水污染控制技術大連理工大學出版社新世紀高職高專教材環境類課程規劃教材定義：應用工程學的方法對水質進行控制以達到消除污染和恢復水的原有狀態研究對象：水污染、水環境修復控制方法：物理、化學、生物等成果體現：工程（工藝）、裝備（設備）第1章水污染控制概論第2章水的物理處理技術第3章水的化學處理技術第4章水的物理化學處理技術第5章水的生物處理技術第6章污泥處理技術第7章污水處理工程設計第8章污水處理廠的運行管理目錄第1章水污染控制概論1.1水體污染1.2水質標準1.3水環境容量及水體自凈1.4水污染控制的原則和方法水資源與水環境（補充）

（一）水資源1、水圈

－－地球表面和接近地球表面的各種形態水的總稱。（或指地球上被水和冰雪所占有或覆蓋而構成的圈層。）對流層頂－－深層地下水氣態、液態、固態海洋：97.3%（咸水）冰川：2.1%（固體淡水）地下水：0.6%地表水：0.01%大氣水和生物水：0.001%能夠被人類直接利用的水不足1%水圈的構成

地球上水的分配比例地球上的水咸水97.2％冰雪．冰川77.2％地下水．土壤水22.4％湖泊．沼澤0.35％大氣0.04％河流0.01％淡水2.8％2、淡水資源的短缺

1）儲存量少、可利用的資源更少

水的總儲量約為：1.38×109km3，淡水僅占2.59％，其中不到30％的淡水可用。

2）淡水資源的過量開采

3）降水量減少

雨林、森林的過度采伐；溫室效應；臭氧層破壞等

3、我國水資源的特點：

1）水資源總量多，但人均占有量少；

2）地區分布不均勻；

3）季節分配不均，雨水集中程度高；

4）部分河流含沙量大；

5）水污染日益嚴重；

6）地下水開采過量。我國降雨量分布西安月降雨量分布第一節水體污染

一、天然水體水體——河流、湖泊、沼澤、水庫、地下水、冰川、海洋的總稱。不僅包括水，還包括水中的懸浮物、底泥及水生生物等。水資源的循環指自然界中的水通過蒸發、凝結、降水(雪)、滲透和徑流等作用而無終止地往復循環過程。

水循環自然界的水循環雜質來源：一是自然過程;如初期降水(包括雨、雷等)在到達地面之前對各種有害物質的溶入；水對地層礦物中某些易溶成分的溶解；水流對地表及河床沖刷所帶入的泥砂和腐殖質；水中各類微生物、水生動植物繁殖及其死亡殘骸等等。二是人為因素;生活污水及工業廢水的污染。

1.天然水體中的雜質溶解氣體

O2、CO2、H2S；N2、CH4、He

溶解物質主要離子：Cl－、CO32－、Na+等生物生成物：NH4+、NO3－、HPO42－等微量元素：Ni、Cu、Ti、U、Au、Ba、Rn等膠體物質無機膠體：Fe(OH)3、Al(OH)3

有機膠體：腐殖質懸浮物質

細菌；藻類及原生動物；泥土、黏土；其他不溶物質2.天然水體的性質江河水易受自然條件影響，水較混濁，細菌較多，含鹽量和硬度較低。地下水因受地層滲濾過程的凈化，水質較清，細菌較少，特別是深層井水細菌更少，但含鹽量和硬度較高。湖泊及水庫水水質與河水類似，但由于流動性小，貯存時間長，經過長期自然沉淀，一般濁度較低，多數含藻類較多。受風浪沖擊后水質變化較大，受生活污水污染后易產生富營養化。

海水含鹽量高，而且所含各種鹽類或離子的重量比例基本一定，其中氯化物含量最高，約占總含量89%左右，硫化物次之，再次為碳酸鹽，其它鹽類含量極少。二、水體污染水體污染的概念（★）

水體因接受過多的雜質，超過了其自凈能力，而導致其物理、化學及生物學特性改變和水質的惡化，從而影響水的有效利用，危害人體健康的現象稱為水體污染。

三、水體污染源的類型1、水體污染源的含義和分類

1）水體污染源：指向水體排放污染物的場所、設備和裝置等。

2）分類

按污染物的來源：

天然污染源、人為污染源（工業、農業、交通、生活等）

按排放污染物種類：

有機、無機、放射性、病原體等污染源，以及同時排放多種污染物的混合污染源

按排放污染物空間分布方式：

點源、非點源（面源）人為污染源的主要類型：（1）物理性污染如熱污染、放射性污染（2）化學性污染無機污染：重金屬污染、砷污染、氰化物污染、氮磷污染、酸堿鹽污染有機污染：酚類化合物、苯類化合物、油類（3）生物性污染如病原體污染、霉素污染1.污水的來源（1）生活污水。是指居民在日常生活中排出的廢水。生活污水的成分取決于居民的生活狀況及生活習慣。如廚房污水、糞便污水、洗滌污水。生活污水中，有機物約占70％、無機物約占30％，同時含有大量的病菌和細菌，具有消耗環境氧量與傳播疾病的危害。四、污水的性質及污染指標（2）工業廢水是在生產過程中排出的廢水。其成分主要決定于生產工藝過程和使用的原料，其中也包括高溫而形成熱污染的工業廢水。

不同的工業生產產生不同性質的廢水，同類工業采用不同的生產工藝過程，產生的廢水也不相同。

生產廢水：較清潔不經處理即可排放的廢水

生產污水：污染較嚴重，必須經處理后方可排放（3）城市污水城市污水是排入城鎮排水系統污水的總稱，是生活污水和工業廢水的混合液。我國多數城市污水均屬此類。在合流制排水系統中，城市污水還包括降水。水質參數水質的表達方式分析其組分制定和檢測能表明其特性的參數天然水的水質參數色、嗅和味、溶解固體、總固體、硬度反映天然水體被城市污水所污染的參數(★★)5天的生化需氧量、化學需氧量、溶解氧、大腸(桿)菌類。2．污水的物理性質及指標

（1）水溫生活污水一般在10～20℃之間；許多工業排出的廢水溫度較高。水溫升高影響水生生物的生存，水中的溶解氧隨水溫的升高而減小；加速了污水中好氧微生物的耗氧速度，導致水體處于缺氧和無氧狀態，使水質惡化。（2）色度生活污水的顏色一般呈灰色。工業廢水則由于工礦企業的不同，色度差異較大，如印染、造紙等生產污水色度很高。（3）嗅味生活污水的嗅味主要由有機物腐敗產生的氣體造成，主要來源于還原性硫和氮的化合物，工業廢水的嗅味主要由揮發性化合物造成。（4）固體含量水中所有殘渣的總和為總固體（TS），其測定方法是將一定量水樣在105～110℃烘箱中烘干至恒重，所得含量即為總固體量。TS溶解物質DS懸浮固體SS揮發性VSS：有機質（70%）非揮發性NVSS：無機質3．污水的化學性質及指標（1）無機物指標氮、磷：植物的營養物質，能使水體產生富營養化現象。

無機鹽類：主要指污水中的硫酸鹽，氯化物和氰化物等。

重金屬離子：主要有汞、鎘、鉛、鉻、鋅、銅、鎳、錫等。重金屬離子以離子狀態存在時毒性最大，這些離子不能被生物降解，通常可以通過食物鏈在動物或人體內富集，產生中毒現象。酸堿污染物：水中的酸堿度以pH值反映其含量。酸性廢水的危害在于有較大的腐蝕性；堿性廢水易產生泡沫，使土壤鹽堿化。（2）有機物指標

又稱耗氧有機污染物主要包括碳水化合物、蛋白質、脂肪等天然有機物、有機酸堿、表面活性劑等。性質：自然環境中極不穩定，可被生物氧化分解，分解時消耗水中的溶解氧。污染評價指標：★BOD---生化需氧量

★COD---化學需氧量

★TOD---總需氧量

★TOC---總有機碳★生化需氧量(BOD)定義：在一定條件下，好氧微生物將有機物氧化成無機物所消耗的氧量，單位為mg/L。意義：間接反映可被微生物氧化分解的有機物的量。

微生物降解有機物過程分兩個階段：

﹡碳氧化階段：

有機物+O2→CO2+H2O+NH3（20℃需20天完成）

﹡硝化階段：將NH3氧化為亞硝酸鹽和硝酸鹽（20℃需百日完成）

通常將在20℃，歷時20天生化需氧量以BOD20表示。為縮短檢測時間，常以20℃，5天生化需氧量BOD5作為常用有機物的水質指標，一般BOD5約為BODu的70%左右。★

化學需氧量（COD）定義：化學氧化劑氧化有機物時所需的氧量，單位mg/L。重鉻酸鉀（以CODCr或COD表示)氧化劑高錳酸鉀（以CODMn或OC表示)意義：能精確表示污水中有機物量，且測定時間短；但存在一定誤差，不能反映可生物降解的有機物量。COD-BODu=難于被生物降解的有機物量。可生化指數（BOD5/COD）

BOD5/COD<0.3，可以物理、化學等方法處理；

BOD5/COD>0.3，一般采用生物方法處理

據統計，城市污水BOD5/COD的比值一般為0.4～0.65之間。3）總有機碳（TOC）測定：將一定數量的水樣，經過酸化后，注入含氧量已知的氧氣流中，再通過鉑作為觸煤的燃燒管，在900℃高溫下燃燒，把有機物所含的碳氧化成二氧化碳，用紅外線氣體分析儀記錄CO2的數量，折算成含碳量即為總有機碳。

4）總需氧量（TOD）

有機物的主要組成元素為碳、氫、氧、氮、硫等。將其氧化后，分別產生CO2、H2O、NO2和SO2等物質，所消耗的氧量稱為總需氧量，以mg/L表示。TOD＞CODcr＞BODU＞BOD5＞TOC

（3）生物性質及其指標

污水中生物污染物是指污水中能產生致病的微生物，以細菌和病毒為主。主要來源：生活污水，制革污水、醫院污水等含有病原菌、寄生蟲卵及病毒的污水。污水生物性質檢測指標為大腸菌群數、大腸桿菌指數、病毒及細菌總數。大腸菌群數是每升水樣中含有的大腸菌群數目，以個/升表示大腸桿菌指數是以查出一個大腸菌群所需的最少水樣的水量，以毫升表示。水質指標

用水水質指標

物理性水質指標：包括溫度、色度、濁度、嗅與味、懸浮物及電導率等。

污水水質指標

生物性指標主要有細菌總數、總大腸菌群和病毒三項物理性指標：包括水溫、色度、臭味和固體物質等

化學性指標：包括BOD等有機物指標、酸堿度、無機鹽類、氮磷、重金屬離子、非重金屬無機有毒物質等化學性水質指標：BOD5、COD、TOC、TOD、植物營養素、無機性非金屬化合物、重金屬等。

微生物學指標：常以指示菌如細菌總數、總大腸菌群和耐熱大腸菌群等來表征毒理學指標放射性指標1.2水質標準一、給水水質標準1．地表水環境質量標準國家環保總局于1999年頒布《地表水環境質量標準》（GHZB-1999）。該標準規定項目為75項，其中基本項目31項，特定項目4項以及控制地表水Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類水與有機化學物質項目40項。

Ⅰ類：主要適用于源頭水、國家自然保護區。Ⅱ類：主要適用于集中式生活飲用水水源地一級保護區、珍貴魚類保護區、魚蝦產卵場等。Ⅲ類：主要適用于集中式生活飲用水水源地二級保護區、一般魚類保護區及游泳區。Ⅳ類：主要適用于一般工業區及人體非直接接觸的娛樂用水區。Ⅴ類：主要適用于農業用水區及一般景觀要求水域。五類水體浙江東部的I類水體2.城市供水行業水質標準建設部根據我國各地區發展不平衡及城市的規模，于1992年將自來水公司劃分為4類：第一類為最高日供水量超過100萬m3/d的直轄市，對外開放城市，重點旅游城市和國家一級企業的自來水公司（以下簡稱水司）；第二類水司為最高日供水量超過50萬m3/d的城市，省會城市和國家二級企業的水司；第三類為最高日供水量為10萬m3/d以上，50萬m3/d以下的水司；第四類為最高日供水量小于10萬m3/d以下的水司。生活飲用水水質標準制訂的原則考慮人們終生用水的衛生與安全水中不得含有病原微生物；水中所含化學物質及放射性物質不得危害人體健康；水的感官性狀和一般化學指標良好。考慮社會經濟發展水平如所選擇的指標及相應限值的可測性、現有水處理工藝水平是否能達到標準的要求、經濟上的承受能力等。

隨著對飲用水水質安全的要求及檢測水平和處理能力不斷提高，生活飲用水水質標準將會不斷的修訂與提高。3.生活飲用水水質標準生活飲用水水質標準通常包括以下幾項指標

水的感官性狀指標和一般化學指標毒理學指標微生物學指標放射性指標

我國生活飲用水水質標準

1956年，頒布第一部《飲用水水質標準》，有15項指標。1976年，頒布TJ20-1976《生活飲用水衛生標準》，增加到23項。1985年，頒布GB5749-1985《生活飲用水衛生標準》，共35項。2001年，衛生部頒布新標準《生活飲用水水質衛生規范》。《生活飲用水水質衛生規范》分兩類：

1.感官性狀指標和一般化學指標

常規檢驗項目2.毒理學指標

（共34項）3.細菌學指標

4.放射性指標

非常規檢驗項目（62項）

項目限值感官性狀和一般化學指標（17項）色色度不超過15度，并不得呈現其他異色渾濁度不超過1度（NTU），特殊情況下不超過5度（NTU）①臭和味不得有異臭、異味肉眼可見物不得含有PH6.5～8.5總硬度（以CaCO3

計）450mg/L鋁0.2mg/L鐵0.3mg/L錳0.1mg/L銅1.0mg/L鋅1.0mg/L揮發酚類（以苯酚計）0.002mg/L陰離子合成洗滌劑0.3mg/L硫酸鹽250mg/L氯化物250mg/L溶解性總固體1000mg/L耗氧量（以O2

計）3mg/L，特殊情況下不超過5mg/L②表1生活飲用水水質常規檢驗項目及限值項目限值毒理學指標（15項）砷0.01mg/L鎘0.005mg/L鉻（六價）0.05mg/L氰化物0.05mg/L氟化物1.0mg/L鉛0.01mg/L汞0.001mg/L硝酸鹽（以N計）10mg/L硒0.01mg/L溴酸鹽（使用臭氧時）0.01mg/L甲醛（使用臭氧時）0.9mg/L亞氯酸鹽（使用二氧化氯消毒時）0.7mg/L氯酸鹽（使用復合二氧化氯消毒時）0.7mg/L四氯化碳0.002mg/L氯仿0.06mg/L（續表）（續表）項目限值細菌學指標（5項）菌落總數100CFU/ml③總大腸菌群每100mL水樣中不得檢出耐熱大腸菌群每100mL水樣中不得檢出大腸埃希氏菌每100mL水樣中不得檢出游離余氯在與水接觸30min后應不低于0.3mg/L，管網末梢水不應低于0.05mg/L（適用于加氯消毒）放射性指標④總α放射性0.5Bq/L總β放射性1Bq/L4.工業用水標準不同的工礦企業用水，對水質的要求各不相同，即使是同一種工業，不同生產工藝過程，對水質的要求也有差異。一般應該根據生產工藝的具體要求，對原水進行必要的處理以保證工業生產的需要。

二、排水水質標準

現行標準為1996年修訂的GB8978－1996《污水綜合排放標準》

特點：

該標準將排放的污染物按性質及控制方法分為兩類：

第一類污染物共13項（見表2）第二類污染物共56項（見3）將第II類污染物的排放分三級控制：

排入《地表水環境質量標準》Ⅲ類水域和排入《海水水質標準》中二類海域的污水，執行一級標準。排入《地表水環境質量標準》Ⅳ、Ⅴ類水域和排入《海水水質標準》中三類海域的污水，執行二級標準。排入設置二級污水處理的污水，執行三級標準。表2第一類污染物最高允許排放濃度（單位mg/L)

序號污染物最高允許排放濃度/(mg/L)1總汞0.05①2烷基汞不得檢出3總鎘0.14總鉻1.55六價鎘0.56總砷0.57總鉛1.08總鎳1.09苯并蓖②0.0000310總鈹0.00511總銀0.512總α放射性1Bq/L13總β放射性10Bq/L表3第二類污染物最高允許排放濃度（單位mg/L）

序號污染物適用范圍一級標準二級標準三級標準1pH一切排污單位6~96~96~92色度（稀釋倍數）染料工業50180—其他排污單位5080—采礦、選礦、選煤工業100300—脈金選礦100500—3懸浮物（SS）邊遠地區砂金選礦100800城鎮二級污水處理廠2030其他排污單位70200400甘蔗制糖、苧麻脫膠、濕法纖維板工業301006004五日生化需氧量（BOD5）甜菜制糖、酒精、味精、皮革、化纖漿粕工業30150600城鎮二級污水處理廠2030—其他排污單位3060300甜菜制糖、焦化、合成脂肪酸、濕法纖維板、染料、洗毛、有機磷農藥工業1002001000味精、酒精、醫藥原料藥、生物制藥、苧麻脫膠、皮革、化纖漿粕工業1003001000石油化工工業（包括石油煉制）100150500序號污染物適用范圍一級標準二級標準三級標準5化學需氧量（COD）城鎮二級污水處理廠60120—6石油類其他排污單位1001505007動植物油一切排污單位1010308揮發酚一切排污單位0.50.52.09總氰化物一切排污單位0.50.52.0電影洗片（鐵氰化合物）0.55.05.010硫化物其他排污單位0.50.51.011氨氮一切排污單位1.01.02.0醫藥原料藥、染料、石油化工工業1550—其他排污單位1525—12氟化物黃磷工業102020低氟地區（水體含氟量〈0.5mg/L〉10102013磷酸鹽（以P計）其他排污單位0.51.0—14甲醛一切排污單位———15苯胺類一切排污單位1.02.05.016硝基苯類一切排污單位2.03.05.017陰離子表面活性劑（LAS）合成洗滌劑工業5.01520其他排污單位5.01020（續表）序號污染物適用范圍一級標準二級標準三級標準18總銅一切排污單位5.01.02.019總鋅一切排污單位2.05.05.020總錳合成脂肪酸工業2.05.05.0其他排污單位2.02.05.021彩色顯影劑電影洗片2.03.05.022顯色劑及氧化物總量電影洗片3.06.06.023元素磷一切排污單位0.10.30.324有機磷農藥（以P計）一切排污單位不得檢出0.50.525糞大腸菌群數醫院、獸醫院及醫療機構含病原體污水500個/L1000個/L5000個/L傳染病、結核病醫院污水100個/L500個/L1000個/L26總余氯（采用氯化消毒的醫院污水）醫院、獸醫院及醫療機構含病原體污水﹤0.5﹥3（接觸時間≥1h）﹥2（接觸時間≥1h）傳染病、結核病醫院污水﹤0.5﹥6.5（接觸時間≥1.5h）﹥5（接觸時間≥1.5h）（續表）第三節水環境容量及水體自凈化一、水環境容量在水體正常生物循環中能夠同化有機廢物的最大數量，稱為“水體動容量”或“水體自凈容量”。當污水負荷低于河流的“自凈容量”時，水中正常的植物和動物可以生存并有利于人類。一旦排入河流的污水超過河流的“自凈容量”時，正常生物循環或生態平衡將被破壞，河流即被污染。

二、水體的自凈定義：指水體在流動中或隨著時間的推移，水體中的污染物自然降低或者降解的現象。水體自凈過程包括：

物理作用：擴散、遷移、吸附沉降等，稀釋其濃度，使污染物濃度降低。

化學作用：氧化分解等。

生物作用：對水體中有機物的氧化分解，使污染物濃度衰減。有機物在生化分解過程中，需要消耗水中的氧。因此，常用BOD與DO來描述水體的自凈過程。水體中BOD值與DO值呈高低反差關系。正常情況下，清潔水中DO值接近飽和狀態。影響自凈能力的因素有污染物的性質、水體性質、水生生物種類和數量、水面形態、水流要素等。水體的自凈能力是有限的。當水體污染程度超過水體的自凈能力最終導致水體污染。河流中BOD和DO的變化規律oab第一段（ao）耗氧速率大于復氧速率，水中DO含量急劇下降，直至耗氧速率等于復氧速率。o點處DO量最小，虧氧量最大，稱o點為臨界虧氧點。第二段（ob）復氧速率開始超過耗氧速率，水中DO開始回升，虧氧量逐漸減少，直至轉折點b。第三段（b點以后）DO繼續回升，虧氧量繼續減少，直至恢復到排污點前的飽和狀態。第四節水污染控制的原則和方法水污染控制指控制廢水對環境的污染，防止水資源的破壞和環境質量的下降。將“防”、“治”、“管”結合起來。以防為主、防治結合、多管齊下一、水污染控制的原則遵循限制1.宏觀控制物耗少、能源少、占地少、污染少、技術密集程度高及附加值高

能耗大、用水多、污染大的工業項目

按可持續發展的指導思想，優化產業結構與工業結構，合理進行工業布局，保證與環境保護相協調。清潔生產節水減污污染物排放總量控制技術控制工業廢水處理通過生產工藝的改進和改革、原料的改變、操作管理的強化以及污物的循環利用等措施，將污染物盡可能消滅在生產過程之中，使污水排放量減到最少減少工業用水量，發展節水型工業，提高工業用水的重復利用率總量控制既要控制廢水中的污染物濃度，同時也要控制工業廢水的排放量，使排放到環境中的污染物總量得到控制。污水處理政策還體現在集中處理和分散處理的靈活性上。水污染控制法規和條例以及相關的污水排放標準不斷完善，執法力度不斷加大，嚴格限制污水的超標排放，規范各單位的污染物排放口，對受納水體和排放口進行在線監測，進一步完善城市和工業排污監測網絡和數據庫，實現科學有效的管理和監督控制。

3.管理控制二、水處理技術1．水處理的目的根據水質指標和標準，通過處理，達到生活飲用、工業使用或去污重復使用、達標排放的要求。2（