廢水來源與特性

第一章總論第一節(jié)廢水來源與特性第二節(jié)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)第三節(jié)廢水處理方法綜述

第四節(jié)廢水處理反應(yīng)器及動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)

廢水的來源

第一節(jié)廢水來源與特性

根據(jù)來源不同，廢水可分為生活污水和工業(yè)廢水兩大類。生活污水是人們在日常生活中所產(chǎn)生的廢水，主要包括廚房洗滌污水。工業(yè)廢水是在工業(yè)生產(chǎn)過程中所排出的廢水。工業(yè)廢水分為生產(chǎn)污水和生產(chǎn)廢水。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。而那些污染較嚴(yán)重，須經(jīng)過處理后方可排放的工業(yè)廢水就稱為生產(chǎn)污水。return

廢水的特性

廢水中的污染物種類大致可如下區(qū)分：固體污染物、需氧污染物、營養(yǎng)性污染物、酸堿污染物、有毒污染物、油類污染物、生物污染物、感官性污染物和熱污染等。為了表征廢水水質(zhì)，規(guī)定了許多水質(zhì)指標(biāo)。主要有有毒物質(zhì)、有機(jī)物質(zhì)、懸浮物總數(shù)、pH值、色度、溫度等。一種水質(zhì)指標(biāo)可能包括幾種污染物；而一種污染物也可幾種水質(zhì)指標(biāo)。

return(一)固體污染物

固體污染物常用懸浮物和濁度兩個(gè)指標(biāo)來表示。懸浮物是一項(xiàng)重要水質(zhì)指標(biāo)，它的存在不但使水質(zhì)渾濁，而且使管道及設(shè)備阻塞、磨損，干擾廢水處理及回收設(shè)備的工作。濁度是對水的光傳導(dǎo)性能的一種測量，其值可表征廢水中膠體相懸浮物的含量。固體污染物在水中以三種狀態(tài)存在：溶解態(tài)(直徑小于1nm)、膠體態(tài)(直徑介于1～100nm)和懸浮態(tài)(直徑大于100nm)。水質(zhì)分析中把固體物質(zhì)分為兩部分：能透過濾膜(孔徑約3～10μm)的叫溶解固體(DS)；不能透過的叫懸浮固體或懸浮物，兩者合稱為總固體(TS)。return(二)需氧污染物廢水中能通過生物化學(xué)和化學(xué)作用而消耗水中溶解氧的物質(zhì)，統(tǒng)稱為需氧污染物。絕大多數(shù)的需氧污染物是有機(jī)物，無機(jī)物主要有Fe3+、Fe2+、S2-、CN-等。因而在一般情況下，需氧物即指有機(jī)物。由于有機(jī)物的種類非常多，現(xiàn)有的分析技術(shù)難以將其區(qū)分與定量。在工程實(shí)際中主要用生化需氧量、化學(xué)需氧量、總需氧量、總有機(jī)碳等指標(biāo)來描述。return1．生化需氧量(BOD)存在一些缺點(diǎn)：(1)當(dāng)污水中含大量難降解物質(zhì)時(shí)，BOD5測定誤差較大；(2)每次測定需5天，不能及時(shí)指導(dǎo)實(shí)際工作；(3)廢水中如存在抑制微生物生長繁殖的物質(zhì)或不含微生物生長所需的營養(yǎng)時(shí)，將影響測定結(jié)果。2．化學(xué)需氧量(COD)

化學(xué)需氧量是指在酸性條件下，用強(qiáng)氧化劑將有機(jī)物氧化為CO2、H20所消耗的氧量。氧化劑一般采用重鉻酸鉀。由于重鉻酸鉀氧化作用很強(qiáng)，所以能夠較完全地氧化水中大部

return分有機(jī)物和無機(jī)性還原物質(zhì)(但不包括硝化所需的氧量)，此時(shí)化學(xué)需氧量用CODcr，或COD表示。如采用高錳酸鉀作為氧化劑，則寫作CODMn。3．總需氧量(TOD)

有機(jī)物主要元素是C、H、O、N、S等。在高溫下燃燒后，將分別產(chǎn)生CO2和H2O，所消耗的氧量稱為總需氧量TOD。TOD的值一般大于COD的值。TOD的測定方法是：向氧含量已知的氧氣流中注入定量的水樣，并將其送入以鉑為觸媒的燃燒管中，在900℃高return溫下燃燒，水樣中的有機(jī)物即被氧化。消耗掉氧氣流中的氧氣，剩余氧量可用電極測定并自動(dòng)記錄。氧氣流原有氧量減去剩余氧量即得總需氧量TOD。TOD的測定僅需幾分鐘。4.總有機(jī)碳(TOC)

有機(jī)物都含有碳，通過測定廢水中的總含碳量可以表示有機(jī)物含量?？傆袡C(jī)碳(TOC)的測定方法是：向氧含量已知的氧氣流中注入定量的水樣，并將其送入以鉑為觸媒的燃燒管中，在900℃高溫下燃燒，用紅外氣體分析儀測定在燃燒過程中產(chǎn)生的CO2量，再折算出其中的含碳量，就是總有機(jī)碳T0C值。為排除無機(jī)碳酸鹽的干擾，應(yīng)先將水樣酸化，再通過壓縮空氣吹脫水中的碳酸鹽。TOC的測定時(shí)間也僅需幾分鐘。return(三)營養(yǎng)性污染物當(dāng)廢水排入受納水體，使水中N和P的濃度分別超過0.2和0.02mg/L時(shí)，就會(huì)引起受納水體的富營養(yǎng)化，促進(jìn)各種水生生物的活性，刺激它們的異常增殖，這樣會(huì)造成一系列的危害。藻類占據(jù)的空間越來越大，使魚類活動(dòng)空間越來越小，衰死藻類將沉積水底，增加水體有機(jī)物量。藻類種類逐漸減少，從以硅藻和綠藻為主轉(zhuǎn)為以迅速繁殖的藍(lán)藻為主，藍(lán)藻不是魚類的良好飼料，并且有些還會(huì)產(chǎn)生出毒素。藻類過度生長，將造成水中溶解氧的急劇減少，使水體處于嚴(yán)重缺氧狀態(tài)，造成魚死亡，水體腐敗發(fā)臭。

N的主要來源是氮肥廠、洗毛廠、制革廠、造紙廠、印染廠食品廠等。P的主要來源是磷肥廠和含磷洗滌劑等。生活污水經(jīng)普通生化法處理，也會(huì)轉(zhuǎn)化為無機(jī)的P和N等。此外BOD、溫度、維生素類物質(zhì)也能促進(jìn)和觸發(fā)營養(yǎng)性污染。return(四)酸堿污染物

酸堿污染物主要由工業(yè)廢水排放的酸堿以及酸雨帶來。水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中以pH值來反映其含量水平。酸堿污染物使水體的PH值發(fā)生變化，破壞自然緩沖作用。抑制微生物生長，妨礙水體自凈，使水質(zhì)惡化、土壤酸化或鹽堿化。各種生物都有自己的PH適應(yīng)范圍，超過該范圍，就會(huì)影響其生存。對漁業(yè)水體而言，pH值不得低于6或高于9.2，當(dāng)PH值為5.5時(shí)，一些魚類就不能生存或生殖率下降．農(nóng)業(yè)灌溉用水的pH值應(yīng)為6.5～8.5。此外酸性廢水也對金屬相混凝土材料造成腐蝕。return(五)有毒污染物

廢水中能對生物引起毒性反應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)，稱有毒污染物。工業(yè)上使用的有毒化學(xué)物已經(jīng)超過12000種，而且每年以500種的速度遞增。毒物是重要的水質(zhì)指標(biāo)，各類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)對主要的毒物都規(guī)定了限值。廢水中的毒物可分為三大類：無機(jī)化學(xué)毒物、有機(jī)化學(xué)毒物和放射性物質(zhì)。

return1．無機(jī)化學(xué)毒物無機(jī)化學(xué)毒物包括金屬和非金屬兩類。金屬毒物主要為汞、鉻、鎘、鉛、鋅、鎳、銅、鐵、錳、放、釩、鉬和鉍等，特別是前幾種危害更大。金屬毒物具有以下特點(diǎn)：不能被微生物降解；其毒性以離子態(tài)存在時(shí)最嚴(yán)重，金屬離子在水中容易被帶負(fù)電荷的膠體吸附，吸附金屬離子的膠體可隨水流遷移，但大多數(shù)會(huì)迅速沉降；能被生物富集于體內(nèi)，既危害生物，又通過食物鏈危害人體；重金屬進(jìn)入人體后，能夠和生理高分子物質(zhì)發(fā)生作用而使這些生理高分子物質(zhì)失去活性，也可能在人體的某些器官積累，造成慢性中毒。重要的非金屬毒物有砷、硒、氰、氟、硫、亞硝酸很等。如砷中毒時(shí)能引起中樞神經(jīng)紊亂，誘發(fā)皮膚癌等。亞硝酸鹽在人體內(nèi)還能與仲胺生成亞硝胺，具有強(qiáng)烈的致癌作用。return2．有機(jī)化學(xué)毒物這類毒物大多是人工合成有機(jī)物，難以被生化降解，并且大多是較強(qiáng)的三致物質(zhì)(致癌、致突變、致畸)，毒件很大。主要有：農(nóng)藥(DDT、有機(jī)氯、有機(jī)磷等)、酚類化合物、聚氯聯(lián)苯、稠環(huán)芳烴(如苯并芘)、芳香族氨基化合物等。以有機(jī)氯農(nóng)藥為例，首先其具有很強(qiáng)的化學(xué)穩(wěn)定性，在自然環(huán)境中的半衰期為十幾年到幾十年，其次它們都可能通過食物鏈在人體內(nèi)富集，危害人體健康。如DDT能蓄積于魚脂中，濃度可比水體中高12500倍。return3．放射性物質(zhì)放射性是指原子核衰變而釋放射線的物質(zhì)屬性。主要包括X射線、α射線、β射線、γ射線及質(zhì)子束等。廢水中的放射性物質(zhì)主要來自鈾、鐳等放射性金屬生產(chǎn)和使用過程，如核試驗(yàn)、核燃料再處理、原料冶煉廠等。其濃度一般較低，主要引起慢性輻射和后期效應(yīng)，如誘發(fā)癌癥、對孕婦和嬰兒產(chǎn)生損傷，引起遺傳性傷害等。(六)油類污染物

油類污染物包括“石油類”和“動(dòng)植物油”兩項(xiàng)。油類污染物能在水面土形成油膜，隔絕大氣與水面，破壞水體的復(fù)氧條件。它還能附著于土壤顆粒表面和動(dòng)植物體表，影響?zhàn)B分的吸收和廢物的排出。當(dāng)水中含油0.01～0.1mg/L，對魚類和水生生物就會(huì)產(chǎn)生影響。當(dāng)水中含油0.3～0.5mg/L就會(huì)產(chǎn)生石油氣味，不適合飲用。return(七)生物污染物生物污染物主要是指廢水中的致病性微生物，它包括致病細(xì)菌、病蟲卵和病毒。未污染的天然水中細(xì)菌含量很低，當(dāng)城市污水、垃圾淋溶水、醫(yī)院污水等排入后將帶入各種病原微生物。如生活污水中可能會(huì)有能引起肝炎、傷寒、霍亂、痢疾、腦炎的病毒和細(xì)菌以及蛔蟲卵和鉤蟲卵等。生物污染物污染的特點(diǎn)是數(shù)量大，分布廣，存活時(shí)間長，繁殖速度快。必須予以高度重視。水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中的衛(wèi)生學(xué)指標(biāo)有細(xì)菌總數(shù)和總大腸苗群數(shù)兩項(xiàng)。后者反映水體中動(dòng)物糞便污染的狀況。

return(八)感官性污染物廢水中能引起異色、渾濁、泡沫、惡臭等現(xiàn)象的物質(zhì)，雖無嚴(yán)重危害，但能引起人們感官上的極度不快，被稱為感官性污染物。對于供游覽和文體活動(dòng)的水體而言，感官性污染物的危害則較大。異色、渾濁的廢水主要來源于印染廠、紡織廠、造紙廠、焦化廠、煤氣J—等。惡臭廢水來源于煉油廠、石化廠、橡膠廠、制藥廠、屠宰廠、皮革廠等。當(dāng)廢水中含有表面活性物質(zhì)時(shí)，在流動(dòng)和曝氣過程中特產(chǎn)生泡沫，如造紙廢水、紡織廢水等。各類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中，對色度、臭味、濁度、漂浮物等指標(biāo)都作了相應(yīng)的規(guī)定。return(九)熱污染廢水溫度過高而引起的危害，叫做熱污染，熱污染的主要危害有以下幾點(diǎn)。（1）使水體溶解氧濃度降低，相應(yīng)的虧氧量隨之減少，大氣中的氧向水體傳遞的速率也減慢；（2）導(dǎo)致生物耗氧速度加快，促使水體中溶解氧更快被耗盡，水質(zhì)迅速惡化，造成魚類和水生生物缺氧死亡；（3）加快藻類繁殖，從而加快水體富營養(yǎng)化進(jìn)程；（4）導(dǎo)致水體中的化學(xué)反應(yīng)加快，使水體的物化性質(zhì)發(fā)生變化，可能對管道和容器造成腐蝕。（5）加速細(xì)菌生長繁殖，增加后續(xù)水處理的費(fèi)用。return第二節(jié)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)

水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)是用水對象(包括飲用和工業(yè)用水對象等)所要求的各項(xiàng)水質(zhì)參數(shù)應(yīng)達(dá)到的限值。可分為國際標(biāo)準(zhǔn)、國家標(biāo)準(zhǔn)、地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等不同等級。

生活飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的制定主要是根據(jù)人們終生用水的安全來考慮的，水中不得含有病原微生物，水中所含化學(xué)物質(zhì)及放射性物質(zhì)不得危害人體健康，水的感官性狀良好。return一、污水的排放標(biāo)準(zhǔn)污水排放標(biāo)準(zhǔn)制定的依據(jù)依據(jù)地表水水域環(huán)境功能和保護(hù)目標(biāo)，按功能高低劃分為5類：Ⅰ類主要適用于源頭水，國家自然保護(hù)區(qū)；Ⅱ類主要適用于集中式生活飲用水地表水源地一級保護(hù)區(qū)、珍稀水生生物棲息地、魚蝦類產(chǎn)卵場、仔稚幼魚的梭餌場等；Ⅲ類主要適用于集中式生活飲用水地表水源地二級保護(hù)區(qū)、魚蝦類越冬場、洄游通道、水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)等漁業(yè)水域及游泳區(qū)；Ⅳ類主要適用于一般工業(yè)用水區(qū)及人體非直接接觸的娛樂用水區(qū)；Ⅴ類主要適用于農(nóng)業(yè)用水區(qū)及一般景觀要求水域。return

一般排放標(biāo)準(zhǔn)有《工業(yè)“三廢”排放試行標(biāo)準(zhǔn)(GBJ4-73)》、《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)(GB8978-88)》、《農(nóng)用污泥中污染物控制標(biāo)準(zhǔn)(GB4284-84)》等。行業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)涉及各種行業(yè)，如《石油煉制工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB3551-83)》、《制革工業(yè)水污染物徘放標(biāo)準(zhǔn)(GB3549-83)》、《醫(yī)院污水排放標(biāo)準(zhǔn)(GB3548-83)》、《造紙工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB3544-92)》、《鋼鐵工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GBl3456-92)》、《紡織染整工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB4287-92)》、《肉類加工工業(yè)水污染物排放標(biāo)徒（GBl3457-92)》、《合成氨工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GBl3458-92)》等，可作為規(guī)劃、設(shè)計(jì)、管理與監(jiān)測的依據(jù)。

return

第一類污染物能在環(huán)境或在動(dòng)植物體內(nèi)積蓄，對人類健康產(chǎn)生長遠(yuǎn)的影響，規(guī)定含此類污染物的污水必須在車間或車間處理設(shè)施排放口處取樣分析，同時(shí)其含量必須符合表1-1的規(guī)定。第二類污染物的長遠(yuǎn)影響小于第一類，規(guī)定的取樣地點(diǎn)為排污單位的排出口，其最高允許徘放濃度要按地面水使用功能的要求和污水排放去向，分別執(zhí)行表1-2中的一、二、三級標(biāo)難。表1-1第一類污染物最高允許排放濃度（mg/L）污染物最高允許排放濃度污染物最高允許排放濃度污染物最高允許排放濃度1總汞0.05①4總鉻1.57總鉛1.02烷基苯不得檢出5六價(jià)鉻0.58總鎳1.03總鎘0.16總砷0.59苯并(a)比②0.00003①燒堿行業(yè)（新擴(kuò)建、改建企業(yè)）采用0.005mg/L。

②為試行標(biāo)準(zhǔn)、二級、三級標(biāo)準(zhǔn)區(qū)暫不考慮。return表1-2第二類污染物最高允許排放濃度（mg/L）標(biāo)準(zhǔn)分級一級標(biāo)準(zhǔn)二級標(biāo)準(zhǔn)三級標(biāo)準(zhǔn)新擴(kuò)改現(xiàn)有新擴(kuò)改現(xiàn)有1pH值2色度3懸浮物4BOD55COD6石油類7動(dòng)植物由8揮發(fā)酚9氰化物10硫化物11氨氮12氟化物13磷酸鹽(以P計(jì))⑤14甲醛15苯胺類16硝基苯類17LAS18銅19鋅20錳6～950703010010200.50.51.015100.51.01.02.05.00.52.02.06～9801006015015301.50.51.025151.02.02.03.0100.52.05.06～9802006015010200.50.51.02510、20④1.02.02.03.0101.04.02．0⑥6～9①100250②8020020401.00.52.04015、30④2.03.03.05.0151.05.05.0⑥6～9400300③500③301002.01.02.0205.05.0202.05.05.0returnreturnreturnreturnreturnreturn第三節(jié)廢水處理方法綜述

廢水處理方法按對污染物實(shí)施的作用不同，大體上可分為兩類：一類是通過各種外力作用，把有害物從廢水中分離出來，稱為分離法。另一類是通過化學(xué)或生化的作用，使其轉(zhuǎn)化為無害的物質(zhì)或可分離的物質(zhì)。后者再經(jīng)過分離予以除去，稱為轉(zhuǎn)化法。習(xí)慣上也按處理原理不同，將處理方法分為物理法、化學(xué)法、物理化學(xué)法和生物化學(xué)法四類。

return一、分離法廢水中的污染物有各種存在形式，大致有離子態(tài)、分子態(tài)、膠體和懸浮物多樣性和污染物特性的各異性，決定了分離方法的多樣性。污染物存在形式分離方法離子態(tài)離子交換法、電解法、電滲析法、離子吸附法、離子浮選法分子態(tài)萃取法、結(jié)晶法、精餾法、吸附法