污水水質(zhì)和污水出路.ppt

1、水污染控制工程 第九章 污水水質(zhì)和污水出路,化學(xué)與環(huán)境工程系 楊爽,目 錄,第一節(jié) 污水性質(zhì)與污染指標 第二節(jié) 污染物在水體環(huán)境中的遷移與轉(zhuǎn)化 第三節(jié) 污水出路與排放標準,一、水資源 地球上約有97%的水是海水，難以直接使用。 人類可利用的淡水水量僅占總水量的2.6%，而77.2%以冰川、冰帽的形式存在，很難使用。 我國人均占有水量2400m3/人，相當(dāng)世界人均占有量的1/4。我國的水資源存在嚴重的時空分布上的不均衡性。,世界水資源概況 表11 世界各大洲水資源狀況,表12 世界部分國家水資源狀況（1992年）,水資源的特性: 水資源在循環(huán)中產(chǎn)生，在運動中利用。 動態(tài)的循環(huán)性：具有一定的更新能

2、力 資源的有限性：受更新能力的限制 分布的不均勻性：時空分布差異 利用的多樣性:：利用目標的要求（水量、水質(zhì)） 利害的兩重性：不可或缺、不可泛濫、不宜超負荷利用、不宜污染。 水資源可持續(xù)利用的方針： 開發(fā)、利用、節(jié)約、保護、配置,中國水資源狀況與對策 1. 自然概況：屬大陸暖濕性氣候。 河流眾多，流域面積100km2，有50000多條， 1000km2, 有1500多條。 主要江河： 按長度：長江、黃河、黑龍江、松花江、珠江、雅魯藏布江、塔里木河、瀾滄江、怒江、遼河； 按面積：長江、黑龍江、黃河、松花江、珠江、淮河、海河、雅魯藏布江、遼河、塔里木河； 七大江河：長江、黃河、珠江、松花江、海河、

3、遼河、淮河。,2.我國水資源的特點 1）總量豐富、人均不足 總量世界第4（原第6）、人均第97（原第88），不及世界人均的1/4，是世界上13個嚴重缺水的國家之一。 2）時空分布不均勻、資源組合不合理 3）水土流失嚴重 森林覆蓋率12，世界第120位， 水土流失面積179萬km2，產(chǎn)生流沙50億噸/年，沙漠化面積153萬km2，每年新增2100km2。 4）水污染加劇、生態(tài)環(huán)境惡化,對策 1). 總量豐富、人均不足 節(jié)水 工業(yè)水重復(fù)利用率，中國：30，世界：90； 農(nóng)業(yè)水利用率，中國：40，世界：80； 城市供水漏失率，中國：30，世界：10。 2). 時空分布不均勻、資源組合不合理 蓄水、調(diào)

4、水 3). 水土流失嚴重 水土整治 4). 水污染加劇、生態(tài)環(huán)境惡化 污染防治 其它：聯(lián)合調(diào)度、優(yōu)化配置、分質(zhì)供水 、 污水回用、制定法規(guī)、理順水價水資源管理 調(diào)整用水結(jié)構(gòu)、改變用水理念 宣傳與教育,1.水污染現(xiàn)狀 污水處理率低：污水排放量接近400億m3。 工業(yè)廢水處理率約80，達標排放的只有60 城市污水處理率15。 90以上的城市水域受到污染，特別嚴重的水系： 三河：淮河、海河、遼河 湖泊富營養(yǎng)化嚴重： 滇池（云南）、巢湖（安徽）、太湖（江蘇） 50左右地下水水質(zhì)受到污染 50以上的重點城鎮(zhèn)飲用水源不符合標準,二、水污染狀況及來源,1.自然原因 2.社會原因,三、水污染的原因,定義：指污

5、染物進入河流、湖泊、海洋或 地下水等水體后，使水體的水質(zhì)和水體底泥 的物理、化學(xué)性質(zhì)或生物群落組成發(fā)生變 化，從而使水體降低至喪失其原有的使用價 值和使用功能的現(xiàn)象。,1.按水體的類型不同： 河流污染、湖泊污染、海洋污染、地下水污染 2.按水體污染物的不同種類： 需氧型污染、毒物型污染、富營養(yǎng)性污染、放射性污染、石油污染、熱污染、病原體污染、感官型污染,四、水污染的類型,1.需氧型污染,原因（水體接納了過量的有機物（能量） 途徑（廢水排放引起的點源污染） 后果（直接和間接） 防止措施 （生物處理）,原因（有機、無機、重金屬） 途徑（點源污染，廢水排放） 后果（短期和長期） 防止措施 （化學(xué)與物

6、理化學(xué)處理）,2.毒物型污染,3.富營養(yǎng)型污染,原因（氮、磷） 途徑 （點源、面源） 后果（間接） 防止措施 （生物處理）,原因（色、味、懸浮物） 途徑（點源污染，廢水排放） 后果（直接和間接） 防止措施 （物理、化學(xué)、生物化學(xué)）,4.感官型污染,水處理的基本原則和方法,1.“防”：指對污染源的控制，通過有效控制使污染源排放的污染物量減少到最少量。 2.“管”：指對污染源、水體及處理設(shè)施的管理。 3.“治”：是水污染防治中不可缺少的一環(huán)。通過各種治理措施，對廢（污）水進行妥善的處理，確保排入水體前達到國家或地方規(guī)定的排放標準。,一、基本原則,1.按照廢水處理的作用原理分類： A.物理法：利用物

7、理作用來分離廢水中呈懸浮狀態(tài)的污染物質(zhì)，在處理過程中不改變其化學(xué)性質(zhì)。 B.化學(xué)法、物理化學(xué)法：利用化學(xué)反應(yīng)的作用來處理水中的溶解性污染物質(zhì)或膠體物質(zhì)。 C.生化法（生物法）：利用微生物的作用使廢水中呈溶解和交替狀態(tài)的有機污染物轉(zhuǎn)化為無害的物質(zhì)。,二、基本方法,2.按照廢水處理程度劃分： A.預(yù)處理 B.一級處理（物理處理） C.二級處理（生物處理） D.三級處理（深度處理或高級處理）,城市污水處理一般流程,原污水,沉 砂,初 沉,格 柵,生物處理 活性污泥法 或生物膜法,二 沉,物化處理 或 生物處理,消 毒,預(yù)處理,一級處理,二級處理,三級處理,剩余污泥,消化,脫水,沼氣利用,處置,上清液

8、,廢水處理程度的分級： 一級處理預(yù)處理或前處理； 二級處理生物處理； 三級處理深度處理 一級處理： 去除效果：EBOD 30%, ESS 50%； 功能： 1）去除顆粒狀有機物，減輕后續(xù)生物處理的負擔(dān) 2）調(diào)節(jié)水量、水質(zhì)、水溫等，有利于后續(xù)生物處理 主要方法：物化法，如：沉砂、沉淀、氣浮、除油、中和、調(diào)節(jié)、加熱或冷卻等,二級處理： 去除效果：EBOD 8590%，ESS 90%； 功能：大量去除膠體狀和溶解狀有機物，保證出水達標排放； 方法：各種形式的生物處理工藝 三級處理： 目的：去除二級處理出水中殘存的SS、有機物，或脫色、殺菌，或脫氮、除磷防止水體富營養(yǎng)化 方法：物化法超濾、混凝、活性炭

9、吸附、臭氧氧化、加氯消毒等； 生物法生物法脫氮除磷，等。,存在問題： 基建與運行費用高，占地大，剩余污泥產(chǎn)量大，管理麻煩，對氮磷的去除不理想。 發(fā)展方向： 低耗高效處理技術(shù)： 天然處理（土地處理系統(tǒng)與穩(wěn)定塘處理系統(tǒng)） 厭氧處理技術(shù) 深度處理與回用技術(shù),1.一般的廢水處理流程： 澄清 回收 污染物處理 再用或排放 2.比較成型的流程：城市污水處理流程。 A.一級處理廠流程； B.二級處理廠（活性污泥法）流程； C.三級處理廠流程； D.城市污水三級處理全流程； E.工業(yè)廢水處理流程。,三、典型廢水處理流程簡介,設(shè)計廢水處理流程的原則：先易后難，先簡后繁。,污水和受納水體的物理學(xué)、化學(xué)、生 物學(xué)等

10、方面的特征是通過水質(zhì)指標來表示 的。水質(zhì)指標是控制和掌握污水處理設(shè)備 的處理效果和運行狀態(tài)的重要依據(jù)。,第一節(jié) 污水性質(zhì)與污染指標,一、水體的自凈作用,第二節(jié) 污水在水體環(huán)境中的遷移與轉(zhuǎn)化,河流的自凈作用 指河水中的污染物質(zhì)在河水向下游流動中濃度自 然降低的現(xiàn)象。,(1)物理凈化：指污染物質(zhì)由于稀釋、擴散、沉淀等作用而使河水污染物質(zhì)濃度降低的過程。其中稀釋作用是一項重要的物理凈化過程。 (2)化學(xué)凈化：指污染物質(zhì)由于氧化、還原、分解等作用而使河水污染物質(zhì)濃度降低的過程。 (3)生物凈化：由于水中生物活動，尤其是水中微生 物對有機物的氧化分解作用而引起的污染物質(zhì)濃度降低的過程。,1污水排入河流的

11、混合過程,(1)豎向混合階段 污染物排人河流后因分子擴散、湍流擴散和彌散作用逐步向河水中分散，首先在深度方向上達到濃度分布均勻。 (2)橫向混合階段 經(jīng)過一定距離后污染物在整個橫斷面達到濃度分布均勻的過程。 (3)段面充分混合后階段 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，持久性污染物濃度將不再變化，非持久 性污染物濃度將不斷減少。,2持久污染物的稀釋擴散,河流完全混合模式,式中：排放口下游河水的污染物濃度； w，qvw：污水的污染物濃度和流量； h，qvh ：上游河水的污染物濃度和流量。,3非持久污染物的稀釋擴散和降解,式中： u河水流速 x初始點至下游x斷面處的距離 Mx縱向

12、分散系數(shù)； K污染物分解速率常數(shù)； o初始點的污染物濃度； x斷面處的污染物濃度。,4水體的氧平衡(氧垂曲線),式中：L ，L0：x和x=0處的河水BOD5濃度，mg/L； D ，D0：x和x=0處的河水虧氧濃度，mgL，D=(cs-c) c ，C0：x和x=0處的河水溶解氧濃度，mgL； CS ：河水的飽和溶解氧濃度，mg/L； t ：初始點至下游x斷面處的河水流行時間，d，mgL K1,K2分別為溫度T1、T2時的耗氧速度常數(shù)。,斯蒂特菲里普斯（Streeter-Phelps)方程,氧垂曲線,被污染河流中生化需氧量和溶解氧的變化曲線,氧垂曲線可分為三段： 第一段（ao段）：耗氧速率大于復(fù)氧

13、速率，水中溶解氧含量大幅度下降，虧氧量增加，直至耗氧速率等于復(fù)氧速率。 o點處：溶解氧量最低，虧氧量最大，稱o點為臨界虧氧點或氧垂點； 第二段（o一b段）：復(fù)氧速率開始超過耗氧速率，水中溶解氧量開始回升，虧氧量逐漸減少，直至轉(zhuǎn)折點b； 第三段（b點以后）：溶解氧含量繼續(xù)回升，虧氧量繼續(xù)減少，直至恢復(fù)到排污口前的狀態(tài)。,對氧垂曲線再認識,氧垂曲線反映：廢水排入河流后溶解氧的變化，表示河流的自凈過程；最缺氧點的位置及其溶解氧含量 溶解氧的來源：原有水中的氧；大氣復(fù)氧；水生植物光合作用。 氧的消耗：有機物的生物氧化；硝化作用；水底沉泥的分解；水生植物的呼吸作用；無機還原性物質(zhì)的影響。 若o點的溶解氧

14、(DO)大于規(guī)定的標準值，從溶解氧的角度，污水的排放未超過河段的自凈能力。,若o點的溶解氧(DO)小于規(guī)定的標準，從溶解氧的角度，污水的排放超過河段的自凈能力，甚至出現(xiàn)無氧狀態(tài)，此時氧垂曲線中斷，水體失去自凈能力，產(chǎn)生厭氧分解，水質(zhì)變壞，河水發(fā)臭。 水體存在的生物群可反映河流自凈的進程。如污染重時，真菌、藍、綠藻占優(yōu)勢；水質(zhì)變好時，后生動物(鐘蟲、輪蟲)、硅藻就會出現(xiàn)。因此，可用水生生物群落結(jié)構(gòu)來判斷和評價水體自凈的狀況。,水體自凈是環(huán)境科學(xué)中的重要研究課題，同水體污染的研究密切相關(guān)。建立關(guān)于水體自凈過程規(guī)律的通用數(shù)學(xué)模式將有助于控制水體污染。對不同水體進行考察并掌握各種水體的自凈規(guī)律，就能充

15、分利用水體自凈能力，減輕人工處理污染的負擔(dān)，保證水體不受污染，并據(jù)此安排合理的生產(chǎn)布局和以最經(jīng)濟的方法控制和治理污染源。,第三節(jié) 污水出路,污水的概念 污水是生活污水、工業(yè)廢水、被污染的雨水的總稱。 生活污水是人類在日常生活中使用過的，并被生活廢料所污染的水。 工業(yè)廢水是在工礦企業(yè)生產(chǎn)活動中用過的水。工業(yè)廢水可分為生產(chǎn)污水與生產(chǎn)廢水兩類。生產(chǎn)污水是指在生產(chǎn)過程中形成、并被生產(chǎn)原料、半成品或成品等廢料所污染，也包括熱污染(指生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的、水溫超過60的水)；生產(chǎn)廢水是指在生產(chǎn)過程中形成，但未直接參與生產(chǎn)工藝、未被生產(chǎn)原料、半成品或成品污染或只是溫度稍有上升的水。,被污染的雨水，主要是指初期雨

16、水。由于初期雨水沖刷了地表的各種污物，污染程度很高，故宜作凈化處理。 生活污水與生產(chǎn)污水(或經(jīng)工礦企業(yè)局部處理后的生產(chǎn)污水)的混合污水，稱為城市污水。,污水的最終出路,排放水體；工農(nóng)業(yè)利用；處理后回用 1、排放水體及其限制 排放水體是污水的傳統(tǒng)出路。但水體接納污水受到其使用功能的約束，受有關(guān)法律、法規(guī)的限制。,2、污水回用,污水回用應(yīng)滿足下列要求： 對人體健康不應(yīng)產(chǎn)生不良影響 對環(huán)境質(zhì)量和生態(tài)系統(tǒng)不應(yīng)產(chǎn)生不良影響 對產(chǎn)品質(zhì)量不應(yīng)產(chǎn)生不良影響； 應(yīng)符合應(yīng)用對象對水質(zhì)的要求或標準； 應(yīng)為使用者和公眾所接受； 回用系統(tǒng)在技術(shù)上可行、操作簡便； 價格應(yīng)比自來水低廉； 應(yīng)有安全使用的保障。,城市污水回用

17、領(lǐng)域,城市生活用水和市政用水 (1)供水：此類回用水易與人直接接觸，對細菌指標和感官性指標要求較高。 (2)城市綠地灌溉：用于灌溉草地、樹木等綠地，要求消毒。 (3)市政與建筑用水：用于灑澆道路、消防用水和建筑用水(配置混凝土、洗料、磨石子等)。 (4)城市景觀：用于園林和娛樂設(shè)施的池塘、湖泊、河流、水上運動場的補充水。,農(nóng)業(yè)、林業(yè)、漁業(yè)和畜牧業(yè) 用于農(nóng)作物、森林和牧草的灌溉用水，這類水對重金屬和有毒物質(zhì)要嚴格控制。 工業(yè) (1)工藝生產(chǎn)用水：應(yīng)根據(jù)不同的工藝要求而定。 (2)冷卻用水：應(yīng)去除有機物、營養(yǎng)元素N和P，控制冷卻水的循環(huán)次數(shù)。 (3)鍋爐補充水：需再經(jīng)軟化或離子交換處理。 (4)其

18、他雜用水：用于車間場地沖洗、清洗汽車等 地下水回灌 其他方面 主要回用于濕地、灘涂和野生動物棲息地，維持其生態(tài)系統(tǒng)的所需水。要求水中不含對回用對象的生態(tài)系統(tǒng)有毒有害的物質(zhì)。,排放,工業(yè)廢水（生產(chǎn)）,污水處理廠,回用,地下水回灌、市政、 農(nóng)牧畜業(yè)、工業(yè),生活污水（生活）,水體（如河流）,水污染控制工程,給水處理,排放,1.水污染物按水體的類型不同分為（ ）、（ ）、（ ）、（ ）。 2.顏色分為（ ）和（ ），其中用鉑鈷標準比色法測定的是（ ） 。 3.有氧的情況下，廢水中有機物的分解分（ ）和（ ）兩個階段進行。 4.BOD5/COD稱為（ ），當(dāng)（ ）時，認為廢水具有可生化性。,習(xí)題課,5.水質(zhì)指標分為（ ）、（ ）和（ ）三類。 6.BOD所表示的有機物是指（ ）。 7.水處理的基本原則是（ ）、（ ）、（ ）。 8.廢水處理的基本方法可分為（ ）、（ ）、（ ）。 9.水體黑臭的原因是（ ） A.好氧條件下，好氧菌分解有機物造