水污染控制工程

水污染控制工程一、引言水污染是当今世界面临的重大环境问题之一，对生态系统、人类健康和社会经济发展都造成了严重影响。水污染控制工程作为解决水污染问题的关键技术领域，旨在通过各种物理、化学和生物方法，减少水中污染物的含量，使水质达到相应的标准和要求。《水污染控制工程(上册)》全面系统地介绍了水污染控制的基本原理、技术和方法，为从事水污染控制相关工作的专业人员提供了重要的理论基础和实践指导。

二、水污染概述（一）水污染的定义与分类水污染是指水体因某种物质的介入，而导致其化学、物理、生物或者放射性等方面特性的改变，从而影响水的有效利用，危害人体健康或者破坏生态环境，造成水质恶化的现象。根据污染物的不同，水污染可分为化学性污染、物理性污染和生物性污染。化学性污染包括重金属污染（如汞、镉、铅等）、有机物污染（如石油类、农药、酚类等）、酸碱污染等；物理性污染有悬浮物污染、热污染、放射性污染等；生物性污染主要指细菌、病毒、寄生虫等微生物对水体的污染。

（二）水污染的来源与危害1.来源工业废水：各类工厂在生产过程中排放的废水，含有大量的重金属、有机物等污染物。生活污水：居民日常生活产生的污水，主要含有有机物、氮磷等营养物质。农业面源污染：包括农田径流、畜禽养殖废水等，含有农药、化肥、粪便等污染物。雨水径流：城市地表径流冲刷道路、建筑物等，携带大量的垃圾、油污等污染物进入水体。2.危害对生态系统的破坏：水污染会导致水生生物死亡、物种多样性减少，破坏生态平衡。对人体健康的威胁：饮用受污染的水会引发各种疾病，如消化系统疾病、癌症等。对社会经济的影响：水污染会影响工业生产、农业灌溉和渔业发展，造成经济损失。

三、水质指标与水质标准（一）水质指标1.物理指标水温：影响水体中化学反应速率和生物活动。色度：反映水中溶解性或悬浮性有机物的含量。臭和味：可判断水体是否受到污染。浑浊度：表示水中悬浮颗粒的多少。电导率：反映水中离子浓度的大小。2.化学指标酸碱度（pH值）：衡量水体酸碱性的指标。化学需氧量（COD）：反映水中有机物被氧化所需的氧量。生化需氧量（BOD）：表示水中可生物降解有机物被微生物分解所需的氧量。总需氧量（TOD）：水中有机物和还原性无机物完全燃烧所需的氧量。总磷（TP）和总氮（TN）：反映水体中营养物质的含量。重金属含量：如汞、镉、铅等的含量。3.微生物指标细菌总数：反映水体中细菌的数量。大肠菌群数：指示水体是否受到粪便污染。

（二）水质标准水质标准是国家或地方为保障水环境质量、保护人体健康和生态系统而制定的水污染物浓度限值。我国制定了一系列水质标准，如《地表水环境质量标准》（GB38382002）、《污水综合排放标准》（GB89781996）等。不同的水体功能对应不同的水质标准，例如，饮用水水源地水质应达到较高的标准，以确保饮用水安全；工业废水排放则需符合相应的行业排放标准。

四、水体自净与水环境容量（一）水体自净水体自净是指水体在自然条件下，通过物理、化学和生物作用，使污染物浓度逐渐降低，水质逐渐恢复到原有状态的过程。1.物理自净包括稀释、混合、沉淀等作用。水体中的污染物随水流扩散，浓度逐渐降低；悬浮颗粒通过沉淀作用从水中分离。2.化学自净如氧化还原、酸碱中和、吸附与解吸等。水中的污染物发生化学反应，转化为无害或低毒的物质；某些物质被水体中的胶体或颗粒物吸附，降低水中的污染物浓度。3.生物自净主要是微生物对有机物的分解作用。微生物在有氧或无氧条件下，将有机物分解为二氧化碳、水和无机物等，使水体得到净化。

（二）水环境容量水环境容量是指在一定的水质目标下，水体所能容纳的污染物的最大负荷量。它与水体的自净能力、水质目标以及污染物的性质等因素有关。水环境容量的计算对于合理制定水污染控制策略、确定污染物排放总量具有重要意义。通过计算水环境容量，可以明确在不超过水质标准的前提下，水体能够承受的污染物排放量，从而为污染源的管理和控制提供科学依据。

五、污水处理基本方法（一）物理法1.格栅用于拦截污水中较大的漂浮物和悬浮物，如树枝、垃圾等，防止其进入后续处理单元，堵塞管道和设备。2.沉砂池通过重力作用使污水中的砂粒等无机颗粒沉淀下来，减少对后续处理设施的磨损，同时也有助于去除部分比重较大的有机物。3.沉淀池利用重力沉降原理，使污水中的悬浮颗粒沉淀，分离出污泥，降低污水的悬浮物浓度。沉淀池可分为平流式沉淀池、竖流式沉淀池和辐流式沉淀池等不同类型，根据处理水量和水质要求选择合适的类型。4.过滤使污水通过具有孔隙的过滤介质，截留水中的悬浮颗粒和胶体物质，进一步提高水质。常用的过滤介质有砂、活性炭、纤维等。过滤可分为压力过滤和重力过滤，广泛应用于污水处理的深度处理阶段。

（二）化学法1.中和法用于调节污水的酸碱度。对于酸性污水，可投加碱性物质（如石灰、氢氧化钠等）进行中和；对于碱性污水，则可投加酸性物质（如硫酸、盐酸等）。中和法在工业废水处理中应用较为广泛，尤其是对于含酸碱废水的处理。2.化学沉淀法向污水中加入化学药剂，使水中的某些溶解性污染物形成沉淀，从而去除。例如，投加钡盐去除污水中的硫酸根离子，投加铁盐、铝盐等去除污水中的磷酸盐等。化学沉淀法常用于处理含重金属废水和含磷废水。3.氧化还原法通过氧化或还原反应，将污水中的污染物转化为无害或易于去除的物质。如用氯气、臭氧等氧化剂氧化污水中的有机物和还原性物质；用铁粉、锌粉等还原剂还原污水中的重金属离子。氧化还原法在污水处理中可用于去除某些难降解的有机物和重金属污染。

（三）生物法1.活性污泥法活性污泥是由细菌、真菌、原生动物等微生物群体与污水中的有机污染物、悬浮物等组成的絮状体。在曝气池中，污水与活性污泥充分混合，微生物利用污水中的有机物进行新陈代谢，将其分解为二氧化碳、水和无机物等。活性污泥法是目前应用最广泛的污水处理方法之一，具有处理效果好、适应性强等优点。2.生物膜法生物膜法是使微生物附着在载体表面生长，形成生物膜，污水与生物膜接触，其中的有机物被微生物分解。常见的生物膜法有生物滤池、生物转盘、生物接触氧化池等。生物膜法具有抗冲击负荷能力强、污泥产量低等特点，适用于处理中小规模的污水。3.厌氧生物处理法在无氧条件下，利用厌氧微生物的作用，将污水中的有机物分解为甲烷、二氧化碳等气体。厌氧生物处理法具有能耗低、污泥产量少等优点，常用于处理高浓度有机废水，如酿造废水、屠宰废水等。

六、典型污水处理工艺（一）传统活性污泥法工艺传统活性污泥法工艺是最基本的活性污泥法处理工艺。污水首先进入曝气池，与回流的活性污泥充分混合，在曝气作用下，微生物对污水中的有机物进行分解。曝气池出口的混合液进入二次沉淀池，进行泥水分离，沉淀后的污泥一部分回流至曝气池前端，另一部分作为剩余污泥排出。处理后的水达标排放。该工艺处理效果稳定，但存在曝气能耗高、污泥膨胀等问题。

（二）A/O工艺A/O工艺即缺氧/好氧工艺。污水先进入缺氧池，在缺氧条件下，反硝化菌利用污水中的有机物作为碳源，将硝酸盐氮还原为氮气，实现脱氮。然后污水进入好氧池，好氧微生物对污水中的有机物进行分解，同时完成氨氮的硝化作用。该工艺具有较好的脱氮效果，且流程相对简单，运行成本较低。

（三）A²/O工艺A²/O工艺是在A/O工艺的基础上发展而来的，即厌氧/缺氧/好氧工艺。污水依次经过厌氧池、缺氧池和好氧池。在厌氧池中，聚磷菌释放磷；在缺氧池中，进行反硝化脱氮；在好氧池中，有机物被分解，氨氮被硝化，同时聚磷菌过量摄取磷。该工艺具有同步脱氮除磷的功能，广泛应用于城市污水处理和工业废水处理。

（四）氧化沟工艺氧化沟是一种环形的活性污泥处理系统。污水在氧化沟中不断循环流动，通过曝气设备提供溶解氧。氧化沟具有处理流程简单、运行管理方便、抗冲击负荷能力强等优点。常见的氧化沟类型有卡罗塞尔氧化沟、奥贝尔氧化沟等。氧化沟工艺适用于中小规模的污水处理厂。

七、污水处理厂设计与运行管理（一）污水处理厂设计污水处理厂设计需要综合考虑多个因素，包括处理水量、水质要求、地形地貌、气候条件、经济成本等。设计过程包括以下几个阶段：1.可行性研究对污水处理项目进行全面的技术、经济和环境评估，确定项目的可行性。2.工艺设计根据污水水质和处理要求，选择合适的污水处理工艺，并进行详细的工艺计算和设计，包括各处理单元的尺寸、设备选型等。3.总体设计确定污水处理厂的总体布局，包括各处理单元的平面布置、高程布置、附属设施设计等。4.施工图设计绘制详细的施工图纸，为施工提供准确的指导。

（二）污水处理厂运行管理污水处理厂的运行管理直接关系到处理效果和运行成本。运行管理包括以下几个方面：1.水质监测定期对进水、出水水质进行监测，及时掌握水质变化情况，以便调整运行参数。2.设备维护对污水处理设备进行定期维护和保养，确保设备正常运行，减少故障发生。3.运行参数调整根据水质监测结果和处理效果，及时调整曝气强度、污泥回流比、药剂投加量等运行参数。4.污泥处理与处置对污水处理过程中产生的污泥进行妥善处理与处置，防止二次污染。常见的污泥处理方法有污泥浓缩、污泥脱水、污泥厌氧消化、污泥焚烧等。5.人员管理加强对运行管理人员的培训和管理，提高其专业素质和操作技能，确保污水处理厂的正常运行。

八、结论《