水污染課件版 第1章 緒論

第一章緒論Introduction1第一章緒言問題：你了解世界和我國水資源及水污染的現(xiàn)狀嗎？你知道廢水中的污染物有哪些嗎？各種污染物的多少是如何表示的？你了解常用污水處理的分類方法嗎？你認(rèn)為如何才能解決我國的水污染問題？城市廢水一般采用怎樣的流程處理才能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)？你還記得西科大污水處理廠的流程嗎？21.1水與水資源鏈接1.2廢水、廢水污染及水污染鏈接

1.3廢水中的污染物分類及其危害簡介鏈接1.4污染物在水中的遷移與轉(zhuǎn)化鏈接1.5廢水水質(zhì)控制鏈接

1.6污水出路鏈接鏈接1.7城市廢水處理的典型流程鏈接

31.1水與水資源

1.1.1世界的水資源及其特點(diǎn)

水是地球上最豐富的化合物約占地球外層五公里地殼中的50％覆蓋著地球71％的表面積其平均深度達(dá)到3.8km總量約有1.36×1018

m3

45地球上水資源及其存在狀態(tài)分布671.1.2我國的水資源及其污染現(xiàn)狀（1）我國水資源的特點(diǎn)1）總量大，人均量少2）水量在地區(qū)上分布不平衡3）水量在時間分配上很不均勻（2）我國的水污染現(xiàn)狀8

我國的水資源分布狀況、居民生活生產(chǎn)習(xí)慣和我國工農(nóng)業(yè)發(fā)展的模式及現(xiàn)狀決定了我國水污染具有以下的特征。（一）污染不斷加劇，水質(zhì)惡化日趨嚴(yán)重9（二）各流域水體自南向北水質(zhì)逐漸變差（三）湖泊水庫水體富營養(yǎng)化不容輕視水庫水質(zhì)在評價的139座主要水庫中，有118座水庫水質(zhì)良好，達(dá)到Ⅱ、Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。在未達(dá)到地面水Ⅲ類的水庫中，水污染極為嚴(yán)重的劣于Ⅴ類水質(zhì)水庫有8座，分別是山西冊田和關(guān)河水庫，山東墻夼、雪野、黃前、尼山和田莊水庫以及新疆柳溝水庫。對93座水庫進(jìn)行了營養(yǎng)化程度評價，處于貧營養(yǎng)狀態(tài)的水庫14座，處于中營養(yǎng)狀態(tài)的水庫65座，處于富營養(yǎng)狀態(tài)的水庫14座。國家環(huán)境保護(hù)總局網(wǎng)站101．2

廢水、廢水污染及水污染

水在社會循環(huán)中，由于種種原因而喪失了使用價值而外排，這種廢棄外排的水稱為廢水?！皬U水”是指廢棄外排的水，強(qiáng)調(diào)廢棄的一面?！拔鬯笔潜晃廴疚镂廴玖说乃?，強(qiáng)調(diào)其臟的一面。11據(jù)廢水的來源生活污水（domestic)工業(yè)廢水(industrial)初期污染雨水城鎮(zhèn)污水12據(jù)污染物的化學(xué)類別有機(jī)廢水(organic)無機(jī)廢水(inorganic）按廢水產(chǎn)生的工藝焦化廢水(coking)冶金廢水(metallurgical)制藥廢水(pharmaceutical)食品廢水(food)印染廢水(printinganddyeing)??????13廢水污染是指廢水對水體、大氣、土壤或生物的污染，這里廢水是污染的原因。水污染是指水體受到廢水、廢氣、固體廢棄物中污染物的污染，這里水體是受害者。但造成水體污染的主要原因是廢水。廢水污染及水污染14向自然水體排放的各類廢水向自然水體直接傾倒的固體廢棄物大氣污染地區(qū)的酸雨及其他淋洗降水大氣中有害的沉降物及水溶性氣體淋洗植被后溶入了化肥和農(nóng)藥的徑流航道中船舶的漏油、廢水及固體廢棄物15需氧型污染毒物型污染富營養(yǎng)型污染感官型污染其它161.3廢水中的污染物分類及危害簡介

1.3.1固體污染物

固體污染物是指廢水中在100°C時不能蒸發(fā)的所有物質(zhì)，稱為總固體。

總固體(totalsolid

TS)溶解性固體(dissolvedsolid，DS)懸浮性固體(suspensionsolid，SS)17懸浮固體可沉降固體（settleable)：能在2小時內(nèi)靠重力沉降的固體

難沉降固體(unsettleable)兩小時內(nèi)不能沉降的稱為難沉降固體

廢水中懸浮物含量的多少也可用濁度(turbidity)表示

在水質(zhì)分析中規(guī)定，1L水中含有1mgSiO2所構(gòu)成的濁度為一個標(biāo)準(zhǔn)濁度單位，簡稱1度

181.3.2需氧污染物需氧污染物主要是指廢水中所含的能被微生物降解的有機(jī)物，有些是有毒的，但這類有機(jī)物大部分本身是無毒的。產(chǎn)生污染的主要原因是在其分解過程中消耗水中的溶解氧。需氧污染物用間接指標(biāo)來衡量，常用的有BOD、COD、TOC和TOD等。19（1）生物化學(xué)需（耗）氧量（biochemicaloxygendemand簡稱BOD）表示在一定條件下（20C），單位體積廢水中所含的有機(jī)物被微生物完全分解所消耗的分子氧的數(shù)量。單位為mg（氧）/L（廢水）。有BOD5和BOD20

之分，BOD5最常用。

BOD5=0.7*BOD20（2）化學(xué)耗氧量（chemicaloxygendemand簡稱COD）用化學(xué)氧化劑氧化分解廢水中的有機(jī)物，用所消耗的氧化劑中的氧來表示有機(jī)物的多少，單位仍為mg/L。

特點(diǎn)：測定速度快，但與實(shí)際污染的程度有差距。

21（3）總需氧量（totaloxygendemand，TOD）和總有機(jī)碳（totalorganiccarbon，TOC）

在900℃下，以鉑為催化劑，使水樣汽化燃燒，然后測定氣體載體中氧的減少量，作為有機(jī)物完全氧化所需的氧量，稱為總需氧量；在同樣條件下測定氣體中二氧化碳的增量，從而確定出水樣中碳元素的含量，稱為總有機(jī)碳

特點(diǎn)：測定速度快，但設(shè)備復(fù)雜且與BOD、COD之間無固定關(guān)系。221.3.3有毒污染物

(toxicmaterials)廢水中能對生物引起毒性反應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)稱為有毒污染物。特點(diǎn)：急性中毒：慢性中毒：23影響危害程度的因素：濃度和作用時間：環(huán)境條件：生物的種類及生物自身的適應(yīng)能力。分類：無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)和放射性毒物

表示方法：質(zhì)量濃度表示，單位為mg/L。24（1）無機(jī)化學(xué)毒物(inorganictoxics)無機(jī)化學(xué)毒物主要是指重金屬離子、氰化物、氟化物和亞硝酸鹽等?；瘜W(xué)上一般把密度大于4的金屬稱為重金屬（heavymetals)。水污染中所指的重金屬主要是Hg、Cr、Cd、Pb、As、Ni、Ce、Cu、Zn、Ti、Mo、Ti等。

25重金屬(heavymetals)污染有如下特點(diǎn)：（a）毒性以離子狀態(tài)最大，且不同價態(tài)的毒性不同。（b）很難被生物降解，有時還可以被生物富集或轉(zhuǎn)化成毒性更大的物質(zhì)。

（c）危害時間長，難消除。（d）有些重金屬是人體必須的元素。26（2）有機(jī)化學(xué)毒物（organictoxics)有機(jī)化學(xué)毒物大多是人工合成的有機(jī)物。主要有：農(nóng)藥（DDT、有機(jī)氯、有機(jī)磷等）酚類化合物、聚氯聯(lián)苯、稠環(huán)芳烴和芳香族氨基化合物等。特點(diǎn)：這類物質(zhì)的種類最多，性質(zhì)最復(fù)雜。毒性大。化學(xué)穩(wěn)定性好。大多數(shù)難被生物降解且可以通過食物鏈富集，危害人體健康。27（3）放射性物質(zhì)(radioactivematters)放射性物質(zhì)主要是指廢水中所含的能產(chǎn)生有害射線的物質(zhì)。281.3.4營養(yǎng)污染物

(nutrients)營養(yǎng)污染物主要是指植物和微生物生長過程中所需的營養(yǎng)物質(zhì)，并非有毒，主要是氮和磷。這種由營養(yǎng)物質(zhì)過多產(chǎn)生的污染稱做富營養(yǎng)化污染(eutrophication)產(chǎn)生污染的原因2930云南滇池爆發(fā)藍(lán)藻31云南滇池爆發(fā)藍(lán)藻32云南滇池爆發(fā)藍(lán)藻33湖泊富營養(yǎng)化造成的大面積水華343536富營養(yǎng)化現(xiàn)象－赤潮3738除氮和磷外，BOD、溫度、維生素類物質(zhì)也能觸發(fā)和促進(jìn)富營養(yǎng)化污染。表示水中營養(yǎng)物質(zhì)多少的指標(biāo)是單位體積水中含氮和磷的總質(zhì)量，單位為mg/L。39有機(jī)氮是反映水中蛋白質(zhì)、氨基酸、尿素等含氮有機(jī)物總量的一個水質(zhì)指標(biāo)。

NH3和NH4+——稱為氨態(tài)氮，

NO2-

，

NO3-

，總氮（TN）則是一個包括從有機(jī)氮到硝酸氮等全部含量的水質(zhì)指標(biāo)。

氮有多種表示方法：401.3.5生物污染物

(biologicalpollutants)生物污染物主要是指廢水中的致病微生物(pathogens)和其他的有機(jī)體。指標(biāo)

（1）細(xì)菌總數(shù)(totalbacteria)

細(xì)菌總數(shù)是指1mL水中所含有各種細(xì)菌的總數(shù)。（2）大腸菌數(shù)(coliforms)

大腸菌數(shù)是指1L水中所含大腸菌個數(shù)。由于大腸菌在外部環(huán)境中的生存條件與腸道傳染病的細(xì)菌、寄生蟲卵相似，而且大腸菌的數(shù)量多，比較容易檢驗(yàn)，所以把大腸菌數(shù)作為生物污染指標(biāo)。411.3.6感官污染物

(sceneryshock)廢水中的異色、混濁、泡沫、不良?xì)馕兜葧鹑藗兏泄偕喜豢斓奈廴疚锓Q為感官污染物（1）色澤和色度(color)

色澤是指廢水的顏色種類，通常用文字描述，如：廢水呈深藍(lán)色、棕黃色、淺綠色、暗紅色等。42色度是指廢水所呈現(xiàn)的顏色深淺程度。色度有兩種表示方法：一是采用鉑鈷標(biāo)準(zhǔn)比色法，規(guī)定在1L水中含有氯鉑酸鉀（K2PtCl6）2.491mg及氯化鈷（CoCl2·6H2O）2.00mg時，也就是在1L水中含鉑1mg及鈷0.5mg時所產(chǎn)生的顏色深淺為1度；

二是采用稀釋倍數(shù)法，即將廢水稀釋，用把廢水稀釋到接近無色時所需的稀釋倍數(shù)表示色度。43（2）臭和味(odor)

臭和味是判斷水質(zhì)優(yōu)劣的感官指標(biāo)之一。潔凈的水是沒有氣味的，受到污染后會產(chǎn)生各種臭味。臭味的表示方法現(xiàn)行是用文字描述臭的種類，用強(qiáng)、弱等字樣表示臭的強(qiáng)度。比較準(zhǔn)確的定量方法是臭閾法，即用無臭水將待測水樣稀釋到接近無臭程度的稀釋倍數(shù)表示臭的強(qiáng)度。441.3.7酸堿污染物(acidandbase)

主要是指進(jìn)入水體的無機(jī)酸和堿，它們影響水體的pH值。廢水中酸堿污染物的多少常用廢水的pH值表示。濃度高時也用酸或堿的質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示。451.3.8油類污染物

(oilandgrease)油類污染物一般是指比水輕能浮在水面上的液體物質(zhì)，多指油類。廢水中油類污染物的多少也用質(zhì)量濃度表示，單位為mg/L。46海底油田井噴造成的石油污染47482002年11月16日，“威望”號油輪泄漏的燃油漂浮在西班牙西北方的海面，西班牙加利西亞地區(qū)在世界上享有盛名的度假海灘遭受著威脅。載有7.7萬噸燃油的“威望”號油輪發(fā)生的泄漏事故成為當(dāng)年最重大的環(huán)境災(zāi)難。49西班牙被原油污染的海岸50《受石油污染的小鳥》51521.3.9熱污染物

(temperature)

由于廢水的溫度過高引起的危害稱為熱污染。531.4污染物在水中的遷移轉(zhuǎn)化一、水體的自凈作用1、根據(jù)作用機(jī)理的分類2、污水排入河流的混合過程3、持久污染物的稀釋擴(kuò)散4、非持久污染物的稀釋擴(kuò)散5、水體的氧平衡二、污染物在水體中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律541、根據(jù)作用機(jī)理的分類物理凈化：稀釋、擴(kuò)散、沉淀化學(xué)凈化：氧化、還原、分解生物凈化：有解物的氧化分解、污染物質(zhì)進(jìn)入生物體552、污水排入河流的混合過程1）豎向混和2）橫向混和3）斷面充分混合后階段563、持久污染物的稀釋擴(kuò)散完全混和公式574、非持久污染物的稀釋擴(kuò)散585、水體的氧平衡591．5廢水水質(zhì)控制廢水水質(zhì)控制就是采取一定的技術(shù)措施，使廢水中污染物的濃度降低到規(guī)定的水平。目的有三個：（a）滿足廢水再用（循環(huán)再用或接續(xù)再用）對水質(zhì)的要求；（b）滿足有價物質(zhì)回收工藝對水質(zhì)的要求；（c）滿足廢水排放對水質(zhì)的要求。601．5．1廢水水質(zhì)不同的行業(yè)、不同目的的廢水有相應(yīng)的要求，即廢水排放標(biāo)準(zhǔn)和水體中允許的標(biāo)準(zhǔn)。值得指出的是我國目前大多為濃度標(biāo)準(zhǔn)，即只規(guī)定排放廢水中污染物的允許濃度，而沒有規(guī)定允許的排放總量，這是不合理的。應(yīng)同時有排放總量的要求。611．5．2控制廢水污染的途徑（1）改革生產(chǎn)工藝，嚴(yán)格控制污染源（2）加強(qiáng)廢水處理技術(shù)的研究（3）對不同的廢水要分別處理，即要先處理后排放（4）加強(qiáng)有關(guān)法律法規(guī)的制訂和實(shí)施（5）加強(qiáng)宣傳教育提高全民的環(huán)境意識

621．5．3廢水處理方法簡介

按廢水中污染物的除去方式分離處理(separation)：通過各種方法使污染物從廢水中分離出來。轉(zhuǎn)化處理(transformation)：通過化學(xué)或生物化學(xué)的方法，使廢水中的污染物轉(zhuǎn)化為無害的物質(zhì)，或是轉(zhuǎn)化為易于分離的物質(zhì)然后再分離。

稀釋處理

(dilution)631.分離處理離子態(tài)污染物—離子交換法、離子吸附法、離子浮選法、

電解沉積法、電滲析法分子態(tài)污染物—吹脫法、汽提法、萃取法、吸附法、浮選法、結(jié)晶法、蒸發(fā)法、冷卻法、冷凍法、反滲透法膠體態(tài)污染物—凝聚和絮凝法懸浮態(tài)污染物—重力分離法、離心力分離法、阻力截留法、粒狀介質(zhì)過濾法、磁力分離法64離子交換法：廢水與固體離子交換劑接觸時，離子態(tài)污染物能與交換劑上的同號離子互相交換，從而使廢水中的有害離子被分離出來。離子吸附法：廢水與具有離子吸附性能的地固體吸附劑相接觸時，離子態(tài)污染物便與吸附劑上的電性相反的活性基相吸，從而被分離出來。電解沉積法：廢水通過電解槽時，其中的金屬陽離子移向陰極，經(jīng)放電后便沉積在陰極上而被分離。電滲析法：廢水通過由一組交替排列的陰陽離子交換膜組成的通道時，在直流電場的作用下，離子能有選擇性的透過不同的膜，濃集于一些通道中，另一些通道的廢水則得到凈化。65吹脫法：廢水與空氣充分接觸時，溶解氣體和揮發(fā)性污染物便擴(kuò)散到空氣中去。汽提法：采用水蒸氣直接加熱廢水至沸騰，揮發(fā)性污染物分子便隨同水蒸氣一起逸出。662.轉(zhuǎn)化處理化學(xué)轉(zhuǎn)化法—pH值調(diào)節(jié)法、氧化還原法、電化學(xué)法、化學(xué)沉淀法、水質(zhì)穩(wěn)定法、自然衰變法生物化學(xué)轉(zhuǎn)化法—好氧生物轉(zhuǎn)化法、厭氧生物轉(zhuǎn)化法消毒轉(zhuǎn)化法—藥劑消毒法、能源消毒法3.稀釋處理水體稀釋法廢水稀釋法67按處理的程度一級處理(primary)：也叫初級處理，該過程只能除去廢水中的大顆粒的懸浮物及漂浮物，很難達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

二級處理(secondary)：一般可以除去細(xì)小的或呈膠體態(tài)的懸浮物及有機(jī)物，一般能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

三級處理(tertiary)，也稱高級(advanced)處理：進(jìn)一步除去廢水中的膠體及溶解態(tài)的污染物，一般可達(dá)到回用的目的。

68廢水的一級處理方法重力分離法(gra