水污染控制工程--課件.ppt

水污染控制工程 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)環(huán)境工程教研室 環(huán)境工程簡介 美國土木工程師學(xué)會(huì) 環(huán)境工程分會(huì) AmericanSocietyofCivilEngineers 簡稱ASCE 環(huán)境工程 EnvironmentalEngineering 是通過健全的工程理論與實(shí)踐來解決環(huán)境衛(wèi)生 environmentalsanitation 問題 提供安全 可口和充足的公共給水 建立城市和農(nóng)村符合衛(wèi)生要求的排水系統(tǒng) 適當(dāng)處置與循環(huán)使用廢水和固體廢物 控制水 土壤和空氣污染 并消除這些問題對(duì)社會(huì)和環(huán)境所造成的影響 水污染控制工程從技術(shù)和工程上解決 預(yù)測和控制水污染的問題 提供提高水環(huán)境質(zhì)量 合理利用水資源的方法 滿足不同用途和要求的用水的工藝技術(shù)和工程措施 定義 應(yīng)用工程學(xué)的方法對(duì)水質(zhì)進(jìn)行控制以達(dá)到消除污染和恢復(fù)水的原有狀態(tài) 研究對(duì)象 點(diǎn)源污染 面源污染 水環(huán)境修復(fù)控制方法 物理 化學(xué) 物理化學(xué)和生物化學(xué)成果體現(xiàn) 工程 工藝 裝備 設(shè)備 課程內(nèi)容 概論污水的物理處理污水的生化處理污水的化學(xué)處理污水的物理化學(xué)處理城市污水回用污泥的處理和處置水處理工藝設(shè)計(jì) 第一章概論 水資源與水循環(huán)水污染水質(zhì)與水質(zhì)指標(biāo)污染物在水體環(huán)境中的遷移與轉(zhuǎn)化污水的出路及處理方法 第一節(jié)水資源與水循環(huán) 一 水資源 Waterresource 現(xiàn)在或?qū)?一切可用于生產(chǎn)和生活的地表和地下水的總稱 水資源總量 降水形成的地表和地下產(chǎn)水量 地表水資源量 江河湖泊冰川等地表水體的動(dòng)態(tài)水量 地下水資源量 降水和地表水體入滲補(bǔ)給給地下含水層的動(dòng)態(tài)水量 水資源總量 地表水資源量 地下水資源量 兩者轉(zhuǎn)化的重復(fù)計(jì)算 第一節(jié)水資源與水循環(huán) 一 水資源 Waterresource 1 水資源現(xiàn)狀 2 水資源主要用途 3 水資源開發(fā)利用中存在的主要問題 第一節(jié)水資源與水循環(huán) 1 水資源現(xiàn)狀世界水資源現(xiàn)狀地球上的水約為14億立方公里 覆蓋著近3 4的地球表面 水環(huán)境中的淡水資源卻很少 僅占總水量的2 53 其中3 4存在于冰川和冰帽中 而目前能供人類直接取用的淡水資源僅占0 22 加之自然水源的季節(jié)變化和地區(qū)差異 以及自然水體遭到的普遍污染 致使可供直接取用的優(yōu)質(zhì)水量日顯短缺 難以滿足人們生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)日益增長的要求 第一節(jié)水資源與水循環(huán) 1 水資源現(xiàn)狀我國水資源現(xiàn)狀我國年降水量60000億立方米 相當(dāng)于全球陸地總水量的5 居世界第三位 地表徑流量27115億立方米 居世界第六位 但同時(shí)我國人口眾多 人均年徑流量計(jì) 每人每年僅2500立方米 相當(dāng)于世界人均占有量的1 4 同時(shí) 存在嚴(yán)重的時(shí)空分布不均衡性 空間上 大約90 的地下滲流量分布在南方 時(shí)間上 冬春少雨 夏季多雨 且連續(xù)出現(xiàn)枯水年和豐水年的現(xiàn)象 水土資源組合不相適應(yīng) 第一節(jié)水資源與水循環(huán) 一 水資源 Waterresource 1 水資源現(xiàn)狀 2 水資源主要用途 3 水資源開發(fā)利用中存在的主要問題 第一節(jié)水資源與水循環(huán) 一 水資源 Waterresource 2 水資源主要用途農(nóng)業(yè)灌溉和生活飲用 工業(yè)用水 城市供水 畜禽用水 牧草灌溉 林業(yè)繁育 生態(tài)及環(huán)境用水 水力發(fā)電 航運(yùn) 漁業(yè) 工程及河道沖淤等 第一節(jié)水資源與水循環(huán) 一 水資源 Waterresource 1 水資源現(xiàn)狀 2 水資源主要用途 3 水資源開發(fā)利用中存在的主要問題 第一節(jié)水資源與水循環(huán) 一 水資源 Waterresource 3 水資源開發(fā)利用中存在的主要問題水源枯竭水體污染生態(tài)環(huán)境惡化 第一節(jié)水資源及水循環(huán) 二 水循環(huán) 自然界水循環(huán) 水在自然界的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律 城鎮(zhèn)用水循環(huán) 水的社會(huì)圈 人類活動(dòng)范圍 1 自然界水循環(huán) Hydrologicalcycle 循環(huán)方式 蒸發(fā) 輸送 降水 下滲 徑流 蒸發(fā) 輸送 降水 下滲 徑流 2 水的社會(huì)循環(huán)及對(duì)自然 原始 循環(huán)的影響 自然循環(huán) 平衡破壞 取水 排放 水污染控制工程 平衡破壞 給水處理 社會(huì)循環(huán) 第一章概論 水資源與水循環(huán)水污染水質(zhì)與水質(zhì)指標(biāo)污染物在水體環(huán)境中的遷移與轉(zhuǎn)化污水的出路及處理方法 第二節(jié)水污染 Waterpollution 1984年頒布的 中華人民共和國水污染防治法 明確了水污染的定義 水污染的定義水體因某種物質(zhì)的介入而導(dǎo)致其化學(xué) 物理 生物或放射性等方面特征的改變 從而影響水的有效利用 危害人體健康或者破壞生態(tài)環(huán)境 造成水質(zhì)惡化的現(xiàn)象 第二節(jié)水污染 Waterpollution 水體主要污染源水污染類型水體主要污染物廢水的分類水體污染的危害水污染防治的目標(biāo)任務(wù)與原則 第二節(jié)水污染 Waterpollution 一 水體主要污染源 1 向自然水體排放的各類廢水 2 向自然水體直接傾倒的固體污染物 以及垃圾堆放場所的滲出液和淋洗雨水 3 大氣污染地區(qū)的酸雨及其他淋洗降水 4 大氣中有害的沉降物及水溶性氣體 5 淋洗植被后溶入了化肥和農(nóng)藥的 降水 徑流 6 航道中船舶的漏油 廢水及固體廢棄物 第二節(jié)水污染 Waterpollution 二 水體主要污染物1 固體污染物2 生物污染物3 需氧有機(jī)污染物4 富營性污染物5 感官污染物 6 有毒污染物7 油類污染物8 熱污染9 酸 堿 鹽類污染物 第二節(jié)水污染 Waterpollution 三 水污染類型1 需氧型污染2 毒物型污染3 富營養(yǎng)型污染4 感官型污染5 其它 浮油 酸堿 病原體 熱水等 1 需氧型污染 原因過量的有機(jī)物光合速率減少氧溶解度的減少氧擴(kuò)散的減少需氧量的增加途徑 點(diǎn)源污染防止措施 生物處理 原因有機(jī) 無機(jī) 重金屬途徑點(diǎn)源污染 廢水排放防止措施化學(xué)與物理化學(xué)處理 2 毒物型污染 3 富營養(yǎng)型污染 原因氮 磷途徑點(diǎn)源 面源防止措施生物處理 原因 色 味 懸浮物途徑 點(diǎn)源污染 廢水排放防止措施 物理 化學(xué) 生物化學(xué) 4 感官型污染 第二節(jié)水污染 Waterpollution 四 廢水的分類根據(jù)來源不同 生活污水 工業(yè)廢水1 生活污水 含氮 磷 硫高 含有纖維素等厭氧性細(xì)菌作用下易產(chǎn)生惡臭的物質(zhì) 含有多種微生物 易使人傳染上各種疾病 在廢水中洗滌劑含量增大 呈弱堿性 對(duì)人體有一定危害 第二節(jié)水污染 Waterpollution 四 廢水的分類根據(jù)來源不同 生活污水 工業(yè)廢水2 工業(yè)廢水 排放量大 污染范圍廣 排放方式復(fù)雜 污染物種類繁多 濃度波動(dòng)幅度大 污染物質(zhì)毒性強(qiáng) 危害大 污染物排放后遷移變化規(guī)律差異大 恢復(fù)比較困難 生產(chǎn)污水 污染較嚴(yán)重 須經(jīng)處理后方可排放 生產(chǎn)廢水 較清潔 不經(jīng)處理即可排放或回用 第二節(jié)水污染 Waterpollution 四 廢水的分類根據(jù)污染物類別的不同 有機(jī)廢水和無機(jī)廢水根據(jù)毒物的種類不同 含酚廢水 含汞廢水等 第二節(jié)水污染 Waterpollution 五 水體污染的危害1 對(duì)人體健康的危害2 對(duì)工業(yè)生產(chǎn)的影響3 對(duì)農(nóng)業(yè) 漁業(yè)生產(chǎn)的影響 第二節(jié)水污染 Waterpollution 六 水污染防治的目標(biāo) 措施 任務(wù)與原則1 水污染防治的主要目標(biāo) 1 確保地面水和地下水源的水質(zhì) 為向居民供應(yīng)安全可靠的飲用水提供保證 2 恢復(fù)各類水體的使用功能 為經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供水資源保障 確保社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展 3 保證各類水體具有良好的水質(zhì) 確保水生生態(tài)系統(tǒng)的繁榮昌盛 第二節(jié)水污染 Waterpollution 六 水污染防治的目標(biāo) 措施 任務(wù)與原則2 水體污染防治措施 防止地表水污染的主要措施為 禁止向水體排放油類 酸液 堿液及劇毒廢液 禁止在水體清洗裝貯過油類或毒物的車輛和容器 禁止將含有汞 鎘 鉻 砷 鉛 氰化物 黃磷等的可溶性劇毒廢渣向水體排放或不作防滲層而直接埋入地下 禁止向水體傾倒工業(yè)垃圾 生活垃圾或其它廢棄物 不得在水體最高線以下的灘地和岸坡上堆放廢棄物 禁止向水體排放帶有放射性的廢棄物和廢水 不得向水體排放足以引起熱污染的廢水 不得向水體排放帶有病原體而未經(jīng)消毒的廢水 使用農(nóng)藥要保證安全 不得污染水體 農(nóng)灌水要符合有關(guān)規(guī)定 船舶的各類廢水必須符合排放標(biāo)準(zhǔn) 不得向水體排泄油污 第二節(jié)水污染 Waterpollution 六 水污染防治的目標(biāo) 措施 任務(wù)與原則2 水體污染防治措施 防止地下水污染的主要措施為 禁止利用滲井 滲坑 裂隙和溶洞排放含毒廢水和帶菌廢棄物 不得采用無防滲措施的溝渠池塘輸送含毒或帶菌廢水 開采地下水時(shí) 應(yīng)防止已被污染的潛水滲入地下水 并防止水質(zhì)差異很大的各層地下水相互滲透 興建地下工程設(shè)施或進(jìn)行地下勘探及采礦時(shí) 應(yīng)采取防護(hù)措施 防止地下水污染 人工回灌補(bǔ)給地下水時(shí) 不得惡化地下水質(zhì) 第二節(jié)水污染 Waterpollution 六 水污染防治的目標(biāo) 措施 任務(wù)與原則3 水污染防治的主要任務(wù) 1 進(jìn)行區(qū)域 流域或城鎮(zhèn)的水污染防治規(guī)劃 在調(diào)查分析現(xiàn)有水環(huán)境質(zhì)量及水資源利用需求的基礎(chǔ)上 明確水污染防治的具體任務(wù) 制訂應(yīng)采取的防治措施 2 加強(qiáng)對(duì)污染源的控制 采取有效措施減少污染源污染物排放量 3 對(duì)各類廢水進(jìn)行妥善的收集和處理 建立完善的排水系統(tǒng)及廢水處理系統(tǒng) 使廢水排入水體前達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn) 4 加強(qiáng)對(duì)水環(huán)境水資源的保護(hù) 通過法律 行政 技術(shù)等一系列措施 使水環(huán)境水資源切實(shí)免受污染 4 水污染防治的原則 防 治 管 第一章概論 水資源與水循環(huán)水污染水質(zhì)與水質(zhì)指標(biāo)污染物在水體環(huán)境中的遷移與轉(zhuǎn)化污水的出路及處理方法 第三節(jié)水質(zhì)與水質(zhì)指標(biāo) 水質(zhì)定義 是指水與其中所含雜質(zhì)共同表現(xiàn)出來的物理學(xué) 化學(xué)和生物學(xué)的綜合特性 水質(zhì)指標(biāo)定義 根據(jù)水體中污染物的性質(zhì) 對(duì)水體進(jìn)行定性或定量分析的指標(biāo) 國際通用水質(zhì)指標(biāo) 物理性指標(biāo) 化學(xué)性指標(biāo) 生物性指標(biāo) 物理性指標(biāo) 感官性指標(biāo) 水的色度來源于金屬化合物或有機(jī)化合物 感官性指標(biāo) 水的異臭來源于還原性硫和氮的化合物 揮發(fā)性有機(jī)物和氯氣等污染物質(zhì) 揮發(fā)性固體 溶解性固體 固定性固體 懸浮固體 加速耗氧反應(yīng) 最終導(dǎo)致水體缺氧或水質(zhì)惡化 造成水中溶解氧減少 工業(yè)廢水常引起水體熱污染 第三節(jié)水質(zhì)與水質(zhì)指標(biāo) 第三節(jié)水質(zhì)與水質(zhì)指標(biāo) 固體物質(zhì) totalsolids TS DS SS mg l 按能否透過孔徑3 10 m濾膜或?yàn)V紙分為 溶解性能 溶解固體 dissolvedsolids DS能 鹽類 懸浮固體 suspendedsolids SS不能 不溶性固體物質(zhì) SS VS FS mg l 600 高溫灼燒 揮發(fā)性能 揮發(fā)性懸浮固體 volatilesolids VS 有機(jī)污染物質(zhì) 固定性懸浮固體 fixedsolids FS 無機(jī)污染物質(zhì) 可沉固體 settleablesolids SS ml l 將1 L 水樣在標(biāo)準(zhǔn)沉降管中 靜置1小時(shí) 能夠沉降分離的可沉降懸浮固體的量 例題2 將某污水水樣100mL置于質(zhì)量為46 4718g的古氏坩堝中過濾 在105 下烘干 稱重為46 5036g 然后再將此坩堝置于600 下灼燒 最后稱重為46 4848g 另取同一水樣100mL置于質(zhì)量為67 9624g的蒸發(fā)皿中 在105 下蒸干后稱重為68 0138g 試計(jì)算該水樣的總固體 懸浮固體 溶解固體 揮發(fā)性懸浮固體和固定性懸浮固體的含量各為多少 mg L 化學(xué)性指標(biāo) 有機(jī)性指標(biāo) 生化需氧量 BOD 反映了在有氧的條件下 水中可生物降解的有機(jī)物的量主要污染特性 mg L BOD biologicaloxygendemand在規(guī)定條件下微生物氧化分解污水或受污染的天然水樣中有機(jī)物所需要的氧量 有機(jī)污染物被好氧微生物氧化分解的過程 第一個(gè)階段 有機(jī)物被轉(zhuǎn)化成二氧化碳 水和氨 第二階階段 氨被轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽和硝酸鹽 化學(xué)性指標(biāo) 有機(jī)性指標(biāo) 生化需氧量 BOD 反映了在有氧的條件下 水中可生物降解的有機(jī)物量的主要污染特性 以mg L為單位 實(shí)際中 常以5d作為測定生化需氧量的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間 稱5日生化需氧量 BOD5 通常以20 為測定的標(biāo)準(zhǔn)溫度 BOD5 20 BOD5 BOD BOD biologicaloxygendemand在規(guī)定條件下微生物氧化分解污水或受污染的天然水樣中有機(jī)物所需要的氧量 第三節(jié)水質(zhì)與水質(zhì)指標(biāo) 生化需氧量 BOD 的缺點(diǎn) 1 工業(yè)廢水中含有劇毒物質(zhì)時(shí)微生物活動(dòng)受到限制 影響有機(jī)物的分解 2 只反應(yīng)可生物降解有機(jī)物含量 3 時(shí)間較長 化學(xué)性指標(biāo) 有機(jī)性指標(biāo) 化學(xué)需氧量 COD 表示廢水中還原性物質(zhì)的量 COD CODB CODNBCODB 1 72BOD5氧化劑 高錳酸鉀KMnO4 稱CODMn或OC 重鉻酸鉀K2Cr2O7 稱CODCr COD COD chemicaloxygendemand用化學(xué)方法氧化分解廢水水樣中有機(jī)物過程中所消耗的氧化劑量折合成氧量 O2 mg L 例題2 生活污水化學(xué)需氧量 COD 含量為450mg L 生化需氧量 BOD5 為250mg L 出水COD 65mg L BOD5 40mg L 測試結(jié)果表明剩余COD為多少 化學(xué)性指標(biāo) 有機(jī)性指標(biāo) 總有機(jī)碳 TOC 和總需氧量 TOD TOC totalorganismcarbon在950 高溫下 以鉑作為催化劑 使水樣氣化燃燒 然后測定氣體中的CO2含量 從而確定水樣中碳元素總量 mg C L測定中應(yīng)該去除無機(jī)碳的含量 TOD totaloxygendemand在900 950 高溫下 將污水中能被氧化的物質(zhì) 主要是有機(jī)物 包括難分解的有機(jī)物及部分無機(jī)還原物質(zhì) 燃燒氧化成穩(wěn)定的氧化物時(shí)需氧量 mg O L 化學(xué)性指標(biāo) 無機(jī)性指標(biāo) 過多的氮 磷進(jìn)入天然水體 易導(dǎo)致富營養(yǎng)化 使水生植物尤其是藻類大量繁殖 造成水中溶解氧急劇變化 影響魚類生存 并可能使某些湖泊由貧營養(yǎng)湖發(fā)展為沼澤和干地 一般要求處理后污水的pH在6 9之間 當(dāng)天然水體遭受酸堿污染時(shí) pH發(fā)生變化 消滅或抑制水體中生物的生長 妨礙水體自凈 還可腐蝕船舶 堿度指水中能與強(qiáng)酸定量作用的物質(zhì)總量 按離子狀態(tài)可分為三類 氫氧化物堿度 碳酸鹽堿度 重碳酸鹽堿度 作為微量金屬元素 重金屬的主要危害 生物毒性 抑制微生物生長 使蛋白質(zhì)凝固 逐級(jí)富集至人體 影響人體健康 生物性指標(biāo) 生活污水 腸道傳染病 肝炎病毒 SARS 寄生蟲卵等制革屠宰等工業(yè)廢水 炭疽桿菌 鉤端螺旋體等醫(yī)院污水 各種病原體危害 傳播疾病 影響衛(wèi)生 導(dǎo)致水體缺氧 來源及危害 反映了水體有機(jī)污染程度和受細(xì)菌污染的程度 常以細(xì)菌個(gè)數(shù)