給水排水專業(yè)英語翻譯

1、給水排水專業(yè)英語lesson 1譯文：（第一課）給水工程 我們知道，水的供應(yīng)對生命的生存至關(guān)重要。人類需要喝水，動物需要喝水，植物也需要喝水。社會的基本功能需要水：公共衛(wèi)生設(shè)施的沖洗，工業(yè)生產(chǎn)過程耗水，電能生產(chǎn)過程的冷卻用水。在這里，我們從兩方面討論水的供給：） 1、地下水供給 2、地表水供給地下水是通過打井而得到的重要直接供水水源，也是一種重要的間接供水水源，因為地表溪流（或小河）會經(jīng)常得到地下水的補給。在靠近地表的通氣層中，土壤孔隙內(nèi)同時包含著空氣和水。這一地層，其厚度在沼澤地可能為零，在山區(qū)則可能厚達數(shù)百英尺，蘊涵三種類型的水分。 重力水，是在暴雨過后進入較大的土壤孔隙中的水。 毛細水是

2、在毛細作用下進入較小的土壤孔隙中的水，它能夠被植物吸收。吸濕水是在不是最干燥的氣候條件下由于分子間引力而被土壤穩(wěn)定下來的水。地表通氣層的濕氣是不能通過鑿井方式作為供水水源的。位于通氣層以下的飽和層，土壤孔隙中充滿著水，這就是我們通常所說的地下水。 包含大量地下水的地層稱為含水層。通氣層和含水層之間的水面稱為地下水位或淺層地下水面，地下水靜壓力與大氣壓力相等。含水層可延伸相當(dāng)深度）, but because the weight of overburden material generally closes pore spaces（但因為地層負荷過重會壓縮（封閉、關(guān)閉）土壤孔隙，深度超過600m

3、，即2000英寸，就基本找不到地下水了。 能夠含水層中自由流出的水量稱為單位產(chǎn)水量。the flow of water out of a soil can be illustrated using figure 1（土壤中水流如圖1所示）. the flow rate must be proportional to the area through which flow occurs times the velocity（流量與流水面積成比例，流經(jīng)該土壤面積的流量等于面積與速率成的乘積）, or q=avwhere（此式中） q=flow rate , in m3/sec（流量，單位為m3/s

4、）【cubic meter per second】 a=area of porous material through which flow occurs, in m2（滲透性土壤的流水?dāng)嗝?，單位為m2） v=superficial velocity, in m/sec（表觀流速（表面流速），單位為m/s）表觀流速當(dāng)然不是水在土壤中流動的真實速度，因為土壤固體顆粒所占據(jù)的體積大大地降低了水流通過的空間。如果a代表水的流經(jīng)斷面面積，那么 q=av=avwhere（此式中） v=actual velocity of water flowing through the soil（水流在土壤中的真實流

5、速） a=area available for flow（水的流經(jīng)斷面面積） solving for v,（求解v） v=av/a if a sample of soil is of some length l, then（如果土壤樣品具有一定長度） v=av/a=avl/(al)=v/porosity（v/孔隙率） 因為總的土壤樣品體積為al，實際的水流動空間則為al。water flowing through the soil at a velocity vloses energy（水在以v速度流動的過程中會損失能量）, just as water flowing through a pi

6、peline or an open channel does（這與水在管道或明渠中流動是一樣的）. this energy loss per distance traveled is defined as（單位長度的能量損失定義為）energy lose（能量損失）=h/l where（此式中） h=energy, measured as elevation of the water table in an unconfined aquifer or as pressure in a confined aquifer, in m（能量，在非承壓含水層中，即水位線的標(biāo)高；在承壓含水層中，即壓力；

7、單位為m） l=horizontal distance in direction of flow, in m（水流水平距離的長度，m） the symbol(delta) simply means “a change in,” as in “a change in length, l.” （符號僅僅表示一種變化，如在長度上出現(xiàn)的一種變化）thus this equation means that there is a change(loss) of energy, h, as water flows through the soil some distance, l.（這個公式表示的是當(dāng)水在土

8、壤間隙中的流動距離為l是，出現(xiàn)能量上的變化為h）in an unconfined aquifer（在非承壓含水層）, the drop in the elevation of the water table with distance is the slope of the water table in the direction of flow（水位線高度在水流距離上的落差是一個沿水流方向的水位斜坡）. the elevation of the water surface is the potential energy of the water（水面的高度表示著水的勢能）, and wate

9、r flows from a higher elevation to a lower elevation（水從高處流向低處時）, losing energy along the way（沿程會有能量的損失）. flow through a porous medium such as soil is related to the energy loss using the darcy equation（水在類似于土壤的多孔性介質(zhì)中流動時的水頭損失按達西公式計算） q=ka(h/l) where（式中）k=coefficient of permeability, in m/day（滲透系數(shù)，單位為

10、m/d） a=cross-sectional area, in m2（過水?dāng)嗝婷娣e，單位為m2）the darcy equation makes intuitive sense（達西公式給人直覺）, in that the flow rate (q) increases with increasing area (a) through which the flow occurs and with the drop in pressure, h/l（流量隨著過流面積和壓降的增大而增大）. the greater the driving force ( the difference in upst

11、ream and downstream pressures), the greater the flow（驅(qū)動水的壓力差越大指上下游間的不同水壓，水的流量越大）. the factor, k（系數(shù)k）, is the coefficient of permeability（指滲透性系數(shù)）, an indirect measure of the ability of a soil sample to transmit water（土壤樣品透水能力的間接指標(biāo)）, can be measured by a permeameter shown in figure 2（能夠通過圖2所示的滲透測試儀測得）

12、; it varies dramatically for different soils（不同土壤的滲透系數(shù)相差很大）, ranging from about 0.005m/day for clay（粘土僅0.005m/d）to over 5000m/day for gravel（礫石則超過5000m/d）. the coefficient of permeability is measured commonly in the laboratory using permeameters（滲透系數(shù)一般在實驗室通過滲透測試儀測得）, which consist of a soil sample t

13、hrough which a fluid such as water is forced（滲透測試儀含有一些土壤樣品，在壓力的作用下使諸如水的液體通過它們）. the flow rate is measured for a given driving force (difference in pressures) through a known area of soil sample（在已知的過流斷面面積下，測定不同驅(qū)動壓力下水的流量）, and the permeability calculated（然后通過計算得到滲透系數(shù)k）.如果一口井打到潛水含水層（如圖3所示），并將水抽出，含水層中的

14、水將會流向井。當(dāng)水到達井時水流經(jīng)的面積逐漸變小，因此需要得到較高的表面（以及實際）流速。較高的流速當(dāng)然會導(dǎo)致能量損失的增加，和能量梯度必然增加，形成下降漏斗。地下水的水位的降低稱為水位降低。如果流向井的水流量等于從井中抽出的水流量，這種狀態(tài)為平衡狀態(tài)，水位降低保持不變。然而，如果抽出的水流量增加，必需由流向井的徑向流（放射流、輻射流）來補償，這樣就會導(dǎo)致形成更深的地下漏斗。假設(shè)（考慮）有一個圓柱體（如圖4所示），水流從圓柱表面流向中心。運用達西公式： （7）式中，r是圓柱體的半徑，是圓柱體的過流表面積。當(dāng)水從圓柱的表面流入時，如果以相同的速度將水從圓柱的中心抽出，那么將上述等式求積分得出產(chǎn)水量

15、。 （8） 式中，h1和h2分別表示井的半徑為r1和r2時的地下水位高度。這個等式可以利用潛水含水層中兩個觀測井的水平面測量來估算一個距井任何距離的給定水位降低量的抽水量，如圖5所示。而且，知道了井的半徑，就可以估算井的水位下降量，這是下降漏斗的臨界點。如果抽水后的水位一直下降到含水層的底部，說明井干涸了無法抽不出你所需求的水量。盡管上術(shù)公式的推導(dǎo)是就潛水含水層而言的，應(yīng)用在承壓含水層中也會遇到同樣的情形，這里的壓力可以通過觀測井來測得。一個含水層中開鑿多個水井會彼此產(chǎn)生干擾導(dǎo)致抽水后水位的過度下降。假設(shè)這種情況如圖6所示，一個井產(chǎn)生一個下降漏斗。如果開鑿第二個抽水井，圓錐體會重疊，導(dǎo)致每個井

16、出現(xiàn)更大的水位下降。如果在一個含水層中開鑿多個水井，井的組合效應(yīng)可以使地下水資源耗竭，所有的水井將會枯竭（干涸）。當(dāng)然，反過來也是一正確的。假設(shè)以多個水井中的一個井作為回灌井，那么回灌的水就會從這個井流向其他的井，增加地下水位，減少抽水后水位的下降。合理地使用抽水井和回灌井 是控制來自危險廢棄物或垃圾場的流動污染物的一個途徑。最后，在上述討論中做了許多假設(shè)。首先，我們假設(shè)含水層是均質(zhì)的和無限大的，也就是說，它位于同一個水平的不透水層上，在無限大的距離上各個方向各個地方的土壤的滲透性相同。假設(shè)井穿過整個含水層，并且對含水層的整個深度開放。最后，假設(shè)抽水量恒定。很顯然，任何一個條件都會導(dǎo)致分析結(jié)果

17、出現(xiàn)錯誤，而含水層的這個行為模型只是故事的開始。地下水的行為建模是一門錯綜復(fù)雜的、需要專門技術(shù)的科學(xué)。地表水的供給地表水的供給不如地下水資源可靠，因為水量在一年中甚至在一周內(nèi)經(jīng)常出現(xiàn)大的波動，并且水質(zhì)也會受到污染源的影響。如果一條河流平均流量為10立方英尺每秒，這并不意味著一個社區(qū)可供使用的水源總是可以依靠這可得到的10立方英尺每秒。流量的變化很大以至于在枯水期（干旱期）連很一個小小的需求也得不到滿足，因此必須建造貯存設(shè)施來貯存豐水期（潮濕期、多雨時期）的水。水庫應(yīng)該足夠大以便可以提供可靠的供給水源。然而，水庫的造價很昂貴，并且如果水庫過大則會浪費社區(qū)資源。估算正確的水庫容量的一個方法是利用累

18、積曲線計算歷史貯存的需求量，然后利用統(tǒng)計學(xué)估計風(fēng)險和費用。歷史貯存需求量取決于流入計劃建造水庫所在地的溪流的總水流量（總流入量）以及根據(jù)總水流量隨時間變化繪制的曲線。接著，隨時間變化的需水量被畫在同一個曲線圖上。總流入量和需水量的區(qū)別在于如果需水量要得到滿足水庫必須保存的量。如果僅得到有限的水流數(shù)據(jù)（資料），如圖7的累積曲線并不是十分有用。一年的數(shù)據(jù)所能給予的關(guān)于長期變化的信息極少。當(dāng)?shù)貌坏秸鎸嵉臄?shù)據(jù)時，長期的變化 可以用統(tǒng)計學(xué)來進行估算。水的供應(yīng)通常是設(shè)計為滿足20年周期的需求，一旦過了20年水庫的容量就不足以抵御干旱。社區(qū)可能會建造更大容量的水庫以證實：比如僅每50年才會出現(xiàn)一次水量不足。

19、對比因供水量增加的（額外）好處而作的額外投資作一個計算可以幫助我們作出這樣的決定。一種計算方法是需要若干年水庫最初裝配容量的數(shù)據(jù)，根據(jù)干旱的嚴重程度將這些數(shù)據(jù)進行排列，并計算每年發(fā)生干旱的機率。如果水庫的裝配容量為n年，并且指定的等級為m，m=1代表在最干旱的時期水庫需要最大的容量，對任何一年都保證供水量充足的機率由m/(n+1)給出。比如，如果平均每20年有一年水庫貯存容量不足： （9）如果平均每100年有一年水庫貯存容量不足： （10）這個過程就是對反復(fù)出現(xiàn)的自然事件的頻率分析。為調(diào)查研究所選擇的頻率一般為10年一次和5年一次，或者10年干旱和5年干旱，但是連續(xù)3年發(fā)生干旱后此后30年都不

20、再發(fā)生仍然相當(dāng)于10年干旱。計劃滿足30年干旱需要建造一個大而昂貴的水庫，計劃滿足10年干旱則需要建造一個較小的、相對便宜的水庫。第2課廢水的收集在中世紀的英國城市如倫敦和約克，屠宰場是一條街道或是一個區(qū)域。18和19世紀，屠宰場是商業(yè)化領(lǐng)域，以肉類加工作為主要工業(yè)。屠宰場的肉販（屠夫，賣肉者）將全部廢物都扔到大街上，廢物會被雨水沖進排水溝中和。街道的條件很差以致于最初在英語中將它的名字視為屠宰場或血的戰(zhàn)場的同義詞。在老城市，建造像屠宰場里那樣的排水溝唯一的目的就是將暴雨排出城市外。實際上，將人類糞便排入到這些水溝非法的。最后，排水溝覆蓋起來成了我們現(xiàn)在所知道的雨水管。隨著給水工程的發(fā)展和室內(nèi)

21、盥洗室（廁所）使用的增加，生活廢水（家庭廢水）（稱為生活廢水）輸送的必要顯而易見。在美國生活廢水最初是排入雨水管中，這種同時輸送生活廢水和雨水的管道稱為合流制下水道。最后一個被稱為生活污水管的地下管道系統(tǒng)建成用來輸送生活廢水。20世紀建成的城市或城市的一部分幾乎都是建成分流制下水道分別輸送生活廢水和雨水。廢水量的估計在一個家庭里生活廢水（污水）有各種各樣的來源，包括洗衣機，洗碗機，沐浴器，污水盆，當(dāng)然還有廁所。在歐洲，廁所或抽水馬桶仍然被認為是都市社會的一個標(biāo)準(zhǔn)設(shè)施。然而，和這項發(fā)明一樣重要的是對它的發(fā)明者存在著一些爭議。一些作者把這項發(fā)明歸功于約翰.布拉馬先生（john bramah）于17

22、78年的發(fā)明，而另一些作者則認為它是約翰哈靈頓（哈林頓）先生于1956年發(fā)明的。后者的論據(jù)由約翰先生對裝置的原始描述得到加強，盡管沒有任何關(guān)于他名字對發(fā)明貢獻的記錄。第一個使用抽水馬桶記錄的委婉說法在哈佛大學(xué)1735年頻布的一條規(guī)章中找到：“no freshman shall go to the fellowsjohn”大一新生不得去約翰的那個家伙（同伙）。 “生活污水”這個術(shù)語在這里僅是指生活廢水。生活廢水的流量隨著季節(jié)、（一周的）天數(shù)，（一天的）小時（數(shù)）變化面變動。記錄在流量和強度上大的變動。通常，平均污水流量在100加侖每天第人，但特別的是在較小的社區(qū)生活污水的平均流量變動很大。污水管

23、通常也輸送工業(yè)廢水。工業(yè)廢水的數(shù)量通?？梢杂捎盟涗泚泶_定，或者流量可以在特定行業(yè)的人孔中用一個小的流量計來測定。工業(yè)水流量也經(jīng)常隨著小時、天數(shù)和季節(jié)發(fā)生相當(dāng)大的變動。除了生活污水和工業(yè)廢水，污水管也輸送滲漏進管道中的地下水和地表水。因為污水管道上往往會在一些小孔（由于建造上的缺陷，樹根導(dǎo)致的開裂，或者其他原因），如果管道低于地下水的最高水位，下下水可以滲漏進污水管中。像這樣流入污水管道稱為滲透。對于新的、建造較好的污水管發(fā)生滲透的極少，但可以高達500m3/(km.day)（2000000gal/(mi.day)）(mi:英里)。對于舊的系統(tǒng)，普遍的滲透估計值為700m3/(km.day)（

24、3000000gal/(mi.day)）。滲流是有害的，因為額外的水量必須流經(jīng)污水管和污水處理廠。應(yīng)該盡可能地通過維護污水管和使污水附屬構(gòu)筑物避開其根莖可能導(dǎo)致污水管嚴重破壞的大樹來減少滲流量。（水）流入（名詞）是指通過生活污水管無意中收集的雨水。（水）流入的一個普遍來源是設(shè)置在低洼處的穿孔檢查井蓋（人孔蓋），以致于雨水流入檢查井（人孔）。在比檢查井高程高的溪流或排水道旁敷設(shè)、或者此處的檢查井已被破壞的污水管也是一個主要的來源。天旱流量與雨天流量之比通常在1：1.2到1：4之間。由于這些原因，污水管尺寸的確定通常很困難，因為并不是所有的預(yù)期流量都可以估量，并且不知道他們的變化性。越重要、越難以

25、更換的污水管，保證污水管道足夠大到可以處理可預(yù)見的未來的預(yù)期流量就越重要。系統(tǒng)布置污水管從住所和工業(yè)設(shè)施收集廢水。為收集廢水而設(shè)置的污水管道系統(tǒng)稱為排水系統(tǒng)（不是污水系統(tǒng)）。污水管幾乎總是以明渠或無壓管道的方式運行。 除了維護費用昂貴并且 僅當(dāng)在用水方面有嚴格限制或者是地形導(dǎo)致無壓管不能有效地維護時有用外，壓力管在極少的地方使用。住宅區(qū)的典型（排水）系統(tǒng)如圖1所示。敷設(shè)在街道下的污水支管通常由直徑為6英寸的瓦管或塑料管來連接。污水支管的尺寸按照輸送最大洪峰而沒有充滿來確定，并且支管通常由塑料、粘土、水泥、混凝土或者鑄鐵管制成。從大面積收集來的污水排入截流污水管或攔截器，最后排入污水處理廠。為了

26、使在低流量時能夠得到足夠的流速，在建造污水支管和截流污水管時必須有足夠的坡度。但坡度不能太陡而使得在最大流量時流速提升過高。此外，污水管必須設(shè)有檢查井，通常每隔120至180米（400至600尺）設(shè)置一個，是為了便于清理和維修。每當(dāng)污水管改變坡度、尺寸或方向時都必須設(shè)檢查井。典型的檢查井如圖2所示。在某些地方不能形成重力流或者不經(jīng)濟因此必須用泵來提升廢水（污水）。這就需要在整個系統(tǒng)的不同地方安裝泵站。泵站從污水支管收集廢水并通過壓力干管將其泵送到更高的地方。最后流經(jīng)壓力干管進入檢查井。停電將導(dǎo)致水泵無法運行，并最終使得污水倒流進入各個家庭。你可以想像，這將是最不希望出現(xiàn)的情況，因此，一個好的系

27、統(tǒng)要將泵站減到最少并且/或者提供備用的電力。幾千年來污水管已經(jīng)成為文明居所的一部分。在現(xiàn)代的美國我們已經(jīng)習(xí)慣甚至以為我們社區(qū)服務(wù)的污水管為豪。他們似乎永遠都不會失?。ㄊъ`），而且似乎不存在什么問題。最重要的是我們可以傾倒任何我們想倒進排水溝的東西，并且消失了。當(dāng)然它并不是消失了。它流經(jīng)污水管并最后進入污水處理廠。我們經(jīng)常毫不猶豫地傾倒到排水溝的東西實際上在污水處理廠里會導(dǎo)致嚴重問題，甚至可能會在將來飲用水的供應(yīng)上導(dǎo)致健康問題。因此，我們必須認識到并承認我們沖進排水溝的東西是不會消失的。第3課水質(zhì)的檢測方法在水污染得到控制之前對污染物的定量測量顯然是必要的。然而這些污染物的測定充滿著困難。有時不

28、知道污染是由特殊的物質(zhì)引起的。而且，這些污染物通常以很低的濃度存在，需要非常準(zhǔn)確的檢測方法。在本節(jié)內(nèi)容我們只討論測定水污染的一些有代表性的分析試驗。用于給水排水工程的完整的分析技術(shù)文件集（書籍）是作為水和廢水檢測標(biāo)準(zhǔn)方法而遵守的。這個文件集（這本書籍）是使試驗技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化需要的結(jié)果。在它的領(lǐng)域里被視為權(quán)威并具有法律權(quán)威的重量。許多污染物以每升多少毫克物質(zhì)（毫克/升）來計量。為了發(fā)表（出版）污染物濃度以百萬分率（ppm），一個重量/重量的參數(shù)來表示。如果所涉及的液體是水，百萬分率（ppm）等同于毫克/升，因為一升水的重量為1000克。因為污染物以非常低的濃度存在，ppm近似地等于mg/l。然而，因

29、為有些廢物的比重可能不同于水，以mg/l來表示比以ppm來表示更好。第三處比較常用的參數(shù)是百分率（百分比），一種重量/重量的關(guān)系。注意到只有當(dāng)1ml為1g時10000ppm等于1%，并且10000mg/l。取樣有些試驗需要在水流（溪流）中進行測定的方法，因為獲得樣品的過程可能會改變測定的結(jié)果。例如，如果有必要測定水流中的溶解氧，測定應(yīng)在水流中進行，或者必須非常小心地提取樣品以保證沒有氧氣從空氣和水中發(fā)生轉(zhuǎn)移（轉(zhuǎn)入或轉(zhuǎn)出）。大多數(shù)的試驗以取自溪流的樣品作為試樣。然而取樣的過程可能會以結(jié)果有很大的影響。三種基本類型的樣品是隨機樣品、混合樣品，和流量加權(quán)混合樣品。隨機樣品，如其名字所指，僅在一個取樣

30、點測定水質(zhì)。它的測定值準(zhǔn)確地代表采樣時的水質(zhì)，但不能說明采樣前后的水質(zhì)（情況）?；旌蠘悠肥遣杉幌盗械碾S機樣品并將它們混合。流量加權(quán)混合樣品的采集是每取一個樣品都使得樣品的體積與采樣時的流量成比例。當(dāng)污水處理廠的日負荷可以計算時最后一種方法特別有用。然而，不管是技術(shù)或方法，分析結(jié)果只能對樣品是準(zhǔn)確的（分析結(jié)果只能是和樣品一個準(zhǔn)確），通常采樣方法遠比分析測定要馬虎（草率）得多。固體物廢水處理由于廢水中的溶解的和懸浮的無機物質(zhì)而復(fù)雜化。對水處理，溶解的和懸浮的物質(zhì)都稱為固體物質(zhì)。從水中分離出這些固體物質(zhì)是處理的一個最主要的目標(biāo)之一。嚴格來說，在廢水中除了水之外的其他任何東西都歸類為固體物質(zhì)。然而，

31、固體物質(zhì)通常定義為在103（稍高于水的沸點）下蒸發(fā)后得到的殘留物。這樣測量出的固體物質(zhì)稱為總固體?？偣腆w可以兩部分：總?cè)芙庑怨腆w（tds）和總懸浮性固體(tss)。過濾這個步驟就是將總懸浮性固體(tss)與總?cè)芙庑怨腆w（tds）分離開來?？倯腋」腆w：因為使用濾紙來分離總懸浮固體(tss)和總?cè)芙庑怨腆w，總懸浮固體試驗具有一定的隨意性，依賴于試驗所使用的濾紙孔徑的尺寸。用于tss試驗的濾紙的公稱孔徑在0.45m至2.0m之間。隨著所用的濾紙孔徑的減少將會測得更多的總懸浮固體?？?cè)芙庑怨腆w：根據(jù)定義，通過公稱孔徑為2.0m或更小孔徑濾紙的濾液里所包含的固體物質(zhì)歸類為溶解性固體。然而眾所周知，廢水中

32、含有一部分膠態(tài)固體（膠體顆粒）。廢水中膠體粒子的尺寸通常在0.01m到1.0m之間。應(yīng)該注意，一些研究者將膠體粒子的尺寸分為0.001m到1.0m之間，另一些研究都為0.003m到1.0m之間。在這篇課文里認為膠體粒子的尺寸為0.01m到1.0m之間。在未經(jīng)處理的廢水和經(jīng)一次沉淀的廢水中所含有的膠體粒子數(shù)量通常在108到1012/ml范圍內(nèi)。沒有對膠體粒子和真正的溶解性物質(zhì)進行常規(guī)地區(qū)分使得在處理廠性能的分析和處理工藝設(shè)計上出現(xiàn)混亂。ph溶液的ph是氫離子濃度的量度，反過來也是溶液酸度的量度。氫離子濃度與水分子的電離程度有密切的聯(lián)系。純水輕微電離得到相同濃度的氫離子和氫氧根離子。 （1）過多的

33、h+使溶液呈酸性，然而缺乏h+或過多的oh-使溶液呈堿性。這個反應(yīng)式的平衡常數(shù)kw為h+ 和oh-濃度的乘積等于10-14。這個關(guān)系可以表達為： (2)式中和 分別是h+ 和oh-濃度，單位是mol/l。聯(lián)立方程1和方程2，在純水中： （3）氫離子濃度是天然水和廢水的一個重要的質(zhì)量參數(shù)。氫離子濃度常用的表達方法是ph，定義為氫離子濃度的負對數(shù)。 （4） 或者 （5） 對于中性溶液，為10-7，或ph=7。對于較大的溶液，ph7。例如，如果=10-4，ph=7，溶液呈酸性。在這個溶液中我們知道為10-14/10-4=10-10。因為10-410-10，溶液中含有大量過量的h+，確認溶液是真正地呈

34、酸性。如果溶液中缺乏必有10-7或ph7，呈堿性。稀釋溶液的ph在0（絕對的酸性，=1mol/l）到14（絕對堿性）范圍內(nèi)。溶液的1mol/l具有負的ph。目前ph的測定幾乎普遍地采用電子方法。對（嚴格講是氫離子活度）敏感的電極將信號轉(zhuǎn)化為電流。在一定的ph值下改變顏色的各種ph試紙和指示溶液也被使用。ph的確定通過對比試紙的顏色或溶液的系列顏色標(biāo)準(zhǔn)。在水和廢水處理的各個階段ph都是非常重要的。水生生物對ph的改變很敏感，因此生物處理需要對ph控制（酸度控制）或監(jiān)測。在如消毒和腐蝕控制（防腐）的水處理中，ph對保證適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)處理是非常重要的。礦山排水通常伴隨著硫酸(高)的形成，對水生生物非常有

35、害。大氣中的持續(xù)酸沉積作用可能引起湖泊的ph值相當(dāng)大的降低。堿度相對于ph的參數(shù)是堿度，或者水抗酸性的緩沖能力。堿度高的水可以接納大劑量的酸而不會較大地降低其ph值。堿度較低的水如雨水僅加入少量的h+就會使ph降低。在天然水中許多堿度由碳酸鹽/重碳酸鹽緩沖系統(tǒng)提供。co2溶在水里與重碳酸鹽和碳酸鹽離子相平衡。 (6)這個方程式的組成發(fā)生任何改變會影響到co2的溶解度。如果在水中加入酸，增加，h+與碳酸鹽和重碳酸鹽離子結(jié)合，使得碳酸鹽和重碳酸鹽平等向左移到，釋放co2到大氣中。加入的h+通過重新調(diào)節(jié)所有的平衡而被吸收，并且ph并不會明顯地改變。僅當(dāng)所有的碳酸鹽和重碳酸鹽離子都被耗盡時加入的酸才會

36、使得水的ph降低。堿度通過用酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定來確定，結(jié)果以caco3表示，mg/l（以caco3記）。大多數(shù)實際用途的堿度可以用摩爾數(shù)為單位來定義。如： （7）在當(dāng)量為單位的相應(yīng)表達為 （8）在實踐中（實際上），堿度以caco3為單位來表示。將meq/l轉(zhuǎn)化為mg/l（以caco3記），有助于記憶： （9） （caco3的毫當(dāng)量質(zhì)量）這樣3meq/l堿度可以用150mg/l（以caco3記）來表示： （10）溶解氧最重要的水質(zhì)測量可能溶解氧。盡管在水中難以溶解，氧氣對水生生物是最重要的。沒有游離的do河流和湖泊將不適合用腮呼吸的水生生物生存。存在于溶液中的實際氧量（其他氣體也如此）取決于（1）氣

37、體的溶解度，（2）氣體在大氣中的分壓，（3）溫度，（4）水中的雜質(zhì)濃度（如鹽分、懸浮固體等）因為生物反應(yīng)對氧的利用率隨著溫度的升高而增加，在夏季溶解氧水平就顯得更加重要（關(guān)鍵）。在夏季問題比較復(fù)雜因為水流量通常比較低，從而獲得的總氧量也較低。在廢水中存在溶解氧是我們所希望的因為它可以防止有害氣味的產(chǎn)生。水中溶解氧量的測量通常是用定氧探頭或碘量滴定法。后面一種方法是測量do的溫克勒試驗，發(fā)展于約100年前，相對于其他測量方法它是標(biāo)準(zhǔn)方法。生化需氧量氧的利用率可能比do的測定更重要。非常低的利用率也表明水是潔凈的水：可利用的微生物對可利用有機化合物不感興趣，或者微生物已經(jīng)死亡或即將死亡。氧的利用率

38、通常稱為生化需氧量（bod）。bod不是一種特殊的污染物而是細菌和其他微生物在進行可降解有機物穩(wěn)定化時所需的氧量的度量。在廢水和地表水應(yīng)用最廣泛的有機污染物參數(shù)是五日生化需氧量（bod5）。它的測定包括了在有機物進行生化氧化時微生物所利用的溶解氧的測量。盡管bod試驗得到廣泛應(yīng)用，但它有許多局限性。希望通過該領(lǐng)域工作者的不斷努力，另一種測量有機物含量的新方法可以最終代替它（bod試驗）而被應(yīng)用。那么，如果bod試驗具有嚴重的局限性，為什么在這篇課文里花這么大的篇幅來介紹它？原因是bod試驗結(jié)果現(xiàn)在用來（1）確定存在的有機物要進行生物穩(wěn)定所需要的大概氧量，（2）確定污水處理設(shè)施的尺寸，（3）估量

39、某種水處理工藝的效果，（4）確定是否符合廢水排放許可證的要求?；瘜W(xué)需氧量在bod試驗中許多缺點中，最重要的是它需要花五天的時間來進行。如果有機化合物以化學(xué)氧化來代替生物氧化試驗時間可以得到大大的減少。這種氧化反應(yīng)以化學(xué)需氧量試驗來完成。因為幾乎所有的有機化合物在cod試驗中都可以被氧化，而在bod試驗中僅有一部分有機化合物得到到分解，cod值總是高于bod值。這樣的一個例子是木質(zhì)紙漿廢水，在廢水中化合物如纖維素很容易被化學(xué)氧化（高cod），但生物降解卻很慢（低bod）。 cod試驗是用來測量與在酸性溶液中能被重鉻酸鉀化學(xué)氧化的廢水中有機物相當(dāng)（等價）的氧量。當(dāng)有機氮為還原態(tài)時（氧化數(shù)（價態(tài)）為

40、-3），如下面的方程式所示： （10） 式中 雖然可以預(yù)計最大的碳質(zhì)bod的值有可能與cod一樣高，但這種情況很少存在。觀測結(jié)果出現(xiàn)差異的原因如下：（1）許多難以被生物氧化的有機物質(zhì)如木質(zhì)素可以化學(xué)氧化，（2）無機物被重鉻酸鹽氧化增加了樣品中的表觀有機物的含量。（3）某些有機物可能會毒害bod試驗中的微生物，（4）因為無機物與重鉻酸鹽共存會發(fā)生反應(yīng)會出現(xiàn)cod值偏高的現(xiàn)象。從操作角度來看，cod試驗的一個主要優(yōu)點是相對于bod試驗的五天或更多時間它可以在大約2.5個小時內(nèi)完成。為了減少更多的時間，已經(jīng)開發(fā)了僅需要15分鐘時間的快速cod試驗。由于新的生物處理方法的發(fā)展，尤其是對生物營養(yǎng)元素去除

41、的重視，將cod進行分類（分級）變得越來越重要。主要部分為顆粒狀cod和溶解性cod。在生物處理研究中顆粒的和溶解的組分繼續(xù)分類以便來評估污水的處理能力。分類包括：（1）可快速生物降解的溶解性cod，（2）可慢速生物降解的膠態(tài)和顆粒狀（網(wǎng)捕）的cod，（3）不可生物降解的溶解性cod，（4）不可生物降解的膠態(tài)和顆粒狀cod。可快速生物降解的溶解性cod通?？衫^續(xù)分為可以發(fā)酵為揮發(fā)性脂肪酸的復(fù)雜cod和短鏈揮發(fā)性脂肪酸。遺憾的是，如前所述（如前面提到的），與顆粒狀cod相比較關(guān)于溶解性cod的標(biāo)準(zhǔn)化定義很少。在這里過濾是將樣品分離的技術(shù)，溶解性cod和顆粒狀cod的相對分配很大程度依賴于濾紙的孔

42、徑尺寸。另一種用來確定溶解性cod種類的方法是懸浮固體和一部分膠體物質(zhì)的沉淀作用。上清液（澄清液）的cod相當(dāng)于溶解性cod。第4課廢水處理基礎(chǔ)任何一個社區(qū)都會產(chǎn)生液體和固體廢物以及廢氣。液體廢物廢水實質(zhì)上對社區(qū)供應(yīng)的水經(jīng)過各種用途后所開成的。（見圖1）。從產(chǎn)生來源的角度看，廢水可以定義為來自住宅、機關(guān)、工商機構(gòu)、連同地下水、地表水以及可能會出現(xiàn)的雨水等液體或水?dāng)y帶的廢物的組合。 圖1 污水管理下部結(jié)構(gòu)示意圖當(dāng)未經(jīng)處理的廢水積聚并任由它腐敗，廢水中有機物的腐敗將導(dǎo)致發(fā)生令人厭煩的情況包括產(chǎn)生惡臭氣體。此外，未經(jīng)處理的含有大量的能居住在人類腸道內(nèi)的致病微生物。廢水中也含有能夠刺激水生植物生長的營

43、養(yǎng)元素，以及可能含有有毒的化合物或潛在的可能致突變或致癌的化合物。由于這些原因，立即從源頭處對廢水進行無公害化去除，接著進行處理、回用或分散到環(huán)境中對保護公共衛(wèi)生和環(huán)境是非常必要的。處理方法在處理方法中主要以物理作用的應(yīng)用為主的稱為操作單元。在處理方法中污染物的去除是通過化學(xué)或生物反應(yīng)來進行的稱為工藝單元。目前操作單元和工藝單元共同組合起來提供各種等級的處理，稱為預(yù)處理、初級處理、高級的初級處理、二級處理（沒有或有營養(yǎng)元素的去除）和深度（或三級）處理（見表1）。在預(yù)處理階段，去除可能會破壞設(shè)備的粗大固體如大的物體、（破布）碎屑和粗砂。在初級處理階段，以物理操作，通常是沉淀，來去除廢水中流動的可

44、沉降的物質(zhì)（見圖2）。表1 廢水處理級別處理級別說明（描述）預(yù)處理去除廢水中可能會使處理的運行、工藝和附屬系統(tǒng)產(chǎn)生維護或操作問題的組分如碎屑、樹枝、漂浮物、粗砂和油脂等。初級處理去除廢水中的部分懸浮固體和有機物質(zhì)高級的初級處理強化廢水中懸浮固體和有機物質(zhì)的去除。通常通過添加化學(xué)藥劑或過濾來完成。二級處理去除可生物降解的有機物（在溶液或懸浮物中）和懸浮固體。消毒通常也包括在常規(guī)的二級處理中。去除營養(yǎng)元素的二級處理去除可生物降解的有機物、懸浮固體和營養(yǎng)元素（氮、磷或者氮和磷）。三級處理去除二級處理后剩余的懸浮固體，通常用顆粒介質(zhì)過濾或微孔篩網(wǎng)。消毒通常也是三級處理的一部分。營養(yǎng)元素的去除經(jīng)常包含在

45、三級處理里。深度處理去除經(jīng)正常生物處理后殘存的溶解的和懸浮的物質(zhì)以便滿足各種回用水應(yīng)用的需要。 對于高級的初級處理，加入化學(xué)藥品來強化懸浮固體和溶解固體的去除，使其含量減少。在二級處理中以生物和化學(xué)工藝來去除大部分的有機物質(zhì)。在深度處理中以增加的操作和工藝單元組合來去除剩下的懸浮固體和其他在傳統(tǒng)的二級處理沒有能大量削減的組份。表2 用于去除廢水中組分的操作和工藝單元組分操作或工藝單元懸浮固體篩分沉砂沉淀高速（快速）澄清浮選化學(xué)沉淀深度過濾表面過濾可降解有機物好氧懸浮生長+variations（的各種變形工藝）好氧附著生長+variations（的各種變形工藝）厭氧懸浮生長+variations

46、（的各種變形工藝）厭氧附著生長+variations（的各種變形工藝）污水塘（好氧塘）+variations（的各種變形工藝）物理-化學(xué)系統(tǒng)化學(xué)氧化高級氧化膜濾營養(yǎng)元素氮化學(xué)氧化（折點加氯）懸浮生長硝化-反硝化+variations（的各種變形工藝）固定膜硝化-反硝化+variations（的各種變形工藝）氣提離子交換磷化學(xué)處理生物除磷氮和磷生物脫氮除磷+variations（的各種變形工藝）病原休氯化合物二氧化氯臭氧紫外線輻射膠態(tài)和溶解性固體膜（法）化學(xué)處理碳吸附離子交換揮發(fā)性有機化合物vocs氣提碳吸附高級氧化氣味化學(xué)洗滌塔（器）碳吸附生物濾池堆肥過濾器大約在20年前生物脫氮除磷（bnr）

47、去除氮和磷被視為廢水深度處理的一種革新工藝。由于對生物脫氮除磷機理的的廣泛研究、應(yīng)用方面的優(yōu)勢，許多生物脫氮除磷系統(tǒng)已經(jīng)被應(yīng)用于實踐中，實際上，脫氮除磷已經(jīng)成為常規(guī)廢水處理的一部分。與化學(xué)處理法相比較，生物脫氮除磷使用較少的化學(xué)藥劑，降低廢渣量的產(chǎn)生，并且能耗低。由于生物脫氮除磷在廢水處理中的重要性，生物脫氮除磷被整合到（統(tǒng)一到）生物處理系統(tǒng)的理論、應(yīng)用和設(shè)計的研究中。土地處理工藝，通常稱為“自然系統(tǒng)”，結(jié)合了物理、化學(xué)和生物處理的機理，處理后的出水水質(zhì)類似于或好于經(jīng)深度處理后的出水水質(zhì)。在這篇課文中不涉及自然系統(tǒng)因為其主要應(yīng)用于小型的處理系統(tǒng)?，F(xiàn)狀直到20世紀80年代末，傳統(tǒng)的二級處理是去除

48、bod和tss的最普通的處理方法。在美國，氮磷的去除被用在特殊的情況，如（五）大湖區(qū)、佛羅里達、切薩皮克灣，這些地方對氮磷比較敏感相關(guān)水質(zhì)條件已經(jīng)證實。由于營養(yǎng)的富集已經(jīng)導(dǎo)致了水體的富營養(yǎng)化和水質(zhì)惡化（部分原因是點源的排放），脫氮除磷工藝已經(jīng)得到逐步發(fā)展并廣泛應(yīng)用于其他區(qū)域。作為聯(lián)邦水污染控制修正案實施的結(jié)果，獲得了用于完成項目目標(biāo)的廢水處理設(shè)施的相關(guān)數(shù)量和類型的重要數(shù)據(jù)。美國環(huán)境保護署對這些數(shù)據(jù)進行了跟蹤調(diào)查，未來20年所需處理設(shè)施的數(shù)量和類型如表3所示。這些數(shù)據(jù)有利于我們對美國的污水處理現(xiàn)狀形成全面的了解。在過去的10年，許多污水處理廠已經(jīng)設(shè)計使用生物脫氮除磷工藝。在需要去除剩余懸浮固體的

49、處理廠也已經(jīng)設(shè)置了出水過濾裝置。過濾在提高消毒效果方法特別有效，尤其是對紫外輻射消毒系統(tǒng)，因為（1）去除會藏匿（滋生）細菌的大顆粒懸浮固體可以減少大腸桿菌數(shù)量，并且（2）能降低濁度以提高紫外線透射比。（排污水）回用系統(tǒng)，尤其是用于農(nóng)業(yè)灌溉，幾乎都使用過濾。表3 根據(jù)1996年的設(shè)計容量和未來的需要美國廢水處理設(shè)施的數(shù)量處理水平現(xiàn)有處理設(shè)施未來處理設(shè)施（當(dāng)需求得到滿足時）處理設(shè)施數(shù)量m3/s處理設(shè)施數(shù)量m3/s低于二級處理176133.806126.33二級處理9388776.989738779.65高于二級處理4428876.9661351252.53無廢水排放（零排放）203262.2623

50、6978.99總計160241850.00183032137.50新的方向和問題廢水處理新的方向和問題在廢水處理的各種特定區(qū)域是顯而易見的。被處理廢水性質(zhì)的改變、健康和環(huán)境問題的出現(xiàn)、工業(yè)廢水問題、新規(guī)定帶來的沖擊，所有以前已經(jīng)討論過的都是最重要的。此外，其他重要的問題包括：（1）基礎(chǔ)設(shè)施（下部構(gòu)造）的老化，（2）過程分析和控制的新方法，（3）污水處理廠的性能和可靠性，（4）廢水的消毒，（5）合流制下水道的溢流，（6）暴雨和公共廁所溢流及非點源污染的影響，（7）回流的獨立（分開）處理、臭氣的控制和揮發(fā)性有機化合物排放的控制?；A(chǔ)設(shè)施（下部構(gòu)造）的老化 在美國一些必須著手解決的問題涉及老化的污水

51、收集基礎(chǔ)設(shè)施的更新和污水處理廠的升級。問題包括滲漏和尺寸過小污水管的維修和更換，來自公共廁所和合流制下水道系統(tǒng)溢流的控制和處理，非點源排放的控制，升級處理系統(tǒng)使某種特定的組分能獲得更高的去除率。部分收集系統(tǒng)，尤其是美國東部和中西部那些舊城市的收集系統(tǒng)，老于污水處理廠。例如，由磚和陶土用砂漿聯(lián)接建成的污水管仍然用來輸送生活廢水（廁所污水）和暴雨水。由于管道和附屬構(gòu)筑物的老化、材料的類型和建造的方法、并且缺乏維護，滲漏是普遍的。滲漏是水以滲入和流入形式進入收集系統(tǒng)，以滲出方式流出管道。在前面這種情況，不得不收集和處理額外的水，而且在經(jīng)常在處理前溢流出去，尤其是在雨天。后面這種情況，滲出的水導(dǎo)致廢水

52、進入到地下水中或遷移到附近的地表水體中。有趣的是，當(dāng)處理標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)顯著增加時，卻很少或沒有注意從污水管滲出的未經(jīng)處理的水的排放。然而，在將來滲漏污水管可能會成為一個主要的問題并需要進行修復(fù)。處理工藝的性能和可靠性 處理工藝選擇和設(shè)計的重要因素是污水處理廠滿足排放許可證要求的性能和可靠性。大多數(shù)的排污許可證中，出水組份要求是有規(guī)定的，是基于7天和30天的平均濃度。由于廢水處理出水水質(zhì)因有機負荷的變化、環(huán)境條件的改變、新工業(yè)廢水的排放而變化，設(shè)計廢水處理系統(tǒng)生產(chǎn)的出水濃度等于或小于排污許可證規(guī)定的范圍是必要的。當(dāng)像在回用水應(yīng)用中重要的水質(zhì)參數(shù)必須得到保持時可靠性是非常重要的。重要參數(shù)像toc、透射比

53、、濁度和溶解氧的在線監(jiān)測對建立數(shù)據(jù)庫和改善工藝過程控制是必需的。余氯的監(jiān)測對投藥量的控制是很有用的，ph監(jiān)測有助于控制硝化系統(tǒng)。污水處理廠的可靠性可以定義為一個系統(tǒng)在長時間內(nèi)持續(xù)地滿足法定的性能標(biāo)準(zhǔn)的機率（可能性）。隨著改進微生物技術(shù)的發(fā)展，它可以對消毒工藝進行優(yōu)化。廢水消毒 法規(guī)（條例）的改變和新技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)影響到了消毒系統(tǒng)的設(shè)計。基因檢測（基因探針）現(xiàn)在用來確認那些在二級處理出水中發(fā)現(xiàn)的特殊種群的微生物（即懸浮狀態(tài)的或粘附在顆粒上的）。過去（歷史上）氯用來進行廢水消毒。隨著排污許可證要求的數(shù)量越來越低或經(jīng)處理后出水的余氯不能檢出，必須增加脫氯設(shè)施或以其他消毒系統(tǒng)如紫外線輻射代替加氯消毒系

54、統(tǒng)（見圖3）。對化學(xué)安全的擔(dān)憂也已經(jīng)影響到了加氯消毒和脫氯系統(tǒng)的設(shè)計依據(jù)。過去10年里在紫外燈和整流器設(shè)計上的改進使得紫外消毒系統(tǒng)的性能和可靠性已經(jīng)得到顯著的提高。對紫外消毒系統(tǒng)應(yīng)用和設(shè)計的有效指南已經(jīng)制訂出來。資金和運行成本也已經(jīng)降低?？梢灶A(yù)料，未來紫外消毒在處理過的飲用水和暴雨水方面的應(yīng)用將會增加。紫外線基本不產(chǎn)生麻煩的副產(chǎn)品并且對減少相關(guān)的化合物也相當(dāng)有效。相對于氯化合物紫外線用來消毒效果得到進一步增強。合流下水道溢流，生活污水管溢流，非點源 來自合流下水道和生活污水管的溢流被認為是需要解決的難題，尤其是對于美國的許多老城市來說。隨著更大的發(fā)展改變暴雨徑流的數(shù)量和性質(zhì)以及流入暴雨、合流和

55、生活污水收集系統(tǒng)的管道化，這個問題已經(jīng)變得非常重要。合流制系統(tǒng)輸送混合的廢水和暴雨徑流，當(dāng)達到截砂阱的容量時就會溢流到受納水體中。大量的溢流會影響到受納水體的水質(zhì)并且防礙達到頒布的標(biāo)準(zhǔn)。綜合因素導(dǎo)致未經(jīng)處理的廢水從一部分生活污水收集系統(tǒng)中排放出來。這些排放出來的水稱為生活污水系統(tǒng)溢流（ssos）。生活污水系統(tǒng)溢流產(chǎn)生的原因可能是（1）過量的暴雨水進入系統(tǒng)，（2）堵塞，或（3）結(jié)構(gòu)上，機械上或電力上的欠缺。許多溢流起因于沒有得到充分升級、維護和修復(fù)的老化收集系統(tǒng)。美國環(huán)境保護署估計每年至少有40000方溢流量從生活污水系統(tǒng)流出。這些未經(jīng)處理的溢流對公共健康和環(huán)境造成威脅。當(dāng)在美國密爾沃基爆發(fā)的腸

56、胃病被證實是由小隱孢子蟲的卵囊引起，以及在（美國）馬里蘭州和北卡羅來納州出現(xiàn)幽靈藻（甲藻）后，來自非點源污染物的影響日益受到關(guān)注。幽靈藻（甲藻）是對魚類非常有毒的一種水藻。來自牧場和飼育場的徑流被認為是引發(fā)這些微生物影響的潛在因素?；亓魉奶幚?也許在廢水處理中一個顯著的未來發(fā)展將是提供處理來自生物污泥的回流水的獨立設(shè)施和其他的處理設(shè)施。在處理后出水要求實現(xiàn)含氮量低時回流水的處理將非常重要。獨立的處理設(shè)施可能包括（1）氣提用來去除生物污泥回流水中的氨，（2）高速沉淀用來去除細的和難以沉降的膠體物質(zhì)，這些物質(zhì)在消毒時可以對細菌起到庇護的作用。（3）浮選和高速沉淀用來處理濾池反沖洗水以減少處理工藝液體中的固體，（4）可溶性重金屬用化學(xué)沉淀來去除以滿足越來越嚴格的排放要求