水污染及控制工程

水污染與控制工程環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院李勝利,吳profxuwu@環(huán)境工程導(dǎo)論內(nèi)容一、水污染和污水來(lái)源二、常見(jiàn)污水的水質(zhì)目的三、常見(jiàn)的污水處置工藝四、水環(huán)境污染防治管理一水污染和污水來(lái)源1.水體污染的含義指污染物進(jìn)入河流、湖泊、海洋或地下水等水體后，使水體的水質(zhì)和水體堆積物的物理、化學(xué)性質(zhì)或生物群落組成發(fā)生變化，從而降低了水體的運(yùn)用價(jià)值和運(yùn)用功能的景象。2.水體自?xún)糇饔谩钏w可以在其環(huán)境容量范圍內(nèi)，經(jīng)過(guò)水體的物理、化學(xué)和生物作用，使排入的污染物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。3.水環(huán)境容量在滿(mǎn)足環(huán)境要求的情況下，受納水體所可以包容的最大污染物的量。一、水污染與來(lái)源分類(lèi)一、水體的富營(yíng)養(yǎng)化是指由于氮、磷等植物營(yíng)養(yǎng)物的排入引起水體中藻類(lèi)大量繁衍的景象。發(fā)生場(chǎng)所湖泊、水庫(kù)、河口和港灣等水流較緩的區(qū)域；普通來(lái)說(shuō)，總磷和無(wú)機(jī)氮分別為20mg/m3和300mg/m3，就可以以為水體已處于富營(yíng)養(yǎng)化的形狀。二、水華景象湖泊、水庫(kù)等淡水區(qū)域水體富營(yíng)養(yǎng)化主要表現(xiàn)為綠藻和藍(lán)藻的大量生長(zhǎng)，也稱(chēng)水華景象。三、赤潮景象在河口、海灣等區(qū)域的水體富營(yíng)養(yǎng)化會(huì)導(dǎo)致紅藻等藻類(lèi)的大量繁衍，也稱(chēng)為赤潮景象。一、水污染源點(diǎn)源、面源葛店化工集團(tuán)一排污渠大氣降水造紙廠的污水直接排入了洞庭湖一、水污染和污水來(lái)源一、物理目的1．水溫2．色度3．氣味4．固體含量懸浮態(tài):不能經(jīng)過(guò)濾器(濾紙或?yàn)V膜)的固體物質(zhì)膠體態(tài)；溶解態(tài)二、水體的水質(zhì)目的二、化學(xué)目的1.生物化學(xué)需氧量BOD在人工條件控制下，水中微生物將有機(jī)物氧化成無(wú)機(jī)物所耗費(fèi)的溶解氧。因5d的生化需氧量占總碳氧化需氧量的70-80%。故用BOD5作為可生物降解有機(jī)物的綜合濃度目的。2.化學(xué)需氧量COD用氧化劑氧化試樣中的無(wú)機(jī)復(fù)原性物質(zhì)和有機(jī)污染物的一部分或全部時(shí)所需的氧量。用CODCr或CODMn表示?！頒ODCr＞CODMn＞BOD5三、水體的水質(zhì)目的二、化學(xué)目的3.有機(jī)碳總量(TOC)和總需氧量(TOD)TOC：指水中溶解態(tài)及懸浮態(tài)等一切有機(jī)污染物的含碳量；TOD：指當(dāng)有機(jī)物全部被氧化時(shí)，碳被氧化為CO2，氫、氮及硫那么被氧化為H2O、NO和SO2等所需全部氧的量。4.酸堿度(pH值)；5.總氮(TN)和總磷(TP)；6.油類(lèi)污染物。三、生物化學(xué)目的1.細(xì)菌總數(shù)2.大腸桿菌群數(shù)：指每升水樣中所含有的大腸菌群的數(shù)目(個(gè)/L計(jì))二、水體的水質(zhì)目的一、地表水環(huán)境質(zhì)量規(guī)范(GB3838-2002)1、地表水環(huán)境質(zhì)量功能區(qū)的分類(lèi)和規(guī)范分級(jí)☆地表水環(huán)境質(zhì)量功能區(qū)分為五類(lèi)：I類(lèi):源頭水、國(guó)家自然維護(hù)區(qū)；II類(lèi):集中式生活飲用水水源地一級(jí)維護(hù)區(qū)、珍貴魚(yú)類(lèi)維護(hù)區(qū)、魚(yú)蝦產(chǎn)卵場(chǎng)等；III類(lèi):集中式生活飲用水水源地二級(jí)維護(hù)區(qū)、普通魚(yú)類(lèi)維護(hù)及游泳區(qū)；IV類(lèi):普通工業(yè)用水區(qū)及人體非直接接觸的文娛用水區(qū)；V類(lèi):農(nóng)業(yè)用水區(qū)及普通景觀要求水域。二、水體的水質(zhì)目的一、地表水環(huán)境質(zhì)量規(guī)范(GB3838-2002)1、地表水環(huán)境質(zhì)量功能區(qū)的分類(lèi)和規(guī)范分級(jí)☆地表水環(huán)境質(zhì)量規(guī)范分級(jí)對(duì)應(yīng)地表水上述五類(lèi)功能區(qū)，將地表水環(huán)境質(zhì)量根本工程規(guī)范值分為五類(lèi)，不同功能類(lèi)別分別執(zhí)行相應(yīng)類(lèi)別的規(guī)范值，即一類(lèi)區(qū)執(zhí)行I級(jí)規(guī)范；二類(lèi)區(qū)執(zhí)行II級(jí)規(guī)范；三類(lèi)區(qū)執(zhí)行III級(jí)規(guī)范；IV類(lèi)區(qū)執(zhí)行IV級(jí)規(guī)范；V類(lèi)區(qū)執(zhí)行V級(jí)規(guī)范。水域功能類(lèi)別高的區(qū)域執(zhí)行的規(guī)范值嚴(yán)于水域功能類(lèi)別低的區(qū)域。地表水常規(guī)工程的規(guī)范限值水溫、pH值、溶解氧、高錳酸鉀指數(shù)、化學(xué)需氧量、五日生化需氧量、氨氮、總氮、總磷二、水體的水質(zhì)目的項(xiàng)

目分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)值（GB3838-2002）Ⅰ類(lèi)Ⅱ類(lèi)Ⅲ類(lèi)Ⅳ類(lèi)Ⅴ類(lèi)水溫(℃)人為造成的環(huán)境水溫變化應(yīng)限制在周平均最大溫升≤1，周平均最大溫降≤2PH值(無(wú)量綱)90%(或7.5)6～96～96～96～9溶解氧≥飽和率6532高錳酸鹽指數(shù)≤2461015化學(xué)需氧量(COD)≤1515203040BOD5≤334610氨氮(NH3-N)≤0.150.51.01.52.0總磷(以P計(jì))≤0.02(湖、庫(kù)0.01)0.1(湖、庫(kù)0.025)0.2(湖、庫(kù)0.05)0.3(湖、庫(kù)0.1)0.4(湖、庫(kù)0.2)總氮（湖、庫(kù)）≤0.20.51.01.52.0銅≤0．011．01．01．01．0鋅≤0．051．01．02．02．0氟化物(以F-計(jì))≤1．01．01．01．51．5硒

≤0.010.010.010.020.02砷≤0．050．050．050．10．1汞≤0.000050.000050.00010.0010.001鎘≤0.0010.0050.0050.0050.01鉻(六價(jià))≤0.010.050.050.050.1鉛≤0.010.010.050.050.1氰化物≤0.0050.050.20.20.2揮發(fā)酚≤0.0020.0020.0050.010.1石油類(lèi)≤0.050.050.050.51.0陰離子表面活性劑

≤0.20.20.20.30.3硫化物

≤0.050.10.050.51.0糞大腸菌群（個(gè)/L）

≤2002000100002000040000二、水體的水質(zhì)規(guī)范一、地表水環(huán)境質(zhì)量功能區(qū)的分類(lèi)和規(guī)范分級(jí)案例分析某大型湖泊位于兩個(gè)不同的行政管理區(qū)域，根據(jù)省政府對(duì)該水域的中長(zhǎng)期規(guī)劃建立要求，必需對(duì)該水域進(jìn)展水環(huán)境容量核算，以確保該水域周邊地域開(kāi)展的需求。其中，該水域的一側(cè)要求的水質(zhì)規(guī)范為三級(jí)，以保證生活飲用水和漁業(yè)資源利用的需求，另一側(cè)的水質(zhì)要求之需求滿(mǎn)足工業(yè)消費(fèi)用水IV類(lèi)即可。問(wèn)題：1.該水域的水質(zhì)規(guī)范如何確定？2.如何計(jì)算確定該水域的水環(huán)境容量？二、水體的水質(zhì)規(guī)范二、污水綜合排放規(guī)范適用于現(xiàn)有單位水污染物的排放管理，以及建立工程的環(huán)境影響評(píng)價(jià)、建立工程環(huán)境維護(hù)設(shè)備設(shè)計(jì)、開(kāi)工驗(yàn)收及其投產(chǎn)后的排放管理。1．規(guī)范分級(jí)①排入Ⅲ類(lèi)水域和二類(lèi)海域的污水，執(zhí)行一級(jí)規(guī)范②排入Ⅳ、Ⅴ類(lèi)水域和三類(lèi)海域的污水，執(zhí)行二級(jí)規(guī)范。③排入二級(jí)污水處置廠的污水，執(zhí)行三級(jí)規(guī)范。④排入未設(shè)置二級(jí)污水處置廠的污水，根據(jù)排出水受納水域功能要求，執(zhí)行①和②的規(guī)定。⑤Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ類(lèi)水域中劃定的維護(hù)區(qū)和一類(lèi)海域。二、水體的水質(zhì)目的二、污水綜合排放規(guī)范2．污染物分類(lèi)☆第一類(lèi)污染物，不分行業(yè)和污水排放方式，不分受納水體功能類(lèi)別，一概在車(chē)間排放口采樣，最高允許排放濃度必需到達(dá)本規(guī)范要求。?☆第二類(lèi)污染物，在排污單位排放口采樣，最高允許排放濃度必需到達(dá)本規(guī)范要求。第一類(lèi)污染物最高允許排放濃度單位：mg/L序號(hào)污染物最高允許排放濃度1總汞0.052烷基汞不得檢出3總鎘0.14總鉻1.55六價(jià)鉻0.56總砷0.57總鉛1.08總鎳1.09苯并(a)芘0.0000310總鈹0.00511總銀0.512總α放射性1Bq/L13總β放射性10Bq/L三、常見(jiàn)的污水處置工藝一、根本方法1.按原理分類(lèi)：☆物理處置法：用物理作用，分別和回收污水中主要呈懸浮形狀的不溶解性污染物質(zhì)，在處置過(guò)程中不改動(dòng)其化學(xué)性質(zhì)?！罨瘜W(xué)處置法：向污水中投加某種化學(xué)物質(zhì),利用化學(xué)反響分別和回收污水中的污染物,或使其轉(zhuǎn)化為無(wú)害物。如中和法、化學(xué)沉淀法、氧化復(fù)原法等☆生物處置法：經(jīng)過(guò)微生物新陳代謝作用，將廢水中部分有機(jī)物轉(zhuǎn)化為微生物的細(xì)胞物質(zhì)，另一部分轉(zhuǎn)化為較穩(wěn)定的化學(xué)物質(zhì)的方法。三、常見(jiàn)的污水處置工藝一、根本方法2.按處置程度分類(lèi)：☆一級(jí)處置:預(yù)處置或稱(chēng)為物理處置☆二級(jí)處置：生物處置：活性污泥法、生物膜法、氧化塘法等☆三級(jí)處置深度處置及污水回用三、常見(jiàn)的污水處置工藝二、一級(jí)處置對(duì)象及設(shè)備1.處置對(duì)象懸浮態(tài)固體污染物〔SS〕2.一級(jí)處置的物理處置法設(shè)備篩網(wǎng)，格柵，濾池，沉砂池，沉淀池，隔油池，氣浮池，離心機(jī)，漩流分別器三、常見(jiàn)的污水處置工藝三、二級(jí)處置的對(duì)象和主要構(gòu)筑物1.處置對(duì)象膠體和溶解態(tài)的有機(jī)污染物;2.處置方法☆好氧生物方法：在有氧氣存在的情況下，將有機(jī)污染物進(jìn)展分解；☆厭氧生物方法：在無(wú)氧氣存在的情況下，將有機(jī)污染物進(jìn)展分解；3.主要構(gòu)筑物為生物處置法的構(gòu)筑物活性污泥法的曝氣池，氧化塘，生物轉(zhuǎn)盤(pán)，生物膜反響器，濕地處置系統(tǒng)等。三、常見(jiàn)的污水處置工藝三、二級(jí)處置的對(duì)象和主要構(gòu)筑物3.主要構(gòu)筑物為好氧生物處置法的構(gòu)筑物▲活性污泥：由細(xì)菌、原生動(dòng)物等與懸浮物質(zhì)、膠體物質(zhì)混雜在一同構(gòu)成的一種絮狀體顆粒物的總稱(chēng)?！攸c(diǎn)：①具有很強(qiáng)的吸附才干；②具有很強(qiáng)的氧化、分解有機(jī)物的才干；③具有良好的沉降性能。▲活性污泥法的構(gòu)筑物：曝氣池，氧化塘，生物轉(zhuǎn)盤(pán)，生物膜反響器活性污泥法的工藝流程進(jìn)水回流污泥出水二次沉淀池曝氣池剩余污泥曝氣系統(tǒng)圖傳統(tǒng)活性污泥工藝根本流程四、三級(jí)處置的對(duì)象和主要方法1.三級(jí)處置處置對(duì)象進(jìn)一步去除污水中難降解的有機(jī)物質(zhì)、磷、氮等可以導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化的可溶性無(wú)機(jī)物質(zhì)。以及某種特殊的污染物質(zhì)，如除鐵、除錳、除氟等。2.常用方法生物脫氮除磷法、混凝沉淀法、砂濾法、活性炭吸附法、離子交換法、電滲析法等。三、常見(jiàn)的污水處置工藝五、土地處置系統(tǒng)1．濕地處置系統(tǒng)將污水投放到土壤經(jīng)常處水飽和形狀，且生長(zhǎng)有蘆葦、香蒲等沼澤地上，在污水沿一定方向流動(dòng)中，在耐水植物和土壤結(jié)協(xié)作用下，污水得到凈化的工藝。種類(lèi)a.天然濕地系統(tǒng)b.自在水面人工濕地c.人工潛流濕地處置系統(tǒng)三、常見(jiàn)的污水處置工藝系統(tǒng)進(jìn)水與出水水質(zhì)比較三、常見(jiàn)的污水處置工藝五、土地處置系統(tǒng)1．濕地處置系統(tǒng)甘坑村位于深圳龍崗區(qū)布吉鎮(zhèn)，甘坑水庫(kù)--平湖鎮(zhèn)飲用水源上游。鑒于甘坑河及甘坑水庫(kù)水質(zhì)日趨惡化，深圳環(huán)保局籌集資金，建立了甘坑人工濕地污水處置工程，處置規(guī)模為16000噸/天、處置水為生活污水、少量工業(yè)污水和雨水的混合水，其進(jìn)水水質(zhì)相對(duì)較好。該工程2003年7月完成施工，目前該工程運(yùn)轉(zhuǎn)情況良好。曾經(jīng)建成的深圳市甘坑人工濕地系統(tǒng)深圳市甘坑人工濕地系統(tǒng)洪湖人工濕地系統(tǒng)出水池自然凈化途徑:吸附溶解物質(zhì)可以參與空氣－水交換，而被吸收物質(zhì)與固相結(jié)合；溶解物質(zhì)與被吸收物質(zhì)表現(xiàn)出不同的反響速率；吸附態(tài)濃度與溶解態(tài)濃度之間的各種關(guān)系有機(jī)物i吸附于天然無(wú)機(jī)固體外表的各種途徑有機(jī)物i吸附于天然無(wú)機(jī)固體外表的各種途徑水在礦物外表吸附等溫線1,3-二氯苯在土壤中吸附與相對(duì)濕度的關(guān)系礦物外表天然凈化：光化學(xué)凈化直接光解途徑例如與天然水體相關(guān)的光子的歸趨☆間接光解-活性氧的自在基電化學(xué)凈化電Fenton法電化學(xué)吸附法微生物燃料電池微生物凈化的酶①含有酶的微生物細(xì)胞吸收有機(jī)物質(zhì)i;②i與適當(dāng)?shù)拿附Y(jié)合；③酶-i復(fù)合物反響產(chǎn)生i的轉(zhuǎn)化產(chǎn)物;④產(chǎn)物從酶中釋放；⑤i從不可利用態(tài)(如吸附態(tài))轉(zhuǎn)移到微生物中；⑥誘導(dǎo)產(chǎn)生新的或更大量的酶；⑦能進(jìn)展生物轉(zhuǎn)化的微生物總量添加；微生物有兩個(gè)途徑使凈化過(guò)程容易進(jìn)展：一是利用特殊的蛋白質(zhì)作催化劑，稱(chēng)為酶，二是利用代謝能量合成活性因子。左圖為酶催化反響的活化能壘變化表示圖?！钍Ｓ辔勰嗵幹锰幹梦勰嘞勰嘞勰嗝撍勰嘞缢?、水環(huán)境污染防治管理一.水環(huán)境污染防治管理措施管理內(nèi)容1．法律、法規(guī)和行政規(guī)章<中華人民共和國(guó)水污染防治法>〔2021修訂〕<污水綜合排放規(guī)范>(GB8978-1996)<農(nóng)田灌溉水質(zhì)規(guī)范>(GB5084-92)<污水排入城市下水道水質(zhì)規(guī)范>(CJ3082-1999)<地面水環(huán)境質(zhì)量規(guī)范>(1988-2002：第4次修訂)城市海綿方案〔2021〕；武漢市湖泊維護(hù)條例〔2021.4〕;國(guó)家水污染防治十條〔水十條〕〔2021.4〕；…………….四、水環(huán)境污染防治管理一.水環(huán)境污染防治管理措施2．建立水環(huán)境質(zhì)量管理體系①水環(huán)境的方案管理水環(huán)境區(qū)域規(guī)劃、水環(huán)境維護(hù)方案、水污染控制方案等②水環(huán)境的質(zhì)量管理制定規(guī)范、監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)、預(yù)測(cè)變化趨勢(shì)等③水環(huán)境的技術(shù)管理制定防止技術(shù)政策、交流協(xié)作、技術(shù)咨詢(xún)等④對(duì)水環(huán)境的管理還表達(dá)在對(duì)人的管理四、水環(huán)境污染防治管理一.水環(huán)境污染防治管理措施3．水環(huán)境質(zhì)量管理措施①合理開(kāi)發(fā)、利用和維護(hù)水資源；②以節(jié)約用水和污水回用資源化為重點(diǎn)，兼顧污染防治；③對(duì)水資源實(shí)行經(jīng)濟(jì)科學(xué)補(bǔ)償和限量運(yùn)用；④加快城市污水處置廠和污水搜集系統(tǒng)等根底設(shè)備和配套設(shè)備的建立。四、水環(huán)境污染防治管理五.水環(huán)境污染防治管理措施管理內(nèi)容4．地表雨水徑流的管理措施(BMP)工程措施?植被控制方法；?濕式滯留池方法；?滲濾系統(tǒng)方法；?濕地系統(tǒng)方法非工程措施?城市環(huán)境管理；?城市路面清掃四、水環(huán)境污染防治管理5．地表雨水徑流的管理措施〔BMP〕雨污合流制溢流暴雨徑流美國(guó)環(huán)?？偸鸸浪悖核w污染60%以上來(lái)自面源西雅圖地域估算:90%水體污染來(lái)自面源wetpond，wetvault,undergroundfiltrationsystemoil/waterseparators(“highusesite〞)滯留塘水獺城市森林公園和濕地是處