水处理基础知识

LOGO水处理基础知识讲座主讲人：清华大学概论常用术语格栅沉砂池沉淀池气浮池活性污泥法生物膜法生物自然处理混凝沉淀过滤技术活性炭法臭氧氧化化学除磷离子交换脱盐技术消毒处理污泥浓缩污泥厌氧消化污泥好氧消化污泥脱水污泥焚烧沼气利用最终处置总论一级(物理)处理二级(生物)处理三级(物化)处理污泥处置基本内容概论[Imageinformationinproduct]Image:Notetocustomers:ThisimagehasbeenlicensedtobeusedwithinthisPowerPointtemplateonly.Youmaynotextracttheimageforanyotheruse.常用术语按照来源不同，污水可分为三类：生活污水：人类日常生活中用过的水，包括厕所、厨房、浴室、洗衣房等处排出的水，来自住宅、公共场所、机关、学校、医院、商店以及工厂中生活间。生活污水含有较多的有机物如蛋白质、动植物脂肪、碳水化合物和氨氮等，还含有肥皂和洗涤剂以及病原微生物菌、寄生虫卵等。这类污水需经处理后才能排入水体、灌溉农田或再利用。工业废水：在工业生产中排出的污水，来自车间和矿场。由于生产类别、工艺过程和使用原材料不同，工业废水的水质繁杂多样。降水：降水是指在地面上流经的雨水、冰雪融化水。这类水虽然较清洁，但径流量大，若不及时排除，会造成对人类生活、生产的巨大影响。污水人类在生活和生产过程中，要使用大量的水。水在使用过程中会受到不同程度的污染，被污染的水称为污水。污水也包括降水。常用术语城市污水指排入城市排水管道中的生活污水和城镇生活区的工业污水，实际上是混合污水，这种污水随各种污水的混合比例和工业污水中污染物质的特殊而异，这类污水也需经处理后才能排放。生活污水工业污水（经预处理，去除重金属等）初雨径流公共污水（公共场所污水）家庭污水（粪便、杂用污水）医院污水（经消毒预处理）城市污水城市污水的水质，在主要方面具有生活污水的一切特征；但在不同城市，因工业的规模和性质不同，又同时受到工业废水的影响。常用术语有机物生物降解的过程，可分为两个阶段。第一阶段，在异养型微生物的作用下，将有机物的碳、氮组分分别氧化为CO2和NH3的过程，此过程可称为碳化过程或氨化过程，在此阶段消耗的氧量称为碳化需氧量。第二阶段，在自养型硝化细菌的作用下，将中间产物的NH3氧化为亚硝酸盐和硝酸盐的硝化过程，在此阶段的好氧量称为硝化需氧量。生化需氧量（BOD）指20℃、一定时间（通常5d）内、有足够溶解氧及适量微生物条件下，由微生物分解水样中的有机物质的生物化学过程引起，单位体积水样所消耗溶解氧的量，单位为mg／L或kg/m3。值可间接表示水样中有机物特别是可生化有机物的含量水平，是反映水体有机污染程度的重要综合指标之一。BOD20：在水质分析中，将20℃规定为实际测定生化需氧量的标准温度。在此温度下，有机物氨化阶段的降解过程一般需要20d左右，用BOD20表示该阶段的需氧量，并将BOD20视为有机物的完全生化需氧量的衡量指标。BOD5：由于BOD20测定所需时间过长，难以在实际中应用，考虑到有机物的好氧降解速度一般在最初的几天最快，国内外普遍采用20℃下培养5d的生化过程需氧量（即五日生化需氧量）作为衡量有机物含量水平的指标，以mg/L为单位，记为BOD5。BOD作为衡量有机物浓度的综合指标尚存在的缺点：所需5天的测定时间仍然较长，仍难以迅速及时地指导实际工作。水样中如存在对微生物生长繁殖有抑制作用的物质或是不含微生物生长所需营养时，会影响测定结果。当水样中的难生物降解甚至是非生物降解有机物含量较高时，所测BOD5值的结果误差较大。是反映水体有机污染程度的又一重要综合指标之一。污水中某些有机污染物不具备被微生物降解的条件，无法用生化需氧量测定，可以用化学需氧量指标测定。COD的测定方法分为：高锰酸钾法（简称锰法）和重铬酸钾法（简称铬法）。两种方法测定的结果分别记做CODMn、CODCr。我国的水质检验标准规定采用铬法测定COD值。为明确区分CODMn与CODCr，国际标准化组织（ISO）和我国均规定，CODCr称为化学需氧量COD，而CODMn称为高锰酸盐指数。化学需氧量（COD）在规定的条件下，使水样中能被氧化的物质氧化所需耗用氧化剂的量，以每升水消耗氧的毫克数表示。评价污水的可生化性污水可生化性参考值BOD5/CODCr≥45%≥30%≥25%＜30%＜25%可生化性评价易生化可生化较难生化难生化常用术语水中溶解氧饱和含量与水温、大气压力和水的化学组成有密切关系。在一个大气压条件下，0℃的蒸馏水中溶解氧达到饱和时的氧含量为14.62mg／L，在20℃时则为9.17mg／L。海水中溶解氧含量约为淡水的80%。溶解氧是鱼类和好氧菌生存和繁殖所必须的物质。溶解氧低于4mg／L时，鱼类则难以生存。当水源被有机物污染后，由于好氧菌氧化有机物，从而消耗了水中的溶解氧，如果不能从空气中及时补充消耗的氧，则水中溶解氧不断减少，甚至接近于零。此时厌氧菌就会大量繁殖，使有机物腐败，水产生臭气。在静止的水中，水面的氧靠扩散作用进入水层，因此，湖、塘水溶解氧含量与深度成反比。在流动的水中，湍流使氧迅速进入水中，湍流越大，氧溶解于水中的速度越快。溶解氧（DO）指溶解于水中的分子氧。一般以每升水所含氧的毫克数表示。测定方法：悬浮固体要通过过滤法测定，滤后截留在滤纸或滤布的物质即悬浮物。可沉物是能够通过沉淀加以分离的固体物质。可沉物用沉淀筒或量筒测定，沉淀时间取1-2小时。几乎所有污水都含有可沉物，成分复杂。主要以有机物性质形成的可沉物称为污泥，主要是无机性物质的称为沉渣。悬浮固体（SS）是污水的重要污染指标。它包括水面的漂浮物和水中的悬浮物以及沉于底部的可沉物。常用术语水体自净指受污染的天然水体在经过一段时间后，由于自身的物理、化学和生物等方面的作用，水中污染物浓度降低，水体恢复到污染前的状态，称为水体自净。富营养化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。水环境容量在满足水环境质量标准的条件下，水体所能接纳的最大允许污染物负荷量，称为水环境容量，又称为水体纳污能力。常用术语水体出现富营养化现象时，浮游生物大量繁殖，因占优势的浮游生物的颜色不同，水面往往呈现蓝色、红色、棕色、乳白色等。这种现象在江河湖泊中称为水华，在海中则叫赤潮。富营养化造成水的透明度降低，阳光就难以穿透水层，从而影响水中植物的光合作用和氧气的释放，而表层水面植物的光合作用，可能造成溶解氧的过饱和状态。溶解氧过饱和以及水中溶解氧少，都对水生动物（主要是鱼类）有害，造成鱼类大量死亡。富营养化水体中底层堆积的有机物质在厌氧条件下分解产生的有害气体，以及一些浮游生物产生的生物毒素也会伤害鱼类。富营养化水中含有亚硝酸盐和硝酸盐，人畜长期饮用这些物质含量超过一定标准的水，会中毒致病。富营养化常用术语含水率很高，初次沉淀池中排出的污泥含水95%左右，二次沉淀池排出的污泥含水96－99%。含水率大，不易处理。污泥中含有挥发性物质和灰分，前者代表污泥中所含有机杂质，后者代表所含无机杂质，都以污泥干重中所占百分比表示。污泥中含有微生物，生活污水、医院污水、食品工业废水和制革工业废水等的污泥中含有大量细菌、病毒和寄生虫卵。污泥中含有有毒物质，如氰、汞、铬或某些难以分解的有毒有机物。污泥指污水处理过程中产生的沉淀物质，包括污水中所含固体物质、悬浮物质、胶体物质以及从水中分离出来的沉渣，统称为污泥。污泥的性质：常用术语正常情况下，污泥因本身的絮凝作用可形成菌胶团，具有良好的沉淀性能，含水率在99%左右。但当污泥变质时，其结构松散、体积膨胀、含水率上升、澄清液稀少、颜色也有变异。这种现象，称为污泥膨胀。污泥膨胀产生的原因：主要是丝状菌大量繁殖所引起的，或由于污泥中结合水异常增多所致。一般污水中若碳水化合物较多或缺少氮、磷、铁等养料，溶解氧不足、水温高或pH值较低，都易引起丝状菌大量繁殖。超负荷运行、污泥龄过长、有机物浓度梯度小等，也会引起污泥膨胀。排泥不畅时会引起结合水过多的污泥膨胀。污泥膨胀常用术语污泥膨胀的预防措施：保证和维持进水的有机物浓度与供氧之间的适当比例关系。根据污泥的沉降比及曝气池污泥浓度的要求严格控制排泥量和排泥时间。加强操作管理，经常检查废水水质、溶解氧浓度、污泥沉降比、污泥指数等，如果出现不正常情况，须积极采取预防措施。通常，当污泥指数突增，超过正常范围后不久将有可能发生严重的污泥膨胀现象。污泥膨胀污泥膨胀的抑制措施：加强曝气，使混合液中的溶解氧不少于1－2g/L。对于以碳水化合物成分为主的工业废水，通过人工补充适量的氮源或碳源，控制曝气池中碳氮或碳磷的比例。氯处理，即向回流污泥中投加漂白粉或液氯以消除丝状菌。加氯量可按干污泥量的0.3%－0.6%估计。调整pH。投加惰性物质，如石棉粉末、硅藻土、黄泥等也有一定效果。常用术语污水处理即采用各种技术与手段，将污水中所含的污染物质分离去除、回收利用，或将其转化为无害物质，使水得到净化。物理处理法化学处理法生化处理法污水处理方法常用术语化学处理法：利用化学反应的作用，分离回收污水中处于各种形态的污染物质（包括悬浮物、溶解物及胶体等）。主要方法有中和、混凝、电解、氧化还原、汽提、萃取、吸附、离子交换和电渗析等。化学处理法多用于处理生产污水。生物化学处理法：是利用微生物的代谢作用便污水中呈溶解、胶体状态的有机污染物转化为稳定的无害物质。主要方法可分为两大类，即利用好氧微生物作用的好氧法（好氧氧化法）和利用厌氧微生物作用的厌氧法（厌氧还原法）。前者广泛用于处理城市污水及有机性生产污水，其中有活性污泥法和生物膜法两种；后者多用于处理高浓度有机污水与污水处理过程中产生的污泥。物理处理法：利用物理作用分离污水中呈悬浮固体状态的污染物质。主要方法有：筛滤法，沉淀法，上浮法，气浮法，过滤法和反渗透法等。常用术语现代污水处理技术，按处理程度划分，可分为一级、二级和三级处理。一级处理主要去除污水中呈悬浮状态的同体污染物质，物理处理法大部分只能完成一级处理的要求。经过一级处理后的污水，BOD一般只去除30%左右，达不到排放标准。一级处理属于二级处理的预处理。二级处理主要去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物质（即BOD，COD），去除率可达90%以上，使有机污染物达到排放标准的要求。三级处理是在一级、二级处理后，进一步处理难降解的有机物、磷和氮等能够导致水体富营养化的可溶性无机物等。主要方法有生物脱氮除磷法、混凝沉淀法、砂滤法、活性炭吸附法、离子交换法和电渗析法等。三级处理是深度处理的同义语，但两者又不完全相同，三级处理常用于二级处理之后，而深度处理则以污水回收、再用为目的，在一级或二级处理后增加的处理工艺。污水再用的范围很广，从工业上的重复利用、水体的补给水源到成为生活用水等。w