水处理工程理论与应用PDF电子书下载

第一章 沉降分离（执笔人 井出哲夫 角田省吾 游佐美津雄） 1

1.1　颗粒的沉降速度 1

1.1.1　单独颗粒的沉降速度 1

目录 1

1.1.2　群体颗粒的沉降速度 2

1.2　沉淀池的分离效率 4

1.2.1　理想沉淀池 4

1.2.2　短路流的影响 6

1.2.3　紊动的影响 7

1.3.1　平流式沉淀池 8

1.3　装置 8

1.3.2　圆形沉淀池 9

1.4　实验方法 9

1.4.1　用沉降筒——吸管法测定沉降速度分布 9

1.4.2　絮凝性颗粒的沉降速度分布的测定方法 11

1.5　设计方法 12

1.5.1　进水和集水部分的构造 12

1.5.2　沉淀池的形状 13

1.5.3　沉淀池面积的计算方法 13

设计举例 14

1.6.1 理论 18

1.6　斜板的沉降促进作用 18

1.6.2　斜板沉淀池的构造 20

1.6.3　设计方法 22

设计举例 23

1.7　沉淀浓缩 24

1.7.1 泥浆的静水沉降特性 24

1.7.2　静水沉降曲线的各种关系式 25

1.7.3　装置 28

1.7.4　实验方法 28

1.7.5　设计方法 30

设计举例 33

1.8.1　凝聚理论 35

1.8　凝聚分离 35

1.8.2　凝聚剂 46

1.8.3　凝聚沉淀装置 48

1.8.4　凝聚试验 52

1.8.5　设计方法 55

设计举例 59

第二章　气浮分离（执笔人 角田省吾） 63

2.1　加压气浮法的原理 63

2.1.1　气-固-液系的润湿 63

2.1.2　固-气比与上浮力 63

2.2.2　PPI型油水分离池 64

2.2.1　API型油水分离池 64

2.2　油水分离装置 64

2.2.3　CPI型油水分离池 65

2.3　加压气浮分离装置 66

2.3.1　竖流式加压气浮分离装置 66

2.3.2　平流式加压气浮分离装置 67

2.3.3　多层气浮分离装置 67

2.3.4　加压气浮分离流程 68

2.4　试验方法 68

2.4.1　气浮速度的测定 69

2.4.2　溶解空气量的测定 70

2.4.3　试验中的几个问题 71

2.5　设计方法 71

2.5.1　油水分离装置的设计程序 71

2.5.2　加压气浮分离装置的设计程序 72

设计举例 74

第三章　澄清过滤（执笔人 藤田贤二） 76

3.1 概论 76

3.2　澄清理论 76

3.2.1　捕集悬浮颗粒的机理 76

3.2.2　过滤方程式 77

3.3.1　普通快滤池的构造 80

3.3　快滤池的构造 80

3.3.2　上向流过滤和双向流过滤 82

3.3.3　多层过滤 83

3.3.4　平向流过滤 83

3.3.5　移动床过滤 84

3.4　各种参数选定和各部件设计 85

3.4.1　过滤速度 85

3.4.2　过滤阻力 85

3.4.3　流量调节方法 88

3.4.4　滤料粒径和滤层厚度 90

3.4.5　反冲洗的强度、压力和时间 92

3.4.6　表面冲洗 95

3.4.7　集水装置和承托砾石 97

3.4.8　排水槽 99

3.5　特殊过滤法 101

3.5.1　微絮凝过滤 101

3.5.2　加药过滤 102

3.5.3　接触过滤 103

3.6　滤池的自动运行 103

3.6.1 普通滤池的运行 103

3.6.2　自动运行滤池 104

3.7　滤池应用举例 107

3.7.1 给水 107

3.7.3　污水高级处理 108

3.7.2　工业用水和工厂用水 108

3.7.4　工业废水处理 109

3.7.5　海水精制 110

3.8　设计计算举例 111

3.8.1　关于整体设计的计算举例 111

3.8.2　关于滤料的计算举例 111

3.8.3　关于过滤阻力的计算举例 113

3.8.4 关于反冲洗的计算举例 114

3.8.5　关于多层滤池的计算举例 116

4.1.1 理论 117

4.1　真空脱水 117

第四章 污泥脱水（执笔人 铃木英友 角田省吾） 117

4.1.2　装置 119

4.1.3　试验方法 122

4.1.4 设计方法 125

设计举例 126

4.2　压滤脱水 129

4.2.1 装置 129

4.2.2　试验方法 133

4.2.3　设计方法 135

设计举例 137

4.3　离心脱水 138

4.3.1　理论 139

4.3.2　装置 141

4.3.3　试验方法 144

4.3.4　设计方法 146

4.3.5　实用举例 147

设计举例 147

4.4　滚压脱水 150

4.4.1 原理 150

4.4.2　装置 154

4.4.3　试验方法 156

设计举例 157

5.1 活性污泥法的适用范围和处理程度 159

第五章 活性污泥法（执笔人 小笠原光彦 远矢泰典） 159

5.2　活性污泥法的原理 161

5.2.1 微生物在净化过程中的变移 162

5.2.2　絮凝体的形成与吸附 165

5.2.3微生物在各增殖期对污水的氧化与同化作用 167

5.2.4　凝聚、吸附及氧化的平衡 168

5.3　活性污泥法的污水净化机理 168

5.3.1 一相说的净化理论 169

5.3.2　二相说的净化理论 172

5.3.3　BOD去除与污泥增殖 174

5.3.4 BOD去除与需氧 176

5.4.1　BOD负荷 181

5.4　活性污泥系统的设计、运行与操作因素 181

5.4.2　活性污泥的泥龄 183

5.4.3　活性污泥的凝聚沉淀性与浓缩性 184

5.4.4　水温的影响 186

5.4.5　营养平衡 188

5.4.6　有毒物质 189

5.5　曝气 193

5.5.1 概要 193

5.5.2　曝气理论 193

5.5.3　各种类型的曝气装置 195

5.5.4　曝气装置设计的主要参数 199

设计举例 208

5.5.5　纯氧曝气装置 209

5.5.6　深水曝气装置 211

5.6　活性污泥法的各种改进法 212

5.6.1 曝气池的反应型式 213

5.6.2　阶段曝气法 214

5.6.3　接触稳定法 216

5.6.4　完全氧化法（延时曝气法） 217

5.6.5　高速率法 217

5.6.6　其它处理法 220

5.6.7　纯氧曝气法 221

5.7.2　间歇式处理试验 225

5.7.1　活性污泥法的各项设计参数 225

5.7　试验方法 225

5.7.3　连续式处理试验 228

设计举例 229

5.8　脱氮活性污泥法（生物脱氮法） 232

5.8.1 脱氮活性污泥法的原理 232

5.8.2　脱氮活性污泥法的各种改进法 238

5.8.3　脱氮活性污泥法的设计法 242

设计举例 243

第六章 生物过滤法（执笔人　远矢泰典） 246

6.1　净化机理 246

6.2　生物过滤法的处理方式 249

6.3　生物滤池的负荷 250

6.4　BOD的去除及其影响因素 251

6.4.1　接触（停留）时间 251

6.4.2　水温 253

6.4.3　处理水的回流 253

6.6.2　接触氧化滤池（浸没滤池） 253

6.4.4　氧的供给（滤池的通风） 256

6.4.5　滤料 258

6.5　生物滤池的构造 259

6.6　特种生物膜法处理技术 260

6.6.1　使用塑料滤料的塔式生物滤池 261

6.6.3　生物转盘 265

6.7　试验方法 270

设计举例 271

第七章　氧化塘处理法（执笔人　松尾吉高） 274

7.1　氧化塘的特征 274

7.2　好氧塘和兼性塘 275

7.2.1　好氧塘和兼性塘的特点 275

7.2.2　氧化塘内的微生物反应 275

7.2.3　设计参数及其标准 276

7.3　氧化塘构造上的注意点 278

7.4　藻类的去除 279

7.5　厌氧塘 280

7.6　曝气氧化塘 281

7.6.1　曝气氧化塘的净化机理与特征 281

7.6.2　曝气氧化塘的设计 282

设计举例 284

第八章　厌氧消化法 286

8.1　厌氧消化机理 287

8.2　厌氧消化的影响因素 290

8.2.1　消化温度 290

8.2.2　有机物负荷 293

8.2.3　搅拌和混合 294

8.2.4　废水的C/N比 295

8.2.5　抑制消化的物质 297

8.3　厌氧消化的管理指标 299

8.3.1　pH、碱度、缓冲能力 299

8.3.2　低级脂肪酸的浓度及其种类 300

8.3.3　产气量及其组成 302

8.4　厌氧污泥的增殖 305

8.5　厌氧消化处理装置 306

8.6　消化池的设计法（容积决定法） 309

8.7　试验方法 310

设计举例 311

8.8　实际使用举例 314

第九章　活性炭吸附（执笔人　势渡岩） 316

9.1　活性炭处理 316

9.2　活性炭的物理、化学性质与吸附 317

9.2.1　物理吸附和化学吸附 317

9.2.2　细孔构造与吸附 318

9.2.3　活性炭表面的化学性质及界面电动现象 319

9.2.4　吉布斯（Gibbs）吸附理论 321

9.3　吸附质的性质和活性炭的吸附能力 321

9.3.1　分子结构和表面张力 322

9.3.2　溶解度 324

9.3.4　分子的大小 325

9.3.5　pH 325

9.3.3　电离和极性 325

9.3.6　浓度 326

9.3.7　温度和共存物质 326

9.4　吸附等温线 326

9.4.1　亨利型 327

9.4.2　弗兰德利希型 327

9.4.3　朗格缪尔型 327

9.4.4　B.E.T型 328

9.4.5　多成分体系的吸附等温式 329

9.5.1　影响吸附速度的因素 331

9.5.2　液相界膜上的物质移动速度 331

9.5　吸附速度 331

9.5.3　固相界膜上的物质移动速度 333

9.5.4　总物质移动系数 333

9.5.5　细孔扩散速度 334

9.5.6　表面扩散速度 334

9.5.7　细孔扩散和表面扩散同时影响吸附速度时的扩散速度 335

9.5.8　颗粒内有效扩散系数的计算方法 335

9.6　吸附装置的设计 338

9.6.1　搅拌池吸附装置 339

9.6.2 固定床吸附装置 341

9.6.3　移动床吸附装置 349

9.6.4　流动床吸附装置 350

9.7　再生方法 351

9.7.1　干式加热法 352

9.7.2　湿式氧化法 358

9.7.3　电化学再生法 359

9.7.4　药剂再生法 359

9.7.5　生物再生法 359

9.7.6　其它再生方法 360

9.8　活性炭在给水和污水处理中的应用 361

9.8.1　除嗅 361

9.8.2　脱氯 362

9.8.3　烷基苯磺酸盐（ABS）的去除 363

9.8.4　纸浆废水处理 363

9.8.5　石油化学废水处理 365

9.8.6　纺织印染废水处理 366

9.8.7　污水的三级处理 367

9.8.8　污水的物理化学处理 369

9.8.9　酿酒废水处理 370

9.8.10　无机物质的吸附 370

9.9　试验方法 372

9.9.1　吸附等温线的求法 372

9.9.2　吸附速度试验 373

9.9.3　炭柱试验 373

9.9.4　再生试验 373

设计举例 374

9.9.5　活性炭的试验方法 374

第十章 离子交换（执笔人　势渡岩） 379

10.1　离子交换处理 379

10.2　离子交换剂的种类和性质 379

10.2.1　无机离子交换剂 380

10.2.2　有机合成离子交换剂 381

10.3　离子交换反应 387

10.3.1　离子交换容量 387

10.3.2　离子交换平衡与选择系数 388

10.3.3　离子交换速度 391

10.4　离子交换装置的设计 394

10.4.1 固定床离子交换装置 395

10.4.2　逆流式离子交换装置 400

10.4.3　连续式离子交换装置 402

10.5　高含盐量水的部分除盐 405

10.5.1　强酸性阳离子交换树脂与弱碱性阴离子交换树脂的组合 405

10.5.2　硫酸型树脂法 407

10.5.3　脱盐法（德塞尔过程） 408

10.5.4　希劳塞姆法 408

10.5.5　沉淀法 409

10.6.1　含铬废水的处理 411

10.6.2　汞的去除 411

10.6　用离子交换法处理废水 411

10.6.3　铜、镍、镉的去除 412

10.6.4　氰和氰络合离子的去除 412

10.6.5　氨的去除 413

10.6.6　磷酸的去除 414

10.6.7　硝酸根离子的去除 414

10.7　离子交换装置的性能降低及其对策 415

10.7.1　离子交换树脂性能的降低 415

10.7.2　树脂的补充 417

10.7.3　污染树脂的再生法 417

10.8.1　树脂的调整法 418

10.8　试验方法 418

10.8.2　穿透容量和再生条件 419

10.8.3　平衡曲线和选择系数 419

10.8.4　离子交换树脂的总交换容量 420

设计举例 421

第十一章 电渗析法（执笔人　松元宽郎） 424

11.1　原理 424

11.2　离子交换膜 425

11.2.1　膜应具有的性质 425

11.2.2　膜的种类 425

11.3　膜附近的各种现象 428

11.3.1　浓度极化与极限电流密度 428

11.3.2　通过膜的物质迁移 429

11.4　电渗析装置 430

11.4.1　电渗析装置的概要 430

11.4.2　电渗析槽应具备的条件 430

11.4.3 电渗析槽的构成及其种类 433

11.4.4　除盐装置 436

11.4.5　浓缩装置 437

11.5　为电渗析装置的设计与运转而进行的预备性试验 439

11.5.1　极限电流密度的测定 439

11.5.2　工作电流密度的确定 440

11.5.4　原液组成与除盐率 441

11.5.3　电流效率的测定 441

11.6　设备计划 442

11.6.1　经济设计的原则 442

11.6.2　处理方式 445

11.7　电渗析槽的容量计算 447

11.7.1　确定容量时的注意事项 447

11.7.2　工作电流密度的确定 447

11.7.3　所需膜面积的计算 448

设计举例 452

第十二章　反渗透法（执笔人　塚本辉嘉） 455

12.1　前言 455

12.2.1　膜透过理论 457

12.2　反渗透法的基础知识 457

12.2.2　膜的制作方法与保存 460

12.2.3　膜的构造与特性 462

12.2.4　膜的种类 472

12.2.5　膜的污染与洗净 474

12.2.6　防止膜受污染的方法 477

12.3　反渗透膜装置 478

12.3.1　板框式构造型 479

12.3.2　管型 480

12.3.3 中空纤维型 482

12.3.4　螺旋卷型 483

12.4.1　用平板膜进行的试验 484

12.4　试验方法 484

12.4.2　膜组件试验 487

12.5　反渗透的流程 488

12.5.1　预处理过程 488

12.5.2　膜分离过程 489

12.5.3　膜分离过程的设计 492

12.6　反渗透法的应用 493

12.6.1　海水、咸水的除盐 493

12.6.2　生活污水处理 504

12.6.3　工业废水处理 516

12.6.4　在食品工业中的应用 545