水污染控制工程课件教学PPT作者孙体昌娄金生第3章废水性质表征课件下载

1、第第3 3章章 废水性质表征废水性质表征 n 废水是一个非常复杂的体系，不同废水的性质变化废水是一个非常复杂的体系，不同废水的性质变化 很大，即使是同一种废水，其性质也随时间的变化很大，即使是同一种废水，其性质也随时间的变化 而变化。在确定废水处理工艺之前，首先要对废水而变化。在确定废水处理工艺之前，首先要对废水 的性质有一个准确的了解和描述，即废水的表征问的性质有一个准确的了解和描述，即废水的表征问 题。本章主要介绍表征废水的常用指标和特点。题。本章主要介绍表征废水的常用指标和特点。 n 废水中的污染物种类繁多，表示各种污染物的指标废水中的污染物种类繁多，表示各种污染物的指标 也有很多。可以

2、按产生污染的原因分类，也可以按也有很多。可以按产生污染的原因分类，也可以按 污染物的化学性质分类。本章根据污染物的性质把污染物的化学性质分类。本章根据污染物的性质把 表征废水中污染物的指标分为表征废水中污染物的指标分为物理物理、无机化学成分无机化学成分、 有机化学成分有机化学成分和和生物生物等几类指标分别论述。等几类指标分别论述。 2 第第3 3章章 废水性质表征废水性质表征 3.13.1物理指标物理指标 3.1.1 3.1.1 固体物质固体物质 3.1.23.1.2浊度浊度 3.1.33.1.3电导率电导率 3.1.43.1.4颜色颜色 3.1.5 3.1.5 温度温度 3 3.23.2无机

3、化学组分无机化学组分 3.2.1 pH3.2.1 pH值和碱度值和碱度 3.2.23.2.2硫化物和氯化硫化物和氯化物物 3.2.33.2.3氮和磷氮和磷 3.2.4 3.2.4 气体和气味气体和气味 3.2.5 3.2.5 重金属离子重金属离子 3.33.3 有机化学组分有机化学组分 3.3.1 3.3.1 综合有机成分综合有机成分 3.3.2 3.3.2 单个有机组分单个有机组分 3.4 3.4 生物组分生物组分 3.13.1 物理指标物理指标 3.1.1 3.1.1 固体物质固体物质 4 u 几乎所有废水中都含有一定量的固体物质，废水中所含几乎所有废水中都含有一定量的固体物质，废水中所含

4、 固体物质的种类很多，其大小从体积很大的杂物到胶体不等。固体物质的种类很多，其大小从体积很大的杂物到胶体不等。 u 在表征废水时，大颗粒的杂物一般在水样进行固体分析在表征废水时，大颗粒的杂物一般在水样进行固体分析 之前除去。之前除去。 u 下面分别介绍表征废水中固体物质的几个指标和测定方下面分别介绍表征废水中固体物质的几个指标和测定方 法。法。 表征废水的物理指标包括表征废水的物理指标包括固体物质固体物质、浊度浊度、电导率电导率、 颜色颜色和和温度温度。 1 1总固体总固体(Total solids, TS)(Total solids, TS) p废水中的总固体是指其中所含的所有固体物质。废水

5、中的总固体是指其中所含的所有固体物质。 p测定方法是把一定体积的废水试样在测定方法是把一定体积的废水试样在103105 C下蒸发干下蒸发干 燥，所得到的残渣总量即是废水中的总固体量。一般用质燥，所得到的残渣总量即是废水中的总固体量。一般用质 量浓度表示，即量浓度表示，即mg/L。 p 废水中的总固体包括了无机物和有机物，实际中需要把废水中的总固体包括了无机物和有机物，实际中需要把 将其区分开，由于废水中成分的复杂性，逐个区分有机物将其区分开，由于废水中成分的复杂性，逐个区分有机物 和无机物很困难，所以采用特定的方法区分，最常用的是和无机物很困难，所以采用特定的方法区分，最常用的是 用用挥发性固

6、体挥发性固体和和固定性固体固定性固体来区分。来区分。 5 总固体总固体挥发性固体挥发性固体固定性固体固定性固体 2 2总挥发性固体（总挥发性固体（Total volatile solids, TVSTotal volatile solids, TVS）和总固）和总固 定性固体定性固体(Total fixed solids, TFS)(Total fixed solids, TFS) p 废水中的有机固体和无机固体通过总挥发性固体和总固废水中的有机固体和无机固体通过总挥发性固体和总固 定性固体来区分。定性固体来区分。 p 所以把总固体在，可以挥发的部分固体称为总挥发性固所以把总固体在，可以挥发的

7、部分固体称为总挥发性固 体，不能挥发的部分固体称为总固定性固体。体，不能挥发的部分固体称为总固定性固体。 6 总固体总固体 挥发性固体挥发性固体 固定性固体固定性固体有机固体有机固体无机固体无机固体 一般的有机物一般的有机物 在在500 C左右左右 可以挥发可以挥发 500 50 C时灼烧时灼烧 大多数无机大多数无机 物在该温度物在该温度 时不能挥发时不能挥发 3 3总悬浮固体总悬浮固体(Total suspended solids, TSS)(Total suspended solids, TSS)和总溶解性和总溶解性 固体固体(Total dissolved solids, TDS)(To

8、tal dissolved solids, TDS) 总悬浮固体和总溶解性固体分别表示废水中的固体是总悬浮固体和总溶解性固体分别表示废水中的固体是 呈颗粒状还是溶解态。呈颗粒状还是溶解态。 u区分方法是把废水试样经特定孔径的滤膜过滤，能被滤膜区分方法是把废水试样经特定孔径的滤膜过滤，能被滤膜 截留的部分固体称为总悬浮性固体，透过膜的固体称为总截留的部分固体称为总悬浮性固体，透过膜的固体称为总 溶解性固体。溶解性固体。 u最常用来区分最常用来区分TSSTSS和和TDSTDS的滤膜是孔径为的滤膜是孔径为0.45m0.45m的玻璃纤的玻璃纤 维滤膜。维滤膜。 7 滤滤 膜膜 TSS TDS 最常用来

9、区分最常用来区分TSS 和和TDS的滤膜是孔的滤膜是孔 径为径为0.45m的玻璃的玻璃 纤维滤膜纤维滤膜 悬浮性固体和溶解性固体也可以再细分为挥发性和固定性悬浮性固体和溶解性固体也可以再细分为挥发性和固定性 两种，区分方法与总固体相同。两种，区分方法与总固体相同。 总悬浮固体在总悬浮固体在500 C 50 C灼烧时能挥发的固体为灼烧时能挥发的固体为挥发性挥发性 悬浮固体（悬浮固体（Volatile suspended solids VSS），残留的为固，残留的为固 定性悬浮固体定性悬浮固体（Fixed suspendedsolids FSS）。 溶解性固体也可以用同样的方法分为溶解性固体也可以

10、用同样的方法分为挥发性溶解固体挥发性溶解固体 （Total volatile dissolved solids, VDS）和和固定性溶解固体固定性溶解固体 （Fixed dissolved solids, FDS）。）。 8 总固体总固体 TD 悬浮性固体悬浮性固体 TSS 溶解性固体溶解性固体 TDS 挥发性悬浮固体挥发性悬浮固体 VSS 固定性悬浮固体固定性悬浮固体 FSS 挥发性溶解固体挥发性溶解固体 VDS 固定性溶解固体固定性溶解固体 FDS 9 4可沉降固体（可沉降固体（Settleable solids） x废水中的悬浮固体的多少又可用可沉降固体表示，它废水中的悬浮固体的多少又可

11、用可沉降固体表示，它 是指经过一段特定时间后可以沉降的悬浮固体。是指经过一段特定时间后可以沉降的悬浮固体。 x测定方法是把废水试样放入如图测定方法是把废水试样放入如图3-1所示的容积为所示的容积为1L 的英霍夫锥形管（的英霍夫锥形管（Imhoff cone）里，沉降一定时间后记）里，沉降一定时间后记 录沉降固体的体积，结果用录沉降固体的体积，结果用mL/L表示，常用的沉降时间表示，常用的沉降时间 为为1 h。 x通常情况下，城市废水中悬浮固体的通常情况下，城市废水中悬浮固体的60%都是可沉降都是可沉降 的。可的。可 x沉降固体表示废水用沉降法处理时可以去除的固体量沉降固体表示废水用沉降法处理时

12、可以去除的固体量 和污泥产生量。和污泥产生量。 x除可沉降固体以外，所有其他固体都用除可沉降固体以外，所有其他固体都用mg/L表示。图表示。图 3-2的说明了废水中各种固体物质之间的相互关系。的说明了废水中各种固体物质之间的相互关系。 10 测定方法是把废水试样 放入容积为1L的英霍夫 锥形管里，如右图所示， 沉降一定时间（1h）后 记录沉降固体的体积， 用mL/L表示。 n通常情况下，城市废水中的悬浮固体的通常情况下，城市废水中的悬浮固体的60%60%都都 是可沉降的。是可沉降的。 n可沉降固体表示废水用沉降法处理时可以去除可沉降固体表示废水用沉降法处理时可以去除 的固体的量和污泥的产生量。

13、的固体的量和污泥的产生量。 图图3-1 测定废水中可沉降固体的英霍夫锥形管测定废水中可沉降固体的英霍夫锥形管 11 过滤 水样 沉降管 灼烧 蒸发 滤液蒸发 灼烧 可沉降 固体 滤饼干燥 残留 残 留 挥发 挥 发 图图3-2 3-2 废水中各种固体的相互关系示意图废水中各种固体的相互关系示意图 12 5固体测定中存在的问题固体测定中存在的问题 由于在区分由于在区分总悬浮固体总悬浮固体和和总溶解性固体总溶解性固体时需要过滤，所以时需要过滤，所以 总悬浮固体的测定结果带有某种程度的不确定性，主要原因如总悬浮固体的测定结果带有某种程度的不确定性，主要原因如 下：下： TSS的测试数据依赖于测定过程

14、采用滤膜的种类和孔径。的测试数据依赖于测定过程采用滤膜的种类和孔径。 同一废水采用不同孔径的滤膜过滤所得数据不同；同一废水采用不同孔径的滤膜过滤所得数据不同； 取决于确定取决于确定TSS所用水样体积的大小。原因是存在自过所用水样体积的大小。原因是存在自过 滤现象，即悬浮固体被滤网截留后其本身也可以起到滤膜的作滤现象，即悬浮固体被滤网截留后其本身也可以起到滤膜的作 用。自过滤可以使用。自过滤可以使TSS的测定量在实际值的基础上有明显的增的测定量在实际值的基础上有明显的增 加；加； 取决于颗粒物的性质。小的颗粒物可以通过已经截留在取决于颗粒物的性质。小的颗粒物可以通过已经截留在 滤网上物质的吸附作

15、用而去除；滤网上物质的吸附作用而去除； TSS是一个综合参数。因为是一个综合参数。因为TSS中所包含的颗粒的数目和中所包含的颗粒的数目和 颗粒的粒度分布是未知的；颗粒的粒度分布是未知的； 挥发性和固定性固体区分不严格。假定挥发性物质为有挥发性和固定性固体区分不严格。假定挥发性物质为有 机物，但有些有机物在测定温度下不能燃烧，而有些无机固体机物，但有些有机物在测定温度下不能燃烧，而有些无机固体 在该温度下也会分解。在该温度下也会分解。 3.1.23.1.2浊度（浊度（TurbidityTurbidity） 虽然废水中固体的测量和表征存在上述缺点，虽然废水中固体的测量和表征存在上述缺点，TSSTS

16、S还是经还是经 常用于评价常规处理工艺的效果，特别是在废水回用时，常用于评价常规处理工艺的效果，特别是在废水回用时， 是否需要过滤取决于废水中是否需要过滤取决于废水中TSSTSS的数量。的数量。TSSTSS也是判断处理也是判断处理 厂控制管理情况时最常用到的两个水质标准之一。在实际厂控制管理情况时最常用到的两个水质标准之一。在实际 使用时要注意固体指标测定的条件和具体含义。使用时要注意固体指标测定的条件和具体含义。 13 u 浊度是废水允许光线穿透能力的度量，它也是表征废水中浊度是废水允许光线穿透能力的度量，它也是表征废水中 胶体和固体悬浮物数量的参数。因为浊度是一种光学性质，胶体和固体悬浮物

17、数量的参数。因为浊度是一种光学性质， 它的大小不仅与废水中不溶物的数量、种类和浓度有关，同它的大小不仅与废水中不溶物的数量、种类和浓度有关，同 时与这些不溶物的颗粒尺寸和对光的折射性质有关。时与这些不溶物的颗粒尺寸和对光的折射性质有关。 u 浊度的测定有多种方法，基本原理都是把待测水样与已知浊度的测定有多种方法，基本原理都是把待测水样与已知 浊度的标准水样进行比较。用不同的标准溶液所得的浊度单浊度的标准水样进行比较。用不同的标准溶液所得的浊度单 位也不同，这里只介绍常用的杰克逊浊度单位和散射浊度单位也不同，这里只介绍常用的杰克逊浊度单位和散射浊度单 位。位。 14 1杰克逊浊度单位杰克逊浊度单

18、位(Jackson turbidity unit, JTU) 由于废水的浊度是由其中的不溶物质造成的，而能产生浊 由于废水的浊度是由其中的不溶物质造成的，而能产生浊 度的物质又是千变万化的，为了便于比较，必须规定一个统度的物质又是千变万化的，为了便于比较，必须规定一个统 一的标准。一的标准。 杰克逊浊度单位中规定 杰克逊浊度单位中规定1 L蒸馏水中含有蒸馏水中含有1 mg悬浮悬浮SiO2所产所产 生的浊度为一个标准浊度单位，简称生的浊度为一个标准浊度单位，简称1度。因此可以配制成度。因此可以配制成 不同浊度的标准悬浮液，按一定的方式把待测水样与不同浊不同浊度的标准悬浮液，按一定的方式把待测水样

19、与不同浊 度的标准悬浮液进行比较，水样的浊度与哪个标准悬浮液相度的标准悬浮液进行比较，水样的浊度与哪个标准悬浮液相 同，则水样的浊度就是多少，用此种方法测得的浊度称为杰同，则水样的浊度就是多少，用此种方法测得的浊度称为杰 克逊浊度单位。克逊浊度单位。 最常用的是目视比浊法，即把已知不同浊度的标准悬浮液 最常用的是目视比浊法，即把已知不同浊度的标准悬浮液 放入专用的比色管中，然后把废水也放入同样的比色管中，放入专用的比色管中，然后把废水也放入同样的比色管中， 在白色背景下分别与已知浊度的悬浮液比较，与哪一个相同，在白色背景下分别与已知浊度的悬浮液比较，与哪一个相同， 废水的浊度就是多少。废水的浊

20、度就是多少。 15 2散射浊度单位散射浊度单位(Nephelometric turbidity unit, NTU) 散射浊度单位是用光电浊度计测得的，它是依据光的散射散射浊度单位是用光电浊度计测得的，它是依据光的散射 原理制成的。原理制成的。 当光线穿过废水时，其中的的悬浮颗粒会散射光线，其散当光线穿过废水时，其中的的悬浮颗粒会散射光线，其散 射的强度与悬浮颗粒的总数和粒度有关系，颗粒越多散射强射的强度与悬浮颗粒的总数和粒度有关系，颗粒越多散射强 度越大，因此测定废水对光的散射强度的大小就可以表示废度越大，因此测定废水对光的散射强度的大小就可以表示废 水浊度的大小。水浊度的大小。 废水的散射

21、浊度也是将待测试样的光散射强度与相同条件废水的散射浊度也是将待测试样的光散射强度与相同条件 下参比悬浮液的光散射强度相比较而得到的。下参比悬浮液的光散射强度相比较而得到的。 常用的参比悬浮液是福尔马肼（常用的参比悬浮液是福尔马肼（FormazinFormazin），因此有些文），因此有些文 献中也把散射浊度单位称为福尔马肼浊度单位（献中也把散射浊度单位称为福尔马肼浊度单位（Formazin Formazin turbidity units, FTUturbidity units, FTU）。同一种废水用不同的方法所测得得）。同一种废水用不同的方法所测得得 浊度数值是不同的，因此在表示废水的浊度

22、时应注明浊度单浊度数值是不同的，因此在表示废水的浊度时应注明浊度单 位的类型。位的类型。 16 n 与直接测定废水中的悬浮固体相比，浊度的测量相对比较与直接测定废水中的悬浮固体相比，浊度的测量相对比较 简单、快速，特别是用浊度计测量时更是如此，因此人们简单、快速，特别是用浊度计测量时更是如此，因此人们 希望找到废水的浊度与其中总悬浮固体浓度的定量关系。希望找到废水的浊度与其中总悬浮固体浓度的定量关系。 n 由于废水的复杂性，在未经处理的废水中这种定量关系并由于废水的复杂性，在未经处理的废水中这种定量关系并 不存在。但是对经过活性污泥法处理的二沉池出水和过滤不存在。但是对经过活性污泥法处理的二沉

23、池出水和过滤 后的二沉池出水来说，其散射浊度与总悬浮固体量之间就后的二沉池出水来说，其散射浊度与总悬浮固体量之间就 存在定量的函数关系，可用式存在定量的函数关系，可用式3-1表示。表示。 TSS = Tf T (3-1) 其中，其中，TSS是水样中总悬浮固体浓度，是水样中总悬浮固体浓度，mg/L； Tf 是将浊度转换成总悬浮固体浓度的常数，是将浊度转换成总悬浮固体浓度的常数， (mg/L)/NTU； T是浊度，是浊度，NTU。 转换常数转换常数Tf 的具体数值随着处理厂的不同而改变，主要取的具体数值随着处理厂的不同而改变，主要取 决于生物处理过程的运行情况。一般二沉池出水的转换常数决于生物处理

24、过程的运行情况。一般二沉池出水的转换常数 为为2.32.4，用粒状介质过滤后的二沉池出水的转换常数为，用粒状介质过滤后的二沉池出水的转换常数为 1.31.6。 l 浊度测量存在的问题有两个：浊度测量存在的问题有两个： 测定结果的波动较大，当过滤后出水的浊度值很低时更测定结果的波动较大，当过滤后出水的浊度值很低时更 为严重，波动大小取决于所用的光源（白炽灯还是光散射二为严重，波动大小取决于所用的光源（白炽灯还是光散射二 极管）和测量方法；极管）和测量方法； 悬浮物对光的吸收问题。例如，完全黑体溶液的浊度几悬浮物对光的吸收问题。例如，完全黑体溶液的浊度几 乎为乎为0。因此对不同文献中提到的浊度值进

25、行比较是几乎不可。因此对不同文献中提到的浊度值进行比较是几乎不可 能的。但是对于同一个设备所产水的浊度数值还是可以用作能的。但是对于同一个设备所产水的浊度数值还是可以用作 过程控制的参数的。过程控制的参数的。 17 3.1.3 3.1.3 电导率电导率(Electric conductivity EC)(Electric conductivity EC) 18 n电导率是废水导电能力的量度。因为电流是靠废水中的离子电导率是废水导电能力的量度。因为电流是靠废水中的离子 来传导的，所以电导率随着离子浓度的增加而上升。废水的来传导的，所以电导率随着离子浓度的增加而上升。废水的 电导率是用电导率仪测定

26、的，所以测定比较方便、快捷，实电导率是用电导率仪测定的，所以测定比较方便、快捷，实 际中常常通过废水的电导率来推断其总溶解固体含量。电导际中常常通过废水的电导率来推断其总溶解固体含量。电导 率的常用单位是微西门子率的常用单位是微西门子/厘米厘米( S/cm)。 n同样由于废水成分的复杂性，其电导率和总溶解固体之间也同样由于废水成分的复杂性，其电导率和总溶解固体之间也 没有固定的函数关系，但经处理后的水中溶解固体的浓度和没有固定的函数关系，但经处理后的水中溶解固体的浓度和 电导率之间的关系可以用式电导率之间的关系可以用式3-2估计。估计。 TDS (mg/L)=(0.550.70)EC ( S/

27、cm) （3-2） 天然水的电导率在天然水的电导率在50500 S/cm之间，蒸馏水的电导率在之间，蒸馏水的电导率在 0.52.0 S/cm之间，海水的电导率约为之间，海水的电导率约为30000 S/cm。 目前，电导率是决定水是否适宜灌溉的重要参数之一。处理目前，电导率是决定水是否适宜灌溉的重要参数之一。处理 后用于灌溉的废水，就是通过测量电导率来估计其盐度的。后用于灌溉的废水，就是通过测量电导率来估计其盐度的。 需要指出的是电导率只能表示废水中离子状态的物质的数量，需要指出的是电导率只能表示废水中离子状态的物质的数量， 不能表示溶解性的非离子态物质，如有机物。不能表示溶解性的非离子态物质，

28、如有机物。 3.1.43.1.4 颜色颜色（Color） 19 p 纯水是无色的，而废水由于存在各种各样的污染物而呈现不纯水是无色的，而废水由于存在各种各样的污染物而呈现不 同的颜色。例如，新产生的生活废水经常是浅棕灰色的，但同的颜色。例如，新产生的生活废水经常是浅棕灰色的，但 随着其在收集系统的流动，会出现厌氧的状态，因此废水的随着其在收集系统的流动，会出现厌氧的状态，因此废水的 颜色也不断变化，从灰色到深灰色，最终变成黑色。当废水颜色也不断变化，从灰色到深灰色，最终变成黑色。当废水 颜色变黑时常称废水已经腐败。几乎所有的工业废水都会有颜色变黑时常称废水已经腐败。几乎所有的工业废水都会有 不

29、同的颜色。废水的颜色是造成人的感观污染的主要原因，不同的颜色。废水的颜色是造成人的感观污染的主要原因， 因此去除废水的颜色是废水处理的一个重要任务。因此去除废水的颜色是废水处理的一个重要任务。 p 废水的颜色可以用废水的颜色可以用色泽色泽和和色度色度来表征。来表征。 p 废水的废水的色泽是指废水的颜色种类色泽是指废水的颜色种类，通常用文字描述，如，棕，通常用文字描述，如，棕 色、黑色、深蓝色、棕黄色、浅绿色、暗红色等。色泽只能色、黑色、深蓝色、棕黄色、浅绿色、暗红色等。色泽只能 定性的描述，在实际使用时很不方便，为能定量地表示废水定性的描述，在实际使用时很不方便，为能定量地表示废水 的颜色，实

30、际中常用色度来表示。废水的颜色又分为真色和的颜色，实际中常用色度来表示。废水的颜色又分为真色和 表色两种，表色两种，真色是去除悬浮物后的颜色真色是去除悬浮物后的颜色。没有去除悬浮物以没有去除悬浮物以 前水的颜色称为表色。前水的颜色称为表色。 色度是指废水所呈现的颜色深浅程度，有两种表示方法：色度是指废水所呈现的颜色深浅程度，有两种表示方法： 1 1铂钴标准比色法铂钴标准比色法 l 以铂和钴的化合物在水中所产生的颜色为标准，规定在以铂和钴的化合物在水中所产生的颜色为标准，规定在1 L水中含水中含 有氯铂酸钾（有氯铂酸钾（K2PtCl6）2.491 mg和氯化钴（和氯化钴（CoCl26H2O）2.

31、00 mg 时，也就是在时，也就是在1 L水中含水中含1 mg铂及铂及0.5 mg钴时所产生的颜色深浅为钴时所产生的颜色深浅为1 度。度。 l可以配成不同色度的一系列标准水样，然后用待测水样与之比较，可以配成不同色度的一系列标准水样，然后用待测水样与之比较， 与哪个标准样的色度相同则待测水样的色度就是多少。与哪个标准样的色度相同则待测水样的色度就是多少。 2 2稀释倍数法稀释倍数法 u 用纯净水将废水稀释，用把废水稀释到接近无色时所需的稀释倍用纯净水将废水稀释，用把废水稀释到接近无色时所需的稀释倍 数表示色度，单位是倍。数表示色度，单位是倍。 u倍数越高说明废水的颜色越深。比色是在专用的比色管

32、中进行的，倍数越高说明废水的颜色越深。比色是在专用的比色管中进行的， 水柱高水柱高10cm，把稀释不同倍数的废水在白色背景下与同体积的蒸，把稀释不同倍数的废水在白色背景下与同体积的蒸 馏水比较，一直稀释到不能看到颜色为止，此时的稀释倍数就是该馏水比较，一直稀释到不能看到颜色为止，此时的稀释倍数就是该 废水的色度。废水的色度。 由于同一废水用不同的方法得到的色度是不一致的，所以在表示由于同一废水用不同的方法得到的色度是不一致的，所以在表示 废水色度时要注明测定方法。废水色度时要注明测定方法。 20 3.1.53.1.5 温度（温度（TemperatureTemperature） 21 p 废水的

33、温度是一项非常重要的指标，因为它对水中化学废水的温度是一项非常重要的指标，因为它对水中化学 反应的形式和反应速率、水生生物的生存和废水是否适宜回反应的形式和反应速率、水生生物的生存和废水是否适宜回 用都有重要影响。水温上升会导致受纳水体中存在的鱼的种用都有重要影响。水温上升会导致受纳水体中存在的鱼的种 类发生变化。此外，氧气在高温水中的溶解度比低温水中小。类发生变化。此外，氧气在高温水中的溶解度比低温水中小。 p 在夏季，随着温度的升高，生化反应率提高，同时地表在夏季，随着温度的升高，生化反应率提高，同时地表 水体中的氧气量下降，二者的作用会导致水中溶解氧浓度急水体中的氧气量下降，二者的作用会

34、导致水中溶解氧浓度急 剧下降。当大量的高温水被排入自然受纳水体中时，这种影剧下降。当大量的高温水被排入自然受纳水体中时，这种影 响就被放大了。响就被放大了。 p 还需注意的是，当水的温度产生突变的时候，会引起水生还需注意的是，当水的温度产生突变的时候，会引起水生 生物的大量死亡。再者，反常的高温也会促进不希望的水生生物的大量死亡。再者，反常的高温也会促进不希望的水生 植物和废水中真菌的生长，加速水体富营养化的进程。植物和废水中真菌的生长，加速水体富营养化的进程。 22 p 温度对废水生物处理的影响很大。细菌活动的最佳温度温度对废水生物处理的影响很大。细菌活动的最佳温度 范围是范围是252535

35、35C C。温度上升到。温度上升到5050C C，好氧消化和硝化作，好氧消化和硝化作 用就会停止。温度下降到用就会停止。温度下降到1515C C时，产甲烷细菌的活性就会时，产甲烷细菌的活性就会 大大下降，再降低到大大下降，再降低到5 5C C时，自养硝化菌实际上已停止活动。时，自养硝化菌实际上已停止活动。 2 2C C的时候，对含碳物质起降解作用的化能异养菌进入休眠的时候，对含碳物质起降解作用的化能异养菌进入休眠 状态。状态。 p 废水中包含家庭和工业活动产生的热水，因此废水的温废水中包含家庭和工业活动产生的热水，因此废水的温 度普遍比当地供水温度高。由于水的比热容比空气高得多，度普遍比当地供

36、水温度高。由于水的比热容比空气高得多， 一般是除了最热的夏季以外，全年的大部分时间废水的温度一般是除了最热的夏季以外，全年的大部分时间废水的温度 都比当地空气的温度高。由于废水的温度过高所造成的污染都比当地空气的温度高。由于废水的温度过高所造成的污染 也称为热污染。也称为热污染。 第第3 3章章 废水性质表征废水性质表征 3.13.1物理指标物理指标 3.1.1 3.1.1 固体物质固体物质 3.1.23.1.2浊度（浊度（TurbidityTurbidity） 3.1.33.1.3电导率电导率(Electric (Electric conductivity EC)conductivity E

37、C) 3.1.43.1.4颜色（颜色（ColorColor） 3.1.3.1.温度（温度（TemperatureTemperature） 23 3.23.2无机化学组分无机化学组分 3.2.1pH3.2.1pH值和碱度值和碱度 3.2.23.2.2硫化物和氯化硫化物和氯化物物 3.2.33.2.3氮和磷氮和磷 3.2.43.2.4气体和气味气体和气味 3.2.53.2.5重金属离子重金属离子 3.33.3有机化学组分有机化学组分 3.3.13.3.1综合有机成分综合有机成分 3.3.23.3.2单个有机组分单个有机组分 3.4 3.4 生物组分生物组分 3.23.2 无机化学组分无机化学组分

38、3.2.1 pH3.2.1 pH 值和碱度值和碱度 24 氢离子浓度在自然界的水和废水中都是一项重要的性质氢离子浓度在自然界的水和废水中都是一项重要的性质 参数，一般用参数，一般用pH值表示。适宜大多数生物存活的值表示。适宜大多数生物存活的pH值范围值范围 很窄，一般是很窄，一般是6到到9，也很关键。，也很关键。 氢离子浓度很高的废水很难用生物方法处理。氢离子浓度很高的废水很难用生物方法处理。 排放到环境中的废水允许的排放到环境中的废水允许的pH值在值在6.58.5之间。之间。 n 废水中各种无机组分的浓度可以很大程度上影响废水废水中各种无机组分的浓度可以很大程度上影响废水 的处理方法和回用，

39、因此，每一种组分必须分别考虑。本的处理方法和回用，因此，每一种组分必须分别考虑。本 节涉及到的无机非金属组分包括节涉及到的无机非金属组分包括pH值、氮、磷、碱度、氯值、氮、磷、碱度、氯 化物、硫、其他无机组分，同时包括气体和气味。化物、硫、其他无机组分，同时包括气体和气味。 n 因为大多数化学组分的浓度都由溶液中的氢离子浓度因为大多数化学组分的浓度都由溶液中的氢离子浓度 决定，所以接下来首先讨论决定，所以接下来首先讨论pH值和碱度。值和碱度。 25 u废水的碱度也是一项重要的参数，它表示废废水的碱度也是一项重要的参数，它表示废 水接受质子的能力，可以用水中所有能与强酸水接受质子的能力，可以用水

40、中所有能与强酸 发生中和作用的物质所接受的质子的总量来度发生中和作用的物质所接受的质子的总量来度 量，废水的碱度是由钙、镁、钠、钾和氨的氢量，废水的碱度是由钙、镁、钠、钾和氨的氢 氧化物、碳酸盐和碳酸氢盐引起的。氧化物、碳酸盐和碳酸氢盐引起的。 u其中钙和镁的碳酸氢盐是最常见的。硼酸盐、其中钙和镁的碳酸氢盐是最常见的。硼酸盐、 硅酸盐、磷酸盐和其它一些类似化合物也可以硅酸盐、磷酸盐和其它一些类似化合物也可以 引起碱度。引起碱度。 u废水的碱度可以缓冲加入酸时所引起的废水的碱度可以缓冲加入酸时所引起的pHpH 值的变化。值的变化。 u废水的碱度在化学和生物处理、生物去除营废水的碱度在化学和生物处

41、理、生物去除营 养物质以及空气吹脱法脱氨的过程中都是非常养物质以及空气吹脱法脱氨的过程中都是非常 重要的。重要的。 n由于废水中产生碱度的物质大多数情况主要是碳酸氢盐、碳由于废水中产生碱度的物质大多数情况主要是碳酸氢盐、碳 酸盐和氢氧化物组成的，其他物质所引起的碱度一般很少，酸盐和氢氧化物组成的，其他物质所引起的碱度一般很少， 可以忽略不计，因此废水碱度的碱度可以按式可以忽略不计，因此废水碱度的碱度可以按式3-3计算。计算。 n碱度：碱度： mmol/L = (HCO3 )+(CO32) + (OH) (H+) n碱度是用标准酸溶液滴定法测定的，其结果常用碳酸钙表示，碱度是用标准酸溶液滴定法测

42、定的，其结果常用碳酸钙表示， 单位为单位为mmol/L或或mg/L。 碳酸钙从碳酸钙从mmol/L转换成转换成mg/L的关系如下：的关系如下： 1 mmol/L=50 mg/L 因此，碱度为因此，碱度为3 mmol/L就可表示为就可表示为CaCO3是是150 mg/L 26 3.2.23.2.2硫化物和氯化物硫化物和氯化物 27 l 氯化物是废水中一个重要的组分，它在中水回用时是一氯化物是废水中一个重要的组分，它在中水回用时是一 个重要的指标，也是废水排放的指标之一。天然水体中的个重要的指标，也是废水排放的指标之一。天然水体中的 氯化物来源有：氯化物来源有： 从所接触的含氯化物的岩石和土壤中浸

43、出；从所接触的含氯化物的岩石和土壤中浸出； 沿海水域主要是海水的入侵造成的；沿海水域主要是海水的入侵造成的； 农业、工业以及生活废水排入地表水。例如，一个农业、工业以及生活废水排入地表水。例如，一个 人每天的排泄物中含有人每天的排泄物中含有6 g氯化物。氯化物。 在水的硬度很高的地区，家庭再生型水软化器的再生在水的硬度很高的地区，家庭再生型水软化器的再生 会使水中增加大量的氯化物。会使水中增加大量的氯化物。 因为废水处理的常规方法基本不能去除水中的氯化物，因为废水处理的常规方法基本不能去除水中的氯化物， 所以，水体中氯的浓度高于正常浓度可以认为是该水体被所以，水体中氯的浓度高于正常浓度可以认为

44、是该水体被 用来排放废水的标志。用来排放废水的标志。 28 n 大部分给水中都含有硫酸盐，因此废水中也含有硫酸盐。大部分给水中都含有硫酸盐，因此废水中也含有硫酸盐。 蛋白质的合成过程需要硫，当蛋白质降解时，硫又被释放出来。蛋白质的合成过程需要硫，当蛋白质降解时，硫又被释放出来。 硫酸盐在厌氧环境下被生物还原成硫化物，然后硫化物与氢结硫酸盐在厌氧环境下被生物还原成硫化物，然后硫化物与氢结 合成硫化氢。典型的反应式如下：合成硫化氢。典型的反应式如下： 有机物有机物 + SO42 S2 H2O + CO2 S2 +2H+ H2S u 硫化氢气体，在未充满的下水道中会聚集在水面的上方，硫化氢气体，在未

45、充满的下水道中会聚集在水面的上方， 可以在管道的穹顶部分聚集。聚集的硫化氢可以被生物氧化成可以在管道的穹顶部分聚集。聚集的硫化氢可以被生物氧化成 硫酸，对混凝土管道产生腐蚀，会严重威胁下水管道的结构完硫酸，对混凝土管道产生腐蚀，会严重威胁下水管道的结构完 整。整。 u 在污泥消化器中硫酸盐会被还原成硫化物，当硫化物浓度在污泥消化器中硫酸盐会被还原成硫化物，当硫化物浓度 超过超过200 mg/L时将会影响生物反应过程。时将会影响生物反应过程。 3.2.33.2.3氮和磷氮和磷 微生物、植物和动物生长必不可少的氮和磷称做微生物、植物和动物生长必不可少的氮和磷称做 营养物质或者生长刺激剂。微生物的生

46、长也需要营养物质或者生长刺激剂。微生物的生长也需要 诸如铁这样的微量元素，但是大多数情况下，氮诸如铁这样的微量元素，但是大多数情况下，氮 和磷是最重要的营养物质。和磷是最重要的营养物质。 因为氮是蛋白质合成时必要的合成材料，废水的因为氮是蛋白质合成时必要的合成材料，废水的 生物处理需要有足量的氮存在，如果氮不足，就生物处理需要有足量的氮存在，如果氮不足，就 需要加入氮元素，这样废水才能进行处理。但是需要加入氮元素，这样废水才能进行处理。但是 废水中的氮和磷也是污染物，过量的氮、磷会造废水中的氮和磷也是污染物，过量的氮、磷会造 成严重的污染。成严重的污染。 因此去除废水中的氮和磷也是废水处理的重

47、要任因此去除废水中的氮和磷也是废水处理的重要任 务。务。 29 自然界中的氮可以有几种氧化态，而且通过生物作用可以自然界中的氮可以有几种氧化态，而且通过生物作用可以 改变氮的氧化态。改变氮的氧化态。 更复杂的是由生物产生的氮的氧化态的改变可能是升高也更复杂的是由生物产生的氮的氧化态的改变可能是升高也 可以是降低，取决于是好氧状态还是厌氧状态占优势。氮可以是降低，取决于是好氧状态还是厌氧状态占优势。氮 的氧化态如下：的氧化态如下： 301+2 3 45 NH3或或 NH4+ N2N2ONON2O3或或 HNO2 NO2HNO3 30 u 废水中以及在水和土壤环境中氮的最常见和最重要的氧化态废水中

48、以及在水和土壤环境中氮的最常见和最重要的氧化态 是氨气是氨气(NH3)、氨根、氨根(NH4+)、氮气、氮气(N2)、亚硝酸根离子、亚硝酸根离子(NO2 )和硝 和硝 酸根离子酸根离子(NO3 )。 。 u大多有机化合物中氮的氧化态是大多有机化合物中氮的氧化态是3。为表征废水中氮的各种。为表征废水中氮的各种 存在形式，提出了不同的表示方法，其定义如表存在形式，提出了不同的表示方法，其定义如表3-1所示所示 。 31 表表3-1 3-1 表示废水中不同状态氮的指标表示废水中不同状态氮的指标 氮的形式氮的形式缩写缩写定义定义 氨气（氨气（Ammonia gasAmmonia gas）NHNH3 3N

49、HNH3 3 铵离子（铵离子（Ammonium ionAmmonium ion）NHNH4 4+ +NHNH4 4+ + 氨氮氨氮 （Total ammonia nitrogenTotal ammonia nitrogen） TANTANNHNH3 3+NH+NH4 4+ + 亚硝酸根（亚硝酸根（NitriteNitrite）NONO2 2 NONO2 2 硝酸根（硝酸根（NitrateNitrate）NONO3 3 NONO3 3 总无机氮总无机氮 （Total inorganic nitrogenTotal inorganic nitrogen） TINTINNHNH3 3+ NH+ NH

50、4 4+ +NO+NO2 2 +NO +NO3 3 总凯氏氮总凯氏氮 （Total Kjeldahl nitrogenTotal Kjeldahl nitrogen） TKNTKN有机氮有机氮+NH+NH3 3+NH+NH4 4+ + 有机氮（有机氮（Organic nitrogenOrganic nitrogen）Org NOrg NTKNTKN(NH(NH3 3+NH+NH4 4+ +) ) 总氮（总氮（Total nitrogenTotal nitrogen）TNTN 有机氮有机氮+NH+NH3 3+NH+NH4 4+ +NO+NO2 2 +NO+NO3 3 n 总氮包括有机氮、氨态氮、

51、亚硝酸根和硝酸根。总氮包括有机氮、氨态氮、亚硝酸根和硝酸根。 n 有机氮是指废水中存在于有机物中的氮，主要的含氮有机氮是指废水中存在于有机物中的氮，主要的含氮 有机物有氨基酸、氨基糖和蛋白质（氨基酸聚合物）等。有机物有氨基酸、氨基糖和蛋白质（氨基酸聚合物）等。 n 含氮的有机化合物可以是可溶性的，也可以是颗粒含氮的有机化合物可以是可溶性的，也可以是颗粒 状的，这些化合物中的氮很容易通过水体或者土壤环境中状的，这些化合物中的氮很容易通过水体或者土壤环境中 的微生物的作用转换成铵。的微生物的作用转换成铵。 n 在废水处理中有机氮在微生物的作用下首先转变成在废水处理中有机氮在微生物的作用下首先转变成

52、 氨态氮，然后进一步转变成亚硝酸盐和硝酸盐，在缺氧的氨态氮，然后进一步转变成亚硝酸盐和硝酸盐，在缺氧的 条件下亚硝酸盐和硝酸盐又转化成氮气。条件下亚硝酸盐和硝酸盐又转化成氮气。 n 硝酸根形式的氮是废水中氮最彻底的氧化形式。硝酸根形式的氮是废水中氮最彻底的氧化形式。 n 表示废水中各种表示废水中各种氮的单位氮的单位都是都是mg/Lmg/L。去除废水中的。去除废水中的 氮也是水处理的一项重要任务。氮也是水处理的一项重要任务。 32 u 在生物处理的研究中，为确定废水的可处理在生物处理的研究中，为确定废水的可处理 性，需要把有机氮进一步分为颗粒态和溶解态。目性，需要把有机氮进一步分为颗粒态和溶解态

53、。目 前已经使用的表示氮的存在状态的有：前已经使用的表示氮的存在状态的有： 可生物降解的可溶性有机氮；可生物降解的可溶性有机氮； 可生物降解的颗粒状有机氮；可生物降解的颗粒状有机氮； 不可生物降解的可溶性有机氮；不可生物降解的可溶性有机氮； 不可生物降解的颗粒状有机氮。不可生物降解的颗粒状有机氮。 33 表征废水中磷的指标有总磷（表征废水中磷的指标有总磷（TP）、无机磷（）、无机磷（Inorg P） 和有机磷（和有机磷（Org P），单位为），单位为mg/L。 总磷是指废水中所有形式的磷；无机磷是废水中以无机物总磷是指废水中所有形式的磷；无机磷是废水中以无机物 存在的磷，最常见的是正磷酸盐和聚

54、磷酸盐。存在的磷，最常见的是正磷酸盐和聚磷酸盐。 正磷酸盐包括正磷酸盐包括PO43 、 、HPO42 、 、H2PO4 、和 、和H3PO4，无，无 机磷不需进一步分解就可以直接被生物的新陈代谢过程所机磷不需进一步分解就可以直接被生物的新陈代谢过程所 利用。利用。 聚磷酸盐是指那些含有两个以上磷原子的复杂化合物。聚磷酸盐是指那些含有两个以上磷原子的复杂化合物。 聚磷酸盐在水中发生水解作用，生成正磷酸盐，但是这个聚磷酸盐在水中发生水解作用，生成正磷酸盐，但是这个 过程相当缓慢。过程相当缓慢。 有机磷是指废水中以有机物存在的磷。在生活废水中，有机磷是指废水中以有机物存在的磷。在生活废水中， 化合态

55、的有机磷不是很重要，但在工业废水以及污泥中它化合态的有机磷不是很重要，但在工业废水以及污泥中它 是非常重要的。是非常重要的。 34 氮和磷的危害主要是引起水体的富营养化。富营养化是氮和磷的危害主要是引起水体的富营养化。富营养化是 指含有氮、磷等营养物质的废水大量排入湖泊、河口、海指含有氮、磷等营养物质的废水大量排入湖泊、河口、海 湾等缓流水体，促使藻类以及其他水中浮游生物过量繁殖，湾等缓流水体，促使藻类以及其他水中浮游生物过量繁殖， 从而引起水质恶化，导致鱼类及其他生物大量死亡的现象。从而引起水质恶化，导致鱼类及其他生物大量死亡的现象。 这种现象出现在海洋中称为赤潮，出现在湖泊中称为水华。这种

56、现象出现在海洋中称为赤潮，出现在湖泊中称为水华。 水体中总氮含量超过水体中总氮含量超过0.20.3mg/L，含磷超过，含磷超过0.02 mg/L时时 就称为富营养化。就称为富营养化。 在一般情况下，受氮、磷含量，特别是磷含量的限制，在一般情况下，受氮、磷含量，特别是磷含量的限制， 水体中藻类和浮游生物不致于过度增殖而出现富营养化。水体中藻类和浮游生物不致于过度增殖而出现富营养化。 然而，当水体受废水污染时，营养物质的增加可导致自养然而，当水体受废水污染时，营养物质的增加可导致自养 型生物，尤其是藻类的剧增，生物种群也因此而改变。例型生物，尤其是藻类的剧增，生物种群也因此而改变。例 如，水体中的

57、藻类本来以硅藻为主，受污染后可变为以蓝如，水体中的藻类本来以硅藻为主，受污染后可变为以蓝 藻为主。蓝藻的大量出现是水体富营养化的明显征兆。藻为主。蓝藻的大量出现是水体富营养化的明显征兆。 一旦水体达到富营养化指标，即可显示出富营养化带来的一旦水体达到富营养化指标，即可显示出富营养化带来的 危害。危害。 35 富营养化的危害有：富营养化的危害有： 造成水体透明度下降，影响水生植物的光合作用；造成水体透明度下降，影响水生植物的光合作用； 某些浮游生物可产生生物毒素（如石房蛤毒素），某些浮游生物可产生生物毒素（如石房蛤毒素）， 伤害鱼类；伤害鱼类； 藻类及其他水生生物死亡后，其残体被好氧微生藻类及其

58、他水生生物死亡后，其残体被好氧微生 物降解而消耗水中的溶解氧。其残体被厌氧微生物物降解而消耗水中的溶解氧。其残体被厌氧微生物 降解则可产生硫化氢等有害气体，它们均可危及水降解则可产生硫化氢等有害气体，它们均可危及水 生生物（主要是鱼类）的生存；生生物（主要是鱼类）的生存； 在富营养化的水体中，经过微生物的转化常常出在富营养化的水体中，经过微生物的转化常常出 现亚硝酸盐和硝酸盐，长期饮用这种水，人畜会中现亚硝酸盐和硝酸盐，长期饮用这种水，人畜会中 毒致病。长期的富营养化会使水体消失，湖泊变成毒致病。长期的富营养化会使水体消失，湖泊变成 沼泽，最后变成陆地沼泽，最后变成陆地 36 防治水体富营养化

59、的措施为：防治水体富营养化的措施为： 严格控制营养物质（主要是氮和磷）进入水严格控制营养物质（主要是氮和磷）进入水 体；体； 疏浚底泥，除去水草和藻类；疏浚底泥，除去水草和藻类； 引入低营养水稀释；引入低营养水稀释； 饲养草食性或杂食性鱼类。饲养草食性或杂食性鱼类。 37 3.2.4 3.2.4 气体和气味气体和气味 1 1气体气体 废水中含有的气体一般包括氮气、氧气、二氧化碳、硫废水中含有的气体一般包括氮气、氧气、二氧化碳、硫 化氢、氨气和甲烷。化氢、氨气和甲烷。 1) 1) 溶解氧溶解氧 好氧微生物和其他好氧生物的呼吸都需要好氧微生物和其他好氧生物的呼吸都需要 溶解氧。然而，氧气是微溶于水

60、的。溶解氧。然而，氧气是微溶于水的。 可以溶解在水溶液中的实际氧气及其他气体量是由以可以溶解在水溶液中的实际氧气及其他气体量是由以 下因素决定的：下因素决定的： 气体的溶解度；气体的溶解度； 大气中该气体的分压；大气中该气体的分压； 温度；温度； 水中杂质的浓度，例如盐度、悬浮固体等等。水中杂质的浓度，例如盐度、悬浮固体等等。 38 大气中常见的气体，在所有与大气 接触的水体中都会存在 由废水中的有机物分解产生的，因其 与人的健康和安全有关而受到关注 l 因为好氧因为好氧生化反应率生化反应率随着随着温度的升高而加快温度的升高而加快，所以溶解氧，所以溶解氧 的程度在夏季显得尤为关键。夏季水流比较