第六章水污染控制技術(shù)

1、水水環(huán)境學(xué)環(huán)境學(xué)授課班級：自然地理與資源 環(huán)境1401主 講 人：雷軍成授課單位：地理與規(guī)劃學(xué)院YOUR LOGO第六章 水污染控制技術(shù) 定義： 采取合理的技術(shù)手段和工程措施，預(yù)防和解決水污染問題，最終實(shí)現(xiàn)水環(huán)境保護(hù)和維持經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的一門應(yīng)用技術(shù)。YOUR LOGO第六章 目 錄水污染控制技術(shù)發(fā)展沿革及主要內(nèi)容水污染控制技術(shù)發(fā)展沿革及主要內(nèi)容 城市污水處理系統(tǒng)城市污水處理系統(tǒng)非點(diǎn)源污染控制技術(shù)非點(diǎn)源污染控制技術(shù)123流域綜合治理技術(shù)流域綜合治理技術(shù)4YOUR LOGO教學(xué)目標(biāo) 1.了解水污染控制技術(shù)發(fā)展的歷程及特點(diǎn)。 2.了解常用污水處理方法的原理和目的。 3.了解生態(tài)塘系統(tǒng)的組成

2、及特點(diǎn)。 4.掌握人工濕地的構(gòu)成及去污機(jī)理。YOUR LOGO第一節(jié) 水污染控制技術(shù)發(fā)展沿革及主要內(nèi)容 一、水污染控制技術(shù)發(fā)展沿革 水污染控制技術(shù)是由城市給水與排水工程特別是水處理技術(shù)發(fā)展而來。時期時期處理方式處理方式特點(diǎn)特點(diǎn)近代以前 隨意排放、滲坑(井)、下水道1.污染物空間轉(zhuǎn)移2.處理方式單一3.自然凈化為主近代以后 一級處理二級處理三級處理1.污染物轉(zhuǎn)化2.方式多樣3.人工凈化為主YOUR LOGO第一節(jié) 水污染控制技術(shù)發(fā)展沿革及主要內(nèi)容 一級處理(預(yù)處理) 目的：去除漂浮、懸浮和沉淀物質(zhì) 方法：格柵截留、自然沉淀、化學(xué)沉淀YOUR LOGOYOUR LOGO第一節(jié) 水污染控制技術(shù)發(fā)展沿

3、革及主要內(nèi)容 二級處理(生物處理法) 方法：生物濾池法、活性污泥法 生物濾池：由碎石或塑料制品填料構(gòu)成的生物處理構(gòu)筑物。污水與填料表面上生長的微生物膜間隙接觸，使污水得到凈化。YOUR LOGO第一節(jié) 水污染控制技術(shù)發(fā)展沿革及主要內(nèi)容 活性污泥：是向廢水中連續(xù)通入空氣，經(jīng)一定時間后因好氧性微生物繁殖而形成的污泥狀絮凝物。其上棲息著以菌膠團(tuán)為主的微生物群，具有很強(qiáng)的吸附與氧化有機(jī)物的能力。YOUR LOGOYOUR LOGO第一節(jié) 水污染控制技術(shù)發(fā)展沿革及主要內(nèi)容 三級處理： 目的：減少水體中氮、磷及致癌、致突變物質(zhì)。 方法：活性炭吸附法、臭氧氧化-活性炭吸附法、反滲法、等YOUR LOGO第一

4、節(jié) 水污染控制技術(shù)發(fā)展沿革及主要內(nèi)容 反滲法：在半透膜的原水一側(cè)施加比溶液滲透壓高的外界壓力，原水透過半透膜時，只允許水透過，其他物質(zhì)不能透過而被截留在膜表面的過程。YOUR LOGOYOUR LOGO第一節(jié) 水污染控制技術(shù)發(fā)展沿革及主要內(nèi)容 工業(yè)廢水成分和性質(zhì)之別較大，因此在應(yīng)用時通常根據(jù)其特點(diǎn)采取多個單元過程組合而形成 一個處理工藝流程。YOUR LOGO第一節(jié) 水污染控制技術(shù)發(fā)展沿革及主要內(nèi)容 發(fā)展特點(diǎn)： 1.從簡單的排水系統(tǒng)收集、到農(nóng)田污灌發(fā)展、再到當(dāng)前多種技術(shù)并用。 2.很多新技術(shù)得到日益廣泛的應(yīng)用。 3水污染控制的變革不單是簡單的技術(shù)創(chuàng)新，而進(jìn)一步提出了理念的革新。YOUR LOG

5、O第一節(jié) 水污染控制技術(shù)發(fā)展沿革及主要內(nèi)容 二、水污染控制的主要內(nèi)容 1.城市生活污水處理 污水特點(diǎn)：排放量大、排放集中 處理：根據(jù)受納水體的納污能力來確定適宜的處理等級和程度。YOUR LOGO第一節(jié) 水污染控制技術(shù)發(fā)展沿革及主要內(nèi)容 2.工業(yè)廢水處理 廢水特點(diǎn)：成分和性質(zhì)復(fù)雜 處理方法：根據(jù)不同類型的工業(yè)廢水，分別采取相應(yīng)的處理措施YOUR LOGO第一節(jié) 水污染控制技術(shù)發(fā)展沿革及主要內(nèi)容 3.非點(diǎn)源污染防治及飲用水源保護(hù) 特點(diǎn)： 點(diǎn)源污染和面源污染結(jié)合 處理方法：對進(jìn)入水源的水進(jìn)行凈化處理YOUR LOGO第一節(jié) 水污染控制技術(shù)發(fā)展沿革及主要內(nèi)容 4.水系污染防治 處理方法：根據(jù)水體的納

6、污能力控制污染物入河量；在水質(zhì)超標(biāo)河段采用工程技術(shù)措施提高自凈能力和改善水質(zhì)狀況。YOUR LOGO第一節(jié) 水污染控制技術(shù)發(fā)展沿革及主要內(nèi)容 5.流域或區(qū)域水污染綜合治理 處理方法： 以一個水體的全流域或部分流域?yàn)榭偟姆乐螌ο?，對其水質(zhì)水量情況進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)查評價，進(jìn)而編制水環(huán)境保護(hù)規(guī)劃。 按水域的水功能區(qū)定位，核算水環(huán)境容量，并依此設(shè)定水體的最大容許負(fù)荷量；YOUR LOGO第一節(jié) 水污染控制技術(shù)發(fā)展沿革及主要內(nèi)容 對相應(yīng)陸域的污染源進(jìn)行調(diào)查和統(tǒng)計(jì)，確定其排放的污、廢水量和排放的污染物種類和數(shù)量，并基于此對各污染源的允許排污量進(jìn)行分配和調(diào)控，給出合理可行的水污染負(fù)荷消減方案，以及污水處理廠建設(shè)規(guī)

7、模、數(shù)目、處理方法和布局，工業(yè)廢水的不同質(zhì)量方法以及非點(diǎn)源控制工程等具體措施。YOUR LOGO第二節(jié) 城市污水處理系統(tǒng) 一、污水處理方法分類 物理處理法、化學(xué)處理法、物理化學(xué)法、生物處理法YOUR LOGO第二節(jié) 城市污水處理系統(tǒng) 1.物理處理法 定義：通過物理作用分離、回收污水中不溶解的呈懸浮狀態(tài)的污染物質(zhì)(包括油膜和油珠)的污水處理方法。 分類：重力分離法、離心分離法、篩濾截留法。YOUR LOGO第二節(jié) 城市污水處理系統(tǒng) 重力分離法：利用重力作用原理使廢水中的懸浮物與水分離，去除懸浮物質(zhì)而使廢水凈化的方法。可分為沉降法和上浮法。懸浮物比重大于廢水者沉降，小于廢水者上浮。YOUR LOG

8、O第二節(jié) 城市污水處理系統(tǒng) 氣?。核行纬筛叨确稚⒌奈⑿馀?，粘附廢水中疏水基的固體或液體顆粒，形成水-氣-顆粒三相混合體系，顆粒粘附氣泡后，形成表觀密度小于水的絮體而上浮到水面，形成浮渣層被刮除，從而實(shí)現(xiàn)固液或者液液分離的過程。YOUR LOGOYOUR LOGO第二節(jié) 城市污水處理系統(tǒng) 離心分離法：利用裝有廢水的容器高速旋轉(zhuǎn)形成的離心力去除廢水中懸浮顆粒的方法。分離過程中，懸浮顆粒質(zhì)量按由小到大，受到離心力的作用被分離后，按由外到內(nèi)分布，通過不同的液體排出口，使懸浮顆粒從廢水中分離出來。YOUR LOGOYOUR LOGO第二節(jié) 城市污水處理系統(tǒng) 2.化學(xué)處理法 定義：通過化學(xué)反應(yīng)和傳質(zhì)作

9、用來分離、去除廢水中呈溶解、膠體狀態(tài)的 物質(zhì)或?qū)⑵滢D(zhuǎn)化為無害物質(zhì)的污水處理法。YOUR LOGO第二節(jié) 城市污水處理系統(tǒng) 化學(xué)反應(yīng)為基礎(chǔ)的處理單元： 混凝、中和、氧化 傳質(zhì)作用為基礎(chǔ)的處理單元： 萃取、汽提、吹脫、吸附、離子交換、電滲析、反滲透。YOUR LOGO第二節(jié) 城市污水處理系統(tǒng) 汽提法：讓廢水與水蒸汽直接接觸，使廢水中的揮發(fā)性有毒有害物質(zhì)按一定比例擴(kuò)散到氣相中去，從而達(dá)到從廢水中分離污染物的目的。 吹脫法：將氣體(載氣)通入水中，使之相互充分接觸，使水中溶解氣體和揮發(fā)性物質(zhì)穿過氣液界面，向氣相轉(zhuǎn)移，從而達(dá)到脫除污染物的目的。YOUR LOGO第二節(jié) 城市污水處理系統(tǒng) 3.物理化學(xué)法

10、定義：利用物理化學(xué)作用除去水中污染物質(zhì)的污水處理法。YOUR LOGO第二節(jié) 城市污水處理系統(tǒng) 4.生物處理法 定義：通過微生物的代謝作用，使廢水中呈溶液、膠體以及微細(xì)懸浮狀態(tài)的有機(jī)污染物質(zhì)轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定、無害物質(zhì)的污水處理方法。YOUR LOGOYOUR LOGO第二節(jié) 城市污水處理系統(tǒng) 影響處理方法選擇的因素： 1.污水的水質(zhì)和水量 2.排放標(biāo)準(zhǔn) 3.處理方法的特點(diǎn) 4.處理成本和回收經(jīng)濟(jì)價值YOUR LOGO第二節(jié) 城市污水處理系統(tǒng) 二、污水處理的分級 1.污水的一級處理 (1)篩濾法 (2)沉淀法 (3)上浮法 (4)預(yù)曝氣法YOUR LOGOYOUR LOGO第二節(jié) 城市污水處理系統(tǒng) 2

11、.污水二級處理 (1)活性污泥法 (2)生物膜法YOUR LOGO第二節(jié) 城市污水處理系統(tǒng) 3.污水三級處理 (1)除磷單元 方法：化學(xué)沉淀法(磷酸鹽 ) pH值對沉淀效果的影響。YOUR LOGO第二節(jié) 城市污水處理系統(tǒng) (2)除氮單元 方法：生物處理法、物理化學(xué)法 1)生物處理法 原理：利用不同形態(tài)N元素之間的硝化-反硝化來得到除N的效果。 含氮有機(jī)物硝酸鹽氮?dú)釿OUR LOGO第二節(jié) 城市污水處理系統(tǒng) 2)物理化學(xué)法 氣提法：使污水中的銨離子在高pH值條件下大部分轉(zhuǎn)化為氨氣的處理方法。 折點(diǎn)氯化法：通過投加不同量的氯，使污水中的銨轉(zhuǎn)化為氯化銨的化合物，在被氧化成氨氣或各種含氮的無氯產(chǎn)物。

12、YOUR LOGO第二節(jié) 城市污水處理系統(tǒng) 選擇性離子交換法：根據(jù)沸石(硅鋁酸鹽礦石)對銨離子比對鈣、鎂和鈉等離子有著優(yōu)先交換吸附的性能，從而通過離子交換作用去除氨氮的方法。YOUR LOGO第二節(jié) 城市污水處理系統(tǒng) (3)除有機(jī)污染物單元 方法：臭氧氧化和活性炭吸附相結(jié)合 活性炭實(shí)際吸附容量比理論值大的原因？YOUR LOGO第二節(jié) 城市污水處理系統(tǒng) (4)除溶解性無機(jī)物單元 溶解性無機(jī)鹽離子交換法、電滲析法、反滲透法 優(yōu)點(diǎn)：去污效果好 缺點(diǎn)：設(shè)備造價和運(yùn)行費(fèi)用高；反滲透膜易堵塞，需定期清洗YOUR LOGO第二節(jié) 城市污水處理系統(tǒng) (5)除病毒單元 步驟： Step1：采用鋁鹽和鐵鹽組成的

13、混凝沉淀單元使致病菌和病毒沉淀。 Step2：通過石灰混凝或臭氧殺菌消滅污泥中的病毒。YOUR LOGO第二節(jié) 城市污水處理系統(tǒng) 混凝：通過向水中投加一些藥劑(通常稱為混凝劑及助凝劑)，使水中難以沉淀的顆粒能互相聚合而形成膠體，然后與水體中的雜質(zhì)結(jié)合形成更大的絮凝體。絮凝體具有強(qiáng)大吸附力，不僅能吸附懸浮物，還能吸附部分細(xì)菌和溶解性物質(zhì)。絮凝體通過吸附，體積增大而下沉。YOUR LOGO第二節(jié) 城市污水處理系統(tǒng) 1.一級處理廠流程原生污水格柵沉淀池沉砂池接觸池出水雜粒脫水床運(yùn)出填地污泥消化池污泥脫水送往農(nóng)田投氯YOUR LOGO第二節(jié) 城市污水處理系統(tǒng) 2.二級處理廠流程原生污水格柵初次沉淀池沉

14、砂池曝氣池二次沉淀池接觸池雜粒脫水床運(yùn)出填地投氯出水污泥消化池污泥脫水污泥濃縮池送往農(nóng)田剩余活性污泥回流活性污泥YOUR LOGO第二節(jié) 城市污水處理系統(tǒng) 3.三級處理廠流程二級處理出水除磷單元除氮單元出水除無機(jī)鹽單元除有機(jī)物單元除病毒單元YOUR LOGO 思考題： 城市雨、污分流的意義及存在的問題？YOUR LOGO 1.源頭控制技術(shù) 定義：從源頭上減少污染物的種類和數(shù)量，進(jìn)而達(dá)到有效控制污染物入河量的水污染控制技術(shù)。 方法：保護(hù)性耕作、街道地表清除污染物、條狀種植、保護(hù)性作物輪作、營養(yǎng)物和有害物質(zhì)管理、肥料儲存放置、植被草路修建等。第三節(jié) 非點(diǎn)源污染控制技術(shù)YOUR LOGO 2.遷移路

15、徑控制技術(shù) 定義：通過控制或切斷污染物的遷移轉(zhuǎn)化路徑，從而達(dá)到消減污染物入河量效果的水污染控制技術(shù)。 方法：生態(tài)塘、人工濕地、河邊緩沖帶、過濾條帶等第三節(jié) 非點(diǎn)源污染控制技術(shù)YOUR LOGOYOUR LOGO 一、塘處理系統(tǒng) 污水處理塘：利用一些適宜的自然池塘、經(jīng)人工改造的自然池塘、或者人工修建的池塘，通過不同的工作原理和凈化機(jī)理，對流經(jīng)的污水或地表徑流進(jìn)行凈化，以保證其出水水質(zhì)能滿足一定水質(zhì)保護(hù)目標(biāo)的處理方式。第三節(jié) 非點(diǎn)源污染控制技術(shù)YOUR LOGO 按工作原理分類： 厭氧塘、兼性塘、好氧塘(主要為熟化塘或最后凈化塘)、水生植物塘、生態(tài)塘、完全容納塘(封閉式儲存塘)、排放控制塘。第三節(jié)

16、 非點(diǎn)源污染控制技術(shù)YOUR LOGO 1.生態(tài)塘系統(tǒng)的運(yùn)行原理 以太陽能為初始能源，通過在塘中種植水生植物，進(jìn)行水產(chǎn)和水禽養(yǎng)殖，形成人工生態(tài)系統(tǒng)，同時通過食物鏈的物質(zhì)遷移、轉(zhuǎn)化和能量的逐漸傳遞、轉(zhuǎn)化，將流經(jīng)生態(tài)塘的水體中的有機(jī)污染物進(jìn)行降解和轉(zhuǎn)化，最后不僅去除污染物，凈化了 水體，而且以水生植物和水產(chǎn)、水禽的形式作為資源回收，使污水處理與利用結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)污水處理資源化。第三節(jié) 非點(diǎn)源污染控制技術(shù)YOUR LOGO 2.生態(tài)塘系統(tǒng)特點(diǎn) (1)充分利用地形條件、建設(shè)費(fèi)用低 (2)可實(shí)現(xiàn)污水資源化、即節(jié)省了水資源，又獲得了經(jīng)濟(jì)收益 (3)處理能耗低，運(yùn)行維護(hù)方便 (4)污泥產(chǎn)量少 (5)污水處理

17、適應(yīng)能力強(qiáng)第三節(jié) 非點(diǎn)源污染控制技術(shù)YOUR LOGO 生態(tài)塘系統(tǒng)的組成 (1)厭氧塘 定義：在無氧條件下凈化污水的塘 要求：BOD5300mgL；通常至于塘系統(tǒng)首端第三節(jié) 非點(diǎn)源污染控制技術(shù)YOUR LOGO (2)兼性塘 定義：上層藻類光合作用比較旺盛，溶解氧較為充足，呈好氧狀態(tài)，其中層缺氧(兼性)狀態(tài)，而塘底層為沉淀污泥，處于厭氧狀態(tài)的凈化污水的塘。 要求： BOD5在100-300mg/L第三節(jié) 非點(diǎn)源污染控制技術(shù)YOUR LOGO (3)好氧塘 定義：整個塘均呈好氧狀態(tài)，由好氧微生物來降解有機(jī)污染物與凈化污水。 要求： BOD58)向大氣中揮發(fā)； 有機(jī)氮 氨氮 硝態(tài)氮 N2第三節(jié) 非

18、點(diǎn)源污染控制技術(shù) 氨化 亞硝化、硝化 反硝化 YOUR LOGO (4)磷的去除 植物吸收、微生物去除、物理化學(xué)作用第三節(jié) 非點(diǎn)源污染控制技術(shù)無機(jī)磷有機(jī)成分化學(xué)沉淀 吸收同化 化學(xué)反應(yīng)YOUR LOGO (5)金屬離子的去除 機(jī)理：植物的吸收和生物富集、土壤膠體顆粒的吸附(離子交換)、S2-形成硫化物沉淀 在金屬離子濃度較高時，植物同化對它的去除不到1%，主要依靠土壤的吸附和金屬硫化物沉淀的形式去除第三節(jié) 非點(diǎn)源污染控制技術(shù)YOUR LOGO 一、水污染綜合治理內(nèi)涵 定義：流域水污染綜合治理是以一個流域作為污染治理對象，綜合采用管理、法制、經(jīng)濟(jì)與工程技術(shù)等措施，有效防治水污染、恢復(fù)良好的水環(huán)境質(zhì)量、維持水資源正常使用價值的水資源保護(hù)模式。 發(fā)展趨勢：國家層面、國際層面第四節(jié) 流域綜合治理YOUR LOGO 完整的流域水污染綜合治理措施體系： 完善的水污染防治法規(guī)和治理技術(shù)規(guī)范 流域?qū)用娴乃廴揪C合治理規(guī)劃 水污染治理