水污染控制工程經(jīng)典課件第九章-污水水質(zhì)和污水出路

第九章污水水質(zhì)與污水出路第一節(jié)污水水質(zhì)第二節(jié)污染物在水體環(huán)境中的遷移與轉(zhuǎn)化第三節(jié)污水出路第四節(jié)污水處理方法第一節(jié)污水水質(zhì)我拿什么來表達(dá)你？——污水

國際通用三大類指標(biāo)：物理性指標(biāo)

化學(xué)性指標(biāo)

生物性指標(biāo)水質(zhì)分析指標(biāo)物理性指標(biāo)感官性指標(biāo)，水的色度來源于金屬化合物或有機(jī)化合物感官性指標(biāo)，水的異臭來源于還原性硫和氮的化合物、揮發(fā)性有機(jī)物和氯氣等污染物質(zhì)揮發(fā)性物質(zhì)溶解物質(zhì)固定性物質(zhì)懸浮固體物質(zhì)加速耗氧反應(yīng)，最終導(dǎo)致水體缺氧或水質(zhì)惡化造成水中溶解氧減少工業(yè)廢水常引起水體熱污染色度固體物質(zhì)嗅和味溫度水

和

污

水

中

固

體

成

分

的

內(nèi)

部

相

關(guān)

性

水和污水中雜質(zhì)顆粒分布黏土化學(xué)性指標(biāo)有機(jī)物生化需氧量（BOD）反映了在有氧的條件下，水中可生物降解的有機(jī)物的量主要污染特性（以mg/L為單位）。有機(jī)污染物被好氧微生物氧化分解的過程，一般可分為兩個階段：第一個階段主要是有機(jī)物被轉(zhuǎn)化成二氧化碳、水和氨；第二階段主要是氨被轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽和硝酸鹽。污水的生化需氧量通常只指第一階段有機(jī)物生物氧化所需的氧量，全部生物氧化需要20~100d完成。實(shí)際中，常以5d作為測定生化需氧量的標(biāo)準(zhǔn)時間，稱5日生化需氧量（BOD5）；通常以20℃為測定的標(biāo)準(zhǔn)溫度。BOD:biologicaloxygendemand在規(guī)定條件下微生物氧化分解污水或受污染的天然水樣中有機(jī)物所需要的氧量（20℃，5d）。BOD與CBOD、NBOD時間/d需氧量/（mg·L-1）BODL與BOD5時間/d化學(xué)性指標(biāo)有機(jī)物化學(xué)需氧量（COD）常用的氧化劑主要是重鉻酸鉀K2Cr2O7

（稱CODCr)和高錳酸鉀KMnO4

(稱CODMn或OC)。酸性條件下，硫酸銀作為催化劑，氧化性最強(qiáng)。廢水中無機(jī)的還原性物質(zhì)同樣被氧化。如果廢水中有機(jī)物的組成相對穩(wěn)定，則化學(xué)需氧量和生化需氧量之間應(yīng)有一定的比例關(guān)系：生活污水通常在0.4~0.5。

COD:chemicaloxygendemand用化學(xué)方法氧化分解廢水水樣中有機(jī)物過程中所消耗的氧化劑量折合成氧量（O2）（mg/L）?；瘜W(xué)性指標(biāo)有機(jī)物總有機(jī)碳（TOC）和總需氧量（TOD）TOC:totalorganismcarbon在950℃高溫下，以鉑作為催化劑，使水樣氣化燃燒，然后測定氣體中的CO2含量，從而確定水樣中碳元素總量。測定中應(yīng)該去除無機(jī)碳的含量。各種水質(zhì)之間TOC或TOD與BOD不存在固定的相關(guān)關(guān)系。在水質(zhì)條件基本不變的條件下，BOD與TOC或TOD之間存在一定的相關(guān)關(guān)系。TOD:totaloxygendemand在900~950℃高溫下，將污水中能被氧化的物質(zhì)（主要是有機(jī)物，包括難分解的有機(jī)物及部分無機(jī)還原物質(zhì)），燃燒氧化成穩(wěn)定的氧化物后，測量載氣中氧的減少量，稱為總需氧量（TOD）。TOD測定方便而快速。污水有機(jī)物指標(biāo)之間的關(guān)系有機(jī)碳量需氧量TOCTODCODcrBODLBOD5CODMn化學(xué)性指標(biāo)有機(jī)物油類污染物石油類：來源于工業(yè)含油污水。動植物油脂：產(chǎn)生于人的生活過程和食品工業(yè)。油類污染物進(jìn)入水體后影響水生生物的生長、降低水體的資源價值。油膜覆蓋水面阻礙水的蒸發(fā)，影響大氣和水體的熱交換。油類污染物進(jìn)入海洋，改變海水的反射率和減少進(jìn)入海洋表層的日光輻射，對局部地區(qū)的水文氣象條件可能產(chǎn)生一定影響。大面積油膜將阻礙大氣中的氧進(jìn)入水體，從而降低水體的自凈能力。石油污染對幼魚和魚卵的危害很大，堵塞魚的鰓部，能使魚蝦類產(chǎn)生石油臭味，降低水產(chǎn)品的食用價值。破壞風(fēng)景區(qū)，危害鳥類生活?；瘜W(xué)性指標(biāo)有機(jī)物酚類污染物酚污染來源：煤氣、焦化、石油化工、木材加工、合成樹脂等工業(yè)廢水。原生質(zhì)毒物，可使蛋白質(zhì)凝固，引起神經(jīng)系統(tǒng)中毒。酚濃度低時，能影響魚類的洄游繁殖。酚濃度達(dá)0.1～0.2mg/L時，魚肉有酚味。酚濃度高會引起魚類大量死亡，甚至絕跡。酚的毒性可抑制水中微生物的自然生長速度，有時甚至使其停止生長。酚能與飲用水消毒氯產(chǎn)生氯酚，具有強(qiáng)烈異臭（0.001mg/L即有異味，排放標(biāo)準(zhǔn)0.5mg/L）。灌溉用水酚濃度超過5mg/L時,農(nóng)作物減產(chǎn)甚至枯死?；瘜W(xué)性指標(biāo)無機(jī)性指標(biāo)植物營養(yǎng)元素pH和堿度重金屬過多的氮、磷進(jìn)入天然水體，易導(dǎo)致富營養(yǎng)化，使水生植物尤其是藻類大量繁殖，造成水中溶解氧急劇變化，影響魚類生存，并可能使某些湖泊由貧營養(yǎng)湖發(fā)展為沼澤和干地。重金屬主要指汞、鎘、鉛、鉻、鎳，以及類金屬砷等生物毒性顯著的元素，一般指序號21－83，比重大于4的金屬，也包括具有一定毒害性的一般重金屬，如鋅、銅、鈷、錫等。一般要求處理后污水的pH在6～9之間。當(dāng)天然水體遭受酸堿污染時，pH發(fā)生變化，消滅或抑制水體中生物的生長，妨礙水體自凈，還可腐蝕船舶。堿度指水中能與強(qiáng)酸定量作用的物質(zhì)總量，按離子狀態(tài)可分為三類：氫氧化物堿度；碳酸鹽堿度；重碳酸鹽堿度。作為微量金屬元素。重金屬的主要危害：生物毒性，抑制微生物生長，使蛋白質(zhì)凝固;逐級富集至人體，影響人體健康。含氮化合物氮是有機(jī)物中除碳以外的一種主要元素，也是微生物生長的重要元素。污水中的氮有四種，即有機(jī)氮、氨氮、亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮。危害：消耗水體中溶解氧；促進(jìn)藻類等浮游生物的繁殖，形成水華、赤潮；引起魚類死亡，導(dǎo)致水質(zhì)迅速惡化。關(guān)于氮的幾個指標(biāo)：有機(jī)氮：主要指蛋白質(zhì)和尿素。TN：一切含氮化合物以N計(jì)量的總稱。TKN：TN中的有機(jī)氮和氨氮，不包括亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮。氨氮：有機(jī)氮化合物的分解，或直接來自含氮工業(yè)廢水。NOx-N：亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮。含磷化合物磷也是有機(jī)物中的一種主要元素，是僅次于氮的微生物生長的重要元素。磷主要來自：人體排泄物以及合成洗滌劑、牲畜飼養(yǎng)場及含磷工業(yè)廢水。危害：促進(jìn)藻類等浮游生物的繁殖，破壞水體耗氧和復(fù)氧平衡；使水質(zhì)迅速惡化，危害水產(chǎn)資源。含磷化合物有機(jī)磷有機(jī)磷包括磷酸甘油酸、磷肌酸等無機(jī)磷磷酸鹽:正磷酸鹽(PO43-)、磷酸氫鹽(HPO42-)、磷酸二氫鹽（H2PO4-)

、偏磷酸鹽(PO3-)聚合磷酸鹽:焦磷酸鹽(P2O74－)、三磷酸鹽(P3O105-)、三磷酸氫鹽(HP3O92-)

生物性指標(biāo)生活污水：腸道傳染病、肝炎病毒、SARS、寄生蟲卵等制革屠宰等工業(yè)廢水：炭疽桿菌、鉤端螺旋體等醫(yī)院污水：各種病原體危害：傳播疾病，影響衛(wèi)生，導(dǎo)致水體缺氧來源及危害水中細(xì)菌總數(shù)反映了水體有機(jī)污染程度和受細(xì)菌污染的程度。常以細(xì)菌個數(shù)/mL計(jì)。飲用水：<100個/mL醫(yī)院排水：<500個/mL細(xì)菌總數(shù)大腸菌群的值可表明水樣被糞便污染的程度，間接表明有腸道病菌存在的可能性。常以大腸菌群數(shù)/L計(jì)。飲用水：<3個/L城市排水：<10000個/L

游泳池：<1000個/L大腸菌群融會貫通各水質(zhì)指標(biāo)間的關(guān)系第二節(jié)污染物在水體環(huán)境中的遷移與轉(zhuǎn)化水體的自凈作用河流的自凈作用是指河水中的污染物質(zhì)在河水向下游流動中濃度自然降低的現(xiàn)象。根據(jù)凈化機(jī)制分為三類物理凈化：稀釋、擴(kuò)散、沉淀化學(xué)凈化：氧化、還原、分解生物凈化：水中微生物對有機(jī)物的氧化分解作用污水排入河流的混合過程豎向混合階段：污染物排入河流后因分子擴(kuò)散、湍流擴(kuò)散、彌散作用逐步向河水中分散，由于一般河流的深度與寬度相比較小，所以首先在深度方向上達(dá)到濃度分布均勻，從排放口到深度上達(dá)到濃度分布均勻的階段稱為豎向混合階段，同時也存在橫向混合作用。

橫向混合階段：當(dāng)深度上達(dá)到濃度分布均勻后，在橫向上還存在混合過程。經(jīng)過一定距離后污染物在整個橫斷面上達(dá)到濃度分布均勻，這一過程稱為橫向混合階段。斷面充分混合后階段：在橫向混合階段后，污染物濃度在橫斷面上處處相等。河水向下游流動的過程中，持久性污染物的濃度將不再變化，非持久性污染物濃度將不斷減少。水體的自凈作用持久污染物的稀釋擴(kuò)散

當(dāng)持久性污染物隨污水穩(wěn)態(tài)排入河流后，經(jīng)過混合過程達(dá)到充分混合階段時，污染物濃度可由質(zhì)量守恒原理得出河流完全混合模式：式中：ρ——排放口下游河水的污染物濃度；ρw，qvw——污水的污染物濃度和流量；ρh，qvh——上游河水的污染物濃度和流量。

河斷面達(dá)到充分混合后，污染物濃度受到縱向分散作用和污染物的自身分解作用不斷減小。根據(jù)質(zhì)量守恒原理，其變化過程可用下式描述：式中：u——河水流速；x——初始點(diǎn)至下游x斷面處的距離；Mx——縱向分散系數(shù)；K——污染物分解速度常數(shù)；ρ0——初始點(diǎn)的污染物濃度；ρ——x斷面處的污染物濃度。非持久性污染物的稀釋擴(kuò)散和降解水體污染與恢復(fù)氧垂曲線：水體受到污染后，水體中溶解氧逐漸被消耗，到臨界點(diǎn)后又逐步回升的變化過程，稱氧垂曲線。有機(jī)物降解：氧垂曲線的求解：某點(diǎn)處的氧不足量變化速率是該處耗氧速率和復(fù)氧速率之和：求解得某點(diǎn)的虧氧量：某點(diǎn)的溶解氧：ρc=ρcs-ρD到達(dá)最缺氧點(diǎn)時間dρD/dt=0：污染物在河流中的擴(kuò)散和分解受到河流的流量、流速、水深等因素的影響。河口是指河流進(jìn)入海洋前的感潮河段。河口污染物的遷移轉(zhuǎn)化受潮汐影響，受漲潮、落潮、平潮時的水位、流向和流速的影響。湖泊水庫的貯水量大，但水流一般比較慢，污染物的稀釋、擴(kuò)散能力較弱。海洋雖有巨大的自凈能力，但是海灣或海域局部的納污和自凈能力差別很大。污染物在地下水中的遷移轉(zhuǎn)化受多種因素影響，地下水一旦污染，要恢復(fù)原狀非常困難。污染物在不同水體中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律第三節(jié)污水出路污水的最終出路排放水體工農(nóng)業(yè)利用地下水回灌污水排放水體的限制污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)GB8978—1996城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)

GB18918—2002

海洋水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB3097地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB3838—2002對人體健康不應(yīng)產(chǎn)生不良影響對環(huán)境質(zhì)量和生態(tài)系統(tǒng)不應(yīng)產(chǎn)生不良影響對產(chǎn)品質(zhì)量不應(yīng)產(chǎn)生不良影響應(yīng)符合應(yīng)用對象對水質(zhì)的要求或標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)為使用者和公眾所接受回用系統(tǒng)在技術(shù)上可行，操作簡便價格應(yīng)比自來水低廉應(yīng)有安全使用的保障污水回用應(yīng)滿足的要求城市污水回用的幾個方面城市生活用水和市政用水農(nóng)業(yè)、林業(yè)、漁業(yè)和畜牧業(yè)地下水回灌其他方面工業(yè)城市綠地灌溉供水市政與建筑用水城市景觀工藝生產(chǎn)用水冷卻用水鍋爐補(bǔ)充水其他雜用水第四節(jié)污水處理方法給水工程：針對不同的水源水水質(zhì)，經(jīng)處理后滿足工農(nóng)業(yè)和生活的對水質(zhì)與水量的要求取水―給水處理―配水。排水工程：污水收集（來源于生活、工業(yè)和農(nóng)業(yè)）―污水處理―排放或回用水處理：物理處理化學(xué)處理物理化學(xué)處理生物處理法

針對不同的污染物特征，發(fā)展了各種不同的污水處理方法，這些處理方法可按其作用原理分為四類污水處理：攔截法：篩濾截流和過濾等，前者使用的設(shè)備為格柵，篩網(wǎng)；而后者使用的是砂濾池和微孔濾池等。重力法：沉淀、上?。飧?、浮選）等，相應(yīng)的處理設(shè)備是沉砂池、沉淀池、除油池、氣浮池及其附屬裝置等。吸附法：用吸附劑吸附去除污染物的方法。1物理處理法

通過物理作用，以分離、回收污水中不溶解的懸浮狀態(tài)的污染物的污水處理法。根據(jù)其作用的原理不同，它可分為：中和氧化還原化學(xué)沉淀法光電化學(xué)法2化學(xué)處理法

通過化學(xué)反應(yīng)來分離、去除廢水中呈溶解和膠體狀態(tài)額物質(zhì)或?qū)⑵滢D(zhuǎn)化為無害的物質(zhì)的污水處理法。在化學(xué)處理中，主要以投加藥劑產(chǎn)生化學(xué)發(fā)應(yīng)為基礎(chǔ)的處理單元有中和、氧化還原等。而以傳質(zhì)為基礎(chǔ)的處理單元有混凝、萃取、汽提、吹脫、吸附、離子交換以及電滲析和反滲透等。后兩種處理單元又通稱膜處理技術(shù)。其中運(yùn)用傳質(zhì)作用的單元同時具有化學(xué)作用和物理作用，所以也可以從化學(xué)處理法中分離出來，并稱為物理化學(xué)。3物理化學(xué)法利用物理化學(xué)作用去除污水中的污染物的方法。主要有混凝、離子交換、萃取、汽提、吹脫等。4生物（生物化學(xué)）處理法

通過微生物的代謝作用，使廢水中有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定、無害的物質(zhì)的污水處理方法。根據(jù)起作用的微生物的不同又可分為好氧生物處理法和厭氧生物處理法。好氧微生物處理法：是好氧微生物在有氧的條件下，對有機(jī)物進(jìn)行分解，一部分轉(zhuǎn)化為CO2、H2O和NH3等，其余的轉(zhuǎn)化為新細(xì)胞（如：活性污泥和生物膜）。污水處理廣泛采用的是好氧法。厭氧生物處理法：是厭氧微生物在無氧的條件下將高濃度有機(jī)廢水或污泥中的有機(jī)物分解，最后產(chǎn)生甲烷和CO2等氣。

4污水處理的分級

4.1一級處理（PrimaryTreatment）(預(yù)處理)主要分離水中的懸浮固體物、膠體物、浮油等，調(diào)節(jié)pH值、減輕廢水的腐化程度和后續(xù)處理工藝的處理方法?？梢圆捎盟|(zhì)調(diào)節(jié)、自然沉降、上浮、隔油、篩濾和預(yù)曝氣等。對城市污水，一級處理的ＢＯＤ去除率為20－40％，SS去除率50－70％。經(jīng)一級處理后，一般不到排放標(biāo)準(zhǔn)，特別是除去溶解性的和呈膠體狀態(tài)的有機(jī)污染物。所以一般以一級處理為預(yù)處理，以二級處理為主體，必要時再進(jìn)行三級處理，即深度處理,使污水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)或補(bǔ)充工業(yè)用水和城市供水。4.2二級處理（SecondTreatment）

主要是去除可生物降解的可溶性有機(jī)和部分膠體污染物，用以減少廢水中的BOD和部分COD，通常采用生物化學(xué)方法處理。近年來，有采用化學(xué)或生物處理法作為二級處理主體工藝的趨勢，并隨著化學(xué)藥劑品種的不斷增加，處理設(shè)備和工藝的不斷改進(jìn)而得到推廣，如含磷酸鹽廢水和含膠體物質(zhì)的廢水須用化學(xué)混凝沉淀法處理。因此，二級處理作為生化處理的同義詞已經(jīng)失去意義。對城市污水，二級處理的ＢＯＤ去除率為75－95％，SS去除率75－95％。4.3污水的三級處理（TertiaryTreatment）

(深度處理AdvancedTreatment)

主要是去除生物難降解的有機(jī)物（BOD和COD）和廢水中溶解的無機(jī)污染物、顏色和異味，特別是除磷和氮等。一個完善的三級處理往往以廢水回收和回用為目的。它