污水處理基本概述

1、一、污水處理基本概述1污水是生活污水、工業(yè)廢水及被污染雨水的總稱。 城市污水管道收集的城市污水通常指生活污水與工廠排放的工業(yè)廢水（城市管網(wǎng)收集的工業(yè)廢水大多數(shù)經(jīng)過廠內(nèi)處理）。工業(yè)廢水包括生產(chǎn)廢水和生產(chǎn)污水，一般主要指生產(chǎn)廢水。生產(chǎn)廢水主要指參與生產(chǎn)過程，受原料或產(chǎn)品污染，造成水的污染。生產(chǎn)污水指生產(chǎn)過程形成，但沒直接參與生產(chǎn)過程，主要指循環(huán)冷卻排水，一般要求回用。1. 污水的來源與分類一、污水的來源與分類2污水經(jīng)凈化處理后的出路有： 1）排放水體，作為水體的補(bǔ)給水； 2）灌溉土地(符合灌溉標(biāo)準(zhǔn)）； 3）重復(fù)使用。排放水體是污水的自然歸宿，可以利用水體的稀釋與自凈能力，使污水得到進(jìn)一步凈化，因此

2、常是最常采用的出路，同時(shí)也是造成水體污染的主要原因。污水經(jīng)處理后達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)可以回用于生活和生產(chǎn)，但要直接達(dá)到飲用水要求，則存在成本極高及一些心理問題。工業(yè)企業(yè)對清潔生產(chǎn)水平的提高、水價(jià)的升高及污染防控力度加大促進(jìn)污水回用的發(fā)展。二、污水的出路32. 污水水質(zhì)與水質(zhì)指標(biāo)一、污水水質(zhì)污水的水質(zhì)，主要指污水的各種特性指標(biāo)，排水方式、生活水平、收集方式（有無化糞池）、氣候等直接影響水質(zhì)指標(biāo)。污水所含有的污染物千差萬別，可用分析和檢測的方法對污水中的污染物質(zhì)做出定性、定量的檢測以反映污水的水質(zhì)。國家對水質(zhì)的分析和檢測制定有許多標(biāo)準(zhǔn)，水質(zhì)指標(biāo)可分為物理、化學(xué)和生物指標(biāo)。41、物理性指標(biāo) 表示污水物理性質(zhì)

3、的主要指標(biāo)有水溫、色度、嗅味、固體含量及泡沫等。1） 溫度 很多工業(yè)污水都有較高的水溫，排放水體影響水生生物，降低水中的溶解氧；溫度是水體生物重要的生存要素和污水生物處理的重要影響因素，如低溫（40）均不利于水體生物的生長和污水生物處理效果。 工業(yè)廢水水溫與生產(chǎn)有關(guān)，如糠醛生產(chǎn)達(dá)到80度，淀粉生產(chǎn)廢水水溫則低很多（20度），生活污水受收集系統(tǒng)影響與氣溫關(guān)系較大。二、污水的水質(zhì)指標(biāo)5溫度對反應(yīng)速率常數(shù)的影響，采用范特霍夫-阿倫尼烏斯公式E：活化能，J/molR：理想氣體常數(shù)，8.314J/mol.Kk：反應(yīng)速率常數(shù)T：溫度由于污水處理絕大多數(shù)在常溫或接近常溫完成，上式簡化為：溫度對生物活性、溶解

4、度的影響62） 色 度 水的色度一般是水中所含污染物質(zhì)造成。將有色污水用蒸餾水稀釋后與參比水樣對比，一直稀釋到兩水樣色差一樣，此時(shí)污水的稀釋倍數(shù)即為其色度。 測定方法： 每升水中含有1mg鉑和0.5mg鈷所具有的顏色為1度；鉑鈷標(biāo)準(zhǔn)液：稱取1.246g氯鉑酸鉀（相當(dāng)于500mg鉑）及1.0g六水合氯化鈷（相當(dāng)于250mg鈷）溶于100ml水，加少量鹽酸，定容至1000ml，此水溶液色度為500度。3）嗅 異臭多由有機(jī)物腐敗氣體及揮發(fā)性化合污染物造成。74） 固體物質(zhì) 固體物質(zhì)按照存在形態(tài)可分為：懸浮物(顆粒粒徑0.1um)、膠體物（顆粒粒徑0.0010.1um）和溶解物三種。懸浮固體物質(zhì)較容易

5、去除，水中的膠體物質(zhì)和溶解物質(zhì)較難于去除，是凈水處理和污水處理的主要研究對象。 水處理技術(shù)的主要原則是根據(jù)物質(zhì)在水中的存在形態(tài)順序選擇合理處理技術(shù)，凈水工藝和污水處理都是如此，而凈水工藝同時(shí)要盡量考慮不改變水的特性，多以物理方法為主。8水中所有固體的總和稱為總固體TS（一定量的水樣在1051100C烘干至恒重），包括溶解性固體DS和懸浮固體物質(zhì)SS。TS=DS+SS懸浮固體由有機(jī)物和無機(jī)物組成，分為揮發(fā)性懸浮固體VS和灰分，SS在600度溫度下灼燒，灼燒后殘?jiān)鼮榛曳郑瑩]發(fā)掉的即是揮發(fā)性固體VS （VS反應(yīng)固體有機(jī)成分含量）。91. 判斷廢水含鹽量的依據(jù)，可作為總?cè)芙庑怨腆w（TDS）的代測值。T

6、DSEC(0.55-0.70) 注：不適用原廢水和高濃度工業(yè)廢水I=1.610-5EC2.計(jì)算溶液離子強(qiáng)度5) 電導(dǎo)率(EC) 廢水傳導(dǎo)電流能力的尺度，是廢水灌溉、工業(yè)回用的重要水質(zhì)參數(shù)，單位西門子/米（ s/m） 102、化學(xué)性指標(biāo)水體污染物按化學(xué)組成可分為有機(jī)性污染物（分為易于被微生物降解氧化分解的有機(jī)物和難于被微生物降解的有機(jī)物）和無機(jī)性污染物（如酸堿度、金屬離子、P、N、無機(jī)鹽） 11（一） 有機(jī)物 污水中所含有的碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪等有機(jī)化合物在微生物的作用下最終分解為簡單的無機(jī)物質(zhì)、二氧化碳和水等。這些有機(jī)污染物質(zhì)一般為好氧微生物分解，而消耗大量的水體氧氣，造成水體黑臭。污水中

7、的有機(jī)污染物組成比較復(fù)雜，眾多污染物質(zhì)含量較低，難以精確定位污染物質(zhì)含量，一般來說常采用綜合污染指標(biāo)反應(yīng)有機(jī)污染物的量，對于特殊有毒污染物質(zhì)，也可采用色譜技術(shù)定性、定量污染物質(zhì)的量?？紤]到水體中有機(jī)污染物質(zhì)多為耗氧污染物質(zhì)，實(shí)際工作中常采用COD（化學(xué)需氧量）、BOD（生物化學(xué)需氧量）、總有機(jī)碳（TOC）、總需氧量TOD等綜合指標(biāo)來反應(yīng)水中需氧有機(jī)物的含量。121)生化需氧量BOD： 水中有機(jī)污染物被好氧微生物分解時(shí)所需的氧量為生化需氧量（以mg/L為單位）。它反映了在有氧的條件下，水中可生物降解的有機(jī)物量。生化需氧量越高，表示水中需氧有機(jī)污染物越多。有機(jī)污染物被好氧微生物氧化分解的過程，一般

8、可分為2個(gè)階段：第1階段主要是有機(jī)物被轉(zhuǎn)化為二氧化碳、水和氨，常稱為碳化階段耗氧；第2階段主要是氨被轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽和硝酸鹽，常稱為硝化階段耗氧。微生物自身進(jìn)行能量釋放，進(jìn)行新陳代謝，也消耗氧氣為內(nèi)源呼吸消耗的氧氣。污水的生化需氧量一般指碳氧化階段耗氧和內(nèi)源呼吸耗氧。微生物的活動(dòng)與溫度有關(guān)，測定生化需氧量時(shí)一般以20oC作為測定的標(biāo)準(zhǔn)溫度。一般生活污水中的有機(jī)物需20天左右才能基本上完成第一階段的分解氧化過程。由于時(shí)間較長，常用5天BOD表示。 一般生活污水BOD5一般為BOD20的70%，而工業(yè)污水由于水質(zhì)復(fù)雜，BOD 5/BOD20規(guī)律難以確定。13碳BOD反應(yīng)模型式中：BODr在t日剩余的

9、BOD量，mg/l； k1一級(jí)反應(yīng)速率常數(shù)，l/d； BODtt日的BOD量，mg/l； UBOD最終碳BOD; t時(shí)間，d。14K1受溫度影響顆粒大小對BOD反應(yīng)速率的影響污水水質(zhì)不同，k1變化很大溫度對BOD反應(yīng)速率的影響15BOD的硝化作用BOD試驗(yàn)的局限性： (1)需要濃度高、有活性的、經(jīng)馴化過的接種細(xì)菌；(2)當(dāng)涉及到有毒廢水時(shí)，需要預(yù)處理，(3)同時(shí)必須降低硝化細(xì)菌的作用；(4)只能測量可生物降解的有機(jī)物；(5)為獲得試驗(yàn)結(jié)果，需較長的時(shí)間。 有機(jī)氮水解產(chǎn)生氨氮由于硝化細(xì)菌繁殖的速度很慢，正常情況下，需經(jīng)610 d。 162）化學(xué)需氧量COD： 化學(xué)需氧量是用化學(xué)氧化劑氧化水中有機(jī)

10、污染物時(shí)所消耗的氧化劑量，用氧量mg/L表示。 化學(xué)需氧量越高，也表示水中有機(jī)污染物越多，常用的氧化劑主要是重鉻酸鉀和高錳酸鉀，以高錳酸鉀為氧化劑測定的值稱高錳酸鹽指數(shù)，以重鉻酸鉀作氧化劑測定的值稱CODCr或簡稱COD。如果廢水的水質(zhì)組成穩(wěn)定，則BOD/COD比例穩(wěn)定。17COD：CODcr，SCODOrganic matter(CaHbOc)+Cr2O72-+H+Cr3+CO2+H2O對于可完全降解的小分子有機(jī)物：UBOD(碳BOD)=COD對于難降解物質(zhì)或?qū)嶋H廢水，會(huì)有差異。（難降解、生物毒性、還原性無機(jī)物等）183) TOC：最新TOC快速在線檢測，方便準(zhǔn)確TOC檢測TOC分級(jí)顆粒TO

11、C，溶解DTOC4) 紫外吸收有機(jī)組分： UV254強(qiáng)烈吸收紫外線（UV）的有機(jī)物，腐殖質(zhì)、木質(zhì)素、鞣酸 等芳香族化合物。 SUVA單位溶解性有機(jī)碳（DOC）的比紫外吸收率，一般評(píng)估三鹵甲烷（THMS）.TOC 在900高溫下，將有機(jī)物所含的碳氧化成CO2并折算成含碳量，表示水體中有機(jī)污染的總含碳量195)理論需氧量（ThOD）根據(jù)化學(xué)分子式計(jì)算C、H、N的理論需氧量（包括C氧化和N氧化） BOD，COD和TOC的關(guān)系ThOD COD BOD TOCTOD表示水體中污染物全部氧化所需要的氧量，有機(jī)物主要有CNPOH等氧化后，產(chǎn)生CO2H2ONO2和SO2所消耗的氧量206) 單個(gè)有機(jī)化合物1.

12、重點(diǎn)污染物美國環(huán)保局（EPA）確定了129種重點(diǎn)污染物2.揮發(fā)性化合物流動(dòng)性強(qiáng)、危害大3.消毒副產(chǎn)物（DBPS） 原有消毒副產(chǎn)物三氯甲烷類（THMS）、鹵代乙酸類（HAAS）致癌性近年來發(fā)現(xiàn)的亞硝基二甲胺（NDMA），是一類最強(qiáng)致癌物亞硝酸鹽+ 氯消毒亞硝酸二甲基胺NDMA4. 農(nóng)用化學(xué)藥劑5. 新出現(xiàn)的有機(jī)化合物抗生素、激素類、內(nèi)分泌干擾物等化合物除草劑、農(nóng)藥21（二） 無機(jī)性指標(biāo) pH值、堿度、氮、磷、氯化物、硫酸鹽、氣體、溶解氧、硫化氫、甲烷、氣味、金屬。1）氮磷植物營養(yǎng)物 水中氮磷營養(yǎng)物成了難控制的污染物 氮磷是植物重要的營養(yǎng)物質(zhì)，在一些緩流的水體如湖泊中，過高的氮磷濃度使的藻類異常繁

13、殖，這種現(xiàn)象稱為富營養(yǎng)化。一般認(rèn)為總磷及無機(jī)氮濃度分別為0.02mg/l及0.3mg/l即為達(dá)到富營養(yǎng)化狀態(tài)。 組成：有機(jī)氮、氨氮、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮，四種含氮化合物的總量為TN.有機(jī)氮很不穩(wěn)定，容易在微生物作用下分解為其他三種，在無氧的條件下分解為氨氮，在有氧的分解為氨，再經(jīng)相應(yīng)硝化細(xì)菌轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽和硝酸鹽。凱氏氮KN是有機(jī)氮和氨氮的總稱。生活污水中KN約40mg/l,其中有機(jī)氮約為15mg/l，氨氮約為25mg/l.， 222)PH與堿度：PH為氫離子的負(fù)對數(shù)，對廢水處理而言，PH是關(guān)鍵。 堿度指污水中含有的能與強(qiáng)酸產(chǎn)生中和反應(yīng)的物質(zhì)，即H+離子的受體，主要包括氫氧化物堿度即OH-含量

14、、碳酸鹽堿度即碳酸根含量及重碳酸根堿度即重碳酸根含量23243）不良?xì)馕缎迈r生活廢水、厭氧（缺氧）廢水、工業(yè)廢水硫化氫濃度計(jì)257）金屬離子組分 痕量金屬離子，如鎘（ Cd ）、鉻（Cr）、銅（Cu）、鐵（Fe）、鉛（Pb）、汞（Hg）、鋅（Zn）等。 濃度較高時(shí)具有一定毒性，出水灌溉和污泥堆肥時(shí)考慮金屬毒性。污水的重金屬，最終會(huì)轉(zhuǎn)移到沉淀物中。4） 磷正磷酸鹽、聚磷酸鹽、有機(jī)磷酸鹽富營養(yǎng)化，采用化學(xué)除磷和生物除磷5） 氯化物海水影響、地下水、工業(yè)廢水，含鹽廢水，氯化物濃度超過4000mg/l時(shí)對微生物有抑制作用，含鹽量1%意味著10000mg/l6）硫化物、硫酸鹽污水中的硫酸鹽，在缺氧的條件

15、下，會(huì)在硫酸鹽還原菌的作用下，被脫硫還原為硫化氫，硫化氫又在排水管道上部被氧化為硫酸進(jìn)而腐蝕管道2627283、污水的生物指標(biāo)1）細(xì)菌總數(shù)：每ml水樣中細(xì)菌菌落總數(shù)表示。細(xì)菌總數(shù)反映水體受到細(xì)菌污染的程度2）大腸菌群：水是傳播腸道疾病的一種重要媒介，而大腸菌群被視為最基本的糞便污染指示菌群。大腸菌群可表示水樣被糞便污染的程度。以每ml水中所含有大腸菌群的數(shù)目表示,單位為個(gè)/ml。29 2002年以前：污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)(GB8978-96)。多數(shù)指標(biāo)是針對工業(yè)廢水的，對城市污水的針對性不強(qiáng)。相當(dāng)一部分標(biāo)準(zhǔn)值偏寬，而個(gè)別指標(biāo)在技術(shù)經(jīng)濟(jì)上達(dá)標(biāo)又有一定難度。如：對城鎮(zhèn)污水處理廠出水而言，重金屬、微污染

16、有機(jī)物、石油類、動(dòng)植物油、LAS等指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值偏寬；總磷偏嚴(yán)，常規(guī)二級(jí)處理和強(qiáng)化二級(jí)處理工藝難以達(dá)到0.5 mg/L和1 mg/L的現(xiàn)行綜合標(biāo)準(zhǔn) 2001 年：城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，并于2002年12月27日由國家環(huán)境保護(hù)總局和國家技術(shù)監(jiān)督檢驗(yàn)總局批準(zhǔn)發(fā)布，2003年7 月1日正式實(shí)施。 專門針對城鎮(zhèn)污水處理廠污水、廢氣、污泥污染物排放制定的國家專業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，本標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施后，城鎮(zhèn)污水處理廠污水、廢氣和污泥的排放不再執(zhí)行綜合排放標(biāo)準(zhǔn)。污水處理廠噪音控制仍執(zhí)行國家或地方的噪音控制標(biāo)準(zhǔn)。3.水污染防治法律、法規(guī)、政策、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范30標(biāo)準(zhǔn)基本控制項(xiàng)目最高允許排放濃度(日均值)注：括號(hào)外為水溫

17、12時(shí)的控制指標(biāo)，括號(hào)內(nèi)為水溫12時(shí)的控制指標(biāo)。前/后數(shù)值分別表示現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)值、原執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)。31表1 基本控制項(xiàng)目最高允許排放濃度（日均值） 單位mg/L序號(hào)基本控制項(xiàng)目一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)A標(biāo)準(zhǔn)B標(biāo)準(zhǔn)1化學(xué)需氧量（COD）50601001202生化需氧量（BOD5）102030603懸浮物（SS）102030504動(dòng)植物油135205石油類135156陰離子表面活性劑0.51257總氮（以N 計(jì)）15208氨氮（以N 計(jì)）5（8）8（15）25（30）9總磷(以P計(jì)）2005年12月31日前建設(shè)的11.5352006年1月1日起建設(shè)的0.513510色度（稀釋倍數(shù)）3030405011pH6

18、912糞大腸菌群數(shù)（個(gè)/L）103104104注：下列情況下按去除率指標(biāo)執(zhí)行：當(dāng)進(jìn)水COD 大于350mg/L 時(shí)，去除率應(yīng)大于60%， BOD大于160mg/L 時(shí)，去除率應(yīng)大于50%。 括號(hào)外數(shù)值為水溫12 時(shí)的控制指標(biāo)，括號(hào)內(nèi)數(shù)值為水溫12時(shí)的控制指標(biāo)。 32一類污染物最高允許排放濃度（日均值） 單位mg/L序號(hào)污 染 物一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)1總汞0.0050.012烷基汞不得檢出不得檢出3總鎘0.050.054總鉻0.51.05六價(jià)鉻0.20.56總砷0.20.57總鉛0.50.58總鎳0.51.09苯并（a）芘0.000030.0000310總鈹（按Be計(jì)）0.0050.00511總銀（

19、按Ag計(jì)）0.50.512總放射性1Bq/L1Bq/L13總放射性10Bq/L10Bq/L33表3 選擇控制項(xiàng)目最高允許排放濃度（日均值） 單位mg/L 34表5 廠界（防護(hù)帶邊緣）廢氣排放最高允許濃度單位mg/m3序號(hào)控制項(xiàng)目一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)1氨1.01.54.02硫化氫0.030.060.323臭氣濃度（無量綱）1020604甲烷（廠區(qū)最高體積濃度 %）0.511表6 污泥穩(wěn)定化控制指標(biāo)穩(wěn)定化方法控制項(xiàng)目控制指標(biāo)厭氧消化有機(jī)物降解率（%）40好氧消化有機(jī)物降解率（%）40好氧堆肥含水率（%）50蠕蟲卵死亡率（%）95糞大腸菌群菌值0.0135表6 有毒污染物a目錄序號(hào)名稱序號(hào)名稱1

20、總氰化物7甲基對硫磷2苯胺類8馬拉硫磷3硝基苯類9五氯酚及五氯酚鈉4元素磷102，4二硝基氯苯5樂果11丙烯腈6對硫磷12總硒注：a第二類污染物中屬劇毒化學(xué)品目錄（2002）中所列的物質(zhì)。36表7污泥農(nóng)用時(shí)污染物控制標(biāo)準(zhǔn)限值序號(hào)控制項(xiàng)目最高允許含量（mg/kg 干污泥）在酸性土壤上（pH=6.5)1總鎘5202總汞5153總鉛30010004總鉻60010005總砷75756總鎳1002007總鋅200030008總銅80015009硼15015010石油類3000300011苯并(a)芘3312多氯代二苯并二惡英/多氯代二苯并呋喃（PCDD/PCDF 單位:ng 毒性單位/kg 干污泥)10

21、010013可吸附有機(jī)鹵化物（AOX）（以Cl計(jì)）50050014多氯聯(lián)苯（PCB）0.20.237表8 水污染物監(jiān)測分析方法38序號(hào)控制項(xiàng)目測定方法測定下限（mg/L）方法來源19總鉛原子吸收分光光度法（螯合萃取法）0.01GB747587雙硫腙分光光度法0.01GB74708720總鎳火焰原子吸收分光光度法0.05GB1191289丁二酮肟分光光度法0.25GB119108921總鈹活性炭吸附鉻天菁S光度法0.25g/L1）22總銀火焰原子吸收分光光度法0.03GB1190789鎘試劑2B分光光度法0.01GB119088923總銅原子吸收分光光度法0.01GB747587二乙基二硫氨基甲酸鈉分光光度法0.01GB74748724總鋅原子吸收分光