第02章 水污染及其控制技術(shù)1

簡介內(nèi)容：水環(huán)境、水資源及其特性

水體污染與水體自凈

需氧污染物，富營養(yǎng)化

污染物在水環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化

水體污染的防治

1水環(huán)境概述

1.1水環(huán)境、水資源及其特性水環(huán)境:指水體及水中容納的一切物質(zhì)，水體有江、河、湖、海、水庫、沼澤、地下水、冰川等，水中容納的物質(zhì)有懸浮物質(zhì)、溶解物質(zhì)、底泥等，當(dāng)然也包括水生生物。水和水環(huán)境區(qū)別:水是由元素組成的一種化合物；水環(huán)境是一個混合系統(tǒng)，一個自然綜合體。天然水與純凈水區(qū)別:天然水不是化學(xué)上的純水，是含有許多可溶解性物質(zhì)和非溶解性物質(zhì)所組成的極其復(fù)雜的綜合體，它含有溶解氣體、溶解性物質(zhì)、膠體物質(zhì)、懸浮物質(zhì)，具體構(gòu)成見課本P53頁表3-2。

1.2水質(zhì)及其特征、水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)

1.2.1水質(zhì)

水質(zhì)：即水的品質(zhì)，是指水與其中所含雜質(zhì)共同表現(xiàn)出來的物理、化學(xué)和生物特性。

水中雜質(zhì)分類：按雜質(zhì)在水中的存在狀態(tài)可分為懸浮物質(zhì)、溶解物質(zhì)和膠體物質(zhì)。水質(zhì)指標(biāo)：物理指標(biāo)(溫度、色度、渾濁度、電導(dǎo)率、懸浮物質(zhì)等)；化學(xué)指標(biāo)(pH、DO、堿度、酸度、各種化學(xué)物質(zhì)成分、COD、BOD、TOC等)；生物指標(biāo)（細(xì)菌總數(shù)、總大腸菌群數(shù)等）。

1.2.2水質(zhì)特性

1)大氣降水的水質(zhì)特征

大氣降水包括雨水和雪水，它可表征大氣層組成的狀況，提示大氣污染的狀況，大氣降水一般的滯留時間是8天，在所有天然水中是循環(huán)時間最快的。2〕地表水的水質(zhì)特征包括河流、湖水和海洋等，水中化學(xué)物質(zhì)含量高且復(fù)雜3〕地下水的水質(zhì)特征

它是埋藏在地表以下的天然水，由于特殊的地質(zhì)環(huán)境，水的成分也具有多樣性和復(fù)雜性，但其成分動態(tài)變化小、基本穩(wěn)定。

1.2.3水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)

目前的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)有《地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》、《污水排放標(biāo)準(zhǔn)》和《生活飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》，其他行業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)如《漁業(yè)水域水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》、《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》《游泳用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》等。其中《地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》按使用目的和保護(hù)目標(biāo)劃分五類：源頭水、國家保護(hù)區(qū)、一級、二級工業(yè)用水、景觀和農(nóng)田用水。

《污水排放標(biāo)準(zhǔn)》按污染物的毒性又劃分第一類污染物（汞、鉻、砷、鉛等）和第二類污染物（COD、BOD、色度等）。

2水體污染與水體自凈

2.1水體污染及污染源

水體污染：水體中因受過多的雜質(zhì)而導(dǎo)致其物理、化學(xué)及生物特性的改變和水質(zhì)的惡化，從而影響水的有效利用，危害人體健康。

根據(jù)最近世界衛(wèi)生組織公布的資料表明，當(dāng)前因為水污染:

全世界每年有5000萬兒童死亡；

全世界每年有3500萬人患心血管病；

全世界每年有7000萬人患膽結(jié)石、腎結(jié)石；

全世界每年有9000萬人患肝炎；

全世界每年有3000萬人死于肝癌、胃癌………水體污染源：指向水體釋放污染物的來源和場所。其分類有不同方法：按存在形式分點(diǎn)源、線源、面源（農(nóng)田化肥污染）；按來源分生活污水、工業(yè)污水、農(nóng)田污水、其他行業(yè)污水(畜牧業(yè))。其中工業(yè)廢水是造成水體污染的主要污染源。

水體自凈：進(jìn)入水體的污染物，通過物理、化學(xué)和生物等方面的作用，使污染物的深度逐漸降低，經(jīng)過一段時間之生，水體將恢復(fù)到受污染前的狀態(tài)，這一現(xiàn)象稱為水體的自凈作用。狹義的自凈是指水中的微生物氧化分解有機(jī)污染物而使水質(zhì)凈化的作用。2.2水體中的主要污染物及影響1、需氧污染物需氧污染物是指污染物的分解過程中要消耗水中的溶解氧，使水質(zhì)惡化。其反應(yīng)式可記為：有機(jī)物質(zhì)+細(xì)菌+O2

CO2+H2O+新的細(xì)菌細(xì)胞需氧有機(jī)物的綜合指標(biāo)：１）以氧表示的指標(biāo)：a理論需氧量(ThOD)根據(jù)化學(xué)方程式計算求得的有機(jī)物全部分解(氧化)所需要的氧量。b生化需氧量(BOD)在有氧的情況下，由于微生物(主要是指細(xì)菌)的活動，可降解有機(jī)物穩(wěn)定化所需的氧量。(包括碳化需氧量和硝化需氧量)。通常以20℃、5日生化需氧量BOD5來衡量水體中有機(jī)污染物的濃度指標(biāo)。c化學(xué)需氧量(COD)在一定的條件下，用化學(xué)氧化劑(如重鉻酸鉀、高錳酸鉀等)氧化水為有機(jī)污染物時所需的氧量。

d總需氧量(TOD)在高溫下燃燒化合物所耗去的氧量。

２）以碳表示的指標(biāo)：a理論有機(jī)碳（TheoreticalOxygenCarbon,ThOC）b總有機(jī)碳（TotalOrganicCarbon，TOC）包括水體中所有有機(jī)污染物的含碳量。３）溶解氧Ｐ６２圖３－２溶解氧下垂曲線及溶解氧含量的影響因素受污染河水的分區(qū)：清潔水區(qū)、水質(zhì)惡化區(qū)、恢復(fù)區(qū)和恢復(fù)后的清潔水區(qū)

2、富營養(yǎng)化物質(zhì)

定義：是指過量的營養(yǎng)物質(zhì)如氮，磷（還包括鐵、硫等）進(jìn)入湖泊水體，引起水生生物尤其是漂浮藻類的異常繁殖，導(dǎo)致水體透明度下降，溶解氧減低，水質(zhì)惡化，魚類死亡，以至喪失水體功能

來源：城市生活污水（含磷廢水）、某些工業(yè)污水、農(nóng)業(yè)化肥

危害：

評價指標(biāo)：水體富營養(yǎng)化的營養(yǎng)物質(zhì)主要是指氮，磷目前國外對湖泊富營養(yǎng)化的評價指標(biāo)如下：總氮為0.2mg/L總磷為0.02mg/LN/P=10

克分子氮（溶解性無機(jī)氮）/活性磷在自然平衡條件下為16氮/硅在自然平衡條件下在0.5---1.5之間。3、油類污染物來源：船舶造成、工業(yè)造成的油污染、石油開采、大氣石油烴的沉降等。危害：破壞景觀、危害生物、有毒性。4、酚類污染物來源：工業(yè)排放的含酚廢水（如焦化廢水和以酚為原料加工的廢水）。危害：酚易揮發(fā)，對人體產(chǎn)生嚴(yán)重影響，可致癌。含酚廢水的自凈：①酚的揮發(fā)作用，可通過曝氣去除40％。②底泥效應(yīng)，沉積物對酚類物質(zhì)的分解作用。5、氰化物污染物

來源：工業(yè)排放的含氰廢水（如電鍍、煤氣洗滌、化工廠）等。危害：氰化物是劇毒物質(zhì)。氰化物自凈：①氰化物的揮發(fā)作用，控制PH值，氰化物通過CO2，產(chǎn)生HCN。②生物化學(xué)分解成NH＋4。6、重金屬污染

來源：來自采礦和冶煉行業(yè)，還有輕工業(yè)，如電鍍。危害：表現(xiàn)為毒性，具體到每種見P73頁?？刂疲簩τ跐舛雀叩膹U水，一般采用沉淀回收利用，低濃度最新的研究進(jìn)展是采取非活性的生物吸附。3污染物在水環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化3.1耗氧有機(jī)物在水環(huán)境中的轉(zhuǎn)化降解作用

有機(jī)物的降解過程：有機(jī)物的生化降解主要是微生物的代謝活動，微生物的代謝又分體內(nèi)和體外兩種，代謝的基本反應(yīng)是水解反應(yīng)和氧化反應(yīng)。水解反應(yīng)是將高、大分子，在酶的作用下，分解為簡單的物質(zhì)；氧化作用主要是脫氫和脫羧作用。

3.2重金屬在水體中的遷移轉(zhuǎn)化

1)重金屬遷移轉(zhuǎn)化的基本類型

機(jī)械搬運(yùn)物理化學(xué)遷移生物遷移2)重金屬物理化學(xué)遷移機(jī)理①沉淀－溶解作用②水解作用③絡(luò)合作用④吸附作用⑤氧化還原作用4水體污染的防治4.1水污染防治的目的和任務(wù)

防治目標(biāo)（三個）：1)

確保地面水和地下飲用水源地的水質(zhì)，保證居民的飲水安全；2)

恢復(fù)各類水體的適用功能；3)還清地面水體的水質(zhì)，恢復(fù)自然美好景觀。

任務(wù)：1)

規(guī)劃－調(diào)查分析現(xiàn)有水環(huán)境質(zhì)量及水資源利用的需求，明確水污染防治的具體任務(wù)，制定采取的防治措施；2)

加強(qiáng)對污染源的控制，采取有效措施盡可能減少污染源排放的污染物；3)

對廢水進(jìn)行妥善的集中和處理，達(dá)標(biāo)排放；4)通過一系列措施（包括法律、行政、技術(shù)的），使水環(huán)境資源免受污染。

4.2控制水體污染的基本途徑

途徑：將“防”、“治”和“管”三者結(jié)合?！胺馈保瓘脑搭^減少排放，如工業(yè)污染源采取清潔生產(chǎn)工藝（清潔生產(chǎn)的定義是指資源能源利用量最少、且污染排放量也最少的生產(chǎn)工藝），循環(huán)適用或回收有用物品。如生活垃圾通過源頭管理實(shí)行減量化；農(nóng)業(yè)的面污染提倡科學(xué)施肥和農(nóng)藥的合理適用等。

“治”－盡管源頭預(yù)防可控制一定程度的污染，但要實(shí)現(xiàn)“零排放”是不可能的，因此必須要治理達(dá)標(biāo)排放。特別是城市污水的的再利用

“管”－不只是對污染源的管理，還應(yīng)加強(qiáng)對水體、處理設(shè)施以及人的管理。

4.3廢水處理技術(shù)概述

廢水處理方法歸納為：