环境学概论 第6章水污染及其防治

1、第六章 水污染及防治本章主要内容地面水环境质量标准和污水综合排放标准典型水体污染物及危害水体自净作用及水环境容量城市污水处理技术一 、水体污染定义：污染物进入水体中，其含量超过了水体的自然净化能力，使水质变坏，水的用途受到影响，这种情况就称水体污染水质即水的品质，水的质量，是指水与其中所含杂质共同表现出来的物理学、化学和生物学的综合特征 二 水环境保护标准水环境质量标准水污染物排放标准水监测规范、方法标准相关标准二 水环境保护标准（一）地面水环境质量标准(GB 38382002) 保护地面水（江、河、湖泊、水库）免受污染地面水环境质量标准类：主要适用于源头水、国家自然保护区类：主要适用于集中式

2、生活饮用水水源地一级保护区、珍贵鱼类保护区、鱼虾产卵场类：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类：主要适用于一般工业用水及人体非直接接触的娱乐用水类：主要适用于农业用水区及一般景观用水序号 标准值 分类 项目类类类类类1 水温()人为造成的环境水温变化应限制在：周平均最大温升1、周平均最大温降22PH值（无量纲）6-93溶解氧 饱和率90%（或7.5）65324高锰酸盐指数 24610155化学需氧量(COD)日生化需氧量(BOD5) 3346107氨氮（NH3-N） 0.150.51.01.52.08总磷（以P计） 0.02（湖、库0.

3、01）0.1（湖、库0.025）0.2（湖、库0.05）0.3（湖、库0.1）0.4（湖、库0.2）13硒 0.010.010.010.020.0214砷 0.050.050.050.10.115汞 0.000050.000050.00010.0010.00116镉 0.0010.0050.0050.0050.0117铬（六价） 0.010.050.050.050.118铅 0.010.010.050.050.119氰化物 0.0050.050.20.20.2序号 标准值 分类 项目类类类类类（二）污水综合排放标准 （GB 8978-1996）根据污染物的排放去向，分年限规定各根据污染物的排放

4、去向，分年限规定各类（类（69种）污染物的允许种）污染物的允许排放浓度排放浓度污染物分类类污染物：类污染物：类类污染物污染物 能在环境或植物体内蓄积，对人体健康产生长远不良影响者。类类污染物污染物 指其长远影响小于第类的污染物质。常见常见类污染物污染物 总汞、烷基汞、总镉、总铬、六价铬、总砷、总 铅、总镍、苯并(a)芘等。常见常见类污染物污染物 pH、色度、悬浮物、BOD、CODcr、石油类、动植物油、挥发酚、氰化物、硫化物、氨氮、氟化物、磷酸盐、甲醛、苯胺类、硝基苯类、阴离子合成洗涤剂、铜、锌、锰等。排放要求 类污染物 不分其排放的方式和方向，也不分受 纳水体的功能级别，一律执行严格的标准值

5、并规定含此类污染物的废水一律在车间或车间处理设施的排放口取样检测。污染物最高允许排放浓度1总汞0.052烷基汞不得检出3总镉0.14总铬1.55六价铬0.56总砷0.57总铅1.08总镍1.09苯并（a） 芘0.00003类污染物最高允许排放浓度 mg/L 类污染物： 其允许排放浓度可略宽，并按其排放水域的使用功能以及企业性质（新、改、扩、现有）分为1、2、3级标准，规定含此类污染物的废水在工厂企业或其处理设施排放口取样检测。类污染物最高允许排放浓度 mg/L三 典型水体污染物及其危害pH悬浮固体SS耗氧污染物耗氧污染物植物营养物质植物营养物质毒物污染其它（ 一）pH反映水的酸碱性 天然水体饮

6、用水生活污水工业废水696.58.57.27.6212（二）悬浮固体 （ SS ，suspended solid ）污水中固体状的不溶解性物（mg/L）（悬浮在水体中、无法通过0.45 m滤纸或过滤器的有机和无机颗粒物）生活污水其它200500变化大，最高可达30000危害（三）耗氧污染物耗氧污染物生化需氧量BOD化学需氧量化学需氧量(COD)（三）耗氧污染物耗氧污染物1 生化需氧量BOD (Biochemical Oxygen Demand)定义： 表示在有氧条件下，当温度为20 时，水中有机物经微生物(主要是细菌)分解达稳定状态稳定状态时所需的氧量有机物经微生物分解的过程通常为两个阶段：有

7、机物经微生物分解的过程通常为两个阶段：第一阶段第一阶段 有机物有机物CO2、H2O、NH3等等第二阶段第二阶段 NH3NO2、NO3废水的废水的BODBOD通常只指第一阶段有机物生物氧化所需溶解通常只指第一阶段有机物生物氧化所需溶解氧的数量氧的数量。 BOD（碳化需氧量）第二阶段对环境卫生的影响较小第二阶段对环境卫生的影响较小 由于微生物的活动与温度有关，所以测定由于微生物的活动与温度有关，所以测定BODBOD时一般以时一般以20200 0C C作为测定的标准温度，在作为测定的标准温度，在20200 0C C时，一般时，一般生活污水生活污水中预计需中预计需20 20 天天 左右才能左右才能基本

8、完成第一阶段的分解过程，这给实际测基本完成第一阶段的分解过程，这给实际测定工作带来困难，而试验表明一般有机物五定工作带来困难，而试验表明一般有机物五日生化需氧量约占第一阶段生化需氧量的日生化需氧量约占第一阶段生化需氧量的70707575，所以目前都以五日生化需氧量作，所以目前都以五日生化需氧量作为测定生化需氧量的标准时间，称为为测定生化需氧量的标准时间，称为五日生五日生化需氧量化需氧量，用，用BODBOD5 5表示。表示。生活污水生活污水 BOD57075BOD20 指标意义指标意义 BOD越大（mg/L） ，表示水中的有机物含量就越高2、化学需氧量、化学需氧量(COD)Chemical Ox

9、ygen Demand定义：在一定条件下，水中各种有机物与外加的强氧化剂作用时所消耗的氧化剂量，换算成以氧气为氧化剂时的质量来表示。（即用氧用氧 mg/L表示）表示） 强氧化剂： ：K2Cr2O7 & KMnO4 CODcr CODMn重铬酸钾标准法（原理）CODCr结果计算结果计算 VMcVVCOD1000O)21()(mg/L),(O102Cr式中式中 c硫酸亚铁铵标准滴定溶液的浓度，硫酸亚铁铵标准滴定溶液的浓度，molL； V0滴定空白时硫酸亚铁铵标准滴定溶液用量，滴定空白时硫酸亚铁铵标准滴定溶液用量，mL； V1滴定水样时硫酸亚铁铵标准滴定溶液的用量，滴定水样时硫酸亚铁铵标准滴

10、定溶液的用量，mL； V水样的体积，水样的体积，mL； M(1/2O)氧氧(1/2O)的摩尔质量，的摩尔质量，8g/mol。 COD不受水质条件的影响，测定费时少，不受水质条件的影响，测定费时少，但因不能完全氧化有机物以及不能正确反但因不能完全氧化有机物以及不能正确反应生物氧化时的耗氧量，因此不如应生物氧化时的耗氧量，因此不如BOD确确切。切。COD与BOD关系？COD BOD，因为水中的绝大多数的有机物质（除苯、甲苯等芳香烃化合物）均能被氧化，同时水中的无机性还原物质也会消耗强氧化剂。 BOD /COD 值越大，表示污水的可生化性越好。需氧污染物对水体的危害需氧污染物对水体的危害消耗水中的溶

11、解氧防治方法防治方法 减少排污量减少排污量 对污水进行处理对污水进行处理 在水体内进行人工曝气在水体内进行人工曝气 合理组织污水排放合理组织污水排放（四）植物营养物质它是由氮、磷氮、磷等无机污染物引起的藻类过度生长污染水体的现象。 ()无锡蓝藻爆发水体水体营营养养状状态态总总磷磷mgL-1无无机机氮氮mgL-1极极贫贫营营养养000502贫贫中中营营养养0005001020040中中营营养养00100303065 中中富富营营养养003010515富富营营养养01152、 水体富营养化的危害使水味变得腥臭难闻 向水体释放有毒物质 ，对人体健康产生危害（麻痹性贝毒、神经性贝毒、腹泻性贝毒、健忘性

12、贝毒、西加鱼毒）影响供水水质并增加制水成本 对水生生态的影响根本措施是将各种污水和废水中氮和磷的根本措施是将各种污水和废水中氮和磷的排放量控制在低水平排放量控制在低水平（五）毒物重金属重金属氰化物氰化物酚类酚类重金属污染重金属污染 水体中重金属主要来自于工矿企业排出的水体中重金属主要来自于工矿企业排出的废水。不同生产企业排放的污水中所含的重废水。不同生产企业排放的污水中所含的重金属及其存在形态不一样。金属及其存在形态不一样。水体中重金属污染的特点水体中重金属污染的特点 a、微生物不能降解重金属，相反，某些重金属在微生微生物不能降解重金属，相反，某些重金属在微生物的作用下会转化成毒性更大的金属化

13、合物。物的作用下会转化成毒性更大的金属化合物。 b 天然水中只要含有微量的重金属即可产生毒性效应。天然水中只要含有微量的重金属即可产生毒性效应。 c、某些重金属离子易被生物富集，通过食物链逐渐积某些重金属离子易被生物富集，通过食物链逐渐积累，再通过食物进入人体，再人体的某些器官中积蓄累，再通过食物进入人体，再人体的某些器官中积蓄起来，造成慢性中毒。起来，造成慢性中毒。 （六）其它水体污染物热污染热污染石油污染石油污染四 主要废水的成分和性质（一）生活污水1 来源： 日常生活产生的污水，主要含 有人的排泄物和生活废料2 水质特征：水质稳定、浑浊、深色、 呈微碱性、一般不含有毒 物、但含有植物营养

14、物质、 含有大量的细菌、病毒和 寄生虫卵典型的生活污水水质 序号指标浓度/(mol/L)序号指标浓度/(mol/L)高中低高中低1总固体(TS)120072035016可生物降解部分7503002002溶解性固体85050025017溶解性3251501003非挥发性52530014518悬浮性3251501004挥发性32520010519总氮(TN)8540205悬浮物(SS)35022010020有机氮351586非挥发性75552021游离氮5025127挥发性2751658022亚硝酸氮0008可降解性2010523硝酸氮0009生化需氧量(BOD5)40020010024总磷(TP

15、)158410溶解性2001005025有机磷53111悬浮性2001005026无机磷105312总有机炭(TOC)200608027氯化物(Cl-)2001006013化学需氧量(COD)100040025028碱度(CaCO3)2001005014溶解性40015010029油脂1501005015悬浮性600250150（二）工业废水1 来源：工业生产过程2 特征：水质成分和性质随着行业、生产 工艺、管理水平不同变化大，性质 复杂某些工业废水中的主要有害物质（三）农业退水 农药污染和水体富营养化（四）畜禽养殖业废水 悬浮物、BOD5、氨氮浓度高第二节 水体自净作用与水环境容量水体自净作

16、用水环境容量一 水体自净（一）定义：天然水体接纳了一定量的污染物后，在物理、化学和水生生物等因素的综合作用后得到净化，水质恢复到污染前状态的现象，物理过程物理过程：稀释、扩散、挥发、沉淀 弱弱 化学和物理化学过程化学和物理化学过程：氧化、还原、吸附、凝聚、中和等反应 弱弱 生物和生物化学过程生物和生物化学过程： 生物、生化降解 强强（二）主要水体自净作用1 废水在水体中的稀释 污染物在水体中因扩散而降低了浓降低了浓度度，稀释不能不能改变，也不能不能去除污染物质。表观为污染物由排放口至水体下游逐渐降低。污染物进入水体后是否发生污染几乎完全几乎完全取决于食物链中各种生物对于污染物的净化能力 阳阳光

17、光 一一级级生生产产者者 原原生生动动物物 轮轮虫虫、浮浮游游甲甲壳壳动动物物 鱼鱼 其其他他动动物物 异异养养细细菌菌 废废物物、排排泄泄物物 人人河流中生物食物链进入水体污染物量在一定范围内时，可以被食物链进入水体污染物量在一定范围内时，可以被食物链生物净化掉，这一过程就是水体生物自净生物净化掉，这一过程就是水体生物自净水体的生化自净水体的生化自净3 水体的生化自净水体的生化自净 有机污染物进入水体后在微生物微生物的作用下氧化分解为无机物，可以使水体中的有机有机物浓度物浓度大大减小。 溶氧溶氧 水体的生化自净（续）水体的生化自净（续）问：不同河段到底处于水体自净的哪个阶段问：不同河段到底处

18、于水体自净的哪个阶段（清洁区、分解区、腐败区、恢复区、清洁区）（清洁区、分解区、腐败区、恢复区、清洁区） ， 如何进行判别如何进行判别? （衡量指标）（衡量指标）氧垂曲线水体外观水中指示生物a 氧垂曲线定义定义1： 表示水体受到污染后，水中溶解氧浓度沿河道表示水体受到污染后，水中溶解氧浓度沿河道的分布呈下垂状曲线的分布呈下垂状曲线定义定义2 ： 在河流受到大量有机物污染时，由于有机物氧在河流受到大量有机物污染时，由于有机物氧化分解，水体溶解氧发生变化，随着污染源到化分解，水体溶解氧发生变化，随着污染源到河流下游一定距离内，溶解氧由高到低，再恢河流下游一定距离内，溶解氧由高到低，再恢复至原来溶解

19、氧水平，可绘制成一条溶解氧下复至原来溶解氧水平，可绘制成一条溶解氧下降曲线，称之为氧垂曲线。降曲线，称之为氧垂曲线。 污染前污染前 净化开始净化开始 恢复恢复 结束结束 DO 大大 缩小缩小 至最低点至最低点 扩大扩大 大大 清洁区清洁区 分解区分解区 腐败区腐败区 恢复区恢复区 清洁区清洁区耗氧速率 复氧速率耗氧速率 = 复氧速率耗氧速率 复氧速率b 水体外观 污染前污染前 净化开始净化开始 持续持续 净化净化 结束结束 无色无色 暗灰色暗灰色 灰色灰色 继续变清继续变清 无色无色 澄清透明澄清透明 很混浊、臭很混浊、臭 混浊混浊 浊度下降浊度下降 澄清透明澄清透明 水面有泡沫水面有泡沫 泡

20、沫减少泡沫减少外观特征：外观特征：原 因：c 水中指示生物 可作为指示生物的生物种类很多，包括细菌、可作为指示生物的生物种类很多，包括细菌、真菌、藻类、原生动物、轮虫、浮游甲壳动物、真菌、藻类、原生动物、轮虫、浮游甲壳动物、底栖动物有寡毛类的颤体虫、软体动物和植物底栖动物有寡毛类的颤体虫、软体动物和植物和水生昆虫等和水生昆虫等污染前污染前 净化开始净化开始 持续持续 结束结束污染前污染前 净化开始净化开始 持续持续 结束结束 植物植物 消失消失 藻类、原生藻类、原生 鱼虾鱼虾 植物植物 鱼鱼 动物出现动物出现 出现出现 鱼鱼二 水环境容量水体所具有的自净能力就是水环境接纳一定量污染物的能力。

21、水体的自净能力是有限的水体的自净能力是有限的1 定义：定义：一定水体所能容纳污染物的最大负荷被称为水环境容量 2 水环境容量计算 W=V(CS-CB)+C V: 地面水体体积 CS：地面水体某污染物的环境标准 CB：地面水体中某污染物的环境背景值 C：地面水体对该污染物的自净能力3 影响水环境容量的相关因素（1）水体的用途和功能（2）水体本身特性（3）污染物的特性序号 标准值 分类 项目类类类类类1 水温()人为造成的环境水温变化应限制在：周平均最大温升1、周平均最大温降22PH值（无量纲）6-93溶解氧 饱和率90%（或7.5）65324高锰酸盐指数 24610155化学需氧量(COD) 1

22、5152030406五日生化需氧量(BOD5) 3346107氨氮（NH3-N） 0.150.51.01.52.08总磷（以P计） 0.02（湖、库0.01）0.1（湖、库0.025）0.2（湖、库0.05）0.3（湖、库0.1）0.4（湖、库0.2）13硒 0.010.010.010.020.0214砷 0.050.050.050.10.115汞 0.000050.000050.00010.0010.00116镉 0.0010.0050.0050.0050.0117铬（六价） 0.010.050.050.050.118铅 0.010.010.050.050.119氰化物 0.0050.050

23、.20.20.2序号 标准值 分类 项目类类类类类第四节 水污染防治污染物在废水中存在状态悬浮物：粒径为1100mm；胶体：粒径为1nm1mm；溶解物：粒径为0.2mm）类型：平流式、竖流式、曝气式（2）沉淀池功能：去除粒径20-100um以上的SS，同时通过去除SS可去除部分的有机物类型：平流式、竖流式、幅流式平平流流式式沉沉淀淀池池教教学学图图中心进水周边出水辐流式沉淀池示意图中心进水周边出水辐流式沉淀池示意图进水进水出水出水排泥排泥辐流式沉淀池（乐百氏食品废水）辐流式沉淀池（乐百氏食品废水）3 过滤功能：利用粒状介质截留水中细小悬浮物4 离心分离功能：使水高速旋转，利用离心力分离水中的S

24、S及乳 化油（二）化学法中和化学沉淀氧化还原。化学沉淀（重金属）原理：向水中投加化学药剂，使其与水中的溶解性的污染物质发生互换反应，生成难溶于水的盐类从水中沉淀出来氧化还原（重金属） 原理：利用化学药剂与污染物间氧化还原反应，将水中的有毒有害污染物转化为无毒或微毒Cr2O72-+6Fe2+14H+ 2Cr3+6 Fe3+ +14H2O 2Cr3+ + 3OH- Cr(OH)3氧化剂：臭氧、次氯酸钠、三氯化铁还原剂：还原剂：二氯化铁、铁屑、硫酸亚铁（三）物理化学法混凝气浮吸附离子交换膜分离混凝（水中胶体）原理：投加化学药剂破坏水中胶体和悬浮颗粒水中胶体和悬浮颗粒在水中形成的稳定分散系，使其聚集为具有沉降性能的絮体药剂：聚合硫酸铝、聚合氯化铝、硫酸亚铁、三氯化铁、有机高分子絮凝剂气浮主要处理对象：主要处理对象：乳化油、疏水性细小SS利用高度分散的微小气泡作为载体去粘附水中的悬浮物，并随着气泡升到水面，而从水中去除吸附原理：一种物质附着在另