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1、污水处理培训资料编制：集团企业管理发展部二零一三年七月第一章：基础理论一、污水和污水处理的定义：污水：定义1：通常指受一定污染的、来自生活和生产的废弃水。污水主要有生活污水，工业废水和初期雨水。污水的主要污染物有病原体污染物，耗氧污染物，植物营养物，有毒污染物等。定义2：水中某些物质含量异常升高，并且可能对生态构成危害的水体。污水处理：定义1：用各种方法将污水中所含的污染物分离出来或将其转化为无害物，从而使污水得到净化的过程。定义2：采取物理的、化学的或生物的处理方法对污水进行净化的措施。二、污水中所含的污染物1、固体污染物：包括悬浮物、胶体状杂质、溶解性杂质。1.1悬浮物：水中呈悬浮状态的物
2、质称为悬浮物，是指粒径大于100NM的杂质。这种悬浮物的存在，造成水质显著混浊。其中密度较大的颗粒多数是泥砂类的无机物，以悬浮状态存在于水中，经静置会自行沉降。密度较小的颗粒多数为动植物腐败而产生的有机物质，浮在水面上。悬浮物还包括浮游生物（如蓝藻类、硅藻类）及微生物及菌泥。密度与水相近且细度较小的颗粒，常在水中漂动，静置也难于沉降，造成水质混浊。1.2胶体状杂质：水中固体污染物粒径介于1-10NM之间的杂质，称为胶体状杂质。胶体杂质多数是黏土性有机胶体和高分子有机物的胶体。高分子有机物胶体的分子量很大，一般是水中的植物残骸经过腐烂降解的产物，如腐殖酸、腐殖质、多聚醣等。黏土性无机胶体是造成水
3、质混浊的主要原因。胶体状杂质具有两种特性，一是单位容积胶粒的总表面积很大，往往吸附大量离子而带有电性，使胶体团粒之间产生电性排斥力而不能互相集聚在一起，颗粒无法自行增大下沉，所以始终稳定在胶体状态。二是当光线照射到胶体将被散射，而导致水体呈浑浊现象。1.3溶解性杂质：水中固体污染物粒径小于1NM的物质，主要是一些低分子的化合物，这种杂质不会使水变浑浊。就像食盐、食糖、苹果酸溶于水中，水却仍然是透明的。废水水质分析中，把固体污染物分为两类：凡能透过滤膜（孔径0.45微米）的称为溶解固体（以DS表示）；凡不能透过的称为悬浮物（以SS表示）；而将这两项指标的合量称为总固形物（以TS表示）。当水被固体
4、悬浮物污染，再大量排入自然界水体，将造成水体外观恶化、混浊度升高、水的颜色改变。水中溶解固形物的浓度大，造成PH值变化或盐分增加。2、需氧污染物废水中凡能通过生物化学或化学作用而消耗水中溶解氧的物质，统称为需氧污染物。绝大数的需氧污染物是有机物质，无机物质主要有Fe、Fe2+、S2-、CN-等。因而在一般情况下，需氧污染物专指有机物。由于有机物种类繁多，现有的分析技术难以将各种工业废水中的有机物加以全面定性与定量。在水质表征中采用以下几个综合水质污染指标来描述。2.1生化需氧量：在有氧的条件下，由于微生物新陈代谢的活动，降解有机物质所需的氧量，称为生化需氧量（BOD）。以单位体积废水所消耗的氧
5、量（mg/L）来表示。有机物生化需氧量过程与温度、生化培养时间的关。在一定范围内水温越高，微生物活力越强，有机物因降解而消耗越快，需氧也越多；时间越长，微生物降解有机物的数量越大，深度越深，需氧也越多。多数国家规定20，5天生化培养测定的BOD5，作为衡量废水的有机物浓度指标。BOD5基本上能反映可被微生物氧化降解的有机物的量，较为直观地说明了废水被有机物污染的状况与危害程度。但仍然存在一些缺点：当废水中含大量难生物降解的物质时，测定误差较大；每次测定需要5天，不能迅速及时指导实际工作；废水中存在抑制微生物生长繁殖的物质，或所含有机物不是微生物生长所需的营养时，测定结果的准确性很差。2.2化学
6、需氧量：化学需氧量（COD）是指在酸性介质中，用强化剂将有机物氧化为CO2、H2O所消耗的氧量。氧化剂可采用重铬酸钾或高锰酸钾。COD能在较短的时间内精确测出，较为直观地说明了废水被有机物和无机还原性物质污染的状况与危害程度，但无法说明废水中可被微生物氧化降解的有机物污染的状况。假如废水中各成份比例相对稳定，COD与BOD间将有较固定的比例关系。而BOD5/COD的比值可作为废水是否采用生化法处理的一个重要衡量指标。比值越大，越容易被生化处理，效果也越好。BOD5/COD比值大于0.3就可采用生化处理，生活污水的这项比值在0.5以上，说明生活污水很容易被生化降解，所以有些工业废水进行生化处理，
7、常把生活污水配入工业废水，以提高BOD5/COD比值，使之更适宜于生化处理。2.3总需氧量：有机物中所含主要元素有C、H、O、N、S等，如经高温燃烧，将分别生成CO2、H2O、NO2、SO2等，燃烧过程所消耗的总氧量称为总需氧量（TOD）。TOD的数值一般比COD数值大。3、油类污染物：主要是石油类和动植物油类有机化合物。水体含油达0.01mg/L即可使鱼肉带有特殊气味而不能食用。油类污染物在水面上形成油膜，隔绝大气与水面，破坏了水体的复氧条件，破坏正常的充氧环境，导致水体缺氧。4、有毒污染物：废水中能对生物体引起毒性反应的化学物质都是有毒污染物。废水中有毒污染物分为：无机化学毒物、有机化学毒
8、物和放射性物质三类。4.1无机化学毒物：包括金属和非金属及其化合物两类。金属毒物主要是汞、铜铝、铅、镍等元素的离子或化合物。非金属毒物主要有砷、硒、氰、氟、亚硝酸根等。4.2有机化学毒物：主要是指酚、苯、硝基物、有机农药、多氯联苯、合成洗涤剂等人工合成化合物。4.3放射性毒物：是指具有放射性核素的物质。5、生物污染物：是指废水中的致病毒性微生物。它包括致病细菌、病虫卵、病毒和有毒藻类。水质标准中，以细菌总数和总大肠菌群数，作为卫生学指标。后者反映水体受动物粪便污染的状况。6、酸、碱污染物：主要是指废水中含有酸性污染物或碱性污染物，有些地区酸雨也会使废水含有这类污染物。水质标准中以PH值来表示酸
9、碱污染的存在。7、营养性污染物：废水中所含的氮、磷是植物和微生物的主要营养物质。主要引起水体富营养化。8、感官性污染物：废水中能引起浑浊、泡沫、恶臭、色变等现象的物质，虽无严重危害，但能引起人们感观上的不适，统称为感官污染物。9、热污染：如果废水水温较高，直接排入水体，会造成水体的热污染。凡因废水温度过高对受纳水体造成的危害，称为热污染。三、污水处理工艺方法污水中所含有的污染物，就其存在的形式可分为溶解性的和不溶解性的两大类。溶解性的污染物可分为分子态、离子态和胶体态的三种；不溶解性的污染物又可分为漂浮在水中的大颗粒物质、悬浮在水中的容易沉降下的物质和悬浮在水中不容易沉降的物质。这些形态不同的
10、污染物质在去除时难易程度相差较大，并且所采用的方法也不相同。比如，漂浮在水中的大颗粒物质容易被去除，通常采作简单的格栅或筛网过滤就能够完成；而分子态的溶解性污染物质最难被去除，它往往需要通过化学或生物化学反应、或物理化学反应才能被去除。在设计污水处理工艺时，通常采取由易到难的顺序，依次将不同形态的污染物质进行去除。一种形态的污染物质通常需要一种去除方法来完成，能够完成一种去除功能的装置在整个处理工艺中被称作处理单元。污水处理工艺流程是由多个处理单元按照下列步骤串联起来的。第一步去除漂浮在水中的大颗粒物质第二步去除悬浮在水中的容易沉降下来的物质第三步去除悬浮在水中而不容易沉降的物质第四步去除水中
11、的胶体态污染物质第五步去除水中的分子态、离子态污染物质这些方法主要包括物理处理、化学处理及生物处理三大类。1、物理处理法物理处理法是最基本最常用的一类处理单元技术，常用作污水的一级治理或预处理。常用作化学处理法、生物处理法的预处理方法，甚至成为这些方法不可分割的一个组成部分，也可单独应用。物理处理法主要是用来分离或回收废水中的悬浮物质，它在处理的过程中不改变污染物质的组成和化学性质。常用的物理处理方法有：沉降与气浮、隔截与过滤，离心分离和蒸发浓缩等。一般情况下，物理处理法所需要的投资和运行费用较低，故常被优先考虑或采用。然而，对于大多数的工业废水来说，单纯依靠物理方法净化，往往不能达到理想的处
12、理结果还需与其它的治理方法配合使用。污水物理处理的基本原理过滤分离法：将污水通过一带孔隙的过滤装置或介质，大于孔隙尺寸的悬浮物颗粒物质被截留在介质的表面，从而使废水得到净化。经过一定时间的使用后，过水的阻力增加，就必须采取一定的措施，如通常人工或机械或反冲洗将截留物从过滤介质上除去。重力分离法：利用废水中悬浮物质与水的性质不同，在重力作用下实现分离的过程。当悬物物的比重大于1时，就下沉，称之为沉降或沉淀。在沉淀过程中，悬浮物颗粒形态大小不变的，称为自由沉淀；若悬浮物的颗粒形状大小不断地增大，则称为絮凝沉淀。当悬浮物的比重小于1时，就上浮，称之重力浮选。然而，对于呈乳化状态或比重接近于1时的悬浮
13、性物质，难以自然沉降或上浮，必须依靠通入空气或进行机械搅拌，以开成大量气泡，将乳化微粒粘附而带到水面，与水进行分离，这种强制上浮又称做气浮或浮选。离心分离法：高速旋转的物体能产生离心力，利用离心力的作用可将悬浮性物质从废水中分离出来。含有悬浮物或乳化油的废水高速旋转时，由于悬浮颗粒、乳化油等和水的质量不同，因而会受到大小不等的离心力作用。质量大的悬浮性固体颗粒，受到较大的离心力作用，被甩到了外侧；而质量小的水受到离心力作用也较小，便被留在内圈，利用不同的排出口将其分别引出，便可实现固与液分离的目的。离心分离时，由于离心力对悬浮颗粒或乳化油的作用远远超过了重力和压力的作用，因此对悬浮物颗粒或乳化
14、油的澄清也大大的强化了。蒸发与结晶法：蒸发是依靠加热使溶液中的溶剂（如水等）汽化，溶液得到浓缩的过程；结晶是利用过饱和溶液的不稳定原理，将废水中过剩的溶解物质以结晶形式析出，再将母液分离出来就得到了纯净的产品。在废水处理中常利用结晶的方法，回收有用物质或去除污染物达到净化的目的。2、化学处理法主要是利用化学反应来分离或回收废水中的胶体物质、溶解性物质等污染物，以达到回收有用物质、降低废水中的酸碱度、去除金属离子、氧化某些有机物的目的。这种处理方法既可使污染物质与水分离，也能够改变污染物的性质，因此可以达到比简单物理处理方法更高的净化程度。常用的化学处理方法有：化学沉淀与混凝法、中和法、氧化还原
15、法等。由于化学处理法学常需采用化学药剂或材料，故处理费用较高，运行管理的要求也较严格。通常，化学处理法还需与物理处理法配合起来使用。如化学法处理之前，往往需要用沉淀和过滤等手段作为前处理；在某些场合下，又需要采用沉淀、浮选和过滤等物理处理手段作为化学处理法的后处理等。化学处理的基本原理废水的化学处理主要应用投加化学药剂与废水中的污染物发生反应或电荷作用，以沉淀、上浮或分解为气体等使污染物达到净化。因此废水中污染物的化学结构和表面电荷差异特性与使用的药剂相差甚大。废水的化学处理基本原理如下。中和法：废水中加入酸或碱进行中和反应，调节废水的酸碱度（PH）使其呈中性或接近中性或适宜于下步处理的PH范
16、围。化学混凝和沉淀法：向废水中投加某种化学药剂（常称之为混凝剂），使水中难以沉淀的胶体状悬浮颗粒或乳状污染物质失去稳定后，由于互相碰撞以及附聚或聚合，搭接而形成较大的颗粒或絮状物，从而更易于自然下沉或上浮而被除去。可除低废水的浊度、色度，除去多种高分子物质、有机物、某些重金属毒物放放射性物质等，因此在工业废水的处理中得到广泛应用。向废水中投加称之为淀淀剂的某种化学物质，使其和水中的某些溶解性污染物质产生反应，生成溶度积小的难溶天水的化合物，如将盐类等到沉淀下来，然后再分离出去，从而降低了溶解性污染物质的浓度。氧化还原法：废水中某些有毒有害的溶解性污染物质，可在氧化还原反应过程中被氧化或还原，转化成无毒无害的新物质或转化成可从水中分离出来的气体或固体，从而达到净化处理的目的，这种方法便称为氧化还原法。3、物理化学处
