污水处理的基本知识

《污水处理的基本知识》第一章绪论一、基本概念1、环境：周围的境况主要有：水环境，土壤环境，大气环境等。2、环境污染：环境中某种物质(成份)超过了环境本底值，并造成了不可修复的影响。如果该环境为水环境，污染称为水体污染。水体污染的主要原因有:(1)、城市生活污水和工业废水；(2)、农业中施用的化肥、农药等从土壤中流失进入水体；(3)、其他污染物由于雨水随地表径流进入水体；(4)、大气中的污染物由于重力沉降或降水过程而进入水体。另外还包括热污染、放射性污染等。3、环境保护：采取各种措施防止环境污染行为的发生或修整环境污染造成的后果，使环境中各物质不超过环境本底值或在环境容量的范围内。4、水体自净：指水体在其环境容量的范围内，经过物理、化学和生物的作用，使排入水体的污染物质浓度，随着时间的推移及水流的流动，逐步降低。水体自净主要包括物理净化(污染物质由于稀释、混合、沉淀等作用使水体污染物质浓度降低的过程)、化学净化(污染物质由于中和、氧化、还原、分解等作用而使水体污染物质浓度降低的过程)、生物净化(水体中的生物，尤其是微生物对有机物的氧化分作用而使水体污染物质浓度降低的过程)等作用。5、水体污染物质(1)、固体污染物固体物质在水中有三种存在形式：溶解态(直径小于1纳米)、胶体态(直径介于1-100纳米之间)、悬浮态(直径大于100纳米)悬浮态物质根据密度可分为三类(漂浮、可沉、悬浮)。主要危害有：降低透光度，减少水体的光合作用而影响水体自净；对水生生物(尤其是鱼类)产生危害；成为其他污染物的载体。(2)、有机污染物绝大多数有机物具有生物可降解性，即属于需氧有机物。主要是蛋白质、脂肪等有机物，易于生物降解。来自生活污水及工业废水。主要对渔业影响，水体的富营养化及缺氧。(3)、有毒污染物废水中对生物引起毒性反应的化学物质。主要包括无机有毒物：重金属离子、氰化物、氟化物和亚硝酸盐等。有机有毒物：酚、醛、苯、硝基化合物、多氯联苯及有机农药等。放射性物质(4)、营养性污染物N、P等营养物：主要来自农田施肥、农业废弃物、城市生活污水和工业废水。(5)、生物污染物主要废水中的致病性微生物及其他有害有机物。(6)、感官污染物主要是色度、浑浊、异味等。(7)、酸碱污染物主要危害有：使水体pH值变化、破坏自然缓冲、使水质逐渐恶化、周围土壤酸化；抑制微生物生长和妨害水体自净，对淡水生物和植物生长不利，危害鱼类生长。(8)、热污染废水温度过高引起的危害2(9)、其他污染物如油类、挥发性物质、表面活性物质等。二、水质指标水质指标是用于表示废水的水质特性，并用于评价处理方法的优劣，某些指标还可以预测废水排入水体后对水体的影响。主要包括物理指标、化学指标和生物指标。(一)、物理指标物理指标主要有总固体、悬浮物、溶解物、浊度、色度、放射性、电导率、温度等。总固体是水样在一定温度下蒸干后所残余的固体物质总量。悬浮物是水样过滤后在103-105度温度下把滤纸上截留物烘干所得的固体量。在沉淀设备中，悬浮物的去除率是反映效果的重要指标。溶解物是水样过滤后滤过液蒸干的残余固体量。溶解物含量与悬浮物含量两者之和即为总固体量。浊度是在外观上判断水是否遭受污染的主要特征之一。浊度的标准单位规定为1mgSi02所构成的浑浊度为1度。电导率是指一定体积溶液的电导，可以间接表示水中溶解盐的含量。(二)、化学指标化学指标主要有生化需氧量、化学需氧量，总需氧量、总有机碳、有机氮、氨氮、亚硝酸氮、硝酸氰、总氮、pH值、有机毒物(酚、苯、有机汞、稠环芳烃、有机农药等)、无机毒物(氰、汞、铬、镉、砷等)。生化需氧量(BOD)是在一定条件下使水样有机物进行生物氧化、在一定期间内所消耗的溶解氧量，可以间接地反映水中有机物含量。一般采用20度作为测定BOD的标准温度，测定时间采用5天，故称为五日生化需氧量(BOD5)。化学需氧量(COD)是指水样中能被化学氧化剂氧化的物质。在一定条件下进行化学氧化所消耗的氧量，以O2mg／L表示。常用的化学氧化剂是重铬酸钾或高锰酸钾。用高锰酸钾测得的值，也称耗氧量，记作OC，或以CODMn表示。COD的测定较BOD测定要简便、迅速，但不能完全反映有机污染物在水的含量和降解的实际情况。COD测定可把大部邮分什机物氧化，也包括了水中存在的无机性还原物质，其所用单位一般都换算为O2mg／L。总需氧量(TOC)是在900度高温下使有机物燃烧所耗去的氧量。总有机碳(TOD)是在触媒参与下用燃烧法测定水样中产生的二氧化碳量，从而求出水样的总有机碳量，用以间接表示有机物含量。有机氮是反映水中蛋白质、氨基酸、尿素等含氮有机物总量的一个水质指标。NH3和NH4称为氨氮，N02称为亚硝酸氮，NO3称为硝酸氮。总氮是有机氮与氨氮亚硝酸氮、硝酸氮之和。PH值用以表示水的酸碱性，当pH=7时，水呈中性，PH7时，水呈酸性，pH7时，水呈碱性。酚、汞、镉、铬等均已作为单独的水质指标。(三)、生物指标生物指标主要有细菌总数、大肠菌群、病原菌等。直接测定水中病原菌还有很多困难，通常是用测定水中细菌总数和大肠菌群。细菌总数是指lmL水中所含各种细菌的总数。大肠菌群指数是指1L水中所含大肠菌落的个数。三、污水处理技术(一)、一般处理原则污水中的污染物质是多种多样的，所以往往不可能用一种处理单元就能够把所有的污染3物质去除干净。一般一种污水往往需要通过由集中方法和几个处理单元组成的处理系统处理后，才能够达到排放要求。采用哪些方法或哪几种方法联合使用，需根据污水的水质和水量、排放标准、处理方法的特点、处理成本和回收经济价值等，通过调查、分析、比较后确定，必要时要进行小试、中试等试验研究。污水处理的主要原则：首先是从清洁生产的角度出发，改革生产工艺和设备，减少污染物，防止污水外排，进行综合利用和回收。必须外排的污水，其处理方法随水质和要求而异。一级处理，主要分离水中的悬浮固体物、胶状物、浮油或重油等，可以采用水质水量调节、自然沉淀、上浮、隔油等方法。二级处理主要是去除可生物降解的有机溶解物和部分胶状物的污染，用以减少废水的BOD和部分COD，通常采用生物化学法处理、化学混凝和化学沉淀池是二级处理的方法，如含磷酸盐废水和含胶体物质的废水须用化学混凝法处理。对于环境卫生标准要求高，而废水的色、臭、味污染严重，或BOD和COD比值甚小(小于0．2-0.25)，则须采用三级处理方法予以深度净化，污水的三级处理，主要是去除生物难降解的有机污染物和废水中溶解的无机污染物，常用的方法有活性炭吸附和化学氧化，也可以采用离子交换或膜分离技术等。含多元分子结构污染物的污水，一般先用物理方法部分分离，然后用其他方法处理。各种不同的工业废水可以根据具体情况，选择不同的组合处理方法。(二)、处理方法分类针对不同污染物质的特征，发展了各种不同的污水处理方法，这些处理方法可按其作用原理划分为四大类，即物理处理法、化学处理法、物理化学法和生物处理法。(1)、物理处理法通过物理作用，以分离、回收污水中不溶解的呈悬浮状态污染物质(包括油膜和油珠)的污水处理法。根据物理作用的不同，又可分为重力分离法、离心分离法和筛滤截流法等。属于重力分离法的处理单元有沉淀、上浮(气浮、浮选)等，相应使用的处理设备是沉砂池、沉淀池、除油池、气浮池及其附属装置等。离心分离法本身就是一种处理单元，使用的处理装置有离心分离机和水旋分离器等，筛滤截流法截留和过滤两种处理单元，前者使用的处理设备是隔栅、筛网，而后者使用的是砂滤池和微孔滤池等。(2)、化学处理法通过化学反应和传质作用来分离、去除废水中呈溶解、胶体状态的污染物质或将其转化子交换以及电渗析和反渗透等。后两种处理单元又统称为膜处理技术。其中运用传质作用的处理单元具有化学作用，而同时又有与之相关的物理作用，所以也可以从化学处理法中分离出来，成为另一种处理方法，称为物理化学法，即运用物理和化学的综合作用使污水得到净化的方法。化学处理法各处理单元所使用的处理设备，除相应的池、罐、塔外，还有一些附属装置。化学处理法主要用于处理各种工业废水。(3)、物理化学法物理化学法是利用物理化学作用去除污水中的污染物质。主要有吸附法、离子交换法、膜分离法、萃取法、气提法和吹脱法等。(4)、生物处理法通过微生物的代谢作用，使废水中呈溶液、胶体以及微细悬浮状态的有机性污染物质转化为稳定、无害的物质的污水处理方法。根据起作用的微生物不同，生物处理法又可分为好氧生物处理法和厌氧生物处理法。①好氧生物处理法是好氧微生物在有氧条件下将复杂的有机物分解，并以释放出的能量来完成其机体的功能，如繁殖、增长和运动等。产生能的部分有机物则转变成CO2、H2O和NH3等其余的转变成新细胞(微生物的新肌体，如活性污泥或生物膜)。污水处理广泛使用的是好氧法。按传统，好氧生物处理法又分为活性污泥法和生物膜法两大类。活性污泥法本身4就是一种处理单元，它有多种运行方式。属于生物膜法的处理设备有生物滤池、生物转盘、生物接触氧化以及最近发展起来的悬浮载体流化床等。②厌氧生物处理法是厌氧微生物在无氧条件下将高浓度有机废水或污泥中的有机物分解，最后产生甲烷和CO2等气体。(三)、处理方法分级(1)、污水一级处理去除废水中的漂浮物和部分悬浮状态的污染物质，调节废水pH值、减轻废水的腐化程度和后续处理工艺负荷的处理方法。污水经一级处理后，一般达不到排放标准。所以一般以一级处理为预处理，以二级处理为主体，必要时再进行三级处理，即深度处理，使污水达到排放标准或补充工业用水和城市供水，一级处理常用方法有以下几种。①、筛滤法筛滤法是分离污水中呈悬浮状态污染物的方法。常用设备是格栅和筛网。格栅主要用于截留污水中大于栅条间隙的漂浮物，一般布置在污水处理场或泵站的进口处，以防止管道、机械设备以及其他装置的堵塞。格栅的清渣，常用人工或机械方法，有的是用磨碎机将栅渣磨碎后，再投人格栅下游，以解决栅渣的处置问题。筛网的网孔较小，主要用以滤除废水中的纤维、纸浆等细小悬浮物，以保证后续处理单元的正常运行和处理效果。②、沉淀法沉淀法是通过重力沉降分离废水中呈悬浮状态污染物质的方法。沉淀法的主要构筑物有沉砂池和沉淀池，用于一级处理的沉淀池，通称初级沉淀池。其作用为：a．去除污水中大部分可沉的悬浮固体；b．作为化学或生物化学处理的预处理，以减轻后续处理工艺的负荷和提高处理效果。③、上浮法上浮法用于去除污水中相对密度小于1的污染物，或通过投加药剂、加压溶气等措施去除相对密度稍大于1的污染物质。在一级处理工艺中，主要是用于去除污水中的油类及悬浮物质。④、预曝气法预曝气法是在污水进人处理构筑物以前，先进行短时间(10—20min)的曝气。其作用为：a．可产生自然絮凝或生物絮凝作用，使污水中的微小颗粒变大，以便沉淀分离；b．氧化废水中的还原性物质；c．吹脱污水中溶解的挥发物；d．增加污水中的溶解氧，减轻污水的腐化，提高污水的稳定度。(2)、污水二级处理污水通过一级处理后再加处理，用以除去污水中大量有机污染物，使污水进一步净化的工艺过程。相当长时间以来，主要把生物化学处理作为污水二级处理的主体工艺。近年来，采用化学或物理化学处理法作为二级处理主体工艺，并随着化学药剂品种的不断增加，处理设备和工艺的不断改进而得到推广。因此，二级处理原作为生化处理的同义词已失去意义。污水在经过筛滤、沉淀或上浮等一级处理之后，可以有效地去除部分悬浮物，生化需氧量(BOD)也可以去除25％一40%，但一般不能去除污水中呈溶解状态的和呈胶体状态的有机物、氧化物、硫化物等有毒物质，不能达到污水排放标准。因此需要进行二级处理，二级处理的主要方法有以下几种。①、活性污泥法是废水生物化学处理中的主要处理方法。以污水中有机污染物作为底物，在有氧的条件下，对各种微生物群体进行混合连续培养，形成活性污泥。利用这种活性污泥在废水中的凝聚、吸附、氧化、分解和沉淀等作用过程，去除废水中有机污染物，从而得到净化。活性污泥法从开创至今已经有90年的历史，目前已成为有机行业废水和城市污水最有效的生物处理法，应用非常普遍。活性污泥法运行方式多种多样，如