第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
近些年来，随着社会的发展和人类的进步，人们的生活水平逐步提高。人们对自身健康越来越关注的同时，对环境保护的意识也逐渐增强，特别是国家强调走可持续发展道路以后，我国尤其是北方地区水资源日益匮乏和水污染日趋严重的现状问题越来越明显。净水厂生产废水和污泥处理和排放等系列问题越来越受到人们的重视，国家和地方环境保护部门对净水厂产生的固液废弃物等物质的处置要求也逐步提高。
自来水厂在生产出符合 GB5749-2006《生活饮用水卫生标准》的健康饮用水的同时，也产生了大量的沉淀池排泥水和滤池反冲洗废水。一般约占水厂总制水量的 3%~7%，其中包含了原水中的杂质以及水厂投加的药剂残留物，对环境的冲击作用是显而易见的。据估计，近些年来上海市净水厂排入江河的 SS 约达到 30 万吨以上，有机物达到 3 万吨以上。另外，从水资源可持续性利用、爱护人类的生活环境和控制长距离大口井管道输水的工程基建投资，包括日常生产运行以及管理维护等角度考虑，也不能随意排放生产废水。我国许多规模较大的水厂在新建、改建和扩建过程中也在加大排泥水处理和污泥处置的建设力度，同时所采用的废水处理工艺方式、方法也不尽相同。这部分生产废水未经工业污染，相对城市污水和工业废水，水质相对易于处理；但目前大部分水厂将这些生产废水直接排入水体，这样做不仅浪费了大量的水资源，更造成下游河体的淤积和污染。因此，需要加强污、废水处理、回用等技术研究及其应用，为解决城市水资源匮乏问题和实现水资源可持续发展探寻有效途径。
1.2 国内外研究现状
为了防止水污染，世界各地国家都制定了有关环境保护，尤其是水资源方面的法律和法规，在实现人类社会的健康、持续和有效发展，确保水资源环境的可持续发展的同时，实现了生态环境平衡的目的。早在 20 世纪 30 年代，国外就开始了在净水厂生产废水处理方面的研究，如日本、法国、英国等。然而在 20 世纪 70 年代以前，世界上先期建造的一些自来水厂排泥水处理设施，很大程度上是沿用了污水厂的污水和污泥处理方法来设计，没能结合自来水厂排泥水的特点。
于是，世界发达国家加大了污泥处理与处置技术的研究和应用，尤其是本世纪 70 年代以来，随着水处理技术的快速发展和提高，据有关数据统计,很多一些发达国家的净水厂都建成投产相对成熟的生产废水处理设施。在欧洲一些国家的净水厂，污泥经过脱水处理的达到水厂总污泥量的70%。而一部分来自西方国家的净水厂，由于原水浊度较低，净水厂排泥水中 SS 含量很小，于是大部分净水厂选择将排泥水排至城市污水排放系统，实现统一管理。而在部分国家因其土地比较广阔，净水厂的排泥水最终放置在天然干化场中，待到自然干燥后再对其进行相应的处理。亚洲国家如日本，近些年来经脱水处理的污泥量达到了水厂总污泥量的80%以上。
1976 年该国就颁布了相关的法律和法规，供水规模达到 1 万吨每天的净水厂必须配套建设排泥水处理系统，不得直接排放河流或湖泊，同时必须对泥饼进行无害化处置。比如，坐落在日本神奈川县附近横滨市的西谷净水厂，其排泥水处理系统是先将排泥水收集在污水池，然后用污泥泵输送至污泥浓缩池，投入高分子絮凝剂后，经脱水机脱水以及热风干燥后，最后用燃气燃烧实现除臭目的的方式。而横滨市小雀水厂的排泥水处理系统是先将排泥水从污水池输送至浓缩槽，然后经硫酸处理后再送回浓缩槽，再投入熟石灰后，通过脱水机系统进行脱水，此时污泥饼含水率可达到 50%。最后，将污泥泥饼碾碎，掺入砂石后用作给排水管道覆盖。
第二章 净水厂废水处理工艺理论基础
净水厂生产废水处理，通过一系列物理、化学或生物等方法对净水厂产生的生产废水进行处理，使产品水质符合国家或地区所规定的排放标准或满足用户再利用要求的工艺，达到生产废水的回收、重复使用，最大限度利用水资源的目的。
2.1 净水厂废水处理的基本方法
根据理化性质可分为物理处理法，化学处理法，膜处理和生物处理法。化学方法包括：高级氧化法（APO），臭氧、氯气消毒等。膜处理方法包括：微滤（MF）、超滤（UF）、纳滤（NF）、反渗透（RO）及电渗析（ED）等。生物方法中又包括厌氧处理法和好氧处理法。厌氧处理方法有：升流式厌氧污泥床（UASB），消化池（AF），膨胀颗粒污泥床(EGSB)等；好氧处理方法有：氧化塘，传统活性污泥法，CASS，SBR，AB，A/O，A2/O，延时曝气法，吸附-再生法，氧化沟，接触氧化法，MBR 法等。
2.1.1 物理处理法
物理处理法，主要是通过物理作用进行分离和回收废水中 SS 的废水处理法。处理过程中，污染物化学性质不发生变化，可分为沉淀、絮凝、气浮等。
利用重力作用使废水中的悬浮物质下沉或上浮，从而净化废水的一种废水物理处理法，分为沉降法和上浮法，是最常用、最基本的废水处理方法，应用的历史较长。其处理单元有沉淀、上浮（气浮）等，使用的处理设备是沉淀池、沉砂池、隔油废水处理池、气浮池及其附属装置等。
利用装有废水的容器高速旋转形成的离心力去除废水中悬浮颗粒的方法。按离心力产生的方式，可分为水旋分离器和离心机两种类型。分离过程中，悬浮颗粒质量按由小到大，受到离心力的作用被分离后，按由外到内分布，通过不同的液体排出口，使悬浮颗粒从废水中分离出来。其本身是一种处理单元，使用设备有离心分离机、水旋分离器。
第三章 加载对地表建筑稳定性影响研究.................................... 42-48
3.1 老采空区上覆岩层“活化”机理分析................................... 42-43
3.1.1 老采空区上覆岩层的结构类型 ...................................42-43
3.1.2 覆岩失稳“活化”机理................................... 43
3.2 加载对采空区上覆岩体变形的影响 ...................................43-48
第四章 大埋深采地表变形规律数值模拟研究................................... 48-72
4.1 数值模型的设计及求解................................... 48-54
4.2 采空区地表移动变形规律数值模拟分析................................... 54-66
4.2.1 方案的设计................................... 54
4.2.2 地表移动和变形规律................................... 54-64
4.2.3 移动盆地边界的确定 ...................................64-66
4.3 加载后地表移动和变形规律................................... 66-72
第五章 河东煤田采空区建筑地基安全稳定性评价................................... 72-76
5.1 相似材料模型地表各移动变形值 ...................................72-74
5.2 判别标准 ...................................74-75
5.3 评价结果分析 ...................................75-76
结论
1．完成气浮和超滤膜两种废水处理方式的对比，最终确定气浮处理为最佳处理方案。
2．完成工艺设备及构筑物的设计，确定了改进后废水处理工艺的各项参数。
3．如果采用改进后的设计方案，预计 SS 去除率可达到 90%以上，可在很大程度上减少废水未经处理直排带给周边环境的影响。
4．经处理后废水在含固率不低于 5%，铁、锰离子的含量不高于 0.3mg/L和 0.1mg/L，可选用进一步合理的工艺实现废水回用。