1、第二部分 专业理论知识 注意：设计计算公式要背下来并能够熟练应用 ； 关键设计参数要背下来 ； 一、 水污染防治 （一） 废水预处理 1、 废水的收集与提升 （ 1） 掌握废水的收集：废水流量确定与废水量计算 答： 居住区生活污水标准 和综合生活污水定额 ，应根据本地区气候条件、建筑物内部设备情况、生活习惯、生活水平等因素确定。 对给排水完善的地区，可按用水定额的 90%计。 一般地区可按用水定额的 80%计。 工业企业中的生活污水量和淋浴水量及厂内公共建筑物排水量应符合国家标准建筑给水排水设计规范 GB50015有关规定 。 工业废水量，按单位 产品的废水量计算，或按实测的废水量计算，并与国
2、家现行的工业用水量有关规定相协调。 在底下水位较高的地区，宜适当考虑地下水入渗量。一般按污水量的 10%计，或按 1km2为 1000m3计。 生活用水量系数： 日变化系数 K1： 时变化系数 K2： 总变化系数 KZ： Z 1 2K K K KZ可以通过实测得出。 工业废水量变化系数： 根据生产工艺过程特点和生产性质确定。 1K 最 大 日 污 水 量平 均 日 污 水 量2K 最 大 日 最 大 时 污 水 量最 大 日 平 均 时 污 水 量废水量按照一般按照用水量的 85 95计算，流量按照给水流量的 1.5倍 计，集水池一般按照排水泵 5min的排水能力计算容积。 百度 城镇污水处理
3、厂的设计水量 平均日流量 m3/d，一般用以表示污水处理厂的工程规模；用以表示处理总水量；计算污水处理厂的年抽生电耗与耗药量；产生并处理的污泥总量。 设计最大流量 m3/h或 L/s，即进水管的设计流量，为最大日的最大时流量。污水厂的管渠大小以及一般构筑物需满足此流量。当污水处理厂的进水是用水泵抽升时，则用组合水泵的工作流量作为设计最大流量，但英语设计流量相吻合。 降雨时设计流量 m3/d 或 L/s，这一流量包括旱天流量和截留 n倍初期雨水流量。用这一流量校核初沉池前的处理构筑物和设备。 排水工程 P413-414 （ 2） 掌握废水的提升：集水池容积计算、水泵扬程计算 答： 集水池容积计算
4、： 集水池的容积根据进水管的设计 流量、水泵抽升能力、台数、工作制度、启动时间、开停次数以及泵站前进水管道是否可以作为调蓄容积而定。集水池水位要满足水工布置、安装格栅、安装水泵吸水管的要求 ，而且在及时将来水抽走的基础上，既要避免水泵频繁启停，又要 减小池容 ，以降低运行和施工费用 ，减轻杂质的沉积和腐化。 集水池容积一般包括死水容积和有效容积。 死水容积是最低水位以下的 容积，主要由水泵吸水管的安装条件决定。 集水池有效容积应根据水量、水泵能力和水泵工作情况等因素确定 。一般符合下列规定： 污水 泵房集水池容积应不小于最大一台水泵 5min的出水量。 雨水泵房集水池容积应不小于最大一台水泵
5、30s的出水量。 对于液位控制水泵启停的泵站，可以用集水池来水和每台泵抽水来推算集水池容积基本公式： Vmin集水池最小有效容积 m3, minmin TV 4QTmin水泵 最小工作周期 s, Q水泵流量 m3/s. 因此，水泵的最小有效容积与水泵的出水量和允许的最小工作周期成正比。 排水工程 P169 有效容积 =小 时 流量 停留时间 h Hxy 水泵扬程计算： 1 2 1 2 3H H H h h h H1，吸水地形高度 ， 集水池经常水位与水泵轴线标高之差。 H1， 压 水地形高度 ， 水泵轴线标高与经常提升水位之差。 h1 吸水管水头损失 ，一般包括系数喇叭口、 90 度弯头、直线
6、段、闸门、 渐缩管等 h2 出水管水头损失 ，一般包括简括管、止回阀、闸门、短管、 90 度弯头（或三通）、直线段等。 h3安全水头 ，估算扬程时可按 0.5-1m计，详细计算时慎用，以免工况点偏移。 排水工程 P193 2、废水的预处理 （ 1） 熟悉筛除过程及方法 （ 2） 熟悉沉砂过程及方法 （ 3） 熟悉除油过程及方法 （ 4） 熟悉水量及水质调节 （ 二 ） 常见废水处理技术方法 1、 物理处理法 （ 1） 熟悉筛滤法：格栅过滤、筛网过滤、颗粒介质过滤 、 微滤机过滤 答： a. 格栅过滤 ，格栅由一组平行的金属栅条或筛网支撑 ，安装在污水渠道、泵房集水井的进口处或污水处理厂的端部，
7、用以截留较大的悬浮物或漂浮物 ，如纤维、碎皮、毛发、木屑、果皮、蔬菜、塑料制品等，以便减21112vh g22222vh g轻后续处理构筑物的处理负荷 ，并使之正常运行。被截留的物质称为栅渣，栅渣的含水率约为 70%80%，容重约 为 750kg/m3（ 960 kg/m3） 。按形状 可分为平面格栅与曲面格栅。按栅条间隙可分为粗格栅、中格栅和细格栅。按清渣方式可分为人工清渣和机械清渣两类。 栅渣量： 格栅间隙 3050 b. 筛网过滤 ，筛网可以有效去除和回收废水中的羊毛、 化学纤维、造纸废水中的纸浆等纤维杂质。具有简单、高效、不加化学药剂、运行费用低，占地面积小及维修方便等优点。 c. 颗
8、粒介质过滤 ， 在废水处理中， 颗粒介质过滤主要用于经混凝或生物处理后低浓度悬浮物的去除。 滤料可采用石英砂、无烟煤、陶粒、大理石、白云石、石榴石、磁铁矿石、纤维球、聚氯乙烯或 聚丙烯球等材料。 选择滤料时应注意： 滤料粒径应大些，耐腐蚀性应强些，滤料的机械强度好，成本低。 滤料一般以滤池作为载体。 对于废水悬浮物浓度大可采用向上流、粗滤料、双层和三层滤池， d. 微滤机过滤 ，微滤机是一个绕水平轴旋转的转鼓，其表面有张不锈钢栅网，废水从转鼓的敞口端进入，通过筛网进行过滤。被截留下来的固体留在筛网的内表面，固体随转鼓的旋转被带至转鼓顶部并被冲掉。冲洗水用泵加压送到转鼓顶部经一排喷嘴喷出。 转鼓
9、应定期清洗，以控制粘结，避免栅网堵塞。 排水工程 P464 给排水手册五 280-283 （ 2） 熟悉重 力法：沉砂池、沉淀池、隔油池 答： a. 沉砂池 沉砂池的功能是 去除比重较大的无机颗粒（如泥沙、煤渣等，他们的相对密度约为 2.65） 粒径大于 0.2mm 以上的沙粒 。一般设于泵站、倒虹管前，以便减轻无机颗粒对水泵、管道的磨损；也可设于初沉池前，以减轻沉淀池负荷及改善污泥处理构筑物的处理条件。沉砂池的形式按池内水流方向的不同可分为平流式、竖流式和旋流式；按池型 可分为平流式沉砂池、竖流式沉砂池、曝气沉砂池和旋流式沉砂池。 按生物除磷设计的污水厂一般不采用曝气沉砂池。 沉砂池个数一般
10、不宜少于两个，按并联设计。城市污水的沉砂率 可按 106m3污水沉砂 30m3，其含水率为 60%，容量为 1500kg/m3,合流制污水的沉 砂 量应根据实际情况确定。 砂斗容积应按不大于 2d 的量计算，斗壁与水平的倾角应不小于55 度。除砂一般应采用泵吸式或气提式排砂，并设置贮砂池或晒沙场， 排砂管直径应不小于 200mm。 重力排砂时，沉砂池和贮砂池应尽量靠近，以缩短排砂管长度，并设排砂闸门于管的首端，使排砂管畅通和易于养护管理。沉砂池超高不宜小于 0.3m。 给排水手册五 284-292 排水工程 P72-77 b. 沉淀池 沉淀池一般分为平流式、竖流式和幅流式。 每 种沉淀池均包含
11、五个区：进水区、沉淀区、缓冲区、污泥区、出水区 另外还有斜板斜管沉淀池。 排水工程 P77-91 c. 隔油池 含油废水主要来源于石油、石油化工、钢铁、焦化、煤气发生站 、机械加工等工业企业。 废水所含油类，除重焦油的比重可达 1.1，其余的比重都小于 1。油类在水中的存在形式可分为：浮油、分散油、乳化油和溶解油四类。 浮油：油珠粒径较大，一般大于 100 m。易浮于水面，形成油膜或油层。 分散油： 油珠粒径一般为 10100 m，以微小油珠悬浮于水中，不稳定，静置一定时间后往往形成浮油。 乳化油：油珠粒径小 于 10 m，一般为 0.12 m，往往由于水中含有表面活性剂，而使油珠稳定的存在。
12、 溶解油： 粒径比乳化油还小 ，有的可小到几 nm，是溶于水的油微粒。 危害： 油类对环境的污染主要表现在对生态系统及自然环境（土壤、水体）的严重影响。 流到水体中的浮油，形成油膜后会阻碍大气复氧，断绝水体氧的来源；而水中的乳化油和溶解油由于需氧微生物的作用，在分解过程中消耗水中溶解氧，生成 CO2和 H2O,使水体形成缺氧状态，水体中二氧化碳浓度增高，是水体 pH 值下降， 以致鱼类和水生生物不能生存。 含油废水流到土壤，由于土层对油污的吸附 和过滤作用，也会在土壤中形成油膜，使空气难于透入，阻碍土壤微生物的增殖，破坏 土 层团粒结构。 含油废水排入城市排水管道，对排水设备和城市污水处理厂都
13、会造成影响，流入到生物处理构筑物的混合污水的含油浓度，通常不能大于 3050mg/L,否则影响活性污泥和生物膜的正常代谢。 重力分离法去除浮油和重油，气浮法、电解法、混凝沉淀法去除 乳化油。 隔油池 ： 目前常用的有平流隔油池和斜板隔油池。 除油罐为油田废水的主要除油装置，他可去除浮油和分散油。 排水工程 P457-463 （ 3） 熟悉离心法：离心分离的原理、离心分离方 式 答： 离心分离的原理： 物体高速旋转时会产生离心力场。利用离心力分离废水中杂质的处理方法称为离心分离法。 废水做高速旋转时，由于悬浮固体和水的质量不同， 所受的离心力也不相同，质量大的悬浮固体被抛向外侧，质量小的水被推向
14、 内侧，这样悬浮固体和水从各自出口排除，从而使废水得到处理。 即废水高速旋转时，密度大于水的悬浮颗粒，被沉降在离心分离设备的最外侧，而密度小于水的悬浮颗粒（如乳化油）被 “浮上”在离心设备最里面，所以离心分离设备能进行离心沉降和离心浮上两种操作。悬浮颗粒的粒径越小，密度与水越接近，越难分离。 离 心分离方式： 按产生离心力的方式不同，离心分离设备可分为离心机和水力旋流器两类。 离心机可分为高速离心机（ 3000）、中速离心机（ 10003000）和低速离心机 又称常速离心机 （ 11 时溶于碱。 硫化物沉淀 法处理含汞废水。 由于硫化物沉淀困难，因此可适量投加凝聚剂如 FeSO4,进行共沉淀。
15、 mnnmmnmnnmMNM N m M nNL M N 钡盐沉淀法主要处理 含六价铬的废水，采用的沉淀剂 有碳酸钡、氯化钡、硝酸钡、氢氧化钡等。 排水工程 P483-488 （ 3）熟悉 氧化还原与消毒：氧化 还原反应原理、常用氧化剂 答： a. 氧化还原反应原理： 利用溶解于废水中的有毒有害物质，在氧化还原反应中能被氧化或还原的性质，把它转化为无毒无害的物质，这种方法称为氧化还原法。 在氧化还原反应中，参加化学反应的原子或离子有电子得失，因而引起化合价的升高或降低。失去电子的过程叫氧化，得 到电子的过程叫还原。氧化还原同时发生。得到电子的物质称为氧化剂，因为它使另一物质失去电子收到氧化。
16、b. 常用氧化剂： 在废水处理中常用的氧化剂有：空气中的氧、 纯氧、臭氧、氯气、漂白粉 （次氯酸钙） 、次氯酸钠、三氯化铁等。 二氧化氯 常用的还原剂有：硫酸亚铁、亚硫酸盐、氯化亚铁、铁屑、锌粉、二氧化硫、硼氢化钠等。 应用实例：氯氧化法用于氰化物的去除。 排水工程 P488-492 （ 4）熟悉 吸附法：吸附法基本原理、常见吸附工艺及设备 答： a. 吸附法基本原理： 许多工业废水含有难降解有机物，不能用常规的生物法去除，这些 物质可用吸附法加以去除。吸附法就是 利用多 孔性 的固体物质，使废水中的一种或多种物质被吸附在固体表面而去除的方法。具有吸附能力的多孔性物质称为吸附剂，而废水中被吸附
17、的物质则称为吸附质。 吸附根据表面吸附力的不同可分为物理吸附和化学吸附。 吸附剂和吸附质之间通过分子间力产生的吸附称为物理吸附。物理吸附的吸附热小，低温就能进行。被吸附的分子由于热运动还会离开吸附剂表面，这种现象称为解吸，是吸附的逆过程。 物理吸附 可形成单分子吸附层和多分子吸附层 。一种吸附剂可吸附多种吸附质。化学吸附是 吸附剂和吸附质之间发生的化学作用，是 由 化学键力引起的。一般需要在高温度下进行，吸附热较大。 化学吸附具有选择性，只能形成单分子吸附层。化学吸附不可逆。 常用的吸附剂有活性炭、磺化煤、活化煤、沸石、活性白土、硅藻土、腐殖质酸、焦炭、木炭、木屑等。 b. 常见 吸附工艺及设
18、备 ： 废水处理 中，吸附操作分为静态和动态两种。 静态吸附是在废水不流动的条件下进行的吸附操作。 静态吸附 的工艺过程是把一定数量的吸附剂投加入预处理的废水中，不断进行搅拌，达到吸附平衡后，再用沉淀或过滤的方法使废水和吸附剂分开。可多次操作。常用的处理设备有水池和桶。 动态吸附是在废水流动下进 行的吸附操作。常用的动态吸附设备有：固定床、移动 床、流化床。 固定床动态吸附 ： 这是废水处理工艺中最常用的一种方式。由于吸附剂固定填充在吸附柱 (或塔 )中，所以叫固定床。当废水连续流过吸附剂层时，吸附质便不断地被吸附。若吸附剂数量足够，出水中吸附质的浓度即可降低至接近于零。但随着运行时间的延长，
19、出水中吸附质的浓度会逐渐增加。当达到某一规定的数值时，就必须停止通水，进行吸附剂再生。 根据水流方式的不同，固定床吸附又分为降流式和升流式两种。 移动床吸附 ： 废水从吸附柱底部进入，处理后的水由柱顶排出。在操作过程中，定期将 一部分接近饱和的吸附剂从柱底排出，送到再生柱进行再生。与此同时，将等量的新鲜吸附剂由柱顶加入，因而这种吸附床称之为移动床。这种运行方式较固定床吸附能更充分地利用吸附剂的吸附能力，水头损失小，但柱内上下层吸附剂不能相混，所以对操作管理要求较为严格。 流化床吸附 ： 吸附剂在塔内处于膨胀状态，悬浮于由下而上的水流中。所以这种运行方式也称为 膨胀床吸附 。膨胀床的吸附率高，适
20、于处理悬浮物含量较高的废水。 排水工程 P538-552 （ 5） 了解电解法：电解法工艺原理及流程、常用电解法类型 答： 电解法工艺原理： 电解质 溶液在电流的作用下，发生电化学反应的过程称为电解。与电源负极相连的电极从电源接受电子，称为电解槽的阴极 ；与电源正极相连的电极把电子转给电源，称为电解槽的阳极。在电解过程中，阴极 放出电子， 使 废水中某些阳离子因得到电子 而被还原 ，阴极起到还原剂的作用；阳极得到电子 ,使废水中某些阴离子因失去电子而被氧化，阳极起氧化剂的作用。废水进行电解反应时，废水中的有毒物质在阳极和阴极分别进行氧化还原反应，结果产生新物质。这些新物质在电解 过程中或沉积于
21、电极表面或沉淀下来或生成气体从水中逸出，从而降低了废水中有毒物质的浓度。像这样 利用电解的原理来处理废水中有毒物质的方法称为电解法。 电解法流程： 电解法 除 铬的工艺有间歇式和连续式两种。一般多采用连续式工艺。 调节池的作用 是调节含铬废水的水量和浓度，使进入电解槽的废水量和浓度比较均匀，以保证电解处理效果。调节池设计成两格，容积应根据数量和浓度的变化情况确定，无资料时可按 24小时平均流量设计。 沉淀池的作用是使在 电解过程中生成的氢氧化铬和氢氧化铁从水中分离出来。在 沉淀池 沉淀下来的 污泥送入污泥脱水设备，经脱水后运走进行处置。 滤池的作用是去未被沉淀池除去的氢氧化铬和氢氧 化铁。滤池可采用重力式或压力式滤池。滤池反冲洗水进入沉淀池处理。 常用电解法类型： 电解槽的形式多采用矩形。按水流方式可分为回流式和翻腾式两种。 直流电解法、脉冲电解法。 电解法可处理 含铬废水、含银废水 （脉冲 电解 ） 、含氰废水、含酚废水。 附：电解池和原电池的区别 ： 电解池有外加电源，原电池没有；电解池是消耗电的，原电池是产生电的；电解池称阴阳极，原电池称正负极；电解池阴极发生还原反应，阳极发生氧化反应，原电池正极发生还原反应，负极发生氧化反应。 排水工程 P506-513 含铬废水 调节池电解槽沉淀池滤池冲洗排水复用或排放冲洗水污泥脱水污泥含铬废水处理工艺流程
