(一)污废水的物理性质及指标
污水物理性质的主要指标是:
1、 水温:污废水的水温,对污废水的物理性质、化学性质及生物性质有直接的影响。所以水温是污废水水质的重要物理性质指标之一。
我国的幅员广大,但根据统计资料表明,各地的生活污水的年平均温度差别不大,均约在10℃~20℃之间。生产污水的水温与生产工艺有关,变化很大。故城市污水的水温,与排入排水系统的生产污水性质、所占比例有关。污水的水温过低(如低于5℃)或过高(如高于40℃)都会影响污水的生物处理的效果。
2、 色度:生活污水的颜色常呈灰色。但当污水中的溶解氧降低至零,污水所含有机物腐烂,则水色转呈黑褐色并有臭味。生产污水的色度视工矿企业的性质而异,差别极大,如印染、造纸、农药、焦化、冶金及化工等生产污水,含有各自的特殊颜色,往往给人以不悦的感观。
色度由悬浮固体、胶体或溶解物质形成。悬浮固体形成的色度称为表色。胶体或溶解物质形成的色度称为真色。水的颜色用色度作为指标。
3、 臭味:生活污水的臭味主要由有机物*产生的气体造成。工业废水的臭味主要由挥发性化合物造成。
臭味给人以不悦的感觉,甚至会危及人体生理,造成呼吸困难、倒胃胸闷、呕吐等。故臭味也是物理性质的主要指标。
4、 固体含量:固体物质按存在形态的不同可分为:悬浮的、胶体的和溶解的三种。按性质的不同可分为有机物、无机物与生物体三种。固体含量用总固体量作为指标(英文缩写为ts)。把一定量水样在105℃~110℃烘箱中烘干至恒重,所得的重量即为总固体量。
悬浮固体(英文缩写ss)或叫悬浮物。悬浮固体中,颗粒粒径在0.1~1.0μm之间者称为细分散悬浮固体;颗粒粒径大于1.0μm者称为粗分散悬浮固体。把水样用滤纸过滤后,被滤纸截留的滤渣,在105℃~110℃烘箱中烘干至恒重,所得重量称为悬浮固体;滤液中存在的固体物即为胶体和溶解性固体。悬浮固体中,有一部分可在沉淀池中沉淀,形成沉淀污泥,称为可沉淀固体。
悬浮固体也由有机物和无机物组成。故又可分为挥发性悬浮固体(英文缩写vss)或称为灼烧减重,非挥发性悬浮固体(英文缩写nvss)或称为灰分两种。把悬浮固体,在马福炉中灼烧(温度为600℃),所失去的重量称为挥发性悬浮固体;残留的重量称为非挥发性悬浮固体含量。
胶体(颗粒粒径为0.001~0.1μm)和溶解固体(英文缩写ds)或称为溶解物也是由有机物与无机物组成。生活污水中的溶解性有机物包括尿素、淀粉、糖类、脂肪、蛋白质及洗涤剂等;溶解性无机物包括无机盐(如碳酸盐、硫酸盐、胺盐、磷酸盐)、氯化物等。工业废水的溶解性固体成分极为复杂,视工矿企业的性质而异,主要包括种类繁多的合成高分子有机物及重金属离子等。溶解固体的浓度与成分对污废水处理方法的选择(如生物处理法、物理-化学处理法等)及处理效果会产生直接的影响。
(二)污废水的化学性质及指标
污废水中的污染物质,按化学性质可分为无机物与有机物;按存在的形态可分为悬浮状态与溶解状态。
1、 无机化学性质及指标:
① 酸碱度:酸碱度用ph表示。ph等于氢离子浓度的负对数。
ph=7时,污废水中呈中性;ph<7时,数值越小,酸性越强;ph>7时,数值越大,碱性越强。
当ph超出6 ~9的范围时,会对人、畜造成危害,并对污水的物理、化学及生物处理产生不利影响。尤其是当ph低于6的酸性污水,对管渠、污废水处理构筑物及设备产生腐蚀作用。因此ph是污水化学性质的重要指标。
碱度指污废水中含有的能与强酸发生中和反应的物质,亦即h+离子的受体,主要包括:氢氧化物碱度,即oh-离子含量;碳酸盐碱度,即co32-离子含量;重碳酸盐碱度即hco3-离子含量等三种。污废水的碱度可用下式表达:
[ 碱度 ] = [ oh- ] + [ co32- ] + [ hco3- ] - [ h+ ] (1-1)
式中,[ ]——代表浓度(mgn/l)。
污水中所含碱度,对于外加的酸、碱具有一定的缓冲作用,可使污水的ph维持在宜于好氧菌或厌氧菌生长繁殖的范围内。例如污泥厌氧消化处理时,要求碱度不低于200mg/l(caco3计,即约400mgn/l),以便缓冲有机物分解时产生的有机酸,避免ph降低。
② 氮、磷
氮、磷是植物的重要营养物质,也是污废水进行生物处理时微生物所必需的营养物质,主要来源于人类泄物及某些工业废水。氮、磷是导致湖泊、水库、海湾等缓流水体富营养化的主要原因。
(a)氮及其他化合物
污水中含氮化合物有四种:有机氮、氨氮、亚硝酸盐氮与硝酸盐氮。四种含氮化合物的总量称为总氮(英文缩写为tn,以n计)。有机氮很不稳定,容易在微生物的作用下,分解成其他三种。在无氧的条件下,分解为氨氮;在有氧的条件下,先分解为氨氮,再分解为亚硝酸盐氮与硝酸盐氮。因此把含氮化合物列在无机污染物种加以论述。
凯氏氮(英文缩写为kn)是有机氮与氨氮之和。凯氏氮指标可以用来判断污废水在进行生物法处理时,氮营养是否充足的依据。生活污水中凯氏氮含量约40mg/l(其中有机氮约15mg/l,氨氮约25mg/l)。
氨氮在污废水中存在形式有游离氨(nh3)与离子状态氨盐(nh4+)两种。故氨氮等于两者之和。污废水进行生物处理时,氨氮不仅向微生物提供营养,而且对污废水的ph起缓冲作用。但氨氮过高时,如超过1600mg/l(以n计),对微生物的生活活动产生抑制作用。
可见总氮与凯氏氮之差值,约等于亚硝酸盐氮与硝酸盐氮。凯氏氮与氨氮之差值,约等于有机氮。
(b)磷及其化合物
污废水中含磷化物可分为有机磷和无机磷两类。有机磷的存在形式主要有:葡萄糖-6-磷酸,2-磷酸-甘油酸及磷肌酸等;无机磷都以磷酸盐形式存在,包括正磷酸盐(po43-)、偏磷酸盐(po3-)、磷酸氢盐(hpo42-)、磷酸二氢盐(h2po4-)等。
生活污水中有机磷含量约为3mg/l,无机磷含量约为7mg/l。
③ 硫酸盐与硫化物
污废水中的硫酸盐用硫酸根so42-表示。生活污水的硫酸盐主要来源于人类排泄物;工业废水如洗矿、化工、制药、造纸和发酵等工业废水,含有较高硫酸盐,浓度可达1500~7500 mg/l。
污废水中的so42-,在缺氧的条件下,由于硫酸盐还原菌、反硫化菌的作用陪你过,被脱硫、还原成h2s。
在排水管道内,释出的h2s与管顶内壁附着的水珠接触,在筮流细菌的作用下形成h2so4。
h2so4浓度可高达7%,对管壁有严重的腐蚀作用,可能造成管壁塌陷。污水生物处理的so42-允许浓度为1500 mg/l。
污废水中的硫化物主要来源于工业废水(如硫化染料废水、人造纤维废水等)和生活污水。
硫化物在污废水中的存在形式有硫化氢(h2s)、硫氰化物(hs-)与硫化物(s2-)。当污水ph较低时(如低于6.5),则以h2s为主(h2s约占硫化物总量的98%);ph较高时(如高于9),则以s2-为主。硫化物属于还原性物质,要消耗污水中的溶解氧,并能与重金属离子反应,生成黑色的金属硫化物沉淀。
④ 氯化物
生活污水中的氯化物主要来自人类排泄物,每人每日排出的氯化物约5~9g。工业废水(如漂染工业、制革工业等)以及沿海城市采用海水作为冷却水时,都含有很高的氯化物。氯化物含量高时,对管道及设备有腐蚀作用:如灌溉农田,会引起土壤板结;氯化钠浓度超过4000mg/l时对生物处理的微生物有抑制作用。
⑤ 非重金属无机有毒物质主要是氰化物(cn)与砷(as)。
(a) 氰化物:污废水中的氰化物主要来自电镀、焦化、高炉煤气、制革、塑料、农药以及化纤等工业废水,含氰浓度约在20~80mg/l之间。氰化物是剧毒物质,人体摄入致死量是0.05~0.12g。
氰化物在污水中的存在形式是无机氰(如氢氰酸hcn、氰酸盐cn-)及有机氰化物。
(b) 砷化物:污废水中的砷化物主要来自化工、有色冶金、焦化、火力发电、造纸及皮革等工业废水。
砷化物在污废水中的存在形式是无机砷化物(如亚砷酸盐、砷酸盐)以及有机砷(如三甲基砷)。对人体的毒性排序为有机砷>亚砷酸盐>砷酸盐。砷会在人体内积累,属致癌物质(致皮肤癌)之一。
⑥ 重金属离子
重金属指原子序数在21~83之间的金属或相对密度大于4的金属。污水中
重金属主要有汞(hg)、镉(cd
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