環(huán)境工程第4講水體環(huán)境污染及其治理.ppt

1、第4講 水體環(huán)境污染及其治理,4.1 概述 4.2 水體污染及其來源 4.3 水體污染物 4.4 水污染治理技術(shù),思考題,1、天然水中的主要物質(zhì)有哪些？什么是水體環(huán)境污染？舉出幾個(gè)此類污染的例子。 2、簡(jiǎn)述水體污染物的種類及其主要危害。 3、水體富營(yíng)養(yǎng)化污染是怎么回事？其主要表現(xiàn)和危害有哪些？如何防治？ 4、什么叫水體自凈？ 5、廢水處理的方法有哪些？ 6、通過觀看錄象說說城市污水處理廠的工藝流程、鹽城水污染的原因及主要污染物資是什么？,水污染的嚴(yán)重后果（11分鐘）,4.1概述,水的功能 人體體重的2/3是水，失水10%會(huì)導(dǎo)致生理功能紊亂，失水20%會(huì)很快死亡； 工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水； 保護(hù)環(huán)境用水

2、。 水資源及其分布 天然水總量為13.68x1016m3，其中97.5%難以利用； 人類能直接利用的淡水資源約占總量的0.2% 水的三種形態(tài)：氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)，形態(tài)變化能輸送熱量和調(diào)節(jié)氣候,我國(guó)飲用水的現(xiàn)狀,資源型缺水 西北、華北、東北部分地區(qū)，年降雨量200600mm，十年九旱，多年連旱，長(zhǎng)期缺水 工程性缺水 西南、華南、華中部分地區(qū)，年降雨量雖在1000mm以上，但地形、地貌和地質(zhì)條件復(fù)雜，蓄水工程不足，有水蓄不住?！叭嗽谏缴献。谏较铝?，聽水響看水流，山上用水貴如油”。 水質(zhì)型缺水 部分地區(qū)地下水和地面水，含氟、含砷嚴(yán)重超標(biāo),天然水的性質(zhì)及水中的主要物質(zhì),水的性質(zhì) 水體溶解的主要?dú)怏w

3、以氧氣和二氧化碳意義較大，少量硫化氫 天然水中含氧量為：014mg/L，二氧化碳含量為：2030mg/L,水中溶解的主要物質(zhì),硅 鋁 鎂 鈉和鉀 錳,氮 磷 硫,4.2 水體污染及其來源,水體污染 水體污染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，導(dǎo)致水的物理、化學(xué)及微生物性質(zhì)發(fā)生變化，使固有的生態(tài)系統(tǒng)和功能受到破壞。 常見的水體污染物類型 持久性污染物、非持久性污染物、酸和堿（以pH值表征）、熱污染物（以溫度表征）,按產(chǎn)生污染物的行業(yè)性質(zhì)分類 工業(yè)污染源：最主要的污染源 農(nóng)業(yè)污染源 交通運(yùn)輸污染源 生活污水污染源 生活污水,工業(yè)污水 工業(yè)生產(chǎn)過程中所排出的廢水，其

4、成份取決于生產(chǎn)所用原料、工藝. 特點(diǎn) 懸浮物含量高，可達(dá)10030000mg/L 生物需氧量（BOD）高，可達(dá)2005000mg/L 酸堿度變化大，pH值在511，甚至在213 溫度高，可達(dá)40C，造成熱污染 易燃，因常含低沸點(diǎn)的揮發(fā)性液體，易釀成水面火災(zāi) 多種多樣有毒有害成份：酚、氰、油、農(nóng)藥、重金屬、放射性等,工業(yè)廢水主要來源 采礦及選礦廢水 金屬冶煉廢水 煉焦煤氣廢水 機(jī)械加工廢水 石油工業(yè)廢水 化工廢水,造紙廢水 紡織印染廢水 皮毛加工及制革廢水 食品工業(yè)廢水,農(nóng)業(yè)污水,特點(diǎn)： 含有機(jī)質(zhì)、植物營(yíng)養(yǎng)素及病原微生物高。 含較高的化肥、農(nóng)藥，隨用農(nóng)藥、化肥的8090%均可進(jìn)入水體，有機(jī)酚耐油

5、墊半衰期均為15年。全球各類水體中均有存在。,交通運(yùn)輸污水,主要指運(yùn)輸過程中產(chǎn)生的廢水,06年8月18日，“杭州市中北橋附近的運(yùn)河里漂著上百條死魚，”,這些魚的死亡可能有多種原因：運(yùn)河本身的水質(zhì)問題，不太適合魚類生長(zhǎng)，而附近一些工地經(jīng)常向河里傾倒建筑垃圾，加上少數(shù)居民經(jīng)常往河里扔廢棄物，更加重了對(duì)魚類的傷害。另外，最近幾天連續(xù)高溫，水里的溶解氧減少，也是一個(gè)原因,4.3 水體污染物,概念：造成水體水質(zhì)惡化的各種物質(zhì)或能量 分類： 固體污染物、需氧污染物、營(yíng)養(yǎng)性污染物、酸堿性污染物、有毒污染物、油類污染物、生物污染物、感官性污染物、熱污染等 廢水水質(zhì)主要指標(biāo)： 有毒物質(zhì)、有機(jī)物質(zhì)、懸浮物、細(xì)菌總

6、數(shù)、pH值、色度、溫度,4.3.1 固體污染物,懸浮物：泥沙、有機(jī)體、各種懸浮在水體中的固體物質(zhì) 導(dǎo)致水質(zhì)混濁，設(shè)備和管道堵塞、磨損，干擾廢水處理和回收設(shè)備的工作。 是衡量水質(zhì)的一項(xiàng)重要指標(biāo)，也是廢水處理的一項(xiàng)基本任務(wù)。 濁度 是對(duì)水的光傳導(dǎo)性能的一種測(cè)量。可表征廢水中膠體和懸浮物的含量。,4.3.2 耗氧有機(jī)物,天然水中的有機(jī)物是指天然的腐殖物質(zhì)及水生生物的生命活動(dòng)產(chǎn)物 廢水中大量的有機(jī)物直接進(jìn)入水體后，通過微生物的生物化學(xué)作用而分解為簡(jiǎn)單的無機(jī)物質(zhì)（二氧化碳和水），在分解過程中需消耗水中的溶解氧，在缺氧條件下污染物就發(fā)生腐敗分解、惡化水質(zhì)。 需氧有機(jī)物越多，耗氧也越多，水質(zhì)就越差，水體污染

7、越嚴(yán)重 水中溶解氧濃度因夜晚植物和動(dòng)物呼吸作用，含量會(huì)降低，早上植物開始光合作用儲(chǔ)氧,化學(xué)需氧量（COD） 定義：在酸性條件下，用強(qiáng)的化學(xué)氧化劑將有機(jī)物氧化成CO2、H2O所消耗的氧量。 COD值越高，表明水體受有機(jī)污染越嚴(yán)重 常用氧化劑：重鉻酸鉀和高錳酸鉀 ISO規(guī)定：化學(xué)需氧量指 CODCr，CODMn為高錳酸鉀指數(shù) 生化需氧量（BOD） 定義：在有氧條件下，因微生物的活動(dòng)，降解有機(jī)物所需的氧量 BOD值越高，表明水中耗氧有機(jī)物污染越嚴(yán)重,總需氧量（TOD） 定義：有機(jī)物在高溫燃燒后，將產(chǎn)生CO2、H2O、 NO2和 SO2,所消耗的氧量 TODCOD,4.3.3 富營(yíng)養(yǎng)化污染,氮、磷等植

8、物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)過多所引起的水質(zhì)污染現(xiàn)象 富營(yíng)養(yǎng)化后果 會(huì)引起藻類及其他浮游生物迅速繁殖，隔絕水面與大氣之間的復(fù)氧，導(dǎo)致水體溶解氧量下降，使魚類或其他生物大量死亡，進(jìn)一步消耗溶解氧，使水質(zhì)惡化 死亡的藻類和魚類不斷沉積于水體底部，最終使水體變成沼澤甚至旱地。 水華（江河湖泊）、赤潮（海洋） 浮游生物的顏色不同而使水面呈藍(lán)色、紅色、棕色、乳白色等 促使湖泊老化，破壞水資源，危害水源 富營(yíng)養(yǎng)化指標(biāo) 總磷濃度0.02mg/L，無機(jī)氮濃度0.3mg/L 防止富營(yíng)養(yǎng)化途徑 合理施用化肥，防止流失；降低工業(yè)廢水中N、P排放量；生活糞便等污水先做沼氣后再作有機(jī)肥；對(duì)水源進(jìn)行監(jiān)測(cè)、預(yù)報(bào),太湖藍(lán)藻,09年4月27日

9、福建水口電站壩前聚集了大面積水葫蘆,水葫蘆,4.3.4 無機(jī)無毒物質(zhì)(酸、堿、鹽污染物) 來源： 酸性廢水主要來自于礦山排水、工業(yè)廢水及酸雨 堿性廢水主要來自于堿法造紙、化學(xué)纖維制造、制堿、制革等工業(yè)廢水 飲用水pH=7.08.5，漁業(yè)用水pH=6.09.2，農(nóng)業(yè)用水pH=4.59.0 4.3.5 有毒污染物 定義：廢水中能對(duì)生物引起毒性反應(yīng)的化學(xué)物質(zhì) 類型：無機(jī)有毒物質(zhì)、有機(jī)有毒物質(zhì)和放射性物質(zhì),無機(jī)有毒物質(zhì),特點(diǎn)：強(qiáng)烈的生物毒性，經(jīng)食物鏈危害人健康 類型：金屬和非金屬 重金屬污染的危害,汞（Hg）污染 潛伏期達(dá)1030年。 有機(jī)汞在貝類、魚類中富集，經(jīng)食物鏈進(jìn)入人體，在肝、腎、腦中積累，侵

10、入中樞神經(jīng)，引發(fā)“水俁病”，毒性大大超過無機(jī)汞。 無機(jī)汞可用藥物排出，有機(jī)汞極難用藥物排出。,鎘（Cd）污染 典型的富集性毒物 積累在人體的肝、腎組織中，不易排出。 后果：腎臟功能不全，降低機(jī)體免疫力，骨質(zhì)疏松、軟化，引起全身疼痛、腰關(guān)節(jié)受損、骨節(jié)變形 潛伏期達(dá)130年，發(fā)病后難以治療。 鉻（Cr）污染 六階鉻毒性大于三階鉻 引起神經(jīng)系統(tǒng)中毒 鉛（Pb）污染 富集性毒物，攝入量超過1mg時(shí)，有明顯積累。 后果：干擾機(jī)體生理功能，危機(jī)神經(jīng)系統(tǒng)、腎與腦，兒童易受永久性的腦損傷。 鎳、銅、鋅、鈷、錳、釩、鉬和鉍等重金屬離子對(duì)人體也有一定的毒害作用。,非金屬有毒物： 砷、硒、氟、硫、氰、亞硝酸根 砷中

11、毒會(huì)引起中樞神經(jīng)紊亂、腹痛、肝痛、肝大等消化系統(tǒng)障礙，常伴有皮膚癌、肝癌、砷癌、肺癌等發(fā)病率增高現(xiàn)象。 無機(jī)氰化物的毒性為破壞血液，影響運(yùn)送氧和氫的機(jī)能而導(dǎo)致死亡。 亞硝酸鹽在人體中能與仲胺生成硝酸胺，有強(qiáng)烈的致癌作用。,有機(jī)有毒物質(zhì),種類繁多，其環(huán)境化學(xué)行為知之甚少。 特點(diǎn)：經(jīng)遷移、轉(zhuǎn)化、富集或食物鏈循環(huán)，危機(jī)水生生物及人體健康。大多以污染物形式進(jìn)入水體。 農(nóng)藥 主要為有機(jī)氯、有機(jī)磷農(nóng)藥和氨基甲酸酯類農(nóng)藥 有機(jī)氯農(nóng)藥難以降解，主要滯留在土壤、沉積物和水生生物中，水中較少 有機(jī)氯農(nóng)藥和DDT已經(jīng)禁用。 有機(jī)磷農(nóng)藥和氨基甲酸酯農(nóng)藥易被生物降解，不易富集、吸附，易揮發(fā)。主要產(chǎn)品為有機(jī)氯除草劑、氮取

12、代物、脲基取代物和二硝基苯胺除草劑 有機(jī)磷和氨基甲酸酯農(nóng)藥主要?dú)埩粼诘乇硭w中，除草劑是主要污染物,4.3.6 油類污染物,有“石油類”和“動(dòng)植物油類”兩項(xiàng)，是水體污染的重要來源之一 來源：工業(yè)排放、船只清洗、海上采油、油船意外事故流出等 后果： 破壞環(huán)境，降低療養(yǎng)地和旅游地的使用價(jià)值 嚴(yán)重危害水生生物 漂浮在海面上的多數(shù)是致癌物質(zhì) 油膜在0.001mm時(shí)，影響水循環(huán)和水中魚類生存 引起火災(zāi),4.3.7 生物污染物質(zhì),主要指廢水中的致病性微生物，包括致病細(xì)菌、病蟲卵和病毒 病源微生物的水污染危害歷史最久，至今仍是危害人類健康和生命的重要水污染類型 病源微生物特點(diǎn)：數(shù)量大、分布廣、存活時(shí)間長(zhǎng)，繁

13、殖速度很快 引發(fā)脊髓灰質(zhì)炎、腸道傳染病、霍亂，傷寒病,4.3.8 感官性狀污染物 廢水中能引起異色、渾濁、泡沫、惡臭等現(xiàn)象的物質(zhì) 水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)色度、濁度、臭味、漂浮物等指標(biāo)都有規(guī)定 4.3.9 熱污染 定義：廢水溫度過高引起的危害 后果： 水中溶解氧減少，水質(zhì)易惡化，導(dǎo)致魚類等死亡 加快藻類繁殖，加快水體富營(yíng)養(yǎng)化進(jìn)程 對(duì)管道、容器等腐蝕加大 細(xì)菌繁殖加快，水處理費(fèi)用增大,4.4 水污染治理技術(shù),水體自凈 污染物參與水體中的物質(zhì)轉(zhuǎn)化和循環(huán)過程，經(jīng)一系列物理、化學(xué)、和生物的作用，將其分離或分解，使水體基本或完全恢復(fù)原有的生態(tài)平衡的過程。 水體所具備的這種能力稱為自凈能力或自凈容量 物理凈化作用：稀釋

14、、混合、沉淀與揮發(fā) 化學(xué)凈化作用：氧化還原、酸堿反應(yīng)、分解合成、吸附凝聚等 生物化學(xué)凈化作用：水生生物特別是微生物的生命活動(dòng)，使其存在形態(tài)發(fā)生變化，有機(jī)物無機(jī)化，有害物無害化，濃度降低，總量減少。 生物化學(xué)凈化作用是水體自凈的主要原因,一般處理原則,一級(jí)處理：分離水中的懸浮固體物、膠狀物、浮油或重油；采用水質(zhì)水量調(diào)節(jié)、自然沉淀、上浮、隔油等方法。 二級(jí)處理：去除可生物降解的有機(jī)溶解物和部分膠狀物的污染，以減少?gòu)U水中的BOD和部分COD，通常采用生物化學(xué)法處理。 三級(jí)處理：去除生物難降解的有機(jī)污染物和無機(jī)污染物，常用活性炭吸附和化學(xué)氧化，也可采取離子交換或膜分離技術(shù)。 三級(jí)處理中適用于出水標(biāo)準(zhǔn)要

15、求高，廢水的色、臭、味污染嚴(yán)重，或BOD和COD比值甚小。屬于深度處理。,化學(xué)及物理化學(xué)處理法,主要方法：中和、混凝、電解、氧化還原、汽提、吸附、離子交換和電滲析等 吸附法： 原理：利用多孔性的固體物質(zhì)，使廢水中的一種或多種物質(zhì)被吸附在固體物質(zhì)表面而去除 類型：物理吸附和化學(xué)吸附 吸附劑：活性炭、磺化煤、活化煤、沸石、活性白土、硅藻土、腐殖質(zhì)酸、焦炭、木炭、木屑。 活性炭對(duì)銻、鈕、錫、汞、鉛、鈷、鎳、六階鉻等有較好的吸附能力,離子交換法,原理：借助于離子交換樹脂的離子置換作用，除去廢水中有害離子的處理方法 離子交換劑：離子交換樹脂和磺化煤 電滲析法 膜分離法 原理：利用隔膜使溶劑（通常是水）同溶質(zhì)或微粒分離的方法； 用隔膜分離溶液時(shí)，使溶質(zhì)通過膜的方法稱為滲析，使溶劑通過膜的方法稱為滲透。 特點(diǎn)：不發(fā)生相變，能量轉(zhuǎn)化效率高；一般無需投加其他物質(zhì)；分離和濃縮同步進(jìn)行，有利于回收有用物質(zhì)；常溫適應(yīng)性強(qiáng)，操作維護(hù)簡(jiǎn)便，易于自動(dòng)控制,污水處理廠處理系統(tǒng),市政污水成份： 99.9%是水，固體物質(zhì)占0.030.06%； BOD575300mg/L。 廢水處理步驟：一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)處理 一級(jí)處理 篩濾、重力沉浮和浮選等串聯(lián)。篩濾去除粒徑在100m以上的物質(zhì)，重力沉浮法去除無機(jī)顆粒和比重1的有凝聚性的有機(jī)顆粒，浮選去除比重1的顆粒物（油類）。