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污水處理的化學(xué)性質(zhì)及指標(biāo)

 

   污水中的污染物質(zhì),按化學(xué)性質(zhì)可分為無(wú)機(jī)物與有機(jī)物;按存在形態(tài)可分為懸浮狀態(tài)與溶解狀態(tài)。

(1)無(wú)機(jī)物污染指標(biāo)無(wú)機(jī)物包括酸堿度、氮、磷及重金屬離子等。

1)酸堿度：酸堿度用pH值表示。pH值等于氫離子濃度的負(fù)對(duì)數(shù)。ph=7時(shí),污水呈中性;pH<7時(shí),數(shù)值越小,酸性越強(qiáng);pH>7時(shí),數(shù)值越大,堿性越強(qiáng)。當(dāng)pH值超出6~9的范圍時(shí),會(huì)對(duì)人、畜造成危害,并對(duì)污水處理的物理、化學(xué)及生物處理產(chǎn)生不利影響。

2)總氮TN、氨氮NH2-N、凱氏氮TKN

(A)總氮TN:為水中有機(jī)氮、氨氮和總氧化氮(亞硝酸氨氮及硝酸氨氮之和)的總和。有機(jī)污染物分為植物性和動(dòng)物性兩類:城市污水中植物性有機(jī)污染物如果皮、蔬菜葉等,其主要化學(xué)成分是碳,由BOD5表征；動(dòng)物性有機(jī)污染物包括人畜糞便、動(dòng)物組織碎塊等,其化學(xué)成分以氮為主。氮屬植物性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)是導(dǎo)致湖泊、海灣、水庫(kù)等緩流水體富營(yíng)養(yǎng)化的主要物質(zhì),是廢水處理的重要指標(biāo)之一。

(B)氨氮NH2N:氨氮是水中以N和NH形式存在的氮它是有機(jī)氮化物氧化分解的第一步產(chǎn)物。氨氮不僅會(huì)促使水體中藻類的繁殖,而且游離的N對(duì)魚(yú)類有很強(qiáng)的毒性,導(dǎo)致魚(yú)類死亡的濃度在0.2-2.0m/1之間。氨也是污水中重要的耗氧物質(zhì),在硝化細(xì)菌的作用下,氨被轉(zhuǎn)化成NO2和NO3,所消耗的氧量為硝化需氧量。

(C)凱氏氮TKN:是氨氮和有機(jī)氮的總和。測(cè)定TKN及NH3-N,兩者之差即為有機(jī)氮。

3)總磷TP：總磷是污水中各類有機(jī)磷和無(wú)機(jī)磷的總和。與總氮類似,磷也屬植物性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),是導(dǎo)致緩流水體富營(yíng)養(yǎng)化的主要物質(zhì),受到人們的關(guān)注,成為一項(xiàng)重要的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

4)重金屬離子：城市污水中的重金屬主要有汞、鉻、鎘、鉛等。汞的毒性強(qiáng),產(chǎn)生毒性的劑量小,而且極易沉淀,在污水和污泥再利用過(guò)程中,容易通過(guò)食物鏈富集,危害人體健康,患水俁病,骨痛病等。鎘、鉻、鉛都會(huì)對(duì)人體造成嚴(yán)重的傷害,會(huì)導(dǎo)致慢性中毒

(2)有機(jī)物污染指標(biāo)

1)生化需氧量BOD：生化需氧量是在指定的溫度和時(shí)間段內(nèi),在有氧條件下由微生物(主要是細(xì)菌)降解水中有機(jī)物所需的氧量。由于將有機(jī)物完全降解需要?dú)v時(shí)100天以上,實(shí)際上采用20℃下20天的生化質(zhì)氧量BOD20為代表。生產(chǎn)應(yīng)用時(shí)20天過(guò)長(zhǎng)，一般采用20℃下5天的BOD5作為衡量污水中可生物降解有機(jī)物的濃度指標(biāo)。對(duì)于城市污水,其BOD5約為BOD20的70%-80%

2)化學(xué)需氧量COD盡管BOD5是城市污水中常用的有機(jī)物濃度指標(biāo),但是存在分析上的缺陷:①5天的時(shí)間過(guò)長(zhǎng),難以及時(shí)指導(dǎo)實(shí)踐;②污水中難生物降解的物質(zhì)含量高時(shí),BOD5測(cè)定誤差較大;③工業(yè)廢水中往往含有抑制微生物生長(zhǎng)繁殖的物質(zhì),影響測(cè)定結(jié)果。因此有必要采用COD這一指標(biāo)作為補(bǔ)充或代替。COD的測(cè)定,是將污水置于酸性條件下,用強(qiáng)氧化劑重鉻酸鉀將污水中的有機(jī)物氧化為CO2、H2O所消耗的氧量,用COD表示,一般寫成COD重鉻酸鉀的氧化性極強(qiáng),水中有機(jī)物絕大部分被氧化。化學(xué)需氧量的優(yōu)點(diǎn)是能夠更清楚地表示污水中有機(jī)物的含量,并且測(cè)定時(shí)間短,不受水質(zhì)的限制;缺點(diǎn)是不能像BOD那樣表示出微生物氧化的有機(jī)物量,另外還有部分無(wú)機(jī)物也被氧化,并非全部代表有機(jī)物含量。城市污水的COD大于BOD20,兩者的差值大致為難于生物降解的有機(jī)物量。在城市污水處理分析中,把BOD3COD的比值作為可生化性指標(biāo)。當(dāng)BOD5COD≥0.3時(shí),可生化性較好,適宜采用生化處理工藝。

3)總需氧量TOD由于有機(jī)物的主要組成元素是C、H、O、N、S等,被氧化后,分別產(chǎn)生CO2、H2O、NO2和SO2,所消耗的氧量稱為總需氧量T0DTOD的測(cè)定原理是將一定數(shù)量的水樣,注入含氧量已知的氧流中,再通過(guò)以鉑鋼為觸媒的燃燒管,在900℃高溫下燃燒,使水樣中含有的有機(jī)物被燃燒氧化,消耗掉氧氣流的氧,剩余的氧用電極測(cè)定并自動(dòng)記錄。氧氣流原有含氧量減去剩余含氧量即等于總需氧量TOD,測(cè)定時(shí)間僅需幾分鐘。

4)總有機(jī)碳TOC總有機(jī)碳TOC是目前國(guó)內(nèi)、外開(kāi)始使用的另一個(gè)表示有機(jī)物濃度的綜合指標(biāo)。TOC的測(cè)定原理是先將一定數(shù)量的水樣經(jīng)過(guò)酸化,用壓縮空氣吹脫其中的無(wú)機(jī)碳酸鹽,排除干擾,然后注入含氧量已知的氧氣流中,再通過(guò)以鉑鋼為觸媒的燃燒管,在900℃高溫下燃燒,把有機(jī)物所含的碳氧化成CO2,用紅外氣體分析儀記錄CO2的數(shù)量并折算成含碳量即等于總有機(jī)碳TOC值。