水污染控制工程经典课件第九章——污水水质和污水出路.ppt

第九章 污水水质与污水出路,第一节 污水水质,第二节 污染物在水体环境中的 迁移与转化,第三节 污水出路,第四节 污水处理方法,第一节 污 水 水 质,我拿什么来表达你？污水,国际通用三大类指标： 物理性指标 化学性指标 生物性指标,水质分析指标,物 理 性 指 标,水 和 污 水 中 固 体 成 分 的 内 部 相 关 性,生化需氧量（BOD）,反映了在有氧的条件下，水中可生物降解的有机物的量 主要污染特性（以mg/L为单位）。 有机污染物被好氧微生物氧化分解的过程，一般可分为 两个阶段：第一个阶段主要是有机物被转化成二氧化碳、 水和氨；第二阶段主要是氨被转化为亚硝酸盐和硝酸盐。 污水的生化需氧量通常只指第一阶段有机物生物氧化所 需的氧量，全部生物氧化需要20100d完成。 实际中，常以5d作为测定生化需氧量的标准时间，称5 日生化需氧量（BOD5）；通常以20为测定的标准温度。,BOD: biological oxygen demand 在规定条件下微生物氧化分解污水或受污染的天然水样中有机物所 需要的氧量（20，5d）。,化学需氧量（COD）,常用的氧化剂主要是重铬酸钾K2Cr2O7 （称 CODCr )和高锰酸钾 KMnO4 (称CODMn 或OC ) 。 酸性条件下，硫酸银作为催化剂，氧化性最强。 废水中无机的还原性物质同样被氧化。 如果废水中有机物的组成相对稳定，则化学需氧量和生化需氧量之 间应有一定的比例关系：生活污水通常在0.40.5。,COD: chemical oxygen demand 用化学方法氧化分解废水水样中有机物过程中所消耗的氧化剂量折合 成氧量（O2）（mg/L）。,总有机碳（TOC）和总需氧量（TOD）,TOC: total organism carbon 在950高温下，以铂作为催化剂，使水样气化燃烧，然后测定气体 中的CO2含量，从而确定水样中碳元素总量。 测定中应该去除无机碳的含量。,各种水质之间TOC或TOD与BOD不存在固定的相关关系。在水质条 件基本不变的条件下，BOD与TOC或TOD 之间存在一定的相关关系。,TOD: total oxygen demand 在900950高温下，将污水中能被氧化的物质（主要是有机物， 包括难分解的有机物及部分无机还原物质），燃烧氧化成稳定的氧 化物后，测量载气中氧的减少量，称为总需氧量（TOD）。 TOD测定方便而快速。,污水有机物指标之间的关系,有机碳量,需氧量,TOC,TOD,CODcr,BODL,BOD5,CODMn,油类污染物,石油类：来源于工业含油污水。 动植物油脂：产生于人的生活过程和食品工业。,油类污染物进入水体后影响水生生物的生长、降低水体 的资源价值。 油膜覆盖水面阻碍水的蒸发，影响大气和水体的热交换。 油类污染物进入海洋，改变海水的反射率和减少进入海洋表 层的日光辐射，对局部地区的水文气象条件可能产生一定影 响。 大面积油膜将阻碍大气中的氧进入水体，从而降低水体 的自净能力。 石油污染对幼鱼和鱼卵的危害很大，堵塞鱼的鳃部，能使鱼虾 类产生石油臭味，降低水产品的食用价值。 破坏风景区，危害鸟类生活。,酚类污染物,酚污染来源：煤气、焦化、石油化工、木材加工、 合成树脂等工业废水。 原生质毒物，可使蛋白质凝固，引起神经系统中毒。 酚浓度低时，能影响鱼类的洄游繁殖。 酚浓度达0.10.2mg/L时，鱼肉有酚味。 酚浓度高会引起鱼类大量死亡，甚至绝迹。 酚的毒性可抑制水中微生物的自然生长速度，有时甚 至使其停止生长。 酚能与饮用水消毒氯产生氯酚，具有强烈异臭（0.001 mg/L即有异味，排放标准0.5mg/L ）。 灌溉用水酚浓度超过5mg/L时, 农作物减产甚至枯死。,含氮化合物,氮是有机物中除碳以外的一种主要元素，也是微生物生 长的重要元素。 污水中的氮有四种，即有机氮、氨氮、亚硝酸盐氮和硝 酸盐氮。 危害：消耗水体中溶解氧；促进藻类等浮游生物的繁殖， 形成水华、赤潮；引起鱼类死亡，导致水质迅速恶化。,关于氮的几个指标： 有机氮：主要指蛋白质和尿素。 TN：一切含氮化合物以N计量的总称。 TKN： TN中的有机氮和氨氮，不包括亚硝酸盐氮、硝酸 盐氮。 氨氮：有机氮化合物的分解，或直接来自含氮工业废水。 NOx-N：亚硝酸盐氮和硝酸盐氮。,含磷化合物,磷也是有机物中的一种主要元素，是仅次于氮的微生物生 长的重要元素。 磷主要来自：人体排泄物以及合成洗涤剂、牲畜饲养场及 含磷工业废水。 危害：促进藻类等浮游生物的繁殖，破坏水体耗氧和复氧 平衡；使水质迅速恶化，危害水产资源。,含磷化合物,生 物 性 指 标,融会贯通各水质指标间的关系,第二节 污染物在水体环境中的迁移与转化,水体的自净作用,河流的自净作用是指河水中的污染物质在河水向下游流动中浓度自然降低的现象。,污水排入河流的混合过程,水体的自净作用,持久污染物的稀释扩散,当持久性污染物随污水稳态排入河流后，经过混合过程达到充分混合阶段时，污染物浓度可由质量守恒原理得出河流完全混合模式： 式中：排放口下游河水的污染物浓度； w，qvw污水的污染物浓度和流量； h，qvh上游河水的污染物浓度和流量。,河断面达到充分混合后，污染物浓度受到纵向分散作用和污染物的自身分解作用不断减小。根据质量守恒原理，其变化过程可用下式描述： 式中：u河水流速； x初始点至下游x断面处的距离； Mx纵向分散系数； K污染物分解速度常数； 0初始点的污染物浓度； x断面处的污染物浓度。,非持久性污染物的稀释扩散和降解,水 体 污 染 与 恢 复,氧垂曲线：,水体受到污染后，水体中溶解氧逐渐被消耗，到临界点后又逐步回升的变化过程，称氧垂曲线。,有机物降解：,氧垂曲线的求解：,某点处的氧不足量变化速率是该处耗氧速率和复氧速率之和：,求解得某点的亏氧量：,某点的溶解氧： c= cs- D,到达最缺氧点时间dD /dt=0：,污染物在河流中的扩散和分解受到河流的流量、流速、水深等因素的影响。 河口是指河流进入海洋前的感潮河段。河口污染物的迁移转化受潮汐影响，受涨潮、落潮、平潮时的水位、流向和流速的影响。 湖泊水库的贮水量大，但水流一般比较慢，污染物的稀释、扩散能力较弱。 海洋虽有巨大的自净能力，但是海湾或海域局部的纳污和自净能力差别很大。 污染物在地下水中的迁移转化受多种因素影响，地下水一旦污染，要恢复原状非常困难。,污染物在不同水体中的迁移转化规律,第三节 污 水 出 路,污水的 最终出路,对人体健康不应产生不良影响 对环境质量和生态系统不应产生不良影响 对产品质量不应产生不良影响 应符合应用对象对水质的要求或标准 应为使用者和公众所接受 回用系统在技术上可行，操作简便 价格应比自来水低廉 应有安全使用的保障,污 水 回 用 应 满 足 的 要 求,城 市 污 水 回 用 的 几 个 方 面,第四节 污水处理方法,给水工程：针对不同的水源水水质，经处理后满足工农业和生活的对水质与水量的要求取水给水处理配水。 排水工程：污水收集（来源于生活、工业和农业）污水处理排放或回用,水处理：,物理处理 化学处理 物理化学处理 生物处理法,针对不同的污染物特征，发展了各种不同的污水处理方法，这些处理方法可按其作用原理分为四类,污水处理：,拦截法：筛滤截流和过滤等，前者使用的设备为格栅，筛网；而后者使用的是砂滤池和微孔滤池等。 重力法：沉淀、上浮（气浮、浮选）等，相应的处理设备是沉砂池、沉淀池、除油池、气浮池及其附属装置等。 吸附法：用吸附剂吸附去除污染物的方法。,1 物理处理法,通过物理作用，以分离、回收污水中不溶解的悬浮状态的污染物的污水处理法。根据其作用的原理不同，它可分为：,中和 氧化还原 化学沉淀法 光电化学法,2 化学处理法,通过化学反应来分离、去除废水中呈溶解和胶体状态额物质或将其转化为无害的物质的污水处理法。,在化学处理中，主要以投加药剂产生化学发应为基础的处理单元有中和、氧化还原等。而以传质为基础的处理单元有混凝、萃取、汽提、吹脱、吸附、离子交换以及电渗析和反渗透等。后两种处理单元又通称膜处理技术。其中运用传质作用的单元同时具有化学作用和物理作用，所以也可以从化学处理法中分离出来，并称为物理化学。,3 物理化学法,利用物理化学作用去除污水中的污染物的方法。主要有混凝、离子交换、萃取、汽提、吹脱等。,4 生物（生物化学）处理法,通过微生物的代谢作用，使废水中有机污染物转化为稳定、无害的物质的污水处理方法。根据起作用的微生物的不同又可分为好氧生物处理法和厌氧生物处理法。 好氧微生物处理法：是好氧微生物在有氧的条件下，对有机物进行分解，一部分转化为CO2、H2O和NH3等，其余的转化为新细胞（如：活性污泥和生物膜）。污水处理广泛采用的是好氧法。 厌氧生物处理法：是厌氧微生物在无氧的条件下将高浓度有机废水或污泥中的有机物分解，最后产生甲烷和CO2等气。,4 污水处理的分级,4.1一级处理（Primary Treatment）(预处理),主要分离水中的悬浮固体物、胶体物、浮油等，调节pH值、减轻废水的腐化程度和后续处理工艺的处理方法。可以采用水质调节、自然沉降、上浮、隔油、筛滤和预曝气等。 对城市污水，一级处理的去除率为2040 ， SS去除率 5070。,经一级处理后，一般不到排放标准，特别是除去溶解性的和呈胶体状态的有机污染物。所以一般以一级处理为预处理，以二级处理为主体，必要时再进行三级处理，即深度处理, 使污水达到排放标准或补充工业用水和城市供水。,4.2 二级处理（Second Treatment）,主要是去除可生物降解的可溶性有机和部分胶体污染物，用以减少废水中的BOD和部分COD，通常采用生物化学方法处理。近年来，有采用化学或生物处理法作为二级处理主体工艺的趋势，并随着化学药剂品种的不断增加，处理设备和工艺的不断改进而得到推广，如含磷酸盐废水和含胶体物质的废水须用化学混凝沉淀法处理。因此，二级处理作为生化处理的同义词已经失去意义。 对城市污水，二级处理的去除率为7595 ， SS去除率 7595 。,4.3 污水的三级处理（Tertiary Treatment） (深度处理 Advanced Treatment),主要是去除生物难降解的有机物（BOD和COD）和废水中溶解的无机污染物、颜色和异味，特别是除磷和氮等。一个完善的三级处理往往以废水回收和回用为目的。它由处除磷、除氮和除生物难降解有机物、除病毒和病原菌等单元过程。常用的方法有生物硝化和反硝化，活性碳吸附，化学氧化，离子交换或膜分离技术等。,常见的废水处理方法,从上表可以看出，废水处理的方