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水污染控制工程第1章概论1、1水资源与水污染现状1、2水污染类型1、3废水中的污染物种类与水质指标1、4水质控制标准1、5废水水质控制方法1.1水资源与水污染现状一、水资源水圈水环境地球上的水约为14亿立方公里，覆盖着近3/4的地球表面。水环境中的淡水资源却很少，仅占总水量的2.53%，其中3/4存在于冰川和冰帽中。而目前能供人类直接取用的淡水资源仅占0.22%。加之自然水源的季节变化和地区差异，以及自然水体遭到的普通污染，致使可供直接取用的优质水量日显短缺，难以满足人们生活和工农业生产日益增长的要求。1.1水资源与水污染现状水的自然循环1.1水资源与水污染现状水的社会循环1.1水资源与水污染现状二、我国水资源与污染现状我国年降水量60000亿立方米，相当于全球陆地总水量的5%，占世界第三位。但同时我国人口众多，人均年径流量计，每人每年仅2500立方米，相当于世界人均占有量的1/4。同时，存在严重的时空分布不均衡性。空间上，大约90%的地下渗流量分布在南方；时间上，冬春少雨，夏季多雨，且连续出现枯水年和丰水年的现象。1.2水污染类型水体主要污染源：（１）向自然水体排放的各类废水；（２）向自然水体直接倾倒的固体污染物，以及垃圾堆放场所的渗出液和淋洗雨水；（３）大气污染地区的酸雨及其他淋洗降水；（４）大气中有害的沉降物及水溶性气体；（５）淋洗植被后溶入了化肥和农药的（降水）径流；（６）航道中船舶的漏油、废水及固体废弃物。1.2水污染类型一、需氧型污染二、毒物型污染三、营养型污染四、感官型污染五、其它（浮油、酸碱、病原体、热水等）1.2水污染类型需氧型污染（起因）：1、光合速率减少2、氧溶解度的减少3、氧扩散的减少4、需氧量的增加1.3废水中的污染物与污染指标一、水体污染防治措施防止地表水污染的主要措施为：禁止向水体排放油类、酸液、碱液及剧毒废液；禁止在水体清洗装贮过油类或毒物的车辆和容器；禁止将含有汞、镉、铬、砷、铅、氰化物、黄磷等的可溶性剧毒废渣向水体排放或不作防渗层而直接埋入地下；禁止向水体倾倒工业垃圾、生活垃圾或其它废弃物；不得在水体最高线以下的滩地和岸坡上堆放废弃物；禁止向水体排放带有放射性的废弃物和废水；不得向水体排放足以引起热污染的废水；不得向水体排放带有病原体而未经消毒的废水；使用农药要保证安全，不得污染水体；农灌水要符合有关规定；船舶的各类废水必须符合排放标准，不得向水体排泄油污。1.3废水中的污染物与污染指标防止地下水污染的主要措施为：禁止利用渗井、渗坑、裂隙和溶洞排放含毒废水和带菌废弃物；不得采用无防渗措施的沟渠池塘输送含毒或带菌废水；开采地下水时，应防止已被污染的潜水渗入地下水，并防止水质差异很大的各层地下水相互渗透；兴建地下工程设施或进行地下勘探及采矿时，应采取防护措施，防止地下水污染；人工回灌补给地下水时，不得恶化地下水质。1.3废水中的污染物与污染指标二、废水的分类根据来源不同，废水可分为生活污水和工业废水两大类。生活污水使人们在日常生活中所产生的废水，主要包括厨房洗涤，冲洗厕所和沐浴等污水。工业废水是在工业生产过程中所排出的废水，其成分主要决定于生产过程中采用的原料以及所应的工艺。工业废水又可分为生产污水（污染较严重，须经处理后方可排放）和生产废水(较清洁，不经处理即可排放或回用，如冷却水).根据污染物类别的不同，废水可分为有机废水和无机废水两种。前者主要含有有机污染物，相当一部分具有生物降解性；后者主要含无机污染物，无生物降解性。根据毒物的种类不同，还可把废水分为含酚废水、含汞废水等。1.3废水中的污染物与污染指标三、污染物与污染指标废水中的污染物大体可分为以下几个类别：1.固体污染物2.需氧污染物3.毒性污染物4.营养污染物5.生物污染物6.感官污染物7.酸碱污染物8.油类污染物9.热污染物1.3废水中的污染物与污染指标（一）固体污染物1、固体物质在水中的分散状态分为：溶解态（直径小于1nm）胶体态（直径介于1～1000nm）悬浮态（直径大于1000nm）1.3废水中的污染物与污染指标（一）固体污染物2、描述固体物质的水质指标：（1）按能否透过孔径3～10μm滤膜或滤纸分为溶解固体（DS）：能透过悬浮固体或悬浮物（SS）：不能透过总固体（TS）：两者总合。（2）按悬浮物的比重分为沉降性悬浮物：比重大于１漂浮性悬浮物：比重小于１（3）沉降性悬浮物又按在标准沉降管中（2小时）能否沉降分离分为可沉物（其颗粒大体在10μm左右）难沉物1.3废水中的污染物与污染指标（二）需氧污染物能通过生物化学（个别情况下还有化学）的作用而消耗水中溶解氧的化学物质，统称为需氧污染物（主要指有机物）。有机物按是否需氧分为：可生化有机物非生化有机物可生化有机物按被微生物分解利用的难易程度不同分为:难降解有机物易降解有机物1.3废水中的污染物与污染指标（二）需氧污染物描述需氧物的水质指标：生化需氧量（BOD）：用生化过程中消耗的溶解氧量来间接表示需氧物的多少，称为生化需氧量。化学需氧量（COD）：用化学氧化剂K2CrO7或KMnO4氧化分解有机物时，用与消耗的氧化剂当量相等的氧量来间接表示需氧物的多少，称为化学需氧量。总需氧量（TOD）：在900℃的高温下，以铂为催化剂，使水样汽化燃烧，然后测定气体载体中氧的减少量，作为有机物完全氧化所需的氧量，称为总需氧量。总有机碳（TOC）：如在相同条件下，测定气体中的CO2增量，从而确定水样中碳元素的含量，用以判定有机物含量，称为总有机碳。1.3废水中的污染物与污染指标1.3废水中的污染物与污染指标（三）毒性污染物1、无机化学毒物（1）金属毒物（主要为重金属）：比重大于4～5，汞、铬、镉、铅、锌、镍、铜、钴、锰、钛、钒、钼、锑、铋等。（2）非金属毒物：砷、晰、氰、氟、硫（S2-）、亚硝酸根离子（NO2-）等。2、有机化学毒物：挥发酚、苯并（α）蓖、DDT、六六六等。3、放射性物质：X射线、α射线、β射线、γ射线及质子束等。1.3废水中的污染物与污染指标（三）毒性污染物重金属的危害六价铬中毒时能使精神混乱、疯狂痉挛。鼻膈穿孔，皮肤及呼吸系统溃疡，引起脑膜炎和肺癌。镉中毒时引起全身疼痛、腰关节受损、骨节变形，有时还会引起心血管病。铅中毒时引起贫血、肠胃绞疼、知觉异常、四肢麻痹。镊中毒时引起皮炎、头疼、呕吐、肺出血、虚脱、肺癌和鼻癌。锌中毒时能损伤胃肠等内脏，抑制中枢神经，引起麻痹。铜中毒时引起脑病、血尿和意识不清等。皮中毒能引起急性刺激，招致结膜炎、溃疡、肿瘤和肺部肉芽肿大（铍肺病）。1.3废水中的污染物与污染指标（三）毒性污染物重金属具有以下特点：（１）其毒性以离子状态存在时最为严重，故通常称重金属离子毒物；（２）不能被生物降解，有时还可被生物转化为更毒的物质（如无机汞被转化为烷基汞）；（３）能被生物富集于体内，既危害生物，又能通过食物链危害人体。1.3废水中的污染物与污染指标（三）毒性污染物非金属毒物砷中毒时能引起中枢神经紊乱，诱发皮肤癌等。硒中毒时能引起皮炎、嗅觉失灵、婴儿畸变、肿瘤。氰中毒时能引起细胞窒息、组织缺氧、脑部受损等，最终可因呼吸中枢麻痹而导致死亡。氟中毒时能腐蚀牙齿，引起骨骼变脆或骨折；氟对植物的危害很大，能使之枯死。硫中毒时，引起呼吸麻痹和昏迷，最终导致死亡。亚硝酸盐能使幼儿产生变性血红蛋白，造成人体缺氧；亚硝酸盐在人体内还能与仲胺生成亚硝胺，具有强烈的致癌作用。1.3废水中的污染物与污染指标（三）毒性污染物有机化学毒物酚有蓄积作用，对人和鱼类危害很大，它使细胞蛋白质变性和沉淀，刺激中枢神经系统，降低血压和体温，麻痹呼吸中枢。苯并（α）蓖使众所周知的致癌物。多氯联苯能引起面部肿瘤、骨节肿胀、全身性皮疹、肝损伤等，并有致癌作用。有机农药（杀虫剂、除草剂、选种剂）分有机氯、有机磷和有机汞三大类。有机氯（DDT、六六六、艾氏剂、狄氏剂等）的毒性大、稳定性高。DDT能蓄积于鱼脂中，可高达12500倍，使卵不能孵化。1.3废水中的污染物与污染指标（三）毒性污染物放射性物质废水中的放射性物质一般浓度较低，只要引起慢性辐射和后期效应，如诱发癌症（白血病），对孕妇和胎儿产生损伤，缩短寿命，引起遗传性伤害等。放射性物质的危害强度与剂量、性质和身体状况有关。半衰期短的，其作用在短期内衰退消失；半衰期长的，长期接触很蓄积作用，危害甚大。1.3废水中的污染物与污染指标（四）营养性污染物氮和磷是植物和微生物的主要营养物质。氮和磷的浓度0.2和0.02mg/L时，会引起水体的富营养性变化，促使藻类大量繁殖，在水面上聚集成大片的水华（湖泊）或赤潮（海洋）。当藻类在冬季大量死亡时，水中的BOD值猛增，导致腐败，恶化环境卫生，危害水产业。此外，BOD、温度、维生素类物质也能触发和促进富营养性污染。1.3废水中的污染物与污染指标（五）生物污染物水质标准中的卫生学指标有细菌总数和总大肠菌群两项，后者反映水体中受到动物粪便污染的状况。除致病体外，废水中若生长铁菌、硫菌、藻类、水草、或贝壳类动物时，会堵塞管道和用水设备等，有时还腐蚀金属和损害木质，也属于生物污染。生物污染物中，病毒的个体甚小，约20～300nm。其它生物污染物（如细菌的个体为0.7～10μm、藻类和寄生虫卵等）的个体均甚大，它们在水中呈悬浮状态。1.3废水中的污染物与污染指标（六）感官污染物色度、臭味、浊度、漂浮物（七）酸碱污染物pH值（八）油类污染物石油类、动植物油，两者还构成COD值（九）热污染温度1.4废水水质控制标准控制废水水质有三个基本目的:(1)满足废水再用（循环再用或接续再用）对水质的要求；(2)满足有价物质回收工艺对水质的要求；(3)满足废水排放对水质的要求。1.4废水水质控制标准《污水综合排放标准（GB8978-88）》就污染物危害性质而言可分为两大类。第一类污染物能在环境或动植物体内积蓄，对人类的健康产生长远的不良影响。含此类污染物的废水一律在车间或车间处理设施排放口处取样分析，并要求其含量必须符合表2-2的规定。第二类污染物的影响小于第一类污染物，规定的取样地点为排污单位的排放口，其最高允许排放浓度要按地面水使用功能的要求和污水排放去向，分别执行表2-3中的一，二，三级标准。表2-1典型的生活污水水质（单位：mg/L)序号指标浓度序号指标浓度高中常低高中常低1总固体（TS）120072035015悬浮性6002501502溶解性总固体85050025016可生物降解部分7503002003非挥发性52530014517溶解性3751501004挥发性32520010518悬浮性3751501005悬浮物（SS）35022010019总氮（N）8540206非挥发性75552020有机氮351587挥发性2751658021游离氨5025128可沉降物2010522亚硝酸盐0009生化需氧（BOD5）40020010023硝酸盐00010溶解性2001005024总磷（P）158411悬浮性2001005025有机磷53112总有机碳（TOC）2901608026无机磷105313化学需氧量（COD）100040025027氯化物（CL-）2001006014溶解性40015010028碱度(CaCO3)2001005029油脂15010050表2-2第一类污染物最高允许排放浓度（mg/L）污染物最高允许排放浓度，(mg/L)1总汞0.05①2烷基汞不得检出3总镉0.14总铬1.55六价镉0.56总砷0.57总铅1.08总镍1.09苯并蓖②0.00003表2-3第二类污染物最高允许排放浓度（mg/L)标准分级一级标准二级标准三级标准序号污染物新扩改现有新扩改现有1PH值6~96~96~96~9①6~92色度（稀释倍数）5080801003悬浮物70100200250②4004生化需氧量（BOD5）30606080300③5化学需氧量（CODCr)100150150200500③6石油类1