《水污染控制技术》word版.doc

水污染控制技术水污染控制技术 第一章第一章 水循环与水污染控制水循环与水污染控制 第一节第一节 水资源与水的循环水资源与水的循环 一、水资源一、水资源 1水资源及其分布 水资源（water resourses），是指现在或将来一切可能用于生产和生活的地表 水和地下水源。地球上水的总量约有 14108km3之多，贮量相当丰富，但地球 上的水以不同的形式分布于不同的区域。分布形式有海洋水（占 97.3%）、淡 水湖水（占 0.009%）、盐湖和内海水（占 0.008%）、河流水（占 0.0001%）、 土壤水（占 0.005%）、地下水（占 0.6%）、冰冠和冰川水（占 2.1%）、大气 水（占 0.001%）。其中海水贮量最大，占总量的 97.3%，而海水含有大量的矿 物盐类，不宜被人类直接使用。在人类可利用的 2.7%的淡水中，又约有 75%以 冰冠和冰川的形式存在于地球的两极，因此可被人类开发利用的淡水仅占总水 量的 0.3%。 2我国水资源特点 我国地域辽阔，年平均降水总量约为 6.0103km3，河川径流量为 2.7103km3，占世界河流量的 5.7%，居世界第六位。但人均水量为 2.6103km3，只有世界人均水量的 1/4，被列为世界 13 个贫水国家之一。水资 源的地区分布也极不均匀，径流量由东南向西北递减，东南沿海湿润多雨，西 北内陆干燥少雨，南北水资源相关悬殊。另外，我国大部分地区冬春少雨，夏 秋多雨，年降雨集中在汛期，易造成一些地区旱、涝灾害频繁。 二、水循环二、水循环 水在自然界中呈循环状态。在太阳能及其他自然力作用下，水的形态也在不断 发生变化，通过受热或遇冷的方式在进行着固、液、气态的转化。地球上的循 环水量，每年大约为 4.2103km3。 1水的自然循环 由自然力促成的水循环，称为水的自然循环。海水蒸发为云，随气流迁移到内 陆，与冷气流相遇，凝为雨雪降落，称为降水。一部分降沿地表流动，汇于江 河湖海；另一部分渗于地下，形成地下水流。在流动过程中，地面径流和地下 径流两种水流不时地相互转化或补给，最后复归大海。海洋内陆海洋 的循环，称为大循环；在小自然区域内的循环，称为小循环。不论何种循环， 使水蒸发的基本动力是太阳能，使云气运动的动力是密度差造成的大气环流， 使水流动的动力是地球引力即重力。 2水的社会循环 由人的因素促成的水循环，称为水的社会循环。它是直接为人的生活和生产服 务的。取之自然而直接供生活和生产使用的水，称为给水。使用后因丧失使用 价值而排放的水，称为排水。为保证给水能满足水量、水质和水压使用要求的 工程设施，称为给水工程；为保证排水能安全可靠地排放的设施，称为排水工 程。由给水工程和排水工程构成水的社会循环。 第二节第二节 水体污染与水质指标水体污染与水质指标 一、天然水体一、天然水体 1天然水体中的杂质 自然界中的水，在太阳照射和地心引力等作用下不停地流动和转化，通过降水、 渗透和蒸发等循环方式而形成多种形式的水源。水在自然循环中都不同程度地 有各种各样的杂质混入，使水质发生变化。其杂质的来源基本分为两类：一是 自然过程；如初期降水(包括雨、雷等)在到达地面之前对各种有害物质的溶入； 水对地层矿物中某些易溶成分的溶解；水流对地表及河床冲刷所带人的泥砂和 腐殖质；水中各类微生物、水生动植物繁殖及其死亡残骸等等。二是人为因素 (即生活污水及工业废水)的污染。此时，水中杂质将更为复杂。这些杂质按形 态(主要是尺寸大小)可分为悬浮物、胶体和溶解物三类。 表中的颗粒尺寸系按球形计，各类杂质的尺寸界限是大体的范围。一般说 粒径在 100nmlm 之间属于胶体和悬浮物的过渡阶段。小颗粒悬浮物也具有 一定的胶体特性，当粒径大于 10m 时与胶体有明显差别。 从水的生活饮用和水处理技术的观点看：悬浮物的尺寸较大，易于在水中下沉 或上浮。易于下沉的一般是大颗粒泥砂及矿物质废渣等；能够上浮的一般是体 积较大而密度小于水的某些有机物。胶体状的物质颗粒尺寸很小。水中胶体通 常包括粘土、藻类、腐殖质及蛋白质等。它们在水中长期静放，既不能上浮水 面也不能沉淀澄清。悬浮物和胶体往往造成水的浑浊，而有机物如腐殖质及藻 类等还造成水的色、臭、味，是对工业使用和人类健康的主要影响，并给人以 厌恶感和不快。 水中溶解杂质极为复杂，主要包括：基本上以阳离子和阴离子存在形式的 溶解性物质，如 Ca2+、Mg2+、Na+、K+、HCO3-、SO42、C1，而地下水还有 Fe2+ 和 F等；主要溶解在水中的 O2、CO2气体，有时还含有 N2、SO2和 H2S。这些物 质用常规的混凝、沉淀、过滤等方法难以去除。当天然水体中含有有机高分子 物质，如腐殖酸等，以及有机杂质活性生物体，如藻类、细菌、病毒、原 生动物等，通过混凝、沉淀、过滤可以去除。对人体健康构成威胁的病毒、细 菌等必须通过消毒杀菌方可杀灭。由于现代工业的发展，水污染的程度日益加 重，当水中含有 Hg、Cr、Cd、Pb、Se、As、氰化物等无机类有毒物质，多环芳 烃、芳香族氨基化合物、有机汞、酚类化合物等有机类有害物质，以及人工合 成的有机磷农药、有机氯等有毒物质时，水处理工艺将更为复杂。 2天然水体的性质 按照水源的分类，概括说来有以下几种情况： 江河水易受自然条件影响，水较混浊，细菌较多，含盐量和硬度较低。而 地下水因受地层渗滤过程的净化，水质较清，细菌较少，特别是深层井水细菌 更少，但含盐量和硬度较高。 由于湖泊及水库水多由河水供给形成，水质 与河水类似。但由于湖(或水库)水流动性小，贮存时间长，经过长期自然沉淀， 一般浊度较低，多数含藻类较多。湖(或水库)水受风浪冲击后水质变化较大， 受生活污水污染后易产生富营养化。 海水含盐量高，而且所含各种盐类或离子的重量比例基本一定，这是海水 与其它水源不同的一个显著特点。其中氯化物含量最高，约占总含量 89%左右， 硫化物次之，再次为碳酸盐，其它盐类含量极少。海水一般须经淡化处理后方 可作为居民生活用水。 二、水体污染二、水体污染 1水体污染的概念 水体（waterbody），是河流、湖泊、沼泽、水库、地下水、冰川、海洋的总称。 它不仅包括水，而且也包括水中的悬浮物，底泥及水生生物等。 水体因接受过多的杂质，使其在水体中的含量超过了水体的自净能力，而导致 其物理、化学及生物学特性改变和水质的恶化，从而影响水的有效利用，危害 人体健康的现象称为水体污染(waterbody pollution)。在自然情况下，天然水 的水质也常有一定变化，但这种变化是一种自然现象，不属于水体污染。 水体一旦受到污染，会降低水的质量，直接或间接地危害人类的生存和健康。 造成水体污染的原因主要有：点源污染与面源污染(或称非点源污染)两类。点 源污染来自未经妥善处理的城市污水(生活污水与工业废水)集中排入水体。面 源污染来自：农田肥料、农药以及城市地面的污染物，随雨水径流进入水体； 随大气扩散的有毒有害物质，由于重力沉降或降雨过程，进入水体。 2水体污染的类型 水体污染源（waterbody pollution source） ，是指向水体排放污染物的场所、 设备和装置等。按造成水体污染原因的不同可将水体污染源分为天然污染源和 人为污染源；按受污染的水体的不同可分为地面水污染源、地下水污染源和海 洋污染源；按污染源释放的有害物质种类不同分为物理性污染源、化学性污染 源、生物性污染源；按污染的分布特征不同可分为点污染源、面污染源、扩散 污染源。 由自然因素造成的污染，称为天然污染。如地面水渗漏和地下水流动将地层中 某些矿物质溶解，使水中的盐分、微量元素或放射性物质浓度偏高而使水质恶 化。由于人类的生产和生活活动使水体污染，称为人为污染。人为污染是当前 水体污染的主要污染源。 （1）物理性污染 热污染，主要来源于热电站、核电站、冶金和石油化工等工厂的排水。 放射性污染，来源于核生产废物、核试验沉降物、核医疗研究单位的排水。 （2）化学性污染 无机污染包括：重金属污染，来源于矿物开采、冶炼、电镀、仪表、电解以及 化工等工厂排水；砷污染，来源于含砷矿石处理、制药、农药和化肥等工厂的 排水；氰化物污染，来源于电镀、冶金、煤气、洗涤、塑料、化学纤维等工厂 的排水；氮和磷污染，来源于农田排水、粪便排水、化肥、制革、食品、毛纺 等工厂排水；酸碱和盐污染，来源于矿山、石油、化工、化肥、造纸、电镀工 厂排水酸雨。 有机污染包括：酚类化合物污染，来源于炼油、焦化、树脂等化工厂的排水； 苯类化合物污染，来源于石油化工、焦化、农药塑料、染料等化工厂的排水； 油类，来源于采油、炼油、船舶以及机械、化工等工厂的排水。 （3）生物性污染 病原体污染，来源于粪便、医院污水、屠宰畜牧、制革生物制品等工厂排水。 霉素污染，来源于制药、酿造、制革等工厂的排水。 三、污水的性质及污染指标三、污水的性质及污染指标 1污水的来源 污水是人类在自己的生活、生产活动中用过并为生活或生产过程所污染的水。 污水包括生活污水、工业废水、被污染的降水及各种排入管渠的其它污染水。 （1）生活污水 生活污水，是指居民在日常生活中排出的废水。生活污水的成分取决于居民的 生活状况及生活习惯。我国地域广阔情况复杂，即使生活状况相似，但各地污 水中杂质的成分和浓度也不尽相同。 （2）工业废水 工业废水，是在生产过程中排出的废水。其成分主要决定于生产工艺过程和使 用的原料，其中也包括高温(水温超过 60)而形成热污染的工业废水。不同的 工业生产产生不同性质的废水，同类工业采用不同的生产工艺过程，产生的废 水也不相同。 工业废水性质各异，多半具有危害性，未经处理不允许排放。但冷却水和 在生产过程中只起辅助作用，有的只是温度稍有上升的水，未被污染物污染或 污染很轻，此时可采取冷却或简单的处理后重复使用。这种较清洁不经处理即 可排放的废水称为生产废水；而污染较严重，必须经处理后方可排放的工业废 水称之为生产污水。 工业废水是生产污水和生产废水的总称。 （3）城市污水 城市污水是排入城镇排水系统污水的总称，是生活污水和工业废水的混合液。 我国多数城市污水均属此类。在合流制排水系统中，城市污水还包括降水。城 市污水中各类污水所占的比例，因城市的排水体制不同而异。城市污水的水质 指标、污染物组成、形态及含量也因城市不同而异。 2污水的物理性质及指标 （1）水温 生活污水的年平均温度相差不大，一般在 1020之间；许多工业排出的废水 温度较高。水温升高影响水生生物的生存，水中的溶解氧随水温的升高而减小； 加速了污水中好氧微生物的耗氧速度，导致水体处于缺氧和无氧状态，使水质 恶化。城市污水的水温与城市排水管网的体制及生产污水所占的比例有关。一 般来讲，污水生物处理的温度范围在 540。 （2）色度 生活废水的颜色一般呈灰色。工业废水则由于工矿企业的不同，色度差异较大， 如印染、造纸等生产污水色度很高。 （3）臭味 臭和味是一项感官性状指标。天然水是无色无味的。水体受到污染后产生气味， 影响了水环境。生活污水的臭味主要由有机物腐败产生的气体造成，主要来源 于还原性硫和氮的化合物，工业废水的嗅味主要由挥发性化合物造成。 （4）固体含量 水中所有残渣的总和为总固体（TS）,其测定方法是将一定量水样在 105110烘箱中烘干至恒重，所得含量即为总固体量。总固体量主要是有机 物、无机物及生物体三种组成。也可按其存在形态分为：悬浮物、胶体和溶解 物。总固体包括溶解物质（DS）和悬浮固体物质（SS） 。悬浮固体是由有机物 和无机物组成，根据其挥发性能，悬浮固体又可分为挥发性悬浮固体（VSS） 和非挥发性悬浮固体（NVSS） ，两种。挥发性悬浮固体亦称灼烧减重，主要是 污水中的有机质；非挥发性固体又称灰分，为无机质。生活污水中挥发性悬浮 固体约占 70%左右。 溶解固体的浓度与成分对污水处理效果有直接影响，悬浮固体含量较高能 使管道系统产生淤积和堵塞现象，也可使污水泵站的设备损坏。如果不处理直 接排入受纳水体，能造成水生动物窒息，破坏生态。 3污水的化学性质及指标 （1）无机物 无机物指标主要包括氮、磷、无机盐类和重金属离子及酸碱度等。 污水中的氮、磷为植物的营养物质，对高等植物的生长，N、P 是宝贵物质，而 对天然水体中的藻类，虽然是生长物质，但藻类的大量生长和繁殖，能使水体 产生富营养化现象。 污水中的无机盐类，主要指污水中的硫酸盐，氯化物和氰化物等。硫酸盐来自 人类排泄物及一些工矿企业废水，如洗矿、化工、制药、造纸等工业废水。污 水中的硫酸盐用 SO42-表示，可以在缺氧状态下，在硫酸盐还原菌和反硫化菌的 作用，还原成 H2S。硫化物主要来自人类排泄物。某些工业废水含有较高的氯 化物，它对管道及设备有腐蚀作用。污水中的氰化物主要来自电镀、焦化、制 革、塑料、农药等工业废水。氰化物为剧毒物质，在污水中以无机氰和有机腈 两种类型存在。除此以外，城市污水中还存在一些无机有毒物质，如无机砷化 物，主要以亚砷酸和砷酸盐形式存在。砷会在人体内积累，属致癌物质。 污水中重金属离子主要有汞、镉、铅、铬、锌、铜、镍、锡等。重金属离子以 离子状态存在时毒性最大，这些离子不能被生物降解，通常可以通过食物链在 动物或人体内富集，产生中毒现象。上述金属离子在低浓度时，有益于微生物 的生长，有些离子对人类也有益，但其浓度超过一定值后，即有毒害作用。需 要说明的是，有些重金属，具有放射性，在其原子裂变的过程中会释放一些对 人体有害的射线，主要有 射线、 射线及 射线及质子束等；产生这些放射 物质的金属主要是镧系和锕系元素，这些物质在生活污水中很少见，在某些工 业废水如采矿业及核工业废水中会出现。一般情况在城市污水中的含量极低。 放射性物质能诱发白血病等疾病。 酸碱污染物主要由排入城市管网的工业废水造成。水中的酸碱度以 pH 值反映 其含量。酸性废水的危害在于有较大的腐蚀性；碱性废水易产生泡沫，使土壤 盐碱化。一般情况城市污水的酸碱性变化不大，微生物生长要求酸碱度为中性 偏碱为最佳，当 pH 值超出 69 的范围，对人畜造成危害。 （2）有机物指标 城市污水中含有大量的有机物，其主要是碳水化合物、蛋白质、脂肪等物 质。由于有机物种类极其复杂，难以逐一定量。但上述有机物都有被氧化的共 性，即在氧化分解中需要消耗大量的氧，所以可以用氧化过程消耗的氧量作为 有机物的指标。所以在实际工作中经常采用生物化学需氧量（BOD） 、化学需 氧量（COD） 、总有机碳（TOC） 、总需氧量（TOD）等指标来反映污水中有机 物的含量。 1）生物化学需氧量（Bio-Chemical Oxygen Demand，BOD） 。在一定条件 下（水温 20） ，好氧微生物将有机物氧化成无机物（主要是水、二氧化碳和 氨）所消耗的溶解氧量，称为生物化学需氧量，单位为 mg/L。 污水中的有机物分解一般分为两个阶段进行。在第一阶段，主要是将有机 物氧化分解为无机的水、二氧化碳和氨，称碳氧化阶段；在第二阶段，氨被转 化为亚硝酸盐和硝酸盐，称硝化阶段。生活污水中的有机物一般需要 20 天左右 才能完成第一阶段，完成两个阶段的氧化分解需要 100 天以上。在实际工作中 常用 5 日生化需氧量（BOD5）作为可生物降解有机物的综合浓度指标。五天的 生化需氧量（BOD5）约占总生化需氧量（BODu）的 7080%，即测得 BOD5 后，基本能折算出 BODu 的总量。 2）化学需氧量（Chemical Oxygen Demand，COD） 。在污水中的有机物按 被微生物降解的难易程度可分为两类：可生物降解有机物和难于被生物降解有 机物；这两类有机物都能被氧化成无机物，但氧化的方法完全不同。易于被微 生物降解的有机物，在有氧、温度一定的条件下，可以用生物化学需氧量 （BOD）测定出其含量，而难于被微生物降解的有机物，不能直接用生物化学 需氧量表现出来，所以 BOD 不能准确地反映污水中有机污染物质的含量。 化学需氧量（COD）是用化学氧化剂氧化污水中有机污染物质，氧化成 CO2和 H2O，测定其消耗的氧化剂量，用（mg/L）来表示。常用的氧化剂有两 种，即重铬酸钾和高锰酸钾。重铬酸钾的氧化性略高于高锰酸钾。以重铬酸钾 作氧化剂时，测得的值称 CODCr；用高锰酸钾作氧化剂测得的值为 CODMn。 化学需氧量（COD）能反应出易于被微生物降解的有机物，同时又反映出 难于被微生物降解的有机物，能较精确地表示污水中有机物的含量。 对于同一种水样，如果同时测定 BODu 和 COD 两个数值有较大的差别； COD 数值大于 BODu，两者的差值大致等于难于被生物降解的有机物量。差值 越大，表明污水中难于被生物降解的有机物量越多，越不宜采用生物处理方法。 所以，BOD5/COD 的比值，是可以用来判别污水是否可以生化处理的标志。一 般认为比值大于 0.3 的污水，基本能采用生物处理方法。据统计，城市污水 BOD5/COD 的比值一般为 0.40.65 之间。 COD 的测试需要时间较短，一般需几个小时即可测得，较测得 BOD 方便。 但只测得 COD 值，只能反映总有机物的含量，并不能判别易于被生物降解的 有机物和难于被生物降解的有机物所占的比例，所以，在工程实际中，BOD5 与 COD 要同时测试两项指标作为污水处理领域的重要指标。 3）总有机碳 （Total Organic Carbon ，TOC） 。TOC 的测定原理为：将一 定数量的水样，经过酸化后，注入含氧量已知的氧气流中，再通过铂作为触煤 的燃烧管，在 900高温下燃烧，把有机物所含的碳氧化成二氧化碳，用红外 线气体分析仪记录 CO2的数量，折算成含碳量即为总有机碳。在进入燃烧管之 前，需用压缩空气吹脱经酸化水样中的无机碳酸盐，排除测试干扰。单位为 （mg/L）表示。 4）总需氧量（Total Oxygen Demand，TOD） 。有机物的主要组成元素为碳、 氢、氧、氮、硫等。将其氧化后，分别产生 CO2、H2O、NO2和 SO2等物质， 所消耗的氧量称为总需氧量，以 mg/L 表示。TOD 和 TOC 都是通过燃烧化学反 应，测定原理相同，但有机物数量表示方法不同，TOC 是用含碳量表示，TOD 是用消耗的氧量表示。当在水质条件较稳定的污水，其测得的 BOD5、COD、TOD 和 TOC 之间，数值上有下列排序： TODCODcrBODUBOD5TOC （3）生物性质及其指标 污水中生物污染物是指污水中能产生致病的微生物，以细菌和病毒为主。主要 来自生活污水，制革污水、医院污水等含有病原菌、寄生虫卵及病毒的污水。 污水中的绝大多数微生物是无害的，但有一部分能引起疾病，如肝炎、伤寒、 霍乱、痢疾、脑炎、脊髓灰质炎、麻疹等。 污水生物性质检测指标为大肠菌群数、大肠杆菌指数、病毒及细菌总数。大肠 菌群数是每升水样中含有的大肠菌群数目，以个/升表示，大肠菌群指数是以查 出一个大肠菌群所需的最少水样的水量，以毫升表示。 第三节第三节 水质标准水质标准 水质标准是用水对象所要求的各项水质参数应达到的指标和限值。不同的 用水对象，要求的水质标准不同。 一、给水水质标准一、给水水质标准 1地表水环境质量标准 国家环保总局于 1999 年颁布地表水环境质量标准 （GHZB-1999） 。该标准规 定项目为 75 项，其中基本项目 31 项，特定项目 4 项以及控制地表水 、类水与有机化学物质项目 40 项。 依据地表水使用目的和保护目标，水域划分为 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及人体非直接接触的娱乐用水区。 类 主要适用于农业用水区及一般景观要求水域。 2城市供水行业水质标准 建设部根据我国各地区发展不平衡及城市的规模，于 1992 年将自来水公司划分 为 4 类： 第一类为最高日供水量超过 100 万 m/d 的直辖市，对外开放城市，重点旅游城 市和国家一级企业的自来水公司（以下简称水司） ； 第二类水司为最高日供水量超过 50 万 m/d 的城市，省会城市和国家二级企业 的水司； 第三类为最高日供水量为 10 万 m/d 以上，50 万 m/d 以下的水司； 第四类为最高日供水量小于 10 万 m/d 以下的水司。 同时建设部组织编制了城市供水行业 2000 年技术进步发展规划 ，规定了四 类水司的水质标准，其中对三、四类水司的出水标准的要求基本与国家标准 GB（5749-85）相同，此标准代表我国 20 世纪 80 年代国内水平；二类水 司标准参照世界卫生组织（WHO）的水质，代表 20 世纪 80 年代国际水平；一 类水司标准指标值取自欧洲共同体（EC）标准，其中包括感官性状指标 4 项， 物理及物理化学指标 15 项，不希望过量的物质指标 24 项，有毒物质指标 13 项， 微生物指标 6 项，硬度有关指标 4 项，共 66 项，该水质标准反应了 20 世纪 80 年代国际先进水平。 3生活饮用水水源水质标准 生活饮用水标准所列的水质项目主要有四项：第一类为感官性状指标，这项指 标主要包括水的浊度、色度、臭和味及肉眼可见物等，这类指标虽然对人体健 康无直接危害，但能引起使用者的厌恶感。浊度高低取决于水中形成浊度的悬 浮物多寡，并且有些病菌和病毒及其它一些有害物质可能裹胁在悬浮物中，因 此饮用水水质标准中尽量降低水的浊度。第二类指标为化学物质指标。水中含 有一些如钠、钾、钙、铁、锌、镁、氯等人体必需的化学元素，但这些物质的 浓度的过高，能使人们的正常使用产生不良影响。第三类为毒理学指标。主要 是水源污染造成的，如源水中含有汞、镉、铬、氰化物、砷及氯仿等物质，这 些物质对人体的危害极大，常规的给水处理工艺很难去除这些物质，因此，要 想控制这些有害物质在饮用水中的浓度，主要控制水源的污染。第四类指标为 细菌学指标，这类指标主要列出细菌总数及总大肠菌数和游离余氯量；另外还 有一类为放射性指标，这类指标含两项即总 放射性、总 放射性。放射性指 标为最近两次水质标准修订所增项目，这两项指标过高能使人体引起白血病及 生理变异等现象。 卫生部 2001 年颁布的生活饮用水水质卫生规范 ，着重要求饮用水源中有害 物质的最高容许浓度，共计 64 项。规定了生活饮用水及其水源水水质卫生要求， 适用于城市生活饮用集中式供水(包括自建集中式供水)及二次供水。 4工业用水标准 不同的工矿企业用水，对水质的要求各不相同，即使是同一种工业，不同生产 工艺过程， 对水质的要求也有差异。一般应该根据生产工艺的具体要求，对原水进行必要 的处理以保证工业生产的需要。 食品工业用水水质标准与生活饮用水基本相同。 在纺织和造纸工业中，水直接与产品接触，要求水质清澈，否则会使产品产生 斑点，铁锰过多能使产品产生锈斑。 石油化工、电厂、钢铁等企业需要大量的冷却水。这类水主要对水温有一定要 求，同时对易于发生沉淀的悬浮物和溶解性盐类不宜过高，以防止堵塞管道和 设备，藻类和微生物的滋长也要控制，还要求水质对工业设备无腐蚀作用。 电子工业用水要求较高，半导体器件洗涤用水及药液的配制，都需要高纯水。 二、排水水质标准二、排水水质标准 为了保障天然水体不受污染，必须严格限制污水排放，并在排放前要进行无害 化处理，以保证对天然水体水质不造成污染。 我国排放标准分为两类：第一类为一般排放标准，第二类为行业排放标准。一 般排放标准包括工业“三废”排放试行标准 （GBJ4-73） ， 污水综合排放标准 （GB8978-96） ， 农用污泥中污染物指标 （GB4284-84）等。行业排放标准包 括造纸工业水污染物排放标准 （GB3544-92） ；船舶污染物排放标准 （GB3552-83） ；纺织染整工业水污染物排放标准 （GB4287-92） ；肉类加 工工业水污染物排放标准 （GB13457-92）等。这些行业标准可作为规划、设 计、管理与监测的依据。 1污水综合排放标准 天然水体包括地面水和地下水，是人类社会的重要资源。为了保障天然水体的 水质，不能任意向水体排放废水。因此应当制定废水排入水体的水质标准，严 格控制排入水体的废水水质。 污水综合排放标准GB8978-88 规定了污水排入 地面水水域的水质要求，包括标准分级、标准值、排水定额、水的循环利用率、 标准实施和取样、监测等，适用于排放污水和废水的一切企事业单位。 按地面水域使用功能要求(特殊保护水域、重点保护水域、一般保护水域) 和污水排放去向，对向地面水水域排放分别执行一、二级标准。 排入 GB3838-88（地面水环境质量标准）类水域（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；本分级将划定的保护区和 游泳区除外）和排入 GB3097-82（海水水质标准）中二类海域的污水，执行一 级标准。 排入 GB3838-88（地面水环境质量标准）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） 、类（主要适用于农业用水区及一般景观要求 水域）和排入 GB3097-82（海水水质标准）中三类海域的污水，执行二级标准。 排入设置二级污水处理厂的城镇排水系统的污水，执行三级标准。 对排入未设置二级污水处理厂的城镇下水道的污水，必须根据下水道出水受纳 水体的功能要求重点和一般保护水域的规定，分别执行一级或二级标准。 本标准将排放的污染物按其性质分为二类。 第一类污染物，指能在环境或动物体内蓄积，对人体健康产生长远不良影 响者，含有此类有害污染物质的污水，不分行业和污水排放方式，也不分受纳 水体的功能类别，一律在车间或车间处理设施排出口取样，其最高允许排放浓 度必须符合有关规定。 第二类污染物，指其长远影响小于第一类的污染物质，在排污单位排出口 取样，其最高允许排放浓度和部分行业最高允许排水定额必须符合有关规定。 关于废水排入地面水域后，地面水水质应达到的要求均有国家标准，其中包括 两项最通用的污染指标：生化需氧量和溶解氧。按表中规定，BOD5不得超过 34 mgL，溶解氧含量不得低于 4mgL。 实际上生化需氧量和溶解氧标准 不是完全独立的。因为一般说要维持溶解氧含量在 60%的最低饱和度，只能在 河水的生化需氧量不超过 4 mgL 的时候。溶解氧含量的规定不仅是为了保证 鱼类的正常生活，也是为了保证在有氧的条件下进行正常的水体自净过程和避 免有机物腐化，影响环境卫生。 2污水排入城市下水道水质标准 CJ18-86 规定了污水排入城市下水道的一般规定，水质标准和水质监测等， 适用于向城市下水道排放污水的所有单位的污水水质控制。污水排入城市下水 道的一般规定： 严禁排入腐蚀下水道设施的污水。 严禁向城市下水道倾倒垃圾、积雪、粪便，工业废渣和排放易于凝集的堵 塞下水道的物质。 严禁向城市下水道排放剧毒物质（氰化钠、氰化钾等） 、易燃、易爆（汽油、 煤油、重油、润滑油、煤焦油、苯系物、醚类及其它有机溶剂等）和有害气体。 医疗卫生、生物制品、科学研究、肉类加工等含有病原体的污水必须经过 严格消毒处理，除遵守本标准外，还必须按有关专业标准执行。 放射性物质向城市下水道排放，除遵守本标准外，还必须按放射防护规 定 （GBJ8-74）执行。 水质超过标准的污水，不得用稀释法降低其浓度，排入城市下水道。 3城镇污水处理厂污染物排放标准 为贯彻中华人民共和国环境保护法 、 中华人民共和国水污染防治法 、 中 华人民共和国海洋环境保护法 、 中华人民共和国大气污染防治法 、 中华人 民共和国固体废物污染环境防治法 ，促进城镇污水处理厂的建设和管理，加强 城镇污水处理厂污染物的排放控制和污水资源化利用，保障人体健康，维护良 好的生态环境，结合我国城市污水处理及污染防治技术政策 ，国家环境保护 总局和中华人民共和国质量监督检验检疫总局联合发布了城镇污水处理厂污染 物排放标准（GB18918-2002） 。该标准分年限规定了城镇污水处理厂出水、废 气和污泥中污染物的控制项目和标准值，居民小区和工业企业内独立的生活污 水处理设施污染物的排放管理，也按该标准执行。对于排入城镇污水处理厂的 工业废水和医院污水，应达到 GB8978污水综合排放标准 、相应行业的国家 排放标准、地方排放标准的限值及地方总量控制要求。 城镇污水处理厂污染物排放标准根据污染物的来源及性质，将污染物控制 项目分为基本控制项目和选择控制项目两类。基本控制项目主要包括影响水环 境和城镇污水处理厂一般处理工艺可以去除的常规污染物，以及部分一类污染 物，共 19 项。选择性控制项目包括对环境有较长期影响或毒性较大的污染物， 共计 43 项。对于基本控制项目必须执行。选择控制项目，由地方环境保护行政 主管部门根据污水处理厂接纳的工业污染物的类别和水环境质量要求选择控制。 根据城镇污水处理厂排入地表水地域环境功能和保护目标，以及污水处理厂的 处理工艺，将基本控制项目的常规污染物标准值分为一级标准、二级标准、三 级标准。一级标准分为 A 标准和 B 标准。一类重金属污染物和选择控制项目不 分级。 第四节第四节 水污染控制技术水污染控制技术 水污染控制工程是采用科学与工程技术的方法，以工程技术措施防止、减 轻乃至消除水环境的污染，解决与废水处理及再生利用有关的问题，改善和保 持水环境质量，保障人民健康，最终以与环境、生态、社会和经济相适应的方 式有效地保护和合理地综合利用水资源，维持社会和经济的可持续发展。 一、水污染控制原则一、水污染控制原则 在我国污水排放总量中，有三分之二的污水来源于工业废水，水体中绝大多数 有毒有害物质来源于工业废水，工业废水大量排放是造成水环境状况日趋恶化、 水体使用功能下降的重要原因。因此工业水污染的防治是水污染防治的首要任 务。工业水污染的防治必须采取综合性对策，从宏观控制、技术控制及管理控 制三个方面着手，才能起到有效的整治效果。 1宏观控制 在产业规划和工业发展中，按可持续发展的指导思想，优化产业结构与工 业结构，合理进行工业布局，保证与环境保护相协调。工业结构的优化与调整， 应遵循“物耗少、能源少、占地少、污染少、技术密集程度高及附加值高”的 原则，限制发展能耗大、用水多、污染大的工业项目，从而降低单位工业产品 或工业产值的排水量及污染物负荷。 2技术控制 技术控制主要表现为推行清洁生产、节水减污、实行污染物排放总量控制、加 强工业废水处理等。 清洁生产是通过生产工艺的改进和改革、原料的改变、操作管理的强化以及污 物的循环利用等措施，将污染物尽可能消灭在生产过程之中，使污水排放量减 到最少。在企业内部推行清洁生产，加强技术改造，是防治工业水污染的最重 要的技术措施。 减少工业用水量不仅意味着可以减少排污量，而且可以减少工业用水量。发展 节水型工业，提高工业用水的重复利用率，可以节约水资源，缓解水资源短缺 和经济发展的矛盾，对减少水污染和保护水环境具有十分重要的意义。 长期以来，我国工业废水的排放一直采取浓度控制的方法。这种方法对减少工 业污染物的排放起到了积极作用，但也出现了一些企业采用稀释的方法来降低 污染物浓度。在技术控制上实行污染物总量控制，是我国环境管理制度的重大 转变。总量控制既要控制废水中的污染物浓度，同时也要控制工业废水的排放 量，使排放到环境中的污染物总量得到控制。 污水处理政策还体现在集中处理和分散处理的灵活性上。现代污水处理技术， 根据城市规划中的城市下水管道完善程度、城市污水处理厂的设置状况，可以 划分为集中处理和分散处理。 集中处理是指通过城市下水管道收集城市污水，统一由城市污水处理厂处理后 排放到自然水体或回用，又被称为城市污水处理。在进行大规模污水集中处理 时，必然进行相应的管网建设。相同去除效率条件下，集中处理有利于单位投 资费用下降。有资料表明，在城市排水管网和集中污水处理厂的基建总投资中， 一般城市排水管网要占 60%70%。 在城市建设与发展中，城市排水管网的建设主要是为建成区服务，而远离城区 的居民点的生活污水却难以也不可能全部收集入城市污水处理厂处理。这些城 市污水管网收集不到或集中处理不经济的生活污水称为分散生活污水，主要包 括各种疗养院、度假村、别墅区、高速公路服务区、远离城区的一些单位以及 零星分布的公寓型村镇等产生的生活污水。准确地说，分散处理就是对污水就 地处理，达标排放或回用。在目前的政策上，是指处于城市边缘或村镇，排水 管网不完善、无集中污水处理厂的地区，在污水处理时可以因地制宜，灵活多 样。 目前情况下，集中式污水处理占有主导地位，而分散式处理是集中处理的一种 有益而必要的补充。集中处理利于运行管理，利于保护水环境；但由于系统庞 大,建设周期长，各方面难以协调。分散处理方式灵活、见效快，不受大市政配 套工程影响，但投资方自建自管，常出现运行管理不到位的情况，影响处理效 果。 3管理控制 水污染控制法规和条例以及相关的污水排放标准不断完善，执法力度不断 加大，严格限制污水的超标排放，规范各单位的污染物排放口，对受纳水体和 排放口进行在线监测，进一步完善城市和工业排污监测网络和数据库，实现科 学有效的管理和监督控制。 二、水处理技术二、水处理技术 1环境容量与水体自净 多年来人类一直利用水体处理生活污水和工业废水。在水体正常生物循环中能 够同化有机废物的最大数量，称为“自净容量”或“同化容量” 。当污水负荷低 于河流的“自净容量”时，水中正常的植物和动物可以生存并有利于人类。一 旦排入河流的污水超过河流的“自净容量”时，正常生物循环或生态平衡将被 破坏，河流即被污染。一般情况下，维持河川正常的生态平衡的关键是水中的 溶解氧，当水中有机物浓度逐渐增加时，细菌就大量繁殖而消耗水中的溶解氧。 当溶解氧降到了 34 毫克升以下时，鱼类生活就会大受影响，甚至不能生存； 当溶解氧继续降低，甲壳类动物、轮虫和原生动物等也将陆续死亡，最后只剩 下细菌。由于缺氧，厌氧菌大量繁殖，因而使水变黑并发出恶臭，污染了环境， 有害于人体。 污染物质排入自然水体后，破坏了水体中原有的物质平衡。同时，污染物 质参与水体中的物质转化和循环过程，通过一系列物理、化学、物理化学和生 物化学反应，污染物质被分离或分解，水体基本上或完全恢复到原有的状态， 使原有的生态平衡得到恢复，这个过程就是水体自净过程。水体受污染后能自 行恢复原有状态的能力称水体自净能力。 水体自净过程复杂，从机理来看，水体自净由下列几个过程组成： （1）物理过程 物理过程包括稀释、扩散、挥发、沉淀等过程，在一系列过程的作用下污 染物浓度得以降低； （2）化学和物理化学过程 污染物质通过氧化、还原、吸附、凝聚、中和等反应，污染物浓度得到降低； （3）生物化学过程 污染物质中的有机物质被水中微生物的代谢活动分解、氧化、转为无害、 稳定的无机物，使污染物浓度降低。 排入水体中的污染物质经稀释和扩散后，其污染物的浓度已降低，但总量并没 减少。水中的好氧微生物，在有溶解氧的情况下，可以氧化分解水中的有机物， 最后的产物为 H2O、CO2、NH3等无机物质，这一过程能使水体得到净化，同 时，污染物质的量得以降低。 由于好氧微生物的呼吸作用，消耗了水中的溶解氧，消耗溶解氧的速度与水体 中的有机物浓度成正比（一级反应） 。而水中的溶解氧的含量受温度和压力等因 素的影响，如温度不变，压力不变，水中溶解氧是一个定值。如果水中的微生 物将溶解氧全部耗尽，则水体将出现无氧状态，此时，厌氧菌起主导作用，水 体变坏。河流水体中溶解氧主要来自于大气，亦可能来自于水生植物的光合作 用，但以大气补充为主，这一过程称为复氧作用。显然，水中的实际溶解氧含 量应与该时刻水中的耗氧速度与大气向水复氧速度有关，耗氧和溶氧同时进行， 决定水体中溶解氧的含量. 沿受污点下游河段中，溶解氧及污染物质（BOD）的变化曲线，反映了河段的 受污染状态和自净规律，是水体物理、化学、生物自净过程的综合特征。 有机物排入水体后，由于微生物降解有机物而将水中的溶解氧消耗待尽，使河 水出现氧不足现象，或称亏氧状态，而在此同时，大气向水体不断溶氧，又使 得水体中的溶解氧逐步得到恢复。将耗氧过程和溶氧过程进行数学叠加计算得 出水中实际溶解氧的变化规律，形成的曲线称为氧垂曲线。 2水处理的目的 水处理的目的是根据水质指标和标准，通过处理，达到生活饮用、工业使用或 去污重复使用、达标排放的要求。给水、废水处理方法和机理基本相同，只是 效果不同。水处理技术采用各种技术与手段，将污水中所含的污染物质分离去 除、回收利用，或将其转化为无害物质，使水得到净化。水处理技术作为一个 系统，形成由污水的收集、储存、处理等工程设施组成的有机结合体。 3给水处理技术 通过必要的处理方法以改善原水水质，使之符合生活饮用水或工业用水所 要求的水质，是给水处理的任务。水处理方法应根据水源水质和用水对象对水 质的要求确定。 （1）给水处理的方法 1）去除水中的悬浮杂质。各种性质的用水都要求去除水中的悬浮杂质。生 活饮用水的处理主要是去除悬浮物问题。对于工业用水，则有不同程度的要求， 有的比生活饮用水低，有的相当于生活饮用水，有的则高于生活饮用水。去除 水中悬浮物的方法有混凝、沉淀、过滤、消毒等。 2）变革水中的溶解杂质。这类处理是在去除水中的悬浮物后进行的。包括 减少原来溶解杂质的含量、调整原有物质间的数量关系、掺入新的物质成份。 工业用水大多数属于这一类。处理方法有软化、除盐、控制结垢和腐蚀等。 3）降低水的温度。在整个工业用水中，冷却用水约占 70，所以采用循 环系统可以节约大量用水。利用冷却设备降低水温是循环系统的主要措施。 上述各种处理方法可以根据不同的水源水质要求单独使用，或几种方法联 合使用，以形成不同的处理系统。 当以地面水为生活饮用水水源时，处理方法常包括混凝、沉淀、过滤和消 毒。当以地下水作为生活饮用水水源时，采用消毒处理即能满足水质的要求。 当工业冷却用水的水质只要求悬浮物含量低于 50 毫克/升时， 在河水含沙 量不高的情况下，通过自然沉淀就可达到要求。但河水含沙量很高的情况下， 就需要采用自然沉淀和混凝沉淀两步进行处理，才能满足要求。 （2）给水处理的工艺 1）澄清和消毒。澄清和消毒以地表水为水源的生活用水的常规处理工艺系 统。澄清工艺系统通常包括混凝、沉淀、过滤。处理对象是水中的悬浮物和胶 体杂质。原水加药后，经混凝使水中悬浮物和胶体形成大颗粒絮凝体，而后通 过沉淀池进行重力分离，澄清池是絮凝和沉淀综合于一体的构筑物。过滤是利 用粒状截留水中杂质的构筑物，常置于混凝、沉淀构筑物之后，用以进一步降 低水的浑浊度。 消毒是消灭水中致病微生物，通常在过滤以后进行。主要消毒方法是在水 中投加消毒剂以杀灭致病微生物。普遍采用的消毒剂是氯。 2）除臭、除味。这是生活饮用水净化中的特殊处理方法。当原水中的臭和 味严重而采用澄清和消毒工艺不能达到水质要求时方才采用。除臭除味的方法 取决于水的臭和味的来源。如水中有机物产生的臭和味，可用活性炭吸附或氧 化剂氧化法去除；对于溶解性气体或挥发性有机物所产生的臭和味，可采用曝 气法去除；因藻类繁殖而产生的臭和味，可在水中投加硫酸铜除藻；因溶解盐 类所产生的臭和味，可采用适当的除盐措施。 3）除铁、除锰。当溶解于地下水中的铁锰含量超过生活饮用水卫生标准时， 需采用除铁锰措施。最广泛的方法是氧化法和接触氧化法。使溶解性二价铁和 锰分别转变成三价铁和四价锰并产生沉淀物而去除。 4）软化。处理对象主要是水中钙、镁离子。软化方法主要有离子交换法和 药剂软化法。前者在于使水中钙、镁离子与氧离子交换剂上的离子互相交换以 达到去除的目的；后者系在水中投入药剂，如石灰、苏打以使钙、镁离子转变 为沉淀物而从水中去除。 5）淡化和除盐。处理对象是水中的各种溶解盐类。包括阴阳离子。将高含 盐量的水如海水及“苦咸水”处理到符合生活饮用或工业用水要求时的处理过 程，一般称为咸水的“淡化” ；制取纯水和高纯水的处理过程，则称为水的“除 盐” 。 （3）给水处理的流程 1）一般水源。指原水水质基本符合生活饮用水卫生标准。 原水混凝沉淀或澄清过滤消毒 2）除藻。适用于水库、湖泊水。因其浊度较低，含藻较高，在除浊的同时 需要考虑除藻。 除藻药剂 原水混凝沉淀或澄清过滤消毒 3）受微量有机污染的水源。对受微量有机污染，水质达不到生活饮用水卫 生标准规定的水源，一般不能作为生活用水水源。如供水量不大，就近又确实 无法找到合适的水源时，如果污染源能得到控制和改善，也可对受微量污染原 水进行水质深度处理的方案进行比较，但必须考虑其出水达到生活饮用水水质 标准。当选用水质深度处理方案时，必须对净水效果进行充分的论证和原水净 化试验，然后结合工程投资，经常维护费用，能耗，管理技术条件等进行技术 经济比较。 原水贮存改善混凝沉淀或澄清氧气接触氧化过滤活性炭吸附 过滤消毒 4）含铁锰的水源。在选择除铁锰工艺时，应掌握详细的水质分析资料，凡 有条件的地方应先进行小型试验。 原水曝气过滤曝气过滤 5）含氟水源。当原水超过规范规定时必须进行除氟处理。 药剂 原水混凝沉淀过滤 4污水处理技术 污水处理，实质上是采用各种手段和技术，将污水中的污染物质分离出来，或 将其转化为无害的物质，使污水得到净化。 污水中含有各种有害物质和有用物质。如果不加处理而排放，不仅是一种浪费， 而且会造成社会公害。 （1）污水处理方法 现代污水处理技术，按原理可分为物理处理法，化学处理法和生物化学处 理法 3 类。 1）物理处理法。利用物理作用分离污水中呈悬浮状态的固体污染物质。方 法有：筛滤法，沉淀法，上浮法，气浮法，过滤法和反渗透法等。 2）化学处理法。利用化学反应的作用，分离回收污水中处于各种形态的污 染物质(包括悬浮的、溶解的、胶体的等)。主要方法有中和、混凝、电解、氧 化还原、汽提、萃取、吸附、离子交换和电渗析等。化学处理法多用于处理生 产污水。 3）生物化学处理法。是利用微生物的代谢作用，使污水中呈溶解、胶体状 态的有机污染物转化为稳定的无害物质。主要方法可分为两大类，即利用好氧 微生物作用的好氧法（好氧氧化法）和利用厌氧微生物作用的厌氧法（厌氧还 原法） 。前者广泛用于处理城市污水及有机性生产污水，其中有活性污泥法和生 物膜法两种；后者多用于处理高浓度有机污水与污水处理过程中产生的污泥， 现在也开始用于处理城市污水与低浓度有机污水。 城市污水与生产污水中的污染物是多种多样的，往往需要采用几种方法的组合， 才能处理不同性质的污染物与污泥，达到净化的目的与排放标准。 根据城市规划中的城市下水管道完善程度、城市污水处理厂的设置状况，可以 将污水处理技术划分为集中式处理和分散式处理。 城市污水处理，一般是指通过城市下水管道收集城市污水，统一由城市污水处 理厂处理后排放