第四章-水体污染与防治

第四章水体污染与防治时鹏辉环境与市政工程系课程名称：环境学概论2第一节水资源极其开发利用第二节水质污染概述第三节水污染的影响与危害第四节污水处理技术概述第五节城市污水的处理与回用第六节水体污染控制与防治第四章水体污染与防治3第一节水资源及其开发利用海水,97.30%淡水,2.70%全球水资源可利用1%不可利用99%淡水资源可利用的淡水资源只有江河、淡水湖和地下水的一部分4按人均拥有水量计，我国仅有2200m3/人，约占世界平均水平的1/4。据上海2000年的统计，上海淡水资源：全球平均我国不可利用地表水需水量可利用地表水地下水总量：595.6亿m3地表水593.5亿m3可利用118.8亿m3地下水2.1亿m3上海2000年需水量为158.5亿m35二、水资源特性及我国水资源的特点1水资源特性：维护生态平衡和环境的基本要素利用的广泛性和不可代替性经济上的两重性补给上的循环性时空分配上的可变性2我国水资源的特点1)水资源总量多，人均占有量少2)地区分配不均，水土资源不平衡3)年内季节分配不均，年际变化很大4)部分河流含沙量大67第二节水质污染概述一、天然水水质1天然水的化学成分(1)溶解气体(2)主要离子：(3)微量元素：Br、F、I、Fe、Cu、Ni、Ti、Pb、Zn、Mn、V钒、Ba(4)生物生成物：NH4+、HPO42-、H2PO4-(5)胶体(6)悬浮物质：硅、铝酸盐颗粒、砂粒、粘土。主要阴离子：Cl-、SO42-、HCO3-、CO32-主要阳离子：K+、Na+、Ca2+、Mg2+8二水体污染1水污染定义：1984年颁布的《中华人民共和国水污染防治法》中说明，水污染即指“水体因某种物质的介入而导致其物理、化学、生物或者放射性等方面特性的改变，从而影响水的有效利用，危害人体健康或破坏生态环境，造成水质恶化的现象。”2污染物与污染源向水体排放污染物的场所、设备、装置和途径统称水体污染源。•自然污染源•人为污染源：按人类活动方式：工业、农业、生活污染源按排放污染物空间分布方式，可分为点源和非点源。93、水体污染物⑴化学污染物：•无机无毒物质：颗粒物、矿渣、粉尘；酸碱盐类物质；氮、磷等营养物质；•无机有毒物质：非重金属；氰氟硫的化合物；重金属：Hg、Cd、Cr、Pb、As;•有机无毒物质：需氧有机物：蛋白质、氨基酸等；•有机有毒物质：易分解：酚、苯、醛、有机磷；难分解：有机氯、多环芳烃、多氯联苯；致臭物、致色物等⑵生物污染物：•细菌、病毒、原生动物、原生蠕虫⑶放射性物质：•天然放射性物质•人工放射性物质⑷热污染10化学型污染——由酸碱、有机和无机污染造成的污染；物理型污染——色度、浊度、悬浮固体、热污染、放射性；生物型污染——生活污水、医院污水。4、水质污染的来源与分类1112污水横流——水质性缺水1314污染源的特点工业污染源：•SS含量高，100~3000mg/L左右•COD可达400~1000mg/L，BOD可达200~5000mg/L•酸碱度变化大，pH在2~13之间•温度高达40℃以上可造成热污染•易燃，含低沸点的挥发性液体，易酿成水面火灾•含多种多样有毒有害成分：酚、氰、油、农药、多环芳烃、染料、重金属(Hg、Cr、Cd、As等)，放射性等1516农业污染源：•污水面广、分散、难收集、难治理。•有机质、植物营养素、病原微生物、悬浮物及杂质含量高•含较高的化肥、农药过量施用农药污染水体17过量施用化肥污染水体18生活污染源：水质成分有日变化规律，含N、P高；产生恶质、腐臭和阴沟臭，不能直接农灌。过量使用洗涤剂19过量使用洗衣粉把剩饭倒入下水道20河边洗车生活垃圾堆于河边21三、水体污染物测定指标1物理指标浊度、透明度、色、味、溴、悬浮物、电导率、硬度2化学指标pH值、硬度、有机物、有机毒物、无机毒物等。有机物测定指标：化学需氧量(COD)(ChemicalOxygenDemand)定义：指用化学氧化剂氧化水中有机污染物时所需的氧量(mg/L)。生化需氧量(BOD)(Bio-ChemicalOxygenDemand)定义：指在好气条件下，微生物分解水中有机物质的生物化学过程中所需溶解氧的量，是反映水体中有机污染程度的综合指标之一。22•溶解氧(DO)(DissolvedOxygen）溶解于水中的分子氧，一般以每升所含氧的毫克数表示(mg/L)。3.微生物学指标反映水体受生物性污染的过程及饮用水的卫生安全程度，指标包括：•细菌总数：100个/ML(饮用水卫生标准)•大肠菌群：3个/L(饮用水卫生标准)2000个/L(地面水标准中Ⅱ类水体标准)23四、水体自净废水排入水体会造成严重的危害、但从另一方面看。水体也有一定的自身净化废水中污染物质的能力。水体受到废水污染后，逐渐从不洁变清的过程，称为水体自净。水体自净主要包括以下过程：稀释沉淀分解氧化病源体的死亡24第三节水污染的影响与危害一、水的危机1、水资源告急我国可利用的淡水资源量年均1.1万亿m3，但由于工业废水、生活污水等对水体的污染，至少还要损失3000亿m3，剩下的淡水仅为人均600m3。因此，许多地方出现了用水告急。城市平均日缺水量达1600万m3。据统计，1984年我国缺水约770亿m3，全国688个城市就有400个供水紧张。2、资源性缺水与水质性缺水(1)资源性缺水，来源于人口众多、工农业用水量的增加。导致：河流上下游争水、湖泊过渡围垦。(2)水质性缺水水环境日趋恶化也是缺水的主要原因之一。25缺水引起的干旱26缺水造成城市的衰落27干旱使天津海河桥墩裸露28二、对工业的影响1.水质量下降，引起工业生产的产品质量下降。2.缺水造成工业的停产。3.破坏工业设施，影响生产。三、对农业的影响全国农业用水量4195亿m3，占全国用水总量的88%，而灌溉农用水又占农业用水总量的95%，对农业的影响主要是污灌，污灌有利也有弊，弊为污水进入农田后，一部分被植物吸收，大部分累积于土壤，当有毒受害物质达到一定浓度时，农作物出现有害症状。主要症状为：粮食减产、出现“镉米”、“铅米”、“砷米”。2930四、对水产资源的影响•鱼类大幅度减产，捕捞量下降。•急性死鱼事件时有发生。•鱼质量下降，畸形变异，异味等，降低食用价值。五、对人体健康的危害以水为媒介的疾病1.传染病(伤寒、痢疾、阿米巴、甲型和乙型肝炎等)2.受化学污染引起的病（克山病、大骨节病、地甲病等,此外还有一些重金属，有毒化学品污染）3.我国主要的水媒疾病（肝吸虫病、姜片虫病、蚊媒传染的疾病等）※我国人口中约有60%的人在饮用不符合卫生标准的水31第四节污水处理技术概述污水处理方法分类3233343536373839404142好氧生物处理法——活性污泥法43厌氧生物处理法44厌氧生物处理法45第五节城市污水的处理与回用一、城市污水的特征与处理工艺城市污水的特征城市污水主要包括生活污水和工业污水的混合物，由城市排水管网汇集并输送到污水处理厂进行处理。主要污染因子为悬浮物、有机物、氮、磷等，可能含有致病微生物。46城市污水的处理工艺47二、城市污水对水体造成的污染与危害1.水体富营养化2.赤潮3.溢油4.海洋生物质量481、水体富营养化(1)定义•由于氮、磷等植物营养物质含量过多而引起的水质污染现象称为水体富营养化，一般发生在湖泊、江河、海湾等缓流水体中。(2)类型①天然富营养化：湖泊演变的自然过程，湖泊形成的幼年时期，均处于贫营养状态，随着时间的推移和环境的变化，逐渐使湖水中营养物质的浓度增加，其来源：为天然因素。a.天然降水b.地表土壤的侵蚀、淋溶c.浮游动植物生长、死亡、分解、释放。4950②人为富营养化：由于工农业生产的迅速发展，使营养物质大量进入湖泊水体，加速了湖泊演化的过程，其来源：a.城市生活污水带来大量N、P；含磷洗涤剂b.农村施用的化肥、牲畜粪便，经面源污染而进入。天然富营养化与人为富营养化的共同点与不同点共同点：都是由于水体中N、P富集，引起水体DO下降、恶化；不同点：天然富营养化是湖泊水体生长、发育、老化、消亡整个生命史中必须过程，经历时间漫长，需以地质年代或世纪来描述，人为富营养化因人类排放含有N、P的工农业生活污水所致，演化速度极快，短时间内可使湖泊由贫变富。51(3)特征①浮游生物大量繁殖，水中溶解氧含量降低。②水体中藻类的种类减少，个体迅速增加;③因占优势的浮游藻类颜色不同，水面往往呈现蓝、红、棕、乳白等颜色，海水中出现叫“赤湖”、淡水中称“水华”。(4)危害①DO降低，使鱼类难以生存。②藻类种类减少，危及鱼类生存。因有些藻类有胶质膜，有的甚至有毒，不能成为良好的饵料，。③危害水源，硝酸盐、亚硝酸盐对人、畜都有害。④加快湖泊老化的进程。522.赤潮是水体中某些微小的浮游植物、原生动物或细菌，在一定的环境条件下突发性地增殖和聚集，引起一定范围内一段时间中水体变色现象。通常水体颜色因赤潮生物的数量、种类而呈红、黄、绿和褐色等。赤潮虽然自古就有，但随着工农业生产的迅速发展，水体污染日益加重，赤潮也日趋严重。我国自1933年首次报道以来，至1994年共有194次较大规模的赤潮，其中60年代以前只有4次，1990年后则有157起。535455赤潮的危害：赤潮不仅给海洋环境、海洋渔业和海水养殖业造成严重危害，而且对人类健康甚至生命都有影响。主要包括两个方面：①引起海洋异变，局部中断海洋食物链，使海域一度成为死海；②有些赤潮生物分泌毒素，这些毒素被食物链中的某些生物摄入，如果人类再食用这些生物，则会导致中毒甚至死亡。563.溢油2002年我国无重大海上溢油事件发生。1976—1997年，我国海域共发生2300起溢油事故；溢油量超过25000吨；年平均溢油事故110起，年重大溢油事故5到7起；每次重大事故直接经济损失：几百万至上千万元57•石油污染是水体污染的重要类型之一。特别对地下水及在河口，近海水域更为突出。来源：•石油污染来源主要是工业排放、石油运输船清洗船舱、机件，意外事故时油的溢出，海上采油、陆上采油等造成的。58石油开采石油运输59危害：(1)严重危害水生生物，影响活力、使鱼窒息、体内积累产生臭味，降低食用价值等。(2)组成成分中有稠环芳烃等，多为致癌物质，如苯并比，苯并恩芘等。(3)油膜厚10-4cm就会阻碍水的蒸发和氧进入，每毫升油可复盖水面12m2。(4)引起海面火灾，危及船舶、桥梁。(5)破坏优美的海滨风景，降低疗养、旅游地功能。(6)破坏地下水资源，使地下水水质恶化。60石油污染使水鸟举步唯艰61救命呀！624.海洋生物质量监测结果表明，与2001年相比，2002年全国近岸部分海域海洋贝类体内的铅、砷、镉等重金属含量较上年有所升高，石油烃含量总体水平无显著变化，粪大肠菌群含量偏高，个别地点贝类体内检测出赤潮毒素。63海洋生态破坏64第六节水体污染控制与防治一、水体污染的防治与管理1、水环境污染防治对策（1）建立生态观念，保护水环境•大型水库建设•地下水开采•小河流渠道化•湖泊的保护•小流域治理65小流域综合治理模式66（2）制定法律、标准及划分功能区•中华人民共和国水法•制定水质标准•划分功能区2、水环境污染管理措施(1)建立管理机构，负责制定水环境保护政策、法规、标准和制度；(2)编制各种水资源保护和利用的总体规划；(3)实行用水收费和排污收费制度；(4)减少耗水量67二、水污染基本控制技术1、处理目的目的：对废水中污染物以某种方法分离出来或将其分解转化为无害稳定的物质，使污水得到净化，达标排放(防止毒害、病菌传染，去除异味、恶臭等)。2、处理方法(1)物理法：沉淀、过滤、气浮、离心分离(2)化学法：化学沉淀、混凝、中和、化学氧化(3)生物法：好氧生物处理、厌氧生物处理、土地处理系统(生物稳定塘)此外，也有物理化学法：萃取(液一液)、吸附、离子交换、电渗析、反渗透。683、城市污水处理(1)污水一级处理：初级，主要去除固体悬浮物（SS）。通过机械过滤、筛滤等，沉淀的固体颗粒。效果：可除掉35%的BOD和60%的SS，为初级处理。污