水污染控制工程知识点

水污染控制工程知识点一、水污染概述（一）水污染的定义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。（二）水污染的来源1.工业废水化工、造纸、印染、电镀等行业排放的废水含有大量的重金属、有机物等污染物。例如，化工废水中可能含有苯、酚等有毒有害物质；电镀废水中含有铬、镍等重金属离子。2.生活污水主要来源于家庭、学校、医院、商业等场所。含有大量的有机物，如碳水化合物、蛋白质、油脂等，还含有氮、磷等营养物质。3.农业面源污染包括农田径流、畜禽养殖废水等。农田径流中含有农药、化肥等污染物，畜禽养殖废水中含有大量的有机物和氮、磷等营养元素。（三）水污染的危害1.对人体健康的危害饮用受污染的水可能导致各种疾病，如腹泻、肝炎、癌症等。例如，长期饮用含有重金属汞的水，可能会引起汞中毒，损害神经系统。2.对生态环境的破坏水污染会影响水生生物的生存，导致鱼类死亡、藻类大量繁殖等。例如，水体富营养化会使藻类过度生长，消耗水中的溶解氧，造成鱼类等水生生物缺氧死亡，破坏水生态平衡。二、水质指标与水质标准（一）水质指标1.物理指标水温：影响水中化学反应速度、生物代谢活动等。色度：反映水中溶解性或悬浮性杂质的颜色。浊度：表示水中悬浮颗粒的多少，影响水的清澈度。2.化学指标酸碱度（pH值）：衡量水的酸碱性程度，影响生物生长和化学反应。化学需氧量（COD）：指水中有机物被氧化所需的氧量，反映水体中有机物污染程度。生化需氧量（BOD）：表示微生物分解水中有机物所需的氧量，是评价水体可生物降解有机物含量的指标。总需氧量（TOD）：水中有机物完全燃烧所需的氧量。总有机碳（TOC）：水中有机物质的总含碳量。氨氮：水中氨的含量，是水体富营养化的重要指标之一。总磷：包括溶解的、颗粒的有机磷和无机磷，是水体富营养化的关键因素。3.微生物指标细菌总数：反映水体受细菌污染的程度。大肠菌群数：作为粪便污染的指示菌，用于判断水体是否受到粪便污染。（二）水质标准1.地表水环境质量标准分为五类水域，不同类别水域对水质指标有不同要求。例如，Ⅰ类主要适用于源头水、国家自然保护区；Ⅱ类适用于集中式生活饮用水地表水源地一级保护区等。2.污水综合排放标准规定了不同行业污水中污染物的最高允许排放浓度，分为一级、二级、三级标准，分别对应不同的排放要求。例如，一级标准适用于排入GB3838中Ⅰ、Ⅱ类水域等。三、水体自净（一）水体自净的概念水体自净是指水体受到污染后，在物理、化学和生物作用下，使污染物质的浓度逐渐降低，经过一段时间后恢复到受污染前状态的过程。（二）水体自净的作用机制1.物理作用稀释：污染物质进入水体后，在水流的作用下不断扩散，使污染物浓度降低。沉淀：悬浮在水中的颗粒物质在重力作用下沉淀到水底。2.化学作用氧化还原：水中的溶解氧可使一些还原性物质氧化，如将亚铁离子氧化为铁离子。酸碱中和：酸性或碱性废水进入水体后，与水中的碱性或酸性物质发生中和反应，调节水体pH值。3.生物作用微生物分解：水中的微生物分解有机物，将其转化为二氧化碳、水和无机盐等。例如，好氧微生物在有氧条件下分解有机物，释放出能量并将有机物彻底氧化分解。生物吸附和降解：一些水生生物如藻类、细菌等可以吸附和降解水中的污染物。四、污水处理基本方法（一）物理法1.格栅作用：拦截水中较大的漂浮物和悬浮物，如树枝、垃圾等。工作原理：水流通过格栅时，较大的杂质被格栅拦截。2.沉砂池作用：去除水中的砂粒等无机颗粒。工作原理：利用重力作用，使砂粒沉淀到池底。3.沉淀池作用：使水中的悬浮颗粒沉淀下来，分离出污泥。分类及原理：平流式沉淀池：水流水平流动，悬浮颗粒在重力作用下沉淀。竖流式沉淀池：水流向上，颗粒在重力作用下沉降。辐流式沉淀池：水流呈辐射状流动，适用于处理水量较大的情况。4.过滤作用：进一步去除水中的细小悬浮颗粒。过滤介质：如砂、砾石、活性炭等。当水流通过过滤介质时，颗粒被截留在介质表面或内部。（二）化学法1.中和法原理：通过加入酸性或碱性物质，调节废水的pH值至中性。例如，用石灰中和酸性废水，用硫酸中和碱性废水。2.化学沉淀法原理：向废水中加入化学药剂，使其中的某些污染物形成沉淀而去除。例如，向含重金属离子的废水中加入硫化钠，使重金属离子形成硫化物沉淀。3.氧化还原法氧化法：原理：利用氧化剂将废水中的有害物质氧化分解。如用氯气氧化废水中的氰化物。还原法：原理：用还原剂将废水中的有害物质还原。如用铁粉还原含铬废水中的六价铬为三价铬。4.吸附法原理：利用吸附剂的吸附作用，去除水中的溶解性有机物或重金属离子等。常用的吸附剂有活性炭、沸石等。例如，活性炭具有较大的比表面积，能吸附水中的有机物。（三）生物法1.活性污泥法原理：利用活性污泥中的微生物分解废水中的有机物。活性污泥是由细菌、真菌、原生动物等微生物群体以及它们所吸附的有机和无机物质组成的絮状体。废水与活性污泥混合后，微生物分解有机物，同时部分污泥作为剩余污泥排出。工艺流程：包括曝气池、二沉池等。废水在曝气池中与活性污泥充分混合，曝气提供氧气，微生物进行分解有机物的代谢活动。混合液从曝气池流出进入二沉池，在二沉池中污泥沉淀，上清液排放。2.生物膜法原理：使废水通过生长有微生物膜的载体表面，微生物膜中的微生物分解废水中的有机物。分类及特点：生物滤池：废水从滤池上部喷淋而下，通过滤料表面的生物膜进行净化。生物转盘：由盘片、转轴和驱动装置等组成，盘片上生长生物膜，随着盘片的转动，生物膜交替接触废水和空气，进行物质交换和分解有机物。生物接触氧化法：在池内设置填料，填料表面生长生物膜，废水在池中流动，与生物膜接触，微生物分解有机物。3.厌氧生物处理法原理：在无氧条件下，厌氧微生物将有机物分解为甲烷、二氧化碳等。适用范围：适用于处理高浓度有机废水，如酿造废水、屠宰废水等。特点：能产生沼气作为能源，但处理后的出水水质可能较差，通常需要后续的好氧处理。五、污水处理工艺流程（一）城市污水处理工艺流程1.一级处理主要去除污水中的粗大悬浮物和漂浮物，如通过格栅和沉砂池。2.二级处理采用生物处理方法，如活性污泥法或生物膜法，去除污水中的大部分有机物，使污水的BOD和COD大幅降低。3.三级处理进一步去除二级处理出水中的营养物质（氮、磷）、细小悬浮物、溶解性有机物等。常用的方法有化学沉淀法、过滤、吸附等。典型工艺流程：格栅→沉砂池→初沉池→曝气池→二沉池→消毒池（活性污泥法）格栅→沉砂池→生物滤池→二沉池→消毒池（生物膜法）格栅→沉砂池→初沉池→生物接触氧化池→二沉池→过滤→消毒（综合工艺）（二）工业污水处理工艺流程1.化工污水处理工艺流程化工废水成分复杂，含有大量的有机物和重金属等污染物。典型流程：首先通过格栅、沉砂池去除粗大杂质和砂粒。然后进入调节池，调节废水的水质和水量。采用化学沉淀法去除重金属离子，如加入硫化钠沉淀汞、铅等重金属。再用活性污泥法或生物膜法处理有机物，使废水达标排放。2.造纸污水处理工艺流程造纸废水含有大量的纤维、木质素等污染物。典型流程：先经过格栅、沉砂池去除大颗粒杂质。进入调节池均匀水质水量。采用气浮法去除纤维等悬浮物，气浮是利用微小气泡将悬浮物带到水面。再用生物处理法如厌氧好氧联合处理，厌氧分解大分子有机物，好氧进一步分解剩余有机物，使废水达标。六、污水处理厂运行与管理（一）污水处理厂运行参数监测1.水质监测定期监测进水和出水的各项水质指标，如COD、BOD、氨氮、pH值等。通过监测数据了解污水处理效果，及时调整运行参数。2.水量监测准确计量进水和出水的水量，掌握污水处理厂的处理规模和运行负荷。以便合理安排生产，保证污水处理厂稳定运行。3.设备运行参数监测监测曝气池的溶解氧、曝气强度，污泥回流比，二沉池的污泥沉降性能等。例如，通过监测溶解氧调整曝气系统，保证微生物有良好的生长环境。（二）污水处理厂日常运行管理1.设备维护定期对污水处理设备进行检查、保养和维修。如对水泵、曝气设备、污泥处理设备等进行日常巡检，及时发现设备故障并进行维修，确保设备正常运行。2.污泥处理与处置污泥是污水处理过程中的副产物，需要妥善处理与处置。污泥处理方法：浓缩：通过重力或机械方法使污泥体积缩小。脱水：进一步降低污泥含水率，便于后续处理。污泥处置：可以采用填埋、焚烧、堆肥等方式。填埋要注意防止对土壤和地下水的污染；焚烧能减量化，但需要考虑成本和废气排放；堆肥可将污泥转化为有机肥料。3.运行成本控制合理控制药剂投加量，降低化学药剂成本。优化能源消耗，如根据进水水质和水量合理调整曝气强度，降低电力消耗。通过科学管理，提高设备利用率，降低维修成本等，从而降低污水处理厂的运行成本。（三）污水处理厂应急处理措施1.进水水质异常当进水水质突然恶化，如含有大量有毒有害物质时，应立即停止进水，将污水引入事故池。分析水质异常原因，采取相应的预处理措施，如加入中和剂、氧化剂等，降低污染物浓度，再逐步恢复污水处理流程。2.设备故障设备突发故障时，应及时启动备用设备。对故障设备进行紧急抢修，尽快恢复设备正常运行。如果一时无法修复，要调整污水处理工艺，保证污水处理厂继续运行，如调整污泥回流比等，减少对出水水质的影响。七、水污染控制新技术（一）膜生物反应器（MBR）1.原理将膜分离技术与生物处理技术相结合。在生物反应器中，微生物分解有机物，膜组件则起到过滤作用，截留活性污泥和大分子有机物，使出水水质得到显著提高。2.优点出水水质好，可直接回用。占地面积小，因为膜的高效分离作用，不需要二沉池等占地较大的设施。污泥产量低，膜的截留作用使微生物浓度较高，污泥停留时间长，污泥产量减少。（二）高级氧化技术1.原理通过产生强氧化性的自由基，如羟基自由基（·OH），氧化分解水中的有机物。常用的方法有芬顿氧化法、臭氧氧化法、光催化氧化法等。2.特点能有效降解难生物降解的有机物。反应速度快，处理效果好。例如，芬顿氧化法通过亚铁离子和过氧化氢反应产生