污水污染物本质及处理技术解析

污水污染物本质及处理技术解析

污水处理运营一定要理解污水中污染的本质，高纬度的认知对污水处理运营会带来你意想不到的结果，理解污水中污染物的“本质”，需要从化学、生物学、物理学和公共健康等多维度来剖析。

简单来说，污水中污染物的本质是：人类活动和社会代谢所产生的、混入水中的、对自然水体生态系统和人类健康造成或可能造成有害影响的各类物质。

我们可以将这些“本质”分解为以下几个层面：

1. 化学本质：污染物的物质构成

这是最核心的层面，决定了污染物的毒性、降解难度和处理方法。

（1）有机物：主要来源于生活污水（粪便、食物残渣）、工业废水（食品加工、造纸）和农业径流。

*本质：碳链结构。其危害在于消耗水中的溶解氧。好氧微生物在分解它们时会大量耗氧，导致水体发黑发臭，鱼类死亡。

*代表：BOD（生化需氧量）、COD（化学需氧量）、蛋白质、脂肪、碳水化合物、以及更持久的持久性有机污染物（如农药、内分泌干扰物）。

（2）营养盐：主要是氮和磷。

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*本质：植物生长必需的营养素。其危害在于引起水体富营养化。过量营养盐导致藻类疯狂繁殖（水华/赤潮），随后藻类死亡分解再次耗氧，形成恶性循环。

*形态：氮（氨氮、硝态氮、亚硝态氮）、磷（磷酸盐）。

（3）病原体：

*本质：具有生命和感染能力的微生物。其危害在于传播疾病。

*代表：细菌（如大肠杆菌、霍乱弧菌）、病毒（如诺如病毒、甲肝病毒）、寄生虫卵（如蛔虫卵）。

（4）有毒有害物质：

*本质：直接对生物体产生毒害作用的特定化学结构。

*代表：重金属（如汞、镉、铅、铬——不可生物降解，会在生物链中累积）、氰化物、有毒有机物（苯系物、酚类、多氯联苯）。

（5）悬浮固体：

*本质：不溶于水的颗粒物。其危害在于使水体浑浊，影响透光，破坏水生生物栖息地，并可能吸附其他有毒物质。

（6）新兴污染物：

*本质：随着分析技术进步新被关注的、在极低浓度下也可能产生风险的物质。

*代表：药品和个人护理用品（抗生素、止痛药、避孕药）、微塑料、全氟化合物等。

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二. 生物学/生态学本质：对生命系统的影响

污染物不仅是化学物质，更是生态关系的干扰者。

1.破坏能量流动和物质循环：过量有机物和营养盐扰乱了水体正常的呼吸作用和生产者-消费者平衡。

2.生物毒性与生物累积：重金属和持久性有机物通过食物链层层富集，最终危害顶级捕食者（包括人类）。

3.破坏生物多样性：劣质水体使敏感物种消失，只留下耐污物种（如某些藻类、蠕虫），导致生态系统单一化和功能退化。

4.传播媒介：病原体以水为媒介，引发大规模公共卫生问题。

三. 物理学本质：污染物存在的状态

这直接关系到处理技术的选择。

1.溶解态：以分子或离子形式均匀分散在水中（如糖、盐、氨氮）。需要化学或生物方法去除。

2.胶体态：粒径很小，在水中长期稳定悬浮（如蛋白质、某些聚合物）。通常需要混凝沉淀去除。

3.悬浮态：粒径较大，可在重力作用下沉淀（如泥沙、粪便颗粒）。可通过物理沉淀、过滤去除。

四. 社会与经济本质：人类活动的副产品

这是污染物的来源本质。

1.生活污染物：源于人口聚集和生活方式（洗漱、冲厕、洗涤）。

2.工业污染物：源于生产过程，成分复杂、毒性大、浓度高。

3.农业污染物：源于种植（化肥、农药流失）和养殖（畜禽粪便）。

4.城市径流污染物：雨水冲刷地面（沥青、轮胎磨损颗粒、油污、垃圾），是重要的面源污染。

五、从污水处理视角看的“本质”

对于工程师而言，污染物的“本质”被转化为一系列可量化、可去除的参数：

1.需氧物质（以BOD/COD表示）：需要通过生物氧化来稳定的物质。

2.营养物（以N、P表示）：需要通过生物或化学方法脱除的物质。

3.固体物质（以SS表示）：需要通过物理分离方法去除的物质。

4.有毒物质：需要预处理或高级氧化方法破坏的物质。

5.微生物（以大肠菌群数表示）：需要通过消毒杀灭的物质。

六、总结

污水中污染物的多维本质决定了：

1.它不是一个单一问题，而是一个复杂的混合物。

2.没有一种万能技术能去除所有污染物，必须采用组合工艺（物理、化学、生物）。

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3.治理思路必须从“去除”转向“资源回收”：现代污水处理厂正被视为“水资源工厂”、“能源工厂”（利用有机物产沼气）和“营养盐回收工厂”（回收磷、氮）。

4.最根本的解决方案在于源头控制和循环经济：减少污染物产生、提高资源利用效率，比末端治理更为重要。

因此，理解污染物的本质，是科学设计污水处理系统、制定环保政策、以及公众形成节水减污意识的基础。