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1、污水处理基础知识1、污水人类在生活和生产活动中，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。按照来源不同，污水可分为生活污水、工业废水和雨水。生活污水是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。其
2、中如冷却水，只受轻度污染或只是水温增高，稍做处理即可回用，它们被称为生产废水。而使用过程中受到较严重污染的水，其中大多有危害性，如含有大量有机物的；含氰化物、汞、铅、铬等有毒物质的；含合成有机化学物质的；含放射性物质的等等。另外也有物理性状十分恶劣如有臭味、有色、产生泡沫等。这些称为生产污水，大多需经适当处理后才能排放或回用。生产污水中所含有毒有害物质往往是宝贵的原料，应尽量回收利用。降水是指在地面上流泄的雨水、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。降水一般不需处理，可直接排入水体，但初降的雨水可携带大量地面上、屋顶上积存的污染物，并可能带有
3、工厂排放出的有毒有害粉尘，污染程度较重的也要经过处理后排放。一般情况下，污水都需经过处理再排放，但对于处理程度的要求可有所不同。如进人受纳水体或土地、大气的，因环境具有一定的自净能力，在自净能力范围以内的，即环境容量允许的，可充分利用环境容量而减低对处理水平的要求；对于回收利用，也可按回收后用水的水质要求来确定处理水平。以此来求得最好的环境效益、社会效益和经济效益。2、水质指标21物理指标（1）悬浮固体水质中的悬浮固体是指水样通过孔径为0.45m的滤膜，截留在滤膜上并于103105烘干至恒重的物质质量，简称SS，单位是mg/L。（2） 浊度水中含有泥土、粉砂、微细有机物、无机物、浮游生物等悬浮
4、物和胶体物都可以使水体变得混浊而呈现一定浊度，浊度是在外观上判断水是否被污染的主要特征之一。在水质分析中规定：1L水中含有1mgSiO2所构成的浊度为一个标准浊度单位，简称1度。（3） 臭和味臭和味是判断水质优劣的感官指标之一，洁净的水是没有气味的，受到污染后会产生各种臭味。常见的水臭味有霉烂臭味、粪便臭味、汽油臭味、臭蛋味、氯气味等，臭味的表示方法现行是用文字描述臭的种类，用强、弱等字样表示臭的强度。（4） 温度温度也是一项重要指标，水温的变化对废水生物处理有很大影响，水温通常用刻度为0.1的温度计测定。水温要在现场测定。（5） 色泽和色度色泽是指废水的颜色种类，通常用文字描述，如：废水呈深
5、蓝色、棕黄色、浅绿色、暗红色等。色度是指废水所呈现的颜色深浅程度。色度有两种表示方法：一是采用铂钴标准比色法，规定在1L水中含有氯铂酸钾（K2PtCl6）2.49lmg及氯化钴（CoCl26H2O）2.00mg时，也就是在1L水中含铂（Pt）1mg及钴（Co）0.5mg时所产生的颜色深浅为1度（1o）；二是采用稀释倍数法，将废水按一定的稀释倍数，用水稀释到接近无色时的稀释倍数。2.2 化学指标（1）生物化学需氧量BOD简称生化需氧量，简写为BOD，是污水的重要污染指标之一。污水中大多含有有机物。有机污染对水体污染、自净都有很大的影响，是污水处理的主要对象，在污水处理及环境保护领域内被广泛使用。
6、生化需氧量是指在一定的温度、时间条件下，微生物在分解、氧化水中有机物的过程中，所消耗的游离氧数量，单位为mgL。在BOD的测量中，通常规定使用20、5天的测试条件，并将结果以氧的mg/L表示，记为五日生化需氧量，符号BOD5。有机物生物降解的过程，可分为两个阶段。第一阶段，有机物在好氧微生物作用下被降解，转化为CO2、H2O和NH3。在自然条件下，一般1020天可以完成。第二阶段是NH3转化为硝酸盐的硝化反应，大约需百日可以完成。在第一阶段完成后，已不影响环境卫生，因此，水体只要保持第一阶段需要的氧，就可达到卫生要求。测定第一阶段污水降解的需氧量，需要20天，时间太长，一般都以五日为测定生化需
7、氧量的标准，写为BOD5。而以第一阶段所需20天时间，近似地认为是完全生化需氧量，写为BOD20。，生活污水的BOD5约为BOD20的70。（2）化学需氧量COD在一定条件下，采用一定的强氧化剂处理水样时所消耗的氧化剂的量，即为化学需氧量，写为COD。是污水水质的重要指标之一。化学需氧量越大，说明水体受有机物的污染越严重。常用的氧化剂有重铬酸钾和高锰酸钾。我国规定的废水检验标准采用重铬酸钾作为氧化剂，在酸性条件下进行测定，所以有时记作“CODcr”，单位为mg/L。测定COD采用的是强氧化剂，对大多数的有机物可以氧化到85%-95%以上，所以，同一种水质的COD一般高于BOD，其间的差值能够粗
8、略地表示不能为微生物所降解的有机物。对于一定的废水而言，一般说来，CODBOD20BOD5。BOD5/COD指标是5日生化需氧量与化学需氧量的比值，是污水可生化降解性的指标。这一比值可反映污水可生化降解性的功能。通常以BOD5/COD=0.3为污水可生化降解的下限。（3）总需氧量TOD由于有机物主要组成元素是C、H、O、N、S等，当被氧化后，分别产生CO2、H2O、NO2和SO2，所消耗的氧量称为总需氧量TOD。TOD更接近于理论需氧量值。TOD的测定原理是：向氧含量已知的氧气流中注入一定数量的水样，并将其送入以铂钢为触媒的燃烧管中，在900的高温下燃烧，水样中的有机物即被氧化，消耗掉氧气流中
9、的氧，剩余氧量可用电极测定并自动记录。氧气流原有氧量减去剩余氧量即总需氧量TOD。可见TOD的值大于COD值。TOD的测定仅需几分钟。从以上看出：TOD CODcr BOD（4）总有机碳TOC总有机碳TOC是目前在国内、外开始广泛使用的表示污水被有机物污染的综合指标。它所显示的数值是污水中有机物的总含碳量。测定原理是：先将水样酸化，通过压缩空气吹脱水中的无机碳酸盐，排除干扰，然后向氧含量已知的氧气流中注入一定数量的水样，并将其送入以铂钢为触媒的燃烧管中，在900的高温下燃烧，用红外气体分析仪测定在燃烧过程中产生的CO2量，并自动记录，再折算出其中的合碳量，就是总有机碳TOC值。测定时间仅需几分
10、钟。（5）有机氮：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。若使有机氮在有氧的条件下进行生物氧化，可逐步分解为NH3、NH4+、NO2-、NO3-等形态，NH3、NH4+称为氨氮，NO2-称为亚硝酸氮，NO3-称为硝酸氮，这几种形态的含量均可作为水质指标，分别代表有机氮转化为无机物的各个不同阶段。总氮（TN）则是一个包括从有机氮到硝酸氮等全部含量的水质指标。（6）PH值：是指水中氢离子浓度的大小，在数值上等于氢离子的负对数，即：PH=-lgH+=lg1/H+PH值是废水的重要水质指标之一。废水呈酸性或呈碱性，一般都是用PH值来表示。当PH=7时，水呈中性；当PH7时，
11、水呈酸性；当PH7时，水呈碱性。PH值的测定通常根据电化学原理采用玻璃电极法。（7）溶解氧（DO）溶解于水中的分子氧。一般以每升水所含氧的毫克数表示。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14.6mgL，在20时则为9.1mgL。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 4 mgL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
12、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。2.3 生物指标 作为水质的生物指标主要有细菌总数、大肠菌数、病原菌和病毒等。（1）细菌总数：细菌总数是指1毫升水中所含有各种细菌的总数。在水质分析中，是把一定量水接种于琼脂培养基中，在37条件下培养24小时后，数出生长的细菌菌落数，然后计算出每毫升水中所含的细菌数。（2）大肠菌数：大肠菌数是指1升水中所含大肠菌个数。由于大肠菌在外部环境中的生存条件与肠道传染病的细菌、寄生虫卵相似，而且大肠菌的数量多，比较容易检验，所以把大肠菌
13、数作为生物污染指标。3、 污水处理污水处理就是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。现代污水处理技术按原理可分为物理处理法，化学处理法和生物化学处理法三类。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。方法有：筛滤法，沉淀法，上浮法，气浮法，过滤法和反渗透法等。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
14、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和利用厌氧微生物作用的厌氧法。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。城市污水与生产污水中的污染物是多种多样的，往往需要采用几种方法的组合，才能去除不同性质的污染物与污泥，达到净化的目的。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
15、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。三级处理也常叫做深度处理。4、活性污泥法的基本原理：4.1活性污泥的组成：在活性污泥法中起主要作用的是活性污泥，活性污泥是由具有活性的微生物、微生物自身氧化的残留物、吸附在活性污泥上不能为生物所降解的有机物和无机物组成，其中微生物是活性污泥的主要组成部分。活性污泥微生
16、物又是由细菌、真菌、原生动物、后生动物等多种微生物群体相结合所组成的一个生态系。细菌是活性污泥在组成和净化功能上的中心，是微生物的最主要成分，污水中有机物的性质决定那些种属的细菌占优势，含蛋白质的污水有利于产碱杆菌属和芽孢杆菌属，而醣类污水或烃类污水则有利于假单孢菌属。在一定的能量水平（即细菌的活动能力）下，大部分细菌构成了活性污泥的絮凝体，并形成菌胶团，具有良好的自身凝聚和沉淀性能。在活性污泥法处理过程中，净化污水的第一和主要承担者是细菌，其次出现原生动物，是细菌的首次捕食者，继之出现后生动物，是细菌的第二次捕食者。4.2净化过程与机理：活性污泥微生物能够连续从污水中去除有机物，是由以下几个过程完成的。（1）初期去除与吸附作用在很多活性污泥系统里，当污水与活性污泥
