水污染控制工程PDF电子书下载

第1篇　总论 1

1　水环境的污染与防治 1

1.1　水资源 1

1.2　水污染 2

1.3　水体污染防治 3

习题和思考题 4

2　水污染防治基础知识 5

2.1　废水 5

2.2　污染物与污染指标 5

2.2.1 固体污染物 5

2.2.2　需氧污染物 6

2.2.3　毒性污染物 7

2.2.4 营养性污染物 8

2.2.5 生物污染物 8

2.2.6　感官污染物 9

2.2.7　酸碱污染物 9

2.2.8 油类污染物 9

2.2.9 热污染 9

2.3　废水水质 9

2.4　废水水质控制标准 10

2.5　控制废水污染的基本途径 11

2.5.1 减少污染因子的产生量 11

2.5.2　减少污染因子的排放量 11

2.6　废水水质控制和污泥处理方法分类 12

2.6.1 废水水质控制方法分类 12

2.6.2　污泥处理方法分类 14

2.7　废水处理系统 14

2.8　水量调节与水质均化 16

2.8.1 水量调节 16

2.8.2 水质均化 16

习题和思考题 17

第2篇　不溶态污染物的分离技术 17

3　重力沉降法 19

3.1　概述 19

3.2　离散颗粒的沉降规律 20

3.2.1 单独颗粒的沉降规律 20

3.2.2　群体颗粒的沉降速度 22

3.3　沉降试验和沉降曲线 23

3.3.1 自由沉降试验及其沉降曲线 23

3.3.2 絮凝沉降试验及其沉降曲线 27

3.4　理想沉淀池 30

3.5　沉砂池 31

3.5.1　平流沉砂池 31

3.5.2　曝气沉砂池 33

3.5.3　旋流沉砂池 34

3.6　普通沉淀池 35

3.6.1　平流沉淀池 35

3.6.2　竖流沉淀池 38

3.6.3　辐流沉淀池 41

3.7　斜板和斜管沉淀池 42

3.7.1 浅层沉降原理 42

3.7.2　斜板、斜管沉淀池的构造 43

3.7.3　斜板、斜管沉淀池的设计计算 44

习题和思考题 46

4　混凝澄清法 48

4.1　胶体结构及其脱稳凝聚机理 48

4.1.1 胶体结构及其ζ电位 48

4.1.2　胶体的脱稳和凝聚 49

4.2　混凝剂及其作用机理 52

4.2.1 常用混凝剂及其性能 52

4.2.2　混凝剂的作用机理 53

4.2.3 助凝剂 54

4.3　混凝条件及混凝试验 55

4.4　混合反应器和澄清设备 58

4.4.1 混合器 58

4.4.2 反应池 60

4.4.3 澄清池 61

习题和思考题 63

5　浮力浮上法 64

5.1 隔油 64

5.1.1 油粒上浮速度 64

5.1.2 隔油池 65

5.2　气浮和浮选原理 67

5.2.1 气浮和浮选 67

5.2.2 空气的溶解、释放及气泡性质 67

5.2.3 悬浮粒子与气泡的粘附 70

5.2.4　乳化和破乳 71

5.3　压力溶气气浮及其系统设计 72

5.3.1 压力溶气气浮的流程及供气方式 72

5.3.2　压力溶气气浮的主要设备及其设计计算 75

习题和思考题 79

6　不溶态污染物的其他分离方法 80

6.1　阻力截留法 80

6.1.1 格栅 80

6.1.2 筛网 82

6.1.3 微滤 83

6.2　离心力分离法 83

6.2.1 离心力分离原理 83

6.2.2 离心分离设备及其设计计算 84

6.3　磁力分离法 88

6.3.1 磁力分离原理 89

6.3.2　磁力分离设备及分离流程 89

习题和思考题 92

第3篇　污染物的生物化学转化技术 92

7　活性污泥法 93

7.1　废水生物处理 93

7.1.1 废水生物处理原理 93

7.1.2 生物处理方法分类 96

7.2　活性污泥法基本原理 96

7.2.1 活性污泥与活性污泥法 96

7.2.2 活性污泥法分类 97

7.2.3 活性污泥增长特点与净化作用 98

7.2.4 活性污泥的性能指标 99

7.2.5 影响活性污泥性能的环境因素 100

7.2.6 活性污泥法主要设计和运行参数 101

7.3　活性污泥降解有机物的规律 103

7.3.1 生物处理动力学模型 103

7.3.2 动力学模型的应用 106

7.3.3 净化理论在活性污泥法中的应用 110

7.4　活性污泥法运行方式 111

7.4.1 曝气池混合反应形式 111

7.4.2　各种活性污泥法系统 112

7.5　曝气原理与曝气池构造 120

7.5.1 曝气的作用与方法 120

7.5.2 曝气池 124

7.5.3　氧的传递理论 127

7.6　活性污泥法系统的工艺设计 128

7.6.1 工艺流程选择 128

7.6.2 曝气时间与曝气池容积 128

7.6.3 回流污泥量及污泥回流设备 130

7.6.4 需氧量、供氧量与曝气设备的确定 131

7.6.5 二次沉淀池的设计 138

7.6.6　设计计算举例 138

7.6.7 序批式活性污泥法工艺设计 141

7.7　活性污泥法系统的运行管理 143

7.7.1 活性污泥的培养与驯化 143

7.7.2 活性污泥法运行中常见的问题 143

7.7.3 活性污泥法运行中需要测定的主要项目 145

习题和思考题 146

8　生物膜法 147

8.1　概述 147

8.2　基本原理 148

8.2.1 生物膜附着的基体——填料 148

8.2.2 生物膜 149

8.2.3 生物膜中的物质迁移 150

8.2.4 生物膜净化废水的原理 151

8.3　普通生物滤池 151

8.3.1 构造与特征 151

8.3.2 负荷 152

8.3.3 耗氧与供氧 154

8.3.4 处理效率 155

8.3.5 生物滤池的设计 156

8.4　生物滤池的类型与运行 157

8.4.1 生物滤池的类型 157

8.4.2 生物滤池运行流程 158

8.4.3 回流 159

8.4.4 生物滤池的运行 160

8.5　生物转盘 161

8.5.1 构造 161

8.5.2 工作过程 163

8.5.3 组合形式及处理流程 163

8.5.4　处理特点 163

8.5.5 设计 164

8.5.6 生物转盘的实践 165

8.6　接触氧化法 165

8.6.1 构造 166

8.6.2　去除机理及特点 166

8.6.3 处理流程 167

8.6.4　设计 168

习题和思考题 169

9　厌氧生物处理法 170

9.1　厌氧消化原理 170

9.1.1 厌氧消化的生化阶段 170

9.1.2　发酵的控制条件 171

9.2　厌氧消化工艺设备 174

9.2.1 厌氧接触系统 175

9.2.2 厌氧生物滤池和厌氧生物转盘 175

9.2.3 上流式厌氧污泥床反应器 176

9.2.4　厌氧流化床反应器 178

9.2.5 两相厌氧消化系统 178

9.2.6 几种厌氧生物处理工艺及装置的比较 178

习题和思考题 179

10　自然条件下的生物处理法 180

10.1　稳定塘 180

10.1.1 稳定塘的种类和功能 180

10.1.2　稳定塘的规划与设计 181

10.2　生态系统塘 182

10.2.1 水生植物塘 182

10.2.2　养殖塘 183

10.3　土地处理法 184

10.3.1 废水的土地处理概念及分类 184

10.3.2　土地处理机理 184

10.3.3 污水灌溉的水质要求 185

10.3.4 污水灌溉的规划与设计 185

10.3.5　土地渗滤系统 186

10.3.6　人工湿地处理系统 188

习题和思考题 191

第4篇　污染物的化学转化技术 191

11 中和法 192

11.1　概述 192

11.2　基本原理 192

11.3　酸性废水的中和处理 193

11.3.1 投药中和法 193

11.3.2　过滤中和法 196

11.3.3 利用碱性废水和废渣的中和法 197

11.4　碱性废水的中和处理 197

习题和思考题 198

12　化学沉淀法 199

12.1　氢氧化物沉淀法 199

12.2　其他化学沉淀法 202

12.2.1 硫化物沉淀法 202

12.2.2　碳酸盐沉淀法 204

12.2.3 卤化物沉淀法 204

12.2.4　螯合沉淀法 205

12.3　铁氧体沉淀法 207

12.3.1 铁氧体 207

12.3.2　铁氧体沉淀法的工艺流程 207

12.3.3 铁氧体沉淀法处理废水举例 208

习题和思考题 209

13　氧化还原法 210

13.1　基本原理 210

13.1.1 无机物的氧化还原 210

13.1.2 有机物的氧化还原 210

13.1.3 影响氧化还原反应的因素 211

13.2　化学氧化法 211

13.2.1 空气氧化法 211

13.2.2　臭氧氧化法 212

13.2.3 氯氧化法 214

13.2.4　高锰酸盐氧化法 216

13.3　化学还原法 216

13.3.1 还原法去除六价铬 216

13.3.2　还原法除汞（Ⅱ） 217

13.4　电化学法 217

13.4.1 概述 217

13.4.2 电能效率及其影响因素 218

13.4.3 电解氧化还原法 218

13.4.4 电解浮上和电解凝聚 220

13.5　高级氧化法 222

13.5.1 概述 222

13.5.2　典型的高级氧化技术 222

习题和思考题 224

14　化学消毒法 225

14.1　概述 225

14.2　化学消毒原理 225

14.3　氯消毒法 227

14.3.1 氯的消毒作用 227

14.3.2　投氯量及投氯点 228

14.3.3 加氯装置 229

14.3.4　应用 230

14.4　其他消毒法 231

14.4.1 二氧化氯消毒法 231

14.4.2　臭氧消毒法 231

14.4.3 紫外消毒法 232

14.4.4　重金属消毒法 232

14.4.5　其他卤素消毒法 232

习题和思考题 233

第5篇　溶解态污染物的物理化学分离技术 233

15 吸附法 234

15.1　基本原理 234

15.1.1 固体表面上的吸附作用 234

15.1.2 等温吸附规律 235

15.1.3 吸附动力学 237

15.1.4 影响吸附的因素 237

15.2　吸附剂 238

15.2.1 活性炭 238

15.2.2　树脂吸附剂 238

15.2.3 腐殖酸类吸附剂 238

15.2.4　其他吸附剂 239

15.3　吸附工艺过程及设备 239

15.3.1 吸附操作方式 239

15.3.2 固定床吸附柱的工作规律 240

15.3.3 吸附装置的设计计算 240

15.4　吸附剂的再生 242

15.5　吸附法在废水处理中的应用 244

15.5.1　含汞废水处理 244

15.5.2　含铬废水处理 244

15.5.3　炼油厂废水处理 244

习题和思考题 245

16　离子交换法 246

16.1　离子交换剂 246

16.1.1 离子交换树脂的结构特征 246

16.1.2 离子交换树脂的种类 247

16.1.3 离子交换树脂的性能 247

16.2　离子交换平衡与交换动力学 249

16.2.1 离子交换平衡 249

16.2.2 离子交换动力学 251

16.3　离子交换工艺过程及设备 251

16.3.1 离子交换工艺过程 251

16.3.2　离子交换设备 254

16.4　离子交换系统的设计 255

16.4.1 离子交换系统的设计步骤 255

16.4.2 固定床的设计计算 255

16.4.3　流动床的设计计算 256

16.5　离子交换法在废水处理中的应用 257

16.5.1　含汞废水处理 257

16.5.2　含镉废水处理 258

16.5.3　含铬废水处理 258

16.5.4　除磷脱氮 259

习题和思考题 259

17　膜分离法 261

17.1　概述 261

17.2　扩散渗析法 262

17.2.1 基本原理 262

17.2.2　扩散渗析的应用实例 263

17.3　电渗析法 263

17.3.1　基本原理和特点 263

17.3.2 电渗析膜 264

17.3.3 电渗析器 265

17.3.4 电渗析的工艺技术问题和指标 265

17.3.5 电渗析的工艺计算 267

17.3.6 电渗析法在废水处理中的应用 268

17.4　微滤 269

17.4.1 基本原理 269

17.4.2　微滤膜的特点 269

17.4.3　微滤膜 270

17.4.4　微滤技术的应用 270

17.5　超滤法 270

17.5.1　基本原理 270

17.5.2　超滤膜 271

17.5.3　超滤设备和超滤工艺流程 271

17.5.4　超滤技术的应用 272

17.6　反渗透法 272

17.6.1　基本原理 272

17.6.2　反渗透膜 273

17.6.3　反渗透装置 274

17.6.4　反渗透处理系统的计算 276

17.6.5 反渗透法在废水处理中的应用实例 277

17.7　液膜分离技术 278

17.7.1 液膜的结构与液膜的形成 278

17.7.2　液膜材料的选择与液膜分离操作 278

17.7.3 液膜分离技术在处理废水方面的应用 280

习题和思考题 280

18　溶解态污染物的其他分离方法 281

18.1　吹脱法和汽提法 281

18.1.1 吹脱法 281

18.1.2 汽提法 283

18.2　萃取法 286

18.2.1 分配定律和萃取平衡、萃取速度 286

18.2.2 萃取剂的选择和再生 287

18.2.3 萃取工艺过程 287

18.2.4　萃取设备及计算 288

18.2.5 萃取法在废水处理中的应用实例 290

18.3　结晶法 291

18.3.1 基本原理 291

18.3.2 物料衡算 292

18.3.3 结晶法处理废水举例 292

习题和思考题 293

第6篇　废水的再生利用与排放 293

19　废水再生利用系统的水质处理 294

19.1　概述 294

19.2　循环冷却水的冷却处理 294

19.2.1 循环冷却水系统 294

19.2.2　水的冷却机理 295

19.2.3 冷却构筑物分类 295

19.2.4　冷却塔的构造 297

19.2.5 冷却塔的设计计算 299

19.2.6　冷却塔的水量损失 303

19.2.7　冷却构筑物的选择 303

19.3　循环冷却水的水质稳定 303

19.3.1 循环水的水质稳定性 304

19.3.2　结垢的控制 306

19.3.3 腐蚀的控制 308

19.3.4　微生物的控制 310

19.4　城市污水的高级处理与再用 311

19.4.1 二级处理后高级处理 311

19.4.2 二级处理强化技术 312

19.5　废水的过滤技术 313

19.5.1 基本原理 313

19.5.2 滤层与垫层 315

19.5.3　过滤工艺过程 316

19.5.4　过滤水头损失分析 318

19.5.5 滤池的反洗 319

19.5.6　配水系统 319

19.5.7 普通快滤池及其设计计算 321

19.5.8 虹吸滤池及无阀滤池 321

19.5.9　压力滤池 322

19.5.10　V形滤池 322

习题和思考题 323

20　脱氮除磷 324

20.1　氮的去除 324

20.1.1 沸石选择性交换吸附 324

20.1.2　空气吹脱 325

20.1.3　折点氯化 325

20.1.4　生物脱氮 326

20.2　磷的去除 331

20.2.1 化学除磷 331

20.2.2　生物除磷 332

20.3　废水生物脱氮除磷技术 334

20.3.1　A2/O工艺 334

20.3.2 改进型Bardenpho（五段）工艺 335

20.3.3　UCT工艺 335

20.3.4 氧化沟脱氮除磷工艺 336

习题和思考题 336

21　水体自净与废水排放 337

21.1　水体的特征 337

21.1.1 河流 337

21.1.2　湖泊与水库 337

21.1.3　海洋 338

21.2　河流的自净规律 339

21.2.1 河流的自净机理 339

21.2.2　河流的自净模型 340

21.3　湖泊及海洋的自净规律 343

21.3.1 湖泊水库的污染与自净 343

21.3.2　海洋的污染与自净 345

21.4　废水处理程度的确定 345

21.4.1 废水处理程度确立原则 345

21.4.2　废水排放标准 346

21.4.3　废水处理程度的确定 347

21.5　废水的输送与排放 347

21.5.1 概述 347

21.5.2　立交穿越技术 348

21.5.3 出水口 349

21.5.4　其他构筑物 350

习题和思考题 351

第7篇　污泥处理与处置技术 351

22　污泥的处理与利用 352

22.1　概述 352

22.1.1 污泥的种类 352

22.1.2　污泥的特性 352

22.1.3　污泥的数量 354

22.2　污泥处理工艺 354

22.3　污泥浓缩 355

22.3.1 重力浓缩 355

22.3.2　气浮浓缩 360

22.3.3 离心浓缩 361

22.4　污泥调理与脱水 362

22.4.1 污泥调理 362

22.4.2 自然脱水 363

22.4.3　机械脱水 364

22.5　污泥稳定 368

22.5.1 污泥的生物稳定 369

22.5.2　污泥的化学稳定 373

22.6　最终处置与综合利用 373

22.6.1 污泥的综合利用 374

22.6.2　湿式氧化 374

22.6.3 弃置 374

22.6.4 焚烧 374

习题和思考题 375

第8篇　污水处理厂（站）设计与水环境区域综合防治 375

23　污水处理厂（站）的设计 377

23.1　概述 377

23.1.1 设计原则与程序 377

23.1.2 设计资料 378

23.2　工艺流程及总体布置 379

23.2.1 工艺流程 379

23.2.2　厂（站）址选择 380

23.2.3 厂（站）的平面及立面布置 381

23.3　排水及给水设施 384

23.3.1 排水管渠 384

23.3.2 给水管道 385

23.4　臭味控制 386

23.4.1 污水处理厂（站）内臭味的种类及来源 386

23.4.2 臭味的影响及控制的必要性 386

23.4.3 臭味的控制技术与方法 386

23.5　配水设施及计量设备 389

23.5.1 配水设施 389

23.5.2 计量设备 390

23.6　污水泵房 393

23.6.1 泵的选择 393

23.6.2 泵房布置 394

23.6.3 吸水井 395

习题和思考题 396

24　水环境区域性综合防治 397

24.1　概述 397

24.2　水环境区域性综合防治的工作要点 397

24.2.1 工作内容 397

24.2.2　工作步骤 398

24.3　污染物总量控制方法 399

24.3.1 实施污染物总量控制的必要性 399

24.3.2 实施总量控制路线的适用范围 399

24.3.3 实施总量控制的条件 399

24.3.4 总量控制最优治理方案的确定 399

24.3.5 污染物的极限允许排放负荷的计算 400

24.4　行政经济原则及措施 403

24.4.1 水污染区域性防治的管理 403

24.4.2 水环境区域性综合防治的工程技术措施 404

习题和思考题 405

附录 406

附录1　地面水环境质量标准（摘自GB3838-2002） 406

附录2　农田灌溉水质标准（摘自GB5084-2005） 407

附录3　渔业水质标准（摘自GB11607-89） 408

附录4　海水水质标准（摘自GB3097-1997） 409

附录5　污染物综合排放标准（摘自GB8978-1996） 410

附录6　城镇污水处理厂污染物排放标准（摘自GB18918-2002） 412

附录7　城市污水再生利用城市杂用水水质（摘自GB/T18920-2002） 413

附录8 城市污水再生利用景观环境用水水质（摘自GB/T18921-2002） 414

附录9　城市污水再生利用工业用水水质（摘自GB/T19923-2005） 414

参考文献 416