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污水处理培训教程
大庆油田电力集团燃机电厂
45m3/h外排废水处理装置操作人员
废水处理工艺
培训教程
北京新金应利科技发展有限公司
二零零八年十月
第一章废水水质基础知识
1.1水与水资源
水是一种宝贵的自然资源，工业生产、农业灌溉、交通运输和日常生活都需要水。
水也是生命赖以生存的重要条件，没有水生命就不可能存在。
任何生态系统都离不开水。
随着时代的前进、工农业生产的发展和人类生活水平的提高，全世界的用水量迅速增加。
再加上水资源污染严重，致使水资源越来越紧张。
我国水资源不足，加上地表水、浅层地下水的污染又减少了可供利用水资源的数量，就形成了所谓的污染性缺水。
水污染对人体健康及工农业生产的持续发展带来了极大的危害。
水体受污染后，对环境和生态系统也会造成很大的危害，严重时会使水体生态平衡破坏，物质循环中止，水生动物因急性或慢性中毒而死亡，甚至危及人类生命，并使经济严重受损。
1.2废水定义和分类
水在社会循环中，由于种种原因而丧失了使用价值而外排，这种废弃外排的水称为废水。
导致水丧失使用价值的基本原因是水中混入了各种污染物。
严格讲“废水”是指废弃外排的水，强调废弃的一面，“污水”是被污染物污染了的水，强调其脏的一面。
但一般这两种术语也没有严格的界限。
废水的分类方法较多，从不同的角度有不同的分类方法。
据不同的来源可分为生活废水和工业废水两大类；据污染物的化学类别又可分为无机废水与有机废水；也有按工业部门或产生废水的生产工艺分类的，如焦化废水、冶金废水、制药废水、食品废水等。
实际使用中据不同的条件使用不同的分类方法。
1.3废水中的污染物及其危害
废水中的污染物种类繁多，分类方法也不相同，一般按污染产生的原因可分为以下几类：
固体污染物、需氧污染物、有毒污染物、营养污染物、生物污染物、感官污染物、酸碱污染物、油类污染物和热污染物等。
1.3.1固体污染物
固体物质在水中有三种存在状态：
溶解态、胶体态和悬浮态。
一般认为溶解态的颗粒粒度小于1nm，胶体态颗粒的直径在1~100nm之间，悬浮态颗粒的直径大于100nm。
但在水处理中把胶体颗粒的上限扩大到1000~2000nm。
在水处理中常把其中的固体污染物分为溶解性固体，简称DS（dissolvedsolid）和悬浮性固体，简称SS（suspensionsolid），二者之和称为总固体，简称TS（totalsolid）。
实际区分二者是用特制的微孔滤膜（孔径0.45μm）来过滤，能透过的为溶解性固体，被膜截留的为悬浮性固体。
悬浮物是水中最常见的污染物，也是一项重要的水质指标。
悬浮物的多少用单位体积的水中所含悬浮物的质量表示，即质量浓度，单位一般为mg/L。
废水中悬浮物含量的多少也可用浊度表示。
水中含有泥土、粉砂、微细有机物、无机物、浮游生物等悬浮物和胶体物都可以使水体变得混浊而呈现一定浊度。
浊度是在外观上判断水是否被污染的主要特征之一。
在水质分析中规定，1L水中含有1mgSiO2所构成的浊度为一个标准浊度单位，简称1度。
悬浮物的危害主要是造成沟渠、管道和抽水设备的阻塞、淤积和磨损；造成水生生物的呼吸困难；造成给水水源浑浊；干扰废水处理设施和回收设备的工作；有些悬浮物还有一定的毒性。
几乎所有的废水中都含有数量不等的悬浮物，因此除去悬浮物是废水处理的一项基本任务。
1.3.2需氧污染物
需氧污染物主要是指废水中所含的能被微生物降解的有机物，有些是有毒的，但这类有机物的大部分本身是无毒的。
它们造成污染的主要原因是在其生物降解的过程中消耗水中的氧，使水中的溶解氧降低，影响水生生物的生存，严重时使水发黑发臭。
由于此类有机物的种类太多，成分太复杂，直接用有机物的浓度来表示其含量几乎是不可能的。
因此水处理工程中用间接指标来表示其含量。
常用的指标有以下几种：
（1）生物化学需（耗）氧量（biochemicaloxygendemand简称BOD）
生物化学需（耗）氧量表示在一定条件下，单位体积废水中所含的有机物被微生物完全分解所消耗的分子氧的数量。
单位为mg（氧）/L（废水）。
由于有机物降解的过程是生物化学反应，因此所须时间较长，一般需要20d左右才能完成，因此需氧量与测定时间有关，测定时间不同所得结果也不同。
另外BOD的测定结果也与反应温度有关。
为了便于比较，一般都用20℃时5d生化需氧量来表示，即废水中的有机物在20℃时被微生物分解5d所消耗的氧量，记为BOD5。
相应的废水被微生物分解20d所消耗的氧量记为BOD20。
对于同一废水BOD5与BOD20之间有一定的关系，如生活废水BOD5:
BOD20≈0.7。
但不同废水其比值差异较大。
生化需氧量能较准确地表达水中耗氧污染物的污染程度，BOD5越高的废水，所产生的污染越严重。
BOD5是废水的一项重要指标。
（2）化学耗氧量（chemicaloxygendemand简称COD）
生化需氧量的缺点是测定时间长，一般需要5d，实际使用不方便，特别是对于指导废水处理过程更不方便。
因此又提出了化学耗氧量的指标。
即用化学氧化剂氧化分解废水中的有机物，用所消耗的氧化剂中的氧来表示有机物的多少，单位仍为mg/L。
常用的氧化剂有K2Cr2O7和KMnO4。
同一种废水用不同的氧化剂所得结果不同，一般是用下标表示不同的氧化剂，用K2Cr2O7时表示为CODCr，用KMnO4时表示为CODMn。
也有人为区分不同的氧化剂而把用K2Cr2O7氧化所得结果称为化学需氧量（COD），把用KMnO4所得结果称为化学耗氧量（OC）。
COD的测定较快，仅需2小时。
对于同一废水，上述指标之间的关系一般为CODCr>BOD20>BOD5>CODMn。
（3）总需氧量（totaloxygendemand简称TOD）和总有机碳（totalorganiccarbon
简称TOC）
COD的测定比BOD5快了许多，但对于指导废水处理过程的操作仍嫌太慢。
因此又提出了测定速度更快的TOD和TOC。
方法是在900℃下，以铂为催化剂，使水样汽化燃烧，然后测定气体载体中氧的减少量，作为有机物完全氧化所需的氧量，称为总需氧量；在同样条件下测定气体中二氧化碳的增量，从而确定出水样中碳元素的含量，称为总有机碳。
上述两种方法测定迅速，只需几分钟，但设备复杂，而且BOD与TOD和TOC之间无固定关系。
以上指标各有特点，在实际应用时要根据实际情况选择使用，使用最多的是BOD5和CODCr。
1.3.3有毒污染物
废水中能对生物引起毒性反应的化学物质称为有毒污染物。
工业上使用的有毒化学物质已超过12000种，而且仍以每年大约500种的速度递增，因而已成为人们最为关注的污染物。
有毒污染物对生物的效应有急性中毒和慢性中毒两种，急性中毒的初期效应十分明显，严重时会导致死亡。
慢性中毒的初期效应不明显，但长期积累可引起突变、致畸、致死，甚至引起遗传畸变，这种效应不易察觉，但后果更严重，一旦发现，很难在近期内处理，甚至不可逆转。
由于新的有毒化学物质不断出现，而有些物质对环境和生物的影响还不十分清楚，特别是长期的影响很难一时搞清楚，有些可能等到研究清楚的时候它所造成的危害已不可逆转了。
所以对新的化学物质一定要采取慎重的态度。
废水中的有毒污染物按其化学性质可分为无机化学毒物、有机化学毒物和放射性物质三大类，下面分别介绍：
（1）无机化学毒物
无机化学毒物主要是指重金属离子、氰化物、氟化物和亚硝酸盐等。
化学上一般把密度大于4的金属称为重金属。
水污染中所指的重金属主要是Hg、Cr、Cd、Pb、As、Ni、Ce、Cu、Zn、Ti、Mo等，主要的是前面5种，即Hg、Cr、Cd、Pb、As。
不同重金属的来源不同，主要来自工业废水。
不同的重金属对生物的所产生的毒性也不同。
如汞进入人体后被转化成甲基汞，在脑组织内积累，破坏神经功能，且无治疗药物，严重时能造成死亡。
铬中毒时引起全身疼痛和骨节变形，日本在20世纪50年代出现的“痛痛病”就是由于铬中毒引起的。
其它的重金属中毒分别有不同的症状。
这里需要强调一下重金属污染的特点。
重金属污染有如下特点：
（a）毒性以离子状态最大，且不同价态的毒性不同。
如Cr6+的毒性大于Cr3+，但As3+的毒性大于As5+；（b）很难被生物降解，有时还可以被生物转化成毒性更大的物质，如汞在生物体内转化成甲基汞就是最典型的例子。
还有，大多数重金属还可以在生物体内富集，这样虽然在水中重金属的浓度不高，但通过生物富集以后，也有可能造成危害。
据研究，海水中的汞通过食物链可富集2万倍；（c）重金属进入人体后，能够和生理高分子物质（如蛋白质和酶等）发生作用而使这些高分子物质失去活性，也可能在人体的某些器官内积累，造成慢性中毒，这种危害有时需要相当长的时间才能显现出来，且很难消除；（d）有些重金属是人体必须的元素，人体缺乏这些元素也会产生某种疾病，但过量又会中毒，更为严重的是有些重金属缺乏时的症状和中毒时的症状相同。
如锌，儿童缺锌时会出现厌食、异食等症状，但锌中毒是也会有相同的症状。
（2）有机化学毒物
有机化学毒物大多是人工合成的有机物。
主要有：
农药（DDT、有机氯、有机磷等）、酚类化合物、聚氯联苯、稠环芳烃和芳香族氨基化合物等。
这类物质的种类最多，性质最复杂。
其特点是：
（a）毒性大，如农药有剧度，极少量即可致死，且大多是三致（致癌、致畸、致突变）物质；（b）化学稳定性好，在环境中存在的时间长，在自然界的半衰期为十几年到几十年；（c）大多较难被生物降解，且都可通过食物链富集，危害人体健康，如DDT能积蓄于鱼脂中，可比水体中的质量浓度高12500倍。
（3）放射性物质
放射性物质主要是指废水中所含的能产生有害射线的物质。
有害射线主要有X射线、α射线、β射线、γ射线和质子束等。
废水中的放射性物质主要来自核工业、核电站、稀有金属生产、医疗单位和某些实验室。
放射性污染物对人体的危害也是严重的，主要引起慢性疾病、诱发癌症等。
有毒污染物对生物及人类的危害程度取决于浓度和作用时间，浓度越大，作用时间越长，后果越严重。
另外还与环境条件有关，如温度、pH值、溶解氧浓度等，也与生物的种类及生物自身的适应能力有关。
废水中有毒物质的多少一般用质量浓度表示，单位为mg/L。
1.3.4营养污染物
营养污染物主要是指植物和微生物生长过程中所需的营养物质，并非有毒，主要是氮和磷。
称其为污染物的原因主要是当大量营养物质进入水体时，会使藻类大量繁殖，水面上积聚大量的动物和植物，这种现象在海洋中出现叫赤潮，在湖泊中出现叫水华。
当水中的生物大量死亡时会使水中的BOD值猛增，导致水中的溶解氧降低，影响水体功能，影响鱼类生存。
这种由营养物质过多产生的污染称做富营养化污染。
长期的富营养化会使水体消失，湖泊变成沼泽，最后变成陆地。
我国规定，当水中含氮超过0.2mg/L，含磷超过0.02mg/L时就称为富营养化。
营养污染物主要来自氮肥厂、洗毛厂、制革厂、印染厂、食品厂等。
农田施肥，特别是化肥是水体中氮和磷的主要来源之一，日用洗涤剂，特别是洗衣粉，也是水体中磷的来源之一。
一般的水处理厂也是氮和磷的来源之一，因为在水处理过程中，有机物中的氮被转化成硝酸盐，磷被转化为磷酸盐。
我国有相当部分湖泊及近海海域富营养化污染已相当严重，近海赤潮常常出现。
除氮和磷外，BOD、温度、维生素类物质也能触发和促进富营养化污染。
表示水中营养物质多少的指标是单位体积水中含氮和磷的总质量，单位为mg/L。
但由于氮在水中的存在形式较多，又把不同形式的氮分别表示。
有机氮是反映水中蛋白质、氨基酸、尿素等含氮有机物总量的一个水质指标。
若使有机氮在有氧的条件下进行生物氧化，可逐步分解为NH3、NH4+、NO2─、NO3─等形态，NH3和NH4+称为氨态氮，NO2─称为亚硝酸氮，NO3─称为硝酸氮，这几种形态的含量均可作为水质指标，分别代表有机氮转化为无机物的各个不同阶段。
总氮（TN）则是一个包括从有机氮到硝酸氮等全部含量的水质指标。
1.3.5生物污染物
生物污染物主要是指废水中的致病微生物和其他的有机体。
废水中，特别是生活废水中常含有许多微生物。
它们大部分是无害的，但其中也含有对人体及其它生物有害的病原菌。
例如制革厂废水中常含有炭疽菌，医院污水中含有病原菌和病毒等。
生活废水中含有可能引起肠道系统疾病的细菌和寄生虫卵等。
有些用途的水对微生微的指标要求较高，如石油工业用水，对微生物的指标有严格的要求。
微生物含量高会使管道腐蚀加快、结石等。
这种污染物主要来自医院、屠宰厂、生物研究所及生活污水等。
表示生物指标的主要有细菌总数、大肠菌数、病原菌和病毒等。
（1）细菌总数
细菌总数是指1mL水中所含有各种细菌的总数。
在水质分析中，是把一定量水接种于琼脂培养基中，在37℃条件下培养24小时后，数出生长的细菌菌落数，然后计算出每毫升水中所含的细菌数。
（2）大肠菌数
大肠菌数是指1L水中所含大肠菌个数。
由于大肠菌在外部环境中的生存条件与肠道传染病的细菌、寄生虫卵相似，而且大肠菌的数量多，比较容易检验，所以把大肠菌数作为生物污染指标。
1.3.6感官污染物
废水中的异色、混浊、泡沫、不良气味等会引起人们感官上不快的污染物称为感官污染物，特别是在游览水域，这种感官污染物的影响更为严重。
表示感官污染物的常用指标有色泽、色度、臭和味等
（1）色泽和色度
色泽是指废水的颜色种类，通常用文字描述，如：
废水呈深蓝色、棕黄色、浅绿色、暗红色等。
色度是指废水所呈现的颜色深浅程度。
色度有两种表示方法：
一是采用铂钴标准比色法，规定在1L水中含有氯铂酸钾（K2PtCl6）2.491mg及氯化钴（CoCl2•6H2O）2.00mg时，也就是在1L水中含铂1mg及钴0.5mg时所产生的颜色深浅为1度；二是采用稀释倍数法，即将废水稀释，用把废水稀释到接近无色时所需的稀释倍数表示色度。
（2）臭和味
臭和味是判断水质优劣的感官指标之一。
洁净的水是没有气味的，受到污染后会产生各种臭味。
常见的水臭味有霉烂臭味、粪便臭味、汽油臭味、臭蛋味、氯气味等。
臭味的表示方法现行是用文字描述臭的种类，用强、弱等字样表示臭的强度。
比较准确的定量方法是臭阈法，即用无臭水将待测水样稀释到接近无臭程度的稀释倍数表示臭的强度，倍数越大说明臭味越大。
1.3.7酸碱污染物
主要是指进入水体的无机酸和碱，它们影响水体的pH值。
其危害主要是对水体中生物的影响。
每种生物都有自己适宜生长的pH值，太低太高都会影响其生长。
水中的酸和碱对水中的建筑物及船只也造成腐蚀，特别是低pH值时更为严重。
另外含酸或碱的废水排入农田会改变土壤的性质，使土地盐碱化，危害农作物。
废水中酸碱污染物的多少常用废水的pH值表示。
浓度高时也用酸或碱的质量分数表示。
1.3.8油类污染物
油类污染物一般是指比水轻能浮在水面上的液体物质，多指油类。
主要影响是它不溶于水，进入水体后会在水面上形成薄膜，影响氧气的溶入，降低水中的溶解氧。
水中含油达到0.01mg/L时即可使鱼肉带有特殊气味而不能食用。
油膜还能附在鱼鳃和其它水生生物的呼吸器官上，使生物呼吸困难，严重时会导致死亡。
含油废水对植物也有影响，妨碍通气和光合作用的进行，使农作物减产，甚至绝收。
石油进入湖泊和海洋后不仅对水体造成影响，还会影响海滨环境，特别是在游览水域。
油类污染物主要来自炼油厂废水，石油运输过程的泄漏，油库的渗漏，大多数工业废水中或多或少地含有油类污染物。
废水中油类污染物的多少也用质量浓度表示，单位为mg/L。
1.3.9热污染物
由于废水的温度过高引起的危害称为热污染。
热污染可以破坏废水的生物处理过程，影响水中生物的生存，加速水体富营养化的进程等。
热污染物主要来自发电厂、冶金企业等。
值得指出的是水中污染物的分类方法很多，以上只是其中的一种。
另外由于废水中污染物的种类繁多，有些污染物同时有几方面的影响。
所以实际应用时要根据实际情况来确定用那一种分类方法。
1.4废水水质分析及水处理过程常用检测指标
（1）悬浮固体SS
指截留于标准滤膜（0.45μm）上的固体物质.其测定万法是将水样用滤膜过滤后，在105℃烘干1h,干燥后称重并经统计计算而得。
（2）浊度
（3）CODcr
（4）BOD5
（5）pH值
即水样中氢离子浓度的负对数，它是衡量水的酸性或碱性特征的指标。
（6）油含量
（7）氨氮（NH3-N）,总氮（TN）
总氮包括有机、氨氮、亚硝酸氮、硝酸氮等全部氮的含量（mg/L）
（8）总溶固含量（TDS）和电导率
总溶固含量（TDS）是水质控制的第一个重要指标。
溶于水的总固体物质包括盐类和可溶性有机物，但后者在水中含量一般很低：
实际上总溶固量就是水中溶解盐的数量，根据水中的总溶固量的不同而将水质分为淡水、咸水、高盐水三类。
测定水中总固含量需把水蒸至干，很费时间。
由于水中溶解的盐有导电能力，含盐量高导电力强，因此直接测定溶液的导电率即可换算出总溶固含量。
电导率是一定体积溶液的电导，是以数字表示溶液传导电流的能力。
纯水的电导率很小，当水中含无机酸、碱或盐时，电导率增加。
新蒸馏水电导率为0.5~2μS/cm,存放一段时间后，由于空气中的二氧化碳进入，电导率升至2~4μS/cm,海水电导率30000μS/cm，饮用水电导率5~1500μS/cm。
电导率测定通常在25℃恒温下进行，温度变化l℃，电导率可有2％变化量。
对于同一类型淡水，在pH＝5～9范围，电导率是与总溶固含量大致成线性关系。
电导率越低，即总溶固含量越低。
（10）色度
水质分析所测定的色度为水样去除悬浮物之后的色，称为“真色”。
工程上常采用稀释倍数法测定废水的色度。
即将水样用水进行稀释，直至接近无色．所稀释的倍数即为水样的色度值；
1.5大庆燃机电厂废水水质
燃机电厂废水的水质：
根据大庆石油管理局环境监测中心站2007年11月6日至2007年11月12日的燃煤电厂水质如下：
（水质监测表附后）
pH：
8.09~12.62
CODCr：
180~405mg/L
BOD5：
4.0~147mg/L
SS：
15~158mg/L
氨氮：
5.3~7.0mg/L
总氮：
25mg/L
电导率：
402.8~18420
燃煤电厂水质监测数据表（2007.11.06~2007.11.12）
pH值
悬浮物SS（mg/L）
BOD5
（mg/L）
CODCr
（mg/L）
石油类
（mg/L）
氨氮
（mg/L）
电导率
（mg/L）
总含盐量
（mg/L）
总磷
（mg/L）
钙硬度
（mg/L）
6日
10.01
137
75
193
0.45
6.5
748.1
0.40
0.63
35.0
12.62
35.0
6.0
190.0
0.06
5.3
18420
8.9
7日
8.20
32
98
205
0.41
6.5
406.5
0.2
0.61
90.1
8.95
36
145
405
0.10
7.0
437.8
0.2
0.62
80.1
8日
8.64
13
134
210
0.43
7.1
871.9
0.4
0.72
110.1
12.16
117
89
199
0.25
6.8
3394
1.6
0.63
80.1
9日
11.36
15
128
189
0.19
6.3
1134
0.6
0.74
45.1
8.43
158
141
204
0.16
5.5
402.8
0.2
0.64
105.1
10日
8.97
59
136
194
0.10
5.9
634.0
0.3
0.67
115.1
8.40
19
139
195
0.17
5.8
469.2
0.2
0.65
90.1
11日
12.42
61
147
203
0.15
6.20
10520
5.1
0.75
7.1
8.09
106
54
198
0.46
5.7
504.3
0.2
0.58
95.1
12日
8.72
113
121
188
0.38
6.6
978.1
0.5
0.7
125.1
9.33
15
140
196
0.13
7.1
532.1
0.3
0.56
65.1
1.6大庆燃机电厂废水处理的目标
大庆燃机电厂废水处理的目标：
将燃机电厂废水经过该套废水处理装置处理后达到循环水补水的标准，回用到循环水系统。
该套废水处理装置处理规模为45吨/小时，108045吨/天。
表1-2污水处理RO出水水质指标
序号
指标
单位
出水指标
1
悬浮物
mg/L
≤0.5
2
CODCr
mg/L
≤5
3
BOD5
mg/L
≤1
4
总氮
mg/L
≤1
5
电导率
μm/cm
≤50
第二章废水处理简介
2.1废水处理
废水处理是将废水经过处理去除其中的污染物，使达到排放要求从而减小对受纳水体和周围环境的危害，或达到回用水要求重新被利用，减少排放，节约水资源。
2.2废水处理方法简介
处理废水的方法很多，其分类方法也不同。
这里仅介绍两种。
第一种是按废水中污染物从废水中除去的方式分。
可分为三类：
（a）分离处理，通过各种方法使污染物从废水中分离出来，一般不改变污染物的化学本性。
（b）转化处理，通过化学或生物化学的方法，使废水中的污染物转化为无害的物质，或是转化为易于分离的物质然后再分离。
（c）稀释处理，这类方法既不改变污染物的化学特性也不把污染物分离，而是通过稀释混合降低污染物的浓度，但污染物的总量不变。
这是一种消极的方法。
另一种分类方法是按废水处理的程度，或说按处理的阶段来分类。
一般按处理的程度不同可把废水处理分为三级：
一级处理、二级处理和三级处理。
一级处理也叫初级处理，该过程只能除去废水中的大颗粒的悬浮物及漂浮物，很难达到排放标准。
二级处理一般可以除去细小的或呈胶体态的悬浮物及有机物，一般能达到排放标准。
三级处理也称高级处理，进一步除去废水中的胶体及溶解态的污染物，一般可达到回用的目的。
下面按这种分类方法把处理废水常用的方法概述一下。
（1）废水的一级处理方法
1）重力分离方法：
依靠重力的作用，使污染物分离，又分为沉降分离和浮上分离。
沉降法用于除去水中密度比水大的污染物，上浮法用于除去水中密度比水小的漂浮物。
2）阻力截留法：
这种方法利用筛网等与悬浮固体之间几何尺寸的差异截留固体悬浮物。
包括有格栅、筛网和粒状介质截留法。
3）稀释法：
稀释法即用没有污染物的或污染物含量低的水与污染物含量高的水相互混合而降低污染物浓度的方法。
4）中和法：
利用酸碱中和的原理来消除废水中酸或碱污染物的方法。
废水的一级处理方法较简单，多数情况下达不到排放标准。
需要进一步处理。
（2）废水的二级处理方法
1）气浮法：
气浮法是利用废水中的污染物的疏水性，或是添加某种药剂使废水中的污染物变得疏水，然后向废水中通入气泡，疏水的污染物就会吸附到气泡上，而随气泡浮到水面上而形成泡沫层，把泡沫层与水分离即可把污染物与水分离。
2）混凝法：
混凝法是向废水中投加电解质或混凝剂或通过机械搅拌，使废水中呈胶体状态存在的污染物互相凝聚，形成大而重的絮凝体，然后再用重力沉降的方法分离。
3）萃取法：
利用分配定律的原理，用一种与水不互溶，而对废水中某些污染
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