水污染控制技術(shù)

環(huán)境學(xué)概論第五章環(huán)境問題環(huán)境問題1.1環(huán)境問題的定義與分類1.2環(huán)境問題產(chǎn)生與原因1.3環(huán)境問題的實(shí)質(zhì)與特點(diǎn)1.4環(huán)境問題的發(fā)展趨勢全球環(huán)境問題概述全球環(huán)境問題各論當(dāng)代中國環(huán)境問題解決環(huán)境問題的根本途徑

掌握概念理解掌握生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)生態(tài)學(xué)的含義及其發(fā)展生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)系統(tǒng)的功能

生態(tài)平衡與失調(diào)

生態(tài)學(xué)的一般規(guī)律

生態(tài)學(xué)在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用理解掌握掌握概念水污染及其控制授課教師：張曉慧E-mail:zxh215_0@163.com第一節(jié)天然水的組成和性質(zhì)第二節(jié)水質(zhì)指標(biāo)與水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)第三節(jié)水環(huán)境污染、污染危害及污染源第四節(jié)水體自凈及污染物在水體中的遷移、轉(zhuǎn)化第五節(jié)水污染控制技術(shù)理解掌握天然水的組成和性質(zhì)1、溶解氣體：溶質(zhì)粒徑小于10-9m，以分子狀態(tài)存在于水中。分為主要?dú)怏w和微量氣體。

2、溶解性物質(zhì)：溶質(zhì)粒徑小于10-9m，主要以離子形態(tài)存在于水中，分主

要離子、生物生成物（生源物質(zhì)）、微量元素。

主要離子：K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Fe3+、Cl-、SO42-、HCO3-、CO32-

生物生成物（生源物質(zhì)）：PO43-、NO3-、NO2-、NH4+微量元素：Br、I、F，以及含量極微的元素及放射性元素3、膠體物質(zhì)：溶質(zhì)粒徑為10-9m～10-7m時(shí)，屬于膠體溶液，分為無機(jī)膠體

和有機(jī)膠體。4、懸渾物質(zhì)：溶質(zhì)點(diǎn)粒徑＞10-7m，為懸濁液或懸浮液，分為細(xì)菌、藻類及原生動(dòng)物、泥沙、粘土和其他不溶物質(zhì)。一、天然水的組成N2、O2、CO2；CH4、H2、H2S天然水的組成和性質(zhì)二、各類天然水的水質(zhì)特點(diǎn)河水組成取決于地區(qū)條件；水中雜質(zhì)少，礦化度低；雨水的PH值在5.6~7.0。河水的化學(xué)成分受多種因素影響；含鹽量多在100~200mg/L,<500mg/L;豐水期渾濁度與細(xì)菌含量更增高，鹽類含量和硬度下降；枯水期水量少，流速減慢，鹽類和硬度升高。水質(zhì)較軟，pH值低，鹽類濃度不大；組成與其所處環(huán)境的各種條件切相關(guān)。undergroundwater)surfacewater)一般感官性質(zhì)較好，溫度較低且變化幅度小，所含細(xì)菌少，懸浮物少，礦物質(zhì)較多，水較硬是比較好的水源。天然水的組成和性質(zhì)3、天然水的緩沖能力三、天然水的性質(zhì)1、碳酸平衡2、天然水中的堿度和酸度2-++堿度，指水中能與強(qiáng)酸發(fā)生中和作用的全部物質(zhì)，即能接受質(zhì)子H+的物質(zhì)總量。酸度，只水中能與強(qiáng)堿發(fā)生中和作用的全部物質(zhì)，即能放出H+或經(jīng)過水解時(shí)聲稱H+的物質(zhì)總量。（1）CO2~HCO3－~CO32-緩沖體系（2）Ca2+~CaCO3體系（3）離子交換緩沖系統(tǒng)水質(zhì)指標(biāo)和水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)一、水體概念1、含義：①河流、湖泊、沼澤、水庫、地下水、海洋的總稱；②水體當(dāng)作包括水中的懸浮物、溶解物質(zhì)、底泥和水生生物等完整的生態(tài)系統(tǒng)。2、分類：水體海洋水體陸地水體地表水體地下水體類型區(qū)域二、水質(zhì)指標(biāo)1、物理性水質(zhì)指標(biāo)2、化學(xué)性水質(zhì)指標(biāo)3、生物學(xué)水質(zhì)指標(biāo)水溫、色度、嗅和味、渾濁度、透明度、總固體、懸浮固體、可見固體、電導(dǎo)率等pH值、硬度、堿度、各種陰陽離子、總含鹽量、含氮化合物，一般有機(jī)物；有毒物質(zhì)；有關(guān)氧的平衡指標(biāo)細(xì)菌總數(shù)、總大腸菌群、糞大腸菌群水質(zhì)指標(biāo)和水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)三、水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)1、地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：水質(zhì)指標(biāo)和水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)三、水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)standard

of

water

environmental

quality

2、污水排放標(biāo)準(zhǔn)：standard

of

water

pollutants

discharge

適用于排放污水和廢水的一切企業(yè)事業(yè)單位，并將排放的污染物按其性質(zhì)分為二類：第一類污染物是指能在環(huán)境或動(dòng)植物體內(nèi)積累，對(duì)于人體將抗產(chǎn)生長遠(yuǎn)不良影響者，其最高允許排放濃度必須符合排放標(biāo)準(zhǔn)，且不得用稀釋法代替必要的惡處理。第二類污染物是指長遠(yuǎn)影響小于第一類污染物的，在排污單位排出口取樣，其最高允許排放濃度必須符合排放標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，允許稀釋法降低濃度。水環(huán)境污染、污染危害及污染源一、水環(huán)境污染及污染物1、化學(xué)性污染水環(huán)境（水體污染）是指人類活動(dòng)排放的污染物進(jìn)入水體，其數(shù)量超過了水體的自凈能力，使水和水體底質(zhì)的理化特性和水環(huán)境中的生物特性、組成等發(fā)生改變，從而影響水的使用價(jià)值，造成水質(zhì)惡化，乃至危害人體健康或破壞生態(tài)環(huán)境的現(xiàn)象。常見的化學(xué)性污染有：酸堿污染、重金屬污染、非金屬毒物污染、需氧性有機(jī)物污染和營養(yǎng)物質(zhì)污染等。2、物理性污染常見的物理性污染有：懸浮物污染、熱污染、放射性污染等。3、生物性污染水體受生物性致病因子污染后，居民常通過飲用、接觸等途徑引起介水傳染病的暴發(fā)流行，對(duì)人體健康造成危害。最常見的疾病包括霍亂、傷寒、痢疾、肝炎等腸道傳染病及血吸蟲病、賈第蟲病等寄生蟲病。（1）破壞水體美觀，影響水面復(fù)氧；（2）降低光的穿透力，妨礙光合作用；（3）堵塞魚鰓，形成污泥厭氧環(huán)境；（4）吸附污染物，擴(kuò)大污染區(qū)域。火力發(fā)電站、核電站及其他工業(yè)產(chǎn)生的熱廢水污染江河、湖泊，可使水溫升高，溶解氧減少，魚發(fā)育受到阻礙，甚至死亡，亦可使水中存在某些有毒物質(zhì)如氯化鉀、異狄氏劑的毒性增加以及加劇富營養(yǎng)化作用。放射性物質(zhì)半減期長，可通過食物鏈富集，隨水和食物進(jìn)入人體，能在一定部位積累，可引起遺傳變異或癌癥。二、水環(huán)境污染的危害嚴(yán)重影響人的健康水污染造成水生生態(tài)系統(tǒng)破壞水污染加劇了缺水狀況水污染危害農(nóng)作物生長水環(huán)境污染、污染危害及污染源三、水體污染源water

body

pollution

sources

1、點(diǎn)源污染源

point

Pollution

sources2、面污染源area

pollution

sources水體自凈及污染物在水體中的遷移、轉(zhuǎn)化一、水體自凈self-purificationofwaterbodies

水體的自凈是指受污染的水體在自然條件的作用下，使污染物濃度和毒性逐漸降低，使水體基本上或完全地恢復(fù)到原來的狀態(tài)的現(xiàn)象。1．物理凈化(稀釋、擴(kuò)散、混合、沉淀、揮發(fā))排污口取水點(diǎn)ABABX距離完全混合斷面控制斷面污染濃度最大污染斷面河流L計(jì)算L全混水體自凈及污染物在水體中的遷移、轉(zhuǎn)化一、水體自凈self-purificationofwaterbodies

水體的自凈是指受污染的水體在自然條件的作用下，使污染物濃度和毒性逐漸降低，使水體基本上或完全地恢復(fù)到原來的狀態(tài)的現(xiàn)象。1．物理凈化(稀釋、擴(kuò)散、混合、沉淀、揮發(fā))2．化學(xué)凈化(氧化還原、酸堿反應(yīng)、分解化合、吸附與凝聚)鐵、錳等重金屬離子沉降O3

某些污染物(S2-SO42-)，酸性環(huán)境，易溶性化合物遷移某些污染物，中性或堿性，生成難溶化合物沉降酸堿反應(yīng)：改變水體PH值，引起污染物存在形式改變吸附與凝聚：天然水中的膠體和懸浮物質(zhì)微粒，吸附和凝聚水中污物，隨較小的膠體仍然隨水流遷移，沿水流方向慢慢擴(kuò)散；而顆粒大的膠體則逐漸沉降。（物理化學(xué)凈化）水體自凈及污染物在水體中的遷移、轉(zhuǎn)化一、水體自凈self-purificationofwaterbodies

水體的自凈是指受污染的水體在自然條件的作用下，使污染物濃度和毒性逐漸降低，使水體基本上或完全地恢復(fù)到原來的狀態(tài)的現(xiàn)象。1．物理凈化(稀釋、擴(kuò)散、混合、沉淀、揮發(fā))2．化學(xué)凈化(氧化還原、酸堿反應(yīng)、分解化合、吸附與凝聚)3．生物凈化：水生生物、微生物的生命活動(dòng)O2NO3-硝酸細(xì)菌CO2NH3PO43-H2O亞硝酸細(xì)菌NO2-O2腐生細(xì)菌廢水可沉固體相互交織起主導(dǎo)作用由污染物性質(zhì)和水體的水文學(xué)和生物學(xué)特征決定廣義水體的自凈指三者作用，狹義上指微生物的氧化分解物理凈化和化學(xué)凈化改變污染物的存在形態(tài)和存在場所，降低其在水中的存在濃度；生物化學(xué)凈化可使污染物總量降低，使水體得到真正的凈化水體自凈及污染物在水體中的遷移、轉(zhuǎn)化二、污染物在水體中的遷移、轉(zhuǎn)化1、水體富營養(yǎng)化過程控制富營養(yǎng)化發(fā)生的指標(biāo)是：水體中氮<0．3mg/L，磷<0．02mg/L;

水體富營養(yǎng)化，是水體衰老現(xiàn)象，防治辦法首先要控制營養(yǎng)物質(zhì)，主要是防止磷和氮進(jìn)入水體；治理富營養(yǎng)化水體，可采取疏散底泥，去除水草和藻類，引入低營養(yǎng)水稀釋和實(shí)行人工曝氣等措施。也可投放殺藻劑，以控制藻類植物的繁殖。富營養(yǎng)化水體中含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，應(yīng)設(shè)法利用。如引水灌溉，飼養(yǎng)魚類，撈取水草做飼料和肥料，挖取底泥作肥料或沼氣原料等。含P化合物的轉(zhuǎn)化(1)P的存在形式，常見有磷酸鹽、聚磷酸鹽和有機(jī)磷。(2)生活污水中的P70%是可溶的(3)P的轉(zhuǎn)化只進(jìn)行固、液之間的循環(huán)

2、重金屬在水中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律3、有機(jī)物在水中的轉(zhuǎn)化1.某冶煉廠含鉛廢水經(jīng)處理后排入河水中，測得排污口附近河水中鉛的含量為0.4～0.5mg/L，而在下游500米處河水中鉛含量僅為3～4μg/L，請解釋其原因。作業(yè)2.P74第一題水質(zhì)指標(biāo)和水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)懸浮物（SS：SuspendedSoil）：是水中不能通過濾器的固體物干重。水中總固體經(jīng)燒灼后，其中的有機(jī)物被全部氧化分解而揮發(fā)，剩下的為礦物質(zhì)。燒灼的后的損失量大致可說明水中有機(jī)物的含量。pH值：天然水的pH值一般在6.8～8.5硬度：指溶于水中鈣、鎂鹽類的總含量，以CaCO3（mg／L）表示。氨氮：是天然水被人畜糞便等含氮有機(jī)物污染后，在有氧條件下經(jīng)微生物分解形成的中間產(chǎn)物。水中氨氮增高時(shí)，表示新近可能有人畜糞便污染。亞硝酸鹽氮：是水中氨在有氧條件下經(jīng)亞硝酸菌作用形成的，是氨硝化過程的中間產(chǎn)物。亞硝酸鹽含量高，該水中有機(jī)物的無機(jī)化過程尚未完成，污染危害仍然存在。硝酸鹽氮：是含氮有機(jī)物氧化分解的最終產(chǎn)物。溶解氧（dissolvedoxygen，DO）：指溶解在水中的氧含量。其含量與空氣中的氧分壓，水溫有關(guān)。化學(xué)耗氧量（chemicaloxygendemand，COD）：指在一定條件下，用強(qiáng)氧化劑如高錳酸鉀或重鉻酸鉀等氧化水中有機(jī)物所消耗氧的量。它是測定水體中有機(jī)物含量的間接指標(biāo)，代表水體中可被氧化的有機(jī)物和還原性無機(jī)物的總量。水質(zhì)指標(biāo)和水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)生化需氧量（biochemicaloxygendemand，BOD）：指水中有機(jī)物在有氧條件下被需氧微生物分解時(shí)消耗的溶解氧量。水中有機(jī)物愈多，生化需氧量愈高?？傆袡C(jī)碳（totalorganiccarbon，TOC）：是指水中全部有機(jī)物的含碳量，它只能相對(duì)表示水中有機(jī)物的含量，單位為mg／L，是評(píng)價(jià)水體有機(jī)需氧污染程度的綜合性指標(biāo)之一，但不能說明有機(jī)污染的性質(zhì)。有害物質(zhì)：主要指水體中重金屬和難分解的有機(jī)物，如汞、鎘、砷、鉻、鉛、酚、氰化物、有機(jī)氯和多氯聯(lián)苯?；瘜W(xué)性污染1.無機(jī)污染物：主要有酸、堿、無機(jī)鹽類(硫酸鈉、硫酸鎂、硫酸鈣、氯化物、氫氧化物等)和有毒物質(zhì)如重金屬汞、鎘、鉛、鉻及砷、鋇、釩，其他如氟氰化物、類金屬As和酚類化合物等。

2.有機(jī)污染物酸堿可改變水的pH值，破壞自然緩沖作用；鈣、鎂鹽類可增加水的硬度；重金屬毒性強(qiáng)，微量即可引起中毒；可通過食物鏈富集；多有蓄積性，易造成慢性中毒；有機(jī)有毒物質(zhì)，引起慢性中毒或致癌，不易降解；需氧污染物，減少水中溶解氧；植物營養(yǎng)物質(zhì)，N、P等引起富營養(yǎng)化現(xiàn)象；油類，妨礙水面復(fù)氧；類雌激素污染物，引起人類生殖系統(tǒng)及內(nèi)分泌系統(tǒng)功能障礙。

氰化物，是劇毒物質(zhì)；As也是傳統(tǒng)劇毒物質(zhì)，As2O3即砒霜；酚類化合物的中毒多為各種事故引起的急性中毒。1.水體富營養(yǎng)化赤潮2003.5.28～6.2，渤海遼東灣的葫蘆島海域接連發(fā)生兩起赤潮。赤潮總面積我140平方公里，其中約有60平方公里在該市的水產(chǎn)養(yǎng)殖海洋監(jiān)控區(qū)內(nèi)。在赤潮區(qū)的海面上，飄浮著大量死魚，給漁業(yè)生產(chǎn)帶來嚴(yán)重?fù)p失。近年來，赤潮在我國近海呈現(xiàn)頻發(fā)之勢，赤潮災(zāi)害一種威脅我國海域生態(tài)環(huán)境，并給海洋經(jīng)濟(jì)帶來巨大損失。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2000年我國近海共發(fā)生28次赤潮，面積累計(jì)超過1萬平方公里。僅遼寧、浙江兩次較大的赤潮造成的漁業(yè)損失就近3億元。是什么原因呢?生活污水和某些工業(yè)廢水中，含有N、P的化合物，它們是植物生長、發(fā)育的養(yǎng)料，稱為植物營養(yǎng)素。其中：N——來自蛋白質(zhì)和農(nóng)業(yè)濫用氮肥等；P——來自含磷洗滌劑和農(nóng)業(yè)濫用磷肥等；蛋白質(zhì)在水中的分解過程是：蛋白質(zhì)硝酸鹽氨基酸NH3HNO2HNO3氧化微生物分解水解氧化微生物微生物2NH3+3O22HNO2+2H2O2HNO2+O22HNO3微生物由于含N、P的物質(zhì)在分解的過程中，大量消耗溶解在水中的氧，并產(chǎn)生大量的養(yǎng)分，使藻類和其他浮游生物大量繁殖。由于占優(yōu)勢的浮游生物的顏色不同，使水面呈現(xiàn)藍(lán)色、綠色紅色或棕色等。這種現(xiàn)象在江河、湖泊中出現(xiàn)稱為“水華”，在海灣出現(xiàn)叫做“赤潮”。水華這種由于水體中植物營養(yǎng)物質(zhì)過多蓄積而引起的污染叫做水體的富營養(yǎng)化。當(dāng)水體發(fā)生富營養(yǎng)化時(shí)，由于缺氧，致使大多數(shù)水生動(dòng)、植物不能生存。它們的遺骸在水底腐爛沉積，使水質(zhì)不斷惡化，影響漁業(yè)生產(chǎn)，并通過食物鏈危害人體健康。2.重金屬污染日本的水俁病和痛痛病水俁病——汞污染日本的水俁病患者水中的重金屬污染物主要是：汞（Hg）、鎘（Cd）、鉛（Pb）和鉻（Cr）等。痛痛病——鎘污染水中的重金屬污染物可以通過水中的生物鏈被富集，濃度逐級(jí)加大，而人正處于食物鏈的終端，通過食物和飲水，將這些重金屬攝入體內(nèi)，引起人體急性或慢性中毒。水中的重金屬污染物主要來源：化工、冶金、電子和電鍍等行業(yè)排放的工業(yè)廢水。水中的重金屬污染物能在生物體內(nèi)積累，不易排出體外，因此危害極大。在日本發(fā)生水俁病的地區(qū)，魚和貝類體內(nèi)汞的濃度比水中高出上萬倍。怎樣造成污染的呢?水中的某些重金屬污染物還可以被微生物轉(zhuǎn)化為毒性更大的有機(jī)化合物。例如：甲基氯化汞的毒性比氯化汞的更大