污水处理工培训讲义

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第一章 污水的性质和污染指标

1.1 污水

污水是生活污水、工业废水、被污染的雨水的总称。

生活污水是人类在日常生活中使用过的、并被生活废料所污染的水。 工业废水工矿企业生产活动中用过的水。工业废水可分为生产污水和生产废水两大类。生产污水是指生产过程中所形成、并被生产原料、半成品或成品废料所污染，也包括热污染（水温超过60℃的水）；生产废水是指生产过程中形成，但未直接参与生产工艺、未被生产原料、半成品或成品污染或只是温度稍有上升的水。生产污水需要进行净化处理，生产废水不需要净化处理或仅需做简单的处理，如冷却处理。

被污染的雨水，主要是指初期雨水。由于初期雨水冲刷了地表的各种污物，污染程度很高，故宜做净化处理。

生活污水与生产污水（或经工矿企业局部处理后的生产污水）的混合污水，称为城市污水。

污水经净化后，出路有3：（1）排放水体，作为水体的补给水；（2）灌溉田地；（3）重复使用。

排放水体是污水的自然归宿。

灌溉田地可使污水得到充分利用，但必须符合灌溉的有关规定（悬浮物浓度、重金属离子浓度等）。

重复使用是最合理的出路，可分为直接复用与间接复用两种。直接服用又可分为循序使用法和循环使用法。甲工序产生的污水经适当处理后用

于乙工序叫循序使用；经适当处理后，再用于甲工序叫循环使用。

1.2 城市污水的性质与污染指标

1.2.1 污水的物理性质及指标

1. 水温 污水的水温，对污水的物理性质、化学性质及生物性质有直接影响。所以水温是污水水质的重要物理性质指标之一。

开式温标：用符号T表示，以绝对零度为基点的温度标尺，单位为K。绝对零度即–273.15℃，在此温度下分子停止运动，0℃=273.15K。

摄氏温标：在标准大气压（1013.25百帕斯卡）下，水（冰）的溶点为0℃，水的沸点为100℃，中间划分为100等份，每等份为1℃。

华氏温标：在标准大气压（1013.25百帕斯卡）下，水（冰）的溶点为32℉，水的沸点为212℉，中间划分为180等份，每等份为华氏1℉。

华氏温标与摄氏温标的换算关系为 F=9/5 C+32 C=5/9 (F-32) 2. 色度 生活污水的颜色常呈灰色。色度往往让人感觉不悦。色度可有悬浮固体、胶体或溶解物质形成。悬浮固体形成的色度称为表色。胶体或溶解物质形成的色度称为真色。

3. 臭味 生活污水的臭味主要由有机物腐败产生的气体造成。工业废水的臭味主要由挥发性化合物造成。

4. 固体含量 固体物质按存在形态的不同分为：悬浮的、胶体和溶解物三种；按性质不同可分为有机物、无机物和生物体三种。固体含量用总固体量作为指标（TS）。把一定量水样在105～110℃烘箱中烘干至恒重，所得的重量即为总固体量。

悬浮固体（SS）中，颗粒粒径在0.1～1.0μm之间者称为细分散悬浮

固体；颗粒粒径大于1.0μm者称为粗分散悬浮固体。滤纸过滤水样所截留的滤渣在105～110℃烘箱中烘干至恒重，所得重量称为悬浮固体；滤液中存在的固体物即为胶体和溶解固体。悬浮固体中可在沉淀池中沉淀形成污泥的称为可沉淀固体。

悬浮固体也由有机物和无机物组成。可分为挥发性悬浮固体（VSS）和分挥发性悬浮固体（NVSS），区别在于将悬浮固体在600℃马弗炉中烘干是否减重。

胶体（颗粒直径为0.001～0.1μm）和溶解固体（DS或称为溶解物）也是由无机物和有机物组成。 1.2.2 污水的化学性质及指标

污水中的污染物质，按化学性质可分为无机物与有机物；按存在形式可分为悬浮物状态与溶解状态。

1. 无机物及指标 包括酸碱度、氮、磷、无机盐及重金属离子等。 A．酸碱度 用pH值表示，pH值等于氢离子浓度的负对数。 B. 碱度 指污水中含有的、能与强酸产生中和反应的物质，亦即H+

受体，主要包括三种：（1）氢氧化物碱度，即OH-离子含量；（2）碳酸盐碱度，即CO32-离子含量；（3）重碳酸盐碱度即HCO31-离子含量。

C. 氮、磷 氮、磷化合物是植物的重要营养物质，也是污水进行生物处理时，微生物所必需的营养物质，主要源于人类排泄物及某些工业废水。氮、磷是导致湖泊、水库、海湾等缓流水体富营养化的主要物质。

水体富营养化是指在人类活动的影响下，生物所需的氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体，引起藻类及其他浮游生物迅速

繁殖，水体溶解氧量下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡的现象。在自然条件下，湖泊也会从贫营养状态过渡到富营养状态，不过这种自然过程非常缓慢。而人为排放含营养物质的工业废水和生活污水所引起的水体富营养化则可以在短时间内出现。水体出现富营养化现象时，浮游藻类大量繁殖，形成水华。因占优势的浮游藻类的颜色不同，水面往往呈现蓝色、红色、棕色、乳白色等。这种现象在海洋中则叫做赤潮或红潮。

a.

氮及其化合物 污水中含氮化合物有四种：有机氮、氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮。四种含氮化合物的总量称为总氮（TN），有机氮和氨氮合称凯氏氮，氨氮在污水中存在形式有游离氨和离子状态铵盐两种。

b.

磷及其化合物 污水中含磷化合物可分为有机盐和无机盐两类。有机磷：葡萄糖-6-磷酸，2-磷酸-甘油酸及磷肌酸等；无机磷：正磷酸盐、偏磷酸盐、磷酸氢盐、磷酸二氢盐等；

D． 硫酸盐与硫化物 来自人类排泄物，工业废水。 E． 氯化物 来自人类排泄物，工业废水。

F． 非重金属无机有毒物质 氰化物、砷化物、重金属离子（汞、镉、铅、铬、砷以及它们的化合物合称“五毒”）

2. 有机物 有机物按生物降解的难易程度，可分为两类4种： 第一类是可生物降解有机物，可分为两种：① 可生物降解有机物，对微生物无毒害或抑制作用；② 可生物降解有机物，对微生物有毒害或抑制作用。可被微生物氧化。

第二类是难生物降解有机物，可分为两种：③ 难生物降解有机物，

对微生物无毒害或抑制作用；④ 难生物降解有机物，并对微生物有毒害或抑制作用。可被化学氧化或经驯化、筛选后的微生物氧化。

碳水化合物——糖、淀粉、纤维素和木质素等； 蛋白质与尿素——多种氨基酸化合或结合而成；

脂肪和油类——脂肪和油类时乙醇或甘油与脂肪酸形成的化合物，主要成分是碳、氢、氧；

酚——芳香烃的衍生物，易被皮肤或呼吸道吸入人体中毒； 有机酸、碱——可生物降解，但对微生物有毒害或抑制作用； 表面活性剂——两类：① 烷基苯磺酸盐，俗称硬性洗洁剂（ABS），含磷难生物降解；② 烷基芳基磺酸盐，俗称软性洗洁剂（LAS）,可生物降解。

有机农药——有机氯农药（DDT、六六六等）和有机磷农药。 取代苯类化合物——苯环上的氢被硝基、胺基取代后的生成的芳香族卤化物成为取代苯类化合物。

人工合成高分子有机化合物种类繁多，多数为“三致”物质，致癌、致突变、致畸形。

3. 有机物污染指标

生物化学需氧量或生化需氧量——BOD(Bio-Chemical Oxygen Demand)

在水温为20℃的条件下，由于微生物（主要是细菌）的生活活动，将有机物氧化成无机物所消耗的溶解氧量，称为生物化学需氧量或生化需氧量。生物化学需氧量代表了第一类有机物，即可生物降解有机物的数量。

以BOD作为有机物的浓度指标，存在一些缺点：1、测定时间需5天，太长，难以及时指导生产实践；2、如果污水中难生物降解有机物浓度较高，BOD测定的结果误差较大。3、某些工业废水不含微生物生长所必须的营养物质、或者含有抑制微生物生长的有毒有害物质，影响测定了结果。

化学需氧量——COD(Chemical Oxygen Demand)

COD的测定能较精确的表示污水中有机物的含量，测定时间仅需数小时，且不受水质的限制，缺点是不能像BOD那样反映出微生物氧化有机物、直接从卫生学角度阐明被污染的程度；此外，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。

把BOD5/COD的比值称为可生化性指标，比值越大，越容易生化处理。一把认为此值大于0.3的污水，才适宜采用生物处理。

总需氧量——TOD(Total Oxygen Demand) 总有机碳——TOC（Total Organic Carbon） 1.2.3 污水的生物性质及指标

污水中的有机物是微生物的食料，污水中的微生物以细菌与病菌为主。污水中的寄生虫卵，约有80%可在沉淀池中沉淀去除，但病原菌、炭疽杆菌与病毒等，不易沉淀，在水中存活时间很长，具有传染性。

污水生物性质的检测指标有大肠菌群数、大肠菌群指数、病毒及细菌总数。

大肠菌群数——每升水样中所含有的大肠菌群的数目； 大肠菌群指数——查出1个大肠菌群所需的最少水量

大肠菌群指数=1000/大肠菌群数 （mL）

大肠菌群数作为污水被粪便污染程度的卫生指标，原因在于：① 大肠菌与病原菌都存在人类肠道系统内，它们的生活习性及在外界环境中存活时间都基本相同。每人每日排泄的粪便中含有大肠杆菌约1011～4×1011个，数量大大多于病原菌，但对人体无害；② 由于大肠菌的数量多，且容易培养检验，但病原菌的培养检验十分复杂与困难。故，常采用大肠菌群数作为卫生指标。

第二章 水体污染与自净

2.1 水体污染及其危害

水体污染是指排入水体的污染物在数量上超过该物质在水体中的本底含量和水体的环境容量，从而导致水的物理、化学及微生物性质发生变化，使水体固有的生态系统和功能受到破坏。

造成水体污染的原因主要有：

点源污染——未经妥善处理的城市污水（生活污水与工业废水）集中排入水体。

面源污染（或称非点源污染）——农田肥料、农药以及城市地面的污染物，随雨水径流进入水体；随大气扩散的有毒有害物质，由于重力沉降或降雨过程，进入水体。 2.1.1 水体的物理性污染及危害

水体的物理性污染主要是指水温、色度、臭味、悬浮物及泡沫等。 水体热污染——水温超过60℃的工业废水（直接冷却水），排入水体后，使水温升高物理性质发生变化，危害水生动、植物的繁殖与生长。主要危害：① 水温升高，饱和溶解氧降低，水体亏氧量也随之减少水体复

氧速率减慢，水温升高，水生生物的耗氧速率加快，加速水体溶解氧的消耗，造成鱼类和水生生物窒息死亡；② 导致水体中的化学反应速率加快，水温每升高10℃，化学反应速率会加快一倍。可引起水体物理化学性质，如电导率、溶解度、离子浓度和腐蚀性的变化，臭味加剧；③ 使水体中的细菌繁殖加速，该水体如作为给水水源时，所需投加的混凝剂和消毒剂量将增加，处理成本增高。特别是由于投氯量增加，导致有机氯化物更快地转化为三氯代甲烷（氯仿），有致癌危害；④ 加速藻类繁殖。

色度——城市污水，特别是有色工业废水如印染、造纸、农药、焦化及有机化工废水排入水体后，使水体形成色度，引起人们感官不悦。真色包括：泥砂、纸浆、纤维、焦油等；表色包括：染料、化学药剂、生物色素、无机盐等。色度加深使透光性减弱，影响水生生物的光和作用，抑制其生长繁殖，妨碍水体的自净作用。

固体物质污染——包含悬浮固体和溶解固体。

水体受悬浮固体污染后，浊度增加、透光性减弱，产生的危害主要是：① 与色度形成的危害相似；② 悬浮固体可能堵塞鱼鳃，导致鱼类窒息死亡；微生物对有机悬浮固体的代谢作用，会消耗掉水体中的溶解氧；③ 作为载体，吸附其他污染物，随水流迁移污染；④ 悬浮固体中的可沉固体，沉积于河底，造成底泥积累和腐化。

水体受溶解固体污染后，使溶解性无机盐浓度增加，水味涩口，甚至引起腹泻，危害人类健康。锅炉用水引起结垢，引起土壤板结。 2.1.2 无机盐污染及危害

酸、碱及无机盐污染 工业废水排放的酸、碱，以及降雨淋洗受污染

空气中的SO2、SO3、NOX所产生的酸雨，都会使水体受到酸、碱污染。酸、碱进入水体后，互相中和产生无机盐类。同时又会与水体存在的地表矿物质如石灰石、白云石、硅石以及游离二氧化碳中和反应，产生无机盐类。酸、碱污染可能使水体的pH值发生变化，微生物生长受到抑制，水体的自净能力受到影响。渔业水体的pH值规定不得低于6或高于9.2，超过此限制时，鱼类的生殖率下降甚至死亡。农业灌溉用水的pH值为5.5～8.5。

氮、磷的污染 含氮化合物在水体中的转化可分为两个阶段：第一阶段为含氮有机物如蛋白质、多肽、氨基酸和尿素转化为无机氨氮，称为氨化过程；第二阶段时氨氮转化为亚硝酸盐与硝酸盐，称为硝化过程。

氮、磷污染会引起水体的富营养化，一般认为总磷和无机氮浓度分别达到0.02mg/L与0.30mg/L的水体，已处于富营养化状态。

硫酸盐与硫化物污染、氯化物污染、重金属污染

生物富集作用又叫生物浓缩，是指生物体通过对环境中某些元素或难以分解的化合物的积累，使这些物质在生物体内的浓度超过环境中浓度的现象。生物体吸收环境中物质的情况有三种：一种是藻类植物、原生动物和多种微生物等，它们主要靠体表直接吸收；另一种是高等植物，它们主要靠根系吸收；再一种是大多数动物，它们主要靠吞食进行吸收。在上述三种情况中，前两种属于直接从环境中摄取，后一种则需要通过食物链进行摄取。环境中的各种物质进入生物体后，立即参加到新陈代谢的各项活动中。其中，一部分生命必需的物质参加到生物体的组成中，多余的以及非生命必需的物质则很快地分解掉并且排出体外，只有少数不容易分解的

物质(如DDT)长期残留在生物体内。 2.1.3 有机物污染及危害

有机物进入水体后，在溶解氧的条件下，由于好氧微生物的呼吸作用，被降解为CO2、H2O与NH3,同时合成新细胞物质，消耗掉水中的溶解氧。水体水面与大气接触，大气中的溶解氧不断溶入水体，使溶解氧得到补充，这种作用称为水面复氧。若排入的有机物量超过水体的环境容量，则耗氧速度超过复氧速度，水体出现缺氧甚至无氧；在水体缺氧的条件下，厌氧微生物作用，有机物被降解为CH4、CO2、NH3及少量的H2S等有害有臭气体，使水质恶化“黑臭”。

1. 油脂类污染 2. 酚污染 3. 表面活性剂污染 2.1.4 病原微生物污染及危害

病原菌污染数量多、分布广，存活时间长，繁殖速度快，随水流传播疾病。

2.2 水体的自净作用

污染物随污水排入水体后，经过物理的、化学的与生物化学的作用，使污染的浓度降低或总量减少，受污染的水体会部分地或完全地恢复原状，这种现象称为水体自净或水体净化。水体所具备的这种能力称为水体的自净能力或自净容量。水体自净过程按机理分类：

1、

物理净化作用：通过稀释、混合、沉淀与挥发，使浓度降低，但总量不减；

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