水质净化与水污染控制技术 精品.docx

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水质净化与水污染控制技术

水污染：

又称水体污染，各种污染物进入水体，其数量超过水体自净能力的现象。

水体自净：

以河水为例，指河水中的污染物质在河水向下游流动过程中浓度自然降低的现象。

可分为以下几类。

（1）物理净化：

指污染物质由于稀释、扩散、沉淀或挥发作用而使河水污染物质浓度降低的过程。

（2）化学净化：

指污染物质由于氧化、还原、分解等作用而使河水污染物质浓度降低的过程。

（3）生物净化：

指由于水中生物活动，尤其是水中微生物对有机物的氧化分解作用而使污染物质浓度降低的过程。

水体中的主要污染物及其危害

根据污染物的物理形态，水污染物可分为：

悬浮固体（SS：

粒径0.1～0.45um以上）、胶体性物质（粒径0.001～0.1um）和溶解性物质。

根据污染物的化学性质，水污染物可分为：

无机污染物和有机污染物两类。

有机污染物又可分为可生物降解性污染物和难生物降解污染物。

无机污染物包括N、P等植物性营养物质、非金属（As、氰等）、金属与重金属（Hg、Cd、Cr）以及主要因无机物的存在而形成的酸碱度。

N、P是导致湖泊、水库、海湾等封闭性水域富营养化的主要元素。

许多重金属对人体和水生生物有直接的毒害作用。

可生物降解性有机污染物排入水体以后，在微生物的作用下得到降解，从而消耗了

水中的溶解氧，引起水体的缺氧和水生动物的死亡，破坏水体功能。

在厌氧条件下有机物被微生物降解产生H2S、NH3、低级脂肪酸等有害或恶臭物质。

难生物降解性污染物，如农药、卤代烃、芳香族化合物、聚氯联苯等，一般具体毒性大、化学及生物稳定性强、易于在生物体内富集等特点，排入环境以后长时间滞留，并通过食物链对人体造成危害。

污水的污染指标

水质污染指标是评价水质污染程度、进行污水处理工程设计、反应污水处理厂处理效果、开展水污染控制的基本依据。

污水污染指标一般可分为物质性质、化学性质和生物性质三类。

（一）污水物理性质的污染指标

表示污水物理性质的污染指标有温度、色度、嗅和味、固体物质等。

1.温度

许多工业企业排出的污水都有较高的温度，排放这些污水会使水体水温升高，引起水体

热污染。

危害：

氧在水中的饱和溶解氧随水温升高而减少，较高的水温又加速耗氧反应，可导致水体缺氧与水质恶化。

2.色度

色度是一项感官性指标。

主要来源于金属化合物或有机化合物。

所含杂质不同，色度不同。

危害：

色度升高，透光性下降，水生植物的光合作用受到影响，水体自净作用减弱。

3.嗅与味

主要来源于还原性硫和氮的化合物、挥发性有机物和氯气等。

4.固体物质

水中所有残渣的总和称为总固体（TS），总固体包括溶解性固体（DS）和悬浮固体（SS）

危害：

产生色度，堵塞鱼腮，消耗溶解氧，恶化水质，吸附其他物质随水流迁移。

TS测量：

定量水样在105~110℃烘箱中烘干至恒重所得重量。

水样蒸发总固体（TS）

（二）污水化学性质污染指标

1.无机物

（1）酸碱度

一般要求后污水的pH值在6~9之间。

当天然水体遭受酸碱污染时，pH值发生变化，消灭或抑制水体中生物的生长，妨碍水体自净，还腐蚀船舶。

（2）植物性营养元素

过多的氮、磷进入天然水体易导致富营养化，导致水体植物尤其是藻类的大量繁殖，造成水中溶解氧的急剧变化，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。

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。

它消耗水体中的溶解氧，促进藻类等浮游生物的繁殖，形成水花、赤潮，引起鱼类死亡，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

总氮（TN）一切含氮化合物以氮计的总称

凯氏氮（TKN）：

总氮中的有机氮和氨氮，不包括亚硝酸盐氮、硝酸盐氮；

氨氮（NH3-N）：

有机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

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，主要来自于人体排泄物以及合成洗涤剂，牲畜饲养及含磷工业废水。

它易导致藻类等浮游生物大量繁殖，破坏水体耗氧和复氧平衡，使水质迅速恶化，危害水产资源。

（3）重金属：

微量金属元素

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。

（4）无机性非金属有害有毒物：

水中无机性非金属有害有毒污染物主要有砷、含硫化合物、氰化物等。

2.有机物

（1）BOD（生化需氧量）：

在水温为20℃的条件下，由于微生物（主要是细菌）的生活活动，将有机物氧化成无机物所消耗的氧量。

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天－100天完成。

实际中，常以5天作为测定生化需氧量的标准时间，称五日生化需氧量（BOD5）。

（2）COD（化学需氧量）：

用强氧化剂在酸性条件下，将有机物氧化成二氧化碳和水所消耗的氧量。

①实验测定COD时，强氧化剂一般采用K2Cr2O7,此时的COD可写作CODCr,可近似代表废水中的全部有机物含量；（如采用高锰酸钾作为氧化剂，则以CODMn表示）

②COD是废水中有机污染物的浓度指标；

③同BOD一样，是天然水、用水、废水的经常性监测的水质指标；

（3）TOC（总有机碳）：

水样中所有有机物的含碳量。

TOC近似等于理论有机碳量值，是一浓度指标；根据燃烧过程中释放出CO2量的测定值求得。

（4）TOD（总需氧量）：

有机物中的主要元素C、H、O、N、S等，在高温下燃烧时，将分别产生CO2、H2O、NO2、SO2所消耗的氧量。

有机物指标的关系：

（对特定的水，表示有机物含量的各指标间有一定的关系）

①TOD＞COD＞BOD＞BOD5

②BOD5/COD可大致表示有机物的可生化降解特性：

BOD5／COD＞0.3，水中有机物可生化降解

BOD5／COD＞0.5，水中有机物易生化降解

③COD/TOC＜2.67，说明样品中有部分有机物不能被氧化剂氧化；COD/TOC＞2.67，表明废水中含较多的无机还原态物质。

（三）污水的生物性质污染指标

污水生物性质的检测指标有大肠菌群数、病毒及细菌总数。

细菌总数：

水中细菌总数反映了水体有机污染物程度和受细菌污染的程度，大肠菌群数、病原菌、病毒及其他细菌数的总和。

细菌总数愈多，表示病原菌与病毒存在的可能性愈大。

但细菌总数不能说明污染的来源，所以结合大肠菌群数、病毒及细菌总数等3个卫生指标来评价污水受生物污染的严重程度。

常以：

细菌个数/mL计。

如：

饮用水:

<100个/mL，医院排水:

<500个/mL

大肠菌群：

可表明水样被粪便污染的程度，间接表明有肠道病菌存在的可能性。

常以：

大肠菌群数/L计

如：

饮用水:

<3个/L，城市排水:

<10000个/L，游泳池:

<1000个/L。

病毒：

目前缺乏完善的经常性的检测技术，水质卫生标准对病毒还没有明确的规定。

焦化工业废水排放标准

水处理方法

水处理的基本目的是利用各种技术，将污水中的污染物分离去除或将其转化为无害物质，使污水得到净化。

水处理的方法可分为物理法、化学法和生物法三大类。

（一）物理法

物理法是利用物理作用分离水中污染物的一类方法，在处理过程中不改变污染物的化学性质。

表1.1水的物理处理法

处理方法

主要原理

主要去除对象

沉淀

重力沉降作用

相对密度>1的颗粒物

离心分离

离心沉降作用

气浮

浮力作用

相对密度<1的颗粒物

过滤（砂滤等）

物理阻截作用

悬浮物

过滤（筛网过滤）

粗大颗粒、悬浮物

反渗透

渗透压

无机盐等

膜分离

物理截留等

较大分子污染物

蒸发浓缩

水与污染物的蒸发差异性

非挥发性污染物

（二）化学法

化学法是利用化学反应的作用处理水中污染物的一种方法，通过改变污染物在水中的存在形式，使之从水中去除，或者使污染物彻底氧化分解、转化为无害物质，从而达到水质净化和污水处理的目的。

表2.1水的化学处理法

（三）生物法

生物法是利用生物特别是微生物的作用，使水中的污染物分解、转化成无害物质的一种方法。

表3.1水的生物处理法

第一讲：

污水的物理处理

污水的物理处理法去除对象是污水中的飘浮物和悬浮物，采用的主要方法有：

筛滤截留法----筛网、格栅、过滤等；

重力分离法----沉砂池、沉淀池、隔油池、气浮池等；

离心分离法----旋流分离器、离心机等。

1.1格栅和筛网

格栅由一组或数组平行的金属栅条、塑料齿钩或金属筛网、框架及相关装置组成，倾斜安装在污水管道、泵房集水井的进口处或污水处理厂的前端，用来截留污水中较大飘浮物和悬浮物。

筛网主要应用于小型污水处理系统，主要用于短小纤维回收。

1.2沉砂池

沉砂池是以重力分离或离心分离为基础，即控制进入沉砂池的污水流速或旋流速度，使相对密度大的无机颗粒下沉，而有机悬浮颗粒则随水流带走。

沉砂池形式有平流式沉砂池、曝气沉砂池、旋流沉砂池等。

旋流沉砂池

1.3沉淀池

沉淀池是利用水中悬浮颗粒和水的密度差，在重力作用下产生下沉作用，以达到固液分离的一种过程。

按工艺布置的不同，可分为初沉池和二沉池。

按池内水流方向不同分为平流式、竖流式及辐流式。

1.4隔油池

隔油池是利用油与水的比重差异，分离去除污水中颗粒较大悬浮油和重油的一种处理构筑物。

隔油池有平流式和斜板式两种。

1.5气浮池

气浮法是在水中形成微小气泡形式，使微小气泡与水中悬浮的颗粒粘附，形成水-气-颗粒三相混合体系，颗粒粘附上气泡后，形成表观密度小于水的漂浮絮体，使其上浮至水面，形成浮渣层被刮除，以此实现固液分离。

按产生细微气泡的方法。

可分为：

电解气浮法、分散空气气浮法、溶解空气气浮法。

分散空气气浮法

溶解空气气浮法

气浮池

气浮池是提供一定的容积和池表面积，使微气泡与水中悬浮颗粒充分混合、接触、粘附，并使带气絮体与水分离。

气浮池分为平流式气浮池和竖流式气浮池。

第二讲污水生物处理