污水处理系统之污水水质和污水出路.pptx

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,*,*,水污染控制工程,第二部分,:,污水处理系统,第1页,CH9,污水水质和污水出路,第2页,9.1,污水性质与污染指标,9.1.1,污水类型和特征,污水,生活污水：人类在日常,生活中使过、并被生活,废料所污染水。,工业废水：在工矿,企业生产活动中用过,水。,雨水：被污染,早期雨水。,混合污水,（城市污水）,污水是生活污水、工业废水、被污染雨水总称。,3,第3页,污水所含污染物质千差万别，可用分析和检测方法对污水中污染物质作出,定性、定量,检测以反应污水水质。,国家对水质分析和检测制订有许多标准，其指标可分为,物理,、,化学,、,生物,三大类。,污水检测方法,4,第4页,9.1.2,城市污水性质与污染指标,9.1.2.1,污水物理性质及指标,水温,temperature,污水水温，对污水物理性质、化学性质及生物性质有直接影响。我国各地生活污水年平均温度均约,10-20,。污水温度过低或过高都会影响污水生物处理效果。,色度,color,生活污水颜色常呈灰色。但当污水中溶解氧降低至零，污水所含有机物腐烂，则水色转呈黑褐色并有臭味。生产污水色度视工矿企业性质而异，差异极大，如印染、造纸等废水。色度可由悬浮固体、胶体或溶解物质形成。,5,第5页,臭和味,odor,生活污水臭味主要由有机物腐败产生气体造成。工业废水臭味主要由挥发性化合物造成。臭味大致有鱼腥臭、氨臭、腐肉臭、腐蛋臭、腐甘蓝臭、粪臭以及一些生产污水特殊臭味。,固体含量,solids,固体物质按存在形态不一样可分为：悬浮、胶体和溶解；,按性质不一样可分为：有机物、无机物和生物体三种。,固体含量用总固体量作为指标（,TS:total solids,）。,6,第6页,总固体量,悬浮物,SS,一定量水样在,105-110,烘箱中烘干至恒重所得重量。,悬浮固体,（,suspended solids,）,，或叫悬浮物,:,颗粒粒径在,0.1-1.0,微米之间者称为细分散悬浮固体；颗粒粒径大于,1.0,微米者称为粗分散悬浮固体。,悬浮固体中，有一部分可在沉淀池中沉淀，形成沉淀污泥，称为,可沉淀固体,。,把水样用滤纸过滤后，被滤纸截留滤渣，在,105-110,烘箱中烘干至恒重，所得重量称为悬浮固体；,滤液中存在固体物即为胶体和溶解固体。,比较,7,第7页,悬浮固体也由,有机物,和,无机物,组成。,挥发性悬浮固体（,VSS:volatile suspended solids,）,非挥发性固体（,NVSS:non volatile suspended solids,悬浮固体灼烧后失去重量,悬浮固体灼烧后残留重量,8,第8页,sample,1.2m filter,Separation of dissolved and suspended solids,Abbrev.Symbol,Total solids TS C,Suspended solids SS X,Dissolved solids DS S,Non-settleable solids,TS C,Settleable solids,9,第9页,10,第10页,9.1.2.2,污水化学性质和指标,污水中污染物质，按化学性质可分为,无机物,与,有机物,；按存在形态可分为,悬浮状态,与,溶解状态,。,1.,无机物及指标,酸碱度用,pH,值表示。,pH,值等于氢离子浓度负对数。当,pH,值超出,6-9,范围时，会对人畜造成危害，并对污水物理、化学剂生物处理产生不利影响。,碱度指污水中含有、能与强酸产生中和反应物质，亦即氢离子浓度受体，包含：氢氧化物碱度、碳酸盐碱度和重碳酸盐碱度。,无机物包含酸碱度，氮，磷，无机盐类及重金属离子等。,（,1,）酸碱度,11,第11页,（,2,）氮,N,、磷,P,氮、磷是植物主要营养物质，也是污水进行生物处理时，微生物所必需营养物质，主要起源于人类排泄物及一些工业废水。氮、磷是造成湖泊、水库、海湾等缓流水体,富营养化,主要原因。,N,氮及其化合物,有机氮,氨 氮,亚硝酸氮,硝酸氮,凯氏氮（,KN,）,总氮（,TN,）,很不稳定，易被微生物分解,生物法处理时，氮营养是否充分依据,污水中呈游离态与离子态铵盐,总氮,-,凯氏氮亚硝酸氮,+,硝酸氮。凯氏氮,-,氨氮有机氮,。,12,第12页,P,磷及其化合物,有机磷化合物,无机磷化合物,污水中硫酸盐用硫酸根表示。生活污水硫酸盐主要源于人类排泄物；工业废水如洗矿、化工、制药、造纸和发酵等工业废水。,污水中,SO,4,2-,，在缺氧条件下，因为硫酸盐还原菌、反硫化菌作用，被脱硫、还原成,H,2,S,。,在排水管内，释出,H,2,S,与管顶内壁附着水珠接触，在噬硫细菌作用下形成,H,2,SO,4,。,硫化物在污水中存在形式有硫化氢、硫氢化物与硫化物。,（,3,）硫酸盐与硫化物,13,第13页,生活污水中氯化物主要起源于人类排泄物。工业废水以及沿海城市采取海水作为冷却水时，都含有很高氯化物。氯化物含量高时，对管道及设备有腐蚀作用；假如浇灌农田，会引发土壤板结。,（,4,）氯化物,主要有氰化物（,CN,）与砷（,As,）。,（,5,）非重金属无机有毒物质,电镀、焦化、高炉煤气、制革、塑料、农药以及化纤等工业,化工、有色冶金、焦化、火力发电、造纸及皮革等工业。,致癌，富集。,14,第14页,污水中重金属离子主要有汞,Hg,、镉,Cd,、铅,Pb,、铬,Cr,、锌,Zn,、铜,Cu,、镍,Ni,、锡,Sn,、铁,Fe,、锰,Mn,等。生活污水中重金属主要起源于人类排泄物；冶金、电镀、陶瓷、玻璃、氯碱、电池、制革、摄影器材、造纸、塑料及颜料等工业废水。污水中含有重金属难以净化去除。,（,6,）重金属离子,15,第15页,有机物分类,按生物降解难易程度,可生物降解有机物,难生物降解有机物,1,、可生物降解有机物，对微生物无毒害或抑制作用；,2,、可生物降解有机物，但对微生物有毒害或抑制作用。,1,、难生物降解有机物，对微生物无毒害或抑制作用；,2,、难生物降解有机物，并对微生物有毒害或抑制作用。,2.,有机物,主要起源于人类排泄物及生活活动产生废弃物、动植物残片等。主要成份是,碳水化合物,、,蛋白质,、,尿素,及,脂肪,。,16,第16页,（,1,）碳水化合物,污水中碳水化合物包含糖、淀粉、纤维素和木质素等。主要成份是碳、氢、氧。,（,2,）蛋白质与尿素,主要成份是碳、氢、氧、氮。,蛋白质与尿素是生活污水中氮主要起源。,（,3,）脂肪和油类,脂肪和油类是乙醇或甘油与脂肪酸形成化合物，主要成份时碳、氢、氧。油脂在污水中存在物理状态有,5,种：漂浮油、机械分散态油、乳化油、附着油、溶解油。,前,4,类油脂普通可用隔油、气浮或沉淀等物理方法去除，最终一类油主要可用生物法或气浮法去除。,有机物分类（续）,按成份分可有以下几类：,17,第17页,（,4,）酚,炼油、石油化工、焦化、合成树脂、合成纤维等工业废水都含有酚。酚类是芳香烃衍生物。属于难生物降解有机物，并对微生物有毒害或抑制作用。,（,5,）有机酸、碱,有机酸工业废水含有短链脂肪酸、甲酸、乙酸和乳酸。人造橡胶、合成树脂等工业废水含有有机碱。都属于可生物降解有机物，但对微生物有毒害或抑制作用。,（,6,）表面活性剂,生活污水与表面活性剂制造工业废水，含有大量表面活性剂。表面活性剂分为两类：,1,、烷基苯磺酸盐，属难生物降解有机物；,2,、烷基芳基磺酸盐，属于可生物降解有机物。,有机物分类（续）,18,第18页,（,7,）有机农药,有机农药有两大类，即有机氯农药与有机磷农药。有机氯农药毒性大且难分解，会在自然界不停累积，造成二次污染，故我国于,70,年代起，禁止生产与使用。现在普遍采取有机磷农药，属于难生物降解有机物，并对微生物有毒害于抑制作用。,（,8,）取代苯类化合物,主要起源于染料废水、炸药工业废水以及电器、塑料、制药、合成效果较等工业废水。都属于难生物降解有机物，并对微生物有毒害与抑制作用。,有机物分类（续）,19,第19页,3.,有机污染物指标,生物化学需氧量（,Bio-Chemical Oxygen Demand,，英文缩写为,BOD,）,化学需氧量（,Chemical Oxygen Demand,，英文缩写为,COD,）,总需氧量（,Total Oxygen Demand,，英文缩写为,TOD,）,总有机碳（,Total Organic Carbon,，英文缩写为,TOC,）,20,第20页,（,1,）生化需氧量,BOD,概念,有氧条件下有机物生物降解,第一阶段：碳氧化。异样菌作用，含碳有机物被氧化为,CO,2,，,H,2,O,，含氮有机物被氧化为,NH,3,。耗氧,O,a,。,第二阶段：硝化阶段。自养菌（亚硝化菌）作用，,NH,3,被氧化为,NO,2,-,和,H,2,O,，所消耗氧量用,O,c,表示，再在自养菌作用下，,NO,2,-,被氧化为,NO,3,-,，所消耗氧量用,O,d,表示。,21,第21页,因为有机物生化过程延续时间很长，在,20,水温下，完成两阶段约需,100d,以上。而,5d,生化需氧量约占总碳氧化需氧量,70%,80%,；,20d,以后生化需氧量,BOD,20,作为总生化需氧量,BOD,u,，用符号,S,a,表示。在工程实用上，,20d,时间太长，故用,5d,生化需氧量,BOD,5,作为可生物降解有机物综合浓度指标。,1,、测定时间需,5d,，时间太长，难以及时指导生产实践；,缺点：,2,、假如污水中难生物降解有机物浓度较高，,BOD,5,测定结果误差较大；,3,、一些工业废水不含微生物生长所需营养物质、或者含有抑制微生物生长有毒有害物质，影响测定结果。,注意！,为了克服上述缺点，可采取化学需氧量,COD,指标,22,第22页,用强氧化剂（我国法定用,重铬酸钾,），在酸性条件下，将有机物氧化成二氧化碳和水所消耗氧量，即称为化学需氧量，用,COD,Cr,表示，普通简写为,COD,。,另外，也可用,高锰酸钾,作为氧化剂，但其氧化能力较重铬酸钾弱，测出耗氧量也较低，故称为耗氧量，用,COD,Mn,或,O,C,表示。,（,2,）化学需氧量,COD,测定原理,23,第23页,注意,1,、较准确地表示污水中有机物含量；,优点：,2,、测定时间仅需数小时，且不受水质限制。,1,、不能像,BOD,那样反应出微生物氧化有机物、直接地从卫生学角度说明被污染程度；,缺点：,2,、污水中存在还原性无机物（如硫化物）被氧化也需消耗氧。,上述分析可知，,COD,数值大于,BOD,，二者差值大致等于、难生物降解有机物量。差值越大，难生物降解有机物含量越多，越不宜采取生物处理法。,把,BOD5/COD,比值称为可生化性指标，比值越大，越轻易被生物处理。普通认为此比值大于,0.3,污水，才适合采取生物处理,以,cod,值表示也存在一定误差！,所以,24,第24页,（,3,）总需氧量,TOD,（,4,）理论需氧量,ThOD,（,5,）总有机碳,TOC,因为有机物主要组成元素是,C,、,H,、,O,、,N,、,S,等。被氧化后，分别产生二氧化碳、水、二氧化氮和二氧化硫，所消耗氧量称为总需氧量,TOD,。,假如有机物化学分子式已知，则可依据化学氧化反应方程式，计算出理论需氧量,ThOD,。,难生物降解有机物不能用,BOD,作指标，只能用,COD,、,TOC,或,TOD,等作指标。,25,第25页,9.1.2.3,污水生物性质及指标,污水生物性质检测指标有,大肠菌群,（或称大肠菌群值）、,大肠菌群指数,、,病毒,及,细菌总数,。,1.,大肠菌群数（大肠菌群值）与大肠菌群指数,大肠菌群数（大肠菌群值）是每升水样中所含有大肠菌群数目，以个,/L,计；大肠菌群指数是查出,1,个大肠菌群所需最少水量，以毫升（,mL,）计。可见大肠菌群数与大肠菌群指数是互为倒数，即,大肠菌群指数,大肠菌群数,1000,=,26,第26页,大肠菌群数作为污水被粪便污染程度卫生指标原因,病毒检验方法当前主要有,数量测定法,与,噬斑测定法,两种。,2.,病毒,3.,细菌总数,细菌总数是大肠菌群数、病原菌、病毒及其它细菌数总数，以每毫升水样中细菌菌落总数表示。,、大肠菌与病原菌都存在于人类肠道系统内，他们生活习性及在外界环境中存活时间都基本相同。每人每日排泄粪便中含有大肠菌约,10,11,410,11,个，数量大大多于病原菌，但对人体无害；,、因为大肠菌数量多，且轻易培养检验，但病原菌培养检验十分复杂与困难。,27,第27页,9.2,污染物在水体环境中迁移与转化,9.2.1,水体自净作用（以河流自净为例）,自净作用类型：,物理净化,，,化学净化,，,生物净化。,(1),物理净化：是指污染物质因为,稀释,、,扩散,、,沉淀,等作用而使河水污染物质降低过程。其中稀释作用是一项主要物理净化过程。,(2),化学净化：是指污染物质因为,氧化,、,还原,、,沉淀,等作用而使河水污染物质浓度降低过程。,(3),生物净化：是指因为水中,生物活动,，尤其是水中微生物对有机物氧化分解作用而引发污染物质浓度降低过程。,28,第28页,1.,污水排入河流混合过程,(1),竖向混合阶段,(2),横向混合阶段,(3),段面充分混合阶段,深度方向分布均匀。竖向混合阶段也存在着横向混合作用,深度上分布后，横向还存在混合过程。一定距离后污染物在整个横断面到达浓度分布均匀,持久性污染物浓度不再改变，非持久性污染物浓度将不停降低。,29,第29页,当持久性污染物随污水稳态排入河流后，经过混合过程抵达充分混合段时，污染物浓度可由质量守恒原理得出河流,完全混合模式,：,式中：,排放口下游河水污染物浓度；,w,，,qV,w,污水污染物浓度和流量；,h,，,qV,h,上游河水污染物浓度和流量。,2.,持久污染物稀释扩散,h,w,h,h,w,w,qV,qV,qV,qV,+,+,=,r,r,r,30,第30页,河断面到达充分混合后，污染物浓度受到纵向分散作用河污染物本身分解作用不停降低。依据质量守恒原理其改变过程可用下式描述,：,式中：,u,河水流速；,x,初始点至下游,x,断面处距离；,M,x,纵向分散系数；,K,污染物分解速率常数；,0,初始点污染物浓度；,x,断面处污染物浓度。,3.,非持久性污染物稀释扩散和降解,r,r,r,K,dx,d,M,dx,d,u,x,-,=,2,2,4,1,1,2,exp,2,u,KM,M,ux,x,x,+,-,=,0,r,r,31,第31页,需氧污染物排入水体后即发生生物化学分解作用，在分解过程中消耗水中溶解氧。在受污染水体中，有机物分解过程制约着水体中溶解氧改变过程。在一维河流河不考虑扩散情况下，河流中微生物降解有机物。河流溶解氧改变能够用,S,P,公式模拟：,4.,水体氧平衡（氧垂曲线）,L,L,K,dt,d,r,r,1,=,D,L,D,K,K,dt,d,r,r,r,2,1,-,=,32,第32页,在,初值条件下求得：,上式中：,X,和,处河水,BOD,5,浓度，,mg/L.,X,和,处河水亏氧浓度浓度，,mg/L.,X,和,处河水溶解氧浓度，,mg/L.,河水饱和溶解氧浓度，,mg/L.,t ,初始点至下游,X,断面处河水流行时间，,d.,t,K,L,L,e,1,0,-,=,r,r,),(,2,1,2,2,1,0,1,0,t,K,t,K,L,t,K,D,D,e,e,K,K,K,e,-,-,-,-,-,-,=,r,r,r,),(,),(,2,1,2,2,1,0,1,0,t,K,t,K,L,t,K,C,CS,CS,C,e,e,K,K,K,e,-,-,-,-,-,+,-,-,=,r,r,r,r,r,33,第33页,下列图表示一条污染河流中生化需氧量和溶解氧改变曲线。横坐标从左至右表示河流流向和距离，纵坐标表示溶解氧和生化需氧量浓度。,34,第34页,9.2.2,污染物在不一样水体中迁移转化规律,1.,污染物迁移特点,污染物排入河流后，在随河水往下游流动过程中受到稀释、扩散和降解等作用，污染物浓度逐步减小。污染物在河流中扩散和分解受到河流流量、流速、水深等原因影响。大河和小河纳污能力差异很大。,河口：,污染物迁移转化受潮汐影响，受涨潮、落潮、平潮时水位、流向和流速影响。污染物排入后随水流不停回荡，在河流中停留时间较长，对排放口上游河水也会产生影响。,湖泊、水库：,贮水量大，但水流普通比较慢，对污染物稀释、扩散能力较弱。,2.,不一样水域污染物迁移特点,35,第35页,海洋：,即使含有巨大自净能力，不过海湾或局部纳污和自净能力差异很大。另外，污水水温较高，含盐量少，易于浮在表面，在排放口处易形成污水层。,地下水：,埋藏在地质介质中，其污染时一个迟缓过程，但地下水一旦污染要恢复原装非常困难。污染物在地下水中迁移转化受对流与弥散、机械过滤、吸附与解吸、化学反应、溶解与沉淀、降解与转化等过程影响。,36,第36页,9.3,污水出路与排放标准,9.3.1,污水出路,伴随我国初会经济快速发展，城镇化水平不停提升，城镇污水排放量连续增加，科学合理地处理好城镇污水出路得,生态环境可连续发展,主要保障。城镇污水经过处理 后最终出路是返回到自然水体，或者经过深度处理后,再生利用,。,直接排放水体会破坏水体环境功效，破坏生态环境。,污水处理厂排放口普通设在城镇江河下游或海域，以防止污染城镇给水厂水质和影响城镇水环境质量。,1.,污水经处理后排放水体,污水净化后排放传统出路和自然归宿，也是当前最惯用方法。,处理净化后污水仍有少许污染物，排入水体后有一个逐步稀释、降解自然净化过程。,37,第37页,2.,污水再生利用,原因：,（,1,）我国水资源十分短缺，人均量只有世界平均水平,1/4,；,（,2,）城镇缺水十分严重，制约人民生活水平提升；,（,3,）污水处理后直接排放既浪费资源，又增加水体负荷；,可行性：,（,1,）城镇污水处理厂出水量与供水量几乎相等，且水质水量稳定，不受季节、洪枯水等影响，是可靠潜在水资源；,（,2,）市政用水、工业冷却水等对水质要求较低，适当深度处理后可直接回用；,（,3,）降低城镇对优质用水水资源消耗，还能够缓解干旱地域城镇缺水窘迫状态。,38,第38页,9.3.2,污水排放标准,我国当前水环境质量标准主要有：,地表水环境质量标准,(GB 3838-),、,海水水质标准,(GB 3097-1997),、,地下水质量标准,(GB/T 14848-93),。,1.,水环境质量标准,39,第39页,（,1,）水体按功效,分类,：,类主要适合用于源头水、国家自然保护区；,类主要适合用于集中式生活饮用水地表水源地一级保护区、珍,稀水生生物栖息地、鱼虾类产卵场、幼鱼索饵场等；,类主要适合用于集中式生活饮用水地表水源二级保护区、鱼虾,类越冬、洄游通道、水产养殖区等渔业水域及游泳区；,类主要适合用于普通工业用水区及人体非直接接触娱乐用水,区；,类主要适合用于农业用水区及普通景观要求水域；,40,第40页,（,2,）按海域不一样使用功效和保护目标,分类,：,第一类：适合用于海洋渔业水域，海上自然保护区和珍稀濒危海洋生物保护区；,第二类：适合用于水产养殖区，海水浴场，人休直接接触海水海上运动或娱乐区，以及与人类食用直接相关工业用水区；,第三类：适合用于普通工业用水区，滨海风景旅游区；,第四类：适合用于海洋港口水域，海洋开发作业区,。,41,第41页,9.3.2.2,污水排放标准,污水排放标准主要有,5,种，分别为浓度标准、总量控制标准、国家标准、行业排放标准和地方排放标准。,标准,浓度标准,总量控制标准,国家排放标准,地方排放标准,行业排放标准,42,第42页,The End,43,第43页,