水质与水处理概论

1、水污染控制工程E-mail: Department of Environmental Science and Engineering, Anhui University of Architecture1第一章绪论2第二节水污染控制措施和水处理方法31. 城市污水治理的技术政策1. 城市应制订污水综合治理规划;2.对城市或地区内污染物的排放实行总量控制。(早期强调污染物浓度);3.城市排水管网和污水处理厂配套建设;4.工矿企业的污水治理，除少数大型企业或远离城镇的企业治理单独治理外，其他能排入城市排水管网的，应由以企业单独为主，逐步过渡到以城市汇水区为单元的区域综合治理为主;5.积极开发和研究高

2、效、低能耗和能源部分自给的人工生物处理等城市污水处理技术和工艺流程，以节约投资、降低维护费和运行费;46.对地理环境合适的城市，尤其在中、小城镇和干旱、半干旱地区，应首先考虑采用荒地、废地、劣质地以及坑塘淀洼，建设多种形式的氧化塘污水处理系统;7.在条件许可的城市，可考虑采用排江、排海技术处理城市污水(包括污泥投海处理);8.在缺水地区应积极推行污水资源化、合理利用污水、防止污染。应积极研究污水循环回用和再用技术，并制订相应的水质标准，以控制水质。52. 污水(废水)的处理分级处理分3级：1级处理-预处理，去除悬浮物质、漂浮物质以及大的固体物质，属于物理方法。一级强化：在常规一级处理（重力沉降

3、）基础上，增加化学混凝处理、机械过滤或不完全生物处理等，以提高一级处理效果的处理工艺。2级处理-生物化学处理，可以去除大部分悬浮物、可生物降解的有机物、部分去除重金属(污泥)，城市污水处理的主体，一般可达到排放标准。3级处理-深度处理，多以物理化学处理，膜分离、吸附、离子交换、化学混凝等，进一步去除水体残余的BOD、有机物、N、P植物营养物等，3级处理基本以回用为目的。63. 处理方法1.物理处理-沉淀、气浮、隔删等，去除漂浮悬浮及颗粒物。过滤。近年来物理处理有新发展，但少应用，如辐射处理、超声波处理等。2.化学处理-混凝、化学氧化、化学沉淀、中和等。消毒-灭活微生物。3.生物化学处理-好氧、

4、厌氧，好氧分活性污泥和生物膜两大类，去除生物可降解的有机物，部分去除金属等。4.物理化学处理-膜分离、吸附、离子交换，多用在深度处理方面。7第九章污水水质与污水出路81.污水来源与性质2. 污水水质指标 1.排放水体2. 回收利用1.污水综合排放标准2.城镇污水处理厂排放标准 污水水质污水出路污水标准 9第一节污水水质101. 污水来源与性质1.生活污水:2.工业废水:3.初期雨水:4.农业废水:居民居住区及工厂生活污水、办公写字楼、食堂、公共场所污水，可生化程度高，BOD、COD值不高，水质水量较稳定，污水中营养物质丰富，浑浊、有臭味，呈微碱性，富含微生物。 工业企业生产废水，水质水量差别大

5、，是我国水体污染的主要原因。BOD、COD值, 可生化程度差别大，废水水量变化大。由于不同工业企业废水性质差异，所以需要根据废水性质选择处理工艺，有时营养物质缺乏。工业冷却水水质清洁，可直接排放。 性质受大气污染程度, 地面卫生状况,降雨特性等影响。一般先收集再处理。 养殖场有废水排放，高BOD, COD, SS, 含较多氨氮, 磷, 富含病原微生物、病毒等.农业面源污染, 主要是农药和化肥，少部分被吸收，其余残余在水体、土壤中，并可能进入地下水. 112. 污水水质指标：水质是指水和其中的杂质所共同表现出的物理、化学、生物学的特征;水质指标则是表示水中杂质的种类成分数量，以判断水质的衡量标准

6、。12(1).物理学指标 温度-影响气体和盐溶解，微生物的代谢，水体自净能力。热污染，水温升高引起生物群落的变化，影响水生生物生存、DO减少、耗氧加快，最终导致水质恶化。色度-杂质的存在使水呈现颜色，真色是溶解物质引起（去除悬浮物），而表色则包括溶解物质、胶体、颗粒物质等引起的颜色。测定为铂钴标准比色法，水样沉淀后再稀释若干倍，颜色与1mg/l的铂钴标准样品的颜色相同，则色度为多少TCU 13浊度-(turbidity)由于不溶解物质对光线透过水产生的阻碍作用。浊度单位JTU，是水样含1mg/l的一定粒径的SiO2，为1个浊度单位。固体物质-总固体(TS)，水样105烘干后残余的固体物质，残渣

7、中实际包含结晶水、吸附水。以0.45m滤膜或古氏坩埚将水样过滤，滤液蒸发残渣为溶解固体(Dissolved Solids)，滤渣蒸发后残渣为悬浮固体(Suspended Solids )。水样不过滤直接蒸发干后600灼烧，灼烧残渣为固定性固体(FS, Fixed Solids)，105烘干到600灼烧损失的固体物质为挥发性固体(VS, Volatile Solids)。14放射性污染：放射性。臭，味：感观指标。电导率：表征含盐浓度。15(2).化学指标：有机物有机物种类非常多，以具体哪种有机物浓度作指标很困难。有机物本身容易氧化,且有机物对环境的重要影响之一是消耗DO，以有机物需要消耗的氧这一

8、间接指标来反应有机物的浓度，即以有机物氧化需要消耗的氧量来反映有机物的浓度，氧平衡指标。生物氧化, 化学氧化和燃烧氧化.161-生物化学需氧量：BOD(Biochemical Oxygen Demand)，在有氧的条件下，水中有机物由于好氧微生物的分解而消耗氧的量为生物化学需氧量。BOD测定受到很多因素影响,有机物的性质浓度, 微生物的性质,数量,适应性; 营养物质,培养时间,温度甚至光的影响, 有毒物质.BOD反映的并不是全部有机物，生物难降解有机物微、生物自身有机体不包括在内。17有机物氧化呼吸需氧(Oa) CO2、H2O、NH3等 内源呼吸需氧(Ob) CO2、H2O、NH3等 亚硝化需

9、氧 (Oc) NH3 NO2- 硝化需氧(Od) NO2- NO3- 有机物氧化 CO2,H2O,NH3 NO2- NO3-合成细胞 内源呼吸 CO2, H2O, NH3OaOcOdOb18图. 两阶段生化需氧量曲线Oa+ Ob为第一阶段生化需氧量，称总生化需氧量，总碳氧化需氧量，BODU，或La，L0。Oc + Od为第二阶段生化需氧量，硝化需氧量，NOD，或LN。日19第一阶段生化反应动力学具有1级特点： 即： =k1L L任何日t的剩余有机物，k1耗氧速率常数。 积分得：ln =k1tLtLae-k1t t日内降低的BOD值为BODt，则BODtLaLtBODt LaLt = La (1

10、-e-k1t) =BODU(1-e-k1t)20t日的BOD值(BODt)与总生化需氧量关系： BODt=BODU(1-e-k1t) (1)任何温度耗氧速率常数k1与其他温度常数的关系: k1(2) = k1(1) 1.047T2-T1 (2) k1(T)= k1(20)1.047T-20 (3)任何温度下BODU与20下BODU关系： BODU(T)= BOD U(20) 0.02T+0.6 (4)BOD值计算公式21例题1：某废水20的BOD5为150mg/l，此时耗氧速率常数k1为0.23/d，求15的BOD5和BOD8。 该废水20的BODU为:BODU(20)=150/(1-e-k1

11、t)= 150/(1-e-0.235)=150/0.684=219.5 mg/l15的BODU为:BODU(15)= BOD U(20)0.0215+0.6=197.5 mg/l15的耗氧速率常数k1为：k1(15)=k1(20)1.04715-20 =0.230.795=0.183/d15的BOD 5为:BOD5=197.5(1-e-k1t)= 197.5(1-e-0.1835)=118.4 mg/l15的BOD 8为:BOD8=197.5(1-e-k1t)= 197.5(1-e-0.1838)=151.8 mg/l222-化学需氧量COD(Chemical Oxygen Demand)和耗

12、氧量OC(Oxygen Consumed)：在一定的条件下，水中有机物与强氧化剂反应所消耗的氧化剂量，以氧的浓度表示。以K2Cr2O7为氧化剂，表示为CODCr，现在一般直接以COD表示；测定天然水地表水以KMnO4为氧化剂，称CODMn，高锰酸盐指数，OC。COD实际上包含了水中无机还原性物质，因为这些物质可以被氧化剂氧化。BOD5/COD，0.3可生化，0.3认为难以生化处理，0.25不能以生化法处理。23生化需氧量和化学需氧量表示水质指标的特点以BOD为指标：能反映废水中微生物可利用的有机物量，但测定时间长不能指导实践生产，若难降解有机物多，BOD不能反映有机物污染程度，当废水中含有较多

13、毒物质或缺少营养物质，测定结果偏差大甚至无法测定其BOD值。以COD为指标：可以快速测定结果能指导实践生产，不受水质影响，可以比较精确表示有机物的量，但不能反映微生物可利用有机物的多少，当有还原性无机物质存在使结果偏大。243-总有机碳TOC：将水样的有机物在900的高温下燃烧，生成的CO2量扣除无机物生成的CO2，即是总有机碳的量。测定速度快，可以自动化，连续测定。4-总需氧量TOD：将水样的有机物在900以上的高温下燃烧，有机物全部被氧化，需要的氧量，接近理论需氧量的值。5-理论需氧量ThOD：水体有机物和无机物被全部氧化(化学计量)理论上需要氧的量。氧平衡指标中最大的值。6-可吸收紫外线

14、:很多有机物在紫外区有吸收。25分项指标：油类: 石油类和动植物油，石油类具有较大的BCF。酚:挥发酚。表面活性剂:阴离子表面活性剂, LAS。有机农药:有机氯有机磷。有机磷农药（以P 计）、马拉硫磷、乐果、对硫磷、甲基对硫磷等在污水处理排放标准中作为选择指标控制。苯类化合物:多数难降解。26无机物 植物营养元素N、P：水中存在的主要形态为NH3,NH4+, 有机N(蛋白质,尿素,氨基酸,胺类,硝基化合物等),NO2_, NO3_.氨氮(NH3-N), 凯氏氮(TNK总凯氏氮, 包括氨氮和有机氮), 亚硝酸盐氮(NO2_-N), 硝酸盐氮(NO3_-N), 总氮(TN).总磷(TP), 有机磷

15、, 正磷酸(SOP，PO43_-P)等.27pH值：酸碱废水。重金属：毒性以及其不可生物降解性,一般以原子吸收或分光光度法测量,电化学方法。第一类污染物：总汞、烷基汞、总镉、总铬、六价铬、总砷、总铅。Hg，Cd，Cr，As，Pb。氰化物：氰化物容易分解，天然水体CN容易以HCN挥发。硫化物: 容易分解。含盐量、碱度、硬度等，给水常用的指标。28(3).生物学指标：细菌总数：每毫升水中的细菌菌落总数。粪大肠菌群数：可以反映被粪便污染的程度。病毒。29城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)的控制指标3031城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)的控制指标32第二

16、节污水出路331.排放水体自净能力可以充分利用. 排放到规定的水体执行相应的标准.2. 回收利用农业, 部分工业, 市政建设, 园林绿化, 地面水补充等.34第三节污水标准35污水排放标准污水综合排放标准(GB8978-1996)：69种污染物的排放浓度标和部分行业最高允许排放量.综合标准与行业标准不交叉的原则. 凡是有国家行业标准的执行行业标准，如造纸、船舶, 船舶工业, 海洋石油开发, 肉类加工、钢铁、合成氨、兵器工业, 船舶、纺织染整工业, 磷肥, 烧碱聚氯乙烯等，其他一切排污单位执行综合排放标准。地方标准高于国家标准. 36第一类污染物和第二类污染物。第一类污染物能在生物体内蓄积，产生长