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第一章废水好氧生物处理第1页第一节概述1、1

水污染现实状况1、2水污染类型1、3废水中污染物种类与水质指标1、4水质控制标准1、5废水水质控制方法第2页1.1水污染现实状况1.1.1废水和污水定义

1）废水水在社会循环中，因为种种原因而丧失了使用价值而外排，这种废弃外排水称为废水。“废水”是指废弃外排水，强调废弃一面。2）污水是被污染物污染了水，强调其脏一面。实际上有相当数量废水是不脏，如冷却水。因而用“废水”一词统称全部排水比较适当。

第3页第4页1.1.2、我国水污染现实状况(1）“局部有所改进，整体仍在恶化”。(2）我国大江大河干流水质尚好，但临近大城市河段及城市附近小河支流均已程度不一样地受到了污染，严重已成了臭水沟。(3）随乡镇企业发展和工业重心转移，污染已经有向农村、向内地转移趋势，由地表水受污染向地下水受污染转移。(4）我国湖泊大多呈富营养化，面积也不停萎缩；近海水域亦因受污染而赤潮频发。第5页1.2水污染类型1.2.1水体主要污染源：（１）向自然水体排放各类废水；（２）向自然水体直接倾倒固体污染物，以及垃圾堆放场所渗出液和淋洗雨水；（３）大气污染地域酸雨及其它淋洗降水；（４）大气中有害沉降物及水溶性气体；（５）淋洗植被后溶入了化肥和农药（降水）径流；（６）航道中船舶漏油、废水及固体废弃物。第6页

生活污水工业废水1）据废水起源1.2.2废水分类生活污水是人们在日常生活中所产生废水，主要包含厨房洗涤，冲洗厕所和沐浴等污水。工业废水是在工业生产过程中所排出废水，其成份主要决定于生产过程中采取原料以及所应工艺。工业废水又可分为生产污水（污染较严重，须经处理后方可排放）和生产废水(较清洁，不经处理即可排放或回用，如冷却水).第7页3）按废水产生工艺焦化废水冶金废水制药废水食品废水印染废水••••••2）据污染物化学类别有机废水无机废水第8页1.3废水中污染物与污染指标废水中污染物大致可分为以下几个类别：固体污染物需氧污染物毒性污染物营养污染物生物污染物感官污染物酸碱污染物油类污染物热污染物第9页1.3.1固体污染物

1)定义固体污染物是指废水中在100°C时不能蒸发全部物质，称为总固体。2）分类（1）总固体(TS)溶解性固体（DS)悬浮性固体(SS)区分：实际区分二者是用特制微孔滤膜（孔径0.45μm）来过滤，能透过为溶解性固体，被膜截留为悬浮性固体。第10页（2）悬浮固体可沉降固体能在2小时内靠重力沉降固体

难沉降固体两小时内不能沉降称为难沉降固体

废水中固体污染物多少用单位体积水中所含质量表示，即质量浓度，单位普通为mg/L。使用中需要指明是哪一个固体。

第11页（3）表示方式：废水中悬浮物含量多少也可用浊度表示

定义：在水质分析中要求，1L水中含有1mgSiO2所组成浊度为一个标准浊度单位，简称1度

（4）危害：悬浮物危害主要是造成沟渠、管道和抽水设备阻塞、淤积和磨损；造成水生生物呼吸困难；造成给水水源浑浊；干扰废水处理设施和回收设备工作；有些悬浮物还有一定毒性。几乎全部废水中都含有数量不等悬浮物，所以除去悬浮物是废水处理一项基本任务。第12页1.3.2、需氧污染物

1）定义：需氧污染物主要是指废水中所含能被微生物降解有机物，有些是有毒，但这类有机物大部分本身是无毒。2）特点：数量大、成份复杂，所以极难分别表示其含量。3）产生污染原因：是在其分解过程中消耗水中溶解氧。4）衡量指标：有BOD、COD、TOC和TOD等。第13页生化需氧量BOD生化需氧量BOD（BiologicalOxygenDemand）概念：在20℃条件下，微生物好氧分解水样（废水或受污染天然水）中有机物所消耗溶解氧量(mg/l)BOD2020天以后生化反应过程速度趋于平缓BOD5：微生物5天好氧分解有机物所消耗溶解氧量。生活污水BOD5约是BOD200.8以上第14页生化需氧量BOD有机物生化耗氧过程两个阶段碳化阶段：将有机物分解成CO2、H2O、NH3，碳化作用消耗氧量称为碳化需氧量（BODu)。硝化阶段：NH3被转化为亚硝酸盐和硝酸盐，硝化作用消耗氧量称为硝化需氧量。第15页化学需氧量COD（ChemicalOxygenDemand）概念COD是指在一定条件下，用强氧化剂处理水样时所消耗氧化剂中氧量，以氧mg/l它反应了水中受还原性物质污染程度，水中还原性物质包含：有机物、亚硝酸盐、亚铁盐、硫化物等。水被有机物污染是很普遍，故COD也作为有机物相对含量指标之一。第16页化学需氧量COD（ChemicalOxygenDemand）在要求条件下，强氧化剂重铬酸钾K2Cr2O7可氧化大多数常见有机污染物，故在实际使用中常把CODCr测定值近似地代表废水中全部有机物。如用高锰酸钾作氧化剂COD则标识为CODMn,CODMn,≤CODCr国际标准化组织（ISO）和我国均要求CODCr称为化学需氧量COD，而CODMn则称为高锰酸盐指数。第17页BOD和COD比较废水处理中多以BOD和COD两个指标来度量水样有机污染物浓度和被净化程度。BOD：反应是微生物能够降解那部分有机物数量，基本上反应出水体中生物氧化分解有机物所消耗氧量，比较符合实际，但检出时间过长，不能快速及时指导生产实践，而且毒性大废水可抑制微生物作用而影响结果，甚至无法测定。COD：普通表示废水中有机污染物重量98％，几乎能够表示出有机物全部氧化所需氧量，测定不受水质限制，并可在数小时内完成；不过它不能反应微生物能够降解那部分有机物数量。第18页BOD和COD关系：能够认为COD包含两部分：一部分为能够被微生物降解有机物耗氧量CODB，另一部分为不能够被微生物降解有机物耗氧量CODN

B。BODu

CODBBOD5=0.58CODB第19页总需氧量TOD和总有机碳TOC总需氧量TOD（TotalOxygenDemand）指：有机物和少许无机物在铂催化下，在燃烧炉900℃高温燃烧成稳定最终产物所消耗氧量。总有机碳TOC（TotalOrganicCarbon）是以碳含量表示水体中有机物质总量综合指标。它测定采取燃烧法：在950℃和铂催化下，测定二氧化碳含量，并扣除150℃燃烧测得碳酸盐等无机碳元素含量。该法能将有机物全部氧化，比BOD5和COD更能直接表示有机物总量，故经常被用来评价水体中有机物污染程度。第20页

BOD5、BOD20、TOD之间大小关系：TOD≻CODCr≻BOD20≻BOD5BOD5、BOD20、TOD、TOC有各自特点和用途，在实际应用中应依据各自特点和不一样情况选取！BOD5和CODMn大小关系视不一样废水而定BOD5/COD>0.3才适宜采取生化处理，未处理城市污水BOD5/COD在0.3-0.8之间。第21页1.3.3有毒污染物

1）定义废水中能对生物引发毒性反应化学物质称为有毒污染物。2）特点：急性中毒：早期效应十分显著，严重时会造成死亡。慢性中毒：早期效应不显著，但长久积累可引发突变、致畸、致死，甚至引发遗传畸变，这种效应不易觉察，但后果更严重，一旦发觉，极难在近期内处理，甚至不可逆转。第22页

3）影响危害程度原因：（1）浓度和作用时间：浓度越大，作用时间越长，后果越严重。（2）环境条件：如温度、pH值、溶解氧浓度等，（3）生物种类及生物本身适应能力。

4）表示方法：质量浓度表示，单位为mg/L。5）分类：无机化学、有机化学和放射性毒物三类。第23页（1）无机化学毒物a无机化学毒物主要是指重金属离子、氰化物、氟化物和亚硝酸盐等。b重金属化学上普通把密度大于5金属称为重金属。例：水污染中所指重金属主要是Hg、Cr、Cd、Pb、As、Ni、Ce、Cu、Zn、Ti、Mo、Ti等，最主要是前五种。重金属随废水排出时，即使浓度很小，也可能造成危害。由重金属造成环境污染称为重金属污染。

第24页

重金属污染有以下特点：（i）水体中一些重金属可在微生物作用下转化为毒性更强金属化合物，如汞甲基化作用就是其中经典例子；（ii）生物从环境中摄取重金属能够经过食物链生物放大作用，在较高级生物体内成千万倍地富集起来，然后经过食物进入人体，在人体一些器官中积蓄起来造成慢性中毒，危害人体健康；（iii）在天然水体中只要有微量重金属即可产生毒性效应，普通重金属产生毒性范围大约在1—10mg/L之间，毒性较强金属如汞、镉等产生毒性质量浓度范围在0．0l—0．001mg／L之间。

第25页（2）有机化学毒物

a定义有机化学毒物大多是人工合成有机物。主要有：农药（DDT、有机氯、有机磷等）酚类化合物、聚氯联苯、稠环芳烃和芳香族氨基化合物等。b特点：i这类物质种类最多，性质最复杂。ii毒性大。iii化学稳定性好。iv大多数难被生物降解且能够经过食物链富集，危害人体健康。第26页（3）放射性物质定义:放射性物质主要是指废水中所含能产生有害射线物质。

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1.3.4营养污染物

1）定义营养污染物主要是指植物和微生物生长过程中所需营养物质，并非有毒，主要是氮和磷。2）危害(1）这种由营养物质过多产生污染称做富营养化污染(2）当大量营养物质进入水体时，会使藻类大量繁殖，水面上积聚大量动物和植物，引发赤潮或水华。第28页

3）产生污染原因：

(1）当水中生物大量死亡时会使水中BOD值猛增，造成水中溶解氧降低，影响水体功效，影响鱼类生存。(2）除氮和磷外，BOD、温度、维生素类物质也能触发和促进富营养化污染。第29页

4）表示水中营养物质多少指标是单位体积水中含氮和磷总质量，单位为mg/L。第30页1.3.5生物污染物1）定义：主要是指废水中致病微生物和其它有机体。如：制革厂废水中常含有炭疽菌，医院污水中含有病原菌和病毒等。生活废水中含有可能引发肠道系统疾病细菌和寄生虫卵等。

第31页

2）表征指标（1）细菌总数细菌总数是指1mL水中所含有各种细菌总数。（2）大肠菌数大肠菌数是指1L水中所含大肠菌个数。因为大肠菌在外部环境中生存条件与肠道传染病细菌、寄生虫卵相同，而且大肠菌数量多，比较轻易检验，所以把大肠菌数作为生物污染指标。第32页1.3.6感官污染物1）定义废水中异色、混浊、泡沫、不良气味等会引发人们感官上不快污染物称为感官污染物

2）表征指标（1）色泽和色度a色泽是指废水颜色种类，通惯用文字描述，如：废水呈深蓝色、棕黄色、浅绿色、暗红色等。第33页b色度是指废水所展现颜色深浅程度。色度有两种表示方法：i是采取铂钴标准比色法，要求在1L水中含有氯铂酸钾（K2PtCl6）2.491mg及氯化钴（CoCl2·6H2O）2.00mg时，也就是在1L水中含铂1mg及钴0.5mg时所产生颜色深浅为1度；ii是采取稀释倍数法，即将废水稀释，用把废水稀释到靠近无色时所需稀释倍数表示色度。第34页

（2）臭和味

定义：臭和味是判断水质优劣感官指标之一。洁净水是没有气味，受到污染后会产生各种臭味。常见水臭味有霉烂臭味、粪便臭味、汽油臭味、臭蛋味、氯气味等。臭味表示方法现行是用文字描述臭种类，用强、弱等字样表示臭强度。定量表征方法：比较准确定量方法是臭阈法，即用无臭水将待测水样稀释到靠近无臭程度稀释倍数表示臭强度。第35页1.3.7酸碱污染物

1）定义主要是指进入水体无机酸和碱，它们影响水体pH值。2）表征废水中酸碱污染物多少惯用废水pH值表示。浓度高时也用酸或碱质量分数表示。普通废水排放PH为6~9之间。第36页1.3.8油类污染物1）定义油类污染物普通是指比水轻能浮在水面上液体物质，多指油类。

2）表征废水中油类污染物多少也用质量浓度表示，单位为mg/L。3）危害它不溶于水，进入水体后会在水面上形成薄膜，影响氧气溶入，降低水中溶解氧。

第37页1.3.9热污染物1）定义因为废水温度过高引发危害称为热污染。2）危害热污染能够破坏废水生物处理过程，影响水中生物生存，加速水体富营养化进程等。

第38页1.4废水水质控制标准控制废水水质有三个基本目标:(1)满足废水再用（循环再用或接续再用）对水质要求；(2)满足有价物质回收工艺对水质要求；(3)满足废水排放对水质要求。

第39页1.4废水水质控制标准浓度标准：它不论受纳水体大小和情况，不论污染源大小，都采取统一标准。所以即使满足排放，假如排放总量大大超出受纳水体环境容量，也会对水体造成不可逆严重后果。另外，浓度标准也无法预防一些工厂用清水稀释来降低排放浓度以满足排放标准现象。总量控制标准：依据一定范围内水体环境容量和自净能力，计算出允许排入该水域污染物总量，然后再依据一定标准，将这些允许总量合理地分配给区内各污染源。

第40页1.4废水水质控制标准我国制订了《污水综合排放标准》（GB8978-1996）,要求污水在派人水体前经净化处理到标准要求程度。依据污水受纳水体功效，排放标准分一级、二级、三级3个等级，一级标准最严。排入饮用水源水体污水应到达一级标准要求。第41页1.4废水水质控制标准就污染物危害性质而言可分为两大类。第一类污染物能在环境或动植物体内积蓄，对人类健康产生久远不良影响。含这类污染物废水一律在车间或车间处理设施排放口处取样分析，并要求其含量必须符合表1-1要求。第二类污染物影响小于第一类污染物，要求取样地点为排污单位排放口，其最高允许排放浓度要按地面水使用功效要求和污水排放去向，分别执行表1-2中一，二，三级标准。

第42页表1-1

经典生活污水水质（单位：mg/L)序号指

标浓

度序号指

标浓

度高中常低高中常低1总固体（TS）120072035015悬浮性6002501502溶解性总固体85050025016可生物降解部分7503002003非挥发性52530014517溶解性3751501004挥发性32520010518悬浮性3751501005悬浮物（SS）35022010019总氮（N）8540206非挥发性75552020有机氮351587挥发性2751658021游离氨5025128可沉降物2010522亚硝酸盐0009生化需氧（BOD5）40020010023硝酸盐00010溶解性2001005024总磷（P）158411悬浮性2001005025有机磷53112总有机碳（TOC）2901608026无机磷105313化学需氧量（COD）100040025027氯化物（CL-）2001006014溶解性40015010028碱度(CaCO3)20010050

29油脂15010050第43页表1-2

第一类污染物最高允许排放浓度（mg/L）

污

染

物最高允许排放浓度，(mg/L)1总

汞0.05①2烷基汞不得检出3总

镉0.14总

铬1.55六价镉0.56总

砷0.57总

铅1.08总

镍1.09苯并蓖②0.00003第44页表1-3

第二类污染物最高允许排放浓度（mg/L)标准分级一级标准二级标准三级标准序号污染物新扩改现

有新扩改现

有

1PH值6~96~96~96~9①6~92色度（稀释倍数）508080100

3悬浮物70100200250

②4004生化需氧量（BOD5）30606080300③5化学需氧量（CODCr)100150150200500③6石油类10151020307动植物油203020401008挥发酚0.51.00.51.02.09氰化物0.50.50.50.51.010硫化物1.01.01.02.02.011氨氮15252540

12氟化物10

151020④1530④2013磷酸盐（以P计）⑤0.51.01.02.0

14甲醛1.02.02.03.0

15苯胺类1.02.02.03.05.016硝基苯类2.03.03.05.05.017阴离子合成洗涤剂(LAS)5.01010152018铜0.50.51.01.02.019锌2.02.04.05.05.020锰2.05.02.05.05.0第45页(2)城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）(又修改)：控制项目及分类

依据污染物起源及性质，将污染物控制项目分为基本控制项目和选择控制项目两类。基本控制项目主要包含影响水环境和城镇污水处理厂普通处理工艺能够去除常规污染物，以及部分一类污染物，共19项。选择控制项目包含对环境有较长久影响或毒性较大污染物，共计43项。第46页基本控制项目必须执行。选择控制项目，由地方环境保护行政主管部门依据污水处理厂接纳工业污染物类别和水环境质量要求选择控制。第47页标准分级

依据城镇污水处理厂排入地表水域环境功效和保护目标，以及污水处理厂处理工艺，将基本控制项目标常规污染物标准值分为一级标准、二级标准、三级标准。一级标准分为a标准和b标准。一类重金属污染物和选择控制项目不分级。第48页一级标准a标准是城镇污水处理厂出水作为回用水基本要求。当污水处理厂出水引入稀释能力较小河湖作为城镇景观用水和普通回用水等用途时，执行一级标准a标准。城镇污水处理厂出水排入国家和省确定重点流域及湖泊、水库等封闭、半封闭水域时，执行一级标准A标准，排入GB3838地表水III类功效水域（划定饮用水源保护区和游泳区除外）、GB3097海水二类功效水域时，执行一级标准B标准。

第49页1.5.1废水生物处理方法介绍1）定义：废水生物处理方法是利用生物新陈代谢作用，对废水中污染物质进行转化和稳定、使之无害化处理方法。2）方法特点：对污染物进行转化和稳定主体是微生物。因为微生物含有起源广、易培养、繁殖快、对环境适应性强、易变异等特征，所以在使用上能较轻易地采集菌种进行培养增殖，并在特定条件下进行驯化使之适应有毒工业废水水质条件。微生物生存条件温和，新陈代谢过程中不需高温高压，它是不需投加催化剂催化反应，用生化法促使污染物转化过程与普通化学法相比优越得多。1.5污水处理普通技术路径第50页因为生物处理方法含有投资少、成本低、工艺设备较简单、运行条件平和，尤其是能彻底降解污染物而不产生二次污染等特点，自19世纪末开始出现以来，即成为污水处理工艺主流技术，已广泛用于生活污水和工业废水处理。世界各国污水处理厂90%以上采取生物处理技术。美国共有废水处理厂18000多座，其中84%为二级生物处理厂，英国有废水处理厂3000多座，几乎全部是二级生物处理厂，第51页按废水中污染物除去方式物理处理：经过各种方法使污染物从废水中分离出来，普通不改变污染物化学本性

化学处理：主要利用化学反应分解污水中各种形态污染物。物化处理：利用相转移方法生物处理：利用生物主要是微生物代谢作用转化污水中胶体性或溶解性污染物，使之成为无害物质方法。经过生物化学方法，使废水中污染物转化为无害物质，或是转化为易于分离物质然后再