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1、第一章 污水的性质与特征 教学要求： 熟练掌握SS、VSS、碱度、COD、BOD、TN、KN、可 生化性等概念，认真理解pH、碱度、可生化性等对生物 化学和化学作用的影响，了解生物降解有机物的过程和 生化需氧量曲线；了解N、P、S的生物化学反应。一、污 水1. 污水（sewage） ：是生活污水（domestic sewage） 、工业废水（industrial wastewater ）和被污染雨水的总称。其中工业废水又分为生产污水和生产废水。 城市污水：指生活污水和生产污水的混合污水。 2. 污水处理后的出路：排放水体自然归属。灌溉或土地处理。重复使用（循序使用和循环使用）。二、城市污水性质
2、与污染指标1. 污水的物理性质及指标（与第二章第一节结合） 水温（water temperature） ：城市污水水温一般10 20，其温度高低与生产污水的性质及比例有关。 城市污水温度过高（40 )和过低(50 m颗粒，剩余需生物絮凝、 吸附和生化法去除。2.污水的化学性质及指标（与第二章第一节结合）1）无机物酸碱度 碱度：指污水中含有能与H+产生中和反应的物质 。包括氢氧化物碱度、碳酸盐碱度和重碳酸盐碱 度。用公式表达为：碱度=OH +CO3 2 +HCO3 -H+ 。碱度一般用CaCO3浓度表示 。污水中碱度非常重要，它使污水处理系统具有 一定的缓冲能力，使pH维持相对稳定，避免了因 p
3、H的急剧变化而对生物处理系统带来不良影响。 pH值：一般要求pH值范围控制在69。 思考题：为什么要控制pH值的大小？能否用pH 试纸测试pH值的大小？pH变化可能对污水处理系统带来的影响： 对微生物生命活动、物质代谢有影响。a.pH的改变引起微生 物表面的电荷变化，进而影响微生物对营养物的吸收；b影响 污水中的有机物和无机物的离子化作用（如物质成分）及其 毒性（如硫化物）；c.影响生物活性，酶只在最适宜pH值时 才能发挥最大活性；d.过高或过低pH值都会降低微生物对温 度和毒性的抵抗能力。 在城市污水处理系统中，pH可能会发生一些变化，如氨氮的 降解，硫的氧化还原等，为保持较高的生物活性，对
4、高氨氮 废水和高硫化物废水等需适当补充碱度。 对城市管网系统、处理构筑物及各种机械设备具有腐蚀作用.对pH值可以用pH试纸初步检测或初步判断，不能用其测试大 小。其一，其精度非常低；其二，颜色的观测因人而异，有 色度废水对其观测也有影响；其三，实践显示，pH试纸一般 低pH计测定值0.31.0，且测定无显著规律性。 氮（nitrogen）、磷（phosphorus）植物营养素 含氮化合物：有机氮、氨氮（ammonia-nitrogen）、硝酸 氮和亚硝酸氮四种。四者总和叫总氮（TNtotal nitrogen ）；有机氮和氨氮的之和称凯氮（KNKjeldahl nitrogen ）。凯氮基本代
5、表了进水的氮含量，常被用来判断污水的生 物处理时氮素是否适宜，根据C：N：P100：5：1的比例 ，若氮的比例偏低则要补氮，反之要脱氮。 有机氮在生物作用下能转变为氨氮、硝酸氮和亚硝酸氮。在 缺氧条件下，有机氮变为氨氮；在好氧条件下会继续变为亚 硝酸氮和硝酸氮，但此时碱度会减少，pH会降低，而反硝化 相反。（思考题：在污水处理厂进水口、沉砂池和初沉池出 口能否检测出一定量的硝酸氮和亚硝酸氮？） 氮控制对海洋具有重要影响，它是海洋富营养化的控制性组 分。硝酸氮和亚硝酸氮还原对人类有影响(亚硝胺具有“三致 ”作用)。 新的水处理标准（GB189182002）对污水处理厂出水氨 氮和TN要求更加严格
6、，具有科学性。TN（一级15，二级20 ），氨氮（一级5（8），二级8（15） 注：括号内为低于 12的要求）。 磷化合物：污水中磷化合物分有机磷和无机磷二种。有机 磷大多呈胶体和颗粒状，宜通过沉淀去除，但其水解后易 转化为无机磷。无机磷是可溶解性的，其包括正磷酸盐 (PO43- )、偏磷酸盐(PO3- )、磷酸氢盐(HPO42- )和磷酸二 氢盐(H2PO4- )。 pH对磷化合物的组成有影响（请大家去查相关资料）， 并对化学除磷有显著影响。 磷是淡水水体富营养化控制的关键性元素。.硫酸盐与硫化物：自学。.氯化物：自学。.非重金属无机有毒物质：氰化物和砷化物。CN -产生 于电镀、焦化、高炉
7、煤气、化肥制造等，其毒性与pH有 关。在碱性条件下，其呈CN - ，毒性降低，含CN -废水 可通过冷却塔和生物滤池加以去除。反之，在酸性条件下 ，呈HCN ，毒性加大，难生物处理，需采用吹脱方法处 理。砷化物自学。重金属（heavy metal）：指相对密度大于4的金属 。特别是Hg、Cd、Pb、Cr、As以及其化合物(简称 “五毒”)，为第一类污染物。其毒理特点：a.在很低含量时即有毒性效应；b.微生 物不能降解，相反易被有机化，毒性增加，且易生物 富集(p19表21)，并通过食物链传播；与酶和蛋白 质发生作用，而使微生物失活；生物毒性具有滞后性 。Hg易转变成甲基汞，导致水俣病；Cd易在
8、骨骼中 积累，导致骨痛病；Cr的毒性与价态有关（6价和3价 ），能引起神经中毒和致癌作用；Pb易在骨骼中沉淀 ，抑制大肠的葡萄糖代谢，使脑组织缺氧：As化物也 叫砒霜，剧毒，破坏酶系统，抑制新陈代谢，导致皮 肤癌。美国曾在越南大量使用亚砷酸盐（除草剂）， 导致新生儿致畸。2）有机物与可生化性 按易生物降解的难易程度分为可生物降解和难生物降解二大 类、4小类(考虑毒性)。 可生化性：衡量有机物生物可降解性的方法较多，如OUR（ 好氧速率）、脱氢酶、氧呼吸速率以及BOD/COD比值。在 科学研究中常用前3种方法表征，在实际工程中常用后者表 示。这里介绍BOD/COD表征可生化性：0.4为易生物降解
9、。 0.3为可生物降解。0.2为较难生物降解。 0.2为生物难降解。该评价方法是建立在好氧条件下。 采用BOD/COD表征可生化性需注意：只适用好氧条件，在厌氧条件下能变成易降解。污水必须是无毒无害的，要无抗生素。污水有机物浓度必须适宜，若浓度过高，则具有抑制作用 。要考虑分析测试方法。如重铬酸钾法并不氧化环乙烷。测定BOD的污泥是经过驯化的。3）有机物污染指标 有机物种类繁多，定量分析及可比性难以评判，但其 均有好氧特性,故采用好氧量作为有机物总量的综合指 标。 a.生化需氧量：BOD(Biochemical oxygen demand)，指在20和有氧条件下微生物降解有机物 所需的氧量。其
10、降解过程如下： 从上图可以看出，在有氧条件下，有机物降解分二个阶段 、四个过程： 碳化阶段：微生物为异养菌，将有机物氧化成CO2、H2O 和NH3；当基质(有机物)不足时，发生内源呼吸，此阶段 耗氧量为OaOb，叫碳氧化需氧量(BODu或La)。 硝化阶段：微生物为亚硝化和硝化细菌，前者将氨氮氧化 成亚硝酸盐，后者将其继续氧化成硝酸盐。此阶段耗氧为 OcOd ，即硝化需氧量(NODu或Ln)。耗氧量曲线见p9图 31 BOD反映了有机物进入水体后消耗DO的情况。BOD反应 速率与微生物的种类、数量、温度和时间密切相关。最早 采用此指标的为欧洲，其地面水平均温度接近20 ，有 机物进入水体20d
11、否碳化BOD变化非常缓慢，故用 20dBOD(即BOD20)作为碳化需氧量(BODu或La) 。由于 泰晤士河污染严重，其从伦敦到出海口的水力停留时间为 5d，为表征耗氧情况，常用20 、5d的BOD5来表征。 BOD5约为BOD20的7080，基本反映了污染物的状 况，且测试时间短，后来均以此表征。 思考题： BOD/COD能否大于1？ BOD/COD作为可生化性评价指标能否在厌氧和缺氧条 件下以及抗生素废水中使用？ 能否说出水BOD5 5mg/L一定较10mg/L好？（结合 BOD分析系统误差说明） 化学需氧量：COD (chemical oxygen demand)，指在 强酸性条件下，
12、用强氧化剂将有机物氧化成CO2和H2O所 消耗的氧量，其用CODCr表示，一般写成COD，它对支 链有机物氧化8090。但当测低浓度有机物时（如饮 用水源水），其误差较大，此时应采用高锰酸钾法，用 CODMn或OC表示。 采用COD的优点：能精确表示污水中的有机物；测定时 间短；不受水质限制。但不足之处为：不能反映生物的可 降解性；当污水中存在还原性物质时，也会耗氧而存在误 差，故最好将COD和BOD测试结合起来加以表征。 TOD（total oxygen demand）、ThOD、TOC（total organic carbon）自学。 对难降解有机物不能用BOD作指标，而用TOC、COD或 TOD等表征。3.污水的生物性质及指标 表征指标：大肠菌群（coliform-group bacteria）数 、大肠菌群指数、病毒（virus） 及细菌总数。其中大肠菌裙指数1000/大肠菌群数。细菌总数是大肠菌群数、病原菌，病毒及 其它细菌数的总和。 污水中含有大量微生物（细菌和病菌为主）， 即使通过生物处理后，其出水仍含有较多的微 生物，并会对环境、人类带来不良影响。
