水污染控制技术全解课件.ppt

,环境学概论,第五章,环境问题,环境问题1.1 环境问题的定义与分类1.2 环境问题产生与原因1.3 环境问题的实质与特点1.4 环境问题的发展趋势全球环境问题概述全球环境问题各论当代中国环境问题 解决环境问题的根本途径,掌握概念,生态学基础,生态学的含义及其发展 生态系统生态系统的功能 生态平衡与失调 生态学的一般规律 生态学在环境保护中的应用,掌握概念,水污染及其控制,授课教师：张晓慧E-mail:zxh215_,第一节 天然水的组成和性质第二节 水质指标与水环境质量标准第三节 水环境污染、污染危害及污染源第四节 水体自净及污染物在水体中的迁 移、转化第五节 水污染控制技术,天然水的组成和性质,1、溶解气体：溶质粒径小于10-9m，以分子状态存在于水中。分为主要气体和微量气体。2、溶解性物质：溶质粒径小于10-9m，主要以离子形态存在于水中，分主 要离子、生物生成物（生源物质）、微量元素。主要离子：K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Fe3+、Cl-、SO42-、HCO3-、CO32-生物生成物（生源物质）：PO43-、NO3-、NO2-、NH4+微量元素：Br、I、F，以及含量极微的元素及放射性元素3、胶体物质：溶质粒径为10-9m10-7m时，属于胶体溶液，分为无机胶体 和有机胶体。4、悬浑物质：溶质点粒径10-7m，为悬浊液或悬浮液，分为细菌、藻类 及原生动物、泥沙、粘土和其他不溶物质。,一、天然水的组成,N2、O2、CO2；,CH4、H2、H2S,天然水的组成和性质,二、各类天然水的水质特点,组成取决于地区条件；水中杂质少，矿化度低；雨水的PH值在5.67.0。,河水的化学成分受多种因素影响；含盐量多在100200mg/L,500mg/L;丰水期浑浊度与细菌含量更增高，盐类含量和硬度下降；枯水期水量少，流速减慢，盐类和硬度升高。,水质较软，pH值低，盐类浓度不大；组成与其所处环境的各种条件切相关。,underground water),surface water),一般感官性质较好，温度较低且变化幅度小，所含细菌少，悬浮物少，矿物质较多，水较硬是比较好的水源。,天然水的组成和性质,3、天然水的缓冲能力,三、天然水的性质,1、碳酸平衡,2、天然水中的碱度和酸度,2-,+,+,碱度，指水中能与强酸发生中和作用的全部物质，即能接受质子H+的物质总量。酸度，只水中能与强碱发生中和作用的全部物质，即能放出H+或经过水解时声称H+的物质总量。,（1）CO2 HCO3CO32-缓冲体系（2）Ca2+CaCO3体系（3）离子交换缓冲系统,水质指标和水环境质量标准,一、水体概念,1、含义：,河流、湖泊、沼泽、水库、地下水、海洋的总称；,水体当作包括水中的悬浮物、溶解物质、底泥和水生生物等 完整的生态系统。,2、分类：,水体,海洋水体,陆地水体,地表水体,地下水体,二、水质指标,1、物理性水质指标,2、化学性水质指标,3、生物学水质指标,水温、色度、嗅和味、浑浊度、透明度、总固体、悬浮固体、可见固体、电导率等,pH值、硬度、碱度、各种阴阳离子、总含盐量、含氮化合物，一般有机物；有毒物质；有关氧的平衡指标,细菌总数、总大肠菌群、粪大肠菌群,水质指标和水环境质量标准,三、水环境质量标准,1、地表水环境质量标准：,水质指标和水环境质量标准,三、水环境质量标准 standardofwaterenvironmentalquality,2、污水排放标准：standardofwaterpollutantsdischarge,适用于排放污水和废水的一切企业事业单位，并将排放的污染物按其性质分为二类：第一类污染物是指能在环境或动植物体内积累，对于人体将抗产生长远不良影响者，其最高允许排放浓度必须符合排放标准，且不得用稀释法代替必要的恶处理。第二类污染物是指长远影响小于第一类污染物的，在排污单位排出口取样，其最高允许排放浓度必须符合排放标准规定，允许稀释法降低浓度。,水环境污染、污染危害及污染源,一、水环境污染及污染物,1、化学性污染,水环境（水体污染）是指人类活动排放的污染物进入水体，其数量超过了水体的自净能力，使水和水体底质的理化特性和水环境中的生物特性、组成等发生改变，从而影响水的使用价值，造成水质恶化，乃至危害人体健康或破坏生态环境的现象。,常见的化学性污染有：酸碱污染、重金属污染、非金属毒物污染、需氧性有机物污染和营养物质污染等。,2、物理性污染,常见的物理性污染有：悬浮物污染、热污染、放射性污染等。,3、生物性污染,水体受生物性致病因子污染后，居民常通过饮用、接触等途径引起介水传染病的暴发流行，对人体健康造成危害。最常见的疾病包括霍乱、伤寒、痢疾、肝炎等肠道传染病及血吸虫病、贾第虫病等寄生虫病。,二、水环境污染的危害,严重影响人的健康水污染造成水生生态系统破坏水污染加剧了缺水状况水污染危害农作物生长,水环境污染、污染危害及污染源,三、水体污染源 waterbodypollutionsources,1、点源污染源 pointPollutionsources,2、面污染源 areapollutionsources,水体自净及污染物在水体中的迁移、转化,一、水体自净 self-purification of water bodies,水体的自净是指受污染的水体在自然条件的作用下，使污染物浓度和毒性逐渐降低，使水体基本上或完全地恢复到原来的状态的现象。,1物理净化(稀释、扩散、混合、沉淀、挥发),水体自净及污染物在水体中的迁移、转化,一、水体自净 self-purification of water bodies,水体的自净是指受污染的水体在自然条件的作用下，使污染物浓度和毒性逐渐降低，使水体基本上或完全地恢复到原来的状态的现象。,1物理净化(稀释、扩散、混合、沉淀、挥发),2化学净化(氧化还原、酸碱反应、分解化合、吸附与凝聚),酸碱反应：改变水体PH值，引起污染物存在形式改变,吸附与凝聚：天然水中的胶体和悬浮物质微粒，吸附和凝聚水中污物，随较小的胶体仍然随水流迁移，沿水流方向慢慢扩散；而颗粒大的胶体则逐渐沉降。（物理化学净化）,水体自净及污染物在水体中的迁移、转化,一、水体自净 self-purification of water bodies,水体的自净是指受污染的水体在自然条件的作用下，使污染物浓度和毒性逐渐降低，使水体基本上或完全地恢复到原来的状态的现象。,1物理净化(稀释、扩散、混合、沉淀、挥发),2化学净化(氧化还原、酸碱反应、分解化合、吸附与凝聚),3生物净化：水生生物、微生物的生命活动,相互交织起主导作用由污染物性质和水体的水文学和生物学特征决定广义水体的自净指三者作用，狭义上指微生物的氧化分解物理净化和化学净化改变污染物的存在形态和存在场所，降低其在水中的存在浓度；生物化学净化可使污染物总量降低，使水体得到真正的净化,水体自净及污染物在水体中的迁移、转化,二、污染物在水体中的迁移、转化,1、水体富营养化过程,控制富营养化发生的指标是：水体中氮03mg/L，磷002mg/L;水体富营养化，是水体衰老现象，防治办法首先要控制营养物质，主要是防止磷和氮进入水体；治理富营养化水体，可采取疏散底泥，去除水草和藻类，引入低营养水稀释和实行人工曝气等措施。也可投放杀藻剂，以控制藻类植物的繁殖。富营养化水体中含有丰富的营养物质，应设法利用。如引水灌溉，饲养鱼类，捞取水草做饲料和肥料，挖取底泥作肥料或沼气原料等。含P化合物的转化(1)P的存在形式，常见有磷酸盐、聚磷酸盐和有机磷。(2)生活污水中的P70%是可溶的(3)P的转化只进行固、液之间的循环,2、重金属在水中的迁移转化规律,3、有机物在水中的转化,1.某冶炼厂含铅废水经处理后排入河水中，测得排污口附近河水中铅的含量为0.40.5mg/L，而在下游500米处河水中铅含量仅为34g/L，请解释其原因。,作业,2.P74 第一题,水质指标和水环境质量标准,悬浮物（SS：Suspended Soil）：是水中不能通过滤器的固体物干重。水中总固体经烧灼后，其中的有机物被全部氧化分解而挥发，剩下的为矿物质。烧灼的后的损失量大致可说明水中有机物的含量。,pH值：天然水的pH值一般在6.88.5硬度：指溶于水中钙、镁盐类的总含量，以CaCO3（mgL）表示。,氨氮：是天然水被人畜粪便等含氮有机物污染后，在有氧条件下经微生物分解形成的中间产物。水中氨氮增高时，表示新近可能有人畜粪便污染。亚硝酸盐氮：是水中氨在有氧条件下经亚硝酸菌作用形成的，是氨硝化过程的中间产物。亚硝酸盐含量高，该水中有机物的无机化过程尚未完成，污染危害仍然存在。硝酸盐氮：是含氮有机物氧化分解的最终产物。,溶解氧（dissolved oxygen，DO）：指溶解在水中的氧含量。其含量与空气中的氧分压，水温有关。,化学耗氧量（chemical oxygen demand，COD）：指在一定条件下，用强氧化剂如高锰酸钾或重铬酸钾等氧化水中有机物所消耗氧的量。它是测定水体中有机物含量的间接指标，代表水体中可被氧化的有机物和还原性无机物的总量。,水质指标和水环境质量标准,生化需氧量（biochemical oxygen demand，BOD）：指水中有机物在有氧条件下被需氧微生物分解时消耗的溶解氧量。水中有机物愈多，生化需氧量愈高。总有机碳（total organic carbon，TOC）：是指水中全部有机物的含碳量，它只能相对表示水中有机物的含量，单位为mgL，是评价水体有机需氧污染程度的综合性指标之一，但不能说明有机污染的性质。,有害物质：主要指水体中重金属和难分解的有机物，如汞、镉、砷、铬、铅、酚、氰化物、有机氯和多氯联苯。,化学性污染,1.无机污染物：主要有酸、碱、无机盐类(硫酸钠、硫酸镁、硫酸钙、氯化物、氢氧化物等)和有毒物质如重金属汞、镉、铅、铬及砷、钡、钒，其他如氟氰化物、类金属As和酚类化合物等。,2.有机污染物,酸碱可改变水的pH值，破坏自然缓冲作用；,钙、镁盐类可增加水的硬度；,重金属毒性强，微量即可引起中毒；可通过食物链富集；多有蓄积性，易造成慢性中毒；,有机有毒物质，引起慢性中毒或致癌，不易降解；需氧污染物，减少水中溶解氧；植物营养物质，N、P等引起富营养化现象；油类，妨碍水面复氧；类雌激素污染物，引起人类生殖系统及内分泌系统功能障碍。,氰化物，是剧毒物质；,As也是传统剧毒物质，As2O3即砒霜；,酚类化合物的中毒多为各种事故引起的急性中毒。,1.水体富营养化,赤潮,2003.5.286.2，渤海辽东湾的葫芦岛海域接连发生两起赤潮。赤潮总面积我140平方公里，其中约有60平方公里在该市的水产养殖海洋监控区内。在赤潮区的海面上，飘浮着大量死鱼，给渔业生产带来严重损失。,近年来，赤潮在我国近海呈现频发之势，赤潮灾害一种威胁我国海域生态环境，并给海洋经济带来巨大损失。据统计，2000年我国近海共发生28次赤潮，面积累计超过1万平方公里。仅辽宁、浙江两次较大的赤潮造成的渔业损失就近3亿元。,是什么原因呢?,生活污水和某些工业废水中，含有N、P的化合物，它们是植物生长、发育的养料，称为植物营养素。其中：,N 来自蛋白质和农业滥用氮肥等；,P 来自含磷洗涤剂和农业滥用磷肥等；,蛋白质在水中的分解过程是：,蛋白质,硝酸盐,氨基酸,NH3,HNO2,HNO3,氧化,微生物,分解,水解,氧化,微生物,由于含N、P的物质在分解的过程中，大量消耗溶解在水中的氧，并产生大量的养分，使藻类和其他浮游生物大量繁殖。由于占优势的浮游生物的颜色不同，使水面呈现蓝色、绿色红色或棕色等。这种现象在江河、湖泊中出现称为“水华”，在海湾出现叫做“赤潮”。,水华,这种由于水体中植物营养物质过多蓄积而引起的污染叫做水体的富营养化。当水体发生富营养化时，由于缺氧，致使大多数水生动、植物不能生存。它们的遗骸在水底腐烂沉积，使水质不断恶化，影响渔业生产，并通过食物链危害人体健康。,2.重金属污染,日本的水俣病和痛痛病,水俣病汞污染,日本的水俣病患者,水中的重金属污染物主要是：汞（Hg）、镉（Cd）、铅（Pb）和铬（Cr）等。,痛痛病镉污染,水中的重金属污染物可以通过水中的生物链被富集，浓度逐级加大，而人正处于食物链的终端，通过食物和饮水，将这些重金属摄入体内，引起人体急性或慢性中毒。,水中的重金属污染物主要来源：化工、冶金、电子和电镀等行业排放的工业废水。,水中的重金属污染物能在生物体内积累，不易排出体外，因此危害极大。,在日本发生水俣病的地区，鱼和贝类体内汞的浓度比水中高出上万倍。,怎样造成污染的呢?,水中的某些重金属污染物还可以被微生物转化为毒性更大的有机化合物。例如：,甲基氯化汞的毒性比氯化汞的更大，日本的水俣病就是无机汞转变为有机汞而引起的汞中毒事件。,我国工业废水中几种污染物最高允许排放浓度,重金属元素是无机有毒物质的主要组成部分，具有潜在危害的重要污染物。目前环境中所有的重金属：Hg、Cd、Cr、Pb以及类金属As等，其次为Cu、Zn、Co、Ni等。分类：（按照物质运动的形式）机械迁移、物理化学迁移、生物迁移机械迁移：溶解态、颗粒态被水流机械搬运服从水力学物理化学迁移：简单离子、配离子或可溶性分子迁移与转化决定存在形式、富集状况和潜在的生态危害程度。物理化学迁移的三种作用：沉淀作用：水解反应生成氢氧化物、硫化物或碳酸盐沉淀 吸附作用:重金属(+)+胶体(-)易富集在排水口下游 氧化还原作用：影响重金属的价态存在生物迁移：重金属通过生物体的新沉代谢、生长、死亡实现的迁移，很复杂，服从生物学规律。,3、有机物在水中的转化,