当代给水与度水处理原理·2离子交换、消毒、脱氯等也应归入单元过程之中。单元过程由于包含了化学反应，就不易像单元操作那样，定义得很清楚，同时也难于完全脱离物料来论述。单元操作一直是化学工程的基本课程，教材和专著很多，单元过程则未具有类似的情况，原因可能就在这里。20世纪50年代以后，由于发展了化学反应工程这一新学科，把化学反应与有关的其它过程结合起来研究，这无疑又降低了单元过程这一概念原来所起的作用。水处理著作中，首先引人单元操作这一概念的，可能是1954年出版的Fair与Geyer两人的《给水与废水处置》（WaterSupplyandWastewaterDispos-al）一书。但这本书把包含化学反应的单元过程也包括在单元操作这一概念内。这本书后来由Okun参加编写，分两卷出版，在第二卷《给水净化与废水处理》（WaterPurificationandWastewaterTreatnent）中，仍然采用原来的术语。因此，在这些著作中，单元操作的涵义可以理解为单元方法。Rich分别于1961年及1963年发表了《卫生工程的单元操作》（UnitOperationsofSanitaryEngineering）及《卫生工程的单元过程》（UnitProcessesofSanitaryEngineering）两本书，按化工的观点来引用单元过程这一术语。Metcalf与Eddy公司编写的《废水工程》（WastewaterEngineering，1972及1979年版）又把单元过程区分为化学单元过程（包含化学反应）及生物单元过程（包含生化反应）两条术语，单元操作则称为物理单元操作。Rich等人的著作虽然都引用了单元操作及单元过程等概念，但实际上并没有把水处理过程完全按单元操作及单元过程的体系来论述，这些概念只是作为把传统的水处理方法分成两大类（Rich）或三大类（Metcalf与Eddy)的大致依据。这样做是为了便于论述和理解。例如曦气池包括了气和水的输送（单元操作）、气体传递（单元操作）及生物氧化（单元过程）等内容，它与二次沉淀池（单元操作）组成了活性污泥法。Rich及Metcalf与Eddy都是把活性污泥法作为一完整的处理方法来论述的，这和一般的废水处理著作的做法并无差别，只是分别把这一方法归人单元过程（Rich）或生物单元过程（Metcalf与Eddy）一类而已。因此，单元操作与单元过程等两个概念的引入，对于水处理的学科理论并没有重大的贡献，不像单元操作这一概念对于化学工程所起过的那种突出贡献。原因可能是，化工生产包括了很多的完全不相同的工业，单元操作这个概念使这些完全不相同的工业之间产生了联系，在理论上有了突破。但是，水处理只是生产水的一种工业，单元操作与单元过程的那种概念特点便不存在了。应该说，引人反应器的理论对于提高水处理的学科理论是有较大的
络论贡献的，而且大有发展的前景，这将从第二章起看出来。给水与废水处理80-220世纪50年代以前，给水处理与废水处理涵义的划分是很清楚的。从天然水源取水，为供生活或工业的使用（特别是生活使用）而进行的处理，称为给水处理。为了排除的目的，对于使用过的水所进行的处理，称为废水处理。自从水的污染日益严重，水源逐渐紧张以来，给水处理与废水处理间的界限也就遂渐模糊起来。现在，废水可以作为水源，经处理后以供工业用水甚至生活用水。水的再用(reuse)以及再生（revonalion）这类术语的出现就反映了这种情况。为了废水的再生或再用所进行的处理，就其水质说是废水处理，就其处理的目的来说则为给水处理。在这种新形势下，使用水处理或水质控制这样的术语，不再划分给水与废水，可能较为方便；而水源、水处理与用水三者之间应作为一个整体来看待，如图01所示。在天然水源逐渐紧张、水质逐渐恶化的今天，这种对于水的全面观点尤其重要。各种水损失辣帐丝常规水源各种用水城市处理水工业给水处理娱乐农业再生水蓄水及输送固体处理到分配点废及处量城市装楼水蓄水及输送蒸发海水农业到分配点废水再生基本废城市水处理工业海水蒸发盐水处置泰楼海水水源固体处理处理后出及处量水处宣图0-1水的使用、处理和处置系统
当代给水与废水处理腺理水处理的自的不外三种：（1）去除水中的影响使用水质的杂质以及污泥的处置，这是最主要的内容：（2）为了满足用水的要求，在水中加人新的成分以改变水的化学性质，如食用水中加氟以防止龋齿病，循环冷却水中加缓蚀剂及缓垢剂以控制腐蚀及结垢等；（3）改变水的物理性质的处理，如水的冷却，降低水的粘滞度等。本书只讨论去除水中杂质的方法。去除水中杂质的方法属于化工中分离过程（separationprocess）的范畴。分离方法和杂质的性质与粒度有密切的关系，这由图0-2表示出来。图0-2中只给出一些常见的水处理方法，另外一些水处理方法可参看图0-3，这些方法可以分成物理化学法和生物法两大类。水处理的物理化学方法包括下列三种情况：（1）在处理过程中只发生物理变化；（2）在处理过程中只发生化学变化；（3）在处理过程中同时发生物理及化学变化。物理化学法很多，图0-2及0-3不能完全列出，例如，利用离心力作用的旋流分离、离心沉淀，利用磁力作用的磁化处理及高梯度磁力处理，等等，都是一些物理化学方法，但没有在图中列出来。下面就图0-2中所列的方法略加说明。从图0－2可以看出，除图中第三行所示属于生物法外，其它的处理方法均属于物理化学方法，在图中第二行所示的处理方法中，反渗透用以去除水中的溶解无机离子以及小分子，超滤用以去除水中的大分子，前者完全是一种物理化学过程，后者在低浓度时为筛除作用，属于物理过程，但在高浓度时则属于物理化学过程，两者都属于膜滤方法。微滤完全是利用筛除的物理作用。图0-2最后两行所示的处理方法中，化学氧化指通过化学的氧化反应过程来去除水中杂质。化学氧化可以用于有机物及无机物。用于有机物的氧化剂包括高锰酸钾，氟及臭氧等。化学氧化可以氧化水中产生臭及味的有机物，以及部分分解难于降解的有机物，如酚类化合物等。从图0-2可以看出，化学氧化与活性炭吸附所适用的粒度范围基本-致。活性炭吸附主要用于去除水中的有机物。因此，有机物的化学氧化及有机物的活性炭吸附往往作为比较方法来选择。无机物的化学氧化典型例子为使Fe2+氧化为Fe+，Mn2+氧化为Mn4+，这是除铁及除锰的基本反应。在物理化学方法中，化学沉淀、离子交换、反渗透、化学氧化以及活性炭吸附等是用于去除水中溶解物质的方法，混凝沉淀及过滤则为去除胶体以及较大颗粒的方法，这可以由图0-2中的粒度尺寸看出来
绪论.5.一格mnosz粗uwiadro"砂Xs01wnf6+思8url09----un钻B粉3体捆目数财新4.oc01-Hwo站I整-3过01w001wuoor院3上T--...unosoo牌病强2-0图8101uuwol体XooE+A胶白务mOuTT哥城禁-誉区北+N8o活志孔效十里建指0I0'Hwuto262110化0V-
当代给水与废水处理原理·6生物法也称生化法，主要是通过微生物的生命过程把废水中的有机物转化为新的微生物细胞以及简单形式的无机物，从而达到去除有机物的目的。应用的微生物主要是细菌。生物处理法的应用形式可分成悬浮培养体（suspendedculture）及生物膜（fixedilm）两类。悬浮培养体法以活性污泥法为典型代表，它的特征是起水处理作用的细菌培养体呈处于悬浮状态的絮体。生物膜法以滴滤池为典型代表，它的特征是起水处理作用的细菌培养体呈一层膜固定在填料表面上。采用这两条术语的好处在于它们具有较广泛的概括性。如活性污泥法、曝气塘都属于悬浮培养体法，而生物膜法可包括滴滤池及生物转盘等方法。主要利用藻类的水处理方法有兼性塘（facultativepond）、需氧塘（aer+atedpond）及净化塘（maturationpond）三种。兼性塘一般深1~2.5m，它实际上只是一个储存废水的池子，其大小足以让其中自然生长的藻类群体产生满意的氧气浓度。藻类在水面附近生长，并通过光合作用向上层水提供氧气。进水中的废水固体以及藻类、细菌、植物等死后所产生的有机固体则下沉到塘底，由厌氧细菌分解。介于水面与塘底间的中间层，氧的供应较紧张，其中溶解的及胶体的有机物则被细菌氧化。这种废水塘的设计要点是使有机物分解需氧的速率不超过藻类产生氧气的速率，否则废水塘就会完全变成厌氧的，因而产生臭气。需氧塘的水深小于1m，由藻类的光合作用提供足够的氧气，故使厌氧区微不足道。但是由于这种塘的出水带有大量的藻类，所以很罕用。净化塘用于处理经过生物法处理后的出水，它籍藻类的光合作用以及再曝气作用供给氧气，也称精处理塘（polishingpond）。另外，用于废水处理的塘还有厌氨塘（anaerobicpond）。厌氧塘实际是一种原始的厌氧消化池，最适宜于处理肉类加工的废水。这种废水中所含的高浓度脂肪，在塘的水面处形成厚约2cm以上的一层浮渣，起保温以及防止大量的硫化物的还原化合物逸出的作用。按近年来的观点，可以把废水的生物处理包括在生物化学工程的学科范围内，本书即按这种观点编写的，并对生物化学工程的基础较详细地加以介绍。图0－3进一步按去除杂质的种类列出了废水处理过程中可能采用的各种方法，这些方法实际上基本代表了水处理可能来用的全部方法，而其中大部分方法，一般情况下并不采用。图0-3也可以看作是一个水处理流程，其中的去除粗粒固体、去除悬浮固体、去除溶解的有机物及消毒四步连起来即组成了常规的废水生化处理流程。如果对沉淀加上凝聚，连同过滤、消毒几步即组成了一个常规的给水处理流程