第1章污水的水量水质特性.docx
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1、第1章 污水的水量水质特性Mogens Henze著1.1 污水水量污水流量具有不稳定和不均匀性、每年、每月、每日、每时都不相同。当筹建一座污水处理厂时、对现有污水量、未来污水量及其变化的掌握是相当重要的。以污水知识为基础、考虑将要处理的污水、可以进行污水处理厂的设计。与此相关、进行水量的测定是有用的、若没有这样的测定数据、就应该做一下估算。对未来污水水量、当然要考虑发展变化、例如、应该做一下分析预测。1.1.1 污水水量的确定污水水量可用曲线法或图表法(计量)确定、图1.1给出了某处理厂的污水量变化情形、该曲线为生活污水量、工业废水量、公共设施污水量、入渗水量和渗漏水量的加和。没理由把各个具
2、体排放者的污水量作为曲线、以表示到达处理厂的污水量。但在预测污水量及其变化时、建议通过分解各支流污水、来分析该曲线和汇水面积、这是因为分别预测各支流污水比较容易、这将在1.2节和1.5节中作简要论述。在处理厂取样和测定往往是困难的、必须注意回流水(如上清液)的流量、它们一般在格栅和沉砂池之前混入原污水之中、使原污水难以准确测定。图1.1所示的曲线、可用来查找所要查询的日期的最大小时流量(190 m3/h)和平均小时流量。若能得到足够数量的日流量测定值、就可计算出构成处理厂设计组成部分的两个重要参数、也就是:Qh,max某日最大小时流量的平均值(m3/h)Qh,av多日平均小时流量(m3/h)最
3、大小时流量Qh,max、可根据若干个最大小时流量计算出来。最大小时平均流量Qh,max、还可用作污水管道和塘的水力设计基础。平均小时水量Qh,av、或每日的水量Qd,av、用于运行费用的计算。1.1.2 污水水量的统计分析通过数据的统计处理、可得到一个更详细的污水变化信息。水量的变化(24小时内的流量、最大小时流量、最大秒流量等)通常呈正态分布或对数正态分布。由于不规则数据的存在、污水数据组不可能是理想的、若不规则数据太多、就需要对数据进行特殊处理。在处理厂设计中、百分比图可以作为一个重要的工具。图1.2给出了一个这样的例子、60%时的数值通常作为平均负荷、而85%90%时的数值作为最大负荷。
4、按时间顺序排列收集到的数据、可直观显示出污水数据的若干种不规则类型、例如:跳跃、趋势(增加或减少)、变化(例如、周变化或季变化)。图1.1 Tuels污水处理厂进水情况(丹麦、1980年7月10日11日)1图1.2 19841989年期间丹麦Lundtofte污水处理厂进水的百分比分布图(在此、60%的百分比数值确定为Qd,av、即30 400 m3/d、而85%的百分比数值确定为Qd,max、即42 500 m3/d、数据取自参考资料24。)在参考资料中9、描述了检验不规则性的简便方法。图1.3中所示的进入Sholt处理厂(丹麦)的进水数据是按时间顺序排列的、从图上看出、每天大于4 mm的降
5、雨量对进水产生了怎样的影响、同样可看出明显的周变化、每逢周六和周日时、进水量是低的。通过在对数坐标纸上绘制一组数据可以确定这些数据是按正态分布、还是按对数正态分布。用普通等分X轴坐标纸上绘图、正态分布的数据为一条直线、当在带有对数刻度X轴的对数坐标纸上绘图时、对数正态分布的数据为一条直线。通过绘图、可以找出平均值(平均数值)和分布范围。应注意、在对数正态分布中的平均值与50%的概率值是不相吻合的、必须依据表1.1的公式计算。图1.3 Sholt 污水处理厂进水(丹麦Silkeborg)在对数坐标纸上绘制数据线的平均值和分布范围的确定表1.1正态分布(在带标准X轴的对数坐标纸上成直线)对数正态分
6、布(在带对数X轴的对数坐标纸上成直线)平均值= f (50%)分布范围s = f (84%) - f (50%)或s= f (50%) - f (16%)log= log f (50%) + 1.1513 s2s= log f (84%) - f (50%)或s = log f (50%) - log f (16%) 图1.4为对数坐标纸上绘出的丹麦Sjls处理厂进水量数据图、显而易见、最大小时流量Qh,max 和每日的进水量可假定为对数正态分布、而最大秒流量却不是规则的直线。图1.5绘出了在旱季若干天内、流到丹麦Ejby Mlle处理厂的最大小时流量图。这些数据点在普通对数坐标纸上具有相当好
7、的线性、可以把它们作为正态分布对待、最大小时平均流量Qh,max可按50%的概率读出:Qh,max = 3175 m3/h【例1.1】流入Ejby Mlle处理厂的旱季最大小时流量分布范围是多少?旱季最大小时流量小于3 650 m3/h的天数占旱季天数的百分数是多少?s = f (84%) - f (50%) = 3525 - 3175 = 350 m3/h分布范围s、可确定为84%概率曲线值与50%概率的曲线值之差、见表1.1。借助于该曲线、可得出90%的天数、最大小时流量将小于或等于3 650m3/h。1.1.3 污水水量的估算如果不能获得足够的污水流量测定数据、就必须进行估算和计算、为此
8、目的、可以将污水分成具有代表性的几个组成部分: 生活污水; 工业和公共设施污水; 入渗水。就生活污水而言、可按图1.6所示的方法计算、这种算法的基数是人口数及其每年所产生的污水量Qyr,pers。在表1.2中给出了Qyr,pers的数值概念、但所表示仅是粗略的近似平均值。根据年污水量、可进行其他计算或估算、见图1.6。【例1.2】Heraklion城位于希腊克里特岛的北部沿海地区、它拥有一个精美的博物馆、博物馆内藏有来自附近古城Knossos的物品、确实值得一游。不包括入渗和渗漏水量、计算克里特岛上Herakloin城的最大小时生活污水量、人口总数共计12万人。图1.5 丹麦Odense、Ej
9、by Mlle污水处理厂(数据为无降雨日数个24小时周期, 资料/20/)人均污水量(不包括工业污水)2345678表1.2国家年份m3/(人年)(不包括入渗水量)m3/(人年)(包括入渗水量)国家年份m3/(人年)(不包括入渗水量)m3/(人年)(包括入渗水量)阿尔巴尼亚197760瑞士197695阿尔及利亚197740西班牙196950澳大利亚198190西班牙197790奥地利196950瑞典197085比利时196930瑞曲197675巴西197590瑞典197885丹麦198255叙利亚197735埃及197755荷兰197035芬兰1973210荷兰197650法国197575突尼
10、斯197730法国197635土耳其197750希腊197560英国196960意大利197085英国197670意大利197280美国1977140挪威197855西德197040瑞士1969100西德197655从表1.2查到、希腊每人每年污水量大约为60 m3。Qyr,pers = 60 m3/(年人)N= 120 000人Qyr = Qyr,persN =60 m3/(年人) 120 000人Qyr = 7.2106 m3/年Qd,av = Qyr / 365 =(7.2106 m3/年)/ 365 = 19 700 m3/d小时系数th,d、按一般城镇确定为15 h/d(见图1.6)
11、。Qh,max = Qd,av / th,d =(19 700 m3/d)/(15 h/d)=1 315 m3/h图1.6 生活污水流量计算生活污水量:Qyr,pers = 50100 m3/(人年)(见表1.2)th,d = 1418(大城镇) 1014(小城镇)f h,max =1.31.7(大城镇)1.72.4(小城镇)f h,min = 0.20.4Qyr旱季、年污水量(m3 /年) Qyr,pers每人每年的污水量(m3 /年)Qd,av旱季、一年内、污水平均日流量(m3/d)Qh,av旱季、一年内、污水平均时流量(m3/h)Qh,max旱季、一年数天内、污水最大时流量(m3/h)Q
12、s,max旱季、最大平均时流量内、污水平均秒流量(m3/s)Qh,min旱季、一年的数天期间、污水最小时流量(m3/h)N人数 th,d 时变化系数(h/d)fh,max 最大时变化系数fh,min最小时变化系数对于工业和公共设施污水、可按图1.7所示步骤进行计算、在这里基本算法还是每年产生的污水、对于工业污水、常用生产单位产品产生的污水量和每年生产单位产品的数量来计算(例如酿酒厂、年产106百升啤酒、每百升产0.6 m3污水、厂总污水产量为0.6106m3/年)。表1.3给出了各种不同工业的污水产生概况、而表1.4给出的则为各种公共设施污水的基本数据。【例1.3】年洗12 000 t的洗衣房
13、、计算最大时污水流量(每周5天工作日、每个工作日工作14小时)?从表1.3找出、洗衣房每洗1吨衣物产生2060m3污水、在此、估算为每洗1吨产生50 m3污水。Qyr = (12 000 t/年) (50 m3/ t) = 600 000 m3/年每年的工作日数td,yr估算为:45周/年 5天/周 = 225天/年Qd,av = Qyr / td,yr = (600 000 m3/年) / (225 d/年) =2 670 m3/h时变化系数th,d 估算为12 h/d(14小时工作期间、每小时产生的污水不相同)Qh,max = Qd,av /th,d = (2 670 m3/d) / (1
14、2 h/d) = 220 m3/h图1.7 工业及公共设施污水量计算工业及公共设施污水量Qyr=可变性最大(见表1.3和表1.4)th,yr=100365(典型值225275)th,d=424(典型值68)fh,max=16(典型值34)fh,min=0.10.2Qyr旱季、年污水量(m3/年)Qd,av旱季、一年内污水平均日流量(m3/d)Qh,av旱季、一年内污水平均时流量(m3/h)Qh,max旱季、一年内数天、污水最大时流量(m3/h)Qs,max旱季、平均最大小时内平均秒流量(m3/s)Qs,av 在一年期间平均小时内污水平均秒流量(m3/s)Qh,min旱季、在一年的数天期间、污水
15、最小时流量(m3/h)td,yr日变系数(d/年)th,d 时变化系数(h/d)fh,max最大时变化系数fh,min 最小时变化系数工业污水种类、单位产量和浓度(1 kgBOD7约相当于0.85 kgBOD5)12表1.3工业/产品耗水量单位产品(原料)污水产量单位产品污染物产量污染物浓度(含量)备注奶品场市售牛奶乳酪合成产品0.70.2 m3/t0.73.0 m3/t0.72.5 m3/t0.71.7 m3/t0.72.0 m3/t0.72.0 m3/t0.41.8 kgBOD7/t0.72.0 kgBOD7/t0.72.0 kg BOD7/t5001500 gBOD7/t10002000
16、 gBOD7/t10002000 gBOD7/tt = 吨牛奶注意:pH变化/排放屠宰场屠宰屠宰+肉制品肉制品38 m3/tp312 m3/tp115 m3/tp716 kgBOD7/tp1025 kgBOD7/tp615 kgBOD7/tp5002000 gBOD7/tp1020 g TP/tp5002000 gBOD7/tp5001000 gBOD7/tptp = 吨产品注意:强气味、浓毛、消毒剂耗水量变化大小取决于生产种类酿酒厂啤酒和软饮料37 m3/m337 m3/m3*415 kg BOD7/m310003000 gBOD7/m3m3* = 产品注意:高pH续表1.3工业/产品耗水量
17、单位产品(原料)污水产量单位产品污染物产量污染物浓度(含量)备注罐头厂土豆皮(干法去皮)土豆皮(湿法去皮)甜菜头胡萝卜豌豆蔬菜(混合生产)鱼24 m3/t48 m3/t510 m3/t510 m3/t1530 m3/t2030 m3/tf815 m3/t48 m3/t36 kgBOD7/t515 kgBOD7/t2040 kgBOD7515 kgBOD7/t1530 kgBOD7/t1050 kgBOD7/t10002000 gBOD7/m320003000 gBOD7/m330005000 gBOD7/m3 8001500 gBOD7/m310002000 gBOD7/m3500010000
18、 gBOD7/m2t=吨原料注意:可漂浮(浮选)tf = 吨加工产品 t = 吨原料纺织工业工业总体棉羊毛合成纤维100250 m3/t100250 m3/t100250 m3/t50100 m3/t100250 m3/t50100 kgBOD7/m370120 kgBOD7/m31530 kgBOD7/m3 1001000 gBOD7/m3200600 gBOD7/m3 5001500 gBOD7/m3 100 300 gBOD7/m3t=吨原料注意:高水温与pH、氯气、H2S气,危险化学品(过敏性反应)制革厂混合生产皮革毛皮2070 m3/ t2040 m3/t6080 m3/t2070
19、m3/t2040 m3/t6080 m3/t30100 kgBOD7/m314 kg Cr /t0100 kgS2/t1020 kg TN/t10002000 kgBOD7/m33070 g Cr/ m30100 g S2/t200400 g TN/m3t = 吨原料注意:铬、pH变化、污泥和毛状物洗衣房湿洗2060 m3/t2060m3/t2040 kgBOD7/t1020 kg TP/t300800 kgBOD7/m31050 g TP/m3t = 吨洗涤物使用逆流洗涤的洗衣房约降低70%的耗水量、但同样有污染物排放(kgBOD7 / t)注意:高温电镀工业20200 L/m220200
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