给排水科学与工程概论课件第4章(上).ppt

第4章 水质工程学下,4.1 污水的性质与特征4.2 水体污染与自净4.3 活性污泥处理工艺4.4 生物膜处理法4.5 厌氧生物处理,第4章 水质工程学下4.1 污水的性质与特征,4.1 污水的性质与特征,4.1.1 污水4.1.1.1 污水的分类1.生活污水：日常生活中被生活废料所污染的水2. 工业废水 （1）生产污水：污染重，生产中被原料污染的废水 （2）生产废水：污染轻，未被直接污染的废水，如：冷却水3.初降雨水：被空气、地面的污染物污染的废水 *城市污水：生活污水与工业废水的混合水,4.1 污水的性质与特征4.1.1 污水,4.1.1.2 污水净化后的出路1. 排放水体（达标排放）,4.1.1.2 污水净化后的出路,给排水科学与工程概论课件第4章(上),2. 灌溉农田,2. 灌溉农田,3.水产养殖,3.水产养殖,4. 重复利用 分为 直接复用和间接复用 直接复用又分为 循序使用和循环使用,4. 重复利用,4.1.1.3 污水的危害1.危害人体健康 2.影响工农业生产 3.影响景观环境 4.影响渔业资源 5.破坏生态平衡,4.1.1.3 污水的危害,给排水科学与工程概论课件第4章(上),4.1.2 城市污水的性质与污染指标,4.1.2.1 污水的物理性质及指标1.感官性状指标（1）温度（2）色度（3）臭味 有机物厌氧腐败-氨、胺类，硫化氢等（4）固体含量（TS) 固体物质按存在形态分为：悬浮的、胶体和溶解的 1)悬浮固体（SS）：粒径0.1m ，有机和无机悬浮物 2)胶体： 粒径0.001m0.1m 3)溶解型固体：粒径0.001m，无机盐和溶解性有机物,4.1.2 城市污水的性质与污染指标 4.1.2.1 污,（一）无机物及指标 分为无直接毒害作用和有直接毒害作用二类1.无直接毒害作用无机物质 酸碱 氮、磷 水中的营养物质，可导致水体的富营养化。,4.1.2.2、污水的化学性质及指标,（一）无机物及指标4.1.2.2、污水的化学性质及指标,给排水科学与工程概论课件第4章(上),氮及其化合物 氮的评价指标： 总氮（TN）： 包括有机氮、氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮 氨氮： NH3与NH4+，属于污水中的碱性物质，为微生物提供 氮源 凯氏氮（KN）： 有机氮+氨氮-能为微生物所利用 亚硝酸盐氮和硝酸盐氮=总氮凯氏氮 有机氮=凯氏氮氨氮 磷及其化合物 分为有机磷和无机磷，一般测总磷TP,氮及其化合物, 硫化物与硫酸盐S2- 消耗溶解氧H2S - H2SO4 H2SO4 腐蚀 影响生物处理 氯化物 浓度过高-抑制生物生长，腐蚀设备, 硫化物与硫酸盐,2.有直接毒害作用 重金属离子： 汞、镉、铬、铅-对生物和人体有毒（蓄积），毒性慢、危害大。 非重金属毒物：氰化物、砷化物，-毒性快 重金属的危害： 不能降解，只能形态上转换-离子变沉淀 常以底泥形式存在于底泥之中，形成次生污染源 形态转换增强毒性，甲基汞无机汞易通过食物链成千上万的富集,2.有直接毒害作用,（二）有机物及评价指标分为易生物降解和难生物降解二类1.易生物降解有机物 自然界中存在的蛋白质、碳水化合物、脂肪等2.难生物降解有机物 大多为人工合成有机物，例如：塑料、合成橡胶、合成洗涤剂、有机农药等。,（二）有机物及评价指标,（三）有机物污染指标1.生物化学需氧量（BOD）: 水温在20条件下，由于微生物活动（主要指细菌），将有机物氧化成无机物所消耗的溶解氧量。,BOD 优点: （1）表示水体被有机物污染程度（2）表示污水可生化降解程度 缺点：（1）测定时间长 （2）受水质条件限制,（三）有机物污染指标BOD 优点:,2.化学需氧量（COD） 用强氧化剂，在酸性条件下将有机物氧化成CO2和 H2O所消耗的氧量。 用重铬酸钾作为氧化剂-CODCr-污水中常用-氧化能力强（8090%） 用高锰酸钾作为氧化剂-CODMn（OC）-给水中常用-氧化能力差-值偏低-耗氧量 对于同一水样： CODCrBODBOD5CODMn,给排水科学与工程概论课件第4章(上),COD的特点 快速准确，几小时 氧化能力强，可氧化难降解物质 不能反映可被生物降解的有机物的量 水中还原性物质干扰测定(Cl-、S2-),可生化性指标：常用BOD5/CODCr来表示污水的可生化性 BOD5 /COD0.5易生化BOD5 /COD0.3可生化BOD5 /COD0.25难生化,COD的特点可生化性指标：,3.总需氧量TOD 有机物中的主要元素C、H、O、N、S被氧化后为CO2、H2O、NO2、SO2所消耗的氧量。 采用仪器测定，900高温下燃烧，测定消耗的氧量4.理论需氧量 ThOD 根据化学分子式计算理论需氧量，是用于计算纯物质，不适合污水处理,3.总需氧量TOD,5.总有机碳TOC 酸化后，吹脱无机碳酸盐（去除CO2），再注入氧气流，在900下燃烧，把有机物含有的碳氧化为CO2，测定生成CO2的量折算为碳量，即等于总有机碳，表示有机物的量。TOC与TOD的测定方法相同，前者用碳表示有机物的量，后者用消耗氧的量表示有机物的量。 对于同一污水，一般有TOD CODBODBOD5TOC,5.总有机碳TOC,4.1.2.3 生物性指标1.大肠菌群数（大肠菌群值） 每升水样中所含有的大肠菌群的数目，个/L 大肠菌群与病原菌都存在于人类肠道中，生存环境基本 相同，水中有大肠菌群，可能存在肠道病原菌； 水中有大肠菌群，表面受到粪便的污染,4.1.2.3 生物性指标,2.病毒 能够反映除大肠菌群外是否存在其他病毒及其他病原菌（炭疽杆菌）。 由于肝炎等多种病毒性疾病可通过水体传播，水体中的病毒已引起人们的高度重视。污水中已被检出的病毒超过100种。目前病毒的检测方法主要有数量测定法和蚀斑测定法两种，但因缺乏完善的经常性检测技术，水质卫生标准对病毒还没有明确的规定。,2.病毒,3.细菌总数 是大肠菌群数、病原菌、病毒以及其他细菌的总和。以每毫升水样中的细菌群落总数表示。 水中细菌总数反映了水体受污染的程度，可作为评价水质清洁程度和考核水净化效果的指标。一般细菌总数越多，表示病原菌存在的可能性越大。 细菌总数不能说明污染的来源，必须结合大肠菌群数来判断水的污染来源和安全程度。 3个卫生指标评价污水受生物污染的程度比较全面。,3.细菌总数,测定同一水体指标时BOD与COD，哪个数值更大？,BODCOD,BODCOD,BOD=COD,视具体情况而定,A,B,C,D,提交,测定同一水体指标时BOD与COD，哪个数值更大？BODCO,BOD/COD又叫B/C比，表征了污废水的什么性质,含氧量,可生化性,酸碱度,大肠菌群数,A,B,C,D,提交,BOD/COD又叫B/C比，表征了污废水的什么性质含氧量可生,第4章 水质工程学,4.1 污水的性质与特征4.2 水体污染与自净4.3 活性污泥处理工艺4.4 生物膜处理法4.5 厌氧生物处理,第4章 水质工程学4.1 污水的性质与特征,4.2 水体污染与自净,4.2.1 水体污染与危害4.2.2 水体自净规律4.2.3 污水处理的基本方法与系统（书中第4.6节）,4.2 水体污染与自净4.2.1 水体污染与危害,4.2.1 水体污染与危害,一、概 念：水体污染：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。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，又称水体纳污能力。本底含量：水体本来所含有的污染物数量和浓度。,4.2.1 水体污染与危害一、概 念：,造成水体污染的原因 （1）点源污染：未经妥善处理的城市污水集中排入 水体；工业废水集中排放； （2）面源污染（非点源污染）：农田施肥、农药等随雨水径流进入水体造成的污染,造成水体污染的原因,二、水体的物理污染与危害,1.水温一般1025，热污染（超过60 ）的危害：水温增加，化学反应速率加快，使水的物理化学性质发生变化（溶解度、粘度、电导率）水温增加，细菌、藻类繁殖加快，富营养化,二、水体的物理污染与危害1.水温,2.色度 表色：由悬浮固体（泥沙、纸浆）形成的颜色，容易去 除，沉淀或混凝方法去除； 真色：由溶解性物质或胶体形成的颜色，不易去除，如印染废水，人工合成的高分子有机化合物，高级氧化等方法去除。 引起感官不悦； 影响透光率-影响光合作用，妨碍水体自净,2.色度,3. 固体物质污染：悬浮、胶体及溶解固体。危害： 与色度相似；有机悬浮固体可消耗水中DO ；悬浮固体可使其它污染物随水流迁移,给排水科学与工程概论课件第4章(上),三、 无机物污染及危害酸碱度危害： 酸碱会使水体pH值发生变化，影响水体自净能力，导致一些水生动植物的死亡； 对管道、污水处理构筑物及设备产生腐蚀作；,三、 无机物污染及危害,2. 氮、磷的污染（1）含氮化合物的转化ammonification, nitrification, denitrification（2）磷化合物的转化有机磷和无机磷两大类（3）水体富营养化 eutrophication,2. 氮、磷的污染,（1）含氮化合物的转化 阶段1：含氮有机物如蛋白质、多肽、有机酸和尿素等通过氨化过程，转化为无机态的氨氮； 阶段2：氨氮化为亚硝酸盐和硝酸盐的过程，称为硝化过程 以上两阶段均在微生物的作用下完成,给排水科学与工程概论课件第4章(上),含氮化合物在水体中的转化：第一步：有机氮-NH3 (有氧或无氧)-氨化阶段第二步：NH3-NO2-NO3-(有氧)-硝化阶段第三步：NO3-N2-缺氧-反硝化阶段,含氮化合物在水体中的转化：,（2）磷的转化 有机磷大多呈胶体和颗粒状，可溶性的有机磷只占30%左右。 无机磷几乎都是以可溶性磷酸盐形式存在，偏磷酸盐、正磷酸盐 水质指标总磷，是将所有含磷化合物转化为正磷酸盐后（PO43-），测定PO43-,（2）磷的转化,（3）水体富营养化概念：由于人类活动而使氮、磷等大量植物营养盐类进入湖泊、水库、海湾等缓流水体中，出现的藻类异常增长现象，也称“赤潮”,（3）水体富营养化,水体富营养化影响： 藻类异常生长，降低水体作为游览区的价值； 水生植物茂盛和水花产生影响行船；作饮用水源时，易使滤池堵塞和产生臭味，增加水处理的技术难度； 藻类过度生长，枯死时分解而产生恶臭并消耗大量的溶解氧，使鱼类死亡；,水体富营养化影响：,3. 重金属等有毒物质对水体的污染及其迁移转化迁移转化：重金属在水体中不能为微生物降解，只能产生各种形态之间的相互转化以及分散和富集。危害： 毒性效应； 迁移转化； 在人体及动植物体内的富集。,3. 重金属等有毒物质对水体的污染及其迁移转化,有机汞如甲基汞、烷基汞、苯基汞等，毒性强于无机汞（HgCl2），有很强的脂溶性，易进入生物组织，并有很高的蓄积作用。,慢性汞中毒时脑组织受损害先于其它各组织， 主要损害部位为大脑皮层、小脑和末梢神经。此外胃肠道、泌尿系统、皮肤、眼睛均可出现一系列症状。急性汞中毒其症候为肝炎、肾炎、蛋白尿、血尿和尿毒症。金属汞被消化道吸收甚微，一般不会引起中毒。汞在无脊椎动物体中的富集可达10万倍，日本的水俣病就是人长期吃富集甲基汞的鱼而造成的。,汞 Hg （ ）,有机汞如甲基汞、烷基汞、苯基汞等，毒性强于无机汞（HgCl2,镉的化合物毒性大，蓄积性也很强，动物吸收的镉很少能排出体外。受镉污染的河水用作灌溉农田，可引起土壤镉污染，进而污染农作物，最后影响到人体。日本的痛痛病就是吃了被含镉污水生产的稻米所致。镉进入人体后，主要贮存在肝、肾组织中不易排出。镉的慢性毒性主要使肾脏吸收能力不全，降低机体免疫能力及导致骨质疏松、软化，如骨痛病所出现的骨萎缩、变形、骨折等。,镉Cd（ ）-铅锌矿废水和有关工业废水,镉的化合物毒性大，蓄积性也很强，动物吸收的镉很少能排出体外。,水俣病，汞中毒,痛痛病，镉中毒,水俣病，汞中毒痛痛病，镉中毒,四、有机物的污染分可生物降解和难生物降解两大类；危害：主要是消耗水中大量 的DO ，导致水体恶臭、水质恶化等现象。,四、有机物的污染,1.油脂类污染 （1）形成油膜后会阻碍大气复氧。 （2）水体中的油消耗水中溶解氧。 （3）在土壤形成油膜，隔绝空气，阻碍土壤微生物的增殖，破坏土层团粒结构。 （4）含油废水对排水设备和城市污水处理厂都会造成影响。,1.油脂类污染,2.酚污染 炼油、石油化工及合成树脂等工业，难生物降解，对微生物有毒性或抑制作用3.表面活性剂 烷基苯磺酸盐（ABS), 含磷，不可生物降解 烷基芳基磺酸盐（LAS), 含磷，可生物降解4.病原微生物污染 随水流传播疾病,给排水科学与工程概论课件第4章(上), 4.2.2 水体自净规律,一、概念： 污染物进入水体后，水体能够在其环境容量的范围内，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，受污染水体部分或完全恢复原状，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自净能力或自净容量。, 4.2.2 水体自净规律一、概念：, 4.2.2 水体自净规律,二、自净过程：物理自净过程：污染物通过稀释、扩散、混合、沉淀及挥发，使其浓度降低，改变其分布状态。化学净化过程： 污染物通过水体的氧化还原，酸碱反应、分解化合、吸附与凝聚作用，使污染物的存在形态发生变化和浓度降低。物理和化学净化作用，只能使污染物的存在场所和存在形态发生变化，使水体中的存在浓度降低，但不能减少污染物的总量。, 4.2.2 水体自净规律二、自净过程：,3. 生物化学净化过程： 能使污染物的总量降低，使水体真正净化，是水体自净过程中的主体，生物体在水体自净作用中最活跃、最积极的因素。,生物净化作用在水体自净中起主要作用 是活性污泥法的起源,3. 生物化学净化过程： 生物净化作用在水,给排水科学与工程概论课件第4章(上),