環(huán)境工程第4講水體環(huán)境污染及其治理.ppt

1、第4講 水體環(huán)境污染及其治理,4.1 概述 4.2 水體污染及其來源 4.3 水體污染物 4.4 水污染治理技術,思考題,1、天然水中的主要物質有哪些？什么是水體環(huán)境污染？舉出幾個此類污染的例子。 2、簡述水體污染物的種類及其主要危害。 3、水體富營養(yǎng)化污染是怎么回事？其主要表現(xiàn)和危害有哪些？如何防治？ 4、什么叫水體自凈？ 5、廢水處理的方法有哪些？ 6、通過觀看錄象說說城市污水處理廠的工藝流程、鹽城水污染的原因及主要污染物資是什么？,水污染的嚴重后果（11分鐘）,4.1概述,水的功能 人體體重的2/3是水，失水10%會導致生理功能紊亂，失水20%會很快死亡； 工農業(yè)生產用水； 保護環(huán)境用水

2、。 水資源及其分布 天然水總量為13.68x1016m3，其中97.5%難以利用； 人類能直接利用的淡水資源約占總量的0.2% 水的三種形態(tài)：氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)，形態(tài)變化能輸送熱量和調節(jié)氣候,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200600mm，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,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

3、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：014mg/L，二氧化碳含量為：2030mg/L,水中溶解的主要物質,硅 鋁 鎂 鈉和鉀 錳,氮 磷 硫,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）,按產生污染物的行業(yè)性質分類 工業(yè)污染源：最主要的污染源 農業(yè)污染源 交通運輸污染源 生活污水污染源 生活污水,工業(yè)污水 工業(yè)生產過程中所排出的廢水，其

4、成份取決于生產所用原料、工藝. 特點 懸浮物含量高，可達10030000mg/L 生物需氧量（BOD）高，可達2005000mg/L 酸堿度變化大，pH值在511，甚至在213 溫度高，可達40C，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、農藥、重金屬、放射性等,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、農藥，隨用農藥、化肥的8090%均可進入水體，有機酚耐油

5、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生的廢水,06年8月18日，“杭州市中北橋附近的運河里漂著上百條死魚，”,這些魚的死亡可能有多種原因：運河本身的水質問題，不太適合魚類生長，而附近一些工地經常向河里傾倒建筑垃圾，加上少數居民經常往河里扔廢棄物，更加重了對魚類的傷害。另外，最近幾天連續(xù)高溫，水里的溶解氧減少，也是一個原因,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

6、數、pH值、色度、溫度,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。可表征廢水中膠體和懸浮物的含量。,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

7、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,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 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，將產生CO2、H2O、 NO2和 SO2,所消耗的氧量 TODCOD,4.3.3 富營養(yǎng)化污染,氮、磷等植

8、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） 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,太湖藍藻,09年4月27日

9、福建水口電站壩前聚集了大面積水葫蘆,水葫蘆,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=7.08.5，漁業(yè)用水pH=6.09.2，農業(yè)用水pH=4.59.0 4.3.5 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,無機有毒物質,特點：強烈的生物毒性，經食物鏈危害人健康 類型：金屬和非金屬 重金屬污染的危害,汞（Hg）污染 潛伏期達1030年。 有機汞在貝類、魚類中富集，經食物鏈進入人體，在肝、腎、腦中積累，侵

10、入中樞神經，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。,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130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。,非金屬有毒物： 砷、硒、氟、硫、氰、亞硝酸根 砷中

11、毒會引起中樞神經紊亂、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。,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。 農藥 主要為有機氯、有機磷農藥和氨基甲酸酯類農藥 有機氯農藥難以降解，主要滯留在土壤、沉積物和水生生物中，水中較少 有機氯農藥和DDT已經禁用。 有機磷農藥和氨基甲酸酯農藥易被生物降解，不易富集、吸附，易揮發(fā)。主要產品為有機氯除草劑、氮取

12、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藥主要殘留在地表水體中，除草劑是主要污染物,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,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：數量大、分布廣、存活時間長，繁

13、殖速度很快 引發(fā)脊髓灰質炎、腸道傳染病、霍亂，傷寒病,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,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

14、、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,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

15、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。,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。 活性炭對銻、鈕、錫、汞、鉛、鈷、鎳、六階鉻等有較好的吸附能力,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,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0.030.06%； BOD575300mg/L。 廢水處理步驟：一級、二級和三級處理 一級處理 篩濾、重力沉浮和浮選等串聯(lián)。篩濾去除粒徑在100m以上的物質，重力沉浮法去除無機顆粒和比重1的有凝聚性的有機顆粒，浮選去除比重1的顆粒物（油類）。