第九章+污水水质和污水出路

水污染控制工程（下）环境与市政工程系康海彦河南城建学院第九章污水水质与污水出路河南城建学院1.掌握水体自净作用的定义、机理2.掌握水质污染指标种类3.熟悉污水排放标准及其适用范围本章重点学时：2学时河南城建学院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河南城建学院第一节污水性质与污染指标河南城建学院我拿什么来表达你？——污水•污水来源不同其性质各异•不同类型污水描述---指标体系评价---标准体系河南城建学院四大污水类型•生活污水•工业废水•初期雨水•城镇污水来源：家庭、商业、机关、学校、医院、城镇公共设施及工厂的餐饮、卫生间、浴室、洗衣房等成分：(1)纤维素、淀粉、糖类、脂肪、蛋白质等有机物质约占60%(2)氮、硫、磷等无机盐类及泥沙等杂质约占40%(3)多种微生物及病原体河南城建学院四大污水类型•生活污水•工业废水•初期雨水•城镇污水来源：主要是工业生产过程中被生产原料、中间产品或成品等物料所污染的水成分：种类繁多，污染物成分及性质随生产过程而异，水质受工业类型、生产工艺、管理水平等因素影响工业废水污染比较严重，一般含有有毒有害物质，需处理达到要求后才能排入城镇排水系统-----城镇污水中有毒有害污染物的主要来源河南城建学院四大污水类型•生活污水•工业废水•初期雨水•城镇污水来源：雨雪降至地面形成的初期地表径流。成分：1.水质水量随区域环境、季节和时间变化，成分比较复杂2.影响其被污染的主要因素有大气质量、气候条件、地面及建筑物环境质量等河南城建学院四大污水类型•生活污水•工业废水•初期雨水•城镇污水由城镇排水系统收集的生活污水、工业废水及部分城镇地表径流（雨雪水）*——综合污水河南城建学院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水质污染指标：水质污染指标开展水污染控制的基本依据河南城建学院国际通用三大类指标：物理性指标化学性指标生物性指标河南城建学院水质分析指标物理性指标感官性指标，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VS溶解物质DS固定性物质FS悬浮固体物质SS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表示盐类的含量表示水中不溶解固体含量反映固体中有机成分含量河南城建学院水和污水中固体成分的内部相关性河南城建学院水和污水中杂质颗粒分布黏土河南城建学院化学性指标有机物指标无机物指标生活污水和某些工业废水中所含的碳水化合物、蛋白质、脂肪等有机化合物分解为简单的无机物、CO2、H2O微生物分解过程中需要消耗大量的氧，属耗氧污染物耗氧污染物是使水体产生黑臭的主要因素之一河南城建学院化学性指标有机物生化需氧量（BOD）反映了在有氧的条件下，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）。有机污染物被好氧微生物氧化分解的过程，一般可分为两个阶段：第一个阶段主要是有机物被转化成二氧化碳、水和氨；第二阶段主要是氨被转化为亚硝酸盐和硝酸盐。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，全部生物氧化需要20~100d完成。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。BOD:BiologicalOxygenDemand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）。河南城建学院BOD与CBOD、NBOD时间/d需氧量/（mg·L-1）BODL与BOD5时间/d生活污水的BOD5约为第一阶段生化需氧量的70%两阶段生化需氧量曲线河南城建学院化学性指标有机物化学需氧量（COD）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。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）。河南城建学院BOD与COD的区别COD化学需氧量用化学氧化剂氧化水中有机污染物时所消耗的氧化剂量BOD生化需氧量水中有机物被好氧微生物分解时所需的氧量主要区别：不是所有的有机物都可以被微生物分解，所以同一水体CODBODCOD减去第一阶段生化需氧量可以粗略表示不能被微生物分解的有机物量。BOD/COD0.3认为该废水具有可生化性,宜采用生化处理河南城建学院化学性指标有机物总有机碳（TOC）和总需氧量（TOD）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。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。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。河南城建学院污水有机物指标之间的关系有机碳量需氧量TOCTODCODcrBODLBOD5CODMn河南城建学院化学性指标有机物油类污染物石油类：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。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。河南城建学院化学性指标有机物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。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。河南城建学院化学性指标有机物表面活性剂来源：生活污水与使用表面活性剂的工业废水。烷基苯磺酸盐（硬性洗涤剂,ABS），含有磷并易产生大量泡沫，属于难生物降解有机物。直链烷基苯磺酸盐（软性洗涤剂,LAS），属于可生物降解有机物，代替了硬性洗涤剂，泡沫大大减少，但仍然含有磷。河南城建学院化学性指标有机物有机酸碱来源：人造橡胶、合成树脂等工业废水、吡啶及其同系物质。它们都属于可生物降解有机物，但对微生物有毒害和抑制作用。河南城建学院化学性指标有机物有机农药分类：有机氯农药与有机磷农药。有机氯农药如DDT，六六六，毒性极大且难分解，会在自然界不断积累，造成二次污染。有机磷农药如杀虫剂与除草剂，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。河南城建学院化学性指标有机物POPsPersistentOrganicPollutants典型的12种POPs（1）有机氯农药：艾氏剂（Aldrin）、狄氏剂(Dieldrin)、异狄氏剂(Endrin)、滴滴涕(DDT)、六氯苯(HCB)、毒杀芬(Toxaphene)、氯丹(Chlordane)、灭蚁灵(Mirex)、七氯(Heptachlor)；（2）精细化工品：多氯联苯（PCBs）；（3）非故意生产副产品：多氯代二苯并-对-二恶英（PCDDs）、多氯代二苯并呋喃（PCDFs）。河南城建学院化学性指标有机物POPs的特征环境持久性：POPs结构非常稳定，对于光、热、微生物、生物代谢酶等各种作用具有很强的抵抗能力，在自然条件下很难发生降解。一旦进入环境中，它们将在水体、土壤和底泥等环境介质以及生物体中长期残留，这个时间可长达数年、甚至数十年时间。河南城建学院化学性指标有机物POPs的特征生物累积性：POPs具有很强的亲脂憎水性，即：不溶或者微溶于水、而易分配在脂肪中。由于野生动物及人体中都含有相当数量的脂肪组织，当POPs通过各种接触途径为生物体所摄入后，就会在脂肪组织中累积而形成“生物蓄积”，其浓度一般远高于周围环境介质中的POPs浓度，形成所谓的“生物浓缩”。在食物链中由于捕食关系的存在，处于更高营养级的生物因不断地捕食体内含有POPs的低营养级生物，其体内将会蓄积更高浓度的POPs。由于人类处于食物链的最高级，这种沿食物链的生物放大作用无疑意味着人类将可能受到更高浓度POPs的毒害河南城建学院化学性指标有机物POPs的特征长距离迁移能力：POPs具有半挥发性，这使得它们能够通过蒸发进入大气中，以游离气体存在或者吸附在大气颗粒物上，并能够随着大气流动、水体流动以及生物体的迁徙等实现长达数百、数千公里之遥的远距离迁移---南极企鹅体内发现DDT河南城建学院化学性指标有机物POPs的特征高毒性：这里毒性是一个广义的词，准确地说应称为是“对生物体的负面效应”。POPs大多具有强烈的“三致（致癌、致畸、致突变）”效应，人类和动物通过饮食和环境污染等途径摄入或接触到POPs，将可能导致生殖、遗传、免疫、神经、内分泌等系统等受到严重的负面影响，危害身体健康。河南城建学院化学性指标有机物苯类化合物来源：燃料工业废水、炸药工业废水以及电器、塑料、制药、合成橡胶等工业废水。这些人工合成高分子有机化合物种类繁多，成分复杂，大多属于难生物降解有机物，使城镇污水的净化处理难度大大增加，并对微生物有毒害和抑制作用河南城建学院化学性指标无机性指标植物营养元素pH和碱度重金属过多的氮、磷进入天然水体，易导致富营养化，使水生植物尤其是藻类大量繁殖，造成水中溶解氧急剧变化，影响鱼类生存，并可能使某些湖泊由贫营养湖发展为沼泽和干地。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。一般要求处理后污水的pH在6～9之间。当天然水体遭受酸碱污染时，pH发生变化，消灭或抑制水体中生物的生长，妨碍水体自净，还可腐蚀船舶。碱度指水中能与强酸定量作用的物质总量，按离子状态可分为三类：氢氧化物碱度；碳酸盐碱度；重碳酸盐碱度。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。河南城建学院含氮化合物氮是有机物中除碳以外的一种主要元素，也是微生物生长的重要元素。污水中的氮有四种，即有机氮、氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮。危害：消耗水体中溶解氧；促进藻类等浮游生物的繁殖，形成水华、赤潮；引起鱼类死亡，导致水质迅速恶化。关于氮的几个指标：有机氮：主要指蛋白质和尿素。TN：一切含氮化合物以N计量的总称。TKN：TN中的有机氮和氨氮，不包括亚硝酸盐氮、硝酸盐氮。氨氮：有机氮化合物的分解，或直接来自含氮工业废水。NOx-N：亚硝酸盐氮和硝酸盐氮。河南城建学院含磷化合物磷也是有机物中的一种主要元素，是仅次于氮的微生物生长的重要元素。磷主要来自：人体排泄物以及合成洗涤剂、牲畜饲养场及含磷工业废水。危害：促进藻类等浮游生物的繁殖，破坏水体耗氧和复氧平衡；使水质迅速恶化，危害水产资源。含磷化合物有机磷有机磷包括磷酸甘油酸、磷肌酸等无机磷磷酸盐:正磷酸盐(PO43-)、磷酸氢盐(HPO42-)、磷酸二氢盐（H2PO4-)、偏磷酸盐(PO3-)聚合磷酸盐:焦磷酸盐(P2O7