污水处理概论

污水处理概论 水是一切生物生存必不可少的物质之一，没有水的世界是无法想象的。虽然我国水资源总量非常丰富，年径流总量27l x lolm3，居世界第六位，但是由于人口众多，人均占1)仅2262m3，约为世界平均的l4，届山界缺水国家之一。由于水污染控制的相对滞后，受污染的水体逐年增6R，义加剧了水资源的短缺。而中国迅速进行的工业化、城市化，不可避免地会加快水污染速度。据统计，2DDo年我国城市污水诽放量已达332亿立方米，其中绝大部分污水未经有效处理而排人江河湖海。全国90以上的城市水域受到不同程度的污染，近5()的重点城镇的集中饮用水泥不符合取水标难。我BJ b方城市大部分受到资源型缺水的困扰，南方多水地区由于受到不同程度的污染，已经呈现水质型缺水趋势。因此，增加擂木处理比例和将污水处匙之后再问用是今后我国城市污水处理的趋势。今后5年我国要新增2800万吨城市污水日处理能力。此外，我国城市污水再生利用项目已经启动，一些城巾或区域正全面规划污水资源化工程。到2005年，我国城市污水处理率将达45。 城市污水包括生活污水、工业污水(受轻微污染的冷却水除外)、初期污染雨水三种。生活污水是指人类在U常生活中使用过的，并被生活废料所污染的水c工业污水的分类和性质洋见本书第四章。初期污染雨水指降雨初朗的雨水冲刷地面后形成的污染较严重的雨水。城市污水的性质特征主要与下列因素有关：人们的生活习惯：环境气候条件；生活污水与生产污水所占比例：所采用的排水体制以及国家、地方部门对水质要求等；城市污水排放至下水道时要满足污水排人城市下水道水质标准 (cJ 30821999)，排放到水体时要满足污水综合排放标准(GB 897896)；为了经济有效地解决水污染问题，必须深入了解城市话水的各项特性。污水的物理特性 水温并不是污水的一种污染组分，而是影响受纳水体的一种物理指标。当高温废水(工业冷却水)排入水体后水温升高，引起水体的物理性质、化学性质的变化，从而威胁到水体中水生动、植物的生长与繁殖，这称为水体的热污染。对水生生物来说，水温是最为重要、最有影响的一项水质参数，它对水体将带来如下后果：水的饱和溶解氧浓度与水温呈反比，水温升高使饱和溶解氧降低，从而亏氧量城小造成大气中的氧气向水体的复氧速率减慢，与此同时水体中水生生物因温度升高，耗氧速率加快(温度每升高lo鱼类所需氧量大约增加1侣)，造成色类利水牛生物室息死亡，使水质迅速恶化；化学反应速率加快，引发水体中诸如电导率、溶解度离子浓度和应蚀件的变化，同时臭 味加大，水休感官性状恶化和卫生质量下降；使水体中细菌繁殖加违；加速藻类的繁殖，因此水体的热污染也会加速水体的富营养化过程；污水水温低于8或高于40都格影响污水的生物处理效率。图11为水中饱和溶解氧浓度和水温的关系。 二、溶解氧o o 20 30 40 50 60 溶解氧(Di删1代d OxYgen，简称DO)不是一种污46f” 染物质，但它却是一个普遍应用的水质指标。越是生 因L1 水中饱和溶解氧 物生长旺盛的富营养水体，其含氧量越受到生物活动浓度和k温的关系 的影响，所以溶解氧浓度可作为富营养化的良好指标。溶解氧是水域功能分类的重要指标之一。根据地面水环境质量标准) (GE 38382002)，类水体的溶解氧要求在75mg儿以上，D类水体的溶解氧为67m8几，皿类水体溶解氧为56mg几。肝类水体溶解氧为35”8儿，V类水体溶解氧为23”5儿。 人员的城市污水排放进入水体后台降低水体中的溶解氧，溶解氧低于2“8儿，将导致水体发臭，由于城市污水溶解氧一般为零，所以可以明显地嗅到臭味。 溶解氧与水体中的生物种群有着密切的关系，各种浮游生物在溶解氧低于能d：存。大多数鱼类要求水休中溶解氧在4m5儿以上。 三、色废 水体的色度会刺激人们的视觉神经，从而引起人们的感官不悦。城市话水的色度是由于诸如印染、造纸、农药、焦化及有机化工之类有色工业废水排人城市下水道后形成的。色度分为表色和真色。表色是由悬浮物(泥沙、纸浆、油脂)形成的，通过过滤可以去除。真色是由胶体物质与溶解物质(如化学药剂、染料、盐类物质、色素)形成的。水体的色度会使透光性减弱，不利于水牛牛蜘的光合作用，影响其繁殖生长，降低水体的自净功能。城市污水色度一般在70倍左右。 四、臭味 臭味通过刺激人的嗅觉神经位人产生感官上的不悦使人呼吸困难、胸闯和呕吐等。有的臭陈会危害人体的生理健康挥发性化合物造成。 臭味主要有色腥臭脑类，如cHlNR2，(cH3类，如NH：(cH2)NH32，腐蛋臭(Hz5)，尉甘蓝臭基叫垛qH5NHcH3)以及某些工业污水的特殊气味 五、固体含量23叫，氨臭(NH3)，腐肉臭二元胺陌饥硫化物，如(cH3)zs3，粪臭(甲(如酚等)o 固体含量的英文名称为TolalR()1iJ，简称咒。城市污水中的固体根据其粒径大小不同分为三类，即悬浮固体(S邯ended SoN，简称SS，粒径大于100Pm)，胶体(C0110id，粒径ll()0Pm)，总溶解固体(Totd D1s肋ved S01N粒径小于1Pm)G悬浮固体由无机物和有机物组成。它可分为挥发性悬浮固体和非挥发性悬浮性固体(又称灰分)两种：土话沾水中，前者约占70，后者约占30。水体受到悬浮固体污染后浊度增加，透光度减弱、产生的主要危害是：降低水的进光深度抑制水生性物的光合作用，从而影响能量的供给和鱼类饵料的生义；悬浮固体堵塞色鳃，导致鱼类窒息死亡如制浆废水午的纸浆在这方而的危害尤为明显；微生物对悬浮固体的代谢作用，会消耗水体中的溶解氧；悬浮固体中的可沉固体，沉在沏底，造成底泥积累与腐化，使水体水质恶化；其他污染物质和细菌、病毒等吸附在悬浮物质止，随水流迁移污染；灌溉田地时，悬浮物质在土壤表面结竞降低土壤的透气性沾染植物叶而妨碍光合作用，淤塞水库和水渠。 胶体颗粒尺寸很小，芥水中长期静置也难以下沉*水中存在的胶体通常有动土、某些细菌和病毒、腐殖质和蛋白质等。有机高分子通常也属于肢体一类。工业废水排入水体，会引入各种各样的胶质或有机高分子物质。例如人工合成的高聚物通常来自生产这类产品的工厂所排放废水。天然水体中的胶体一般带负电荷，有时也肯少量带正电荷的金属氢氧化物胶体。肢体对水的不利影响是：胶体中的细菌、病毒等原生生物病原体会通过水体传播疾病；胶体和悬浮物是水产生浑浊现象的根源，有机物往往会造成水的色和味。因此悬浮物和胶体是饮用水处理的主要去除对象。 总溶解固体是水中可溶性盐类的总称*一般是在淡水系统中使用的术语，有别于海水的盐度。它对水会产生如下不利影响：通过刺激人的嗅觉使人产生感观上的不悦，尤其在饮用水中。不希望有过多的总溶解固体；溶解固体中的物质对人体生理r产生不利的影响；水生生物和位类对其具有敏感性，因此它的总旦不宜过大，为保护鱼类和其他海洋生物，河口的盐度变化不要偏离天然变化的lo以上；会使土壤结块，造成土壤渗透压变化，从而危害植物的生长；使水的电导率增加，从而使设备的腐蚀速度加快，并且使输送管道的结垢速度加快： 六、放射姓物质 因为放射性物质具有特别的放射特性、可以作为水体运动的示踪剂，所以放射性物质是具有重要意义的水质招标之一。水体中可能存在着来自天然的和人造的各种放射性物质。在天然放射源中，铀矿床附近的地下水和温泉水中放射性物质含量较高，但只局限于局部地区内，所以一艇不成问题。水体放射性污染主要是人为因素造成的。目前，放射性物质有以下几个来源：0)核试验虽然近年来试验次数减少，伯是放射性物质会随大气传播到很广的范围，并且近人水困，造成水体污染i医院和科研院所发生事故而引起污染以及核电站可能发生核泄漏造成的放射性污染；核电站冷却水；某些有色冶金污水。一般认为，要对排放到环境巾并且已经扩散的放射性物质进行处理是不可能的。与化学物质相比，放射性物质的毒性要大得多：放射性元素会对人体带来影响，尤其是诸如锯、艳等半衰期较长的放射性元素。污水综合排放标准(郧897896)把总。放射性和总多放射性规定为第一类污染物，可见对其的重视，其最高允许排放浓度分别为1Bqo几和10Bh几。第二节 污水的化学特性及其污染指标桔水中的污染物质包括无机物质和有机物质，相应的也就产生了无机污染物质指标和有机f5染物质指标，同时还有反映它们总和的指标星等。 一、天机物及其指标 1pH疽 pH值表尔溶液的酸碱度，它等于氢离子的负对数。PH值等于7时，污水呈中性：pH慎小于7时，污水为酸性，数值越小，酸性越强pH值大小7时15水显碱性，数值越大，碱性越强，地表水的pH值接近于7，而海水的pH恒稍高，通常为8左右。生活污水的PH值为中性，城市污水的pH值取决于所含工业废水的种类和比例，一般在659o之间c pH值对水体的影响主要有以下几点c许多弱离解化台物的离解平衡受pH值变化的影响，许多化食物的贡性也受到PH值的影响。一般说来，低PH值的酸性条件会使水中污染构的毒性增大，但也有例外，如铵离子。水体的pH值对底质中和悬浮物中有毒金属的溶解、释放和迁移过程起着决定性作用。对5日生化需氧量产生重要影响。对鱼类生长繁殖产生影响，如低PH值时鲸鱼行为失常，产卵及卵的孵化率阵瓜。对于淡水生物，pH值应控制在6、59o之间对于海洋生物，PH值应控制在6585。在接触人体的给水中，较大或较小的PH值会刺激人的皮肤和眼睛。农田灌溉用水中，农作物能够适应较大的PH位范围。污水的pH值会对输送管道产牛不利影响，pH值小于6，o时将对金属管道或混凝土管道产生腐蚀作用。 2碱度 碱度是指能与水中含有的强酸发生中和反应的物质，即H的受体化物碱度、碳酸盐碱度和碳酸氢盐碱度。污水的碱度可用下式表达： 碱度 oH3 ? i叫 ? Hc03i 一 HI 在污水处理过程中，碱度对外界加人的酿、碱具有缓冲作用，使PH值保持基本不变，这样可以保证生物处理中的微生物具有较好的生长繁殖条件。例如城市污水厂剩余污泥厌氧消化时，要求碱度不低于2000叩儿，以缓冲有机物产酸阶段产生的有机酸。 3氮和磷 氮和解是植物的重要营养物质，是导致湖泊因，它们与溶解氧同为富营养化的重要指标G门)氮及其他合物氮是构成细胞的必需元素之一，存在于决定细胞构造和作用的蛋白质分子中，因此，它是所有活体必需的营养元素。在自然界中*气态氮(分子氮和氮氧化物)和非气态化合氮(铰、亚硝酸盐、硝酸氮和酰胺基化合物)构成了全球氮循环的主要环节。 污水中含氯化合物有四种：有机氮、氨氮、硝酸盐氯和亚硝酸盐，它们总称为总氮(TN)；有机氮容易在微生物作用下生成其他三种氮化合物。在无氧环境下分解为氨氮；在有氧环境下先分解为氨氮，然后再氧化为亚硝酸盐氮和硝酸盐氮n 凯氏氮(KN)是有机氮与氨氟之和。凯氏氮指标可以作为判断污水在进行生物处理时，氮营养是否充足的根据。生活污水中凯氏氯含量约为40mx儿(其中有机氮约15m8儿，氨氮约25“g几)。 氨氮在污水中以两种形式存在，gg游离氨(NH3)和离子状态铵盐(NH)。污水进行生物处理列，氨氮不仅向微生物提供营养而且对污水的PH值起缓冲作用。但是氨氮浓度过高会抑制微生物的生命活动，面水域功能分级的参考指标：10510mg儿；A类水体10 (2)磷及其化合物其中的NH3毒性要比NK4大得多。氨氮的浓度可以作为地类水体O15mg几：E类水体015一O5nlg几；皿类水体15mg几；V类水体1520mg儿。水体中的磷包括有机磷和无机磷两类。有机磷多以葡萄糖6“磷酸，2磷酸。甘油酸及磷肌酸等形式存在可溶性有机磷约占30左右。尤机磷几乎都是以可溶性磷存在，例如正磷酸盐、偏磷酸盐、磷酸氢盐、磷酸二氢盐以及聚磷酸盐。水中可溶性磷很容易与(hu，Fe3，A1“等离子生成难溶性沉淀物沉积于水体底部成为底泥。沉积物中的磷在一定条件下重新释放到水体中：总磷是以P戊 表示的，测定时要将含磷他合物转化为正磷酸盐。 4氯离子 淡水中的氯离子是判断淡水受污水、粪便污染的指标，生活污水中的氯离子主要来自人类粪便物，每人每天排放氯化物约5一ggo工业污水以及采用海水作为冷却水时，氯离子浓度都很高。临海地区地下水中的氯离子浓度是判断海水浸入的指标。 氯离子含量高时，对管道和设备百腐蚀作用；用于灌溉农田。会引起土壤板结浓度较高时，对牛物处理的微生物有抑制作用，对活性污泥法的净化功能构成危害 根据氯离子含量可将水分为以下几种： 淡水 100mg4：低咸水 1001000mg几；半咸水 1000一17000m8人海水 17000m9几。5硫酸盐和硫化物 由于亚硫酸盐具有强还原仕，容易被氧气氧化为硫酸接，故自然界中存在量很小。水体中存庄的硫化物和它的氧化物硫酸盐主要有两个来源：地质上的原因和天然生物过程的结果；冶金、石化、制革、造纸和煤气产物进入水体。 硫化物在水小的存在形式有硫化氢、硫氢化物和硫化物，随着pH值增加它们所占比重依次增加I硫化物能够与重金属反应，生成不溶于水的黑色沉淀擂水中的s城在缺氧条件下的转化为： s妖上空坚壁些鱼2， s?H，上Lji：头 H1s十排水管道内，释放出的H2s与管顶内壁附着的水珠接触，在噬硫细菌的作用下形成硫反应式如下： H1S，H20?02一H2汛 硫化物所产生的危害为：强烈地影响人的感观；硫化氢对人和鱼类都有很大的毒性，并且H1s的存在是水体缺氧的直接原因；由硫化物形成的硫酸对管壁具有强烈的腐蚀作用。 6无机有毒物质 氰(cN)在水中的存在形式有氰离子、氰化氢、与多种金属离子化合而成的配合物以及有机氰化物(称为脂，如丙烯腊c2H3cN)。氰的毒性很大，但是没有积累性，其中游离状态的氰离子定性最强、配合物的毒性相对较弱。氰化物的对人致死量为o05一o 12g。 天然水中通常不含氰，但在电镀、金属冶炼、照明工业、城市煤气、焦化、塑料、机械制造工业户含量较大，因此这些行业的工业污水要特别重视氰的污染。 7金属及其化合物 金属离子是水中普遍存在、危害较大的污染物质。生活污水中的金属离子主要来源子人类排泄物；工业废水个的重金属主要来源干冶金、电镀、陶瓷、玻璃、窃贼、电池、制革、造纸、逐料、颜料等工业所产生的污水。金属可分为两类。一类是有剧毒金属，如汞、锦、铅、铬、钡以及类金属砷、晒等。它们多为重金属，毒性较强，有些不仅有毒而且有致癌、致畸作用。其11汞、铬、锅、铅、砷及共化合物被称为五毒：另一类是毒性较小的金属，如铁、锰、钢、锌、钻等；它们是人体所必需的元素，对人体的危害较小。 (1)汞(Hx) 汞是常温下惟一的液态金属。很容易挥发。电解苛性钠工业、氯乙烯工业和其他使用电极的工厂都产生大量的含汞工业污水c汞的存在形式主要有无机汞Hg口2HgcoH，Hg(oH)2，Hgcl，Hg3，Hg(H5)z，Hg窍和有机汞(甲基汞)。 无机汞的危害是它与生物体蛋白质的硫基结合后抑制其活性，从而使细胞的正常代谢功能发生障碍。有机汞的毒性大大超过无机汞它造成的典型危害是在水侯病中表现出来的对神经中枢的影响。 (2)钥(rEl) 水体中的镐来源干岩石和土壤溶出水，以及锌矿和黑铅矿开采排出的矿山废水和电镀工厂和合金工f的污水诽放。水中的锅主要造成慢性影响。根据鱼的试验结果来看，锅不仅在体内积累，而具还能使骨俏中的钙溶解下来，造成骨路变形。锅对人和温血动物的毒性更大。 (3)铝(Pb) 涂料、电池、农药等工业大量使用铅造成了沿污染，一些化工厂排放的污水中也含有铅，此外汽车尾气中也古有铅，当它排放到大气中后相当一部分还会进入水体。人体从水域中摄取铅而造成的影响以铅在骨佛中积累而引起慢性变形为主，此外还有贫血和肌肉麻痹等： 4)镐(cr) 水体中铬的主要来源除了从岩石和土壤溶出之外，还有电镀厂、皮革厂、印染厂、胶片厂、化学分析实验室等排出的废水。铬在水中的存在形式为c乒，C户，cr2(6等。其中六价铬的毒性最大它具有很强的氧化作用，可以在酸性条件下被有机构还原为三价格。不过铬的危害主要是来自大气粉尘而非水体。 (5)69(A6) 天然水中的砷是从各种矿物中溶解出来之后进人地下水和地表水的。污水中的砷化物主要来自化工、有色冶金、焦化、火力发电、造纸、制药和制革等工业污水。砷的存在形式有无机砷(A5j，Aq5和砷酸盐)和有机砷(甲基砷)；慢性亲性较强，能够缓慢导致牙齿黑斑和组织坏死等，还会因积累而致癌o (6)硒(sc) 硒的污染源除来自各项的土壤外，还有电子工艺等废水和废气通过大气进入水体。界的河水中晒含量为02Pg几，海水中为045yg儿。硒化物对人和服血动物有毒，它的毒世表现与砷的毒性相似。人们认为它是造成牙齿腐蚀的原因，同时也具有致癌性。此外，硒还可以通过食物链起作用，通过植物体积累起来然后对家畜产生影响。所以，一般情况下，不宜将含硒废水用于灌溉。 二、有机物及其指标 1油类 油类包括动、植物油和矿物油，其成分主要是碳、氢和氧，生活污水中的油类来源于人类排泄物和餐饮业的洗涤水。工业废水中的油主要来自炼油厂、石化工业相机械加工工业等。 油类在水体中的存在形式有四种：漂浮油(油粒直径大于looym)，分散性油油粒直径loiooym)，乳化油(油粒直径小于10y”)，溶解油(直径小于5yII，的油珠)。因为油具有这四种形态，正往往是四种形态并存所以它的污染也是水体整体环境的污染，造成的危害也是多方面的o 油类进入水体后，在水面形成汕膜阻止大气复氧，妨碍浮游生物的光合作用。 大量乳化油和溶解油进人水体在被微生物分察时要消耗水中的溶察氧、导致水体呈现缺氧状态，同时，水中的二氧化碳浓度增高，使水体的pH值降到正常值以下，从而导致鱼和其他水生生物死亡。 石油污染水体后，可饺食用水生生物带有强烈的异床(油臭)，失去食用(饮用)值。同时，石油及其制品含有高沸点多环芳烃类致癌物，通过食物链会危害人类的健康o 以污泥状沉淀物沉积于水底时使底栖生物窒息。 油类物质进入土壤后，油膜阻让大气中的氧进人士壤，影响土壤小的生物生长终引起土壤结构破坏。 含油废水排入城市下水道，进入城市污水厂，会新附于处理设施和微生物表面响处理厂的运行效果。 2酚类化合物 酚类化合物是水体中最常见的污染物之一c自然界常见的酚类化合物不下2000余种，通常依据芳香烃上的羧基多少，将其分为一元酚、二元酚与多元酚，根据能否防水蒸气一起挥发，可以将其分为挥发性酚与不挥发性酚。不探发性酚中的问苯二酚、邻苯三酚等多元酚，属于对微生物有毒害或抑制作用的难生物降解有机物。苯酚本身只有一个经基，是典型的酞类，常被用作该类化合物的代表性化合物。 酚类化合物可经皮肤、熟膜的接触，呼吸道吸人和经n5R进入消化道而引起中毒；它对鱼类的毒性作用是初期呈刺激反应，使负兴奋，继而抑制、麻痹，进而死亡；酚类对水生生物和一些农作物的生理功能有影响；酌类会刺激人的嗅觉神经，产生感观上的不悦。 3碳水化合物 污水中的碳水化合物包括糖、纤维素、淀粉和本质素等。它们部属于可降解的有机物，对微生物无毒无害。碳水化合物可以看做水体富营养化的指标之一。 4有机酸、碱 有机酸工业污水中含有短链脂肪酸、甲破、乙酸和乳酸。人造橡胶、合成树脂等工业污水含有有机碱包括毗哎及其同系物。它们都可以被微生物降解，但对其有毒害和抑制作用。 5表面活性剂 表面活性剂是合成洗涤剂的主要成分，是水质污染的特殊项目之一。生活用水和工业用水使用洗涤剂后，产生了大量含有表面活性剂的污水。表面活性剂有两类c烷基苯磁酸钠盐，俗林硕性洗涤剂(ABs)，食磷并产生大量气泡。因为朋5难以生物降解，所以现己停止使用。烷基芳香磺酸盐，俗称软性洗涤剂(叭5)，泡沫大大减少，可生物陈解。 高浓度的朋s会对水生生物的行为和发育以及微生物的活动产生影响。在水中，表面活性别会降低水的表面张力，有时产生很大的泡沫，影响水体美观。此外，表而活性剂中含有的磷是导致水体富营养化的主要7I素之一。 6聚氯联苯 聚氯联苯(PD)是联苯的氢被氯置换出来的化食物的总称c氯原子数可由1个到10个理论上有210种同系物，实际上工业中应用最普遍的是含有4个氯原子和5个氯原子的化合物。污水中的聚氯联苯来源于电器、涂料、机械和食品等工业和各种废弃物。 20世纪70年代初期，人们发现聚氯联苯是对人类和生态系统有很大危害的污染物，日本米糠油事件后，它引起了人们的关注。聚氯联苯对许多水生生物有急性和慢性毒性作用，它可以损伤人的皮肤，破坏酶的活性，并可能影响遗传因子。一般认为，通过食物链进入人体是人摄人聚氯联苯的惟一途径。另外对水生生物试验表明，几乎所有的水生生物都有很高的P凹宫集因子p这里PcB富集因子是指经过饵料和水生生物自身两级富集后，水牛生物自身PCB的浓度与水生生物所在水体中PCB浓度之比。表l。4为水生生物在不同时向段里对PcB的富集因子。 7有机农药 有机农药分为有机氯农药和有机磷农药两大类。有机氯农约如DDl、六六六等毒性很大且难以生物降解，而且可以在牛物体中富集团此在国际上引起了广泛抨击，相继被限制或禁止使用，我国于20世纪70年代起禁止使用。有机磷农药与之相比，轻易生物降解，也存在非生物降解过程，它也叮以在生物体内富集。有机磷农药小，敌百虫、乐果、敌敌畏、甲展对琉磷、马拉酸磷等，毒件大，属于难生物降解有机物，并对生物有毒害和抑制作用。几乎任何一种农药部可以引起人的急性中毒，因此世界上一致的观点是农药不能出现在水中。 三、有机物污染指标 这里的有机物污染指标是用氧化有机物过程中所消耗的氧量来评价有机物的总量。种类繁多的有机物总体进行定量分析。是一个综合性指标。 有机物污染指标主要有以下几个： 生物化学需氧量，简称生化需氧量(BiochemicalOkY8en Demandl 化学需氧量(ChenlicalOxygen Demand，简写为CoD)z 总有机碳量(T01a10rganicCarbon简写为TOC)； 总需氧量(To比l O“ygen Dcmand，简写为了OD)。 1生物化学需氧量天然水体中，如果流入有机物、则以这些仑机物为营养的好氧微生物便会繁殖起来。此时，由于微生物呼吸作用村消耗水中的氧：生化需氧量就是利用微生物所消耗的氧量来表示微生物氧化分解的有机物量。 生化需氧量是指在水温20的条件下，由于微生物(主要是细菌)的生命活动，将有机物氧化为无机物所消耗的溶解氧量。 可生物降解有机物在有氧条件下的降解，分为两个阶段。第一阶段是碳氧化阶段，在异养苗的作用下含碳有机物被氧化为二氧化碳和水，含氮有机物被氧化为NH3，所消耗氧量用()a表示。同时合成新细胞(异养型)。第二阶段是硝化阶段NH3在白养菌(亚硝化菌)的作用下被氧化为Nu2和水，所消耗氧量为oc，N)2再在自养茵(硝化茵)的作用下被氧化为N()：，所消耗氧量为od，与此同时合成新细胞(自养型)。合成的新细胞在养料缺乏的条件下进行着自身氧化的新陈代谢过程，产生二氧化碳、水与氨气，并放出能量与氧化残渣、这个过程叫内源呼吸，所消耗的氧量用o?、表示。 5 N 5 20 25 30 35 NNA 图12 两阶段生化需氧量曲线n一60Qt裔XSD线；b一氮氯4C6氧E目 第一阶段生化需氧量(父称总碳化需氧量、总生化需氧量、完全生化需氧量)为q与Ob之和，用BODu表示。第二阶段生化需氧量(又称硝化需氧量、氮氧化需氧量)等于oc与OJ之和，用硝化BoD或NoDu表示。两阶段生化需氧量曲线如图l2所示。 通常用肋D5表示水样在5d内的耗氧量。选择5d的理由大致可分为如下几类：一是水中含有各种有机物，而义这些有机物的氧化分解速度各不相同，因此作为水质指标，只有规定在一定时向内消耗的氧量才能比较；二是在欧美(尤其是英国)等地区河流中，有机物流到海洋中约需5d，所以认为求出5d内河流的自净作用所需氧量是比较方便的相符合实际的；三是虽然20d以后的生化反应过程速度已趋平缓，可以用B皿M作为BoDy但是在工程上，20d的测定时问太长，而BoD约占总碳化需氧量(DoDu)的70一80，因此作为水质指标，采用BoD5较为适宜。 由于硝化菌世代时间较长，一般在碳氧化阶段开始后57d甚至10d才能繁殖出一定数量的硝化茵，所以氮氧化阶段，硝化需氧量不会对凹D5产生影响。团13是生活污水和部分工业污水的BOD5值。 2总需氧量 总需氧量是指有机物的主要元素c、H、o、N、s等被氧化所需要酌氧量。 冗)D的测定原理是将一定数量的水样，注入含氧量已知的氧气流中，再通过以铂钢为触媒的燃烧管，在900高温下燃烧，使水样中含有的有机物被燃烧氧化，消耗掉氧气流的氧，剩余的氧量用电极测定并自动记录。氧气流原有含氧量减去剩余含氧量即等于总需氧量，测定时间仅几分钟c 3化学需氧量 化学需氧量是指柱酸性条件下，用强氧化剂(重馅酸钾或高锰酸钾)将水中的有机物和还原件无机物氧化时所消耗的氧量：我国法定用重铬酸钾氧化剂，此时化学需氧量用coDfr表示，一般简写为LoD。由于重格酸钾的氧化能力极强，可以完全氧化水中的各种性质的有机物，即它不仅可以氧化可生物阵解有机物而且可以氧化难以生物阵解的有机物。因此oD大于Boq。，两者差值大约等于难生物阵解有机物。差值越大，说明难阵解有机物越多，越不适合采用生物阵解方法。故BoDlcoD可以作为污水是否适合作为生物降解的判别标准，我们把这个指标叫可生化指标，一般比值大于o 3的污水，才适用于采用生化处理f口本瓤)D测定法分为使用高锰酸钾在硫酸条件下加热分解的方法和加入苛性钠在碱性条件下加热分解的方法两种，对于海水，为防止氯离子干扰用加碱的方法。 化学需氧量咖的优点是测定时间短(标准法2h)，不受水质的限制，并且能够较精确的表示出水巾有机物的含量，但是污水中存在还原性无机物(如硫化物)也会被氧化需要消耗氧，导致存在一定误差。此外，它不能保微生物氧化有机物那样，从卫生学的角度阐明被污染的程度。 4理论需氧量(ThOD) 如果有机物的化学分子式已知，则可以根据化学氧化反应方程式ThoD。以甘氨酸分子式为cHl(NH2)删HI的氧化过程为例。 第一阶段(碳氧化阶段)的反应式为： CH2(NH2)凹OH十令QHHl?2CChtH，0 * “ 2 “ * 阶段(硝化阶段)的反应式为；vH：02业L1HNqtHzo KY()2十可得甘氛酸的理论需氧量丁hoD：遮堕乙Hyoq ?hoD音手士专m01qm015总有机碳 B()D、c()D和T(诅都是以有机物氧化分解所需要的氧量来间接地表示有机物浓度的方法。由于碳是有机物的基本组成元素，所以测定凹2是掌握有机物绝对量的一种好方法，它是国内外并始使用的表示有机构含量6t综合指标c T)c的测定原理是先将一定数量的水样经过酸化，用压缩空气吹脱其中的元机碳酸盐，排除干扰，然后注入含氧景已知的氧气流中，冉通过以铂钢为触媒的燃烧管，在900lj高温下燃烧，使有机物中含有的碳被氧化为二氧化碳，用红外气体分析仪记录二氧化碳的数量并折算成含碳量即等于总有机碳的值，测定时间仪需儿分钟。 水质比较稳定的污水，BoD5、coD、ToD和Toc之间有一定的相关关系，数值大小顺序为ThODTODC()DfBOD：BODlTOC。生活污水的BODLCOD约为O4一o65，BOD5汽1)C的比值约为1o16。工业污水的DOD?八月D比值，取决于工业性质，变化极大e一般来说，其比值大于o3，认为可生化处理；小于o25不宜采用生化处理法；小于020难生化处理。 难牛化处理的污水可以用COD、Toc或TOD等作有机物龙量指标。第三节 污水的生物特性及其污染指标 在污水中，微生物所产生的危害要大于化学物质所产生的危害，因此人们一直注意微生物并制定针对它的指标。污水中的有机物以纫菌和病菌为主。生活污水、食品工业污水、医院污水中含有炭疽杆茵与病毒(脊髓灰质炎、肝炎、狂犬、腮腺炎病毒)、寄生虫卵(蛔虫、烷虫、钩虫卵)以及肠道病原菌(痢疾、伤寒、霍乱茵等)。每克粪便中约含有10一10个传染性肝炎病毒，因此了解河水的生物性质意义很大。 f；水中的寄生虫卵约有80q7以在沉淀池中除去。但病原茵、炭疽杆菌与病毒等不易沉淀，在水中存活期长，具有传染性。通过加氯消毒可以去除大部分的细菌、病毒，但是肠道病毒抵抗消毒的能力要远大于其他细菌或病毒。有60种以上的肠道病毒都能够致病。 生物学指标是根据对生物体产生的影响对水中污染物的浓度进行间接的评价，这些指标有以下几项。 1细菌 根据外部形态可按细菌分为球菌、杆茵和螺旋菌三种。其中球菌最小，直径o25P”，一般以1Pm居多c杆茵长150ym，宽035Pm。螺旋茵长2一10Pm，宽033vm s根据细菌摄取营养的方式分为自养细菌(硝酸茵、亚硝酸茵、光合作用细菌等)和异养细茵(除白养细菌以外的绝大部分细茵)。根据温度分为低温细菌(20以下发育的细卤)、小温细菌(371J左右发育的细菌)和高温细菌(5570为适合温度的细菌，又叫嗜热性细菌)。根据氧因素分为：好氧细菌，指在有氧条件下能够发育的细菌，在无氧条件下绝对本能发育的细菌称为绝对好氧细菌，如枯草菌、结核茵等：厌氧细菌，指在有分子态5存在的情况下就都能牛存的细菌，如硫酸盐还原菌、甲烷菌、乳酸茵、纤维素分解茵；兼伯茵，可以进行有氧呼吸，但是主要通过发酵、眠氮等反应获得能量进行无氧生活和培殖的生物如大肠苗、酵娠菌等。 大肠茵群数是作为污水被粪便污染程度的重要卫生指标。由于在大肠茵的鉴定法中不仅能够测出大肠杆菌，甚至伤产气杆菌等土壤细菌也可测定出来，所以称大肠菌群，它是指年升水样中所含的大肠菌群的数目，以个人计。与大肠茵群数相对的是大肠菌群指数，即歪出1个大肠菌群所需的最小水量，以毫升(mL)计。两者之间存在倒数关系。 大肠菌群指数天击黄表歪 大肠茵群个身并不具有致病性，但是把它作为污水的污染指标在于，它与能引起人体肠道疾病的致病微生物邦存在于人体肠道系统内，一向排出体外，它们的生活习性和存括时间都基本相同。另外还由于大肠菌的数量多，每人每天排泄的粪便中含有大肠苗约lou一4xlo?个，数量远远大于病原菌，容易检出，而病原茵的培养检验非常困难。水巾存在大肠苗群，就表明受到粪便污染，并可能存在病原茵o 2致病性病毒 水体中的致病性病毒有以下几种：小儿麻痹性病毒(凡20。M“)、柯萨奇病毒(GufdfAM?irM)、肠病毒(E”Mmp冲服，肠炎病毒)、埃克病毒(EcAo?jm)、腺病毒(几J6n。9jfM5)、传染性肝炎病毒(Infe哎D贴hepalitis virus)c 污水中已被枪测出的病毒有loo多种。检测出大肠菌群，可以表明肠道病原菌的存在但不能表明是否存在病毒及其他病原苗，因此还要需要检测病毒指标。病毒的检验方法有数量测定法相蚀斑测定法两种 3细菌总数 细菌总数是大肠菌群数数总数来表示。病毒及其他细菌数的总和，以每毫升水样中酌细菌苗用大肠茵群数、致病性病毒和细菌总数这三个指标来评价污水受微生物污染的程度铰为全面。 4生物浓缩 水生L物、动物和人都能将一些重金属或P佃、皿T等进行生物浓缩。自从重金属、PcB、DDT等有毒物质广泛扩散到环境之中后，人们逐渐认识到生物浓缩这个重大问题。像水侯病、米糠袖症部是生物浓缩引起的。 通常把浓缩与排出达到平衡时体内的被测物质浓度与水中被测物质的浓度之bD4做浓缩系数。 5毒性试验与生物鉴定 生物鉴定是生物学定量，毒性试验是生物学鉴定，它们是指通过对生物的生活现象的观测来确定对生物维持生存发育等机能不可缺少的物质的量或抑制物质的量。因此，把作为指标的生物置于含有重金属或化学物质的环境中测定其致死量时叫索性试验。 水环境的毒性试验中常常使用鱼，表示毒性试验结果有许多方法，比如：亚致死状态，同时记录接触时间与死亡率；半致死状态，只注重生物的生与死，而且50死亡率用TLw来表示；致死浓度，以25和50的死亡率浓度表示；有效浓度，它是以产生死亡以外的 特别效果表示；致死负荷量，意义与致死浓度、有效浓度相同，但是它以负荷量来表示。第四节 污水排放标准与处理程度确定 一、水环境质，标准简述 天然水体是人类的重要资源，为了保护天然水体不因诽放水的流人而导致忍化甚至破坏，就需要对排放污水进行处理，达到一定的水质要求。要达到什么样的水质要求，这在水环境答理小就要涉及到水环境标难。制定标准的目的是保护人类健康，促进生态良性循环，实现环境、经济、社会效益的统一。水环境质量标准需要解决两个问题。 (1)与人类健康及其利益有密切关系的生态系统和社会财产不受损失的环境适宜条件是什么。这是环境质量标难问题，对水污染控制来说，就是水环境质量标准问题。我国已经建立的水环境质量标形有： 地面水环境质量标淮 (iB 38382)2)、 渔业水质标淮(GB Ll 06789)、 景观娱乐用水水质标雕 (GBl294191)、 农田灌溉水质标难(LB 508492)。这些标准详细说明了各类水体州1染物的允许最高含量，以保证水环境质量。 (2)为丁实现必要的环境条件又能促进生产的发展，人们生产、生活活动对环境的影响和十扰应拧制的限度和数量的界限是什么。这是排放标准的问题。制定污水排放标准的有关部门耍以水资源nt科学理论为指导，以生态标准、经济发展、社会要求三者并重，综合考虑，以达到可持续发展的目的， 现有的排放标准有行水综合排放标被(iB 897896)、污水排入城市下水道水质标准(口30821999)、城市污水厂污水污泥排放标准(口320593)、农用污泥中污染物控制标难(GB 428484)等。此外，还有针对各个行业的污水排放标准，它与污水综合排放标准采用互小交叉的原则。这类标准有制革工业水污染韧排放标准(GR 3549一抛)、电影洗片水污染物排放标准(GB 355383)、造纸丁业水污染物排放标准(CB 354483)等c 二、诽放标准 排放标准主要有两种形式浓度标难和总量控制标准。 1浓度标准浓度标准规定了企业、车间或设备排出口排放污染物的浓度限值，我国现有的国家标准和地方标准基本上都是浓度标准。 浓度标准的好处是任务比较明确(对每个污染物质都遵从一个标准)，因此管理起来比较简申。但是由于并未考虑企业排放量的大小，接受水体的环境容量大小、性状和要求等因此并不能保证水体的环境质量。当排放总量超过水体的环境容量时，水体水质则不能达到要求。另外企业DJ以通过稀释来降低排放水中的污染物浓度，这对可用水来说是个浪费，我国只有少数标准明确规定不能使用稀释法降低污水浓度，如污水排人城市下水道水质标准(LJ 30B21999)。 2总量控制标准 这种标准是以与某级水环境质量标准相适应的水体自净能力为依据，综合考虑所在地区的污染源，并在可能的条件下利用水质数学模式，进行污染源许可排放总量的分配。这种标准可以保证水体的水质要求，不过这提高了对技术的要求，并且往往要与排放许可证制度粕结合加大7管理难度*我国逐渐重视这种标被，上海市拟在黄浦江上游水资源保护区采用这种标准，污水排人城市下水道水质标准(LJ 3D82一1999)也提出在有条件的城市，可根据本标准采用总量控制。 地方标准一般不应低于国家标准。上海市的污水综合徘放标准(皿31一1997)的某些排放指标要严于国家标准，并在黄浦江上游保护汉内考虑使用总量控制的方法。它规定对于特殊保护区域，不应新建徘水口，对已经存在的排水口实行总量控制的方法。 新修订的国家标准污水综合排放标准 (GB 897896)分为两个时间段执行，对1997年12月31R以前建设的单位，执行第一时问段的标准值31998年1月1日起建设的单位，执行第二时间段规定的标准值。与原标艰相比，第一时间段的标准值基本维持原标准惦水综合排放标难 (GB 897888)的新、扩、改建水平，为控制纳入本次修订的17个行、比水污染物排放标准中的特征污染物及其他有毒有害污染物增加控制项目10项；第二时间段，比原标准增加控制项目40项，咖、DoD5等项目的最高允许排放标准适度从严。 本标准使用范围明确综合排放标准与行业排放标准不交叉执行的原则，造纸工业、船舶工业、海洋石油开发工业、纺织染整行业、肉类加工行业、合成氨行业、钢铁工业、航天推进器工业、兵器工业、磷肥工业、烧碱工业、聚氯乙烯工业所排放废水执行相应的国家行业标准。 标准将排放的污染物按其性质及控制方式分为两类：第一类污染物，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诽放口取样，其最高允许排放浓度必须达到本标准要求(采矿行业的尾矿坝排出口不得视为车间排放口)。这类污染物毒性大，影响深远，故要求较高。例如总汞、烷基汞、总铬、六价铬、总顿、总砷、总铅、总镍、苯并兹、总铰、总银、总。放射性和总o放射性等。第二类污染物在排污单位排故口取样、按污水排放受纳水体的不同等级分别执行一级、二级、三级标准c第二类污染物危害相对较小如PH值、色度、悬浮物、BoD5、coD、石油类等。 三、污水处理程度的确定 城市污水处理的主要考核指标考指标其处理程度可按下式计算 v(门一久)门i100式中 v污水需要处理的程度，： 。未经处理的城市污水中某种污染物质的平均浓度，mn儿i f e允许排人水体的已经处理的沼水中该污染物质的平均浓度，mg儿。 1城市污水处理厂污水设计水质的确定 城市污水的设计水质主要是确定BoDs。ss、氟和磷的浓度。在无资料时，设计人口数及室外排水设计规范(G曰1487，1997版)中的污染物标准来进f Nl居住区人n数，人；N2工业污水折合的当量人u数，人；地公共建筑或集中流量折合的当量人口数(1)Nz的计算般是根据D算确定。 (12)4某工厂工业废水巾的BoD5、5S、Qi朵丁业废水平均日流量，m3d；吨DOD5”sS、氮、磷的排放标难，505g(人d)；各个厂徘放某污染物的总和。P Q集中流量，m3d； J每人每天污水量排放标准，m3(人d)。(3)城市f5水BoDh ss、氮或磷设H浓度的确定 c 5“5NQ十qP c5BOD5的设计浓度，mg儿；ss、氮或磷的设十 付设计人口数，人； 05污染物排放标准g(入d)；Q平均日污水量，m3d c 2确定处理程度的几种方法 (1)根据受纳水体对主要污染物质的排放指标要求确定。 污水处理厂的排故要求要达到相应污水徘放标准。由于对水体功能分区的不同，受纳水体对处理水的水质要求也不尽相同。国家标准污水综合排故标准(GB 8978一1996)和上海市标准污水综合排放标准(DB31一1997)对排放标准分成三个等级，不同等级的徘放标准是考虑了不同受纳水体的功能要求。所在地有地方标准的，按照地方标准的排放要求进行处理。有些标被采用了总量控制，加上海黄浦江上游特殊保护区域。 (2)根据污水厂所能达到的处理程度来确定。 根据二级污水处理厂一般能达到的处理程度来确定，如美国环保局规定采用双三准，即B3D5和5s出水部达到30mg儿，月前我国污水处理厂也是这个标准。 (3)根据受纳水体的