水環(huán)境污染與控制

水是地球上一切生命賴以生成、也是人類生活和生產(chǎn)中不可缺少的基本物質(zhì)之一。20世紀(jì)以來(lái)，由于世界各國(guó)工農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展，城市人口的劇增，缺水已是當(dāng)今世界許多國(guó)家面臨的重大問(wèn)題，尤其是城市缺水狀況，越來(lái)越加劇。第一部分

水污染與控制1人類面臨空前的水資源危機(jī)

21世紀(jì)，世界人口將增長(zhǎng)3.6倍，農(nóng)業(yè)用水將增長(zhǎng)5倍，工業(yè)用水將增長(zhǎng)26倍，城鄉(xiāng)各區(qū)生活用水將增加18倍，在非洲有12個(gè)國(guó)家常年缺水，四億多人飲水不足。專家們發(fā)出警告：“世界淡水資源嚴(yán)重告缺，如果我們不珍惜寶貴的水資源，那么地球上的最后一滴水很可能就是我們的眼淚”。2水資源開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀水資源及其重要作用

（1）水資源

水資源定義通常是指可供人們經(jīng)?？捎玫乃?，即大陸上有大氣降水補(bǔ)給的各種地表、地下淡水體的儲(chǔ)存量和動(dòng)態(tài)水量。

世界上水的總量約為14.5億m3，海洋中聚集著絕大部分的水，占地球總水量的97.3%，淡水只占總量的2.7%左右。除了在高山、永凍地區(qū)的冰雪冰川及深層的地下水外，可利用量不到1%，僅是河流、湖泊等地表水和地下水的一部分。而能直接取用的河、湖泊水僅占淡水總量的0.3%,可見(jiàn)，可供人類直接利用的淡水資源是十分有限的。3（2）水循環(huán)

水循環(huán)分為自然循環(huán)和社會(huì)循環(huán)：自然循環(huán)：地球表面的水在太陽(yáng)輻射能和地心引力的相互作用下，不斷地蒸發(fā)和蒸騰到大氣中，并在空氣中形成云，在大氣環(huán)流的作用下傳播到不同的地域，再以降水或降雪等形式回到海洋或陸地的表面。

4社會(huì)循環(huán)

水源（地表水或地下水）取水泵房給水處理廠生活用水

污水處理廠

生產(chǎn)用水

污水處理廠直流系統(tǒng)循環(huán)系統(tǒng)天然水體或土壤5（3）影響水資源豐缺的主要因素

◆地理位置

由于降水是水資源的最主要來(lái)源，所以人們常常以年平均降水量與年平均蒸發(fā)量之比來(lái)判斷一個(gè)地區(qū)濕潤(rùn)程度?！舻匦螚l件在同一地區(qū)，海拔越高，氣溫越低，大氣濕度越大，降水量越大。

6◆土壤和植被土壤和植被也是影響一個(gè)地區(qū)水分入滲、蒸發(fā)、徑流、降水各個(gè)循環(huán)環(huán)節(jié)的重要因素?！羧祟惢顒?dòng)

人類對(duì)于水資源的影響，其方向有積極的和消極兩種可能。人們興修水利，攔蓄徑流，植樹(shù)造林，保持水土，跨流域調(diào)水，可以改善一個(gè)地區(qū)的水資源狀況。但是不合理地開(kāi)發(fā)利用水土資源，使植被遭到破壞，土壤受到侵蝕，氣候逐年變得干燥，土地荒漠化，生態(tài)條件惡化以及過(guò)多水體污染排放，必然造成水資源的衰減。7世界水資源的利用狀況（1）世界水資源概況世界各地自然條件不同，降水和徑流相差也很大。（2）世界水資源供給與利用通常人們將全球陸地入海徑流總量作為理論上的水資源總量，即全球水資源總量為47000km3，這一水資源數(shù)量在全球分布是不均勻的，各國(guó)水資源豐缺程度相差很大。8在人類消耗的淡水資源中生活用水量只占總用水量的一小部分，目前全世界的生活用水量只占河川徑流量的7%，但隨著人類生活水平的不斷提高，生活用水量在不斷的增長(zhǎng)。在工業(yè)用水中，主要是能源部門(mén)的冷卻用水量大。農(nóng)業(yè)用水的耗水量主要是灌溉用水。

工業(yè)冷卻用水農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水9水資源利用與保護(hù)隨著人口的增長(zhǎng)，城市化、工業(yè)化以及灌溉對(duì)水需求的日益增加，21世紀(jì)將出現(xiàn)許多用水緊缺問(wèn)題。在可供淡水有限的情況下，應(yīng)積極采取措施保護(hù)寶貴的資源。一般采用以下幾種措施：

（1）提高水的利用效率，開(kāi)辟第二水源降低工業(yè)用水量，提高水的重復(fù)利用率實(shí)行科學(xué)灌溉，減少農(nóng)業(yè)用水浪費(fèi)回收利用城市污水，開(kāi)辟第二水源

（2）調(diào)節(jié)水源流量，增加可靠供水建造水庫(kù)；跨流域調(diào)水；地下蓄水；海水淡化；拖移冰山；恢復(fù)河、湖水質(zhì)；合理利用地下水。

（3）加強(qiáng)水資源管理

（4）完善下水道建設(shè)，發(fā)展城市污水處理廠

10水體污染

水的污染有兩類：一類是自然污染；另一類是人為污染。當(dāng)前對(duì)水體危害較大的是人為污染。水污染可根據(jù)污染雜質(zhì)的不同而主要分為化學(xué)性污染、物理性污染和生物性污染三大類。

11水質(zhì)（污染）指標(biāo)COD：即化學(xué)需氧量，指用化學(xué)氧化劑氧化水中有機(jī)污染物時(shí)所需的氧量，以每升水消耗氧的毫克數(shù)表示。BOD：即生物化學(xué)需氧量，簡(jiǎn)稱生化需氧量，表示在有氧條件下，好氧微生物氧化分解單位體積水中有機(jī)物所消耗的游離氧的數(shù)量。TOD：當(dāng)有機(jī)物完全被氧化時(shí)，C、H、N、S分別被氧化為CO2、H2O、NO和SO2，此時(shí)的需氧量稱為總需氧量（TOD）。TOC：表示的是污水中有機(jī)污染物的總含碳量。DO：水中氧溶解的量。該指標(biāo)是水生生物生存的基本條件，一般含量低于4mg/L時(shí)魚(yú)類就會(huì)窒息死亡。12懸浮物：指水中呈固體狀的不溶解物質(zhì)。細(xì)菌污染指標(biāo)：在水處理工程中，對(duì)污水進(jìn)行細(xì)菌分析主要用兩種指標(biāo)表示水體被細(xì)菌污染的程度：1ml水中細(xì)菌（雜菌）的總數(shù)與水中大腸菌的多少。水中含有大腸菌，即說(shuō)明水體已被污染。有毒物質(zhì)指標(biāo)：我國(guó)已制定了“地面水中有害物質(zhì)的最高允許濃度”的指標(biāo)，列出汞、鎘、鉛、鉻、銅、鋅、鎳、砷、氰化物、氟化物、揮發(fā)性酚、石油類、六六六、DDT等40種有毒物質(zhì)。13水體中主要污染物來(lái)源及危害（1）無(wú)機(jī)無(wú)毒物無(wú)機(jī)無(wú)毒物主要指排入水體中的酸、堿及一般的無(wú)機(jī)鹽類。其大致可以分為三種類型：一是屬于砂粒、礦渣一類的顆粒狀的物質(zhì)；二是酸、堿無(wú)機(jī)鹽類、三則是氮、磷的植物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。（2）無(wú)機(jī)有毒物這類污染物可分為兩類：重金屬如Pb、Hg、Cd、Cr等與非金屬的無(wú)機(jī)毒性物質(zhì)如氰化物、砷、硒等。喝了含砷的地表水而中毒的孩子14（3）有機(jī)無(wú)毒物有機(jī)無(wú)毒物主要指需氧有機(jī)物。有機(jī)污染物排入河流后，主要引起兩個(gè)方面的影響，一是生態(tài)效應(yīng)，一是溶解氧效應(yīng)。（4）有機(jī)有毒物這類物質(zhì)多屬于人工合成的有機(jī)物質(zhì)，往往含量低，毒性大，異構(gòu)體多，毒性大小差別懸殊。常見(jiàn)的有：農(nóng)藥、酚類化合物、多環(huán)芳烴（PAH）、多氯聯(lián)苯（PCB）、表面活性劑等。（5）水體中的其他污染物另外的污染物像石油類污染物，還有如火電站和原子能發(fā)電站大量的熱廢水排入水體造成的熱污染；原子能反應(yīng)堆、原子能電站等排泄物又引起水體的放射性污染。15

水體自凈作用

自然環(huán)境包括水環(huán)境對(duì)污染物質(zhì)具有一定的承受能力，即所謂的環(huán)境容量。水體能夠在其環(huán)境容量的范圍以內(nèi)，經(jīng)過(guò)水體的物理、化學(xué)和生物作用，使排入污染物質(zhì)的濃度和毒性隨著時(shí)間的推移在向下游流動(dòng)的過(guò)程中自然降低。按作用機(jī)理，水體的自凈過(guò)程可分為物理自凈、化學(xué)自凈和生物自凈三個(gè)方面。（1）物理自凈（具體內(nèi)容）（2）化學(xué)自凈

（具體內(nèi)容）（3）生物自凈（具體內(nèi)容）16

物理自凈是指污染物進(jìn)入水體后，由于稀釋、擴(kuò)散、沉淀等作用，使水中的污染物的濃度降低，使水體得到一定的凈化。其中稀釋作用是一相重要的物理凈化過(guò)程，物理自凈能力的強(qiáng)弱取決于水體的物理?xiàng)l件如溫度、流速、流量等，以及污染物自身的物理性質(zhì)如密度、形態(tài)、粒度等。物理自凈對(duì)海洋和容量大的河段等水體的自凈起著重要作用。

返回17化學(xué)自凈使指污染物在水體以簡(jiǎn)單或復(fù)雜的離子或分子狀態(tài)遷移，并發(fā)生了化學(xué)性質(zhì)或形態(tài)、價(jià)態(tài)上的轉(zhuǎn)化，使水質(zhì)亦發(fā)生了化學(xué)性質(zhì)的變化，但未參與生物作用。如酸、堿中和、氧化—還原、分解—化合、吸附—解吸、溶膠—凝聚等過(guò)程。這些過(guò)程能改變污染物在水體中的遷移能力和毒性大小，亦能改變水環(huán)境化學(xué)反應(yīng)條件。影響化學(xué)自凈的環(huán)境條件有酸堿度、氧化還原電勢(shì)、溫度、化學(xué)組分等。污染物自身的形態(tài)和化學(xué)性質(zhì)對(duì)化學(xué)自凈也有很大的影響。

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生物自凈是指水體中的污染物經(jīng)生物吸收、降解作用而發(fā)生消失或濃度降低的過(guò)程。如污染物的生物分解、生物轉(zhuǎn)化和生物富集等作用。水體生物自凈作用也稱為狹義的自凈作用。淡水生態(tài)系統(tǒng)中的生物凈化以細(xì)菌為主。需氧微生物在溶解氧充足時(shí)，能將懸浮和溶解在水中的有機(jī)物分解成簡(jiǎn)單、穩(wěn)定的無(wú)機(jī)物二氧化碳、水、硝酸鹽和磷酸鹽等，使水體得到自凈。影響水體生物凈化作用的主要因素是水中的溶解氧含量、溫度和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的碳氮比。水中溶解氧是維持水生生物生存和凈化能力的基本條件，因此，它是衡量水體自凈能力的主要指標(biāo)。

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19水體中污染物的轉(zhuǎn)化

水體中有機(jī)物的生物降解有機(jī)物在水中的降解主要通過(guò)化學(xué)氧化、光化學(xué)氧化和生物化學(xué)氧化來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中生物化學(xué)氧化作用具有最重要的意義。

水體中重金屬的轉(zhuǎn)化重金屬化合物在水中不能被微生物降解，只能發(fā)生形態(tài)間的相互轉(zhuǎn)化及分散和富集過(guò)程。這些過(guò)程通稱重金屬遷移。重金屬在水體中的遷移主要與沉淀、絡(luò)合、螯合、吸附和氧化還原等作用有關(guān)。

20水體富營(yíng)養(yǎng)化（1）富營(yíng)養(yǎng)化的發(fā)生水體富營(yíng)養(yǎng)化的發(fā)生主要是由于水體中氮、磷等營(yíng)養(yǎng)元素的增多所引起的。從現(xiàn)象看，其發(fā)生與水體中藻類的多寡密切相關(guān)。云南滇池發(fā)生藍(lán)藻水體發(fā)生富營(yíng)養(yǎng)化21（2）富營(yíng)養(yǎng)化程度的判斷標(biāo)準(zhǔn)一般地說(shuō)，總磷和無(wú)機(jī)氮分別超過(guò)20mg/m3和300

mg/m3就認(rèn)為水體處于富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)。（3）富營(yíng)養(yǎng)化的危害與防治

富營(yíng)養(yǎng)化發(fā)生后，將先引起水底有機(jī)物消耗速度超過(guò)其生長(zhǎng)速度，處于腐化污染狀態(tài)，并逐漸向上層擴(kuò)展，在嚴(yán)重時(shí)可使一部分水體區(qū)域完全變?yōu)楦瘏^(qū)。這樣，由富營(yíng)養(yǎng)而引起有機(jī)體大量生長(zhǎng)的結(jié)果，倒過(guò)來(lái)又走向反面，藻類、植物及水生物、魚(yú)類趨于衰亡以至絕跡。這些現(xiàn)象可能周期性地交替出現(xiàn)，破壞水域的生態(tài)平衡并且加速湖泊等水域地衰亡過(guò)程。22對(duì)水體富營(yíng)養(yǎng)化防治的方法可歸納于下表

23污水處理技術(shù)概述污水處理概述

一般廢水的處理方法大致可分為物理法、化學(xué)法、物理化學(xué)法以及生物法四大類。另外，按照處理程度，廢水處理方法可分為三級(jí)，一級(jí)處理是去除廢水中的漂浮物、懸浮物和其他固體物，調(diào)節(jié)廢水的pH值，減輕廢水后續(xù)處理工藝的負(fù)荷，一般經(jīng)過(guò)一級(jí)處理后，懸浮物固體的去除率為70%～80%，而B(niǎo)OD5的去除率為25%～40%左右。廢水的凈化程度不高，一般達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于二級(jí)處理來(lái)說(shuō)，一級(jí)處理就是預(yù)處理。24

二級(jí)處理可以大幅度地去除廢水中的懸浮物、有機(jī)污染物和部分金屬污染物。長(zhǎng)期以來(lái)，將生物處理作為污水二級(jí)處理的主體工藝。一般通過(guò)二級(jí)處理后，廢水中的BOD5可去除80%～90%，廢水基本具備排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。但還有部分微生物不能降解的有機(jī)物、氮、磷、病原體及一些無(wú)機(jī)鹽等尚不能除去。二級(jí)處理系統(tǒng)25

三級(jí)處理又稱深度處理，它是將二級(jí)處理未能去除的部分污染物進(jìn)一步凈化處理，常用超濾、活性炭吸附、離子交換、電滲析等。三級(jí)處理系統(tǒng)26污水的物理處理法

物理處理方法是利用物理作用，將廢水中的懸浮物、油類、可溶性鹽以及其他固體物質(zhì)分離出來(lái)，從而保護(hù)后續(xù)處理設(shè)施能正常運(yùn)行，降低其他處理設(shè)施的處理負(fù)荷。廢水的物理處理方法主要可分為兩類，即隔濾（如格柵、篩網(wǎng)、過(guò)濾、離心等）與分離（如沉淀、上浮等），這里將主要介紹水質(zhì)調(diào)節(jié)，過(guò)濾、沉淀法和離心分離法。（1）調(diào)節(jié)

（具體內(nèi)容）（2）過(guò)濾（具體內(nèi)容）（3）沉淀

（具體內(nèi)容）（4）離心分離（具體內(nèi)容）27

此種方法最初是為了使產(chǎn)生的廢水能夠達(dá)到排放允許的標(biāo)準(zhǔn)而采用清水加以稀釋的方法。此法只是使污染物質(zhì)的濃度下降，但總含量不變。現(xiàn)在用這這種方法主要是作為廢水的預(yù)處理，為以后的各級(jí)處理提供方便。由于工廠的各車(chē)間，產(chǎn)生不同產(chǎn)品及生產(chǎn)的周期不同，工廠所排放廢水的水質(zhì)和水量會(huì)經(jīng)常變化，為了使廢水治理設(shè)備的負(fù)荷保持穩(wěn)定，而不受廢水的流量、濃度、酸堿度、溫度等條件變化的影響，故需在廢水治理裝置之前設(shè)置調(diào)節(jié)池，用來(lái)調(diào)節(jié)廢水的水質(zhì)、水量和溫度等，使之均衡地流入處理裝置。如有時(shí)可將酸性廢水和堿性廢水在調(diào)節(jié)池內(nèi)進(jìn)行混合，同時(shí)還可以達(dá)到調(diào)節(jié)PH值的目的，使廢水得到中和。

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在水處理技術(shù)中，過(guò)濾是以具有孔隙的粒狀濾料層，如石英砂等，截留水中的雜質(zhì)從而使水獲得澄清的工藝過(guò)程。濾池的型式多種多樣，以石英砂作為濾料的普通快濾池使用歷史最久，并在此基礎(chǔ)上為適應(yīng)濾層中雜質(zhì)截留規(guī)律以充分發(fā)揮濾層截留雜質(zhì)的能力，出現(xiàn)了濾料粒徑循水流方向減小的過(guò)濾層，其中包括雙層濾料、多層濾料和上向流過(guò)濾等。雙層和多層濾料濾池僅從改善濾料組成上考慮：而上向流和雙向流濾池則從濾池構(gòu)造和工藝操作上考慮。為了減少濾池的閘閥并便于操作管理，又發(fā)展了虹吸濾池、無(wú)閥濾池、移動(dòng)沖洗罩濾池以及其它自動(dòng)沖洗濾池等。

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水中懸浮顆粒的去除，可通過(guò)顆粒和水的密度差，在重力作用下進(jìn)行分離。密度大于水的顆粒將下沉，小于水的則上浮。沉淀法一般只適于去除20～100um以上的顆粒（與顆粒的性質(zhì)和比重有關(guān)）。膠體不能用沉淀法去除，需經(jīng)混凝處理后，使顆粒尺寸變大，才具有下沉速度。生產(chǎn)上用對(duì)污水進(jìn)行沉淀處理的設(shè)備稱為沉淀池，根據(jù)池內(nèi)水流的方向不同，沉淀池的形式可以分為五種：即平流式沉淀池、豎流式沉淀池、輻流式沉淀池及斜管式沉淀池、斜板式沉淀池等。

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離心分離法處理廢水，是利用高速旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力，使廢水中的懸浮顆粒進(jìn)行分離，即當(dāng)含有懸浮顆粒的廢水進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于懸浮物質(zhì)顆粒的質(zhì)量與廢水的質(zhì)量大小不一樣，質(zhì)量大的固體顆粒，在高速旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中所受到的離心力也大，質(zhì)量小的，受到的離心力也較小，因而質(zhì)量大的固體顆粒被甩到外圈，沿離心裝置的器壁向下排出，而質(zhì)量小的則留在內(nèi)圈，向上運(yùn)動(dòng)，使廢水與懸浮顆粒達(dá)到分離的目的。用于水處理中的離心分離設(shè)備有：離心機(jī)、水力旋流器及旋流池等。

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31廢水的化學(xué)處理法

水的化學(xué)處理是向廢水中投加某種化學(xué)物質(zhì)，利用化學(xué)反應(yīng)來(lái)分離、回收廢水中的某些污染物質(zhì)，或使其轉(zhuǎn)化為無(wú)害的物質(zhì)。它的處理對(duì)象主要是水和廢水中的無(wú)機(jī)或有機(jī)的（難以生物降解的）溶解物質(zhì)或膠體物質(zhì)。主要的方法有化學(xué)混凝法、中和法，化學(xué)沉淀法和氧化還原法等。（1）中和對(duì)酸性廢水中和處理可以有以下幾種方法：酸性廢水和堿性廢水混合、投藥中和。對(duì)堿性廢水，可以采用以下途徑進(jìn)行中和：向堿性廢水中鼓入煙道氣；向堿性廢水中注入壓縮二氧化碳?xì)怏w；向堿性廢水中投入酸或酸性廢水等。32（2）化學(xué)混凝

化學(xué)混凝所處理的對(duì)象，主要是水中的微小懸浮物和膠體雜質(zhì)?；炷齽┌礋o(wú)機(jī)和有機(jī)類可分成以下幾種，無(wú)機(jī)混凝劑主要包括鋁鹽（如硫酸鋁、明礬、聚合氯化鋁等）、鐵鹽（硫酸鐵、硫酸亞鐵、三氯化鐵）等，有機(jī)混凝劑主要包括人工合成的混凝劑與天然高分子物質(zhì)（如甲殼素等）。混凝沉淀處理流程包括投藥、混合、反應(yīng)及沉淀分離幾個(gè)部分。33（3）化學(xué)沉淀

向廢水中投加某些化學(xué)藥劑，使其與廢水中的污染物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成難溶的沉淀物的方法稱為化學(xué)沉淀法?；瘜W(xué)沉淀法的工藝流程和設(shè)備與化學(xué)混凝法相類似，它包括：（1）化學(xué)藥劑（沉淀劑）的配制和投加設(shè)備；（2）混合、反應(yīng)設(shè)備；（3）使沉淀物與水分離的設(shè)備（如沉淀池、氣浮池等）?；瘜W(xué)沉淀法按照投加的化學(xué)劑種類分為：氫氧化物沉淀法、硫化物沉淀法、碳酸鹽沉淀法、鐵氧體沉淀法等。34

（4）氧化還原廢水中的污染物質(zhì)可以通過(guò)氧化還原反應(yīng)，轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)毒無(wú)害（如CO2、H2O等）或微毒的新物質(zhì)而得到去除，這種方法稱為氧化還原法。在廢水處理中，若有毒污染物處于氧化型，用還原劑將其轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)毒的還原型，叫做還原處理法；若有毒污染物處于還原型，用氧化劑將其轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)毒的氧化型，叫做氧化處理法，有時(shí)一個(gè)化合物既可以用氧化法處理，又可用還原法處理。35廢水的物理化學(xué)處理法（1）吸附吸附法是利用多孔固體物質(zhì)作為吸附劑，以吸附劑的表面吸附廢水中的某種污染物的方法。

（2）離子交換利用離子交換劑的可交換離子與水相中離子進(jìn)行當(dāng)量交換的過(guò)程稱為離子交換，也叫離子交換反應(yīng)。提供離子交換的物質(zhì)叫離子交換劑。（3）電滲析電滲析最初發(fā)展于海水淡化。這對(duì)去除廢水中的無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)物（磷、氮）是很有前途的一種方法，而在廢水處理流程中可以作為最后一個(gè)步驟。

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（4）反滲透反滲透技術(shù)主要用來(lái)分離水中的分子態(tài)或離子態(tài)溶解物質(zhì)。它是利用某種特殊的半透膜具有能滲析水而溶質(zhì)被阻留的特性來(lái)進(jìn)行工作的。

（5）超過(guò)濾超過(guò)濾法簡(jiǎn)稱超濾法，它是與反滲透法很相似的一種膜分離技術(shù)。它同樣是利用超濾膜的截留作用，在一定的壓力條件下，使水可以通過(guò)超濾膜，而膠體、微小顆粒等不能通過(guò)，從而達(dá)到分離或濃縮的目的。

（6）萃取（液—液）法將不溶于水的溶劑投入污水之中，使污水中的溶質(zhì)溶于溶劑中，然后利用溶于水的密度差，將溶劑分離出來(lái)。再利用溶劑于溶質(zhì)的沸點(diǎn)差，將溶質(zhì)蒸餾回收，再生后的溶劑可循環(huán)使用。常采用的萃取設(shè)備有脈沖篩板塔、離心萃取機(jī)等。

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廢水的生物處理法

（1）好氧生物處理常用的人工好氧生物處理法有活性污泥法和生物膜法兩種?；钚晕勰喾ㄊ撬w自凈的人工化，是使微生物群體在反應(yīng)器（曝氣池）內(nèi)呈懸浮狀，并與廢水接觸而使之凈化的方法，所以又稱懸浮生長(zhǎng)法。生物膜法又稱固定生長(zhǎng)法，是土壤自凈（如灌溉田）的人工化，是使微生物群體附著于其它物體表面上呈膜狀，并讓它和廢水接觸而使之凈化的方法。生物處理主要用來(lái)去除廢水中溶解的和膠體有機(jī)物，懸浮物質(zhì)則可用沉淀等方法加以去除。

38（a）活性污泥法

活性污泥法是處理城市生活污水最廣泛使用的方法。它能從污水中去除溶解的和膠體的可生物降解有機(jī)物以及能被活性污泥吸附的懸浮固體和其他一些物質(zhì)，無(wú)機(jī)鹽類（磷和氨的化合物）也能部分地被去除，類似城市生活污水的工業(yè)廢水也可用活性污泥法處理?；钚晕勰喾◤谋举|(zhì)上分析與天然水體（江、湖）的自凈過(guò)程相似，二者都為好氧生物處理，只是它的凈化強(qiáng)度大，因而活性污泥法是天然水體自凈作用的人工化和強(qiáng)化。

39一、活性污泥法的工藝流程回流污泥二次沉淀池廢水曝氣池初次沉淀池出水空氣剩余活性污泥40活性污泥系統(tǒng)的主要組成

曝氣池反應(yīng)的主體，有機(jī)物被降解，微生物得以增殖；二沉池1）泥水分離，保證出水水質(zhì)；

2）濃縮污泥，保證污泥回流，維持曝氣池內(nèi)的污泥濃度?；亓飨到y(tǒng)1）維持曝氣池內(nèi)的污泥濃度；

2）回流比的改變，可調(diào)整曝氣池的運(yùn)行工況。

剩余污泥1）去除有機(jī)物的途徑之一；

2）維持系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行

供氧系統(tǒng)為微生物提供溶解氧41活性污泥系統(tǒng)有效運(yùn)行的基本條件

廢水中含有足夠的可溶性易降解有機(jī)物；

混合液含有足夠的溶解氧；

活性污泥在池內(nèi)呈懸浮狀態(tài)；

活性污泥連續(xù)回流，剩余污泥及時(shí)排放；維持曝氣池內(nèi)穩(wěn)定的活性污泥濃度；進(jìn)水中不含有對(duì)微生物有毒有害的物質(zhì)42二、活性污泥的性質(zhì)及性能指標(biāo)1、物理性質(zhì)：

——“菌膠團(tuán)”——“生物絮凝體”

顏色：褐色、（土）黃色、鐵紅色

氣味：泥土味（城市污水）

比重：略大于1（1.002

1.006）

粒徑：0.02

0.2mm

比表面積：20

100cm2/ml43二、活性污泥的性質(zhì)及性能指標(biāo)

2、活性污泥中的微生物：A．細(xì)菌：是活性污泥凈化功能最活躍的成分主要菌種有：動(dòng)膠桿菌屬、假單胞菌屬、微球菌屬、黃桿菌屬、芽胞桿菌屬、產(chǎn)堿桿菌屬、無(wú)色桿菌屬等特征：1）絕大多數(shù)是好氧和兼性異養(yǎng)型的原核細(xì)菌；

2）在好氧條件下，具有很強(qiáng)的分解有機(jī)物的功能；

3）具有很高的增殖速率，其世代時(shí)間僅為20

30分鐘；

4）動(dòng)膠桿菌具有將大量細(xì)菌結(jié)成為“菌膠團(tuán)”的功能。44原（后）生動(dòng)物作為“指示性生物”數(shù)量45傳統(tǒng)活性污泥法：主要優(yōu)點(diǎn)：

a.處理效果好：BOD5的去除率可達(dá)90~95%；

b.對(duì)廢水的處理程度比較靈活，可根據(jù)要求進(jìn)行調(diào)節(jié)。4)主要問(wèn)題：

a.為了避免池首端形成厭氧狀態(tài)，不宜采用過(guò)高的有機(jī)負(fù)荷，因而池容較大，占地面積較大；

b.在池末端可能出現(xiàn)供氧速率高于需氧速率的現(xiàn)象，會(huì)浪費(fèi)了動(dòng)力費(fèi)用；

c.對(duì)沖擊負(fù)荷的適應(yīng)性較弱。46（b）生物膜法

生物膜法主要用于從廢水中去除溶解性有機(jī)污染物，是一種被廣泛采用的生物處理方法。生物膜法從本質(zhì)上與土壤處理的過(guò)程相似，是污水灌溉和土壤處理的人工化和強(qiáng)化。生物膜法的主要設(shè)施是生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤(pán)和生物接觸氧化池。生物膜法的主要特點(diǎn)是微生物附著介質(zhì)“濾料”表面上，形成生物膜，污水同生物膜接觸后，溶解有機(jī)污染物被微生物吸附轉(zhuǎn)化為H2O、CO2、NH3

和微生物細(xì)胞質(zhì)，污水得到凈化，所需氧氣一般直接來(lái)自大氣。

47（2）厭氧生物處理

好氧生物處理法是在有氧條件下，由好氧微生物降解廢水中有機(jī)污染物質(zhì)的處理方法。污泥及某些工業(yè)廢水，其有機(jī)物含量大大高于城市污水，是不宜直接采用好氧法處理的，一般須進(jìn)行厭氧處理，即在無(wú)氧條件下，借兼性菌和厭氧菌降解有機(jī)污染物，分解的主要產(chǎn)物是以甲烷為主的沼氣。我國(guó)農(nóng)村推廣的沼氣池，也是利用厭氧處理的原理，以糞便、草禾莖稈等作為原料抽取沼氣，并提高肥效的一種方法。48（3）組合工藝處理法

處理某一種特定的廢水，有效的措施是能夠盡量克服這些限制；這就要求開(kāi)發(fā)一種能夠充分利用各自優(yōu)勢(shì)并符合特定水質(zhì)特征的經(jīng)濟(jì)可行的組合工藝。（a）厭氧（表氧）／好氧生物處理系統(tǒng)（具體內(nèi)容）（b）化學(xué)氧化—生物組合技術(shù)（具體內(nèi)容）另外，近年來(lái)，物化與生物技術(shù)的組合也發(fā)展的比較快，特別是在印染廢水的處理上，已經(jīng)得到大范圍的使用，并取得了較好的效果。49

A/O、A2/O或A/O2生物處理系統(tǒng)在廢水的脫氮除磷，以及難生物降解廢水的處理等方面已經(jīng)顯示出其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，在廢水治理工程等方面得到了廣泛的應(yīng)用。近年來(lái)針對(duì)印染廢水特點(diǎn)開(kāi)發(fā)的厭氧一好氧生物處理系統(tǒng)，厭氧的水力停留時(shí)間（HRT）一般只有8～10小時(shí)，實(shí)際上在此階段主要發(fā)生厭氧的酸化水解，可改善廢水的可生化性，并且脫色效果明顯，另外，污泥的回流后大部分可經(jīng)厭氧消化，從而減少污泥的處理費(fèi)用。

返回50化學(xué)氧化—生物組合技術(shù)的基本原理是將毒性、抑制性或難降解的有機(jī)污染物經(jīng)化學(xué)氧化預(yù)處理后，變?yōu)樯锟山到獾闹虚g產(chǎn)物，經(jīng)生物處理后得到有效的去除。相反，生物預(yù)處理可以初步去除掉可生物降解物質(zhì)，難降解有機(jī)污染物可經(jīng)后續(xù)化學(xué)氧化得到去除。化學(xué)氧化與生物技術(shù)的組合是一項(xiàng)具有廣泛應(yīng)用前景的水處理技術(shù)，特別是化學(xué)氧化技術(shù)與生物技術(shù)都已有幾十年的實(shí)際應(yīng)用歷史，并且其在難降解有機(jī)污染物時(shí)有突出的處理效果。

返回51污水生態(tài)處理（1）人工濕地污水處理系統(tǒng)濕地系指自然或人工、長(zhǎng)久或暫時(shí)之沼澤地，可為淡水，半咸水或?yàn)橄趟w者，包括低潮時(shí)水深不超過(guò)6ｍ的水域。人工濕地能凈化污水，是自然環(huán)境中自凈能力很強(qiáng)的區(qū)域之一。它利用自然生態(tài)系統(tǒng)中的物理、化學(xué)和生物的三重協(xié)同作用，通過(guò)過(guò)濾、吸附、共沉、離子交換、植物吸收和微生物分解來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)污水的高效凈化。

52（2）土地滲濾

土地滲濾也叫土壤含水層處理，它使水源水通過(guò)堤岸過(guò)濾或沙丘滲濾以利用土壤中生長(zhǎng)的大量微生物對(duì)水中污染物質(zhì)進(jìn)行降解去除以凈化水質(zhì)的方法。53（3）生物塘

生物塘系統(tǒng)由三部分需氧層、污泥層和厭氧層組成。系統(tǒng)表面裸露，厭氧層由壓實(shí)的土壤構(gòu)成。底部是深厭氧層，中間是污泥層，最上部是由需氧菌和藻類構(gòu)成的需氧層。54國(guó)內(nèi)第一座水廠簡(jiǎn)介：上海楊樹(shù)浦水廠始建于公元1881年8月，建成于1883年8月1日目前,隸屬于上海市自來(lái)水市北有限公司位于上海市區(qū)東部，占地面積12.9萬(wàn)平方米，是全國(guó)供水行業(yè)建廠最早，生產(chǎn)能力最大的地面水廠之一。最大供水能力：解放初的30萬(wàn)立方米/日；現(xiàn)在148萬(wàn)立方米/日，約占上海供水總量的四分之一。55常規(guī)給水處理工藝——混凝、沉淀、過(guò)濾、消毒渾濁度：懸浮物——較大懸浮物去除：上浮或下沉微小懸浮物沉速小例：d=1um顆粒沉速：20h/10cm

膠體粒子——因膠體穩(wěn)定性而長(zhǎng)期懸浮水中。水源水混凝沉淀過(guò)濾5～15NTU消毒＜1NTU用戶56一、混凝的意義混凝劑使用歷史：

1637年我國(guó)開(kāi)始使用明礬凈水

1884年西方才開(kāi)始使用混凝的作用：混凝是水處理的三大傳統(tǒng)工藝（混凝、沉淀和過(guò)濾）之一；混凝效果決定后續(xù)出水水質(zhì)以及水處理成本?；炷奶攸c(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便；便于間歇運(yùn)行，效果好。缺點(diǎn)：運(yùn)行費(fèi)用高；沉渣量大，處置困難。57二、混凝對(duì)象水中的大顆?？梢酝ㄟ^(guò)重力沉淀法去除，但微小粒徑的懸浮物和膠體能在水中長(zhǎng)期保持分散懸浮狀態(tài)，即使靜置數(shù)十個(gè)小時(shí)也不會(huì)自然沉降。水體顆粒物在污染物的毒性以及遷移、轉(zhuǎn)化過(guò)程中具有極其重要的作用。

混凝所處理的對(duì)象，主要是水和廢水中的微小懸浮物和膠體雜質(zhì)（粒度范圍在1nm~0.1

m（有時(shí)認(rèn)為在1

m））。水處理中主要雜質(zhì)：粘土（50nm-4

m）；細(xì)菌（0.2

m-80

m）病毒（10nm-300nm）；蛋白質(zhì)（1nm-50nm）58天然水中的膠體雜質(zhì)通常是負(fù)電荷膠體，如粘土、細(xì)菌、病毒、藻類、腐殖質(zhì)等?；炷膽?yīng)用給水處理：混凝+沉淀，微絮凝+過(guò)濾廢水處理：污泥濃縮混凝的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便；便于間歇運(yùn)行，效果好。缺點(diǎn)：運(yùn)行費(fèi)用高；沉渣量大，處置困難；59膠體的基本特性

(一)光學(xué)特性：指膠體在水溶液中能引起光的反射。

(二)布朗運(yùn)動(dòng):膠體為常見(jiàn)的分散體系之一。

(三)表面特性：分散體系的分散度越大，膠體顆粒的比表面積越大，具有的表面自由能越大，使膠體可以產(chǎn)生特殊的吸附能力和溶解現(xiàn)象。

(四)動(dòng)電現(xiàn)象

（電泳現(xiàn)象）：膠體具有帶電性，在電場(chǎng)力作用下，膠體微粒向一個(gè)電極方向移動(dòng)的現(xiàn)象。60混凝＝混和＋凝聚＋絮凝±吸附混和電中和凝聚絮凝絮體、絮團(tuán)投藥分離顆粒物混凝劑絮凝劑n－

+++++++++n－n－n－

n－n－n－n+±±±+++61混凝效果好對(duì)