第02章 水污染及其控制技术1

1、环境工程学环境工程学- 水污染及其控制技术水污染及其控制技术简介内容：简介内容：1.1. 水环境、水资源及其特性水环境、水资源及其特性 2.2. 水体污染与水体自净水体污染与水体自净 3.3. 需氧污染物需氧污染物 ，富营养化富营养化 4.4. 污染物在水环境中的迁移转化污染物在水环境中的迁移转化 5.5. 水体污染的防治水体污染的防治 环境工程学环境工程学- 水污染及其控制技术水污染及其控制技术1水环境概述水环境概述 1.1水环境、水资源及其特性水环境、水资源及其特性 水环境水环境:指水体及水中容纳的一切物质，水体有江、河、湖、海、指水体及水中容纳的一切物质，水体有江、河、湖、海、水库、沼泽

2、、地下水、冰川等，水中容纳的物质有悬浮物质、溶解物水库、沼泽、地下水、冰川等，水中容纳的物质有悬浮物质、溶解物质、底泥等，当然也包括水生生物。质、底泥等，当然也包括水生生物。水和水环境区别水和水环境区别:l水是由元素组成的一种化合物；水是由元素组成的一种化合物；l水环境是一个混合系统，一个自然综合体。水环境是一个混合系统，一个自然综合体。天然水与纯净水区别天然水与纯净水区别: :天然水不是化学上的纯水，是含有许多可天然水不是化学上的纯水，是含有许多可溶解性物质和非溶解性物质所组成的极其复杂的综合体，它含有溶解溶解性物质和非溶解性物质所组成的极其复杂的综合体，它含有溶解气体、溶解性物质、胶体物质

3、、悬浮物质，具体构成见课本气体、溶解性物质、胶体物质、悬浮物质，具体构成见课本P53页表页表3-2。 环境工程学环境工程学- 水污染及其控制技术水污染及其控制技术环境工程学环境工程学- 水污染及其控制技术水污染及其控制技术1.2水质及其特征、水质标准水质及其特征、水质标准 1.2.1水质水质 水质水质：即水的品质，是指水与其中所含杂质共同表现：即水的品质，是指水与其中所含杂质共同表现出来的物理、化学和生物特性。出来的物理、化学和生物特性。 水中杂质分类水中杂质分类：按杂质在水中的存在状态可分为悬浮：按杂质在水中的存在状态可分为悬浮物质、溶解物质和胶体物质。物质、溶解物质和胶体物质。 水质指标水

4、质指标：物理指标物理指标(温度、色度、浑浊度、电导率、悬浮物质温度、色度、浑浊度、电导率、悬浮物质等等)； 化学指标化学指标(pH、DO、碱度、酸度、各种化学物质成碱度、酸度、各种化学物质成分、分、COD、BOD、TOC等等)；生物指标（细菌总数、总大肠菌群数等）。生物指标（细菌总数、总大肠菌群数等）。 环境工程学环境工程学- 水污染及其控制技术水污染及其控制技术1.2.2 水质特性水质特性 1) )大气降水的水质特征大气降水的水质特征 大气降水包括雨水和雪水，它可表征大气层组成的状况，提大气降水包括雨水和雪水，它可表征大气层组成的状况，提示大气污染的状况，大气降水一般的滞留时间是示大气污染的

5、状况，大气降水一般的滞留时间是8天，在所有天天，在所有天然水中是循环时间最快的。然水中是循环时间最快的。2 2地表水的水质特征地表水的水质特征 包括河流、湖水和海洋等，包括河流、湖水和海洋等，水中化学物质含量高且复杂水中化学物质含量高且复杂3地下水的水质特征地下水的水质特征 它是埋藏在地表以下的天然水，由于特殊的地质环境，水的它是埋藏在地表以下的天然水，由于特殊的地质环境，水的成分也具有多样性和复杂性，但其成分动态变化小、基本稳定。成分也具有多样性和复杂性，但其成分动态变化小、基本稳定。 环境工程学环境工程学- 水污染及其控制技术水污染及其控制技术1.2.3 水质标准水质标准 目前的水质标准有

6、地面水环境质量标准、污水目前的水质标准有地面水环境质量标准、污水排放标准和生活饮用水水质标准，其他行业水质排放标准和生活饮用水水质标准，其他行业水质标准如渔业水域水质标准、农田灌溉水质标准标准如渔业水域水质标准、农田灌溉水质标准游泳用水水质标准等。游泳用水水质标准等。 其中地面水环境质量标准按使用目的和保护目标其中地面水环境质量标准按使用目的和保护目标划分五类：源头水、国家保护区、一级、二级工业用水划分五类：源头水、国家保护区、一级、二级工业用水、景观和农田用水。、景观和农田用水。 污水排放标准按污染物的毒性又划分第一类污染污水排放标准按污染物的毒性又划分第一类污染物（汞、铬、砷、铅等）和第二

7、类污染物（物（汞、铬、砷、铅等）和第二类污染物（COD、BOD、色度等）。色度等）。 环境工程学环境工程学- 水污染及其控制技术水污染及其控制技术2 水体污染与水体自净水体污染与水体自净 2.1 水体污染及污染源水体污染及污染源 水体污染水体污染：水体中因受过多的杂质而导致其物理、化学：水体中因受过多的杂质而导致其物理、化学及生物特性的改变和水质的恶化，从而影响水的有效利及生物特性的改变和水质的恶化，从而影响水的有效利用，危害人体健康。用，危害人体健康。 根据最近世界卫生组织公布的资料表明，当前因为水污染根据最近世界卫生组织公布的资料表明，当前因为水污染:全世界每年有全世界每年有5000万儿童

8、死亡；万儿童死亡； 全世界每年有全世界每年有3500万人患心血管病；万人患心血管病； 全世界每年有全世界每年有7000万人患胆结石、肾结石；万人患胆结石、肾结石； 全世界每年有全世界每年有9000万人患肝炎；万人患肝炎； 全世界每年有全世界每年有3000万人死于肝癌、胃癌万人死于肝癌、胃癌环境工程学环境工程学- 水污染及其控制技术水污染及其控制技术水体污染源水体污染源：指向水体释放污染物的来源和场所。：指向水体释放污染物的来源和场所。其分类有不同方法：其分类有不同方法： 按存在形式分按存在形式分点源、线源、面源点源、线源、面源（农田化肥污染）；（农田化肥污染）； 按来源分按来源分生活污水、工业

9、污水、农田污水、其他行业生活污水、工业污水、农田污水、其他行业污水污水(畜牧业畜牧业)。 其中工业废水是造成水体污染的主要污染源。其中工业废水是造成水体污染的主要污染源。环境工程学环境工程学- 水污染及其控制技术水污染及其控制技术 水体自净水体自净：进入水体的污染物，通过物理、化学和生物：进入水体的污染物，通过物理、化学和生物等方面的作用，使污染物的深度逐渐降低，经过一段时等方面的作用，使污染物的深度逐渐降低，经过一段时间之生，水体将恢复到受污染前的状态，这一现象称为间之生，水体将恢复到受污染前的状态，这一现象称为水体的自净作用。狭义的自净是指水中的微生物氧化分水体的自净作用。狭义的自净是指水

10、中的微生物氧化分解有机污染物而使水质净化的作用。解有机污染物而使水质净化的作用。 环境工程学环境工程学- 水污染及其控制技术水污染及其控制技术2.2水体中的主要污染物及影响水体中的主要污染物及影响1、需氧污染物、需氧污染物 需氧污染物需氧污染物是指污染物的分解过程中要消耗水中的是指污染物的分解过程中要消耗水中的溶解氧，使水质恶化。溶解氧，使水质恶化。 其反应式可记为：其反应式可记为： 有机物质有机物质+细菌细菌+O2 CO2+H2O+新的细菌细胞新的细菌细胞环境工程学环境工程学- 水污染及其控制技术水污染及其控制技术需氧有机物的综合指标：需氧有机物的综合指标：）以氧表示的指标：）以氧表示的指标

11、： a 理论需氧量理论需氧量(ThOD)根据化学方程式计算求得的有机物根据化学方程式计算求得的有机物全部分解全部分解(氧化氧化)所需要的氧量。所需要的氧量。 b 生化需氧量生化需氧量(BOD)在有氧的情况下，由于微生物在有氧的情况下，由于微生物(主要主要是指细菌是指细菌)的活动，可降解有机物稳定化所需的氧量。的活动，可降解有机物稳定化所需的氧量。(包括包括碳化需氧量和硝化需氧量碳化需氧量和硝化需氧量)。通常以。通常以20、5日生化需氧量日生化需氧量BOD5来衡量水体中有机污染物的浓度指标。来衡量水体中有机污染物的浓度指标。 c 化学需氧量化学需氧量( (COD) )在一定的条件下，用化学氧化剂

12、在一定的条件下，用化学氧化剂( (如重铬酸钾、高锰酸钾等如重铬酸钾、高锰酸钾等) )氧化水为有机污染物时所需的氧氧化水为有机污染物时所需的氧量。量。 d 总需氧量总需氧量( (TOD)在高温下燃烧化合物所耗去的氧量。在高温下燃烧化合物所耗去的氧量。 环境工程学环境工程学- 水污染及其控制技术水污染及其控制技术）以碳表示的指标：）以碳表示的指标： a 理论有机碳理论有机碳（Theoretical Oxygen Carbon, ThOC） b 总有机碳总有机碳（Total Organic Carbon，TOC）包括水体中所包括水体中所有有机污染物的含碳量。有有机污染物的含碳量。）溶解氧）溶解氧图图

13、溶解氧下垂曲线及溶解溶解氧下垂曲线及溶解氧含量的影响因素氧含量的影响因素受污染河水的分区：清受污染河水的分区：清洁水区、水质恶化区、恢复区和洁水区、水质恶化区、恢复区和恢复后的清洁水区恢复后的清洁水区 -40-200204060801001200246810121416182022cleanningareacleanningarearenewareapollutionareaO2 / ppmDistance / m BOD DO环境工程学环境工程学- 水污染及其控制技术水污染及其控制技术2、 富营养化物质富营养化物质 定义：定义：是指过量的营养物质如氮，磷（还包括铁、硫等）进入是指过量的营养物

14、质如氮，磷（还包括铁、硫等）进入湖泊水体，引起水生生物尤其是漂浮藻类的异常繁殖，导致水体透湖泊水体，引起水生生物尤其是漂浮藻类的异常繁殖，导致水体透明度下降，溶解氧减低，水质恶化，鱼类死亡，以至丧失水体功能明度下降，溶解氧减低，水质恶化，鱼类死亡，以至丧失水体功能 来源来源：城市生活污水（含磷废水）、某些工业污水、农业化肥城市生活污水（含磷废水）、某些工业污水、农业化肥 危害：危害： 评价指标：评价指标：水体富营养化的营养物质主要是指氮，磷水体富营养化的营养物质主要是指氮，磷 目前国外对湖泊富营养化的评价指标如下：目前国外对湖泊富营养化的评价指标如下： 总氮为总氮为0.2mg/L 总磷为总磷为

15、0.02mg/L N/P=10 克分子氮（溶解性无机氮）克分子氮（溶解性无机氮）/活性磷在自然平衡条件下为活性磷在自然平衡条件下为16 氮氮/硅在自然平衡条件下在硅在自然平衡条件下在0.5-1.5之间。之间。环境工程学环境工程学- 水污染及其控制技术水污染及其控制技术3、油类污染物、油类污染物 来源：船舶造成、工业造成的油污染、石油开采、大气石油烃的来源：船舶造成、工业造成的油污染、石油开采、大气石油烃的沉降等。沉降等。 危害：破坏景观、危害生物、有毒性。危害：破坏景观、危害生物、有毒性。4、酚类污染物、酚类污染物 来源：工业排放的含酚废水（如焦化废水和以酚为原料加工的废来源：工业排放的含酚废

16、水（如焦化废水和以酚为原料加工的废水）。水）。 危害：酚易挥发，对人体产生严重影响，可致癌。危害：酚易挥发，对人体产生严重影响，可致癌。 含酚废水的自净：酚的挥发作用，可通过曝气去除含酚废水的自净：酚的挥发作用，可通过曝气去除40。 底泥效应，沉积物对酚类物质的分解作用。底泥效应，沉积物对酚类物质的分解作用。环境工程学环境工程学- 水污染及其控制技术水污染及其控制技术5、氰化物污染物、氰化物污染物 来源：工业排放的含氰废水（如电镀、煤气洗涤、化工厂）等。来源：工业排放的含氰废水（如电镀、煤气洗涤、化工厂）等。 危害：氰化物是剧毒物质。危害：氰化物是剧毒物质。 氰化物自净：氰化物的挥发作用，控制

17、氰化物自净：氰化物的挥发作用，控制PH值，氰化物通过值，氰化物通过CO2，产生产生HCN。生物化学分解成生物化学分解成NH4。6、重金属污染重金属污染 来源：来自采矿和冶炼行业，还有轻工业，如电镀。来源：来自采矿和冶炼行业，还有轻工业，如电镀。 危害：表现为毒性，具体到每种见危害：表现为毒性，具体到每种见P73页。页。 控制：对于浓度高的废水，一般采用沉淀回收利用，低浓度最新控制：对于浓度高的废水，一般采用沉淀回收利用，低浓度最新的研究进展是采取非活性的生物吸附。的研究进展是采取非活性的生物吸附。环境工程学环境工程学- 水污染及其控制技术水污染及其控制技术环境工程学环境工程学- 水污染及其控制

18、技术水污染及其控制技术环境工程学环境工程学- 水污染及其控制技术水污染及其控制技术3 污染物在水环境中的迁移转化污染物在水环境中的迁移转化3.1耗氧有机物在水环境中的转化降解作用耗氧有机物在水环境中的转化降解作用 有机物的降解过程：有机物的降解过程： 有机物的生化降解主要是微生物的代谢活动，有机物的生化降解主要是微生物的代谢活动，微生物的代谢又分体内和体外两种，代谢的基本微生物的代谢又分体内和体外两种，代谢的基本反应是水解反应和氧化反应。反应是水解反应和氧化反应。 水解反应是将高、大分子，在酶的作用下，水解反应是将高、大分子，在酶的作用下，分解为简单的物质；氧化作用主要是脱氢和脱羧分解为简单的

19、物质；氧化作用主要是脱氢和脱羧作用。作用。 环境工程学环境工程学- 水污染及其控制技术水污染及其控制技术3.2 重金属在水体中的迁移转化重金属在水体中的迁移转化 1) 重金属迁移转化的基本类型重金属迁移转化的基本类型 机械搬运机械搬运 物理化学迁移物理化学迁移 生物迁移生物迁移 2) 2) 重金属物理化学迁移机理重金属物理化学迁移机理 沉淀溶解作用沉淀溶解作用 水解作用水解作用 络合作用络合作用 吸附作用吸附作用 氧化还原作用氧化还原作用 环境工程学环境工程学- 水污染及其控制技术水污染及其控制技术4水体污染的防治水体污染的防治4.1水污染防治的目的和任务水污染防治的目的和任务 防治目标（三个

20、）：防治目标（三个）： 1) 确保地面水和地下饮用水源地的水质，保证确保地面水和地下饮用水源地的水质，保证居民的饮水安全；居民的饮水安全； 2) 恢复各类水体的适用功能；恢复各类水体的适用功能； 3) 3) 还清地面水体的水质，恢复自然美好景观。还清地面水体的水质，恢复自然美好景观。 环境工程学环境工程学- 水污染及其控制技术水污染及其控制技术任务：任务： 1) 规划调查分析现有水环境质量及水资源利用规划调查分析现有水环境质量及水资源利用的需求，明确水污染防治的具体任务，制定采取的防的需求，明确水污染防治的具体任务，制定采取的防治措施；治措施； 2) 加强对污染源的控制，采取有效措施尽可能减加

21、强对污染源的控制，采取有效措施尽可能减少污染源排放的污染物；少污染源排放的污染物； 3) 对废水进行妥善的集中和处理，达标排放；对废水进行妥善的集中和处理，达标排放； 4) 4) 通过一系列措施（包括法律、行政、技术的）通过一系列措施（包括法律、行政、技术的），使水环境资源免受污染。，使水环境资源免受污染。 环境工程学环境工程学- 水污染及其控制技术水污染及其控制技术4.2控制水体污染的基本途径控制水体污染的基本途径 途径：途径：将将“防防”、“治治”和和“管管”三者结合三者结合。 “防防”从源头减少排放，如工业污染源采取清从源头减少排放，如工业污染源采取清洁生产工艺（清洁生产的定义是指资源能源利用量最洁生产工艺（清洁生产的定义是指资源能源利用量最少、且污染排放量也最少的生