水體污染與防治

第四章水體污染與防治時鵬輝環(huán)境與市政工程系課程名稱：環(huán)境學(xué)概論第一頁，共七十八頁。第一節(jié)水資源極其開發(fā)利用第二節(jié)水質(zhì)污染概述第三節(jié)水污染的影響與危害第四節(jié)污水處理技術(shù)概述第五節(jié)城市污水的處理與回用第六節(jié)水體污染控制與防治第四章水體污染與防治第二頁，共七十八頁。第一節(jié)水資源及其開發(fā)利用

全球水資源淡水資源可利用的淡水資源只有江河、淡水湖和地下水的一部分第三頁，共七十八頁。按人均擁有水量計，我國僅有2200m3/人，約占世界平均水平的1/4。據(jù)上海2000年的統(tǒng)計，上海淡水資源：不可利用地表水需水量可利用地表水地下水總量：595.6億m3地表水593.5億m3可利用118.8億m3地下水2.1億m3上海2000年需水量為158.5億m3第四頁，共七十八頁。二、水資源特性及我國水資源的特點1水資源特性：維護生態(tài)平衡和環(huán)境的基本要素利用的廣泛性和不可代替性經(jīng)濟上的兩重性補給上的循環(huán)性時空分配上的可變性2我國水資源的特點1)水資源總量多，人均占有量少2)地區(qū)分配不均，水土資源不平衡3)年內(nèi)季節(jié)分配不均，年際變化很大4)部分河流含沙量大第五頁，共七十八頁。第六頁，共七十八頁。第二節(jié)水質(zhì)污染概述

一、天然水水質(zhì)

1天然水的化學(xué)成分

(1)溶解氣體

(2)主要離子：

(3)微量元素：Br、F、I、Fe、Cu、Ni、Ti、Pb、Zn、Mn、V釩、Ba

(4)生物生成物：NH4+、HPO42-、H2PO4-

(5)膠體

(6)懸浮物質(zhì)：硅、鋁酸鹽顆粒、砂粒、粘土。

主要陰離子：Cl-、SO42-、HCO3-、CO32-主要陽離子：K+、Na+、Ca2+、Mg2+第七頁，共七十八頁。二水體污染水污染定義：

1984年頒布的《中華人民共和國水污染防治法》中說明，水污染即指“水體因某種物質(zhì)的介入而導(dǎo)致其物理、化學(xué)、生物或者放射性等方面特性的改變，從而影響水的有效利用，危害人體健康或破壞生態(tài)環(huán)境，造成水質(zhì)惡化的現(xiàn)象?！?/p>

2污染物與污染源

向水體排放污染物的場所、設(shè)備、裝置和途徑統(tǒng)稱水體污染源。

自然污染源人為污染源：按人類活動方式：工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生活

污染源按排放污染物空間分布方式，可分為點源和非點源。第八頁，共七十八頁。3、水體污染物⑴化學(xué)污染物：無機無毒物質(zhì)：顆粒物、礦渣、粉塵；酸堿鹽類物質(zhì)；氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)；無機有毒物質(zhì)：非重金屬；氰氟硫的化合物；重金屬：Hg、Cd、Cr、Pb、As;

有機無毒物質(zhì)：需氧有機物：蛋白質(zhì)、氨基酸等；有機有毒物質(zhì)：易分解：酚、苯、醛、有機磷；難分解：有機氯、多環(huán)芳烴、多氯聯(lián)苯；致臭物、致色物等⑵生物污染物：細菌、病毒、原生動物、原生蠕蟲⑶放射性物質(zhì)：天然放射性物質(zhì)人工放射性物質(zhì)⑷熱污染第九頁，共七十八頁?；瘜W(xué)型污染——由酸堿、有機和無機污染造成的污染；物理型污染——色度、濁度、懸浮固體、熱污染、放射性；生物型污染——生活污水、醫(yī)院污水。4、水質(zhì)污染的來源與分類第十頁，共七十八頁。第十一頁，共七十八頁。污水橫流——水質(zhì)性缺水第十二頁，共七十八頁。第十三頁，共七十八頁。污染源的特點

工業(yè)污染源：

SS含量高，100~3000mg/L左右

COD可達400~1000mg/L，BOD可達200~5000mg/L

酸堿度變化大，pH在2~13之間溫度高達40℃以上可造成熱污染易燃，含低沸點的揮發(fā)性液體，易釀成水面火災(zāi)含多種多樣有毒有害成分：酚、氰、油、農(nóng)藥、多環(huán)芳烴、染料、重金屬(Hg、Cr、Cd、As等)，放射性等第十四頁，共七十八頁。第十五頁，共七十八頁。農(nóng)業(yè)污染源：

污水面廣、分散、難收集、難治理。有機質(zhì)、植物營養(yǎng)素、病原微生物、懸浮物及雜質(zhì)含量高含較高的化肥、農(nóng)藥過量施用農(nóng)藥污染水體第十六頁，共七十八頁。過量施用化肥污染水體第十七頁，共七十八頁。生活污染源：水質(zhì)成分有日變化規(guī)律，含N、P高；產(chǎn)生惡質(zhì)、腐臭和陰溝臭，不能直接農(nóng)灌。過量使用洗滌劑第十八頁，共七十八頁。過量使用洗衣粉把剩飯倒入下水道第十九頁，共七十八頁。河邊洗車生活垃圾堆于河邊第二十頁，共七十八頁。三、水體污染物測定指標(biāo)1物理指標(biāo)濁度、透明度、色、味、溴、懸浮物、電導(dǎo)率、硬度

2化學(xué)指標(biāo)

pH值、硬度、有機物、有機毒物、無機毒物等。有機物測定指標(biāo)：化學(xué)需氧量(COD)(ChemicalOxygenDemand)定義：指用化學(xué)氧化劑氧化水中有機污染物時所需的氧量(mg/L)。生化需氧量(BOD)(Bio-ChemicalOxygenDemand)定義：指在好氣條件下，微生物分解水中有機物質(zhì)的生物化學(xué)過程中所需溶解氧的量，是反映水體中有機污染程度的綜合指標(biāo)之一。第二十一頁，共七十八頁。

溶解氧(DO)(DissolvedOxygen）

溶解于水中的分子氧，一般以每升所含氧的毫克數(shù)表示(mg/L)。

3.微生物學(xué)指標(biāo)

反映水體受生物性污染的過程及飲用水的衛(wèi)生安全程度，指標(biāo)包括：

細菌總數(shù)： 100個/ML(飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn))

大腸菌群：

3個/L(飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)) 2000個/L(地面水標(biāo)準(zhǔn)中Ⅱ類水體標(biāo)準(zhǔn))第二十二頁，共七十八頁。四、水體自凈

廢水排入水體會造成嚴(yán)重的危害、但從另一方面看。水體也有一定的自身凈化廢水中污染物質(zhì)的能力。

水體受到廢水污染后，逐漸從不潔變清的過程，稱為水體自凈。

水體自凈主要包括以下過程：稀釋沉淀分解氧化病源體的死亡第二十三頁，共七十八頁。

第三節(jié)水污染的影響與危害

一、水的危機1、水資源告急

我國可利用的淡水資源量年均1.1萬億m3，但由于工業(yè)廢水、生活污水等對水體的污染，至少還要損失3000億m3，剩下的淡水僅為人均600m3。因此，許多地方出現(xiàn)了用水告急。城市平均日缺水量達1600萬m3。據(jù)統(tǒng)計，1984年我國缺水約770億m3，全國688個城市就有400個供水緊張。2、資源性缺水與水質(zhì)性缺水(1)資源性缺水，來源于人口眾多、工農(nóng)業(yè)用水量的增加。導(dǎo)致：河流上下游爭水、湖泊過渡圍墾。(2)水質(zhì)性缺水水環(huán)境日趨惡化也是缺水的主要原因之一。第二十四頁，共七十八頁。缺水引起的干旱第二十五頁，共七十八頁。缺水造成城市的衰落第二十六頁，共七十八頁。干旱使天津海河橋墩裸露第二十七頁，共七十八頁。二、對工業(yè)的影響

水質(zhì)量下降，引起工業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量下降。缺水造成工業(yè)的停產(chǎn)。破壞工業(yè)設(shè)施，影響生產(chǎn)。三、對農(nóng)業(yè)的影響

全國農(nóng)業(yè)用水量4195億m3，占全國用水總量的88%，而灌溉農(nóng)用水又占農(nóng)業(yè)用水總量的95%，對農(nóng)業(yè)的影響主要是污灌，污灌有利也有弊，弊為污水進入農(nóng)田后，一部分被植物吸收，大部分累積于土壤，當(dāng)有毒受害物質(zhì)達到一定濃度時，農(nóng)作物出現(xiàn)有害癥狀。主要癥狀為：糧食減產(chǎn)、出現(xiàn)“鎘米”、“鉛米”、“砷米”。第二十八頁，共七十八頁。第二十九頁，共七十八頁。四、對水產(chǎn)資源的影響

魚類大幅度減產(chǎn)，捕撈量下降。急性死魚事件時有發(fā)生。魚質(zhì)量下降，畸形變異，異味等，降低食用價值。五、對人體健康的危害

以水為媒介的疾病.傳染病(傷寒、痢疾、阿米巴、甲型和乙型肝炎等).受化學(xué)污染引起的?。松讲　⒋蠊枪?jié)病、地甲病等,此外還有一些重金屬，有毒化學(xué)品污染）.我國主要的水媒疾?。ǜ挝x病、姜片蟲病、蚊媒傳染的疾病等）我國人口中約有60%的人在飲用不符合衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的水第三十頁，共七十八頁。第四節(jié)污水處理技術(shù)概述污水處理方法分類第三十一頁，共七十八頁。第三十二頁，共七十八頁。第三十三頁，共七十八頁。第三十四頁，共七十八頁。第三十五頁，共七十八頁。第三十六頁，共七十八頁。第三十七頁，共七十八頁。第三十八頁，共七十八頁。第三十九頁，共七十八頁。第四十頁，共七十八頁。第四十一頁，共七十八頁。好氧生物處理法——活性污泥法第四十二頁，共七十八頁。厭氧生物處理法第四十三頁，共七十八頁。厭氧生物處理法第四十四頁，共七十八頁。第五節(jié)城市污水的處理與回用一、城市污水的特征與處理工藝城市污水的特征城市污水主要包括生活污水和工業(yè)污水的混合物，由城市排水管網(wǎng)匯集并輸送到污水處理廠進行處理。主要污染因子為懸浮物、有機物、氮、磷等，可能含有致病微生物。第四十五頁，共七十八頁。城市污水的處理工藝第四十六頁，共七十八頁。二、城市污水對水體造成的污染與危害1.水體富營養(yǎng)化2.赤潮3.溢油4.海洋生物質(zhì)量第四十七頁，共七十八頁。1、水體富營養(yǎng)化

(1)定義

由于氮、磷等植物營養(yǎng)物質(zhì)含量過多而引起的水質(zhì)污染現(xiàn)象稱為水體富營養(yǎng)化，一般發(fā)生在湖泊、江河、海灣等緩流水體中。(2)類型

①天然富營養(yǎng)化：湖泊演變的自然過程，湖泊形成的幼年時期，均處于貧營養(yǎng)狀態(tài)，隨著時間的推移和環(huán)境的變化，逐漸使湖水中營養(yǎng)物質(zhì)的濃度增加，其來源：為天然因素。a.天然降水b.地表土壤的侵蝕、淋溶c.浮游動植物生長、死亡、分解、釋放。第四十八頁，共七十八頁。第四十九頁，共七十八頁。②人為富營養(yǎng)化：由于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)大量進入湖泊水體，加速了湖泊演化的過程，其來源：a.城市生活污水帶來大量N、P；含磷洗滌劑

b.農(nóng)村施用的化肥、牲畜糞便，經(jīng)面源污染而進入。天然富營養(yǎng)化與人為富營養(yǎng)化的共同點與不同點共同點：都是由于水體中N、P富集，引起水體DO下降、惡化；不同點：天然富營養(yǎng)化是湖泊水體生長、發(fā)育、老化、消亡整個生命史中必須過程，經(jīng)歷時間漫長，需以地質(zhì)年代或世紀(jì)來描述，人為富營養(yǎng)化因人類排放含有N、P的工農(nóng)業(yè)生活污水所致，演化速度極快，短時間內(nèi)可使湖泊由貧變富。第五十頁，共七十八頁。(3)特征①浮游生物大量繁殖，水中溶解氧含量降低。②水體中藻類的種類減少，個體迅速增加;③因占優(yōu)勢的浮游藻類顏色不同，水面往往呈現(xiàn)藍、紅、棕、乳白等顏色，海水中出現(xiàn)叫“赤湖”、淡水中稱“水華”。(4)危害①DO降低，使魚類難以生存。②藻類種類減少，危及魚類生存。因有些藻類有膠質(zhì)膜，有的甚至有毒，不能成為良好的餌料，。③危害水源，硝酸鹽、亞硝酸鹽對人、畜都有害。④加快湖泊老化的進程。第五十一頁，共七十八頁。2.赤潮是水體中某些微小的浮游植物、原生動物或細菌，在一定的環(huán)境條件下突發(fā)性地增殖和聚集，引起一定范圍內(nèi)一段時間中水體變色現(xiàn)象。通常水體顏色因赤潮生物的數(shù)量、種類而呈紅、黃、綠和褐色等。赤潮雖然自古就有，但隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，水體污染日益加重，赤潮也日趨嚴(yán)重。我國自1933年首次報道以來，至1994年共有194次較大規(guī)模的赤潮，其中60年代以前只有4次，1990年后則有157起。

第五十二頁，共七十八頁。第五十三頁，共七十八頁。第五十四頁，共七十八頁。赤潮的危害：赤潮不僅給海洋環(huán)境、海洋漁業(yè)和海水養(yǎng)殖業(yè)造成嚴(yán)重危害，而且對人類健康甚至生命都有影響。主要包括兩個方面：①引起海洋異變，局部中斷海洋食物鏈，使海域一度成為死海；②有些赤潮生物分泌毒素，這些毒素被食物鏈中的某些生物攝入，如果人類再食用這些生物，則會導(dǎo)致中毒甚至死亡。第五十五頁，共七十八頁。

3.溢油2002年我國無重大海上溢油事件發(fā)生。1976—1997年，我國海域共發(fā)生2300起溢油事故；

溢油量超過25000噸；

年平均溢油事故110起，

年重大溢油事故5到7起；

每次重大事故直接經(jīng)濟損失：幾百萬至上千萬元第五十六頁，共七十八頁。石油污染是水體污染的重要類型之一。特別對地下水及在河口，近海水域更為突出。來源：石油污染來源主要是工業(yè)排放、石油運輸船清洗船艙、機件，意外事故時油的溢出，海上采油、陸上采油等造成的。第五十七頁，共七十八頁。石油開采石油運輸?shù)谖迨隧?，共七十八頁。危害?1)嚴(yán)重危害水生生物，影響活力、使魚窒息、體內(nèi)積累產(chǎn)生臭味，降低食用價值等。(2)組成成分中有稠環(huán)芳烴等，多為致癌物質(zhì)，如苯并比，苯并恩芘等。(3)油膜厚10-4cm就會阻礙水的蒸發(fā)和氧進入，每毫升油可復(fù)蓋水面12m2。(4)引起海面火災(zāi)，危及船舶、橋梁。(5)破壞優(yōu)美的海濱風(fēng)景，降低療養(yǎng)、旅游地功能。(6)破壞地下水資源，使地下水水質(zhì)惡化。第五十九頁，共七十八頁。石油污染使水鳥舉步唯艱第六十頁，共七十八頁。救命呀！第六十一頁，共七十八頁。

4.海洋生物質(zhì)量

監(jiān)測結(jié)果表明，與2001年相比，2002年全國近岸部分海域海洋貝類體內(nèi)的鉛、砷、鎘等重金屬含量較上年有所升高，石油烴含量總體水平無顯著變化，糞大腸菌群含量偏高，個別地點貝類體內(nèi)檢測出赤潮毒素。第六十二頁，共七十八頁。海洋生態(tài)破壞第六十三頁，共七十八頁。第六節(jié)水體污染控制與防治一、水體污染的防治與管理1、水環(huán)境污染防治對策（1）建立生態(tài)觀念，保護水環(huán)境大型水庫建設(shè)地下水開采小河流渠道化湖泊的保護小流域治理

第六十四頁，共七十八頁。小流域綜合治理模式第六十五頁，共七十八頁。（2）制定法律、標(biāo)準(zhǔn)及劃分功能區(qū)中華人民共和國水法制定水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)劃分功能區(qū)2、水環(huán)境污染管理措施

(1)建立管理機構(gòu)，負責(zé)制定水環(huán)境保護政策、法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)和制度；(2)編制各種水資源保護和利用的總體規(guī)劃；(3)實行用水收費和排污收費制度；(4)減少耗水量第六十六頁，共七十八頁。二、水污染基本控制技術(shù)1、處理目的目的：對廢水中污染物以某種方法分離出來或?qū)⑵浞纸廪D(zhuǎn)化為無害穩(wěn)定的物質(zhì)，使污水得到凈化，達標(biāo)排放(防止毒害、病菌傳染，去除異味、惡臭等)。2、處理方法(1)物理法：沉淀、過濾、氣浮、離心分離(2)化學(xué)法：化學(xué)沉淀、混凝、中和、化學(xué)氧化(3)生物法：好氧生物處理、厭氧生物處理、土地處理系統(tǒng)(生物穩(wěn)定塘)此外，也有物理化學(xué)法：萃取(液一液)、吸附、離子交換、電滲析、反滲透。第六十七頁，共七十八頁。3、城市污水處理(1)污水一級處理：初級，主要去除固體懸浮物（SS）。通過機械過濾、篩濾等，沉淀的固體顆粒。效果：可除掉35%的BOD和60%的SS，為初級處理。污水一級處理工藝流程圖第六十八頁，共七十八頁。第六十九頁，共七十八頁。（2）污水二級處理：為生化處理。主要去除有機物（BOD5）可大幅度去除污水中呈膠態(tài)和溶解態(tài)的有機物，去除75%~95%的BOD，出水BOD可達標(biāo)排放。污水二級處理工藝流程圖第七十頁，共七十八頁。第七十一頁，共七十八頁。第七十二頁，共七十八頁。第七十三頁，