水污染和土壤污染.ppt

第七章 水体污染及其主物防治,水体污染是指污染物进入水体中的数量达到破坏水体原有功能的程度。,水体是指以相对稳定的陆地为边界的天然水域，包括何流、湖泊、招泽、水库、地下水、川和海洋等。水体不仅包括水，还包括水中的悬浮物质、溶解物质、底泥及水生生物等完整生态系统，它是地表被水覆盖的自然综合体。,我国水资源总量相对较丰富，地表径流总量为27万亿m3，占世界第六位；相当于陆地流总量的5。但我国入均占有水量非常少，人均占有地表水仅2639m3，居世界第 110位，世界人均径流量的四分之一。我国城币缺水更为严重，全国统什有434个城市缺水，其中50个城市属水荒城市。我国有三亿多亩农田受干旱威胁，成灾面积约1亿亩，14亿亩草场缺水。农村有5 000多万人饮困难。3 000多万头牲畜缺水。我国是世界 13个贫水国之一。,2000年全国工业（不包括火、核电工业，下同）废水排放量为509亿m3，工业废水中化学需氧量（COD）和氨氮排放量分别为1239万t和113万t。东部地区工业废水及COD、氨氮排放量分别占全国工业排放量的49%、55%和40%；中部地区分别占35%、31%和40%；西部地区分别占16%、14%和20%。,2000年全国城镇（包括所有具有下水管网的建制市和建制镇）生活污水排放量为229亿m3，城镇生活污水中COD和氨氮排放量分别为655万t和69万t。东部地区城镇生活污水及COD、氨氮排放量分别占全国城镇排放量的57%、62%、58%；中部地区分别占27%、27%、30%；西部地区分别占16%、11%、12%。,全国七大水系（珠江、长江、黄河、淮河、辽河、海河和松花江）、湖泊、水库、部分地区地下水及近岸悔域都受到了不同程度的污染。黄河断流时间最长的年份,废污水排放量的变化 19802000年，全国城镇生活用水由81亿m3增加到325亿m3，年均增长率达7.2%；工业用水量由418亿m3增加到1 163亿m3，年均增长率达5.3%。城镇生活用水和工业用水之和占总用水的比例由11.3%提高到26.5%。与用水量增长趋势一致。,水资源短缺和水体污染已经严重影响我国经济的发展。开展水体污染及其生物防治的研究是污染生态学中重耍的研究课题。污水灌溉、氧化塘和上地处理系统是污水生物处理的重大措施,第一节 污水灌溉,污灌增加的原因：水土分布不均匀，华北、西北污水排放增加，农业用水矛盾加大,概念,污水灌溉（sewage irrigation）一般是指使用经过一定处理的城巾污水灌溉农田、森林和草地。城市污水通常是指含有大量生活污水和商业污水以及少量工业废水的混合污水，也有全部用工业废水（主要指农产品加工废水）进行灌溉的。污水灌溉可分为：纯污水灌溉（全年用污水灌溉、清污混灌（清水、污水棍合使用或轮流灌溉）间歇污水灌溉（只在冬季或作物生长期迸行污水灌溉）,应用工业和生活污水进行农业灌溉在世界各地已有近百年的历史，美国、澳大利亚、日本和以色列等国家污水灌溉技术比较成熟。尤其是以色列，由于水资源的严重不足，该国91%的工业和生活污水由下水道收集57%的污水经过了净化处理后仍用于农业灌溉和园林草地灌溉。目前，以色列每年大约用3亿m3处理过的净化水用于农业灌溉，计划2010年全国1/3的农业灌溉将使用处理过的废污水。,一、发展现状,我国污水灌溉的发展大体可划分为3个阶段3：1957年以前为自发灌溉时期。自古以来，我国就有利用废水灌溉的习惯，自20世纪40年代起，在北京附近开始利用工业与生活废污水进行农田灌溉；19571972年为初步发展时期。1957年当时建工部联合农业部、卫生部把污水灌溉列入国家科研计划，从此开始兴建污水灌溉工程，污水灌溉得到了初步发展；1972年至今为迅速发展时期。尽管1972年在石家庄召开了全国污水灌溉会议，制定了“积极慎重”的发展方针，并制定了污水灌溉暂行水质标准，但由于自20世纪80年代中后期，随着我国北方地区水资源短缺的加剧和我国南方地区乡镇企业的迅猛发展，使得我国污水灌溉面积得到迅速扩大。,据统计，我国1999年污水排放量达401亿m3，污水灌溉面积从1963年的4.1万hm2发展到1998年的361.8万hm2，占全国灌溉总面积的7.3%，特别是20世纪70年代末至90年代中期，污水灌溉面积由33.33万hm2猛增到333.33万hm2。地域分布上，我国污水灌溉的农田主要集中在北方水资源严重短缺的海、辽、黄、淮四大流域，约占全国污水灌溉面积的85%。大型污水灌溉主要分布在我国北方大中城市近郊区，如北京、天津、辽宁、山西和新疆石河子污水灌溉区。,二、污水灌溉存在的主要问题,1.污水处理技术水平较低，污水灌溉水质严重超标、农田污染严重。2.污水灌溉面积盲目发展，相关监控、管理体系严重滞后，作物污染严重。3.城市郊区渠道灌溉功能退化，大多变成污水排放的河道。4.污水灌溉的理论与技术研究不够,三、污水灌溉的效益,污水灌概的效益可以归纳为3个方面：（一）提供灌溉水源（二）提高土壤肥力污灌能增加士壤肥力污灌改善了上壤物理性质污灌能增强土壤微生物活性,（三)净化污水,四、污灌净化水体的机制,1、物理化学吸附和交换吸附作用2、生物氧化作用3、化学和光化学降解4、植物的吸收和代谢,五、污灌存在的问题,1、有机质过多消耗土壤中的氧气，导致营养环境。2、微量元素过多，对植物产生毒害。3、油过多，杜塞土壤空隙，隔绝氧气，加速土壤的还原。4、有害物质（重金属、有机氯等）破坏农田生态系统稳定。5、城市和医院污水造成病原菌污染。,六、措施,（1）利用氧化塘处理污水，再用于农灌。（2）排污管道的净化作用,七、污灌技术的研究,（一）各类污水灌溉的可能性和措施 污水分为：城市生活污水：有机质 工矿污水：重金属、酚、氰、农药、石油等,（二）、研究污染物在土壤植物系统中迁移、转化和富集规律，合理调整作物布局。（三）、土壤环境容量和净化功能的研究（四）、污灌的监测和管理（五）、污水的预处理技术,第二节 富营养化,云南高原的明珠昆明滇池，一向以山清水秀而闻名遐迩。清末著名诗人孙髯公以著名的110字长联来讴歌她。可是，近20年来，由于昆明地区人口剧增大量有机废弃物无节制的排入湖体，湖泊富营养化严重，直接影响到滇池旅游功能的发挥，最近完成的一期治理工程，虽耗资40亿，可是仍未见明显效果。,一、富营养化概念,富营养化（eutrophication）它是指水体中营养物质过多，特别是氮、磷过多而导致水生植物（浮游藻类等）大量繁殖，影响水体与大气正常的氧气交换，加之死亡藻类的分解消耗大量的氧气，造成水体溶解氧迅速下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡，加速水体衰老的进程。破坏水体生态系统。是水体衰老的一种表现，也是潮泊分类与演化的一个指标。,水体出现富营养现象时，浮游生物大量繁殖，因占优势的浮游生物的颜色不同，水面往往呈现蓝色、红色、棕色等。这种现象在江河、湖泊中称为水华，在海洋上则称为赤潮。这些藻类有恶臭，有的还有毒，表面有一层胶质膜，鱼不能食用。藻类聚集在水体上层，一方面发生光合作用，放出大量氧气，使水体表层的溶解氧达到过饱和；另一方面藻类遮蔽了阳光，使底生植物因光合作用受到阻碍而死去。这些在水体底部的死亡的藻类尸体和底生植物在厌氧条件下腐烂、分解，又将氮、磷等植物营养元素重新释放到水中，再供藻类利用。这样周而复始，就形成了植物营养元素在水体中的物质循环，使它们可以长期存在于水何中。,富营养化水体的上层处于溶解氧过饱和状态，下层处于缺氧状态，底层则处于厌氧状态，显然对鱼类生长不利，在藻类大量繁殖的季节，会造成大量鱼类的死亡。同时，大量藻类尸体沉积水体底部，会使水深逐渐变浅，年深月久，这些湖泊、水库等水体会演变成沼泽，引起水体生态系统的变化，如图所示。因此，水体的富营养化亦是水体遭受污染的一种很值得注意并应予给予足够重视的严重现象。,水体富营养化与水中氧平衡有密切的联系。因此，常用一些反映水体氧平衡的指标来描述水体富营养化：1、溶氧量 DO：指溶解于水中的分子态氧。2、生化耗氧量 BOD：指水体中的有机物在好气条件下经微生物分解咸CO2和H2O时所需要的氧气。3、化学耗氧量 COD：指化学氧化剂氧化水中有机污染物时所需的氧气。高锰酸钾法和重铭酸钾法 4、总有机碳与总需氧量,总有机碳（TOC）包括水中所有有机物质的含碳量，是评价水体有机物污染的一个综合指标。总需氧量（TOD）是指把水体中的碳、氮、硫、氢等元素全部氧化时所需氧的总量。TOC、TOD与BOD只在水质条件基本相同的情况下才能表示为一定的相关关系。,二、富营养化形成的条件,1、营养元素 氮、磷是主要元素，最小值定律：P2、光 决定植物的分布：富光带光补偿面深水带水体中的光照强弱、水生植物光合强度的强弱直接影响水体的富养化。,3、温度 水体温度的时间变似季节、昼夜）形成水体的运动，是影晌水中氧和营养物质的垂直运动和在各层分布的重要因索。夏、冬季节水体的上下对流弱 春、秋季对流强,二、富营养化的指标与评价（一）富营养化的指标 1、物理指标（1）透明度（2）营养状态指数，不同的营养状态水应水质参数。表 2、化学指标 氮、磷的含量 表 3、生物学指标 生物多样性指标，如浮游生物表,贫营养性浮游硅藻（小环藻、平板藻浮游黄鞭毛藻（锥囊藻）富营养拴浮游硅藻（星杆藻、囫杆型、冠盘藻，颗粒直连藻）富营养性浮游绿藻（盘星藻、栅藻）浮游蓝藻（向囊藻、囊丝藻、鱼腥藻 眼虫藻类浮游生物（裸藻）细菌类浮憎生物,（二）富营养化评价 没有统一的评价模型。模糊决策法：,三、富营养化的危害,感官恶化，不利观光渔类窒息或中毒死亡影响植物生长水质变劣，净化费用提高加速湖泊衰亡,附件：废水处理的基本方法废水处理按其处理程度不同可分为三级：一级处理，主要是去除废水中呈悬浮状态的固体污染物质。基本上采用物理方法。一级处理后的废水，通常仍含有有机物及其它污染物，不宜排放，还必须进行二级处理。二级处理主耍去除废水中呈胶体和溶解状态的有机性污染物，BOD的去除率可达80以上，常用的处理方法是生物化学法。二缀处理后的废水，水质已很大改善，一般可达到排放标准。三级处理用干去除不能降解的有机物，以及氮、磷等可溶性无机物。混凝沉淀、砂滤、活性碳过糠、离子交换、电惨析、生物脱氮等。,物理方法主要是通过物理作用采分离或回收废水中的悬浮物质，常用常用的方法主要有筛滤、沉淀、气浮、过滤、离心分离、蒸发、结晶等方法；化学法，主要是借助化学反应的作用，来回收或去除废水中的溶解性物质或胶体物质，常用的化学方法有化学沉淀法、混凝法、中和法、氧化还原法等；物理化学法，是从废水中回收有用成分，分离溶解物威，以及使废水循环利围等，常用的方法有吸附法、离子交换法，萃取取法、汽提法、吹脱法、电渗析法、反渗透法等；生物方法是利用微生物的作用，使废水中溶解性和胶体性有机污染物降解，转化为简单的物质，将有毒物质转化为无害物质。,四、富营养化治理,1、污泥法除氮 三段污泥法：去除BOD 硝化 脱氮,污泥,2、活性污泥法除磷3、高等水生植物：水葫芦、眼子菜4、建立良好的水生生态系统 初级生产者：植物 消费者：动物 分解者：微生物,第三节 氧化塘,氧化塘（oxidation ponds）又称稳定塘或生物塘。它是利用库塘等水生生态系统对污水的净化作用，进行污水处理和利用的生物工程措施。氧化塘作用的基本原理是生物降解。当废水进入塘后，可沉淀的固体沉至塘底，其中有机物进行厌氧分解产生的沼气（CH4）逸出水面，二氧化碳、氨等溶解于永中。溶解或悬浮干水中的有机物经微生物作用进行有氧分解，同时释放的氨和二氧化碳溶解于水中，供水中藻类营养和繁殖。藻类进行光合柞用放出的氧气供微生物分解有机物。,一、我国氧化塘的主要特点,（1）充分利用地形（2）超大型氧化塘工程（3）净化和利用相结合（4）广谱、高效、稳定的净化能力（5）人工强化系统塘的研究和利用,二、氧化塘的结构和净化机制,采用厌氧、兼性和好氧串联氧化塘。每塘又由于水深浅不同区分为好氧区、兼性区和厌氧区。,氧化塘的净化作用主要是通过氧化、还原、合成的过程去除污水中的污染物（生物可降解的物质）。生物不能降解的物质，则由污水中物理化学性质的变化而发生氧化、还原、凝聚、沉降作用而沉淀除去。,（一）厌氧塘兼性塘和好氧塘前的预处理塘，有机负荷高，厌氧占优势。厌氧菌能从NO3和NO2中获取氧并放出氮。硫酸盐和碳酸盐是厌氧菌和兼性菌主要供氧体两个阶段：产酸 甲烷发酵（甲烷菌）,关键：保证甲烷发酵正常：条件适宜产生硫化氢 和重金属结合 沉淀恶臭，红硫氧化菌对微生物毒害 游离态硫,（二）兼性塘 兼性塘在氧化塘系统中是最常用和起主要作用的塘，广泛应用于处理工业、农业和生活污水。上层阳光充沛，藻类光台作用旺盛，水中溶解氧充足，是好氧菌一藻类共生系统；中层光照弱溶解氧少，由兼性微生物占优势，底层为厌氧层，为厌氧微生物占优势，对沉淀于塘底的污泥进行厌氧发酵。兼性塘的BOD去除卒取决于水中藻类浓度，一般可达7090。比好氧塘更广憎地去污。在兼性塘中放养水葫芦、狐尾藻、行莱等植物时，能增强其除污能力。,兼性塘底部污泥厌氧分解产生的二氧化碳和氨等气体进入塘的上层而被藻类和高筹水生植物吸收、利用；其他的中问产物也合进入塘的上、中部，继续由兼性菌和好氧菌分解，最后也作为营养物质被菌、痒莉高等水生植物吸收。,（三）好氧塘 塘水深应保证阳光透射到堵底，使藻类能在整个塘内进行光合作用，好氧塘中藻一菌共生系统能很好的出去BOD、氮、磷等无机营养。但是：藻类过多 二次污染 除藻多级好氧塘：二级,三、氧化塘效益,1、净化效益 除去率高、综合处理2、经济效益 成本低,四、氧化塘系统类型,1、处理储存塘系统,原生污水一级处理深兼性塘贮存塘农田灌溉排出 沼气贮存馅污泥消化槽或沼气池晒泥场在缺水的北纬翎以南至长江以北地区，可采用如下过程：城市污永一级处理来性塘好氧槽污水沼溉 污温猫化塘污泥干化场渗滤永补充地下水,（二）多级生态处理和利用系统,城市污水一级处理浮木植物兼性塘鱼塘鸭鹅塘一芦苇槽排出 污泥 沼气一沼气池 稻田养鱼排出 肥料,（三）高度有机废水的多级氧化塘处理系统 高浓度有机废水的处理较为困难，可采用多级氧化塘处理系统过程如下：高浓度有机废水恒淀池厌氧槽兼性掴好氧塘出水（四）病原微生物污水氧化塘处理系统该系统主要用于处理病原微生物含量较高的医院污水，过程如下：医院污水 化学沉淀 兼性塘 好氧塘 出水 污泥消化,五、发展趋势,包括以下几个方面：（l）厌氧、兼性、奸氧、曝气和水葫芦塘的技术日趋成熟，将得到广泛的应用、（2）研究、开发和利用一些新型氧化塘（如水解池稳定塘）和水生植物塘（如芦苇、水葱、蒲草塘等）可多级串联，进行二级或三级处理，也可作为最后净化塘，生耍去除朋。（3）自然净化与人工强化措施相结合，提高净化效率。（4）充分利用氧化塘污水处理和污水资源化的双重功能，并有机地结合起来，提高氧化塘的生态、经济和社会效益。（5）氧化塘伤由主要处理生活污水，发展为处理各种废水。,（一）活性污泥法1.机理 活性污泥法是利用人工培养和驯化的微生物群体去分解废水中可供生物降解的有机物，通过生物化学反应，改变这些有机物的性质，再把它们从废水中分寓出来。从而使废水得到净化的处理方法。所谓活性污泥，是微生物群体及它们所吸附的有机物质和无机物质的总称。微生物以细菌为主，包括真茵、藻类、原生动物等细茵是净化功能的主体，污水中的溶解性有机物是透过细胞膜而被细菌吸收的；固体和胶体状态的有机物是先由细菌分泌的酶分解为可溶性物质，再渗入纫胞而被细菌利用的。,第三节 常用废水生物处理法,工业废水的种类繁多，不同企业废水的性质与成分差异很大，甚至对同一类企业，也因原料、生产工艺等条件不同而异。对干不同的工业废水，其处理方法也不同。按照废水处理的原理，可把各种处理方法归纳为；物理法、化学法、物理化学法、生物法四类。,我们关心的主耍是生物方法。生物处理法分为好氧与厌氧两大类。好氧生物处理效率高、使用广泛，已成为生物处理废水的主耍方法，通常所说的生物法均指此类而言、厌氧生物法主耍用于污泥的消化处理和高浓度有机废水的处理。,好氧生物处理采用的方法有：活性污泥法、生物膜法以及氧化塘法。,2、基本流程,主要是曝气池和二次沉淀池,在曝气池中，首先墙养和驯化出具有适当浓度的潘性污泥，然后引入待处理的废水与池中恬性污泥混合为混合液，同时不断地供给空气，使氧转移到污水中促进好气纫菌的活动，并使污水中的有机物与活性污泥充分接触进行吸附氧化。经氧化分解后，棍合液流出进入二次沉淀池，使泥水分离，澄清后将水排出。沉淀的污泥一部分回流到吧气池与污水混合，维持净化污水中的有机物所必需的活性污泥浓度，以实现连续的净化过程；超过需耍的增长污泥郡分则是从系统中排出。,3、活性污泥降解庆水中有机物的过程活性污泥在曝气过程中对有机物的降解（去除）可分为两个阶段吸附阶段和稳定阶段。在吸附阶段，主宴是废水中的有机物转移到活性污泥上去，这是由于清性污泥具有巨大的表面积，而在其表面上含有多糖类的粘性物质所致。废水主要靠活性污泥的吸附作用而得到净化。在稳定阶段，主要是转移到活性污泥上的有机物质为微生物所利用的过程。当废水中的有机物处于悬浮状态和胶态时，吸附阶段很短（一般在1045分钟左右），而稳定阶段较长。,活性污泥法的主要问题是产生大量剩余的污泥，需要用其它办法处理。现在世界各国，包括我国都发展了各种处理系统以减少剩余污泥的产量，颗粒活性污泥法就是一种行之有效的方法。这种方法是把活性污泥培养成颗粒状，用颗粒活性污泥完全矿化废水中的有机物，而不形成新的微生物细胞，或者只在颗粒活性污泥内部维持微生物细胞的新老更替。北京市高碑店污水处理厂使用的就是活性污泥法。,（二）生物膜法,生物膜法和活性污泥法一样都是利用微生物来去除废水中有机物的方法。但在活性污泥法中，微生物处于悬浮生长状态，所以活性污泥系统又称为悬浮生长系统。而生物膜中的微生物则附着生长在某些固体物的表面，所以生物膜处理系统又称为附着生长系统。,生物转盘（又名转盘式生物滤池）,1生物膜的构造与性能 微生物附着在介质表面上，为微生物提供附着介质的材料称为滤料（或载体）。废水在与滤料或载体流动接触的过程中，其中的有机物被微生物同化并在滤料或载体的表面上逐渐形成生物膜。生物膜是微生物高度密集的物质，是由好氧菌、厌氧菌、兼性菌真菌、原生动物等组成的生态系统。另外，在一些生物膜处理的构筑物中还会有藻类出现。对于不同的废水、不同的工作条件和下同的处理设施及部位，构成生物膜的微生物种类和数量是不相同的。,生物膜首先吸附附着水层中的有机物，然后由生物膜外侧的好氧菌将其分解；随着傲生物的生长，生物膜的厚度不断增加，当达到一定厚度时，氧气不能透入深部，使得在靠近滤料或载体表面的薄层中造成厌氧环境而形成厌氧膜层。生物膜的内外进行着多种物质的传递，其过程为；空气中的氧溶于流动水层中，井通过附着水层传给生物膜，供微生物呼吸用；污水中的有机物则由流动水层传递给附着水层。再进入尘物膜被降解，微生物的代谢产物则沿着相反的方向徘除,随着厌氧层厚度的增加，其代谢产物也逐渐增多。当这些代酣产物透过好氧层逸出时，破坏了好氧层生态系统的稳定状态，也减弱了生物膜在滤料域载体）上的固着力此时的生物膜呈老化状态。在流动水的冲刷下，老化的生物膜脱落，新的生物膜又开始生长，它具有较强的净化功能。,3、生物膜法的特点 生物膜由于固着在滤料或载体上，因此能在膜上生长那些繁殖速度慢、世代时问长的细菌和较高级的微生物，如丝状菌、轮虫、寡毛虫等。为生物膜法多为分段处理，在每段都能自然形成各自独特的优势微生物种群。由于生物膜生物相的多样化和生物膜法处理工艺的结构特点，使得生物膜法对水量、水质变动具有较强的适应性，并能在低温条件下保持较好的净化功能。它与活性污泥法相比，处理工艺产生的污泥量少，约为淆性污泥法的34，动力耗费一般较低，所产生的污泥宜干固液分离。,（三）污水处理结氧化塘（生物塘）污水处理塘是一些适宜的自然池塘、经人工改造的自然池塘或是人工修建的池塘。这些池塘通过不同工作原理和净化机理，诸如厌氧、好氧、兼性生物净化、水生生物处理、水生态系统净化、封闭式贮留、调贮控制排放等以保证其排出的水量水质不超过受纳水体的自净容量。,大多数的污水处理塘是利用水垢中的微生物和藻类对污水和有机废水迸行需氧生物处理，所以又称生物塘。,有多年的历史：据美国的资料，在60年代初，美国用作家庭生洁污水处理的生物浴已超过1000多个，而用作工业废水处理的生物塘也超过800个。近隼来，考虑到节能和污水的深度处理，各国吏加重视刊用生物塘处理污水。美国在1972年已有生物塘4000多个，占当时美国城市污水厂总数的13。我国从20世纪叨年代初就开晨了应用生物塘处理城市清水和工业废水的探索性研究。据有关资料，到1984年，我国就有犯座生物塘过去生物塘主要用于处理人口较少的城镇污水，现在已发履到每天可处理10万吨以上污水。澳大利亚墨尔本市生物塘每天可处理35万吨污水。,一、我国氧化塘的主要特点,(一)充分利用地形，工程简易,(二)超大型氧化塘工程,(三)净化和利用相结合,(四)广谱、高故和稳定的净化能力,(玉)人工强化系统络的研究和应用,根据污水处理塘的净化机理，大致可分为塘、厌氧塘、兼性塘、曝气氧化塘、塘田和鱼塘等。,二、氧化塘结构及净化机制,厌氧塘是在处理高浓度有机污染物时，在兼性塘和好氧塘前的预处理塘，有机负菏高，厌氧占优势。N03-和NO2-、硫酸盐和碳酸盐是厌氧茵和兼性茵的主要供氧体。厌氧降解包括两个阶段：第一阶段是产酸阶段，第二阶段是甲烷发酵，就去除COD和BOD而言，产酸阶段COD和BOD降低得很少，但在甲烷发酵阶段则明显降低。因为在甲烷发酵阶段废水中有机物的主要组成元素碳、氢、氧和氯等转变为甲烷和二氧化碳而从废水中除去。产生甲烷和二氧化碳等气体的量越大，BoD和COD的去除率越高。,1、厌氧塘,(二)兼性塘,分层:塘的上层阳光充沛，藻类光合作用旺盛，水中溶解氧充足，是好氧菌藻类共生系统；中层光照弱，溶解氧少，兼性微生物占优势；底层为厌氧层，厌氧微生物占优势，对沉淀于塘底的污泥进行厌氧发酵。兼性塘的BOD去除率取决于水中藻类浓度一般可达70一90，比好氧塘更广谱地去污。在兼性塘中放养水葫芦、狐尾藻等植物时，能增强其除污能力。,(三)好氧塘,塘水深应保证阳光透射到塘底，使藻类能在整个搪内进行光合作用，好氧塘中藻菌共生系统能很好地除去BOD、氮、磷等无机营养，但由于藻类大量繁殖，致使出水水质台藻类过多而使悬浮物、BOD、COD及总氮等含量偏高，造成水体第二次污染：因此，国外常采用除藻技术，但技术复杂且不经济。最简便、经济和合理的除藻技术是养鱼、虾、贝、鸭和鹅等，消耗藻类，维持水体营养平衡，实现污水资源化。好氧塘如果水质差，塘浅不易养鱼，可种植耐污而有净化能力的水葱、卢苇、菖蒲、水花生及水葫芦等。,三、氧化塘的效益（一）、净化效率,因素：季节生态系统类型和生物量藻类过多,水解池稳定塘是一种新型的氧化塘系统，与传统氧化塘相比，其优势主要体现在降解范围广和降解速率快，在达到同样的出水水质时，所需时间可缩短50。同时、占地面积也可减少50。主要是因为水解他能将大分子难降解有机物转化为小分子物质，从而加速了在后续稳定塘中的降解。,四、氧化塘系统的类型,(一)处理贮存培系统,(二)多级生态处理与利用系统,污水通过二级处理，仍然合有一定量的悬浮固体、溶解性有机物质、溶解性无机盐类，特别是含有较大量的氮、磷物质，因此，必须采取三级处理、但三级处理费用昂贵，所以提出用土地处理代替三级处理。这样不仅费用低廉、节省能耗，且可利用肥源，促进土壤生态平衡，保护土壤,第四节 污水土地处理系统,土地处理系统概念,污水土地处理是在人工调控下利用土壤微生物植物组成的生态系统使污水中的污染物净化的处理方法。在污染物得以净化的同时，水中的营养物质和水分也得以循环利用。因此，土地处理是使污水资源化、无害化和稳定化的处理利用系统。污水土地处理是在污水农田灌溉的基础上发展起来的，二者不同：,和污灌相似但不同：,一、土地处理系统类型,土地处理技术有五种类型：慢速渗滤、快速渗滤、地表漫流、湿地 地下渗滤系统。土地处理系统是由污水预处理设施，污水调节和储存设施，污水的输送、布水及控制系统，土地净化田，净化出水的收集和利用系统等五部分组成。,1慢速渗滤系统 慢速渗滤系统适用于渗水性良好的土壤、砂质土壤及蒸发量小、气候润湿的地区。废水经喷灌或面灌后垂直向下缓慢渗滤，土地净化田上种作物，这些作物可吸收污水中的水分和营养成分，通过土壤微生物作物对污水进行净化，部分污水蒸发和渗滤。慢速渗滤系统的污水投配负荷一般较低，渗滤速度慢，故污水净化效率高，出水水质优良。慢速渗滤系统有农业型和森林型两种。其主要控制因素为：灌水率、灌水方式、作物选择和预处理等。,2快速渗滤系统 适用于渗透性非常良好的土壤，如砂土、砾石性砂土、砂质砂土等。污水灌至快速渗滤田表面后很快下渗进入地下，并最终进入地下水层。灌水与休灌反复循环进行，使滤田表层土壤处于厌氧一好氧交替运行状态，依靠土壤微生物将被土壤截留的溶解性和悬浮有机物进行分解，使污水得以净化。快速渗滤法的主要目的是补给地下水和废水再生回用。用于补给地下水时不设集水系统，若用于废水再生回用，则需设地下集水管或井群以收集再生水。进入快速渗滤系统的污水应进行适当预处理，以保证有较大的渗滤速率和硝化速率。一般情况下，污水经过一级处理就可以满足要求。若可供使用的土地有限，需加大渗滤速率，或要求高质量的出水水质时，则应以二级处理作为预处理。,3地表漫流系统 地表漫流系统适用于渗透性低的黏土或亚黏土，地面最佳坡度为2到 8。废水以喷灌法或漫灌(淹灌)法有控制地分布在地面上均匀的漫流，流向设在坡脚的集水渠，在流行过程中少量废水被植物摄取、蒸发和渗人地下。地面上种牧草或其他作物供微生物栖息并防止土壤流失，尾水收集后可回用或排放水体(图48)。采用何种灌溉方法取决于土壤性质、作物类型、气象和地形。,4湿地处理系统 湿地处理系统是一种利用低洼湿地和沼泽地处理污水的方法。污水有控制地投配到种有芦苇、香蒲等耐水性、沼泽性植物的湿地上，废水在沿一定方向流行过程中，在耐水性植物和土壤共同作用下得以净化 湿地处理可用于直接处理污水或深度处理。污水进入系统前需预处理，方法有化粪池、格栅、筛网、初沉池、酸化(水解)池和稳定塘等。,5地下渗滤处理系统 地下渗滤处理系统是将污水投配到距地面约0.5m深，有良好渗透性的地层中，藉毛管浸润和土壤渗透作用，使污水向四周扩散，通过过滤、沉淀、吸附和生物降解作用等过程使污水得到净化.地下渗滤系统适用于无法接人城市排水管网的小水量污水处理，如分散的居民点住宅、度假村、疗养院等。污水进入处理系统前需经化粪池或酸化(水解)池预处理。,二、土地处理系统的基本功能与处理机制,污水土地处理系统的净化机理十分复杂，它包含了物理过滤、物理吸附、物理沉积、物理化学吸附、化学反应和化学沉淀、微生物对有机物的降解等过程。因此，污水在土地处理系统中的净化是一个综合净化过程。1)物理过滤：土壤颗粒间的孔孙能截留，滤除废水中的悬浮颗粒；2)物理吸附和物理沉积：土壤中粘土矿物吸附功能；废水中的部分重金属离子可能会由于被吸附、被置换而沉积于土壤中。,3)物理化学吸附：金属离子与土壤中无机或有机胶体反应形成蠹合化合物；有机物与无机物反应生成复合物；重金属离子由于阳离子交换而被置换吸附；生成非溶性化合物。4)化学反应与沉淀：5)微生物的代谢和有机物的分解：异养型微生物；厌氧型微生物；硝化菌、反硝化菌等,不同污染物的净化机理,主要污染物的去除途径如下：1BOD的去除 BOD大部分是在土壤表层土中去除的。土壤中含有大量的种类繁多的异养型微生物，它们能对被过滤、截留在土壤颗粒空隙间的悬浮有机物和溶解有机物进行生物降解，并合成微生物新细胞。当处理水的BOD负荷超过土壤微生物分解BOD的生物氧化能力时，会引起厌氧状态或土壤堵塞。,2磷和氮的去除 在土地处理中，磷主要是通过植物吸收，化学反应和沉淀(与土壤中的钙、铝、铁等离子形成难溶的磷酸盐)，物理吸附和沉积(土壤中的黏土矿物对磷酸盐的吸附和沉积)，物理化学吸附(离子交换、络合吸附)等方式被去除。其去除效果受土壤结构、阳离子交换容量、铁铝氧化物和植物对磷的吸收等因素影响。氮主要是通过植物吸收，微生物脱氮(氨化、硝化、反硝化)，挥发、渗出(氨在碱性条件下逸出、硝酸盐的渗出)等方式被去除。其去除率受作物的类型、生长期、对氮的吸收能力，以及土地处理系统的工艺等因素影响。,3悬浮物质的去除 污水中的悬浮物质是依靠作物和土壤颗粒间的孔隙截留、过滤去除的。土壤颗粒的大小、颗粒间孔隙的形状、大小、分布和水流通道，以及悬浮物的性质、大小和浓度等都影响对悬浮物的截留过滤效果。若悬浮物浓度太高、颗粒太大会引起土壤堵塞。4病原体的去除 污水经土壤过滤后，水中大部分的病菌和病毒可被去除，去除率可达9297。其去除率与选用的土地处理系统工艺有关，其中地表漫流的去除率略低，但若有较长的漫流距离和停留时间，也可达到较高的去除效率。,5重金属的去除 重金属的去除主要是通过物理化学吸附，化学反应与沉淀等途径被去除的。重金属离子在土壤胶体表面进行阳离子交换而被置换、吸附，并生成难溶性化合物被固定于矿物晶格中；重金属与某些有机物生成可吸性螯合物被固定于矿物晶格中；重金属离子与土壤的某些组分进行化学反应，生成金属磷酸盐和有机重金属等沉积于土壤中。,三、影响条件,第八章 大气污染及生物防治,酸雨,第一节 大气污染慨述,大气污染的危害大气污染对人体的危害主要表现为卢呼吸道疾病；对植物可使其生理机制受抑制，生长不良，抗病抗虫能力减弱，甚至死亡；大气污染还能对气候产生不良影响，如降低能见度，减少太阳的辐射(据资料表明，城市太阳辐射强度和此外线强度要分别比农村减少1030%和1025%)而导致城市佝偻发病率的增加；大气污染物能腐蚀物品，影响产品质量；近十几年来，不少国家发现酸雨，雨雪中酸度增高，使河湖、土壤酸化、鱼类减少甚至灭绝，森林发育受影响，这与大气污染是有密切关系的。,第二节 温室效应温室效应（Greenhouse effect），定义为：从太阳辐射出来的光线原本波长较小，越过大气层时可以穿透具有与玻璃一样效应的二氧化碳、甲烷、一氧化二氮、臭氧、氟氯碳化物等气体而抵达地球表面；然而，抵达地球表面的阳光经地表反射后波长较长，会被二氧化碳等气体阻挡，不容易散失于大气外，以致地球上的温度逐年增高。,一、温室气体,1.二氧化碳（CO2）：由于大量使用煤、石油、天然气等石化燃料，全球的二氧化碳正以每年约60亿吨的量增加中，是造成温室效应的主要气体。2.氟氯碳化物（CFCs）：目前以 CFC-11，CFC-12，CFC-113 为主。使用于冷气机、电冰箱的冷媒、电子零件清洁剂、发泡剂，是造成温室效应的气体。3.甲烷（CH4）：有机体发酵与化及物质不完全燃烧的过程会产生甲烷，主要来自牲畜、水田、掩埋场及汽机车的排放 4.氧化亚氮（N2O）：系由燃烧石化燃料、微生物及化学肥料分解所排放。5.臭氧（O3）：来自汽机车等所排放的氮氧化物及碳氢化合物，经光化学作用而产生的气体。,温室效应理论认为，大气层中的二氧化碳、甲烷等气体能阻止地球散发热量，形成类似温室一样的效果。根据这个理论，科学家们认为人类燃烧化石燃料排放过量二氧化碳，使全球气温升高。但是，部分科学家仍对温室效应理论持怀疑态度，其原因是它与地球历史上一次大冰期的纪年有矛盾。,而在日出版的地质学杂志上，俄亥俄州立大学地质学家索尔兹曼等人发表论文指出，奥陶纪末冰期发生的时间应该比传统认识的早万年，当时地球上火山喷发活跃期还没有开始，大气中二氧化碳浓度比较低。,二增温及后果,尽管不同研究人员的结果可能不同，近百年来海平面上升却是不容置疑的事实。自上世纪末以来，海平面上升约10厘米或稍多。据预测，到下个世纪末，海平面将比现在上升50厘米甚至更多。海平面上升将给人类带来惊人的严重影响。,对气侯带和植被分布的影响,由于温室效应，使热带北界可能向北椎移2“，其界线大体与北回归线一，而垂直高区可能上升 150 m左右。,三、对策（一）温度、湿度的变化，必然迫使我们要相应调整农业结构和土地利用方式,（二）保护森林、造林绿化是减少温室效应的重要措施,（三）减少CO2的排放量是减缓增温的重耍保证,第三节 酸雨,酸雨，顾名思义，雨是酸的。其正确的名称应为酸性沉降，它可分为湿沉降与干沉降两大类，前者指的是所有气状污染物或粒状污染物，随着雨、雪、雾或雹等降水型态而落到地面者，后者则是指在不下雨的日子，从空中降下来的落尘所带的酸性物质而言。,，火山,在化学上定义水之pH(酸碱)值等于七为中性，小于则是酸性。自然大气中含有大量二氧化碳，二氧化碳在常温时溶解于雨水中并达到气液相平衡后，雨水之酸碱值约为 5.6，因此大自然的雨水是酸的；但是，在大自然中，仍存在其它致酸的物质，,例如爆发所喷出的硫化氢，海洋所释放出的二甲基硫，高空闪电所导致之氮氧化物等，均会使雨水进一步酸化，而酸碱值会降至 5.0 左右。因此，在 1980 年代后期以来，许多国内外（包含环保署研究报告）研究者，已将所谓酸雨认知为当雨水酸碱值在 5.0 以下时，即确定受到人为酸性污染物的影响。因此，在环保署研究报告中，已统一雨水酸碱值达 5.0以下时，正式定义为酸雨。,二、酸雨的組成 一般酸水化學組成中，較重要的物種包括 H+、Cl-、NO3-、SO2-4、NH4+、K+、Na+、Ca2+及 Mg2+等九種。其來源包括,一般而言NO3-及 SO2-4 為主要的致酸物質，Ca2+及 NH4+為主要的中和(致鹼)物質。,酸雨的危害1、酸污染对人类最严重的副作用就是呼吸方面的问题。眼角膜和呼吸道粘膜对酸类却十分敏感，酸雨或酸雾对这些器官有明显刺激作用，导致红眼病和支气管炎,咳嗽不止,尚可诱发肺病,这是酸雨对人体健康的直接影响。另一方面，农田土壤酸化，使本来固定在土壤矿化物中的有害重金属,如汞、镉、铅等,再溶出,继而为粮食，蔬菜吸收和富集,人类摄取后,中毒,得病。这是酸雨对人体健康的间接影响。,2、建筑物和雕像 酸性粒子也会沉积在建筑物和雕像上，造成侵蚀。例如,建在渥太华的美国国会大厦一直被大气中过量的二氧化硫瓦解。石灰岩和大理石跟酸接触后会转变为一种粉碎物质，称为石膏。此外，桥梁以更快的速度被腐蚀，铁路工业和飞机工业同样的必须花费更多的钱来修补由酸雨造成的损害。酸雨不仅造成了经济负担上的问题，而且也对一般大众的安全产生危险。举一个实例，1967年俄亥俄河上的桥倒塌，造成46人死亡。原因为何？由于酸雨的腐蚀。另外，酸雨也造成暴露在外的雕像受到侵蚀，这造成文化资产的破坏，令许多人担忧。,3、农作物 酸雨會影響農作物稻子的葉子，同時土壤中的金屬元素因被酸雨溶解，造成礦物質大量流失，植物無法獲得充足的養分，將枯萎、死亡。但土壤中因酸雨釋出的金屬也可能為植物吸收造成影響，這問題極其複雜，譬如，酸雨中某些金屬(如，鐵)的釋出反而有助於植物的生長。因此，酸雨對植物、農作物、森林的確實影響仍不清楚。,4、樹木和土壤,它可以破坏大面积的森林和农作物。据报道，欧洲和北美一些国家的森林受酸雨危害率高达3050。我国南方重酸区已出现一些严重的森林衰亡现象：重庆市郊地区50的松树枯死；峨眉山金顶冷杉的死亡率达40；浙江西天目山因酸雨的影响使大片的柳杉死亡；柳州市区和郊区的林木也出现较严重的酸雨危害。植物对酸雨反应最敏感的器官是叶片，叶片受损后会出现坏死斑、萎蔫、叶绿素含量降低、叶色发黄、退绿、光合作用降低，使林木生长缓慢或死亡，使农作物减产。同时，酸雨危害植物表皮及角质层，使植物的抗病虫害能力减弱。酸雨使土壤酸化，土质中的钙、镁等养分被酸溶解，导致土壤养分流失。酸化的土壤抑制了土壤微生物的活性，破坏了土壤微生物的正常生态群落，使有机物的分解减缓，土壤贫瘠，病虫害猖獗。,5、对水生生物 在5.06.5之间的弱酸性时，鱼卵难已孵化，鱼苗数量减少；当湖水pH值低于5.0时，大多数鱼类不能生存。因此，湖泊酸化会引起鱼类死亡。虾类要比鱼类提前灭绝。,无污染干净能源风能：太阳能：太阳能发电：