水污染控制原理与技术.ppt

水污染组分及衡量指标,工业废水,一般不含有毒物质，但是含有大量有机物、细菌、病原体。污染程度比工业废水轻；水浑浊，色深，恶臭。PH 78；固体物质含量0.1%0.2%。,一种废水含有多种污染物，根据污染物组分分为有机工业污染废水，无机工业污染废水，混合工业废水；污染强度大，污染物质多，治理难度大,生活污水,废水的分类,水质指标：能够以切实可行的方法进行定量测定，同时又能够表征所测水样的水质特性的指标称为水质指标。 既适用于表征废水性质，也适用于表征所测水样的是指特征的指标称为水质指标。 用于表征废水性质时，习惯称为污染指标,水质指标项目繁多 , 可以分为三大类 第一类 , 物理性水质指标 第二类 , 化学性水质指标 第三类 , 生物学水质指标,2.1物理组分及特征指标,2.1.1 温度 水温是重要的水质物理参数 水的许多物理特性、物质在水中的溶解度以及水中进行的许多物理化学过程都和温度有关。 地表水的温度随季节、气候条件而有不同程度的变化，0-30。 地下水的温度比较稳定，8-12 工业废水的温度与生产过程有关。 饮用水的温度在10比较适宜。,2.1.1 温度,由于气候条件的自然变化，水温的指标也应该是改变的，标准规定： 认为造成的环境的水温变化，应限制在：夏季周平均最大温升1C，冬季周平均最大温降2C。 测定：现场测定，与地点和深度有关 观测仪器:分度值为0.2C，温度范围为0100C的普通水银温度计；可将温度计提出水面度数的专用水银温度计；热敏电阻温度计；可同时测量水温和气温的颠倒温度计。,2.1.2 色度,色度是一项感官性指标。 水的色度一般指真色而言： 颜色有真色和表色之分。 真色是由于水中所含溶解物质或胶体物质所致，即除去水中悬浮物质后所呈现的颜色。 表色包括由溶解物质、胶体物质和悬浮物质共同引起的颜色。 主要测定方法：铂钴标准比色法（GB 11903-89)、铬钴比色法、稀释倍数法(GB 11903-89)、分光光度法,2.1.3 浊度,天然水中由于含有各种颗粒大小不等的不溶解物质，如泥沙、纤维、有机物和微生物等而会产生浑浊现象。水的浑浊程度可用浑浊度的大小来表示。 所谓浑浊度是指水中的不溶解物质对光线透过时所产生的阻碍程度。 浑浊现象是水的一种光学性质。 最早采用在蒸馏水中含有1mg/L的SiO2称为1个浑浊度单位或1度；现在采用散射浊度单位（FTU）或甲NTU（用硫酸肼和六次甲基四胺混合液作为标准浑浊液0,2.1.4 悬浮物,水中的固体污染物主要以悬浮状态、胶体状态、和溶解状态存在。而固体污染物，主要指固体悬浮物（SS）。 水质标准规定:水样过滤后，滤样截留物蒸干后的残余固体量称为悬浮性固体，滤过液蒸干后的残余固体量。,2.1.5 臭,臭是检验原水和处理水质必测项目之一。 测定臭的方法： 定性描述 臭强度近似定量法（臭阈试验） 自来是通过颗粒活性炭支取无臭水,2.1.6 电导率,水中溶解的盐类均以离子状态存在，具有一定的导电能力，因此电导率可以间接地表示出溶解盐类的含量。 电导率的大小受溶液浓度、离子种类及价态和测量方法的影响。 电导率是指一定体积溶液的电导，即在25时面积为1平方厘米，间距为1厘米的两片平板电极间溶液的电导。mS/m或S/cm。 对天然水而言：TDS=（0.55-0.70）s 常用方法：电导仪法,2.2 化学组分及特征指标 2.2.1 pH值,pH 反映水的酸碱性质。 天然水体的 pH 一般在 7.28.0 之间，决定于水体所在环境的物理、化学和生物特性。饮用水的适宜 pH 应在 6.58.5 之间。生活污水一般呈弱碱性，而某些工业废水的 pH 偏离中性范围很远，它们的排放会对天然水体的酸碱特性产生较大的影响。大气中的污染物质如 SO2 、 NO2 等也会影响水体的 pH 。但由于水体中含有各种碳酸化合物，它们一般具有一定的缓冲能力。,2.2.2 碱度,水的碱度是指水接受质子的能力。 这个能力的大小可以由水中所有能与强酸发生中和作用的物质所接受质子的总量来量度。因此水的碱度也就是水中所有能与强酸相作用的物质所接受H+的“物质的量”之总和。这类物质应包括各种强碱、弱碱和强碱弱酸盐，也包括有机碱等。 天然水中的HCO3-、C032-、OH-和NH3等都会引起碱度。 最主要的致碱阴离子：重碳酸盐HCO3-、碳酸盐C032-和氢氧化物OH-。 酸碱指示剂滴定法试用与一般非混浊、低色度地面水；电位滴定法适用于浑浊有色干扰水样的测定。,2.2.3 水中氯化物和余氯,氯化物几乎存在于所有水和废水中，氯离子含量随着矿物质的增加而增加。 氯离子含量较低时对人体无害；过多的氯离子会对金属管道、锅炉和构筑物造成腐蚀，阻碍植物生长。 氯化消毒法：给水常规处理工艺。 水中氯离子的测定采用容量法，包括硝酸银滴定法（GB 11895-89、硝酸汞滴定法、。电位滴定法、离子色谱法。,2.2.4 水中含氮化合物,水中含氮化合物是一项卫生指标，可以反映水体受污染的程度和进程。 氨氮、亚硝酸盐氨等对人体和生物有毒害作用。 氨氮对生物的危害主要是游离氨，测定方法有气象分子吸收光谱法（HJ/T 195-2005)、纳氏试剂比色法（GB 7479-87)、水杨酸分光光度法（GB 7478-87)、蒸馏-滴定法（GB 7481-87)、和电极法等。 亚硝酸盐的测定方法有气相分子吸收光谱法（HJ/T 197-2005)、N-（1-萘基）-乙二胺比色法（GB 13589.7-92)、分光光度法（GB 7493-87)、离子色谱法等。 总氮包括溶液中含氮化合物，测试方法包括气相分子吸收光谱法（HJ/T 199-2005)、过硫酸钾氧化-紫外分光光度法（GB 11894-89)和加和法（凯氏氮、硝态氮）两种。,2.2.6 水中含硫化合物,硫酸根是天然水体中八个主要离子之一。（Ca2+、Mg2+、Na+、K+、HCO3-、SO42-、Cl-、NO3- ) 硫酸盐的测试方法有气相分子吸收光谱法（HJ/T 200-2005)、硫酸钡重量法（GB 11899-89）、铬酸钡光度法、铬酸钡间接原子吸收法(GB 13196-91)、EDTA容量法和离子色谱法等。 地下水、特别是温泉水中常含有硫化物。 水中硫化物测定方法有碘量滴定法、亚甲基蓝分光光度法（GB/T 16489-1996),直接显色分光光度法（GB/T 17133-1997）、和硫离子选择电极法等,2.2.7 金属离子,水中的金属离子，有些是人体必须的常量元素和微量元素，有些对人体有害的，如镉、铅、铬、锌、镍、铜、钴、砷等。 重金属主要是指汞、镉、铅、铬以及金属砷等生物毒性显著的重金属(有人称之为“五毒”) ，也包括具有毒性的重金属锌、铜、钴、镍、锡等。 金属元素的测定广泛采用分光光度法，原子吸收分光光度法、阳极溶出伏安法及容量法；容量法适用于常量元素测定,2.2.7 金属离子,重金属污染物最主要的特性是在水体中不能被微生物降解, 而只能发生各种形态之间的相互转化, 以及分散和富集的过程。这些过程统称为金属迁移。 重金属在水体中的迁移主要是下列物理化学作用: a.沉淀; b.吸附; c.氧化还原。 在天然水体中, 一般重金属产生毒性的范围大致在110毫克/升, 毒性较强的金属如汞、镉的范围在0.010.001毫克/升。,镉污染,汞污染,2.3 有机污染物组分及指标,水体中的有机物分类，按其最初的来源，可分为： 天然来源 植物 动物 矿物 人工合成：上述三个方面来源的有机物经分解、合成等化学反应的产物。,在环境监测中，除了对必要的、特定的有机化合物做单项测定外，一般采用简洁方法，即测定一些综合性能指标来反映水中有机物的相对含量。最常用的测定手段是利用大部分有机物比较容易被氧化这一共同特性，氧化方式大致有化学氧化、生物氧化和燃烧氧化三类，均是以有机物在氧化过程中所消耗的氧化剂的量换算成氧的数量来代表有机物的数量，如化学需氧量（COD）、生化需氧量你（BOD）和总需氧量（TOD）都属于综合性指标。而总有机碳（TOC）则是根据碳的变化来反映有机物的总量。,2.3.1 化学需氧量（COD）,化学需氧量指在一定条件下，水中易被氧化剂氧化的还原性物质所消耗氧化剂的量（在酸性条件下，用强氧化剂特有机物氧化为CO2、H20所消耗的氧量），结果以氧的质量浓度（mg/L）表示。 化学需氧量是一个条件性指标，会受加入的氧化剂的种类、浓度、反应液的酸度、温度，反应时间及催化剂等条件的影响。,氧化剂一般采用重铬酸钾。由于重铬酸钾氧化作用很强，所以能够较完全地氧化水中大部分有机物和无机性还原物质(但不包括硝化所需的氧量)，此时化学需氧量用CODcr，或COD表示。如采用高锰酸钾作为氧化剂，则写作CODMn。 重铬酸钾法已经成为国际上认定的COD测定的标准方法，适用于生活污水、工业废水和收受污染水体的测定。,2.3.2 生化需氧量(BODn）,生化需氧量(BODn）是在一定条件下，一定时间内（n指天数或时数）氧化水样（20）中的有机物时，微生物所需溶解的分子氧的总量。 生化需氧量可评估某一水体中有机污染对氧含量影响的程度。 第一阶段，有机物大部分分解为无机物；此阶段消耗的氧才是要求的BOD； 第二阶段，又称硝化阶段，主要是氨氧化过程。,BOD5是指在20下，微生物在5d的培养期间内氧化分解水中有机质所用的溶解氧分子的量。 BOD5存在一些缺点： (1)当污水中含大量难降解物质时，BOD5测定误差较大； (2)每次测定需5天，不能及时指导实际工作； (3)废水中如存在抑制微生物生长繁殖的物质或不含微生物生长所需的营养时，将影响测定结果。,COD和BOD的区别与意义,化学需氧量和生化需氧量的测定都是用定量的数值来间接地、相对地表示水中有机物质数量的重要水质指标。如果同废水中各种有机物质的相对组成没有变化，则这二者之间的相应关系应是CODBOD5。 化学需氧量几乎可以表示出水中有机物质全部氧化所需的氧量，而生化需氧量则反映了能被微生物氧化分解的有机物质氧化时所需的氧量。如果同一废水的BOD5/COD0.3，一般认为此种废水是适宜于采用生物化学处理方法的。比值越大，可生物处理性越强。如果此比值小于0.3，则说明该废水中不可生物分解的有机物质数量很多，需寻求其它的处理途径。,2.3.3 总有机碳（TOC）,有机物都含有碳，通过测定废水中的总含碳量可以表示有机物含量。 TOC和DOC可以由它们所含有有机结合碳的量正确地定义，并能采用现代化仪器分析方法比较准确地测量。然而，目前并不知道这些化合物的组成，所以这两个参数仅代表部分的总有机质，不能定量地转变成总值,总有机碳(TOC)的测定方法是：向氧含量已知的氧气流中注入定量的水样，并将其送入以铂为触媒的燃烧管中，在900高温下燃烧，用红外气体分析仪测定在燃烧过程中产生的CO2量，再折算出其中的含碳量，就是总有机碳T0C值。为排除无机碳酸盐的干扰，应先将水样酸化，再通过压缩空气吹脱水中的碳酸盐。TOC的测定时间也仅需几分钟。,2.3.4 可吸收紫外线的有机组分,为确定溶于水中有机物的全部参数，作为重铬酸钾法得到的化学需氧量和溶解有机碳的一种补充，紫外吸收测量已成为一种快速测定光谱吸收系数的方法，它可作为测定溶解有机物含量的一种间接方法。 应用此方法时，必须保证水样清亮，因为浑浊会产生错误结果。,2.3.5 表面活性剂,表面活性物质就是通常所说的去垢剂或表面活性剂，可用于清洁剂、洗洁剂、化妆品，也可作为工业产品的助剂，其应用范围宽广。 大多数表面活性剂可溶于乙醇。因此，蒸发水样的残余物中可溶于乙醇的物质的含量，即表示水样中表面活性剂的含量（其他可溶于乙醇的物质有干扰作用，所以第一次提取液再进行第二次提取很有必要）。,2.3.6 酚,酚是羟基和芳香环直接相连的一类物质的总称。废水中通常含有多种酚，因为不能都进行测定，现在仅监测挥发酚。 酚污染源分布比较广泛，主要来自钢铁工业、煤气发生站、焦化厂、炼油厂、石油化工厂、木材防腐厂、造纸厂、生产苯酚及苯类化合物的车间、绝缘材料和合成纤维、树脂（如酚醛树脂）等工业废水,2.3.7 矿物油,水中矿物油来自工业废水和生活污水。 测定矿物油的方法有重量法、非色散红外法、紫外分光光度法、荧光法、比浊法。,2.4 微生物学特征及指标,2.4.1 水中的微生物 藻类可以当做水生微生物，通常用显微镜来监测和计数。 水中生物分析一般不做病毒分析。,2.4.2 指示生物,通常用来指示水中粪便污染的细菌是埃希氏大肠杆菌、粪链球菌、硫还原菌和孢子生物。此外，大肠杆菌、伪单孢铜绿菌也可用于指示水中是否有影响卫生的细菌点玷污。,埃希氏大肠杆菌 规定饮用水的合格标准是在100ml水中（欧洲的矿泉水为250ml）未检测出埃希氏大肠杆菌。 粪链球菌 粪链球菌可以用富养培养的方法方便的检出。规定在250ml水中不得监测出粪链球菌。 硫还原菌和生成孢子的厌氧菌 规定在20ml饮用水中不得多于1个硫还原菌和生成孢子的厌氧菌，在50ml矿泉水中不能检出上述细菌。,大肠杆菌 规定在100ml饮用水中不应检测出类大肠杆菌，在250ml矿泉水中不得检出 伪单孢菌属铜绿菌 规定伪单孢菌属铜绿菌应在100ml饮用水中不被检出，在250ml矿泉水中不得检出,2.4.3 细菌学检测法,由于致病菌在水体中存在的数量较少，检测技术比较复杂，因此常常不是直接检测水中致病菌，而是选用间接指标即粪便污染的指示菌作为代表。常用肠道正常细菌在水中的存在及数量情况作为粪便污染的指示。 只有在特殊情况下才直接检验水中病原菌。 常采用的细菌学检测指标有细菌总数、总大肠菌群和粪大肠菌群等。,1.细菌总数 细菌总数是指1ml水样在营养琼脂培养基中，于37经24h培养后，所生长的细菌菌落的总数。 2.总大肠菌群 总大肠菌群是指一种需氧及兼性厌氧的，37生长是能时乳糖发酵，在24h内产酸产气的革兰氏隐形无芽孢杆菌。 总大肠菌群的检验方法有发酵法及滤膜法两种。,3.粪大肠菌群 由于总大肠菌群既包括粪便污染，同时也包括非粪便污染的大肠菌总数，因此有必要在饮用水标准中增加粪大肠菌群这个指标，以便直接反映出水源是否受到粪便污染的信息，进一步确保流行病学的安全。,2.5 病毒学特征及指标,2.5.1 环境毒理学实验的任务及意义 环境毒理学是用毒理学方法，研究环境污染物对人体健康的影响及其机理的学科。它是环境医学的一个组成部分，也是毒理学的一个分支。 环境毒理学主要通过动物实验来研究环境污染物的毒作用。环境污染物对机体的作用特点一般有：接触剂量较小，长时间内反复接触甚至终生接触，多种环境污染物同时作用于机体，接触的人群易感性差异大事。,环境毒理学的任务主要有三项: 探索环境污染物及其在环境中的降解和转化产物对机体造成的损害和作用机理 探索环境污染物对人体健康的早期观察指标，即用最灵敏的探索手段，找出环境污染物作用于机体后最初出现的生物学变化； 定量评定有毒环境污染物对机体的影响，确定其剂量与效应的对应关系，为制定环境卫生标准提供依据。,2.5.2 毒理学实验,环境污染物对机体毒作用的评定，主要通过以下几种动物实验的方法进行： 急性毒性试验 ：其目的是探明环境污染物与机体短时间接触后所引起的损害作用，找出污染物的作用途径、剂与效应的关系，并为进行各种动物试验提供设计依据。 亚急性毒性试验 ：研究环境污染物反复多次作用于机体所引起的损害。