哈尔滨工业大学-全校公共课环保概论第四章

1、哈尔滨工业大学公共课哈尔滨工业大学公共课环境保护概论环境保护概论第四章第四章 水体污染及其防治水体污染及其防治 第一节第一节 水资源及其开发利用水资源及其开发利用 一、水的物理化学性质一、水的物理化学性质 1水的物理性质水的物理性质 （1）一般物理性质）一般物理性质 （2）特殊物理性质）特殊物理性质 a沸点高沸点高 b蒸发热大蒸发热大 c热容高热容高 d反常膨胀反常膨胀 e良好的溶剂良好的溶剂 2一些化学性质一些化学性质 a溶解氧溶解氧O2、CO2 bH+、pH值值 c微量元素微量元素 Fe2+Fe3+Fe（OH）3 d有机物化学、生物化学作用有机物化学、生物化学作用 互转化无机物互转化无机物

2、二、环境中水体的水质特征二、环境中水体的水质特征 1大气降水水质特征大气降水水质特征 2河水水质特征河水水质特征 3湖泊水特征湖泊水特征 4地下水的特征地下水的特征 5海水水质特征海水水质特征三、水对人类和在环境中的重要作用三、水对人类和在环境中的重要作用 1水是生命的命脉水是生命的命脉 2水是人类社会发展的必要条件水是人类社会发展的必要条件 3水源的供给与利用水源的供给与利用 （1）早期农业、航运、水产养殖和水能利用）早期农业、航运、水产养殖和水能利用 （2）随人类文明进步，对水资源需要量越来越大，而水资源）随人类文明进步，对水资源需要量越来越大，而水资源不增加不增加第四章第四章第一节第一节

3、工业用水途径：（1）冷却（2）动力（3）生产技术（4）产品原料四、水资源的基本含义与特征四、水资源的基本含义与特征1. 基本含义基本含义 狭义狭义 广义广义2特征特征（1）资源的循环性）资源的循环性（2）储量的有限性）储量的有限性 淡水占全球总水量的淡水占全球总水量的2.5%，大部分在极地，能被，大部分在极地，能被利用的仅有利用的仅有0.796%（3）分布的不均匀性）分布的不均匀性 （4）利用的多样性）利用的多样性（5）利、害的两重性）利、害的两重性 第四章第四章第一节第一节 狭义上的水资源是指人类在一定的经济技术条件下能够直接使用的淡水。 广义上的水资源是指能够直接或间接使用的各种水和水中物

4、质，在社会生活和生产中具有使用价值和经济价值的水都可称为水资源。 五、水资源概况五、水资源概况1世界水资源概况世界水资源概况（1）水量短缺严重，供需矛盾尖锐）水量短缺严重，供需矛盾尖锐（2）水源污染严重，）水源污染严重，“水质型缺水水质型缺水”突出突出2中国的水资源概况中国的水资源概况 中国是水贫乏国，淡水资源的总量中国是水贫乏国，淡水资源的总量2800.00（10亿亿米米3），居世界第六位。但人均占有量较低，以），居世界第六位。但人均占有量较低，以13亿亿人口计，人均占有量仅有人口计，人均占有量仅有2.15（1000米米3/人），只相人），只相当于世界人均水资源占有量的当于世界人均水资源占有

5、量的1/4左右。空间分布不左右。空间分布不均匀，总的说来，东南多，西北少；沿海多，内陆均匀，总的说来，东南多，西北少；沿海多，内陆少；山区多，平原少。在同一地区中，不同时间的少；山区多，平原少。在同一地区中，不同时间的分布差异性很大，一般夏多冬少。分布差异性很大，一般夏多冬少。 第四章第四章第一节第一节第四章第四章第一节第一节第二节第二节 水体的污染与自净水体的污染与自净3水资源消耗原因水资源消耗原因4水危机产生的原因水危机产生的原因（1）自然条件影响）自然条件影响 （2）城市与工业区集中发展）城市与工业区集中发展 （3）水体的污染）水体的污染 一、水体的污染一、水体的污染 1水体的概念水体的

6、概念 水体系河流、湖泊、沼泽、水水体系河流、湖泊、沼泽、水库。地下水、冰川和海洋等库。地下水、冰川和海洋等“贮贮水体水体”的总称。的总称。 在环境科学领域中，水体指包在环境科学领域中，水体指包括水、水中的悬浮物、溶解物质、括水、水中的悬浮物、溶解物质、底泥及水生生物等完整的生态系底泥及水生生物等完整的生态系统或完整的自然综合体。统或完整的自然综合体。2水体污染水体污染（1）概念）概念（2）成因）成因 a排放排放 b. 径流径流 c. 沉降沉降 水体污染是指排入水体的污染物在数量上超过了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特征、化学特征和生物特征发生不良变化，破坏了水中固

7、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。3水体主要污染源水体主要污染源（1）生活污水）生活污水（2）工业废水）工业废水 a采矿及选矿废水采矿及选矿废水 b金属冶炼废水金属冶炼废水 c炼焦、煤气废水炼焦、煤气废水 d机械加工废水机械加工废水 e石油工业废水石油工业废水 f化工废水化工废水 g造纸废水造纸废水 h纺织印染废水纺织印染废水 i皮毛加工及制革废水皮毛加工及制革废水 j食品工业废水食品工业废水（3）农业污水）农业污水 （4）地表径流污染）地表径流污染（5）地下水污染）地下水污染第四章第四章第二节第二节二、水体自净作用二、水体自净作用1定义：定义： 环境容量，环境容

8、量，自然环境包括水环境对污染物质都具有一定的承自然环境包括水环境对污染物质都具有一定的承受能力。受能力。 水体自净，水体自净，水体能够在其环境容量的范围以内，经过水体的水体能够在其环境容量的范围以内，经过水体的物理、化学和生物作用，使排入的污染物质的浓度和毒性随着物理、化学和生物作用，使排入的污染物质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，曾受污染的水时间的推移，在向下游流动的过程中自然降低，曾受污染的水体部分地或全部地恢复原状，称之为水体的自净作用。体部分地或全部地恢复原状，称之为水体的自净作用。2水体自净的机理水体自净的机理(1) 物理过程物理过程 包括稀释、混合、扩散、

9、挥发、沉淀等过程。包括稀释、混合、扩散、挥发、沉淀等过程。(2) 化学及物理化学过程化学及物理化学过程 氧化、还原、吸附、凝聚、中和等。氧化、还原、吸附、凝聚、中和等。(3) 生物化学过程生物化学过程第四章第四章第二节第二节三、水污染主要指标三、水污染主要指标 1. 生化需氧量（生化需氧量（BOD） Biochemical Oxygen Demand BOD5（20，5d） 2化学需氧量（化学需氧量（COD） Chemical Oxygen Demand CODCr CODMn 3.总需氧量总需氧量(TOD) Total Oxygen Demand 4.总有机碳总有机碳(TOC) Total

10、Organic Carbon 5.悬浮物（悬浮物（SS） 6.有毒物质有毒物质 国际上公认的国际上公认的6大毒物：氰化物、砷化物、汞、镉、铬、大毒物：氰化物、砷化物、汞、镉、铬、铅铅 7.pH值值 8.大肠菌群数大肠菌群数 第四章第四章第二节第二节四、水体中的主要污染物及其危害四、水体中的主要污染物及其危害 按形态可分为阳离子、阴离子、分子态、简单有按形态可分为阳离子、阴离子、分子态、简单有机物、复杂有机物及颗粒污染物等；机物、复杂有机物及颗粒污染物等； 按照制订水质标准的依据可分为感官、卫生、毒按照制订水质标准的依据可分为感官、卫生、毒理及综合等四个方面。理及综合等四个方面。 一般根据其种类

11、和性质可分为四大类，即无机无一般根据其种类和性质可分为四大类，即无机无毒物、无机有毒物、有机无毒物和有机有毒物。毒物、无机有毒物、有机无毒物和有机有毒物。 1.无机无毒物无机无毒物 (1) 颗粒状污染物质颗粒状污染物质 (2) 酸、碱及一般无机盐类的污染物质酸、碱及一般无机盐类的污染物质 (3) 氮、磷等植物营养物质氮、磷等植物营养物质 水体富营养化水体富营养化第四章第四章第二节第二节 2.无机有毒物无机有毒物 (1) 重金属毒性物质重金属毒性物质 主要指铅、铬、镉、汞、铜等主要指铅、铬、镉、汞、铜等 (2) 非重金属的无机毒性物质非重金属的无机毒性物质 氰化物氰化物 砷砷(As) 3.有机无

12、毒物有机无毒物(需氧有机物需氧有机物) 4.有机有毒物有机有毒物 5.油类污染油类污染 6.病原微生物污染病原微生物污染 7.其他污染其他污染 (1) 热污染热污染 (2) 放射性污染放射性污染第四章第四章第二节第二节第三节第三节 污水处理技术概述污水处理技术概述 一、污水处理技术分类一、污水处理技术分类二、物理处理法二、物理处理法 1.重力分离重力分离(即沉淀或上浮即沉淀或上浮)法法 2.离心分离法离心分离法 3.过滤法过滤法 三、化学处理法三、化学处理法 1.化学沉淀法化学沉淀法 2.氧化还原法氧化还原法 3.电解法电解法 4.中和法中和法 四、物理化学法四、物理化学法 1.混凝法混凝法

13、2.气浮气浮(浮选浮选)法法 3.吸附法吸附法 分子引力分子引力(范德华力范德华力) 物理吸附物理吸附 剩余化学键力剩余化学键力 化学吸附化学吸附 4.离子交换法离子交换法 5.膜分离法膜分离法 (1) 反渗透膜反渗透膜 (2) 超过滤膜超过滤膜 (3) 微孔膜微孔膜 (4) 离子交换膜离子交换膜 第四章第四章第三节第三节五、生物处理法五、生物处理法 1.好氧生物处理法（生成二氧化碳和水）好氧生物处理法（生成二氧化碳和水） (1) 活性污泥法活性污泥法 活性污泥法是利用人工培养和驯化的微生物群体去分解氧化污活性污泥法是利用人工培养和驯化的微生物群体去分解氧化污水中可生物降解的有机物，通过生物化

14、学反应，改变这些有机物水中可生物降解的有机物，通过生物化学反应，改变这些有机物的性质，再把它们从污水中分离出来，从而使污水得到净化的方的性质，再把它们从污水中分离出来，从而使污水得到净化的方法。普通活性污泥法、完全混合式活性污染法、表面曝气法、吸法。普通活性污泥法、完全混合式活性污染法、表面曝气法、吸附再生法等。附再生法等。 (2) 生物膜法生物膜法 这种处理法的实质是使细菌和真菌一类的微生物及原生动物、这种处理法的实质是使细菌和真菌一类的微生物及原生动物、后生动物一类的微型动物附着在滤料或某些载体上生长繁育，并后生动物一类的微型动物附着在滤料或某些载体上生长繁育，并在其上形成膜状生物污泥在其

15、上形成膜状生物污泥生物膜。污水与生物膜接触，污水生物膜。污水与生物膜接触，污水中的有机污染物，作为营养物质，为生物膜上的微生物所摄取，中的有机污染物，作为营养物质，为生物膜上的微生物所摄取，污水得到净化，微生物自身也得到繁衍增殖。生物滤池、生物转污水得到净化，微生物自身也得到繁衍增殖。生物滤池、生物转盘、生物接触氧化池及生物流化床等。盘、生物接触氧化池及生物流化床等。 第四章第四章第三节第三节活性污泥法 2.厌氧生物处理法（生成二氧化碳和甲烷）厌氧生物处理法（生成二氧化碳和甲烷） 厌氧消化的三阶段：厌氧消化的三阶段： 第一阶段，水解、发酵阶段。第一阶段，水解、发酵阶段。 第二阶段，产氢、产乙酸

16、阶段。第二阶段，产氢、产乙酸阶段。 第三阶段，产甲烷阶段。第三阶段，产甲烷阶段。 厌氧活性污泥法厌氧活性污泥法 利用悬浮的絮状或颗粒状生物污泥利用悬浮的絮状或颗粒状生物污泥(即活性污泥即活性污泥)与废水接与废水接触，降解废水中的有机污染物。代表性的工艺构筑物有厌氧触，降解废水中的有机污染物。代表性的工艺构筑物有厌氧接触池和厌氧污泥床反应器两种。接触池和厌氧污泥床反应器两种。 厌氧生物膜法厌氧生物膜法 此法是在厌氧条件下，利用生物膜处理废水中的有机物，此法是在厌氧条件下，利用生物膜处理废水中的有机物，代表性的工艺构筑物有厌氧生物滤池、厌氧流化床及厌氧生代表性的工艺构筑物有厌氧生物滤池、厌氧流化床

17、及厌氧生物转盘等几种，其中以厌氧生物滤池物转盘等几种，其中以厌氧生物滤池(AF)应用较多。应用较多。第四章第四章第三节第三节一、城市污水的特征及处理工艺一、城市污水的特征及处理工艺1.城市污水的特征城市污水的特征 2.城市污水处理工艺城市污水处理工艺 第四节第四节 城市污水的处理与回用城市污水的处理与回用第四章第四章第四节第四节3.我国常用的城市污水处理工艺我国常用的城市污水处理工艺哈尔滨市太平污水处理厂二、我国城市污水的再生回用工艺二、我国城市污水的再生回用工艺 污水灌溉污水灌溉 中水回用中水回用三、污泥处理、利用与处置三、污泥处理、利用与处置 1.污泥的脱水与干化污泥的脱水与干化2.污泥消

18、化污泥消化(1) 污泥的厌氧消化污泥的厌氧消化 (2) 污泥好氧消化污泥好氧消化 3.污泥的最终处理污泥的最终处理 农田肥料、干燥作肥、焚烧、填地、充作筑路材料农田肥料、干燥作肥、焚烧、填地、充作筑路材料 中水：就是把排放的生活污水、工业废水回收，经过处理后可以再利用的水，是可在一定范围内重复使用的非饮用水。 循环经济：就是在可持续发展的思想指导下，按照清洁生产的方式，对能源及其废弃物实行综合利用的生产活动过程。第四章第四章第四节第四节 水污染综合防治是指从整体出发，综合运用各种措施，对水污染综合防治是指从整体出发，综合运用各种措施，对水环境污染进行防治。包括城市水污染综合防治和整个水系水环境污染进行防治。包括城市水污染综合防治和整个水系的水污染综合防治的水污染综合防治(或某一水域的污染综合防治或某一水域的污染综合防治)。 一、水污染综合防治的必要性和迫切性一、水污染综合防治的必要性和迫切性 1.我国水污染现状及原因分析我国水污染现状及原因分析 2.水污染综合防治是发展的必然趋势水污染综合防治是发展的必然趋势 二、水污染综合防治的基本原则二、水污染综合防治的基本原则 1.转变经济增长方式，提高资源利用率