污水处理技术：第1章 水体污染概述

1、污水处理技术了解一般污水处理流程、主要污水处理设备的结构、特征，运行管理 了解污水处理的物理、化学、物理化学和生物处理的方法 了解污水的性质、特征，污水处理的基本理论 目 的第一部分：水体污染概述第二部分：废水的物理处理法第三部分：废水的化学及物理化学处理法第四部分：废水的生物处理法第五部分：污泥的处理与处置内 容参 考 书第一章 水体污染概述1.4 健康饮用水1.3 水质与水质指标1.2 废水中主要污染物及其危害1.1 废水性质及分类1.5 废水处理方法概述1.1.1 废水的性质废水-污水Waste Water在人类的生活和生产活动中，从自然界中取用的水受到污染，改变了原来的性质，甚至丧失了

2、使用价值，将其废弃外排，这种被废弃外排的水称为废水。导致取用水丧失使用价值的基本原因是水中混进了各种污染物。 1.1.2 废水的分类 来源：生活污水、工业废水；1 主要成分：有机废水、无机废水、综合废水； 含酚废水、含氰废水、含氮废水、含汞废水；2 工业部门：焦化废水、电镀废水、造纸废水、 化工废水、农药废水、冷却废水；4 酸碱性：酸性废水、碱性废水、中性废水；31.2 废水中主要污染物及其危害生物污染物：致病性微生物酸碱污染物：pH营养物质污染物：氮、磷感官污染物：浑浊、恶臭、异味、颜色等 有机污染物：碳水化合物、蛋白质、氨基酸等天然有机物及可生物降解的人工合成有机物质。油类污染物：石油有毒

3、污染物：无机（有机）化学毒物、放射性物质。固体污染物悬浮物(粒径大于100nm)胶体(粒径在1-100nm)溶解物(粒径1nm)：低分子或离子状态 重金属重金属主要包括Hg、Cd、Pb、Cr等。它们与有机污染物不同，水中的微生物难于使其分解消除，相反却经过“虾吃浮游生物，小鱼吃虾，大鱼吃小鱼”的水中食物链被富集起来，浓度逐级加大。人处于食物链的终端，于是通过食物或饮水，就将有毒物摄入体内。若这些有毒物不易排泄，在人体内积蓄，就会引起慢性中毒。 重金属的致害作用在于使人体中的酶失去活性，它们的共同特点是即使含量很小也有毒性，因为它们能在生物体内积累，不易排出体外，因此危害很大。1956年日本水俣

4、病事件 1950年，有大量的海鱼成群在水俣湾海面游泳，任人网捕，海面上常见死鱼、海鸟尸体，水俣市的渔获量开始锐减。日本水俣湾有一个内海，海产丰富，是渔民们赖以生存的主要渔场。水俣镇是水俣湾东部的一个小镇，有4万多人居住，周围的村庄居住着1万多农民和渔民。 1952年，水俣当地许多猫出现不寻常现象，走路颠颠跌跌，甚至发足狂奔，当地居民称“跳舞病”，1953年1月有猫发疯跳海自杀，但当时尚未引起注意，一年内，投海自杀的猫总数达五万多只。接着，狗、猪也发生了类似的发疯情形。当中的患者多为渔民家庭出身，1956年8月日本学者发现水俣湾海水中有污染物质，研究人员侦察的矛头指向窒素公司。这种怪病被称为“水

5、俣奇病”。此事造成水俣近海鱼贝类市场价值一落千丈，水俣居民由于陷入贫困，反而大量食用有毒的鱼贝，使得灾情扩大。镇有4万居民，先后有1万人不同程度的患有此种病状。1956年4月21日，人类亦被确认发生同样的症例，来自入江村的小女孩田中静子成为第一位患病者，被送至氮公司附属医院，病况急速恶化，一个月后双眼失明，全身性痉挛，不久死亡。死者二岁的妹妹也罹患相同的病症，不久又发现许多村民都有问题。这些人开始只是口齿不清，走路不稳，最后高声大叫而死。水俣病实际为有机水银中毒，分为有急性、亚急性、慢性、潜在性和胎儿性。患者手足麻痹，甚至步行困难、运动障碍、失智、听力及言语障碍；重者例如痉挛、神经错乱，最后死

6、亡，至今仍无有效的治疗法。发病起三个月内约有半数重症者死亡，怀孕妇女亦会将这种水银中毒遗产给胎中幼儿。1932年，新日本窒素肥料（窒素，即氮）于水俣工场生产氯乙烯与醋酸乙烯，其制程中需要使用含汞的催化剂。由于该工厂任意排放废水，这些含汞的剧毒物质流入成海，被水中生物所食用，并转成甲基汞氯（CH3HgCl）等有机汞化合物。当人类捕食海中生物后，甲基汞等有机汞化合物通过鱼虾进入人体，被肠胃吸收，侵害脑部和身体其他部分，造成生物累积。原因该事件被认为是一起重大的工业灾难。1997年10月，由官方所认定的受害者高达12,615人，当中有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，主要是由于重金属尤其是镉中毒引起的，1955年至1972年发生在日本富山县神通川流域。患者大多是妇女，病症表现为腰、手、脚等关节疼痛。病症持续几年后，患者全身各部位会发生神经痛、骨痛现象，行动困难，甚至呼吸都会带来难以忍受的痛苦。到了患病后期，患者骨骼软化、萎缩，四肢弯曲，脊柱变形，骨质松脆，就连咳嗽都能引起骨折。患者不能进食，疼痛无比，常常大叫“痛死了！”“痛死了！”有的人因无法忍受痛苦而自杀。这种病由此得名为“骨癌病”或“痛痛病”。据记载，日本从1913年开始炼锌，到1931年就出现过这种病，但没人知道这种病是怎样产生的。直到1961年日本医学界从事综合临床、病理、流行病学、动物

8、实验和分析化学的人员经过长期研究后发现，“骨痛病”是由于神通川上游的神冈矿山废水引起的镉（Cd）中毒。由于工业的发展，富山县神通川上游的神冈矿山从19世纪80年代成为日本铝矿、锌矿的生产基地。神通川流域从1913年开始炼锌，“骨痛病”正是由于三井金属矿业公司神冈炼锌厂排放的含镉废水污染了周围的耕地和水源而引起的。企业长期将没有处理的废水排放注入神通川，致使高浓度的含镉废水污染了水源。而神通川是两岸人们世世代代的饮用水源，也灌溉着两岸肥沃的土地，使之成为日本主要粮食基地的命脉水源，由此产生的 “镉米”和“镉水”把神通川两岸的人们带进了“骨痛病”的阴霾中。 日本骨痛病起源地镉污染农田耗时33年完成

9、换土中国耕地重度污染近6千万亩 湖南稻米镉超标21倍4月24日，绿色和平组织发布报告，指出湖南省衡阳市衡东工业园(大埔片)周围稻谷、稻田土壤及地表水样本的重金属超标严重。其中，超标最严重的稻米样本中的镉含量超过国家标准近21倍。 金属镉被国际癌症研究机构列为强致癌物质，而且它在人体的积蓄潜伏可以长达10年-30年，可以导致肾脏等器官发生病变，还可能引发骨痛病，甚至影响下一代的健康。 吃不同产地的大米：市面上约10%的在售大米镉超标，还有90%左右的大米处于安全水平 多吃含锌食物 ：锌可减少对镉的吸收，所以常吃海产品、豆类、瓜子、肉、蛋等含锌量较高的食品，可以减少对镉的吸收。 不要抽烟 ：烟草和

10、稻谷一样也能富集镉 不要佩戴含镉饰品 其他 ：大红及黄色的印花餐具、包装用品、玩具、化妆品，其颜料中可能含镉，应避免使用，更不要接触食物。 湖南癌症村 4月17日讯 湖南雄黄矿，一座有1500年开采历史的“亚洲最大雄黄矿”。曾经，这里是当地最好的企业，丰富的矿产资源带给国家和职工丰厚的经济效益，却也在人们环保意识薄弱的情况下埋入了“砷中毒”的种子。据石门县政府披露，当地3000多居民中，1200余人检测出砷中毒。据当地磺厂医院统计，从1971年到2013年1月，雄黄矿患砷中毒的职工中600多人已经去世，其中400余人死于癌症。 曾经的磺厂繁华而热闹，灯火彻夜通明，被当地人们誉为“小香港”。每5

11、天社区就会有一次赶集，商贩们会聚集在这里做生意。雄黄矿名气大、效益好，奖金和工资加起来是其他地方的几倍。而每到春节，矿里都有福利，蔬菜、肉类等从不会少。甚至在温饱刚刚解决的年代，职工们已经可以喝上新鲜的牛奶。而现在，太阳一落山，整个社区便沉寂了。晚上七八点钟，路上已经鲜少见到有人出来走动，甚至连路灯都很少亮起。 矿厂建立以前，穿过鹤山村的黄水溪一直是村民们赖以生存的水源。饮水、洗衣服、洗菜等生活用水都在这里。而炼制砒霜的废渣废水全部被倾倒在村民们吃用了几十年的黄水溪里，矿渣不断堆砌在溪沟里，残留的砷就这样流入河流，渗入土壤，进入泥沙。1978年，由于污染严重，国家停止了雄黄矿的炼砒行为。取而代

12、之的是硫酸厂和磷肥厂。生产硫酸的废水排入黄水溪后，可以明显地看到一股红色的液体。村民们总会等到那股水流过后，继续洗衣服洗菜。 如今的磺厂社区比起当年冷清了不少，大多商品小卖部生意冷清，冥品店却随处可见。 68岁的磺厂社区居民朱春然，手捧着他岳母一家七口人的照片。岳父岳母于1950年代从外地迁来磺厂上班，在此出生长大的3个儿子和2个女儿连同他们自己全部砷中毒，后引发各种癌症相继辞世。从部队转业的女婿朱春然因为在此地生活时间不长，得以幸免。可是身上也有大大小小的砷斑，只是他不愿轻易袒露在人前。 污水的水质指标是用来衡量水在使用过程中被污染的程度，也称污水的污染指标污水的水质指标可分为物理指标、化学

13、指标、生物指标三大类。水温 色度 臭味 固体含量 1.3 废水水质指标由污水的色度可以知道污染物质的情况生产废水视工矿企业的性质而异，差别极大 色度为一种感官性状指标色度可由悬浮固体、胶体或溶解物质形成 生活污水的臭味来自有机物腐败产生的气体；工业废水的臭味来自挥发性化合物由臭味可辨别出污水中某些物质存在的情形，还能帮助知道污水是否新鲜 臭味也是物理性质的主要指标 固体含量以TS作为指标，常用重量法测定固体物质按存在形态的不同可分为：SS、DS和colloid按性质不同可分为：有机物、无机物和生物体水温是污水水质的重要物理性质指标之一我国各地的生活污水的年平均温度在15左右1.3.1 物理指标

14、1.3.2 化学指标 无机物及指标 酸碱度 氮 硫化物 重金属非重金属无机有毒物质 磷有机物污染指标 BOD TOD ThOD COD TOC 1)生化需氧量(BOD ) 是指在温度、时间都一定的条件下，微生物在分解、氧化水中有机物的过程中，所消耗的溶解氧量。 (mg/L)将水样在20oC条件下，培养五天后测定水中溶解氧消耗量作为标准方法，测定结果称为五日生化需氧量 (BOD5) 。 (Biochemical Oxygen Demand) BOD反映了水中可被微生物分解的有机物总量。BOD值越大，说明水中有机物含量越高。 BOD3-4mg/L-水已受到有机物的污染 测定时间需5天，仍太长，难以

15、及时指导生产 实践；缺点: 如果污水中难生物降解有机物浓度较高， BOD5 测定的结果误差较大； 某些工业废水不含微生物生长所需的营养物质，或者含有抑制微生物生长的有毒有害物质，影响测定结果。2)化学需氧量(COD) (Chemical Oxygen Demand) 是指在一定条件下，用强氧化剂氧化废水中的有机物质所消耗的氧量。(mg/L) 常用的氧化剂有K2Cr2O7和KMnO4。我国规定的废水检验标准采用K2Cr2O7作为氧化剂，在酸性条件下进行测定。CODCr测定COD采用的是强氧化剂，对大多数的有机物可氧化到85%-95%以上，较精确地表示污水中有机物的含量;测定时间仅需数小时，且不受

16、水质的限制。优点:不能像BOD那样反映出微生物氧化有机物，直接地从卫生学角度阐明被污染的程度；污水中存在的还原性无机物（如硫化物）被氧化也需消耗氧，所以COD值也存在一定误差。 缺点:BOD5/COD的比值，可作为该污水是否适宜于采用生物方法处理的判别标准。BOD5/COD 0.3的污水，才适于采用生化处理。生活污水的BOD与COD的比值大致为0.4-0.8范围。可生化性指标水中的还原性物质在高温下燃烧后变成稳定的氧化物时所需要的氧量。(mg/L)TOD值可以反映水中几乎全部有机物（C、H、O、N、P、S等成分）经燃烧后变成CO2、H2O、NOx、SO2等时所需要消耗的氧量。与BOD、COD的

17、测定相比，更为快速简便，其结果也比COD更接近于理论需氧量（ThOD)。3)总需氧量TOD (Total Oxygen Demand) ThODTODCODCrBOD20BOD5间接表示水中有机物含量的一种综合指标，其显示的数据是污水中有机物的总含碳量，单位以碳(C)的mg/L来表示。4)总有机碳TOC (Total Organic Carbon)TOC以碳的数量表示水中含有机物的总量。但由于它不能反映水中有机物的种类和组成，因而不能反映总量相同的总有机碳所造成的不同污染后果。 一般城市污水的TOC可达200mg/L，工业污水的TOC范围较宽，最高的可达几万mg/L，污水经过二级生物处理后的T

18、OC一般小于50mg/L。1.3.3 生物指标 生物性指标生活污水：肠道传染病、肝炎病毒、SARS、寄生虫卵等制革屠宰等工业废水：炭疽杆菌、钩端螺旋体等医院污水：各种病原体危害：传播疾病，影响卫生，导致水体缺氧水中细菌总数反映了水体有机污染程度和受细菌污染的程度。常以细菌个数/mL计：饮用水：100个/ mL；医院排水：500个/ mL细菌总数大肠菌群的值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：饮用水：3个/L；城市排水：10000个/L；游泳池：1000个/L大肠菌群来源及危害1.3.4 生活用水水质标准感官性状和一般化学指标色度 不超过15度，并不

19、得呈现其他异色浑浊度 不超过3度，特殊情况不超过5度 臭和味 不得有异臭，异味肉眼可见物 不得含有pH 6.58.5总硬度（以碳酸钙计） 450mg/L铁 0.3mg/L 锰 0.1mg/L 铜 1.0mg/L 锌 1.0mg/L挥发酚类（以苯酚计） 0.002mg/L 阴离子合成洗涤剂 0.3mg/L硫酸盐 250mg/L 氯化物250mg/L 溶解性总固体 1000mg/L毒理学指标 氟化物1.0mg/L 氰化物0.05mg/L 砷 0.05mg/L硒0.01mg/L 汞 0.001mg/L 镉0.01mg/L 铬（六价） 0.05mg/L铅0.05mg/L 银0.05mg/L 硝酸盐（以

20、氮计）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 细菌学指标 细菌总数 100mg/L 总大肠菌群 3个mL游离余氯 在与水接触30min后应不低于0.3mg/L，集中式给水除去厂水应符合上述要求外，管网水不应低于0.05mg/L 放射性指标 总a放射性 0.1Bq/L 总放射性 1Bq/L1.3 健康饮用水 六十年代淘米洗菜 七十年代洗衣灌溉 千禧年代拉稀生癌 九十年代鱼虾绝代 八十年代水质败坏 介水传染病：原因是细菌、病毒和原虫等，隐孢子虫囊等水型地方病：高氟水、高砷水、苦咸水化学性中毒：铬、汞、氰化物等

21、饮水氯化副产物：致癌 致畸 饮水引起的常见疾病定义:为满足人们对生活质量和自身健康需求的提高，在传统自来水或饮水方式的基础上，经过深加工处理(过滤、反渗透、蒸馏、电渗析、磁化、电解、活化、矿化、强化各种营养索等方式)后的优质水，并以不同方式提供给普通消费者的饮水。新型饮水:纯水、净水、离子水、天然水、矿溶水、活化水、生态水、冰川水等。 新型饮水1、警惕早晨“死水杀手”2、拒绝饮用反复煮沸的水 3、不喝没有完全煮沸的自来水，水中的有 害病菌必须达到100oC时才能被完全杀死。4、家用滤水器 你会“喝”水吗 ?1.5 废水处理方法概述物理处理法 通过物理作用分离、回收废水中不溶解的悬浮状态污染物的

22、方法，可分为重力分离法、离心分离法和筛滤截留法等。属于重力分离法的处理单元有沉淀、上浮（气浮）等，相应使用的处理设备是沉砂池、沉淀池、隔油池、气浮池及其附属装置等。离心分离法本身就是一种处理单元，使用的处理装置有离心分离机和水旋分离器等。筛滤截留法有栅筛截留和过滤两种处理单元，前者使用的处理设备是格栅、筛网，而后者使用的是砂滤池和微孔滤机等。以热交换原理为基础的处理方法也属于物理处理法，其处理单元有蒸发、结晶等。 1.5.1 废水处理方法 化学处理法和物理化学处理法 通过化学反应和传质作用来分离、去除废水中呈溶解、胶体状态的污染物或将其转化为无害物质的方法。而电渗析和反渗透处理单元使用的是膜分

23、离技术。运用传质作用的处理单元既具有化学作用，又具有与之相关的物理作用，所以也可以从化学分离法中分出来，成为另一类处理方法，称为物理化学处理法。 在化学处理法中，以投加药剂产生化学反应为基础的处理单元有混凝、中和、氧化还原等；而以传质作用为基础的处理单元则有萃取、汽提、吹脱、吸附、离子交换以及电渗析和反渗透等。生物处理法 通过微生物的代谢作用，使污水中呈溶解、胶体状态的有机污染物转化为稳定的无害物质的方法。方法：好氧氧化法、厌氧还原法。厌氧生物处理法，又名生物还原处理法，主要用于处理高浓度有机废水和污泥。处理设备主要有硝化池。 好氧生物处理法又分为活性污泥法和生物膜法两类。活性污泥法本身就是一种处理单元，它有多种运行方式。属于生物膜法的处理设备有生物滤池、生物转盘、生物接触氧化池以及最近发展起来的生物流化床等。生物氧化塘又称自然生物处理法。1.5.2 废水处理的分级 一级处理：去除污水中呈悬浮状态的固体污染物质。城市污水格栅沉砂池沉淀池直接排放二级处理经过一级处理后的污水，SS一般可去除40-50%，BOD一般可去除30%左右，达