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污水處理的化學性質及指標

 

   污水中的污染物質,按化學性質可分為無機物與有機物;按存在形態可分為懸浮狀態與溶解狀態。

(1)無機物污染指標無機物包括酸堿度、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對數。ph=7時,污水呈中性;pH<7時,數值越小,酸性越強;pH>7時,數值越大,堿性越強。當pH值超出6~9的范圍時,會對人、畜造成危害,并對污水處理的物理、化學及生物處理產生不利影響。

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。有機污染物分為植物性和動物性兩類:城市污水中植物性有機污染物如果皮、蔬菜葉等,其主要化學成分是碳,由BOD5表征；動物性有機污染物包括人畜糞便、動物組織碎塊等,其化學成分以氮為主。氮屬植物性營養物質是導致湖泊、海灣、水庫等緩流水體富營養化的主要物質,是廢水處理的重要指標之一。

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

(C)凱氏氮TKN:是氨氮和有機氮的總和。測定TKN及NH3-N,兩者之差即為有機氮。

3)總磷TP：總磷是污水中各類有機磷和無機磷的總和。與總氮類似,磷也屬植物性營養物質,是導致緩流水體富營養化的主要物質,受到人們的關注,成為一項重要的水質標準。

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,產生毒性的劑量小,而且極易沉淀,在污水和污泥再利用過程中,容易通過食物鏈富集,危害人體健康,患水俁病,骨痛病等。鎘、鉻、鉛都會對人體造成嚴重的傷害,會導致慢性中毒

(2)有機物污染指標

1)生化需氧量BOD：生化需氧量是在指定的溫度和時間段內,在有氧條件下由微生物(主要是細菌)降解水中有機物所需的氧量。由于將有機物完全降解需要歷時100天以上,實際上采用20℃下20天的生化質氧量BOD20為代表。生產應用時20天過長，一般采用20℃下5天的BOD5作為衡量污水中可生物降解有機物的濃度指標。對于城市污水,其BOD5約為BOD20的70%-80%

2)化學需氧量COD盡管BOD5是城市污水中常用的有機物濃度指標,但是存在分析上的缺陷:①5天的時間過長,難以及時指導實踐;②污水中難生物降解的物質含量高時,BOD5測定誤差較大;③工業廢水中往往含有抑制微生物生長繁殖的物質,影響測定結果。因此有必要采用COD這一指標作為補充或代替。COD的測定,是將污水置于酸性條件下,用強氧化劑重鉻酸鉀將污水中的有機物氧化為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,水中有機物絕大部分被氧化。化學需氧量的優點是能夠更清楚地表示污水中有機物的含量,并且測定時間短,不受水質的限制;缺點是不能像BOD那樣表示出微生物氧化的有機物量,另外還有部分無機物也被氧化,并非全部代表有機物含量。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。當BOD5COD≥0.3時,可生化性較好,適宜采用生化處理工藝。

3)總需氧量TOD由于有機物的主要組成元素是C、H、O、N、S等,被氧化后,分別產生CO2、H2O、NO2和SO2,所消耗的氧量稱為總需氧量T0DTOD的測定原理是將一定數量的水樣,注入含氧量已知的氧流中,再通過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物被燃燒氧化,消耗掉氧氣流的氧,剩余的氧用電極測定并自動記錄。氧氣流原有含氧量減去剩余含氧量即等于總需氧量TOD,測定時間僅需幾分鐘。

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