技術文章
Technical articles1、基本概念
水在社會循環(huán)中,由于種種原因而喪失了使用價值而外排,這種廢棄外排的水稱為廢水。“廢水”是指廢棄外排的水,強調廢棄的一面。
“污水”是被污染物污染了的水,強調其臟的一面。實際上有相當數(shù)量的廢水是不臟的,如冷卻水。因而用“廢水”一詞統(tǒng)稱所有排水比較合適。
據廢水的來源:
生活廢水(domestic) 工業(yè)廢水 (industrial)
據污染物的化學類別:
有機廢水(organic) 無機廢水(inorganic)
按廢水產生的工藝:
焦化廢水(coking) 冶金廢水(metallurgical) 制藥廢水(pharmaceutical)
食品廢水(food) 印染廢水(printing and dyeing)
廢水污染是指廢水對水體、大氣、土壤或生物的污染,這里廢水是污染的原因。水污染是指水體受到廢水、廢氣、固體廢棄物中污染物的污染,這里水體是受害者。但造成水體污染的主要原因是廢水。
2、 廢水中的污染物分類及危害簡介
(1)、固體污染物
固體污染物是指廢水中在100°C時不能蒸發(fā)的所有物質,稱為總固體: 溶解性固體(dissolvedsolid,DS); 懸浮性固體(suspensionsolid,SS)
實際區(qū)分二者是用特制的微孔濾膜(孔徑0.45 μm)來過濾,能透過的為溶解性固體,被膜截留的為懸浮性固體。
懸浮固體:可沉降固體(settleable):能在2小時內靠重力沉降的固體
難沉降固體(unsettleable)兩小時內不能沉降的稱為難沉降固體
廢水中固體污染物的多少用單位體積的水中所含質量表示,即質量濃度,單位一般為mg/L。使用中需要指明是哪一種固體。
廢水中懸浮物含量的多少也可用濁度(turbidity)表示
在水質分析中規(guī)定,1 L水中含有1mgSiO2所構成的濁度為一個標準濁度單位,簡稱1度
懸浮物的危害主要是造成溝渠、管道和抽水設備的阻塞、淤積和磨損;造成水生生物的呼吸困難;造成給水水源渾濁;干擾廢水處理設施和回收設備的工作;有些懸浮物還有一定的毒性。幾乎所有的廢水中都含有數(shù)量不等的懸浮物,因此除去懸浮物是廢水處理的一項基本任務。
(2)、需氧污染物
需氧污染物主要是指廢水中所含的能被微生物降解的有機物,有些是有毒的,但這類有機物大部分本身是無毒的。
這類污染物的特點是數(shù)量大、成分復雜,所以很難分別表示其含量。
產生污染的主要原因是在其分解過程中消耗水中的溶解氧。
需氧污染物用間接指標來衡量,常用的有BOD、COD、TOC和TOD等。
(1)、生物化學需(耗)氧量(biochemicaloxygen demand簡稱BOD)
表示在一定條件下(20°C),單位體積廢水中所含的有機物被微生物*分解所消耗的分子氧的數(shù)量。單位為mg(氧)/L(廢水)。
有BOD5和BOD20之分,BOD5常用。
特點:準確反映污染的程度,但測定所需時間長,不利于指導實際生產和自動控制。
(2)、化學耗氧量(chemical oxygendemand簡稱COD)
用化學氧化劑氧化分解廢水中的有機物,用所消耗的氧化劑中的氧來表示有機物的多少,單位仍為mg/L。
常用的氧化劑有K2Cr2O7和KMnO4,分別用CODCr和CODMn表示。
特點:測定速度快,但與實際污染的程度有差距。
(3)、總需氧量(total oxygen demand,TOD)和總有機碳(total organic carbon ,TOC)
在900℃下,以鉑為催化劑,使水樣汽化燃燒,然后測定氣體載體中氧的減少量,作為有機物*氧化所需的氧量,稱為總需氧量;
在同樣條件下測定氣體中二氧化碳的增量,從而確定出水樣中碳元素的含量,稱為總有機碳
特點:測定速度快,但設備復雜且與BOD、COD之間無固定關系。
BOD5、BOD20、TOD、TOC有各自的特點和用途,在實際應用中應根據各自的特點和不同的情況選用!
(4)、有毒污染物 (toxicmaterials)
廢水中能對生物引起毒性反應的化學物質稱為有毒污染物。
特點:
急性中毒:初期效應十分明顯,嚴重時會導致死亡 。
慢性中毒:初期效應不明顯,但長期積累可引起突變、致畸、致死,甚至引起遺傳畸變,這種效應不易察覺,但后果更嚴重,一旦發(fā)現(xiàn),很難在近期內處理,甚至不可逆轉。
影響危害程度的因素:
濃度和作用時間:濃度越大,作用時間越長,后果越嚴重。
環(huán)境條件:如溫度、pH值、溶解氧濃度等,
生物的種類及生物自身的適應能力。
分類:無機化學、有機化學和放射性毒物三類。
表示方法:質量濃度表示,單位為mg/L。
(1)、無機化學毒物(inorganictoxics)
無機化學毒物主要是指重金屬離子、氰化物、氟化物和亞硝酸鹽等。
化學上一般把密度大于4的金屬稱為重金屬(heavymetals)。
水污染中所指的重金屬主要是Hg、Cr、Cd、Pb、As、Ni、Ce、Cu、Zn、Ti、Mo等,主要的是前五種。
重金屬(heavymetals)污染有如下特點:
(a)、毒性以離子狀態(tài)大,且不同價態(tài)的毒性不同。如Cr6+>Cr3+,但As3+>As5+;
(b)、很難被生物降解,有時還可以被生物富集或轉化成毒性更大的物質。據研究,海水中的汞通過食物鏈可富集2萬倍;
(c)、危害時間長,難消除。
(d)、有些重金屬是人體必須的元素。
(2)、有機化學毒物 (organic toxics)
有機化學毒物大多是人工合成的有機物。主要有:農藥(DDT、有機氯、有機磷等)酚類化合物、聚氯聯(lián)苯、稠環(huán)芳烴和芳香族氨基化合物等。
特點:這類物質的種類多,性質復雜,毒性大?;瘜W穩(wěn)定性好。大多數(shù)難被生物降解且可以通過食物鏈富集,危害人體健康。
(3)、放射性物質(radioactivematters)
放射性物質主要是指廢水中所含的能產生有害射線的物質。
(4)、營養(yǎng)污染物(nutrients)
營養(yǎng)污染物主要是指植物和微生物生長過程中所需的營養(yǎng)物質,并非有毒,主要是氮和磷。這種由營養(yǎng)物質過多產生的污染稱做富營養(yǎng)化污染(eutrophication)
產生污染的原因:
當大量營養(yǎng)物質進入水體時,會使藻類大量繁殖,水面上積聚大量的動物和植物,這種現(xiàn)象在海洋中出現(xiàn)叫赤潮(redcurrent),在湖泊中出現(xiàn)叫水華(water bloom)。當水中的生物大量死亡時會使水中的BOD值猛增,導致水中的溶解氧降低,影響水體功能,影響魚類生存。 除氮和磷外,BOD、溫度、維生素類物質也能觸發(fā)和促進富營養(yǎng)化污染。
表示水中營養(yǎng)物質多少的指標是單位體積水中含氮和磷的總質量,單位為mg/L。
氮有多種表示方法:
有機氮是反映水中蛋白質、氨基酸、尿素等含氮有機物總量的一個水質指標。
NH3和NH4+稱為氨態(tài)氮,
NO2─稱為亞硝酸氮,
NO3─稱為硝酸氮,
這幾種形態(tài)的含量均可作為水質指標,分別代表有機氮轉化為無機物的各個不同階段。
總氮(TN)則是一個包括從有機氮到硝酸氮等全部含量的水質指標。
(5)、生物污染物 (biologicalpollutants)
生物污染物主要是指廢水中的致病微生物(pathogens)和其他的有機體。
制革廠廢水中常含有炭疽菌,
醫(yī)院污水中含有病原菌和病毒等。
生活廢水中含有可能引起腸道系統(tǒng)疾病的細菌和寄生蟲卵等。
(a)細菌總數(shù)(totalbacteria)
細菌總數(shù)是指1mL水中所含有各種細菌的總數(shù)。
(b)大腸菌數(shù)(coliforms)
大腸菌數(shù)是指1L水中所含大腸菌個數(shù)。由于大腸菌在外部環(huán)境中的生存條件與腸道傳染病的細菌、寄生蟲卵相似,而且大腸菌的數(shù)量多,比較容易檢驗,所以把大腸菌數(shù)作為生物污染指標。