水污染及其治理的基本概念.ppt
Chen Shuixia/Zhongshan University,1/50,第二章水污染及其治理的基本概念,Chen Shuixia/Zhongshan University,2,水资源与水资源危机,水资源地球表面的71%覆盖着水，其中：绝大部分是咸水淡水只占其中的2.7%地球上的淡水相当一部分为冰川、高山所封冻或渗入地下深处可以利用的淡水量还不足世界总贮量的0.01水资源危机产生的原因 水资源分布的不均匀性及气候变化的影响 人口的急剧增长和生产力的提高水体污染,Chen Shuixia/Zhongshan University,3,Chen Shuixia/Zhongshan University,4,水体污染,水与水体“水”和“水体”是不同的概念。水是简单的氢氧化合物，包括地球上所有的水，而水体作为水的贮存体，不仅包括水，还包括水中的悬浮物、底泥及水中生物等。水体是海洋、湖泊河流、沼泽、水库、地下水的总称。在环境领域中，则把水体中的悬浮物、溶解性物质、底泥及水生生物等作为一个完整的自然综合体。水体污染的来源工业污染源生活污染源农业污染源,Chen Shuixia/Zhongshan University,5,水体污染及废水分类,工业污染源工业废水冶金工业废水：冷却水（油、铁氧化物）、洗涤水（除尘和净化煤气用水，含酚、氰、硫化物、钾盐等）、和冲洗水（酸碱、油脂、锌锡铬等）。化学工业废水：成分复杂。如氰、酚、砷、汞；DDT、PCB等。有些含氮、磷等，易造成水体富营养化。电力工业：热污染炼油工业：含油废水生活污染源生活污水洗涤水、冲刷物所产生的污水糖类、淀粉、纤维素、油脂、蛋白质、尿素等含氮、磷、硫的污染物此外，还有病菌、病毒、寄生虫等微生物污染农业污染源农业废水畜牧粪便、污物农药（杀虫剂）、除草剂、化肥,Chen Shuixia/Zhongshan University,6,Sources of Water Pollution,Point sources点源i.e.pipesEasily controlledNonpoint sources非点源 e.g.acid rain,agricultural runoff,road salt,septic tanksHard to identify and control,Chen Shuixia/Zhongshan University,7,Agricultural Water Pollution,Primary cause of water pollution problemsCauses eutrophication 超营养作用Carries bacteria,organic matter,salts,and pesticides to bodies of waterErosion leads to increased sedimentationFertilizers/pesticides Farmers can reduce water pollution in,Chen Shuixia/Zhongshan University,8,Industrial Water Pollution,As point sources of pollution,industries can be regulatedIndustries may dump wastes into municipal system or have their own treatment centerswaste includes organic materials,oil,metals,acids,particulates,Chen Shuixia/Zhongshan University,9,Thermal Pollution,Water is taken,used for industrial cooling,then returned to the source at a higher temp.Affects many aquatic ecosystemsspawning of fish is often temperature-sensitivechange in temp.may change aquatic plant species in an area,altering the entire food webThermal pollution can be reduced if water is cooled before it is released to the environment,Chen Shuixia/Zhongshan University,10,Groundwater Pollution,Contamination comes from many sourcesOnce groundwater is contaminated,it is difficult to clean upMajor sources include:pesticidesunderground storage tanks(gasoline,etc.)landfillsseptic tankswaste treatment ponds,Chen Shuixia/Zhongshan University,11,水体污染物的分类及其危害,Chen Shuixia/Zhongshan University,12,水体污染物的分类及其危害（续）,无毒污染物无机无毒污染物悬浮状污染物：砂、土、纤维等。降低光穿透力，直接危害鱼类生存酸碱、无机盐：来自化工行业，妨碍水生生物及微生物，妨碍水体的自净化氮、磷等营养物：来自化肥、生活污水及某些工业废水。促进水生植物及藻类的生长，降低鱼类的活动空间；其分解消耗大量的氧，造成水体缺氧。有机无毒污染物碳水化合物、蛋白质、油脂、氨基酸等消耗水体中的氧热污染有毒污染物氰化物砷锌、铬、镉、汞等重金属农药、杀虫剂、除草剂PCB、多环芳烃,Chen Shuixia/Zhongshan University,13,水质指标,悬浮固体(简称SS)水中呈固体状的不溶性物质，如淤泥，粘土、微生物体，不溶性有机物、无机物等，结果以mg/L表示。有机物有机物的种类繁多，组成也较复杂，很难测定出水中各类有机物的含量，一般采用以下几个间接指标来表示生物化学需氧量(BOD)：反映水中可生物降解的含碳有机物的含量的指标。生化需氧量不反映具体的有机物的含量，只是间接地反映出能为微生物分解的有机物的总量，用mg/L表示化学需氧量(简称COD)：在一定条件下用化学氧化剂(通常为高锰酸钾或重铬酸钾)氧化水中有机污染物时所需氧的量，它可反映出一定条件下用化学方法所能氧化的有机物的量。总有机碳(TOC)：以碳的数量表示水体中有机物质总量它是把水样中所有的有机碳转化成二氧化碳后测定二氧化碳的量。它们不能真正反映有机物对水体耗氧的影响，多用于进行理论研究。,Chen Shuixia/Zhongshan University,14,水质指标（续）,pH值反映污水酸碱性大小的一个指标。对污水处理及利用以及水中生物生长繁殖都有很大影响。其他有害化学物质对生物体有害的有毒化合物、重金属的含量如酚类、氰化物，汞、铬等。细菌污染指标细菌总数大肠菌群数,Chen Shuixia/Zhongshan University,15,Comparison of BOD,COD,TOC in total organic matter,TOC,Organic matter,COD Cr,COD Mn,BOD5,Biodegradable,Non-Biodegradable,Nitrification,Cl-,H2S,Cl-,H2S,Chen Shuixia/Zhongshan University,16,废水处理的分类及基本方法（按污染物在处理过程中的变化特征）,分离处理通过各种力的作用使污染物从废水中分离，在分离过程中一般不改变污染物的化学本性。故属于物理处理法或物理化学处理法。离子分离方法：离子交换法、离子吸附法、离子浮选法、电解沉积法、电渗析法等。这些过程都要借助一定的分离介质如离子交换树脂、吸附剂、离子交换膜等进行。分子分离法：吹脱法、汽提法、萃取法、蒸馏法、吸附法、浮选法、结晶法、蒸发法、冷却法、冷冻法、反渗透法等。胶体分离方法：化学絮凝法、生物絮凝法、机械絮凝法、电泳法和胶粒浮选法等。悬浮物分离方法：重力分离法、离心分离法、过滤法（格栅、筛网、微孔材料过滤等）、磁力分离法等。超滤及前面所提到的反渗透、电渗析都是借助于膜的分离作用，统称膜分离法。,Chen Shuixia/Zhongshan University,17,废水处理的分类及基本方法（续）（按污染物在处理过程中的变化特征）,转化处理转化处理是通过化学的或生物化学的作用改变污染物的化学本性，使其转化为无害的物质或可分离的物质，然后再进行分离处理的过程。化学转化方法：pH调节法(含中和法、酸化处理法、碱化处理法)、氧化还原法、电化学法、化学沉淀法、水质稳定法、自然衰变法等。生物化学转化法：包括好氧处理法、厌氧处理法及土地处理系统等。其中好氧处理法又分活性污泥法、生物膜法、生物接触氧化法及氧化塘法。消毒转化法：包括药剂消毒法和能源消毒法两类。,Chen Shuixia/Zhongshan University,18,废水处理的分类及基本方法（续）（按污染物在处理过程中的变化特征）,稀释处理高浓度废水和低浓度废水或天然水体的混合来降低污染物的浓度，使其达到允许排放的浓度范围，以减轻对水体的污染。污泥处理主要内容是稳定处理、去水处理和最终处置。污泥的稳定处理是防止有机污泥腐败的措施，包括化学稳定法(投加石灰或氯等化学物质杀灭微生物，暂时使污泥不腐败），和生物稳定法(通过微生物的作用将有机物分解成无机物或稳定的有机物）。去水处理是为了降低污的含水率，使污坭便于贮存、运输和最终处置。最终处置方法有填埋、投海，焚烧和综合利用等。,Chen Shuixia/Zhongshan University,19,废水处理的分类（按作用原理）,物理处理法：通过物理作用，以分离、回收废水中不溶解的呈悬浮状态的污染物（包括油膜和油珠）重力分离法离心分离法筛滤法化学处理法：通过化学反应和传质作用来分离、去除废水中呈溶解、胶体状态的污染物质或将其转化为无害物质。混凝、中和、氧化还原（化学反应）物理化学法：利用物理化学作用去除废水中的污染物。萃取、汽提、吸附、离子交换、膜分离生物处理法：通过微生物的代谢作用，使废水中呈溶液、胶体、及细微悬浮状态的有机污染物转化为稳定无害的物质。好氧生物处理法：好氧微生物在有氧条件下将有机物分解厌氧生物处理法：厌氧微生物在无氧条件下将有机物分解活性污泥法和生物膜法,Chen Shuixia/Zhongshan University,20,废水处理的分级（按处理程度）,根据不同处理程度，废水处理系统可分为一级处理二级处理和三级处理(深度处理、高级处理)等不同处理阶段。一级处理：去除废水中的漂浮物和部分悬浮状态的污染物质，调节废水的pH值、减轻废水的腐化程度和后续处理工艺负荷。一级处理的处理程度低，一般达不到规定的排放要求，属二级处理的预处理阶段。通过一级处理，BOD可除去30%左右。筛滤法沉淀法上浮法预曝气法,Pretreatment(Preliminary&Primary):Physical,Tertiary:Physical/Chemical Polishing,Secondary:Biological,Clean Water,Dirty Wastewater,$,$,$,Chen Shuixia/Zhongshan University,21,废水处理的分级（续）,二级处理：主要去除可分解或氧化的呈胶状或溶解状的有机污染物。多采用较为经济的生物化学处理法，它往往是废水处理的主体部分。主要方法有活性污泥法、生物膜法。近年来，也采用物理化学处理方法作为二级处理的主体方法经过二级处理之后，一般均可达到排放标准，但可能会残存有微生物以及不能降解的有机物如氮、磷等无机盐类，它们数量不多，对水体的危害不大。二级处理可除去90%左右BOD。,Chen Shuixia/Zhongshan University,22,废水处理的分级（续）,三级处理：又称为污水深度处理。主要用以处理难以分解的有机物和溶液中的无机物等污染物，以及去除病毒和病源体，使处理后的水质达到工业用水和生活用水的标准。完善的三级处理除磷：化学沉淀。投加石灰或铝、铁盐形成难溶的磷酸盐除氮：生物硝化反硝化法或物理化学法除有机物：吸附、氧化溶解性无机物：离子交换、电渗析、反渗透病毒的去除：铝盐或铁盐的混凝沉淀、或臭氧杀毒。,Chen Shuixia/Zhongshan University,23,Performance of primary and secondary stages of sewage treatment,Source:American Chemical Society,
