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水质工程论文

水质工程（论文）

题目水质工程

学院（部）土木工程学院　

专业给排水科学与工程　

学生姓名余成鑫　

学号************年级2013级

指导教师李毅　

2013年11月11日

水质、水质指标和水质标准

一、水质

水质（waterquality）水体质量的简称。

它标志着水体的物理（如色度、浊度、臭味等）、化学（无机物和有机物的含量）和生物（细菌、微生物、浮游生物、底栖生物）的特性及其组成的状况。

为评价水体质量的状况，规定了一系列水质参数和水质标准。

如生活饮用水、工业用水和渔业用水等水质标准。

1、基本归类

饮用水类：

饮用水I类：

国家级自然保护区，水质未受污染。

饮用水II类：

较清洁，过滤后可成为饮用水。

饮用水III类：

过滤清洁后可用作普通工业用水

污水类：

IV类：

普通农业用水，灌溉用。

V类：

普通景观用水。

劣V类：

无用脏水。

2、评价指标

天然水评价指标一般为色、嗅、味、透明度、水温、矿化度、总硬度、氧化-还原电位、pH值、生化需氧量和化学需氧量等。

天然水中的大气降水水质与当地的气象条件和降水淋溶的大气颗粒物的化学成分有关；地表水水质与径流流程中的岩石、土壤和植被有关；地下水水质主要与含水层岩石的化学成分和补给区的地质条件有关。

二、水质指标

水质指标是指水样中除去水分子外所含杂质的种类和数量，它是描述水质状况的一系列标准。

水质指标大致可分为：

（1）物理指标（嗅味、温度、浑浊度、透明度、颜色等）

（2）化学指标[（a）非专一性指标：

电导率、pH值、硬度、碱度、无机酸度等；（b）无机物指标：

有毒金属、有毒准金属、硝酸盐、亚硝酸盐、磷酸盐等；（c）非专一性有机物指标：

总耗氧量、化学耗氧量、生化耗氧量、总有机碳、高锰酸钾指数、酚类等；（d）溶解性气体：

氧气、二氧化碳等]

（3）生物指标（细菌总数、大肠菌群、藻类等）

（4）放射性指标（总α射线、总β射线、铀、镭、钍等）

有些指标用某一物理参数或某一物质的浓度来表示，是单项指标，如温度、pH值、溶解氧等；而有些指标则是根据某一类物质的共同特性来表明在多种因素的作用下所形成的水质状况，称为综合指标，比如生化耗氧量表示水中能被生物降解的有机物的污染状况，总硬度表示水中含钙、镁等无机盐类的多少。

三、水质标准

国家规定的各种用水在物理性质、化学性质和生物性质方面的要求。

根据供水目的的不同，存在着饮用水水质标准、农用灌溉水水质标准等。

各种工业生产对水质要求的标准也各不相同。

农田灌溉用水的水质一般需考虑pH值、含盐量、盐分组成、钠离子与其他阴离子的相对比例、硼和其他有益或有毒元素的浓度等指标。

1、环境质量标准

企业标准

水是地球上一切生物赖以生存也是人类生产生活不可缺少的最基本物质。

不同用途的水质要求有不同的质量标准。

有国务院各主管部委、局颁布的国家标准，省、市一级颁布的地方标准，有不同行业统一颁布的行业标准和各大型全国性企业统一颁布的企业标准。

国标标准

水资源保护和水体污染控制要从两方面着手：

一方面制订水体的环境质量标准，保证水体质量和水域使用目的；另一方面要制订污水排放标准，对必须排放的工业废水和生活污水进行必要而适当的处理。

对水质要求最基本的是《地表水环境质量标准》，由国家环保总局发布GB3838-2002。

GB表示国标，3838表示标准号，2002表示发布年代。

水的物理、化学及物理化学处理方法

一、物理处理方法

利用固体颗粒和悬浮物的物理性质将其从水中分离去除的方法称为物理处理方法。

物理处理法的最大优点是简单易行，效果良好，费用较低。

物理处理法的主要处理对象是水中的漂浮物、悬浮物以及颗粒物质。

常用的物理处理法有格栅与筛网、沉淀、气浮等。

1、格栅与筛网

格栅是用于去除水中较大的漂浮物和悬浮物，以保证后续处理设备正常工作的一种装置。

格栅通常有一组或多组平行金属栅条制成的框架组成。

2、倾斜或直立

地设立在进水渠道中，以拦截粗大的悬浮物。

筛网用以截阻、去除水中的更细小的悬浮物。

筛网一般用薄铁皮钻孔制成，或用金属丝编制而成，孔眼直径为0.5~1.0mm。

在河水的取水工程中，格栅和筛网常设于取水口，用以拦截河水中的大块漂浮物和杂草。

在污水处理厂，格栅和筛网常设于最前部的污水泵之前，以拦截大块漂浮物以及较小物体，以保护水泵及管道不受阻塞。

3、沉淀

沉淀是使水中悬浮物质（主要是可沉固体）在重力作用下下沉，从而与水分离，使水质得到澄清。

这种方法简单易行，分离效果良好，是水处理的重要工艺，在每一种水处理过程中几乎都不可缺少。

按照水中悬浮颗粒的浓度、性质及其絮凝性能的不同，沉淀现象可分为：

自由沉淀、絮凝沉淀、拥挤沉淀、压缩沉淀。

水中颗粒杂质的沉淀，是在专门的沉淀池中进行的。

按照沉淀池内水流方向的不同，沉淀池可分为平流式、竖流式、辐流式和斜流式四种。

4、气浮

气浮法亦称浮选，它是从液体中除去低密度固体物质或液体颗粒的一种方法。

通过空气鼓入水中产生的微小气泡与水中的悬浮物黏附在一起，靠气泡的浮力一起上浮到水面而实现固液或液液分离的操作。

其处理对象是：

靠自然沉降或上浮难以去除的乳化油或相对密度接近于1的微小悬浮颗粒。

浮选过程包括微小气泡的产生、微小气泡与固体或液体颗粒的粘附以及上浮分离等步骤。

实现浮选分离必须满足两个条件：

一是必须向水中提供足够数量的微小气泡；二是必须使气泡粘附与分离的悬浮物而上浮达到分离。

后者则是气浮的最基本条件。

气浮法按微小气泡产生方法的不同可分为电解气浮法、充气气浮法和溶气气浮法三类。

二、化学处理方法

化学处理方法是利用化学反应的作用以除去水中的溶解性或胶体性的物质。

通常可达到比物理处理方法更高的净化程度。

常用的处理方法有中和、混凝絮凝、化学沉淀、氧化还原和消毒等。

1、中和

用化学法去除水中的酸或碱，使其pH值达到中性左右的过程称为中和。

中和处理的目的主要是避免对水管造成腐蚀，减少对收纳水体水中生物的危害，以及对后续采用生物处理时能够保证微生物处于最佳生长环境。

酸性废水的中和方法有利用碱性废水或碱性废渣进行中和、投加碱性药剂及通过有中和性能的滤料过滤3种方法。

碱性废水的中和方法有利用酸性废水或酸性废渣进行中和、投加酸性药剂等。

2、混凝絮凝

水中的胶体颗粒和悬浮物表面常常有电荷。

带有相同电荷的颗粒，会因静电排斥作用而难于相互碰撞聚结生成较大的颗粒。

向水中投加药剂——混凝剂，混凝剂能在水中生成与胶体颗粒表面电荷相反的荷电物质，从而能中和胶体带的电荷，减小颗粒间的排斥力，促使胶体及悬浮物聚结成易于下沉的大的絮凝体，这种水处理方法称为混凝。

将具有链状构造的高分子物质投入水中，高分子物质的链状分子能吸附于胶体和悬浮物颗粒表面，将两个以上的颗粒连接起来，构成一个更大的颗粒，当生成的絮体颗粒足够大时，便易于沉淀下来而从水中除去，这称为水的絮凝。

能使水中胶体和悬浮物颗粒絮凝下来的药剂，称为絮凝剂。

在城市生活饮用水的处理中混凝和絮凝是去除地表水中混浊物质最常用的处理方法。

混凝和絮凝在工业废水处理中也应用甚广。

3、化学沉淀

化学沉淀是向水中投加某些化学药剂，使之与水中溶解性物质发生化学反应，生成难溶化合物，再进行固液分离，从而除去水中污染物的方法。

主要用于在废水处理中去除重金属（如Hg、Zn、Cd、Cr、Pb、Cu等）和某些非金属（如As、F等）离子态污染物。

对于危害性极大的重金属废水，虽然有许多种处理方法，但是迄今为止化学沉淀法仍然是最为重要的一种。

根据采用的沉淀剂和反应生成物不同，可将重金属化学沉淀法分为氢氧化物沉淀法、硫化物沉淀法和铁氧体沉淀法等。

4、氧化还原、消毒

对水中的有毒物质进行氧化或还原，是这些物质经过氧化或还原后转化为无害或无毒的存在状态，或使之转化为容易从水中分离去除的形态，称为氧化法或还原法。

天然水体和城市污水、工业废水中都含有大量病原微生物消毒的目的就是将这些病原微生物杀灭。

常用的消毒剂有氯和臭氧等。

三、物理化学处理方法

物理化学处理是利用物理化学的原理和化工单元操作以去除水中的杂志。

处理的对象主要为：

水中无机的或有机的（难于生物降解的）溶解的或胶体物质，尤其适合处理杂质浓度很高的废水以回收原料，也适合于对杂质浓度很低的废水进行深度处理。

常用的处理方法有吸附法、离子交换法、膜分离法等。

水的生物处理方法

一、定义

废水生物处理是利用微生物的生命活动，对废水中呈溶解态或胶体状态的有机污染物降解作用，从而使废水得到净化的一种处理方法。

废水生物处理技术以其消耗少、效率高、成本低、工艺操作管理方便可靠和无二次污染等显著优点而备受人们的青睐。

二、废水生物处理技术的分类

废水生物处理技术常采用的方法有厌氧生物处理法、活性污泥法、生物膜法、氧化塘法。

1、厌氧生物处理法

此法主要用于处理污水中的沉淀污泥，又称污泥消化，也用于处理高浓度的有机废水。

这种方法是在厌氧细菌或兼性细菌的作用下将污泥中的有机物分解，最后产生甲烷和二氧化碳等气体，这些气体是有经济价值的能源。

厌氧生物处理过程分为3个阶段：

第一阶段水解酸化，在水解酶的催化下，将复杂的多糖类水解为单糖类，将蛋白质水解为氨基酸，并将脂肪水解为甘油和脂肪酸；第二阶段产酸，在产酸菌的作用下将第1阶段的产物进一步降解为比较简单的挥发性有机酸等，如乙酸、丙酸、丁酸等挥发性有机酸，以及醇类、醛类等，同时生成二氧化碳和新的微生物细胞；第三阶段产甲烷，在甲烷菌的作用下将第2阶段产生的挥发酸转化成甲烷和二氧化碳。

处理后的污泥所含致病菌大大减少，臭味显著减弱，肥分变成速效的，体积缩小，易于处置。

2、活性污泥法

活性污泥法是一种应用最广、工艺比较成熟的废水生物处理技术。

它利用含有好氧微生物的活性污泥，在通气条件下，使污水净化的生物学方法。

根据曝气方式的不同。

分为普通曝气法、完全混合曝气法、逐步曝气法、旋流式曝气法和纯氧曝气法。

活性污泥法不仅用于处理生活污水、而且在印染、炼油、石油化工、农药、造纸和炸药等许多工业废水处理中，都取得很好的净化效果

活性污泥中的微生物以细菌为主，还包括真菌、藻类、原生动物等。

此法最大的弱点是产生大量的剩余污泥，剩余污泥已成为令人头疼的难以解决的疑难问题，研究开发从源头上不产生或少产生污泥的污水处理技术成为研究的热点。

3、生物膜法

生物膜法和活性污泥法一样都是利用微生物来去除废水中有机物的方法。

生物膜是微生物高度密集的物质，是由好氧菌、厌氧菌、兼性菌、真菌、原生动物等组成的生态系统，主要用于去除废水中呈溶解的和胶体状有机污染物

根据不同的理装置，又分为生物滤池法、生物转盘法、生物接触氧化池法、流化床生物膜法、悬浮颖粒生物膜法等。

它广泛应用于石油、印染、造纸、农药、食品等工业废水的处理。

它具有不存在污泥膨胀问题；对废水水质、水量的变化有较好的适应性；剩余污泥量少等优点。

4、氧化塘法

又称生物塘法或稳定塘法，是利用一些适宜的自然池塘或人工池塘，由于污水在塘内停留的时间较长，通过水中的微生物代谢活动可以将有机物降解，从而使污水得到净化的一种方法。

在氧化塘中，废水中的有机物主要是通过有机菌藻共生作用去除的

氧化塘中同时可以进行好氧和厌氧性分解作用和光合作用，3种作用互相影响。

氧化塘的效率较低，并需要较大的空间位置，氧化有机物所需的氧气来源常不足，引起氧化作用不完全，因而常常产生较大的臭味。

由于它是一个开放系统，所以它的处理效率受季节温度波动的影响很大，这种处理系统只能在温暖的地方使用。

三、废水生物处理技术的特点

废水生物处理是利用微生物的生命活动过程对废水中的污染物进行转移和转化作用，从而使废水得到净化的处理方法。

其主要特征是应用微生物特别是细菌，并在为充分发挥微生物的作用而专门设计的生化反应器中，将废水中的污染物转化为微生物细胞以及简单的无机物。

与物理化学方法相比，废水生物处理技术具有一系列的特点：

由于污染物的生化转化过程不需要高温高压，在温和的条件下经过酶催化即可高效并相对彻底地完成，因此，处理费用低廉；对废水水质的适用面宽；废水生物处理法不加投药剂，可以避免对水质造成二次污染。

另外，生物处理效果良好，不仅去除了有机物、病原体、有毒物质，还能去除臭味，提高透明度，降低色度等。

一、水及污、废水处理工艺

1、工艺流程

进水泵房—机械格栅槽—暴气沉砂池—配水井—辅流沉淀池—生物池—配水井—二沉池—提升泵房—排放泵房—水体。

2、处理工艺

污水处理采用各种方法，将污水中的污染物分离出来或转化为无害的物质，从而使污水得到净化。

污水处理方法分类：

（1）.物理处理法。

如过滤法、沉淀法。

（2）物理化学法。

如混凝沉淀法。

（3）.生物处理法。

利用微生物来吸附、分解、氧化污水中的有机物，把不稳定的有机物降解为稳定无害的物质，从而使污水得到净化。

活性污泥法是生物处理法的一种。

3、主要构筑物及其作用

（1）预处理阶段a.格栅间格栅间用于去处污水中粗大漂浮或悬浮杂物，以保护后续处理设施不被磨损或堵塞。

所以说在预处理过程中，格栅间是尤其重要的构筑物。

江心洲污水处理厂共有两组十台，垂直放置，钢丝绳牵引。

b.曝气沉砂池暴气沉砂池一共有六组，利用水与无机颗粒物的比重不同从而达到沉淀目的。

里面的水比较脏，有漂浮物和水泡。

格栅间有四台格栅。

初沉池里的水也比较脏，漂着好多黑色的水泡，有一直径刮泥机。

高压鼓风机也非常重要，直接影响到处理效果。

二沉池采取的是一为周边进水中间出水,也有中间进水周边出水c.配水井其作用是将曝气沉砂池流过来的污水进行均衡分配和缓冲，确保两套工艺的过水两相同，且稳定的进行污水处理。

d.初沉池是一个幅流式的沉淀池以除去污水中的大部分泥渣，其刮泥采用的是半桥式周边传动刮泥机，泥渣经刮泥机推入池底中心处的污泥斗再输送到贮泥间。

（2）生化处理阶段a.A/O生化池它是缺氧——好氧活性污泥除磷工艺的主要组成部分，分为五个廊道，两段（A级、B级）。

污水和活性污泥混合进入A/O生化池，首先进入A级缺氧段，活性污泥中的微生物在这儿先释放磷，并且繁殖。

当进入B级好氧段时，由于氧气充足，微生物大量吸收水中的磷和有机物，达到处理的目的。

b.二沉池主要将A/O生化池的水和泥沉淀分开，底部的泥渣由刮吸泥机吸入后由污泥泵打到污泥泵池，处理后的污水经溢流堰流出到排水井直接排到水体。

c.鼓风机房A/O生化池的供气最重要的部分,对活性污呢的培养有重要作用（3）水的排放和污泥处理系统a.水的排放系统经二沉池出来的水进入提升泵房后再由排放泵房直接排入长江。

b.污泥处理系统污泥投配池—污泥浓缩及控制间—污泥消化池—沼气锅炉房—脱硫塔—沼气火炬—贮气罐—污泥脱水机房—回流污泥泵房。

二、水处理技术的发展

随着人们生活水平不断的提高，人们的环保意识也越来越重，政府也会更加重视，追求健康绿色的生活也是大势所趋，水处理设备行业有较好的发展前景。

虽然由于国家和各级政府对环境保护重视程度的不断提高，中国污水处理行业正在快速增长，污水处理总量逐年增加，城镇污水处理率不断提高。

但目前中国污水处理行业仍处于发展的初级阶段。

水处理行业主要涉及为自来水的生产及供应，污水处理及其再生利用，其他水处理、利用与分配等三大类。