水污染控制原理与技术第一章.ppt

一、废水的来源,根据来源不同，废水可分为生活污水和工业废水两大类。 生活污水是人们在日常生活中所产生的废水，主要包括厨房洗涤污水。 工业废水是在工业生产过程中所排出的废水。工业废水分为生产污水和生产废水。生产废水是指较清洁，不经处理即可排放或回用的工业废水。而那些污染较严重，须经过处理后方可排放的工业废水就称为生产污水。,第一章 污水的性质与污染指标 第一节 废水来源与水质,即水的品质,是指水与其中所含杂质共同表现出来的物理学、化学和生物学的综合特性。 天然水中存在的杂质主要来源于所接触的大气、土壤等自然环境，同时人类活动产生的各种污染物也会进入天然水体。 （1）从化学结构上可以将水中杂质分为无机物、有机物、生物等几类。 (2)按在水中的存在状态，可以分为溶解物、胶体颗粒和悬浮物三种。,二、水质,水质指标,衡量水质的好坏叫水质指标 仅仅根据水中杂质的颗粒大小还远不能反映水的物理学、化学和生物学特性。通常都采用水质指标来衡量水质的好坏。 水质指标项目繁多 , 可以分为三大类 第一类 , 物理性水质指标 第二类 , 化学性水质指标 第三类 , 生物学水质指标,第一类 物理性水质指标,感官物理性状指标：如 温度、色度、臭味、浑浊度、透明度等。 其他物理性状指标：如 总固体、悬浮固体、溶解固体、可沉固体、电导率 ( 电阻率 ) 等。,第二类 化学性水质指标,一般的化学性水质指标：如 pH 、碱度、硬度、各种阳离子、各种阴离子、总含盐量、一般有机物质等。 有毒的化学性水质指标：如重金属、氧化物、多环芳烃、各种农药等。 有关氧平衡的水质指标：如溶解氧 (DO) 、化学需氧量 (COD) 、生化需氧量 (BOD) 、总需氧量 (TOD) 等。,第三类 生物学水质指标,包括细菌总数、总大肠菌群数、各种病原细菌、病毒等。,水污染防治工作中最常用的一些水质指标,1. pH pH 反映水的酸碱性质，天然水体的 pH 一般在 69 之间，决定于水体所在环境的物理、化学和生物特性。饮用水的适宜 pH 应在 6.58.5 之间。生活污水一般呈弱碱性，而某些工业废水的 pH 偏离中性范围很远，它们的排放会对天然水体的酸碱特性产生较大的影响。大气中的污染物质如 SO2 、 NO2 等也会影响水体的 pH 。但由于水体中含有各种碳酸化合物，它们一般具有一定的缓冲能力。,2.颜色 水的颜色有真色和表色之分。真色是由于水中所含溶解物质或胶体物质所致，即除去水中悬浮物质后所呈现的颜色。表色则由悬浮物质引起的颜色。 测定的方法是用铂钴标准比色法和用分光光度法进行颜色测定。 水的色度是评价感官质量的一个重要指标。有异常颜色的水也是受到污染的种标志。,2009.11昆明滇池,3.浑浊度 天然水中由于含有各种颗粒大小不等的不溶解物质，如泥沙、纤维、有机物和微生物等而会产生浑浊现象。水的浑浊程度可用浑浊度的大小来表示。 所谓浑浊度是指水中的不溶解物质对光线透过时所产生的阻碍程度。 浑浊现象是水的一种光学性质。 在蒸馏水中含有1mg/L的SiO2称为1个浑浊度单位或1度,4.固体 在环境工程和水质分析中，水中固体的定义是：在一定的温度下将一定体积的水样蒸发至干时所残余的固体物质总量，因此有时也称作“蒸发残渣”。 常用的蒸发烘干温度为103一105。在此温度下烘干的残渣保留结晶水和部分吸着水，重碳酸盐转变为碳酸盐，而有机物挥发遗失甚少。这样所得的残渣总量称为“总固体（Total Solids）”，结果以mg/L计。,水中固体按其溶解性能可分为： 溶解固体(Disso1ved Solids) 悬浮固体(Suspended Solids) 如果对水样进行过滤操作，则滤液(包括溶解物质和一部分胶体物质)在103105温度下烘干后的残渣就是溶解固体量，也称“总可滤残渣”，而滤渣(包括悬浮物质和另一部分胶体物质)经烘干后的重量就是悬浮固体量，也称作“总不可滤残渣”。,水样,过滤,滤液,滤渣,103一105,103一105,残渣（溶解固体量）,残渣（悬浮固体量）,水中固体还可根据其挥发性能分为： 挥发性固体(Vo1atile Solids) 固定性固体(Fixed Solids) 挥发性固体是指在一定的温度下(通常用600)，将水样中经蒸发干燥后的固体灼烧而失去的重量，故亦称“灼烧减重”。它可以约略代表水中有机物质含量的多少。 灼烧后残余物质的质量，则称为固定性固体，它可代表无机物质含量的多少。,灼烧,挥发掉的,残余的,挥发性固体（有机物）,固定性固体（无机盐）,600,水样,103-105,总固体,所以有： 总固体 悬浮固体 + 溶解固体 总固体 挥发性固体 + 固定性固体,5. 总含盐量和离子平衡 水中所含各种溶解性矿物盐类的总量称为水的总含盐量，也称总矿化度。 总含盐量(mgL)阳离子+阴离子 式中，阳离子和阴离子分别表示水中阳、阴离子含量(mgL)的总和。 天然水中主要的阳、阴离子是Ca2+、Mg2+、Na+、K+和HCO3-、CO32-、SO42-、Cl-等。它们的含量约占总含量的9599，其次为铁、硝酸盐、硼、氟和硅等，一般情况下，其它的成分都是微量的。,6. 碱度（alkalinity）： 水的碱度是指水接受质子的能力。这个能力的大小可以由水中所有能与强酸发生中和作用的物质所接受质子的总量来量度。因此水的碱度也就是水中所有能与强酸相作用的物质所接受H+的“物质的量”之总和。这类物质应包括各种强碱、弱碱和强碱弱酸盐，也包括有机碱等。 天然水中的HCO3-、C032-、OH-和NH3等都会引起碱度。 最主要的致碱阴离子：重碳酸盐HCO3-、碳酸盐C032-和氢氧化物OH-。,水样,酚酞碱度,甲基橙碱度,pH=8.3,OH-被中和,碳酸盐转化为重碳酸盐,酸滴定,指示剂由红色变为无色,水样,指示剂由黄色变为橙红色,酸滴定,碳酸盐、OH- 和重碳酸盐被中和,pH=4.44.5,常用中和滴定法来测定水的碱度,7. 硬度(Hardness)： 水的硬度是由于能与肥皂作用生成沉淀和与水中某些阴离子化合生成水垢的两价金属离子的存在而产生的。 最重要的致硬金属离子是钙离子和镁离子，其次是铁、锰等二价阳离子。 能与这些致硬阳离子化合的相关阴离子有HCO3-、CO32-、SO42-、NO3-、Cl-等。,按相关阴离子将硬度分为： (1)碳酸盐硬度：主要由钙、镁的碳酸盐和重碳酸盐所形成，能经煮沸而除去，故也称为“暂时硬度”。 (2)非碳酸盐硬度；主要由钙、镁的硫酸盐、氯化物等形成，不受加热的影响，故又称“永久硬度”。 水的硬度也可按致硬阳离子而分为钙硬度、镁硬度等。,8化学需氧量(COD) 化学需氧量是指在酸性条件下，用强氧化剂特有机物氧化为CO2、H20所消耗的氧量。氧化剂一般采用重铬酸钾。由于重铬酸钾氧化作用很强，所以能够较完全地氧化水中大部,分有机物和无机性还原物质(但不包括硝化所需的氧量)，此时化学需氧量用CODcr，或COD表示。如采用高锰酸钾作为氧化剂，则写作CODMn。,9生化需氧量(BOD) 存在一些缺点： (1)当污水中含大量难降解物质时，BOD5测定误差较 大； (2)每次测定需5天，不能及时指导实际工作； (3)废水中如存在抑 制微生物生长繁 殖的物质或不含 微生物生长所需 的营养时，将影 响测定结果。,10总需氧量(TOD) 有机物主要元素是C、H、O、N、S等。在高温下燃烧后，将分别产生CO2和H2O，所消耗的氧量称为总需氧量TOD。TOD的值一般大于COD的值。TOD的测定方法是：向氧含量已知的氧气流中注入定量的水样，并将其送入以铂为触媒的燃烧管中，在900高,温下燃烧，水样中的有机物即被氧化。消耗掉氧气流中的氧气，剩余氧量可用电极测定并自动记录。氧气流原有氧量减去剩余氧量即得总需氧量TOD。TOD的测定仅需几分钟。,11.总有机碳(TOC) 有机物都含有碳，通过测定废水中的总含碳量可以表示有机物含量。 总有机碳(TOC)的测定方法是：向氧含量已知的氧气流中注入定量的水样，并将其送入以铂为触媒的燃烧管中，在900高温下燃烧，用红外气体分析仪测定在燃烧过程中产生的CO2量，再折算出其中的含碳量，就是总有机碳T0C值。为排除无机碳酸盐的干扰，应先将水样酸化，再通过压缩空气吹脱水中的碳酸盐。TOC的测定时间也仅需几分钟。,COD和BOD的区别与意义,化学需氧量和生化需氧量的测定都是用定量的数值来间接地、相对地表示水中有机物质数量的重要水质指标。如果同废水中各种有机物质的相对组成没有变化，则这二者之间的相应关系应是CODBOD5。 化学需氧量几乎可以表示出水中有机物质全部氧化所需的氧量，而生化需氧量则反映了能被微生物氧化分解的有机物质氧化时所需的氧量。如果同一废水的BOD5/COD0.3，一般认为此种废水是适宜于采用生物化学处理方法的。比值越大，可生物处理性越强。如果此比值小于0.3，则说明该废水中不可生物分解的有机物质数量很多，需寻求其它的处理途径。,其他水质指标 1.营养性物质 当废水排入受纳水体，使水中N和P的浓度分别超过0.2和0.02mg/L时，就会引起受纳水体的富营养化，促进各种水生生物的活性，刺激它们的异常增殖。藻类过度生长，占据的空间越来越大，将造成水中溶解氧的急剧减少，使水体处于严重缺氧状态，造成鱼死亡，水体腐败发臭。 N的主要来源是氮肥厂、洗毛厂、制革厂、造纸厂、印染厂食品厂等。P的主要来源是磷肥厂和含磷洗涤剂等。生活污水经普通生化法处理，也会转化为无机的P和N等。此外BOD、温度、维生素类物质也能促进和触发营养性污染。,2.有毒污染物 废水中能对生物引起毒性反应的化学物质，称有毒污染物。工业上使用的有毒化学物已经超过12000种，而且每年以500种的速度递增。毒物是重要的水质指标，各类水质标准对主要的毒物都规定了限值。 废水中的毒物可分为三大类：无机化学毒物、有机化学毒物和放射性物质。,1）无机化学毒物 无机化学毒物包括金属和非金属两类。 金属毒物主要为汞、铬、镉、铅、锌、镍、铜、铁、锰、放、钒、钼和铋等，特别是前几种危害更大。金属毒物具有以下特点：不能被微生物降解；其毒性以离子态存在时最严重，金属离子在水中容易被带负电荷的胶体吸附，吸附金属离子的胶体可随水流迁移，但大多数会迅速沉降；能被生物富集于体内，既危害生物，又通过食物链危害人体；重金属进入人体后，能够和生理高分子物质发生作用而使这些生理高分子物质失去活性，也可能在人体的某些器官积累，造成慢性中毒。 重要的非金属毒物有砷、硒、氰、氟、硫、亚硝酸很等。如砷中毒时能引起中枢神经紊乱，诱发皮肤癌等。亚硝酸盐在人体内还能与仲胺生成亚硝胺，具有强烈的致癌作用。,2）有机化学毒物 这类毒物大多是人工合成有机物，难以被生化降解，并且大多是较强的三致物质(致癌、致突变、致畸)，毒件很大。主要有：农药(DDT、有机氯、有机磷等)、酚类化合物、聚氯联苯、稠环芳烃(如苯并芘)、芳香族氨基化合物等。以有机氯农药为例，首先其具有很强的化学稳定性，在自然环境中的半衰期为十几年到几十年，其次它们都可能通过食物链在人体内富集，危害人体健康。如DDT能蓄积于鱼脂中，浓度可比水体中高12500倍。,3）放射性物质 放射性是指原子核衰变而释放射线的物质属性。主要包括X射线、射线、射线、射线及质子束等。废水中的放射性物质主要来自铀、镭等放射性金属生产和使用过程，如核试验、核燃料再处理、原料冶炼厂等。其浓度一般较低，主要引起慢性辐射和后期效应，如诱发癌症、对孕妇和婴儿产生损伤，引起遗传性伤害等。,3.油类污染物 油类污染物包括“石油类”和“动植物油”两项。油类污染物能在水面土形成油膜，隔绝大气与水面，破坏水体的复氧条件。它还能附着于土壤颗粒表面和动植物体表，影响养分的吸收和废物的排出。当水中含油0.010.1mg/L，对鱼类和水生生物就会产生影响。当水中含油0.30.5mg/L就会产生石油气味，不适合饮用。,4.生物污染物 生物污染物主要是指废水中的致病性微生物，它包括致病细菌、病虫卵和病毒。未污染的天然水中细菌含量很低，当城市污水、垃圾淋溶水、医院污水等排入后将带入各种病原微生物。如生活污水中可能会有能引起肝炎、伤寒、霍乱、痢疾、脑炎的病毒和细菌以及蛔虫卵和钩虫卵等。生物污染物污染的特点是数量大，分布广，存活时间长，繁殖速度快。必须予以高度重视。 水质标准中的卫生学指标有细菌总数和总大肠苗群数两项。后者反映水体中动物粪便污染的状况。,5.感官性污染物 废水中能引起异色、浑浊、泡沫、恶臭等现象的物质，虽无严重危害，但能引起人们感官上的极度不快，被称为感官性污染物。对于供游览和文体活动的水体而言，感官性污染物的危害则较大。 异色、浑浊的废水主要来源于印染厂、纺织厂、造纸厂、焦化厂、煤气厂等。恶臭废水来源于炼油厂、石化厂、橡胶厂、制药厂、屠宰厂、皮革厂等。当废水中含有表面活性物质时，在流动和曝气过程中特产生泡沫，如造纸废水、纺织废水等。 各类水质标准中，对色度、臭味、浊度、漂浮物等指标都作了相应的规定。,6.热污染 废水温度过高而引起的危害，叫做热污染，热污染的主要危害有以下几点。 （1）使水体溶解氧浓度降低，相应的亏氧量随之减少，大气中的氧向水体传递的速率也减慢； （2）导致生物耗氧速度加快，促使水体中溶解氧更快被耗尽，水质迅速恶化，造成鱼类和水生生物缺氧死亡；（3）加快藻类繁殖，从而加快水体富营养化进程； （4）导致水体中的化学反应加快，使水体的物化性质发生变化，可能对管道和容器造成腐蚀。 （5）加速细菌生长繁殖，增加后续水处理的费用。,水温 色度 污水的物理性指标 臭味 固体含量 泡沫,水的用途十分广泛。不同用途的水,均应满足一定的水质要求,也就是水质标准。水质标准是环境标准的一种。 水质标准是用水对象(包括饮用和工业用水对象等)所要求的各项水质参数应达到的限值。可分为国际标准、国家标准、地区标准、行业标准和企业标准等不同等级。,第二节 水质标准,几种与水污染防治密切相关的水质标准 地面水环境质量标准：为五类(GB3838-2002) 污水综合排放标准 (GB8978-1996) 生活饮用水卫生标准 (GB5749-85) 工业用水的水质要求 渔业水域水质标准 其他水质标准 游泳用水水质要求 农田灌溉水质标准等,一、地面水环境质量标准 为五类(GB3838-2002),I 类 : 主要适用于源头水、国家自然保护区。 类 : 主要适用于集中式生活饮用水水源地一级保护区、珍贵鱼类保护区、鱼虾产卵场等。 类 : 主要适用于集中式生活饮用水水源地二级保护区、一般鱼类保护区及游泳区。 类 : 主要适用于一般工业用水区及人体非直接接触的娱乐用水区。 V 类 : 主要适用于农业用水区及一般景观要求水域。,二、污水的排放标准 污水排放标准制定的依据 依据地表水水域环境功能和保护目标，按功能高低划分为5类： 类 主要适用于源头水，国家自然保护区； 类 主要适用于集中式生活饮用水地表水源地一级保护区、珍稀水生生物栖息地、鱼虾类产卵场、仔稚幼鱼的梭饵场等； 类 主要适用于集中式生活饮用水地表水源地二级保护区、鱼虾类越冬场、洄游通道、水产养殖区等渔业水域及游泳区； 类 主要适用于一般工业用水区及人体非直接接触的娱乐