环境工程第4讲水体环境污染及其治理

单击此处编辑标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,河海大学常州校区热能与动力工程系水体环境污染及其治理,9/12/2024 4:10 PM,杨祥花,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第4讲 水体环境污染及其治理,4.1 概述,4.2 水体污染及其来源,4.3 水体污染物,4.4 水污染治理技术,思考题,1、天然水中的主要物质有哪些？什么是水体环境污染？举出几个此类污染的例子。,2、简述水体污染物的种类及其主要危害。,3、水体富营养化污染是怎么回事？其主要表现和危害有哪些？如何防治？,4、什么叫水体自净？,5、废水处理的方法有哪些？,6、通过观看录象说说城市污水处理厂的工艺流程,、盐城水污染的原因及主要污染物资是什么？,水污染的严重后果（11分钟）,4.1概述,水的功能,人体,体重的2/3是水，失水10%会导致生理功能紊乱，失水20%会很快死亡；,工农业,生产用水；,保护环境,用水。,水资源及其分布,天然水总量为13.68x10,16,m,3,，其中97.5%难以利用；,人类能直接利用的淡水资源约占总量的0.2%,水的三种形态：气态、液态和固态，形态变化能输送热量和调节气候,我国饮用水的现状,资源型缺水,西北、华北、东北部分地区，年降雨量200600mm，十年九旱，多年连旱，长期缺水,工程性缺水,西南、华南、华中部分地区，年降雨量虽在1000mm以上，但地形、地貌和地质条件复杂，蓄水工程不足，有水蓄不住。“人在山上住，水在山下流，听水响看水流，山上用水贵如油”。,水质型缺水,部分地区地下水和地面水，含氟、含砷严重超标,天然水的性质及水中的主要物质,水的性质,水体溶解的主要气体,以氧气和二氧化碳意义较大，少量硫化氢,天然水中含氧量为：014mg/L，二氧化碳含量为：2030mg/L,水中溶解的主要物质,硅,铝,镁,钠和钾,锰,氮,磷,硫,4.2 水体污染及其来源,水体污染,水体污染,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,，导致水的,物理、化学及微生物性质,发生变化，使固有的,生态系统和功能受到破坏。,常见的水体污染物类型,持久性污染物、非持久性污染物、酸和碱（以pH值表征）、热污染物（以温度表征）,按产生污染物的行业性质分类,工业污染源：最主要的污染源,农业污染源,交通运输污染源,生活污水污染源,生活污水,工业污水,工业生产过程中所排出的废水，其成份取决于生产所用原料、工艺.,特点,悬浮物含量高，可达10030000mg/L,生物需氧量（BOD）高，可达2005000mg/L,酸碱度变化大，pH值在511，甚至在213,温度高，可达40C，造成热污染,易燃，因常含低沸点的挥发性液体，易酿成水面火灾,多种多样有毒有害成份：酚、氰、油、农药、重金属、放射性等,工业废水主要来源,采矿及选矿废水,金属冶炼废水,炼焦煤气废水,机械加工废水,石油工业废水,化工废水,造纸废水,纺织印染废水,皮毛加工及制革废水,食品工业废水,农业污水,特点：,含有机质、植物营养素及病原微生物高。,含较高的化肥、农药，随用农药、化肥的8090%均可进入水体，有机酚耐油垫半衰期均为15年。全球各类水体中均有存在。,交通运输污水,主要指运输过程中产生的废水,06年8月18日，“杭州市中北桥附近的运河里漂着上百条死鱼，”,这些鱼的死亡可能有多种原因：运河本身的水质问题，不太适合鱼类生长，而附近一些工地经常向河里倾倒建筑垃圾，加上少数居民经常往河里扔废弃物，更加重了对鱼类的伤害。另外，最近几天连续高温，水里的溶解氧减少，也是一个原因,4.3 水体污染物,概念：,造成水体水质恶化的各种物质或能量,分类：,固体污染物、需氧污染物、营养性污染物、酸碱性污染物、有毒污染物、油类污染物、生物污染物、感官性污染物、热污染等,废水水质主要指标：,有毒物质、有机物质、悬浮物、细菌总数、pH值、色度、温度,4.3.1 固体污染物,悬浮物：泥沙、有机体、各种悬浮在水体中的固体物质,导致水质混浊，设备和管道堵塞、磨损，干扰废水处理和回收设备的工作。,是衡量水质的一项重要指标，也是废水处理的一项基本任务。,浊度,是对水的光传导性能的一种测量。可表征废水中胶体和悬浮物的含量。,4.3.2 耗氧有机物,天然水中的有机物是指天然的腐殖物质及水生生物的生命活动产物,废水中大量的有机物直接进入水体后，通过微生物的生物化学作用而分解为简单的无机物质（二氧化碳和水），在分解过程中需消耗水中的溶解氧，在缺氧条件下污染物就发生腐败分解、恶化水质。,需氧有机物越多，耗氧也越多，水质就越差，水体污染越严重,水中溶解氧浓度因夜晚植物和动物呼吸作用，含量会降低，早上植物开始光合作用储氧,化学需氧量（COD）,定义：在酸性条件下，用强的化学氧化剂将有机物氧化成CO,2,、H,2,O所消耗的氧量。,COD值越高，表明水体受有机污染越严重,常用氧化剂：重铬酸钾和高锰酸钾,ISO规定：化学需氧量指 COD,Cr,，COD,Mn,为高锰酸钾指数,生化需氧量（BOD）,定义：在有氧条件下，因微生物的活动，降解有机物所需的氧量,BOD值越高，表明水中耗氧有机物污染越严重,总需氧量（TOD）,定义：有机物在高温燃烧后，将产生,CO,2,、,H,2,O,、,NO,2,和,SO,2,所消耗的氧量,TODCOD,4.3.3 富营养化污染,氮、磷等植物营养物质过多所引起的水质污染现象,富营养化后果,会引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，隔绝水面与大气之间的复氧，导致水体溶解氧量下降，使鱼类或其他生物大量死亡，进一步消耗溶解氧，使水质恶化,死亡的藻类和鱼类不断沉积于水体底部，最终使水体变成沼泽甚至旱地。,水华,（江河湖泊）、,赤潮,（,海洋,）,浮游生物的颜色不同而使水面呈蓝色、,红色,、棕色、乳白色等,促使湖泊老化，破坏水资源，危害水源,富营养化指标,总磷浓度0.02mg/L，无机氮浓度0.3mg/L,防止富营养化途径,合理施用化肥，防止流失；降低工业废水中N、P排放量；生活粪便等污水先做沼气后再作有机肥；对水源进行监测、预报,太湖蓝藻,09年4月27日 福建水口电站坝前聚集了大面积水葫芦,水葫芦,4.3.4 无机无毒物质(酸、碱、盐污染物),来源：,酸性废水主要来自于矿山排水、工业废水及酸雨,碱性废水主要来自于碱法造纸、化学纤维制造、制碱、制革等工业废水,饮用水pH=7.08.5，渔业用水pH=6.09.2，农业用水pH=4.59.0,4.3.5 有毒污染物,定义：,废水中能对生物引起毒性反应的化学物质,类型：,无机有毒物质、有机有毒物质和放射性物质,无机有毒物质,特点：,强烈的生物毒性，经食物链危害人健康,类型：,金属和非金属,重金属污染的危害,汞（Hg）污染,潜伏期达1030年。,有机汞在贝类、鱼类中富集，经食物链进入人体，在肝、肾、脑中积累，侵入中枢神经，引发“水俣病”，毒性大大超过无机汞。,无机汞可用药物排出，有机汞极难用药物排出。,镉（Cd）污染,典型的富集性毒物,积累在人体的肝、肾组织中，不易排出。,后果：肾脏功能不全，降低机体免疫力，骨质疏松、软化，引起全身疼痛、腰关节受损、骨节变形,潜伏期达130年，发病后难以治疗。,铬（Cr）污染,六阶铬毒性大于三阶铬,引起神经系统中毒,铅（Pb）污染,富集性毒物，摄入量超过1mg时，有明显积累。,后果：干扰机体生理功能，危机神经系统、肾与脑，儿童易受永久性的脑损伤。,镍、铜、锌、钴、锰、钒、钼和铋等重金属离子对人体也有一定的毒害作用。,非金属有毒物：,砷、硒、氟、硫、氰、亚硝酸根,砷中毒会引起中枢神经紊乱、腹痛、肝痛、肝大等消化系统障碍，常伴有皮肤癌、肝癌、砷癌、肺癌等发病率增高现象。,无机氰化物的毒性为破坏血液，影响运送氧和氢的机能而导致死亡。,亚硝酸盐在人体中能与仲胺生成硝酸胺，有强烈的致癌作用。,有机有毒物质,种类繁多，其环境化学行为知之甚少。,特点：,经迁移、转化、富集或食物链循环，危机水生生物及人体健康。大多以污染物形式进入水体。,农药,主要为有机氯、有机磷农药和氨基甲酸酯类农药,有机氯农药难以降解，主要滞留在土壤、沉积物和水生生物中，水中较少,有机氯农药和DDT已经禁用。,有机磷农药和氨基甲酸酯农药易被生物降解，不易富集、吸附，易挥发。主要产品为有机氯除草剂、氮取代物、脲基取代物和二硝基苯胺除草剂,有机磷和氨基甲酸酯农药主要残留在地表水体中，除草剂是主要污染物,4.3.6 油类污染物,有“石油类”和“动植物油类”两项，是水体污染的重要来源之一,来源：,工业排放、船只清洗、海上采油、,油船,意外事故流出等,后果：,破坏环境，降低疗养地和旅游地的使用价值,严重危害水生生物,漂浮在海面上的多数是致癌物质,油膜在0.001mm时，影响水循环和水中鱼类生存,引起火灾,4.3.7 生物污染物质,主要指废水中的致病性微生物，包括致病细菌、病虫卵和病毒,病源微生物的水污染危害历史最久，至今仍是危害人类健康和生命的重要水污染类型,病源微生物特点：数量大、分布广、存活时间长，繁殖速度很快,引发脊髓灰质炎、肠道传染病、霍乱，伤寒病,4.3.8 感官性状污染物,废水中能引起异色、浑浊、泡沫、恶臭等现象的物质,水质标准对色度、浊度、臭味、漂浮物等指标都有规定,4.3.9 热污染,定义：废水温度过高引起的危害,后果：,水中溶解氧减少，水质易恶化，导致鱼类等死亡,加快藻类繁殖，加快水体富营养化进程,对管道、容器等腐蚀加大,细菌繁殖加快，水处理费用增大,4.4 水污染治理技术,水体自净,污染物参与水体中的物质转化和循环过程，经一系列物理、化学、和生物的作用，将其分离或分解，使水体基本或完全恢复原有的生态平衡的过程。,水体所具备的这种能力称为自净能力或自净容量,物理净化作用,：稀释、混合、沉淀与挥发,化学净化作用：,氧化还原、酸碱反应、分解合成、吸附凝聚等,生物化学净化作用,：水生生物特别是微生物的生命活动，使其存在形态发生变化，有机物无机化，有害物无害化，浓度降低，总量减少。,生物化学净化作用是水体自净的主要原因,一般处理原则,一级处理,：,分离水中的悬浮固体物、胶状物、浮油或重油；采用水质水量调节、自然沉淀、上浮、隔油等方法。,二级处理：,去除可生物降解的有机溶解物和部分胶状物的污染，以减少废水中的BOD和部分COD，通常采用生物化学法处理。,三级处理：,去除生物难降解的有机污染物和无机污染物，常用活性炭吸附和化学氧化，也可采取离子交换或膜分离技术。,三级处理中适用于出水标准要求高，废水的色、臭、味污染严重，或BOD和COD比值甚小。属于深度处理。,化学及物理化学处理法,主要方法：,中和、混凝、电解、氧化还原、汽提、吸附、离子交换和电渗析等,吸附法,：,原理：利用多孔性的固体物质，使废水中的一种或多种物质被吸附在固体物质表面而去除,类型：物理吸附和化学吸附,吸附剂：活性炭、磺化煤、活化煤、沸石、活性白土、硅藻土、腐殖质酸、焦炭、木炭、木屑。,活性炭对锑、钮、锡、汞、铅、钴、镍、六阶铬等有较好的吸附能力,离子交换法,原理：借助于离子交换树脂的离子置换作用，除去废水中有害离子的处理方法,离子交换剂：离子交换树脂和磺化煤,电渗析法,膜分离法,原理：利用隔膜使溶剂（通常是水）同溶质或微粒分离的方法；,用隔膜分离溶液时，使溶质通过膜的方法称为渗析，使溶剂通过膜的方法称为渗透。,特点：不发生相变，能量转化效率高；一般无需投加其他物质；分离和浓缩同步进行，有利于回收有用物质；常温适应性强，操作维护简便，易于自动控制,污水处理厂处理系统,市政污水成份：,99.9%是水，固体物质占0.030.06%；,BOD,5,75300mg/L。,废水处理步骤：一级、二级和三级处理,一级处理,筛滤、重力沉浮和浮选等串联。筛滤去除粒径在100m以上的物质，重力沉浮法去除无机颗粒和比重1的有凝聚性的有机颗粒，浮选去除比重1的颗粒物（油类）。,BOD去除30%左右。,二级处理：常用生物法,可达到农灌和废水排放标准；,水中仍残留一定悬浮物、生物不能降解的溶解性有机物和无机物、氮、磷等富营养物及病毒和细菌,三级处理：,主要是一级、二级处理后的难降解有机物、磷和氮等可溶性无机物，控制水体富营养化问题，或出水回用,主要方法：生物脱氮除磷法、混凝沉淀法、砂滤法、活性炭吸附法、曝气、反渗透、氯消毒、离子交换法和电渗析法等,生产污水的处理流程，随工业性质、原料、成品及生产工艺不同而不同。,盐城水污染（25分钟）,水处理（14分钟）,河海大学常州校区,