水污染控制工程_第9章2

1、宮建龍宮建龍安徽工程大學安徽工程大學環(huán)境工程教研室環(huán)境工程教研室2課程教材課程教材高廷耀，顧國維，周琪高廷耀，顧國維，周琪. 水污染控制工程水污染控制工程 第第3版版 下冊下冊. 北京：北京：高等教育出版社，高等教育出版社，20071. 唐受印唐受印. 廢水處理工程廢水處理工程 第第2版版. 化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社.2. 李圭白，張杰李圭白，張杰. 水質(zhì)工程學水質(zhì)工程學. 中國建筑工業(yè)出版社，中國建筑工業(yè)出版社，2005.3. 張自杰張自杰.排水工程排水工程 下冊下冊 第第4版版.中國建筑工業(yè)出版社，中國建筑工業(yè)出版社，2000.參考書目參考書目3 環(huán)境工程環(huán)境工程環(huán)境工程是一門運用工程

2、、技術的方法和手段來控制環(huán)境污染及改善環(huán)境質(zhì)量的學科。 水污染控制工程水污染控制工程從技術和工程上解決、預測和控制水污染的問題，提供提高水環(huán)境質(zhì)量、合理利用水資源的方法，滿足不同用途和要求的用水的工藝技術和工程措施。& 課程介紹4 水體自凈及其利用 城市污水處理及利用 工業(yè)廢水處理及利用 給水凈化處理 區(qū)域、城市和水系的水污染綜合防治 水環(huán)境質(zhì)量標準和污水排放標準 水污染控制工程主要研究領域水污染控制工程主要研究領域& 課程介紹5 廢水處理方法廢水處理方法物理法化學法物化法生化法& 課程介紹通過重力或機械力分離污水中懸浮固體或油滴的處理過程。處理對象：漂浮物和懸浮物。處

3、理方法：格柵、篩網(wǎng)、過濾池、沉淀池、隔油池、氣浮池等。利用化學反應去除水中的雜質(zhì)的方法。處理對象：無機或有機的溶解性物質(zhì)或膠體物質(zhì)。處理方法：中和法、化學混凝法、化學沉淀法和氧化還原法等。利用物理化學的原理和化工單元操作去除水中的雜質(zhì)的方法。處理對象：與化學法相似。處理方法：吸附法、離子交換法、萃取法、膜分離法等。利用微生物新陳代謝功能分解和轉(zhuǎn)化水中的污染物。處理對象：大部分有機物和部分無機物。處理方法：活性污泥法、生物膜法、厭氧生物處理法、脫氮除磷等。6& 課程介紹一級處理二級處理三級處理 城市污水處理城市污水處理去除廢水中懸浮固體和漂浮物質(zhì)。主要包括篩濾、沉淀等物理處理法。BOD去

4、除率為30左右，需進行二級處理。 去除廢水中呈膠體和溶解狀態(tài)有機污染物質(zhì)。主要采用生物處理法。BOD去除率可達90以上，可達標排放。 對難降解的有機物、磷、氮等營養(yǎng)性物質(zhì)進一步處理。采用的方法可能有混凝、過濾、離子交換、反滲透、超濾、消毒等。 7 城市污水處理工藝流程城市污水處理工藝流程& 課程介紹8 城市污水處理廠城市污水處理廠& 課程介紹9& 課程介紹 掌握各類廢水處理方法的原理、工藝參數(shù)和工藝特點。 熟悉各類廢水處理設備的工作原理、特點和作用。 熟悉各類廢水的水質(zhì)特點、水質(zhì)指標、排放標準。 針對不同廢水的水質(zhì)特點進行廢水處理工程初步設計。 熟悉廢水處理設施的操作運

5、行和管理。 了解廢水處理新技術。 通過本課程的學習應具備以下知識和技能：通過本課程的學習應具備以下知識和技能：10第九章第九章 污水水質(zhì)與污水出路污水水質(zhì)與污水出路第一節(jié) 污水性質(zhì)與污染指標第二節(jié) 污染物在水體環(huán)境中的遷移與轉(zhuǎn)化第三節(jié) 污水出路與排放標準11第一節(jié)第一節(jié) 污水性質(zhì)與污染指標污水性質(zhì)與污染指標12131.1 污水的類型和特征在水循環(huán)中，由于自然界中某些原因，以及人類的生產(chǎn)生活的影響，在水循環(huán)各個環(huán)節(jié)中都會有雜質(zhì)帶入而使水質(zhì)發(fā)生變化。 污水的產(chǎn)生污水的產(chǎn)生水循環(huán)包括水的自然循環(huán)和水的社會循環(huán)。水的社會循環(huán)（即用水循環(huán)）由給水系統(tǒng)、排水系統(tǒng)和污水處理系統(tǒng)構成。如果污水未經(jīng)有效處理而排

6、出，就會造成水體污染。14 水的社會循環(huán)水的社會循環(huán)用水的循環(huán)用水的循環(huán)給水系統(tǒng)的水源和排水系統(tǒng)接納水體的地方大多是鄰近的河流。1.1 污水的類型和特征15 污水的定義污水的定義污水(sewage) 可理解為水質(zhì)發(fā)生了變化，被污染了的水，它是生活污水、工業(yè)廢水和被污染雨水的總稱。1.1 污水的類型和特征 生活污水(domestic sewage) 工業(yè)廢水(industrial wastewater) 包括生產(chǎn)廢水和生產(chǎn)污水 初期雨水(被污染的雨水) 城鎮(zhèn)污水(城市污水) 污水的類型污水的類型16& 水在社會循環(huán)中, 由于種種原因而喪失了使用價值而外排, 這種廢棄外排的水稱為廢水。&a

7、mp; 生產(chǎn)廢水是指較清潔，不經(jīng)處理即可排放或回用的工業(yè)廢水。& 生產(chǎn)污水是指污染較嚴重, 須經(jīng)過處理后方可排放的工業(yè)廢水。& “廢水”是指廢棄外排的水，強調(diào)廢棄的一面。& “污水”是被污染物污染了的水，強調(diào)其臟的一面。& 實際上有相當數(shù)量的廢水是不臟的，如冷卻水。因而用“廢水”一詞統(tǒng)稱所有排水比較合適。1.1 污水的類型和特征問題廢水與污水有何區(qū)別？17水體污染是指排入水體的污染物在數(shù)量上超過該物質(zhì)在水體中的本底含量和水體的環(huán)境容量，從而導致水體的物理性質(zhì)和化學性質(zhì)發(fā)生變化，使水體的固有生態(tài)系統(tǒng)和水體功能受到破壞。 水體污染水體污染 水污染控制就是控制廢水對環(huán)

8、境的污染，防止水資源的破壞和環(huán)境質(zhì)量的下降，將“防”、“治”、“管”結合起來。 水污染控制水污染控制一般情況，影響水體生態(tài)平衡的關鍵是水中的DO。1.1 污水的類型和特征181.2 污水的性質(zhì)與污染指標水質(zhì)污染指標是評價水質(zhì)污染程度、進行污水處理工程設計、反映污水處理廠處理效果、開展水污染控制的基本依據(jù)。 水質(zhì)污染指標水質(zhì)污染指標污水水質(zhì)指標污水的物理性指標污水的化學性指標污水的生物性指標19感官性指標，水的色度來源于金屬化合物或有機化合物感官性指標，水的異臭來源于還原性硫和氮的化合物、揮發(fā)性有機物和氯氣等污染物質(zhì)揮發(fā)性物質(zhì)溶解物質(zhì)固定性物質(zhì)懸浮固體物質(zhì)加速耗氧反應，最終導致水體缺氧或水質(zhì)惡化

9、造成水中溶解氧減少工業(yè)廢水常引起水體熱污染色度固體物質(zhì)嗅和味溫度 污水的物理性指標污水的物理性指標1.2 污水的性質(zhì)與污染指標20固體污染物的分類與形態(tài)u按化學性質(zhì)分類 無機性污染物質(zhì)和有機性污染物質(zhì)u按物理形態(tài)分類 溶解物(DS, Dissolved Solids) d1nm 透明 膠體物質(zhì)(Colloidal Suspensions) 1d100nm 渾濁甚至肉眼可見 固體污染物常用懸浮物和濁度兩個指標來表示。 懸浮物是一項重要水質(zhì)指標，它的存在不但使水質(zhì)渾濁，而且使管道及設備阻塞、磨損，干擾廢水處理及回收設備的工作。 濁度是對水的光傳導性能的一種測量，其值可表征廢水中膠體相懸浮物的含量。

10、 1.2 污水的性質(zhì)與污染指標21- 水和污水中固體成分的內(nèi)部相關性600灼燒1.2 污水的性質(zhì)與污染指標22- 水和污水中雜質(zhì)顆粒分布及去除方法1.2 污水的性質(zhì)與污染指標23懸浮固體：重力沉降，深層過濾，氣浮， 離心分離膠體物質(zhì)：混凝沉淀，氣浮，膜分離無機溶解性物質(zhì)：化學沉淀，氧化還原，吸附，反滲 透，離子交換，電滲析有機溶解性物質(zhì)：生物法，高級氧化對城市污水，有機顆粒在0.01100 m，其經(jīng)初沉池沉淀后，能去除50 m顆粒，剩余需經(jīng)生物絮凝、吸附和生化法去除。1.2 污水的性質(zhì)與污染指標問題水中的固體污染物如何去除？水中的固體污染物如何去除？24無機物有機物 污水的化學性指標污水的化學

11、性指標表面活性劑有機酸堿有機農(nóng)藥苯類化合物生化需氧量化學需氧量總有機碳總需氧量重金屬植物營養(yǎng)元素pH和堿度油類污染物酚類污染物含氮化合物含磷化合物1.2 污水的性質(zhì)與污染指標含硫化合物氰化物砷化物25 有機物廢水中能通過生物化學和化學作用而消耗水中溶解氧的物質(zhì)，統(tǒng)稱為需氧污染物。包括有機物和還原性無機物(如Fe2+, S2-, CN-等)，一般情況下，需氧物即指有機物。由于有機物的種類非常多，現(xiàn)有的分析技術難以將其區(qū)分與定量，在工程實際中采用生化需氧量、化學需氧量、總需氧量和總有機碳來描述。1.2 污水的性質(zhì)與污染指標26生化需氧量(BOD) (biological oxygen demand

12、生化需氧量反映在有氧的條件下，水中可生物降解的有機物的量主要污染特性（以mg/L為單位）。有機污染物的好氧生物氧化分解過程可分為兩個階段，即碳化階段和硝化階段。污水的生化需氧量通常只指第一階段有機物生物氧化所需的氧量。生活污水中有機物一般需要20 d左右才能基本完成第一階段的氧化分解過程（BOD20或BODL或BODU)。實際中，常以5 d作為測定生化需氧量的標準時間，稱5日生化需氧量（BOD5）；通常以20為測定的標準溫度。生活污水的BOD50.7 BOD20在規(guī)定條件下微生物氧化分解污水或受污染的天然水樣中有機物所需要的氧量（20，5 d）。1.2 污水的性質(zhì)與污染指標27碳化階段硝化階段

13、碳化階段硝化階段- 有機污染物的好氧微生物氧化分解過程1.2 污水的性質(zhì)與污染指標28常用的氧化劑主要是重鉻酸鉀K2Cr2O7 （稱 CODCr )和高錳酸鉀KMnO4 (稱CODMn 或OC ) 。酸性條件下，硫酸銀作為催化劑，氧化性最強。廢水中無機的還原性物質(zhì)同樣被氧化。如果廢水中有機物的組成相對穩(wěn)定，則化學需氧量和生化需氧量之間應有一定的比例關系：生活污水通常在0.40.5。 化學需氧量(COD) (chemical oxygen demand)用化學方法氧化分解廢水水樣中有機物過程中所消耗的氧化劑量折合成氧量(O2)（mg/L）。1.2 污水的性質(zhì)與污染指標29- 廢水可生化性 衡量有

14、機物生物可降解性的方法有：OUR（好氧速率）、脫氫酶、氧呼吸速率以及BOD/COD比值等。 在科學研究中常用前3種方法表征，在實際工程中常用后者表示。這里介紹BOD/COD表征可生化性： 0.4為易生物降解 0.3為可生物降解 0.2為較難生物降解 0.2為生物難降解 該評價方法是建立在好氧條件下。1.2 污水的性質(zhì)與污染指標30 只適用好氧條件，在厭氧條件下能變成易降解。 污水必須是無毒無害的，要無抗生素。 污水有機物濃度必須適宜，若濃度過高，則具有抑制作用。 要考慮分析測試方法。如重鉻酸鉀法并不氧化環(huán)乙烷。 測定BOD的污泥是經(jīng)過馴化的。& 采用BOD/COD表征可生化性的適用條件

15、1.2 污水的性質(zhì)與污染指標問題 BOD/COD為何值時廢水的可生化性好，可生化性為何值時廢水的可生化性好，可生化性差的廢水能否采用生物處理？差的廢水能否采用生物處理？ BOD/COD作為可生化性評價指標能否在厭氧和缺作為可生化性評價指標能否在厭氧和缺氧條件下以及抗生素廢水中使用？氧條件下以及抗生素廢水中使用？31總有機碳總有機碳(TOC)(Total Organism Carbon)在950高溫下，以鉑作為催化劑，使水樣氣化燃燒，然后測定氣體中的CO2含量，從而確定水樣中碳元素總量。測定中應該去除無機碳的含量?？傂柩趿靠傂柩趿?TOD) (Total Oxygen Demand)在90095

16、0高溫下，將污水中能被氧化的物質(zhì)(主要是有機物，包括難分解的有機物及部分無機還原物質(zhì)), 燃燒氧化成穩(wěn)定的氧化物后，測量載氣中氧的減少量, 稱為總需氧量(TOD)。 TOD測定方便而快速。1.2 污水的性質(zhì)與污染指標32有機碳量有機碳量需氧量需氧量TOCTODCODCrBODLBOD5CODMn- 污水有機物指標之間的關系各種水質(zhì)之間TOC或TOD與BOD不存在固定的相關關系。在水質(zhì)條件基本不變的條件下，BOD與TOC或TOD 之間存在一定的相關關系。1.2 污水的性質(zhì)與污染指標33 油類污染物進入水體后影響水生生物的生長、降低水體 的資源價值。 油膜覆蓋水面阻礙水的蒸發(fā)，影響大氣和水體的熱交

17、換。 油類污染物進入海洋，改變海水的反射率和減少進入海洋表層的日光輻射，對局部地區(qū)的水文氣象條件可能產(chǎn)生一定影響。 大面積油膜將阻礙大氣中的氧進入水體，從而降低水體的自凈能力。 石油污染對幼魚和魚卵的危害很大，堵塞魚的鰓部，能使魚蝦類產(chǎn)生石油臭味，降低水產(chǎn)品的食用價值。 破壞風景區(qū)，危害鳥類生活。油類污染物石油類：來源于工業(yè)含油污水。動植物油脂：產(chǎn)生于人的生活過程和食品工業(yè)。1.2 污水的性質(zhì)與污染指標34 原生質(zhì)毒物，可使蛋白質(zhì)凝固，引起神經(jīng)系統(tǒng)中毒。 酚濃度低時，能影響魚類的洄游繁殖。 酚濃度達0.10.2mg/L時，魚肉有酚味。 酚濃度高會引起魚類大量死亡，甚至絕跡。 酚的毒性可抑制水中

18、微生物的自然生長速度，有時甚至使其停止生長。 酚能與飲用水消毒氯產(chǎn)生氯酚，具有強烈異臭（0.001 mg/L即有異味，排放標準0.5mg/L）。 灌溉用水酚濃度超過5mg/L時, 農(nóng)作物減產(chǎn)甚至枯死。酚類污染物酚污染來源：煤氣、焦化、石油化工、木材加工、合成樹脂等工業(yè)廢水。1.2 污水的性質(zhì)與污染指標35無機物無機物重金屬重金屬主要指汞、鎘、鉛、鉻、鎳，以及類金屬砷等生物毒性顯著的元素，一般指序號2183，比重大于4的金屬，也包括具有一定毒害性的一般重金屬，如鋅、銅、鈷、錫等。作為微量金屬元素。重金屬的主要危害：生物毒性，抑制微生物生長, 使蛋白質(zhì)凝固; 逐級富集至人體, 影響人體健康。過多的

19、氮、磷進入天然水體，易導致富營養(yǎng)化，使水生植物尤其是藻類大量繁殖，造成水中溶解氧急劇變化，影響魚類生存，并可能使某些湖泊由貧營養(yǎng)湖發(fā)展為沼澤和干地。一般要求處理后污水的pH在69之間。當天然水體遭受酸堿污染時，pH發(fā)生變化，消滅或抑制水體中生物的生長，妨礙水體自凈，還可腐蝕船舶。堿度指水中能與強酸定量作用的物質(zhì)總量，按離子狀態(tài)可分為三類：氫氧化物堿度；碳酸鹽堿度；重碳酸鹽堿度。pH和堿度1.2 污水的性質(zhì)與污染指標植物營養(yǎng)元素36&氮的幾個指標： 有機氮：主要指蛋白質(zhì)和尿素。 TN(總氮)：一切含氮化合物以N計量的總稱。 KN(凱氏氮)： 包括有機氮和氨氮，不包括亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮。

20、 氨氮：有機氮化合物的分解，或直接來自含氮工業(yè)廢水。 NOx-N：亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮。含氮化合物氮是有機物中除碳以外的一種主要元素，也是微生物生長的重要元素。1.2 污水的性質(zhì)與污染指標氮的主要來源：氮肥廠、洗毛廠、制革廠、造紙廠、印染廠、食品廠等。污水中的氮有四種，即有機氮、氨氮、亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮。氮的危害：消耗水體中溶解氧；促進藻類等浮游生物的繁殖，形成水華、赤潮；引起魚類死亡，導致水質(zhì)迅速惡化。37有機磷有機磷包括磷酸甘油酸、磷肌酸等無機磷磷酸鹽:正磷酸鹽(PO43-), 磷酸氫鹽(HPO42-), 磷酸二氫鹽（H2PO4- ) , 偏磷酸鹽(PO3-)聚合磷酸鹽:焦磷酸鹽(P2O

21、74-) 三磷酸鹽(P3O105-), 三磷酸氫鹽(HP3O92-) 含磷化合物磷也是有機物中的一種主要元素，是僅次于氮的微生物生長的重要元素。1.2 污水的性質(zhì)與污染指標磷的危害：促進藻類等浮游生物的繁殖，破壞水體耗氧和復氧平衡；使水質(zhì)迅速惡化，危害水產(chǎn)資源。磷的主要來源：人體排泄物以及合成洗滌劑、牲畜飼養(yǎng)場及含磷工業(yè)廢水。38水體的富營養(yǎng)化是指富含磷酸鹽和某些形式的氮素的水，在光照和其他環(huán)境條件適宜的情況下，水中所含的這些營養(yǎng)物質(zhì)足以使水體中的藻類過量生長，在隨后的藻類死亡和隨之而來的異養(yǎng)微生物代謝活動中，水體中的溶解氧很可能被耗盡, 造成水體質(zhì)量惡化和水生態(tài)環(huán)境結構破壞的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象在

22、海洋中出現(xiàn)叫赤潮(red current)，在湖泊中出現(xiàn)叫水華(water bloom)。&當廢水排入受納水體，使水中N和P的濃度分別超過0.2和0.02 mg/L時，就會引起受納水體的富營養(yǎng)化，促進各種水生生物的活性，刺激它們的異常增殖，這樣會造成一系列的危害。&磷是淡水水體富營養(yǎng)化控制的關鍵性元素。- 水體的富營養(yǎng)化水體的富營養(yǎng)化1.2 污水的性質(zhì)與污染指標391.2 污水的性質(zhì)與污染指標401.2 污水的性質(zhì)與污染指標411.2 污水的性質(zhì)與污染指標421.2 污水的性質(zhì)與污染指標431.2 污水的性質(zhì)與污染指標44使水味變得腥臭難聞。降低水的透明度。消耗水中的溶解氧。向

23、水體中釋放有毒物質(zhì)(如藻毒素、亞硝酸鹽和硝酸鹽)。影響供水水質(zhì)并增加供水成本。對水生生態(tài)的影響。1.2 污水的性質(zhì)與污染指標- 水體的富營養(yǎng)化的危害水體的富營養(yǎng)化的危害損害人類健康和水體功能45細菌總數(shù)細菌總數(shù)大腸菌群大腸菌群大腸菌群的值可表明水樣被糞便污染的程度，間接表明有腸道病菌存在的可能性。常以大腸菌群數(shù)/L計。飲用水：3個/L；城市排水：10000個/L；游泳池： 1000個/L。傳播疾病，影響衛(wèi)生，導致水體缺氧生活污水：腸道傳染病、肝炎病毒、SARS、寄生蟲卵等；制革屠宰等工業(yè)廢水：炭疽桿菌、鉤端螺旋體等；醫(yī)院污水：各種病原體。來來 源源危危 害害 生物性指標生物性指標水中細菌總數(shù)反映了水體有機污染程度和受細菌污染的程度。常以細菌個數(shù)/mL計。飲用水：100個/ mL 醫(yī)院排水： 復氧速率恢復段耗氧速率復氧速率清潔段DO恢復原狀耗氧速率復氧速率2.1 水體的自凈作用水體的自凈作用氧垂點氧垂點最虧氧點最虧氧點水體溶解氧水體溶