格林环保大讲堂之四、污废水的性质与水质指标(章节二)

格林环保污水处理知识讲堂 二 污废水的化学性质及指标 污废水中的污染物质 按化学性质可分为无机物与有机物 按存在的形态可分为悬浮状态与溶解状态 1 无机化学性质及指标 酸碱度 氮 磷 硫酸盐与硫化物 氯化物 非重金属无机有毒物质 重金属离子 1 无机化学性质及指标 1 酸碱度 酸碱污染物 pH 值是衡量水中酸碱度的一项重要指标 补充 pH 值 测定仿真 主要是工业废水排放的酸碱以及酸雨带来的 危害 破坏自然缓冲作用 抑制微生物生长 防碍水体自净 使水质恶化 土壤酸化 或盐碱化 各种生物都有自己的 pH 值使用范围 超过该范围 就会影响其生存 2 氮 有机氮 总氮 氨氮 凯氏氮 无机氮 亚硝酸盐氮 硝酸盐氮 氮是植物和微生物的主要营养物质 当污水排入受纳水体 使水中的氮浓度超标 就 会引起受纳水体的富营养化 促进各种水生生物 主要是藻类 的活性 刺激它们异 常繁殖 造成一系列的危害 氨氮在污废水中存在形式有游离氨与离子状态氨盐两种 故氨氮等于两者之和 污废 水进行生物处理时 氨氮不仅向微生物提供营养 而且对污废水的 pH 起缓冲作用 但氨氮过高时 如超过 1600mgL 以 N 计 对微生物的生活活动产生抑制作用 蒸 馏滴定法测定氨氮仿真 氮是一项重要的水质指标 3 磷及其化合物 污废水中含磷化物可分为有机磷和无机磷两类 总磷是污水中各种有机磷和无机磷的总 和 p476 有机磷的存在形式主要有 葡萄糖 6 磷酸 2 磷酸 甘油酸及磷肌酸等 无机磷都以磷 酸盐形式存在 包括正磷酸盐 偏磷酸盐 磷酸氢盐 磷酸二氢盐等 生活污水中有机磷含量约为 3mg L 无机磷含量约为 7mg L 磷也是植物和微生物的 主要营养物质 当污水排入受纳水体 使水中的磷浓度超标 会引起受纳水体的富营 养化 磷是一项重要的水质指标 4 硫酸盐与硫化物 污废水中的硫酸盐用硫酸根表示 生活污水的硫酸盐主要来源于人类排泄物 工业 废水如洗矿 化工 制药 造纸和发酵等工业废水 含有较高硫酸盐 浓度可达 1500 7500mg L 污废水中的 在缺氧的条件下 由于硫酸盐还原菌 反硫化菌的作用 被脱硫 还 原成硫化氢 在排水管道内 释出的硫化氢与管顶内壁附着的水珠接触 在噬硫细菌 的作用下形成硫酸 硫酸浓度可高达 7 对管壁有严重的腐蚀作用 可能造成管壁塌 陷 污水生物处理的允许浓度为 1500mg L 污废水中的硫化物主要来源于工业废水 如硫化染料废水 人造纤维废水等 和生活 污水 硫化物在污废水中的存在形式有硫化氢 硫氢化物与硫化物 当污水 pH 较低时 如 低于 6 5 则以硫化氢为主 硫化氢约占硫化物总量的 98 pH 较高时 如高于 9 则以硫化物为主 硫化物属于还原性物质 要消耗污水中的溶解氧 并能与重金属离 子反应 生成黑色的金属硫化物沉淀 5 氯化物 生活污水中的氯化物主要来自人类排泄物每人每日排出的氯化物约 5 9g 工业废水 如漂染工业 制革工业等 以及沿海城市采用海水作为冷却水时 都含有很高的氯化物 氯化物含量高时 对管道及设备有腐蚀作用 如灌溉农田 会引起土壤板结 氯化钠 浓度超过 4000mg L 时对生物处理的微生物有抑制作用 6 非重金属无机有毒物质 非重金属无机有毒物质主要是氰化物 CN 与砷 As a 氰化物 污废水中的氰化物主要来自电镀 焦化 高炉煤气 制革 塑料 农药以及化纤等 工业废水 含氰浓度约在 20 80mg L 之间 氰化物是剧毒物质 人体摄人致死量是 0 05 0 12g 氰化物在污水中的存在形式是无机氰 如氢氰酸 氰酸盐 及有机氰化物 称为腈 如 丙烯腈 b 砷化物 污废水中的砷化物主要来自化工 有色冶金 焦化 火力发电 造纸及皮革等工业 废水 砷化物在污废水中的存在形式是无机砷化物 如亚砷酸盐 砷酸盐 以及有机砷 如三 甲基砷 对人体的毒性排序为有机砷 亚砷酸盐 砷酸盐 砷会在人体内积累 属致癌 物质 致皮肤癌 之一 7 重金属离子 重金属指原子序数在 21 83 之间的金属或相对密度大于 4 的金属 污水中重金属主 要有汞 Hg 镉 Cd 铅 Ph 铬 Cr 锌 Zn 铜 Cu 镍 Ni 锡 Sn 铁 Fe 锰 Mn 等 生活污水中的重金属离子主要来源于人类排泄物 冶金 电镀 陶瓷 玻璃 氯碱 电池 制革 照相器材 造纸 塑料及颜料等工业废水 都含有不同的重金属离子 上述重金属离子 在微量浓度时 有益于微生物动植物及人类 但当浓度超过一定 值后 即会产生毒害作用 特别是汞 镉 铅 铬 砷以及它们的化合物 称为 五毒 污废水中含有的重金属难以净化去除 在污废水处理的过程中 重金属离子浓度的 60 左右被转移到污泥中 往往使污泥中 的重金属含量超过我国农业部规定的 农用污泥标准 GB 4284 84 我国 污水排 入城市排水系统水质标准 CJ 18 86 对工业废水排入城市排水系统的重金属离子 最高允许浓度有明确规定 超过此标准者 必须在工矿企业内进行处理 2 有机物化学性质及指标 1 污废水中有机物化学性质 8 类 p10 碳水化合物 蛋白质与尿素 脂肪和油类 酚 有机酸 碱 表面活性剂 有机农药 取代苯类化合物 碳水化合物 污废水中的碳水化合物包括糖 淀粉 纤维素和木质素等 主要成分是碳 氢 氧 其中淀粉较为稳定 但都属于可生物降解有机物 对微生物无毒害与抑制作用 蛋白质与尿素 蛋白质由多种氨基酸化合物结合而成 分子量可达 2 万至 2000 万 主要成分是碳 氢 氧 氮 其中氮约占 16 蛋白质不很稳定 可发生不同形式的分解 属于可生 物降解有机物 对微生物无毒害与抑制作用 蛋白质与尿素是生活污水中氮的主要来源 脂肪和油类 脂肪和油类是乙醇或甘油与脂肪酸形成的化合物 主要成分是碳 氢 氧 生活污 水中的脂肪与油类来源于人类排泄物及餐饮业的洗涤水 含油浓度可达 400 600mg L 甚至 1200mg L 包括动物油与植物油 脂肪酸甘油酯在常温时呈液态称 为油 在低温时呈固态称为脂肪 脂肪比碳水化合物 蛋白质都稳定 属于难生物降 解有机物 对微生物无毒害与抑制作用 炼油 石油化工 焦化 煤气发生站等工业 废水中 含有矿物油即石油 有异味 属于难生物降解有机物 并对微生物有毒害或 抑制作用 油类在污水中存在的物理形态有 5 种 漂浮油 静水时能上浮至液面 形成油膜 约占油脂总量的 60 80 机械分散态油 油粒直径大于 5 m 较稳定地分散在污水中 油一水界面间不存在表 面活性剂 乳化油 油粒直径大于 5 m 但在油一水界面间存在表面活性剂 因此更为稳定 附着油 即附着在悬浮固体表面的油 以上油脂一般可用隔油 气浮或沉淀等物理方法去除 溶解类油可用生物法或气浮法去除 酚 酚类是芳香烃的衍生物 在炼油 石油化工 焦化 合成树脂 合成纤维等工业废水都含有酚 根据能否随水蒸气一起挥发 可分为挥发酚与不挥发酚 挥发酚包括苯酚 甲酚 二甲苯酚等 属于可生物降解有机物 但对微生物有毒害 或抑制作用 不挥发酚包括间苯二酚 邻苯三酚等多元酚 属于难生物降解有机物 并对微生物有毒害或抑制作用 酚的水溶液与酚蒸气易被皮肤或呼吸道吸入人体引起中毒 有机酸 碱 有机酸工业废水含有短链脂肪酸 甲酸 乙酸和乳酸 人造橡胶 合成树脂等工业 废水含有机碱 包括吡啶及其同系物质 都属于可生物降解有机物 但对微生物有毒 害或抑制作用 表面活性剂 生活污水与表面活性剂制造工业废水 含有大量表面活性剂 表面活性剂有两类 一 烷基苯磺酸盐 俗称硬性洗涤剂 含有磷并易产生大量泡沫 属于难生物降解有 机物 二 烷基芳基磺酸盐 俗称软性洗涤剂 属于可生物降解有机物 泡沫大大减 少 但仍然含有磷 磷是致水体富营氧化的主要元素之一 有机农药 有机农药有两大类 即有机氯农药与有机磷农药 有机氯农药 如 DDT 六六六等 毒性极大且难分解 会在自然界不断积累 造成二 次污染 我国已禁止生产与使用 有机磷农药 含杀虫剂与除草剂 约占农药总量的 80 以上 种类有敌百虫 乐果 敌敌畏 甲基对硫磷及对硫磷 马拉酸磷等 毒性大 属于难生物降解有机物 并对 微生物有毒害与抑制作用 取代苯类化合物 苯环上的氢被硝基 胺基取代后生成的芳香族卤化物称为取代苯类化合物 主要来 源于染料工业废水 炸药工业废水以及电器 塑料 制药 合成橡胶等工业废水 都 属于难生物降解有机物 并对微生物有毒害和抑制作用 人工合成高分子有机化合物种类繁多 成分复杂这使城市污水的净化处理难度大大 增加 这类物质中有三致物质 致癌 致突变 致畸形 有聚氯联苯 联苯氨 稠环芳烃等 多达 20 多种 疑致癌物质也超过 20 种 2 有机物污染指标 由于有机物种类繁多 现有的分析技术难以区分并定量 但可根据上述的都可被氧化 这一共同特性 用氧化过程所消耗的氧量作为有机物总量的综合指标 进行定量常用 的指标 生化需氧量 BOD 化学需氧量 COD 总有机碳 TOC 总需氧量 TOD bc 1 生化需氧量 BOD 生化需要量是在指定的温度和时间段内 在有氧条件下由微生物 主要是细菌 降解 水中有机物所需的氧量 一般将有机物完全降解需要 100 天 实际采用 20 下 20 天 的生化需氧量 BOD20 为代表 往往在生产应用 20 天时间太长 不利用指导生产工艺 对于城市污水 其 BOD5 大约为 BOD20 的 70 80 BOD5 测定仿真 城市中的污水中 COD BOD 两者之间的差值大致为难于生物降解的有机物量 在城 市污水中 BOD COD 的比值作为可生化参考指标 当 BOD COD 的比值大于 0 3 时可 生化性较好 适应于生化处理工艺 2 化学需氧量 COD 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量 O2 mg L 氧化剂的量 通过电子得失关系转换成氧的量 CODcr 的测定 仿真 1 2 将污水置于酸性条件下 硫酸银作催化剂 用强氧化 剂重铬酸钾将污水中的有机物氧化成二氧化碳 CO2 和水 H2O 高锰酸盐指数 是指在一定条件下 以高锰酸钾为氧化剂氧化水样中的还原性物质所 消耗的高锰酸钾的量 以氧的 mg L 来表示 它所测定的实际上也是化学需氧量 只是 我国标准中仅将酸性重铬酸钾法测得的值称为化学需氧量 COD 国际标准化组织 ISO 建议高锰酸盐指数仅限于测定地表水 饮用水和生活污水 化学需氧量的优点 相比较 BOD5 而言 能够较为准确地反映了水体受还原性物质污 染的程度 缺点 除了有机物被氧化 另外还有许多无机物被氧化 3 总有机碳 TOC 是以碳的含量表示水体中有机物质总量的综合指标 由于 TOC 的测定采用燃烧法 因此能将有机物全部氧化 它比 BOD5 或 COD 更能反映有机物的总量 广泛应用的测定方法是燃烧氧化 非色散红外吸收法 将一定量水样注入高温炉内的 石英管 900 950 温度下 以铂和三氧化钴或三氧化二铬为催化剂 有机物燃烧裂 解转化为二氧化碳 用红外线气体分析仪测定 CO2 含量 从而确定水样中碳的含量 测定时间仅几分钟 难生物降解有机物不能用 BOD 作指标 只能用 COD TOC 等作指标 4 总需氧量 TOD 有机物的主要组成元素是 C H O N S 等 被氧化后分别生 成 CO2 H2O NO2 SO2 所消耗的氧的量称为总需氧量 3 污水的生物性质及指标 p12 污水生物性质的检测指标有大肠菌群数与大肠菌群指数 病毒及细菌总数 大肠菌群数 大肠菌群值 与大肠菌群指数 大肠菌群数 大肠菌群值 是每升水样中所含有的大肠菌群的数目 以个 L 计 大肠 菌群指数是查出 1 个大肠菌群所需的最少水量 以毫升 mL 计 大肠菌群数与大肠菌群指数是互为倒数 见 p12 例题 若大肠菌群