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第四章水体环境（二）第三节水体的污染与自净一、水体污染过程（一）水体污染特征1水中理化因素恶化2某些物质的毒性增加如Cr3+→Cr6+，Hg2+→CH3Hg+毒性增强另一些物质，如重金属，难降解的有机物质等，由于水体理化条件改变而沉入水底，变为潜在性的次生污染源或被底栖生物捕食或富集，进入食物链富集。3水生生态平衡易遭到破坏（二）水污染机制1物理作用是指污染物进入水体后，只改变其物理性状，空间位置，而不改变其化学性质，不参与生物作用的过程。（1）水流紊动作用废水进入流动的水体后，在紊流的作用下，沿水体流动方向迅速在纵、横和竖各个方向扩散。（2）污染物的分子扩散作用向静止水体排放废水，在邻近排放口的一定范围内，废水借助自身的初始动量，在水中紊动扩散。（3）水流的冲刷作用沉淀在水体底部的沉积物，因水流速度变大，冲刷力增强，可被冲刷而再次进入水中。2化学、物理化学作用污染物进入水体后，除随水流一起迁移外，还在各成分之间以及与水体中各种化学成分之间发生化学性质或形态，价态上的变化。3生物作用。是指进入水体中的污染物通过生物的生理生化作用及食物链的传递过程而进行的污染。二水体自净过程受污染的水体经过水中物理，化学与生物作用，使污染物的浓度降低，并逐步恢复到污染前的水平；狭义的定义指水体中的微生物氧化分解有机物而使水体得以净化的过程。（一）水体自净特征1进入水体中的污染物，在连续自净过程中，总的趋势是浓度逐渐下降。2大多数有毒污染物经各种物理，化学和生物作用转变为低毒或无毒化合物。3复杂有机物在微生物作用下分解为简单无机物。4不稳定污染物转变为稳定化合物如NH3+O2→NO2—→NO3—5在自净初期，水中DO急剧下降，到达最低点后又缓缓上升，逐渐恢复正常水平。6随有毒物质的减少，生物种类和个体数量回升.（二）水体自净机制1物理自净主要指稀释、扩散、挥发、沉淀2化学自净水体中的污染物在一定条件下发生氧化和还原、化合和分解、中和等化学反应，以及吸附、交换、络合、螯合和凝聚等作用，使水体得以净化的过程。3生物自净过程由于水体中存在各种各样的微生物，在它们分泌各种酶的作用下，使水中有机物降解浓度和毒性降低。第四节水体污染的控制一、控制水体污染的基本途径1．减少污染源排放的工业废水量1）改革生产工艺2）重复利用废水3）回收有用产品2．妥善处理城市及工业废水3．加强对水体及其污染源的监测和管理二、废水处理技术废水处理的目的，就是用各种方法将废水中所含的污染物质分离出来，或将其转化为无害物质，从而使废水得到净化。（一）废水中的主要污染物质及其水质指标废水的种类多种多样，其中所含的污染物质又有千差万别，从防止污染和进行废水处理的角度上来看，有一些主要污染物及其水质指标如下：1、pH值：2、悬浮物质3、生物需氧量4、化学需氧量5、有毒6、其他（二）废水处理方法的分类及分级对不同的污染物质应采取不同的污水处理方法，这些处理方法可按其作用原理区分为四大类，即物理法、化学法、生物法、物理化学法。废水处理的分级一级处理：只去除废水中呈悬浮状态的污染物，物理法中的大部分方法是用于进行一级处理的。废水经一级处理后，一般仍达不到排放要求，尚须进行二级处理，因此对于二级处理来说，一级处理是预处理。二级处理主要任务是大幅度地去除废水中呈胶体和溶解状态的有机污染物。生物处理法是最常用的二级处理方法，比较经济有效。深度处理（三级处理）是进一步去除废水中的悬浮物质、无机盐类及其他污染物质，以便达到工业用水或城市用水所要求的水质标准。（三）废水处理的具体方法1、物理法主要是利用物理作用分离废水中呈悬浮状态的污染物质，在处理过程中不改变其化学性质。属于物理的处理方法有：（1）沉淀（重力分离）法利用废水中的悬浮物和水的比重不同这一原理，借重力沉降作用，从水中分离出来。沉淀装置有沉砂池、沉淀池、隔油池等。①沉淀法的分类（i）自然沉淀（ii）混凝沉淀②沉降在废水处理系统中的作用（i）在一级处理中，沉降是主要处理工艺。（ii）在二级处理的废水处理系统中，沉降具有多种功能。如去除寄生虫卵和能够堵塞土壤孔隙的固体颗粒。（2）过滤法是用过滤介质截留废水中的悬浮物。过滤介质有钢条、筛网、砂、布、塑料、微孔管等。过滤设备有格栅、筛网、砂滤池等。处理效果与过滤介质孔隙度有关。（3）浮选（气浮）法此法是将空气打入废水中，使废水中乳状油粒（粒径在0.5—2.5微米）粘附到空气泡上。油粒随气泡上升至水面，形成浮渣而去除。（4）反渗透法通过一种特殊的半渗透膜，在一定的压力下，将水分子压过去，而溶质则被膜所截留，废水得到浓缩，而压过膜的水就是处理过的水。2、化学法利用化学反应原理及方法来分离回收废水中的污染物，或改变污染物的性质，使其从有害变为无害。属于化学处理方法的有：（1）中和法往酸性废水中投加碱性物质使废水达到中性。常用的碱性物质有石灰、石灰石、白云石等。对碱性废水可吹入含CO2的烟道气进行中和，也可用酸中和。(2)化学沉淀法利用某些化学物质作沉淀剂，与废水中的污染物（主要是重金属离子）进行化学反应，生成难溶于水的物质沉淀析出，从废水中分离出去。(3)氧化还原法废水中的溶解性有机物或无机物,在投加氧化剂或还原剂后,由于电子的迁移运动,发生氧化还原作用,转变为无害物质.3、物理化学法(1)萃取法将不溶于水的溶剂投入废水中，使废水中的溶质溶于溶剂中，然后利用溶剂与水的比重差，将溶剂分离出来。（2）混凝法水中的胶体物质，通常带有负电荷，胶状物间互相排斥不能凝聚，多形成稳定的混合液。若水中投加带有相反电荷的电解质（即混凝剂）后，可使废水中胶状物呈电中性，失去稳定性，并在分子引力作用下，凝聚成大颗粒而下沉。4、生物法主要是利用微生物作用，使废水中呈溶解和胶体状态的有机污染物转化为无害的物质。属于生物处理的方法有以下几种：1）活性污泥法将空气连续鼓入曝气池的废水中，经过一段时间，水中能形成繁殖有大量好气性微生物的活性污泥，它能吸附和分解废水中的有机物，并以有机物为养料使微生物获得能量并不断增殖。a．机理：活性污泥法是利用人工培养和驯化的微生物群体去分解废水中可供生物降解的有机物。b所谓活性污泥，是微生物群体及它们所吸附的有机物质和无机物质的总称。微生物以细菌为主，包括真菌、藻类、原生动物等。（2）生物膜法将废水连续通过固体填料（碎石、炉渣、圆盘或塑料蜂窝等），在填料上繁殖的大量微生物形成生物膜。生物膜能吸附及分解废水中的有机物。生物膜是微生物高度密集的物质，是由好氧茵、厌氧菌、兼性茵、真菌、原生动物等组成的生态系统。（3）氧化（生物）塘①定义氧化塘是利用水塘中的微生物和藻类对污水和有机废水进行需氧生物处理的方法，所以又称生物塘。②分类根据污水处理塘的净化机理，大致可分为好氧塘、厌氧塘、兼性塘、曝气氧化塘、塘田和鱼塘等。⑤氧化塘对污水的净化作用稀释作用，，沉淀和絮凝作用，好氧微生物的代谢作用，厌氧微生物的代谢作用，浮游生物的作用水生植物的作用：去除N、P、重金属，供氧。⑥氧化塘处理废水的优缺点优点：基建投资少；运行管理简单，运行费用低；可进行综合利用，形成复合生态系统。缺点：占地面积过多；处理效果受气候影响较大，春、秋季翻塘等；如设计或运行不当，可能形成二次污染。（四）常用的废水处理流程不论对何种废水，都往往需要通过几种方法组成的处理系统，才能达到处理的要求。按照不同的处理程度，废水处理系统可分一级处理、二级处理和深度处理等不同阶段。三、污泥处理简介在废水处理过程中产生大量污泥，大约是废水量的1—2％，这些污泥和废水中的污染物质相近，而且浓度更高。污泥的处理和处置目的就是要通过适当的技术措施，使污泥得到再利用或以某种不损害环境的形式重新返回到自然环境中。1．污泥的脱水及干化城市污水厂产生的污泥量约为处理水体积的1%左右（0.5%~1.5%）,含水率99.2%左右。三、污泥的机械脱水及其设备1.带式压滤机带式压滤机工艺的开发成功的关键是滤带的开发，是合成有机聚合物发展的结果。污泥干化（或称晒泥）是由于污泥水分自然蒸发及渗透作用而逐渐变干。一般污泥含水率可降至75％左右，使污泥体积缩小许多倍，这样运输就方便多了。机械脱水干化的效果也较好。常用的脱水机械有真空过滤机和离心机两种。经真空过滤后，污泥含水率可降至70—80％。脱水后的干泥2．污泥消化城市污水厂的污泥主要含有机物，污泥消化就是把污泥置于密闭池中，利用厌氧微生物的作用，使有机物分解稳定，这种有机物厌气分解的过程称为发酵。3．污泥的最后处置对主要含有机物的污泥，经过脱水及消化处理后，可用作农田肥料。对含无机物的沉渣污泥，经脱水处理后，可用作填坑、筑路材料。当污泥中含有有毒物质不宜用作肥料时，应采用焚烧法将污泥烧成灰烬，以作彻底的无害化处理（含特殊有害物的污泥需做隔离处理）。污泥的干燥与焚化设备四、对城市污水的再利用城市污水的再利用优点很多，它既能节约大量新鲜水，缓和工业与农业争水及工业与城市争水的矛盾；又可大大减轻接受污水的水体受污染的程度，保护天然水资源。当利用城市污水灌溉农田时，还利用了污水中氮、磷等肥分，节省了脱氮、脱磷等一系列复杂的处理流程。1．城市污水回用于工业2．城市污水回用于农业3．城市污水回用于城市建设