水污染控制工程

水污染控制工程学习总结，包括了水资源、水体污染、水污染处理方法、传统市政污水处理工艺等内容

水污染控制工程

• 水资源
  • 水的用途
  • 水的分类
    • 按水的性质分类
      • 海水
      • 苦咸水
      • 淡水
    • 按水的存在空间分类
      • 地表水
      • 地下水
    • 按水的形态分类
      • 固态
      • 气态
      • 液态
  • 水循环
    • 自然循环
      • 小循环
        • 陆地内循环
        • 海上内循环
      • 大循环
        • 海陆间循环
    • 社会循环
      • 自然界水的循环和人类社会对水资源的利用、管理、保护和治理的过程。
        • 水的良性循环
          • 给水处理
          • 污水处理
        • 水工业设计原则
          • 可持续发展理念
          • 利于环境的设计
          • 3R原则
        • 水工业设计要求
          • 污染必须从源头到源尾控制
          • 产品必须从摇篮到坟墓无害
        • 新的理念
          • 减排和循环
          • 节能和回收
          • 再生水回用
  • 我国水资源
    • 我国水资源概况
      • 总量居世界第六位
      • 人均约为世界人均水量的1/4，居世界第110位
    • 我国水资源现状
      • 水资源总体偏少
      • 从东南沿海向西北内陆递减；南丰北缺
      • 北方耕地多水少，南方耕地少水多
      • 降雨量季节分配不均匀，大多数地方的降雨多集中在夏秋季节
      • 地下水过度取用
      • 资源性缺水及水污染严重
    • 我国水资源调节
      • 湖泊
      • 水库
      • 跨流域调水工程。如：南水北调
• 水体污染
  • 水体污染的定义
    • 由于人类活动排放的污染物进入河流、湖泊、海洋或地下水等水体，使水体中的物理、化学性质或生物群体组成发生变化，从而降低了水体的使用价值。
  • 水体的自净化
    • 物理净化
      • 污染物的稀释、扩散、沉淀或挥发
    • 化学净化
      • 污染物质的氧化、还原、分解
    • 生物净化
      • 微生物对有机物的氧化分解
  • 水质标准
    • 水环境质量标准
      • 地表水水质标准
        • I类：水源源头水、国家自然保护区
        • II类：集中式生活饮用水地表水源地一级保护区、珍稀水生生物栖息地等
        • III类：集中式生活饮用水地表水源地二级保护区
        • IV类：一般工业用水区及人体非直接接触的娱乐用水区
        • V类：农业用水区及一般景观要求水域。
        • 劣V类
        • 使用价值
      • 海水水质标准
      • 地下水水质标准
    • 水污染物排放标准
      • 国家排放标准
        • 城镇污水处理厂污染物排放标准
      • 行业排放标准
      • 地方排放标准
  • 水体污染物
    • 物理性污染
      • 感官污染、热污染、悬浮固体污染、油类污染
    • 无机物污染
      • 酸碱污染、无机毒物污染、营养盐污染
    • 有机污染物
      • 耗氧有机物、难降解有机物
    • 生物污染
      • 致病细菌、病虫卵、病毒
    • 放射性污染
      • 天然放射性污染、人为放射性污染
    • 新污染物
      • 全氟有机物、PPCPs、内分泌干扰物、纳米颗粒物、抗性基因等
  • 水体污染指标
    • 物理性污染
      • 温度、色度、臭味、固体物质
    • 无机物污染
      • PH、重金属、TN、TP等
    • 有机污染物
      • COD、BOD、TOD、TOC、DOC等
    • 生物污染
      • 细菌总数、总大肠杆菌群数
  • 水体污染物来源
    • 外源污染
      • 点污染源
        • 城市生活污水
        • 工业废水
      • 面污染源
        • 经流域陆地表面
          • 城市街道地表径流
          • 林区地表径流
          • 农业区地表径流
            • 农田径流营养成分的流失
            • 农村生活污水和生活垃圾的无处理排放
            • 分散式养殖场禽畜粪便排放
            • 农田水土流失
        • 非经流域陆地表面
          • 扩散污染源
            • 降水
            • 降尘
          • 养殖
          • 水面娱乐活动
    • 内源污染
      • 河底、湖底淤泥
      • 水体中的营养物质
  • 水体污染与治理过程
    • 水体污染过程
      • 健康水体→水体富营养化→黑臭水体
    • 水体治理过程
      • 黑臭水体→水体富营养化→健康水体
    • 水体富营养化
      • 外在表现：水华（淡水）、赤潮（海水）
      • 危害
        • 对生态系统的危害
          • 影响水体的利用：破坏水体原有生态系统平衡，水不能被人畜直接利用
          • 加速水体沼泽化、陆地华进程
        • 对经济的危害
          • 恶化水源水质，增加给水处理难度和成本
          • 影响水资源和旅游资源的利用，水体经济价值下降
        • 对人体健康的危害
          • 异常增殖的藻类分泌大量生物毒素，威胁水生生物的生存，对人体健康构成威胁
      • 治理
        • 外源控制，减少水体中的外来营养物质
        • 排除内源，减少内源对富营养化贡献
    • 黑臭水体
      • 原因
        • “黑”色一般由悬浮颗粒导致
        • “臭”的第一要素是有机物污染
      • 治理
        • 截污为本，采用生物强化净化措施，在短期内强化水体污染物去除。降低COD，提高DO，消除黑臭
• 传统市政污水处理工艺
  • 一级处理处理工艺
    • 格栅或滤网
    • 调节池
    • 沉砂池
    • 初沉池
    • 气浮池
  • 二级处理工艺
    • 活性污泥法
      • 传统活性污泥法
        • 推流式活性污泥法
        • 完全混合活性污泥法
        • 分段曝气活性污泥法
      • 改良活性污泥法
        • 吸附-再生活性污泥法
        • 阶段曝气法
        • 高负荷曝气法
        • 延时曝气法
        • 渐减曝气法
        • 深井和纯氧曝气
      • 高级活性污泥法
        • 氧化沟
          • 帕斯维尔(Pasveer)
          • 卡鲁塞尔(Carroussel)
          • 奥贝尔(Orbal)
        • AB工艺
          • A段高负荷、短泥龄
          • B段与普通活性污泥法相似
          • 有机物在A段被吸附去除，B段碳源缺失从而氮磷去除效果有限
        • 同步脱氮除磷工艺
          • A/O
            • A池：厌氧或缺氧去碳、反硝化
            • O池：好氧去碳、硝化
            • 好氧硝化（自养）、缺氧反硝化（异养）
            • 厌氧释放磷、好氧吸收磷
          • A2/O
            • A池：厌氧或缺氧去碳、反硝化
            • O池：好氧去碳、硝化
            • 好氧硝化（自养）、缺氧反硝化（异养）
            • 厌氧释放磷、好氧吸收磷
          • Bardenpho
          • Phoredox
        • 序批式
          • ICEAS
          • CASS
          • CAST
          • DAT-IAT
          • Unitanke
        • 膜生物反应器（MBR）
          • 用微滤膜或超滤膜代替二沉池进行污泥固液分离
    • 生物膜
      • 影响生物膜法污水处理效果的主要因素
        • 进水底物的组分和浓度
        • 营养物质
        • 有机负荷及水力负荷
        • 溶解氧
        • 生物膜量
        • PH
        • 温度
        • 有毒物质
      • 生物滤池
        • 高负荷生物滤池
        • 塔式生物滤池
      • 生物转盘法
      • 生物接触氧化法
        • 中心曝气
        • 侧面曝气
      • 曝气生物滤池
        • 上向流式
          • BIOFOR、BIOSTYR
        • 下向流式
          • BIOCARBONE
        • 子主题
      • 生物流化床
        • 两相生物流化床
        • 三相生物流化床
    • 厌氧生物处理
      • 三个阶段：（1）水解发酵阶段；（2）产氢产乙酸阶段；（3）产甲烷阶段
      • 厌氧氨化氧化法
  • 三级处理工艺
    • 混凝沉淀
      • 深度除磷
    • 微滤、深度过滤等
      • 残余悬浮固体
    • 纳滤、反渗透、电解等
      • 溶解性固体
    • 高级氧化、吸附、离子交换等
      • 特定微量组分
    • 自然生物处理.
      • 人工湿地
        • 表面流湿地
        • 水平潜流湿地
        • 垂直流湿地
        • 水平流和垂直流组合湿地系统
      • 生态塘（稳定塘）
        • 好氧塘
        • 兼性塘
        • 厌氧塘
        • 曝气塘
    • 消毒
      • 紫外线臭氧消毒池
      • 二氧化氯消毒池
• 水污染控制的基本方法
  • 物理处理法
    • 筛滤截留
      • 栅筛截留
      • 过滤
        • 微孔过滤、膜过滤、深层过滤
    • 重力分离
      • 沉淀
        • 自由沉淀、混凝沉淀、区域沉淀（浅层沉淀，拥挤沉淀）、压缩沉淀
      • 上浮
        • 上浮、气浮
    • 离心分离
      • 水旋分离
      • 离心机
    • 蒸发结晶
      • 蒸发
        • 多效蒸发、TVR、MVR
      • 结晶
    • 气液交换
      • 曝气
        • 鼓风曝气、机械曝气
      • 吹脱
      • 水滴/喷淋
      • 填料塔
    • 磁分离
      • 磁凝聚分离
      • 磁盘分离
      • 高梯度磁分离
      • 超导磁分离
    • 均和调节
      • 水量调节
      • 水质调节
  • 生物处理法
    • 生物处理概述
      • 利用微生物的新陈代谢作用对污水进行净化的处理方法
      • 建立在环境自净作用基础上的人工强化技术，其意义在于创造出有利于微生物生长繁殖的良好环境
    • 微生物分类
      • 按不同种类分
        • 菌类
          • 细菌、真菌
        • 藻类
        • 动物类
          • 原生动物、后生动物
      • 按营养来源不同
        • 自养菌
          • 光能自养菌
          • 化能自养菌
        • 异养菌
          • 腐生
          • 寄生
    • 生物处理的基本原理
      • 新陈代列
        • 分解代谢（异化）
          • 发酵
            • 有机物氧化释放的电子直接交给底物本身未完全氧化的某种中间产物，同时释放能量并产生梧桐的代谢产物
            • 在厌氧生物处理（厌氧消化）过程中起重要作用
            • 丙酸型发酵
            • 丁酸型发酵
          • 呼吸
            • 微生物在降解底物的过程中，将释放出的电子交给NAD(P)+FAD或FMN等电子载体，再经电子传递系统传给外源电子受体，生成水或其他还原型产物并释放能量
            • 好氧呼吸
              • 以分子氧作为最终电子受体
            • 缺氧呼吸
              • 以氧化型化合物作为最终电子受体
        • 合成代谢（同化）
      • 底物（基质）
        • 可被微生物利用的营养物质
        • 有机物
          • 异养微生物
        • 无机物
          • 自养微生物
    • 生物处理的方法
      • 按微生物对溶解氧的需求不同
        • 好氧生物处理
          • 水中存在溶解氧（分子氧）
          • 中低浓度的有机污水
          • 氨化反应
          • 硝化反应
          • 聚磷菌超量吸磷
        • 缺氧生物处理
          • 水中无分子氧存在，但存在如硝酸盐等化合态氧
          • 反硝化
          • 聚磷菌超量吸磷
        • 厌氧生物处理
          • 水中既无分子氧，又无化合态氧
          • 有机物分解成甲烷、二氧化碳、水、氨、硫化氢等无机物
          • 中高浓度有机污水，有机污泥
          • 厌氧氨氧化（短程硝化，Anammox）
          • 聚磷菌释磷
      • 按微生物生长方式不同
        • 悬浮生长法
          • 通过适当的混合方法使微生物在生物处理构筑物中保持悬浮状态。如：活性污泥法
        • 附着生长法
          • 微生物附着在某种载体上生长，并形成生物膜。如：生物膜法
  • 化学处理法
    • 中和
      • 用碱或碱性物质中和酸性废水或用酸或酸性物质中和碱性废水，把废水的PH调到7左右
      • 湿投加法
        • 石灰、电石渣、石灰石、白云石、苛性钠、碳酸钠
      • 过滤法
        • 石灰石、白云石
    • 化学混凝
      • 影响混凝效果的因素
        • 水温
        • pH值
        • 水中杂质的成分、性质和浓度
        • 水力条件(搅拌)
        • 混凝剂的种类、投加量及投加次序
      • 混凝剂
        • 无机盐类混凝剂。吕盐，铁盐
        • 高分子混凝剂。有机：聚丙烯酰胺；无机：聚合氯化铝、聚合硫酸铁
      • 助凝剂
        • 提高混凝效果。聚丙烯酰胺、活化硅酸、骨胶、海藻酸钠、红花树等
    • 化学沉淀
      • 寒氧化物沉淀法，硫化物沉泡法，钦盐沉途法，碳酸盐沉淀法和铁氧化沉泡法
      • 溶解度和溶度积
      • 氢氧化物沉淀法
        • 与PH值有很大关系
      • 硫化物沉淀法
        • 硫化氢、硫化钠、硫化钾
      • 碳酸盐沉淀法
        • 碳酸钠
      • 铁氧体沉淀法
        • 废水+硫酸亚铁+碱（调节PH）
      • 钡盐沉淀法
        • 处理含六价铬的废水。碳酸钡、氯化钡、硝酸钡、氢氧化钡
    • 化学氧化和还原
      • 常用的氧化剂氯氧化，空气氧化，臭氧氧化
      • 常用的还原剂有硫酸亚铁、氯化亚铁、铁屑、锌粉、二氧化硫、硼氢化钠等。
      • 药剂氧化和还原
      • 二氧化氯氧化法
        • 氯/盐酸+次氯酸钠反应制造
      • 光氧化法
        • 光激化氧化法
          • 臭氧、过氧化氢、氧、空气+光化学辐射
        • 光催化氧化法
          • 半导体催化剂+紫外线辐射
            • H2O2/UV法
            • UV/TiO2法
      • 高级氧化技术
        • Fenton氧化（H2O2/Fe2+）
        • 类Fenton氧化
        • 臭氧氧化
          • O3/UV
          • O3/H2O2
          • O3/H2O2/UV
          • O3/金属催化剂
        • 高铁氧化
        • 电化学高级氧化
          • 阳极催化氧化
          • 阴极还原
          • 阴阳两极协同催化降解
        • 光催化氧化
        • 超声氧化
        • 湿式空气氧化（CWAO）
        • 超临界水氧化（SCWO）
    • 电解
      • 电解法的特点是：电解装置紧凑，占地面积小，一次投资较少，易于实现自动化。药剂用量及产生的废液量少。通过调节槽电压和电流，可以适应较大幅度的水量与水质变化冲击。但电耗和可溶性材料消耗较多，副反应多，电极易钝化。
      • 电解氧化法
      • 电解还原法
      • 铁碳内点解法
      • Cu/Fe催化还原法
    • 消毒
      • 物理法消毒： 紫外线消毒、加热消毒、加热消毒、辐射消毒
      • 化学法消毒： 氯化法消毒、臭氧法消毒、二氧化氯法消毒
  • 物理化学处理法
    • 运用物理和化学的综合作用使污水得到净化处理的方法
    • 萃取
      • 根据操作状态
        • 连续式
        • 间歇式
      • 根据萃取次数
        • 单级萃取
        • 多级萃取
          • 错流
          • 逆流
      • 超临界流体萃取
      • 分配定律：KA=Cs/Ce
    • 汽提
      • 浮选，从液体中除去低密度固体物质或液体颗粒的方法
    • 吹脱
    • 吸附
      • 物理吸附
        • 溶质与吸附剂之间由分子间力（范德华力）而产生的吸附
      • 化学吸附
        • 溶质与吸附剂发生化学反应，形成牢固的吸附化学键和表面配合物的过程
      • 离子吸附（交换吸附）
        • 溶质的离子由于静电引力作用聚集在吸附剂表面的带电点上
      • 吸附剂：活性白土、漂白土、硅藻土、活性炭、硅胶、活性氧化铝、沸石分子筛、吸附树脂、腐殖酸类吸附剂
      • q=V(Co-c)/W
    • 离子交换
      • 按离子交换的选择性
        • 阳离子交换树脂
        • 阴离子交换树脂
      • 按活性基团中酸碱的强弱
        • 强酸性阳离子交换树脂
        • 弱酸性阳离子交换树脂
        • 强碱性阴离子交换树脂
        • 弱碱性阴离子交换树脂
      • 软化和除盐的主要方法。不溶性离子化合物（离子交换剂）上的交换离子与溶剂中的其他同性离子的交换反应。
    • 膜分离
      • 微滤
      • 超滤
      • 纳滤
      • 反渗透
      • 电渗析
        • 电位差为推动力的膜分离法，用于从水溶液中脱除离子，主要用于苦咸水脱盐或海水淡化