环保多媒体5水污染及其防治

2020/7/171第五章水污染及其防治5-1概述一水体的概念1．水体：是指表面被水覆盖的自然综合体.水悬浮物底泥水生生物2．分类地表水(landwater)地下水(groundwater)降水(precipitation)2020/7/172二、水的物理化学性质1．结构极性分子2．特性比热、相变热、生成热较大原因：极性分子氢键缔合性质：可以储存能量,使地面温度变化不大,体温稳定吸收太阳能,水可以蒸发调节气候参与糖类合成大的表面张力产生毛细现象4C时的密度最大,便于水生物生存介电常数大,水中物质以离子态存在,“通用溶剂”物理常数和基准物标准：溶沸点、密度、热单位、海平面、中性酸碱度等2020/7/173三、天然水中的主要物质悬浮物0.1m1．成分胶体物质0.1~0.001m溶解物质10-9m,8大离子Ca2+、Mg2+、K+、Na+、CO32-、HCO3-、SO42-、Cl-.2．矿化过程（参考第三章）离子在天然水中的积累过程,称为天然水的矿化过程.3．矿化度水中溶解性离子的总量(主要是8大离子).2020/7/174四、我国水资源概况（参考第三章）1．水资源是指可供人们经常可用的水量;或者说是在某一地区内逐年可以得到更新和恢复的淡水资源量.2．淡水1升含可溶物质盐不多于1克的水或者说含盐度不超过0.1%的水.3．地球水资源的分布地球上水资源分布不均海洋占地表面积的71%海水的水量占总水量的97.41%淡水占2.59%,除两极外可用的为0.0342%.2020/7/175地球上水的分配情况%（参考第三章）地球上的水的总量分配所占百分率%海水(seawater)97.41淡水(landwater)2.59（其中淡水的分配）冰盖、冰川1.984地下水0.592水冻层中的冰0.0216湖泊水0.0127土壤水0.0012大气水0.0009沼泽水0.0008河流水0.0002生物体水0.00012020/7/176地球上淡水量示意图2020/7/1774．地球上水资源及其特性循环性(可再生性)不均匀性存在形式多样性不可替代性社会性5．我国水资源特性水资源丰富总量世界第六(年径流量为27100亿m3),人均109位分布不均衡降水过于集中污染严重2020/7/178全国人均2330m3,相当于世界人均的(1/4)河南人均480m3,居全国第22位（西北人均1781m3）郑州人均212m3,为全国的(1/10),河南的(1/2)现代化社会要求0.6~0.7m3/人,天郑州市日均供水量为110万吨，居全国城市的21位。郑州市水资源总量13.39亿立方米，人均水资源占有量212立方米，是全省人均水平的二分之一，不足全国人均水平的十分之一。郑州市已经建成日处理污水40万立方米的王新庄污水处理厂，目前，日处理污水30万立方米左右。五龙口污水处理厂已经建成投产，马头岗污水处理厂正在进行实施建设（07年7月投产，日处理污水30万吨），同时配套建设了污水回用工程，努力实现污水资源化。《郑州日报》2004-09-09（4）2020/7/1792005年7月1日起郑州市水价上调用水类别现行综合水价污水处理费征收南水北调工程基金7月1日后水价1.生活用水2.250.152.402.工业用水2.800.253.053.行政事业用水2.800.253.054.经营服务业用水3.800.254.055.特殊行业用水10.200.2510.45郑州市从2005年7月1日起，开征南水北调工程基金。居民生活用水价格调至每立方米2.40元。《大河报》2005-06-28（C02）2020/7/17105-2水体的污染一、定义是指排入水体的污染物在数量上超过了该物质在水体中的本底含量和水体的环境容量，从而导致水体的物理特征、化学特征和生物特征发生不良变化，破坏了水中固有的生态系统，破坏了水体的功能及其在经济发展和人民生活中的作用。二、水体污染源1．工业废水（industrialwastewater）2．生活污水（domesticwater）3．农药生产及使用（farmchemical）4．地面径流（runoff）5．其他污染物（others）2020/7/1711三、水体中主要污染物物理热、辐射、淤泥沉积学科分类化学生物细菌、病毒无机无毒物化学物质分类无机有毒物有机无毒物有机有毒物分类方法繁多美国环保局分为8类2020/7/17121．需氧污染物1）定义：在微生物作用下,水中有机物需氧消耗分解为简单无机物所需氧量.20C,1atm,DO=0.00917g/L例如：若某水体中含有0.010g/L(10ppm)有机污染物,则全部分解这些有机物需要消耗多少的氧气?解：C6H10O5+6O26CO2+5H2O162192需氧量为：0.010g/L(192/162)=0.012g/L在正常大气压下,20C,1atm,DO=0.00917g/L,水中有机物过多,势必造成水中溶解氧缺乏,使水体变臭.2020/7/17132）需氧指标溶解氧(DO,dissolvedoxygen)生化需氧量(BOD,biochemicaloxygendemand)化学需氧量(COD,chemicaloxygendemand)总有机碳(TOC,totalorganiccarbon)总需氧量(TOD,totaloxygendemand)理论需氧量(ThOD,theoreticaloxygendemand)2020/7/1714溶解氧DO(dissolvedoxygen)定义：溶解于水中的分子氧.单位：mg/L(ppm,partspermillion)DO~T的关系1atm,TC：10152025303540S(ppm)11.3310.159.178.387.637.106.60意义：水质好坏的一个重要标志饮用水DO5mg/LDO3~4mg/L许多鱼类难以生存2020/7/1715五日生化需氧量BOD5,biochemicaloxygendemand定义：水中有机物经微生物分解所需氧量单位：mg/L(ppm)含碳有机物BOD5来源含氮有机物还原性无机离子BOD5分解的两个阶段有机物碳化阶段:蛋白质氨基酸氨,共需20天,5天可以分解70%氨硝化阶段:氨硝酸、亚硝酸,变化缓慢,该阶段对环境影响较小.意义：BOD52清洁水；BOD510水质很差0510152010.5BOD5第一阶段BOD最终值时间t(d)BOD(mg/L)2020/7/1716化学需氧量COD,chemicaloxygendemand定义：化学氧化剂氧化水中有机污染物所需氧量.单位：mg/L(ppm)说明：有些有机物不能被微生物氧化而被氧化剂氧化；若水质稳定,则水体中COD~BOD之间有比例关系；一般CODMn较CODCr的值低。2020/7/1717总有机碳TOC,totalorganiccarbon定义：包括水体中所有有机污染质的含碳量。(先除去无机碳).单位：mg/L(ppm)测定方法：化学氧化燃烧(Pt作为催化剂),由CO2量得出TOC的量.总需氧量TOD,totaloxygendemand定义：有机物和碳、氢、氮、硫等全部被氧化所需氧量.单位：mg/L(ppm)测定方法：Pt作为催化剂,在900C时燃烧所需氧量.2020/7/1718理论需氧量ThOD,theoreticaloxygendemand定义：根据化学方程式计算的有机物完全氧化时所需氧量.单位：mg/L(ppm)意义：对废水作全化学分析以后的计算值计算出来所需氧量.2020/7/1719说明：各氧参数之间的关系：ThODTODCODCrBOD20BOD510092836558成分比较固定的污水,其BOD5的值与CODCr的值之间能够保持一定的相关关系.而BOD5/CODCr的比值可作为衡量污水是否适宜于采用生物处理法进行处理(即可生化法)的一项指标,其值越高,污水的可生化性越强.一般认为（BOD5/CODCr）03即可生化处理。BOD5CODCr的原因有：许多能被K2Cr2O7氧化的有机物不能通过生化作用氧化.有些无机离子可被无机氧化剂氧化,而生化法不行.2020/7/1720例题：用Na2SO3处理某工业含铬废水,已知水量为5m3/d,含浓度为100mg/L,为将水中Cr6+全部还原为Cr3+,每天需用多少Na2SO3?解：由所给条件可以得出含铬废水量为(5103)L/d0.110-3kg/L=0.5kg/dNa2Cr2O7+3Na2SO3+4H2SO4Cr2(SO4)3+4Na2SO4+4H2O2mol/L3mol/L0.5x2523126x=(3780.5)/104=1.82kg/d2020/7/17212.有毒物质无机有毒物：重金属(Pb、Cr、Cd、Hg、As)、CN-有机有毒物：农药、芳香烃类、高聚物等1)重金属燃料燃烧来源采矿冶炼三废排放沉淀：M(OH)x、MS、MCl迁移变化吸附：底泥配合~螯合：氧化~还原：毒性效应：1~10mg危害不易降解,价态可变,可生化为有毒物可以分散或生物富集2020/7/17222)CN-工业：电镀;煤气厂例如镀锌液中含来源NaCN120~180g/L高炉：C~NH3、CH4~NH3水体中的净化作用挥发可达90%：CN-+CO2+H2OHCN+HCO3-氧化分解可净化10%：2CN-+O22CNO-CNO-+2H2ONH4++CO32-危害：剧毒,口服50(0.3~0.5)mg就使人致死.急性中毒抑制细胞呼吸,造成人体组织严重缺氧.生活水：0.05ppm地面水：0.2ppmH—O—CN工业废水：0.5ppm2020/7/17233)有机氯化合物来源：农药、石油化工的合成生产过程及有关产品使用过程中排放的污水比较稳定特性脂溶性物质有害健康可被耗氧微生物分解而消耗水中氧气例如多氯联苯(PCB),一种无色或淡黄色粘稠液体,微溶于水(S.：1mg/L),可生物富集几十万倍浓度.危害：含氯原子愈多,愈易在脂肪组织和器官中蓄积，毒性愈大.主要影响皮肤、神经、肝脏破坏钙的代谢，导致骨骼、牙齿的损害。2020/7/17243.悬浮固体物质(SS,SuspendedSolid)矿石、建筑废物1)来源农田水土流失岩石自然风化2)过滤沉淀即可分离截断光线,减少光合作用并妨碍自净作用3)危害伤害鱼鳃,导致鱼的死亡是各种污染物的载体,随水迁移2020/7/17254.酸、碱、盐等无机污染物1)来源：各类化工废水改变pH,破坏自然缓冲作用,影响微生物2)危害水质恶化,土壤酸化,影响动植物生长增加水的硬度,影响淡水生物及饮用2020/7/17265.植物营养物农田施肥(N、P、K)、硝石、鸟粪1)来源农业废弃物(豆科植物,牲畜粪便)生活和工业废水雨雪对大气淋洗和地面径流水体富营养化,使水体衰老死亡2)危害判断标准：与N、P含量有关总P20mg/m3富养化指标总无机N300mg/m3叶绿素300mg/m32020/7/1727水体富营养化(eutrophication)示意图2020/7/17286.油类污染物石油的开采、储运、炼制和使用过程排出1)来源船舶运输事故、洗刷沿海、沿河工业排放含油废水其他：各类含油废气沉降影响海洋生物的生长,降低海滨环境的使2)危害用价值,破坏海岸设施影响局部地区的水文气象条件和降低海洋的自净能力2020/7/17297．热污染（见第七章）8．致病污染物生活污水1)来源医院污水生物制品厂、制革、屠宰生物粪便2)危害致病,爆发大规模流行性疾病2020/7/1730四、水体污染的危害1．危害人体健康2．影响工农业生产3．对水生生态系统的危害2020/7/17315-3水体的自净作用(self-purification)一、定义：污染物排入水体后,经物理、化学和生物等的综合净化过程,使污染物浓度自然降低的作用.二、净化机制1．物理净化：稀释、扩散、沉淀等2020/7