第一讲水工业.

当代水处理新技术原理与应用南开大学环境科学与工程学院吴立波联系方式：蒙民伟楼322电话23503730（O）手机[phone]E-mail:[e-mail]第一讲水工业与水学科一、水处理概念的扩展二、水质标准的提高三、水务管理的革新四、水专业协会的变迁五、水工业的建立六、水学科的建设构想●教学计划1.水循环定义与分类2.水污染问题3.水污染问题对策4.水处理概念的扩展5.给水处理和排水处理技术的融合一、水处理概念的扩展1.水循环定义与分类1.水循环定义与分类水体：地表水——海洋、河流与湖泊地下水供水：生活用水——饮用水、杂用水工业用水——冷却水、锅炉水、工艺用水农业用水排水：直接排放循序应用再生处理2、水污染问题排水水体给水总量持续增加治理难度加大:难降解新污染物质涌现环境激素氮、磷重金属纳米物质水资源匮乏水环境容量降低重污染微污染富营养化用水需求持续增加水源恶化（水质性缺水）有机微污染持久性有机污染物、环境激素藻和藻毒素DBPs：THMFP、HAAs难处理微生物：军团菌、隐孢子虫、Giardia、红虫、水蚤重金属硝酸盐中国目前形势（2009）•总体上COD排放未能有效控制•缺水形势严峻•突发性事件频仍:中石油双苯厂爆炸污染松花江\太湖蓝藻泛滥\云南阳宗海砷污染\西部铅污染\紫金矿业污水外渗污染汀江\大连石油公司大火漏油\蓬莱19-3溢油\广西龙江河镉污染主要原因分析（第五届世界水大会）（2006年）：城市废水处理率低违规排放的工业废水未加控制的非点源污染“十一五”以来，国家水污染防治力度明显加大，2008年《水污染防治法》再次修订，污染减排措施初见成效，重点流域水污染防治“十一五”规划实施取得阶段性成果，流域水环境质量总体保持稳定，局部有所改善。2009年重点流域“十一五”规划的河流国控断面高锰酸盐指数平均浓度6.27mgL，比2005年下降了1.24mgL。重点流域水污染防治工作虽然取得阶段性进展，但水污染防治任务依然艰巨。长期严重的水污染，影响了水资源可持续利用和水生态安全，威胁人民身体健康，已经成为制约经济社会可持续发展的瓶颈。2009年人大调研结论分析一是水污染仍然较重，虽然局部水环境质量有所改善，但水污染的趋势总体上尚未得到根本扭转，重点流域污染排放强度大、负荷高，主要污染物排放量远远超过受纳水体的环境容量。二是潜在的环境问题不断显现，有机污染尚未消除，重金属、持久性有机污染物等长期积累的问题开始暴露。三是污染减排压力有增无减。四是环境风险依然存在，部分集中式饮用水水源地水质难以稳定达标，存在安全隐患。五是水资源短缺和过度开发对污染治理提出了更高要求，水污染进一步加剧了水资源供需矛盾。六是环境监管能力薄弱，企业违法排污现象仍时有发生，工业点源治理任务艰巨。七是城镇污水处理设施负荷率、正常运行与管理要求差距较大。2012年中国环境质量公报•全国地表水国控断面总体为轻度污染•河流：长江、黄河、珠江、松花江、淮河、海河、辽河、浙闽片河流、西北诸河和西南诸河等十大流域的国控断面中，Ⅰ～Ⅲ类、Ⅳ～Ⅴ类和劣Ⅴ类水质断面比例分别为68.9%、20.9%和10.2%。主要污染指标为化学需氧量、五日生化需氧量和高锰酸盐指数。2012年十大流域水质类别比例•2012年长江流域水质分布示意图•2012年黄河流域水质分布示意图2012年海河流域水质分布示意图•湖泊（水库）：2012年，62个国控重点湖泊（水库）中，Ⅰ～Ⅲ类、Ⅳ～Ⅴ类和劣Ⅴ类水质的湖泊（水库）比例分别为61.3%、27.4%和11.3%。主要污染指标为总磷、化学需氧量和高锰酸盐指数。除密云水库和班公错外，其他60个湖泊（水库）开展了营养状态监测。其中，4个为中度富营养状态，占6.7%；11个为轻度富营养状态，占18.3%；37个为中营养状态，占61.7%；8个为贫营养状态，占13.3%。2012年重点湖泊（水库）水质状况（单位：个）2012年重点湖泊（水库）富营养化状态3.水污染问题对策给水水体排水水土保持生物修复控制排放再生水回灌远距调水集中处理分质供水饮水机供水站直饮水水回用集中处理地埋式零排放中国目前对策•南水北调•加强社会管理：立法\宣传\环评\水费\强制回用\清洁生产\水质标准\•加强水务管理：水务局、水协、水工业•重点流域综合治理（三河三湖）•具体治理措施：提高城镇污水处理率、治理面源污染、开发高效低耗新技术●水污染处理与饮用水除污染并重水环境修复大力实施中国面临的水危机实质是管理与技术的综合性危机“十一五”以来，国家水污染防治力度明显加大2008年《水污染防治法》再次修订2013年国务院颁布《城镇排水与污水处理条例》2014年《环境保护法》再次修订十二五环保规划水污染处理投资额最高•环保部2011年6月28日公布《国家环境保护“十二五”科技发展规划》。该规划称，即便不包括地方配套、企业投入和国际合作资金，预计需要国家在环境保护科技领域投入经费约220亿元，达到“十一五”投资预算60亿元的3倍多。其中，重点领域科研业务费210亿元，能力建设经费10亿元。业内专家透露，高速增长的国家级环保投资将有助于确立“技术风向标”，从而为拥有较强自主研发能力的环境监测与水、大气、固废等污染处理的龙头企业提供高估值预期。•在“十二五”环保科技的投资额度中，水污染防治领域占比最高，估值达50亿元。规划指出，自主研发水污染治理技术、水生态监测和饮用水净化与输送成套工艺与装备。业内人士表示，水污染治理领域的技术龙头，如拥有长期水务运营经验的桑德环境、掌握自主过滤膜技术的碧水源、专长于煤化工和石化等工业废水处理的万邦达等，将获得国家重点扶持，也可在“十二五”的技术国产化浪潮中抢占市场先机。重点流域水污染防治“十二五”规划编制工作方案•规划范围淮河、海河、辽河、太湖（修编）、巢湖、滇池、松花江、黄河中上游、三峡库区及其上游、南水北调水源地及沿线（丹江口库区及其上游）•建立由流域、重点地区、控制单元构成的三级水环境管理分区体系4、水处理概念扩展污水饮用水源排污渠水体用水1、给水处理2、污水处理3、污水再生4、水体修复•给水处理：清洁水源、微污染水源、海水生活用水（饮用水、杂用水、纯净水、直饮水、矿泉水）工业用水（冷却水、锅炉水、工艺用水、冲洗水）•排水处理：城市污水（生活污水、城市排水、雨水）工业废水•再生水处理：再生水厂、小区地埋式、厂内回用杂用水、景观用水、回灌地下水、冷却水、农业灌溉•水体修复：重污染水体修复、微污染水体修复、突发性事故污染水体修复河流修复、湖泊修复、海洋修复、地下水修复5.给水处理和排水处理技术的融合给水处理排水处理清洁水源微污染水源回用排放●混凝沉淀过滤消毒●膜滤●深度处理活性炭吸附、臭氧氧化、生物活性炭、光催化氧化、吹脱法●予处理生物氧化予处理、化学氧化予处理、吸附予处理（活性炭、沸石、粘土)●常规强化●混凝气浮●混凝沉淀过滤消毒●活性炭吸附●膜过滤或膜生物反应器●人工湿地或深度稳定塘●物理处理●化学处理●生化处理●生态处理•给水排水统一的必然性可持续发展的要求水环境污染的恶化水资源短缺与水回用发展水处理技术的互相渗透二、水质标准的提高排水水体用水污水排放综合标准、排放下水道标准行业排放标准地面水环境质量标准地下水质量标准海水水质标准饮用、游泳、渔业、农灌、工业、景观、矿泉、纯净水●水资源与水安全性评价体系：定量经济学、水质参数、水处理工艺模型1、水质标准的等级：国际、国家、行业、地方、企业2、水质标准制定原则：健康安全性、可行性（可达、可测）、习惯性回用水中国水质标准提高1新饮用水卫生标准出台2污水处理标准升级3回用水处理标准体系建立4地面水环境质量标准提高中华人民共和国水污染防治法（2008年修订）1新饮用水卫生标准出台•自来水集团分级•卫生部规范出台•城镇供水标准实施•新标准出台•新标准解析生活饮用水卫生标准GB5749—2006代替GB5749-85水质指标由GB5749-85的35项增加至106项，增加了71项；修订了8项；其中：——微生物指标由2项增至6项，增加了大肠埃希氏菌、耐热大肠菌群、贾第鞭毛虫和隐孢子虫；修订了总大肠菌群(3个→未检出）；——饮用水消毒剂由1项增至4项，增加了一氯胺、臭氧、二氧化氯；——感官性状和一般理化指标由15项增至20项，增加了耗氧量、氨氮、硫化物、钠、铝；修订了浑浊度(3度→1度）；；——放射性指标中修订了总α放射性。生活饮用水卫生标准GB5749—2006代替GB5749-85——毒理指标中无机化合物由10项增至21项，增加了溴酸盐、亚氯酸盐、氯酸盐、锑、钡、铍、硼、钼、镍、铊、氯化氰；修订了砷、镉、铅、硝酸盐；——毒理指标中有机化合物由5项增至53项，增加了甲醛、三卤甲烷、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、1,1,1-三氯乙烷、三溴甲烷、一氯二溴甲烷、二氯一溴甲烷、环氧氯丙烷、氯乙烯、1,1-二氯乙烯、1,2-二氯乙烯、三氯乙烯、四氯乙烯、六氯丁二烯、二氯乙酸、三氯乙酸、三氯乙醛、苯、甲苯、二甲苯、乙苯、苯乙烯、2,4,6-三氯酚、氯苯、1,2-二氯苯、1,4-二氯苯、三氯苯、邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯、丙烯酰胺、微囊藻毒素-LR、灭草松、百菌清、溴氰菊酯、乐果、2,4-滴、七氯、六氯苯、林丹、马拉硫磷、对硫磷、甲基对硫磷、五氯酚、莠去津、呋喃丹、毒死蜱、敌敌畏、草甘膦；修订了四氯化碳。2污水处理排放标准升级•我国的污水处理排放标准经历了从《污水综合排放标准》（GB8978-88）、《城市污水处理厂污水污泥排放标准》（CJ3025-93）、《污水综合排放标准》（GB8978-96）及《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）的发展历程，每个标准都在不同的历史阶段发挥了积极的作用，有力地推动了我国污水处理事业的发展。2污水处理排放标准升级•《污水综合排放标准》（GB8978-88）、《城市污水处理厂污水污泥排放标准》（CJ3025-93）对BOD、COD、SS有要求，对氮、磷及卫生学指标没有要求，该标准基本没有考虑环境的需要，在更大程度上是处理标准，而不是排放标准。但标准的实施对当时的污水处理建设起了积极的推动作用。2污水处理排放标准升级《污水综合排放标准》（GB8978-96）提出了对氨氮和磷酸盐的要求，对于我国及早展开脱氮除磷工作的意义很大，并促使相当多的污水处理厂必须进行脱氮除磷，同时也催生出具有我国特点的倒置A2/O工艺。而且，该标准的实施对于污水处理厂的设计提出了更高的要求。2污水处理排放标准升级•《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）是目前最新的标准，较《污水综合排放标准》的系统性、完整性、可操作性均有较大程度的提高。该标准分四级标准，在实际工作中主要执行一级B标准，提出了总氮的要求，对氨氮和磷的要求作了调整，明确地提出了卫生学的指标。3水回用标准体系建立《生活杂用水水质标准》CJ25.1-89《污水排入下水道水质标准》（CJ3082-1999）《再生水回用于景观水体标准》（CJ/T95-2000）《建筑中水设计规范》（GB50336-2002）《城市污水再生利用分类》（GB/T18919—2002）《城市污水再生利用城市杂用水水质》（GB/T18920—2002）《城市污水再生利用景观环境用水水质》（GB/T18921—2002）《污水再生利用工程设计规范》（GB50335—2002）再生水水质标准2006（水利部）中心城区再生水水质综合标准（待颁布）4地表水环境质量标准修订•《地面水环境质量标准》（GB3838—83）•《地面水环境质量标准》（GB3838－88）•《地表水环境质量标准》（GHZB1－1999）•《地表水环境质量标准》（GB3838—2002）地表水环境质量标准基本项目标准限值见表1。集中式生活饮用水地表水源地补充项目标准限值见表2。集中式生活饮用水地表水源地特定项目标准限值见表3。4地表水环境质量标准修订•依据地表水水域环境功能和保护目标，按功能高低依次划分为五类；Ⅰ类主要适用于源头水、国家自然保护区