水污染控制工程绪论

水污染控制工程,绪论,绪论 水处理工程的任务: 给水工程： 取水给水处理配水 针对不同的水源水水质，经处理后满足工农业和生活对水质与水量的要求。 排水工程(水污染控制工程)： 废水收集（来源于生活、工业和农业）废水处理排放或回用,水污染控制工程概述,定义：应用工程学对水质进行控制以达到消除污染和恢复水的原有状态的方法研究对象：点源污染、面源污染、水环境修复控制方法：物理、化学、物理化学和生物化学成果体现：工程（工艺）、装备（设备）,水处理方法,物理方法：不改变污染物化学性质化学法：利用化学反应改变污染物在水体中的存在形式或氧化分解生物法：利用微生物作用,物理处理方法,处理方法,利用的主要原理,主要去除对象,沉淀离心分离气浮过滤(砂滤等)过滤(筛网过滤)反渗透膜分离蒸发浓缩,重力沉降作用离心沉降作用浮力作用物理阻截作用物理阻截作用渗透压物理阻截等水与污染物的蒸发性差异,比重大于1的颗粒比重大于1的颗粒比重小于1的颗粒悬浮物粗大颗粒、悬浮物无机盐等较大分子污染物非挥发性污染物,化学法,生物法,水和污水中杂质颗粒尺寸和处理方法,物理处理,水处理过程,单元处理：局限性（去除特定物质）实际水体：杂质种类繁多，单一单元难以满足要求；水处理工艺：将多种基本单元互相配合，组成一个水处理工艺过程,基本要求与目标,学习过程需要自己主动查阅资料掌握水处理工艺及工程的基本原理学会工艺的选择、设计、方案制定熟悉相应的设计规范、标准考核方式：闭卷考试,一、水资源(Water resource),1、基本概念水的存在状态(固、气、液)水圈（Watershed） 水的自然圈（地下1000m, 地上10km） 水的社会圈（人类活动范围）水循环 (水在自然界的迁移转化规律)水资源：所有参与水循环的水,第一节 水循环与水污染,2、水资源的自然循环与社会循环1）自然界的水循环,2）水的社会循环,排放,工业废水（生产）,污水处理厂,回用,地下水回灌、市政、农牧畜业、工业,生活污水（生活）,水体（如河流）,水污染控制工程,给水处理,排放,3）水的社会循环对自然（原始）循环的影响,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,3、水资源的特征,有限性(Limited)可再生性(Renewable),4、中国水资源特点总量位世界第6。人均占世界平均水准的1/4，排名88。空间分布不均81的水资源分布在长江流域及其以南降水量最高可达1600mm，少的地区不到200mm 年内及年际变化大6080降水集中在夏季；年际变化差36倍许多地区缺水严重在660个城市中，400个城市缺水。,北京6080降水集中在夏季：,北京,5、水资源的可再生性,自然再生（周期性）人工再生 （解决水资源短缺的重要途径之一）,二、水污染,1、水污染及类型2、污水水质指标,1）生活污水：日常生活中被生活废料所污染的水2）工业污水 （1）生产污水：污染重，生产中被原料污染的废水 （2）生产废水：污染轻，未被直接污染的废水，如：冷却水3）初降雨水：被空气、地面的污染物污染的废水4）城镇污水：生活污水、生活污水、初降雨水,1-1、污水的分类（来源）,1）需氧型污染 2）毒物型污染 3）富营养型污染 4）感官型污染,1-2、污水的分类（污染类型）,2、污水水质指标,国际通用三大类指标：物理性指标化学性指标生物性指标,水质分析指标,物理性指标,生化需氧量（BOD）,反映了在有氧的条件下，水中可生物降解的有机物的量 主要污染特性（以mg/L为单位）。有机污染物被好氧微生物氧化分解的过程，一般可分为 两个阶段：第一个阶段主要是有机物被转化成二氧化碳、 水和氨；第二阶段主要是氨被转化为亚硝酸盐和硝酸盐。污水的生化需氧量通常只指第一阶段有机物生物氧化所 需的氧量，全部生物氧化需要20100d完成。实际中，常以5d作为测定生化需氧量的标准时间，称5 日生化需氧量（BOD5）；通常以20为测定的标准温度。,BOD: biological oxygen demand在规定条件下微生物氧化分解污水或受污染的天然水样中有机物所 需要的氧量（20，5d）。,化学需氧量（COD）,常用的氧化剂主要是重铬酸钾K2Cr2O7 （称 CODCr )和高锰酸钾 KMnO4 (称CODMn 或OC ) 。酸性条件下，硫酸银作为催化剂，氧化性最强。废水中无机的还原性物质同样被氧化。如果废水中有机物的组成相对稳定，则化学需氧量和生化需氧量之间应有一定的比例关系：生活污水通常在0.40.5。,COD: chemical oxygen demand用化学方法氧化分解废水水样中有机物过程中所消耗的氧化剂量折合 成氧量（O2）（mg/L）。,总有机碳（TOC）和总需氧量（TOD）,TOC: total organism carbon在950高温下，以铂作为催化剂，使水样气化燃烧，然后测定气体 中的CO2含量，从而确定水样中碳元素总量。测定中应该去除无机碳的含量。,各种水质之间TOC或TOD与BOD不存在固定的相关关系。在水质条 件基本不变的条件下，BOD与TOC或TOD 之间存在一定的 相关关系。,TOD: total oxygen demand在900950高温下，将污水中能被氧化的物质（主要是有机物， 包括难分解的有机物及部分无机还原物质），燃烧氧化成稳定的氧 化物后，测量载气中氧的减少量，称为总需氧量（TOD）。TOD测定方便而快速。,污水有机物指标之间的关系,有机碳量,需氧量,TOC,TOD,CODcr,BODL,BOD5,CODMn,油类污染物,石油类：来源于工业含油污水。动植物油脂：产生于人的生活过程和食品工业。,油类污染物进入水体后影响水生生物的生长、降低水体 的资源价值。油膜覆盖水面阻碍水的蒸发，影响大气和水体的热交换。油类污染物进入海洋，改变海水的反射率和减少进入海洋表 层的日光辐射，对局部地区水文气象条件可能产生一定影响。大面积油膜将阻碍大气中的氧进入水体，从而降低水体 的自净能力。石油污染对幼鱼和鱼卵的危害很大，堵塞鱼的鳃部，能使鱼虾 类产生石油臭味，降低水产品的食用价值。破坏风景区，危害鸟类生活。,酚类污染物,酚污染来源：煤气、焦化、石油化工、木材加工、 合成树脂等工业废水。原生质毒物，可使蛋白质凝固，引起神经系统中毒。酚浓度低时，能影响鱼类的洄游繁殖。酚浓度达0.10.2mg/L时，鱼肉有酚味。酚浓度高会引起鱼类大量死亡，甚至绝迹。酚的毒性可抑制水中微生物的自然生长速度，有时甚 至使其停止生长。酚能与饮用水消毒氯产生氯酚，具有强烈异臭（0.001 mg/L即有异味，排放标准0.5mg/L ）。灌溉用水酚浓度超过5mg/L时, 农作物减产甚至枯死。,含氮化合物,氮是有机物中除碳以外的一种主要元素，也是微生物生长的重要元素。 污水中的氮有四种，即有机氮、氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮。 危害：消耗水体中溶解氧；促进藻类等浮游生物的繁殖，形成水华、赤潮；引起鱼类死亡，导致水质迅速恶化。,关于氮的几个指标： 有机氮：主要指蛋白质和尿素。 TN：一切含氮化合物以N计量的总称。 TKN： TN中的有机氮和氨氮，不包括亚硝酸盐氮、硝酸盐氮。 氨氮：有机氮化合物的分解，或直接来自含氮工业废水。 NOx-N：亚硝酸盐氮和硝酸盐氮。,含磷化合物,磷也是有机物中的一种主要元素，是仅次于氮的微生物生长的重要元素。 磷主要来自：人体排泄物以及合成洗涤剂、牲畜饲养场及含磷工业废水。 危害：促进藻类等浮游生物的繁殖，破坏水体耗氧和复氧平衡；使水质迅速恶化，危害水产资源。,含磷化合物,生 物 性 指 标,融会贯通各水质指标间的关系,水和污水中固体成分的内部相关性,第二节 污染物在水体环境中的迁移与转化,水体的自净作用,河流的自净作用是指河水中的污染物质在河水向下游流动中浓度自然降低的现象。,污水排入河流的混合过程,污染物在河流中的扩散和分解受到河流的流量、流速、水深等因素的影响。河口是指河流进入海洋前的感潮河段。河口污染物的迁移转化受潮汐影响，受涨潮、落潮、平潮时的水位、流向和流速的影响。湖泊水库的贮水量大，但水流一般比较慢，污染物的稀释、扩散能力较弱。海洋虽有巨大的自净能力，但是海湾或海域局部的纳污和自净能力差别很大。污染物在地下水中的迁移转化受多种因素影响，地下水一旦污染，要恢复原状非常困难。,污染物在不同水体中的迁移转化规律,污水的最终出路,第三节 污 水 出 路,对人体健康不应产生不良影响对环境质量和生态系统不应产生不良影响对产品质量不应产生不良影响应符合应用对象对水质的要求或标准应为使用者和公众所接受回用系统在技术上可行，操作简便价格应比自来水低廉应有安全使用的保障,污水回用应满足的要求,城市污水回用的几个方面,污水的出路1. 排放水体,2. 灌溉农田,3.水产养殖,4. 重复利用,水体分类：I类 主要适用于源头水、国家自然保护区；II类 主要适用于集中式生活饮用水水源地一级保护区、珍贵鱼类保护区、鱼虾产卵区III类 主要适用于集中式生活饮用水水源地二级保护区、一般鱼类保护区及游泳区IV类 主要适用于一般工业用水区及人体非直接接触的娱乐用水区V类 主要适用于农业用水区及一般景观要求区域,水体分类：,污水综合排放标准1、浓度标准2、总量控制标准3、国标4、行标5、地方排放标准,补充：水处理方法和工艺流程简介,一、基本处理方法1、物理法：沉淀、气浮、筛网2、化学法：处理溶解性物质或胶体 中和、吹脱、混凝、消毒3、生物处理方法：好氧、厌氧,二、城市污水处理一般流程,存在问题： 基建与运行费用高，占地大，剩余污泥产量大，管理麻烦，不能除去氮磷。发展方向： 低耗高效处理技术：天然处理 厌氧处理技术 深度处理与再生利用技术 污泥处理技术 传统污水系统的变革,（三）工业废水处理根据水质不同、处理程度工艺而异。一般大多以生物处理为主，但常有前处理（调节、气浮除油、中和）根据需要有后处理：混凝、过滤、活性炭吸附重要课题：难降解有机物工业废水的治理技术， 如农药废水、造纸废水、染料废水等。,参考资料（书）,李圭白、张洁主编，水质工程学，中国建筑工业出版社Droste R L Thiery and practice of water and wastewater treatment, John Wiley & Sons, Inc,参考资料（杂志）,环境工