o s (
（ 1）
（ 2）
将 （ 2） 代入 （ 1）,整理得
)c o s1( LGE?
θ—— 接触角
（二）悬浮粒子与气泡的粘附 1、气泡与悬浮颗粒粘附的条件二、加压溶气浮上法的基本原理
（二）悬浮粒子与气泡的粘附
2、化学药剂的投加对气浮效果的影响浮选剂,
它们大多是链状有机表面活性剂。分子的一端含有极性基 (如 -OH,-COOH,-
SO3H,-NH3,≡N等 )，显示出亲水性，
称为亲水基；另一端为非极性基 (如 -R、
等 )，显示出疏水性，称为疏水基。
捕收剂,松香油、煤油、黄药、黑药、
氧化石螃、十八胺等；
稳泡剂,十二烷基磺酸钠、十二统基苯磁醋钠、月桂醋二乙醇酰胺、月桂醇硫酸酯钠等。
三、气浮设备及其设计计算三、气浮设备及其设计计算三、气浮设备及其设计计算
1,平流式气浮池的设计计算
（ 1） 接触室表面积 Ac(m2)
Q和 Qr—— 分别为废水和溶气水流量,m3／ s；
vc—— 接触室内水流上升速度,m／ s，一般取
15～ 20mm／ s。
（ 2）分离室表面积 As(m2)
vs—— 分离室内水流的平均流速,m／ s，
一般取 l.5～ 2.0min／ s。
(3)以 V(总容积 )／ (Q十 Qr)＝ t≥20min
进行核算
(4)气浮池总高 H(m)
h1--保护高度，取 0.4～ 0.5m；
h2--有效水深,m；
h3--池底安装集水管所需高度，取 0.4m。
2、溶气量与溶气水量的估算第三篇 化学法第 4章 化学混凝法
4.1 胶体结构及其脱稳机理
4.2 混凝剂及其作用机理
4.3 混凝条件及混凝试验
4.4 混凝设备第 4章 化学混凝法
10-10 10-9 10-7 10-4 粒度（ m）
真溶液 胶体溶液 悬浮液混凝法 沉淀法混凝澄清法，是指在混凝剂的作用下，使废水中的胶体和细微悬浮物凝聚为絮凝体，然后予以分离除去的水处理法 。
4.1 胶体结构及其脱稳机理一、胶体的特性二、胶体的结构三、胶体的脱稳和凝聚机理
4.1 胶体结构及其脱稳机理
1、光学性质
2、力学性质
3、表面性质
4、动电现象一、胶体的特性二、胶体的结构 及其 ζ 电位
/4 q?
q—— 胶体粒子的电动电荷密度，
即胶粒表面与溶液主体间的电荷差
δ—— 扩散层厚度,cm；
ε—— 水的介电常数，其值随水温升高而减小。
4.1 胶体结构及其脱稳机理三、胶体的脱稳和凝聚机理胶体能保持稳定的原因,
（ 1）同性胶体微粒之间的静电斥力
（ 2）扩散层中反粒子的的水化作用胶体因 ζ电位降低或消除，从而失去稳定性的过程称为 脱稳 。
脱稳的胶粒相互聚集为微絮粒的过程称为 凝聚 。
未经脱稳的胶体通过高分子架桥作用形成大的颗粒，称为 絮凝 。
混凝机理 包括：
压缩双电层
吸附电中和
吸附架桥
沉淀物网捕
4.1 胶体结构及其脱稳机理三、胶体的脱稳和凝聚机理
1、压缩双电层机理
4.1 胶体结构及其脱稳机理三、胶体的脱稳和凝聚机理
1、压缩双电层机理
4.1 胶体结构及其脱稳机理三、胶体的脱稳和凝聚机理
1、压缩双电层机理
4.1 胶体结构及其脱稳机理三、胶体的脱稳和凝聚机理
2、吸附电中和 3,吸附架桥
4.1 胶体结构及其脱稳机理
4.2 混凝剂及其作用机理一,常用混凝剂及其性能二,混凝剂的作用机理三,助凝剂一,常用混凝剂及其性能名称 代号 分子式 主要性能三氯化铁 FC FeCl.6H2O
混凝效果不受水温影响，最佳 PH为 6.0~8.4，
但在 4.0~11范围内仍可使用。易溶解，絮体大而密实，沉降快，但腐蚀性大，在酸性水中易生成 HCl气体而污染空气聚合硫酸铁 PFS [Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m
用量小，絮体生成快，大而密实。腐蚀性比
FeCl3小，所需碱性助剂量小于 PAC以外的铁铝盐。适宜水温 10~50oC,PH5.0~8.5，但在 4.0~11范围内仍可使用精制硫酸铝 AS Al2(SO4).18H2O
含 Al2(SO4)250~60%。适宜水温 20~40oC，
PH6.0~8.5。水解缓慢，使用时需加碱性助剂，卫生条件好，但在废水处理中应用较少，
在循环水中易生成坚硬的铝垢聚合氯化铝 PAC [Al2(OH)nCl6-n]m
对水温,PH值和碱度的适应性强，絮体生成快且密实，使用时无需加碱性助剂，腐蚀性小。最佳 PH值为 6.0~8.5，使用时一般无需加碱性助剂聚合硫酸铝 PAS [Al2(OH)n(SO4)3-n/2]m
使用条件与硫酸铝基本相同，但用量小，
性能好。最佳 PH值为 6.0~8.5，使用时一般无需加碱性助剂聚硫氯化铝 PACS [Al4(OH)2nCl1-2n(SO4)]m
系新型品种，絮体生成快，大而密实。对水质的适应性强，脱色效果优良。最佳 PH为
5.0~9.0，消耗水中碱度小于其他铁铝盐，
无需加碱性助剂一,常用混凝剂及其性能有机高分子絮凝剂
（ 1）人工合成的有机高分子絮凝剂阴离子型 含有 -COOM(M为 H+或金属离子 )或 -SO3H的聚合物，如部分水解聚丙烯酰胺 (HPAM)和聚苯乙烯磺酸钠 (PSS)等。
阳离子型 含有 -NH3+,-NH2+和 -N+R4的聚合物，如聚二甲基氨甲菠丙烯酰胺 (APAM)和聚乙烯吡啶盐等非离子型 所含基因不发生离解的聚合物，如聚丙烯酰胺 (PAM)、甲叉基聚丙烯酰胺 (MPAM)和聚氧化乙烯 (PEO)等，其中以 PAM应用最为普遍。
（ 2） 天然高分子絮凝剂常用的有淀粉、半乳甘露糖、纤维素衍生物、多糖和动物骨胶五大类。其它如海藻酸钠、丹宁等二,混凝剂的作用机理
1、铝盐和铁盐混凝剂的作用机理
（ 1）铝盐的水解过程在 pH≤ 4时,Al3+以 Al(H2O)63+的形式存在当 pH升高，发生配位水分子离解，生成各种 羟基合铝离子,最终生成氢氧化铝沉淀物。
实际上，在 pH＞ 4时，随着溶液中的 OH-浓度的提高，水解产物之间还发生羟基架桥聚合反应，生成不同聚合度的高电荷络离子：
与此同时，生成的多核聚合物还会继续水解所以水解与缩聚两种反应交错进行，最终结果产生聚合度极大的中性氢氧化铝。
当其数量超过其溶解度时，即析出氢氧化铝沉淀物。
[A1(OH)(H2O)5]2+ [A12(OH)2(H2O)8]4+ [A1n(OH)2n-2(H2O)2n+4](n+2)+
二,混凝剂的作用机理
1、铝盐和铁盐混凝剂的作用机理
（ 2） 铝盐和铁盐在混凝中的作用由于上述聚合和水解反应交错进行，因而其产物必然是多种形态的聚合铝络离子在一定条件下的混合平衡。略去配位 H2O分子以后的具体形态可能有：
[A16(OH)15]3+,[A17(OH)17]4+,[A18(OH)20]4+及 [A113(OH)34]5+等 。
一般地，
低 pH值 下的主要形态是 低聚合度的高电荷络离子 ； （压缩双电层和电荷中和作用 ）
高 pH值 下的主要形态是 高聚合度的低电荷络离子 。 （吸附桥联作用）
pH值在 7～ 8时,聚合度极大的中性 [A1(OH)3(H2O)3]n占绝对优势； （沉淀的网捕作用 ）
当 pH＞ 8.5时，则重新溶解为 [A1(OH)4] -,[A16(OH)20]2-等负离子 。 （吸附桥联作用）
由上述情况可见，从投加混凝剂开始到反应结束，必然是从简单到复杂的各种产物相继出现并交叉发挥作用的过程 。
二,混凝剂的作用机理
2,有机高分子絮凝剂离子型 的絮凝效果更有效，原因是：
（ 1）如为离子型，而且其电号与微粒电性相反，就能起降低 ζ电位和吸附桥联的双重作用。
（ 2）离子型絮凝剂所带的同电号基团间的静电斥力能使线性分于由卷曲形变为伸展形，
捕捉范围增大，活性基团也得到充分暴露，从而使絮凝剂分子与微粒之间发生吸附桥联的机率增大。
三,助凝剂
(1)pH调整剂 在原水 pH值不符合工艺要求,或在投加混凝剂后 pH值发生较大型化时,就需要投加酸性或碱性物质子以调整 。 常用的 pH调整剂有 H2SO4,CO2和 Ca(OH)2,NaOH,Na2CO3等 。
(2)絮体结构改良剂 其作用是加大絮体的粒径,密度和机械强度 。 这类物质有水玻璃,活性硅酸和粉煤灰,粘土等 。
(3)氧化剂 当原水中的有机物含量较高时，容易形成泡沫，
不仅使感观性状恶化，絮凝体也不易沉降。此时，应投加 C12、
Ca(C1O)2和 NaClO等氧化剂来破坏有机物。当用 FeSO4作混凝剂时，则常用 O2和 Cl2将 Fe2+氧化为 Fe3+，以提高混凝效果。
4.3 混凝条件及混凝试验一、混凝工艺条件
(1) 水温 水温一般以 20～ 30℃ 为宜，水温过低，混凝剂水解缓慢，
生成的絮体细碎松散，不易沉降。
(2) pH值和碱度 每种混凝剂都有其适宜的 pH值，这是因为 pH值的高低不但直接影响着污染物存在的形态和表面性质，而且影响着混凝剂的水解平衡及产物的存在形态和存在时间。高分子絮凝剂除离解时产生 H+和 OH-者外，一般受 pH值的影响很小。
(3) 混凝剂的种类和加量 种类的选择主要取决于胶体和细微悬浮物的种类、性质和浓度。
(4) 搅拌强度和搅拌时间 混凝澄清的工艺过程可分为混合、反应和絮体分离三个阶段。混合和反应阶段都需要搅拌，此时，水中微粒通过速度梯度实现碰撞。
4.3 混凝条件及混凝试验速度梯度的含义：
直径分别为 d1和 d2的两个微粒，二者在竖直方向上 的中心距为 dy，且 dy≤(d1十 d2)
／ 2。如果两微粒所在的两相邻水层之间有速度差 du，且 du＞ 0，那末两水层在垂直水流方向上单位长度的相对速度变化率 du／ dy就称为二者的 平均速度梯度,以 G表示，
单位为 s-1。 速梯度实质上反映了颗粒的碰撞机会 。
4.3 混凝条件及混凝试验搅拌强度和时间的控制根据流体力学原理，，两水层间摩擦力 F和接触面积 A间有如下关系：
dyA duF /
而单位体积液体搅拌所需功率为 )/( A dyF duP?
故有
PG?
G和 t的乘积 Gt可间接表示在整个反应时间 t内颗粒碰撞的总次数，可用来控制反应效果，一般 Gt值应控制在 104～ 105之间。
在 混合阶段,为了达到混凝剂与原水的快速均匀混合，搅拌强 度要大，但时间要短，通常认为 G应在 500～ 1000s-1，搅拌时间 t应在 10～ 30s。
在 反应阶段,既要为微细颗粒的接触碰撞提供必要的紊流条件和絮体成长所需的足够时间，又要防止已经生成的絮凝体被击碎，因此搅拌强度要小，而反应时间要长，相应的 G和 t值分别为 20～ 70s-1和 15～ 30min。
4.3 混凝条件及混凝试验混凝试验
混凝剂种类
pH值
最佳剂量
4.4 混凝设备
(1)水泵混合 将混凝剂溶液在输水泵的吸入管加入，利用叶轮旋转产生的涡流达到混合。这种方式简便易行，能耗低，且混合均匀。但水泵离反应器不能太远，否则容易在输水管内形成细碎絮凝体。
一、混合器一、混合器
(2)管道混合 将混凝剂溶液加入压力管，利用管内紊流使药剂扩散于水中。管内水速宜采用 1.5～ 2.0m／ s，投药后的管内水头损失不小于 0.3～ 0.4m。管道混合无活动部件，结构简单，安装使用方便。
一、混合器
(3) 机械搅拌混合槽 由搅拌桨快速旋转造成的紊流完成混合。 槽体有效容积按水力停留时间为 10～ 30s计算。桨叶外缘线速度取 1,5～ 3,0m／ s。
二、反应设备 1、机械搅拌反应池池体分 2～ 4格，每格长宽比为 1.0～ 1.2 。 叶轮半径中点线速由第一格的 0.5～ 0.6m ／ s
依次递减到最后一格的 0.1～
0.2m ／ s 。 有效池容按水力停留时间为 15～ 30min计算；
采用水力搅拌时，单位体积水流所需功率 P(kgf·m/s)为
VQhP /
Q—— 设计流量,m 3 /s
Υ —— 水的密度,kg/m3
h--水流过反应池的水头损失,m；
V--反应池有效容积,m 3
t
hG
二、反应设备 1、机械搅拌反应池池体分 2～ 4格，每格长宽比为 1.0～ 1.2 。 叶轮半径中点线速由第一格的 0.5～ 0.6m ／ s
依次递减到最后一格的 0.1～
0.2m ／ s 。 有效池容按水力停留时间为 15～ 30min计算；
采用水力搅拌时，单位体积水流所需功率 P(kgf·m/s)为
VQhP /
Q—— 设计流量,m 3 /s
Υ —— 水的密度,kg/m3
h--水流过反应池的水头损失,m；
V--反应池有效容积,m 3
t
hG
三、澄清池；
第 5章 中和法
5.1 概述
5.2 基本原理
5.3 酸性废水的中和处理
5.4 碱性废水的中和处理
5.1 概述中和法 是利用碱性药剂或酸性药剂将废水从酸性或碱性调整到中性附近的一类处理方法。在工业废水处理中，中和处理既可以作为主要的处理单元，也可以作为预处理。
酸性废水的成分包括,
无机酸,硫酸、硝酸、盐酸、氢氟酸、磷酸等有机酸,醋酸、甲酸、柠檬酸等金属盐。
碱性废水的成分,苛性钠、碳酸钠、硫化钠及胺类等 。
5.1 概述不同酸 (碱 )含量工业废水的处理方法：
1、废酸液和废碱液酸含量大于 5～ 10%的高浓度含酸废水，常称为 废酸液 ；碱含量大于 3～ 5%的高浓度含碱废水，常称为 废碱液 。
对于这类废酸液、废碱液，一般应因地制宜地加以回收和利用，
例如，用 蒸发浓缩法 回收苛性钠；用 扩散渗析法 回收钢铁酸洗废液中的硫酸等。
2、酸性废水和碱性废水对于酸含量小于 5～ 10%或碱含量小于 3～ 5%的低浓度 酸性废水或碱性废水,由于其中酸、碱含量低，回收价值不大，常采用 中和法 处理，
使其达到排放要求。
此外，还有一种与中和处理法相类似的处理操作，就是为了某种需要，将废水的 pH值调整到某一特定值 (范围 )，这种处理操作叫 pH调节 。
若将 pH值由中性或酸性调至碱性，称为 碱化 ；若将 pH值由中性或碱性调至酸性，称为 酸化 。
5.2 基本原理
5.3 酸性废水的中和处理一,药剂中和法二、过滤中和法三、利用碱性废水和废渣的中和法四、利用天然水体及土境中碱度的中和法一,药剂中和法药剂中和法最常采用的碱性药剂是 石灰 (CaO)，有时也选用 苛性钠、碳酸钠、石灰石、白云石、电石渣 等。选择碱性药剂时，不仅要考虑它本身的溶解性、反应速度、成本、二次污染、使用方便等因素，而且还要考虑中和产物的性状、
数量及处理费用等因素。
当投石灰进行中和处理时,Ca(OH)2还有凝聚作用,因此对杂质多、浓度高的酸性废水尤其适宜。
一,药剂中和法中和剂的投加量,可按实验绘制的中和曲线确定，也可根据水质分析资料，按中和反应的化学计量关系确定。
碱性药剂用量 Ga(kg／ d)可按下式计算,
)( 2211 acacKQG a
Q—— 废水量,m3／ d；
Cl,C2 —— 废水酸的浓度和酸性盐的浓度,kg／ m3；
a1,a2 —— 中和每公斤酸和酸性盐所需的碱性药剂公斤数，即碱性药剂比耗量 kg／ kg；
K—— 考虑到反应不均，部分碱性药剂不能参加反应的加大系数。如用石灰法中和硫酸时，取 1.05～ l.10(湿投 )或 1.4～ 1.5(干投 )；中和硝酸和盐酸时，取 1.05；
α —— 碱性药剂的纯度,%。
一,药剂中和法中和产生的沉渣量 (干基 )G(kg／ d)可按下式计算,
)()( dcSQeGG a
Φ —— 消耗单位重量药剂所生成的难溶盐及金属氢氧化物量,kg／ kg；
e—— 单位重量药剂中杂质含量,kg／ kg；
c—— 中和后溶于废水中的盐量,kg／ m3；
S—— 中和前废水中悬浮物含量,kg／ m3；
d—— 中和后出水挟走的悬浮物含量,kg／ m3。
投药中和法的工艺过程 主要包括,废水的预处理；药剂的制备与投配；混合与反应；中和产物的分离；泥渣的处理与利用 。废水的预处理包括悬浮杂质的澄清，水质及水量的均和。前者可以减少投药量，
后者可以创造稳定的处理条件。
一,药剂中和法投加石灰有 干法 和 湿法 两种方式。干投法设备简单，药剂的制备与投配容易，但反应缓慢，中和药剂耗用量大 (约为理论用量的 1.4～１,5倍 )。
石灰干投法示意图一,药剂中和法混合反应池 中和反应较快，废水与药剂边混合，边中和，池中常设置隔板将其分成多室，以利混合反应。反应池的容积通常按 5～ 20min的停留时间设计。
一,药剂中和法投药中和法的优点是可处理任何浓度、任何性质的酸性废水；废水中容许有较多的悬浮杂质，对水质、
水量的波动适应性强；并且中和剂利用率高，中和过程容易调节。存在的缺点是劳动条件差，药剂配制及投加设备较多，基建投资大，泥渣多且脱水难。
二、过滤中和法酸性废水流过碱性滤料时，可使废水中和，这种中和方式叫 过滤中和法 。
主要的 碱性滤料 有三种：石灰石、大理石、白云石。前两种的主要成分是 CaCO3，后一种的主要成分是 CaCO3·MgCO3。
滤料的选择 和中和产物的溶解度有密切的关系。各种酸在中和后形成的盐具有不同的溶解度，其顺序大致为：
Ca(NO3)2,CaCl2＞ MgSO4 ＞ CaSO4＞ CaCO3,MgCO3。
二、过滤中和法滤料一般为 30 ～ 50mm，
硫酸允许浓度在 1～ 1.2g／ L
二、过滤中和法滤料粒径小 (0.5～ 3mm)，
滤速高 (66～ 70m／ k),
硫酸允许浓度可提高到
2.2～ 2.3g／ L 。
二、过滤中和法直径 1m或更大，长度约为直径的 6～ 7倍。滚筒转速约每分钟
10转。滤料的粒径较大 (达十几毫米 )，装料体积约占转筒体积的一半；
这种装置的最大优点是 进水的硫酸浓度可以超过允许浓度数倍，而滤料粒径却不必破碎得很小 。其缺点是 负荷率低、构造复杂、动力费用较高、运转时噪音较大,同时对设备材料的耐蚀性能要求高。
三、利用碱性废水和废渣的中和法在同时存在酸性废水和碱性废水的情况下，可以以废治废，互相中和。 两种废水互相中和时，若碱性不足，应补充药剂；若碱量过剩，则应补充酸中和碱。由于废水的水量和浓度均难于保持稳定，
因此，应设置均和池及混和反应池 (中和池 )。如果混合水需要水泵提升，或者有相当长的出水沟管可资利用，也可不设混合反应池。
利用碱性废渣中和酸性废水也有一定的实际意义。例如，软水站石灰软化法的废渣中含有大量 CaCO3、锅炉灰中含有 2～ 20％的
CaO，利用它们处理酸性废水，均能获得一定的中和效果。
四、利用天然水体及土境中碱度的中和法天然水体及土壤中的重碳酸盐可用来中和酸性废水，如,Ca(HCO3)2+H2SO4
＝ CaSO4+2H2O+2CO2 利用土壤及天然水体中和酸性废水，必须持慎重态度。
允许排入水体的酸性废水量，应根据水体的中和能力来确定。
在天然水体的 pH值为 7左右时,CO32-的量可忽略，只考虑一级解离平衡：
(5℃ )
则水体 pH值为，
由于水体允许的 pH界限值为 6.5，则水体中游离 CO2的极限浓度 [H2CO3]
或 [CO2]可由下式求出：
则若已知天然水体中的 [HCO3－ ]，并换算成相当的 CO2量 A(mg／ L)；游离 CO2含量为 B(mg／ L)。
设允许水中重碳酸盐用于中和酸性废水析出的 CO2极限量为 x(mg／ L)，则：
(B+x)＝ 1.047(A-x)
则 于是就可进一步算出尤许排入水体的酸性废水量。
5.4 碱性废水的中和处理一、投酸中和法投酸中和法处理碱性废水时,常用的酸性中和药剂有 硫酸,盐酸及压缩二氧化碳 。
用 CO2气体中和碱性废水时,为使气液充分接触反应,常采用逆流接触的反应塔 (CO2
气体从塔底吹入,以微小气泡上升；而废水从塔顶喷淋而下 )。 用 CO2做中和剂的优点在于,由于 pH值不会低于 6左右,因此不需要 pH值控制装置 。
烟道气 中含有高达 24％的 CO2，有时还含有少量 SO2及 H2S，故可用来中和碱性废水，其中和产物 Na2CO3,Na2SO4,Na2S均为弱酸强碱盐，具有一定的碱性，因此酸性物质必须超量供应。
第 6章 化学消毒法
6.1 概述
6.2 氯消毒法
6.3 其它化学消毒法
6.1 概述通过消毒剂或其它消毒手段，杀灭水中 致病微生物 的处理过程，称为 消毒 。水中的致病微生物包括 病毒、细菌、真菌、原生动物、肠道寄生虫及其卵等 。应该注意到，消毒和灭菌是两种不同的处理工艺，前者仅要求杀灭致病微生物，而后者则要求杀灭全部微生物。
消毒方法包括 物理法和化学法 两大类。物理法有加热、光照及超声波等手段，但在废水处理中很少应用。属于化学消毒法的消毒剂有多种氧化剂（氯、臭氧、溴、碘、高锰酸钾等）、某些重金属离子（银、铜等）及阳离子型表面活性剂等，其中以 氯消毒和臭氧消毒法 应用最多。
6.2 氯消毒法不同 pH和水温时水中 HClO与 ClO-的相对含量
N--经时间 t后存活的微生物量；
t--消毒时间；
氯胺的作用
Cl2+H2O=HOCl+HCl；
NH3+HOCl=NH2Cl+H2O；
NH2Cl+HOCl=NHCl2+H2O；
NHCl2+HOCl=NCl3+H2O
一,氯的消毒作用
6.2 氯消毒法二、投氯量及投氯点
6.2 氯消毒法二、投氯量及投氯点对给水处理来说，若氨氮含量较低（小于 0.3mg/L），通常投氯量超过折点 B，维持一定游离余氯量，此即,折点氯化法,。
若胺氮含量较高（大于 0.5mg/L），投氯量控制在峰点 A以前即可，
这时的化合余氯量以足够消毒。
不同废水的水质和消毒要求差别很大，应通过实验确定投氯量。一般城市污水沉淀后出水的投氯量约为 6～ 24mg/L，二级生化处理出水约为 3～ 9mg/L，二级生化加过滤处理之出水，约为 1～ 5mg/L。氯与废水应充分混合,接触时间约为 1h（氯胺消毒为 2h）。废水经加氯消毒后,1h
后的余氯量应不小于 0.5mg/L。
6.2 氯消毒法
1— 出氯孔； 2— 玻璃钟罩； 3— 吸氯管； 4— 水射器； 5,6— 浮球； 7— 补充进水管； 8— 溢流管； 9— 浅盘； 10— 旋流分离器加氯装置
6.2 氯消毒法应用加氯量为 50mg/L，余氯 2mg/L，消毒作用稳定，同时可去除氨氮
50%，悬浮物 87%，溶解氧由 2mg/L增加至 7mg/L。
6.3 其它化学消毒法一、臭氧消毒二、重金属消毒法三、二氧化氯消毒法四、其它卤素消毒法
6.3 其它化学消毒法一、臭氧消毒
1、臭氧消毒的特点臭氧是仅仅次于氟的强氧化剂，它有很强的消毒能力，除能杀死细菌外，
对耐药性较强的病毒、芽孢也有很强的杀灭能力；臭氧消毒基本上不受 pH
值和温度的影响；臭氧易于分解，不产生永久性残留；能同时除色、除臭、
除味、降解各种有机毒物，不致产生而次污染。
2、臭氧消毒的投加量臭氧消毒时，投加量一般为 1～ 4mg/L。如同时氧化分解废水中其它污染物，应增大投加量。医院污水消毒处理时，投量可高达 20～ 50mg/L。
3、决定臭氧消毒效果的主要因素剩余臭氧量和接触时间为决定臭氧消毒效果的主要因素。如维持臭氧浓度 0.4mg/L，接触时间 15min，可达到良好的消毒效果（包括病毒的杀灭）。
4、臭氧消毒存在的主要问题基建投资大，制备臭氧的电消耗高；臭氧在水中不稳定易分解，没有持久的杀菌作用。
6.3 其它化学消毒法二、重金属消毒法银离子 能凝固微生物的蛋白质，破坏细胞结构，在很低的浓度
（ 15μ g/L）下，就具有显著的消毒作用，但所需接触时间很长。由于成本很高，仅在废水中含有银离子的情况下，与其它废水混合而起消毒作用；
亦用于小水量的消毒。
铜离子 特别适于杀灭藻类，作用迅速，效果良好，但其杀菌作用很弱。
硫酸铜常用于湖泊、水库或循环水的灭藻。
三、二氧化氯消毒法二氧化氯作为消毒剂，不与废水中的氨氮、含氮有机物反应，也不会产生有机氯化物。因此，特别适合于对 含有酚和有臭味的废水 进行消毒处理。
在给水处理中，当单纯用于消毒时，其投加量约 0.1～ 1.5mg/L；同时兼做除臭时，投加量约 0.6～ 1.5mg/L。投药量必须保证管网末端有
0.05mg/L的余量。
6.3 其它化学消毒法四、其它卤素消毒法除氯以外，卤素中的 溴 和 碘,卤素互化物（氯化溴、氯化碘、溴化碘）,
卤素混合物 等均有消毒作用。
卤素与氨生成卤胺。 溴胺 的消毒作用接近于游离氯和游离溴，因此不需采用折点消毒法。如对于 PollioⅡ 病毒，在氨氮浓度 10ppm,pH值 7.5、温度 25℃ 的条件下，采用 BrCl消毒,仅需 5min就能将其全部杀死，而用同浓度的 Cl2时，
60min尚难达到相同效果。
碘化消毒 还有其独特优点，就是碘元素可从某些片剂中释放出来，缓慢而持久地发挥消毒作用。
溴和碘作用强且消失快，排放水体的安全度高，消毒后不必进行脱除处理。
溴、碘消毒的主要问题是成本高（ 氯、溴、碘的成本比约为 1,3,40）因而在实用上尚受限制。
利用 KI或 Br的 协同效应,可强化氯的消毒效果，降低投氯量。例如，某城市污水深度处理出水，投加氯 4mg/L和碘化钾 0.04mg/L（或溴化钾 0.1mg/L），可达到与常规加氯 10mg/L相同的消毒效果。这不仅减轻了大量投氯对管道、设备的腐蚀，而且节约药剂费 45%左右。
第 7章 氧化还原法
7.1 基本原理
7.2 药剂氧化法一、空气 (及纯氢 )氧化法二、臭氧氧化法三、高锰酸盐氧化法四、光辐射或放射性辐射强化氧化过程
7.3 药剂还原法一、还原法去除六价铬二、还原法除汞 (Ⅱ)
7.1 基本原理通过药剂与污染物的氧化还原反应，把废水中有毒害的污染物转化为无毒或微毒物质的处理方法称为 氧化还原法 。
与生物氧化法相比，化学氧化还原法需较高的运行费用。因此目前仅用于 饮用水处理、特种工业水处理、有毒工业废水处理和以回用为目的的废水深度处理 等场合。
选择化学氧化还原法应遵循以下原则,
（ 1）处理效果好，反应产物无毒无害，不需进行二次处理；
（ 2）处理费用合理，所需药剂与材料易得；
（ 3）操作特性好，在常温和较宽的 pH范围内具有较快的反应速度；
（ 4）与前后处理工序的目标一致，搭配方便。
7.1 基本原理有机物氧化为简单无机物是逐步完成的，这个过程称为有机物的降解。甲烷的降解大致经历下列步骤：
各类有机物的可氧化性是不同的。
易于氧化的有机物,酚类、醛类、芳胺类和硫醇、硫醚等；
较难氧化的有机物,醇类、酸类、酯类、烷基取代的芳烃化合物、
硝基取代的芳烃化合物、不饱和烃类、碳水化合物等；
难以氧化的有机物,饱和烃类、卤代烃类、合成高分子聚合物等废水处理中最常采用的氧化剂是 空气、臭氧、氯气、次氯酸钠及漂白粉 ；常用的还原剂有 硫酸亚铁、亚硫酸氢钠、硼氢化钠及铁屑等。在电解氧化还原法中，电解槽的阳极可作为 氧化剂,阴极可作为 还原剂 。
7.1 基本原理一、反应程度的控制对于水溶液中的氧化还原反应，可以方便地用各电对的 电极电势来衡量其氧化性 (或还原性 )的强弱，估计反应进行的程度。氧化剂和还原剂的 电极电势差 越大，反应进行得越完全。
利用奈斯特公式可估算处理程度，即求出氧化还原反应达平衡时各有关物质的残余浓度。
例如，铜屑置换法处理含汞废水有如下反应,Cu+Hg2+=Cu2++Hg
当反应在室温 (25℃) 达平衡时，相应原电池两电极的电极电势相等,
由标准电极电势表查得,E0Cu2+/Cu＝ 0.34V,E0Hg2+/Hg＝ 0.86V，于是可求得 [Cu2+]／ [Hg2+]＝ 1017.5。可见，此反应可进行得十分完全，
平衡时溶液中残 Hg2+极微。
7.1 基本原理二、影响处理能力的动力学因素由于多数氧化还原反应速度很慢，因此，在用氧化还原法处理废水时，影响水溶液中氧化还原反应速度的动力因素对实际处理能力有更为重要的意义，这些因素包括：
(1)反应剂和还原剂的本性 。影响很大，其影响程度通常要由实验观察或经验来决定；
(2)反应物的浓度 。一般讲，浓度升高，速度加快，其间定量关系与反应机理有关，可根据实验观察来确定；
(3)温度 。一般讲，温度升高，速度加快，其间定量关系可由阿仑尼乌斯公式表示；
(4)催化剂及某些不纯物的存在 。近年来异相催化剂 (如活性炭、粘土、金属氧化物等 )在水处理中的应用受到重视；
(5)溶液的 pH值 。影响很大，其影响途径有三,H+或 OH-直接参与氧化还原反应； OH-或 H+为催化剂；溶液的 pH值决定溶液中许多物质的存在状态及相对数量。
7.2 药剂氧化法一、空气 (及纯氧 )氧化法湿式氧化法 是利用高温 (200～ 300℃),高压 (3～ 15MPa)强化空气氧化过程，处理含大量有机物的污泥和高浓度有机废水的一种方法。与一般方法相比，湿式氧化法具有 适用范围广、处理里效率高、
二次污染低、氧化速度快、装置小、可回收能量 等优点。
目前，湿式氧化法在国外已广泛用于各类高浓度废水及污泥处理，尤其是毒性大，难以用生化方法处理的 农药废水、染料废水、
制药废水、煤气洗涤废水、造纸废水、合成纤维废水及其他有机合成工业废水 的处理。
一、空气 (及纯氧 )氧化法空气氧化法目前主要用于含硫 (Ⅱ) 废水的处理。硫 (Ⅱ) 在废水中以 S2－,HS-,H2S的形式存在。 在碱性溶液中，硫 (Ⅱ) 的还原性较强，且不会形成易挥发的硫化氢，空气氧化效果较好。 氧与硫化物的反应在 80～ 90℃ 下按如下反应式进行：
第一步 2HS－ +2O2＝ S2032－ +H2O； 2S2－ +2O2+H2O＝ S2O32－ +2OH－ ；
第二步 S2O32－ +2O2+2OH-＝ 2SO42－ +H2O。
在废水处理中，接触反应时间约 1.5h，第一步反应几乎进行完全，而第二步反应只能进行约 10%。综合这两者，氧化 lkg硫
(Ⅱ) 总共约需 1.1kg氧，约相当于 4m3空气。
一、空气 (及纯氧 )氧化法空气氧化脱硫工艺可在各种密封塔体 (空塔、筛板塔、填料塔等 )中进行。
右图为某炼油厂废水的氧化脱硫装置。氧化脱硫塔分四段，段高 3m；
废水在塔内的 停留时间 为 1.5～ 2.5h，
空气用量 为理论用量的 2～ 3倍,气水体积比 不小于 15。为加速反应，塔内反应温度 采用 80～ 90℃,脱硫效率 达
98.3%。据试验，若温度为 64℃ 脱硫效率为 94.3%。
二、臭氧氧化法臭氧的制备方法由于臭氧是不稳定的，因此通常多在现场制备。制备臭氧的方法有 电解法、化学法、高能射线辐射法和无声放电法 等。目前工业上几乎都用干燥空气或氧气经无声放电来制取臭氧。
在电子的轰击下，发生如下反应：
O2+e＝ O+O+e； O2+O＝ O3； O+O+O＝
O3； O3+e＝ O2+O+e； O3+O＝ 2O2
在上列反应中，既有 O3的生成，又有 O3的分解，因而无声放电法得到的是臭氧仅为 l～ 3%(重量 )的混合气体，通常叫做 臭氧化气。
二、臭氧氧化法影响臭氧产率的因素影响臭氧产率的因素很多，包括：温度、原料气中水分与 O2含量、
气体流速、施加的电压、电流频率及臭氧发生器的构造型式等。
（ 1） 温度 升温虽有利于 O2分子键的断裂，但亦促使 O3的热分解，故要冷却发生部件，并采用较高的气流速度，以减少臭氧在发生器内的热分解。
（ 2） 原料气中水分 气体中的水分阻碍臭氧的产生，促进其分解，因此原料气必须充分干燥。
（ 3） 原料气中 O2含量 O2含量高，产生的臭氧浓度大，因此，最好采用纯氧或富氧空气作原料。
（ 4） 电流频率 电流频率增高，所制取臭氧浓度与产率均能提高。
二、臭氧氧化法臭氧发生器工业生产中常用的臭氧发生器，按电极的构造不同，可以分为两大类：
(1)管式臭氧发生器；
(2)板式臭氧发生器。
二、臭氧氧化法混合反应器影响臭氧氧化法处理效果的主要因素除污染物的性质、浓度、臭氧投加量、溶液 pH值、温度、反应时间外,气态药剂 O3的投加方式 亦很重要。
O3的投加通常在混合反应器中进行。设计混合反应器时要考虑臭氧分子在水中的扩散速度和与污染物的反应速度。
（ 1） 当扩散速度较大，而反应速度为整个臭氧化过程的速度控制步骤时,
混合接触器的结构型式应有利于反应的充分进行。属于这一类的污染物有烷基苯磺酸钠、焦油,COD,BOD、污泥、氨氮 等，反应器可采用 微孔扩散板式鼓泡塔 。
（ 2） 当反应速度较大、扩散速度为整个臭氧化过程的速度控制步骤时,结构型式应有利于臭氧的加速扩散。属于这一类的污染物有 铁 (Ⅱ),锰 (Ⅱ),
氰、酚、亲水性染料、细菌 等，可采用 喷射器 做为反应器。
混合反应器的形式二、臭氧氧化法臭氧氧化法在水处理中的应用由于臭氧具有很强的氧化性,可分解一般氧化剂难于破坏的有机物,
而且 反应完全，速度快；出水无嗅无味，不产生污泥；原料 (空气 )来源广,因此臭氧氧化法在水处理中是很有前途的。目前，由于制备臭氧的电能消耗较大，臭氧的投加与接触系统效率低，使其在废水处理中的应用受到限制，主要用于低浓度、难氧化的有机废水的处理和消毒杀菌。
例 1 对 印染废水 的处理，采用生化法脱色效率较低 (仅为 40～ 50%)，而采用臭氧氧化法 (有时还与混凝、活性炭吸附结合 ),脱色率可达 90～ 99%，
一般 O3投量为 40～ 60mg／ L，接触反应时间为 10～ 30min。
例 2 某 炼油厂废水,经脱硫、浮选和曝气处理后，采用 O3进行深度处理，
O3投量为 50mg/L，接触反应时间 10min，处理效果显著（见下表）。
酚（ mg／ L） 油（ mg／ L） 硫化物（ mg／ L） 色度（度）
O3处理前 0.1~0.3 5~10 0.05 8~12
O3处理后 ≤0.01 ≤0.3 ≤0.02 2~4
三、高锰酸盐氧化法高锰醒盐氧化法的优点是
1,出水没有异味；
2,氧化药剂 (干态或湿态 )易于投配和监测，并易于利用原有水处理设备
(如凝聚沉淀设备，过滤设备 )；
3,反应所生成的二氧化锰将利于凝聚沉淀的进行 (特别是对于低浊度废水的处理 )。
最常用的高锰酸盐是 KMnO4。在废水处理中，高锰酸盐氧化法正研究应用于去除酚,H2S,CN－ 等；而在给水处理中，可用于消灭藻类、除臭、除味、除铁 (Ⅱ )、除锰 (Ⅱ )等。
高锰醒盐氧化法的缺点是成本高和尚缺乏废水处理的运行经验。
将此法与其它处理方法 (如空气曝气、活性炭吸附等 )配合使用，可使处理效率提 高，成本下降。
四、光辐射或放射性辐射强化氧化过程紫外线、放射线 (α,β,X射线等 )等可强化废水的氧化过程，使氧化效率提高。射线辐照下氧化反应的产物及效率取决于被处理物质的种类和辐照条件 (射线种类、辐照强度等 )。
射线强化处理过程，目前多处于试验研究阶段，兹举例如下：
(1)用紫外线强化氯的氧化过程 在投氯的有机废水中，用紫外光进行照射，可使氯的氧化作用大大增强 (一般认为是由于初生态氧原子的强氧化作用 )。可用于去除能产生色、嗅、味的有机物。
(2)紫外线强化空气 (O2)的氧化过程 这一过程的原理是紫外线能使有机物产生易与氧结合的自由基，因而促使其氧化破坏。为了产生足够的自由基，
可将废水在空气中雾化，形成气溶胶，然后用紫外线 (250～ 270nm)照射，
接触辐照的时间为 9～ 12s。试验给果表明，在一定的光强下，挥发酚的氧化降解率为 100%，表面活性物质的为 67％，油类的为 30～ 54%。
光氧化法具有反应迅速、处理效率高、投药少 (因而泥渣少、水中盐分少 )、操作简便等优点,对于低浓度有机废水的处理是有效的。为了使此法能应用到实际中去，必须研制功率更大更经济的紫外光源。
7.3 药剂还原法 一、还原法去除六价铬废水中剧毒的六价铬 (Cr2O72－ 或 CrO42－ )可用还原剂还原成毒性极微的三价铬。常用的还原剂有 亚硫酸氢钠、二氧化琉、硫酸亚铁 。 还原反应在酸性溶液中进行 (pH＜ 4为宜 )。还原产物 Cr3+可通过加碱至 pH＝ 7.5～ 9
使之生成氢氧化铬沉淀，而从溶液中分离除去。
采用药剂还原法去除六价铬时，还原剂和碱性药剂的选择要因地制宜，
全面考虑。采用 亚硫酸氢钠,具有设备简单、沉渣量少且易于回收利用等优点，因而应用较广。亦有采用来源广、价格低的 硫酸亚铁 和 石灰 的，
如厂区有 二氧化硫 及 硫化氢 废气时，也可采用尾气还原法；如厂区 同时有含铬废水和含氰废水 时，可互相进行氧化还原反应，以废治废，其反应为：
近年来试验研究了用活性炭吸附处理含铬 (Ⅵ )废水的方法。当 pH值很低时，本质上仍是一种还原法：
二、还原法除汞 (Ⅱ)
常用的还原剂为 比汞活泼的金属 (铁屑、锌粉、铝粉、钢屑等 ),硼氢化钠、醛类、联胺 等。废水中的 有机汞 通常先用氧化剂 (如氯 )将其破坏，使之转化为无机汞后，再用金属置换。
1、金属还原除汞 (Ⅱ) 将含汞废水通过金属屑滤床，或与金属粉混合反应，置换出金属汞。置换反应速度与接触面积、温度,pH值等因素有关。
（ 1）接触面积 通常将金属破碎成 2～ 4mm的碎屑，并用汽油或酸去掉表面的油污或锈蚀层。
（ 2）反应温度 反应温度提高，能加速反应的进行；但温度太高，会有汞蒸气逸出，故反应一般在 20～ 80℃ 范围内进行。
（ 3） pH值 采用铁屑过滤时，在 6～ 9较好，耗铁量最省；采用锌粒还原时,pH值最好在 9～ 11之间；用铜屑还原时,pH值在 l～ 10之间均可。
二、还原法除汞 (Ⅱ)
金属还原除汞 (Ⅱ) 实例据某厂试验，用工业 铁粉 去除酸性废水中的汞 (Ⅱ),在 50～ 60℃,
混合反应 1～ 1.5h，经过滤分离，废水中所含汞量可去除 90％以上。
某水银电解法氯碱车间的含汞淡盐水，用 钢屑 填充的 过滤床 处理，温度在 20～ 80℃,pH值在 6～ 9，接触时间 2min，汞去除率达 90%。
铜屑过滤法 常用于处理酸浓度较大的含汞废水。如某化工厂废水中酸浓度达 30%，含汞量为 600～ 700mg／ L，采用铜屑过滤法除汞，接触时间不少于 40min，含汞量可降至 10mg／ L以下。
2、硼氢化钠还原除汞（ Ⅱ ）
硼氢化钠在碱性条件下 (pH＝ 9～ 11)可将汞离子还原成汞，其反应为：
2003年 2月第 1章 概论
1,1 水资源与水污染现状
1,2 水污染类型
1,3 废水中的污染物种类与水质指标
1,4 水质控制标准
1,5 废水水质控制方法
1.1 水资源与水污染现状
一、水资源
水圈 水环境
地球上的水约为 14亿立方公里,覆盖着近 3/4的地球表面。
水环境中的淡水资源却很少，仅占总水量的 2.53%，
其中 3/4存在于冰川和冰帽中。
而目前能供人类直接取用的淡水资源仅占 0.22%。
加之自然水源的季节变化和地区差异，以及自然水体遭到的普通污染，致使可供直接取用的优质水量日显短缺，难以满足人们生活和工农业生产日益增长的要求。
1.1 水资源与水污染现状水的自然循环
1.1 水资源与水污染现状水的社会循环
1.1 水资源与水污染现状
二,我国水资源与污染现状
我国年降水量 60000亿立方米，相当于全球陆地总水量的 5%，占世界第三位。但同时我国人口众多，人均年径流量计，每人每年仅 2500立方米，相当于世界人均占有量的 1/4。
同时，存在严重的时空分布不均衡性。空间上，大约 90%的地下渗流量分布在南方；时间上，冬春少雨，
夏季多雨，且连续出现枯水年和丰水年的现象。
1.2 水污染类型水体主要污染源：
（１）向自然水体排放的各类废水；
（２）向自然水体直接倾倒的固体污染物，以及垃圾堆放场所的渗出液和淋洗雨水；
（３）大气污染地区的酸雨及其他淋洗降水；
（４）大气中有害的沉降物及水溶性气体；
（５）淋洗植被后溶入了化肥和农药的（降水）径流；
（６）航道中船舶的漏油、废水及固体废弃物。
1.2 水污染类型
一、需氧型污染
二、毒物型污染
三、营养型污染
四、感官型污染
五、其它（浮油、酸碱、病原体、热水等）
1.2 水污染类型需氧型污染（起因）：
1,光合速率减少
2、氧溶解度的减少
3、氧扩散的减少
4、需氧量的增加
1.3 废水中的污染物与污染指标
一、水体污染防治措施
防止地表水污染的主要措施为,禁止向水体排放油类、酸液、碱液及剧毒废液；禁止在水体清洗装贮过油类或毒物的车辆和容器；禁止将含有汞、镉、
铬、砷、铅、氰化物、黄磷等的可溶性剧毒废渣向水体排放或不作防渗层而直接埋入地下；禁止向水体倾倒工业垃圾、生活垃圾或其它废弃物；不得在水体最高线以下的滩地和岸坡上堆放废弃物；禁止向水体排放带有放射性的废弃物和废水；不得向水体排放足以引起热污染的废水；不得向水体排放带有病原体而未经消毒的废水；使用农药要保证安全，
不得污染水体；农灌水要符合有关规定；船舶的各类废水必须符合排放标准，不得向水体排泄油污。
1.3 废水中的污染物与污染指标防止地下水污染的主要措施为,禁止利用渗井、
渗坑、裂隙和溶洞排放含毒废水和带菌废弃物；
不得采用无防渗措施的沟渠池塘输送含毒或带菌废水；开采地下水时，应防止已被污染的潜水渗入地下水，并防止水质差异很大的各层地下水相互渗透；兴建地下工程设施或进行地下勘探及采矿时，应采取防护措施，防止地下水污染；人工回灌补给地下水时，不得恶化地下水质。
1.3 废水中的污染物与污染指标二、废水的分类根据来源不同,废水可分为 生活污水 和 工业废水 两大类。
生活污水使人们在日常生活中所产生的废水，主要包括厨房洗涤，冲洗厕所和沐浴等污水。工业废水是在工业生产过程中所排出的废水，其成分主要决定于生产过程中采用的原料以及所应的工艺。工业废水又可分为 生产污水 （污染较严重，须经处理后方可排放）和 生产废水 (较清洁，不经处理即可排放或回用，如冷却水 ).
根据污染物类别 的不同，废水可分为 有机废水 和 无机废水两种。前者主要含有有机污染物，相当一部分具有生物降解性；后者主要含无机污染物，无生物降解性。
根据毒物的种类 不同，还可把废水分为 含酚废水,含汞废水 等。
1.3 废水中的污染物与污染指标三、污染物与污染指标废水中的污染物大体可分为以下几个类别,
1,固体污染物
2,需氧污染物
3,毒性污染物
4,营养污染物
5,生物污染物
6,感官污染物
7,酸碱污染物
8,油类污染物
9,热污染物
1.3 废水中的污染物与污染指标
（一）固体污染物
1、固体物质在水中的分散状态分为：
溶解态（直径小于 1 nm）
胶体态（直径介于 1～ 1000nm）
悬浮态（直径大于 1000nm）
1.3 废水中的污染物与污染指标
（一）固体污染物
2、描述固体物质的水质指标：
（ 1）按能否 透过孔径 3～ 10μm 滤膜或滤纸分为溶解固体 （ DS）,能透过悬浮固体 或 悬浮物 （ SS）,不能透过总固体 （ TS）,两者 总合 。
（ 2）按悬浮物的比重分为沉降性悬浮物,比重大于１
漂浮性悬浮物,比重小于１
（ 3） 沉降性悬浮物又按在标准沉降管中（ 2小时）能否沉降分离分为可沉物 （其颗粒大体在 10μm左右）
难沉物
1.3 废水中的污染物与污染指标
（二）需氧污染物能通过生物化学（个别情况下还有化学）的作用而消耗水中溶解氧的化学物质，统称为 需氧污染物
（ 主要指有机物 ） 。
有机物按是否需氧分为：
可生化有机物 非生化有机物可生化有机物按 被微生物分解利用的难易程度不同分为,
难降解有机物 易降解有机物
1.3 废水中的污染物与污染指标
（二）需氧污染物
描述需氧物的水质指标：
生化需氧量（ BOD）,用生化过程中消耗的溶解氧量来间接表示需氧物的多少，称为生 化需氧量。
化学需氧量（ COD）,用化学氧化剂 K2CrO7或 KMnO4
氧化分解有机物时，用与消耗的氧化剂当量相等的氧量来间接表示需氧物的多少，称为 化学需氧量。
总需氧量（ TOD）,在 900℃ 的高温下，以铂为催化剂，
使水样汽化燃烧，然后 测定气体载体中氧的减少量,作为有机物完全氧化所需的氧量，称为 总需氧量 。
总有机碳（ TOC）,如在相同条件下,测定气体中的
CO2增量,从而确定水样中碳元素的含量，用以判定有机物含量，称为 总有机碳 。
1.3 废水中的污染物与污染指标
1.3 废水中的污染物与污染指标
（三） 毒性污染物
1,无机化学毒物
（ 1） 金属毒物（主要为重金属）：比重大于 4～ 5，汞、
铬、镉、铅、锌、镍、铜、钴、锰、钛、钒、钼、锑、
铋等。
（ 2）非金属毒物：砷、晰、氰、氟、硫（ S2-）、亚硝酸根离子（ NO2-）等。
2,有机化学毒物,挥发酚、苯并（ α）蓖,DDT、六六六等。
3,放射性物质,X射线,α射线,β射线,γ射线及质子束等 。
1.3 废水中的污染物与污染指标
（三） 毒性污染物
重金属的危害
六价铬中毒时能使精神混乱、疯狂痉挛。鼻膈穿孔，皮肤及呼吸系统溃疡，引起脑膜炎和肺癌。 镉 中毒时引起全身疼痛、腰关节受损、骨节变形，有时还会引起心血管病。铅中毒时引起贫血、肠胃绞疼、知觉异常、四肢麻痹。镊中毒时引起皮炎、头疼、呕吐、肺出血、虚脱、
肺癌和鼻癌。锌中毒时能损伤胃肠等内脏，抑制中枢神经，引起麻痹。铜中毒时引起脑病、血尿和意识不清等。
皮中毒能引起急性刺激，招致结膜炎、溃疡、肿瘤和肺部肉芽肿大（铍肺病）。
1.3 废水中的污染物与污染指标
（三） 毒性污染物
重金属具有以下特点：
（１）其毒性以离子状态存在时最为严重，故通常称重金属离子毒物；
（２）不能被生物降解，有时还可被生物转化为更毒的物质（如无机汞被转化为烷基汞）；
（３）能被生物富集于体内，既危害生物，又能通过食物链危害人体。
1.3 废水中的污染物与污染指标
（三） 毒性污染物
非金属毒物
砷中毒时能引起中枢神经紊乱，诱发皮肤癌等。硒中毒时能引起皮炎、嗅觉失灵、婴儿畸变、肿瘤。氰中毒时能引起细胞窒息、组织缺氧、脑部受损等，最终可因呼吸中枢麻痹而导致死亡。氟中毒时能腐蚀牙齿，引起骨骼变脆或骨折；氟对植物的危害很大，能使之枯死。硫中毒时，引起呼吸麻痹和昏迷，最终导致死亡。亚硝酸盐能使幼儿产生变性血红蛋白，造成人体缺氧；亚硝酸盐在人体内还能与仲胺生成亚硝胺，具有强烈的致癌作用。
1.3 废水中的污染物与污染指标
（三） 毒性污染物
有机化学毒物
酚 有蓄积作用，对人和鱼类危害很大，它使细胞蛋白质变性和沉淀，刺激中枢神经系统，降低血压和体温，麻痹呼吸中枢。 苯并（ α ）蓖 使众所周知的致癌物。 多氯联苯 能引起面部肿瘤、骨节肿胀、全身性皮疹、肝损伤等，并有致癌作用。 有机农药 （杀虫剂、除草剂、选种剂）分有机氯、有机磷和有机汞三大类。 有机氯 （ DDT、六六六、艾氏剂、狄氏剂等）的毒性大、稳定性高。 DDT能蓄积于鱼脂中，
可高达 12500倍，使卵不能孵化。
1.3 废水中的污染物与污染指标
（三） 毒性污染物放射性物质废水中的放射性物质一般浓度较低，只要引起慢性辐射和后期效应，如诱发癌症（白血病），对孕妇和胎儿产生损伤，缩短寿命，引起遗传性伤害等。放射性物质的危害强度与剂量、性质和身体状况有关。半衰期短的，其作用在短期内衰退消失；
半衰期长的，长期接触很蓄积作用，危害甚大。
1.3 废水中的污染物与污染指标
（四） 营养性污染物氮和磷是植物和微生物的主要营养物质。氮和磷的浓度 0.2和
0.02mg/L时，会引起水体的富营养性变化，促使藻类大量繁殖，
在水面上聚集成大片的 水华 （湖泊）或 赤潮 （海洋）。当藻类在冬季大量死亡时，水中的 BOD值猛增，导致腐败，恶化环境卫生，危害水产业。
此外,BOD、温度、维生素类物质也能触发和促进富营养性污染。
1.3 废水中的污染物与污染指标
（五） 生物 污染物
水质标准中的卫生学指标有 细菌总数 和 总大肠菌群 两项，
后者反映水体中受到动物粪便污染的状况。除致病体外，
废水中若生长铁菌、硫菌、藻类、水草、或贝壳类动物时，
会堵塞管道和用水设备等，有时还腐蚀金属和损害木质，
也属于生物污染。
生物污染物中，病毒的个体甚小，约 20～ 300nm。其它生物污染物（如细菌的个体为 0.7～ 10μ m、藻类和寄生虫卵等）的个体均甚大，它们在水中呈悬浮状态。
1.3 废水中的污染物与污染指标
（ 六 ） 感官污染物 色度,臭味,浊度,漂浮物
（七） 酸碱污染物 pH值
（八） 油类污染物 石油类、动植物油,两者还构成 COD值
（九） 热污染 温度
1.4 废水水质控制标准
控制废水水质有三个 基本目的,
(1)满足 废水再用 （循环再用或接续再用）对水质的要求；
(2) 满足有价物质 回收工艺 对水质的要求；
(3)满足 废水排放 对水质的要求。
1.4 废水水质控制标准
,污水综合排放标准（ GB8978-88）,
就污染物危害性质而言可分为两大类。
第一类污染物 能在环境或动植物体内积蓄，对人类的健康产生长远的不良影响。含此类污染物的废水一律在车间或车间处理设施排放口处取样分析，并要求其含量必须符合表
2-2的规定。
第二类污染物 的影响小于第一类污染物，规定的取样地点为排污单位的排放口，其最高允许排放浓度要按地面水使用功能的要求和污水排放去向，分别执行表 2-3中的一，二，
三级标准。
表 2-1 典型的生活污水水质（单位,mg/L)
序号 指 标浓 度 序号 指 标浓 度高 中常 低 高 中常 低
1 总固体（ TS） 1200 720 350 15 悬浮性 600 250 150
2 溶解性总固体 850 500 250 16 可生物降解部分
750 300 200
3 非挥发性 525 300 145 17 溶解性 375 150 100
4 挥发性 325 200 105 18 悬浮性 375 150 100
5 悬浮物（ SS） 350 220 100 19 总氮（ N） 85 40 20
6 非挥发性 75 55 20 20 有机氮 35 15 8
7 挥发性 275 165 80 21 游离氨 50 25 12
8 可沉降物 20 10 5 22 亚硝酸盐 0 0 0
9 生化需氧
（ BOD5）
400 200 100 23 硝酸盐 0 0 0
1
0
溶解性 200 100 50 24 总磷（ P） 15 8 4
1
1
悬浮性 200 100 50 25 有机磷 5 3 1
1
2
总有机碳
（ TOC）
290 160 80 26 无机磷 10 5 3
1
3
化学需氧量
（ COD）
1000 400 250 27 氯化物
（ CL-）
200 100 60
1
4
溶解性 400 150 100 28 碱度
(CaCO3)
200 100 50
29 油脂 150 100 50
表 2-2 第一类污染物最高允许排放浓度（ mg/L）
污 染 物 最高允许排放浓度,(mg/L)
1 总 汞 0.05①
2 烷基汞 不得检出
3 总 镉 0.1
4 总 铬 1.5
5 六价镉 0.5
6 总 砷 0.5
7 总 铅 1.0
8 总 镍 1.0
9 苯并蓖 ② 0.00003
表 2-3 第二类污染物最高允许排放浓度（ mg/L)
标 准 分 级 一 级 标 准 二 级 标 准 三 级 标 准序号 污染物 新扩改 现 有 新扩改 现 有
1 PH值 6~9 6~9 6~9 6~9① 6~9
2 色度（稀释倍数） 50 80 80 100
3 悬浮物 70 100 200 250 ② 400
4 生化需氧量（ BOD5） 30 60 60 80 300③
5 化学需氧量
（ CODCr)
100 150 150 200 500③
6 石油类 10 15 10 20 30
7 动植物油 20 30 20 40 100
8 挥发酚 0.5 1.0 0.5 1.0 2.0
9 氰化物 0.5 0.5 0.5 0.5 1.0
10 硫化物 1.0 1.0 1.0 2.0 2.0
11 氨氮 15 25 25 40
12 氟化物 10 15 10 20④ 15 30④ 20
13 磷酸盐（以 P计） ⑤ 0.5 1.0 1.0 2.0
14 甲醛 1.0 2.0 2.0 3.0
15 苯胺类 1.0 2.0 2.0 3.0 5.0
16 硝基苯类 2.0 3.0 3.0 5.0 5.0
17 阴离子合成洗涤剂
(LAS)
5.0 10 10 15 20
18 铜 0.5 0.5 1.0 1.0 2.0
19 锌 2.0 2.0 4.0 5.0 5.0
20 锰 2.0 5.0 2.0 5.0 5.0
1.4 废水水质控制标准
浓度标准,它不论受纳水体的大小和状况,不论污染源的大小,都采取统一标准 。 因此即使满足排放,如果排放总量大大超过受纳水体的环境容量,也会对水体造成不可逆的严重后果 。 此外,浓度标准也无法防止某些工厂用清水稀释来降低排放浓度以满足排放标准的现象 。
总量控制标准,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，然后再根据一定的原则，将这些允许的总量合理地分配给区内的各污染源。
1.5 废水水质控制方法
一、水污染控制工程的内容
1,水体污染和自净规律
2,城市污水处理
3,工业废水治理
4,水系污染防治工程
5,饮用水源的污染控制与污染水源的深度净化
二、废水水质控制方法
1,分类,分离法、转化法和稀释法
2,废水处理系统 一级、二级、三级处理分类 处理方法分离处理离子态污染物 离子交换法、离子吸附法、离子浮选法、电解沉积法,电渗析法分子态污染物 吹脱法、气提法、萃取法、吸附法、浮选法、结晶法,蒸发法、冷却法、冷冻法、反渗透法胶体态污染物 凝聚和絮凝法乳化油态污染物 直接气泡浮上法、破乳后再气浮悬浮态污染物 重力分离法、离心力分离法、阻力截留法、粒状介质过 滤法、磁力分离法分散油态污染物 重力浮上法转化处理化学转化法 中和法、氧化还原法、电化学法、化学沉淀法、水质稳 定法、自然衰变法生物化学转化法 好氧生物转化法、厌氧生物转化法消毒转化法 药剂消毒法、能源消毒法稀释处理水体稀释法废水稀释法
1.5 废水水质控制方法废水处理系统
1.5 废水水质控制方法废水处理系统第二篇污水的物理处理第 2 章 预处理
2.1 水质和水量调节
2.2 格栅和筛网
2.1 水质和水量调节
均和水质的基本方法有两种：
（ 1）利用压缩空气、叶轮搅拌和水泵循环而进行的强制混合和均化；
（ 2）利用差流方式使不同时间不同浓度的废水混合而进行的自身水力混合。
一般而言，前者的设备较简单，但运行费较高；
后者需要修建复杂的池型，但基本上没有运行费用。
2.1 水质和水量调节
2.1 水质和水量调节
2.2 格栅和筛网
2.2 格栅和筛网格栅局部阻力系数栅条断面形状 ξ的计算公式 β和 ε取值锐边矩形迎水面为半圆的矩形圆形迎、背水面均为半圆的矩形
β=2.42
β=1.83
β=1.79
β=1.67
正方形 ξ=0.64
2.2 格栅和筛网
2.2 格栅和筛网第 3 章 沉淀与上浮
3.1 沉淀的基础理论
3.2 沉砂池
3.3 沉淀池
3.4 隔油和破乳
3.5 浮上法
3.1 沉淀的基础理论一、概述二、沉淀类型三、自由沉淀及其理论基础四、沉淀池的工作原理五、沉降实验和沉降曲线
3.1 沉淀的基础理论
3.1 沉淀的基础理论
3.2 沉砂池沉沙池一般设置在泵站或沉淀池之前，用以分离废水中比重较大的砂粒、灰渣等无机固体颗粒，使水泵和管道免受磨损和阻塞，
同时也减轻沉淀池的无机负荷，使污泥具有良好的流动性，便于排放输送。
按照池内水流方向的不同，沉砂池可分为平流式和竖流式两种，
其中以平流式应用最为广泛。近年来，曝气沉砂池也得到了推广应用。
沉砂池去除的砂粒比重为 2.65、粒径为 0.2mm以上。
3.2 沉砂池一、平流式沉砂池平流沉砂池的主要设计参数如下：
（ 1） 流量 当废水以自流方式进入时,应取最大小时流量 ;当用泵送入时，应取工作水泵的最大组合流量。
（ 2） 分格数 分格数一般不小于 2，并按并联方式运行。
（ 3） 流速 应控制在最大流速 0.3m/s和最小流速 0.15m/s之间。
(4) 停留时间 流量最大时，废水在池内的停留时间不小于 30s，一般为 30～ 60s。
（ 5） 结构尺寸 有效水深一般为 0.25～ 1.0m，
不大于 1.2m（ h=u0t,u0可按斯托克斯公式 ）；
超高不小于 0.3m；每格宽不小于 0.6m；
（ 6） 沉砂量 依水质不同而异，对城市污水可按每 106m3废水产生 30m3沉砂考虑。
（ 7） 贮砂斗 容积一般按 2日以内的沉砂量设计，斗壁倾角不小于 55０ ；池底以 0.01～ 0.02
的坡度坡向砂斗。
平流沉砂池的设计计算
(1)长度 L
vtL?
v—— 最大设计流量时的速度,m/s; 应控制在最大流速
0.3m/s和最小流速 0.15m/s之间
t—— 最大设计流量时的停留时间,s。 流量最大时，废水在池内的停留时间不小于 30s，一般为 30～ 60s。
(2)水流断面面积 F
vQF /max?
Qmax—— 最大设计流量,m3/s。
(3)池总宽度 B
h2—— 设计有效水深,m。 有效水深一般为 0.25～
1.0m，不大于 1.2m
h2=u0t,u0可按斯托克斯公式单格宽度 b=B/n,单格池宽不小于 0.6m
2/ hFB?
平流沉砂池的设计计算
(4)核算最小流速 vmin
min1
minmin Fn Qv
Qmin—— 设计最小流量,m3/s;
n1—— 最小流量时工作的沉砂池数目；
Fmin—— 最小流量时沉砂池中的水流断面面积,m2。
(5)贮砂斗所需容积
6m a x 10
8 6 4 0 0
zk
TXQV
X—— 城市污水的沉砂量，一般采用 30 m3/106m3（污水）
T—— 排砂时间间隔,d
Kz—— 生活污水流量的总变化系数。
曝气沉砂池集曝气和除砂于一身，不但可使沉砂中的有机物降低至 5%以下,而且还有预曝气、除臭、除油等多种功能 。
二、曝气沉砂池曝气沉砂池的主要设计参数
(1)废水在池内的水平流速一般取
0.08～ O.12m／ s，在过水断面周边的最大旋转线速为 0.25～ 0.4m／ s。
(2)废水在池内的停留时间取 4～ 6
min，最大流量时为 1～ 3min。
(3)有效水深取 2～ 3m，宽深比为 (1～
l.5):1，长宽比可达 5:1。
(4)曝气装置多采用穿孔管曝气器，
孔径 2.5～ 6.O mm，曝气管安装于池壁一侧距池底 O.6～ 0.9m处，曝气量为 0.2m3(空气 )/m3(水 )或 1.5m3(空气 )/m3(池容 )h。
二、曝气沉砂池曝气沉砂池的设计计算要点
(1)总有效容积 V(m3)
由最大设计流量 Q(m3/s)和相应的停留时间 t(min)计算。
(2)过水断面积 F(m2)
由 Q和相应的水平流速 v1(m／ s)计算。
(3)池长 L(m)
由 V和 F计算。
(4)池总宽 B(m)
由 F和有效水深 h2(m)计算。
(5)空气需用量 qa(m3/h)
由 Q和 1m3废水所需空气量 d(m3/m3)确定。
二、曝气沉砂池一,平流式沉淀池二,竖流式沉淀池三,辐流式沉淀池四,斜板斜管沉淀池
3.3 沉淀池
3.3 沉淀池普通沉淀池的分类设链带刮泥机的平流沉淀池一、平流式沉淀池一、平流式沉淀池一、平流式沉淀池一、平流式沉淀池沉淀池的设计原则沉淀池的设计包括 功能构造设计和结构尺寸设计设计良好的沉淀池应满足以下三个基本要求：
足够的沉降分离面积能均匀布水和集水；
污泥和浮渣的收集和排放设备。
进行沉淀池设计的基本依据废水流量、水中悬浮固体浓度和性质以及处理后的水质要求 。
有关 设计参数沉降效率、沉降速度 (或表面负荷 )、沉降时间、水在池内的平均流速以及泥渣容重和含水率等。
1、入流区和出流区的设计
1、入流区和出流区的设计
2、沉降区的设计 （ 1）沉淀池的表面积 A
3 6 0 0m a x qQA
Qmax—— 最大设计流量,m3/s。
q—— 表面水力负荷,m3/ m2·h，初沉池一般取 1.5~3 m3/ m2·h，二沉池一般取 1~2 m3/ m2·h
（ 2）沉淀区有效水深 h2
（ 3）沉淀区有效容积 V1
t—— 沉淀时间，初沉池一般取 1~2h，二沉池一般取 1.5~2.5 h
沉淀区有效水深 h2一般取 2~3m。
tqh2
V—— 最大设计流量时的水平流速,mm/s；
一般不大于 5mm/s。
21 hAV
（ 4）沉淀池长度 L
6.3 tvL
（ 5）沉淀池的总宽度 B
LAB /?
（ 6）沉淀池的只数 n
bBn /?
b —— 每只沉淀池的宽度平流式沉淀池的长度一般为 30~50m,池长与池宽比不小于 4，以 4~5为宜。
3、污泥区的设计污泥斗的容积 Vw
Vw --泥渣体积,m3
Q--废水设计流量,m3／ h；
C0和 C--分别为进水和出水的 SS浓度,mg／ L；
P--泥渣含水率 (%)；
γ--泥渣容重,kg／ m3，当泥渣主要为有机物且含水率在 95％以上时，可取 1000kg／ m3；
T--排泥周期，一般取 1～ 2d。
倒正棱台形泥斗的容积 Vd
a1和 a2--分别为泥斗上、下底边长,m；
h4--泥斗高度,m；
α为泥斗倾角，取 45° ～ 60 ° 。
设 m为沉淀池的泥斗数，如 mVd≥Vw，则能满足要求，否则应增加泥斗数或缩短排泥周期。
沉淀池总长 L
L1,L3—— 分别为前、后挡板与进、出水口的距离沉淀池总高 H
h1—— 沉淀池超高,m；一般取 0.3m
h2 —— 沉淀区的有效水深,m；
h3 —— 缓冲层高度,m；
当没有刮泥机时,h3＝ (hm+0.3),hm为刮泥板高度；
不设刮泥机时,h3取 0.5m
h4 —— 泥斗高度,m；
h5 —— 梯形的高度,m。
4、沉淀池的整体尺寸二、竖流式沉淀池二、竖流式沉淀池竖流沉淀池内，水流水平分速为零，在静水中沉速为 us的颗粒在池内的实际沉速为 us-v，颗粒被分离的条件为 us＞ v，而 us≤v 的颗粒始终不能沉底，因而 当可沉颗粒属于自由沉淀类型时，其沉降效率 与具有相同表面负荷的平流沉淀池 相比要低,即 ET=(1-p0) 100(％ )。
当可沉颗粒属于絮凝沉淀类型时,由于上升的小颗粒和下沉的大颗粒之间相互接触、碰撞的机会增多，致使颗粒的直径逐渐增大,有利于颗粒的沉淀 。
竖流沉淀池多用于小流量废水中絮凝性悬浮固体的分离
1、竖流式沉淀池的适用范围二、竖流式沉淀池竖流沉淀池池面多呈圆形或正多边形。其上部圆筒形部分为沉降区，下部倒圆台部分为污泥区，二者之间有 0.3～
0.5m的缓冲层。
竖流沉淀池的直径一般在
4～ 8m，最大不超过 10m，以
1.5～ 2.0m的静水压力排泥。
为保证水流的竖向运动，径深度比不宜大于 3。如池径大于
8m，应增设径向集水槽。
2、竖流式沉淀池的主要结构特点二、竖流式沉淀池求取；当无资料时，可取 t＝ (1.0～ 2.0)h。
(3)管口不设反射板时，取中心管内流速
v0≤0.03m／ s；设反射板时,v0≤0.1m／ s。
(4)中心管与反射板之间的流速 v1一般不大于 0.04m／ s。
(5)中心管及反射板的结构尺寸如图。
(6)保护高度取 0.3～ 0.6m，缓冲层高度取 0.3m，泥斗壁倾角取 45° ～ 55° 。
3、竖流式沉淀池的主要设计参数
(1)表面负荷，按公式计算，当无资料时，可取 q =(2.0～ 3.0)m3
／ m2·h 。
(2)沉降时间，按公式二、竖流式沉淀池 4、竖流式沉淀池的设计计算内容
(1)中心管的断面 面积 f 和直径 d
0ma x / vQf?
Qmax—— 最大 废水流量 (m3／ h)
v0 —— 中心管流速 (m／ h)
π
4fd?
(2)沉淀区有效断面积 A1
vQA /ma x1?
v—— 池内水流速度 (m/h )
(3)沉淀池表面积 A和直径 D
fAA 1
)(4 1 fAD
A,D—— 沉淀池的表面积和直径二、竖流式沉淀池 (4)沉降区有效水深 h2
(5)中心管喇叭口与反射板之间的缝隙高度 h3
v1—— 中心管喇叭口与反射板之间缝隙的流速，
m/h；
d1—— 喇叭口直径（ m ） （ =1.35d）
v—— 池内水流速度 (m/h )
t—— 沉淀时间 （ h）
h5—— 泥斗圆台部分高度 (m)；
R和 r—— 分别为圆台上、下底半径 (m)。
(6) 污泥斗实际体积 Vd
vth?2
11
m a x3
dv
Qh
(7) 沉淀池总高 H
54321 hhhhhH
h1—— 保护高度,m
h4—— 缓冲层高度,m
三、辐流式沉淀池三、辐流式沉淀池 悬浮固体颗粒在辐流沉淀池中的沉降规律由于过流断面由中心向周边不断增大，水平分速逐渐减小，因此其沉降轨迹呈下垂曲线。
如设中心筒半径为 rl，池半径为 R，
沉降区水深为 H,那么在半径为 r的任意点上，颗粒在 dt时间内在水平方向和竖直方向上的位移分别为
dr=vdt 和 dh=udt
且有
)2/( rHQv
由于
v
dr
u
dh?
（ 1）
（ 2）
对沉速为 u0的颗粒，积分 （ 2） 式并代入（ 1）式，得
drQrHudh RrH
1
2
0 0
整理后，得
A
Q
rR
Qu?
)( 2120?
三、辐流式沉淀池辐流式沉淀池的主要设计参数辐流沉淀池的直径一般为 20～ 40m,
最大可达 100m。
池中心深度为 2.5～ 5.0m，周边深度为 1.5～ 3.0m。
池底以 0.06～ 0.08的坡度坡向泥斗。
辐流沉淀池的表面负荷 q和沉降时间 t
应通过沉降试验确定，对生活污水,q
可取 2.0～ 3.6m3／ m2·h,t取 1.5～ 2.0h。
有效水深 h2通常取池半径 1／ 2处的深度值。
三、辐流式沉淀池三、辐流式沉淀池四、斜板和斜管沉淀池 1、浅层沉降原理
Q= u0·A
0
000
11η u u d P
uP
将沉降区高度分隔为 n个高度为 h＝ H／ n的浅层沉降单元时，
(1)在 Q不变 （即 v不变） 的条件下，颗粒的沉降深度由 H减小到 H／ n，截流沉速由
u0减小到 u0/n,从而总沉降效率 ET大幅度提高。
(2)在 ET值不变（即 u0不变）的条件下，
由 u0／ v`=h／ L 和 h＝ H／ n可得 v`＝ nv，
即 n个浅层的处理水量 Q`＝ HBnv=nQ，比原来增大了 n倍。
显然，分隔的浅层数愈多,ET值提高愈多或 Q`值增加愈多。
η
四、斜板和斜管沉淀池
2、斜板、斜管沉淀池的构造四、斜板和斜管沉淀池 3、斜板、斜管沉淀池的设计计算设斜板长为 l，宽为 w，倾角为 θ，板间净距为 d，
平均水流速度为 v，颗粒沉速为 u0，则颗粒的运动由 v和 u0合成。
s i n
c o ss i n
c o s/
c o ss i n
0 d
dl
d
dl
u
v
通过每个沉降单元的流量
wdvq
)()s i nc o s( 00 aauwdwluq f
将 (1)代入 (2)式，则可得
(1)
(2)
对 n个沉降单元，
)(0 AAuQ f
af=lwcosθ,A f=naf 分别为一个沉降单元和 n个沉降单元的斜板在水平方向上的投影面积
a= dw/sinθ,A=na=Lw 分别为一个沉降单元和 n个沉降单元的水平底面积四、斜板和斜管沉淀池 3、斜板、斜管沉淀池的设计计算异向流 同向流 横向流
)(0 AA
Qu
f?
)(0 AA
Qu
f?
fA
Qu
0
一,含油废水的来源、油的状态二,隔油池三,乳化油及破乳方法
3.4 隔油和破乳一,含油废水的来源、油的状态
1、来源含油废水的来源非常广泛。包括石油开采及加工工业、固体燃料加工、纺织工业中的洗毛废水、轻工业中的制革废水、铁路及交通运输业、屠宰及食品加工、机械工业中车削工艺中的乳化液等。其中,石油工业 及 固体燃料加工工业 排出的含油废水为其主要来源。
石油工业含油废水主要来自石油开采、石油炼制及石油化工等过程。固体燃料加工工业排出的焦化含油废水，主要来自焦炉气的冷凝水、洗煤汽水和各种贮罐的排水等。
3.4 隔油和破乳一,含油废水的来源、油的状态
2、状态
可浮油,呈悬浮状态,粒径大于 15μm，占石油炼厂废水含油量的 60— 80%,易于用隔油池去除。
分散油,粒径大于 1μm，悬浮分散于水相中，不稳定，可采用粗粒化方法去除。
乳化油,呈乳化状态,粒径小于 1μm，由于表面活性剂的存在使体系较稳定，必须破乳。一般采用浮选、混凝、过滤等处理方法。
溶解油,呈溶解状态，一般低于 5— 15mg/l,难于自然分离，
可采用吸附、化学氧化及生物氧化方法去除。
油 -固体物,水体中的油黏附在固体悬浮物的表面形成油 -固体物，可采用分离法去除。
3.4 隔油和破乳二,隔油池可分离的最小油滴直径为
100~150μm，
相应的上升速度不高于 0.9mm/s
二,隔油池可分离的最小油滴直径为 60μm，相应的上升速度不高于
0.2mm/s，停留时间 ≤ 30min,为平流式的 1/4~1/2
三,乳化油及破乳方法
1,乳化油的形成
(1)为了满足某种工艺需要而配制的乳化液，必须在破乳后才能上浮分离；
(2)水中的油粒在水流搅动下吸附了表面活性剂或细微团体颗粒而自然形成的乳化油。大多可用气浮法除去，少量的则需经破乳后才能分离 。
2、破乳及破乳机理破乳就是破坏油粒周围的保护膜，使油、水发生分离 。
破乳机理主要有两种：
(1) 使乳液微粒的双电层受到压缩或表面电荷得到中和，从而使微粒由排斥状态转变为能接触碰撞的并聚状态；
(2) 使乳化剂界面膜破裂或被另一种不会形成牢固界面膜的表面活性物质顶替，使油粒得以释放和并聚三,乳化油及破乳方法
3、破乳方法简介破乳方法可分为 物理法 和 化学法 两类。
物理法 有高压静电法、剧烈搅拌和震荡法、高速离心法以及加热或冷冻法破乳等。
化学法 就是在乳液中投加酸类、盐类、换型乳化剂、混凝剂以及各种专用有机高分子破乳剂。
目前较为有效而简便的方法是投加铁、铝盐混凝剂或有机高分子破乳剂。
3.5 浮上法一、浮上法的类型二、加压溶气浮上法的基本原理三、气浮设备及其设计计算
3.5 浮上法实现气浮分离必须具备以下三个基本条件：
1,必须在水中产生足够数量的细微气泡；
2,必须使待分离的污染物形成不溶性的固态或液态悬浮体；
3,必须使气泡能够与悬浮粒子相粘附。
浮上法应用的领域：
石油化工及机械制造业中的含油（包括乳化油）污水的油水分离
污水中有用物质的回收，如造纸厂废水中得纸浆纤维及填料的回收；
取代二次沉淀池，特别适用于易于产生活性污泥膨胀的情况；
剩余活性污泥的浓缩一、浮上法的类型
（一）电解浮上法
（二）分散空气浮上法
（三）溶解空气浮上法
1、真空浮上法
2、加压溶气浮上法一、浮上法的类型 （一）电解浮上法该法产生的气泡小于其他方法产生的气泡，故特别适用于脆弱絮状悬浮物。
可以处理多种含有机物、
重金属废水，如制革废水、
毛皮废水、肉类加工厂废水和电镀厂废水等。
一、浮上法的类型 （二）分散空气浮上法分散空气浮上法用于矿物浮选，也用于含油脂、羊毛等污水的初级处理及含有大量表面活性剂的污水。
一、浮上法的类型 （三）溶解空气浮上法
1、真空浮上法真空浮上法的缺点是其空气的溶解在常压下进行，气泡释放量很有限。
一、浮上法的类型 （三）溶解空气浮上法加压溶气法的主要设备为水泵、溶气罐、浮上池。空气注入溶气罐的方式有空气压缩机和射流器。
2、加压溶气浮上法一、浮上法的类型 （三）溶解空气浮上法加压溶气法的三种基本流程：
全溶气流程
部分溶气流程
回流溶气流程
2、加压溶气浮上法二、加压溶气浮上法的基本原理
（一）空气的溶解、释放及气泡性质
1、空气的溶解
2、溶解空气的释放
3、细微气泡的性质
（二）悬浮粒子与气泡的粘附二、加压溶气浮上法的基本原理
（一）空气的溶解、释放及气泡性质
1、空气的溶解
CKCCKN LL )*(
N—— 空气传质速率,kg／ m2·h；
KL—— 液相总传质系数,m3／ m2·h；
C*和 C—— 分别为空气在水中的平衡浓度和实际浓度,kg／ m3。
pKV T?
V—— 空气在水中的溶解度,L／ m3；
KT—— 溶解度系数,L／ kPa·m3，
p—— 溶液上方的空气平衡分压,kPa
二、加压溶气浮上法的基本原理溶解于水中的空气量与通入空气量的百分比，称为 溶气效率 。溶气效率与温度、溶气压力及气液两相的动态接触面积有关。在
20℃ 和 290～ 490kPa(表压 )的溶气压力下，填料溶气罐的平均溶气效率为 70～ 80%，空罐为 50～ 60%。
在一定条件下，空气在水中的实际溶解量与平衡溶解量之比，称为 空气在水中的饱和系数 。饱和系数的大小与溶气时间及溶气罐结构有关。在 2～ 4min的常用溶气时间内，
填料罐的饱和系数为 0.7～ 0.8。
（一）空气的溶解、释放及气泡性质
1、空气的溶解二、加压溶气浮上法的基本原理
2、溶解空气的释放释气过程是在溶气水流经过反复地收缩、扩散、撞击、反流、挤压、辐射和旋流中完成的，整个过程历时不到 0.2s。
二、加压溶气浮上法的基本原理
(1)气泡直径 气泡直径愈小，其分散度愈高，对水中悬浮粒子的粘附能力和粘附量也就愈大。
(2)气泡密度 指单位体积释气水中所合微气泡的个数，它决定气泡与悬浮粒子碰撞的机率。
(3)气泡的均匀性 一是指最大气泡与最小气泡的直径差；二是指小直径气泡占气泡总量的比例。
(4)气泡稳定时间 气泡稳定时间，是将溶气水注入 1000mL量筒，从满刻度起到乳白色气泡消失为止的历时。优良的释放器释放的气泡稳定时间应在
4min以上。
（ 5）溶气利用率,是指能同悬浮粒子发生粘附的气泡量占溶解空气量的百分比。
3、细微气泡的性质二、加压溶气浮上法的基本原理
（二）悬浮粒子与气泡的粘附
1、气泡与悬浮颗粒粘附的条件液体表面分子所受的分子引力与液体内部分子所受的分子引力不同，表面分子所受的作用力是不平衡的，这不平衡的力有把表面分子拉向液体内部、缩小液体表面的趋势，这种力称为流体的 表面张力 。
要使表面分子不被拉向液体内部，就需要克服液体内部分子的吸引力而作功，因而液体表层分子具有更多的能量，这种能量称 表面能 。
同样，在液、气、固三相介质的表面也存在 界面张力 和 界面能。 界面能与界面张力的关系如下：
SE
σ—— 界面张力系数；
S—— 界面面积二、加压溶气浮上法的基本原理气泡未与悬浮颗粒粘附之前，三相体系中单位面积上的界面能 E1为：
LGLSE1
当气泡与悬浮颗粒粘附后，单位面积上的界面能为：
GSE2
粘附后，界面能的缩小值为：
GSLGLSEEE 21?
当三相界面张力平衡时，存在如下关系：
GSLGLS )1 8 0c o s (
（ 1）
（ 2）
将 （ 2） 代入 （ 1）,整理得
)c o s1( LGE?
θ—— 接触角
（二）悬浮粒子与气泡的粘附 1、气泡与悬浮颗粒粘附的条件二、加压溶气浮上法的基本原理
（二）悬浮粒子与气泡的粘附
2、化学药剂的投加对气浮效果的影响浮选剂,
它们大多是链状有机表面活性剂。分子的一端含有极性基 (如 -OH,-COOH,-
SO3H,-NH3,≡N等 )，显示出亲水性，
称为亲水基；另一端为非极性基 (如 -R、
等 )，显示出疏水性，称为疏水基。
捕收剂,松香油、煤油、黄药、黑药、
氧化石螃、十八胺等；
稳泡剂,十二烷基磺酸钠、十二统基苯磁醋钠、月桂醋二乙醇酰胺、月桂醇硫酸酯钠等。
三、气浮设备及其设计计算三、气浮设备及其设计计算三、气浮设备及其设计计算
1,平流式气浮池的设计计算
（ 1） 接触室表面积 Ac(m2)
Q和 Qr—— 分别为废水和溶气水流量,m3／ s；
vc—— 接触室内水流上升速度,m／ s，一般取
15～ 20mm／ s。
（ 2）分离室表面积 As(m2)
vs—— 分离室内水流的平均流速,m／ s，
一般取 l.5～ 2.0min／ s。
(3)以 V(总容积 )／ (Q十 Qr)＝ t≥20min
进行核算
(4)气浮池总高 H(m)
h1--保护高度，取 0.4～ 0.5m；
h2--有效水深,m；
h3--池底安装集水管所需高度，取 0.4m。
2、溶气量与溶气水量的估算第三篇 化学法第 4章 化学混凝法
4.1 胶体结构及其脱稳机理
4.2 混凝剂及其作用机理
4.3 混凝条件及混凝试验
4.4 混凝设备第 4章 化学混凝法
10-10 10-9 10-7 10-4 粒度（ m）
真溶液 胶体溶液 悬浮液混凝法 沉淀法混凝澄清法，是指在混凝剂的作用下，使废水中的胶体和细微悬浮物凝聚为絮凝体，然后予以分离除去的水处理法 。
4.1 胶体结构及其脱稳机理一、胶体的特性二、胶体的结构三、胶体的脱稳和凝聚机理
4.1 胶体结构及其脱稳机理
1、光学性质
2、力学性质
3、表面性质
4、动电现象一、胶体的特性二、胶体的结构 及其 ζ 电位
/4 q?
q—— 胶体粒子的电动电荷密度，
即胶粒表面与溶液主体间的电荷差
δ—— 扩散层厚度,cm；
ε—— 水的介电常数，其值随水温升高而减小。
4.1 胶体结构及其脱稳机理三、胶体的脱稳和凝聚机理胶体能保持稳定的原因,
（ 1）同性胶体微粒之间的静电斥力
（ 2）扩散层中反粒子的的水化作用胶体因 ζ电位降低或消除，从而失去稳定性的过程称为 脱稳 。
脱稳的胶粒相互聚集为微絮粒的过程称为 凝聚 。
未经脱稳的胶体通过高分子架桥作用形成大的颗粒，称为 絮凝 。
混凝机理 包括：
压缩双电层
吸附电中和
吸附架桥
沉淀物网捕
4.1 胶体结构及其脱稳机理三、胶体的脱稳和凝聚机理
1、压缩双电层机理
4.1 胶体结构及其脱稳机理三、胶体的脱稳和凝聚机理
1、压缩双电层机理
4.1 胶体结构及其脱稳机理三、胶体的脱稳和凝聚机理
1、压缩双电层机理
4.1 胶体结构及其脱稳机理三、胶体的脱稳和凝聚机理
2、吸附电中和 3,吸附架桥
4.1 胶体结构及其脱稳机理
4.2 混凝剂及其作用机理一,常用混凝剂及其性能二,混凝剂的作用机理三,助凝剂一,常用混凝剂及其性能名称 代号 分子式 主要性能三氯化铁 FC FeCl.6H2O
混凝效果不受水温影响，最佳 PH为 6.0~8.4，
但在 4.0~11范围内仍可使用。易溶解，絮体大而密实，沉降快，但腐蚀性大，在酸性水中易生成 HCl气体而污染空气聚合硫酸铁 PFS [Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m
用量小，絮体生成快，大而密实。腐蚀性比
FeCl3小，所需碱性助剂量小于 PAC以外的铁铝盐。适宜水温 10~50oC,PH5.0~8.5，但在 4.0~11范围内仍可使用精制硫酸铝 AS Al2(SO4).18H2O
含 Al2(SO4)250~60%。适宜水温 20~40oC，
PH6.0~8.5。水解缓慢，使用时需加碱性助剂，卫生条件好，但在废水处理中应用较少，
在循环水中易生成坚硬的铝垢聚合氯化铝 PAC [Al2(OH)nCl6-n]m
对水温,PH值和碱度的适应性强，絮体生成快且密实，使用时无需加碱性助剂，腐蚀性小。最佳 PH值为 6.0~8.5，使用时一般无需加碱性助剂聚合硫酸铝 PAS [Al2(OH)n(SO4)3-n/2]m
使用条件与硫酸铝基本相同，但用量小，
性能好。最佳 PH值为 6.0~8.5，使用时一般无需加碱性助剂聚硫氯化铝 PACS [Al4(OH)2nCl1-2n(SO4)]m
系新型品种，絮体生成快，大而密实。对水质的适应性强，脱色效果优良。最佳 PH为
5.0~9.0，消耗水中碱度小于其他铁铝盐，
无需加碱性助剂一,常用混凝剂及其性能有机高分子絮凝剂
（ 1）人工合成的有机高分子絮凝剂阴离子型 含有 -COOM(M为 H+或金属离子 )或 -SO3H的聚合物，如部分水解聚丙烯酰胺 (HPAM)和聚苯乙烯磺酸钠 (PSS)等。
阳离子型 含有 -NH3+,-NH2+和 -N+R4的聚合物，如聚二甲基氨甲菠丙烯酰胺 (APAM)和聚乙烯吡啶盐等非离子型 所含基因不发生离解的聚合物，如聚丙烯酰胺 (PAM)、甲叉基聚丙烯酰胺 (MPAM)和聚氧化乙烯 (PEO)等，其中以 PAM应用最为普遍。
（ 2） 天然高分子絮凝剂常用的有淀粉、半乳甘露糖、纤维素衍生物、多糖和动物骨胶五大类。其它如海藻酸钠、丹宁等二,混凝剂的作用机理
1、铝盐和铁盐混凝剂的作用机理
（ 1）铝盐的水解过程在 pH≤ 4时,Al3+以 Al(H2O)63+的形式存在当 pH升高，发生配位水分子离解，生成各种 羟基合铝离子,最终生成氢氧化铝沉淀物。
实际上，在 pH＞ 4时，随着溶液中的 OH-浓度的提高，水解产物之间还发生羟基架桥聚合反应，生成不同聚合度的高电荷络离子：
与此同时，生成的多核聚合物还会继续水解所以水解与缩聚两种反应交错进行，最终结果产生聚合度极大的中性氢氧化铝。
当其数量超过其溶解度时，即析出氢氧化铝沉淀物。
[A1(OH)(H2O)5]2+ [A12(OH)2(H2O)8]4+ [A1n(OH)2n-2(H2O)2n+4](n+2)+
二,混凝剂的作用机理
1、铝盐和铁盐混凝剂的作用机理
（ 2） 铝盐和铁盐在混凝中的作用由于上述聚合和水解反应交错进行，因而其产物必然是多种形态的聚合铝络离子在一定条件下的混合平衡。略去配位 H2O分子以后的具体形态可能有：
[A16(OH)15]3+,[A17(OH)17]4+,[A18(OH)20]4+及 [A113(OH)34]5+等 。
一般地，
低 pH值 下的主要形态是 低聚合度的高电荷络离子 ； （压缩双电层和电荷中和作用 ）
高 pH值 下的主要形态是 高聚合度的低电荷络离子 。 （吸附桥联作用）
pH值在 7～ 8时,聚合度极大的中性 [A1(OH)3(H2O)3]n占绝对优势； （沉淀的网捕作用 ）
当 pH＞ 8.5时，则重新溶解为 [A1(OH)4] -,[A16(OH)20]2-等负离子 。 （吸附桥联作用）
由上述情况可见，从投加混凝剂开始到反应结束，必然是从简单到复杂的各种产物相继出现并交叉发挥作用的过程 。
二,混凝剂的作用机理
2,有机高分子絮凝剂离子型 的絮凝效果更有效，原因是：
（ 1）如为离子型，而且其电号与微粒电性相反，就能起降低 ζ电位和吸附桥联的双重作用。
（ 2）离子型絮凝剂所带的同电号基团间的静电斥力能使线性分于由卷曲形变为伸展形，
捕捉范围增大，活性基团也得到充分暴露，从而使絮凝剂分子与微粒之间发生吸附桥联的机率增大。
三,助凝剂
(1)pH调整剂 在原水 pH值不符合工艺要求,或在投加混凝剂后 pH值发生较大型化时,就需要投加酸性或碱性物质子以调整 。 常用的 pH调整剂有 H2SO4,CO2和 Ca(OH)2,NaOH,Na2CO3等 。
(2)絮体结构改良剂 其作用是加大絮体的粒径,密度和机械强度 。 这类物质有水玻璃,活性硅酸和粉煤灰,粘土等 。
(3)氧化剂 当原水中的有机物含量较高时，容易形成泡沫，
不仅使感观性状恶化，絮凝体也不易沉降。此时，应投加 C12、
Ca(C1O)2和 NaClO等氧化剂来破坏有机物。当用 FeSO4作混凝剂时，则常用 O2和 Cl2将 Fe2+氧化为 Fe3+，以提高混凝效果。
4.3 混凝条件及混凝试验一、混凝工艺条件
(1) 水温 水温一般以 20～ 30℃ 为宜，水温过低，混凝剂水解缓慢，
生成的絮体细碎松散，不易沉降。
(2) pH值和碱度 每种混凝剂都有其适宜的 pH值，这是因为 pH值的高低不但直接影响着污染物存在的形态和表面性质，而且影响着混凝剂的水解平衡及产物的存在形态和存在时间。高分子絮凝剂除离解时产生 H+和 OH-者外，一般受 pH值的影响很小。
(3) 混凝剂的种类和加量 种类的选择主要取决于胶体和细微悬浮物的种类、性质和浓度。
(4) 搅拌强度和搅拌时间 混凝澄清的工艺过程可分为混合、反应和絮体分离三个阶段。混合和反应阶段都需要搅拌，此时，水中微粒通过速度梯度实现碰撞。
4.3 混凝条件及混凝试验速度梯度的含义：
直径分别为 d1和 d2的两个微粒，二者在竖直方向上 的中心距为 dy，且 dy≤(d1十 d2)
／ 2。如果两微粒所在的两相邻水层之间有速度差 du，且 du＞ 0，那末两水层在垂直水流方向上单位长度的相对速度变化率 du／ dy就称为二者的 平均速度梯度,以 G表示，
单位为 s-1。 速梯度实质上反映了颗粒的碰撞机会 。
4.3 混凝条件及混凝试验搅拌强度和时间的控制根据流体力学原理，，两水层间摩擦力 F和接触面积 A间有如下关系：
dyA duF /
而单位体积液体搅拌所需功率为 )/( A dyF duP?
故有
PG?
G和 t的乘积 Gt可间接表示在整个反应时间 t内颗粒碰撞的总次数，可用来控制反应效果，一般 Gt值应控制在 104～ 105之间。
在 混合阶段,为了达到混凝剂与原水的快速均匀混合，搅拌强 度要大，但时间要短，通常认为 G应在 500～ 1000s-1，搅拌时间 t应在 10～ 30s。
在 反应阶段,既要为微细颗粒的接触碰撞提供必要的紊流条件和絮体成长所需的足够时间，又要防止已经生成的絮凝体被击碎，因此搅拌强度要小，而反应时间要长，相应的 G和 t值分别为 20～ 70s-1和 15～ 30min。
4.3 混凝条件及混凝试验混凝试验
混凝剂种类
pH值
最佳剂量
4.4 混凝设备
(1)水泵混合 将混凝剂溶液在输水泵的吸入管加入，利用叶轮旋转产生的涡流达到混合。这种方式简便易行，能耗低，且混合均匀。但水泵离反应器不能太远，否则容易在输水管内形成细碎絮凝体。
一、混合器一、混合器
(2)管道混合 将混凝剂溶液加入压力管，利用管内紊流使药剂扩散于水中。管内水速宜采用 1.5～ 2.0m／ s，投药后的管内水头损失不小于 0.3～ 0.4m。管道混合无活动部件，结构简单，安装使用方便。
一、混合器
(3) 机械搅拌混合槽 由搅拌桨快速旋转造成的紊流完成混合。 槽体有效容积按水力停留时间为 10～ 30s计算。桨叶外缘线速度取 1,5～ 3,0m／ s。
二、反应设备 1、机械搅拌反应池池体分 2～ 4格，每格长宽比为 1.0～ 1.2 。 叶轮半径中点线速由第一格的 0.5～ 0.6m ／ s
依次递减到最后一格的 0.1～
0.2m ／ s 。 有效池容按水力停留时间为 15～ 30min计算；
采用水力搅拌时，单位体积水流所需功率 P(kgf·m/s)为
VQhP /
Q—— 设计流量,m 3 /s
Υ —— 水的密度,kg/m3
h--水流过反应池的水头损失,m；
V--反应池有效容积,m 3
t
hG
二、反应设备 1、机械搅拌反应池池体分 2～ 4格，每格长宽比为 1.0～ 1.2 。 叶轮半径中点线速由第一格的 0.5～ 0.6m ／ s
依次递减到最后一格的 0.1～
0.2m ／ s 。 有效池容按水力停留时间为 15～ 30min计算；
采用水力搅拌时，单位体积水流所需功率 P(kgf·m/s)为
VQhP /
Q—— 设计流量,m 3 /s
Υ —— 水的密度,kg/m3
h--水流过反应池的水头损失,m；
V--反应池有效容积,m 3
t
hG
三、澄清池；
第 5章 中和法
5.1 概述
5.2 基本原理
5.3 酸性废水的中和处理
5.4 碱性废水的中和处理
5.1 概述中和法 是利用碱性药剂或酸性药剂将废水从酸性或碱性调整到中性附近的一类处理方法。在工业废水处理中，中和处理既可以作为主要的处理单元，也可以作为预处理。
酸性废水的成分包括,
无机酸,硫酸、硝酸、盐酸、氢氟酸、磷酸等有机酸,醋酸、甲酸、柠檬酸等金属盐。
碱性废水的成分,苛性钠、碳酸钠、硫化钠及胺类等 。
5.1 概述不同酸 (碱 )含量工业废水的处理方法：
1、废酸液和废碱液酸含量大于 5～ 10%的高浓度含酸废水，常称为 废酸液 ；碱含量大于 3～ 5%的高浓度含碱废水，常称为 废碱液 。
对于这类废酸液、废碱液，一般应因地制宜地加以回收和利用，
例如，用 蒸发浓缩法 回收苛性钠；用 扩散渗析法 回收钢铁酸洗废液中的硫酸等。
2、酸性废水和碱性废水对于酸含量小于 5～ 10%或碱含量小于 3～ 5%的低浓度 酸性废水或碱性废水,由于其中酸、碱含量低，回收价值不大，常采用 中和法 处理，
使其达到排放要求。
此外，还有一种与中和处理法相类似的处理操作，就是为了某种需要，将废水的 pH值调整到某一特定值 (范围 )，这种处理操作叫 pH调节 。
若将 pH值由中性或酸性调至碱性，称为 碱化 ；若将 pH值由中性或碱性调至酸性，称为 酸化 。
5.2 基本原理
5.3 酸性废水的中和处理一,药剂中和法二、过滤中和法三、利用碱性废水和废渣的中和法四、利用天然水体及土境中碱度的中和法一,药剂中和法药剂中和法最常采用的碱性药剂是 石灰 (CaO)，有时也选用 苛性钠、碳酸钠、石灰石、白云石、电石渣 等。选择碱性药剂时，不仅要考虑它本身的溶解性、反应速度、成本、二次污染、使用方便等因素，而且还要考虑中和产物的性状、
数量及处理费用等因素。
当投石灰进行中和处理时,Ca(OH)2还有凝聚作用,因此对杂质多、浓度高的酸性废水尤其适宜。
一,药剂中和法中和剂的投加量,可按实验绘制的中和曲线确定，也可根据水质分析资料，按中和反应的化学计量关系确定。
碱性药剂用量 Ga(kg／ d)可按下式计算,
)( 2211 acacKQG a
Q—— 废水量,m3／ d；
Cl,C2 —— 废水酸的浓度和酸性盐的浓度,kg／ m3；
a1,a2 —— 中和每公斤酸和酸性盐所需的碱性药剂公斤数，即碱性药剂比耗量 kg／ kg；
K—— 考虑到反应不均，部分碱性药剂不能参加反应的加大系数。如用石灰法中和硫酸时，取 1.05～ l.10(湿投 )或 1.4～ 1.5(干投 )；中和硝酸和盐酸时，取 1.05；
α —— 碱性药剂的纯度,%。
一,药剂中和法中和产生的沉渣量 (干基 )G(kg／ d)可按下式计算,
)()( dcSQeGG a
Φ —— 消耗单位重量药剂所生成的难溶盐及金属氢氧化物量,kg／ kg；
e—— 单位重量药剂中杂质含量,kg／ kg；
c—— 中和后溶于废水中的盐量,kg／ m3；
S—— 中和前废水中悬浮物含量,kg／ m3；
d—— 中和后出水挟走的悬浮物含量,kg／ m3。
投药中和法的工艺过程 主要包括,废水的预处理；药剂的制备与投配；混合与反应；中和产物的分离；泥渣的处理与利用 。废水的预处理包括悬浮杂质的澄清，水质及水量的均和。前者可以减少投药量，
后者可以创造稳定的处理条件。
一,药剂中和法投加石灰有 干法 和 湿法 两种方式。干投法设备简单，药剂的制备与投配容易，但反应缓慢，中和药剂耗用量大 (约为理论用量的 1.4～１,5倍 )。
石灰干投法示意图一,药剂中和法混合反应池 中和反应较快，废水与药剂边混合，边中和，池中常设置隔板将其分成多室，以利混合反应。反应池的容积通常按 5～ 20min的停留时间设计。
一,药剂中和法投药中和法的优点是可处理任何浓度、任何性质的酸性废水；废水中容许有较多的悬浮杂质，对水质、
水量的波动适应性强；并且中和剂利用率高，中和过程容易调节。存在的缺点是劳动条件差，药剂配制及投加设备较多，基建投资大，泥渣多且脱水难。
二、过滤中和法酸性废水流过碱性滤料时，可使废水中和，这种中和方式叫 过滤中和法 。
主要的 碱性滤料 有三种：石灰石、大理石、白云石。前两种的主要成分是 CaCO3，后一种的主要成分是 CaCO3·MgCO3。
滤料的选择 和中和产物的溶解度有密切的关系。各种酸在中和后形成的盐具有不同的溶解度，其顺序大致为：
Ca(NO3)2,CaCl2＞ MgSO4 ＞ CaSO4＞ CaCO3,MgCO3。
二、过滤中和法滤料一般为 30 ～ 50mm，
硫酸允许浓度在 1～ 1.2g／ L
二、过滤中和法滤料粒径小 (0.5～ 3mm)，
滤速高 (66～ 70m／ k),
硫酸允许浓度可提高到
2.2～ 2.3g／ L 。
二、过滤中和法直径 1m或更大，长度约为直径的 6～ 7倍。滚筒转速约每分钟
10转。滤料的粒径较大 (达十几毫米 )，装料体积约占转筒体积的一半；
这种装置的最大优点是 进水的硫酸浓度可以超过允许浓度数倍，而滤料粒径却不必破碎得很小 。其缺点是 负荷率低、构造复杂、动力费用较高、运转时噪音较大,同时对设备材料的耐蚀性能要求高。
三、利用碱性废水和废渣的中和法在同时存在酸性废水和碱性废水的情况下，可以以废治废，互相中和。 两种废水互相中和时，若碱性不足，应补充药剂；若碱量过剩，则应补充酸中和碱。由于废水的水量和浓度均难于保持稳定，
因此，应设置均和池及混和反应池 (中和池 )。如果混合水需要水泵提升，或者有相当长的出水沟管可资利用，也可不设混合反应池。
利用碱性废渣中和酸性废水也有一定的实际意义。例如，软水站石灰软化法的废渣中含有大量 CaCO3、锅炉灰中含有 2～ 20％的
CaO，利用它们处理酸性废水，均能获得一定的中和效果。
四、利用天然水体及土境中碱度的中和法天然水体及土壤中的重碳酸盐可用来中和酸性废水，如,Ca(HCO3)2+H2SO4
＝ CaSO4+2H2O+2CO2 利用土壤及天然水体中和酸性废水，必须持慎重态度。
允许排入水体的酸性废水量，应根据水体的中和能力来确定。
在天然水体的 pH值为 7左右时,CO32-的量可忽略，只考虑一级解离平衡：
(5℃ )
则水体 pH值为，
由于水体允许的 pH界限值为 6.5，则水体中游离 CO2的极限浓度 [H2CO3]
或 [CO2]可由下式求出：
则若已知天然水体中的 [HCO3－ ]，并换算成相当的 CO2量 A(mg／ L)；游离 CO2含量为 B(mg／ L)。
设允许水中重碳酸盐用于中和酸性废水析出的 CO2极限量为 x(mg／ L)，则：
(B+x)＝ 1.047(A-x)
则 于是就可进一步算出尤许排入水体的酸性废水量。
5.4 碱性废水的中和处理一、投酸中和法投酸中和法处理碱性废水时,常用的酸性中和药剂有 硫酸,盐酸及压缩二氧化碳 。
用 CO2气体中和碱性废水时,为使气液充分接触反应,常采用逆流接触的反应塔 (CO2
气体从塔底吹入,以微小气泡上升；而废水从塔顶喷淋而下 )。 用 CO2做中和剂的优点在于,由于 pH值不会低于 6左右,因此不需要 pH值控制装置 。
烟道气 中含有高达 24％的 CO2，有时还含有少量 SO2及 H2S，故可用来中和碱性废水，其中和产物 Na2CO3,Na2SO4,Na2S均为弱酸强碱盐，具有一定的碱性，因此酸性物质必须超量供应。
第 6章 化学消毒法
6.1 概述
6.2 氯消毒法
6.3 其它化学消毒法
6.1 概述通过消毒剂或其它消毒手段，杀灭水中 致病微生物 的处理过程，称为 消毒 。水中的致病微生物包括 病毒、细菌、真菌、原生动物、肠道寄生虫及其卵等 。应该注意到，消毒和灭菌是两种不同的处理工艺，前者仅要求杀灭致病微生物，而后者则要求杀灭全部微生物。
消毒方法包括 物理法和化学法 两大类。物理法有加热、光照及超声波等手段，但在废水处理中很少应用。属于化学消毒法的消毒剂有多种氧化剂（氯、臭氧、溴、碘、高锰酸钾等）、某些重金属离子（银、铜等）及阳离子型表面活性剂等，其中以 氯消毒和臭氧消毒法 应用最多。
6.2 氯消毒法不同 pH和水温时水中 HClO与 ClO-的相对含量
N--经时间 t后存活的微生物量；
t--消毒时间；
氯胺的作用
Cl2+H2O=HOCl+HCl；
NH3+HOCl=NH2Cl+H2O；
NH2Cl+HOCl=NHCl2+H2O；
NHCl2+HOCl=NCl3+H2O
一,氯的消毒作用
6.2 氯消毒法二、投氯量及投氯点
6.2 氯消毒法二、投氯量及投氯点对给水处理来说，若氨氮含量较低（小于 0.3mg/L），通常投氯量超过折点 B，维持一定游离余氯量，此即,折点氯化法,。
若胺氮含量较高（大于 0.5mg/L），投氯量控制在峰点 A以前即可，
这时的化合余氯量以足够消毒。
不同废水的水质和消毒要求差别很大，应通过实验确定投氯量。一般城市污水沉淀后出水的投氯量约为 6～ 24mg/L，二级生化处理出水约为 3～ 9mg/L，二级生化加过滤处理之出水，约为 1～ 5mg/L。氯与废水应充分混合,接触时间约为 1h（氯胺消毒为 2h）。废水经加氯消毒后,1h
后的余氯量应不小于 0.5mg/L。
6.2 氯消毒法
1— 出氯孔； 2— 玻璃钟罩； 3— 吸氯管； 4— 水射器； 5,6— 浮球； 7— 补充进水管； 8— 溢流管； 9— 浅盘； 10— 旋流分离器加氯装置
6.2 氯消毒法应用加氯量为 50mg/L，余氯 2mg/L，消毒作用稳定，同时可去除氨氮
50%，悬浮物 87%，溶解氧由 2mg/L增加至 7mg/L。
6.3 其它化学消毒法一、臭氧消毒二、重金属消毒法三、二氧化氯消毒法四、其它卤素消毒法
6.3 其它化学消毒法一、臭氧消毒
1、臭氧消毒的特点臭氧是仅仅次于氟的强氧化剂，它有很强的消毒能力，除能杀死细菌外，
对耐药性较强的病毒、芽孢也有很强的杀灭能力；臭氧消毒基本上不受 pH
值和温度的影响；臭氧易于分解，不产生永久性残留；能同时除色、除臭、
除味、降解各种有机毒物，不致产生而次污染。
2、臭氧消毒的投加量臭氧消毒时，投加量一般为 1～ 4mg/L。如同时氧化分解废水中其它污染物，应增大投加量。医院污水消毒处理时，投量可高达 20～ 50mg/L。
3、决定臭氧消毒效果的主要因素剩余臭氧量和接触时间为决定臭氧消毒效果的主要因素。如维持臭氧浓度 0.4mg/L，接触时间 15min，可达到良好的消毒效果（包括病毒的杀灭）。
4、臭氧消毒存在的主要问题基建投资大，制备臭氧的电消耗高；臭氧在水中不稳定易分解，没有持久的杀菌作用。
6.3 其它化学消毒法二、重金属消毒法银离子 能凝固微生物的蛋白质，破坏细胞结构，在很低的浓度
（ 15μ g/L）下，就具有显著的消毒作用，但所需接触时间很长。由于成本很高，仅在废水中含有银离子的情况下，与其它废水混合而起消毒作用；
亦用于小水量的消毒。
铜离子 特别适于杀灭藻类，作用迅速，效果良好，但其杀菌作用很弱。
硫酸铜常用于湖泊、水库或循环水的灭藻。
三、二氧化氯消毒法二氧化氯作为消毒剂，不与废水中的氨氮、含氮有机物反应，也不会产生有机氯化物。因此，特别适合于对 含有酚和有臭味的废水 进行消毒处理。
在给水处理中，当单纯用于消毒时，其投加量约 0.1～ 1.5mg/L；同时兼做除臭时，投加量约 0.6～ 1.5mg/L。投药量必须保证管网末端有
0.05mg/L的余量。
6.3 其它化学消毒法四、其它卤素消毒法除氯以外，卤素中的 溴 和 碘,卤素互化物（氯化溴、氯化碘、溴化碘）,
卤素混合物 等均有消毒作用。
卤素与氨生成卤胺。 溴胺 的消毒作用接近于游离氯和游离溴，因此不需采用折点消毒法。如对于 PollioⅡ 病毒，在氨氮浓度 10ppm,pH值 7.5、温度 25℃ 的条件下，采用 BrCl消毒,仅需 5min就能将其全部杀死，而用同浓度的 Cl2时，
60min尚难达到相同效果。
碘化消毒 还有其独特优点，就是碘元素可从某些片剂中释放出来，缓慢而持久地发挥消毒作用。
溴和碘作用强且消失快，排放水体的安全度高，消毒后不必进行脱除处理。
溴、碘消毒的主要问题是成本高（ 氯、溴、碘的成本比约为 1,3,40）因而在实用上尚受限制。
利用 KI或 Br的 协同效应,可强化氯的消毒效果，降低投氯量。例如，某城市污水深度处理出水，投加氯 4mg/L和碘化钾 0.04mg/L（或溴化钾 0.1mg/L），可达到与常规加氯 10mg/L相同的消毒效果。这不仅减轻了大量投氯对管道、设备的腐蚀，而且节约药剂费 45%左右。
第 7章 氧化还原法
7.1 基本原理
7.2 药剂氧化法一、空气 (及纯氢 )氧化法二、臭氧氧化法三、高锰酸盐氧化法四、光辐射或放射性辐射强化氧化过程
7.3 药剂还原法一、还原法去除六价铬二、还原法除汞 (Ⅱ)
7.1 基本原理通过药剂与污染物的氧化还原反应，把废水中有毒害的污染物转化为无毒或微毒物质的处理方法称为 氧化还原法 。
与生物氧化法相比，化学氧化还原法需较高的运行费用。因此目前仅用于 饮用水处理、特种工业水处理、有毒工业废水处理和以回用为目的的废水深度处理 等场合。
选择化学氧化还原法应遵循以下原则,
（ 1）处理效果好，反应产物无毒无害，不需进行二次处理；
（ 2）处理费用合理，所需药剂与材料易得；
（ 3）操作特性好，在常温和较宽的 pH范围内具有较快的反应速度；
（ 4）与前后处理工序的目标一致，搭配方便。
7.1 基本原理有机物氧化为简单无机物是逐步完成的，这个过程称为有机物的降解。甲烷的降解大致经历下列步骤：
各类有机物的可氧化性是不同的。
易于氧化的有机物,酚类、醛类、芳胺类和硫醇、硫醚等；
较难氧化的有机物,醇类、酸类、酯类、烷基取代的芳烃化合物、
硝基取代的芳烃化合物、不饱和烃类、碳水化合物等；
难以氧化的有机物,饱和烃类、卤代烃类、合成高分子聚合物等废水处理中最常采用的氧化剂是 空气、臭氧、氯气、次氯酸钠及漂白粉 ；常用的还原剂有 硫酸亚铁、亚硫酸氢钠、硼氢化钠及铁屑等。在电解氧化还原法中，电解槽的阳极可作为 氧化剂,阴极可作为 还原剂 。
7.1 基本原理一、反应程度的控制对于水溶液中的氧化还原反应，可以方便地用各电对的 电极电势来衡量其氧化性 (或还原性 )的强弱，估计反应进行的程度。氧化剂和还原剂的 电极电势差 越大，反应进行得越完全。
利用奈斯特公式可估算处理程度，即求出氧化还原反应达平衡时各有关物质的残余浓度。
例如，铜屑置换法处理含汞废水有如下反应,Cu+Hg2+=Cu2++Hg
当反应在室温 (25℃) 达平衡时，相应原电池两电极的电极电势相等,
由标准电极电势表查得,E0Cu2+/Cu＝ 0.34V,E0Hg2+/Hg＝ 0.86V，于是可求得 [Cu2+]／ [Hg2+]＝ 1017.5。可见，此反应可进行得十分完全，
平衡时溶液中残 Hg2+极微。
7.1 基本原理二、影响处理能力的动力学因素由于多数氧化还原反应速度很慢，因此，在用氧化还原法处理废水时，影响水溶液中氧化还原反应速度的动力因素对实际处理能力有更为重要的意义，这些因素包括：
(1)反应剂和还原剂的本性 。影响很大，其影响程度通常要由实验观察或经验来决定；
(2)反应物的浓度 。一般讲，浓度升高，速度加快，其间定量关系与反应机理有关，可根据实验观察来确定；
(3)温度 。一般讲，温度升高，速度加快，其间定量关系可由阿仑尼乌斯公式表示；
(4)催化剂及某些不纯物的存在 。近年来异相催化剂 (如活性炭、粘土、金属氧化物等 )在水处理中的应用受到重视；
(5)溶液的 pH值 。影响很大，其影响途径有三,H+或 OH-直接参与氧化还原反应； OH-或 H+为催化剂；溶液的 pH值决定溶液中许多物质的存在状态及相对数量。
7.2 药剂氧化法一、空气 (及纯氧 )氧化法湿式氧化法 是利用高温 (200～ 300℃),高压 (3～ 15MPa)强化空气氧化过程，处理含大量有机物的污泥和高浓度有机废水的一种方法。与一般方法相比，湿式氧化法具有 适用范围广、处理里效率高、
二次污染低、氧化速度快、装置小、可回收能量 等优点。
目前，湿式氧化法在国外已广泛用于各类高浓度废水及污泥处理，尤其是毒性大，难以用生化方法处理的 农药废水、染料废水、
制药废水、煤气洗涤废水、造纸废水、合成纤维废水及其他有机合成工业废水 的处理。
一、空气 (及纯氧 )氧化法空气氧化法目前主要用于含硫 (Ⅱ) 废水的处理。硫 (Ⅱ) 在废水中以 S2－,HS-,H2S的形式存在。 在碱性溶液中，硫 (Ⅱ) 的还原性较强，且不会形成易挥发的硫化氢，空气氧化效果较好。 氧与硫化物的反应在 80～ 90℃ 下按如下反应式进行：
第一步 2HS－ +2O2＝ S2032－ +H2O； 2S2－ +2O2+H2O＝ S2O32－ +2OH－ ；
第二步 S2O32－ +2O2+2OH-＝ 2SO42－ +H2O。
在废水处理中，接触反应时间约 1.5h，第一步反应几乎进行完全，而第二步反应只能进行约 10%。综合这两者，氧化 lkg硫
(Ⅱ) 总共约需 1.1kg氧，约相当于 4m3空气。
一、空气 (及纯氧 )氧化法空气氧化脱硫工艺可在各种密封塔体 (空塔、筛板塔、填料塔等 )中进行。
右图为某炼油厂废水的氧化脱硫装置。氧化脱硫塔分四段，段高 3m；
废水在塔内的 停留时间 为 1.5～ 2.5h，
空气用量 为理论用量的 2～ 3倍,气水体积比 不小于 15。为加速反应，塔内反应温度 采用 80～ 90℃,脱硫效率 达
98.3%。据试验，若温度为 64℃ 脱硫效率为 94.3%。
二、臭氧氧化法臭氧的制备方法由于臭氧是不稳定的，因此通常多在现场制备。制备臭氧的方法有 电解法、化学法、高能射线辐射法和无声放电法 等。目前工业上几乎都用干燥空气或氧气经无声放电来制取臭氧。
在电子的轰击下，发生如下反应：
O2+e＝ O+O+e； O2+O＝ O3； O+O+O＝
O3； O3+e＝ O2+O+e； O3+O＝ 2O2
在上列反应中，既有 O3的生成，又有 O3的分解，因而无声放电法得到的是臭氧仅为 l～ 3%(重量 )的混合气体，通常叫做 臭氧化气。
二、臭氧氧化法影响臭氧产率的因素影响臭氧产率的因素很多，包括：温度、原料气中水分与 O2含量、
气体流速、施加的电压、电流频率及臭氧发生器的构造型式等。
（ 1） 温度 升温虽有利于 O2分子键的断裂，但亦促使 O3的热分解，故要冷却发生部件，并采用较高的气流速度，以减少臭氧在发生器内的热分解。
（ 2） 原料气中水分 气体中的水分阻碍臭氧的产生，促进其分解，因此原料气必须充分干燥。
（ 3） 原料气中 O2含量 O2含量高，产生的臭氧浓度大，因此，最好采用纯氧或富氧空气作原料。
（ 4） 电流频率 电流频率增高，所制取臭氧浓度与产率均能提高。
二、臭氧氧化法臭氧发生器工业生产中常用的臭氧发生器，按电极的构造不同，可以分为两大类：
(1)管式臭氧发生器；
(2)板式臭氧发生器。
二、臭氧氧化法混合反应器影响臭氧氧化法处理效果的主要因素除污染物的性质、浓度、臭氧投加量、溶液 pH值、温度、反应时间外,气态药剂 O3的投加方式 亦很重要。
O3的投加通常在混合反应器中进行。设计混合反应器时要考虑臭氧分子在水中的扩散速度和与污染物的反应速度。
（ 1） 当扩散速度较大，而反应速度为整个臭氧化过程的速度控制步骤时,
混合接触器的结构型式应有利于反应的充分进行。属于这一类的污染物有烷基苯磺酸钠、焦油,COD,BOD、污泥、氨氮 等，反应器可采用 微孔扩散板式鼓泡塔 。
（ 2） 当反应速度较大、扩散速度为整个臭氧化过程的速度控制步骤时,结构型式应有利于臭氧的加速扩散。属于这一类的污染物有 铁 (Ⅱ),锰 (Ⅱ),
氰、酚、亲水性染料、细菌 等，可采用 喷射器 做为反应器。
混合反应器的形式二、臭氧氧化法臭氧氧化法在水处理中的应用由于臭氧具有很强的氧化性,可分解一般氧化剂难于破坏的有机物,
而且 反应完全，速度快；出水无嗅无味，不产生污泥；原料 (空气 )来源广,因此臭氧氧化法在水处理中是很有前途的。目前，由于制备臭氧的电能消耗较大，臭氧的投加与接触系统效率低，使其在废水处理中的应用受到限制，主要用于低浓度、难氧化的有机废水的处理和消毒杀菌。
例 1 对 印染废水 的处理，采用生化法脱色效率较低 (仅为 40～ 50%)，而采用臭氧氧化法 (有时还与混凝、活性炭吸附结合 ),脱色率可达 90～ 99%，
一般 O3投量为 40～ 60mg／ L，接触反应时间为 10～ 30min。
例 2 某 炼油厂废水,经脱硫、浮选和曝气处理后，采用 O3进行深度处理，
O3投量为 50mg/L，接触反应时间 10min，处理效果显著（见下表）。
酚（ mg／ L） 油（ mg／ L） 硫化物（ mg／ L） 色度（度）
O3处理前 0.1~0.3 5~10 0.05 8~12
O3处理后 ≤0.01 ≤0.3 ≤0.02 2~4
三、高锰酸盐氧化法高锰醒盐氧化法的优点是
1,出水没有异味；
2,氧化药剂 (干态或湿态 )易于投配和监测，并易于利用原有水处理设备
(如凝聚沉淀设备，过滤设备 )；
3,反应所生成的二氧化锰将利于凝聚沉淀的进行 (特别是对于低浊度废水的处理 )。
最常用的高锰酸盐是 KMnO4。在废水处理中，高锰酸盐氧化法正研究应用于去除酚,H2S,CN－ 等；而在给水处理中，可用于消灭藻类、除臭、除味、除铁 (Ⅱ )、除锰 (Ⅱ )等。
高锰醒盐氧化法的缺点是成本高和尚缺乏废水处理的运行经验。
将此法与其它处理方法 (如空气曝气、活性炭吸附等 )配合使用，可使处理效率提 高，成本下降。
四、光辐射或放射性辐射强化氧化过程紫外线、放射线 (α,β,X射线等 )等可强化废水的氧化过程，使氧化效率提高。射线辐照下氧化反应的产物及效率取决于被处理物质的种类和辐照条件 (射线种类、辐照强度等 )。
射线强化处理过程，目前多处于试验研究阶段，兹举例如下：
(1)用紫外线强化氯的氧化过程 在投氯的有机废水中，用紫外光进行照射，可使氯的氧化作用大大增强 (一般认为是由于初生态氧原子的强氧化作用 )。可用于去除能产生色、嗅、味的有机物。
(2)紫外线强化空气 (O2)的氧化过程 这一过程的原理是紫外线能使有机物产生易与氧结合的自由基，因而促使其氧化破坏。为了产生足够的自由基，
可将废水在空气中雾化，形成气溶胶，然后用紫外线 (250～ 270nm)照射，
接触辐照的时间为 9～ 12s。试验给果表明，在一定的光强下，挥发酚的氧化降解率为 100%，表面活性物质的为 67％，油类的为 30～ 54%。
光氧化法具有反应迅速、处理效率高、投药少 (因而泥渣少、水中盐分少 )、操作简便等优点,对于低浓度有机废水的处理是有效的。为了使此法能应用到实际中去，必须研制功率更大更经济的紫外光源。
7.3 药剂还原法 一、还原法去除六价铬废水中剧毒的六价铬 (Cr2O72－ 或 CrO42－ )可用还原剂还原成毒性极微的三价铬。常用的还原剂有 亚硫酸氢钠、二氧化琉、硫酸亚铁 。 还原反应在酸性溶液中进行 (pH＜ 4为宜 )。还原产物 Cr3+可通过加碱至 pH＝ 7.5～ 9
使之生成氢氧化铬沉淀，而从溶液中分离除去。
采用药剂还原法去除六价铬时，还原剂和碱性药剂的选择要因地制宜，
全面考虑。采用 亚硫酸氢钠,具有设备简单、沉渣量少且易于回收利用等优点，因而应用较广。亦有采用来源广、价格低的 硫酸亚铁 和 石灰 的，
如厂区有 二氧化硫 及 硫化氢 废气时，也可采用尾气还原法；如厂区 同时有含铬废水和含氰废水 时，可互相进行氧化还原反应，以废治废，其反应为：
近年来试验研究了用活性炭吸附处理含铬 (Ⅵ )废水的方法。当 pH值很低时，本质上仍是一种还原法：
二、还原法除汞 (Ⅱ)
常用的还原剂为 比汞活泼的金属 (铁屑、锌粉、铝粉、钢屑等 ),硼氢化钠、醛类、联胺 等。废水中的 有机汞 通常先用氧化剂 (如氯 )将其破坏，使之转化为无机汞后，再用金属置换。
1、金属还原除汞 (Ⅱ) 将含汞废水通过金属屑滤床，或与金属粉混合反应，置换出金属汞。置换反应速度与接触面积、温度,pH值等因素有关。
（ 1）接触面积 通常将金属破碎成 2～ 4mm的碎屑，并用汽油或酸去掉表面的油污或锈蚀层。
（ 2）反应温度 反应温度提高，能加速反应的进行；但温度太高，会有汞蒸气逸出，故反应一般在 20～ 80℃ 范围内进行。
（ 3） pH值 采用铁屑过滤时，在 6～ 9较好，耗铁量最省；采用锌粒还原时,pH值最好在 9～ 11之间；用铜屑还原时,pH值在 l～ 10之间均可。
二、还原法除汞 (Ⅱ)
金属还原除汞 (Ⅱ) 实例据某厂试验，用工业 铁粉 去除酸性废水中的汞 (Ⅱ),在 50～ 60℃,
混合反应 1～ 1.5h，经过滤分离，废水中所含汞量可去除 90％以上。
某水银电解法氯碱车间的含汞淡盐水，用 钢屑 填充的 过滤床 处理，温度在 20～ 80℃,pH值在 6～ 9，接触时间 2min，汞去除率达 90%。
铜屑过滤法 常用于处理酸浓度较大的含汞废水。如某化工厂废水中酸浓度达 30%，含汞量为 600～ 700mg／ L，采用铜屑过滤法除汞，接触时间不少于 40min，含汞量可降至 10mg／ L以下。
2、硼氢化钠还原除汞（ Ⅱ ）
硼氢化钠在碱性条件下 (pH＝ 9～ 11)可将汞离子还原成汞，其反应为：
