當代水處理技術第一章

當代水處理技術第一章第一頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六課程簡介一、當代水處理技術的主要教學內(nèi)容1、水處理技術的發(fā)展

2、水處理的化學處理技術3、水處理的膜分離技術4、水處理的生物化學技術

5、水處理的高級氧化處理技術第二頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六二、學時分布第一章水處理技術的發(fā)展2學時第二章

水處理的化學處理技術4學時第三章水處理的膜分離技術4學時第四章

水處理的生物化學處理技術10學時第五章

水處理的高級氧化處理技術6學時復習2學時總計28學時第三頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六三、本課程學習的目的及要求1、目的

結合所學的基礎課程、專業(yè)基礎課程及水污染控制工程，較為深入、全面地了解并掌握現(xiàn)代水處理中各種處理技術的基本概念、原理與應用，主要過程設計及實驗研究方法。2、要求

掌握基本概念、工藝過程，能用所學的基本理論分析明確工程實際問題。第四頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六四、主要參考資料①張自杰等，排水工程工程（第四版），中國建筑工業(yè)出版社，2000；②張自杰等，廢水處理理論與設計，中國建筑工業(yè)出版社，2003；③許保玖著，給水處理理論，中國建筑工業(yè)出版社，2000；④許保玖編著，當代給水與廢水處理原理（第二版），高等教育出版社，2005；⑤馮敏主編，現(xiàn)代水處理技術，化學工業(yè)出版社，2008⑥苑寶玲等主編，水處理新技術原理與應用，化學工業(yè)出版社，2006。第五頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六五、課程的考核方式本課程為考查課，課程結束后的總成績按下式計算：總成績＝70％的期末考試卷面成績＋30％平時成績注：平時成績的計算如下，出勤20分，作業(yè)10分。第六頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六當代的概念世界史是這樣劃分的:1640年英國資產(chǎn)階級革命至1917年俄國十月革命勝利前夕稱為近代，1917年俄國十月革命勝利以后至1945年第二次世界大戰(zhàn)結束稱為現(xiàn)代，1945年第二次世界大戰(zhàn)以后稱為當代。通常意義上所指的當代，是對人類發(fā)展歷史時間段的一個定性界定。從全球來看，當代應該是指以第三次世界科技革命為標志以后的時期延續(xù)至今后。第三次科技革命，是以原子能、電子計算機和空間技術的廣泛應用為主要標志，涉及信息技術、新能源技術、新材料技術、生物技術、空間技術和海洋技術等諸多領域的一場信息控制技術革命。其當代大體界定時間應該是20世紀40-50年代以后的時期。第七頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六第一章水處理技術的發(fā)展與現(xiàn)狀第八頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六水處理技術

物理、化學、物化、生化分離強化轉化固液：

（粒徑）格柵、篩濾、過濾、膜分離/（密度）沉淀、上浮、離心/（特性）磁力浮選液液：（選擇性）吸附、萃取、滲析、反滲透、離子交換氣液：（溶解性）吹脫、蒸餾混凝氣浮膠團超濾化學沉淀藥劑催化氧化光照氧化高溫高壓氧化超聲氧化高壓放電氧化酶催化氧化中和：酸堿中和水解：厭氧酸化、酯類水解、有機硫化物水解電解：陽極氧化/陰極還原氧化還原：金屬無害化/析出有機物氧化：O3、O2、H2O2、Cl2、ClO2、KMnO4等氧化劑有機物還原：零價金屬、微電解有機物甲烷化第九頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六第一節(jié)

我國水處理技術的發(fā)展一、城市生活給水處理技術的發(fā)展階段

1、初始階段我國有文字記載的給水處理從明礬凈水開始，而比較完整的現(xiàn)代自來水廠是創(chuàng)建于1882年的上海楊浦水廠。2、仿蘇階段

凈水技術經(jīng)歷了簡單沉淀，慢濾處理，依靠外國專家“照搬照抄”新建大型水廠，采用平流池、雙層過濾技術以及絮凝、消毒等。第十頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六3、自主發(fā)展階段20世紀60年代以后，城市供水全面普及，給水處理在學術理論、規(guī)范制定、人才培養(yǎng)、設備供應等方面逐漸形成了自己的體系。例如：在水處理中開始注重投藥后的混合，采用靜態(tài)管道混合器等“細節(jié)”；推廣應用了絮凝等技術；在減少水頭損失、提高絮凝效果、降低藥量消耗等方面進行了許多研究；引進淺層沉降理論，對平流池的設計進行了改進，對濾池配水有了相應的研究，對混凝劑有了開發(fā)與應用。第十一頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六4、快速發(fā)展階段20世紀80年代以后，隨著改革開放的深入，給水處理引進吸收了外國先進技術和設備，提高了絮凝加藥的自動化水平，開始了提高水質和微污染水源處理技術的發(fā)展，消毒劑廣泛使用并呈多樣化趨勢，供水管網(wǎng)水質實現(xiàn)了自動檢測，常規(guī)水處理技術得到加強。目前，對于經(jīng)濟發(fā)展帶來的水源污染的生物預處理技術及臭氧、活性炭等水的深度處理技術在向實用化發(fā)展中，小型膜處理設備也已應用于高品質飲用水處理系統(tǒng)之中。第十二頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六二、工業(yè)給水處理技術

1、早期

用混凝沉淀和過濾方式進行工業(yè)用水的預處理，用離子交換、軟化、除鐵等進行鍋爐用水的處理。

存在問題：在工業(yè)循環(huán)水處理上由于缺乏自主技術；片面地以控制CaCO3結垢為主，忽略了結垢的其他鹽類和化合物，對工業(yè)水溫度變化的特點和水的腐蝕以及水中菌、藻等引起的微生物黏泥的影響未予以考慮。2、目前狀況

工業(yè)循環(huán)水處理主要以投加緩蝕劑、阻垢劑、殺菌劑等化學藥劑為手段來控制水的腐蝕、結垢和微生物黏泥。第十三頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六三、污（廢）水處理

在廢(污)水處理上，目前主要采用中和、沉淀、曝氣、生物處理、混合稀釋和過濾等手段，處理的目的是基本滿足排放水質的要求，并且，總體處理率不是很高。第十四頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六四、養(yǎng)殖水處理方面目前，國外已將臭氧、紫外線與生物濾器等水處理技術和設施廣泛應用于水產(chǎn)養(yǎng)殖，而且向機械化、現(xiàn)代化方向發(fā)展。我國在這方面起步較晚，但近些年來發(fā)展比較迅速，在廣大科技工作者的一致努力下，已經(jīng)取得了一系列的成就，發(fā)展了各種各樣的循環(huán)養(yǎng)殖水處理設施第十五頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六第二節(jié)水處理技術的存在模式與發(fā)展趨勢一、水處理技術的存在模式1、污水處理目前應用最為廣泛的污水處理模式是以曝氣池（氧化溝）、二沉池為主要功能單元，其中根據(jù)曝氣池內(nèi)構筑物建造形式不同又可以區(qū)分多種水處理工藝。該模式主要應用于城市生活污水和工業(yè)廢水的處理，處理目標以達到污水排放要求為標準，如將氨氮、化學耗氧量分別降至5-25mg/L和50-100mg/L以下。第十六頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六2、飲用水處理隨著日益嚴格的相關標準的執(zhí)行及水源污染的加劇，對于水處理來說，其出水水質標準有很大的提高。當前常規(guī)水處理達不到對

COD

和氨氮去除的要求，投加高劑量的氯氣消毒又會導致三鹵

甲烷和鹵乙酸等有致突變作用的消毒副產(chǎn)品，對水的飲用安全構成威脅。氨氮的去除有賴于生物預處理，色、嗅、味等的改善需要利用活性炭或臭氧活性炭的吸附和生物降解等工藝。

目前增加預處理或深度處理環(huán)節(jié)是提高供水水質的必需工作。從國內(nèi)外研究看，將各種預氧化處理(臭氧、高錳酸鉀、二氧化氯、過氧化氫)、生物處理和活性炭吸附與常規(guī)處理聯(lián)合起來，優(yōu)化組合新的凈水工藝，是當前受污染水源水質凈化的基本技術對策。第十七頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六3、純凈水處理家庭飲用水、食品加工用水、特殊工業(yè)用水（電子產(chǎn)品生產(chǎn)）4、鍋爐水處理及工業(yè)水處理對進入鍋爐之前的水，即鍋爐給水中的懸浮物、膠體物、有機物、各種溶解的鹽類和氣體進行處理，并對鍋內(nèi)水質進行調整，使鍋爐給水的品質符合標準的過程。第十八頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六二、水處理技術的發(fā)展趨勢1、常規(guī)水處理以去除懸浮固體、膠體及細菌為目的的常規(guī)工藝對色度、氨氮、耗氧量不能有較好的去除效果，現(xiàn)行的“混凝沉淀過濾消毒”的常規(guī)處理組合仍將在新世紀的初期得到延續(xù)，但不是簡單重復，而應是“強化”或“優(yōu)化”了的工藝組合，并針對不同的水源條件和水質要求，輔以預處理和深度處理。當原水中氨氮、亞硝酸鹽含量高，有機物多，較易生物降解時，采用生物預處理將是適宜的，因出水水質可得到全面提向，運轉費低廉。當原水中有機物量多且較難降解時，為保證凈水廠出水水質全面達到規(guī)定的有機物(包括消毒副產(chǎn)物)指標與使出水降低致突活性(Ames

試驗呈陰性)，采用活性炭過濾將是必要的，是今后發(fā)展的方向。第十九頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六2、生物預處理生物預處理技術可以有效去除原水中的氨氮及可部分降解有機物。針對當前水體污染狀況及趨勢，生物預處理工藝作為去除氨氮的有力武器在很長一段時間內(nèi)將不會改變，但目前還需要進行實際應用方面的廣泛研究，特別是對含藻水處理中應對暴發(fā)期的工藝措施進行更為廣泛深入的研究。藻類密度一般較小，因而其絮體不易沉淀，采用氣浮則可以取得較好的除藻效果。氣浮法的主要問題是藻渣難以處理，氣浮池附近臭味重，操作環(huán)境差。

第二十頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六3、深度處理技術目前我國尚在應用研究階段的臭氧氧化、活性炭吸附等水的深度處理技術在歐美等發(fā)達國家已廣泛應用，該技術已引入到我國水處理技術上來，但吸收、轉化和應用工作應有一段時間。4、水處理藥劑的發(fā)展消毒殺菌方面，三氯甲烷致癌物（THM3）的問題雖已經(jīng)引起世界的關注，但目前為止我國限于技術和經(jīng)濟條件，液氯消毒仍為大多數(shù)水廠所采用。隨著國外研究開發(fā)出新的高效、低毒或無毒替代品，我國將會逐漸限制、淘汰液氯殺菌的方式。工業(yè)水處理中的藥劑將從有毒有公害的藥劑向低毒、無毒、無公害藥劑方面發(fā)展，由不易生物降解藥劑向易生物降解方面發(fā)展，由單一的水處理藥劑向復合的多功能藥劑方面發(fā)展。第二十一頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六5、膜處理技術膜技術是利用離子交換膜或有機高分子合成膜組成的技術，近年來發(fā)展迅速，對于水質處理，可能是21世紀的革新技術。膜處理技術被譽為21世紀水處理技術的關鍵技術，是替代傳統(tǒng)工藝的最佳選擇。膜分離技術的主要作用原理是以壓力梯度為驅動力，利用特定膜的透過性能分離水中離子、分子和雜質而進行的濾膜機械篩分作用，是膜技術從化工領域向水處理領域、發(fā)展的結果。近

10

年來我國主要用于桶裝、瓶裝高品質飲用水的處理，歐美則已建成了日處理水量幾萬到幾十萬立方米規(guī)模的水廠。目前膜處理技術在水處理方面的主要應用有反滲透(RO)、電滲析(ED

或

EDR)、鈉濾(NF)、超濾(UF)和微濾(MF)等5種。第二十二頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六UF和

MF

運行所需壓力低，膜的成本低，可替代傳統(tǒng)水處理的混凝過程，值得推廣；而

RO

和NF

可分離直徑達

0.0001μm

到

0.001μm

的顆粒，對病毒、有機物和溶解性無機物均能有效去除，既可用于工業(yè)水處理也可用于飲用水處理，能避免化學藥劑投加產(chǎn)生的問題和常規(guī)消毒副產(chǎn)物生成，特別是解決了

20

世紀

90

年代以來新發(fā)現(xiàn)的常規(guī)方法不能除去和殺死隱性孢子蟲的問題。隨著飲用水水質要求的提高和膜技術的發(fā)展，膜技術和膜產(chǎn)品將會得到廣泛的開發(fā)和應用。但膜組件的集成化，膜破損的檢測，膜污染的控制及洗滌，膜處理中污排水的處理及膜成本降低等等問題還需深入研究。微濾、超濾與反滲透是靠壓力驅動使水透過半透膜，而將水中所含雜質：膠體、無機離子、有機物、微生物等截留的過濾技術。它們的區(qū)別主要是膜的孔徑和截留粒子成分子的直徑不同。一般顆粒介質(砂、煤等)過濾技術可去除

2—5μm

以上的粒子。微濾可以去除

0.1—0.2μm

的粒子，能將絕大多數(shù)形成濁度的粒于去掉。超濾可去除

0.005μm、含分子量

1000

以上的粒子，包括細菌、病毒。第二十三頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六6、分質供水和水的高效利用技術

水的循環(huán)利用技術和廢(污)水處理回用技術都將會迅速得到發(fā)展，這是當前水資源緊缺的現(xiàn)實要求和水處理技術水平提高的具體表現(xiàn)。水的高度循環(huán)利用和回用將節(jié)約大量水資源，緩解水危機和滿足可持續(xù)發(fā)展及環(huán)境保護的要求，也會推動水處理產(chǎn)業(yè)的發(fā)展壯大，并最終形成一個高度發(fā)達的水工業(yè)體系。第二十四頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六目前引起中國水污染的原因是：城市廢水處理率低違規(guī)排放的工業(yè)廢水未加控制的非點源污染。相關技術進展及應用成功范