第八章-水體污染及防治教案

第八章-水體污染及防侵權(quán)請聯(lián)系網(wǎng)站刪除請聯(lián)系網(wǎng)站刪除第八章水體污染及其主物防治水體是指以相對穩(wěn)定的陸地為邊界的天然水域，包括河流、湖泊、招澤、水庫、地下水體不僅包括水，還包括水中的懸浮物質(zhì)、溶解物質(zhì)、底泥及水生生物等完整生態(tài)系統(tǒng)，它是地表被水覆蓋的自然綜合體。水體污染是指污染物進入水體中的數(shù)量達(dá)到破壞水體原有功能的程度。但我國入均占有水量非常少，人均占有地表水僅2639m3，居世界第110位，世界人均2000年全國工業(yè)(不包括火、核電工業(yè)，下同)廢水排放量為509億m3，工業(yè)廢水中東部地區(qū)工業(yè)廢水及COD、氨氮排放量分別占全國工業(yè)排放量的49%、55%和40%；中2000年全國城鎮(zhèn)(包括所有具有下水管網(wǎng)的建制市和建制鎮(zhèn))生活污水排放量為229東部地區(qū)城鎮(zhèn)生活污水及COD、氨氮排放量分別占全國城鎮(zhèn)排放量的57%、62%、58%；全國七大水系(珠江、長江、黃河、淮河、遼河、海河和松花江)、湖泊、水庫、部分地區(qū)地下水及近岸悔域都受到了不同程度的污染。黃河斷流時間最長的年份m5.3%。城鎮(zhèn)生活用水和工業(yè)用水之和占總用水的比例由11.3%提高到26.5%。與用水量增長趨勢一致。水資源短缺和水體污染已經(jīng)嚴(yán)重影響我國經(jīng)濟的發(fā)展。開展水體污染及其生物防治的研究是污染生態(tài)學(xué)中重耍的研究課題。污水灌溉、氧化塘和上地處理系統(tǒng)是污水生物處理的重大措施第一節(jié)污水灌溉污灌增加的原因：概念污水灌溉(sewageirrigation)一般是指使用經(jīng)過一定處理的城巾污水灌溉農(nóng)田、森林用工業(yè)廢水(主要指農(nóng)產(chǎn)品加工廢水)進行灌溉的。侵權(quán)請聯(lián)系網(wǎng)站刪除請聯(lián)系網(wǎng)站刪除污水灌溉可分為：純污水灌溉(全年用污水灌溉》、清污混灌(清水、污水棍合使用或輪流灌溉)間歇污水灌溉(只在冬季或作物生長期迸行污水灌溉)一、發(fā)展現(xiàn)狀應(yīng)用工業(yè)和生活污水進行農(nóng)業(yè)灌溉在世界各地已有近百年的歷史，美國、澳大利亞、日本和以色列等國家污水灌溉技術(shù)比較成熟。尤其是以色列，由于水資源的嚴(yán)重不足，該國91%的工業(yè)和生活污水由下水道收集57%的污水經(jīng)過了凈化處理后仍用于農(nóng)業(yè)灌溉和園林草地灌溉。目前，以色列每年大約用3億m3處理過的凈化水用于農(nóng)業(yè)灌溉，計劃我國污水灌溉的發(fā)展大體可劃分為3個階段3：年代起，在北京附近開始利用工業(yè)與生活廢污水進行農(nóng)田灌溉；國家科研計劃，從此開始興建污水灌溉工程，污水灌溉得到了初步發(fā)展；“積極慎重”的發(fā)展方針，并制定了污水灌溉暫行水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，但由于自20世紀(jì)80年代中后缺的加劇和我國南方地區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的迅猛發(fā)展，使得我國污水灌溉面積得到迅速擴大。大流域，約占全國污水灌溉面積的85%。大型污水灌溉主要分布在我國北方大中城市近郊二、污水灌溉存在的主要問題1.污水處理技術(shù)水平較低，污水灌溉水質(zhì)嚴(yán)重超標(biāo)、農(nóng)田污染嚴(yán)重。2.污水灌溉面積盲目發(fā)展，相關(guān)監(jiān)控、管理體系嚴(yán)重滯后，作物污染嚴(yán)重。3.城市郊區(qū)渠道灌溉功能退化，大多變成污水排放的河道。4.污水灌溉的理論與技術(shù)研究不夠三、污水灌溉的效益污水灌概的效益可以歸納為3個方面： (一)提供灌溉水源 (二)提高土壤肥力污灌能增加士壤肥力污灌改善了上壤物理性質(zhì)污灌能增強土壤微生物活性 (三)凈化污水四、污灌凈化水體的機制1、物理化學(xué)吸附和交換吸附作用2、生物氧化作用3、化學(xué)和光化學(xué)降解侵權(quán)請聯(lián)系網(wǎng)站刪除請聯(lián)系網(wǎng)站刪除五、污灌存在的問題1、有機質(zhì)過多消耗土壤中的氧氣，導(dǎo)致營養(yǎng)環(huán)境。原。4、有害物質(zhì)(重金屬、有機氯等)破壞農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定。六、措施 (1)利用氧化塘處理污水，再用于農(nóng)灌。 (2)排污管道的凈化作用七、污灌技術(shù)的研究 (一)各類污水灌溉的可能性和措施污水分為：城市生活污水：有機質(zhì)工礦污水：重金屬、酚、氰、農(nóng)藥、石油等 (二)、研究污染物在土壤－植物系統(tǒng)中遷移、轉(zhuǎn)化和富集規(guī)律，合理調(diào)整作物布 (三)、土壤環(huán)境容量和凈化功能的研究 (四)、污灌的監(jiān)測和管理 (五)、污水的預(yù)處理技術(shù)二節(jié)富營養(yǎng)化治理工程，雖耗資40億，可是仍未見明顯效果。一、富營養(yǎng)化概念富營養(yǎng)化(eutrophication)它是指水體中營養(yǎng)物質(zhì)過多，特別是氮、磷過多而導(dǎo)致水生植物(浮游藻類等)大量繁殖，影響水體與大氣正常的氧氣交換，加之死亡藻類的分解消耗大量的氧氣，造成水體溶解氧迅速下降，水質(zhì)惡化，魚類及其他生物大量死亡，加速水體衰老的進程。破壞水體生態(tài)系統(tǒng)。是水體衰老的一種表現(xiàn)，也是潮泊分類與演化的一個指標(biāo)。水體出現(xiàn)富營養(yǎng)現(xiàn)象時，浮游生物大量繁殖，因占優(yōu)勢的浮游生物的顏色不同，水面往往呈現(xiàn)藍(lán)色、紅色、棕色等。湖泊中稱為水華，在海洋上則稱為赤潮。這些藻類有惡臭，有的還有合作用受到阻礙而死去。這些在水體底部的死亡的藻類尸體和底生植物在厭氧條件下腐侵權(quán)請聯(lián)系網(wǎng)站刪除請聯(lián)系網(wǎng)站刪除富營養(yǎng)化水體的上層處于溶解氧過飽和狀態(tài)，下層處于缺氧狀態(tài)，底層則處于厭氧狀態(tài)，顯然對魚類生長不利，在藻類大量繁殖的季節(jié)，會造成大量魚類的死亡。同時，大量藻類尸體沉積水體底部，會使水深逐漸變淺，年深月久，這些湖泊、水庫等水體會演變成沼澤，引起水體生態(tài)系統(tǒng)的變化，如圖所示。因此，水體的富營養(yǎng)化亦是水體遭受污染的一種很值得注意并應(yīng)予給予足夠重視的嚴(yán)重現(xiàn)象。水體富營養(yǎng)化與水中氧平衡有密切的聯(lián)系。因此，常用一些反映水體氧平衡的指標(biāo)來描述水體富營養(yǎng)化：3、化學(xué)耗氧量COD：指化學(xué)氧化劑氧化水中有機污染物時所需的氧氣。高錳酸鉀法和重銘酸鉀法4、總有機碳與總需氧量總有機碳(TOC)包括水中所有有機物質(zhì)的含碳量，是評價水體有機物污染的一個綜總需氧量(TOD)是指把水體中的碳、氮、硫、氫等元素全部氧化時所需氧的總量。TOC、TOD與BOD只在水質(zhì)條件基本相同的情況下．才能表示為一定的相關(guān)關(guān)系。二、富營養(yǎng)化形成的條件水體中的光照強弱、水生植物光合強度的強弱直接影響水體的富養(yǎng)化。3、溫度水體溫度的時間變似季節(jié)、晝夜)形成水體的運動，是影晌水中氧和營養(yǎng)物質(zhì)的垂直運動和在各層分布的重要因索。二、富營養(yǎng)化的指標(biāo)與評價 (一)富營養(yǎng)化的指標(biāo) (1)透明度 (2)營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)，不同的營養(yǎng)狀態(tài)水應(yīng)水質(zhì)參數(shù)。表學(xué)指標(biāo)氮、磷的含量表侵權(quán)請聯(lián)系網(wǎng)站刪除請聯(lián)系網(wǎng)站刪除物學(xué)指標(biāo)生物多樣性指標(biāo)，如浮游生物表貧營養(yǎng)性浮游硅藻(小環(huán)藻、平板藻〕浮游黃鞭毛藻(錐囊藻)富營養(yǎng)拴浮游硅藻(星桿藻、囫桿型、冠盤藻，顆粒直連藻)富營養(yǎng)性浮游綠藻(盤星藻、柵藻)浮游藍(lán)藻(向囊藻、囊絲藻、魚腥藻}眼蟲藻類浮游生物(裸藻)細(xì)菌類浮憎生物侵權(quán)請聯(lián)系網(wǎng)站刪除請聯(lián)系網(wǎng)站刪除三、富營養(yǎng)化的危害1.感官惡化，不利觀光2.魚類窒息或中毒死亡3.影響植物生長4.水質(zhì)變劣，凈化費用提高5.加速湖泊衰亡廢水處理按其處理程度不同可分為三級：一級處理，主要是去除廢水中呈懸浮狀態(tài)的固體污染物質(zhì)?；旧喜捎梦锢矸椒āＲ患壧幚砗蟮膹U水，通常仍含有有機物及其它污染物，不宜排放，還必須進行二級處理。以上，常用的處理方法是生物化學(xué)法。二綴處理后的廢水，水質(zhì)已很大改善，一般可達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。侵權(quán)請聯(lián)系網(wǎng)站刪除請聯(lián)系網(wǎng)站刪除三級處理用干去除不能降解的有機物，以及氮、磷等可溶性無機物。混凝沉淀、砂濾、活性碳過糠、離子交換、電慘析、生物脫氮等。物理方法主要是通過物理作用采分離或回收廢水中的懸浮物質(zhì)，常用常用的方法主要有篩濾、沉淀、氣浮、過濾、離心分離、蒸發(fā)、結(jié)晶等方法；化學(xué)法，主要是借助化學(xué)反應(yīng)的作用，來回收或去除廢水中的溶解性物質(zhì)或膠體物質(zhì)，常用的化學(xué)方法有化學(xué)沉淀法、混凝法、中和法、氧化還原法等；物理化學(xué)法，是從廢水中回收有用成分，分離溶解物威，以及使廢水循環(huán)利圍等，常用的方法有吸附法、離子交換法，萃取取法、汽提法、吹脫法、電滲析法、反滲透法等；生物方法是利用微生物的作用，使廢水中溶解性和膠體性有機污染物降解，轉(zhuǎn)化為簡單的幻燈片42四、富營養(yǎng)化治理氮三段污泥法：去除BOD硝化脫氮第三節(jié)氧化塘氧化塘(oxidationponds)又稱穩(wěn)定塘或生物塘。它是利用庫塘等水生生態(tài)系統(tǒng)對污氧化塘作用的基本原理是生物降解。當(dāng)廢水進入塘后，可沉淀的固體沉至塘底，其中有機物進行厭氧分解．產(chǎn)生的沼氣(CH4)逸出水面，二氧化碳、氨等溶解于永中。溶解或 (1)充分利用地形 (2)超大型氧化塘工程侵權(quán)請聯(lián)系網(wǎng)站刪除請聯(lián)系網(wǎng)站刪除 (3)凈化和利用相結(jié)合 (4)廣譜、高效、穩(wěn)定的凈化能力 (5)人工強化系統(tǒng)塘的研究和利用二、氧化塘的結(jié)構(gòu)和凈化機制采用厭氧、兼性和好氧串聯(lián)氧化塘。每塘又由于水深淺不同區(qū)分為好氧區(qū)、兼性區(qū)和厭氧氧化塘的凈化作用主要是通過氧化、還原、合成的過程去除污水中的污染物(生物可降解的物質(zhì))。生物不能降解的物質(zhì)，則由污水中物理化學(xué)性質(zhì)的變化而發(fā)生氧化、還原、凝聚、沉降作 (一)厭氧塘兼性塘和好氧塘前的預(yù)處理塘，有機負(fù)荷高，厭氧占優(yōu)勢。厭氧菌能從NO3－和NO2－硫酸鹽和碳酸鹽是厭氧菌和兼性菌主要供氧體廢水與池中恬性污泥混合為混合液，同時不斷地供給空氣，使氧轉(zhuǎn)移到污水中促進好氣紉菌的活動，并使污水中的有機物與活性污泥充分接觸進行吸附氧化。經(jīng)氧化分解后，棍合液流出進入二次沉淀池，使泥水分離，澄清后將水排出。沉淀的污泥一部分回流到吧氣池與污水耍的增長污泥郡分則是從系統(tǒng)中排出。3、活性污泥降解慶水中有機物的過程活性污泥在曝氣過程中對有機物的降解(去除)可分為兩個階段——吸附階段和穩(wěn)定階大的表面積，而在其表面上含有多糖類的粘性物質(zhì)所致。廢水主要靠活性污泥的吸附作用上的有機物質(zhì)為微生物所利用的過程。)，而穩(wěn)定階段較長。包括我國都發(fā)展了各種處理系統(tǒng)以減少剩余污泥的產(chǎn)量，顆粒活性污泥法就是一種行之有效的方法。這種方法是把活性污泥培養(yǎng)成顆粒狀，用顆?；钚晕勰嗤耆V化廢水中的有機物，而不形成新的微生物細(xì)胞，或者只在顆粒活性污泥內(nèi)部維持微生物細(xì)胞的新老更替。北京市高碑店污水處理廠使用的就是活性污泥法。 (二)生物膜法生物膜法和活性污泥法一樣都是利用微生物來去除廢水中有機物的方法。但在活性污泥微生物則附著生長在某些固體物的表面，所以生物膜處理系統(tǒng)又稱為附著生長系統(tǒng)。生物轉(zhuǎn)盤(又名轉(zhuǎn)盤式生物濾池)微生物附著在介質(zhì)表面上，為微生物提供附著介質(zhì)的材料稱為濾料(或載體)。廢水在侵權(quán)請聯(lián)系網(wǎng)站刪除請聯(lián)系網(wǎng)站刪除漸形成生物膜。生物膜是微生物高度密集的物質(zhì)，是由好氧菌、厭氧菌、兼性菌．真菌、原生動物等組成的生態(tài)系統(tǒng)。另外，在一些生物膜處理的構(gòu)筑物中還會有藻類出現(xiàn)。對于不同的廢水、不同的工作條件和下同的處理設(shè)施及部位，構(gòu)成生物膜的微生物種類和數(shù)量生物膜首先吸附附著水層中的有機物，然后由生物膜外側(cè)的好氧菌將其分解；隨著傲生物的生長，生物膜的厚度不斷增加，當(dāng)達(dá)到一定厚度時，氧氣不能透入深部，使得在靠近濾料或載體表面的薄層中造成厭氧環(huán)境而形成厭氧膜層。再進入塵物膜被降解，微生物的代謝產(chǎn)物則沿著相反的方向徘除．隨著厭氧層厚度的增加，其代謝產(chǎn)物也逐漸增多。當(dāng)這些代酣產(chǎn)物透過好氧層逸出時，破壞了好氧層生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定狀態(tài)，也減弱了生物膜在濾料域載體)上的固著力．此時的生物膜呈老化狀態(tài)。在流動水的沖刷下，老化的生物膜脫落，新的生物膜又開始生長，它3、生物膜法的特點為生物膜法多為分段處理，在每段都能自然形成各自獨特的優(yōu)勢微生物種群。由于生物膜生物相的多樣化和生物膜法處理工藝的結(jié)構(gòu)特點，使得生物膜法對水量、水質(zhì)它與活性污泥法相比，處理工藝產(chǎn)生的污泥量少，約為淆性污泥法的3／4，動力耗費一般。 (三)污水處理結(jié)——氧化塘(生物塘)污水處理塘是一些適宜的自然池塘、經(jīng)人工改造的自然池塘或是人工修建的池塘。處納水體的自凈容量。大多數(shù)的污水處理塘是利用水垢中的微生物和藻類對污水和有機廢水迸行需氧生物處有多年的歷史：據(jù)美國的資料，在60年代初，美國用作家庭生活污水處理的生物浴已占當(dāng)時美國城市污水廠總數(shù)的1／3。我國從20世紀(jì)叨年代初就開晨了應(yīng)用生物塘處理城市清水和工業(yè)廢水的探索性研究。據(jù)有關(guān)資料，到1984年，我國就有犯座生物塘．過去生物塘主要用于處理人口較少的城鎮(zhèn)污5一、我國氧化塘的主要特點侵權(quán)請聯(lián)系網(wǎng)站刪除請聯(lián)系網(wǎng)站刪除一)充分利用地形，工程簡易(四)廣譜、高故和穩(wěn)定的凈化能力(玉)人工強化系統(tǒng)絡(luò)的研究和應(yīng)用二、氧化塘結(jié)構(gòu)及凈化機制根據(jù)污水處理塘的凈化機理大致可分為：塘、厭氧塘、兼性塘、曝氣氧化塘、塘田和魚塘厭氧塘是在處理高濃度有機污染物時，在兼性塘和好氧塘前的預(yù)處理塘，有機負(fù)菏厭氧降解包括兩個階段：分層:塘的上層陽光充沛，藻類光合作用旺盛，水中溶解氧充足，是好氧菌—藻類共生系統(tǒng)；于塘底的污泥進行厭氧發(fā)酵。去污。在兼性塘中放養(yǎng)水葫蘆、狐尾藻等植物時，能增強其除污能力。塘水深應(yīng)保證陽光透射到塘底，使藻類能在整個搪內(nèi)進行光合作用，好氧塘中藻—菌共生系統(tǒng)能很好地除去BOD、氮、磷等無機營養(yǎng)，但由于藻類大量繁殖，致使出水水質(zhì)臺三、氧化塘的效益 因素：季節(jié)生態(tài)系統(tǒng)類型和生物量藻類過多侵權(quán)請聯(lián)系網(wǎng)站刪除請聯(lián)系網(wǎng)站刪除也可減少50％。主要是因為水解他能將大分子難降解有機物轉(zhuǎn)化為小分子物質(zhì)，從而加速(二)多級生態(tài)處理與利用系統(tǒng)第四節(jié)污水土地處理系統(tǒng)污水通過二級處理，仍然合有一定量的懸浮固體、溶解性有機物質(zhì)、溶解性無機鹽類，特別是含有較大量的氮、磷物質(zhì)，因此，必須采取三級處理、但三級處理費用昂貴，所以提出用土地處理代替三級處理。這樣不僅費用低廉、節(jié)省能耗，且可利用肥源，促進土壤生態(tài)平衡，保護土壤土地處理系統(tǒng)概念污水土地處理是在人工調(diào)控下利用土壤—微生物—植物組成的生態(tài)系統(tǒng)使污水中的污染物凈化的處理方法。在污染物得以凈化的同時，水中的營養(yǎng)物質(zhì)和水分也得以循環(huán)利用。因此，土地處理是使污水資源化、無害化和穩(wěn)定化的處理利用系統(tǒng)。污水土地處理是在污水農(nóng)田灌溉的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，二者不同：和污灌相似但不同：廢水土地處廢水土地處理(LandTreatmentofWastewater)1以控制水污染、凈化污水為目標(biāo)；2以土地處理構(gòu)筑物，利用土壤—植物系統(tǒng)凈化廢水，達(dá)到一定的水質(zhì)目標(biāo)，實質(zhì)上是生態(tài)工程系統(tǒng)；3對進水的水量、水質(zhì)有較嚴(yán)格要求，需要一定的預(yù)處理；4通過試驗研究確定設(shè)計運行參數(shù)，采用適宜負(fù)荷與運行條件；5對系統(tǒng)進行有效管理與維護保證處理效果；6能終年穩(wěn)定運行；7、有收集系統(tǒng)，對出水進行有控的排放與利用；8、對周圍環(huán)境設(shè)有監(jiān)測系統(tǒng)廢水灌溉農(nóng)田(WastewaterIrrigation)1以作物對水肥資源的利用為目標(biāo)；2以灌水定額、灌溉制度及廢水農(nóng)田排放標(biāo)準(zhǔn)來控制灌溉水的水量與水質(zhì)；3無專門的設(shè)計運行參數(shù)，一般無完整科學(xué)的設(shè)計；4不能終年運行；5、出水不加收集，不能進行有控排放與利用；6無專門的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)一、土地處理系統(tǒng)類型土地處理技術(shù)有五種類型：慢速滲濾快速滲濾侵權(quán)請聯(lián)系網(wǎng)站刪除請聯(lián)系網(wǎng)站刪除地表漫流地下滲濾系統(tǒng)土地處理系統(tǒng)是由污水預(yù)處理設(shè)施，污水調(diào)節(jié)和儲存設(shè)施，污水的輸送、布水及控制系統(tǒng)，土地凈化田，凈化出水的收集和利用系統(tǒng)等五部分組成。慢速滲濾系統(tǒng)適用于滲水性良好的土壤、砂質(zhì)土壤及蒸發(fā)量小、氣候潤濕的地區(qū)。廢水經(jīng)噴灌或面灌后垂直向下緩慢滲濾，土地凈化田上種作物，這些作物可吸收污水中的水分和營養(yǎng)成分，通過土壤—微生物—作物對污水進行凈化，部分污水蒸發(fā)和滲濾。慢速滲濾系統(tǒng)的污水投配負(fù)荷一般較低，滲濾速度慢，故污水凈化效率高，出水水質(zhì)優(yōu)良。適用于滲透性非常良好的土壤，如砂土、礫石性砂土、砂質(zhì)砂土等。污水灌至快速滲濾層土壤處于厭氧一好氧交替運行狀態(tài)，依靠土壤微生物將被土壤截留的溶解性和懸浮有機物進行分解，使污水得以凈化?？焖贊B濾法的主要目的是補給地下水和廢水再生回用。用于補給地下水時不設(shè)集水系般情況下，污水經(jīng)過一級處理就可以滿足要求。若可供使用的土地有限，需加大滲濾速率，或要求高質(zhì)量的出水水質(zhì)時，則應(yīng)以二級處理作為預(yù)處理。地表漫流系統(tǒng)適用于滲透性低的黏土或亞黏土，地面最佳坡度為2％到8％。廢水以噴灌法或漫灌(淹灌)法有控制地分布在地面上均勻的漫流，流向設(shè)在坡腳的集水渠，在流行過程中少量廢水被植物攝取、蒸發(fā)和滲人地下。地面上種牧草或其他作物供微生物棲息并防止土壤流失，尾水收集后可回用或排放水體(圖4—8)。采用何種灌溉方法取決于土壤性質(zhì)、作物類型、氣象和地形。濕地處理系統(tǒng)是一種利用低洼濕地和沼澤地處理污水的方法。污水有控制地投配到種有物和土壤共同作用下得以凈化池、污水得到凈化.地下滲濾系統(tǒng)適用于無法接人城市排水管網(wǎng)的小