水污染及其防治

1第三章水污染及其防治1水体环境概述2水质和水质标准3水体污染4水污染防治技术21水体环境概述1.1自然界水的分布天然水的存在形态3表1-2-1地球水圈水储量分布资料来源:贺伟程,1992,世界水资源,见:中国水利大百科全书·水利·北京:中国大百科全书出版社水体水储量咸水淡水103km3%103km3%103km3%海洋133800096.54133800099.04冰川与永久积雪240641.742406468.70地下水234001.69127800.951053030.06永冻层中冰300.00.020.86湖泊水176.40.01385.40.0060.26土壤水16.50.0010.017大气水12.90.00090.037沼泽水11.50.00080.033河流水2.120.00020.006生物水1.120.00010.003总计1385984100135095510035029100地球水圈水储量分布世界水资源概况水资源分布特点：l地球上的水量极其丰富,但分布是十分不均匀的l大部分为咸水，淡水仅占总水量的2.53%。l人类真正能直接使用的淡水只占总储量的0.35%！4中国水资源5国家单位国土面积产水量(万m3/km2)人口（亿）人均占有水量(m3/人)单位耕地面积水量(m3/100m2)巴西81.51.4946808215170前苏联24.52.801952124111加拿大29.30.2810360766536中国28.411.54235027867印尼132.81.8313825178169美国26.42.50991213090印度60.28.50246412662日本147.01.244411126328世界平均31.452.94884035294世界各主要国家人均和单位面积耕地占有水量6我国水资源特点：•总量很大，人均很少人均占有量约为世界人均水量的1/4，在世界排第110位，被联合国列为13个贫水国家之一。•降雨量分布不均地理上从东南向西北递减，时间上70%降水集中在3、4个月份，与耕地搭配不均•水资源利用不当围湖造田、水库修建不当、用水浪费71.2水的结构和特性水的结构8水的某些异常特性9液态水的结构模型101.3天然水的组成11海水海水中含量最多的Cl-、Na+、SO2-4、Mg2+、Ca2+、K+、HCO3-、Br-和Sr2+9种，占海水被溶物总量的99.91％。其中:阴离子含量顺序为Cl-SO2-4HCO3-阳离子含量顺序为Na+Mg2+Ca2+.12陆地水占水圈质量的2.7%，主要来自降水，包括湖水、河水、地下水等。天然水中的溶存气体溶解氧（DO）CO2132水质和水质标准2.1水质和水质指标水质水样中除水分子外所含杂质的种类和浓度水质指标物理指标温度臭和味颜色浊度透明度悬浮物（SS）残渣14化学指标电导率；pH氧化还原电位硬度；碱度；无机酸度非专一性指标无机物指标有机物指标铝；铁；锰；铜；锌；钠；硅有毒金属——常见的有铜、汞、铅局等有毒准金属——常见的有砷、硒等氯化物；氟化物；硫酸盐；硝酸盐亚硝酸盐；氨；磷酸盐；氰化物生化需氧量（BOD）；化学需氧量（COD）高锰酸盐指数；总需氧量（TOD）总有机碳（TOC）；酚类洗涤剂类；石油类溶解性气体氧气（DO）二氧化碳由于微生物作用，有机物被氧化达到稳定状态所需的氧的量，以每升水（所含的污染物）所消耗的氧的毫克数来表示（mg/L）。用化学氧化剂(K2Cr2O7)氧化水中的有机污染物所需要消耗的氧化剂的量高温燃烧下，用红外线来测定水样中形成的CO2的多少高温燃烧所需要的氧量15生物指标细菌总数小于100个/ml极其清洁100到1000个/ml清洁大于1000个/ml不清洁大于10000个/ml极不清洁大肠菌群——水体被粪便污染程度的指标藻类——水体营养状态指标放射性指标——总α、总β、铀、镭、钍等162.2水质标准根据使用目的和保护目标将地面水划分为五类：I类主要适用于源头水、国家自然保护区；II类主要适用于集中式生活饮用水水源地一级保护区、珍贵鱼类保护区、鱼虾产卵场等；III类主要适用于集中式生活饮用水水源地二级保护区、一般鱼类保护区及游泳区；IV类主要适用于一般工业用水区以及人体非直接接触的娱乐用水区；V类主要适用于农业用水区及一般景观要求水域地面水环境质量标准17生活饮用水水源水质标准一级水源水：水质良好。地下水只需消毒处理，地表水经简易净化处理（如过滤）、消毒后即可供生活饮用者。二级水源水：水质受轻度污染。经常规净化处理（如絮凝、沉淀、过滤、消毒等），可供生活饮用者。海水水质标准(GB3097-1997)污水综合排放标准183水体和水体污染水体是包括水中溶解物质、悬浮物、底泥、水生生物等。水与水体是两个紧密联系又有区别的概念。简单地可以认为：水+悬浮物+底质=水体193.1水体的自净水体类型循环更替期水体类型循环更替期海洋2500年湖泊17年深层地下水1400年沼泽5年极地冰川9700年土壤水1年永久积雪高山冰川1600年河川水16天永冻带底冰10000年大气水8天生物水几小时地球各种水体的循环更替期污染物排入江河或其它水域后，经过扩散、稀释、沉淀、氧化、受微生物的作用而分解等，使水体可基本上或完全恢复到原来的状态，这个过程称为水体自净。20水体的自净作用：（1）物理净化：经过扩散、稀释、混合、沉降等过程，污染物浓度下降。（2）化学净化：经过氧化、还原、吸附、凝聚等作用，污染物浓度下降。（3）生物净化：水中微生物的代谢作用，使有机物分解、氧化并转化为无害稳定的无机物。213.2水体污染水体污染是由于人类活动排放的污染物，使水和水体的物理、化学性质或生物群落组成发生变化，从而降低了水体使用价值的现象水体污染来源自然因素工业排放的废水生活污水人为因素农田排水降雨淋洗大气中的污染物垃圾经降雨淋洗流人水体的污染物22水体污染物种类及危害酸、碱、盐等无机物污染及危害重金属污染及危害耗氧物质污染及危害植物营养物质污染及危害石油污染及危害难降解有机物污染及危害富营养化赤潮会吸附沉淀富集于底泥；会与其生成络合物或螯合物，价态不同，其活性与毒性不同；微量浓度即可产生毒性，会转化为毒性更强的有机金属化合物，可被生物富集，通过食物链进入人体，造成慢性路线233.3水体的富营养化污染富营养化的概念水体中的N、P等植物营养物的浓度超过一定数值时，使得藻类迅速生长，引起水中氧气大量减少，导致鱼虾等水生生物死亡，使水质恶化的污染现象21611026310622432138OPNOHCO122HHPO16NO106CO营养能量/（藻类原生质）藻类是富营养化的主体！标准：N小于0.2mg/l正常P小于0.02mg/l正常四种藻类：蓝绿藻类，绿藻类，硅藻类，有色鞭毛虫。24水体中的营养物质含氮化合物（有机氮、氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮等）含磷化合物来源：雨水、农业排污、城市污水及其它。25湖水富营养化的程度总磷含量是指水体中正磷酸盐、聚合磷酸盐、可水解磷酸盐及有机磷的总浓度总氮含量是指水体中氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮及有机氮总和叶绿素a的含量实际上就是水体中绿色物质含量263.4我国水污染形状2000年中国七大重点流域地表水有机污染普遍，各流域干流有57.7%的断面满足Ⅲ类水质要求，21.6%的断面为Ⅳ类水质，6.9%的断面属Ⅴ类水质，13.8%的断面属劣Ⅴ类水质。主要湖泊富营养化问题突出。——2000年中国环境状况公报（2001年6月07日）272000年，全国工业和城市生活废水排放总量为415亿吨，其中工业废水排放量194亿吨，城市生活污水排放量221亿吨。废水中化学需氧量（COD）排放总量1445万吨，其中工业废水中COD排放量705万吨，生活污水中COD排放量740万吨。2000年，全国工业废水处理率（含县及县以上工业和重点乡镇工业污染源）为94.7%，工业废水排放达标率为82.0%；县及县以上工业废水处理率和排放达标率分别为95.0%和82.1%。2000年，中国海域共记录到赤潮28起，比1999年增加了13起，累计面积1万多平方公里。其中，东海11起，累计面积7800多平方公里；渤海7起，累计面积近2000平方公里，黄海4起，累计面积800多平方公里；南海6起，累计面积近50平方公里。28水系符合I、Ⅱ类标准的比例/%）符合Ⅲ类标准的比例（%）符合ⅣⅤ类标准的比例（%）主要污染物综合评价长江38.833.727.5石油类和氨氮干流水质好，岸边污染严重黄河28.642.828.6悬浮物、氨氮、高锰酸钾指数、生化需氧量、挥发酚水质污染日趋严重，并随水量减少和沿岸污染物增加加重，1996年断流136天珠江85.73.610.7氨氮、高锰酸钾指数、砷化物水质总体较好，部分支流河段受到污染松花江/43.856.2高锰酸盐指数和生化需氧量水系污染严重海河39.719.241.1氨氮、高锰酸钾指数、生化需氧量污染一直严重，部分重要地面水源地已受污染或受污染威胁浙闽374515氨氮水质较好，少数河段受到污染内陆河63.525.411.1水质较好，部分河段的总硬度和氯化物偏高七大水系32.228.38.9同往年相比，水质状况没有好转，污染加剧，范围扩大。我国七大水系水环境质量现状（2000）七大水系污染程度由重到轻顺序为：辽河、海河、淮河、黄河、松花江、珠江和长江。各大流域片的主要污染河段均集中在城市河段。294水污染的综合防治4.1水污染的综合防治1、压缩耗水量：加强水资源全面规划与管理；制订污染源排放标准；管理由浓度控制逐步向总量控制过度；节约农业用水……2、压缩排污量：发展闭路循环的水处理系统；提高工业用水的重复使用率；清洁生产；城市污水资源化304.2污水处理技术筛滤截留法重力分离法离心分离法物理处理法化学处理法物理化学处理法中和化学沉淀氧化还原电解混凝气浮吸附离子交换反渗透电渗析生物处理技术活性污泥法生物膜法稳定塘概述31废水处理技术一级处理主要是去除废水中的悬浮固体和飘浮物质，同时起到中和、均衡，调节水质的作用。主要采用筛滤、沉淀等物理处理技术。处理水达不到排放标准，必须进行再处理。二级处理主要是去除废水中呈胶体和溶解状态的有机污染物质。主要应用各种生物处理技术。处理水可以达标排放。三级处理是在一级、二级处理的基础上，对难降解的有机物、磷、氮等营养性物质进一步处理。采用的处理技术有混凝、过滤、离子交换、反渗透、超滤、消毒等、处理水可直接排放地表水系或回用。32污染物存在形式分离法技术离子态离子交换法、电解法、电渗析法、离子吸附法、离子浮选法分子态萃取法、结晶法、精馏法、浮选法、反渗透法、蒸发法胶体混凝法、气浮法、吸附法、过滤法悬浮物重力分离、离心分离法、磁力分离法、筛滤法、气浮法废水处理的分离法技术技术机理转化法技术化学转化中和法、氧化还原法、化学沉淀法、电化学法生物转化活性污泥法、生物膜法、厌氧生物处理法、生物塘法和氧化沟法废水治理的转化法技术33工业废水处理典型的工业废水处理工艺流程3435杭州四堡污水处理厂HangzhouSibaoSewageTreatmentPlant位于杭州市区东南，占地面积约40公顷。工程1985年动工，一期工程1991年正式运行，二期工程1996年动工，1999年建成运行。现有大型污水处理达26座，大型污水泵房和污泥泵房7座，大型消化池9座，大型机房6座，总投资近6亿元，是全国最大的城市污水处理厂之一。工厂采用二级生物化学处理技术，日处理污水能力40万吨，占杭州市污水总量的48%，其中工业污水占70%，生活污水占30%。