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环保工程师考试资料

第2篇水污染防治工程基础与实践

　　第1章污水物理化学处理工程基础

　　水中污染物分类：

　　按污染物在水中的存在状态分为：

悬浮物、胶体、溶解物

　　按化学特性分为：

无机物、有机物

　　按处理方法分为：

物理法、化学法、生物法

　　1.1混凝

　　大纲要求：

掌握混凝的技术和方法

　　概念：

通过投加混凝剂使水中难以沉淀的胶体物质以及细小的悬浮物聚集成较大的颗粒，使之能与水分离的过程。

　　1.1.1胶体的基本性质

　　胶体的表面电荷与胶体的稳定性

　　1.1.2混凝动力学

　　I⑴异向絮凝：

细小颗粒在水分子无规则热运动的撞击下做布朗运动所造成的颗粒间碰撞聚集

　　⑵同向絮凝：

指由外力所造成的流体运动而产生的颗粒撞碰聚集，

　　外力有两种方式：

机械搅拌和水力搅拌。

　　⑶混凝过程的控制指标参数：

　　在水处理中，使胶体脱稳的过程称为“凝聚”，脱稳胶体相互聚集的过程称为“絮凝”，混凝是两者的统称。

凝聚的设备为混合设备，絮凝的设备为絮凝池，要掌握其控制参数

　　混合池：

速度梯度G=500～1000S-1，水力停留时间T=10～60S，GT=（1～3）×104

　　絮凝池：

G=20～70S-1，水力停留时间T=15～20S，GT=104～105

1.1.3混凝工艺

　　⑴混凝机理：

　　①电性中和：

　　由于异号离子、异号电荷或高分子带异号电荷部位与胶核表面的静电吸附，中和了胶体原来所带电荷，从而使胶体脱稳。

　　②吸附架桥：

　　利用高分子的长链结构来连接胶粒形成“胶粒-高分子-胶粒”的絮状体。

　　③沉淀物的卷扫（网捕）：

　　以铝盐和铁盐为滋凝剂时，所产生的氢氧化铝和氢氧化铁在沉淀过程中，能够以卷扫（网捕）形成，使水中的胶体微粒随其一起下沉。

　　关于混凝工艺今年考了一道题：

题目是阴离子型有机高分子絮凝剂去除水中胶体粒子的主要作用机理：

选项为a压缩双电层；b电性中和；c吸附架桥；d沉淀网捕，根据教材中29至31页的内容可知应该选择c吸附架桥，即投加的有机高分子絮凝剂的某一基团与胶粒表面某一部位互相吸附后，该高分子的其余部位则伸展在溶液中，可以与表面有空位的胶粒吸附，这样形成了一个“胶粒-高分子-胶粒”的絮状体，高分子起到了对胶粒进行架桥连接的作用。

　　⑵影响混凝的主要因素：

　　①水温：

水温低影响混凝效果

　　②PH值：

对于不同混凝剂的影响程度不同

　　③碱度：

应保证一定的碱度

　　④水中杂质的性质、组成和浓度：

大小不一的颗粒有利于凝聚

　　⑶混凝剂的配制与投加：

　　①混凝剂与助凝剂：

　　助凝剂是为了改善或强化混凝过程而投加的一些辅助药剂。

　　②混凝剂的配制与投加

　　溶解池（储液池）容积：

W1=（0.2～0.3）W2

　　溶液池容积：

W2=计量设备：

定量投药泵、转子流量计、电磁流量计、孔口计量设备等

　　药剂投加：

重力投加、压力投加

　　1.1.4混合和絮凝的基本要求和方式

　　影响混合的因素：

药剂的品种、浓度、原水的温度、水中颗粒的性质和大小等，混合方式基本上可分为水力混合和机械搅拌混合两类。

　　完成絮凝的两个主要条件：

具有充分絮凝能力的颗粒和保证颗粒获得适当的碰撞接触而不致破碎的水力条件。

　　1.2沉淀、澄清及浓缩

　　大纲要求：

掌握沉淀、澄清及污泥浓缩的技术和方法

　　1.2.1沉淀原理和分类

　　⑴沉淀原理：

　　利用某些悬浮颗粒的密度大于水的特性，将其从水中去除。

　　⑵沉淀分类

　　①自由沉淀②絮凝沉淀③拥挤沉淀④压缩沉淀

　　在城市污水处理流程中，在沉砂池中砂粒的沉淀一般为自由沉淀，活性污泥在二沉池中为絮凝沉淀，二沉池下部污泥的沉淀为拥挤沉淀，活性污泥在污泥浓缩池中的浓缩过程为压缩沉淀，这部分内容今年也出了一道题目，题目的内容大致是关于沉淀分类的论述哪一项是正确的：

4个选项内容为：

a沉砂池是自由沉淀；b混凝沉淀为絮凝沉淀；c二沉池底部应该是压缩沉淀，与污泥浓缩池一样；d浓缩池是压缩沉淀，从选项内容来看，abd都是正确的，c选项中二沉淀下部污泥的沉淀为拥挤沉淀，不是压缩沉淀，所以c错误。

　　⑶沉淀颗粒的沉速

　　低流速的离散性颗粒，在水中受到重力、浮力和水的阻力三个力的作用，其合力决定颗粒在水中的加速度和沉速。

　　⑷沉淀试验

　　①自由沉淀试验

　　②絮凝沉淀（干扰沉淀）试验

　　③拥挤沉淀试验

　　1.2.2沉淀池

　　⑴沉淀池的分类

　　按池内水流方向的不同，可以分为平流式沉淀池、辐流式沉淀池和竖流式沉淀池

　　按在工艺流程中位置不同，可分为初沉池和二沉池

　　按截除颗粒沉降距离不同，可分为一般沉淀池和浅层沉淀池

　　⑵平流式沉淀池：

　　①构造：

进水区、出水区、沉淀区、缓冲层、污泥区及排泥装置

　　②平流式沉淀池的工作原理

　　掌握沉淀池的设计计算：

根据静置沉淀试验所求得的沉速和表面负荷等数据来计算。

（P41～P42的公式）

　　掌握污泥区的计算公式

　　缓冲水层（位于污泥区和澄清区之间）的深度可取0.3～0.5m

　　沉淀池的个数宜在2个以上。

　　③掌握平流式沉淀池的进出水装置和排泥斗形式以及平流式沉淀池的设计技术参数的选择（见第三章内容）

　　④平流沉淀池的优缺点

　　⑶辐流式沉淀池

　　可作为初沉池或二沉池

　　①构造

　　②优缺点

　　③设计要求和参数选择（掌握设计参数）

　　⑷竖流式沉淀池

　　掌握设计要求和参数选择：

例如设计中心管流速不大于30mm/s等

　　⑸斜板（管）沉淀池

　　①分类：

侧向流、同向流、异向流斜板（管）沉淀池

　　②掌握设计要求和参数的选择

　　③掌握其应用条件：

例如其不宜作为二沉池使用，主要原因是活性污泥的黏度大，易因污泥的黏附而影响沉淀效果。

1.2.3澄清池

　　⑴原理

　　是利用高浓度的活性泥渣层的接触絮凝作用，将水中杂质阻留，使水得到澄清。

　　⑵类型与特点

　　①循环（回流）泥渣型澄清池

　　是利用机械或水力的作用，使部分沉淀泥渣循环回流以增加和水中杂质的接触碰撞和吸附机会，提高混凝的效果。

　　包括机械搅拌澄清池和水力循环澄清池等

　　a机械搅拌澄清池

　　特点：

单位面积处理量较大，但设备的日常管理和维修工作量较大，适用于较大的处理规模。

　　适用条件：

无机械刮泥时，进水浊度一般不超过500度，有机械刮泥时，一般为500～3000度

　　b水力循环澄清池

　　由于絮凝不够充分，对水质和水温适应能力较差，目前应用不太多，适用于中、小型处理规模。

　　②悬浮泥渣型澄清池

　　工作原理：

是使上升水流的流速等于絮粒在静水中靠重力沉降的速度，絮粒处于既不沉淀又不随水流上升的悬浮状态，当絮粒集结到一定厚度时，就构成泥渣悬浮层，原水通过时，水中杂质与絮粒碰撞接触，并被悬浮泥渣层的絮粒吸附、过滤而截留下来。

　　包括悬浮澄清池和脉冲澄清池等。

　　a悬浮澄清池

　　适用于中、小处理规模，对进水水量、水温及加药量较敏感，可建成单层式或双层式，单层式适用于原水浊度长期低于3000度以下，双层式可适用原水浊度超过3000度左右。

单池面积不宜超过150㎡

　　b脉冲澄清池

　　澄清效率高，具有脉冲的快速混合、缓慢充分的絮凝、大阻力配水系统而使布水较均匀、水流垂直上升和池体利用较充分等优点，多用于处理原水浊度小于3000度的水。

　　一般脉冲澄清池的脉冲周期可采用30～40s，充放时间比为3：

1～4：

1

　　1.2.4污泥浓缩

　　其工艺有重力浓缩、气浮浓缩和离心浓缩三种方式，国内一般采用重力浓缩。

　　⑴浓缩的目的

　　污泥的含水率非常高，达95%以上，因而其体积非常大，浓缩的目的在于减容，例如含水率由99%降到96%时，体积可减小3/4，可为后续的污泥处理创造条件。

　　⑵重力浓缩池

　　①间歇式

　　②连续式

　　⑶重力浓缩池的设计

　　其工艺设计见第3章。

1.3沉砂

　　大纲要求：

掌握沉砂的技术和方法

　　1.3.1沉砂目的及原理

　　目的是在泵站或初沉池前去除城市污水比重约为2.65的砂粒以及工业废水中的金属粉粒等比重较大的无机颗粒物，以减轻颗粒物对泵和管道的磨损以及减轻初沉池的负荷，保证后续处理构筑物的正常运行。

（颗粒物的沉淀为自由沉淀）

　　1.3.2沉砂池的类型及特点

　　⑴平流沉砂池

　　构造：

由入流渠、出流渠、闸板、水流部分及沉砂斗组成。

污水在沉淀区水平流动，通过控制流速等参数理论上让无机颗粒进行自由沉淀。

　　设计参数：

设计流量、水平流速、水力停留时间、沉砂池有效水深、分格数、每一格沉砂池的宽度、沉砂量以及沉砂池超高等，第3章进行讲解。

　　⑵曝气沉砂池

　　原理：

利用侧向鼓入的空气的作用使池内水做旋流运动，增加了无机颗粒之间的互相碰撞、磨擦的机会和强度，导致颗粒表面附着的有机物脱落，比重大的被甩向池的外侧下沉，而比重较轻的有机物则被水流带走，克服了平流沉砂池中约夹杂有15%有机物的缺点。

　　设计参数：

最大旋流速度（0.25～0.3m/s）、水平前进流速（0.06～0.12m/s）、停留时间（1～2min）、有效水深（2～3m）、宽深比（1.0～1.5）、长宽比（5）和曝气量（0.1～0.2m3/m3污水）等，具体在第3章讲解。

　　⑶钟式沉砂池

　　是旋流沉砂池的一种，目前应用较广泛，利用机械力控制沉砂池内水流流态与流速，加速砂粒的沉淀，污水由流入口切线方向流入沉砂区，利用电动机及传动装置带动叶片将比重大的砂粒在离心力的作用下甩向池壁，掉入砂斗，有机物则留在污水中。

最佳沉砂效果可由调整转速来控制。

　　关于沉砂池的内容07年的考试内容也有涉及，是关于曝气沉砂池的三道连锁题，第一道是有关曝气沉砂池的参数论述，这个内容好查，在设计规范中有，第二道是计算供氧量，第三题记不清了，这几道题的计算过程应参照本书285页的内容，咱们第三章再详细学习。

另外，本节也可能出这样的题，如题目为：

沉砂池的主要功能是（），选项A去除密度较大的有机颗粒，B去除密度较小的有机颗粒，C去除密度较小的无机颗粒，D去除密度较大的无机颗粒，从本书50页的内容可知应选D：

去除密度较大的无机颗粒。

　　1.4隔油

　　大纲要求：

掌握隔油的技术和方法

　　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。

　　1.4.1油品在废水中的状态（主要包括四种状态）

　　⑴悬浮状态：

油珠粒径一般大于100μm

　　⑵乳化状态：

油珠粒径小于10μm，一般为0.1～2μm

　　⑶溶解状态：

油珠粒径比乳化状态的小，有的可小到几纳米，溶于水

　　⑷重油：

可用沉淀法去除比重大于1的重油

　　对于含油废水的处理，一般采用重力分离法去除悬浮状态的油和重油，其构筑物为隔油装置，对于乳化状态的油一般采用破乳—混凝—气浮工艺进行处理。

　　1.4.2隔油原理

　　粒径较大的浮油的上浮规律遵从斯托克斯公式，应掌握公式中参数的确定。

　　1.4.3隔油池构造和工作原理

　　⑴平流式隔油池

　　废水从池的一端流入，从另一端流出，其中比重小于1且粒径较大的油珠上浮到水面上，而比重大于1的杂质则沉于池底，上浮的油可油刮板刮到出水端，由集油管排出，沉渣则可通过排泥管排出。

　　优点是构造简单，便于运行管理，除油效果稳定，缺点是池体大，占地面积多。

　　⑵斜板隔油池

　　采用波纹形斜板，废水沿板面向下流动，从出水堰排出，水中的油珠沿板的下表面向上流动，然后经集油管收集排出，水中的悬浮物沉降到板上表面，落到池底可经排泥管排出。

目前我国一些含油废水处理站，多采用这种形式的隔油池。

　　1.4.4隔油池的设计参数

　　⑴平流式隔油池（去除油珠粒径不小于150μm）

　　污水停留时间（1.5～2h），污水的水平流速（2～5m/s），单格池宽不大于6m，长宽比不小于4，有效水深不应大于2m，超