水污染控制工程(1).ppt

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1、水污染控制工程,本课程的主要内容本课程的要求本课程的成绩评定,2,教学参考书,张自杰编著，排水工程下册（第四版），中国建筑工业出版社，2000年 高廷耀，顾国维水污染控制工程（下册）北京：高等教育出版社，2000 顾夏声，黄铭荣，王占生等.水处理工程.北京：清华大学出版社，1985 Metcalf and Eddy，INC.Wastewater Engineering Treatment Disposal Reuse.4th，March，2002，McGraw-Hill,3,第一章 总 论,我国的水资源与水体污染水体污染的成因与战略对策水中污染物、水质指标与标准控制水污染的原则与途径水体自净水

2、处理方法,4,第一节 我国的水资源与水体污染,一、我国的水资源状况,5,我国淡水总量为2.8万亿m3，在全世界占第6位。但人均占有量只有2200多m3/人，为世界人均占有量的四分之一，排名世界第108位。北京的淡水资源：能保证正常生活的人均水资源占有量约为1600m3/人，而北京的人均水资源占有量300m3/人。,人均占有量少，水资源短缺,一、我国的水资源状况,6,81的水资源分布在长江流域及其以南；东南地区降水量可达1600mm，造成涝灾；西北地区降水只有500mm，少的地区不到200mm 东南多、西北少三北（西北、华北、东北）和沿海（青岛、大连）640个城市中，300多个城市缺水 许多地区

3、缺水严重,空间分布不均,一、我国的水资源状况,7,冬春雨少、夏季多雨：6080降水集中在夏季，7、8、9月；不时出现枯水年和丰水年现象：年际变化差36倍（大时）,时间分布不均，年内及年际变化大,二、我国的水资源利用率低,1、浪费问题严重 例：输水方式落后，水损失率高。2、工业耗水量大 例：加工吨油的水消耗量是国外的近5倍 钢铁是国外的4-5倍 啤酒是国外的2-6倍 发电是国外的2倍 造纸是国外的2-2.5倍 3、重复利用率低（中40%，美70%）,8,三、废水和主要污染物排放量,9,全国近年废水及主要污染物排放量,四、我国的水污染现状,1、总体情况:,10,2011年，全国地表水总体为轻度污染

4、。湖泊（水库）富营养化问题仍突出。长江、黄河、珠江、松花江、淮河、海河、辽河、浙闽片河流、西南诸河和内陆诸河十大水系监测的469个国控断面中，类、类和劣类水质断面比例分别为61.0%、25.3%和13.7%。主要污染指标为化学需氧量、五日生化需氧量和总磷。,河流,：源头水、国家自然保护区：集中式生活饮用水水源地一级保护区、珍贵鱼类保护区;：集中式生活饮用水水源地二级保护区、一般鱼类保护区;：一般工业用水区、人体非直接接触的娱乐用水区；：农业用水区及一般景观要求水域,湖泊（水库）2011年，监测的26个国控重点湖泊（水库）中，类、类和劣类水质的湖泊（水库）比例分别为42.3%、50.0%和7.7

5、%。主要污染指标为总磷和化学需氧量（总氮不参与水质评价）。,重点水利工程三峡库区 监测的4个国控断面均为类质。南水北调东线工程沿线 总体为轻度污染。主要污染指标为化学需氧量、总磷和石油类。10个国控断面中，类、类和劣类质断面比例分别为60.0%、30.0%和10.0%。,地下水2011年，全国共200个城市开展了地下水水质监测，共计4727个监测点。优良-良好-较好2011年全国地下水水质类别比例水质的监测点比例为45.0%，较差-极差水质的监测点比例为55.0%。其中，4282个监测点有连续监测数据。与上年相比，17.4%的监测点水质好转，67.4%的监测点水质保持稳定，15.2%的监测点水

6、质变差。,全国重点城市主要集中式饮用水源地 2011年，全国113个环保重点城市共监测389个集中式饮用水源地，其中地表水源地238个、地下水源地151个。环保重点城市年取水总量为227.3亿吨，服务人口1.63亿人。达标水量为206.0亿吨，占90.6%；不达标水量为21.3亿吨，占9.4%。,水质怎样？,水质超类水标准 氮磷污染突出 藻类疯长,滇池外海龙门村一带,污染特征全湖严重富营养化,18,水环境污染已成灾害,健康受到危害，经济损失惨重，水污染已经成为比洪灾、旱灾更为严重的灾害。,19,2008年全国因包括水污染在内的环境污染造成的经济损失，高达5000多亿元，约占当年GDP的4%。,

7、五、我国水污染治理现状,污水处理率偏低 县以上工业废水处理率 95%,2008年全国工业废水排放达标率:92.4;2010年全国城市污水处理率达77.4?北京最大的城市污水处理厂-北京高碑店污水处理厂:110万吨/天,设计:100万吨/天截至2012年9月底，全国设市城市、县累计建成城镇污水处理厂 3272座，处理能力达到1.40亿立方米/日。,20,第二节 水体污染的成因与战略对策,水体污染的成因,21,战略对策 尽快实现从末端治理向源头控制的战略转移，大力推行清洁生产；,22,保障措施 严格以法治水，制定并实施有效的法律、规章、制度；,23,第三节 废水及其污染物,一、几个概念,1、水的自

8、然循环,由自然力促成的水的循环。在自然循环中几乎每个环节都有杂质混入，使水质发生变化。自然力：指太阳辐射、地心引力等 方 式：降水、径流、渗透、蒸发等。,24,2、水的社会循环,人类为了满足生活和生产的需要，从各种天然水体中取用大量的水，这些水使用过就成为生活污水和工业废水，这些废水最后又流入天然水体，这样水在人类社会中也构成了一个局部的循环体系，这叫做水的社会循环。,社会循环中所形成的生活污水和各种工业废水是天然水体最大的污染来源。,给水工程：为保证用水能满足使用要求的工程设施。排水工程：为保证废水能安全可靠排放的工程设施。,25,水的社会循环,26,3、废水,由于使用而丧失了使用价值而被废

9、弃外排的水。,废水：废弃外排，包括并不脏的冷却水污水：强调脏污,城市污水：排入城镇排水系统污水的总称，是生活污水和工业废水的混合液，在合流制排水系统中还包括降水。,27,4、废水的分类,（2）根据污染物的化学类别，分为：,有机废水：主要含有机污染物,无机废水：主要含无机污染物,（1）根据废水的来源，分为：,生活污水：洗浴水、洗涤水、粪便水等,工业废水,28,（3）根据毒物种类不同，分为：,含酚废水：指主要毒物是酚，并不意味着其含量最多 或是唯一污染物,含汞废水,（4）根据产生废水的生产工艺来命名，分为：,焦化废水,电镀废水,造纸废水,29,5、废水的最终出路,30,6、排水系统的体制,31,合

10、流制,生活污水、工业废水、雨水混合在同一管渠排除的系统 缺点：随着降雨量的增加，仍有部分混合污水未经处理溢流，直接排放，造成水体污染,32,合流制排水系统：1、合流干管2、截留主干管3、溢流井4、污水处理厂5、出水口6、溢流出水口,33,分流制,依排除雨水方式不同而定,34,完全分流制,污水排水系统和雨水排水系统并存1、干管2、主干管3、污水处理厂4、出水口5、雨水干管,35,不完全分流制（半分流制）,只建了废水排放系统，未建雨水排放系统，雨水沿天然地面、街道边沟排泄，待城市进一步发展再修建雨水排放系统,36,（1）直接复用：循序使用：工业企业一道工序产生的废水，适当处理后用 于另一道工序 循

11、环使用：经适当处理，用于同一道工序（游泳池）（2）自然或间接复用：A、B两城市依次在河的上下游，A的污水经适当处理排入河流，然后又为下游B城市所取用。,7、污水复用,37,38,工业回用,工艺用水,洗涤用水,一次性通过冷却用水,其它杂用水,锅炉补给水,冷却用水,循环冷却系统补给水,冲刷地板马路清擦汽车等,39,地下水回灌,回灌至非饮用蓄水层,回灌至饮用蓄水层,防止海水入侵,40,二、废水中的污染物,1、固体污染物,水中的固体的定义,一定温度（103105）下,将水样蒸发至干时所残余的固体物质总量,叫做总残渣、总固体或叫蒸发残渣。Total Solids（mg/L)(说明，此温度下得到的残渣保留

12、了结晶水和部分吸着水，重碳酸盐转化为碳酸盐，有机物挥发逸失的少）,41,42,43,溶解性和悬浮性的划分并不很明确：丹麦用孔径为1.6微米的过滤器其它许多国家则使用孔径1微米的过滤器还有许多国家使用0.45微米左右的过滤器（IWA（国际水协会）建议使用0.45微米左右的过滤器）,44,45,堵塞沟渠管道和抽水设备,如阀门；造成水体淤积,土壤空隙的堵塞；影响水生生物的生长；给后续的给水、废水处理增加难度,提高处理费用。,固体悬浮物的危害,46,2、有机污染物,（1）可生物降解的有机污染物,危害 直接危害 间接危害:有氧时：鱼群死亡 无氧时：水体腐败,可生物降解有机污染物，其共同特征就是耗氧，所以

13、又称作耗氧有机污染物。这类物质多为碳水化合物、蛋白质、脂肪等自然生成的有机物，不稳定，能够在微生物的作用下转化成稳定的无机物。,47,有氧条件下，最终降解产物：CO2；H2O；NO3；N2，降解速度快无氧条件下，最终转化为CO2；H2O；CH4；H2S，粪臭素，降解速度很慢,48,特点 或多或少有毒性，不少还是三致物质。,（2）难生物降解的有机污染物,不易被微生物降解、化学性质稳定。如醛、硝基化合物、苯、酚及其衍生物、多氯联苯、有机农药:有机氯、有机磷、有机汞（已禁用）。这类物质只能用COD、TOC、或TOD等表示。,49,POPs,持久性有机污染物质（Persistent Organic P

14、ollutions）www.china-,50,国际首批控制的12种持久性有机污染物快速认识,51,艾氏剂（Aldrin）：有机氯农药狄氏剂（Dieldrin）：有机氯农药异狄氏剂（Endrin）：有机氯农药滴滴涕（DDT）：有机氯农药，也用作农药中间体氯丹（Chlordane）：有机氯农药毒杀芬（Toxaphene）：有机氯农药六氯苯（Hexachlobenzene）：有机氯农药，也用作精细化工产品灭蚁灵（Mirex）：有机氯农药七氯（Heptachlor）：有机氯农药多氯联苯（PCBs）：精细化工产品二恶英和呋喃类（PCDDs/PCDFs）：非故意制造的副产品或者二次污染物质,3、有毒污染

15、物 废水中能对生物引起毒性反应的化学物质。主要有三类：无机化学毒物 Hg,Cr,Cd,Pb,Ni,Zn,Cu,Co,Mn,Ti,V,Mo,Sb,Bi,Se,Be,As,CN-,F-,S2-,NO2-；（浓度不高，毒性巨大；难于生物降解；生物对这些毒物有富集作用）有机化学毒物 多指难于生物降解的有机污染物 放射性毒物 废水中的放射性物质主要来自铀U,镭Ra,钍Th,钚Pu等稀有金属的生产和使用过程,52,4、营养性污染物 氮、磷是植物和微生物生长的主要营养物质。当N0.3 mg/L,P 0.02 mg/L时,水体产生富营养化。N:来自氮肥厂、洗毛厂、饲养厂、食品厂 P:来自磷肥厂、含磷洗涤剂厂等

16、 生活污水中含有N、P多数为无机N、P,53,5、生物污染物 指废水中的致病性微生物及其它有害的有机体。来源生活污水:引起肝炎、伤寒、霍乱、痢疾等的病毒、细菌、寄生虫卵等。其它来源:医院、生物研究机构卫生指标:细菌总数,大肠菌群数,必要时单项致病体的鉴定。,54,6、感官污染物 异色:印染厂、纺织厂、造纸厂、焦化厂、煤气站。泡沫:洗涤剂厂。混浊:石灰废水。恶臭:屠宰厂、食品厂、炼油厂、石油化工厂、化肥厂、橡 胶厂等。产生恶臭的物质:H2S、RSH、胺、NH3、丁烯、丙酮、丙烯醛、乙醛、氯芬、苯、甲苯 等。,55,7、酸碱污染物 一般用pH表示，天然水体的pH一般为69，所以要求处理后的污水的p

17、H也在这个范围内。危害 腐蚀、土壤盐碱化、影响水生生物的生长及后续处理过程。来源 酸性废水:化工厂、矿山、金属酸洗工艺等；碱性废水:制碱厂、漂染厂、化纤厂等。,56,8、热污染 废水温度过高危害:融化和破坏管道,接头；影响后续生物处理过程；,温度的升高，水的饱和溶解氧下降，亏氧量下降（一定温度 下，饱和DO与实际DO之差），大气向水中的复氧下降，而 生物耗氧增加，所以水中DO 迅速下降，水生生物死亡，水 质恶化。加速水体富营养化过程。,9、其它污染物 油:石油,食用油 危害：油膜影响复氧，1滴石油产生0.25m2的油膜；堵塞鱼鳃、导致鱼死亡；气味，不适于饮用；火灾。合成洗涤剂：危害：影响复氧，

18、美观。,58,三、废水水质指标,1、固体悬浮物（SS）,去除方法：格栅、筛滤、沉淀等。截留物分类：污泥:沉淀设备中沉淀下来的物质,主要是有机物 沉渣:沉淀设备中沉淀下来的物质,主要是无机物,59,污泥含水量（以含水率p表示）单位重量污泥所含水的重量百分数。因为污泥的含水率一般都很大，比重接近于1，所以可以认 为污泥的体积和其中固体物质的百分数成反比，即：,如：含水率为p1的污泥体积为V1，则含水率减小到p2时，其体积V2为：,例：污泥含水率从99%降至97%时体积减少了多少？,60,沉渣含水量（以湿度p表示）单位体积沉渣所含水的体积百分数。V:沉渣体积,m3/h G:干渣重量,吨/h:干渣比重

19、,吨/m3 p:沉渣湿度，%,当湿度从P1变到P2时，沉渣体积仍可假定和其中固体物质的含量百分数成反比，即：,61,2、有机物,有机物的浓度是一个重要的水质指标。由于废水中有机物的组成比较复杂，要想分别测定各种有机物的含量比较困难。一般采用生化需氧量（BOD）、化学需氧量（COD）、总需氧量（TOD）、总有机碳（TOC）等综合性指标来表示。,如果水中的有机物含有毒性，则需要分别测定这些有毒物质的数量。,62,BOD,定义：水中有机污染物被好氧微生物分解至无机物时所消耗的溶解氧的量叫做生化需氧量，单位mg/L O2。第一阶段（碳氧化阶段）第二阶段（硝化阶段）Oa；Ob；Oc；Od,63,有机物（

20、可生物降解）,异养菌,新细胞,呼吸（氧化）,Oa,合成,CO2,H2O,能,NH3,自养菌,合成,新细胞,Oc,H2O,能,NO2-,残存物质,CO2,H2O,能,NH3,Ob,内源呼吸,Od,能,NO3-,新细胞,可生物降解有机物降解过程示意图,64,第一阶段（碳氧化阶段）：在异养菌的作用下，含碳有机物被氧化(或称碳化)为CO2，H2O，含氮有机物被氧化(或称氨化)为NH3，所消耗的氧以Oa表示。与此同时，合成新细胞(异养型)合成的新细胞，在生活活动中，进行着新陈代谢，即自身氧化的过程，产生CO2，H2O与NH3，并放出能量和氧化残渣(残存物质)，这种过程叫做内源呼吸，所消耗的氧量用Ob表示

21、耗氧量Oa十Ob 称为第一阶段生化需氧量(或称为总碳氧化需氧量、总生化需氧量、完全生化需氧量)用La、Sa或BODu表示。,65,第二阶段是硝化阶段，即在自养菌(亚硝化菌)的作用下，NH3被氧化为NO2和H2O，所消耗的氧量用Oc表示，再在自养菌(硝化菌)的作用下，NO2被氧化为NO3，所消耗的氧量用Od表示。与此同时合成新细胞(自养型)。耗氧量 Oc十Od 称为第二阶段生化需氧量(或称为氮氧化需氧量、硝化需氧量)用硝化BOD或NODu或LN表示。,66,温度影响微生物的活动，因此测定BOD需规定一个温度，通常为20。有机物的生化过程延续时间很长，在20水温下，完成两阶段约需100d以上。需2

22、0d左右完成第一阶段的氧化分解过程，因此常用20d的生化需氧量BOD20天，20作为总生化需氧量La。,BOD 5天，20,67,在工程实用上，20d时间太长。而5d的生化需氧量约占总碳氧化需氧量BODu的70一80，故用5d生化需氧量BOD5作为可生物降解有机物的综合浓度指标，即BOD5天，20。由于硝化菌的世代(即繁殖周期)较长，一般要在碳化阶段开始后的5-7d，甚至10d，才能繁殖出一定数量的硝化菌，并开始氮氧化阶段，因此，硝化需氧量不对BOD5产生干扰。,68,可加抑制剂亚甲基兰或硫脲,抑制硝化过程。,任何时日BOD与La间的关系（一定T下）,第一阶段BOD具有化学动力学上的一级反应性

23、质，即反应速度与剩余有机物的量呈正比：,La：有机物质的初始浓度，即第一阶段 生化需氧量（BODu），mg/LL：任何时刻(t日)剩余的有机物（BOD）,mg/Lk1：耗氧速率常数，日-1,69,解微分方程,70,令Xt 为t时日内所降低的有机物浓度 则：Xt 就是任何时日的生化需氧量,71,k1的确定：,上式为直线：,截距,斜率,72,k1与温度的关系,k1(20):20时的耗氧常数k1(T):T时的耗氧常数:温度系数，10-30时为1.047,73,对于一个给定的水样，La也随着温度的增加而增加：,La与温度的关系,当T=20时，=0.02，则：,:T C时的第一阶段BOD,:20 C时的

24、第一阶段BOD,74,例1:某一水样20 C的生化需氧量测定结果如下，试确定此水样的k1,La,BOD5值。,75,例2：某废水20 的BOD5是160mg/L。已知此时耗氧速率常数为k1=0.10(1/d),求该废水18 时的BOD6。,76,BOD5作为有机物浓度指标的优点 基本反映出有机物进入水体后，在一般情况下氧化分解所消耗的氧量，反映了能被微生物氧化分解的有机物的量。BOD5作为有机物浓度指标的缺点 污水中难生物降解的物质测不出来,当其含量高时,测定结果误差较大；测定时间长,难以及时指导实践；重现性差,毒性强的废水可抑制微生物的作用而影响测定结果。,77,COD,定义:利用化学氧化剂

25、（K2Cr2O7、KMnO4等）氧化有机物所消耗的氧量，叫做化学需氧量，用氧(O2)的mg/L数来表示。强氧化剂：若使用重铬酸钾，则称之为重铬酸钾耗氧量，表示为CODCr，习惯上简写为COD，简称化学需氧量。,若使用高锰酸钾作氧化剂，则称之为高锰酸钾耗氧量，（CODMn，习惯上称耗氧量Oxygen Consumed，简写为OC，有时也叫做高锰酸盐指数）。,78,重铬酸钾可以将水中绝大部分有机物氧化，但对于苯、甲苯等芳香烃类化合物则较难氧化，并且CODCr还包括了水中存在的无机性还原物质。一般来说CODCr与第一阶段生化需氧量之差，可以粗略地表示不可生物降解的有机物量。,高锰酸钾指数的测定比较快

26、速，但氧化能力较重铬酸钾弱，水中不含氮的有机物质在测定条件下易被高锰酸钾氧化，而含氮的有机物则较难分解，所以高锰酸钾指数适于测定天然水或适于使用。CODCr的标准测定方法是回流法,79,COD作为有机物浓度指标的优点：能较精确地表示污水中有机物的含量;测定时间短；不受水质的限制。COD作为有机物浓度指标的缺点：不能表示可被微生物降解的有机物量；可氧化一部分水中还原性无机物,如Fe2+,使结果存在误差。,80,TOD,有机物的主要成分是C、H、O、N、P、S等，当完全氧化后，分别生成CO2、H2O、NO2、SO2等等。定义：水样中的有机物在900高温下燃烧变成稳定的氧化物时所需的氧量，叫做总需氧

27、量，结果以氧(O2)的mg/L计。,81,TOC,定义：将水样在900950高温下燃烧，有机碳即氧化生成CO2，测量所产生的CO2量，即得水样中的总有机碳值，单位以C的mgL计，测定时间仅需几分钟。当然，无机碳在高温下也会转化成CO2，可以通过压缩空气吹脱无机碳酸盐，排除干扰。,TOC是目前在国内外使用的表示污水被有机物污染的综合 指标。,82,可生化性指标：BOD5/COD（0.3）生活污水BOD5/COD=0.4-0.6 BOD5/TOC=1.0-1.6 TOD CODBOD5 TOC,83,BOD5、COD、TOC、TOD数值之间的相关关系：,3、生物学指标,大肠菌群数、病毒、细菌总数

28、大肠菌群数：每升水中所含大肠菌群的数目，个/升 大肠菌群指数：查出一个大肠菌群所需要的最少水量，mL 关系：互为倒数 病毒：污水中已被检出的病毒有100多种。细菌总数：大肠菌群数、病原菌、病毒及其它细菌数的总 和，个/mL。,84,四、水质标准（1）饮用水卫生标准 注重水的外观、预防传染病去除重金属去除微量有机物内分泌紊乱（干扰）物质。,96年美国开始食品、饮用水中内分泌紊乱物的筛控方法研究，随后欧洲经济协力开发组织开始研究。97年日本定出被怀疑的物质67种,包括：（1）杀虫剂、除草剂，45种；（2）工业原料，有机氯化合物；（3）副产物，如二恶英。,85,第三节 废水及其污染物 一、几个概念

29、二、废水中的污染物 三、废水水质指标,国际上：最早有现代意义的饮用水标准是在上世纪初在美国出现 公共卫生署饮用水水质标准（1914年），只针对细菌数量进行了规定，由此大大减少了伤寒病死亡的人数。到1962年期间，有过修订，但主要是针对化学物质、生物学指标和感官指标；1974年通过了安全饮用水法（Safe drinking water act）；1975年颁布了国家暂行饮用水基本规则（National Interim primary drinking water regulations）美国饮用水水质标准上的里程碑，增加了6种有机物的限制。,86,1979年修改国家暂行饮用水基本规则；1986年

30、提出了安全饮用水法修正案（Safe Drinking Water Act Amendments）；国家饮用水基本规定（National Primary Drinking Water Regulations）提出了达到该标准的最佳可行技术（Best available technology）。以后，不断改进，增加限制有机物的种类。,87,国内情况：1956年 制订了第1个生活饮用水卫生标准（试行），16项水质指标；1976年 项目修订增加到23项；1985 年 生活饮用水卫生标准GB5749-85，共35项，关于有机物指标只有6项；2001年 生活饮用水卫生规范;2006年生活饮用水卫生标准（G

31、B 5749-2006）。,（2）工业与其它用水标准 工业用水标准 其它：游泳、渔业、灌溉,88,（3）地表水环境质量标准 首次发布 1983年第1次修订 1988年 GB3838-88第2次修订 1999年，GHZB1-1999，2000年1月1日起实施。共计75项。第3次修订 2002年，2002年6月1日开始实施。GB3838-2002。共109项。其中地表水环境质量标准基本项目24项，集中式生活饮用水地表水源地补充项目5项，集中式生活饮用水地表水源地特定项目80项。,89,（4）废水排放标准 a.污水综合排放标准 原有标准：GB897888 I类（9项）：对人体健康产生长远影响，不允许

32、稀释，一律 执行严格标准；II类（20项）：长远影响小于I类。针对排放区域和新建、现有，执行不同的标准。修订标准：GB897896，1996年颁布，98年1月1日开始实施 I类：增加到了13项；II类：增加到了56项目；仍按排放区域不同执行不同的标准。,90,不得用稀释的方法代替必要处理的物质 指能在环境或动物体内蓄积,对人体健康产生长远不良影响的物质。含有此类物质的废水,一律在车间或车间设施排出口取样,其最高允许排放浓度必须符合如下规定:,91,92,b.行业排放标准 有关废水排放的行业标准涉及各类工业,如矿山工业,焦化企业,石油炼制工业,合成洗涤剂工业,造纸工业,制革工业等,各有其标准。,

33、93,一、我国防治水污染的基本原则 水污染防治要与国民经济建设相互协调,同步发展，不能先污染,后治理；应与水资源合理开发利用相结合,并将废水资源化放在重要地位考虑；应遵守国家有关的法律、法规、标准,做到有法可依,有法必依,执法必严,违法必究；应按流域、地区、城市、乡镇进行统筹规划,处理。,第四节 控制水污染的基本原则和途径,94,第一节 我国的水资源与水体污染第二节 水体污染的成因与战略对策第三节 废水及其污染物,二、我国防治水污染的途径和技术政策 国家相关防治水污染技术政策规定流域和地区的水污染综合防治 保护好城市的饮用水源；把防治和利用结合起来,注意节约用水,重复用水,废水资源化；采取有效

34、措施,防治江河水系污染；地下水的污染防治；防治湖泊水库水的污染；实行污染物排放总量控制。,95,对工厂企业造成的社会污染进行积极地防治 把开发推广清洁生产工艺放在首位；正确处理生活污水和工业废水合并处理和分散处理关系；防治乡镇企业污染。加强城市水污染治理 加强城市管网和城市污水处理厂的建设；开发高效节能的废水处理工艺；废水资源化。,96,加强农村水污染管理 对养殖业废水,采用能源化；尽量减少化肥,农药的用量；对垃圾堆进行无害化处理；建自来水厂,污水管网,污水处理设施。,合理利用水体自净能力,97,一、概念 污染物进入天然水体后，通过物理、化学和生物因素的共同作用，使污染物的总量减少或浓度降低，

35、使曾受污染的天然水体部分地或完全地恢复原状的过程。,第五节 水体自净,98,第一节 我国的水资源与水体污染第二节 水体污染的成因与战略对策第三节 废水及其污染物第四节 控制水污染的基本原则和途径,水体自净按作用机制可以分为三类：物理过程:稀释扩散,挥发,沉淀等,只是浓度的变 化,污染物质性质未变。化学过程:氧化,还原,吸附,凝聚,中和,络合等 生化过程:利用自然界存在的微生物,把有机物转化 成CO2,、H2O（好氧）或CH4（厌氧）,从水体污染控制的角度来看，水体对废水的稀释、扩散及生物化学降解是水体自净的主要问题。,99,二、废水（污染物）在水体中的稀释与扩散 1、稀释机理 稀释只是降低这些

36、物质的浓度，而不能去除污染物质。两种流动:推流,扩散。,100,（1）推流 污染物质由于河流流速的推动沿着水流流动的方 向运动。一维:Q1=vC Q1:污染物质推流量，mg/（m2s）；v:河流流速,，m/s；C:污染物浓度，mg/m3 三维:Q1=vC,河流的速度越大，单位时间通过单位面积输送 的污染物质的数量也越多。,101,（2）扩散 污染物质由高浓度处向低浓度处迁移。一维:Q2：污染物质扩散量,mg/m2s；dC/dx：单位路程长度上的浓度变化值,mg/m4 Dx：扩散系数，m2/s 三维：,102,推流和扩散是二种同时存在而又相互影响的运动形式，从而产生了污染物浓度从排出口往下游逐渐

37、下降这一稀释现象。河流的稀释能力主要取决于河流的推流和扩散能力，而扩散能力主要取决于扩散系数。河流的扩散系数常数:分子扩散 1倍 对流扩散 几千倍 紊流扩散 几百万倍,103,2、水体混合稀释的规律 废水排入河流后并不能马上与全部河水混合,而是逐渐达到完全混合的。,104,混合系数：在没有达到完全混合的河道断面上，只有一部分河水参与了对废水的稀释。参与混合的河水流量与河水总流量之比称为混合系数。,:混合系数。完全混合的河道断面上及其下游=1 从排放口到完全混合断面的一段距离内 1Q1:参与混合的河水流量Q:河水总流量,105,稀释比 n:参与混合的河水流量/废水流量,表示稀释的程度。,混合系数

38、也可近似地用下式表示:,106,影响的主要因素:河水流量与废水流量的比值；废水排放口的位置和形式（岸边集中排放、分散于河中间排放）；河流流速；离排污口距离。,107,主要以流速确定值：河流流速 v 0.2 m/s,=0.3-0.6 v=0.2-0.3 m/s,=0.7-0.8 v 0.3 m/s,=0.9,经过一段距离后，可以=1排放口，一般 1,108,计算断面上废水中污染物在水中的浓度可按下式计算:,Q:河水流量q:废水流量C:废水中污染物浓度C1:河水中污染物浓度：混合系数C2:计算断面上污染物浓度,当 C1=0；且Qq时，,即稀释比越大,C2越小。,109,在采用稀释法处理废水时,除需

39、考虑废水与河水的混合程度外,还应考虑:河水本身已经受到污染的程度以及重复污染的问题；对于剧毒物质,不宜依靠稀释来达到卫生标准。,110,三、水体的生化自净（有机污染物在河流中的降解）,指有机污染物随河水流动而进行的生物化学自净1、水体中氧的消耗与溶解2、氧垂曲线3、氧垂曲线方程,111,1、水体中氧的消耗与溶解,河流中氧的消耗：(1)天然和人工培养的细菌对排入河流的 悬浮和溶解性有机物的氧化作用(2)污泥和水底沉积物的需氧作用,112,河流的复氧作用(1)河水和废水中原来含有的氧(2)大气中的氧向含氧不足的水体扩散溶解，直至 水中DO达到饱和(3)水生植物白天的光合作用放出氧气，溶于水中,有时

40、还可使水体中的氧达到过饱和状态,113,一般要求河流中DO大于4mg/L。废水排入口（受污点）下游各点处DO的变化十分复杂,114,2、氧垂曲线,所作假设:单向河流，单个污染源，没有支流，河流截面不 大的河段，藻类和底泥影响此处忽略 污染物排放后就均匀分布在整个河流断面上，沿 河流中心线无返混现象 只考虑有机物耗氧和大气复氧,115,116,氧垂曲线,氧垂曲线分段：a-o段 耗氧速率复氧速率水中DO,亏氧量 耗氧速率=复氧速率,O点处(氧垂点)；O点以后，复氧速率耗氧速率水中DO开始 亏氧量,直至转折点b；b点以后:DO,亏氧量,直至恢复到排污点前的状态。氧垂曲线反映了：废水排入河流后DO的变

41、化情况,表示河流的自净过程；最缺氧点的位置及其DO含量。,117,3、氧垂曲线方程（Streeter-Phelps方程）设河流经过t日后,消耗的氧量为x1,溶入的氧量为x2,水中实际的溶解氧增量为x,则 x=x2-x1,则在此时间内,水中溶解氧的实际增加速率为:耗氧速率 复氧速率,D：亏氧量=饱和-实际,118,若S为氧的饱和溶解度,则亏氧量的变化速率为：,A:水中最初的DO,119,此式为河流中氧垂曲线方程式,解此方程：,Dt：t日后，河水与废水混合水中的亏氧量，mg/LD0：废水排放点，河水与废水混合水中的亏氧量，mg/LLa：废水排放点，河水与废水混河水的第一阶段总BOD，mg/L,令,

42、可得从受污点至氧垂点的时间tc：,120,氧垂曲线的工程意义：用于分析受有机物污染的河水中DO的变化动态,推求河流的 自净过程及其环境容量,进而确定可排入河流的有机物的最 大限量；推算确定氧垂点的位置及到达时间,并依次制定河流水体防 护措施。按氧垂曲线方程计算,在氧垂点的DO含量达不到地表水最低 DO含量要求时,则应对污水进行适当处理,故该方程式可用 于确定污水处理厂的处理程度。,121,氧垂曲线使用时应注意：,122,生活污水耗氧速率常数k1,123,复氧速率常数k2,四、水体自净容量及污水处理程度的估算,定义：一定水体在规定的环境目标下所能容纳污 染物质的最大负荷量影响因素：（1）水体特征

43、：水体的各种水文参数(河宽、河深、流量、流速等等)、背景参数(水的pH、碱度、硬度、污染物质的背景值等),124,（2）污染物特征污染物的扩散性、持久性、生物降解性。一般而言，污染物的物理化学性质越稳定，环境容量越小。耗氧有机物的水环境容量最大，难降解有机物的水环境容量很小，而重金属的水环境容量则甚微。,125,（3）水质目标,水体对污染物的容纳能力是相对于水体满足一定的用途和功能而言的。水的用途和功能不同，允许存在于水体的污染物的量也不同。,我国水环境质量标准将水体分为5类，每类水体允许的标准决定着水环境容量的大小。而且，由于各地自然条件和技术经济条件的差异较大，水质目标还带有一定的社会性。

44、,126,估算方法以毒物浓度（国家标准）为依据；以DO浓度（国家标准）为依据。估算原则,127,1、以毒物浓度估算 例：河水流量Q=8 m3/s,流速v=0.2 m/s,含酚 0.005 mg/L（地表水水质标准 0.01 mg/L），废水流量 q=50 m3/h,含酚浓度250 mg/L，求:允许排放浓度,需预先处理的程度（排放标准为0.5 mg/L,只考虑稀释,忽略生物降解）。,128,2、以DO大小估算 例:某城市人口35万,排水量标准0.15 m3/人d,每人每天排放于污水中的BODu=40 g,河水流量3 m3/s,河水夏季平均水温20度,在污水排放前,河水DO含量为 7.2 mg/

45、L,BODu=2.9 mg/L,根据DO含量求该河流的自净容量和城市污水应处理的程度。排放污水中的DO含量很低,可忽略不计。20度时,饱和DO=9.17 mg/L,k1=0.1 日-1,k2=0.2 日-1,=1。,129,一、给水处理 1、给水处理的基本方法 去除水中的悬浮物：混凝、澄清、沉淀、过滤、消毒；变革水中溶解物质：软化、除盐、吸附；,第六节 水处理方法和工艺流程简介,130,第一节 我国的水资源与水体污染第二节 水体污染的成因与战略对策第三节 废水及其污染物第四节 控制水污染的基本原则和途径第五节 水体自净,2、常规处理工艺 以没有受到污染的地面水源为生活饮用水水源时：以去除浊度、

46、满足卫生学标准。,131,工业用除盐水 滤过水阳离子交换阴离子交换除盐水,以地下水作为水源 或根据水的特殊性质进行:除铁、除锰、除硬、除盐等等,132,3、热点问题有机污染物 已发现在给水水源中有机物种类在2000种以上；饮用水中有700多种。美国确立了117种优先控制有机物。我国也确定了12类，58种。病原微生物 如贾第虫（Giardia Lamblia）、阴孢子虫(Cryptosporidium)等。管网水二次污染 细菌繁殖水质变差、管道堵塞。,133,（4）给水处理技术的发展方向 加强微量有机物去除：加强常规处理；增加预处理（如生物预处理）；增加后处理（如活性炭吸附、化学氧化）；开发新技

47、术（如膜技术）。加强消毒：防止各种致病微生物的影响 消毒副产物的问题：替代氯的其它消毒技术 管网水二次污染控制,134,二、废水处理 1、基本处理方法物理法：处理悬浮物-格栅、沉淀、气浮、筛网；化学法：处理溶解性物质或胶体-中和、吹脱、混凝、消毒、氧化还原等生物化学法：处理溶解性有机物-好氧、厌氧。,135,按处理程度分类预处理：Preliminary treatment一级处理：Primary treatment 二级处理：Secondary treatment 三级或深度处理：Tertiary or advanced treatment,136,一级处理,只去除废水中较大的悬浮物质。物理法

48、大多用于一级处理。一级处理是二级处理的预处理,二级处理,去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物质，去除率可以达到90以上。生物处理法是最常用的二级处理法,三级处理,在一级和二级处理后，进一步处理难降解的有机物、磷和氮等能够导致水体富营养化等可溶性无机物等,137,2、废水处理系统（1）城市生活污水水质估算 BOD5每人每天20-35g,SS每人每天35-50g Qs:排水定额 北京地区:有卫生设备,淋浴:Qs=90-160L/（人天）,平均125L/（人天）；有卫生设备,淋浴,集中供热水:Qs=130-190L/人天,平均145L/（人天）设计时:考虑城市发展,乘一个系数 水量变化系数 k=最

49、大量/平均水量,生活污水 k=1.3,138,通过这样的系数计算出的典型生活污水的水质:SS 200 mg/LTS 720 mg/LBOD5 200 mg/LCODCr 400 mg/LTOC 160 mg/L总 N 40 mg/L 总 P 8 mg/L油脂 100 mg/L,（2）去除次序（3）方法次序,139,（4）确定流程的原则 水质、水量 水质:同一水,浓度不同,方法不同）水量:同一水,水量不同,方法不同,经济合理性；技术可行性；达标排放,140,4、城市生活污水处理发展方向 低耗高效处理技术：天然处理 深度处理与再生利用技术 污泥处理技术 厌氧处理技术 传统污水系统的变革5、工业废水处理 根据水质不同、处理程度不同，处理工艺不同。一般大多以生物处理为主。重要课题：难降解有机物工业废水的治理技术，如农药废水、造纸废水、染料废水等。新型合成有机物的处理,如离子液体,141,本章重点,废水中的污染物与水质指标 BOD的换算水体自净 氧垂曲线 水体自净容量及污水处理程度的估算废水处理的方法,142,