第九章 污水水质和污水出路

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一节 污水性质与污染指标

第二节 污染物在水体环境中的第二节 污染物在水体环境中的 迁移与转化迁移与转化

第三节 污水出路与排放标准第三节 污水出路与排放标准

第一节 污水性质和污染指标

污水的类型与特征污水的类型与特征

生活污水生活污水

工业废水工业废水

初期雨水初期雨水

城镇污水

污水与废水

我拿什么来表达你？——污水

20102010 年年 77 月福建紫金山铜矿污染事月福建紫金山铜矿污染事件件

水污染的后果之一：水污染的后果之一：

水生态遭到严重破坏，鱼大量死亡

据初步统计，仅棉花滩库区死鱼和据初步统计，仅棉花滩库区死鱼和鱼中毒就达鱼中毒就达 378378 万斤之多。万斤之多。

水污染的后果之二：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

水污染后果之三：水污染后果之三： 麻烦大了

进入生态系统的水污染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。

国际通用三大类指标：国际通用三大类指标：

物理性指标物理性指标

化学性指标化学性指标

生物性指标生物性指标

物

理

性

指

标

感官性指标，水的色度来源于金属化合物或有机化合物

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

挥发性物质溶解物质

固定性物质悬浮固体物质

加速耗氧反应，最终导致水体缺氧或水质恶化

造成水中溶解氧减少工业废水常引起水体热污染

色度

固体物质

嗅和味

温度

水质分析指标

污 水 中 固 体 成 分 的 内 部 相 关 性

化 学 性 指 标

有

机

物

生化需氧量（ BOD ）

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。

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 ）。

BOD 与CBOD 、 NBOD

时间 /d

需氧

量/（

mg·L

-1）

BODL 与BOD5

时间 /d

化 学 性 指 标

有

机

物

化学需氧量（ COD ）

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 。

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 ）。

• 根据根据 BOD/CODBOD/COD 的比值可以初步评介污水的可生化的比值可以初步评介污水的可生化性。性。 BOD/CODBOD/COD 越大，表示生化需氧量在总的耗氧越大，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”越多，越容易用生化法处理，即“可生化性”越好。好。 BOD/CODBOD/COD 数值不是绝对的，一般来说：数值不是绝对的，一般来说：

• BOD/COD BOD/COD 0.4 0.4 可生化性较好，适合于用生化处可生化性较好，适合于用生化处理方法。理方法。

• BOD/COD = 0.3 - 0.4 BOD/COD = 0.3 - 0.4 可生化性一般，可以用生可生化性一般，可以用生化处理方法。化处理方法。

• BOD/COD = 0.2 - 0.3 BOD/COD = 0.2 - 0.3 可生化性较差，需驯化后可生化性较差，需驯化后用生化处理方法。用生化处理方法。

• BOD/COD BOD/COD 0.2 0.2 可生化性很差，不适合于用生化可生化性很差，不适合于用生化处理方法。 处理方法。

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。

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。

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。

•TOCTOC 和和 TODTOD都是仪器分析指标，测定都是仪器分析指标，测定一个项目只需要一个项目只需要 22minmin ，，适用于实验室适用于实验室分析和现场在线分析，而分析和现场在线分析，而 BODBOD 和和 CODCOD测定一个项目分别需要测定一个项目分别需要 55dayday 和和 22hrhr ，，一般只适用于实验室分析，难以及时反一般只适用于实验室分析，难以及时反映污水水质的变化。目前商品映污水水质的变化。目前商品 CODCOD 在在线分析仪都不是采用标准的线分析仪都不是采用标准的 CODCOD 分析分析方法。方法。

污水有机物指标之间的关系

有机碳量 需氧量

TOC TOD CODcr BODL BOD5 CODMn

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。

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。

化 学 性 指 标

无

机

性

指

标

植物营养元素

pH 和碱度

重金属

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

无机非金属毒有害物

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。

生 物 性 指 标生活污水：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

第二节 污染物在水体环境中的迁移与转化

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。

根据净化机制分为三类

物理净化：稀释、扩散、沉淀

化学净化：氧化、还原、分解

生物净化：水中微生物对有机物的氧化分解作用

污水排入河流的混合过程

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。

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

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。

污染物在不同水体中的迁移转化规律（自学）

第三节 污水出路与排放标准

污水的最终出路

排放水体

工农业利用

地下水回灌

污水排放水体的限制

污水综合排放标准 GB8978—1996

城镇污水处理厂污染物排放标准 GB 18918—2002

海洋水质量标准 GB3097

地表水环境质量标准GB 3838—2002

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

城市污水回用的几个方面

城市生活用水和市政用水

农业、林业、渔业和畜牧业

地下水回灌

其他方面

工 业

城 市绿地灌 溉

供 水

市政与建筑用水

城 市 景 观

工 艺生产用 水

冷 却 用 水

锅 炉 补 充 水

其 他 杂 用 水

地表水环境质量标准地表水环境质量标准 GB3838-2002GB3838-2002

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： 五类：

• II 类主要适用于源头水、国家自然保护区； 类主要适用于源头水、国家自然保护区； • ⅡⅡ类主要适用于集中式生活饮用水地表水源地一级保护区、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；珍稀水生生物栖息地、鱼虾类产卵场、仔稚幼鱼的索饵场等；

• ⅢⅢ类主要适用于集中式生活饮用水地表水源地二级保护区、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；鱼虾类越冬场、泅游通道、水产养殖区等渔业水域及游泳区；

• IVIV 类主要适用于一般工业用水区及人体非直接接触的娱乐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；用水区；

• VV 类主要适用于农业用水区及一般景观要求水域。类主要适用于农业用水区及一般景观要求水域。

海水水质标准海水水质标准 GB3097

• 海水水质分类海水水质分类• 　　按照海域的不同使用功能和保护目标，海水水质分为　　按照海域的不同使用功能和保护目标，海水水质分为四类： 四类：

• 　　第一类适用于海洋渔业水域，海上自然　　第一类适用于海洋渔业水域，海上自然保护区保护区和珍稀和珍稀濒危海洋生物保护区。 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　　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。 业用水区。

• 　　第三类 适用于一般工业用水区，　　第三类 适用于一般工业用水区，滨海滨海风景旅游区。 风景旅游区。 • 　　第四类 适用于海洋港口水域，海洋开发作业区。 　　第四类 适用于海洋港口水域，海洋开发作业区。

污水排放及回用标准污水排放及回用标准行业标准与综合污水排放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标准中的水质水量要求排放标准的级别（一级、二级、三级）排放标准的级别（一级、二级、三级）国家与地方排放标准国家与地方排放标准回用水标准回用水标准标准的发展－对单一有害物质的要求限制，标准的发展－对单一有害物质的要求限制，

总体指标的限制总体指标的限制————环境工程的任务环境工程的任务标准的制定原则标准的制定原则

标准分级标准分级• 1. 1. 排入排入 GB3838ⅢGB3838Ⅲ 类水域（划定的类水域（划定的保护区保护区和游泳区除和游泳区除外）和排入外）和排入 GB3097GB3097 中二类海域的污水，执行一级标准。 中二类海域的污水，执行一级标准。

• 2. 2. 排入排入 GB 3838GB 3838 中中ⅣⅣ、、ⅤⅤ类水域和排入类水域和排入 GB3097GB3097 中三中三类海域的污水，执行二级标准。 类海域的污水，执行二级标准。

• 3. 3. 排入设置二级污水处理厂的城镇排入设置二级污水处理厂的城镇排水系统排水系统的污水，执行的污水，执行三级标准。 三级标准。

• 4. 4. 排入未设置二级污水处理厂的城镇排水系统的污水，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，分别执行必须根据排水系统出水受纳水域的功能要求，分别执行 11和和 22 的规定。 的规定。

• 5. GB38385. GB3838 中中ⅠⅠ、、ⅡⅡ类水域和类水域和ⅢⅢ类水域中划定的保护类水域中划定的保护区，区， GB3097GB3097 中一类海域，禁止新建排污口，现有排污口中一类海域，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。 体水质符合规定用途的水质标准。

• 本标准将排放的污染物按其性质及控制方式分为本标准将排放的污染物按其性质及控制方式分为二类。 二类。

• 　　第一类污染物第一类污染物，不分行业和污水排放方式，也，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）。 为车间排放口）。

• 　第二类污染物，在排污单位排放口采样，其最　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。 高允许排放浓度必须达到本标准要求。

污染物 一级标准 二级标准 三级标准

pH 6-9 6-9 6-9

色度 50 50 -

悬浮物 (SS) 70 150 350

BOD5 25 30 150

化学需氧量 100 100 300

石油类 5.0 10 20

动植物油 10 15 30

第二类污染物最高允许排放浓度第二类污染物最高允许排放浓度 (1998(1998 年年 11月月 11 日后建设日后建设 )(mg/l))(mg/l) （国家综合污水排放（国家综合污水排放标准）标准）

表 4-8. 生活杂用水水质标准（ CJ25.1-89 ）项目 厕所冲洗，城市绿化 洗车、扫除

浊度，度 10 5

溶解性固体， mg/L 1200 1000

悬浮性固体， mg/L 10 5

色度，度 30 30

pH 值 6.5~9.0 6.5~9.0

BOD5 ， mg/L 10 10

CODcr ， mg/L 50 50

氨氮 ( 以 N计 ) ， mg/L

20 10

总硬度 ( 以 CaCO3 计 ) ，mg/L

450 450

生活杂用水水质标准（生活杂用水水质标准（ CJ25.1-8CJ25.1-899 ） ）

补充：水污染的防治补充：水污染的防治

•1.1. 清洁生产清洁生产 国际上的潮流，国内发展的方向国际上的潮流，国内发展的方向•2.2. 采用没有二次污染或污染尽量小的采用没有二次污染或污染尽量小的 处理技术处理技术•3.3. 注重整体环境的综合规划注重整体环境的综合规划•4.4. 加强技术研究加强技术研究

治理技术概述治理技术概述

• 11.. 治理方法：物理法；生物法；化学法；物治理方法：物理法；生物法；化学法；物 化法。化法。• 2.2. 处理程度：一级处理处理程度：一级处理 (( 一级加强或一一级加强或一 级半处理级半处理 )) 二级处理二级处理 (( 二级加强或二二级加强或二 级半处理级半处理 )) 三级处理三级处理 (( 深度处理深度处理 ))

物理法物理法

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

生物法生物法

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

化学法化学法

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

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