水处理关键指标一览:物理、化学及生物处理要点解析
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1 污水的性质及污染指标
污水是人类在自身生活和生产活动中使用并受到生活或生产过程污染的水。污水包括生活污水、工业废水、污染降水和排入管道的其他污水。
1.1.1生活污水
生活污水是指居民在日常生活中排放的废水。生活污水的成分取决于居民的生活条件和生活习惯。我国幅员辽阔,情况复杂。即使生活条件相似,各地污水中的杂质成分和浓度也存在差异。
1.1.2 工业废水
工业废水是指生产过程中排放的废水。其成分主要由生产工艺和所用原材料决定,其中还包括因高温(水温超过60)而造成热污染的工业废水。不同的工业生产产生不同性质的废水,相似的工业采用不同的生产工艺,产生不同的废水。
工艺废水具有不同的性质,大部分具有危害性,未经处理不得排放。但冷却水在生产过程中仅起辅助作用。有的水体温度仅略有上升,未受污染物污染或污染程度很轻。此时可将其冷却或简单处理后重新使用。这种更清洁的水没有经过处理。能够排放的废水称为生产废水;污染较严重、必须经过处理后排放的工业废水称为生产废水。
工业废水是生产污水、生产废水的总称。
1.1.3 城市污水
城镇污水是排入排水系统的污水的总称。它是生活污水和工业废水的混合物。我国大部分城市污水属于此类。在合流排水系统中,城市污水还包括降水。城市污水的水质指标、污染物成分、形态和含量也因城市而异。
2 污水的物理性质及指标
2.1 水温
生活污水年平均温度相差不大,一般为10~20;许多行业排放的废水温度较高。水温升高影响水生生物的生存;随着水温升高,水中溶解氧减少,加速污水中好氧微生物的耗氧速度,导致水体处于缺氧、厌氧状态,水质恶化。城市污水的水温与城市排水管网系统及产生污水的比重有关。一般来说,废水生物处理的温度范围为5~40。
2.2 色度
生活废水颜色一般为灰色。工业废水因工矿企业不同,色差较大。例如印染、造纸厂等生产废水的色度非常高。
2.3 嗅味
2.4 固体含量
水中所有残留物的总和就是总固体量(TS)。测定方法是将一定量的水样在105~110的烘箱中干燥至恒重,所得含量即为总固体含量。总固体含量主要由有机物、无机物和生物体组成。按其存在形式还可分为悬浮物、胶体和溶解物。总固体包括溶解固体(DS)和悬浮固体(SS)。悬浮固体由有机物和无机物组成。根据其挥发性性质,可分为挥发性悬浮固体(VSS)和非挥发性悬浮固体(NVSS)两类。挥发性悬浮物又称灼烧失重,主要是污水中的有机物:非挥发性固体物又称灰分,是无机物。生活污水中挥发性悬浮物约占70%。
溶解固体的浓度和成分直接影响污水处理的效果。悬浮物含量过高会造成管道系统淤积、堵塞,还会损坏污水泵站的设备。如果未经处理直接排入受纳水体,会造成水生动物窒息,破坏生态。
3 污水的化学性质及指标
3.1 无机物指标
无机指标主要包括氮、磷、无机盐、重金属离子、pH值。
污水中的氮和磷是植物的营养物质。对于高等植物的生长来说,氮和磷是宝贵的物质。对于天然水体中的藻类来说,虽然它们是生长物质,但藻类的大量生长繁殖会导致水体产生富营养化现象。
污水中的无机盐主要是指污水中的硫酸盐、氯化物和氰化物。硫酸盐来源于人体排泄物和一些工矿企业废水,如选矿、化工、制药、造纸等工业废水。污水中的硫酸盐在缺氧状态下,在硫酸盐还原菌和抗硫化菌的作用下,可被还原为H2S。硫化物主要来自人类排泄物。有些工业废水中氰化物含量较高,对管道和设备有腐蚀作用。污水中的氰化物主要来自电镀、焦化、制革、塑料、农药等工业废水。氰化物是一种剧毒物质,在污水中以无机氰化物和有机脂类两种形式存在。此外,城市污水中还存在一些无机有毒物质,如无机砷化合物,主要以亚砷酸盐和砷酸盐的形式存在。砷在人体内蓄积,是一种致癌物质。
污水中的重金属离子主要有汞、镉、铅、铬、锌、铜、镍、锡等。重金属离子以离子状态存在时毒性最大。这些离子无法生物降解,通常可以通过食物链在动物或人类体内积聚,导致中毒。上述金属离子在低浓度下有利于微生物的生长。有机离子对人体也有益,但当其浓度超过一定值时,就会产生毒性。需要注意的是,有些重金属具有放射性,在其原子裂变过程中会释放出一些对人体有害的射线,主要是a射线、射线、y射线和质子束。产生这些放射性物质的金属主要是钢和钢基元素。这些物质在生活污水中很少发现。它们出现在一些工业废水中,例如采矿和核工业废水。一般来说,它们在城市污水中的含量很低。放射性物质可诱发白血病等疾病。
酸碱污染物主要是排入城市管网的工业废水形成的。水的pH值反映了其含量。
酸性废水的危害是腐蚀性强;碱性废水容易产生泡沫并使土壤盐碱化。一般情况下,城市污水的pH值变化不大,微生物生长的最适pH值是中性至碱性。如果pH值超过69的范围,就会对人和动物造成危害。
3.2 有机物指标
城市污水中含有大量有机物,主要是碳水化合物、蛋白质、脂肪等物质。有机质的种类极为复杂,难以一一量化。但上述有机物都具有被氧化的共性,即氧化分解时消耗大量氧气,因此氧化过程中消耗的氧气量可以作为有机物的指标。因此,在实际工作中,常采用生化需氧量(BOD)、化学需氧量(COD)、总有机碳(TOC)、总需氧量(TOD)等指标来反映污水中有机物的含量。
3.2.1 生物化学需氧量BOD
在一定条件下(水温20),好氧微生物将有机物氧化成无机物(主要是水、二氧化碳和氨)所消耗的溶解氧量,称为生化需氧量,单位为mg/L。
污水中有机物的分解一般分两个阶段进行。第一阶段,有机物主要氧化分解为无机水、二氧化碳和氨,称为碳氧化阶段;第二阶段,氨转化为亚硝酸盐和硝酸盐,称为硝化阶段。生活污水中的有机物一般需要20天左右完成第一阶段,完成氧化分解两个阶段需要100多天。实际工作中,常用五天生化需氧量(BOD5)作为可生物降解有机物的综合浓度指标。五天生化需氧量(BOD5)占总生化需氧量(BODu)的70%80%。即测出BOD5后,基本上就可以计算出BODu的总量了。
3.2.2 化学需氧量COD
污水中的有机物根据被微生物降解的难易程度可分为两类:可生物降解的有机物和难生物降解的有机物。这两类有机物都可以氧化成无机物,但氧化方法完全不同。在有氧和温度条件下可生物降解的有机物的含量可以用BOD来测量,而难以被微生物降解的有机物则不能直接用BOD来表示,因此BOD不能准确反映污水中有机污染物的含量。
化学需氧量(COD)是利用化学氧化剂将污水中的有机污染物氧化成CO2和H2O,衡量消耗氧化剂的量,单位为mg/L。常用的氧化剂有两种,重铬酸钾和高锰酸钾。重铬酸钾的氧化性比高锰酸钾稍强。当使用重铬酸钾作为氧化剂时,测得的值称为CODcr;当使用高锰酸钾作为氧化剂时,测得的值称为CODmn。
化学需氧量(COD)可以反映易被微生物降解的有机物的含量,同时反映难被微生物降解的有机物的含量,可以更准确地表示有机物的含量污水中。
对于同一水样,如果同时测量BOD和COD,则两个值会存在较大差异。 COD值大于BOD,两者之差大致等于难以生物降解的有机物的量。差异越大,污水中难以生物降解的有机物含量越大,越不适宜采用生物处理方法。 BOD/COD的比值用来判断污水是否可以进行生化处理。一般认为,对于比例大于0.3的污水,基本上可以采用生物处理方法。据统计,城市污水BOD。 /COD比值一般为0.4~0.65。
COD的测试时间较短,通常几个小时即可测量,比测量BOD更方便。但COD值只能反映总有机物的含量,并不能确定易生物降解有机物和难生物降解有机物的比例。因此,在实际工程中,必须同时测试BOD和COD指标,作为污水处理现场的重要指标。
3.2.3 总有机碳TOC
TOC的测量原理如下:将一定量的水样酸化后,注入已知氧含量的氧气流中,然后通过以铂为催化剂的燃烧管,使其在900高温去除有机物。所含的碳被氧化成CO2,并使用红外气体分析记录CO2的量。碳含量转化为总有机碳。在进入燃烧管之前,需要用压缩空气吹掉酸化水样中的无机碳酸盐,以消除测试干扰。单位为毫克/升。
3.2.4 总需氧量TOD
有机物的主要元素有碳、氢、氧、氮、硫等。被氧化后分别产生CO2、H2(O2、NO2和SO2。消耗的氧气量称为总需氧量, TOD和TOC都是基于燃烧化学反应,测量原理相同,但有机物数量的表示方法不同,都是用碳来表示。含量,TOD用消耗的氧气量表示,对于水质条件相对稳定的污水,各测量指标的数值排列如下:
4 生物性质及其指标
污水中的生物污染物是指病原微生物,主要是细菌和病毒。主要来自生活污水、制革污水、医院污水等含有病原菌、寄生虫卵、病毒的污水。污水中绝大多数微生物是无害的,但有些微生物可引起疾病,如肝炎、伤寒、霍乱、痢疾、脑炎、脊髓灰质炎、麻疹等。
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用户评论
看了你的文章,对水处理指标有了更深入的了解,特别是物理和化学方面的。之前一直以为生物指标是最关键的,原来每个环节都不能忽视。
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非常不错的科普文章,看完之后才知道水处理有这么多需要注意的地方!尤其是生物指标,平时真的很少关注。
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文章写得很好,不过我觉得在讲解化学指标时可以多举些实际案例,这样更容易理解。总体来说还是不错的。
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读完这篇文章,我对水处理的各个指标有了更全面的认识。尤其是生物指标,之前一直不太清楚它的具体作用。
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感谢分享,你的文章内容非常丰富,对水处理的各个指标讲解得很细致。不过,化学指标这部分可以再多说一些常见的问题。
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