5第五章 道路水環(huán)境污染防治

1、汽車與交通學(xué)院第五章第五章 道路交通水環(huán)境道路交通水環(huán)境污染防治污染防治 汽車與交通學(xué)院第一節(jié) 基礎(chǔ)知識一、水資源l水資源指的是淡水資源，它是自然資源的組成部分。當(dāng)今世界面臨的人口、資源、環(huán)境、生態(tài)等四大問題，水資源和他們有著密切的關(guān)系，因此，水資源己成為世界各國關(guān)心的一個重要問題。隨著人口的增長，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，以及人類生活水平的提高，人類社會對水的需求量日益增長，不少國家和地區(qū)已經(jīng)發(fā)生了不同程度的水資源危機(jī)，水資源巳成為不亞于能源和糧食的嚴(yán)重問題。汽車與交通學(xué)院 據(jù)聯(lián)合國1997年發(fā)表的對世界淡水資源的全面許估報告，缺水問題將嚴(yán)重制約21世紀(jì)的經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展，并可能導(dǎo)致國家間的沖突。目前世界上

2、有五分之一的人口，即12億人口面臨中高度到高度缺水的壓力。 到2025年，世界人口將增至83億，除非更有效地使用淡水資源，控制河流和湖泊污染，以及更多地利用凈化后的廢水，否則全世界特有三分之一的人口遭受中高度到高度缺水的壓力。汽車與交通學(xué)院 衡量一個國家淡水資源多少的標(biāo)準(zhǔn)是，淡水消耗量占全國可用淡水的20-40為中高度缺水，超過40的為高度缺水。 水資源分為地表水資源和地下水資源兩部分。地表水資源包括河川徑流、冰川雪融水、湖泊沼澤水等地球表面上的水體，其中河川徑流占90以上。 地下水資源是指埋藏在地表以下巖層中的水。通常，由于地下水在流動過程中被巖層吸附、過濾和微生物的凈化，其水質(zhì)多數(shù)比地表水

3、好。我國的河川徑流量為27萬億m3，地下水約8300億m3，水資源絕對量居世界前列，但人均占有量約2600m3，低于世界平均水平。汽車與交通學(xué)院二、水環(huán)境污染 作為環(huán)境介質(zhì)的水通常不是純凈的，其中含有各種物理的、化學(xué)的和生物的成份。水的感官性狀(色、嗅、味、渾濁度等)、物理化學(xué)性質(zhì)(溫度、ph、電導(dǎo)率、氧化還原電位、放射性等)、化學(xué)成份、生物組成和水體底泥狀況等，均因污染程度不同而有很大差別。 早期的水體污染主要出人口稠密的城市生活污水造成。工業(yè)革命以后，工業(yè)排放的廢水和廢物成為水體污染物的主要來源。20世紀(jì)50年代以后，一些水域和地區(qū)由于水體嚴(yán)重污染而危及人類的生產(chǎn)和生活。70年代以來，人們

4、采取了一些防治污染措施，部分水體的污染程度雖有所減輕，但全球性的水行染狀況還在發(fā)展，尤其是工業(yè)廢棄物對水體的污染還具有潛在的危險性。水源因受到污染而降低或喪失了使用價值，使水資源更加短缺。汽車與交通學(xué)院 水環(huán)境污染按水體污染物進(jìn)行分類，有以下類型： (1)病原體污染。生活污水、畜禽飼養(yǎng)場污水以及制革、洗毛、屠宰業(yè)和醫(yī)院等排出的廢水常含商各種病原體，水體受到病原體污染會傳播疾病。如：1848年和1854年英國兩次霍亂流行，每次死亡約萬眾人；德國漢堡1892年發(fā)牛的霍亂流行，死亡7500余人。這幾次大的瘟疫流行，都是因水污染而引起的。汽車與交通學(xué)院(2)需氧物質(zhì)污染。生活污水、食品加工和造紙等工業(yè)

5、廢水含有碳水化合物、蛋白質(zhì)、油脂、木質(zhì)素等有機(jī)物質(zhì)。這些物質(zhì)以懸浮或溶解狀態(tài)存在于污水中，通過好氧微生物的作用分解而消耗氧氣，因而和稱為需氧污染物。這些物質(zhì)使水中的溶解氧減少，影響魚類及其他水生生物的生長。當(dāng)水中溶解氧耗盡時，有機(jī)物將在厭氧菌的作用下進(jìn)行厭氧分解，產(chǎn)生硫化氫、氰和硫醇等具有難聞氣味的物質(zhì)，使水質(zhì)進(jìn)一步惡化。(3)富營養(yǎng)化物質(zhì)污染。生活污水和某些工業(yè)廢水常含有一定量的磷、氮等植物營養(yǎng)物質(zhì)，這些物質(zhì)排入水體后、引起水體富營養(yǎng)化，使水質(zhì)惡化。汽車與交通學(xué)院 (4)石油污染。石油類物質(zhì)在水而形成油膜，阻礙水體的復(fù)氧作用，致使魚類和浮游生物的生存受到威脅，并使水產(chǎn)品的質(zhì)量惡化。石油污染主

6、要發(fā)生在海洋石油運(yùn)輸?shù)氖鹿市孤?(5)放射性污染。放射性物質(zhì)進(jìn)入水體造成放射性污染。放射性物質(zhì)來源于核動力工廠排出的廢水，向海洋投棄的放射件廢物，核動力船舶事故泄漏的核燃料，核爆炸進(jìn)入水體的散落物等。受放射性物質(zhì)污染的水體使生物受到危害，并可在生物體內(nèi)蓄積。汽車與交通學(xué)院(6)熱污染。它是由工礦企業(yè)向水體排放高溫廢水造成的。熱污染使水溫升高，水中化學(xué)反應(yīng)、生化反應(yīng)速度隨之加快，溶解氧減少，破壞了水生物的正常生存和繁殖的環(huán)境。一般水生生物能生存的水溫上限為33-35度。(7)有毒化學(xué)物質(zhì)污染。有毒化學(xué)物質(zhì)主要指重金屬和微生物難以分解的有機(jī)物。重金屬在自然界不易消失，它們通過食物鏈中被富集：難分

7、解的有機(jī)物中不少屬于致癌物質(zhì)。因此，水體一旦被有毒化學(xué)物質(zhì)污染，其危害極大。(8)鹽類物質(zhì)污染。各種酸、堿、鹽等無機(jī)化合物進(jìn)入水體，使淡水的礦化度增高，降低了水的使用功能。汽車與交通學(xué)院三、河流對污染物的稀釋和自凈作用三、河流對污染物的稀釋和自凈作用(一)河流的稀釋作用 污水排人河流與水流逐漸混合，水的成份也逐漸均勻。若污染物以濃度c1和流量q進(jìn)河流，河流的流量為q，河水中污染物的原有濃度為c0。由于河水對污染物的濃度有稀釋作用，污水排人河流并完全混合后的平均濃度可由下式計算： 上式是工程上常用的一種近似計算方法。為了精確計算某一斷面的污染物濃度，需要考慮河流的流體動力學(xué)與污染物的關(guān)系。汽車與

8、交通學(xué)院(二二)河流的自凈作用河流的自凈作用 污水的最終出路是受納水體(河、湖、海等)，當(dāng)污水排入水體后，污水中的有機(jī)物質(zhì)被微生物降解，污水排放點下游的水質(zhì)會發(fā)生一系列的變化。由于需氧性降解而消耗水中的溶解氧，稱為耗氧?？諝庵械难鯕馊苡谒校Q為復(fù)氧。1河水中有機(jī)物質(zhì)的耗氧速率 生化氧化過程可以分為兩個階段，第一階段主要為含碳有機(jī)物的氧化，這個過程將隨水溫和有機(jī)構(gòu)的濃度不同而持續(xù)數(shù)日。第二階段是含氯有機(jī)物的氧化，也稱硝化過程，硝化過程持續(xù)的時間可長達(dá)40-50天。我們關(guān)心的是在微生物的參與下有機(jī)物的第一階段氧化，污水經(jīng)過氧化以后就不會再腐敗。有機(jī)物的生化氧化速度與有機(jī)物的濃度成正比，而與用于氧

9、化的氧數(shù)量無關(guān)。汽車與交通學(xué)院 能被生化氧化的有機(jī)物質(zhì)濃度，以氣化時所消耗的氧的數(shù)量來表示，稱為生化需氧量（bod），單位為mg/l。有機(jī)物質(zhì)的耗氧速率由下式表示： 對于不同的廢水，常數(shù)k1具有不同的數(shù)值，可由試驗方法求得k1與溫度有關(guān)，溫度不變時被視為常數(shù)。若已知20度時的k1值，可用下式計算其它溫度下的k1(t)值：汽車與交通學(xué)院 2河流的復(fù)氧速率 水體的自凈必須從空氣中個斷得到氧氣補(bǔ)充才能進(jìn)行。復(fù)氧過程與水中的虧氧量(飽和溶解氧和實測溶解氧的差值)成正比。河流的復(fù)氧速率以下式表示：汽車與交通學(xué)院3氧垂曲線模式 當(dāng)污水排人受納河流后，污水中的有機(jī)物因生物作用而消耗河水中的溶解氧，同時大氣中

10、的氧不斷地溶入河水中。污水排放口下游河水中的溶解氧濃度(c)隨流行距離而不斷變化河水中溶解氧在耗氧和復(fù)氧共同作用下的變化速率由下式表示：汽車與交通學(xué)院 開始時由于有機(jī)物濃度bodu較高，耗氧速率大于復(fù)氧速率，河水中的溶解氧不斷減少。隨著有機(jī)物被微生物不斷降解， bodu不斷減小，耗氧速率也隨之減小。在某一點耗氧速率等于復(fù)氧速率，該點稱為臨界點。從起點到，臨界點的流行距離稱為臨界距離，流行所需的時甲稱臨界時間。河水流過臨界點后，耗氧速率小于復(fù)氧速率，此后河水中的溶解氧會不斷增加。假如沒有新的污染，溶解氧會恢復(fù)到未受污染前的狀態(tài)。以縱座標(biāo)表示溶解氧，橫座標(biāo)表示流行距離，所繪制的曲線稱為氧垂曲線(見

11、圖5-1)。 經(jīng)推導(dǎo)，污水排放點下游任一時間(t)的虧氧量以氧垂方程表示為：汽車與交通學(xué)院 以上公式只考慮了污水排入河流后，生物降解耗氧與空氣復(fù)氧兩種因素對河水中溶解氧的影響，沒有考慮藻類光合作用的產(chǎn)氧及其呼吸耗氧，污泥沉淀和水流的離散作用等影響。該方法為工程上常用的一種粗略的計算方法。 汽車與交通學(xué)院第二節(jié) 水環(huán)境保護(hù)一、水體的防護(hù)法規(guī) 水體的自凈能力是有一定限度的，自凈過程也是緩慢的。隨著城市化和工業(yè)的發(fā)展，污水量小斷增加，往往上游河段受到的污染尚未恢復(fù)，又再次受到下游城市或工廠污水的污染，以致整條河流處于不潔凈狀態(tài)，影響水體的利用。 為保護(hù)水體而制定的一系列法規(guī)，是作為向水體排放污水時確

12、定其處理程度的依據(jù)。法規(guī)既要有保護(hù)天然水體的功能，又要使天然水體的自凈能力得以充分利用，以降低污水處理的費用。水體防護(hù)法有兩個方面，一是直接控制水體的污染，二是規(guī)定各種用途天然水體的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。汽車與交通學(xué)院(一)水污染防治法規(guī)1海洋污染防治法規(guī) 海洋是一種特殊的環(huán)境要素，是人類生命系統(tǒng)的基本支柱。海洋調(diào)節(jié)著全球氣候，創(chuàng)造了人類生存的自然環(huán)境。它擁有豐富的生物資源和各種礦產(chǎn)資源、藥物資源、動力資源，是社會物質(zhì)生產(chǎn)的原料基地。為了保護(hù)海洋環(huán)境，防治海洋污染，我國自20世紀(jì)70年代起，先后頒布了多項海水保護(hù)專門法規(guī)。汽車與交通學(xué)院1)海水水質(zhì) 標(biāo)準(zhǔn) 1997年頒布的國家標(biāo)推海水水質(zhì)標(biāo)推(gb 309

13、7-1997)，根據(jù)海水的用途，將海水水質(zhì)分為四類：第一類適用于保護(hù)海洋漁業(yè)水域、海上自然保護(hù)區(qū)和珍稀瀕危海洋生物保護(hù)區(qū)；第二類適用于水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)、海水浴場、人體直接接觸海水的海上運(yùn)動或娛樂區(qū)以及與人類食用直接有關(guān)的工業(yè)用水區(qū)；第三類適用于一般工業(yè)用水區(qū)、海濱風(fēng)景旅游區(qū)；第四類適用于港口水域和海洋開發(fā)作業(yè)區(qū)。該標(biāo)準(zhǔn)對各類水質(zhì)分別規(guī)定了不同的要求和海水中有害物質(zhì)的最高允許濃度，并規(guī)定了防護(hù)措施。汽車與交通學(xué)院2)海洋環(huán)境保護(hù)法 1982年我國頒布了海洋環(huán)境保護(hù)的綜合性法律海樣環(huán)境保護(hù)法。為了貫徹該法，又頒布了保護(hù)海洋環(huán)境的一系列條例，如中華人民共和國防止船舶污染海域管理條例、中華人民共和國海洋傾廢

14、管理條例、中華人民共和國防治陸源污染物污染損害海洋環(huán)境管理條例和中華人民共和國防治海岸工程建設(shè)項目污染損害海洋環(huán)境管理條例等。該一系列法規(guī)和條例，對保護(hù)我國海洋環(huán)境提供了法律依據(jù)。汽車與交通學(xué)院2.陸地水污染防治法規(guī)陸地水污染防治法規(guī) 陸地水包括江河、湖泊、渠道、水庫等地表水體和地下水體。我國是水資源缺乏且時空分布極不均衡的國家。目前不但水源緊缺，且現(xiàn)有水體巳受到嚴(yán)重污染。據(jù)國家環(huán)保總局1993年中國環(huán)境狀況公報稱，1993年全國廢水排放總量約為355億t，其中相當(dāng)大的部分未經(jīng)任何處理直接排入江河湖海，每年約有1000萬t固體廢物直接傾人水體。河流污染日益突出，長江、黃河、淮河等七大水系近一半

15、河流有嚴(yán)重污染，86的城市河段水質(zhì)超標(biāo)。湖泊普遍受重金屬污染，富營養(yǎng)現(xiàn)象明顯增加。缺水和水體污染已成為制約國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平提高的重要因素。保護(hù)水資源和防治水污染是國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展中的一項重要任務(wù)。為了保護(hù)水資源，防治陸地水體污染國家頒布了一系列法規(guī)。汽車與交通學(xué)院 1)水污染防治法 1984年頒布的水污染防治法，是陸地水污染防治方面比較全面的綜合性法律，1989年國務(wù)院又頒布了該法的實施細(xì)則。依據(jù)該法，國家有關(guān)部門光后發(fā)布了水污染物排放許可證管理智行辦法、飲用水水源保護(hù)區(qū)污染防治管理規(guī)定等專項行政規(guī)章。2)地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 國家地表水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)主要有地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(gb8978-

16、1996)、污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)(gb8978-1996)、農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(gb 5084-92)和漁業(yè)水質(zhì)標(biāo)淮(gb11607-89)等。這些國家標(biāo)準(zhǔn)為保護(hù)地表水環(huán)境提供了技術(shù)和法律依據(jù)。汽車與交通學(xué)院(二二)水資源保護(hù)法規(guī)水資源保護(hù)法規(guī) 我國由于各種因素造成水源破壞，天然水面不斷縮小，水體受污染，用水浪費及過量開采地下水，再加上水資源分布不均衡等原因，我國水源短缺問題十分突出。國家非常重視對水資源保護(hù)的立法，1988年第六屆全國人民代表大會第二十四次常務(wù)委員會議通過了水法，標(biāo)志著我國開始進(jìn)人依法用水、保護(hù)水和治水的新階段。除國家立法外，各地還針對本地區(qū)的水資源問題頒布了地方性水資源保護(hù)法則和

17、規(guī)定。如天津市境內(nèi)海河水系水源保護(hù)暫行條例、江蘇省太湖水源保護(hù)條例、上海市黃埔江上游水源保護(hù)條例、北京市密云水庫、懷柔水庫和京密引水渠水源保護(hù)管理暫行辦法等。汽車與交通學(xué)院 水法規(guī)定，開發(fā)利用水資源應(yīng)當(dāng)全面規(guī)劃、統(tǒng)籌兼顧、綜合利用、講求效益，發(fā)揮水資源的各種功能。采取有效措施保護(hù)自然植被，種樹種草，涵養(yǎng)水源。實行計劃用水，厲行節(jié)約用水。國家對水資源實行統(tǒng)一管理與分級分部門管理相結(jié)合的制度。水法還對保護(hù)江河湖泊、地下水、飲用水源、農(nóng)業(yè)灌溉水源等作了明確的法律規(guī)定。汽車與交通學(xué)院二、污水處理的基本方法和系統(tǒng)二、污水處理的基本方法和系統(tǒng) 污水處理的方法很多，方法的選擇取決于：要求污水處理的程度；污水

18、的水量和水質(zhì)情況；受納水體的具體條件；投資條件等。通常污水處理的內(nèi)容包括：固液分離；有機(jī)物和其他可氧化物的氧化；酸堿中和；去除有害物質(zhì)；回收有用物質(zhì)等。一般可歸納為物理法、生物法和物理化學(xué)法三大類。汽車與交通學(xué)院(一一)污水的物理法處理污水的物理法處理 物理法是污水處理中的基本方法，其處理構(gòu)筑物比較簡單，造價經(jīng)濟(jì)，但處理效果較差。該方法一般用于污水的頂處理，又稱一級處理或機(jī)械處理。1.處理流程 以城市污水為例，單獨采用物理法處理時其一般流程如圖5-2所示。由格柵、沉砂池、沉淀池等具有不同功能的構(gòu)筑物組成。汽車與交通學(xué)院污水先經(jīng)格柵截留較大的污物，再進(jìn)入沉砂池去除砂粒等較重的無機(jī)物，然后進(jìn)入沉淀

19、池起除大部分較輕的懸浮有機(jī)物，出水可用于灌溉或養(yǎng)殖。沉淀池沉下的污泥，經(jīng)消化池厭氧發(fā)酵后可作農(nóng)肥，產(chǎn)生的沼氣可用作能源。汽車與交通學(xué)院2)沉砂池 沉砂池的作用是去除污水中砂粒等無機(jī)物，以減少后續(xù)有機(jī)污泥處理構(gòu)筑物的容積，并利于污泥的處理和利用。沉砂池可分為平流式、豎流式、旋流式(曝氣沉砂池)三種。通常采用平流式沉砂池(見圖5-4)。2處理構(gòu)筑物處理構(gòu)筑物1)格柵格柵的作用是截留污水中較大的漂浮物質(zhì)和懸浮固體。格柵由一組平行的金屬柵條組成，柵條與水面成60-70度，柵條間隙一般為16-25m(見圖5-3)。格柵可分為人工清除格柵和機(jī)械清除格柵兩類。格柵設(shè)計主要控制流速及其水頭損失。一般流速取0.

20、8-1.0m/s，水頭損失采用0.05-0.15m。汽車與交通學(xué)院 平流式沉砂池采取控制流速的辦法，使較重的砂粒下沉，而較輕的有機(jī)顆粒又不致下沉。一般控制流速在0.3-0.15m/s之間，水力停留時間取30-60s，有效水深在0.25-1.0 m之間。沉砂池每格的寬度不宜小于0.6m，池體至少設(shè)兩格。汽車與交通學(xué)院3)沉淀池沉淀池 沉淀池是利用重力沉降原理去除污水中比重大于1的懸浮物。水力停留時間一般為1.0-1.5h。沉淀效率因污水性質(zhì)而異，對于生活污水，要求懸浮物去除50-55，5日生化需氧量(bod5)去除25-30。沉淀池按池內(nèi)水流方向的不同可分為平流式、堅流式和輻流式三種。每種沉淀池

21、均由水流部分、污泥部分和緩沖層三部分組成。圖5-5為平流式沉淀池的剖面。汽車與交通學(xué)院 平流式沉淀池的最大水平流速不大于5-7mm/s，沉降區(qū)的深度通常為1.0-2.5m為了使池中的水流較為穩(wěn)定，池子澄清區(qū)長度(進(jìn)水擋板和出水擋板之間的距離)與寬度的比值不少于4。在沉淀池前端池底設(shè)有泥斗，池底上的污泥在刮泥機(jī)刮板的緩緩?fù)苿酉逻M(jìn)入泥斗，由污泥管排出池外。若不采用機(jī)械刮泥設(shè)備時，池底須做成多斗排泥。(三三)污水的污水的生物法生物法處理處理 1基本原理 生物處理法是將河流的自凈作用，運(yùn)用到廢水處理中。由于該法充分利用了生物自然規(guī)律，因而費用較低。生物處理大致可分為好氧處理和厭氧處理兩大類。汽車與交通

22、學(xué)院(1)好氧處理好氧處理 微生物具有很強(qiáng)的吸附能力，當(dāng)污水中的有機(jī)物與好氧微生物接觸后，在短時間內(nèi)吸附了污水中的有機(jī)物。那些分子量小或溶解性的有機(jī)物直接被微生物吸收；而一些分子量大于不溶于水的有機(jī)物，經(jīng)微生物分泌的外酶作用，先分解為分于量小或溶解性的有機(jī)物，然后被微生物吸收。在內(nèi)酶的作用下，微生物通過自身的生命活動-氧化、還原、合成等過程，將部分有機(jī)物氧化為簡單的無機(jī)物，同時釋放出微生物生長活動所需要的能量。而另一部分有機(jī)物被分解后則轉(zhuǎn)化為生物肌體，組成新的微生物。圖5-6表示了這一生化反應(yīng)過程。汽車與交通學(xué)院(2)厭氧處理厭氧處理高濃度有機(jī)物和污泥的消化通常采用厭氧處理。厭氧處理是在無氧條

23、件下，依靠厭氧、兼氧微生物對有機(jī)物進(jìn)行分解。在分解初期，有機(jī)物在跑外酶作用下先進(jìn)行水解，再經(jīng)過產(chǎn)酸細(xì)菌的作用分解為各種有機(jī)酸、醇等，在這個過程中ph值下降，放稱酸性發(fā)酵過程。在分解后期，由于含氮化合物的分解產(chǎn)生氨的中和作用，使ph值逐漸上升，在一群統(tǒng)稱為甲烷菌族微生物的作用下分解有機(jī)酸和醇，生成甲烷和二氧化碳等物質(zhì)，這個過程稱為堿性發(fā)酵過程。整個過程如圖5-7所示。汽車與交通學(xué)院 2處理方法 污水的生物處理方法較多，好氧處理中有活性污泥法和生物膜法，厭氧處理中有普通消化池法、厭氧生物濾池法和上流式厭氧污泥床法等。這里簡略介紹其中的活性污泥法和上流式厭氧污泥床法。汽車與交通學(xué)院1)活性污泥法 (

24、1)處理流程?；钚晕勰喾ǖ幕玖鞒倘鐖D5-8所示。污水先經(jīng)初次沉淀池，去除大部分懸浮物；再進(jìn)入曝氣池，使污水與池中混合液混和接觸，同時充入空氣，微生物在此吸附、氧化分解污水中的有機(jī)物；然后進(jìn)入二次沉淀他進(jìn)行泥水分離，上層清水排出，沉淀的活性污泥一部分回流至曝氣池，以維持曝氣池中一定數(shù)量的微生物，剩余活性污泥排至污泥池進(jìn)行消化?；钚晕勰喾ǖ年P(guān)鍵是曝氣池。汽車與交通學(xué)院 (2)曝氣池。它是活性污泥法的主體構(gòu)筑物，池內(nèi)容納活性污泥。所謂活性污泥，可以認(rèn)為是由活性微生物、活細(xì)胞代謝殘留物、吸附在活性污泥表面的不能生物降解的有機(jī)懸浮固體和惰性的無機(jī)懸浮固體四部分組成。 當(dāng)污水不斷進(jìn)入和流出時，回流活性污

25、泥不斷地補(bǔ)充到池中，同時對池中混合液進(jìn)行供氧與攪拌，以創(chuàng)造微生物生長活動的良好條件使污水得到凈化。所以曝氣池的構(gòu)造設(shè)計是否合理，運(yùn)行管理是否正常，是污水生物處理效果好壞的關(guān)鍵。汽車與交通學(xué)院 曝氣池的平面形式有方形、圓形和矩形。曝氣池的容積按活性污泥負(fù)荷計算：汽車與交通學(xué)院(3)活性污泥法的形式?；钚晕勰喾ǖ男问捷^多，常用的有生物吸附法和完全混合法兩種。 生物吸附法。根據(jù)活性污泥凈化污水的過程，可分為兩個階段：第一階段是吸附階段，活性污泥與污水混合接觸后立即吸附污水中的有機(jī)物，這個過程進(jìn)行很快，一般15-16min可完成；第二階段為再生階段，活性污泥氧化分解被吸附的有機(jī)物，恢復(fù)其活性，這一階段

26、一般需2-3h以上，甚至更長，視水質(zhì)而異。生物吸附法的特點是將吸附與再生分別在兩個池子或一個池子的兩個部分進(jìn)行。圖5-9為生物吸附法曝氣池示意圖。汽車與交通學(xué)院 曝氣池的長寬比一般不小于10，池寬為池深的1-2倍，池深一般3-5m。池底沿池長設(shè)置擴(kuò)散設(shè)備進(jìn)行充氧與攪拌。按混合液的前進(jìn)方向，他的前部為再生池，后部為吸附池。沿池長方向設(shè)置不少于4個進(jìn)水口，以調(diào)節(jié)不同他長的吸附和再生比例。污水處理的流程是：污水從吸附段進(jìn)入與再生后的活性污泥混合，沿池長呈推流狀前進(jìn)，然后進(jìn)人一次沉淀他，泥水分離，清液排出，污泥回流至再生段，回流量一般為污水量的50-100。汽車與交通學(xué)院 完全混合法。這是一種較新型的

27、活性污泥法，要求污水與回流的活性污泥在進(jìn)入爆氣池后與他內(nèi)混合液迅速達(dá)到“完全混合”狀態(tài)。其特點是曝氣池內(nèi)各點的污泥負(fù)荷與需氧量在理論上是均勻的，全池基本上處于同一工作狀況，這就有可能把曝氣池的工作點控制在最有利的條件下進(jìn)行。同時由于進(jìn)他的污水與池內(nèi)混合液很快完全混合，能較大限度地適應(yīng)污水水質(zhì)的變化。圖5-10為合建式完全混合曝氣沉淀池示意圖，池內(nèi)分曝氣區(qū)、導(dǎo)流區(qū)、沉淀區(qū)和污泥區(qū)。曝氣區(qū)深度一般為3.5m，水面設(shè)曝氣葉輪，污水進(jìn)入睡氣池后，靠葉輪的作用將污水及回流污泥與池內(nèi)混合液充分?jǐn)嚢瑁⑻嵘疗貧鈪^(qū)表面進(jìn)行充氧。經(jīng)曝氣后的混合液從導(dǎo)流窗口入導(dǎo)流區(qū)，經(jīng)氣水分離后進(jìn)入沉淀區(qū)進(jìn)行泥水分離，澄清后的

28、水從出水槽排出。污泥區(qū)沉淀下的活性污泥經(jīng)回流縫重返曝氣區(qū)，多余的活性污泥排出池外。汽車與交通學(xué)院 2)上流式厭氧污泥床法這項上藝是荷蘭wageningen農(nóng)業(yè)大學(xué)的g.lettinga伊等人在1971年-1978年間研制并發(fā)展起來的。圖5-11為上流式厭氧污泥床反應(yīng)器(uasb)的示意圖。其主體是一個無填料的空容器，內(nèi)裝一定數(shù)量的厭氧污泥，裝置的最大特點是在反應(yīng)器的上部設(shè)置了一個專用的氣、固、液三相分離器。在反應(yīng)器的底部，出濃度很高且具有良好沉淀和凝聚性能的厭氧污泥形成的污泥床。汽車與交通學(xué)院 污水從反應(yīng)器下部進(jìn)人污泥床，并與污泥床的污泥混合，沼泥中的微生物分解其中的有機(jī)物，并轉(zhuǎn)化為沼氣以微小

29、氣泡形式釋放。微小沼氣泡在上升過程中不斷合并逐漸形成較大的氣泡，在活氣的攪動下，污泥床反應(yīng)區(qū)的上部形成了一個濃度較小的污泥懸浮層。泥水混合液在沉淀區(qū)被分離，污泥下沿返回反應(yīng)器，處理后的污水在沉淀澄清后外徘。在厭氧處理中，由于有機(jī)氮轉(zhuǎn)化為氨氮，有機(jī)硫轉(zhuǎn)化為硫化氫，使處理后的污水具有一定的臭味。因此，高農(nóng)度有機(jī)污水經(jīng)厭氧生物法處理后，往往需要補(bǔ)充處理，以好氧處理法為宜。汽車與交通學(xué)院汽車與交通學(xué)院(三三)污水的物理化學(xué)法處理污水的物理化學(xué)法處理 物理化學(xué)法是利用物理作用或化學(xué)反應(yīng)，處理(或回收)污水中的溶解物質(zhì)(或膠體物質(zhì))的方法。物理化學(xué)法處理的具體方法很多，歸納起來大體可分為兩類：一是投藥法，

30、向污水中投加某些化學(xué)藥劑，與污水中的污染物發(fā)生物理作用(如晚凝)，或發(fā)生化學(xué)反應(yīng)(如中和、氧化還原和生成沉淀等)，其生成物應(yīng)是無毒(或微毒)，或是不溶于水的物質(zhì)；二是傳質(zhì)法，如萃取、汽提、吸附、離子交換、反滲透、超濾等方法。這些方法的一個共同特點是在一定的物理條件和設(shè)備中，污染物由水相轉(zhuǎn)移成其他物相，從而使污水得到凈化。汽車與交通學(xué)院 物理化學(xué)法的特點是處理效果較好，較穩(wěn)定。但有時藥劑的消耗或動力消耗較大，設(shè)備成本高，處理費用大。 上述各種污水處理方法，各有特點和適用條件?？梢詥为毷褂?，更多的是組合使用。汽車與交通學(xué)院三、污水的土地凈化三、污水的土地凈化 生活污水和某些工業(yè)廢水可通過多種途徑應(yīng)

31、用于農(nóng)業(yè)。實踐證明，利用污水灌溉農(nóng)田，有利于植物營養(yǎng)素的循環(huán)，有利于污水中水肥資源的利用和提高農(nóng)作物的產(chǎn)量，并能獲得腐殖質(zhì)，改良土壤結(jié)構(gòu)。因此，利用污水溜溉農(nóng)田，其經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。 實踐還證明，利用污水灌溉農(nóng)田，使用不當(dāng)會造成農(nóng)作物減產(chǎn)，思化土壤結(jié)構(gòu)，農(nóng)作物遭受污染而品質(zhì)下降，傳播疾病危害人體健康，污染環(huán)境和破壞自然生態(tài)系統(tǒng)的平衡。因此，必須充分認(rèn)識污水灌溉可能帶來的不良后果。關(guān)鍵在于控制用于農(nóng)灌污水的水質(zhì)，使之符合農(nóng)作物正常生長保護(hù)農(nóng)田上壤，保護(hù)地下水源和保證產(chǎn)品質(zhì)量的要求，從而達(dá)到保護(hù)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境和人體健康，合理使用水肥資源等多方面綜合目標(biāo)。汽車與交通學(xué)院(一)污水土地凈化的機(jī)理 土壤對

32、水的凈化作用是一個十分復(fù)雜的綜合過程，包含了物理過濾、化學(xué)反應(yīng)和生物降解等。1物理過濾 土壤顆粒間的孔隙能截留和濾除污水中的懸浮顆粒。土壤顆粒的大小，顆粒間孔隙的形狀、大小和分布，水流通道的性質(zhì)等，都會影響土壤過濾的效率。懸浮物顆粒過大過多和溶解性有機(jī)物的生物代謝，能引起土壤過濾堵塞?？刂乒嗨?濕期)與休田(干期)的交替周期，能消除堵塞，恢復(fù)土壤截污過濾能力。 2物理吸附與物理沉積 土壤中的粘土礦物等能吸附土壤中的中性分子。污水中的部分重金屬離子在土壤膠體表面因陽離子交換作用而被置換吸附，并生成難溶物被固定于礦物的品格中。汽車與交通學(xué)院3物理化學(xué)吸附 金屬離子與土壤中的無機(jī)膠體和有機(jī)膠體由于鰲

33、合作用，形成鰲合物而被固定于土壤礦物的晶格中。4化學(xué)反應(yīng)與沉淀 重金屬離子與土壤中的某些組分進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，生成難溶化合物而沉積在土壤中。5微生物的代謝和有機(jī)物的分解 土壤中含有大量異養(yǎng)性微生物，能對土壤顆粒中的懸浮有機(jī)固體和溶解性有機(jī)物進(jìn)行生物降解。厭氧狀態(tài)時，厭氧菌能對有機(jī)物進(jìn)行發(fā)酵分解，對業(yè)硝酸和硝酸鹽進(jìn)行反硝化肥氮。汽車與交通學(xué)院(二)污水土地處理系統(tǒng) 近年來，國際上污水上地處理系統(tǒng)發(fā)展迅速，建成一批新型的污水土地處理系統(tǒng)，如慢速滲濾(污水灌溉)、快速滲濾、地表漫流、濕地系統(tǒng)和地下灌溉等。采用何種系統(tǒng)主要取決于土壤種類和處理規(guī)模等。1慢速滲濾系統(tǒng)(污水灌溉農(nóng)田系統(tǒng)) 該系統(tǒng)適用于滲水性能

34、良好的壤土和砂質(zhì)壤土及蒸發(fā)量小、氣候濕潤的地區(qū)。污水經(jīng)布水后垂直向下緩慢滲濾，依靠土壤一微生物一農(nóng)作物系統(tǒng)對污水進(jìn)行凈化，農(nóng)作物可充分利用 至水中的水肥營養(yǎng)家。該系統(tǒng)被認(rèn)為是土地處理系統(tǒng)中最適宜的方法。其控制因素是場地、 灌溉方法、灌水率、管理、耕作情況及污水所需的預(yù)處理等。汽車與交通學(xué)院 2快速滲濾系統(tǒng) 快速滲濾系統(tǒng)適用于透水性非常良好的土壤，污水灌至土壤表面很快滲入地下。潛水和體灌反復(fù)循環(huán)進(jìn)行，主要依靠土壤一生物系統(tǒng)的凈化機(jī)能。該系統(tǒng)以補(bǔ)給地下水和話水再生回用作為主要目的，良好的管理對處理效果起重要作用。3地表漫流系統(tǒng) 地表漫流系統(tǒng)，適用于透水性差的土壤(粘土和亞粘土)且地面有坡度(2-8

35、)的地區(qū)。至水以噴灌或漫灌等方式有控制地灌至地面，形成薄層均勻地流向下游集水渠。尾水收集后若徘人水體，其水質(zhì)必須符合排放標(biāo)準(zhǔn)。地面上可種植草或其他植物，供微生物棲息并防止土壤被沖刷流失。汽車與交通學(xué)院4濕地系統(tǒng)和地下灌溉系統(tǒng) 濕地系統(tǒng)是一種利用低洼濕地和沼澤地對污水進(jìn)行處理的方法，同時具有改善水生生態(tài)環(huán)境的作用。污水進(jìn)入低洼地、沼澤地或池塘，通過土壤的滲濾作用及水生生物系統(tǒng)對懸浮物、有機(jī)污染物及植物營養(yǎng)素等進(jìn)行凈化，并形成平衡的水生生態(tài)系統(tǒng)。經(jīng)凈化的水通過底部土壤的滲濾慢慢滲入地下，或者集流于尾部集水渠流人下游的地表水體。 地下灌溉系統(tǒng)，一般僅限于小流量污水的處理。汽車與交通學(xué)院(三)污水灌溉

36、農(nóng)田的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn) 為了使農(nóng)田灌溉用水的水質(zhì)符合農(nóng)作曲正常生長和保護(hù)農(nóng)田土壤、地下水源，保證農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量，世界衛(wèi)生組織(who)及各國均制定了污水灌溉農(nóng)田的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。我國于1985年頒布了農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(gb 5084-85)。該標(biāo)準(zhǔn)按照灌溉水的用途，將污水灌溉水質(zhì)分為兩類，一類適用于特工業(yè)廢水或城市污水作為農(nóng)業(yè)用水的主要水源并長期利用的溜區(qū)；二類適用于將工業(yè)廢水或城市污水作為農(nóng)業(yè)用水的補(bǔ)充水源，實行清(水)污(水)混灌或輪灌的溜區(qū)。標(biāo)準(zhǔn)中各項指標(biāo)的數(shù)值，均指單次測定的最高值。對工業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生、科研和畜牧獸醫(yī)等機(jī)構(gòu)排出的含病源體的污水，必須經(jīng)過嚴(yán)格消毒處理徹底消滅病源體，此類污水未經(jīng)處理，嚴(yán)禁灌

37、溉蔬菜，特別是生吃的瓜果。汽車與交通學(xué)院第三節(jié)第三節(jié) 道路交通水環(huán)境污染防治道路交通水環(huán)境污染防治一、道路服務(wù)設(shè)施污水處理道路建成投入營運(yùn)后，其服務(wù)設(shè)施將排放一定數(shù)量的污水，如服務(wù)區(qū)的生活污水、洗車臺 (場)的污水、加油站的地面沖洗水、路段管理處及收費站的生活污水等。若這些設(shè)施的所在地遠(yuǎn)離城鎮(zhèn)不能直接排人污水系統(tǒng)時，排放的污水須經(jīng)處理達(dá)標(biāo)后排放。(一)生活污水處理1化糞他化糞池是污水沉淀與污泥消化同在一個池子內(nèi)完成的處理構(gòu)筑物，其構(gòu)造簡單，類似乎流式沉淀池(見圖5-12)。污水在池中緩慢流動，停留時間為12-24h，污泥沉淀于池底進(jìn)行厭氧分解。污泥的儲存容積較大，停留時間為3-12個月。由于污

38、泥稍化過程完全在自然條件下進(jìn)行，所以效率低，歷時長，有機(jī)物分解不徹底，且上部流動的污水易受到下部發(fā)酵污泥的污染。通常化糞池作為初步處理，以減輕污水對環(huán)境的污染。汽車與交通學(xué)院汽車與交通學(xué)院2雙層沉淀池 雙層沉淀池又稱隱化池。它具有使污水沉淀，并將沉淀的污泥同時進(jìn)行厭氧消化的功能(見圖5-13)。污水從上部的沉淀槽中流過，沉淀物從槽底縫隙滑入下部污泥室進(jìn)行稍化。在沉淀槽底部的縫隙處設(shè)阻流板，使污泥室中產(chǎn)生的沼氣和隨溜氣上浮的污泥不能進(jìn)入沉淀槽內(nèi)，以免影響沉淀槽的沉淀效果和污水受到污染。雙層沉淀池的污泥消化仍在自然條件下進(jìn)行。當(dāng)污水冬季平均溫度在10-15度時，污泥的消化時間約帶60-120天，因

39、此，消化室的容積較大。汽車與交通學(xué)院 雙層沉淀他的沉淀格設(shè)計與前述平流式沉淀池相同排泥靜水壓頭應(yīng)不小于1.5m，沉淀槽的寬度不大于2.0m，其斜底與水平的夾角不小于50度，底部縫寬一般為0.15m，阻流板寬度一般取0.15-0.35m。沉淀槽底部到消化室污泥表面應(yīng)有緩沖層，其高度一般為0.5m。消化室的容積根據(jù)當(dāng)?shù)啬昶骄鶜鉁兀幢?-2確定。汽車與交通學(xué)院 3生物塘當(dāng)?shù)缆贩?wù)設(shè)施附近有取土坑(或洼地)可以利用時，可將取土坑(或洼地)適當(dāng)整修作為生物塘。生物塘是一種構(gòu)造簡單、管護(hù)容易、處理效果穩(wěn)定可靠的污水處理方法。生物塘可以作為化糞池或雙層沉淀池的后續(xù)處理，也可單獨使用。污水在城內(nèi)經(jīng)較長時間的

40、停留和貯存，通過微生物(細(xì)菌、真茵、藻類、原生動物等)的代謝活動與分解作用，對污水中的有機(jī)污染物進(jìn)行生物降解，最后達(dá)到穩(wěn)定。因此，生物塘又稱為生物穩(wěn)定塘。生物塘可分為好氧塘、兼性塘、厭氧塘和曝氣塘四種。汽車與交通學(xué)院 1)好氧塘 好氧塘的深度較淺，有效水深一般小于1m，通常采用0.5m，陽光可以透入他底。塘內(nèi)存在著藻茵原生動物生態(tài)系統(tǒng)(見圖5-14)。在陽光照射的時間內(nèi)，藻類光合作用而釋放大量氧，塘表面由于風(fēng)力的攪動而進(jìn)行自然復(fù)氧，使塘內(nèi)保持著良好的“好氧條件。好氧異養(yǎng)性微生物通過生化代謝活動，對有機(jī)污染物進(jìn)行氧化分解，代謝產(chǎn)物co2供作藻類光合作用所需要的碳源。藻類利用co2 、h20、無機(jī)鹽及光能合成其細(xì)胞質(zhì)，并釋放出氧氣。 好氧塘的設(shè)計參數(shù)應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂虻染唧w條件而定?？蓞⒖枷铝袛?shù)據(jù)：有效水深不大于0.5m，停留時間2-6d；bod5 ；負(fù)荷10-22g/m2.d， bod5 去除率80-95。汽車與交通學(xué)院2)兼性塘 兼性塘的水深較好氧塘深，因而塘內(nèi)的污水有較長的停留時間，對于污水流量和濃度的波動有較好的緩沖能力。兼性塘內(nèi)存在著好氧層、兼性層和厭氧層三個區(qū)域（見圖5-15）。好氧層在塘的上層，陽光能透人，藻類