水污染控制工程緒論課件

1、第1章 水污染控制工程緒論第1章 水污染控制工程緒論第1章 水污染控制工程緒論吉林師范大學(xué)環(huán)境工程學(xué)院楊春angchunwei1995yahoo水污染控制工程Water Pollution Control Engineering -Wastewater Treatment and Reuse-緹吉林師范大學(xué)環(huán)境工程學(xué)院楊春angchunwei1995yahoo水污染控制工程Water Pollution Control Engineering -Wastewater Treatment and Reuse-水對環(huán)境的塑造過程 流體水和空氣，是

2、地球面貌的外在塑造者和調(diào)和者。 大氣和水既為生命提供循環(huán)著的物質(zhì)基礎(chǔ)，也為生命提供環(huán)境。 氣候的長期的塑造作用，表現(xiàn)在生態(tài)面貌和生態(tài)質(zhì)量等群量的層面上。禹為鯀之子，姓姒，又名文命，字高密。相傳生于西羌（今甘肅、寧夏、內(nèi)蒙南部一帶），后隨父遷徙于崇（今河南登封附近），堯時被封為夏伯，故又稱夏禹或伯。是中國第一個王朝-夏朝的建立者，同時也是奴隸社會的創(chuàng)建者。 大禹治水大禹看到作何感想？直接經(jīng)濟損失640億元小河不發(fā)威，真當(dāng)我枯了大連理工凌水河城市內(nèi)澇北京市蓮花橋下2004年7月10日排水管網(wǎng)設(shè)計不合理？還是“重地上輕地下、重建設(shè)輕規(guī)劃”？古人的智慧值得借鑒水少也會帶來麻煩我們的理想：碧水環(huán)城長江之

3、水我國的水問題，滲透和反映了我國的太多，我們的任務(wù)也就有那么多。我們的三峽人類在如此殘酷的使用水2010年夏 青島海水浴場游泳人山人海中石油大連輸油管道爆炸泄漏事故（1500噸原油流入海洋，受污染海域約500平方公里）2010 吉林7000余個化工桶被洪水沖入松花江三甲基一氯硅烷松花江污染 2005年11月13日，吉林石化公司爆炸事故引起 ，污染以苯、硝基苯為主。四川沱江特大污染事故2004年2月16日川化集團川化股份有限公司第二化肥廠二車間水解、解吸裝置的兩臺給料泵發(fā)生故障，導(dǎo)致含高濃度氨氮的尿素工藝?yán)淠号湃脬闹Я髋庸才欧偶儼钡獓崱?四川沱江特大污染事故百萬人飲水中斷，水生態(tài)系統(tǒng)遭受

4、重創(chuàng)，直接經(jīng)濟損失超過億元 福州一家醫(yī)療垃圾加工廠希望同學(xué)們保持和提高想象力！某些中國人的行為是超乎想象的。 安徽滁州清流河不流清安徽巢湖水質(zhì)2007年8月份降為重度污染 江西永平銅礦污染觸目驚心流體是環(huán)境物質(zhì)的載體，任何化學(xué)污染，都可能與水的污染有聯(lián)系。黃河蘭州段又遭污染 不愉快的景象反映不愉快的原因，意味不愉快的后果大自然很生氣，后果很嚴(yán)重。水污染的后果之一：水生態(tài)遭到嚴(yán)重破壞，魚大量死亡 水污染的后果之二：日出江華紅勝火春來江水綠如藍 滇池藍藻難治理定海長春水庫藍藻旺發(fā) 水污染后果之三：麻煩大了 進入生態(tài)系統(tǒng)的水污染進入有人類活動的生態(tài)系統(tǒng)后，物質(zhì)的空間轉(zhuǎn)移就變得難以預(yù)料，因果變得無法跟

5、蹤。水環(huán)境問題的實質(zhì)1資源型缺水問題；2水質(zhì)型缺水問題。求雨-2004年吉林省某縣 -面對巨大的生存問題，逃避、輕信、迷信的態(tài)度和行為是沒有任何效果的。需要的是科學(xué)和技術(shù)。 1.水體污染及水循環(huán)2.污染物在水環(huán)境中的遷移與轉(zhuǎn)化 3.水處理單元技術(shù)簡介緒 論需要感悟和思考的問題1.大自然的循環(huán)過程中，有多種凈化的機制，如蒸發(fā)和降雨等。2.現(xiàn)代的大自然已經(jīng)是人化了大自然了。3.大自然是科學(xué)技術(shù)的背景和前景。4.水處理科學(xué)技術(shù)是建立在整個自然科學(xué)技術(shù)平臺上的。一、水循環(huán)及水質(zhì)1.水的自然循環(huán)一、水循環(huán)及水質(zhì)自然界的水循環(huán)1.水的自然循環(huán)2.水的社會循環(huán) 2.1 生活用水 2.2 工業(yè)(農(nóng)業(yè))用水 2

6、.3 集團設(shè)施（學(xué)校、醫(yī)院、商場、賓館、車站、飯店等等）用水。一、水循環(huán)及水質(zhì)水的社會循環(huán)在自然循環(huán)里，水和地面或地下接觸和物質(zhì)交換，水質(zhì)帶有地域特點；在社會循環(huán)里，水與人類生活和產(chǎn)業(yè)活動接觸，水質(zhì)帶有社會特點。3.水資源的屬性與特征1有限性（淡水資源、水環(huán)境容量）水資源的有限性全球水資源分布圖14*108km33.水資源的屬性與特征1有限性（淡水資源、水環(huán)境容量）2可再生性（化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、氣液固和海陸空三相轉(zhuǎn)變、周而復(fù)始、循環(huán)再生）3價值性（生活、生產(chǎn)、生態(tài)服務(wù)、景觀、文化娛樂功能，即直接經(jīng)濟價值和間接生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值）4不可替代性（生命之源、農(nóng)業(yè)命脈、工業(yè)血液、氣候環(huán)境調(diào)節(jié)器）5利弊雙

7、重性（旱災(zāi)與洪災(zāi)）6時空分布不均勻性（雨量分布東南多，西北少）雨量分布圖酸雨，就在我們身邊水質(zhì)和水量的調(diào)查分析是明確水處理任務(wù)，為工程設(shè)計提供基礎(chǔ)依據(jù)和相關(guān)參數(shù)的基礎(chǔ)。 工藝中各單元的效果一般用水質(zhì)指標(biāo)來表征。 工藝中個單元以及單元連接構(gòu)件的大小一般由水量來決定。 所以，水質(zhì)和水量意識需要貫穿整個流程。4.水質(zhì)與水量的把握向北京供應(yīng)的山西水假如面對這樣的地面水源，將其處理成合格的自來水。你將如何展開工作程序？如何獲得水質(zhì)和水量信息？對這些信息的完備性和可靠性有把握嗎？化肥廠的工業(yè)廢水從后院管道排向清流河針對這樣的工業(yè)排水口，設(shè)計一個合格的污水處理廠。想象一下，需要做那些工作？1.數(shù)據(jù)的收集（已

8、有數(shù)據(jù)的收集和整理）2.數(shù)據(jù)的測量 2.1.物理參數(shù)的獲得，水量及其變動。 2.2.化學(xué)參數(shù)的獲得，組分及其原因3.數(shù)據(jù)的推斷，利用間接方法，包括自己的知識對于參數(shù)的推斷。注：各種水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的存在，使用和判斷4.水質(zhì)與水量的把握地面水五類標(biāo)準(zhǔn)（河水、湖水）國家環(huán)保部地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB3838-2002共24項指標(biāo)，其中列出 COD，溶解氧DO類： 適用于源頭水、國家自然保護區(qū) COD 飽和90%; 類：適用于集中式生活飲用水水源地一級保護區(qū)、珍貴魚類保護區(qū)，魚 蝦產(chǎn)卵場等。 COD 6 mg/L; 類：適用于集中式生活飲用水水源地二級保護區(qū)、一般魚類保護區(qū)及游 泳區(qū)。 COD 5 mg/L;

9、 ：適用于一般工業(yè)用水區(qū)及人體非直接接觸的娛樂用水區(qū)。 COD3 mg/L; ：適用于農(nóng)業(yè)用水區(qū)及一般景觀要求水域。 COD 2 mg/L.地面水五類標(biāo)準(zhǔn)地面水取樣及測量（環(huán)境監(jiān)測的內(nèi)容）中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn) 污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn) GB 8978-1996 按照污水排放去向（結(jié)合地面水五類標(biāo)準(zhǔn)），分年限規(guī)定了69種水污染物最高允許排放濃度及部分行業(yè)最高允許排水量。 標(biāo)準(zhǔn)將排放的污染物按其性質(zhì)及控制方式分為二類 第一類污染物：不分行業(yè)和污水排放方式，也不分受納水體的功能類別，一律在車間或車間處理設(shè)施排放口采樣，其最高允許排放濃度必須達到本標(biāo)準(zhǔn)要求。功13項，主要為重金屬，放射性物質(zhì)； 第二類污染物

10、：在排污單位排放口采樣，其最高允許排放濃度必須達到本標(biāo)準(zhǔn)要求。分三級，1997年前項目 26項指標(biāo)，1998年后 56項。 工業(yè)污水按生產(chǎn)周期確定監(jiān)測頻率。生產(chǎn)周期在8h以內(nèi)的，每2h采樣一次；生產(chǎn)周期大于8h的，每4h采樣一次。其他污水采樣，24h不少于2次。最高允許排放濃度按日均值計算污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)5.水質(zhì)分析如果把純水作為比較的基準(zhǔn)，那么可以發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)實的水體是一個復(fù)雜體系。廢水或污水，是“無限復(fù)雜體系”?；A(chǔ)化學(xué)的應(yīng)用在這里受到制約，環(huán)境水質(zhì)分析充滿了未知數(shù)，需要推理的方法。對于廢水的分析是一個不斷深入，不斷逼近的過程。水質(zhì)分析的方法論 由于面對的是探明黑箱的分析，盡管廢水的分析項目很

11、多，但都是存在于一個實體上，必然不能矛盾。1. 能反映總和數(shù)量的參數(shù)就顯得非常重要如： 電導(dǎo)率，pH，總固體，TOC，TN；2. 簡易、在線、快速分析手段非常重要如：紫外掃描，電位掃描，3. 充分認(rèn)識環(huán)境樣品分析的難度和挑戰(zhàn)性。不斷積累知識和經(jīng)驗。4. 化學(xué)分析指標(biāo)的工程學(xué)意義再理解。1.取樣（Sampling),及其記錄的意識2.分析（Analysis) 分析項目設(shè)置及其判讀是水平的反映 2.1.物理特征(Physical Characteristics)總固體（Total solids) TS總揮發(fā)性固體（Total volatile solids) TVS總固定性固體（ Total Fx

12、ed solids) TFS總懸浮性固體（ Total Suspended solids) TSS總?cè)芙庑怨腆w（ Total Dissolved solids) TDS TVS+TFS=TSS+TDS=TS 濁度(Turbidity) NTU (0.13mg/L白陶土懸浮體 ),JTU(1mg/L) 簡易替代項目 透明度/吸光度(Transmittance) 靈活應(yīng)用項目 溫度(Temperature) 高頻度記錄，重要 電導(dǎo)率(Conductivity) 靈活應(yīng)用項目 粘度 （Viscosity)、 表面張力（ surface Tension)廢水（污水）中的成分分析12.2.化學(xué)特征（Ch

13、emical Characteristics) 2.2.1 無機化學(xué)特征 氨 NH4+ 有機氮 Org N 總凱氏氮 Total Kjeldahl Nitrogen (OrgN+NH4+) 硝酸根 和亞硝酸根 總氮 磷 Phosphorus總磷、有機磷、無機磷 pH 堿度 Alkalinity HCO3- + CO3-2 + OH - H+ 氯離子 Chloride Cl- 硫酸根 Sulfate SO42- 金屬類 As, Cd, Ca, Cr, Co, Cu, Pb, Mg, Hg, Na 特別無機元素及化合物，Specific Inorganic elements and compoun

14、ds廢水（污水）中的成分分析22.2.化學(xué)特征（Chemical Characteristics) 2.2.2 有機化學(xué)特征 BOD5: Five-day Biochemical oxygen demand COD: Chemical oxygen demand TOC: 總有機碳：Total Organic Carbon 特定成分或組分：Specific organic compounds and classes 色譜技術(shù)，色質(zhì)聯(lián)機，核磁共振 2.2.3 生物學(xué)特征 大腸菌 微生物 Coliform organisms 特種微生物 Specific microorganisms Bacter

15、ia, protozoa, helminths, viruses 毒 性 Toxicity Tua( Toxic unit acute) Toxicity Tuc( Toxic unit chronic)廢水（污水）中的成分分析36、水污染當(dāng)進入水體中的污染物量超過了水體自凈能力而使水體喪失規(guī)定的使用價值時，稱為水體污染或水污染。水體污染又分為：需氧有機物污染；水體富營養(yǎng)化；毒物污染；放射性污染等6、水污染需氧有機物污染： 廢水中有機物分為：可生物轉(zhuǎn)化有機物、難生物轉(zhuǎn)化有機物和不能生物轉(zhuǎn)化有機物3大類。 可生物轉(zhuǎn)化有機物被水中微生物利用吸收時，要消耗水中的溶解氧，如果該類有機物濃度較高，就會導(dǎo)

16、致水中溶解氧濃度降低直至耗盡，水中有機物產(chǎn)生腐敗，水體發(fā)黑發(fā)臭，水環(huán)境惡化。6、水污染水體富營養(yǎng)化（entrophication）： 是由于氮、磷、營養(yǎng)鹽類等植物營養(yǎng)物的排入引起水體中藻類大量繁殖的現(xiàn)象。在湖泊、水庫等淡水區(qū)域水體富營養(yǎng)化主要表現(xiàn)為綠藻和藍藻的大量生長，也稱水華現(xiàn)象；在河口、海灣等區(qū)域的水體富營養(yǎng)化會導(dǎo)致紅藻等藻類的大量繁殖，也稱為赤潮現(xiàn)象。水體富營養(yǎng)化程度劃分富營養(yǎng)程度總磷（mg/m3）總氮（mg/m3）極貧貧中中中高高10015006、水污染毒物污染： 工業(yè)使用有毒物質(zhì)已超過10 000種，分為急性毒物與慢性毒物（三致作用，致畸、致癌、致突變）。無機毒物：金屬（汞、鉻、鎘、

17、鉛、鎳等）；非金屬（砷、硒、氰、氟、亞硝酸跟等）有機毒物：有機農(nóng)藥、有機染料、多環(huán)芳烴、芳香胺等。6、水污染放射性水污染： 射線（氦原子核流）：穿透力較弱； 射線（電子流）：穿透力居中； 射線（波長10-8cm的電磁波）穿透力強；危害：1 電離水分子為自由基（H，OH，H2O+） 2 損害DNA與RNA，致癌、影響遺傳。6、水污染其他水污染： 懸浮物污染 感官污染（色度，臭和味） 酸堿污染 熱污染 油類污染 生物污染北京的一個污水處理廠長江邊上的一個小型污水處理廠生態(tài)工程來凈化環(huán)境Ecological Engineering 生態(tài)工程是應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)中物種共生與物質(zhì)循環(huán)再生原理，結(jié)構(gòu)與功能協(xié)調(diào)原

18、則，結(jié)合系統(tǒng)分析的最優(yōu)化方法，設(shè)計的促進分層多級利用物質(zhì)的生產(chǎn)工藝系統(tǒng)?，F(xiàn)代水處理技術(shù)的特點給水處理=廢水處理太行山區(qū)易水河重現(xiàn)流水潺潺.易水啊，你終于又能讓壯士們發(fā)那種誓師的感慨了。二、污染物在水體環(huán)境中的遷移與轉(zhuǎn)化 2.1 水體的自凈(物理、化學(xué)、生物凈化)混合(豎向混合階段橫向混合階段斷面充分混合后階段 )污染物的稀釋和擴散水體的氧平衡污染物的稀釋和擴散 （1）持久污染物：濃度在充分混合后濃度保持不變。排放口下游河水污染物濃度 污水的污染物濃度和流量 上游河水的污染物濃度和流量 （2）非持久性污染物的稀釋擴散和降解 充分混合以后，污染物濃度受縱向分散作用和污染物自身分解作用不斷減少計算可

19、得：u河水流速；x初始點至下游x斷面的距離；Mx縱向分散系數(shù)； 水體的氧平衡需氧污染物在水體中發(fā)生氧化（生物、化學(xué)過程）會消耗水中的溶解氧。受污染水體的自凈過程直接改變水中溶解氧的濃度，考察水體中溶解氧的濃度對評價水體污染程度、水體自凈能力、污染物對水資源的危害程度等等都有重要意義。 SP（Streeter-Phelps）公式 一維河流，不考慮擴散 上述方程初始條件 解方程可得到河水不同處BOD5濃度L、河水虧氧濃度D、河水溶解氧濃度 C的大小。2.2 污染物在不同水體中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律自然再生（周期性）人工再生 （解決水資源短缺的重要途徑之一）1.單元概念有利于技術(shù)的學(xué)習(xí)、積累、應(yīng)用和提高。2.單元是分解思維的產(chǎn)物，又是科學(xué)原理的具體化。（對某單元的掌握是一個不斷進化的過程）3.流程是單元的連接，其中可以按設(shè)計者的思想，分為“骨干單元”和“輔助單元”。三、水處理單元技術(shù)地球典型自然環(huán)境單元模式污水站內(nèi)景格柵機曝氣生物濾池輻流式沉淀池全自動砂過濾器離子交換除鹽裝置電氣控制箱面板污