环境工程学-水质与水体自净培训课件.ppt

水污染控制工程,第一章 绪 论,第二章 水质与水体自净,第三章 水污染物物化控制工程,第四章 水污染物生化控制工程,环境工程学,水污染 控制,大气污染 控制工程,固废的处理与处置,噪声控 制工程,如 何 学 好 水 篇?,1.把握好表征（表示）水质以及水体污染物的各种概念、参数。 2.把握好各种水体污染物的物理化学性质。 3.熟知与水相关的各种环境标准（环境质量标准和污染物排放标准） 4.注意搜集、积累、熟知一些不同工业生产的工艺流程。（造纸印染钢铁电厂石化水泥工业等） 5.把握好生活污水和各种典型工业所产生废水所具有的特点。 6.把握好各种水污染治理所涉及到的技术、原理、工艺、设备。 7.提高综合解决水污染问题的能力。,第二章 水质与水体自净,第一节 水的循环与污染 第二节 水质与水质标准 第三节 废水成分与性质 第四节 水体自净与水环境容量 第五节 水处理的基本原则和方法,2.1.1水在地球上的分布特点,水量大但 极不均衡,海水多淡水少,时空分布不均衡,人均水量不均衡,97.3%的是海水,我国人均占有水量2400m3/人，只相当于世界人均占有量的1/4。,淮河以北水资源19%，而耕地占64%。,2.1 水的循环与污染,第二章 水质与水体自净,2.1.2水的循环,（1）自然循环 在太阳能及其他自然力的作用下，通过降水、径流、渗流和蒸发等方式，构成水的自然循环。图,（2）社会循环 人类社会为了满足生活和生产的需求，从各种天然水体中取用大量的谁，经过使用后的水最终又流入天然水体中。图,（3）水的自然循环和社会循环的关系 人类社会为了满足生活和生产的需求，从各种天然水体中取用大量的谁，经过使用后的水最终又流入天然水体中。图,2.1 水的循环与污染,第二章 水质与水体自净,BACK,第二章 水质与水体自净,BACK,水的社会循环与自然循环示意图,自然循环,平衡破坏,取水,排放,水污染控制工程,平衡破坏,给水处理,社会循环,BACK,水污染：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。 自然污染：自然原因造成的污染。 人为污染：人类生活和生产活动中产生的废物对水的污染。,2.1.3 自然污染和人为污染,2.1 水的循环与污染,水污染分类(Classification),（1）按造成水体污染的原因分 自然污染 人为污染,（2）按受纳水体分 地面水污染源 地下水污染源 海洋污染源,（3）按污染源释放的有害物质的种类分 物理性污染源 化学性污染源 生物性污染源,（4）按污染源的分布特征分 点污染源 非点污染源（面污染源）,2.1 水的循环与污染,2.1.4 水污染的分类和影响,（1）无机污染物质： 如 ：酸、碱、无机盐 （2）无机有毒物质： 如：重金属、氰化物 （3）有机有毒物质： 如： PAHs、农药 （4）需氧污染物质： 如：碳水化合物、蛋白质、醇等 （5）植物营养物质（富营养化） 如：N、P （6）油类： 如：矿物油、动植物油、原油,化学性污染,2.1 水的循环与污染,2.1.4 水污染的分类和影响,物理性污染,（1）悬浮物质污染:来源于不溶性物质 如：泥沙、生活垃圾 （2）热污染 如：热电厂、核电站的冷却水 （3）放射性污染 如：核试验、核电厂、医学、农业、辐照食品厂,生物性污染,（1）医院污水 （2）某些工业废水,2.1 水的循环与污染,2.1.4 水污染的分类和影响,1.概念 （1）水质： 即水的品质，是指水和其中所含的杂质共同表现出来的物理学、化学和生物学的综合特性。 （2）水质指标： 水中杂质的种类、成分和数量，判断水质的具体衡量标准。,2.2 水质指标和水质标准,2.2.1水质指标Water quality indicators,溶解物质solute 胶体物质colloid 悬浮物质 10-6 10-6 10-3 10-3 mm,2.2 水质指标和水质标准,2.2.1水质指标Water quality indicators,2.水体中杂质存在状态分类,水体中杂质存在的状态决定水处理工艺（单元）如何选择,3、水质指标分类,水质指标的作用： 污水和受纳水体的物理学、化学、生物学等方面的特征是通过水质指标来表示的。 水质指标是控制和掌握污水处理设备的处理效果和运行状态的重要依据。,第一类 物理性水质指标 第二类 化学性水质指标 第三类 生物性水质指标,水质指标,2.2 水质指标和水质标准,2.2.1水质指标Water quality indicators,第一类，物理性水质指标 （1）感官性物理性水质指标 温度、色度、嗅和味、浑浊度、透明度 （2）其他物理性水质指标 总固体TS（Total solids ）、悬浮固体SS（Suspended solids） 溶解固体DS（Dissolved solids）、可沉固体、电导率,2.2 水质指标和水质标准,2.2.1水质指标Water quality indicators,第二类、化学性水质指标 一般的化学性指标。 有毒的化学性指标。 有关氧平衡的指标。,一般的化学性指标 pH、碱度、硬度、各种阴离子、各种 阳离子、总含盐量、一般有机物质等。,有毒的化学性指标 如重金属、氰化物、多环芳烃、农药等。,有关氧平衡的指标 如溶解氧（DO）、化学需氧量（COD）、生化需氧量（BOD）、总需氧量（TOD）、总有机炭（TOC）等。,2.2 水质指标和水质标准,2.2.1水质指标Water quality indicators,第三类，生物学水质指标 包括细菌总数、总大肠菌群数、各种病原细菌、病毒等。,2.2 水质指标和水质标准,2.2.1水质指标Water quality indicators,（1）浑浊度(turbidity) （2）色度(chromaticity color) （3）固体(solids) （4）比电导(specific conductance) （5）总含盐量和离子平衡 （6）碱度(alkalinity) （7）硬度(hardness) （8）化学需氧量(COD) （9）生物化学需氧量(BOD) （10）总有机碳(TOC)和总需氧量(TOD),2.2 水质指标和水质标准,2.2.1水质指标Water quality indicators,4、常用水质指标简介,概念：水体中不溶性物体对光线透过时所产生的阻碍程度。 原因： 通过水样的光被散射或被吸收。 发展变化：JTU杰克逊浊度单位：蒸馏水中含有1mg/L的SiO2为一个浊度 NTU散射光浊度单位：光电浊度计，且与入射光呈90度角 FTU福尔马肼浊度单位（甲月朁）：硫酸肼+六亚甲基四胺配置标准浑浊液 相互关系：40度 FTU= 40度 NTU=40度 JTU,2.2 水质指标和水质标准,2.2.1水质指标Water quality indicators,（1）浑浊度(turbidity),（2）色度(chromaticity color),真色：水中所含溶解物质或胶体物质所致，即除去水中悬浮物后所呈现出的颜色。 测定方法：铂钴标准比色法（氯铂酸钾和氯化钴配成与天然水黄色色调相同的标准比色系列）1L水中含有相当于1mg铂时所产生的颜色成为1度（1个真色单位TCU） 适用：天然水和用水。 表色：包括由溶解物质、胶体物质和悬浮物质共同表现出的颜色。 表色测定方法： 用文字描述其表色；稀释倍数法比色管无色清洁水 适用：废水和污水,2.2 水质指标和水质标准,2.2.1水质指标Water quality indicators,总固体（蒸发残渣）：一定温度下将一定体积的水样蒸发至干时所残余的固体物质总量；103105时蒸发后的残渣总量称为“总固体”（TS）。 溶解固体（DS）：过滤后，取滤液在103105 烘干后质量 悬浮固体（SS）：过滤后，取滤渣在103105 烘干后质量 挥发性固体(灼烧减重)：600 蒸发干燥后固体失去的重量 固定性固体 : 总固体 挥发性固体,（3）固体,2.2 水质指标和水质标准,2.2.1水质指标Water quality indicators,比电导又称电导率：是指在25时长1m、横截面积为1m2水中的电导值，用电导仪来测量。单位：mS/m,（4）比电导(specific conductance),（5）总含盐量和离子平衡,总含盐量（总矿化度）：水体中所含各种溶解性矿物盐类的总量。 总含盐量 阳离子 阴离子 天然水主要阳离子：Ca2+、Mg2+、Na+、K+ 阴离子：HCO3-、CO32-、SO42-、CL-,2.2 水质指标和水质标准,2.2.1水质指标Water quality indicators,（6）碱度（alkalinity）,概念：水接受质子的能力，水中所有能与强酸相作用的物质所接受H+的物质的量的总和。 测定方法：中和滴定法 指示剂：酚酞（变色范围pH8.3） 甲基橙（变色范围pH4.4） 酚酞碱度（P） 甲基橙碱度（总碱度T） 碳酸盐碱度 重碳酸盐碱度 氢氧化物碱度,2.2 水质指标和水质标准,2.2.1水质指标Water quality indicators,（7）硬度,概念：由于能与肥皂作用生成沉淀和与水中某些阴离子化合生成水垢的二价金属离子的存在而产生的。（钙和镁离子），多用EDTA络合滴定法测定，分为以下两种硬度： 碳酸盐硬度（暂时硬度）：受热煮沸可以除去。 非碳酸盐硬度（永久硬度）：硫酸盐以及氯化物构成。 总硬度碳酸盐硬度非碳酸盐硬度,2.2 水质指标和水质标准,2.2.1水质指标Water quality indicators,（8）化学需氧量和耗氧量（COD）,化学需氧量(COD，CODCr)：一定严格的条件下，水中各种有机物质与外加的强氧化剂（重铬酸钾K2Cr2O7）作用时所消耗的氧化剂量，代表废水有机质总量。,2.2 水质指标和水质标准,2.2.1水质指标Water quality indicators,（9）生物化学需氧量（BOD）,概念：有氧条件下，水中可分解有机物由好氧微生物氧化分解所需的氧量。生活污水BOD范围在250 570mg/L；综合污水100300mg/L;垃圾渗滤液200030000mg/L。,2.2 水质指标和水质标准,2.2.1水质指标Water quality indicators,（9）生物化学需氧量（BOD）,BOD5：5日生物化学需氧量（20），大概占总BOD的70。 COD和BOD关系：CODBOD BOD/ COD 0.3 则适宜采用生物化学处理（可生化性）,2.2 水质指标和水质标准,2.2.1水质指标Water quality indicators,（10）总有机碳（TOC）和总需氧量（TOD） TOC：900-950，高温燃烧有机碳生成的二氧化碳量，常以碳表示(mg/L)，应先去除无机碳的干扰（加酸）。 TOD：900，有机物高温燃烧变成稳定的氧化物的需氧量。,2.2 水质指标和水质标准,2.2.1水质指标Water quality indicators,(1)地表水环境质量标准 保护地面水体免受污染。 适用于江、河、湖泊、水库等具有使用功能的地面水域。 地表水环境质量标准（GB 3838-2002）,(2)地下水质量标准 地下水质量标准（GB/T14848-93）,(3)污水综合排放标准 地表水环境质量标准规了定地表水体中各类有害物质的允许标准值。 还必须控制地面水体的污染源，对各类污染物允许的排放浓度作出规定。 污水综合排放标准（GB89781996）,(4)城镇污水处理厂污染物排放标准 城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002） 城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）修改单,(5)其它水质标准 用水水质标准：如工业用水水质标准、渔业水域水质标准、游泳用水水质标准、农田灌溉水质标准等。 行业排放标准：如石油炼制工业、制革工业、医院污水、造纸工业、钢铁工业、纺织染整工业、肉类加工工业、合成氨工业等。,(6)污水回用标准 城市污水再生利用 分类（GB/T18919-2002） 城市污水再生利用 城市杂用水水质（GB/T18920-2002） 城市污水再生利用 景观环境用水水质（GB/T18921-2002） 城市污水再生利用 地下水回灌水质（GB/T19772-2005） 城市污水再生利用 工业用水水质（GB/T19923-2005） 城市污水再生利用 农业用水水质,2.2 水质指标和水质标准,2.2.2水质标准water standard,生活污水 工业废水 农业废水,2.3 废水的成分和性质,一、水体自净含义： 污染物随污水排入水体后，经过物理的、化学的与生物化学的作用，使污染的浓度降低或总量减少，受污染的水体部分的或完全的恢复原状的现象。,二、水体净化机理 1.物理作用：稀释（对流、扩散）、混合、沉淀、挥发、上浮 2.化学作用：中和、絮凝、吸附、络合、氧化、还原 3. 生物化学净化：分解、转化,2.4 水体自净作用与水环境容量,三、水环境容量： 定义：一定水体在规定的环境目标下所能容纳污染物质的最大负荷量称为水环境容量。 影响因素： （1）水体特征 （2）污染物特征 （3）水质目标,2.4 水体自净作用与水环境容量,水处理的主要任务： 改善水质 即采用各种方法将废水中的污染物分离出来，或将其转化为无害的物质，从而使废水得到净化。,给水处理：将原水中的杂质去掉，加工成符合生产和生活使用水质要求的成品水； 排水处理：收集使用过的废水并处理到水质符合循环使用或排放要求。,第五节 水处理的基本原则和方法,（一）水污染防治的目标 确保地面水和地下饮用水源地的水质。 恢复各类水体的使用功能。 还清地面水体的水质，恢复其美好的观瞻，增加人类居住区的悦人景色。,第五节 水处理的基本原则和方法,（二）水污染防治的主要任务 进行区域、流域或城镇的水污染防治规划。 加强对污染源的控制。 对各类废水进行妥善的收集和处理。 加强对水环境、水资源的保护。,第五节 水处理的基本原则和方法,（三）水污染防治的原则 “防” 、“管” 、“治”,1、“防”（预防） “防”是指对污染源的控制，通过有效控制使污染源排放的污染物量减少到最少量。 推行“清洁生产”工艺 减少末端治理，“零排放” 节水，减少生活污水排放量 施肥和农药的合理使用,第五节 水处理的基本原则和方法,2、“管” （管理） “管”是指对污染源，水体及处理设施的管理。 对污染源的经常监测和管理； 对污水处理厂的监测和管理； 对水体卫生特征的监测和管理。 例如：,例如： 限期治理，2000年零点行动 规范排污口 关停“十五小” 排污许可证、总量控制指标 排污收费（水量污染物量） 环保设施 “三同时”验收,第五节 水处理的基本原则和方法,3、“治” （治理） “治”是水污染防治中不可缺少的一环。 通过各种治理措施，对污（废）水进行妥善的处理，确保在排入水体前达到国家或地方规定的排放标准。,第五节 水处理的基本原则和方法,（四）控制水污染途径 思路： 1、减少废水排放量； 2、降低废水中污染物浓度。 例如：,（1）改革生产工艺，发展清洁生产工艺。 （2）改进生产装置的结构性能。 （3）发展封闭系统，重复利用废水。 （4）清污分流，分隔治理。 （5）回收有用物质。 （6）适当处理，安全排放。 （7）节约用水。 （8）排出系统控制。,第五节 水处理的基本原则和方法,（五）水污染控制工程的基本内容 水体污染和自净规律 城市污水处理 工业废水治理 水系污染防治工程 饮用水源的污染控制与污染原水的深度净化 流域、区域水污染综合防治,第五节 水处理的基本原则和方法,（六）废水处理技术概述 废水处理的基本任务： 是采用各种方法将废水中的污染物分离出来，或将其转化为无害的物质，从而使废水得到净化。,第五节 水处理的基本原则和方法,1废水处理方法的分类： （1）按照废水处理的作用原理分类 物理法 化学法 物理化学法 生物法,第五节 水处理的基本原则和方法,物理法 利用物理作用使悬浮状态的污染物质与废水分离，在处理过程中污染物质的化学性质不发生变化。,处理对象：悬浮物 处理方法： a 截留 b 沉淀 c 过滤 d 气浮 e 离心分离 f 膜分离,第五节 水处理的基本原则和方法,化学法 利用某种化学反应使废水中污染物质的性质或形态发生改变，而从水中除去的方法。,处理对象：酸碱、金属离子、部分还原性物质。 处理方法： a 中和 b 氧化还原 c 化学沉淀,第五节 水处理的基本原则和方法,物理化学法 利用物理、化学共同作用使废水中污染物质的性质或形态发生改变，而从水中除去的方法。,处理对象：胶体物质、阴阳离子、大分子有机物。 处理方法： a 混凝 b 电解 c 萃取 d 吸附 e 离子交换,第五节 水处理的基本原则和方法,生化法（生物法） 利用微生物的作用去除废水中胶体和溶解性有机物的方法。 A、好氧生物处理法（如活性污泥法、生物膜法、氧化塘等） B、厌氧生物处理法,第五节 水处理的基本原则和方法,（2）按照废水处理程度划分 一级处理（物理处理） 二级处理（生物处理） 三级处理（深度处理）,第五节 水处理的基本原则和方法,一级处理 （物理处理）,主要任务： 从废水中去除漂浮物和悬浮物，调节废水pH值，减轻废水的腐化程度和后续处理的工艺负荷。,常用方法： 筛滤法、重力沉淀法、上浮法（如隔油法）、气浮、离心分离、滤池、微滤机等。,第五节 水处理的基本原则和方法,二级处理 （生物处理）,主要任务： 大幅度地去除污水中呈胶体和溶解状态的有机物。,处理方法： 以生化处理为主体工艺。 主要有活性污泥和生物膜法。,第五节 水处理的基本原则和方法,三级处理 （深度处理或高级处理）,主要任务：防止受纳水体发生富营养化和受到难降解的有毒化合物的污染。/污水回用。,去除对象：污水中的N、P及难生物降解的有机物、病原菌、矿物质（盐类）等。,处理方法：生物处理、活性炭吸附、离子交换、电渗析、反渗透、消毒等。,第五节 水处理的基本原则和方法,污泥处理： 污泥是污水处理过程中的产物。 处理程度不同，污泥成分不同。 污泥处置。,第五节 水处理的基本原则和方法,2典型的处理流程简介 废水中的污染物是多种多样的，不能预期只用一种处理方法就能够把所有的