环保水污染治理论文

包头轻工职业技术学院包头轻工职业技术学院 毕业论文毕业论文 题 目：水污染现状及其治理技术水污染现状及其治理技术 专 业：环境监测与治理技术 班 级：环保 073003 班 学生姓名：逯苗 张耀强 谭帅琦 刘泰岩 指导教师：郭俊刚 王文华 张寅桃 2009 年 3 月 30 日 前言 人一直以为地球上的陆、空是无穷尽的，所以从不担心把千万吨废气送到天空去， 又把数以亿吨计的垃圾倒进海洋。大家都认为世界这么大，这一点废物算什么？我们错 了，其实地球虽大（半径 6300 多公里），但生物只能在海拔8 千米到海底 11 千米 的范围内生活，而占了 95%的生物都只能生存在中间约 3 公里的范围内，人 类竟肆 意地从三方面来弄污 有限的生活环境。 海洋污染：主要是从油船与油井漏出来的原油，农田用的杀虫剂和化肥，工厂排出 的污水，矿场流出的酸性溶液；它们使得大部分的海洋湖泊都受到污染，结果不但海洋 生物受害，就是鸟类和人类也可能因吃了这些生物而中毒。 陆地污染：垃圾的清理成了各大城市的重要问题，每天千万吨的垃圾中，好些是不 能焚化或腐化的，如塑料、橡胶、玻璃、铝等废物。它们成了城市卫生的第一号敌人。 空气污染：这是最为直接与严重的了，主要来自工厂、汽车、发电厂等等放出的一 氧化碳和硫化氢等，每天都有人因接触了这些污浊空气而染上呼吸器官或视觉器官的毛 病。我们若仍然漠视专家的警告，将来一定会落到无半寸净土可住的地步。 环境污染是指 人类直接或间接地向 环境排放超过其自净能力的物质或能量，从而 使环境的质量降低，对人类的生存与发展、生态系统和财产造成不利影响的现象。具体 包括：水污染、大气污染、噪声污染、放射性污染等。水污染是指水体因某种物质的介 入，而导致其化 学、物理、生物或者放射性污染等方面特性的改变，从而影响水的有 效利用，危害人体 健康或者破坏生态环境，造成水质恶化的现象。大气污染是指空气 中污染物的浓度达到有害程度，以致破坏生态系统和人类正常生存和发展的条件，对人 和生物造成危害的现象。噪声污染是指所产生的环境噪声超过国家规定的环境噪声排放 标准，并干扰他人正常工作、学习、生活的现象。放射性污染是指由于人类活动造成物 料、人体、场所、环境介质表面或者内部出现超过国家标准的放射性物质或者射线。例 如，超过国家和地方政府制定的排放污染物的标准，超种类、超量、超浓度排放污染物； 未采取防止溢流和渗漏措施而装载运输油类或者有毒货物致使货物 落水造成水污染； 非法向大气中排放有毒有害物质，造成大气污染事故，等等。 由于人们对工业高度发达的负面影响预料不够,预防不利，导致了全球性的 三 大危机 : 资源短缺、环境污染、生态破坏 . 人类不断的向环境排放污染物质。但由 于大气、水、土壤等的扩散、稀释、 氧化还原、生物降解等的作用。污染物质的浓度 和毒性会自然降低，这种现象叫做 环境自净 。如果排放的物质超过了环境的自净能 力，环境质量就会发生不良变化，危害人类健康和生存，这就发生了环境污染 本论文主要根据当前环境现状以及相对明显的环境污染和破坏问题有计划的进行规划 分析,当中涉及环境污染的种类其中包括水污染及其治理、大气污染与治理、噪声污染、固 体废弃物的污染以及治理.主要是讨论现在存在的以及现有的治理技术和状况,还有一些对未 来环境可能出现的破坏情况的展望和设想，本文主要以水污染为主！ 包头轻工职业技术学院毕业论文 摘要 - 3 - 摘要 现代经济的飞速发展，也给水资源带来了巨大的冲击，目前为止，我国水污染情况已 十分严重，符合饮用水卫生标准的水仅占 10%，全国水资源流域已污染告高达 50%。而且 现代水污染种类不断增加，水体污染的程度一步步加深，我们面临的情况十分严峻。 面对以上情况，本论文着手水污染的现状、等级、以及污染种类进行剖析和初步治理 方法，并且以极具有代表性的活性污泥法和生物膜法为例，进行深入介绍与分析，为治理 水污染方面知识进行巩固与积累，为将来水污染的治理及其建设项目进行储备。 关键词：活性污泥法、生物膜法、水污染的种类 目录 第一章 水污染等级、种类及其现状4 第一节 水污染的等级介绍4 第二节 水体污染种类4 第三节 水体污染现状5 第二章 水污染治理技术5 第一节 活性污泥法5 第二节 生物膜法6 第三节其他处理方法10 参考文献11 包头轻工职业技术学院毕业论文 第一章 水污染等级、种类及其现状 - 5 - 第一章 水污染等级、种类及其现状 第一节 水污染的等级 为评价我国地表水水质，我国有关部门曾对全国 878 条河流，总长度为 87100km 的河 流水体进行综合评价。评价结果表明我国地表水可分为五级，其污染程度和可利用情况如 下。 一级水：水质良好符合饮用水，渔业用水标准，占评价河流总长度 281； 二级水：轻度污染，符合地面水水质卫生标准，可作渔业用水，经处理后可作饮用水，占 总长度 395； 三级水：较重污染，可作农业灌溉用水，占总长度 19.5； 四级水：重污染，不符合农业灌溉要求，占总长度 6.8； 五级水，严重污染，占总长度 6.1。1 第二节 水污染的种类 1.2.1污染源的分类方法 污染源分类方法有下列几种：(1)按造成水体污染原因分为天然污染源和人为污染源； (2)按受污染的水体分为地面水污染源，地下水污染源和海洋污染源，(3)按污染源释放的有 害物质种类分为物理性污染源(如热或放射性物质等)、化学性污染源(如无机物或有机物)、 生物性污染源(如细菌或霉素)；(4)按污染源的分布特征分为点污染源(如城市污水、工矿企 业和排污的船舶等)、面污染源(如雨水的地面径流、水土流失以及农田大面积排水等)、扩 散污染源(随大气扩散的污染物通过沉降或降水等途径进入水体，如放射性沉降物、酸雨等)。 2 1.2.2按污染源分 细菌和微生物污染。这类污染特点是数量大，分布广。特别是以地表水作为取水源头 的供水企业，其污染主要来自城镇生活污水、医院污水、垃圾及地面径流等。每升生活污 水中细菌总数可达几百万个以上，每克粪便中大约就有 100 多万个，细菌的种类也达百种 之多。若只经加氯消毒就供饮用的水源，大肠菌群每升也不会少于千个。 有机物污染。这类污染主要是由于化肥农药及有机化学污染造成的。一般水中的碳水 化 包头轻工职业技术学院毕业论文 第二章 水污染治理技术 - 7 - 合物、蛋白质、油脂、氨基酸、脂类等都可造成水中有机物含量偏高，水质变差，导致水 体污染。水中有机物含量可以用五日生化需氧量（BOD5）或化学需氧量（COD）来表示。 一般的有机污染物进入水中后就进行化学氧化分解，然后在微生物作用下进行生物化学氧 化分解，这个过程会随温度、有机浓度、微生物种类的变化相应发生改变。含氮有机物就 被硝化成亚硝酸盐、硝酸盐。溶解氧就是衡量有机污染程度和划分指标等级的依据，污染 越严重溶解氧就越少。 富营养化污染。主要指以水库、湖泊为取水源头的污染。在水库与湖泊中由于水流缓 慢，在有机物作用下引起藻类、浮游生物的急剧增长。水体富营养化没有统一指标规定。 富营养化的水体藻类较多，水体呈绿或棕绿色，且伴有臭味，引起人体感官不适，对水质 的净化和处理带来很大的麻烦。 此外，在工业较为发达的地区，水污染还包括有毒物污染、化学物质类污染、热污染、放 射性污染等。 第三节水污染的现状 我国符合饮用水卫生标准的水仅占 10%，基本符合标准的占 20%，不符合饮用水标准 的达 70%。以地下水为饮水的城市，90%以上的地下水受到不同程度的污染，而且污染逐 年加重。如在苏南地区 16 个饮用水池中，已检测出 154 种有机污染物，其中几十种化合物 超标。工业废水中有机物排放量，特别是化学成分逐年增加，流经主要城市的河流普遍受 到不同程度的污染。有的河流成为排污沟的污水塘。 一位全国人大代表，高级农艺师曾经说过，我国农药年均使用量 50 万吨，其中 30% 被农作物吸收，35 万吨流入江河，进入人的食物链。 中国环境报有一篇文章说：“截至目前，我国浅层地下水资源污染比较普遍，大约 有 50%的地区遭到一定程度的污染，约有一半城市市区的地下水污染比较严重，地下水水 质呈下降趋势”。 中国科学院 1996 年发布的国情研究报告指出：中国 532 条河流的污染状况进行的调查 表明已有 436 条河流受到不同程度的污染。中国湖泊达到富营养水平的已超过 63.6%。在 中国人口密集的地区，湖泊、水库已全部受到了污染。 所以我国的水污染现状令人堪忧啊！ 3 第二章 水污染治理技术 第一节活性污泥法 1.1活性污泥法的简介 活性污泥法 法是以活性污泥为主体的废水生物处理的主要方法。活性污泥法是向废水 中连续通入空气，经一定时间后因好氧性微生物繁殖而形成的污泥状絮凝物。其上栖息着 以菌胶团为主的微生物群，具有很强的吸附与氧化有机物的能力。 activated sludge process 污水生物处理的一种方法。该法是在人工充氧条件下，对污水 和各种微生物群体进行连续混合培养，形成活性污泥。利用活性污泥的生物凝聚、吸附和 氧化作用，以分解去除污水中的有机污染物。然后时污泥与水分离，大部分污泥再回流到 曝气池，多余部分则排出活性污泥系统。 影响活性污泥过程工作效率(处理效率和经济效益)的主要因素是处理方法的选择与曝气池 和沉淀池的设计及运行 1.2流程 第一阶段，污水中的有机污染物被活性污泥颗粒吸附在菌胶团的表面上，这是由于其 巨大的比表面积和多糖类黏性物质。同时一些大分子有机物在细菌胞外酶作用下分解为小 分子有机物。 第二阶段，微生物在氧气充足的条件下，吸收这些有机物，并氧化分解，形成二氧化 碳和水，一部分供给自身的增殖繁衍。活性污泥反应进行的结果，污水中有机污染物得到 降解而去除，活性污泥本身得以繁衍增长，污水则得以净化处理。 经过活性污泥净化作用后的混合液进入二次沉淀池，混合液中悬浮的活性污泥和其他 固体物质在这里沉淀下来与水分离，澄清后的污水作为处理水排出系统。经过沉淀浓缩的 污泥从沉淀池底部排出，其中大部分作为接种污泥回流至曝气池，以保证曝气池内的悬浮 固体浓度和微生物浓度；增殖的微生物从系统中排出，称为“剩余污泥”。事实上，污染物 很大程度上从污水中转移到了这些剩余污泥中。4 1.3 工艺流程 1.4 污泥膨胀现象及其处理方法 包头轻工职业技术学院毕业论文 第二章 水污染治理技术 - 9 - 污泥膨胀现象：污泥体积和污泥指数增高；静止 30 分钟,污泥量筒内的污泥不下沉或很 少下沉；筒内泥水分不清，排泥后污泥浓度降低而污泥体积仍不降低；污泥絮状结构被破 坏，颗粒细小极散；严重时沉淀区下部的污泥体积增长，污泥沉淀性能恶化，污泥面上升 至接近于水面的部位，污泥外溢。污泥是轻飘飘的羽毛状，难于沉淀，镜检可以发现大量 丝状菌，菌胶团减少，结构不紧密，处理效果严重下降。 污泥膨胀的主要原因：（1）丝状菌繁殖引起的膨胀 原因：污泥中丝状菌过渡增长繁殖的结果，丝状菌作为菌胶团的骨架，细菌分泌的外酶通 过丝状菌的架桥作用将千万个细菌凝结成菌胶团吸附有机物形成活性污泥的生态系统。但 当丝状菌大量生长繁殖，活性菌胶团结构受到破坏，形成大量絮体而漂浮于水面，难于沉 降。这种现象称为丝状菌繁殖膨胀。 丝状菌增长过快的原因： a、溶解氧过低，0.72.0mg/l b、冲击负荷有机物超出正常负荷，引起污泥膨胀 c、进水化学条件变化： 一是营养条件变化，一般细菌在营养为 BOD5：N：P100：5：1 的条件下生长，但若 磷含量不足，CN 升高，这种营养情况适宜丝状菌生活。 二是硫化物的影响，过多的化粪池的腐化水及粪便废水进入活性污泥设备，会造成污泥 膨胀。含硫化物的造纸废水，也会产生同样的问题。一般是加 510mL/L 氯加以控制或者 用预曝气的方法将硫化物氧化成硫酸盐。 处理方法：解决办法： a、保持一定的活性污泥浓度，控制每天排除污泥的净增量，控制回流比。 b、控制 F/M（污泥负荷） 调节进水和回流污泥 c、保持污泥龄不变 Lo进水有机物浓度；XMLSS 浓度； Sr回流污泥浓度；Qw回流污泥量 d、污泥膨胀严重时投加铁盐絮凝剂或有机阳离子凝聚剂 （2）非丝状菌膨胀 非丝状菌膨胀原因是污泥含有大量表面附着水，水质含有很高的碳水化合物而含 N 量低， 当这些碳水化合物被细菌降解时形成多糖类物质，使代谢产物表面吸附表面水，说明 C/N 比失调或水温过低。 解决办法：增加 N 的比例，引进生活污水以增加蛋白质的成分，调节水温不低于 5 度 1.5 活性污泥法的总结 活性污泥废水生物处理系统的传统方式，也是最常见的一种方法。系统由曝气池、二 次沉淀池和污泥回流管线和设备三部分组成。液流为有回流的推流式。初次沉淀后的废水 津水域由二次沉淀池来的回流污泥混合后再抱起吃起段进入池内，大约曝气 6 小时，进水 与回流污泥通过扩散曝气或机械曝气作用进行混合，混合液推流前进，曝气强度不变。流 动过程中进行有机物的吸附、絮凝和氧化作用。从曝气池流出的混合液在二次沉淀池沉淀 后，沉淀出的活性污泥以进水量的 25-50%返回曝气池（即污泥回流比为 25-50%） 。这种方 法常用于低浓度生活污水处理，对冲击负荷很敏感，生化需氧量的去除率达 85-95%。 所 以要详细了解其原理及其个流程环节才可以使出水水质达到最佳4 第二节生物膜法 2.1 生物膜法简介及其特点 生物膜法是利用附着生长于某些固体物表面的微生物（即生物膜）进行有机污水处理 的方法。生物膜是由高度密集的好氧菌、厌氧菌、兼性菌、真菌、原生动物以及藻类等组 成的生态系统，其附着的固体介质称为滤料或载体。生物膜自滤料向外可分为庆气层、好 气层、附着水层、运动水层。生物膜法的原理是，生物膜首先吸附附着水层有机物，由好 气层的好气菌将其分解，再进入厌气层进行厌气分解，流动水层则将老化的生物膜冲掉以 生长新的生物膜，如此往复以达到净化污水的目的。 生物膜法具有以下特点：（1）对水量、水质、水温变动适应性强；（2）处理效果好 并具良好硝化功能；（3）污泥量小（约为活性污泥法的 34）且易于固液分离；（4）动 力费用省。 2.2 生物膜的形成 前提条件：起支撑作用的载体物填料或称滤料； 营养物质有机物、N、P 以及其它； 接种微生物 生物膜的形成过程：含有营养物质和接种微生物的污水在填料的表面流动，一定时间 后，微生物会附着在填料表面而增殖和生长，形成一层薄的生物膜。 生物膜的成熟：在生物膜上由细菌及其它各种微生物组成的生态系统以及生物膜对有 机物的降解功能都达到了平衡和稳定。 对于城市污水，在 20C 条件下，生物膜从开始形成到成熟，一般需要 30 天左右。 4 包头轻工职业技术学院毕业论文 第二章 水污染治理技术 - 11 - 结构：见图 51 性质：高度亲水，存在着附着水层； 微生物高度密集：各种细菌以及微型动物，这些微生物起着主要去除废水中的有机污染物 的作用，形成了有机污染物细菌原生动物(后生动物)的食物链 2.3 生物膜的基本特征 在污水处理构筑物内设置微生物生长聚集的载体（一般称填料） ，在充氧的条件下，微 生物在填料表面聚附着形成生物膜，经过充氧的污水以一定的流速流过填料时，生物膜中 的微生物吸收分解水中的有机物，使污水得到净化，同时微生物也得到增殖，生物膜随之 增厚。当生物膜增长到一定厚度时，向生物膜内部扩散的氧受到限制，其表面仍是好氧状 态，而内层则会呈缺氧甚至厌氧状态，并最终导致生物膜的脱落。随后，填料表面还会继 续生长新的生物膜，周而复始，使污水得到净化。 微生物在填料表面聚附着形成生物膜后，由于生物膜的吸附作用，其表面存在一层薄 薄的水层，水层中的有机物已经被生物膜氧化分解，故水层中的有机物浓度浓度比进水要 低得多，当废水从生物膜表面流过时，有机物就会从运动着的废水中转移到附着在生物膜 表面的水层中去，并进一步被生物膜所吸附，同时，空气中的氧也经过废水而进入生物膜 水层并向内部转移。 生物膜上的微生物在有溶解氧的条件下对有机物进行分解和机体本身进行新陈代谢， 因此产生的二氧化碳等无机物又沿着相反的方向，即从生物膜经过附着水层转移到流动的 废水中或空气中去。这样一来 ，出水的有机物含量减少，废水得到了净化。 2.4 生物膜法的总结 生物膜（Biofilm）是通过附着而固定于特定载体上的结构复杂的微生物共生体。相对 于活性污泥来说，在单位体积生物膜中所含的微生物数量更高、比表面积更大。生物膜比 活性污泥具有更强的吸附能力和降解能力，可以吸附和降解污水中的各种污染物，具有速 度快、效率高的特点。在使用生物膜法处理污水时，要求在处理系统的构筑物中装填一定 数量的填料，这些填料一方面可以扩大处理系统的比表面积，另一方面为微生物提供附着 固定的载体。生物膜处理系统的性能、效率取决于其中微生物活性的高低和所装填料的多 少及其比表面积。一般来说，生物膜法较多应用于特殊行业的废水处理中，如印染废水等。 4 2.5 活性污泥法与生物膜法的对比 生物膜法和活性污泥法一样，同属好气生物处理方法。但活性污泥法是依靠曝气池中 悬浮流动着的活性污泥来分解有机物的，而生物膜法则上要依靠固着于载体表面的微生物 膜来净化有机物。 与活性污泥法相比，生物膜法具有以下特点： 固着于固体表面上的生物膜对废水水质、水量的变化有较强的适应性，操作稳定性好。 不会发生污泥膨胀，运转管理较方便。 由于微生物固着于固体表面，即使增殖速度慢的微生物也能生长繁殖。而在活性污泥法 中，世代期比停留时间长的微生物被排出曝气池，因此，生物膜中的生物相更为丰富，且 沿水流方向膜中生物种群具有一定分布。 同高营养级的微生物存在，有机物代谢对较多的转移为能量，合成新细胞即剩余污泥量 较少。 采用自然通风供氧。 活性生物难以人为控制，因而在运行方面灵活性较差。 由于载体材料的比表面积小，故设备容积负荷有限，空间效率较低。国外的运行经验表 明，在处理城市污水时，生物滤池处理厂的处理效率比活性污泥法处理厂略低。50的活 性污泥法处理厂 BOD5 去除率高于 91，50的生物滤池处理厂 BOD5 去除率为 83， 相应的出水 BOD5 分别为 14 和 28mg。 4 第三节其他的处理方法 废水处理的目的就是对废水中的污染物以某种方法分离出来，或者将其分解转化为无 害稳定物质，从而使污水得到净化。一般要达到防止毒物和病菌的传染；避免有异嗅和恶 感的可见物，以满足不同用途的要求。 废水处理相当复杂，处理方法的选择，必须根 据废水的水质和数量，排放到的接纳水体或水的用途来考虑。同时还要考虑废水处理过程 中产生的污泥、残渣的处理利用和可能产生的二次污染问题，以及絮凝剂的回收利用等。 物理法：废水处理方法的选择取决于废水中污染物的性质、组成、状态及对水质的要 求。一般废水的处理方法大致可分为物理法、化学法及生物法三大类。利用物理作用处理、 分离和回收废水中的污染物。例如用沉淀法除去水中相对密度大于 1 的悬浮颗粒的同时回 收这些颗粒物；浮选法（或气浮法）可除去乳状油滴或相对密度近于 1 的悬浮物；过滤法 可除去水中的悬浮颗粒；蒸发法用于浓缩废水中不挥发性的可溶性物质等。 化学法：利用化学反应或物理化学作用回收可溶性废物或胶体物质，例如，中和法用 于中和酸性或碱性废水；萃取法利用可溶性废物在两相中溶解度不同的“分配”，回收酚类、 重金属等；氧化还原法用来除去废水中还原性或氧化性污染物，杀灭天然水体中的病原菌 等。5 生物法：利用微生物的生化作用处理废水中的有机物。例如，生物过滤法和活性污泥 法用来处理生活污水或有机生产废水，使有机物转化降解成无机盐而得到净化。 以上方法各有其适应范围，必须取长补短，相互补充，往往很难用一种方法就能达到 良好的治理效果。一种废水究竟采用哪种方法处理，首先是根据废水的水质和水量、水排 放时对水的要求、废物回收的经济价值、处理方法的特点等，然后通过调查研究，进行科 学试验，并按照废水排放的指标、地区的情况和技术可行性而确定。 综上所述，可以看出近代水质控制的重点，初期着眼于预防传染疾病的流行，后来转 移到需氧污染物的控制，目前又发展到防治水体富营养化的处理及废水净化回收重复利用 方面来，做到废水资源化。某些专门的工业废水按要求需进行单项治理，如含酚废水、含 包头轻工职业技术学院毕业论文 第二章 水污染治理技术 - 13 - 氰废水，含油废水及各种有毒重金属废水等，以防止对天然水体造成污染。5 参考文献 1 王金梅，丁颖主编。环境保护概论。北京：高等教育出版社，2006 2 史根生编。我国水资源和水污染现状浅谈。山西：晋东南师范学院学报，2000 3 中国大百科全书环境科学。北京：中国大百科全书出版社，2003 4 张素清，赵志宽编。水污染控制技术。辽宁：辽宁大连理工大学出版社，2007 5 张玉清编。水污染动力学和水污染。北京：化学工业出版社，2005 包头轻工职业技术学院毕业论文 论文总结 - 15 - 论文总结 我们的水资源已经极其匮乏,人类进入 21 世纪以来，我们不得不正视一个事实：可利 用的