环境生态工程之水体自净培训课件.ppt

1,环 境 工 程 学,2,水污染控制工程,大气污染控制工程,固体废物处理与资源化,环 境 工 程 学,6,第一篇 水质净化与水污染控制工程 第一章 水质与水体自净 第一节 水的循环与污染 第二节 水质指标与水质标准 第三节 废水的成分与性质 第四节 水体自净作用与水环境容量 第五节 水处理的基本原则和方法 第二章 水的物理化学处理方法 第一节 水中粗大颗粒物质的去除 第二节 水中悬浮物质和胶体物质的去除 第三节 水中溶解物质的去除 第四节 水中有害微生物的去除 第五节 水的其他物理化学处理方法 第三章 水的生物化学处理方法 第一节 废水处理微生物学基础 第二节 好氧悬浮生长处理技术 第三节 好氧附着生长处理技术 第四节 厌氧生物处理技术 第五节 生物脱氮除磷技术 第六节 水处理厂污泥处理技术 第七节 废水土地处理技术 第八节 废水人工湿地处理技术 第四章 水处理工程系统与 废水最终处置 第一节 给水与排水工程系统 第二节 再生水系统 第三节 废水的最终处置,环境工程学(第3版） 作者： 蒋展鹏 主编 出 版 社：高等教育出版社 出版时间：2013-3-1,本书全面、系统地论述了环境工程的基本理论、污染防治技术与控制工程及其发展趋势。全书分为3篇，共12章。第一篇水质净化与水污染控制工程，内容包括水质与水体自净、水的物理化学处理方法、水的生物化学处理方法以及水处理工程系统与最终处置。第二篇大气污染控制工程，内容包括大气质量与大气污染、颗粒污染物控制、气态污染物控制以及污染物的稀释法控制。第三篇固体废物污染控制工程及其他污染防治技术，内容包括固体废物管理系统，城市垃圾处理技术，固体废物资源化、综合利用与最终处置，以及噪声、电磁辐射、放射性、振动和光污染的防治技术。 本书可作为普通高等院校环境科学、环境工程、化工等专业学生的教材，也可供相关领域的科技人员参考使用。,7,第二篇 大气污染控制工程 第五章 大气污染与空气质量管理 第一节 大气的结构及组成 第二节 大气污染的来源和影响 第三节 大气污染综合防治途径 第四节 大气环境质量控制标准 第六章 颗粒污染物控制技术 第一节 颗粒污染物控制原理 第二节 机械除尘器 第三节 电除尘器 第四节 袋式除尘器 第五节 湿式除尘器 第六节 除尘设备的比较和选择 第七章 气态污染物控制技术 第一节 气态污染物净化原理 第二节 二氧化硫污染控制技术 第三节 氮氧化物污染控制技术 第四节 挥发性有机物污染控制技术 第五节 大气污染物的稀释法控制技术 第八章 机动车污染控制技术 第一节 车用燃料改进和燃料替代技术 第二节 汽油车污染物的形成和排放控制技术 第三节 柴油发动机污染物的形成与控制,8,第三篇 固体废物污染控制工程及其他污染防治技术 第九章 固体废物管理系统 第一节 固体废物的产生、分类与管理系统简介 第二节 固体废物的性质 第三节 固体废物的产量与减少产量的途径 第四节 城市垃圾的收集、储存与运输 第十章 城市垃圾处理技术 第一节 城市垃圾压实技术 第二节 城市垃圾破碎技术 第三节 城市垃圾分选技术 第四节 固体废物的脱水与干燥 第五节 危险废物的化学处理与固化 第十一章 固体废物资源化、综合利用与最终处置 第一节 固体废物资源化的意义与资源化系统 第二节 材料回收系统 第三节 生物转化产品的回收 第四节 城市垃圾焚烧与热转化产品的回收 第五节 固体废物的最终处置 第十二章 噪声、电磁辐射、放射性与其他污染防治技术 第一节 噪声污染与防治技术 第二节 电磁辐射污染与防治技术 第三节 放射性污染与防治技术 第四节 其他物理性污染及其防治技术,9,上篇 排水管渠系统 第一章 排水管渠系统 第二章 排水管渠水力计算 第三章 污水管道系统的设计 第四章 城镇雨水管渠的设计 第五章 排水泵站的设计 第六章 排水管渠施工 第七章 排水管渠系统的管理和养护 第八章 城镇排水工程的规划,第九章 污水水质和污水出路 第十章 污水的物理处理 第十一章 污水生物处理的基本概念 和生化反应动力学基础 第十二章 活性污泥法 第十三章 生物膜法 第十四章 稳定塘和污水的土地处理 第十五章 污水的厌氧生物处理 第十六章 污水的化学与物理化学处理 第十七章 城市污水回用 第十八章 污泥的处理与处置 第十九章 污水处理厂设计,水污染控制工程 (第三版) 作者： 高廷耀，顾国维，周琪 主编 出版社： 高等教育出版社 出版时间： 2007-3-1,10,本书是教育部“高等教育面向21世纪教学内容和课程体系改革计划”的研究成果，是面向21世纪课程教材和国家“十五”规划教材。本书是根据教育部环境工程学专业教学指导委员会制定的基本教学要求，在第一版的基础上修订而成的。全书框架基本保持了第一版的结构，但根据近年大气污染控制工程在理论、技术等领域的发展和教学改革的经验与要求，对相关内容作了调整和补充，增加了机动车污染控制、大气污染与全球气候等章节。全书共14章组成，包括概论、燃烧与大气污染、大气污染气象学、大气扩散浓度估算模式、颗粒污染物控制技术基础、除尖装置、气态污染物控制技术基础、硫氧化物污染控制、固定源氮氧化物污染控制、挥发性有机物污染控制、城市机动车污染控制、大气污染和全球气候、集气罩、管道系统的设计。为便于使用，每章后附有思考题和习题。 本书是高等学校环境工程专业的主干课教材，也可供从事环境保护工作的工程技术人员参考。,第一章 概论 第二章 燃烧与大气污染 第三章 大气污染气象学 第四章 大气扩散浓度估算模式 第五章 颗粒污染物控制技术基础 第六章 除尘装置 第七章 气态污染物控制技术基础 第八章 硫氧化物的污染控制 第九章 固定源氮氧化物污染控制 第十章 挥发性有机物污染控制 第十一章 城市机动车污染控制 第十二章 大气污染和全球气候 第十三章 集气罩 第十四章 管道系统的设计,大气污染控制工程(第2版) 作者： 郝吉明，马广大 主编 出 版 社： 高等教育出版社 出版时间： 2002-8-1,11,第一章 绪论 第二章 固体废物的收集、运输和预处理 第三章 生活垃圾卫生填埋场 第四章 危险废物安全填埋场 第五章 固体废物焚烧技术 第六章 有机固体废物堆肥与厌氧发酵 第七章 热解技术与生物质转化技术 第八章 工业固体废物的处理与资源化 第九章 典型固体废物处理与资源化技术 第十章 固体废物处理与资源化实验,固体废物处理与资源化 作者:赵由才 牛冬杰 柴晓利 出版社：化学工业出版社 出版日期：2006年,“固体废物处理与资源化”是高等院校环境工程和环境科学专业的一门必修或选修课程。本书以固体废物的处理和资源化为两条主线，重点论述生活垃圾、危险废物和一般工业固体废物的处理与资源化，涉及卫生填埋、安全填埋、生物处理、焚烧和热解、循环利用等，全面描述各种方法的原理、工艺、管理、法律和法规，力求全面完整地描述固体废物处理与资源化新技术、新方法、新理论。 本书可作为高等院校环境工程专业本科生的教材，也可供从事固体废物处理的工程技术人员、有关管理人员等阅读和参考。,12,环境科学 环境科学学报 环境工程 环境化学 环境科学进展 环境科学研究 环境污染与防治 农业环境保护 给水排水 中国给水排水 化工环保 工业水处理 长江流域资源与环境 中国环境科学 城市环境与城市生态 海洋环境科学 环境保护科学 环境科学与技术,环境与健康杂志 气候与环境研究 农村生态环境 四川环境 中国环境监测 重庆环境科学 水处理技术 水科学进展 工业用水与废水 化学学报 化工进展 化工学报,13,第一篇 水质净化与水污染控制工程 第一章 水质与水体自净 第一节 水的循环与污染 第二节 水质指标与水质标准 第三节 废水的成分与性质 第四节 水体自净作用与水环境容量 第五节 水处理的基本原则和方法 第二章 水的物理化学处理方法 第三章 水的生物化学处理方法 第四章 水处理工程系统与 废水最终处置 第二篇 大气污染控制工程 第三篇 固体废物污染控制工程及其他污染防治技术,本章主要讲解水环境污染基础知识和水处理基本原则和方法，包括水的分布、水的自然循环与社会循环、水环境污染、水质指标与水质标准、废水的成分与性质 、水体混合稀释、水体自净、水体中生物物种和数量的变化、水环境容量、给水与废水处理基本方法等。,第一章 水质与水体自净,15,第一节 水的循环与污染,1. 水自然循环：,16,2. 水资源的社会循环,二、自然污染和人为污染 1、自然污染 2、人为污染,水在自然循环中，由非污染环境进入水中的化学物质，称为自然杂质或本底杂质；由污染环境进入水中的化学物质，称为污染物。 进入水体（地面径流和地下径流）中的污染物量超过了水体自净能力或纳污能力，而使水体丧失规定的使用价值时，称为水体污染或水污染。,（1）悬浮物质污染 悬浮物质是指水中含有的不溶性物质，包括固体物质和泡沫等。它们是由生活污水、垃圾和采矿、采石、建筑、食品、造纸等产生的废物泄入水中或农田的水土流失所引起的。悬浮物质影响水体外观，妨碍水中植物的光合作用，减少氧气的溶入，对水生生物不利。若悬浮颗粒上吸附有毒有害的物质，则更有害。,（二）物理性污染,（2）热污染 来自热电厂、核电站及各种工业过程中的冷却水，直接排入水体，可引起水温升高、溶解氧含量降低、水中存在的某些有毒物质的毒性增加等现象，从而危及鱼类和水生生物的生长。 （3）放射性污染 由于原子能工业的发展，放射性矿藏的开采，核试验和核电站的建立以及同位素在医学、工业、研究等领域的应用，使放射性废水、废物显著增加，造成一定的放射性污染。,生活污水，特别是医院污水和某些工业废水，往往会带有病原微生物。 例如某些原来存在于人畜肠道中的病原细菌，如伤寒、霍乱等都可以通过人畜粪便的污染而进入水体，随水流动而传播。一些病毒，如肝炎病毒等也常在被污染的水中发现。某些寄生虫病，如血吸虫病等也可通过水进行传播。,(三）生物性污染,26,我拿什么来表达你？污水,第二节 水质指标与水质标准,27,国际通用三大类指标： 物理性指标 化学性指标 生物性指标,一、物理性指标,1. 浑浊度：是指水中的不溶解物质，如泥 砂、纤维、有机物和微生物等，对光线透过的时所产生的阻碍程度。 杰克逊浊度单位：JTU 散射浊度单位：NTU 甲谮浊度单位：FTU 40度FTU=40度NTU40度JTU,饮用水标准1 NTU,2. 颜色 真色是由于水中含有溶解物质或胶体物质所致，即除去水中悬浮物质后所呈现的颜色 。 表色则包括由溶解物质、胶体物质和悬浮物质共同引起的颜色。 同上只对天然水和用水作真色的测定。 铂钴比色法 (1度):1L水中何时能有相当于1mg铂时,一、物理性指标,饮用水标准15度,给水和废水色度的区别？,3. 固体 总固体=悬浮固体+溶解固体 总固体=挥发性固体+固定性固体（灰分） 可沉固体：将1L水样在一锥形玻璃筒内静置1h后所沉下的悬浮物质数量。,一、物理性指标,饮用水:总溶解性固体 (TDS)1000 mg/L 城镇排水：悬浮固体 (TSS)10-30 mg/L,31,水 和 污 水 中 固 体 成 分 的 内 部 相 关 性,32,4. 比电导 水中所含溶解盐越多，水中的离子数目也越多，水的比电导就越高。 5. 总含盐量 与溶解性固体含量有一定关系,一、物理性指标,6. 碱度 水的碱度是指水接受质子的能力。因此水的碱度也就是水中所有能与强酸作用的物质所接受的H的“物质的量”之总和。(单位常以 mg CaCO3/L) 酚酞碱度(pH值临界点8.3)：红色变成无色 甲基橙碱度(pH临界点4.4): 黄色变为橙红色,一、物理性指标,碱度的计算,思考：为什么这样？是否适合污水的计算？ 讨论：碱度控制在污水处理中的应用,6. 硬度,一、物理性指标,硬度：由于能与肥皂作用生成沉淀和与水中某些阴离子化合生成水垢的二价金属离子的存在而产生的。通常只以钙镁的含量计算硬度。 检测：乙二胺四乙酸法（EDTA法）：铬黑T指示剂由紫红色变成蓝色 1、碳酸盐硬度：主要由钙、镁的碳酸盐和重碳酸盐所形成，能经煮沸除去，故称“暂时硬度”。 2、非碳酸盐硬度：主要由钙、镁的硫酸盐、氯化物等形成，不受加热影响，故称“永久硬度”。,讨论：硬度在给水处理中的应用,6. 硬度 硬度的衡量单位 1 mmol/L= 100 mg /L（以CaCO3） 硬度1 度=10 mg/L （以CaO计） 1 mmol/L=56 mg/L （以CaO计）=56/10 度=5.6度 硬度1度=100/5.6=17.9 mg/L（以CaCO3 计 ）,一、物理性指标,38,生化需氧量（BOD）,反映了在有氧的条件下，水中可生物降解的有机物的量 主要污染特性（以mg/L为单位）。 有机污染物被好氧微生物氧化分解的过程，一般可分为 两个阶段：第一个阶段主要是有机物被转化成二氧化碳、 水和氨；第二阶段主要是氨被转化为亚硝酸盐和硝酸盐。 污水的生化需氧量通常只指第一阶段有机物生物氧化所 需的氧量，全部生物氧化需要20100d完成。 实际中，常以5d作为测定生化需氧量的标准时间，称5 日生化需氧量（BOD5）；通常以20为测定的标准温度。,BOD: biological oxygen demand 在规定条件下微生物氧化分解污水或受污染的天然水样中有机物所 需要的氧量（20，5d）。,39,第一阶段，碳氧化阶段：不含N有机物的氧化，也包括含N有机物的氨化，以及氨化后生成的不含N有机物的继续氧化。完全生化需氧量BODu或La 第二阶段，硝化生化需氧量，LN或NOD（Oc+Od），10天后才显著展开。,40,化学需氧量（COD）,氧化剂主要重铬酸钾K2Cr2O7 （称 CODCr ) 酸性条件下，硫酸银作为催化剂，氧化性最强。 废水中无机的还原性物质同样被氧化。 滴定：硫酸亚铁氨滴定未消耗的重铬酸钾，黄色 蓝绿色 红色 如果废水中有机物的组成相对稳定，则化学需氧量和生化需氧量之 间应有一定的比例关系：生活污水通常在0.40.5。,COD: chemical oxygen demand 用化学方法氧化分解废水水样中有机物过程中所消耗的氧化剂量折合 成氧量（O2）（mg/L）。,41,化学需氧量（COD）,常用的氧化剂主要是重铬酸钾K2Cr2O7 （称 CODCr )和高锰酸钾 KMnO4 (称CODMn 或OC ) 。 酸性条件下，硫酸银作为催化剂，氧化性最强。 废水中无机的还原性物质同样被氧化。 如果废水中有机物的组成相对稳定，则化学需氧量和生化需氧量之 间应有一定的比例关系：生活污水通常在0.40.5。,COD: chemical oxygen demand 用化学方法氧化分解废水水样中有机物过程中所消耗的氧化剂量折合 成氧量（O2）（mg/L）。,42,43,总有机碳（TOC）和总需氧量（TOD）,TOC: total organism carbon 在950高温下，以铂作为催化剂，使水样气化燃烧，然后测定气体 中的CO2含量，从而确定水样中碳元素总量。 测定中应该去除无机碳的含量。,各种水质之间TOC或TOD与BOD不存在固定的相关关系。在水质条 件基本不变的条件下，BOD与TOC或TOD 之间存在一定的相关关系。,TOD: total oxygen demand 在900950高温下，将污水中能被氧化的物质（主要是有机物， 包括难分解的有机物及部分无机还原物质），燃烧氧化成稳定的氧 化物后，测量载气中氧的减少量，称为总需氧量（TOD）。 TOD测定方便而快速。,44,污水有机物指标之间的关系,有机碳量,需氧量,TOC,TOD,CODcr,BODL,BOD5,CODMn,45,含氮化合物,氮是有机物中除碳以外的一种主要元素，也是微生物生 长的重要元素。 污水中的氮有四种，即有机氮、氨氮、亚硝酸盐氮和硝 酸盐氮。 危害：消耗水体中溶解氧；促进藻类等浮游生物的繁殖， 形成水华、赤潮；引起鱼类死亡，导致水质迅速恶化。,关于氮的几个指标： 有机氮：主要指蛋白质和尿素。 TN：一切含氮化合物以N计量的总称。 TKN： TN中的有机氮和氨氮，不包括亚硝酸盐氮、硝酸 盐氮。 氨氮：有机氮化合物的分解，或直接来自含氮工业废水。 NOx-N：亚硝酸盐氮和硝酸盐氮。,46,含磷化合物,磷也是有机物中的一种主要元素，是仅次于氮的微生物生 长的重要元素。 磷主要来自：人体排泄物以及合成洗涤剂、牲畜饲养场及 含磷工业废水。 危害：促进藻类等浮游生物的繁殖，破坏水体耗氧和复氧 平衡；使水质迅速恶化，危害水产资源。,含磷化合物,47,生 物 性 指 标,48,二、水质标准,饮用水水质标准 地表水环境质量标准 污水综合排放标准 工业用水水质要求,49,适用范围： 本标准规定了生活饮用水水质卫生要求、生活饮用水水源水质卫生要求、集中式供水单位卫生要求、二次供水卫生要求，涉及生活饮用水卫生安全产品卫生要求、水质监测和水质检验方法。 本标准适用于城乡各类集中式供水的生活饮用水，也适用于分散式供水的生活饮用水。,生活饮用水卫生标准（GB5749-2006）,新标准具有以下三个特点： 一是加强了对水质有机物、微生物和水质消毒等方面的要求。 二是统一了城镇和农村饮用水卫生标准。 三是实现饮用水标准与国际接轨。新标准水质项目和指标值的选择，充分考虑了我国实际情况，并参考了世界卫生组织的饮用水水质准则，参考了欧盟、美国、俄罗斯和日本等国饮用水标准。,在新标准增加的71项水质指标里，微生物学指标由2项增至6项，增加了对蓝氏贾第虫、隐孢子虫等易引起腹痛等肠道疾病、一般消毒方法很难全部杀死的微生物的检测。 饮用水消毒剂由1项增至4项，增加了一氯胺、臭氧、二氧化氯等3项，毒理学指标中无机化合物由10项增至22项，增加了对净化水质时产生二氯乙酸等卤代有机物质、存于水中藻类植物微囊藻毒素等的检测。有机化合物由5项增至53项，感官性状和一般理化指标由15项增加至21项。并且，还对原标准35项指标中的8项进行了修订。同时，鉴于加氯消毒方式对水质安全的负面影响，新标准还在水处理工艺上重新考虑安全加氯对供水安全的影响，增加了与此相关的检测项目。新标准适用于各类集中式供水的生活饮用水，也适用于分散式供水的生活饮用水。,（二）地表水环境质量标准,53,地表水环境质量标准 基本项目标准限值,54,城镇污水处理厂污水物排放标准（GB18918-2002）,（三）污水综合排放标准,对排入GB3838类地表水域的污水执行一级标准； 排入GB3838、类地表水域的污水执行二级标准； 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。,56,第三节 废水的成分和性质,一、生活污水,57,二、工业废水,58,第四节 水体自净作用与水环境容量,59,水体的自净作用,河流的自净作用是指河水中的污染物质在河水向下游流动中浓度自然降低的现象。,60,污水排入河流的混合过程,61,持久污染物的稀释扩散,当持久性污染物随污水稳态排入河流后，经过混合过程达到充分混合阶段时，污染物浓度可由质量守恒原理得出河流完全混合模式： 式中：排放口下游河水的污染物浓度； w，qvw污水的污染物浓度和流量； h，qvh上游河水的污染物浓度和流量。,62,河断面达到充分混合后，污染物浓度受到纵向分散作用和污染物的自身分解作用不断减小。根据质量守恒原理，其变化过程可用下式描述： 式中：u河水流速； x初始点至下游x断面处的距离； Mx纵向分散系数； K污染物分解速度常数； 0初始点的污染物浓度； x断面处的污染物浓度。,非持久性污染物的稀释扩散和降解,63,64,氧垂曲线：,水体受到污染后，水体中溶解氧逐渐被消耗，到临界点后又逐步回升的变化过程，称氧垂曲线。,有机物降解：,氧垂曲线的求解：,BOD,65,某点处的氧不足量变化速率是该处耗氧速率和复氧速率之和：,求解得某点的亏氧量：,某点的溶解氧： c= cs- D,到达最缺氧点时间dD /dt=0：,66,三、水体中生物物种和数量的变化 四、水环境容量 W=V(S-B)+C 式中：W 某地表水体的水环境容量； V 该地表水体的体积；S 地表水中某污染物的环境标准； B 地表水中某一污染物的环境背景值； C 地表水的自净能力。,67,第五节 水处理的基本原则和方法,68,69,物理处理 化学处理 物理化学处理 生物处理法,针对不同的污染物特征，发展了各种不同的污水处理方法，这些处理方法可按其作用原理分为四类,污水处理：,70,拦截法：筛滤截流和过滤等，前者使用的设备为格栅，筛网；而后者使用的是砂滤池和微孔滤池等。 重力法：沉淀、上浮（气浮、浮选）等，相应的处理设备是沉砂池、沉淀池、除油池、气浮池及其附属装置等。 吸附法：用吸附剂吸附去除污染物的方法。,1 物理处理法,通过物理作用，以分离、回收污水中不溶解的悬浮状态的污染物的污水处理法。根据其作用的原理不同，它可分为：,71,中和 氧化还原 化学沉淀法 光电化学法,2 化学处理法,通过化学反应来分离、去除废水中呈溶解和胶体状态额物质或将其转化为无害的物质的污水处理法。,在化学处理中，主要以投加药剂产生化学发应为基础的处理单元有中和、氧化还原等。而以传质为基础的处理单元有混凝、萃取、汽提、吹脱、吸附、离子交换以及电渗析和反渗透等。后两种处理单元又通称膜处理技术。其中运用传质作用的单元同时具有化学作用和物理作用，所以也可以从化学处理法中分离出来，并称为物理化学。,72,3 物理化学法,利用物理化学作用去除污水中的污染物的方法。主要有混凝、离子交换、萃取、汽提、吹脱等。,73,4 生物（生物化学）处理法,通过微生物的代谢作用，使废水中有机污染物转化为稳定、无害的物质的污水处理方法。根据起作用的微生物的不同又可分为好氧生物处理法和厌氧生物处理法。 好氧微生物处理法：是好氧微生物在有氧的条件下，对有机物进行分解，一部分转化为CO2、H2O和NH3等，其余的转化为新细胞（如：活性污泥和生物膜）。污水处理广泛采用的是好氧法。 厌氧生物处理法：是厌氧微生物在无氧的条