水污染控制的基本原則和方法

關(guān)于水污染控制的基本原則和方法第1頁，講稿共50頁，2023年5月2日，星期三1.緒論1.1水循環(huán)及水資源1.2水體污染與自凈1.3水體污染源與污染物1.4水污染指標與水質(zhì)指標1.5水污染控制的基本原則和方法第2頁，講稿共50頁，2023年5月2日，星期三教學要求掌握水體污染、水體的自凈作用掌握水體污染物、水污染指標的涵義、表示方法及意義、水污染控制的基本原則；熟悉水質(zhì)指標的類型、水污染控制的基本方法了解水循環(huán)及水資源、水質(zhì)標準第3頁，講稿共50頁，2023年5月2日，星期三水的自然循環(huán)1.1水循環(huán)及水資源第4頁，講稿共50頁，2023年5月2日，星期三水的社會循環(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)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，重新進入天然水體。在水的社會循環(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，也是防治水污染的主要對象。第5頁，講稿共50頁，2023年5月2日，星期三全球水分布：

總量約：

1.38X109km3世界河流平均年徑流量：468000億m3,亞洲最大占31％我國水資源特點：

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)

水污染日益嚴重

地下水開采過量我國水資源總量：

27000億m3排世界第六，但人均僅2500m3

（世界平均10240m3

）。第6頁，講稿共50頁，2023年5月2日，星期三1.2水體污染與自凈天然水中的雜質(zhì)天然水中所含各種物質(zhì)按溶質(zhì)粒徑的大小分為三類：懸浮物、膠體、溶解物天然水是化學上的純水？第7頁，講稿共50頁，2023年5月2日，星期三水體污染的概念

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，從而導致水體的物理、化學、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DO。水體污染第8頁，講稿共50頁，2023年5月2日，星期三水體污染的危害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體的排泄物和機體殘余，故這類污染稱有機物污染，簡稱有機污染。水污染的發(fā)生取決于污染物、污染源及承受水體?？煞譃樽匀晃廴竞腿藶槲廴?。第9頁，講稿共50頁，2023年5月2日，星期三3.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.水污染危害的嚴重性

對地面水體的任何污染都會造成嚴重的后果。第10頁，講稿共50頁，2023年5月2日，星期三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)過一段時間后，受污染的水體將恢復(fù)到受污染前的狀態(tài)的現(xiàn)象。根據(jù)凈化機制分為三類物理凈化：稀釋、擴散、沉淀化學及物理化學凈化：氧化、還原、分解生物凈化：水中微生物對有機物的氧化分解作用第11頁，講稿共50頁，2023年5月2日，星期三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散、湍流擴散、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到濃度分布均勻，從排放口到深度上達到濃度分布均勻的階段稱為豎向混合階段，同時也存在橫向混合作用。

橫向混合階段：當深度上達到濃度分布均勻后，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橫斷面上達到濃度分布均勻，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處相等。河水向下游流動的過程中，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。第12頁，講稿共50頁，2023年5月2日，星期三氧垂曲線：

水體受到污染后，水體中溶解氧逐漸被消耗，到臨界點后又逐步回升的變化過程，這條曲線稱氧垂曲線。第13頁，講稿共50頁，2023年5月2日，星期三1.3

水體污染源與污染物

根據(jù)人類活動的不同形式，將水體污染分成幾種類型。

(1)工業(yè)污染源

各種工業(yè)生產(chǎn)中所產(chǎn)生的廢水排入水體就造成了工業(yè)污染源。不同的工業(yè)所產(chǎn)生的工業(yè)廢水中所含污染物的充分有很大差異，這是由于各種工業(yè)加工的原料不同、工藝過程不同造成的。特點：具有量大、面廣、充分復(fù)雜的，是重點解決的污染源。

污染源凡能排放污染物的來源和場所.水體污染源凡排出或釋放的污染物能引起水污染的污染源.第14頁，講稿共50頁，2023年5月2日，星期三(2)

生活污染源

城市居民聚集地區(qū)所產(chǎn)生的生活污水，多為洗滌水和沖刷器物所產(chǎn)生的污水，因此，主要由一些無毒有機物，如糖類、淀粉、纖維素、油脂、蛋白質(zhì)、尿素等組成。其中含氮、磷、硫較高。此外，還伴有各種洗滌劑，這是另一類污染源，它們對人體有一定危害。在生活污水中還含有相當數(shù)量的微生物，其中一些病源體，如病菌、病毒、寄生蟲等，都對人的健康有較大危害。

(3)其他污染源農(nóng)村污水和灌溉水是水體污染的主要來源。由于農(nóng)田施用化學農(nóng)藥和化肥，灌溉后或經(jīng)雨水將農(nóng)藥和化肥帶入水體造成農(nóng)藥污染或富營養(yǎng)化。特點：面廣、分散、難于收集和難于治理第15頁，講稿共50頁，2023年5月2日，星期三病原體污染生活污水、畜禽飼養(yǎng)場污水以及制革、洗毛、屠宰業(yè)和醫(yī)院等排出的廢水，常含有各種病原體，傳播疾病。耗氧物質(zhì)污染

在生活污水、食品加工和造紙等工業(yè)廢水中，含有碳水化合物、蛋白質(zhì)、油脂、木質(zhì)素等有機物質(zhì)。植物營養(yǎng)物質(zhì)污染

植物營養(yǎng)物主要指氮、磷等能刺激藻類及水草生長、干擾水質(zhì)凈化，使BOD5升高的物質(zhì)。污染類型第16頁，講稿共50頁，2023年5月2日，星期三石油污染包括礦物油和動植物油。它們均難溶于水，在水中常以粗分散的可浮油和細分散的乳化油等形式存在。主要是工業(yè)排放、海上采油、石油運輸船只的清洗船艙及油船意外事故的流出等造成的。熱污染

廢水溫度過高而引起的危害。放射性污染

放射性是指原子核衰變而釋放射線的物質(zhì)屬性，廢水中的放射性物質(zhì)主要來自鈾、鐳等放射性金屬的生產(chǎn)和使用過程，如核試驗、核燃料再處理、原料冶煉廠等。有毒化學物質(zhì)污染廢水中能對生物引起毒性反應(yīng)的物質(zhì)。主要為重金屬及人工合成有機物。酸、堿、鹽類污染物主要由工業(yè)廢水排放的酸堿以及酸雨帶來。第17頁，講稿共50頁，2023年5月2日，星期三污染物的性質(zhì)與形態(tài)1、按化學性質(zhì)分類無機性污染物質(zhì)有機性污染物質(zhì)2、按物理形態(tài)分類懸浮固體（SS，SuspendedSolids）膠體物質(zhì)（ColloidalSuspensions）溶解物（DS，DissolvedSolids）第18頁，講稿共50頁，2023年5月2日，星期三1、固體物質(zhì)在水質(zhì)分析中，常用一定孔徑的濾膜過濾的方法將固體微粒分為兩部分:被濾膜截留的懸浮固體(SS－SuspendedSolids)和透過濾膜的溶解性固體(DS-DissolvedSolids)，二者合稱總固體(TS-TotalSolids)。

危害：淤塞河道、窒息水底棲生物、降低水質(zhì)、消耗水中的溶解氧水體中主要污染物的性質(zhì)及危害第19頁，講稿共50頁，2023年5月2日，星期三2、耗氧污染物概念：耗氧有機物：指生活污水和某些工業(yè)廢水中所含的碳水化合物、蛋白質(zhì)和脂肪等。有毒有機污染物：有機農(nóng)藥、多氯聯(lián)苯、酚類等，難以被生化降解，毒性很大的人工合成有機物。危害：消耗水中的溶解氧，使水中缺氧，并產(chǎn)生硫化氫、氨等氣體，使水質(zhì)惡化。大量有毒物質(zhì)排入水體，不僅危及魚類等水生生物的生存，而且許多有毒物質(zhì)能在食物鏈中逐級轉(zhuǎn)移、濃縮，最后進人人體，危害人的健康。

第20頁，講稿共50頁，2023年5月2日，星期三3、植物營養(yǎng)物質(zhì)

主要指氮、磷等能刺激藻類及水草生長、干擾水質(zhì)凈化，使BOD5升高的物質(zhì)。

含氮化合物在水體中的轉(zhuǎn)化——氨化、硝化含磷化合物在水體中的轉(zhuǎn)化——難溶性沉淀物富營養(yǎng)化(eutrophication)是指在人類活動的影響下，生物所需的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)大量進入湖泊、河口、海灣等緩流水體，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，會促使藻類等綠色植物大量繁殖，在流動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；嚴重時，由于某些植物及其殘骸的淤塞，會導致湖泊逐漸消亡。第21頁，講稿共50頁，2023年5月2日，星期三4、重金屬離子概念：相對密度大于5或4的金屬。重金屬污染物：汞、鎘、鉛、鉻、銅、鋅等。①形態(tài)多：重金屬屬于過渡元素，它們有多種化合價，有較強的化學活性。化學反應(yīng)隨條件不同常產(chǎn)生不同形態(tài)的化合物。不同形態(tài)化合物其毒性是不相同的。如鋁離子能穿過血腦屏障進入人腦，引起癡呆癥，而鋁的其它形態(tài)則沒有這種毒性。因此評價重金屬對環(huán)境的危害，不了解它們的形態(tài)會得出錯誤的結(jié)論。②易形成金屬有機化合物：重金屬形成金屬有機化合物后毒性比金屬無機化合物毒性大，如甲基氯化汞的毒性大于氯化汞；四乙基鉛、四乙基錫的毒性分別大于二氧化鉛、二氧化錫。③不同價態(tài)毒性不同；如6價鉻毒性大于3價鉻；2價汞大于1價汞；亞砷酸鹽的毒性是砷酸鹽的60倍。此外，重金屬的價態(tài)相同，若化合物不同其毒性也不相同，氧化鉛的毒性大于碳酸鉛。第22頁，講稿共50頁，2023年5月2日，星期三④可發(fā)生多種化學過程；重金屬在環(huán)境中遷移，轉(zhuǎn)化形式多變，幾乎包括水體中全部的物理、化學過程?；瘜W反應(yīng)有水合、水解、中和、沉淀、絡(luò)合、氧化還原、有機化等；膠體化學過程有離子交換、表面絡(luò)合、吸附、解吸、吸收、聚合等；生化過程有生物攝取、富集、生物甲基化等。在水體中重金屬遷移的主要載體以懸浮物，沉淀物為主。⑤產(chǎn)生毒性效應(yīng)的濃度范圍較低：一般僅1～10mg·L-1，毒性較強的重金屬有汞、鎘等濃度范圍僅0.001～0.01mg·L-1（汞、鎘、鉛、鉻、砷俗稱重金屬五毒）。對水生生物而言，不同生物對金屬耐毒能力是不一樣的，金屬毒性順序是Hg＞Ag＞Cu＞Cd＞Zn＞Pb＞Ni＞Co。⑥對人體、生物的毒害具有積累性。有人推算，重金屬對人體的毒性往往經(jīng)過幾年或幾十年時間的長期潛伏。

第23頁，講稿共50頁，2023年5月2日，星期三5、氰化物主要來自各種氰化物的工業(yè)廢水，如電鍍廢水、煤氣廢水、煉焦煉油廢水、有色金屬冶煉廠廢水等。氰化物在水體中可與二氧化碳發(fā)生反應(yīng)，生成HCN：CN-+CO2+H2OHCN+HCO3-氰化物還能被溶解氧所氧化：2CN-+O22CNO-此外，氰化物還會發(fā)生生化氧化。一般說，微生物分解氧化速度較慢，只有在光照、較高水溫及較快水流時，分解速度才加快。第24頁，講稿共50頁，2023年5月2日，星期三6、有機氯化合物多氯聯(lián)苯（PCB）和有機氯農(nóng)藥。7、病原微生物污染及危害病原菌、寄生蟲卵和病毒等。第25頁，講稿共50頁，2023年5月2日，星期三

國際通用三大類指標：物理性指標化學性指標生物性指標1.4

水污染指標與水質(zhì)標準我拿什么來表達你？—污水第26頁，講稿共50頁，2023年5月2日，星期三水質(zhì)指標物理性指標感官性指標，水的色度來源于金屬化合物或有機化合物感官性指標，水的異臭來源于還原性硫和氮的化合物、揮發(fā)性有機物和氯氣等污染物質(zhì)揮發(fā)性物質(zhì)溶解物質(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)嗅和味溫度第27頁，講稿共50頁，2023年5月2日，星期三化學性指標有機物生化需氧量（BOD）反映了在有氧的條件下，水中可生物降解的有機物的量主要污染特性（以mg/L為單位）。有機污染物被好氧微生物氧化分解的過程，一般可分為兩個階段：第一個階段主要是有機物被轉(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物生物氧化所需的氧量，全部生物氧化需要20~100d完成。實際中，常以5d作為測定生化需氧量的標準時間，稱5

日生化需氧量（BOD5）；通常以20℃為測定的標準溫度。BOD:biologicaloxygendemand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物所需要的氧量（20℃，5d）。ThOD第28頁，講稿共50頁，2023年5月2日，星期三

有機物（可生物降解）異氧菌

呼吸（氧化）合成CO2，H2O能，NH3新細胞殘存物質(zhì)H2O,能NO2-自養(yǎng)菌能，NO3-合成新細胞CO2，H2O能，NH3自養(yǎng)菌合成新細胞OaObOcOd有機物氧化過程需氧關(guān)系第29頁，講稿共50頁，2023年5月2日，星期三BOD與CBOD、NBOD時間/d需氧量/（mg·L-1）BODL與BOD5時間/d第30頁，講稿共50頁，2023年5月2日，星期三化學性指標有機物化學需氧量（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OC)。酸性條件下，硫酸銀作為催化劑，氧化性最強。廢水中無機的還原性物質(zhì)同樣被氧化。如果廢水中有機物的組成相對穩(wěn)定，則化學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0.4~0.5。

COD:chemicaloxygendemand在酸性條件下，用強氧化劑將有機物氧化為CO2、H2O所消耗的氧量（O2）（mg/L）。第31頁，講稿共50頁，2023年5月2日，星期三化學性指標有機物總有機碳（TOC）和總需氧量（TOD）TOC:totalorganismcarbon在950℃高溫下，以鉑作為催化劑，使水樣氣化燃燒，然后測定氣體中的CO2含量，從而確定水樣中碳元素總量。測定中應(yīng)該去除無機碳的含量。各種水質(zhì)之間TOC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:totaloxygendemand在900~950℃高溫下，將污水中能被氧化的物質(zhì)（主要是有機物，包括難分解的有機物及部分無機還原物質(zhì)），燃燒氧化成穩(wěn)定的氧化物后，測量載氣中氧的減少量，稱為總需氧量（TOD）。TOD測定方便而快速。ThOC第32頁，講稿共50頁，2023年5月2日，星期三污水有機物指標之間的關(guān)系有機碳量需氧量TOCTODCODcrBODLBOD5CODMn第33頁，講稿共50頁，2023年5月2日，星期三化學性指標有機物油類污染物石油類：來源于工業(yè)含油污水。動植物油脂：產(chǎn)生于人的生活過程和食品工業(yè)。油類污染物進入水體后影響水生生物的生長、降低水體的資源價值。油膜覆蓋水面阻礙水的蒸發(fā)，影響大氣和水體的熱交換。油類污染物進入海洋，改變海水的反射率和減少進入海洋表層的日光輻射，對局部地區(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入水體，從而降低水體的自凈能力。石油污染對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)品的食用價值。破壞風景區(qū)，危害鳥類生活。第34頁，講稿共50頁，2023年5月2日，星期三化學性指標有機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，能影響魚類的洄游繁殖。酚濃度達0.1～0.2mg/L時，魚肉有酚味。酚濃度高會引起魚類大量死亡，甚至絕跡。酚的毒性可抑制水中微生物的自然生長速度，有時甚至使其停止生長。酚能與飲用水消毒氯產(chǎn)生氯酚，具有強烈異臭（0.001mg/L即有異味，排放標準0.5mg/L）。灌溉用水酚濃度超過5mg/L時,農(nóng)作物減產(chǎn)甚至枯死。第35頁，講稿共50頁，2023年5月2日，星期三化學性指標無機性指標植物營養(yǎng)元素

過多的氮、磷進入天然水體，易導致富營養(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6～9之間。當天然水體遭受酸堿污染時，pH發(fā)生變化，消滅或抑制水體中生物的生長，妨礙水體自凈，還可腐蝕船舶。堿度指水中能與強酸定量作用的物質(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，使蛋白質(zhì)凝固;逐級富集至人體，影響人體健康。第36頁，講稿共50頁，2023年5月2日，星期三含氮化合物

氮是有機物中除碳以外的一種主要元素，也是微生物生長的重要元素。污水中的氮有四種，即有機氮、氨氮、亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮。危害：消耗水體中溶解氧；促進藻類等浮游生物的繁殖，形成水華、赤潮；引起魚類死亡，導致水質(zhì)迅速惡化。

關(guān)于氮的幾個指標：有機氮：主要指蛋白質(zhì)和尿素。

TN：一切含氮化合物以N計量的總稱。

TKN：TN中的有機氮和氨氮，不包括亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮。氨氮：有機氮化合物的分解，或直接來自含氮工業(yè)廢水。

NOx-N：亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮。第37頁，講稿共50頁，2023年5月2日，星期三含磷化合物

磷也是有機物中的一種主要元素，是僅次于氮的微生物生長的重要元素。磷主要來自：人體排泄物以及合成洗滌劑、牲畜飼養(yǎng)場及含磷工業(yè)廢水。危害：促進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。含磷化合物有機磷有機磷包括磷酸甘油酸、磷肌酸等無機磷磷酸鹽: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-)第38頁，講稿共50頁，2023年5月2日，星期三生物性指標生活污水：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，導致水體缺氧來源及危害

水中細菌總數(shù)反映了水體有機污染程度和受細菌污染的程度。常以細菌個數(shù)/mL計。飲用水：<100個/mL

醫(yī)院排水：<500個/mL細菌總數(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。飲用水：<3個/L

城市排水：<10000個/L

游泳池：<1000個/L大腸菌群第39頁，講稿共50頁，2023年5月2日，星期三各水質(zhì)指標間的關(guān)系第40頁，講稿共50頁，2023年5月2日，星期三污水的最終出路排放水體工農(nóng)業(yè)利用地下水回灌水質(zhì)標準第41頁，講稿共50頁，2023年5月2日，星期三污水排放水體的限制污水綜合排放標準GB8978—1996城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準

GB18918—2002

海洋水質(zhì)