水污染控制工程

1、烏海職業(yè)技術(shù)學(xué)院化學(xué)工程系1.緒論教學(xué)要求水的自然循環(huán)水的社會(huì)循環(huán) 人類為了滿足生活和生產(chǎn)的需求，不斷取用天然水體中的水，經(jīng)人類為了滿足生活和生產(chǎn)的需求，不斷取用天然水體中的水，經(jīng)過使用，一部分天然水被消耗，但絕大部分卻變成生活污水和生產(chǎn)廢過使用，一部分天然水被消耗，但絕大部分卻變成生活污水和生產(chǎn)廢水排放，重新進(jìn)入天然水體。在水的社會(huì)循環(huán)中，水的性質(zhì)在不斷地水排放，重新進(jìn)入天然水體。在水的社會(huì)循環(huán)中，水的性質(zhì)在不斷地發(fā)生變化。另外生活污水和生產(chǎn)廢水是形成水污染的主要根源，也是發(fā)生變化。另外生活污水和生產(chǎn)廢水是形成水污染的主要根源，也是防治水污染的主要對(duì)象。防治水污染的主要對(duì)象。全球水分布：總量

2、約：1.38X109km3世界河流平均年徑流量：468000億m3,亞洲最大占31我國(guó)水資源特點(diǎn)：總量多，人均占有量少地區(qū)分布不均勻季節(jié)分布不均勻水土資源組合不相適應(yīng)水污染日益嚴(yán)重地下水開采過量我國(guó)水資源總量：27000億m3排世界第六，但人均僅2500 m3 （世界平均10240 m3 ）。水體污染的概念水體污染的概念 指排入水體的污染物在數(shù)量上超過該物質(zhì)在水體中的本底含量和水體的環(huán)境容量，從而導(dǎo)致水體的物理、化學(xué)、微生物物理、化學(xué)、微生物特性發(fā)生變化，破壞了水中固有的生態(tài)系統(tǒng)，破壞了水體的功能及其在經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活中的作用。 一般情況，影響水體生態(tài)平衡的關(guān)鍵是水中的一般情況，影響水體生態(tài)

3、平衡的關(guān)鍵是水中的DO。水體污染的危害水體污染的危害1. 糞便污水的污染2. 城市污水的污染 由于造成水體缺氧的污染物是有機(jī)體的排泄物和機(jī)體殘余，故這類污染稱有機(jī)物污染，簡(jiǎn)稱有機(jī)污染。水污染的發(fā)生取決于污染物、污染源及承受水體。水污染的發(fā)生取決于污染物、污染源及承受水體。可分為自然污染和人為污染。可分為自然污染和人為污染。3. 工業(yè)廢水的污染危害危害人體健康破壞水體生態(tài)平衡4. 水污染危害的嚴(yán)重性 對(duì)地面水體的任何污染都會(huì)造成嚴(yán)重的后果。水體的自凈作用水體的自凈作用是指污染物隨污水排入水體后，經(jīng)物理、化學(xué)和生物等方面的作用，使污染物的濃度或總量減少，經(jīng)過一段時(shí)間后，受污染的水體將恢復(fù)到受污染前

4、的狀態(tài)的現(xiàn)象。根據(jù)凈化機(jī)制分為三類物理凈化：稀釋、擴(kuò)散、沉淀化學(xué)及物理化學(xué)凈化：氧化、還原、分解生物凈化：水中微生物對(duì)有機(jī)物的氧化分解作用污水排入河流的混合過程 豎向混合階段：污染物排入河流后因分子擴(kuò)散、湍流擴(kuò)散、彌散作用逐步向河水中分散，由于一般河流的深度與寬度相比較小，所以首先在深度方向上達(dá)到濃度分布均勻，從排放口到深度上達(dá)到濃度分布均勻的階段稱為豎向混合階段，同時(shí)也存在橫向混合作用。 橫向混合階段：當(dāng)深度上達(dá)到濃度分布均勻后，在橫向上還存在混合過程。經(jīng)過一定距離后污染物在整個(gè)橫斷面上達(dá)到濃度分布均勻，這一過程稱為橫向混合階段。 斷面充分混合后階段：在橫向混合階段后，污染物濃度在橫斷面上處

5、處相等。河水向下游流動(dòng)的過程中，持久性污染物的濃度將不再變化，非持久性污染物濃度將不斷減少。氧垂曲線： 水體受到污染后，水體中溶解氧逐漸被消耗，到臨界點(diǎn)后又逐步回升的變化過程，這條曲線稱氧垂曲線。1.31.3污染源污染源凡能排放污染物的來源和場(chǎng)所凡能排放污染物的來源和場(chǎng)所.水體污染源水體污染源凡排出或釋放的污染物能引起凡排出或釋放的污染物能引起水污染的污染源水污染的污染源.污染類型污染類型污染物的性質(zhì)與形態(tài)污染物的性質(zhì)與形態(tài)水體中主要污染物的性質(zhì)及危害水體中主要污染物的性質(zhì)及危害富營(yíng)養(yǎng)化(eutrophication)是指在人類活動(dòng)的影響下，生物所需的氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)大量進(jìn)入湖泊、河口、海灣等

6、緩流水體，引起藻類及其他浮游生物迅速繁殖，水體溶解氧量下降，水質(zhì)惡化，魚類及其他生物大量死亡的現(xiàn)象。 一般來說，水中氮和磷的濃度分別超過0.3mg/L和0.02mg/L，會(huì)促使藻類等綠色植物大量繁殖，在流動(dòng)緩慢的水域聚集而形成大片的水華(在湖泊、水庫)或赤潮(在海洋)；而藻類的死亡和腐化又會(huì)引起水中溶解氧的大量減少，使水質(zhì)惡化，魚類等水生生物死亡；嚴(yán)重時(shí)，由于某些植物及其殘骸的淤塞，會(huì)導(dǎo)致湖泊逐漸消亡。1.41.4我拿什么來表達(dá)你？ 污水水質(zhì)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)性物質(zhì)溶解物

7、質(zhì)固定性物質(zhì)懸浮固體物質(zhì)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色度固體物質(zhì)嗅和味溫度化 學(xué) 性 指 標(biāo)有機(jī)物生化需氧量（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（以mg/L為單位）。有機(jī)污染物被好氧微生物氧化分解的過程，一般可分為 兩個(gè)階段：第一個(gè)階段主要是有機(jī)物被轉(zhuǎn)化成二氧化碳、 水和氨；第二階段主要是氨被轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽和硝酸鹽。污水的生化需氧量通常只指第一階段有機(jī)物生物氧化所 需的氧量，全部生物氧化需要20100d完成。實(shí)際中，常以5d作為測(cè)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(cè)定的標(biāo)

8、準(zhǔn)溫度。BOD: biological oxygen demand在有氧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（20，5d）。ThOD 有機(jī)物（可生物降解）異氧菌 呼吸（氧化）合成CO2，H2O能，NH3新細(xì)胞殘存物質(zhì)H2O,能NO2-自養(yǎng)菌能，NO3-合成新細(xì)胞CO2，H2O能，NH3自養(yǎng)菌合成新細(xì)胞OaObOcOd有機(jī)物氧化過程需氧關(guān)系BOD與CBOD、NBOD時(shí)間/d需氧量/（mgL-1）BODL與BOD5時(shí)間/d化 學(xué) 性 指 標(biāo)有機(jī)物化學(xué)需氧量（COD）常用的氧化劑主要是重鉻酸鉀K2Cr2O7 （稱 CODCr )和高錳酸鉀 KMnO4 (稱CODMn 或O

9、C ) 。酸性條件下，硫酸銀作為催化劑，氧化性最強(qiáng)。廢水中無機(jī)的還原性物質(zhì)同樣被氧化。如果廢水中有機(jī)物的組成相對(duì)穩(wěn)定，則化學(xué)需氧量和生化需氧量之 間應(yīng)有一定的比例關(guān)系：生活污水通常在0.40.5。 COD: chemical oxygen demand在酸性條件下，用強(qiáng)氧化劑將有機(jī)物氧化為CO2、H2O所消耗的 氧量（O2）（mg/L）?；?學(xué) 性 指 標(biāo)有機(jī)物總有機(jī)碳（TOC）和總需氧量（TOD）TOC: total organism carbon在950高溫下，以鉑作為催化劑，使水樣氣化燃燒，然后測(cè)定氣體 中的CO2含量，從而確定水樣中碳元素總量。測(cè)定中應(yīng)該去除無機(jī)碳的含量。各種水質(zhì)之間T

10、OC或TOD與BOD不存在固定的相關(guān)關(guān)系。在水質(zhì)條 件基本不變的條件下，BOD與TOC或TOD 之間存在一定的相關(guān)關(guān)系。TOD: total oxygen demand在900950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 化物后，測(cè)量載氣中氧的減少量，稱為總需氧量（TOD）。TOD測(cè)定方便而快速。ThOC污水有機(jī)物指標(biāo)之間的關(guān)系有機(jī)碳量需氧量TOCTODCODcrBODLBOD5CODMn化 學(xué) 性 指 標(biāo)有機(jī)物油類污染物石油類：來源于工業(yè)含油污水。動(dòng)植物油脂：產(chǎn)生于人的生活過程和食品工業(yè)。油類污染物進(jìn)入水體后影響水生生物的生

11、長(zhǎng)、降低水體 的資源價(jià)值。油膜覆蓋水面阻礙水的蒸發(fā)，影響大氣和水體的熱交換。油類污染物進(jìn)入海洋，改變海水的反射率和減少進(jìn)入海洋表 層的日光輻射，對(duì)局部地區(qū)的水文氣象條件可能產(chǎn)生一定影 響。大面積油膜將阻礙大氣中的氧進(jìn)入水體，從而降低水體 的自凈能力。石油污染對(duì)幼魚和魚卵的危害很大，堵塞魚的鰓部，能使魚蝦 類產(chǎn)生石油臭味，降低水產(chǎn)品的食用價(jià)值。破壞風(fēng)景區(qū)，危害鳥類生活?；?學(xué) 性 指 標(biāo)有機(jī)物酚類污染物酚污染來源：煤氣、焦化、石油化工、木材加工、 合成樹脂等工業(yè)廢水。原生質(zhì)毒物，可使蛋白質(zhì)凝固，引起神經(jīng)系統(tǒng)中毒。酚濃度低時(shí)，能影響魚類的洄游繁殖。酚濃度達(dá)0.10.2mg/L時(shí)，魚肉有酚味。酚濃度

12、高會(huì)引起魚類大量死亡，甚至絕跡。酚的毒性可抑制水中微生物的自然生長(zhǎng)速度，有時(shí)甚 至使其停止生長(zhǎng)。酚能與飲用水消毒氯產(chǎn)生氯酚，具有強(qiáng)烈異臭（0.001 mg/L即有異味，排放標(biāo)準(zhǔn)0.5mg/L ）。灌溉用水酚濃度超過5mg/L時(shí), 農(nóng)作物減產(chǎn)甚至枯死?；?學(xué) 性 指 標(biāo)無機(jī)性指標(biāo)植物營(yíng)養(yǎng)元素 過多的氮、磷進(jìn)入天然水體，易導(dǎo)致富營(yíng)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(yíng)養(yǎng)湖發(fā)展為沼澤和干地。pH和堿度重金屬 一般要求處理后污水的pH在69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(zhǎng)，妨礙水體自凈，還可腐蝕船舶。 堿

13、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(zhǎng)，使蛋白質(zhì)凝固;逐級(jí)富集至人體，影響人體健康。含氮化合物 氮是有機(jī)物中除碳以外的一種主要元素，也是微生物生長(zhǎng)的重要元素。 污水中的氮有四種，即有機(jī)氮、氨氮、亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮。 危害：消耗水體中溶解氧；促進(jìn)藻類等浮游生物的繁殖，形成水華、赤潮；引起魚類死亡，導(dǎo)致水質(zhì)迅速惡化。 關(guān)于氮的幾個(gè)指標(biāo)： 有機(jī)氮：主要指蛋白質(zhì)和尿素。 TN：一切含氮化合物以N計(jì)量的總稱。 TKN：TN中的有機(jī)氮和氨氮，不包括亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮。 氨氮：有機(jī)

14、氮化合物的分解，或直接來自含氮工業(yè)廢水。 NOx-N：亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮。含磷化合物 磷也是有機(jī)物中的一種主要元素，是僅次于氮的微生物生長(zhǎng)的重要元素。 磷主要來自：人體排泄物以及合成洗滌劑、牲畜飼養(yǎng)場(chǎng)及含磷工業(yè)廢水。 危害：促進(jìn)藻類等浮游生物的繁殖，破壞水體耗氧和復(fù)氧平衡；使水質(zhì)迅速惡化，危害水產(chǎn)資源。含磷化合物有機(jī)磷有機(jī)磷包括磷酸甘油酸、磷肌酸等無機(jī)磷磷酸鹽:正磷酸鹽(PO43-)、磷酸氫鹽(HPO42-) 、 磷酸二氫鹽（H2PO4- ) 、偏磷酸鹽(PO3-)聚合磷酸鹽:焦磷酸鹽(P2O74) 、三磷酸鹽(P3O105-) 、 三磷酸氫鹽(HP3O92-) 生 物 性 指 標(biāo)生活污水：

15、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 水中細(xì)菌總數(shù)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)/mL計(jì)。 飲用水：100個(gè)/ mL 醫(yī)院排水： 500個(gè)/ mL細(xì)菌總數(shù) 大腸菌群的值可表明水樣被糞便污染的程度，間接表明有腸道病菌存在的可能性。 常以大腸菌群數(shù)/L計(jì)。 飲用水：3個(gè)/L 城市排水：10000個(gè)/L 游泳池： 1000個(gè)/L大腸菌群各水質(zhì)指標(biāo)間的關(guān)系污水的污水的最終出路最終出路排放水體工農(nóng)業(yè)利用地下水回灌水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)污水排放水體的限制污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)GB89781996城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn) GB 189182002 海洋水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB3097地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB 38382002 對(duì)人體健康不應(yīng)產(chǎn)生不良影響對(duì)環(huán)境質(zhì)量和生態(tài)系統(tǒng)不應(yīng)產(chǎn)生不良影響對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量不應(yīng)產(chǎn)生不良影響應(yīng)符合應(yīng)用對(duì)象對(duì)水質(zhì)的要求或標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)為使用者和公眾所接受回用系統(tǒng)在技術(shù)上可行，操作簡(jiǎn)便價(jià)格應(yīng)比自來水低廉應(yīng)有安全使用的保障污水回用應(yīng)滿足的要求城市污水回用的幾個(gè)方面城市生活用水和市政用水農(nóng)業(yè)、林業(yè)、漁業(yè)和畜牧業(yè)地下水回灌其他方面工 業(yè)城 市綠地灌 溉供 水市政與建筑用水城 市