水質(zhì)與水處理概論

1、水污染控制工程E-mail: Department of Environmental Science and Engineering, Anhui University of Architecture1第一章緒論2第二節(jié)水污染控制措施和水處理方法31. 城市污水治理的技術(shù)政策1. 城市應(yīng)制訂污水綜合治理規(guī)劃;2.對(duì)城市或地區(qū)內(nèi)污染物的排放實(shí)行總量控制。(早期強(qiáng)調(diào)污染物濃度);3.城市排水管網(wǎng)和污水處理廠配套建設(shè);4.工礦企業(yè)的污水治理，除少數(shù)大型企業(yè)或遠(yuǎn)離城鎮(zhèn)的企業(yè)治理單獨(dú)治理外，其他能排入城市排水管網(wǎng)的，應(yīng)由以企業(yè)單獨(dú)為主，逐步過(guò)渡到以城市匯水區(qū)為單元的區(qū)域綜合治理為主;5.積極開(kāi)發(fā)和研究高

2、效、低能耗和能源部分自給的人工生物處理等城市污水處理技術(shù)和工藝流程，以節(jié)約投資、降低維護(hù)費(fèi)和運(yùn)行費(fèi);46.對(duì)地理環(huán)境合適的城市，尤其在中、小城鎮(zhèn)和干旱、半干旱地區(qū)，應(yīng)首先考慮采用荒地、廢地、劣質(zhì)地以及坑塘淀洼，建設(shè)多種形式的氧化塘污水處理系統(tǒng);7.在條件許可的城市，可考慮采用排江、排海技術(shù)處理城市污水(包括污泥投海處理);8.在缺水地區(qū)應(yīng)積極推行污水資源化、合理利用污水、防止污染。應(yīng)積極研究污水循環(huán)回用和再用技術(shù)，并制訂相應(yīng)的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，以控制水質(zhì)。52. 污水(廢水)的處理分級(jí)處理分3級(jí)：1級(jí)處理-預(yù)處理，去除懸浮物質(zhì)、漂浮物質(zhì)以及大的固體物質(zhì)，屬于物理方法。一級(jí)強(qiáng)化：在常規(guī)一級(jí)處理（重力沉降

3、）基礎(chǔ)上，增加化學(xué)混凝處理、機(jī)械過(guò)濾或不完全生物處理等，以提高一級(jí)處理效果的處理工藝。2級(jí)處理-生物化學(xué)處理，可以去除大部分懸浮物、可生物降解的有機(jī)物、部分去除重金屬(污泥)，城市污水處理的主體，一般可達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。3級(jí)處理-深度處理，多以物理化學(xué)處理，膜分離、吸附、離子交換、化學(xué)混凝等，進(jìn)一步去除水體殘余的BOD、有機(jī)物、N、P植物營(yíng)養(yǎng)物等，3級(jí)處理基本以回用為目的。63. 處理方法1.物理處理-沉淀、氣浮、隔刪等，去除漂浮懸浮及顆粒物。過(guò)濾。近年來(lái)物理處理有新發(fā)展，但少應(yīng)用，如輻射處理、超聲波處理等。2.化學(xué)處理-混凝、化學(xué)氧化、化學(xué)沉淀、中和等。消毒-滅活微生物。3.生物化學(xué)處理-好氧、

4、厭氧，好氧分活性污泥和生物膜兩大類(lèi)，去除生物可降解的有機(jī)物，部分去除金屬等。4.物理化學(xué)處理-膜分離、吸附、離子交換，多用在深度處理方面。7第九章污水水質(zhì)與污水出路81.污水來(lái)源與性質(zhì)2. 污水水質(zhì)指標(biāo) 1.排放水體2. 回收利用1.污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)2.城鎮(zhèn)污水處理廠排放標(biāo)準(zhǔn) 污水水質(zhì)污水出路污水標(biāo)準(zhǔn) 9第一節(jié)污水水質(zhì)101. 污水來(lái)源與性質(zhì)1.生活污水:2.工業(yè)廢水:3.初期雨水:4.農(nóng)業(yè)廢水:居民居住區(qū)及工廠生活污水、辦公寫(xiě)字樓、食堂、公共場(chǎng)所污水，可生化程度高，BOD、COD值不高，水質(zhì)水量較穩(wěn)定，污水中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)豐富，渾濁、有臭味，呈微堿性，富含微生物。 工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)廢水，水質(zhì)水量差別大

5、，是我國(guó)水體污染的主要原因。BOD、COD值, 可生化程度差別大，廢水水量變化大。由于不同工業(yè)企業(yè)廢水性質(zhì)差異，所以需要根據(jù)廢水性質(zhì)選擇處理工藝，有時(shí)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)缺乏。工業(yè)冷卻水水質(zhì)清潔，可直接排放。 性質(zhì)受大氣污染程度, 地面衛(wèi)生狀況,降雨特性等影響。一般先收集再處理。 養(yǎng)殖場(chǎng)有廢水排放，高BOD, COD, SS, 含較多氨氮, 磷, 富含病原微生物、病毒等.農(nóng)業(yè)面源污染, 主要是農(nóng)藥和化肥，少部分被吸收，其余殘余在水體、土壤中，并可能進(jìn)入地下水. 112. 污水水質(zhì)指標(biāo)：水質(zhì)是指水和其中的雜質(zhì)所共同表現(xiàn)出的物理、化學(xué)、生物學(xué)的特征;水質(zhì)指標(biāo)則是表示水中雜質(zhì)的種類(lèi)成分?jǐn)?shù)量，以判斷水質(zhì)的衡量標(biāo)準(zhǔn)

6、。12(1).物理學(xué)指標(biāo) 溫度-影響氣體和鹽溶解，微生物的代謝，水體自?xún)裟芰Α嵛廴?，水溫升高引起生物群落的變化，影響水生生物生存、DO減少、耗氧加快，最終導(dǎo)致水質(zhì)惡化。色度-雜質(zhì)的存在使水呈現(xiàn)顏色，真色是溶解物質(zhì)引起（去除懸浮物），而表色則包括溶解物質(zhì)、膠體、顆粒物質(zhì)等引起的顏色。測(cè)定為鉑鈷標(biāo)準(zhǔn)比色法，水樣沉淀后再稀釋若干倍，顏色與1mg/l的鉑鈷標(biāo)準(zhǔn)樣品的顏色相同，則色度為多少TCU 13濁度-(turbidity)由于不溶解物質(zhì)對(duì)光線透過(guò)水產(chǎn)生的阻礙作用。濁度單位JTU，是水樣含1mg/l的一定粒徑的SiO2，為1個(gè)濁度單位。固體物質(zhì)-總固體(TS)，水樣105烘干后殘余的固體物質(zhì)，殘?jiān)?/p>

7、中實(shí)際包含結(jié)晶水、吸附水。以0.45m濾膜或古氏坩堝將水樣過(guò)濾，濾液蒸發(fā)殘?jiān)鼮槿芙夤腆w(Dissolved Solids)，濾渣蒸發(fā)后殘?jiān)鼮閼腋」腆w(Suspended Solids )。水樣不過(guò)濾直接蒸發(fā)干后600灼燒，灼燒殘?jiān)鼮楣潭ㄐ怨腆w(FS, Fixed Solids)，105烘干到600灼燒損失的固體物質(zhì)為揮發(fā)性固體(VS, Volatile Solids)。14放射性污染：放射性。臭，味：感觀指標(biāo)。電導(dǎo)率：表征含鹽濃度。15(2).化學(xué)指標(biāo)：有機(jī)物有機(jī)物種類(lèi)非常多，以具體哪種有機(jī)物濃度作指標(biāo)很困難。有機(jī)物本身容易氧化,且有機(jī)物對(duì)環(huán)境的重要影響之一是消耗DO，以有機(jī)物需要消耗的氧這一

8、間接指標(biāo)來(lái)反應(yīng)有機(jī)物的濃度，即以有機(jī)物氧化需要消耗的氧量來(lái)反映有機(jī)物的濃度，氧平衡指標(biāo)。生物氧化, 化學(xué)氧化和燃燒氧化.161-生物化學(xué)需氧量：BOD(Biochemical Oxygen Demand)，在有氧的條件下，水中有機(jī)物由于好氧微生物的分解而消耗氧的量為生物化學(xué)需氧量。BOD測(cè)定受到很多因素影響,有機(jī)物的性質(zhì)濃度, 微生物的性質(zhì),數(shù)量,適應(yīng)性; 營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),培養(yǎng)時(shí)間,溫度甚至光的影響, 有毒物質(zhì).BOD反映的并不是全部有機(jī)物，生物難降解有機(jī)物微、生物自身有機(jī)體不包括在內(nèi)。17有機(jī)物氧化呼吸需氧(Oa) CO2、H2O、NH3等 內(nèi)源呼吸需氧(Ob) CO2、H2O、NH3等 亞硝化需

9、氧 (Oc) NH3 NO2- 硝化需氧(Od) NO2- NO3- 有機(jī)物氧化 CO2,H2O,NH3 NO2- NO3-合成細(xì)胞 內(nèi)源呼吸 CO2, H2O, NH3OaOcOdOb18圖. 兩階段生化需氧量曲線Oa+ Ob為第一階段生化需氧量，稱(chēng)總生化需氧量，總碳氧化需氧量，BODU，或La，L0。Oc + Od為第二階段生化需氧量，硝化需氧量，NOD，或LN。日19第一階段生化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)具有1級(jí)特點(diǎn)： 即： =k1L L任何日t的剩余有機(jī)物，k1耗氧速率常數(shù)。 積分得：ln =k1tLtLae-k1t t日內(nèi)降低的BOD值為BODt，則BODtLaLtBODt LaLt = La (1

10、-e-k1t) =BODU(1-e-k1t)20t日的BOD值(BODt)與總生化需氧量關(guān)系： BODt=BODU(1-e-k1t) (1)任何溫度耗氧速率常數(shù)k1與其他溫度常數(shù)的關(guān)系: k1(2) = k1(1) 1.047T2-T1 (2) k1(T)= k1(20)1.047T-20 (3)任何溫度下BODU與20下BODU關(guān)系： BODU(T)= BOD U(20) 0.02T+0.6 (4)BOD值計(jì)算公式21例題1：某廢水20的BOD5為150mg/l，此時(shí)耗氧速率常數(shù)k1為0.23/d，求15的BOD5和BOD8。 該廢水20的BODU為:BODU(20)=150/(1-e-k1

11、t)= 150/(1-e-0.235)=150/0.684=219.5 mg/l15的BODU為:BODU(15)= BOD U(20)0.0215+0.6=197.5 mg/l15的耗氧速率常數(shù)k1為：k1(15)=k1(20)1.04715-20 =0.230.795=0.183/d15的BOD 5為:BOD5=197.5(1-e-k1t)= 197.5(1-e-0.1835)=118.4 mg/l15的BOD 8為:BOD8=197.5(1-e-k1t)= 197.5(1-e-0.1838)=151.8 mg/l222-化學(xué)需氧量COD(Chemical Oxygen Demand)和耗

12、氧量OC(Oxygen Consumed)：在一定的條件下，水中有機(jī)物與強(qiáng)氧化劑反應(yīng)所消耗的氧化劑量，以氧的濃度表示。以K2Cr2O7為氧化劑，表示為CODCr，現(xiàn)在一般直接以COD表示；測(cè)定天然水地表水以KMnO4為氧化劑，稱(chēng)CODMn，高錳酸鹽指數(shù)，OC。COD實(shí)際上包含了水中無(wú)機(jī)還原性物質(zhì)，因?yàn)檫@些物質(zhì)可以被氧化劑氧化。BOD5/COD，0.3可生化，0.3認(rèn)為難以生化處理，0.25不能以生化法處理。23生化需氧量和化學(xué)需氧量表示水質(zhì)指標(biāo)的特點(diǎn)以BOD為指標(biāo)：能反映廢水中微生物可利用的有機(jī)物量，但測(cè)定時(shí)間長(zhǎng)不能指導(dǎo)實(shí)踐生產(chǎn)，若難降解有機(jī)物多，BOD不能反映有機(jī)物污染程度，當(dāng)廢水中含有較多

13、毒物質(zhì)或缺少營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，測(cè)定結(jié)果偏差大甚至無(wú)法測(cè)定其BOD值。以COD為指標(biāo)：可以快速測(cè)定結(jié)果能指導(dǎo)實(shí)踐生產(chǎn)，不受水質(zhì)影響，可以比較精確表示有機(jī)物的量，但不能反映微生物可利用有機(jī)物的多少，當(dāng)有還原性無(wú)機(jī)物質(zhì)存在使結(jié)果偏大。243-總有機(jī)碳TOC：將水樣的有機(jī)物在900的高溫下燃燒，生成的CO2量扣除無(wú)機(jī)物生成的CO2，即是總有機(jī)碳的量。測(cè)定速度快，可以自動(dòng)化，連續(xù)測(cè)定。4-總需氧量TOD：將水樣的有機(jī)物在900以上的高溫下燃燒，有機(jī)物全部被氧化，需要的氧量，接近理論需氧量的值。5-理論需氧量ThOD：水體有機(jī)物和無(wú)機(jī)物被全部氧化(化學(xué)計(jì)量)理論上需要氧的量。氧平衡指標(biāo)中最大的值。6-可吸收紫外線

14、:很多有機(jī)物在紫外區(qū)有吸收。25分項(xiàng)指標(biāo)：油類(lèi): 石油類(lèi)和動(dòng)植物油，石油類(lèi)具有較大的BCF。酚:揮發(fā)酚。表面活性劑:陰離子表面活性劑, LAS。有機(jī)農(nóng)藥:有機(jī)氯有機(jī)磷。有機(jī)磷農(nóng)藥（以P 計(jì)）、馬拉硫磷、樂(lè)果、對(duì)硫磷、甲基對(duì)硫磷等在污水處理排放標(biāo)準(zhǔn)中作為選擇指標(biāo)控制。苯類(lèi)化合物:多數(shù)難降解。26無(wú)機(jī)物 植物營(yíng)養(yǎng)元素N、P：水中存在的主要形態(tài)為NH3,NH4+, 有機(jī)N(蛋白質(zhì),尿素,氨基酸,胺類(lèi),硝基化合物等),NO2_, NO3_.氨氮(NH3-N), 凱氏氮(TNK總凱氏氮, 包括氨氮和有機(jī)氮), 亞硝酸鹽氮(NO2_-N), 硝酸鹽氮(NO3_-N), 總氮(TN).總磷(TP), 有機(jī)磷

15、, 正磷酸(SOP，PO43_-P)等.27pH值：酸堿廢水。重金屬：毒性以及其不可生物降解性,一般以原子吸收或分光光度法測(cè)量,電化學(xué)方法。第一類(lèi)污染物：總汞、烷基汞、總鎘、總鉻、六價(jià)鉻、總砷、總鉛。Hg，Cd，Cr，As，Pb。氰化物：氰化物容易分解，天然水體CN容易以HCN揮發(fā)。硫化物: 容易分解。含鹽量、堿度、硬度等，給水常用的指標(biāo)。28(3).生物學(xué)指標(biāo)：細(xì)菌總數(shù)：每毫升水中的細(xì)菌菌落總數(shù)。糞大腸菌群數(shù)：可以反映被糞便污染的程度。病毒。29城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB18918-2002)的控制指標(biāo)3031城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB18918-2002)的控制指標(biāo)32第二

16、節(jié)污水出路331.排放水體自?xún)裟芰梢猿浞掷? 排放到規(guī)定的水體執(zhí)行相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn).2. 回收利用農(nóng)業(yè), 部分工業(yè), 市政建設(shè), 園林綠化, 地面水補(bǔ)充等.34第三節(jié)污水標(biāo)準(zhǔn)35污水排放標(biāo)準(zhǔn)污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)(GB8978-1996)：69種污染物的排放濃度標(biāo)和部分行業(yè)最高允許排放量.綜合標(biāo)準(zhǔn)與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不交叉的原則. 凡是有國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，如造紙、船舶, 船舶工業(yè), 海洋石油開(kāi)發(fā), 肉類(lèi)加工、鋼鐵、合成氨、兵器工業(yè), 船舶、紡織染整工業(yè), 磷肥, 燒堿聚氯乙烯等，其他一切排污單位執(zhí)行綜合排放標(biāo)準(zhǔn)。地方標(biāo)準(zhǔn)高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn). 36第一類(lèi)污染物和第二類(lèi)污染物。第一類(lèi)污染物能在生物體內(nèi)蓄積，產(chǎn)生長(zhǎng)