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废水是复杂的体系，即使是同一种废水，其性质也随事件变化而变化，在确定废水处理工艺之前，需要对废水的性质有一个准确的了解和表述，即废水性质的表征。本节主要介绍表征废水性质的常用指标及其适用。
1.3.1废水性质表征
根据污染物的性质把表征废水性质的指标分为物理指标、无机化学组分、有机化学组分和生物组分指标。
一、物理指标
表征废水物理性质的常用指标有：固体物质、浊度、电导率、色度、温度和臭（读作“xiÙ”）味。
1.温度
废水水温对其物理性质、化学性质及生物性质有直接影响，因此水温是废水水质的重要物理性质表之一。同时温度对废水的生物处理影响很大，细菌活动的最佳温度范围是25~35℃，废水水温超过40℃或低于5℃均会影响生物处理效果。
2.色度
纯水是无色的，废水中悬浮固体、胶体或溶解物质均能使废水呈现不同的颜色。例如新产生的生活污水常为浅棕灰色，但当其溶解氧逐渐降低出现厌氧状态时，废水所含有机物腐烂，则水色转为黑褐色并有臭味。工业废水的色度则较为复杂，视企业性质和生产工艺而定，差别很大。废水的色度往往是造成人感官污染的主要因素，因此去除废水的色度是废水处理的一个重要任务。
根据给水体带来颜色的污染物性质不同，色度可以分为标色和真色。前者是由悬浮固体形成的，后者是由水中胶体或溶解物质形成的。废水的色度一般有两种表示方法，标准比色法和稀释倍数法。
3.固体物质
固体物质按其粒径大小可分为悬浮固体、胶体和溶解固体三种。按性质分可分为有机物、无机物和生物体三种。
废水中所含的所有固体物质为总固体量（TS）。总固体量包括溶解性物质（DS）和悬浮固体物质（SS）。水样经过滤（0.45μm微孔滤膜）后，滤液蒸干所得的固体即为胶体和溶解固体（DS），滤渣脱水烘干后即为悬浮固体（SS）。悬浮固体根据挥发性可分为挥发性固体（VSS）和非挥发性固体（NVSS）两种，区分方法为将悬浮固体在600℃温度下灼烧，挥发掉的量即为挥发性固体也称灼减量，灼烧残渣则为非挥发性固体。这些指标之间的关系如下图所示，尝试根据上文表述，进行填空。
4.浊度
浊度是废水允许光线穿透能力的度量，它也是表征废水中胶体和固体悬浮物含量的参数。浊度是一种光学性质，它的大小不仅与废水中不溶物的数量、种类和含量有关，同时与这些不溶物的颗粒尺寸和对光的折射性有关。
浊度的测定方法有很多种，但是基本原理都是把待测水样和已知浊度的标准水样进行对比。使用不同方法所得的浊度单位也是不同的，常见的浊度单位有散射浊度单位（NTU）、杰克逊浊度单位（JTU）。
杰克逊浊度单位规定，1L蒸馏水中含有1mg悬浮所产生的浊度为一个标准浊度单位，简称1度。目视比色法常采用此种标准系列。
散射浊度单位是采用一定浓度的参比悬浮液（常用福尔马肼，因此有些文献也将其称为福尔马肼浊度单位，FTU）作为标准，用光电浊度计测定样品与标准系列样品之间的光散射强度，进行比较定量。
使用浊度表征废水中的悬浮物与直接测定悬浮物相比更加简单、快速，特别是使用浊度计测量还可以实现在线实时测定，所以通过浊度可以间接的了解水中悬浮物的含量，但这仅适用于水质稳定、成分相对简单的的生活污水。
5.电导率
电导率（EC）是废水导电能力的度量，因为电流靠废水中的离子传导，因此电导率随着废水中离子浓度的增加而上升。电导率的测定可以是哟个电导率仪，测定方便、快捷，实际中常常通过废水的电导率测定推测水中总溶解性固体含量。电导率常用单位为μS/cm。
目前电导率常作为判断供水水质的指标，如判断给水是否满足灌溉需求和工业锅炉水质要求，或用于判断饮用水的净化程度。
6.臭味
臭味给人以感官不悦，甚至危害人体生理健康，造成呼吸困难、胸闷、恶心、呕吐等。因此臭味也是废水的重要的物理性质指标之一。
生活污水的臭味主要由有机物腐败产生的气体造成，工业废水的臭味主要由其中所含的挥发性化合物造成。由于臭味的危害是对人的感官造成影响，所以臭味的测定也主要是依靠人的嗅觉，常用方法有文字描述法和臭阈值法。
二、无机化学组分指标
1.pH值和碱度
pH值用于表示酸碱度，其值等于氢离子浓度的负对数。适宜大多数生物存活的pH值范围很窄，一般为6~9，超出这个范围的废水无法直接使用生化法处理，同时过低的pH值会导致废水在输送的过程中对管渠、构筑物及设备产生腐蚀作用。排放到环境水体中的废水允许pH值范围为6.5~8.5。
废水的碱度表示废水中含有的、能与强酸产生中和反应的物质，亦即H+离子的受体。废水所含碱度能够对外加的酸或分解过程中产生的酸有一定的缓冲作用，是一项重要的指标。废水的碱度主要是由钙、镁、钠、钾、氨的氢氧化物、碳酸盐和碳酸氢盐引起的。
2.氮和磷
氮和磷是生物生长必不可少的重要营养物质。因为氮是生物合成蛋白质时必要的材料，而磷与生物体内核苷酸、三磷酸腺苷（ATP）等重要物质的合成材料。但是过量的氮磷是污染物，能够造成水体富营养化，去除水中的氮和磷也是废水处理的重要任务之一。
（1）氮及其化合物
氮在水中的存在形式有：有机氮、氨氮（）、亚硝酸盐氮（
）、硝酸盐氮（
），后两者常统称为硝态氮（
），有机氮、氨氮、硝态氮的总和为总氮（TN）。有机氮很容易在微生物作用下分解为氨氮，是一种迟效性氮源；氨氮能够直接被植物吸收，被称为速效性氮源；硝态氮无法被植物直接利用，但可以通过同化反硝化被微生物转化为氨氮，但这个过程在自然条件下较难发生。表征废水中氮及其化合物的常用指标有：凯氏氮、氨氮、总氮，其单位均为质量浓度单位mg/L。
凯氏氮（KN）是有机氮和氨氮之和，常用于判断土壤和水体的营养状况。在废水处理中主要用于判断污水在进行生化法处理时，氮营养是否充足。
氨氮在废水中的存在形式有游离氨（）与离子状态的铵盐（
）。在对废水进行生化法处理时，氨氮不仅能够向微生物提供营养，而且能够对废水的pH值起缓冲作用。总氮和凯氏氮之差值约等于硝态氮的量，凯氏氮与氨氮之差值约等于有机氮的量。你能根据上述文字对含氮物质在水中不同形式之间的关系进行梳理吗？
（2）磷及其化合物
表征废水中磷的指标有总磷（TP）、无机磷和有机磷，其中总磷较为常用。生活污水中有机磷含量约为3mg/L，无机磷含量约为7mg/L，工业废水中的磷含量则取决于工艺类型和生产过程。
3.溶解氧
水中好氧微生物和其他好氧生物的呼吸都需要溶解氧。氧气微溶于水，其在水中的实际浓度主要取决于气压和温度，此外水中的杂质如盐度和悬浮固体也会影响溶解氧的含量，溶解氧是废水生化法好氧处理的关键指标。
4.重金属
废水中重金属危害最大的主要是汞、镉、铬、铅、砷五种，由于这五种重金属毒性强、危害大，是表征废水性质的重要指标。
三、有机化学组分指标
废水中的有机化合物一般由碳、氢、氧组成，有时候还有氮、硫、磷等一些其他元素。生活污水中常见的有机物有蛋白质、碳水化合物、油类和脂肪。工业废水中的有机物成分则更为复杂。
不论是生活污水还是工业废水，其中有机物的成分非常复杂，对其中具体成分进行单独分析几乎不可能，此外有机物在废水中的主要危害是消耗水中的氧气，组分的单独分析也没有必要。因此下文主要介绍综合性有机物组分的表征。
综合性有机物指标可分为两大类：以氧表示的指标和以碳表示的指标，单位为mg/L。
1.以氧（O2）表示的指标
（1）理论需氧量（ThOD）
理论需氧量是根据化学方程式计算求得的有机物全部氧化分解所需要的氧量。实际应用中由于很难对废水进行全组分分析，所以应用很少。
（2）生化需氧量（BOD）
在有氧条件下由于微生物（主要是细菌）的代谢活动降解有机物，因此可以使用生化法进行废水中有机物的氧化分解，过程中消耗的氧量即为生化需氧量。图1-5表示有机物被微生物氧化过程中的需氧关系。
图1-5 有机物被微生物氧化过程中的需氧关系
由图中可知，在有氧条件下，污水中可生物降解的有机物降解过程可以分为两阶段。请根据图1-5完成以下表述填空。
第一阶段耗氧量（Oa+Ob）也因此称为总碳氧化需氧量用BODu表示，第二阶段耗氧量（Ob+Oc）也称为硝化需氧量用NODu表示。上述氧化过程也可用曲线图表示，以时间（d）为横坐标，以生化需氧量（mg/L）为纵坐标，见图1-6。曲线（a）表示第一阶段生化需氧量曲线，曲线（b）表示第二阶段生化需氧量曲线。
图1-6 碳化和硝化需氧曲线
由于微生物分解消耗氧气的速度与温度有关，在一定范围内温度越高，微生物降解活性越强，消耗有机物的速度就越快，需氧越多。因此在实际测定BOD时将温度规定为20℃。由图中可知，一般15~20天第一阶段氧化完成，其需氧量表示为BOD20，可视其为完全生化需氧量BODu。但是在实际测定时，20天太长，一般采用5天作为测定时间（此时耗氧量为BODu的70%~80%），称为BOD5。因此把20℃、5天测定的BOD作为衡量废水可生化降解部分有机物浓度的指标。
生化需氧量虽然能够真实反映废水中可生物降解部分有机物的量，对生物处理有重要作用，但其测定时间厂，步骤复杂对实践的指导不够迅速及时。此外一些工业废水不具备微生物生存所需的条件，因此其应用受到了一定的限制。
（3）化学需氧量（COD）
化学需氧量是在酸性条件下，用强氧化剂将有机物氧化为CO2、H2O所消耗的氧量，根据所使用的氧化剂不同，化学需氧量分为重铬酸盐指数（CODCr）和高锰酸钾指数（CODMn）两种。前者氧化迅速、彻底，常用于较不清洁地表水和污废水的水质有机物含量的测定，后者用于清洁水体和给水中有机物含量的测定。
化学需氧量测定具有时间短、不受水质限制、对有机物的氧化分解较为彻底（测定结果较为接近水中真实有机物的量）等特点常用于表示水中有机物的含量。但是由于测定过程中，氧化剂可能会氧化部分还原性无机物，可能会对测定结果造成影响。
实际工作中常把BOD5与CODCr的比值称为B/C比，用于近似表示废水中可生化降解有机物占总有机物的比值，一般认为B/C＞0.3的废水是可以直接使用生化法进行处理的。
（4）总需氧量（TOD）
有机物中含C、H、N、S等元素，当有机物完全被氧化时（900℃高温灼烧），这些元素会分别被氧化为CO2、H2O、NO2和SO2，此时所消耗的氧量为总需氧量。TOD的测定更加快速，但对测定设备和条件要求较高。
2.以碳（C）表示的指标
（1）理论有机碳（ThOC）
和理论需氧量一样，理论有机碳也是根据化学方程式计算而求出有机物含量的指标，其结果以碳表示。对于组分和含量复杂的废水而言，通过一一分析其中每一种有机物的含量才能计算出ThOC，所以本指标实际应用并不广泛。
（2）总有机碳
总有机碳表示水中所有有机污染物的总含碳量，是评价水中有机污染物的一个综合参数，它采用燃烧法来测定水中有机碳元素量来反映水中有机物的总量，测定速度快，但需要特定设备。
水质较为稳定的生活污水BOD5、COD、TOD、TOC之间是有一定相关关系的，数值大小排序为TOD＞CODCr＞BOD5＞TOC。
四、生物组分指标
1.细菌总数
细菌总数是指单位体积水中所含有各种细菌的总数，单位为个/L，是反映水所受细菌污染程度的指标。在水质分析中，是把一定量水接种于琼脂培养基中，在37℃条件下培养24小时之后，数出生长的细菌菌落数，然后计算出每毫升水中所含的细菌数。
2.大肠菌群
大肠菌群数是指单位体积水中所含的大肠菌数目，单位为个/L，它是常用的细菌学指标。大肠菌本身虽非致病菌，但由于它的生存条件等与肠道致病病原菌比较接近，因此可以间接表明水体有无受病原菌污染的可能性，或判断污水有无病原菌的可能。
1.3.2水质标准
一、我国的环境保护立法
我国自1979年颁布《中华人民共和国环境保护法（试行）》，并于1989年12月26日经第七届全国人民代表大会常务委员会通过《中华人民共和国环境保护法》以来，环境保护立法工作有了很大进展，国家制定了预防为主防治结合，污染者出资治理和强化环境管理的三大政策。颁布了28件环境法规和70余件环境规章，地方性环境法规达900余件，制定了375项环境标准，确定了环境影响评价、城市环境综合整治定量考核、污染物总量控制等有效的环境管理制度，基本形成了符合国情的环境政策、法律、标准和管理体系。
二、我国水环境标准
有关部门制定了较详细的水环境标准，供规划、设计、管理、监测部门遵循，具体的水环境标准可以分成两大类：水域水质标准和排放水质标准。
1.水域水质标准
水域水质标准是依据人类对水体的使用要求制定的。满足当地人们对自然水体不同使用功能的要求，如饮用水、公共给水、工业用水、农业用水、渔业用水、景观用水、航运、水上运动等等。根据各类水体所服务的对象和内容不同，对水质的要求也各有不同。一般饮用、公共给水水源和景观用水等对水质要求较高，农业、渔业用水水质则以不影响动植物生长和不使动植物体内残留毒性物质超标为限；工业用水则需要满足不同类型生产用水的要求；航运等用水对水质要求相对较低。我国已经颁布了《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）、《海水水质标准》（GB3097-1997）、《农田灌溉水质标准》（GB5084-2021）、《景观娱乐用水水质标准》（GB12941-1991）、《国家渔业水质标准》（GB11607-1989）等。
《地表水环境质量标准》将地表水体按水质分为五类分别为Ⅰ到Ⅴ类，不满足Ⅴ类水质标准的水体为劣Ⅴ类，实际工程中通过该将各项水体指标与标准范围对比，进行地表水的水质评价和污染状况判断。
2.排水水质标准
排水水质标准是依据水体的环境容量和现代技术经济条件制定的，用于限制排入水体的污染物种类和数量。排水水质标准是全国性的，也有地区性和行业性的，地区和行业性指标只能适用于相应的地区和行业。我国既有综合性的排放标准《污水综合排放标准》（GB8978-1996），也有行业排放标准，二者不交叉执行，造纸工业、钢铁工业、肉类加工工业、纺织染整工业、医疗机构等有行业标准的执行行业标准，其他执行综合排放标准。
《污水综合排放标准》将排放的污染物按性质分为两类。第一类污染物指能够在环境和生物体内富集，对人体健康产生长远不良影响的污染物质。第二类污染物是指长远影响小于第一类的污染物质。对于两类污染物排放的限值是不同的。该标准不仅规定了所排放污染物的允许浓度，而且对部分行业的排水量也提出了要求，克服了以往排放控制仅以浓度为依据的问题，实现了污染物的排放由浓度控制到总量控制的突破。
