水污染控制工程第9章2PPT課件.ppt

1、1課程教材高廷耀，顧國維，周琪. 水污染控制工程 第3版 下冊. 北京：高等教育出版社，20071. 唐受印. 廢水處理工程 第2版. 化學(xué)工業(yè)出版社.2. 李圭白，張杰. 水質(zhì)工程學(xué). 中國建筑工業(yè)出版社，2005.3. 張自杰.排水工程 下冊 第4版.中國建筑工業(yè)出版社，2000.參考書目2環(huán)境工程環(huán)境工程是一門運(yùn)用工程、技術(shù)的方法和手段來控制環(huán)境污染及改善環(huán)境質(zhì)量的學(xué)科。水污染控制工程從技術(shù)和工程上解決、預(yù)測和控制水污染的問題，提供提高水環(huán)境質(zhì)量、合理利用水資源的方法，滿足不同用途和要求的用水的工藝技術(shù)和工程措施。課程介紹3水體自凈及其利用城市污水處理及利用工業(yè)廢水處理及利用給水凈化處理

2、區(qū)域、城市和水系的水污染綜合防治水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和污水排放標(biāo)準(zhǔn)水污染控制工程主要研究領(lǐng)域課程介紹4廢水處理方法物理法化學(xué)法物化法生化法課程介紹通過重力或機(jī)械力分離污水中懸浮固體或油滴的處理過程。處理對象：漂浮物和懸浮物。處理方法：格柵、篩網(wǎng)、過濾池、沉淀池、隔油池、氣浮池等。利用化學(xué)反應(yīng)去除水中的雜質(zhì)的方法。處理對象：無機(jī)或有機(jī)的溶解性物質(zhì)或膠體物質(zhì)。處理方法：中和法、化學(xué)混凝法、化學(xué)沉淀法和氧化還原法等。利用物理化學(xué)的原理和化工單元操作去除水中的雜質(zhì)的方法。處理對象：與化學(xué)法相似。處理方法：吸附法、離子交換法、萃取法、膜分離法等。利用微生物新陳代謝功能分解和轉(zhuǎn)化水中的污染物。處理對象：大部分有

3、機(jī)物和部分無機(jī)物。處理方法：活性污泥法、生物膜法、厭氧生物處理法、脫氮除磷等。5課程介紹一級(jí)處理二級(jí)處理三級(jí)處理城市污水處理去除廢水中懸浮固體和漂浮物質(zhì)。主要包括篩濾、沉淀等物理處理法。BOD去除率為30左右，需進(jìn)行二級(jí)處理。 去除廢水中呈膠體和溶解狀態(tài)有機(jī)污染物質(zhì)。主要采用生物處理法。BOD去除率可達(dá)90以上，可達(dá)標(biāo)排放。 對難降解的有機(jī)物、磷、氮等營養(yǎng)性物質(zhì)進(jìn)一步處理。采用的方法可能有混凝、過濾、離子交換、反滲透、超濾、消毒等。 6城市污水處理工藝流程課程介紹7城市污水處理廠課程介紹8課程介紹掌握各類廢水處理方法的原理、工藝參數(shù)和工藝特點(diǎn)。熟悉各類廢水處理設(shè)備的工作原理、特點(diǎn)和作用。熟悉各

4、類廢水的水質(zhì)特點(diǎn)、水質(zhì)指標(biāo)、排放標(biāo)準(zhǔn)。針對不同廢水的水質(zhì)特點(diǎn)進(jìn)行廢水處理工程初步設(shè)計(jì)。熟悉廢水處理設(shè)施的操作運(yùn)行和管理。了解廢水處理新技術(shù)。通過本課程的學(xué)習(xí)應(yīng)具備以下知識(shí)和技能：9第九章 污水水質(zhì)與污水出路第一節(jié) 污水性質(zhì)與污染指標(biāo)第二節(jié) 污染物在水體環(huán)境中的遷移與轉(zhuǎn)化第三節(jié) 污水出路與排放標(biāo)準(zhǔn)10第一節(jié) 污水性質(zhì)與污染指標(biāo)11121.1 污水的類型和特征在水循環(huán)中，由于自然界中某些原因，以及人類的生產(chǎn)生活的影響，在水循環(huán)各個(gè)環(huán)節(jié)中都會(huì)有雜質(zhì)帶入而使水質(zhì)發(fā)生變化。污水的產(chǎn)生水循環(huán)包括水的自然循環(huán)和水的社會(huì)循環(huán)。水的社會(huì)循環(huán)（即用水循環(huán)）由給水系統(tǒng)、排水系統(tǒng)和污水處理系統(tǒng)構(gòu)成。如果污水未經(jīng)有效處

5、理而排出，就會(huì)造成水體污染。13水的社會(huì)循環(huán)用水的循環(huán)給水系統(tǒng)的水源和排水系統(tǒng)接納水體的地方大多是鄰近的河流。1.1 污水的類型和特征14污水的定義污水(sewage) 可理解為水質(zhì)發(fā)生了變化，被污染了的水，它是生活污水、工業(yè)廢水和被污染雨水的總稱。1.1 污水的類型和特征生活污水(domestic sewage) 工業(yè)廢水(industrial wastewater) 包括生產(chǎn)廢水和生產(chǎn)污水初期雨水(被污染的雨水)城鎮(zhèn)污水(城市污水) 污水的類型15水在社會(huì)循環(huán)中, 由于種種原因而喪失了使用價(jià)值而外排, 這種廢棄外排的水稱為廢水。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。生產(chǎn)污水

6、是指污染較嚴(yán)重, 須經(jīng)過處理后方可排放的工業(yè)廢水?！皬U水”是指廢棄外排的水，強(qiáng)調(diào)廢棄的一面?！拔鬯笔潜晃廴疚镂廴玖说乃?，強(qiáng)調(diào)其臟的一面。實(shí)際上有相當(dāng)數(shù)量的廢水是不臟的，如冷卻水。因而用“廢水”一詞統(tǒng)稱所有排水比較合適。1.1 污水的類型和特征問題廢水與污水有何區(qū)別？16水體污染是指排入水體的污染物在數(shù)量上超過該物質(zhì)在水體中的本底含量和水體的環(huán)境容量，從而導(dǎo)致水體的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化，使水體的固有生態(tài)系統(tǒng)和水體功能受到破壞。水體污染 水污染控制就是控制廢水對環(huán)境的污染，防止水資源的破壞和環(huán)境質(zhì)量的下降，將“防”、“治”、“管”結(jié)合起來。水污染控制一般情況，影響水體生態(tài)平衡的關(guān)鍵是水中的

7、DO。1.1 污水的類型和特征？171.2 污水的性質(zhì)與污染指標(biāo)水質(zhì)污染指標(biāo)是評(píng)價(jià)水質(zhì)污染程度、進(jìn)行污水處理工程設(shè)計(jì)、反映污水處理廠處理效果、開展水污染控制的基本依據(jù)。水質(zhì)污染指標(biāo)污水水質(zhì)指標(biāo)污水的物理性指標(biāo)污水的化學(xué)性指標(biāo)污水的生物性指標(biāo)18感官性指標(biāo)，水的色度來源于金屬化合物或有機(jī)化合物感官性指標(biāo)，水的異臭來源于還原性硫和氮的化合物、揮發(fā)性有機(jī)物和氯氣等污染物質(zhì)揮發(fā)性物質(zhì)溶解物質(zhì)固定性物質(zhì)懸浮固體物質(zhì)加速耗氧反應(yīng)，最終導(dǎo)致水體缺氧或水質(zhì)惡化造成水中溶解氧減少工業(yè)廢水常引起水體熱污染色度固體物質(zhì)嗅和味溫度污水的物理性指標(biāo)1.2 污水的性質(zhì)與污染指標(biāo)19固體污染物的分類與形態(tài)按化學(xué)性質(zhì)分類 無

8、機(jī)性污染物質(zhì)和有機(jī)性污染物質(zhì)按物理形態(tài)分類 溶解物(DS, Dissolved Solids) d1nm 透明 膠體物質(zhì)(Colloidal Suspensions) 1d100nm 渾濁甚至肉眼可見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。 1.2 污水的性質(zhì)與污染指標(biāo)20水和污水中固體成分的內(nèi)部相關(guān)性600灼燒1.2 污水的性質(zhì)與污染指標(biāo)21水和污水中雜質(zhì)顆粒分布及去除方法1.2 污水的性質(zhì)與污染指標(biāo)22懸浮固體：

9、重力沉降，深層過濾，氣浮， 離心分離膠體物質(zhì)：混凝沉淀，氣浮，膜分離無機(jī)溶解性物質(zhì)：化學(xué)沉淀，氧化還原，吸附，反滲 透，離子交換，電滲析有機(jī)溶解性物質(zhì)：生物法，高級(jí)氧化對城市污水，有機(jī)顆粒在0.01100 m，其經(jīng)初沉池沉淀后，能去除50 m顆粒，剩余需經(jīng)生物絮凝、吸附和生化法去除。1.2 污水的性質(zhì)與污染指標(biāo)問題水中的固體污染物如何去除？23無機(jī)物有機(jī)物污水的化學(xué)性指標(biāo)表面活性劑有機(jī)酸堿有機(jī)農(nóng)藥苯類化合物生化需氧量化學(xué)需氧量總有機(jī)碳總需氧量重金屬植物營養(yǎng)元素pH和堿度油類污染物酚類污染物含氮化合物含磷化合物1.2 污水的性質(zhì)與污染指標(biāo)含硫化合物氰化物砷化物24有機(jī)物廢水中能通過生物化學(xué)和化學(xué)

10、作用而消耗水中溶解氧的物質(zhì)，統(tǒng)稱為需氧污染物。包括有機(jī)物和還原性無機(jī)物(如Fe2+, S2-, CN-等)，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)際中采用生化需氧量、化學(xué)需氧量、總需氧量和總有機(jī)碳來描述。1.2 污水的性質(zhì)與污染指標(biāo)25生化需氧量(BOD) (biological oxygen demand生化需氧量反映在有氧的條件下，水中可生物降解的有機(jī)物的量主要污染特性（以mg/L為單位）。有機(jī)污染物的好氧生物氧化分解過程可分為兩個(gè)階段，即碳化階段和硝化階段。污水的生化需氧量通常只指第一階段有機(jī)物生物氧化所需的氧量。生活污水中有機(jī)物

11、一般需要20 d左右才能基本完成第一階段的氧化分解過程（BOD20或BODL或BODU)。實(shí)際中，常以5 d作為測定生化需氧量的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，稱5日生化需氧量（BOD5）；通常以20為測定的標(biāo)準(zhǔn)溫度。生活污水的BOD50.7 BOD20在規(guī)定條件下微生物氧化分解污水或受污染的天然水樣中有機(jī)物所需要的氧量（20，5 d）。1.2 污水的性質(zhì)與污染指標(biāo)26碳化階段硝化階段碳化階段硝化階段有機(jī)污染物的好氧微生物氧化分解過程1.2 污水的性質(zhì)與污染指標(biāo)27常用的氧化劑主要是重鉻酸鉀K2Cr2O7 （稱 CODCr )和高錳酸鉀KMnO4 (稱CODMn 或OC ) 。酸性條件下，硫酸銀作為催化劑，氧化性最

12、強(qiáng)。廢水中無機(jī)的還原性物質(zhì)同樣被氧化。如果廢水中有機(jī)物的組成相對穩(wěn)定，則化學(xué)需氧量和生化需氧量之間應(yīng)有一定的比例關(guān)系：生活污水通常在0.40.5。 化學(xué)需氧量(COD) (chemical oxygen demand)用化學(xué)方法氧化分解廢水水樣中有機(jī)物過程中所消耗的氧化劑量折合成氧量(O2)（mg/L）。1.2 污水的性質(zhì)與污染指標(biāo)28 廢水可生化性 衡量有機(jī)物生物可降解性的方法有：OUR（好氧速率）、脫氫酶、氧呼吸速率以及BOD/COD比值等。 在科學(xué)研究中常用前3種方法表征，在實(shí)際工程中常用后者表示。這里介紹BOD/COD表征可生化性： 0.4為易生物降解 0.3為可生物降解 0.2為較難

13、生物降解 0.2為生物難降解 該評(píng)價(jià)方法是建立在好氧條件下。1.2 污水的性質(zhì)與污染指標(biāo)29只適用好氧條件，在厭氧條件下能變成易降解。污水必須是無毒無害的，要無抗生素。污水有機(jī)物濃度必須適宜，若濃度過高，則具有抑制作用。要考慮分析測試方法。如重鉻酸鉀法并不氧化環(huán)乙烷。測定BOD的污泥是經(jīng)過馴化的。 采用BOD/COD表征可生化性的適用條件1.2 污水的性質(zhì)與污染指標(biāo)問題BOD/COD為何值時(shí)廢水的可生化性好，可生化性差的廢水能否采用生物處理？BOD/COD作為可生化性評(píng)價(jià)指標(biāo)能否在厭氧和缺氧條件下以及抗生素廢水中使用？30總有機(jī)碳(TOC)(Total Organism Carbon)在950

14、高溫下，以鉑作為催化劑，使水樣氣化燃燒，然后測定氣體中的CO2含量，從而確定水樣中碳元素總量。測定中應(yīng)該去除無機(jī)碳的含量?？傂柩趿?TOD) (Total Oxygen Demand)在900950高溫下，將污水中能被氧化的物質(zhì)(主要是有機(jī)物，包括難分解的有機(jī)物及部分無機(jī)還原物質(zhì)), 燃燒氧化成穩(wěn)定的氧化物后，測量載氣中氧的減少量, 稱為總需氧量(TOD)。 TOD測定方便而快速。1.2 污水的性質(zhì)與污染指標(biāo)31有機(jī)碳量需氧量TOCTODCODCrBODLBOD5CODMn污水有機(jī)物指標(biāo)之間的關(guān)系各種水質(zhì)之間TOC或TOD與BOD不存在固定的相關(guān)關(guān)系。在水質(zhì)條件基本不變的條件下，BOD與TOC

15、或TOD 之間存在一定的相關(guān)關(guān)系。1.2 污水的性質(zhì)與污染指標(biāo)32油類污染物進(jìn)入水體后影響水生生物的生長、降低水體 的資源價(jià)值。油膜覆蓋水面阻礙水的蒸發(fā)，影響大氣和水體的熱交換。油類污染物進(jìn)入海洋，改變海水的反射率和減少進(jìn)入海洋表層的日光輻射，對局部地區(qū)的水文氣象條件可能產(chǎn)生一定影響。大面積油膜將阻礙大氣中的氧進(jìn)入水體，從而降低水體的自凈能力。石油污染對幼魚和魚卵的危害很大，堵塞魚的鰓部，能使魚蝦類產(chǎn)生石油臭味，降低水產(chǎn)品的食用價(jià)值。破壞風(fēng)景區(qū)，危害鳥類生活。油類污染物石油類：來源于工業(yè)含油污水。動(dòng)植物油脂：產(chǎn)生于人的生活過程和食品工業(yè)。1.2 污水的性質(zhì)與污染指標(biāo)33原生質(zhì)毒物，可使蛋白質(zhì)凝

16、固，引起神經(jīng)系統(tǒng)中毒。酚濃度低時(shí)，能影響魚類的洄游繁殖。酚濃度達(dá)0.10.2mg/L時(shí)，魚肉有酚味。酚濃度高會(huì)引起魚類大量死亡，甚至絕跡。酚的毒性可抑制水中微生物的自然生長速度，有時(shí)甚至使其停止生長。酚能與飲用水消毒氯產(chǎn)生氯酚，具有強(qiáng)烈異臭（0.001 mg/L即有異味，排放標(biāo)準(zhǔn)0.5mg/L）。灌溉用水酚濃度超過5mg/L時(shí), 農(nóng)作物減產(chǎn)甚至枯死。酚類污染物酚污染來源：煤氣、焦化、石油化工、木材加工、合成樹脂等工業(yè)廢水。1.2 污水的性質(zhì)與污染指標(biāo)34無機(jī)物重金屬重金屬主要指汞、鎘、鉛、鉻、鎳，以及類金屬砷等生物毒性顯著的元素，一般指序號(hào)2183，比重大于4的金屬，也包括具有一定毒害性的一般

17、重金屬，如鋅、銅、鈷、錫等。作為微量金屬元素。重金屬的主要危害：生物毒性，抑制微生物生長, 使蛋白質(zhì)凝固; 逐級(jí)富集至人體, 影響人體健康。過多的氮、磷進(jìn)入天然水體，易導(dǎo)致富營養(yǎng)化，使水生植物尤其是藻類大量繁殖，造成水中溶解氧急劇變化，影響魚類生存，并可能使某些湖泊由貧營養(yǎng)湖發(fā)展為沼澤和干地。一般要求處理后污水的pH在69之間。當(dāng)天然水體遭受酸堿污染時(shí)，pH發(fā)生變化，消滅或抑制水體中生物的生長，妨礙水體自凈，還可腐蝕船舶。堿度指水中能與強(qiáng)酸定量作用的物質(zhì)總量，按離子狀態(tài)可分為三類：氫氧化物堿度；碳酸鹽堿度；重碳酸鹽堿度。pH和堿度1.2 污水的性質(zhì)與污染指標(biāo)植物營養(yǎng)元素35氮的幾個(gè)指標(biāo)： 有機(jī)

18、氮：主要指蛋白質(zhì)和尿素。 TN(總氮)：一切含氮化合物以N計(jì)量的總稱。 KN(凱氏氮)： 包括有機(jī)氮和氨氮，不包括亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮。 氨氮：有機(jī)氮化合物的分解，或直接來自含氮工業(yè)廢水。 NOx-N：亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮。含氮化合物氮是有機(jī)物中除碳以外的一種主要元素，也是微生物生長的重要元素。1.2 污水的性質(zhì)與污染指標(biāo)氮的主要來源：氮肥廠、洗毛廠、制革廠、造紙廠、印染廠、食品廠等。污水中的氮有四種，即有機(jī)氮、氨氮、亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮。氮的危害：消耗水體中溶解氧；促進(jìn)藻類等浮游生物的繁殖，形成水華、赤潮；引起魚類死亡，導(dǎo)致水質(zhì)迅速惡化。36有機(jī)磷有機(jī)磷包括磷酸甘油酸、磷肌酸等無機(jī)磷磷酸鹽:

19、正磷酸鹽(PO43-), 磷酸氫鹽(HPO42-), 磷酸二氫鹽（H2PO4- ) , 偏磷酸鹽(PO3-)聚合磷酸鹽:焦磷酸鹽(P2O74-) 三磷酸鹽(P3O105-), 三磷酸氫鹽(HP3O92-) 含磷化合物磷也是有機(jī)物中的一種主要元素，是僅次于氮的微生物生長的重要元素。1.2 污水的性質(zhì)與污染指標(biāo)磷的危害：促進(jìn)藻類等浮游生物的繁殖，破壞水體耗氧和復(fù)氧平衡；使水質(zhì)迅速惡化，危害水產(chǎn)資源。磷的主要來源：人體排泄物以及合成洗滌劑、牲畜飼養(yǎng)場及含磷工業(yè)廢水。37水體的富營養(yǎng)化是指富含磷酸鹽和某些形式的氮素的水，在光照和其他環(huán)境條件適宜的情況下，水中所含的這些營養(yǎng)物質(zhì)足以使水體中的藻類過量生長

20、，在隨后的藻類死亡和隨之而來的異養(yǎng)微生物代謝活動(dòng)中，水體中的溶解氧很可能被耗盡, 造成水體質(zhì)量惡化和水生態(tài)環(huán)境結(jié)構(gòu)破壞的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象在海洋中出現(xiàn)叫赤潮(red current)，在湖泊中出現(xiàn)叫水華(water bloom)。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0.02 mg/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。磷是淡水水體富營養(yǎng)化控制的關(guān)鍵性元素。水體的富營養(yǎng)化1.2 污水的性質(zhì)與污染指標(biāo)381.2 污水的性質(zhì)與污染指標(biāo)391.2 污水的性質(zhì)與污染指標(biāo)401.2 污水的性質(zhì)與污染指標(biāo)411.2 污水的性質(zhì)與污染指標(biāo)421.2 污水的性質(zhì)與污染指標(biāo)43使水味變得腥臭難聞。降低水的透明度。消耗水中的溶解氧。向水體中釋放有毒物質(zhì)(如藻毒素、亞硝酸鹽和硝酸鹽)。影響供水水質(zhì)并增加供