水污染及控制工程.ppt

水污染与控制工程,环境科学与工程学院 胡 辉 杨家宽 Tel E-mail: ; ,环境工程导论,内 容,一、水是生命之源 二、水循环与水污染的产生 三、常见的水质指标BOD/COD/TN/TP 四、常见的污水处理工艺活性污泥法 五、水体污染与富营养化 六、常见的供水系统及水质安全,地球很“渴”， 请珍爱每滴水,全球淡水资源的比重仅占总水量的2.5 有70以上被冻结在南极和北极的冰盖中，再加上高山冰川和永冻积雪，全球约有87的淡水资源难以利用 人类真正能够利用的淡水资源是江河湖泊和地下水中的一部分，约占地球总水量的0.26，而且分布不均 目前约11亿人无法获得安全的饮用水 每年有310万人因饮用不洁水患病而死亡 到2025年全球可能将有30亿人生活在缺水地区,水危机是中国的最大忧患之一,据统计，2004年我国人均淡水拥有量居世界88位，不及世界人均水平的1/4，有18个省、自治区和直辖市人均水资源低于联合国2300m3的标准。 世界自然基金会07年3月19日发表报告，将长度与水量均为世界第三的长江列入世界可能面临干涸的10条大河之一。 在过去40多年，西北地区冰川面积约减少了1400km2，雪线上升30-60mm，直接导致部分内陆河源头来水量显著减少。 预测未来50年西北气温可能上升1.9-2.3，这将导致冰川面积减少27,其中面积2km2左右的小冰川将基本或完全消失. 1985年，被称为黄河“蓄水池”的甘南藏族自治州玛曲县湖泊数量还有4077个，如今已锐减至1800个；境内27条黄河主要支流中已有11条干涸，另有多条河流则成了季节河。,水污染严重加剧缺水危机,全国70的江河水系受到污染，40基本丧失了使用功能，流经城市的河流95以上受到严重污染 世界上污染最严重的20个城市中中国占了16个。据水利部对118个大中城市调查，地下水严重污染的占64。 2004年水土流失365万平方公里，占国土面积的37，土壤流失量16.22亿吨，相当于125万平方公里土地上流失掉1厘米厚土壤。 淮河流域 云南昆明滇池,常用水资源的来源及相应污染对象,常用水资源来源统计,降 水,地表水,地下水,大气污染的 酸雨及酸沉降,河流/湖泊/水库的污染,重金属/难降解有机污染物,地表水环境质量标准GB3838-2002,地下水质量标准 GB/T 14848-1993,大气环境质量标准 GB3095-82,3种来源,污染对象,控制标准,水污染和污水来源,1.水体污染的含义 指污染物进入河流、湖泊、海洋或地下水等水体后，使水体的水质和水体沉积物的物理、化学性质或生物群落组成发生变化，从而降低了水体的使用价值和使用功能的现象。 2.水体自净作用 水体能够在其环境容量范围内，经过水体的物理、化学和生物作用，使排入的污染物的浓度和毒性随着时间的推移，在向下游流动的过程中自然降低。 3.水环境容量 在满足环境要求的情况下，受纳水体所能够容纳的最大污染物的量。,水污染和污水来源分类,污 水,生活污水,工业污水,被污染的雨水,石油的泄漏,一、物理指标 1水温 2色度 3气味(表) 4固体含量 悬浮态:不能通过滤器(滤纸或滤膜)的固体物质 胶体态； 溶解态,三、常见污水的水质指标,二、化学指标 1.生物化学需氧量BOD 在人工条件控制下，水中微生物将有机物氧化成无机物所消耗的溶解氧。因5d的生化需氧量占总碳氧化需氧量的70-80%。故用BOD5作为可生物降解有机物的综合浓度指标。 2.化学需氧量COD 用氧化剂氧化试样中的无机还原性物质和有机污染物的一部分或全部时所需的氧量。用CODCr或CODMn表示。 CODCr CODMn BOD5,三、常见污水的水质指标,二、化学指标 3.有机碳总量(TOC)和总需氧量(TOD) TOC：指水中溶解态及悬浮态等所有有机污染物的含碳量； TOD：指当有机物全部被氧化时，碳被氧化为CO2，氢、氮及硫则被氧化为H2O、NO和SO2等所需全部氧的量。 4.酸碱度(pH值)；5.总氮(TN)和总磷(TP)； 6.油类污染物。 三、生物化学指标 1. 细菌总数 2. 大肠杆菌群数：指每升水样中所含有的大肠菌群的数目(个/L计),三、常见污水的水质指标,一、地表水环境质量功能区的分类和标准分级 地表水环境质量功能区分为五类： 1.功能区 I类: 源头水、国家自然保护区； II类: 集中式生活饮用水水源地一级保护区、珍贵鱼类保护区、鱼虾产卵场等； III类: 集中式生活饮用水水源地二级保护区、一般鱼类保护及游泳区； IV类: 一般工业用水区及人体非直接接触的娱乐用水区； V类: 农业用水区及一般景观要求水域。,地表水环境质量标准(GB 3838-2002),一、地表水环境质量功能区的分类和标准分级 2.标准分级 对应地表水上述五类功能区，将地表水环境质量基本项目标准值分为五类，不同功能类别分别执行相应类别的标准值，即一类区执行I级标准；二类区执行II级标准；三类区执行III级标准；IV类区执行IV级标准；V类区执行V级标准。水域功能类别高的区域执行的标准值严于水域功能类别低的区域。 3.常规项目的标准限值 水温、pH值、溶解氧、高锰酸钾指数、化学需氧量、五日生化需氧量、氨氮、总氮、总磷,地表水环境质量标准(GB 3838-2002),地表水环境质量标准(GB 3838-2002),一、地表水环境质量功能区的分类和标准分级 案例分析 某大型湖泊位于两个不同的行政管理区域，根据省政府对该水域的中长期规划建设要求，必须对该水域进行水环境容量核算，以确保该水域周边地区发展的需要。其中，该水域的一侧要求的水质标准为三级，以保证生活饮用水和渔业资源利用的需要，另一侧的水质要求之需要满足工业生产用水IV类即可。 问题： 1.该水域的水质标准如何确定？ 2.如何计算确定该水域的水环境容量？,污水综合排放标准,一、污水综合排放标准 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。 1标准分级 排入类水域和二类海域的污水，执行一级标准 排入、类水域和三类海域的污水，执行二级标准。 排入二级污水处理厂的污水，执行三级标准。 排入未设置二级污水处理厂的污水，根据排出水受纳水域功能要求，执行和的规定。 、和类水域中划定的保护区和一类海域。,污水综合排放标准,一、污水综合排放标准 2污染物分类 第一类污染物，不分行业和污水排放方式，不分受纳水体功能类别，一律在车间排放口采样，最高允许排放浓度必须达到本标准要求。 第二类污染物，在排污单位排放口采样，最高允许排放浓度必须达到本标准要求。,第一类污染物最高允许排放浓度 单位：mg/L,一、水污染源 点源、面源,葛店化工集团一排污渠,造纸厂的污水直接排入了洞庭湖,四、常见的污水处理工艺,四、常见的污水处理工艺,二、基本方法 1.按原理分类： 物理处理法： 用物理作用，分离和回收污水中主要呈悬浮状态的不溶解性污染物质，在处理过程中不改变其化学性质。 化学处理法： 向污水中投加某种化学物质,利用化学反应分离和回收污水中的污染物,或使其转化为无害物。如中和法、化学沉淀法、氧化还原法等 生物处理法： 通过微生物新陈代谢作用，将废水中部分有机物转化为微生物的细胞物质，另一部分转化为较稳定的化学物质的方法。,四、常见的污水处理工艺,二、基本方法 2.按处理程度分类： 一级处理: 预处理或称为物理处理 二级处理： 生物处理：活性污泥法、生物膜法、氧化塘法等 三级处理 深度处理及污水回用,四、常见的污水处理工艺,三、一级处理对象及设备 1.处理对象 悬浮态固体污染物（SS） 2. 一级处理的物理处理法设备 筛网，格栅，滤池，沉砂池，沉淀池，隔油池，气浮池，离心机，漩流分离器,四、常见的污水处理工艺,三、二级处理的对象和主要构筑物 1.处理对象 胶体和溶解态的有机污染物; 2.处理方法 好氧生物方法：在有氧气存在的情况下，将有机污染物进行分解； 厌氧生物方法：在无氧气存在的情况下，将有机污染物进行分解； 3.主要构筑物为生物处理法的构筑物 活性污泥法的曝气池，氧化塘，生物转盘，生物膜反应器，湿地处理系统等。,四、常见的污水处理工艺,三、二级处理的对象和主要构筑物 3.主要构筑物为好氧生物处理法的构筑物 活性污泥： 由细菌、原生动物等与悬浮物质、胶体物质混杂在一起形成的一种絮状体颗粒物的总称。 特 点： 具有很强的吸附能力 ； 具有很强的氧化、分解有机物的能力 ； 具有良好的沉降性能。 活性污泥法的构筑物： 曝气池，氧化塘，生物转盘，生物膜反应器,活性污泥法的工艺流程,三、三级处理的对象和主要方法 1.三级处理处理对象 进一步去除污水中难降解的有机物质、磷、氮等能够导致水体富营养化的可溶性无机物质。以及某种特殊的污染物质，如除铁、除锰、除氟等。 2. 常用方法 生物脱氮除磷法、混凝沉淀法、砂滤法、活性炭吸附法、离子交换法、电渗析法等。,四、常见的污水处理工艺,四、土地处理系统和主要方法 1. 污水土地处理系统 在人工控制条件下，将污水投配在土地上，通过土壤植物系统，进行一系列物理、化学和生物净化过程，使污水得到净化的一种工艺。 2.污水土地处理系统的组成 a. 污水的预处理设备和污水的调节、贮存设备； b. 污水的输送、配布与控制系统与设备； c. 土地净化田和净化水的收集、利用系统。,四、常见的污水处理工艺,四、土地处理系统和主要方法 3净化作用机理 1)物理过滤: 悬浮物、病原体. 2)物理吸附与物理化学吸附: N、P 、重金属. 3)化学反应与化学沉淀: N、P、重金属. 4)微生物代谢作用下的有机物分解: BOD. 4土地处理基本工艺 慢速渗滤系统、快速渗滤系统 地表漫流处理系统、湿地处理系统,四、常见的污水处理工艺,四、土地处理系统和主要方法 5 湿地处理系统 将污水投放到土壤经常处水饱和状态，且生长有芦苇、香蒲等沼泽地上，在污水沿一定方向流动中，在耐水植物和土壤联合作用下，污水得到净化的工艺。 种 类 a. 天然湿地系统 b. 自由水面人工湿地 c. 人工潜流湿地处理系统,四、常见的污水处理工艺,系统进水与出水水质比较,四、常见的污水处理工艺,四、土地处理系统和主要方法 5 湿地处理系统 甘坑村位于深圳龙岗区布吉镇，甘坑水库-平湖镇饮用水源上游。鉴于甘坑河及甘坑水库水质日趋恶化，深圳环保局筹集资金，建立了甘坑人工湿地污水处理工程，处理规模为16000吨/天、处理水为生活污水、少量工业污水和雨水的混合水，其进水水质相对较好。该工程2003年7月完成施工，目前该工程运行情况良好。,五、水体污染与富营养化,一、水体的富营养化 是指由于氮、磷等植物营养物的排入引起水体中藻类大量繁殖的现象。 发生场所 湖泊、水库、河口和港湾等水流较缓的区域； 一般来说，总磷和无机氮分别为20mg/m3和300mg/m3，就可以认为水体已处于富营养化的状态。 二、水华现象 湖泊、水库等淡水区域水体富营养化主要表现为绿藻和蓝藻的大量生长，也称水华现象。 三、赤潮现象 在河口、海湾等区域的水体富营养化会导致红藻等藻类的大量繁殖，也称为赤潮现象 。,五、水环境污染防治管理,一.水环境污染防治管理措施 管理内容 1法律、法规和行政规章 中华人民共和国水污染防治法（1984） 污水综合排放标准(GB 8978-1996) 农田灌溉水质标准(GB 5084-92) 污水排入城市下水道水质标准(CJ3082-1999) 地面水环境质量标准(1988-2002：第4次修订),五、水环境污染防治管理,一.水环境污染防治管理措施 2建立水环境质量管理体系 水环境的计划管理 水环境区域规划、水环境保护计划、水污染控制计划等 水环境的质量管理 制定标准、监测评价、预测变化趋势等 水环境的技术管理 制定防止技术政策、交流合作、技术咨询等 对水环境的管理还体现在对人的管理,五、水环境污染防治管理,一.水环境污染防治管理措施 3水环境质量管理措施 合理开发、利用和保护水资源 ； 以节约用水和污水回用资源化为重点，兼顾污染防治 ； 对水资源实行经济科学补偿和限量使用； 加快城市污水处理厂和污水收集系统等基础设施和