水污染控制的基本原则和方法

1、乌海职业技术学院化学工程系1.绪论教学要求水的自然循环水的社会循环 人类为了满足生活和生产的需求，不断取用天然水体中的水，经人类为了满足生活和生产的需求，不断取用天然水体中的水，经过使用，一部分天然水被消耗，但绝大部分却变成生活污水和生产废过使用，一部分天然水被消耗，但绝大部分却变成生活污水和生产废水排放，重新进入天然水体。在水的社会循环中，水的性质在不断地水排放，重新进入天然水体。在水的社会循环中，水的性质在不断地发生变化。另外生活污水和生产废水是形成水污染的主要根源，也是发生变化。另外生活污水和生产废水是形成水污染的主要根源，也是防治水污染的主要对象。防治水污染的主要对象。全球水分布：总量

2、约：1.38X109km3世界河流平均年径流量：468000亿m3,亚洲最大占31我国水资源特点：总量多，人均占有量少地区分布不均匀季节分布不均匀水土资源组合不相适应水污染日益严重地下水开采过量我国水资源总量：27000亿m3排世界第六，但人均仅2500 m3 （世界平均10240 m3 ）。水体污染的概念水体污染的概念 指排入水体的污染物在数量上超过该物质在水体中的本底含量和水体的环境容量，从而导致水体的物理、化学、微生物物理、化学、微生物特性发生变化，破坏了水中固有的生态系统，破坏了水体的功能及其在经济发展和人民生活中的作用。 一般情况，影响水体生态平衡的关键是水中的一般情况，影响水体生态

3、平衡的关键是水中的DO。水体污染的危害水体污染的危害1. 粪便污水的污染2. 城市污水的污染 由于造成水体缺氧的污染物是有机体的排泄物和机体残余，故这类污染称有机物污染，简称有机污染。水污染的发生取决于污染物、污染源及承受水体。水污染的发生取决于污染物、污染源及承受水体。可分为自然污染和人为污染。可分为自然污染和人为污染。3. 工业废水的污染危害危害人体健康破坏水体生态平衡4. 水污染危害的严重性 对地面水体的任何污染都会造成严重的后果。水体的自净作用水体的自净作用是指污染物随污水排入水体后，经物理、化学和生物等方面的作用，使污染物的浓度或总量减少，经过一段时间后，受污染的水体将恢复到受污染前

4、的状态的现象。根据净化机制分为三类物理净化：稀释、扩散、沉淀化学及物理化学净化：氧化、还原、分解生物净化：水中微生物对有机物的氧化分解作用污水排入河流的混合过程 竖向混合阶段：污染物排入河流后因分子扩散、湍流扩散、弥散作用逐步向河水中分散，由于一般河流的深度与宽度相比较小，所以首先在深度方向上达到浓度分布均匀，从排放口到深度上达到浓度分布均匀的阶段称为竖向混合阶段，同时也存在横向混合作用。 横向混合阶段：当深度上达到浓度分布均匀后，在横向上还存在混合过程。经过一定距离后污染物在整个横断面上达到浓度分布均匀，这一过程称为横向混合阶段。 断面充分混合后阶段：在横向混合阶段后，污染物浓度在横断面上处

5、处相等。河水向下游流动的过程中，持久性污染物的浓度将不再变化，非持久性污染物浓度将不断减少。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，这条曲线称氧垂曲线。1.31.3污染源污染源凡能排放污染物的来源和场所凡能排放污染物的来源和场所.水体污染源水体污染源凡排出或释放的污染物能引起凡排出或释放的污染物能引起水污染的污染源水污染的污染源.污染类型污染类型污染物的性质与形态污染物的性质与形态水体中主要污染物的性质及危害水体中主要污染物的性质及危害富营养化(eutrophication)是指在人类活动的影响下，生物所需的氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等

6、缓流水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡的现象。 一般来说，水中氮和磷的浓度分别超过0.3mg/L和0.02mg/L，会促使藻类等绿色植物大量繁殖，在流动缓慢的水域聚集而形成大片的水华(在湖泊、水库)或赤潮(在海洋)；而藻类的死亡和腐化又会引起水中溶解氧的大量减少，使水质恶化，鱼类等水生生物死亡；严重时，由于某些植物及其残骸的淤塞，会导致湖泊逐渐消亡。1.41.4我拿什么来表达你？ 污水水质指标物理性指标感官性指标，水的色度来源于金属化合物或有机化合物感官性指标，水的异臭来源于还原性硫和氮的化合物、挥发性有机物和氯气等污染物质挥发性物质溶解物

7、质固定性物质悬浮固体物质加速耗氧反应，最终导致水体缺氧或水质恶化造成水中溶解氧减少工业废水常引起水体热污染色度固体物质嗅和味温度化 学 性 指 标有机物生化需氧量（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

8、准温度。BOD: biological oxygen demand在有氧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）。ThOD 有机物（可生物降解）异氧菌 呼吸（氧化）合成CO2，H2O能，NH3新细胞残存物质H2O,能NO2-自养菌能，NO3-合成新细胞CO2，H2O能，NH3自养菌合成新细胞OaObOcOd有机物氧化过程需氧关系BOD与CBOD、NBOD时间/d需氧量/（mgL-1）BODL与BOD5时间/d化 学 性 指 标有机物化学需氧量（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O

9、C ) 。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在酸性条件下，用强氧化剂将有机物氧化为CO2、H2O所消耗的 氧量（O2）（mg/L）。化 学 性 指 标有机物总有机碳（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T

10、OC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。ThOC污水有机物指标之间的关系有机碳量需氧量TOCTODCODcrBODLBOD5CODMn化 学 性 指 标有机物油类污染物石油类：来源于工业含油污水。动植物油脂：产生于人的生活过程和食品工业。油类污染物进入水体后影响水生生物的生

11、长、降低水体 的资源价值。油膜覆盖水面阻碍水的蒸发，影响大气和水体的热交换。油类污染物进入海洋，改变海水的反射率和减少进入海洋表 层的日光辐射，对局部地区的水文气象条件可能产生一定影 响。大面积油膜将阻碍大气中的氧进入水体，从而降低水体 的自净能力。石油污染对幼鱼和鱼卵的危害很大，堵塞鱼的鳃部，能使鱼虾 类产生石油臭味，降低水产品的食用价值。破坏风景区，危害鸟类生活。化 学 性 指 标有机物酚类污染物酚污染来源：煤气、焦化、石油化工、木材加工、 合成树脂等工业废水。原生质毒物，可使蛋白质凝固，引起神经系统中毒。酚浓度低时，能影响鱼类的洄游繁殖。酚浓度达0.10.2mg/L时，鱼肉有酚味。酚浓度

12、高会引起鱼类大量死亡，甚至绝迹。酚的毒性可抑制水中微生物的自然生长速度，有时甚 至使其停止生长。酚能与饮用水消毒氯产生氯酚，具有强烈异臭（0.001 mg/L即有异味，排放标准0.5mg/L ）。灌溉用水酚浓度超过5mg/L时, 农作物减产甚至枯死。化 学 性 指 标无机性指标植物营养元素 过多的氮、磷进入天然水体，易导致富营养化，使水生植物尤其是藻类大量繁殖，造成水中溶解氧急剧变化，影响鱼类生存，并可能使某些湖泊由贫营养湖发展为沼泽和干地。pH和碱度重金属 一般要求处理后污水的pH在69之间。当天然水体遭受酸碱污染时，pH发生变化，消灭或抑制水体中生物的生长，妨碍水体自净，还可腐蚀船舶。 碱

13、度指水中能与强酸定量作用的物质总量，按离子状态可分为三类：氢氧化物碱度；碳酸盐碱度；重碳酸盐碱度。 作为微量金属元素。 重金属的主要危害：生物毒性，抑制微生物生长，使蛋白质凝固;逐级富集至人体，影响人体健康。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

14、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。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。含磷化合物有机磷有机磷包括磷酸甘油酸、磷肌酸等无机磷磷酸盐:正磷酸盐(PO43-)、磷酸氢盐(HPO42-) 、 磷酸二氢盐（H2PO4- ) 、偏磷酸盐(PO3-)聚合磷酸盐:焦磷酸盐(P2O74) 、三磷酸盐(P3O105-) 、 三磷酸氢盐(HP3O92-) 生 物 性 指 标生活污水：

15、肠道传染病、肝炎病毒、SARS、 寄生虫卵等制革屠宰等工业废水：炭疽杆菌、钩端螺旋体等医院污水：各种病原体危害：传播疾病，影响卫生，导致水体缺氧来源及危害 水中细菌总数反映了水体有机污染程度和受细菌污染的程度。 常以细菌个数/mL计。 饮用水：100个/ mL 医院排水： 500个/ mL细菌总数 大肠菌群的值可表明水样被粪便污染的程度，间接表明有肠道病菌存在的可能性。 常以大肠菌群数/L计。 饮用水：3个/L 城市排水：10000个/L 游泳池： 1000个/L大肠菌群各水质指标间的关系污水的污水的最终出路最终出路排放水体工农业利用地下水回灌水质标准污水排放水体的限制污水综合排放标准GB89781996城镇污水处理厂污染物排放标准 GB 189182002 海洋水质量标准GB3097地表水环境质量标准GB 38382002 对人体健康不应产生不良影响对环境质量和生态系统不应产生不良影响对产品质量不应产生不良影响应符合应用对象对水质的要求或标准应为使用者和公众所接受回用系统在技术上可行，操作简便价格应比自来水低廉应有安全使用的保障污水回用应满足的要求城市污水回用的几个方面城市生活用水和市政用水农业、林业、渔业和畜牧业地下水回灌其他方面工 业城 市绿地灌 溉供 水市政与建筑用水城 市