水體環(huán)境污染及其治理

關于水體環(huán)境污染及其治理第1頁，講稿共27頁，2023年5月2日，星期三我國飲用水的現(xiàn)狀資源型缺水西北、華北、東北部分地區(qū)，年降雨量200~600mm，十年九旱，多年連旱，長期缺水工程性缺水西南、華南、華中部分地區(qū)，年降雨量雖在1000mm以上，但地形、地貌和地質條件復雜，蓄水工程不足，有水蓄不住?！叭嗽谏缴献?，水在山下流，聽水響看水流，山上用水貴如油”。水質型缺水部分地區(qū)地下水和地面水，含氟、含砷嚴重超標第2頁，講稿共27頁，2023年5月2日，星期三天然水的性質及水中的主要物質水的性質水體溶解的主要氣體以氧氣和二氧化碳意義較大，少量硫化氫天然水中含氧量為：0~14mg/L，二氧化碳含量為：20~30mg/L水中溶解的主要物質硅、鋁、鎂、鈉和鉀、錳、氮、磷、硫第3頁，講稿共27頁，2023年5月2日，星期三4.2水體污染及其來源水體污染水體污染－排入水體的污染物在數(shù)量上超過該物質在水體中的本底含量和水體的環(huán)境容量，導致水的物理、化學及微生物性質發(fā)生變化，使固有的生態(tài)系統(tǒng)和功能受到破壞。常見的水體污染物類型持久性污染物、非持久性污染物、酸和堿（以pH值表征）、熱污染物（以溫度表征）第4頁，講稿共27頁，2023年5月2日，星期三按產(chǎn)生污染物的行業(yè)性質分類工業(yè)污染源：最主要的污染源農(nóng)業(yè)污染源交通運輸污染源生活污水污染源生活污水生活污水是指城市機關、學校和居民在日常生活中產(chǎn)生的廢水，包括廁所糞尿、洗衣洗澡水、廚房等家庭排水以及商業(yè)、醫(yī)院和游樂場所的排水。第5頁，講稿共27頁，2023年5月2日，星期三城市每人每日排出的生活污水量為150—400L，其量與生活水平有密切關系。生活污水中含有大量有機物，如纖維素、淀粉、糖類和脂肪蛋白質等；也常含有病原菌、病毒和寄生蟲卵；無機鹽類的氯化物、硫酸鹽、磷酸鹽、碳酸氫鹽和鈉、鉀、鈣、鎂等?？偟奶攸c是含氮、含硫和含磷高，在厭氧細菌作用下，易生惡臭物質。第6頁，講稿共27頁，2023年5月2日，星期三工業(yè)污水工業(yè)生產(chǎn)過程中所排出的廢水，其成份取決于生產(chǎn)所用原料、工藝.特點懸浮物含量高，可達100~30000mg/L生物需氧量（BOD）高，可達200~5000mg/L酸堿度變化大，pH值在5~11，甚至在2~13溫度高，可達40°C，造成熱污染易燃，因常含低沸點的揮發(fā)性液體，易釀成水面火災多種多樣有毒有害成份：酚、氰、油、農(nóng)藥、重金屬、放射性等第7頁，講稿共27頁，2023年5月2日，星期三工業(yè)廢水主要來源采礦及選礦廢水金屬冶煉廢水煉焦煤氣廢水機械加工廢水石油工業(yè)廢水化工廢水造紙廢水紡織印染廢水皮毛加工及制革廢水食品工業(yè)廢水農(nóng)業(yè)污水特點：含有機質、植物營養(yǎng)素及病原微生物高。含較高的化肥、農(nóng)藥，隨用農(nóng)藥、化肥的80~90%均可進入水體，有機酚耐油墊半衰期均為15年。全球各類水體中均有存在。交通運輸污水主要指運輸過程中產(chǎn)生的廢水第8頁，講稿共27頁，2023年5月2日，星期三4.3水體污染物概念：造成水體水質惡化的各種物質或能量分類：

固體污染物、需氧污染物、營養(yǎng)性污染物、酸堿性污染物、有毒污染物、油類污染物、生物污染物、感官性污染物、熱污染等廢水水質主要指標：有毒物質、有機物質、懸浮物、細菌總數(shù)、pH值、色度、溫度第9頁，講稿共27頁，2023年5月2日，星期三4.3.1固體污染物懸浮物：泥沙、有機體、各種懸浮在水體中的固體物質導致水質混濁，設備和管道堵塞、磨損，干擾廢水處理和回收設備的工作。是衡量水質的一項重要指標，也是廢水處理的一項基本任務。濁度是對水的光傳導性能的一種測量?？杀碚鲝U水中膠體和懸浮物的含量。第10頁，講稿共27頁，2023年5月2日，星期三4.3.2耗氧有機物天然水中的有機物是指天然的腐殖物質及水生生物的生命活動產(chǎn)物廢水中大量的有機物直接進入水體后，通過微生物的生物化學作用而分解為簡單的無機物質（二氧化碳和水），在分解過程中需消耗水中的溶解氧，在缺氧條件下污染物就發(fā)生腐敗分解、惡化水質。需氧有機物越多，耗氧也越多，水質就越差，水體污染越嚴重水中溶解氧濃度因夜晚植物和動物呼吸作用，含量會降低，早上植物開始光合作用儲氧第11頁，講稿共27頁，2023年5月2日，星期三化學需氧量（COD）定義：在酸性條件下，用強的化學氧化劑將有機物氧化成CO2、H2O所消耗的氧量。COD值越高，表明水體受有機污染越嚴重常用氧化劑：重鉻酸鉀和高錳酸鉀ISO規(guī)定：化學需氧量指CODCr，CODMn為高錳酸鉀指數(shù)生化需氧量（BOD）定義：在有氧條件下，因微生物的活動，降解有機物所需的氧量BOD值越高，表明水中耗氧有機物污染越嚴重總需氧量（TOD）定義：有機物在高溫燃燒后，將產(chǎn)生CO2、H2O、NO2和SO2,所消耗的氧量TOD>COD第12頁，講稿共27頁，2023年5月2日，星期三氮、磷等植物營養(yǎng)物質過多所引起的水質污染現(xiàn)象富營養(yǎng)化后果會引起藻類及其他浮游生物迅速繁殖，隔絕水面與大氣之間的復氧，導致水體溶解氧量下降，使魚類或其他生物大量死亡，進一步消耗溶解氧，使水質惡化死亡的藻類和魚類不斷沉積于水體底部，最終使水體變成沼澤甚至旱地。水華（江河湖泊）、赤潮（海洋）[太湖藍藻、水葫蘆]浮游生物的顏色不同而使水面呈藍色、紅色、棕色、乳白色等促使湖泊老化，破壞水資源，危害水源富營養(yǎng)化指標總磷濃度>0.02mg/L，無機氮濃度>0.3mg/L防止富營養(yǎng)化途徑合理施用化肥，防止流失；降低工業(yè)廢水中N、P排放量；生活糞便等污水先做沼氣后再作有機肥；對水源進行監(jiān)測、預報4.3.3富營養(yǎng)化污染第13頁，講稿共27頁，2023年5月2日，星期三4.3.4無機無毒物質(酸、堿、鹽污染物)來源：酸性廢水主要來自于礦山排水、工業(yè)廢水及酸雨堿性廢水主要來自于堿法造紙、化學纖維制造、制堿、制革等工業(yè)廢水飲用水pH=7.0~8.5，漁業(yè)用水pH=6.0~9.2，農(nóng)業(yè)用水pH=4.5~9.04.3.5有毒污染物定義：廢水中能對生物引起毒性反應的化學物質類型：無機有毒物質、有機有毒物質和放射性物質第14頁，講稿共27頁，2023年5月2日，星期三無機有毒物質特點：強烈的生物毒性，經(jīng)食物鏈危害人健康類型：金屬和非金屬重金屬污染的危害汞（Hg）污染潛伏期達10~30年。有機汞在貝類、魚類中富集，經(jīng)食物鏈進入人體，在肝、腎、腦中積累，侵入中樞神經(jīng)，引發(fā)“水俁病”，毒性大大超過無機汞。無機汞可用藥物排出，有機汞極難用藥物排出。第15頁，講稿共27頁，2023年5月2日，星期三鎘（Cd）污染典型的富集性毒物積累在人體的肝、腎組織中，不易排出。后果：腎臟功能不全，降低機體免疫力，骨質疏松、軟化，引起全身疼痛、腰關節(jié)受損、骨節(jié)變形潛伏期達1~30年，發(fā)病后難以治療。鉻（Cr）污染六階鉻毒性大于三階鉻引起神經(jīng)系統(tǒng)中毒鉛（Pb）污染富集性毒物，攝入量超過1mg時，有明顯積累。后果：干擾機體生理功能，危機神經(jīng)系統(tǒng)、腎與腦，兒童易受永久性的腦損傷。鎳、銅、鋅、鈷、錳、釩、鉬和鉍等重金屬離子對人體也有一定的毒害作用。第16頁，講稿共27頁，2023年5月2日，星期三非金屬有毒物：砷、硒、氟、硫、氰、亞硝酸根砷中毒會引起中樞神經(jīng)紊亂、腹痛、肝痛、肝大等消化系統(tǒng)障礙，常伴有皮膚癌、肝癌、砷癌、肺癌等發(fā)病率增高現(xiàn)象。無機氰化物的毒性為破壞血液，影響運送氧和氫的機能而導致死亡。亞硝酸鹽在人體中能與仲胺生成硝酸胺，有強烈的致癌作用。第17頁，講稿共27頁，2023年5月2日，星期三有機有毒物質種類繁多，其環(huán)境化學行為知之甚少。特點：經(jīng)遷移、轉化、富集或食物鏈循環(huán)，危機水生生物及人體健康。大多以污染物形式進入水體。農(nóng)藥主要為有機氯、有機磷農(nóng)藥和氨基甲酸酯類農(nóng)藥有機氯農(nóng)藥難以降解，主要滯留在土壤、沉積物和水生生物中，水中較少有機氯農(nóng)藥和DDT已經(jīng)禁用。有機磷農(nóng)藥和氨基甲酸酯農(nóng)藥易被生物降解，不易富集、吸附，易揮發(fā)。主要產(chǎn)品為有機氯除草劑、氮取代物、脲基取代物和二硝基苯胺除草劑有機磷和氨基甲酸酯農(nóng)藥主要殘留在地表水體中，除草劑是主要污染物第18頁，講稿共27頁，2023年5月2日，星期三4.3.6油類污染物

有“石油類”和“動植物油類”兩項，是水體污染的重要來源之一來源：工業(yè)排放、船只清洗、海上采油、油船意外事故流出等后果：破壞環(huán)境，降低療養(yǎng)地和旅游地的使用價值嚴重危害水生生物漂浮在海面上的多數(shù)是致癌物質油膜在0.001mm時，影響水循環(huán)和水中魚類生存引起火災墨西哥灣與渤海灣漏油事件第19頁，講稿共27頁，2023年5月2日，星期三4.3.7生物污染物質主要指廢水中的致病性微生物，包括致病細菌、病蟲卵和病毒病源微生物的水污染危害歷史最久，至今仍是危害人類健康和生命的重要水污染類型病源微生物特點：數(shù)量大、分布廣、存活時間長，繁殖速度很快引發(fā)脊髓灰質炎、腸道傳染病、霍亂，傷寒病第20頁，講稿共27頁，2023年5月2日，星期三4.3.8感官性狀污染物廢水中能引起異色、渾濁、泡沫、惡臭等現(xiàn)象的物質水質標準對色度、濁度、臭味、漂浮物等指標都有規(guī)定4.3.9熱污染定義：廢水溫度過高引起的危害后果：水中溶解氧減少，水質易惡化，導致魚類等死亡加快藻類繁殖，加快水體富營養(yǎng)化進程對管道、容器等腐蝕加大細菌繁殖加快，水處理費用增大第21頁，講稿共27頁，2023年5月2日，星期三4.4水污染治理技術水體自凈污染物參與水體中的物質轉化和循環(huán)過程，經(jīng)一系列物理、化學、和生物的作用，將其分離或分解，使水體基本或完全恢復原有的生態(tài)平衡的過程。水體所具備的這種能力稱為自凈能力或自凈容量物理凈化作用：稀釋、混合、沉淀與揮發(fā)化學凈化作用：氧化還原、酸堿反應、分解合成、吸附凝聚等生物化學凈化作用：水生生物特別是微生物的生命活動，使其存在形態(tài)發(fā)生變化，有機物無機化，有害物無害化，濃度降低，總量減少。生物化學凈化作用是水體自凈的主要原因第22頁，講稿共27頁，2023年5月2日，星期三一般處理原則一級處理：分離水中的懸浮固體物、膠狀物、浮油或重油；采用水質水量調(diào)節(jié)、自然沉淀、上浮、隔油等方法。二級處理：去除可生物降解的有機溶解物和部分膠狀物的污染，以減少廢水中的BOD和部分COD，通常采用生物化學法處理。三級處理：去除生物難降解的有機污染物和無機污染物，常用活性炭吸附和化學氧化，也可采取離子交換或膜分離技術。三級處理中適用于出水標準要求高，廢水的色、臭、味污染嚴重，或BOD和COD比值甚小。屬于深度處理。第23頁，講稿共27頁，2023年5月2日，星期三化學及物理化學處理法主要方法：中和、混凝、電解、氧化還原、汽提、吸附、離子交換和電滲析等吸附法：原理：利用多孔性的固體物質，使廢水中的一種或多種物質被吸附在固體物質表面而去除類型：物理吸附和化學吸附吸附劑：活性炭、磺化煤、活化煤、沸石、活性白土、硅藻土、腐殖質酸、焦炭、木炭、木屑?；钚蕴繉︿R、鈕、錫、汞、鉛、鈷、鎳、六階鉻等有較好的吸附能力第24頁，講稿共27頁，2023年5月2日，星期三離子交換法原理：借助于離子交換樹脂的離子置換作用，除去廢水中有害離子的處理方法離子交換劑：離子交換樹脂和磺化煤電滲析法膜分離法原理：利用隔膜使溶劑（通常是水）同溶質或微粒分離的方法；用隔膜分離溶液時，使溶質通過膜的方法稱為滲析，使溶劑通過膜的方法稱為滲透。特點：不發(fā)生相變，能量轉化效率高；一般無需投加其他物質；分離和濃縮同步進行，有利于回收有用物質；常溫適應性強，操作維護簡便，易于自動控制第25頁，講稿共27頁，2023年5月2日，星期三污水處理廠處理系統(tǒng)市政污水成份：99.9%是水，固體物質占0.03~0.06%；