专题二废水再生与饮用水水质控制

专题二 废水再生与饮用水水质控制水污染控制工程废水再生与饮用水水质控制v 一、水资源概况v 二、废水再生 再生利用的意义 废水的来源及主要污染物 废水再生的处理工艺和流程 再生水的应用v 三、饮用水水质控制v 四、我国生活饮用水水质沿革一、世界水资源v 水是人类赖以生存和发展的宝贵自然资源。v 地球表面约有 70%以上为水所覆盖，其余约占地球表面 30%的陆地也有水的存在。地球总水量为 138.6108亿 m3，其中淡水储量为 3.5108亿 m3，占总储量的 2.53%。由于开发困难或技术经济的限制，到目前为止，海水、深层地下水、冰雪固态淡水等还很少被直接利用。 比较容易开发利用的、与人类生活生产关系最为密切的湖泊、河流和浅层地下淡水资源，只占淡水总储量的 0.34%,为 104.6104亿 m3，还不到全球水总储量的万分之一 。l 水资源紧缺已经成为世界性问题。我国也同样面临水资源短缺的现实。l 我国水资源总量丰富 （ 2.81241012m3，居世界第六） ，但人均水资源占有量相对不足 (人均占有量约 2300m3，仅为世界人均占有量的 1/4)。l 随着经济的迅速发展，用水量及排水量正在逐年增加，且有限的水资源又被不断污染。加重了水资源供需之间的矛盾。l 在这种形式下，我们不得不考虑多途径开发新水源和水的综合利用问题。二、废水再生l 水体污染是指由于人类的各种活动排放的污染物进入河流、湖泊、海洋或地下水等，使水和水体物理、化学性质发生变化从而降低了水体的使用价值。l 废水：人类社会为了满足生活和生产的需要，以各种天然水体作为水源汲取生活用水和生产用水。水在受到人类活动的影响，其物理性质（色度、浊度）和化学性质（ BOD、 COD）等发生了变化，变成了受污染过的水，简称为废水（或污水）。l 废水再生，以污水的再生利用为主，回收淡水资源，以缓解水资源的危机。1、再生利用的意义v 作为第二水源，缓解水资源供需矛盾：据研究表明，人类使用过的水，其污染杂质只占 0.1%，绝大部分是可再用的清水。城市供水量的 80%变成污水排入下水道，是一种很大的资源浪费，至少有 70%的污水可以再生处理后安全回用。v 可减轻江河湖泊污染，保护水资源：污水经处理后回用，不仅可以回用水资源及污水中的有用物质和能源，还可以减少污水排放量，从而减轻江河湖泊等受纳水体的污染。污水经处理后用于灌溉，可通过植物对污水中的营养物质的有效利用，使渗透水中的磷酸盐、氮和 BOD等均有所下降。v 有利于提高城市水资源利用综合经济效益：城市污水回用要比海水淡化经济，污水中所含杂志小于 0.1%，而且可用深度处理去除。海水含 3.5%的溶解盐和有机物，其杂质为污水二级处理出水的 35倍以上。所以， 城市污水回用在经济上更有优势。2、废水的来源及主要污染物v 废水来源 ：l 生活污水 -以有机物为主，可生化性较好。通常含有泥沙、油脂、皂液、食物屑、病菌和其他杂物等。l 工业废水 -工业生产过程中产生的废水。由于各种工业生产的品种、工艺、原材料、使用设备和用水条件的不同，性质千差万别。通常具有 浓度高、难降解、毒性大 等特征。不易通过一种通用技术或工艺来处理，往往要求对其进行多种工艺的联合处理。l 城市污水 -通过下水道收集到的所有排水，城市污水处理是一种控制水污染的强有力的手段，且处理过的水达到再生利用的资源化程度。国内外都出现了将城市污水处理后的水就近回用于工业、农业、城市杂用的水道系统。如日本的中水道系统。v 主要污染物 ：l 固体污染物分散 颗 粒 溶解物 胶体 颗 粒 悬 浮物颗 粒大小（ nm) 10-3 1 102 104 106外 观 透明 光照下 浑浊 浑浊 （肉眼可 见 ）l 有机污染物蛋白 质 碳水化合物 油脂 表面活性 剂 农药C、 H、 O、 N、 S、P、 Fe等糖 类 、 纤维 素、淀粉等C、 H、 O 含 亲 水、油官能 团 的大分子杀 虫 剂 、除草剂 等l 有毒污染物工业上使用的有毒化学物质已超过 12000种，并且以每年约 500种的速度递增。主要有无机化学毒物：重金属、氰化物、砷化物等；有机化学毒物：酚、醛、苯等；放射性物质（镭、铀等）。l 病原污染物水中的各种病原微生物及其虫卵。如大肠杆菌及各类细菌。此外，废水污染物还包括热污染、石油类污染等。3、废水再生的处理工艺及流程v 水处理是对水质成分的变革，即采用各种物理、化学、生物的工艺技术，将水中的 污染物质分离 出来，使水质达到所要求水质标准的一种加工 净化过程。水在自然界和人类社会之间经过一下循环过程。（ 原水） 给水处理 （给水） （排水） 污（废）水处理天然水 使用水 污废水再生水达标排放水水处理 用户使用 水处理 污水处理方法有物理处理法、化学处理法和生物处理法。按其处理的深度的不同分为一级处理、二级处理和三级处理。物理 处 理 化学 处 理 生物 处 理筛滤 截留：格 栅 、 滤 网重力分离：沉砂、沉淀离心分离：离心机混凝、中和、氧化 还 原活性 污 泥生物膜法现代废水处理技术，按处理程度（深度）划分为一级、二级和三级处理n 三级处理是经二级处理后，为从废水中去除某种特定的污染物质，（如 N、 P）而补充增加的一项或几项处理单元。n 深度处理往往是以废水回收、复用为目的，而在二级处理后所增设的处理单元或系统。原污水 再生水不宜 可排 可做排入水体 入水体 复用水 机械处理 生化处理 高级处理 （ 预处理 ） （深度处理）常规处理 物理法一级处理生物法二级处理化学处理法等三级处理一 级处 理 二 级处 理 三 级处 理去除 废 水中漂浮物、部分 悬 浮物等。筛滤 法、沉淀、 预 曝气等 .去除 污 水中胶体和溶解 态 有机物（ BOD），通常采用 生物法 作 为主体的工 艺 。近年来， 有的国家正在研究以化学或物理化学法作 为 主体的二 级处 理工 艺污 水的 深度 处 理 或 高 级处 理进 一步去除二 级处 理未能去除的 污 染物。（微生物及未能降解的有机物）4、再生水应用l 用于农业灌溉： 农业用水量大，全球淡水资源 60%80%用于农业。如从1860s起，法国巴黎等城市已经将城市污水处理后回用于农业灌溉。l 用于工业生产： 工业是用水量和排水量大户，实现再生水回用将大大降低水资源的浪费。如间接冷却水的回用，工艺用水实现 “零排放 ”等。l 用于城市生活： 市政用水（绿化、景观、消防及补充河湖等）、城市杂用水（冲洗车辆、冲洗路面、冲洗厕所等）由于在世界范围内可用的天然淡水资源日趋紧张，生活废水作为生活饮用水水源的问题得到广泛的重视和研究。非洲纳米比亚首都温得和克城是唯一的长期用经过处理的生活废水作为生活饮用水的例子。 其生活废水经过 常规处理 （ 需氧生物氧化 处理）后作为原水进入生活饮用水流程：常规废水处理 再生水厂处理生活废水 初次沉淀 需氧生氧化物过滤 二次沉淀 9级需氧生物氧化贮存处理（ 14d)CO2 硫酸铝 石灰 Cl2 碳酸化 藻类气浮 泡沫分离 化学沉淀 重力沉淀cl2过滤 活性炭吸附 混合 城市常规处理厂处理后河水v 我国污水再生利用起步晚，结合国情发展主要回用于 农业、工业、市政 。采用不同层次的 人工与自然净化 相结合的污水处理与再生利用系统。v 污水回用于 农业灌溉和生产冷却水 是当前研究的重点。 1992年我国第一个污水再生利用示范工程在大连投产运行。以污水处理厂二级出水为水源，处理后回用于住宅冲厕、城市绿化、浇洒道路和景观用水。三、饮用水水质控制v 水 是生命之源 ,水与人们生活息息相关 ,饮水质量直接关系到人类健康与生命安全。由水污染及水质问题引发的环境危害和各种人类疾病倍受世界各国关注 ,并对此开展了大量的科学研究。v 现在的自来水水质成分中，不断出现许多新的不安全因素，甚至造成水质灾害，其中有属于病原菌的，有属于化学物质的。如贾第虫病和隐孢子虫病是由新型病原菌引起的两种腹泻病。而据 1977年的报到， 1970年以前的水中查处 100种有机化合物， 1975年末，其数目已超过 1500种，其中 400500种在世界范围内的饮用水种发现。v 根据中国和美国的资料表明，人体脂肪中已检出 DDT和六六六两种农药，最高含量约 70ng/g。在美国某项研究的血液标本中，有 35%含 DDT，平均浓度 33ng/g。难降解化学物质在有机生物体内的积累作用（生物富集）造成人体化学物质积累。这些化学物质一般约有 20%来自于饮用水。v 为了控制饮用水中不断增加的不安全因素的数量，各个国家都在不断制定新的各自的饮用水水质标准。中国 1959年实施的第一个生活饮用水水质标准包含 16项水质参数； 1976年修订为 23项 ， 1985年的 GB5749-85号标准增至 35项 ， 2000年到 89项，而 2007年实施的 生活饮用水卫生标准 （ GB5749-2006）将水质指标增加至 106 项 ,增加 71 项 ;并对 8 项指标的限值进行了修订。v 1914年美国的饮用水水质指标只有 2项 ，其后经过 5次修订， 1976年标准增至 47项。 从 1980年起美环保局用 6年时间编制新的饮用水水质标准，定出 71项 成分的最大沾染浓度。沾染物分六类： 1、微生物和浊度 6项， 2、无机化学物质 15项， 3、有机化学物质 28项， 4、放射性核素 6项， 5、挥发性有机物 9项， 6、消毒副产物 7项。到 1999年美国饮用水水质指标已达 133项 。v 在美国、加拿大等国家一种称为用水点和进水点工业推出一些小型的、用于家庭的给水处理装置，采用如 滤芯过滤、活性炭、离子交换及反渗透 等技术手段解决水质超标问题。v 针对以上饮用水水质出现的问题，可以采用以下几种控制技术 增加深度处理构筑物 ,如活性炭吸附技术（ 活性炭吸附技术能够有效地去除水中的有机物 ,并且可使致突活性从阳性转为阴性 ,将是今后净水厂应首先考虑采用的深度处理技术 ）； 增加预处理构筑物 , 如生物预处理 (接触氧化池或生物滤池 )； 不增加常规工艺前、后的净化构筑物 , 在常规给水处理工艺上改造 , 如强化混凝、强化过滤、优化消毒。v 强化混凝有以下几种方法 : (1) 多投加混凝剂使有机物的水化壳压缩 , 水解的阳离子与有机物阴离子发生电中和 , 以消除有机物对无机胶体的影响 ,从而 使无机胶体脱稳。 (2) 投加絮凝剂 , 增加 吸附、架桥作用 , 使有机物易被絮体粘附而下沉。 (3) 投加氧化剂 ,使有机物氧化。 (4) 调整混合与絮凝反应的 时间 , 使药剂充分发挥作用 ,即从水力条件上加以改进。 (5) 调整 p H。 一般有机物多时 ,p H 值为 5 6时效果良好。v 强化过滤就是让滤料既能去浊 ,又能降解有机物 ,降解氨氮、亚硝酸盐氮 . 这样 ,就需要在滤料中培养生物膜 ,既要有亚硝盐菌 , 又需有硝酸盐菌 , 以使氨氮、亚硝酸盐氮都得到有效去除。四、我国生活饮用水水质沿革v 我国生活饮用水存在以下卫生问题 : 饮用水水源污染严重。 饮用水二次污染时有发生。 农村自来水普及率低 , 水源选择不合理 , 并且未经净化消毒处理和检验即用于饮水。n 作为人类生存的基本需要，水直接关系着人们的生活，目前我国部分城市的自来水水质明显较差，但水质却符合国家标准。随着人们对饮用水安全性认识的不断深入，人们对饮用水安全性要求不断提高，但我国目前饮用水标准比国际标准至少落后 20年。n 目前，全世界具有国际权威、代表性的饮用水水质标准有三部： 世界卫生组织（WHO）的 饮用水水质标准 、欧盟（ EC）的 饮用水水质指令 以及美国环保局（ USEPA）的（国家饮用水水质标准 ，其他国家或地区的饮用水标准大都以此标准为基础或重要参考来制订本国的国家标准。如泰国、菲律宾、中国香港等采用 WHO的标准；法国、德国、英国等采用 “ EC指令 ” 。而我国和我国台湾则有自行的饮用水标准。v 目前我国饮用水国家标准是参照上面三个标准制订的，但各国的饮用水标准不一，指标数量也不一，我国的饮用水标准项目偏少，国际上关注的 亚硝酸盐、贾第鞭毛虫 等都还是空白。而且 饮用水和生活用水是一个标准 ，大大落后于国际水平。v 我国生活饮用水水质标准制订 上海是我国最早制定地方性饮用水标准的城市之一，于 1928 年修订公布了 上海市饮用水清洁标准 。 1950 年上海市人民政府颁布了 上海市自来水水质标准 。 1954 年我国卫生部拟订了一个自来水水质暂行标准草案，共有 16 项指标，这是新中国成立后最早的一部管理生活饮用水的技术法规。 1976年卫生部组织制定了我国第一个国家饮用水标准，共有 23 项指标，定名为 生活饮用水卫生标准 。 1985 年，卫生部对 生活饮用水卫生标准 （ GB5749-85） 进行了进一步修订，指标增加至 35项。 2001年卫生部正式发布 生活饮用水卫生规范 。有 96项水质指标，其中常规检测项目 34项，非常规检测项目 62项。 2006年颁布 生活饮用水卫生标准 （ GB5749-2006），相对于原标准（ GB5749-85）的 35项指标增至 106项。常规检验项目 42项，非常规检测项目 64项。v 生活饮用水卫生标准 （ GB5749-2006）， 常规检验项目自 2007年 7月 1日起执行。非常规检验项目的实施内容和实施日期由省级人民政府根据当地实际情况确定 , 然后报卫生部、建设部和国家标准化管理委员会备案。无论是常规检验项目还是非常规检验项目 , 在对生活饮用水水质进行评价时具有同等作用 ,