水污染防治工程飲用水的防治

在水源被城市污水、工業(yè)廢水、農業(yè)廢水以及大氣沉降、降水徑流等挾帶的多種污染物污染的情況下，采用傳統(tǒng)的處理工藝已不能滿足飲用水的水質要求，需要采用更加有效的處理方法。美國已有50多座水廠用粒狀活性炭濾池取代砂濾池，或者在砂濾池之后附加活性炭濾池，通過活性炭的吸附去除多種污染物，尤其是有機污染物。西歐有越來越多的水廠采用臭氧氧化與活性炭吸附相結合的除污染工藝。此外，還在試驗研究用反滲透和超過濾法等去除給水中的污染物。

水系污染綜合防治工程是從60年代開始發(fā)展起來的。這種防治工程根據城市和工礦區(qū)內及周圍水系分布情況，分段（河川）或分區(qū)（湖、海）調查研究它們各自的自凈能力和自凈規(guī)律，確定各區(qū)段的污染負荷，修建相應的處理設施，包括修建大規(guī)模的區(qū)域性聯合污水處理廠，以及在一些自凈能力小或污染超負荷的區(qū)段修建調節(jié)水庫或污水庫，以增加枯水期的水流量或減輕枯水期的排污負荷。也可修建曝氣設施，增加水體的進氧量和自凈能力，或者引附近水系的水進行稀釋，以提高自凈能力和改善水質。水系流域內的工業(yè)要壓縮用水量，實行循環(huán)用水，減少排污量。

水系被污染后，有許多種污染物如重金屬、多氯聯苯、有機氯農藥、重質焦油等沉積于水體底泥中。它們有可能重新返回水中，如汞可經甲基化再往水中釋放劇毒的甲基汞。因此水系污染底質防治工程是水系污染防治工程的重要組成部分。它包括：①對污染底質進行調查研究，以確定其污染范圍和濃度、形態(tài)和分布；②調查研究水生物特別是底棲水生物如貝類、底層魚類對底質污染物的吸收、蓄積狀況和規(guī)律，并結合水文、地質等多種因素和水域功能要求確定底質中污染物的最大容許濃度；③對污染物濃度超過容許標準的底質進行處理，可使用挖掘法、粘土覆蓋法、吸附法等。

在水系污染防治工程中還要考慮農田、礦山等地面徑流的污染問題。

為及時地排除城市生活污水、工業(yè)廢水和天然降水，并分別把不同的污水集中輸送到污水處理廠或排入水體，或灌溉土地，或處理后重復使用，須按照最經濟合理的方案建設排水系統(tǒng)。制定排水系統(tǒng)的規(guī)劃，必須結合本地區(qū)的自然條件和社會條件（包括城市規(guī)劃）考慮地區(qū)內污水收集和處理方式：在全地區(qū)是分片還是集中設污水處理廠；采用各種污水的分流制（生活污水、工業(yè)廢水、雨水分別建管網系統(tǒng)）還是合流制（各種污水合建管網系統(tǒng)），或兩種適當結合的混合制；排放水口設在何處，還要注意近期建設和遠景規(guī)劃的結合，以及對管徑、坡降、管網附屬構筑物、施工工程量、運行維護費用等等作出技術經濟比較。也要考慮利用舊有設施，擴建或改建城市原有管道系統(tǒng)。

首先是對水體污染進行系統(tǒng)的監(jiān)測，為研究水體污染、自凈規(guī)律和環(huán)境容量提供數據。根據水體功能制定各種水質標準、廢水排放標準，以保護水環(huán)境質量，并確定污水的合理處理程度。

城市污水處理

傳統(tǒng)的污水處理是根據受納水體對有機污染物BOD5(五日生化需氧量)的容許排放負荷確定污水的處理程度。污水二級處理廠，僅能去除可生物降解的有機物和部分地去除氮、磷等營養(yǎng)性物質，而不能去除難以生物降解的有機物，處理后的污水排入水體仍會造成污染。因此，最近有少數污水處理廠加設了除氮、除磷等處理設備。少數缺水城市還采用了三級處理系統(tǒng)(見污水三級處理)，即將經過二級處理的水進行脫氮、脫磷處理，用活性炭吸附法或反滲透法等去除水中的剩余污染物,并用臭氧或氯消毒殺滅細菌和病毒,然后將處理水送入中水道，作為沖洗廁所、噴灑街道、澆灌綠化帶、工業(yè)用水、防火等水源。

由生物氧化塘、貯存湖和污水灌溉田等組成的土地處理系統(tǒng)作為污水處理系統(tǒng)是經濟、有效的方法，在有條件的地區(qū)已得到實際應用。

工業(yè)廢水處理

工業(yè)廢水的成分和性質相當復雜，處理難度大，費用大，必須采用綜合防治措施。最根本的措施是用無毒原料取代有毒原料，以杜絕有毒廢水的產生。在使用有毒原料的生產過程中，采用合理的工藝流程和設備，消除逸漏，以減少有毒原料的耗用量和流失量。重金屬廢水、放射性廢水、無機毒物廢水和難以生物降解的有機毒物廢水,應盡可能與其他廢水分流,就地單獨處理,并要盡量采用閉路循環(huán)系統(tǒng),或在廠內進行適當的預處理，達到排放標準后再排入下水道。相對清潔的廢水如冷卻水，最好在廠內經過簡單處理后循環(huán)使用,以節(jié)省水資源,減輕下水道和污水處理廠的負荷。性質近似于城市污水的工業(yè)廢水可排入下水道，由污水處理廠集中處理。一些能生物降解的有毒廢水如含酚、氰廢水，可按排放標準排入城市下水道，與城市污水混合處理。

水污染防治工程是環(huán)境工程學的一個技術領域，同當地自然條件（地形、氣象、河流、土壤性質等）、社會條件（城市、地區(qū)發(fā)展、工農業(yè)生產、人口密度、交通情況、經濟生活、技術水平等）都有密切關系。因此，必須綜合考慮各種污水的產生、水量和水質的控制、污水輸送集中方式、污水處理方法及排放和回用要求、水體、土壤等自然凈化能力進行全面規(guī)劃，綜合防治。從60年代開始發(fā)展起來的水系污染綜合防治工程根據水系分布情況，分段分區(qū)研究其環(huán)境容量、自凈規(guī)律，確定各區(qū)段的污染負荷，修建相應處理措施，控制污染源，包括修建區(qū)域性聯合污水處理廠、調節(jié)水體水量和污染負荷。也可調引附近水系的水或修建曝氣設施，以增加水體自凈能力，改善水質。同時還應進行水系污染底質防治公車功能和農田、礦山等地面徑流的污染防治工程，改進各種污水處理技術，提高處理效率，降低費用能耗，充分利用水資源，進行污水的循環(huán)回用等，沿著水污染綜合防治繼續(xù)不斷發(fā)展。綜合環(huán)境保護管理部門要求，對水環(huán)境污染物進行濃度控制和總量控制的綜合規(guī)劃是水污染防治工程的重要內容。

隨著近代工商業(yè)的發(fā)展，城市人口密集，污水、污物增多，由于長期任意排放，導致城市及其附近水環(huán)境日趨惡化。19世紀歐洲一些大城市，因飲用水源遭到污染，曾多次造成霍亂、痢疾等傳染病的流行。為了防止傳染病的流行，開始進行污水處理。最初采用格柵截留、自然沉淀等處理方法，去除漂浮、懸浮和可沉淀物質。這些方法后來稱為一級處理法（見污水一級處理）。隨后又發(fā)明了生物濾池和活性污泥法等生物處理方法，在一級處理后實施，以除去可生物降解的有機物質，稱為二級處理法（見污水二級處理）。

第二次世界大戰(zhàn)后的30多年來，工業(yè)迅猛發(fā)展，工業(yè)廢水的處理受到更大的重視，研究成功和實際應用了許多種有效的處理方法，如離子交換、汽提、溶劑萃取、蒸發(fā)濃縮、電解、膜分離、氧化還原、電泳、高梯度磁分離等，以及重金屬和放射性廢水處理后所形成濃縮產物的不溶性固化處理方法。根據各種工業(yè)廢水的成分、性質和水量的不同，采用不同的處理方法（或稱單元處理過程），分別去除不同的污染成分，使水達到排放或回用標準。

水環(huán)境還受到含有農藥、化肥、有機物等的農田徑流以及酸雨等的污染。因此水污染防治工程包括更為廣泛的內容。

70年代以來，普遍重視水污染綜合防治，今后還會沿這個方向繼續(xù)發(fā)展。同時，改進水處理技術，提高處理效率、降低費用和能耗仍是重要的研究內容。為了充分利用水資源和節(jié)約能源，一些新的分離技術、循環(huán)用水技術、土地處理系統(tǒng)和污水省能生物處理技術，是今后水污染防治技術的重要發(fā)展趨向。2100433B

《水污染防治工程技術與實踐》按照注冊環(huán)保工程師執(zhí)業(yè)資格考試專業(yè)考試大綱要求編寫，包括水污染防治工程技術、廢水處理與再生利用工程實踐兩篇17章的內容，可幫助考生按考試要求有針對性復習，提高應試和解決實際問題的能力。

《水污染防治工程技術與實踐》可供參加注冊環(huán)保工程師執(zhí)業(yè)資格考試專業(yè)考試的人員復習備考，同時也可作為相關工程技術人員和高校師生的一本參考書。

第1篇水污染防治工程技術1

第1章物理處理法1

11沉淀與氣浮2

111沉淀2

112氣浮5

12過濾10

121過濾的類型10

122過濾的原理11

123過濾裝置12

124濾料13

第2章物理化學處理法15

21混凝15

211膠體及其穩(wěn)定性15

212混凝原理16

213混凝劑和助凝劑17

214影響混凝效果的主要因素18

215混凝沉淀法除磷19

22吸附21

221吸附的類型21

222吸附劑21

223吸附等溫線22

224吸附速率25

225影響吸附的因素25

226吸附工藝過程及設備26

23離子交換26

231原理26

232離子交換劑27

233離子交換工藝29

234離子交換法在廢水處理中的應用32

24膜分離33

241概述33

242電滲析33

243擴散滲析39

244反滲透40

245超濾45

246膜清洗46

247液膜分離技術46

248膜生物反應器48

第3章化學處理法50

31中和50

311基本原理50

312中和處理裝置51

313中和劑51

32化學沉淀52

321氫氧化物沉淀法53

322硫化物沉淀法53

33氧化還原53

331氧化還原反應與Nernst方程54

332氧化還原反應速率54

333藥劑還原法55

334空氣氧化法56

335臭氧氧化法56

336氯氧化法57

337UV/H2O2氧化58

338UV/O3法59

339UV/H2O2/O3聯合氧化60

3310化學消毒60

34萃取63

341溶劑萃取的基本原理64

342萃取劑64

343萃取過程64

344萃取設備65

345萃取劑的選擇與再生65

346萃取工藝 65

347萃取法處理含酚廢水66

35吹脫66

351吹脫法的基本原理67

352吹脫設備67

353吹脫的影響因素67

354吹脫尾氣的最終處置67

355吹脫法的應用68

36汽提68

361汽提原理68

362汽提工藝68

363相間接觸的方法69

364汽提工藝的應用69

365汽提法處理廢水應用舉例70

37濕式氧化法71

371概述71

372濕式氧化法的原理71

373濕式氧化法的主要影響因素72

374濕式氧化工藝72

375濕式氧化法的應用73

38超臨界水氧化技術74

381超臨界流體74

382應用76

383超臨界水氧化技術特點77

第4章廢水生物處理79

41活性污泥法79

411活性污泥法分類79

412活性污泥法的基本原理80

413活性污泥微生物的作用82

414活性污泥法廢水處理過程的控制指標83

415活性污泥動力學：活性污泥數學模式85

416活性污泥處理系統(tǒng)的運行方式88

417活性污泥法新工藝91

418曝氣原理及曝氣裝置99

419活性污泥膨脹102

42生物膜法103

421生物膜法的基本原理104

422生物膜法廢水處理技術的特征107

423生物濾池108

424生物轉盤115

425生物接觸氧化法120

426生物流化床124

427曝氣生物濾池128

43廢水生物脫氮除磷131

431生物脫氮131

432生物除磷134

433廢水脫氮除磷處理工藝136

434新型生物脫氮工藝140

44厭氧生物處理142

441厭氧生物處理的分類142

442厭氧生物處理的基本原理143

443厭氧生物處理的影響因素143

444厭氧生物處理的優(yōu)缺點及適用性145

445污泥的厭氧消化處理145

446厭氧生物濾池147

447厭氧生物轉盤148

448厭氧接觸法148

449上流式厭氧污泥床反應器149

4410分段厭氧消化法153

第5章廢水自然凈化處理155

51生物塘155

511概述155

512生物塘分類155

513生物塘的影響因素155

514生物塘設計156

52土地處理156

521廢水的土地處理概念及分類157

522廢水土地處理的凈化機理157

523廢水土地處理系統(tǒng)的工藝類型157

524污水灌溉的規(guī)劃設計159

525土地滲透系統(tǒng)160

第6章污泥的處理與處置162

61污泥的分類和性質162

611污泥的分類162

612污泥的性質指標162

62污泥的處理163

621污泥的輸送164

622污泥濃縮164

623污泥的穩(wěn)定166

624污泥的脫水與干化167

625污泥消毒168

626污泥干燥與焚燒168

63污泥的最終處置169

第7章流域水污染防治171

71流域水環(huán)境171

711淡水環(huán)境171

712海水環(huán)境171

713污染物的排放172

72水體污染物的主要來源172

73污水及其特性173

731污水的概念173

732水質指標173

74水體污染的危害177

75水污染防治的基本原則和方法177

751水污染防治的基本原則177

752水污染防治的方法178

第8章水環(huán)境區(qū)域性綜合防治與水環(huán)境規(guī)劃179

81概述179

811水環(huán)境區(qū)域性綜合防治的工作內容179

812水環(huán)境區(qū)域性綜合防治的工作步驟179

82污染物總量控制180

821實施污染物總量控制的必要性180

822實施污染物總量控制的適用范圍180

823實施總量控制的條件181

824總量控制最優(yōu)治理方案的確定181

83行政經濟原則及措施181

831水污染區(qū)域性防治的管理181

832水環(huán)境污染區(qū)域性綜合防治的技術措施182

84水環(huán)境規(guī)劃182

85污染水體的凈化和生態(tài)修復的基本方法184

851水體的自凈184

852水體水質基本模型184

853河流氧垂曲線185

854污染水體的修復186

第2篇廢水處理與再生利用工程實踐190

第9章廢水的收集與提升190

91廢水的收集190

911排水系統(tǒng)的類型190

912排水系統(tǒng)的組成191

913排水系統(tǒng)的布置形式192

92廢水的提升193

921廢水泵站的特點及組成193

922廢水泵站設計的原則193

923廢水泵站的設計194

第10章污水處理廠(站)總體設計197

101污水處理廠（站）的設計內容及設計階段197

1011設計的前期工作197

1012擴大初步設計199

1013施工圖設計200

102設計資料202

103設計原則203

104污水處理廠（站）址選擇203

1041城市污水處理廠廠址的選擇203

1042工業(yè)廢水處理站站址的選擇204

105工藝設計205

1051污水處理廠（站）規(guī)模的確定205

1052污水處理廠（站）進出水水質的確定205

1053污水處理工藝流程的選擇208

106污水處理廠（站）總體布置210

1061污水處理廠的平面布置210

1062污水處理廠的高程布置211

第11章污水、污泥處理與構(建)筑物設計213

111污水預處理工藝213

1111預處理工藝單元的類型213

1112預處理工藝單元的功能213

1113預處理工藝單元的設計原則213

1114預處理工藝單元的計算方法214

112一級處理工藝216

1121一級處理工藝單元的類型216

1122一級處理工藝單元的功能216

1123一級處理工藝單元的設計原則217

1124一級處理工藝單元的計算方法217

113二級處理工藝220

1131二級處理工藝單元的類型220

1132二級處理工藝單元的功能220

1133二級處理工藝單元的設計原則220

1134傳統(tǒng)活性污泥法的計算方法224

1135生物膜法的計算方法229

114深度處理工藝233

1141深度處理工藝單元的類型及功能233

1142深度處理工藝單元的設計236

1143深度處理工藝單元的計算方法236

第12章污水、污泥處理常用儀表與過程控制系統(tǒng)241

121污水、污泥處理常用儀表241

1211儀表的基礎知識241

1212污水處理運行工藝參數的在線測量243

1213儀表的日常維護與管理248

122污水、污泥處理過程控制系統(tǒng)248

1221污水、污泥處理自動化基本知識248

1222自動調節(jié)系統(tǒng)250

1223自動控制系統(tǒng)的組成252

1224自動控制系統(tǒng)的分類253

1225自動控制系統(tǒng)的其他類型253

1226城市污水處理廠常用自控方案254

1227某城市污水處理廠自動控制方案256

第13章廢水、污泥處理常用設備263

131概述263

132污水處理通用機械設備263

1321閘門與閥門263

1322離心泵266

1323螺旋泵268

1324羅茨式鼓風機268

1325離心式鼓風機269

133污水處理專用機械設備269

1331格柵除污機269

1332除砂與砂水分離設備271

1333水下推進器272

1334刮泥機273

1335表面曝氣設備與推流器276

1336吸泥機278

1337潷水器279

1338污泥濃縮設備279

1339螺旋輸送機280

13310可調堰與套筒閥280

13311污泥脫水機房設備280

第14章污水、污泥處理常用材料、藥劑282

141污水、污泥處理常用材料282

1411離子交換樹脂282

1412濾料282

1413活性炭282

1414沸石283

142污水、污泥處理常用藥劑285

1421絮凝劑285

1422阻垢劑287

1423緩蝕劑289

1424殺菌滅藻劑289

第15章工業(yè)廢水處理工程291

151工業(yè)廢水處理的技術291

152主要工業(yè)廢水處理的技術要點291

153有機工業(yè)廢水的處理工藝295

1531廢水水量估算295

1532水質成分分析295

1533基本工藝系統(tǒng)295

154含油重金屬廢水處理工藝297

155含絡合劑廢水處理工藝298

156含MeCOD廢水處理工藝299

第16章污水再生利用工程300

161污水再生利用途徑300

162污水再生利用的基本原則301

163污水再生利用的工藝設計302

1631回用水水質指標概述302

1632回用水水質與水環(huán)境質量標準的關系303

1633各種用途回用水水質標準303

1634污水再生工藝流程304

1635城市污水再生處理工藝設計307

164循環(huán)冷卻水處理的處理與回用309

1641冷卻水系統(tǒng)分類309

1642冷卻構筑物310

1643循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的阻垢310

1644循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的緩蝕311

1645循環(huán)冷卻水的冷卻處理312

1646循環(huán)水的水質穩(wěn)定原理312

第17章污水自然凈化工程315

171人工濕地315

1711濕地系統(tǒng)315

1712人工濕地概念315

1713人工濕地特點316

1714人工濕地分類316

1715人工濕地組成316

1716人工濕地去除污染物機理317

1717人工濕地處理工藝系統(tǒng)318

1718發(fā)展趨勢319

1719人工濕地在應用中存在的問題及解決辦法320

172穩(wěn)定塘321

1721概述321

1722特點321

1723穩(wěn)定塘的種類和功能321

1724穩(wěn)定塘的應用323

1725穩(wěn)定塘的規(guī)劃設計323

參考文獻326 2100433B