污水水质和污水出路

当前1页，总共55页。环境工程

环境工程是一门运用工程、技术方法和手段控制环境污染、改善环境质量的学科。水污染控制工程

从技术和工程上解决、预测和控制水污染问题，提供提高水环境质量、合理利用水资源的方法，满足不同用途和要求用水的工艺技术和工程措施。当前2页，总共55页。水污染控制工程概述■

研究对象：点源污染、面源污染、水环境修复■控制方法：物理、物理化学和生物化学■成果体现：工程（工艺）、装备（设备）点源：通过某种装置集中排放的固定点状源，如排污管等。面源：在一定区域范围内，以低矮密集的方式自地面或近地面的高度排放污染物的源。当前3页，总共55页。第九章污水水质和污水出路第一节污水性质与污染指标第二节污染物在水环境中的迁移与转化

第三节污水出路与排放标准掌握：物理、化学及生物性指标内容；

BOD、COD、TOC概念及相互关系。当前4页，总共55页。第一节污水性质与污染指标一、废水、废水污染及水体污染

1、废水在社会循环中，由于种种原因丧失了使用价值而外排的水。“废水”指废弃外排水，强调废弃的一面。

2、污水

被污染物污染了的水，强调污染物的含量较高。实际相当数量的废水中污染物含量并不高，如冷却水。

当前5页，总共55页。

4、水污染指水体因某种物质的介入，导致其物理、化学、生物或放射性等特性的改变，从而影响水的有效利用，危害人体健康或破坏生态环境，造成水质恶化的现象。

3、废水污染指废水对水体、大气、土壤或生态的污染，这里废水是污染的原因。当前6页，总共55页。二、水污染的类型水体污染自然污染人为污染物理性污染化学性污染生物性污染当前7页，总共55页。热污染:

废热引起水体升温，DO下降。色度:

透光性、水生植物的光合作用及水体自净

能力下降。悬浮物污染:

透光性、光合作用下降，沉积造成底泥积累和腐化，悬浮物作为其它污染物载

体，污染下游水体。臭味:

腐烂、硫化氢。放射性污染:

核工业发展、放射性矿藏开采、核试验、核电站、同位素在医学、工业、研究等领域的应用。1、物理性污染当前8页，总共55页。2、化学性污染（1）无机物污染酸碱污染：影响水体pH、细菌和其他微生物生长、腐蚀。无机盐污染：Ca、Mg导致水硬度增加，增加自来水处理成本，引起腹泻、结石。N、P污染：“富营养化”、“赤潮”（甲藻）、

“水华”、“湖靛”。硫酸盐与硫化物污染：可能出现硫化氢，特别在pH较低时。当前9页，总共55页。氯、氟化物：导致使无机盐含量偏高，水味变咸，腐蚀金属管道及设备氰化物：含CN-物质，常见氰化物有氰化钠、氰化钾、氰化烃，能溶于水——剧毒！慢性中毒主要症状为头痛、呕吐、头晕、动作不协调等。砷化物：三价砷化物比五价砷化物毒性更大重金属污染：Hg（水俣病）、镉（痛痛病）、

铅、铬等。当前10页，总共55页。云南滇池蓝藻水体富营养化福建霞浦县沿海赤潮2000年东海赤潮当前11页，总共55页。喝了含砷的地表水而中毒的孩子当前12页，总共55页。

头颅的控诉天真无邪的孩子，指点着暗渠中的污水，对人们说----因为有了它，井水不能喝，洗头还要掉头发！希望片片脱落，等我长大了，这个难看的样子，就算上了大学，姑娘谁敢爱我？哦，不幸的孩子，什么也不必多说，绿水一旦流磬，青山必然斑秃，头颅在哀怨的诉说。当前13页，总共55页。（2）有机物污染需氧有机物：碳水化合物、蛋白质、脂肪、酚、醇等有机物的好氧分解会引起微生物繁殖和DO下降，DO<4mg/L。有机毒物：各种有机农药（DDT、六六六）、有机染料及多环芳烃和芳香胺等，“毒性”、

“三致作用”（致癌、致突变和致畸）。油脂类污染：石油类、动植物油类，隔绝水与大气造成缺氧，影响水生生物的生长。表面活性剂：（各种洗涤剂）含有一定的N、P造成富营养化，形成泡沫，影响DO。当前14页，总共55页。油污染当前15页，总共55页。墨西哥湾海面上大面积的浮油墨西哥湾海面形成“原油河”2010年4月20日美国“深水地平线”石油钻井平台起火爆炸，大约在36小时后沉入墨西哥湾。4月24日管道开始漏油。当前16页，总共55页。石油泄漏，海洋生物会如何？石油所含的苯和甲苯等有毒化合物进入了食物链，从低等的藻类、到高等哺乳动物，无一能幸免。此外潜在的损害更进一步扩展到事件发生地的生态系统中，存活下来的生物在受到冲击后的数年中，受毒物的影响也将遗传至数种生物的后代。原油泄漏的危害当前17页，总共55页。

谁来拯救海洋生物仅仅在30年前，科学家们还认为，海洋是浩瀚无垠的，相对来说不会受人类的影响。但近年来，陆地上的人类活动造成每年大约6万吨清洁剂、100吨水银、3800吨铅和3600吨磷酸盐等化学物质排入地中海，这些污染导致鱼类、海洋哺乳动物、珊瑚礁和海水植物大量死亡。当前18页，总共55页。（3）生物性污染致病菌：伤寒、霍乱、细菌性痢疾等病原菌病毒：肝炎、脑炎寄生虫病：血吸虫病（《送瘟神》）钩虫病当前19页，总共55页。送瘟神

读六月三十日《人民日报》，余江县消灭了血吸虫。浮想联翩，夜不能寐。微风拂晓，旭日临窗，遥望南天，欣然命笔。——毛泽东

绿水青山枉自多，华佗无奈小虫何！千村薜荔人遗矢，万户萧疏鬼唱歌。坐地日行八万里，巡天遥看一千河。牛郎欲问瘟神事，一样悲欢逐逝波。

春风杨柳万千条，六亿神州尽舜尧。红雨随心翻作浪，青山着意化为桥。天连五岭银锄落，地动三河铁臂摇。借问瘟君欲何往，纸船明烛照天烧。当前20页，总共55页。三、水污染源1、生活污染源生活污水中杂质很少，其总量只占0.1~1％。生活污水一般呈弱碱性，pH约为7~8，外观是一种浑浊、黄绿乃至黑色、带有腐臭气味的废水。一般不能直接用于农业灌溉，需经处理。当前21页，总共55页。2、工业污染源

各种工业企业在生产过程中排出的废水，包括工艺用水、机器设备冷却水、烟气洗涤水、设备和场地清洗水及生产废液等。工业废水按成分分为两大类：（1）含无机物的废水，包括冶金、建材、生产无机酸碱的废水等；（2）含有机物的废水，包括食品工业、石油化工、焦化、煤气、农药、塑料、染料等工厂的排水。当前22页，总共55页。当前23页，总共55页。当前24页，总共55页。当前突出的水环境问题“332111”“三河”：海河、淮河、辽河“三湖”：太湖、巢湖、滇池“二库”：三峡库区、黄河小浪底库区“一线”：南水北调沿线“一江”：松花江“一海”：渤海当前25页，总共55页。四、污水的性质与污染指标我用什么来表达你？—

污水水质：指水和其中所含的污染物共同表现出来的物理、化学和生物学的综合特征。水质指标：具体表现出其中污染物的种类和数量，是判断水质的具体参数。★★当前26页，总共55页。国际通用三大水质指标：物理性指标化学性指标生物性指标★★★当前27页，总共55页。感官指标，来源金属或有机化合物。两种表示方法：铂钴标准比色法，稀释倍数法色度导电能力量度，表示废水中离子状态的物质的数量，μs/cm。电导率加速生化反应速率，导致水体缺氧或水质恶化家庭、工业废水—热污染温度物理性指标光线穿透能力，表征废水中胶体和固体悬浮物数量的参数。杰克逊和散射浊度单位。浊度固体物质TS挥发性固体(VS)固定性固体(FS)溶解物质(DS)悬浮固体(SS)TS:103-105℃蒸发干燥VS,FS:500℃左右灼烧DS,SS:特定孔径滤膜过滤当前28页，总共55页。可沉降固体：指经过一段特定时间可以沉降的浮固体，mL/L，表示可以去除的固体量和污泥产量。通常城市废水中悬浮固体的60%可沉降。除可沉降固体外，其他固体用mg/L表示。固体测定中存在问题：悬浮固体的测定常带有某种程度的不确定性。（1）依赖于测定过程采用滤膜的种类和孔径；自过滤现象。（2）挥发性和固定性区分不严格，有机物在测定温度下不一定燃烧，无机固体在该温度下也会分解。当前29页，总共55页。过多氮、磷进入天然水体，易导致富营养化，藻类大量繁殖，水中溶解氧急剧下降，影响鱼类生存，并可使某些湖泊由贫营养湖发展为沼泽和干地。指汞、镉、铅、铬、镍等生物毒性显著元素，也包括具有一定毒害性的锌、铜、钴、锡等。主要危害：抑制微生物生长，富集至人体，影响人体健康。主要砷、含硫化合物、氰化物等。一般处理后污水pH在6~9间。水体受酸碱污染随pH变化，消灭或抑制生物生长，妨碍水体自净，腐蚀船舶。植物营养元素重金属无机性非金属pH化学性指标无机性指标当前30页，总共55页。含氮化合物污水中氮有四种：有机氮、氨氮、亚硝酸盐和硝酸盐氮危害：消耗水体中溶解氧；促进藻类等浮游生物繁殖，形成水华、赤潮等，引起鱼类死亡，水质迅速恶化。TN>0.2mg/L，TP>0.02mg/L时为富营养化。氮的几个指标：有机氮：主要指蛋白质和尿素TN：一切含氮化合物以N计量的总称；TKN：TN中的有机氮和氨氮，不包括亚硝酸及硝酸盐氮氨氮：有机氮化合物分解，或直接来自含氮工业废水；NOx-N：亚硝酸盐氮和硝酸盐氮当前31页，总共55页。含磷化合物磷主要来源：人体排泄物以及合成洗涤剂、牲畜饲养场及含磷工业废水危害：促进藻类等浮游生物繁殖，破坏水体耗氧和复氧平衡水质迅速恶化，危害水产资源。有机磷包括磷酸甘油酸、磷肌酸等有机磷无机磷磷酸盐:正盐(PO43-)、氢盐(HPO42-)、二氢盐H2PO4-、偏盐(PO3-)聚磷酸盐：焦磷酸盐(P2O74－)、三磷酸盐(P3O105-)

三磷酸氢盐(HP3O92-)含磷化合物当前32页，总共55页。有机物生化需氧量(BiologicalOxygenDemand,

BOD)

反映有氧条件下水中可生物降解有机物的主要污染特性（以mg/L为单位）。有机污染物被好氧微生物氧化分解过程可分为两个阶段：第一阶段主要是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氧量，全部生物氧化需要20~100d完成。实际中常以5d作为测定生化需氧量的标准时间，称5日生化需氧量（BOD5）；以20℃为测定标准温度。在规定条件下微生物氧化分解污水或受污染的天然水样中有机物所需要的氧量(20℃，5d)。化学性指标当前33页，总共55页。有机物化学需氧量(ChemicalOxygenDemand,

COD)

常用氧化剂是重铬酸钾K2Cr2O7

（称CODCr)和高锰酸钾KMnO4(称CODMn)。酸性条件下，硫酸银作为催化剂，氧化性最强。废水中无机的还原性物质同样被氧化。如果废水中有机物的组成相对稳定，则化学需氧量和生化需氧量之间应有一定的比例关系：生活污水通常在0.4~0.5。用化学方法氧化分解废水中的有机物所消耗的氧化剂量折合成氧量（O2）（mg/L）。化学性指标当前34页，总共55页。有机物总有机碳（TOC）和总需氧量（TOD）TOC:totalorganismcarbon950℃时以铂作为催化剂，使水样气化燃烧，然后测定气体中CO2的含量，从而确定水样中碳元素总量。测定中应该去除无机碳的含量。各水质间TOC或TOD与BOD无固定相关关系。水质条件基本不变时，BOD与TOC或TOD间存在一定相关关系。TOD:totaloxygendemand

在900~950℃高温下，将污水中能被氧化的物质,燃烧氧化成稳定的氧化物后，测量载气中氧的减少量，称为总需氧量（TOD）。

TOD测定方便而快速。化学性指标当前35页，总共55页。有机物油类污染物

石油类：炼油厂废水、石油运输泄漏、工业含油污水动植物油脂：产生于人的生活过程和食品工业

油类污染物进入水体影响水生生物的生长、降低水体的资源价值：油膜覆盖水面阻碍水蒸发，影响大气和水体的热交换。油类污染物进入海洋，改变海洋的反射率和减少进入海洋表层的日光辐射，对局部地区的水文气象条件可能产生一定影响。大面积油膜将阻碍大气中的氧进入水体，降低水体的自净能力。石油污染对幼鱼和鱼卵危害大堵塞鱼的鳃部，能使鱼虾类产生石油臭味，降低水产品的食用价值。破坏风景区，危害鸟类生活。化学性指标当前36页，总共55页。有机物酚类污染物

酚污染来源：煤气、焦化、石油化工、木材加工、合成树脂等工业废水

原生质毒物，可使蛋白质凝固，引起神经系统中毒酚浓度低时，能影响鱼类的回游繁殖。酚浓度达0.1～0.2mg/L时，鱼肉有酚味。酚浓度高会引起鱼类大量死亡，甚至绝迹。酚的毒性可抑制水中微生物的自然生长速度，有时甚至使其停止生长。酚能与饮用水消毒氯产生氯酚，具有强烈异臭（0.001mg/L即有异味，排放标准0.5mg/L）灌溉用水超过5mg/L时，农作物减产，甚至枯死化学性指标当前37页，总共55页。有机物表面活性剂一般由一个强憎水基团和一个强亲水基团构成的有机大分子物质。憎水基团含有10~20个碳原子的烃基，有在水中能电离和不能电离的两种憎水基团。阴、阳离子表面活性剂和非离子表面活性剂表面活性剂容易聚集在气水表面，亲水基团在水中，憎水基团在空气中。曝气过程中这些化合物聚集在气泡表面，形成一层非常稳定的泡沫，影响处理过程。化学性指标两种检测方法亚甲基蓝活性物质测试法：检测阴离子表面活性，衡量表面活性剂在亚甲基蓝标准溶液中颜色的变化。

硫氢酸钴活性物质测试法：检测非离子表面活剂，非离子表面活剂与硫氢酸钴反应生成一种含钴物质，萃取后进行测量。当前38页，总共55页。单个有机组分

优先污染物：筛选出潜在危害性大、在环境中出现频率高的污染物作为监测和控制对象。美国确定65类约129种优先污染物，我国18类约70种共同特点：致癌性、致突变性、致畸性或强毒性；生物难以降解；在环境中有持久性和生物积累性。化学性指标

挥发性有机化合物：沸点≤100℃或25℃蒸汽压＞一个大气压的有机化合物。共同特点：一旦处于气态易释放到环境中会给公共健康带来威胁；增加大气中的活性组分，导致光化学氧化剂的产生。

消毒、降解副产品：毒性更大或具有潜在的三致作用改进常规处理工艺，提高副产品的去除。

新出现的有机化合物：抗生素、新化学药品等。当前39页，总共55页。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来源及危害细菌总数大肠菌群肝炎、小儿麻痹症等多种病毒可通过水体传染，这些病毒也存在于肠道中，通过粪便污染水体，目前缺乏完善的经常性的检测技术。生物性指标病毒当前40页，总共55页。第二节污染物在水体环境中的迁移与转化一、水体的自净作用

一定量的污染物随污水排入水体后，经过物理、化学及生物化学作用，使污染物的浓度降低或总量减少，受污染的水体部分地或完全恢复原状，这种现象称为水体自净。水体的这种自然净化能力称为水体自净能力或自净容量。当前41页，总共55页。水环境容量

在满足水环境质量标准要求的前提下，最大允许污染负荷量，或称纳污能力。水体对某种污染物的水环境容量可用下式表示：式中:W—某地面水体对某污染物的水环境容量，kg；

V—该地面水体的体积，m3；

cs—地面水中某污染物的环境标准(水质目标)，mg/L；cB－地面水中某污染物的环境背景值，mg/L；

P－地面水对该污染物的自净能力，kg。当前42页，总共55页。水体的自净作用河流的自净作用是指河水中的污染物在河水向下游流动中浓度自然降低的现象根据净化机制分为三类物理净化：稀释、扩散、沉淀化学净化：氧化、还原、分解生物净化：水中微生物对有机物的氧化分解作用当前43页，总共55页。竖向混合阶段：污染物排入河流后因分子扩散、湍流扩散、弥散作用逐步向河水中分散，由于一般河流的深度与宽度相比较小，首先在深度方向上达到浓度分布均匀从排放口到深度上达到浓度分布均匀的阶段称为竖向混合阶段同时也存在横向混合作用。横向混合阶段：当深度上达到浓度分布均匀后，在横向上还存在混合过程。经过一定距离后污染物在整个横断面上达到浓度分布均匀，这一过程称为横向混合阶段。断面充分混合后阶段：在横向混合阶段后，污染物浓度在横断面上处处相等。河水向下游流动的过程中，持久性污染物的浓度将不再变化，非持久性污染物浓度将不断减少。污水排入河流的混合过程当前44页，总共55页。

当持久性污染物随污水稳态排入河流后，经混合过程达到充分混合阶段时，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：

C—排放口下游河水的污染物浓度Cw,Qw—污水的污染物浓度和流量Ch,Qh—上游河水的污染物浓度和流量持久污染物的稀释扩散当前45页，总共55页。当前46页，总共55页。

河断面达到充分混合后，污染物浓度受到纵向分散作用和污染物自身的分解作用不断减少。根据质量守恒原理其变化过程可用下式描述：式中：u－

河水流速；

x－初始点至下游x断面处的距离Mx－纵向分散系数;K－污染物分解速度常数c0－初始点的污染物浓度;c－x断面处的污染物浓度非持久性污染物的稀释扩散和降解当前47页，总共55页。当前48页，总共55页。氧垂曲线水体受污染后，水体中溶解氧逐渐被消耗，到临界点后又逐步回升的变化过程，称氧垂曲线。有机物降解：有机物含量时间或距离当前49页，总共55页。氧垂曲线方程的工