水污染控制工程 第9章2

水污染控制工程宫建龙安徽工程大学环境工程教研室2课程教材高廷耀，顾国维，周琪.水污染控制工程第3版下册.北京：高等教育出版社，20071.唐受印.废水处理工程第2版.化学工业出版社.2.李圭白，张杰.水质工程学.中国建筑工业出版社，2005.3.张自杰.排水工程下册第4版.中国建筑工业出版社，2000.参考书目3环境工程环境工程是一门运用工程、技术的方法和手段来控制环境污染及改善环境质量的学科。水污染控制工程从技术和工程上解决、预测和控制水污染的问题，提供提高水环境质量、合理利用水资源的方法，满足不同用途和要求的用水的工艺技术和工程措施。课程介绍4水体自净及其利用城市污水处理及利用工业废水处理及利用给水净化处理区域、城市和水系的水污染综合防治水环境质量标准和污水排放标准水污染控制工程主要研究领域课程介绍5废水处理方法物理法化学法物化法生化法课程介绍通过重力或机械力分离污水中悬浮固体或油滴的处理过程。处理对象：漂浮物和悬浮物。处理方法：格栅、筛网、过滤池、沉淀池、隔油池、气浮池等。利用化学反应去除水中的杂质的方法。处理对象：无机或有机的溶解性物质或胶体物质。处理方法：中和法、化学混凝法、化学沉淀法和氧化还原法等。利用物理化学的原理和化工单元操作去除水中的杂质的方法。处理对象：与化学法相似。处理方法：吸附法、离子交换法、萃取法、膜分离法等。利用微生物新陈代谢功能分解和转化水中的污染物。处理对象：大部分有机物和部分无机物。处理方法：活性污泥法、生物膜法、厌氧生物处理法、脱氮除磷等。6课程介绍一级处理二级处理三级处理城市污水处理去除废水中悬浮固体和漂浮物质。主要包括筛滤、沉淀等物理处理法。BOD去除率为30％左右，需进行二级处理。去除废水中呈胶体和溶解状态有机污染物质。主要采用生物处理法。BOD去除率可达90％以上，可达标排放。对难降解的有机物、磷、氮等营养性物质进一步处理。采用的方法可能有混凝、过滤、离子交换、反渗透、超滤、消毒等。7城市污水处理工艺流程课程介绍8城市污水处理厂课程介绍9课程介绍掌握各类废水处理方法的原理、工艺参数和工艺特点。熟悉各类废水处理设备的工作原理、特点和作用。熟悉各类废水的水质特点、水质指标、排放标准。针对不同废水的水质特点进行废水处理工程初步设计。熟悉废水处理设施的操作运行和管理。了解废水处理新技术。通过本课程的学习应具备以下知识和技能：10第九章污水水质与污水出路第一节污水性质与污染指标第二节污染物在水体环境中的迁移与转化第三节污水出路与排放标准11第一节污水性质与污染指标12131.1污水的类型和特征在水循环中，由于自然界中某些原因，以及人类的生产生活的影响，在水循环各个环节中都会有杂质带入而使水质发生变化。污水的产生水循环包括水的自然循环和水的社会循环。水的社会循环（即用水循环）由给水系统、排水系统和污水处理系统构成。如果污水未经有效处理而排出，就会造成水体污染。14排放渠排水管网给水管网输水管地表或地下水源取水站自来水厂生活用水生产用水雨水污水处理厂工业废水处理自然水体或土壤中水回用水的社会循环——用水的循环给水系统的水源和排水系统接纳水体的地方大多是邻近的河流。1.1污水的类型和特征15污水的定义污水(sewage)可理解为水质发生了变化，被污染了的水，它是生活污水、工业废水和被污染雨水的总称。1.1污水的类型和特征生活污水(domesticsewage)工业废水(industrialwastewater)包括生产废水和生产污水初期雨水(被污染的雨水)城镇污水(城市污水)污水的类型16水在社会循环中,由于种种原因而丧失了使用价值而外排,这种废弃外排的水称为废水。生产废水是指较清洁，不经处理即可排放或回用的工业废水。生产污水是指污染较严重,须经过处理后方可排放的工业废水。“废水”是指废弃外排的水，强调废弃的一面。“污水”是被污染物污染了的水，强调其脏的一面。实际上有相当数量的废水是不脏的，如冷却水。因而用“废水”一词统称所有排水比较合适。1.1污水的类型和特征问题废水与污水有何区别？17水体污染是指排入水体的污染物在数量上超过该物质在水体中的本底含量和水体的环境容量，从而导致水体的物理性质和化学性质发生变化，使水体的固有生态系统和水体功能受到破坏。水体污染水污染控制就是控制废水对环境的污染，防止水资源的破坏和环境质量的下降，将“防”、“治”、“管”结合起来。水污染控制一般情况，影响水体生态平衡的关键是水中的DO。1.1污水的类型和特征181.2污水的性质与污染指标水质污染指标是评价水质污染程度、进行污水处理工程设计、反映污水处理厂处理效果、开展水污染控制的基本依据。水质污染指标污水水质指标污水的物理性指标污水的化学性指标污水的生物性指标19感官性指标，水的色度来源于金属化合物或有机化合物感官性指标，水的异臭来源于还原性硫和氮的化合物、挥发性有机物和氯气等污染物质挥发性物质溶解物质固定性物质悬浮固体物质加速耗氧反应，最终导致水体缺氧或水质恶化造成水中溶解氧减少工业废水常引起水体热污染色度固体物质嗅和味温度污水的物理性指标1.2污水的性质与污染指标20固体污染物的分类与形态按化学性质分类无机性污染物质和有机性污染物质按物理形态分类溶解物(DS,DissolvedSolids)d1nm透明胶体物质(ColloidalSuspensions)1d100nm光照下浑浊悬浮固体(SS,SuspendedSolids)d100nm浑浊甚至肉眼可见固体污染物常用悬浮物和浊度两个指标来表示。悬浮物是一项重要水质指标，它的存在不但使水质浑浊，而且使管道及设备阻塞、磨损，干扰废水处理及回收设备的工作。浊度是对水的光传导性能的一种测量，其值可表征废水中胶体相悬浮物的含量。1.2污水的性质与污染指标21水和污水中固体成分的内部相关性600℃灼烧1.2污水的性质与污染指标22水和污水中杂质颗粒分布及去除方法1.2污水的性质与污染指标23悬浮固体：重力沉降，深层过滤，气浮，离心分离胶体物质：混凝沉淀，气浮，膜分离无机溶解性物质：化学沉淀，氧化还原，吸附，反渗透，离子交换，电渗析有机溶解性物质：生物法，高级氧化对城市污水，有机颗粒在0.01～100µm，其经初沉池沉淀后，能去除50µm颗粒，剩余需经生物絮凝、吸附和生化法去除。1.2污水的性质与污染指标问题水中的固体污染物如何去除？24无机物有机物污水的化学性指标表面活性剂有机酸碱有机农药苯类化合物生化需氧量化学需氧量总有机碳总需氧量重金属植物营养元素pH和碱度油类污染物酚类污染物含氮化合物含磷化合物1.2污水的性质与污染指标含硫化合物氰化物砷化物25有机物废水中能通过生物化学和化学作用而消耗水中溶解氧的物质，统称为需氧污染物。包括有机物和还原性无机物(如Fe2+,S2-,CN-等)，一般情况下，需氧物即指有机物。由于有机物的种类非常多，现有的分析技术难以将其区分与定量，在工程实际中采用生化需氧量、化学需氧量、总需氧量和总有机碳来描述。1.2污水的性质与污染指标26生化需氧量(BOD)(biologicaloxygendemand生化需氧量反映在有氧的条件下，水中可生物降解的有机物的量主要污染特性（以mg/L为单位）。有机污染物的好氧生物氧化分解过程可分为两个阶段，即碳化阶段和硝化阶段。污水的生化需氧量通常只指第一阶段有机物生物氧化所需的氧量。生活污水中有机物一般需要20d左右才能基本完成第一阶段的氧化分解过程（BOD20或BODL或BODU)。实际中，常以5d作为测定生化需氧量的标准时间，称5日生化需氧量（BOD5）；通常以20℃为测定的标准温度。生活污水的BOD5＝0.7BOD20在规定条件下微生物氧化分解污水或受污染的天然水样中有机物所需要的氧量（20℃，5d）。1.2污水的性质与污染指标27碳化阶段硝化阶段碳化阶段硝化阶段有机污染物的好氧微生物氧化分解过程1.2污水的性质与污染指标28常用的氧化剂主要是重铬酸钾K2Cr2O7（称CODCr)和高锰酸钾KMnO4(称CODMn或OC)。酸性条件下，硫酸银作为催化剂，氧化性最强。废水中无机的还原性物质同样被氧化。如果废水中有机物的组成相对稳定，则化学需氧量和生化需氧量之间应有一定的比例关系：生活污水通常在0.4~0.5。化学需氧量(COD)(chemicaloxygendemand)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化剂量折合成氧量(O2)（mg/L）。1.2污水的性质与污染指标29废水可生化性衡量有机物生物可降解性的方法有：OUR（好氧速率）、脱氢酶、氧呼吸速率以及BOD/COD比值等。在科学研究中常用前3种方法表征，在实际工程中常用后者表示。这里介绍BOD/COD表征可生化性：0.4为易生物降解0.3为可生物降解0.2为较难生物降解0.2为生物难降解该评价方法是建立在好氧条件下。1.2污水的性质与污染指标30只适用好氧条件，在厌氧条件下能变成易降解。污水必须是无毒无害的，要无抗生素。污水有机物浓度必须适宜，若浓度过高，则具有抑制作用。要考虑分析测试方法。如重铬酸钾法并不氧化环乙烷。测定BOD的污泥是经过驯化的。采用BOD/COD表征可生化性的适用条件1.2污水的性质与污染指标问题BOD/COD为何值时废水的可生化性好，可生化性差的废水能否采用生物处理？BOD/COD作为可生化性评价指标能否在厌氧和缺氧条件下以及抗生素废水中使用？31总有机碳(TOC)(TotalOrganismCarbon)在950℃高温下，以铂作为催化剂，使水样气化燃烧，然后测定气体中的CO2含量，从而确定水样中碳元素总量。测定中应该去除无机碳的含量。总需氧量(TOD)(TotalOxygenDemand)在900~950℃高温下，将污水中能被氧化的物质(主要是有机物，包括难分解的有机物及部分无机还原物质),燃烧氧化成稳定的氧化物后，测量载气中氧的减少量,称为总需氧量(TOD)。TOD测定方便而快速。1.2污水的性质与污染指标32有机碳量需氧量TOCTODCODCrBODLBOD5CODMn污水有机物指标之间的关系各种水质之间TOC或TOD与BOD不存在固定的相关关系。在水质条件基本不变的条件下，BOD与TOC或TOD之间存在一定的相关关系。1.2污水的性质与污染指标33油类污染物进入水体后影响水生生物的生长、降低水体的资源价值。油膜覆盖水面阻碍水的蒸发，影响大气和水体的热交换。油类污染物进入海洋，改变海水的反射率和减少进入海洋表层的日光辐射，对局部地区的水文气象条件可能产生一定影响。大面积油膜将阻碍大气中的氧进入水体，从而降低水体的自净能力。石油污染对幼鱼和鱼卵的危害很大，堵塞鱼的鳃部，能使鱼虾类产生石油臭味，降低水产品的食用价值。破坏风景区，危害鸟类生活。油类污染物石油类：来源于工业含油污水。动植物油脂：产生于人的生活过程和食品工业。1.2污水的性质与污染指标34原生质毒物，可使蛋白质凝固，引起神经系统中毒。酚浓度低时，能影响鱼类的洄游繁殖。酚浓度达0.1～0.2mg/L时，鱼肉有酚味。酚浓度高会引起鱼类大量死亡，甚至绝迹。酚的毒性可抑制水中微生物的自然生长速度，有时甚至使其停止生长。酚能与饮用水消毒氯产生氯酚，具有强烈异臭（0.001mg/L即有异味，排放标准0.5mg/L）。灌溉用水酚浓度超过5mg/L时,农作物减产甚至枯死。酚类污染物酚污染来源：煤气、焦化、石油化工、木材加工、合成树脂等工业废水。1.2污水的性质与污染指标35无机物重金属重金属主要指汞、镉、铅、铬、镍，以及类金属砷等生物毒性显著的元素，一般指序号21～83，比重大于4的金属，也包括具有一定毒害性的一般重金属，如锌、铜、钴、锡等。作为微量金属元素。重金属的主要危害：生物毒性，抑制微生物生长,使蛋白质凝固;逐级富集至人体,影响人体健康。过多的氮、磷进