第九章 污水水质和污水出路

1. 第九章 污水水质和污水出路 第一节 污水性质与污染指标 第二节 污染物在水体环境中的 迁移与转化 第三节 污水出路与排放标准

2. 第一节 污水性质和污染指标

3. 污水的类型与特征 • 生活污水 • 工业废水 • 初期雨水 城镇污水 污水与废水

4. 我拿什么来表达你？——污水

5. 2010年7月福建紫金山铜矿污染事件

6. 水污染的后果之一： 水生态遭到严重破坏，鱼大量死亡

7. 据初步统计，仅棉花滩库区死鱼和鱼中毒就达378万斤之多。据初步统计，仅棉花滩库区死鱼和鱼中毒就达378万斤之多。

8. 水污染的后果之二： 日出江花红胜火春来江水绿如蓝 滇池蓝藻难治理 定海长春水库蓝藻旺发

9. 水污染后果之三： 麻烦大了

10. 进入生态系统的水污染 进入有人类活动的生态系统后，物质的空间转移就变得难以预料，因果变得无法跟踪。

11. 国际通用三大类指标： 物理性指标 化学性指标 生物性指标

12. 造成水中溶解氧减少 工业废水 常引起水 体热污染 温度 加速耗氧反应，最终导 致水体缺氧或水质恶化 感官性指标，水的色度来源 于金属化合物或有机化合物 色度 感官性指标，水的异臭来源于 还原性硫和氮的化合物、挥发 性有机物和氯气等污染物质 嗅和味 溶解物质 挥发性物质 固体物质 悬浮固体物质 固定性物质 水质分析指标 物 理 性 指 标

13. 污 水 中 固 体 成 分 的 内 部 相 关 性

14. 化 学 性 指 标 有 机 物 生化需氧量（BOD） • BOD: biological oxygen demand • 在规定条件下微生物氧化分解污水或受污染的天然水样中有机物所 • 需要的氧量（20℃，5d）。 • 反映了在有氧的条件下，水中可生物降解的有机物的量 • 主要污染特性（以mg/L为单位）。 • 有机污染物被好氧微生物氧化分解的过程，一般可分为 • 两个阶段：第一个阶段主要是有机物被转化成二氧化碳、 • 水和氨；第二阶段主要是氨被转化为亚硝酸盐和硝酸盐。 • 污水的生化需氧量通常只指第一阶段有机物生物氧化所 • 需的氧量，全部生物氧化需要20~100d完成。 • 实际中，常以5d作为测定生化需氧量的标准时间，称5 • 日生化需氧量（BOD5）；通常以20℃为测定的标准温度。

15. 需氧量/（mg·L-1） BOD与CBOD、NBOD 时间/d BODL与BOD5 时间/d

16. 化 学 性 指 标 有 机 物 化学需氧量（COD） • COD: chemical oxygen demand • 用化学方法氧化分解废水水样中有机物过程中所消耗的氧化剂量折合 • 成氧量（O2）（mg/L）。 • 常用的氧化剂主要是重铬酸钾K2Cr2O7（称CODCr)和高锰酸钾 • KMnO4(称CODMn 或OC ) 。 • 酸性条件下，硫酸银作为催化剂，氧化性最强。 • 废水中无机的还原性物质同样被氧化。 • 如果废水中有机物的组成相对稳定，则化学需氧量和生化需氧量之 • 间应有一定的比例关系：生活污水通常在0.4~0.5。

17. 根据BOD/COD的比值可以初步评介污水的可生化性。BOD/COD越大，表示生化需氧量在总的耗氧量中占的比例越大，则污水中能生化降解的污染物越多，越容易用生化法处理，即“可生化性”越好。BOD/COD数值不是绝对的，一般来说：根据BOD/COD的比值可以初步评介污水的可生化性。BOD/COD越大，表示生化需氧量在总的耗氧量中占的比例越大，则污水中能生化降解的污染物越多，越容易用生化法处理，即“可生化性”越好。BOD/COD数值不是绝对的，一般来说： • BOD/COD  0.4 可生化性较好，适合于用生化处理方法。 • BOD/COD = 0.3 - 0.4 可生化性一般，可以用生化处理方法。 • BOD/COD = 0.2 - 0.3 可生化性较差，需驯化后用生化处理方法。 • BOD/COD  0.2 可生化性很差，不适合于用生化处理方法。

18. 化 学 性 指 标 有 机 物 总有机碳（TOC）和总需氧量（TOD） • TOC: total organism carbon • 在950℃高温下，以铂作为催化剂，使水样气化燃烧，然后测定气体 • 中的CO2含量，从而确定水样中碳元素总量。 • 测定中应该去除无机碳的含量。 • TOD: total oxygen demand • 在900~950℃高温下，将污水中能被氧化的物质（主要是有机物， • 包括难分解的有机物及部分无机还原物质），燃烧氧化成稳定的氧 • 化物后，测量载气中氧的减少量，称为总需氧量（TOD）。 • TOD测定方便而快速。 • 各种水质之间TOC或TOD与BOD不存在固定的相关关系。在水质条 • 件基本不变的条件下，BOD与TOC或TOD 之间存在一定的相关关系。

19. TOC和TOD都是仪器分析指标，测定一个项目只需要2min，适用于实验室分析和现场在线分析，而BOD和COD测定一个项目分别需要5day和2hr，一般只适用于实验室分析，难以及时反映污水水质的变化。目前商品COD在线分析仪都不是采用标准的COD分析方法。TOC和TOD都是仪器分析指标，测定一个项目只需要2min，适用于实验室分析和现场在线分析，而BOD和COD测定一个项目分别需要5day和2hr，一般只适用于实验室分析，难以及时反映污水水质的变化。目前商品COD在线分析仪都不是采用标准的COD分析方法。

20. 有机碳量 需氧量 TOC TOD CODcr BODL BOD5 CODMn 污水有机物指标之间的关系

21. 化 学 性 指 标 有 机 物 油类污染物 • 石油类：来源于工业含油污水。 • 动植物油脂：产生于人的生活过程和食品工业。 • 油类污染物进入水体后影响水生生物的生长、降低水体 • 的资源价值。 • 油膜覆盖水面阻碍水的蒸发，影响大气和水体的热交换。 • 油类污染物进入海洋，改变海水的反射率和减少进入海洋表 • 层的日光辐射，对局部地区的水文气象条件可能产生一定影 • 响。 • 大面积油膜将阻碍大气中的氧进入水体，从而降低水体 • 的自净能力。 • 石油污染对幼鱼和鱼卵的危害很大，堵塞鱼的鳃部，能使鱼虾 • 类产生石油臭味，降低水产品的食用价值。 • 破坏风景区，危害鸟类生活。

22. 化 学 性 指 标 有 机 物 酚类污染物 • 酚污染来源：煤气、焦化、石油化工、木材加工、 • 合成树脂等工业废水。 • 原生质毒物，可使蛋白质凝固，引起神经系统中毒。 • 酚浓度低时，能影响鱼类的洄游繁殖。 • 酚浓度达0.1～0.2mg/L时，鱼肉有酚味。 • 酚浓度高会引起鱼类大量死亡，甚至绝迹。 • 酚的毒性可抑制水中微生物的自然生长速度，有时甚 • 至使其停止生长。 • 酚能与饮用水消毒氯产生氯酚，具有强烈异臭（0.001 • mg/L即有异味，排放标准0.5mg/L ）。 • 灌溉用水酚浓度超过5mg/L时, 农作物减产甚至枯死。

23. 化 学 性 指 标 无 机 性 指 标 过多的氮、磷进入天然水体，易导致 富营养化，使水生植物尤其是藻类大量繁 殖，造成水中溶解氧急剧变化，影响鱼类 生存，并可能使某些湖泊由贫营养湖发展 为沼泽和干地。 植物营 养元素 一般要求处理后污水的pH在6～9之 间。当天然水体遭受酸碱污染时，pH发 生变化，消灭或抑制水体中生物的生长， 妨碍水体自净，还可腐蚀船舶。 碱度指水中能与强酸定量作用的物质 总量，按离子状态可分为三类：氢氧化物 碱度；碳酸盐碱度；重碳酸盐碱度。 pH和碱度 作为微量金属元素。 重金属的主要危害：生物毒性，抑制 微生物生长，使蛋白质凝固;逐级富集至人 体，影响人体健康。 重金属主要指汞、镉、铅、铬、镍，以及 类金属砷等生物毒性显著的元素，一般指 序号21－83，比重大于4的金属，也包括 具有一定毒害性的一般重金属，如锌、铜、 钴、锡等。 重金属

24. 化 学 性 指 标 无 机 性 指 标 总砷：多以三价和五价形态存在，三价无 机砷化物比五价砷化物对于哺乳动物和水 生生物的毒性更大。 氰化物：最常见的是氰化氢、氰经钠和氰 化钾等，易溶于水，有剧毒，摄入0.1g左 右就会致人死亡主要来源电镀、煤气、炼 焦、化纤和冶金等工业废水。 重金属主要指汞、镉、铅、铬、镍，以及 类金属砷等生物毒性显著的元素，一般指 序号21－83，比重大于4的金属，也包括 具有一定毒害性的一般重金属，如锌、铜、 钴、锡等。 含硫化合物：以硫酸盐、硫化物和有机硫 化物的形式存在。其中硫化氢不仅造成恶 臭危害，而且腐蚀管道和构筑物，过量会 引起人畜中毒死亡。 无机非金属 毒有害物

25. 生活污水：肠道传染病、肝炎病毒、SARS、 寄生虫卵等 制革屠宰等工业废水：炭疽杆菌、钩端螺旋体等 医院污水：各种病原体 危害：传播疾病，影响卫生，导致水体缺氧 来源及 危害 水中细菌总数反映了水体有机污染程度和 受细菌污染的程度。 常以细菌个数/mL计。 饮用水：<100个/ mL 医院排水： <500个/ mL 细菌总数 大肠菌群的值可表明水样被粪便污染的程 度，间接表明有肠道病菌存在的可能性。 常以大肠菌群数/L计。 饮用水：<3个/L 城市排水：<10000个/L 游泳池： <1000个/L 大肠菌群 生 物 性 指 标

26. 第二节 污染物在水体环境中的迁移与转化

27. 根据净化机制分为三类 生物净化：水中 微生物对有机物 的氧化分解作用 物理净化： 稀释、扩 散、沉淀 化学净化： 氧化、还 原、分解 水体的自净作用 河流的自净作用是指河水中的污染物质在河水向下游流动中浓度自然降低的现象。

28. 竖向混合阶段：污染物排入河流后因分子扩散、湍流扩散、弥散作用逐步向河水中分散，由于一般河流的深度与宽度相比较小，所以首先在深度方向上达到浓度分布均匀，从排放口到深度上达到浓度分布均匀的阶段称为竖向混合阶段，同时也存在横向混合作用。 横向混合阶段：当深度上达到浓度分布均匀后，在横向上还存在混合过程。经过一定距离后污染物在整个横断面上达到浓度分布均匀，这一过程称为横向混合阶段。 断面充分混合后阶段：在横向混合阶段后，污染物浓度在横断面上处处相等。河水向下游流动的过程中，持久性污染物的浓度将不再变化，非持久性污染物浓度将不断减少。 污水排入河流的混合过程

29. 溶解氧下垂曲线（氧垂曲线）：污染河流中DO随时间的变化曲线。溶解氧下垂曲线（氧垂曲线）：污染河流中DO随时间的变化曲线。 反映了水体受到污染后，水体中溶解氧(DO)逐渐被消耗，到临界点后又逐步回升的变化过程。 污水排入河流处 好氧速率大于复氧速率

30. 污染物在不同水体中的迁移转化规律（自学） 污染物在河流中的扩散和分解受到河流的流量、流速、水深等因素的影响。 河口是指河流进入海洋前的感潮河段。河口污染物的迁移转化受潮汐影响，受涨潮、落潮、平潮时的水位、流向和流速的影响。 湖泊水库的贮水量大，但水流一般比较慢，污染物的稀释、扩散能力较弱。 海洋虽有巨大的自净能力，但是海湾或海域局部的纳污和自净能力差别很大。 污染物在地下水中的迁移转化受多种因素影响，地下水一旦污染，要恢复原状非常困难。

31. 第三节 污水出路与排放标准

32. 排放水体 工农业利用 地下水回灌 污水的 最终出路

33. 污水综合排放标准GB8978—1996 污水排放水体的限制 城镇污水处理厂污染物排放标准 GB 18918—2002 地表水环境质量标准 GB 3838—2002 海洋水质量标准GB3097

34. 对人体健康不应产生不良影响 • 对环境质量和生态系统不应产生不良影响 • 对产品质量不应产生不良影响 • 应符合应用对象对水质的要求或标准 • 应为使用者和公众所接受 • 回用系统在技术上可行，操作简便 • 价格应比自来水低廉 • 应有安全使用的保障 污 水 回 用 应 满 足 的 要 求

35. 供 水 城市生活用水 和市政用水 城 市绿地灌 溉 农业、林业、 渔业和畜牧业 市政与建筑用水 城 市 景 观 工 业 工 艺生产用 水 冷 却 用 水 地下水回灌 锅 炉 补 充 水 其他方面 其 他 杂 用 水 城 市 污 水 回 用 的 几 个 方 面

36. 地表水环境质量标准GB3838-2002 依据地表水水域环境功能和保护目标，按功能高低依次划分为五类： • I类主要适用于源头水、国家自然保护区； • Ⅱ类主要适用于集中式生活饮用水地表水源地一级保护区、珍稀水生生物栖息地、鱼虾类产卵场、仔稚幼鱼的索饵场等； • Ⅲ类主要适用于集中式生活饮用水地表水源地二级保护区、鱼虾类越冬场、泅游通道、水产养殖区等渔业水域及游泳区； • IV类主要适用于一般工业用水区及人体非直接接触的娱乐用水区； • V类主要适用于农业用水区及一般景观要求水域。

37. 海水水质标准GB3097 • 海水水质分类 • 　　按照海域的不同使用功能和保护目标，海水水质分为四类： • 　　第一类适用于海洋渔业水域，海上自然保护区和珍稀濒危海洋生物保护区。 • 　　第二类适用于水产养殖区，海水浴场，人体直接接触海水的海上运动或娱乐区，以及与人类食用直接有关的工业用水区。 • 　　第三类 适用于一般工业用水区，滨海风景旅游区。 • 　　第四类 适用于海洋港口水域，海洋开发作业区。

38. 污水排放及回用标准 • 行业标准与综合污水排放标准 • 标准中的水质水量要求 • 排放标准的级别（一级、二级、三级） • 国家与地方排放标准 • 回用水标准 • 标准的发展－对单一有害物质的要求限制，总体指标的限制——环境工程的任务 • 标准的制定原则

39. 标准分级 • 1. 排入GB3838Ⅲ类水域（划定的保护区和游泳区除外）和排入GB3097中二类海域的污水，执行一级标准。 • 2. 排入GB 3838中Ⅳ、Ⅴ类水域和排入GB3097中三类海域的污水，执行二级标准。 • 3. 排入设置二级污水处理厂的城镇排水系统的污水，执行三级标准。 • 4. 排入未设置二级污水处理厂的城镇排水系统的污水，必须根据排水系统出水受纳水域的功能要求，分别执行1和2的规定。 • 5. GB3838中Ⅰ、Ⅱ类水域和Ⅲ类水域中划定的保护区，GB3097中一类海域，禁止新建排污口，现有排污口应按水体功能要求，实行污染物总量控制，以保证受纳水体水质符合规定用途的水质标准。

40. 本标准将排放的污染物按其性质及控制方式分为二类。 • 第一类污染物，不分行业和污水排放方式，也不分受纳水体的功能类别，一律在车间或车间处理设施排放口采样，其最高允许排放浓度必须达到本标准要求（采矿行业的尾矿坝出水口不得视为车间排放口）。 • 　第二类污染物，在排污单位排放口采样，其最高允许排放浓度必须达到本标准要求。

41. 第二类污染物最高允许排放浓度(1998年1月1日后建设)(mg/l)（国家综合污水排放标准）第二类污染物最高允许排放浓度(1998年1月1日后建设)(mg/l)（国家综合污水排放标准）

42. 生活杂用水水质标准（CJ25.1-89） 表4-8. 生活杂用水水质标准（CJ25.1-89）

43. 补充：水污染的防治 • 1.清洁生产 国际上的潮流，国内发展的方向 • 2.采用没有二次污染或污染尽量小的 处理技术 • 3.注重整体环境的综合规划 • 4.加强技术研究

44. 治理技术概述 • 1.治理方法：物理法；生物法；化学法；物 化法。 • 2.处理程度：一级处理(一级加强或一 级半处理) 二级处理(二级加强或二 级半处理) 三级处理(深度处理)

45. 物理法 • 对象：悬浮物质，包括大颗粒、飘浮物等 • 方法：隔滤法：格栅、筛网、砂滤、膜过 滤（微滤、超滤、纳滤） 重力法：自然沉淀、自然上浮 离心分离：机械分离、水力分离 • 特点：设备简单，管理方便、能耗最低、 是最简便的污水处理方法

46. 生物法 • 对象：溶解性和胶体状有机物 • 方法：好氧法：活性污泥法、生物 膜法、自然生物处理等 厌氧法：厌氧消化等 • 特点：能耗和成本低、在有机污染 物处理中应优先考虑

47. 化学法 • 对象：金属离子、无机物、生物法处 理后残留的有机物等 • 方法：中和、化学沉淀、氧化还原、 电解等 • 特点：需消耗化学药剂、电能等，成 本高

48. 物理化学法 • 对象：金属离子、无机物、生物法处 理后残留的有机物、悬浮物等 • 方法：混凝、吸附、离子交换、气浮、 萃取、电渗析、汽提、反渗透 等 • 特点：需消耗化学药剂、电能等，成 本高