污水處理技術(shù)：第1章 水體污染概述

1、污水處理技術(shù)了解一般污水處理流程、主要污水處理設(shè)備的結(jié)構(gòu)、特征，運行管理 了解污水處理的物理、化學(xué)、物理化學(xué)和生物處理的方法 了解污水的性質(zhì)、特征，污水處理的基本理論 目 的第一部分：水體污染概述第二部分：廢水的物理處理法第三部分：廢水的化學(xué)及物理化學(xué)處理法第四部分：廢水的生物處理法第五部分：污泥的處理與處置內(nèi) 容參 考 書第一章 水體污染概述1.4 健康飲用水1.3 水質(zhì)與水質(zhì)指標(biāo)1.2 廢水中主要污染物及其危害1.1 廢水性質(zhì)及分類1.5 廢水處理方法概述1.1.1 廢水的性質(zhì)廢水-污水Waste Water在人類的生活和生產(chǎn)活動中，從自然界中取用的水受到污染，改變了原來的性質(zhì)，甚至喪失了

2、使用價值，將其廢棄外排，這種被廢棄外排的水稱為廢水。導(dǎo)致取用水喪失使用價值的基本原因是水中混進(jìn)了各種污染物。 1.1.2 廢水的分類 來源：生活污水、工業(yè)廢水；1 主要成分：有機廢水、無機廢水、綜合廢水； 含酚廢水、含氰廢水、含氮廢水、含汞廢水；2 工業(yè)部門：焦化廢水、電鍍廢水、造紙廢水、 化工廢水、農(nóng)藥廢水、冷卻廢水；4 酸堿性：酸性廢水、堿性廢水、中性廢水；31.2 廢水中主要污染物及其危害生物污染物：致病性微生物酸堿污染物：pH營養(yǎng)物質(zhì)污染物：氮、磷感官污染物：渾濁、惡臭、異味、顏色等 有機污染物：碳水化合物、蛋白質(zhì)、氨基酸等天然有機物及可生物降解的人工合成有機物質(zhì)。油類污染物：石油有毒

3、污染物：無機（有機）化學(xué)毒物、放射性物質(zhì)。固體污染物懸浮物(粒徑大于100nm)膠體(粒徑在1-100nm)溶解物(粒徑1nm)：低分子或離子狀態(tài) 重金屬重金屬主要包括Hg、Cd、Pb、Cr等。它們與有機污染物不同，水中的微生物難于使其分解消除，相反卻經(jīng)過“蝦吃浮游生物，小魚吃蝦，大魚吃小魚”的水中食物鏈被富集起來，濃度逐級加大。人處于食物鏈的終端，于是通過食物或飲水，就將有毒物攝入體內(nèi)。若這些有毒物不易排泄，在人體內(nèi)積蓄，就會引起慢性中毒。 重金屬的致害作用在于使人體中的酶失去活性，它們的共同特點是即使含量很小也有毒性，因為它們能在生物體內(nèi)積累，不易排出體外，因此危害很大。1956年日本水俁

4、病事件 1950年，有大量的海魚成群在水俁灣海面游泳，任人網(wǎng)捕，海面上常見死魚、海鳥尸體，水俁市的漁獲量開始銳減。日本水俁灣有一個內(nèi)海，海產(chǎn)豐富，是漁民們賴以生存的主要漁場。水俁鎮(zhèn)是水俁灣東部的一個小鎮(zhèn)，有4萬多人居住，周圍的村莊居住著1萬多農(nóng)民和漁民。 1952年，水俁當(dāng)?shù)卦S多貓出現(xiàn)不尋?，F(xiàn)象，走路顛顛跌跌，甚至發(fā)足狂奔，當(dāng)?shù)鼐用穹Q“跳舞病”，1953年1月有貓發(fā)瘋跳海自殺，但當(dāng)時尚未引起注意，一年內(nèi)，投海自殺的貓總數(shù)達(dá)五萬多只。接著，狗、豬也發(fā)生了類似的發(fā)瘋情形。當(dāng)中的患者多為漁民家庭出身，1956年8月日本學(xué)者發(fā)現(xiàn)水俁灣海水中有污染物質(zhì)，研究人員偵察的矛頭指向窒素公司。這種怪病被稱為“水

5、俁奇病”。此事造成水俁近海魚貝類市場價值一落千丈，水俁居民由于陷入貧困，反而大量食用有毒的魚貝，使得災(zāi)情擴大。鎮(zhèn)有4萬居民，先后有1萬人不同程度的患有此種病狀。1956年4月21日，人類亦被確認(rèn)發(fā)生同樣的癥例，來自入江村的小女孩田中靜子成為第一位患病者，被送至氮公司附屬醫(yī)院，病況急速惡化，一個月后雙眼失明，全身性痙攣，不久死亡。死者二歲的妹妹也罹患相同的病癥，不久又發(fā)現(xiàn)許多村民都有問題。這些人開始只是口齒不清，走路不穩(wěn)，最后高聲大叫而死。水俁病實際為有機水銀中毒，分為有急性、亞急性、慢性、潛在性和胎兒性?；颊呤肿懵楸?，甚至步行困難、運動障礙、失智、聽力及言語障礙；重者例如痙攣、神經(jīng)錯亂，最后死

6、亡，至今仍無有效的治療法。發(fā)病起三個月內(nèi)約有半數(shù)重癥者死亡，懷孕婦女亦會將這種水銀中毒遺產(chǎn)給胎中幼兒。1932年，新日本窒素肥料（窒素，即氮）于水俁工場生產(chǎn)氯乙烯與醋酸乙烯，其制程中需要使用含汞的催化劑。由于該工廠任意排放廢水，這些含汞的劇毒物質(zhì)流入成海，被水中生物所食用，并轉(zhuǎn)成甲基汞氯（CH3HgCl）等有機汞化合物。當(dāng)人類捕食海中生物后，甲基汞等有機汞化合物通過魚蝦進(jìn)入人體，被腸胃吸收，侵害腦部和身體其他部分，造成生物累積。原因該事件被認(rèn)為是一起重大的工業(yè)災(zāi)難。1997年10月，由官方所認(rèn)定的受害者高達(dá)12,615人，當(dāng)中有1,246人已死亡。骨痛病事件 日本富山痛痛病事件是世界有名的公害

7、事件之一，主要是由于重金屬尤其是鎘中毒引起的，1955年至1972年發(fā)生在日本富山縣神通川流域?；颊叽蠖嗍菋D女，病癥表現(xiàn)為腰、手、腳等關(guān)節(jié)疼痛。病癥持續(xù)幾年后，患者全身各部位會發(fā)生神經(jīng)痛、骨痛現(xiàn)象，行動困難，甚至呼吸都會帶來難以忍受的痛苦。到了患病后期，患者骨骼軟化、萎縮，四肢彎曲，脊柱變形，骨質(zhì)松脆，就連咳嗽都能引起骨折?；颊卟荒苓M(jìn)食，疼痛無比，常常大叫“痛死了！”“痛死了！”有的人因無法忍受痛苦而自殺。這種病由此得名為“骨癌病”或“痛痛病”。據(jù)記載，日本從1913年開始煉鋅，到1931年就出現(xiàn)過這種病，但沒人知道這種病是怎樣產(chǎn)生的。直到1961年日本醫(yī)學(xué)界從事綜合臨床、病理、流行病學(xué)、動物

8、實驗和分析化學(xué)的人員經(jīng)過長期研究后發(fā)現(xiàn)，“骨痛病”是由于神通川上游的神岡礦山廢水引起的鎘（Cd）中毒。由于工業(yè)的發(fā)展，富山縣神通川上游的神岡礦山從19世紀(jì)80年代成為日本鋁礦、鋅礦的生產(chǎn)基地。神通川流域從1913年開始煉鋅，“骨痛病”正是由于三井金屬礦業(yè)公司神岡煉鋅廠排放的含鎘廢水污染了周圍的耕地和水源而引起的。企業(yè)長期將沒有處理的廢水排放注入神通川，致使高濃度的含鎘廢水污染了水源。而神通川是兩岸人們世世代代的飲用水源，也灌溉著兩岸肥沃的土地，使之成為日本主要糧食基地的命脈水源，由此產(chǎn)生的 “鎘米”和“鎘水”把神通川兩岸的人們帶進(jìn)了“骨痛病”的陰霾中。 日本骨痛病起源地鎘污染農(nóng)田耗時33年完成

9、換土中國耕地重度污染近6千萬畝 湖南稻米鎘超標(biāo)21倍4月24日，綠色和平組織發(fā)布報告，指出湖南省衡陽市衡東工業(yè)園(大埔片)周圍稻谷、稻田土壤及地表水樣本的重金屬超標(biāo)嚴(yán)重。其中，超標(biāo)最嚴(yán)重的稻米樣本中的鎘含量超過國家標(biāo)準(zhǔn)近21倍。 金屬鎘被國際癌癥研究機構(gòu)列為強致癌物質(zhì)，而且它在人體的積蓄潛伏可以長達(dá)10年-30年，可以導(dǎo)致腎臟等器官發(fā)生病變，還可能引發(fā)骨痛病，甚至影響下一代的健康。 吃不同產(chǎn)地的大米：市面上約10%的在售大米鎘超標(biāo)，還有90%左右的大米處于安全水平 多吃含鋅食物 ：鋅可減少對鎘的吸收，所以常吃海產(chǎn)品、豆類、瓜子、肉、蛋等含鋅量較高的食品，可以減少對鎘的吸收。 不要抽煙 ：煙草和

10、稻谷一樣也能富集鎘 不要佩戴含鎘飾品 其他 ：大紅及黃色的印花餐具、包裝用品、玩具、化妝品，其顏料中可能含鎘，應(yīng)避免使用，更不要接觸食物。 湖南癌癥村 4月17日訊 湖南雄黃礦，一座有1500年開采歷史的“亞洲最大雄黃礦”。曾經(jīng)，這里是當(dāng)?shù)刈詈玫钠髽I(yè)，豐富的礦產(chǎn)資源帶給國家和職工豐厚的經(jīng)濟效益，卻也在人們環(huán)保意識薄弱的情況下埋入了“砷中毒”的種子。據(jù)石門縣政府披露，當(dāng)?shù)?000多居民中，1200余人檢測出砷中毒。據(jù)當(dāng)?shù)鼗菑S醫(yī)院統(tǒng)計，從1971年到2013年1月，雄黃礦患砷中毒的職工中600多人已經(jīng)去世，其中400余人死于癌癥。 曾經(jīng)的磺廠繁華而熱鬧，燈火徹夜通明，被當(dāng)?shù)厝藗冏u為“小香港”。每5

11、天社區(qū)就會有一次趕集，商販們會聚集在這里做生意。雄黃礦名氣大、效益好，獎金和工資加起來是其他地方的幾倍。而每到春節(jié)，礦里都有福利，蔬菜、肉類等從不會少。甚至在溫飽剛剛解決的年代，職工們已經(jīng)可以喝上新鮮的牛奶。而現(xiàn)在，太陽一落山，整個社區(qū)便沉寂了。晚上七八點鐘，路上已經(jīng)鮮少見到有人出來走動，甚至連路燈都很少亮起。 礦廠建立以前，穿過鶴山村的黃水溪一直是村民們賴以生存的水源。飲水、洗衣服、洗菜等生活用水都在這里。而煉制砒霜的廢渣廢水全部被傾倒在村民們吃用了幾十年的黃水溪里，礦渣不斷堆砌在溪溝里，殘留的砷就這樣流入河流，滲入土壤，進(jìn)入泥沙。1978年，由于污染嚴(yán)重，國家停止了雄黃礦的煉砒行為。取而代

12、之的是硫酸廠和磷肥廠。生產(chǎn)硫酸的廢水排入黃水溪后，可以明顯地看到一股紅色的液體。村民們總會等到那股水流過后，繼續(xù)洗衣服洗菜。 如今的磺廠社區(qū)比起當(dāng)年冷清了不少，大多商品小賣部生意冷清，冥品店卻隨處可見。 68歲的磺廠社區(qū)居民朱春然，手捧著他岳母一家七口人的照片。岳父岳母于1950年代從外地遷來磺廠上班，在此出生長大的3個兒子和2個女兒連同他們自己全部砷中毒，后引發(fā)各種癌癥相繼辭世。從部隊轉(zhuǎn)業(yè)的女婿朱春然因為在此地生活時間不長，得以幸免。可是身上也有大大小小的砷斑，只是他不愿輕易袒露在人前。 污水的水質(zhì)指標(biāo)是用來衡量水在使用過程中被污染的程度，也稱污水的污染指標(biāo)污水的水質(zhì)指標(biāo)可分為物理指標(biāo)、化學(xué)

13、指標(biāo)、生物指標(biāo)三大類。水溫 色度 臭味 固體含量 1.3 廢水水質(zhì)指標(biāo)由污水的色度可以知道污染物質(zhì)的情況生產(chǎn)廢水視工礦企業(yè)的性質(zhì)而異，差別極大 色度為一種感官性狀指標(biāo)色度可由懸浮固體、膠體或溶解物質(zhì)形成 生活污水的臭味來自有機物腐敗產(chǎn)生的氣體；工業(yè)廢水的臭味來自揮發(fā)性化合物由臭味可辨別出污水中某些物質(zhì)存在的情形，還能幫助知道污水是否新鮮 臭味也是物理性質(zhì)的主要指標(biāo) 固體含量以TS作為指標(biāo)，常用重量法測定固體物質(zhì)按存在形態(tài)的不同可分為：SS、DS和colloid按性質(zhì)不同可分為：有機物、無機物和生物體水溫是污水水質(zhì)的重要物理性質(zhì)指標(biāo)之一我國各地的生活污水的年平均溫度在15左右1.3.1 物理指標(biāo)

14、1.3.2 化學(xué)指標(biāo) 無機物及指標(biāo) 酸堿度 氮 硫化物 重金屬非重金屬無機有毒物質(zhì) 磷有機物污染指標(biāo) BOD TOD ThOD COD TOC 1)生化需氧量(BOD ) 是指在溫度、時間都一定的條件下，微生物在分解、氧化水中有機物的過程中，所消耗的溶解氧量。 (mg/L)將水樣在20oC條件下，培養(yǎng)五天后測定水中溶解氧消耗量作為標(biāo)準(zhǔn)方法，測定結(jié)果稱為五日生化需氧量 (BOD5) 。 (Biochemical Oxygen Demand) BOD反映了水中可被微生物分解的有機物總量。BOD值越大，說明水中有機物含量越高。 BOD3-4mg/L-水已受到有機物的污染 測定時間需5天，仍太長，難以

15、及時指導(dǎo)生產(chǎn) 實踐；缺點: 如果污水中難生物降解有機物濃度較高， BOD5 測定的結(jié)果誤差較大； 某些工業(yè)廢水不含微生物生長所需的營養(yǎng)物質(zhì)，或者含有抑制微生物生長的有毒有害物質(zhì)，影響測定結(jié)果。2)化學(xué)需氧量(COD) (Chemical Oxygen Demand) 是指在一定條件下，用強氧化劑氧化廢水中的有機物質(zhì)所消耗的氧量。(mg/L) 常用的氧化劑有K2Cr2O7和KMnO4。我國規(guī)定的廢水檢驗標(biāo)準(zhǔn)采用K2Cr2O7作為氧化劑，在酸性條件下進(jìn)行測定。CODCr測定COD采用的是強氧化劑，對大多數(shù)的有機物可氧化到85%-95%以上，較精確地表示污水中有機物的含量;測定時間僅需數(shù)小時，且不受

16、水質(zhì)的限制。優(yōu)點:不能像BOD那樣反映出微生物氧化有機物，直接地從衛(wèi)生學(xué)角度闡明被污染的程度；污水中存在的還原性無機物（如硫化物）被氧化也需消耗氧，所以COD值也存在一定誤差。 缺點:BOD5/COD的比值，可作為該污水是否適宜于采用生物方法處理的判別標(biāo)準(zhǔn)。BOD5/COD 0.3的污水，才適于采用生化處理。生活污水的BOD與COD的比值大致為0.4-0.8范圍。可生化性指標(biāo)水中的還原性物質(zhì)在高溫下燃燒后變成穩(wěn)定的氧化物時所需要的氧量。(mg/L)TOD值可以反映水中幾乎全部有機物（C、H、O、N、P、S等成分）經(jīng)燃燒后變成CO2、H2O、NOx、SO2等時所需要消耗的氧量。與BOD、COD的

17、測定相比，更為快速簡便，其結(jié)果也比COD更接近于理論需氧量（ThOD)。3)總需氧量TOD (Total Oxygen Demand) ThODTODCODCrBOD20BOD5間接表示水中有機物含量的一種綜合指標(biāo)，其顯示的數(shù)據(jù)是污水中有機物的總含碳量，單位以碳(C)的mg/L來表示。4)總有機碳TOC (Total Organic Carbon)TOC以碳的數(shù)量表示水中含有機物的總量。但由于它不能反映水中有機物的種類和組成，因而不能反映總量相同的總有機碳所造成的不同污染后果。 一般城市污水的TOC可達(dá)200mg/L，工業(yè)污水的TOC范圍較寬，最高的可達(dá)幾萬mg/L，污水經(jīng)過二級生物處理后的T

18、OC一般小于50mg/L。1.3.3 生物指標(biāo) 生物性指標(biāo)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：各種病原體危害：傳播疾病，影響衛(wèi)生，導(dǎo)致水體缺氧水中細(xì)菌總數(shù)反映了水體有機污染程度和受細(xì)菌污染的程度。常以細(xì)菌個數(shù)/mL計：飲用水：100個/ mL；醫(yī)院排水：500個/ mL細(xì)菌總數(shù)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大腸菌群來源及危害1.3.4 生活用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)感官性狀和一般化學(xué)指標(biāo)色度 不超過15度，并不

19、得呈現(xiàn)其他異色渾濁度 不超過3度，特殊情況不超過5度 臭和味 不得有異臭，異味肉眼可見物 不得含有pH 6.58.5總硬度（以碳酸鈣計） 450mg/L鐵 0.3mg/L 錳 0.1mg/L 銅 1.0mg/L 鋅 1.0mg/L揮發(fā)酚類（以苯酚計） 0.002mg/L 陰離子合成洗滌劑 0.3mg/L硫酸鹽 250mg/L 氯化物250mg/L 溶解性總固體 1000mg/L毒理學(xué)指標(biāo) 氟化物1.0mg/L 氰化物0.05mg/L 砷 0.05mg/L硒0.01mg/L 汞 0.001mg/L 鎘0.01mg/L 鉻（六價） 0.05mg/L鉛0.05mg/L 銀0.05mg/L 硝酸鹽（以

20、氮計）20mg/L 氯仿#60mg/L四氯化碳* 3mg/L 苯并（a）芘 0.01mg/L 滴滴涕* 1mg/L六六六* 5mg/L 細(xì)菌學(xué)指標(biāo) 細(xì)菌總數(shù) 100mg/L 總大腸菌群 3個mL游離余氯 在與水接觸30min后應(yīng)不低于0.3mg/L，集中式給水除去廠水應(yīng)符合上述要求外，管網(wǎng)水不應(yīng)低于0.05mg/L 放射性指標(biāo) 總a放射性 0.1Bq/L 總放射性 1Bq/L1.3 健康飲用水 六十年代淘米洗菜 七十年代洗衣灌溉 千禧年代拉稀生癌 九十年代魚蝦絕代 八十年代水質(zhì)敗壞 介水傳染病：原因是細(xì)菌、病毒和原蟲等，隱孢子蟲囊等水型地方?。焊叻?、高砷水、苦咸水化學(xué)性中毒：鉻、汞、氰化物等

21、飲水氯化副產(chǎn)物：致癌 致畸 飲水引起的常見疾病定義:為滿足人們對生活質(zhì)量和自身健康需求的提高，在傳統(tǒng)自來水或飲水方式的基礎(chǔ)上，經(jīng)過深加工處理(過濾、反滲透、蒸餾、電滲析、磁化、電解、活化、礦化、強化各種營養(yǎng)索等方式)后的優(yōu)質(zhì)水，并以不同方式提供給普通消費者的飲水。新型飲水:純水、凈水、離子水、天然水、礦溶水、活化水、生態(tài)水、冰川水等。 新型飲水1、警惕早晨“死水殺手”2、拒絕飲用反復(fù)煮沸的水 3、不喝沒有完全煮沸的自來水，水中的有 害病菌必須達(dá)到100oC時才能被完全殺死。4、家用濾水器 你會“喝”水嗎 ?1.5 廢水處理方法概述物理處理法 通過物理作用分離、回收廢水中不溶解的懸浮狀態(tài)污染物的

22、方法，可分為重力分離法、離心分離法和篩濾截留法等。屬于重力分離法的處理單元有沉淀、上?。飧。┑?，相應(yīng)使用的處理設(shè)備是沉砂池、沉淀池、隔油池、氣浮池及其附屬裝置等。離心分離法本身就是一種處理單元，使用的處理裝置有離心分離機和水旋分離器等。篩濾截留法有柵篩截留和過濾兩種處理單元，前者使用的處理設(shè)備是格柵、篩網(wǎng)，而后者使用的是砂濾池和微孔濾機等。以熱交換原理為基礎(chǔ)的處理方法也屬于物理處理法，其處理單元有蒸發(fā)、結(jié)晶等。 1.5.1 廢水處理方法 化學(xué)處理法和物理化學(xué)處理法 通過化學(xué)反應(yīng)和傳質(zhì)作用來分離、去除廢水中呈溶解、膠體狀態(tài)的污染物或?qū)⑵滢D(zhuǎn)化為無害物質(zhì)的方法。而電滲析和反滲透處理單元使用的是膜分

23、離技術(shù)。運用傳質(zhì)作用的處理單元既具有化學(xué)作用，又具有與之相關(guān)的物理作用，所以也可以從化學(xué)分離法中分出來，成為另一類處理方法，稱為物理化學(xué)處理法。 在化學(xué)處理法中，以投加藥劑產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)為基礎(chǔ)的處理單元有混凝、中和、氧化還原等；而以傳質(zhì)作用為基礎(chǔ)的處理單元則有萃取、汽提、吹脫、吸附、離子交換以及電滲析和反滲透等。生物處理法 通過微生物的代謝作用，使污水中呈溶解、膠體狀態(tài)的有機污染物轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的無害物質(zhì)的方法。方法：好氧氧化法、厭氧還原法。厭氧生物處理法，又名生物還原處理法，主要用于處理高濃度有機廢水和污泥。處理設(shè)備主要有硝化池。 好氧生物處理法又分為活性污泥法和生物膜法兩類。活性污泥法本身就是一種處理單元，它有多種運行方式。屬于生物膜法的處理設(shè)備有生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、生物接觸氧化池以及最近發(fā)展起來的生物流化床等。生物氧化塘又稱自然生物處理法。1.5.2 廢水處理的分級 一級處理：去除污水中呈懸浮狀態(tài)的固體污染物質(zhì)。城市污水格柵沉砂池沉淀池直接排放二級處理經(jīng)過一級處理后的污水，SS一般可去除40-50%，BOD一般可去除30%左右，達(dá)