1污水处理基本概述

一、污水处理基本概述污水是生活污水、工业废水及被污染雨水的总称。城市污水管道收集的城市污水通常指生活污水与工厂排放的工业废水（城市管网收集的工业废水大多数经过厂内处理）。工业废水包括生产废水和生产污水，一般主要指生产废水。生产废水主要指参与生产过程，受原料或产品污染，造成水的污染。生产污水指生产过程形成，但没直接参与生产过程，主要指循环冷却排水，一般要求回用。1.污水的来源与分类一、污水的来源与分类污水经净化处理后的出路有：1）排放水体，作为水体的补给水；2）灌溉土地(符合灌溉标准）；3）重复使用。排放水体是污水的自然归宿，可以利用水体的稀释与自净能力，使污水得到进一步净化，因此常是最常采用的出路，同时也是造成水体污染的主要原因。污水经处理后达到一定标准可以回用于生活和生产，但要直接达到饮用水要求，则存在成本极高及一些心理问题。工业企业对清洁生产水平的提高、水价的升高及污染防控力度加大促进污水回用的发展。二、污水的出路2.污水水质与水质指标一、污水水质污水的水质，主要指污水的各种特性指标，排水方式、生活水平、收集方式（有无化粪池）、气候等直接影响水质指标。污水所含有的污染物千差万别，可用分析和检测的方法对污水中的污染物质做出定性、定量的检测以反映污水的水质。国家对水质的分析和检测制定有许多标准，水质指标可分为物理、化学和生物指标。1、物理性指标表示污水物理性质的主要指标有水温、色度、嗅味、固体含量及泡沫等。1）温度很多工业污水都有较高的水温，排放水体影响水生生物，降低水中的溶解氧；温度是水体生物重要的生存要素和污水生物处理的重要影响因素，如低温（10度）和高温（40）均不利于水体生物的生长和污水生物处理效果。工业废水水温与生产有关，如糠醛生产达到80度，淀粉生产废水水温则低很多（20度），生活污水受收集系统影响与气温关系较大。二、污水的水质指标温度对反应速率常数的影响，采用范特霍夫-阿伦尼乌斯公式2)(lnRTEdTkdE：活化能，J/molR：理想气体常数，8.314J/mol.Kk：反应速率常数T：温度由于污水处理绝大多数在常温或接近常温完成，上式简化为：)(ln1212TTCkk)(1212TTkk)(1212TTCekk温度对生物活性、溶解度的影响2）色度水的色度一般是水中所含污染物质造成。将有色污水用蒸馏水稀释后与参比水样对比，一直稀释到两水样色差一样，此时污水的稀释倍数即为其色度。测定方法：每升水中含有1.0mg铂和0.5mg钴所具有的颜色为1度；铂钴标准液：称取1.246g氯铂酸钾（相当于500mg铂）及1.0g六水合氯化钴（相当于250mg钴）溶于100ml水，加少量盐酸，定容至1000ml，此水溶液色度为500度。3）嗅异臭多由有机物腐败气体及挥发性化合污染物造成。4）固体物质固体物质按照存在形态可分为：悬浮物(颗粒粒径0.1um)、胶体物（颗粒粒径0.001－0.1um）和溶解物三种。悬浮固体物质较容易去除，水中的胶体物质和溶解物质较难于去除，是净水处理和污水处理的主要研究对象。水处理技术的主要原则是根据物质在水中的存在形态顺序选择合理处理技术，净水工艺和污水处理都是如此，而净水工艺同时要尽量考虑不改变水的特性，多以物理方法为主。水中所有固体的总和称为总固体TS（一定量的水样在105－1100C烘干至恒重），包括溶解性固体DS和悬浮固体物质SS。TS=DS+SS悬浮固体由有机物和无机物组成，分为挥发性悬浮固体VS和灰分，SS在600度温度下灼烧，灼烧后残渣为灰分，挥发掉的即是挥发性固体VS（VS反应固体有机成分含量）。1.判断废水含盐量的依据，可作为总溶解性固体（TDS）的代测值。TDS≈EC×(0.55-0.70)注：不适用原废水和高浓度工业废水I=1.6×10-5×EC2.计算溶液离子强度5)电导率(EC)废水传导电流能力的尺度，是废水灌溉、工业回用的重要水质参数，单位西门子/米（s/m）2、化学性指标水体污染物按化学组成可分为有机性污染物（分为易于被微生物降解氧化分解的有机物和难于被微生物降解的有机物）和无机性污染物（如酸碱度、金属离子、P、N、无机盐）（一）有机物污水中所含有的碳水化合物、蛋白质、脂肪等有机化合物在微生物的作用下最终分解为简单的无机物质、二氧化碳和水等。这些有机污染物质一般为好氧微生物分解，而消耗大量的水体氧气，造成水体黑臭。污水中的有机污染物组成比较复杂，众多污染物质含量较低，难以精确定位污染物质含量，一般来说常采用综合污染指标反应有机污染物的量，对于特殊有毒污染物质，也可采用色谱技术定性、定量污染物质的量。考虑到水体中有机污染物质多为耗氧污染物质，实际工作中常采用COD（化学需氧量）、BOD（生物化学需氧量）、总有机碳（TOC）、总需氧量TOD等综合指标来反应水中需氧有机物的含量。1)生化需氧量BOD：水中有机污染物被好氧微生物分解时所需的氧量为生化需氧量（以mg/L为单位）。它反映了在有氧的条件下，水中可生物降解的有机物量。生化需氧量越高，表示水中需氧有机污染物越多。有机污染物被好氧微生物氧化分解的过程，一般可分为2个阶段：第1阶段主要是有机物被转化为二氧化碳、水和氨，常称为碳化阶段耗氧；第2阶段主要是氨被转化为亚硝酸盐和硝酸盐，常称为硝化阶段耗氧。微生物自身进行能量释放，进行新陈代谢，也消耗氧气为内源呼吸消耗的氧气。污水的生化需氧量一般指碳氧化阶段耗氧和内源呼吸耗氧。微生物的活动与温度有关，测定生化需氧量时一般以20oC作为测定的标准温度。一般生活污水中的有机物需20天左右才能基本上完成第一阶段的分解氧化过程。由于时间较长，常用5天BOD表示。一般生活污水BOD5一般为BOD20的70%，而工业污水由于水质复杂，BOD5/BOD20规律难以确定。碳BOD反应模型rrBODkdtdBOD1式中：BODr——在t日剩余的BOD量，mg/l；k1——一级反应速率常数，l/d；BODt——t日的BOD量，mg/l；UBOD——最终碳BOD;t——时间，d。)(1tkreUBODBOD)1(1tkteUBODBOD)1()(11tktkrteUBODeUBODUBODBODUBODBOD2011047.120TtkkK1受温度影响颗粒大小对BOD反应速率的影响污水水质不同，k1变化很大温度对BOD反应速率的影响BOD的硝化作用BOD试验的局限性：(1)需要浓度高、有活性的、经驯化过的接种细菌；(2)当涉及到有毒废水时，需要预处理，(3)同时必须降低硝化细菌的作用；(4)只能测量可生物降解的有机物；(5)为获得试验结果，需较长的时间。有机氮水解产生氨氮由于硝化细菌繁殖的速度很慢，正常情况下，需经6～10d。2）化学需氧量COD：化学需氧量是用化学氧化剂氧化水中有机污染物时所消耗的氧化剂量，用氧量mg/L表示。化学需氧量越高，也表示水中有机污染物越多，常用的氧化剂主要是重铬酸钾和高锰酸钾，以高锰酸钾为氧化剂测定的值称高锰酸盐指数，以重铬酸钾作氧化剂测定的值称CODCr或简称COD。如果废水的水质组成稳定，则BOD/COD比例稳定。COD：CODcr，SCODOrganicmatter(CaHbOc)+Cr2O72-+H+→Cr3++CO2+H2O对于可完全降解的小分子有机物：UBOD(碳BOD)=COD对于难降解物质或实际废水，会有差异。（难降解、生物毒性、还原性无机物等）OHNHCOONOHC23222752553)TOC：最新TOC快速在线检测，方便准确TOC检测TOC分级颗粒TOC，溶解DTOC4)紫外吸收有机组分：UV254——强烈吸收紫外线（UV）的有机物，腐殖质、木质素、鞣酸等芳香族化合物。SUVA——单位溶解性有机碳（DOC）的比紫外吸收率，一般评估三卤甲烷（THMS）.TOC在900℃高温下，将有机物所含的碳氧化成CO2并折算成含碳量，表示水体中有机污染的总含碳量5)理论需氧量（ThOD）根据化学分子式计算C、H、N的理论需氧量（包括C氧化和N氧化）BOD，COD和TOC的关系ThOD＞COD＞BOD＞TOCTOD表示水体中污染物全部氧化所需要的氧量，有机物主要有C\N\P\O\H等氧化后，产生CO2\H2O\NO2和SO2所消耗的氧量6)单个有机化合物1.重点污染物美国环保局（EPA）确定了129种重点污染物2.挥发性化合物流动性强、危害大3.消毒副产物（DBPS）原有消毒副产物三氯甲烷类（THMS）、卤代乙酸类（HAAS）致癌性近年来发现的亚硝基二甲胺（NDMA），是一类最强致癌物亚硝酸盐+氯消毒——亚硝酸＋二甲基胺——NDMA4.农用化学药剂5.新出现的有机化合物抗生素、激素类、内分泌干扰物等化合物除草剂、农药（二）无机性指标pH值、碱度、氮、磷、氯化物、硫酸盐、气体、溶解氧、硫化氢、甲烷、气味、金属。1）氮磷植物营养物水中氮磷营养物成了难控制的污染物氮磷是植物重要的营养物质，在一些缓流的水体如湖泊中，过高的氮磷浓度使的藻类异常繁殖，这种现象称为富营养化。一般认为总磷及无机氮浓度分别为0.02mg/l及0.3mg/l即为达到富营养化状态。组成：有机氮、氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮，四种含氮化合物的总量为TN.有机氮很不稳定，容易在微生物作用下分解为其他三种，在无氧的条件下分解为氨氮，在有氧的分解为氨，再经相应硝化细菌转化为亚硝酸盐和硝酸盐。凯氏氮KN是有机氮和氨氮的总称。生活污水中KN约40mg/l,其中有机氮约为15mg/l，氨氮约为25mg/l.2)PH与碱度：PH为氢离子的负对数，对废水处理而言，PH是关键。碱度指污水中含有的能与强酸产生中和反应的物质，即H+离子的受体，主要包括氢氧化物碱度（即OH-含量）、碳酸盐碱度（即碳酸根含量）及重碳酸根碱度（即重碳酸根含量）3）不良气味新鲜生活废水、厌氧（缺氧）废水、工业废水硫化氢浓度计7）金属离子组分痕量金属离子，如镉（Cd）、铬（Cr）、铜（Cu）、铁（Fe）、铅（Pb）、汞（Hg）、锌（Zn）等。浓度较高时具有一定毒性，污水灌溉和污泥堆肥时考虑金属毒性。污水的重金属，最终会转移到沉淀物中4）磷正磷酸盐、聚磷酸盐、有机磷酸盐富营养化，采用化学除磷和生物除磷5）氯化物海水影响、地下水、工业废水，含盐废水，氯化物浓度超过4000mg/l时对微生物有抑制作用，含盐量1%意味着10000mg/l6）硫化物、硫酸盐污水中的硫酸盐，在缺氧的条件下，会在硫酸盐还原菌的作用下，被脱硫还原为硫化氢，硫化氢又在排水管道上部被氧化为硫酸进而腐蚀管道3、污水的生物指标1）细菌总数：每ml水样中细菌菌落总数表示。细菌总数反映水体受到细菌污染的程度2）大肠菌群：水是传播肠道疾病的一种重要媒介，而大肠菌群被视为最基本的粪便污染指示菌群。大肠菌群可表示水样被粪便污染的程度。以每ml水中所含有大肠菌群的数目表示,单位为个/ml。2002年以前：《污水综合排放标准》(GB8978-96)。多数指标是针对工业废水的，对城市污水的针对性不强。相当一部分标准值偏宽，而个别指标在技术经济上达标又有一定难度。如：对城镇污水处理厂出水而言，重金属、微污染有机物、石油类、动植物油、LAS（直链烷基苯磺酸钠盐又称阴离子表面活性剂）等指标标准值偏宽；总磷偏严，常规二级处理和强化二级处理工艺难以达到0.5mg/L和1mg/L的现行综合标准2001年：《城镇污水处理厂污染物排放标准》，并于2002年12月27日由国家环境保护总局和国家技术监督检验总局批准发布，2003年7月1日正式实施。专门针对城镇污水处理厂污水、废气、污泥污染物排放制定的国家专业污染物排放标准，本标准实施后，城镇污水处理厂污水、废气和污泥的排放不再执行综合排放标准。污水处理厂噪音控制仍执行国家或地方的噪音控制标准。3.水污染防治法律、法规、政策、标准和规范《标准》基本控制项目最高允许排放浓度(日均值)注：括号外为水温＞12℃时的控制指标，括号内为水温≤12℃时的控制指标。前/后数值