环境工程概论第3章水污染及其控制工程.ppt

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1、主要学习内容（32学时）,章节安排,1,2,3,4,6,总论（3）,环境生态学基础（3）,水污染及其控制工程（8）,物理性污染及其控制（4）,大气污染过程及其控制工程（6）,5,固体废物处理及其应用（2）,7,环境质量评价及环境管理（4）,8,清洁生产（2）,第三章水污染及其控制工程,第一节 水污染问题第二节 水体污染过程及自净第三节 水污染控制技术方法,第一节 水污染问题,一、概述二、水体主要污染源三、水体主要污染物四、水质指标与水质标准,兴趣是最好的老师,1什么是水体污染？2、水体污染源有哪些？各自有何特点？3、石油化学工业污水中主要污染物有哪些？4、一般水体污染物有哪几大类？5、什么是需

2、氧污染物？其具体指标有哪些？分别说明其含义。6、我国环境标准体系分哪两类？7、地表水水域功能区分几类、水质标准分几类、标准如何执行？8、污水综合排放标准中将排放的污染物按其性质及控制方式可分为几类？相应的排放口应如何设置？,一、概 述,1、水循环海洋、湖泊、河流、冰川；大气水、地下水、土壤水；生物水形成了不连续的水圈。水的自然循环：水由液气液态（固）的变化，在海洋、大气和陆地之间循环。,水的社会循环：人类社会需求形成的局部循环体系（取用天然水体废水排入水体）。表现人类与自然的矛盾：废水中有害物质污染天然水体，又影响人类用水。对水污染进行控制。2、水资源世界水资源：海水：97.2，覆盖地球表面7

3、0.8，不宜被人类直接使用。淡水：人类活动必需，有限，占总水量2.53%，其中34冰川。易开发 利用0.3。世界陆地可更新水资源量占全球总水量0.34。2000年人均占有0.73万m3。利用水量1/5，美国利用率17.6，中国17.8。,表3-1 地球上水资源的分布,我国水资源：总量：28124.4亿m3。降水量60000亿m3，占全球陆地总降水量的5，世界第三位。地表径流27115亿m3，世界第六位。人均年径流量，2400m3/年，世界人均的1/4，第88位，相当贫乏。特点：(1)地区分布不平衡：东南多、西北少。国土面积53东南沿海，占全国水资源93，西北7。(2)时程分配不均匀：降水集中6

4、9月份，占年总降水70。(3)水土资源组合不相适应：东北、西北，黄淮流域的水资源占全国的17%，但土地占65%；长江以南的水资源占全国的83%，土地占35%。,第一章 绪 论,第一节 水资源与水循环第二节 水的性质第三节 水体污染与自净第四节 污水处理技术,南北方水资源比较,广州,上海,北京,哈尔滨,降水量的月份分配,降水量的年际变化,跨流域调水路线示意图,引黄济青,中线方案,东线方案,引滦入唐,引滦入津,坎儿井主要由竖井和暗渠组成。图中环状土堆即为竖井,问 题,对 策,季节和年际变化大,空间分布不均匀,地下水资源枯竭,水体污染,浪费现象严重,建立蓄水工程,植树种草,跨流域引水,工业循环用水,

5、改进灌溉方式,防治水污染,合理开采、雨季回灌,城市推广节水,水资源开发利用中存在的主要问题水体污染：废水排放大，80以上未经处理。2001年，80河段为劣类，仅能灌溉；东海发生28次红潮。水源枯竭：城市地下水位下降，水源严重不足。生态环境恶化：人类超强度开发水文系统，江河断流、水质污染、水土流失、湖泊萎缩、水质咸化、土地退化、沙漠化、地面沉陷、陆地水生生态环境破坏。,水体污染,未经处理的高浓度生产废水,桶中为被污染的井水,二、水体的主要污染源,水体污染：排入水体的废物水生生态系统自净容量 水体的五级污染程度：一级：水质良好，符合饮用水、渔业用水水质标准。二级：轻度污染，符合地面水水质卫生标准，

6、渔业用水，处理后可为饮用水。三级：污染较严重，但可以作为农业灌溉用水。四级：水质受到严重污染，水体中的水几乎无使用价值。五级：水质受到严重污染，水质已超过工业废水最高允许排放浓度标准。,水体污染源：向水体释放污染物的来源或场所。1.生活污水：粪便水、洗浴水、洗涤水、冲洗水等。多含有机物，易生化降解。特点：N、P、S高；纤维素、淀粉、糖类、脂肪、蛋白质、尿素，易产生恶臭的物质；细菌、病原菌、病毒，易使人传染上各种疾病；洗涤剂，废水呈弱碱性，对人体有一定危害。,2.工业废水特点：排放量大，污染范围广，排放方式复杂。污染物种类繁多，浓度波动大。污染物质毒性强，危害大。刺激性、腐蚀性；耗氧有机物多；N

7、、P、K等造成水体富营养化；悬浮物含量很高，为生活废水的10倍。污染物排放后迁移规律差异大。污染物性质差别大，迁移变化规律不相同。恢复比较困难。水体一旦受污染，恢复到原来状态需要相当长的时间。,工业废水主要有下列来源：,（1）采矿及选矿废水各种金属矿、非金属矿、煤矿开采过程中产生的矿坑废水，主要含有各种矿物质悬浮物和有关金属溶解离子。（2）金属冶炼废水炼铁、炼钢、轧钢等过程的冷却水及冲浇铸件、轧件的水污染性不大；洗涤水是污染物质最多的废水，如除尘、净化烟气的废水常含大量的悬浮物，需经沉淀后方可循环利用，但酸性废水及含重金属离子的水有污染。（3）炼焦煤气废水焦化厂、城市煤气厂等在炼焦与煤气发生过

8、程中产生严重污染的废水，含有大量酚、氨、硫化物、氰化物、焦油等杂质，可产生多方面的污染效应。（4）机械加工废水主要含有润滑油、树脂等杂质，还含有各种金属离子如铬、锌以及氰化物等，他们都是剧毒性的。电镀废水的涉及面很广，且污染性大，是重点控制的工业废水之一。,（5）石油工业废水主要包括石油开采废水、炼油废水和石油化工废水三个方面。油田开采出的原油在脱水处理过程中排出含油废水，这种废水中还含有大量溶解盐类，其具体成分与含油地层地质条件有关。炼油厂排出的废水主要是含油废水、含硫废水和含碱废水。含油废水是炼油厂最大量的一种废水，主要含石油，并含有一定量的酚、丙酮、芳烃等；含硫废水具有强烈的恶臭，对设备

9、具有腐蚀性；含碱废水主要含氢氧化钠，并常夹带大量油和相当量的酚和硫，pH可达1114。石油化工废水成分复杂。裂解过程的废水基本上与炼油废水相同，除含油外还可能有某些中间产物混入，有时还含有氰化物。由于产品种类多且工艺过程各不相同，废水成分极为复杂。总的特点是悬浮物少，溶解性或乳浊性有机物多，常含有油分和有毒物质，有时还含有硫化物和酚等杂质。,（6）化工废水化学工业包括有机化工和无机化工两大类，化工产品多种多样，成分复杂，排出的废水也多种多样。多数有剧毒，不易净化，在生物体内有一定的积累作用，在水体中具有明显的耗氧性质，易使水质恶化。无机化工废水包括从无机矿物制取酸、碱、盐类基本化工原料的工业，

10、这类生产中主要是冷却用水，排出的废水中含酸、碱、大量的盐类和悬浮物，有时还含硫化物和有毒物质。有机化工废水则成分多样，包括合成橡胶、合成塑料、人造纤维、合成染料、油漆涂料、制药等过程中排放的废水，具有强烈耗氧的性质，毒性较强，且由于多数是人工会成的有机化合物，因此污染性很强，不易分解。（7）造纸废水造纸工业使用木材、稻草、芦苇、破布等为原料，经高温高压蒸煮而分离出纤维素，制成纸浆。在生产过程中，最后排出原料中的非纤维素部分成为造纸黑液。黑液中含有木质素、纤维素、挥发性有机酸等，有臭味，污染性很强。,（8）纺织印染废水纺织废水主要是原料蒸煮、漂洗、漂白、上浆等过程中产生的含天然杂质、脂肪以及淀粉

11、等有机物的废水。印染废水是洗染、印花、上浆等多道工序中产生的，含有大量染料、淀粉、纤维素、木质素、洗涤剂等有机物，以及碱、硫化物、各类盐类等无机物，污染性很强。（9）皮毛加工及制革废水主要包括皮毛和皮革的清整等加工过程，经浸泡、脱毛、清理等预备工序排出的废水，富含丹宁酸和铬盐，有很高的耗氧性，是污染性很强的工业废水之一。（10）食品工业废水食品工业的内容极其复杂，包括制糖、酿造、肉类、乳品加工等生产过程，所排出的废水都含有机物，具有强的耗氧性，且有大量悬浮物随废水排出。动物性食品加工排出的废水中还含有动物排泄物、血液、皮毛、油脂等，并可能含有病菌，因此耗氧量很高，比植物性食品加工排放的废水的污

12、染性高得多。一些工业废水中所含的主要污染物如表6-2 所示。,表3-2 一些工业废水中的主要污染物,3.农业生产废水 牲畜饲养、食品加工、含农药、化肥的废水。特点：生化需氧量高：有机质、植物营养物质、病原微生物含量高。化肥、农药含量高：85均可进入水体，有机氯农药半衰期为15年。,三、水体主要污染物,1.固体污染物。溶解态、胶体态、悬浮态。2.生物污染物。病毒、病菌、寄生虫卵、藻类。3.需氧有机污染物。转化过程需要消耗氧。4.富营性污染物。N、P、K、S等。富营养化。5.感官污染物。浑浊、泡沫、恶臭。6.酸、碱、盐类污染物。工业废水、酸雨。7.有毒污染物。12000种,无机毒物、有机毒物、放射

13、性物质。8.油类污染物。矿物油、动植物油。9.热污染。废水温度过高。,四、水质与水质标准,水质指标衡量水质的好坏。第一类，物理性：感官。温度、色度、嗅和味、浑浊度、透明度。其他。总固体、悬浮固体、溶解固体、可沉固体、电导率、电阻率。第二类，化学性：一般指标：pH值、硬度、各种阴、阳离子、总含盐量、有机物。有毒。重金属、氰化物、多环芳烃、各种农药。氧平衡。溶解氧(DO)，化学需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)、总需氧量(TOD)。第三类，生物性：细菌总数、总大肠菌群数、各种病原细菌、病毒。,常用水质指标 简介,（1）pH值。污水酸碱性大小。天然水pH69。生活污水一般呈弱碱性，某些工业废水p

14、H值偏离中性很远。（2）悬浮固体(简称SSSuspended Solids)。水中呈悬浮状态固体物质，mgL。挥发性悬浮物高温下(600)，悬浮物灼烧失去的重量。表示有机物含量。固定性悬浮物灼烧后残留的悬浮物的重量。代表悬浮物中无机物的含量。,（3）有机污染物。C、H、O、N、S组成。在水中不稳定，微生物分解无机物。需氧有机物通过生化过程或化学作用消耗水中溶解氧的物质。微生物分解有机物，氧化反应，消耗水中O2。当消耗大气补充，水质恶化。当溶解氧很少时，有机物进行厌氧分解，产生H2S、CH4、NH3，臭气、水变黑。,生化需氧量BOD（Biochemical Oxygen Demanded）有氧条

15、件下，20时，微生物分解可降解有机物所需溶解氧量(mg/L)。BOD需氧有机物。,综合水质指标：用水中溶解氧的减少量，间接表示有机物浓度。,有机物分解过程：BOD BODu+NODu第一阶段(碳化阶段BODu)：有机物无机的CO2、H2O和NH3。第二阶段(硝化阶段NODu)：NH3（硝化菌作用）亚硝酸根、硝酸根(在第一阶段有机物已基本无机化了，作为衡量有机物多少的指标，只需采用碳化需氧量BODu即可。BODBODu),测定BODu需20天（BOD20），太长。BOD520，5天所需BOD。BOD5BODuBOD。生活用水：BOD5/BOD2070。从BOD5可推得BOD20。缺点：a)含难生

16、物降解物质时，BOD5测定误差较大；b)测定需5天，仍慢；c)含抑制微生物繁殖物质，或不含微生物生长所需营养时，影响测定结果。,化学需氧量COD（Chemical Oxygen Demanded）,用氧化剂氧化分解有机物时，与消耗的氧化剂当量相等的氧量。CODCr（COD）氧化剂 K2Cr2O7(重铬酸钾指数)。CODMn氧化剂KMnO4（高锰酸钾指数）。优点：CODCr在较短时间内(规定2小时)测出耗氧物质含量，不受水质限制。缺点：不能完全表示可被微生物氧化的有机物量，还原性无机物也消耗O2。对特定水质：CODCr（COD）BODu（BOD）BOD5CODMn。BOD5CODCr0.3，宜采

17、用生化处理。,总需氧量TOD（Total Oxygen Demanded）900时，有机物催化燃烧成CO2、H2O、NO2、SO2所消耗的氧量。可在几分钟内完成，TODCOD。总有机碳TOC（Total Organic Carbon）900时催化燃烧，测定产生的CO2量，折算出其中的含碳量。也仅需几分钟。,（4）溶解氧DO（Dissolved Oxygen）。水中溶解的分子氧的含量，mg/L。无污染水，溶解氧处于饱和。常压，0时淡水溶解氧10 mg/L，海水为淡水的80%。溶解氧4.0 mg/L，水生生物就难以生存。DO，水体污染程度。,（5）N、P等植物性营养物质。分氨氮，总氮，总磷排放。（

18、6）有毒物质。对主要毒物规定浓度限值。（7）大肠菌群数。每升水中的大肠菌群数。一般，大肠菌为非致病菌。水致传染病菌、病毒生长环境与大肠菌基本相同，检测困难，用大肠菌群作为间接检测指标。,水环境标准简介,1、我国的环境标准体系所谓环境标准体系，就是按照标准的性质、功能和内在联系，进行分级和分类，构成一个系统的有机整体，就称为环境标准体系。环境标准分级和体系我国划分国家和地方两级。,目前我国环境标准分为国家级和地方级（两级）:国家级包括：国家环境标准、国家污染物排放标准（或控制标准）、国家环境监测方法标准、国家环境标准样品标准、国家环境基础标准、以及国家环境保护行业标准。地方级包括：地方环境质量标

19、准、地方污染物排放标准.此外，还可分为强制性标准和推荐性标准。,我国环境标准体系,相关的水环境标准,地表水环境质量标准GB3838-2002地下水质量标准GB/T 14848-93海水水质标准GB 3097-1997污水综合排放标准GB8978-1996城镇污水处理厂污染物排放标准GB 18918-2002,地表水环境质量标准GB3838-2002,主要内容：本标准按照地表水环境功能分类和保护目标，规定了水环境质量应控制的项目及限值，以及水质评价、水质项目的分析方法的标准的实施与监督。本标准将标准项目分为：地表水环境质量标准基本项目、集中式生活饮用水地表水源地补充项目和集中式生活饮用水地表水源

20、地特定项目。,四、常用环境标准地表水环境质量标准,适用范围：本标准适用于中华人民共和国领域内江河、湖泊、运河、渠道、水库等具有使用功能的地表水水域。具有特定功能的水域，执行相应的专业用水水质标准。基本项目共24项：分别是水温、pH值、溶解氧、高锰酸盐指数、化学需氧量（COD）、五日生化需氧量（BOD5）、氨氮（NH3-N）、总磷、总氮、铜、锌、氟化物、锶、砷、汞、镉、铬(六价)、铅、氰化物、挥发酚、石油类、阴离子表面活性剂、硫化物、粪大肠菌群,共计24项。集中式生活饮用水地表水源地：补充项目共5项，特定项目共80项。,四、常用环境标准地表水环境质量标准,（2）、水域功能分类,依据地表水水域环境

21、功能和保护目标，按功能高低依次划分为五类：类 主要适用于源头区、国家自然保护区。类 主要适用于集中式饮用水地表水源地一级保护 区、珍稀水生生物栖息地、鱼虾类产卵场、仔稚幼鱼的索饵场等。类 主要适用于集中式饮用水地表水源地二级保护区、鱼虾类越冬场、洄游通道、水产养殖区等渔业水域及游泳区。类 主要适用于一般工业区及人体非直接接触的娱乐用水区。类 主要适用于农业用水区及一般景观要求水域。,四、常用环境标准地表水环境质量标准,（3）、水环境质量标准分类,对应地表水上述五类水域功能，将地表水环境质量标准基本目标标准值分为五类：类、类、类、类、类。（4）、标准执行 不同功能类别分别执行相应类别的标准值。水

22、域功能类别高的标准值严于水域功能类别低的标准值。同一水域兼有多类使用功能的，执行最高功能类别对应的标准值。,四、常用环境标准地表水环境质量标准,（5）、标准值,地表水环境质量标准基本项目标准限值(共24项)见表1。,标准值,项目,四、常用环境标准地表水环境质量标准,集中式生活饮用水地表水源地补充项目标准限值(共5项)见表2。集中式生活饮用水地表水源地特定项目标准限值(共80项)见表3。,四、常用环境标准地表水环境质量标准,3.废水排放标准 分综合排放标准、行业部门标准两种，不交叉执行，有的地区还制定了严于国家排放标准的地方标准。我国污水综合排放标准（GB89781996）限制允许排放浓度。,（

23、1）、主要内容与适用范围,主要内容：污水综合排放标准（GB 8978-1996）按照污水排放去向，分年限规定了69种水污染物最高允许排放浓度及部分行业最高允许排水量。适用范围：本标准适用于现有单位水污染物的排放管理，以及建设项目的环境影响评价、建设项目环境保护设施设计、竣工验收及其投产后的排放管理。,四、常用环境标准污水综合排放标准,按照国家综合排放标准与国家行业排放标准不交叉执行的原则，下列行业执行各自的排放标准：造纸工业，船舶，船舶工业，海洋石油开发工业，纺织染整工业，肉类加工工业，合成氨工业，钢铁工业，航天推进剂使用，兵器工业，磷肥工业，烧碱、聚氯乙烯工业。其他水污染物排放均执行本标准。

24、本标准颁布后，新增加国家行业水污染物排放标准的行业，按其适用范围执行相应的国家水污染物行业标准，不再执行本标准。,四、常用环境标准污水综合排放标准,（2）、标准分级,(1)排入GB3838类水域(划定的保护区和游泳区除外)和排入GB3097中二类海域的污水，执行一级标准。(2)排入GB3838中、类水域和排入GB3097中三类海域的污水，执行二级标准。(3)排入设置二级污水处理厂的城镇排水系统的污水，执行三级标准。(4)排入未设置二级污水处理厂的城镇排水系统的污水，必须根据排水系统出水受纳水域的功能要求，分别执行(1)和(2)的规定。(5)GB3838中、类水域和类水域中划定的保护区，GB30

25、97中一类海域，禁止新建排污口，现有排污口应按水体功能要求，实行污染物总量控制，以保证受纳水体水质符合规定用途的水质标准。,四、常用环境标准污水综合排放标准,（3）、污染物分类,本标准将排放的污染物按其性质及控制方式分为二类。第一类污染物，不分行业和污水排放方式，也不分受纳水体的功能类别，一律在车间或车间处理设施排放口采样，其最高允许排放浓度必须达到本标准要求（采矿行业的尾矿坝出水口不得视为车间排放口）。第二类污染物，在排污单位排放口采样，其最高允许排放浓度必须达到本标准要求。本标准按年限规定了第一类污染物和第二类污染物最高允许排放浓度及部分行业最高允许排水量。,四、常用环境标准污水综合排放标

26、准,（4）、标准执行,本标准中，以1997年12月31日之前和1998年1月1日起为时限，对第二类污染物最高允许排放浓度及部分行业最高允许排水量，规定了不同的限值。建设（包括改、扩建）单位的建设时间，以环境影响评价报告书（表）批准日期为准划分。对于排放含有放射性物质的污水，除执行本标准外，还须符合GB8703-88辐射防护规定,四、常用环境标准污水综合排放标准,（5）、有关排污口的规定,GB3838中、类水域和类水域中划定的保护区,GB3097中一类海域，禁止新建排污口，现有排污口应按水体功能要求，实行污染物总量控制，以保证受纳水体水质符合规定用途的水质标准。第一类污染物，不分行业和污水排放方式，也不分受纳水体的功能类别，一律在车间或车间处理设施排放口采样。第二类污染物，在排污单位排放口采样。,四、常用环境标准污水综合排放标准,表3-4 第一类污染物最高允许排放浓度,本节结束,谢谢!,