水污染及防治课件

第八章水污染与防治

能源与动力工程系2022/12/21第八章水污染与防治能源与动力

一、

水资源

地球总水量13.6×1018km3，其中海水占97.6%，冰帽和冰川占2.1%，地面水占0.02%，地下水占0.3%，大气中水蒸气不到0.01%。可被人类利用的淡水总量只占地球上总淡水量的0.34％2022/12/22一、水资源地球总水量13.6×1地下水是继冰川后的第二大淡水资源。Groundwater,afterice,isthe2ndlargestreservoiroffreshwaterInfiltration-Processofwaterpercolatingthroughthesoilandintofracturesandpermeablerocks.ZoneofAeration-Uppersoillayersthatholdbothairandwater.ZoneofSaturation-Lowersoillayerswhereallspacesarefilledwithwater.WaterTableisatthetopoftheZoneofSaturation水循环地球表面的水在太阳辐射能和地心引力的相互作用下，水分通过蒸发、降水、渗透及径流，水分不断循环往复。作用：热量输送、调节气候2022/12/23地下水是继冰川后的第二大淡水资源。Groundwater,河流、湖泊和湿地河流含有一定量的水资源湖泊水量是所有河流水量的100倍湿地对水循环起到重要的作用2022/12/24河流、湖泊和湿地河流含有一定量的水资源2022二、水资源与利用1.

水资源定义广义：地球上各种形态的水狭义：可供人们经常取用的水量，在大陆上由大气降水补给的各种地表水，浅层地下水的储量和动态水量组成。2022/12/25二、水资源与利用1.水资源定义2022/12/

2.水资源现状全球80多个国家的约15亿人口面临淡水不足，其中26个国家的3亿人口完全生活在缺水状态每人每年应有可用淡水1000立方米,低落于这个标准,现代社会就会受到制约预计到2025年，全世界将有30亿人口缺水，涉及的国家和地区达40多个有人估计到2025年，世界人口达到83亿，人们可能耗尽所有的储备水…………2022/12/262.水资源现状全球80多个国地球水资源分布状况

2022/12/27地球水资源分布状况2022/12/17

3.

水资源利用与保护水资源利用及保护措施措施：

（1）提高水的利用效率，开辟第二水源，降低工业用水量，提高水的重复利用率实行科学灌溉，减少农业用水浪费回收利用城市污水，开辟第二水源（2）调节水源流量，增加可靠供水，建造水库；跨流域调水；地下蓄水；海水淡化；拖移冰山

；恢复河、湖水质；合理利用地下水（3）加强水资源管理

（4）完善下水道建设，发展城市污水处理厂2022/12/283.水资源利用与保护水资源利用及

4.我国水资源主要问题

(1)人均、亩均水量低于世界水平(2)分布不均：地区、时间(3)水量变化大、可利用水少(4)水土流失严重，许多河流含沙量大(5)水资源开发中存在问题：水利对水文的影响、用水浪费、水污染2022/12/29

4.我国水

三、水体污染水体含义：水体系河流、湖泊、沼泽、水库、地下水、冰川和海洋等“贮水体”的总称。在环境科学领域中，水体不仅包括水，而且还包括水中的悬浮物、底泥及水中生物等。从自然地理的角度看，水体是指地表水被覆盖的自然综合体。

水体污染（每年造成2500万人死亡）是指排入水体的污染物在数量上超过了该物质在水体中的本底含量和水体的环境容量，从而导致水体的物理特性、化学特性和生物特性发生不良的变化，破坏了水中固有的生态系统，破坏了水体的功能及其在经济发展和人民生活中的作用。1水体和水体污染2022/12/210三、水体污染水体含义：水体系河流、湖泊、沼泽、水库、

2.水体污染的原因向水体排放未经妥善处理的城市污水和工业废水；施用化肥、农药及城市地面的污染物被水冲刷而进入水体；随大气扩散的有毒物质通过重力沉降或降水过程而进入水体等。

2022/12/2112.水体污染的原因向水体排放未经无机污染物金属许多金属如汞、镉、铅、砷、铬等对人体健康和生态环境危害极大。重金属进入水体后不能减少或消失，通过沉淀、吸附及食物链而不断富集，达到对人体有害的浓度。含铅的水管会造成一系列水污染矿井排水和渗漏也是污染的来源非金属盐类许多盐类在低浓度下是无毒的，但是在灌溉和浓缩过程中由于水分蒸发，从而达到对植物和动物有害的浓度。路面上的盐类（融雪剂）对生态环境产生不利影响酸和碱通常来自于工业生产中的副产品。2022/12/212无机污染物金属2022/12/11有机化合物数以千记的天然和合成的有机化合物用来制造杀虫剂、塑料、药品和染料等。水中两个有毒有机化合物最重要的来源：--------处理不当的工业和生活垃圾------大量使用农药。农田、马路边、运动场等2022/12/213有机化合物数以千记的天然和合成的有沉积物每年耕地流失约250亿吨固体悬浮物。泥沙可以是有益的（滋养作用）也可以是有害的（水生生物窒息）。许多领域，人类活动大大加速来污染速度，如农业化学物质和杀虫剂。高浓度的除草剂、杀虫剂和其他污染物夹杂着土壤，被河水冲离海岸。蓝色表示“正常”的礁脉，绿色和褐色表示来自河流的沉积物

2022/12/214沉积物每年耕地流失约2水体热污染

水体急剧升温，常是热污染引起的。当水温超过33～35℃时，氧在水中溶解度随温度升高而降低，大多数水生物不能生存。水体热污染主要来自工业冷却水。首先是动力工业，其次是冶金、化工、造纸、纺织和机械制造等工业，将热水排入水体，使水温上升，水质恶化。水体增温显著地改变了水生物的习性；加速了水生态系统的演替或破坏；水体富营养化；某些有毒物质的毒性随水温上升而加强。

2022/12/215水体热污染水体急剧升地下水和饮用水污染受中国水资源及人口分布、经济发达程度、开采条件等诸多因素的影响，中国城市特别是北方城市地下水资源的供需矛盾尤为突出。目前全国有近400个城市开采地下水作为城市供水水源，300多个城市存在不同程度缺水，每年水资源缺口大约为1000万方，据不完全统计其中以地下水水源地做为主要供水水源的城市超过60个。2022/12/216地下水和饮用水污染受中国水资源及人口分布、经地下水污染目前城市地下水资源遭受污染的情况较为严重，据不完全统计全国已有136个大中城市的地下水受到不同程度的污染，主要污染源均为工业和生活污染。局部农业区地下水也受到污染，主要分布在城近郊区的污灌区。2022/12/217地下水污染目前城市地下水资四、水体污染防治与污水处理技术4.1污水处理概述一般废水的处理方法大致可分为物理法化学法物理化学法生物法2022/12/218四、水体污染防治与污水处理技术4.1污水处理概述2022/1污水的物理处理法

物理处理方法是利用物理作用，将废水中的悬浮物、油类、可溶性盐以及其他固体质分离出来，从而保护后续处理设施能正常运行，降低其他处理设施的处理负荷。（1）调节

（2）过滤（3）沉淀（4）离心分离2022/12/219污水的物理处理法物理处理方法是利用物理作用，将废水中废水的化学处理法

水的化学处理是向废水中投加某种化学物质，利用化学反应来分离、回收废水中的某些污染物质，或使其转化为无害的物质。它的处理对象主要是水和废水中的无机或有机的（难以生物降解的）溶解物质或胶体物质。主要的方法有化学混凝法、中和法，化学沉淀法和氧化还原法等。2022/12/220废水的化学处理法

水的化学处理是向废水中投加某种化学废水的物理化学处理法（1）吸附吸附法是利用多孔固体物质作为吸附剂，以吸附剂的表面吸附废水中的某种污染物的方法。

（2）离子交换

利用离子交换剂的可交换离子与水相中离子进行当量交换的过程称为离子交换，也叫离子交换反应。提供离子交换的物质叫离子交换剂。（3）电渗析

电渗析最初发展于海水淡化。这对去除废水中的无机营养物（磷、氮）是很有前途的一种方法，而在废水处理流程中可以作为最后一个步骤。

2022/12/221废水的物理化学处理法（1）吸附2022/12/121

（4）反渗透分离水中的分子态或离子态溶解物质。它是利用某种特殊的半透膜具有能渗析水而溶质被阻留的特性来进行工作的。

（5）超过滤利用半渗透膜的选择透过性质，在一定的压力条件下，使水可以通过半渗透膜，而胶体、微小颗粒等不能通过，从而达到分离或浓缩的目的。

（6）萃取（液—液）法将不溶于水的溶剂投入污水之中，使污水中的溶质溶于溶剂中，然后利用溶于水的密度差，将溶剂分离出来。再利用溶剂于溶质的沸点差，将溶质蒸馏回收，再生后的溶剂可循环使用。脉冲筛板塔、离心萃取机等。

2022/12/222

（4）反渗透2022/12/122废水的生物处理法

（1）好氧生物处理常用的人工好氧生物处理法有活性污泥法和生物膜法两种。活性污泥法是水体自净的人工化，是使微生物群体在反应器（曝气池）内呈悬浮状，并与废水接触而使之净化的方法，所以又称悬浮生长法。生物膜法又称固定生长法，是土壤自净（如灌溉田）的人工化，是使微生物群体附着于其它物体表面上呈膜状，并让它和废水接触而使之净化的方法。生物处理主要用来去除废水中溶解的和胶体有机物，悬浮物质则可用沉淀等方法加以去除。

2022/12/223废水的生物处理法（1）好氧生物处理2022/12/123（2）厌氧生物处理污泥及某些工业废水，其有机物含量大大高于城市污水，是不宜直接采用好氧法处理的，一般须进行厌氧处理，即在无氧条件下，借兼性菌和厌氧菌降解有机污染物，分解的主要产物是以甲烷为主的沼气。我国农村推广的沼气池，也是利用厌氧处理的原理，以粪便、草禾茎秆等作为原料抽取沼气，并提高肥效的一种方法。2022/12/224（2）厌氧生物处理污泥及某些工业废水，其有机物含量大大高于城（3）组合工艺处理法

（a）厌氧（表氧）／好氧生物处理系统（b）化学氧化—生物组合技术另外，近年来，物化与生物技术的组合也发展的比较快，特别是在印染废水的处理上，已经得到大范围的使用，并取得了较好的效果。多项单元技术的优化组合是当今水处理的发展方向，适合实际废水组合工艺的开拥有广阔的前景。

2022/12/225（3）组合工艺处理法

2022/12/125按照处理程度一级处理是去除废水中的漂浮物、悬浮物和其他固体物，调节废水的PH值，减轻废水的腐化和后续处理工艺的负荷，一般经过一级处理后，悬浮物固体的去除率为70%～80%，而BOD5的去除率为25%～40%左右。废水的净化程度不高，一般达不到排放标准。对于二级处理来说，一级处理就是预处理三级处理又称深度处理。2022/12/226按照处理程度一级处理是去除废水中的漂浮物、悬浮物和其他固体物污水处理厂一角2022/12/227污水处理厂一角202预处理一级处理2022/12/228预处理一级处理2022/12/128

二级处理可以大幅度地去除废水中的悬浮物、有机污染物和部分金属污染物。长期以来，将生物处理作为污水二级处理的主体工艺。一般通过二级处理后，废水中的BOD5可去除80%～90%，废水基本具备排放标准的要求。但还有部分微生物不能降解的有机物、氮、磷、病原体及一些无机盐等尚不能除去。二级处理系统2022/12/229二级处理可以大幅度地去除废水中的悬浮物、有机污染物和部

三级处理又称深度处理，它是将二级处理未能去除的部分污染物进一步净化处理，常用超滤、活性炭吸附、离子交换、电渗析等。三级处理系统2022/12/230三级处理又称深度处理，它是将二级处理未能去除的部分污染物4.2城市水处理技术举例活性污泥法：将空气连续鼓入曝气池的废水中，经过一段时间后，水中就会形成大量好气性微生物的絮凝体，向曝气池的活性污泥和废水混合液连续鼓入空气，微生物将水中有机物氧化分解，同时不断生长繁殖。停止曝气后，活性污泥沉降与水分离而使废水得以净化2022/12/2314.2城市水处理技术举例活性污泥法：2022/12/13活性污泥法初次沉淀池再生池二次沉淀池曝气池空气进水回流污泥剩余污泥污泥出水2022/12/232活性污泥法初次沉淀池再生池二次沉淀池曝气池空气进水回流污泥剩2022/12/2332022/12/1332500吨/时反渗透海水淡化装置2022/12/2342500吨/时反渗透海水淡化装置2022/12/134膜生物反应器（MBR）2022/12/235膜生物反应器（MBR）2022/12/1354.3水污染综合防治

4.3.1水污染综合防治的必要性和迫切性一、水资源紧缺、供需不平衡的矛盾突出，而水环境污染严重使这一矛盾更加二、以点源治理为基础的排污口净化处理，不能有效地解决水污染问题，必须从区域或水系的整体出发进行水污染综合防治，由点源治理的尾部控制过渡到源头控制，才能从根本上控制水污染

2022/12/2364.3水污染综合防治

4.3.1水污染综合防治4.3.2水污染综合防治的基本原则

◆转变经济增长方式，提高资源利用率与水污染治理相结合

◆合理利用环境的自净能力与人为措施相结合

◆污染源分散治理与区域污染集中控制相结合

◆生态工程与环境工程相结合◆技术措施要与管理措施相结合2022/12/2374.3.2水污染综合防治的基本原则

◆转变经济增长方式4.3.3

水体污染综合防治的主要对策

水环境功能分区是进行水污染综合防治的依据制定水污染综合防治规划

实行排污许可证制度，对主要污染源逐步由浓度向总量控制过渡乡镇企业的水污染综合防治对策2022/12/2384.3.3水体污染综合防治的主要对策

水环境功能分区是进行复习思考题：1.简述水资源定义。2.水资源利用及保护措施措施有哪些？2022/12/239复习思考题：1.简述水资源定义。2022/12/139第八章水污染与防治

能源与动力工程系2022/12/240第八章水污染与防治能源与动力

一、

水资源

地球总水量13.6×1018km3，其中海水占97.6%，冰帽和冰川占2.1%，地面水占0.02%，地下水占0.3%，大气中水蒸气不到0.01%。可被人类利用的淡水总量只占地球上总淡水量的0.34％2022/12/241一、水资源地球总水量13.6×1地下水是继冰川后的第二大淡水资源。Groundwater,afterice,isthe2ndlargestreservoiroffreshwaterInfiltration-Processofwaterpercolatingthroughthesoilandintofracturesandpermeablerocks.ZoneofAeration-Uppersoillayersthatholdbothairandwater.ZoneofSaturation-Lowersoillayerswhereallspacesarefilledwithwater.WaterTableisatthetopoftheZoneofSaturation水循环地球表面的水在太阳辐射能和地心引力的相互作用下，水分通过蒸发、降水、渗透及径流，水分不断循环往复。作用：热量输送、调节气候2022/12/242地下水是继冰川后的第二大淡水资源。Groundwater,河流、湖泊和湿地河流含有一定量的水资源湖泊水量是所有河流水量的100倍湿地对水循环起到重要的作用2022/12/243河流、湖泊和湿地河流含有一定量的水资源2022二、水资源与利用1.

水资源定义广义：地球上各种形态的水狭义：可供人们经常取用的水量，在大陆上由大气降水补给的各种地表水，浅层地下水的储量和动态水量组成。2022/12/244二、水资源与利用1.水资源定义2022/12/

2.水资源现状全球80多个国家的约15亿人口面临淡水不足，其中26个国家的3亿人口完全生活在缺水状态每人每年应有可用淡水1000立方米,低落于这个标准,现代社会就会受到制约预计到2025年，全世界将有30亿人口缺水，涉及的国家和地区达40多个有人估计到2025年，世界人口达到83亿，人们可能耗尽所有的储备水…………2022/12/2452.水资源现状全球80多个国地球水资源分布状况

2022/12/246地球水资源分布状况2022/12/17

3.

水资源利用与保护水资源利用及保护措施措施：

（1）提高水的利用效率，开辟第二水源，降低工业用水量，提高水的重复利用率实行科学灌溉，减少农业用水浪费回收利用城市污水，开辟第二水源（2）调节水源流量，增加可靠供水，建造水库；跨流域调水；地下蓄水；海水淡化；拖移冰山

；恢复河、湖水质；合理利用地下水（3）加强水资源管理

（4）完善下水道建设，发展城市污水处理厂2022/12/2473.水资源利用与保护水资源利用及

4.我国水资源主要问题

(1)人均、亩均水量低于世界水平(2)分布不均：地区、时间(3)水量变化大、可利用水少(4)水土流失严重，许多河流含沙量大(5)水资源开发中存在问题：水利对水文的影响、用水浪费、水污染2022/12/248

4.我国水

三、水体污染水体含义：水体系河流、湖泊、沼泽、水库、地下水、冰川和海洋等“贮水体”的总称。在环境科学领域中，水体不仅包括水，而且还包括水中的悬浮物、底泥及水中生物等。从自然地理的角度看，水体是指地表水被覆盖的自然综合体。

水体污染（每年造成2500万人死亡）是指排入水体的污染物在数量上超过了该物质在水体中的本底含量和水体的环境容量，从而导致水体的物理特性、化学特性和生物特性发生不良的变化，破坏了水中固有的生态系统，破坏了水体的功能及其在经济发展和人民生活中的作用。1水体和水体污染2022/12/249三、水体污染水体含义：水体系河流、湖泊、沼泽、水库、

2.水体污染的原因向水体排放未经妥善处理的城市污水和工业废水；施用化肥、农药及城市地面的污染物被水冲刷而进入水体；随大气扩散的有毒物质通过重力沉降或降水过程而进入水体等。

2022/12/2502.水体污染的原因向水体排放未经无机污染物金属许多金属如汞、镉、铅、砷、铬等对人体健康和生态环境危害极大。重金属进入水体后不能减少或消失，通过沉淀、吸附及食物链而不断富集，达到对人体有害的浓度。含铅的水管会造成一系列水污染矿井排水和渗漏也是污染的来源非金属盐类许多盐类在低浓度下是无毒的，但是在灌溉和浓缩过程中由于水分蒸发，从而达到对植物和动物有害的浓度。路面上的盐类（融雪剂）对生态环境产生不利影响酸和碱通常来自于工业生产中的副产品。2022/12/251无机污染物金属2022/12/11有机化合物数以千记的天然和合成的有机化合物用来制造杀虫剂、塑料、药品和染料等。水中两个有毒有机化合物最重要的来源：--------处理不当的工业和生活垃圾------大量使用农药。农田、马路边、运动场等2022/12/252有机化合物数以千记的天然和合成的有沉积物每年耕地流失约250亿吨固体悬浮物。泥沙可以是有益的（滋养作用）也可以是有害的（水生生物窒息）。许多领域，人类活动大大加速来污染速度，如农业化学物质和杀虫剂。高浓度的除草剂、杀虫剂和其他污染物夹杂着土壤，被河水冲离海岸。蓝色表示“正常”的礁脉，绿色和褐色表示来自河流的沉积物

2022/12/253沉积物每年耕地流失约2水体热污染

水体急剧升温，常是热污染引起的。当水温超过33～35℃时，氧在水中溶解度随温度升高而降低，大多数水生物不能生存。水体热污染主要来自工业冷却水。首先是动力工业，其次是冶金、化工、造纸、纺织和机械制造等工业，将热水排入水体，使水温上升，水质恶化。水体增温显著地改变了水生物的习性；加速了水生态系统的演替或破坏；水体富营养化；某些有毒物质的毒性随水温上升而加强。

2022/12/254水体热污染水体急剧升地下水和饮用水污染受中国水资源及人口分布、经济发达程度、开采条件等诸多因素的影响，中国城市特别是北方城市地下水资源的供需矛盾尤为突出。目前全国有近400个城市开采地下水作为城市供水水源，300多个城市存在不同程度缺水，每年水资源缺口大约为1000万方，据不完全统计其中以地下水水源地做为主要供水水源的城市超过60个。2022/12/255地下水和饮用水污染受中国水资源及人口分布、经地下水污染目前城市地下水资源遭受污染的情况较为严重，据不完全统计全国已有136个大中城市的地下水受到不同程度的污染，主要污染源均为工业和生活污染。局部农业区地下水也受到污染，主要分布在城近郊区的污灌区。2022/12/256地下水污染目前城市地下水资四、水体污染防治与污水处理技术4.1污水处理概述一般废水的处理方法大致可分为物理法化学法物理化学法生物法2022/12/257四、水体污染防治与污水处理技术4.1污水处理概述2022/1污水的物理处理法

物理处理方法是利用物理作用，将废水中的悬浮物、油类、可溶性盐以及其他固体质分离出来，从而保护后续处理设施能正常运行，降低其他处理设施的处理负荷。（1）调节

（2）过滤（3）沉淀（4）离心分离2022/12/258污水的物理处理法物理处理方法是利用物理作用，将废水中废水的化学处理法

水的化学处理是向废水中投加某种化学物质，利用化学反应来分离、回收废水中的某些污染物质，或使其转化为无害的物质。它的处理对象主要是水和废水中的无机或有机的（难以生物降解的）溶解物质或胶体物质。主要的方法有化学混凝法、中和法，化学沉淀法和氧化还原法等。2022/12/259废水的化学处理法

水的化学处理是向废水中投加某种化学废水的物理化学处理法（1）吸附吸附法是利用多孔固体物质作为吸附剂，以吸附剂的表面吸附废水中的某种污染物的方法。

（2）离子交换

利用离子交换剂的可交换离子与水相中离子进行当量交换的过程称为离子交换，也叫离子交换反应。提供离子交换的物质叫离子交换剂。（3）电渗析

电渗析最初发展于海水淡化。这对去除废水中的无机营养物（磷、氮）是很有前途的一种方法，而在废水处理流程中可以作为最后一个步骤。

2022/12/260废水的物理化学处理法（1）吸附2022/12/121

（4）反渗透分离水中的分子态或离子态溶解物质。它是利用某种特殊的半透膜具有能渗析水而溶质被阻留的特性来进行工作的。

（5）超过滤利用半渗透膜的选择透过性质，在一定的压力条件下，使水可以通过半渗透膜，而胶体、微小颗粒等不能通过，从而达到分离或浓缩的目的。

（6）萃取（液—液）法将不溶于水的溶剂投入污水之中，使污水中的溶质溶于溶剂中，然后利用溶于水的密度差，将溶剂分离出来。再利用溶剂于溶质的沸点差，将溶质蒸馏回收，再生后的溶剂可循环使用。脉冲筛板塔、离心萃取机等。

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（4）反渗透2022/12/122废水的生物处理法

（1）好氧生物处理常用的人工好氧生物处理法有活性污泥法和生物膜法两种。活性污泥法是水体自净的人工化，是使微生物群体在反应器（曝气池）内呈悬浮状，并与废水接触而使之净化的方法，所以又称悬浮生长法。生物膜法又称固定生长法，是土壤自净（如灌溉田）的人工化，是使微生物群体附着于其它物体表面上呈膜状，并让它和废水接触而使之净化的方法。生物处理主要用来去除废水中溶解的和胶体有机物，悬浮物质则可用沉淀等方法加以去除。

2022/12/262废水的生物处理法（1）好氧生物处理2022/12/123（2）厌氧生物处理污泥及某些工业废水，其有机物含量大大高于城市污水，是不宜直接采用好氧法处理的，一般须进行厌氧处理，即在无氧条件下，借兼性菌和厌氧菌降解有机污染物，分解的主要产物是以甲烷为主的沼气。我国农村推广的沼气池，也是利用厌氧处理的原理，以粪便、草禾茎秆等作为原料抽取沼气，并提高肥效的一种方法。2022/12/263（2）厌氧生物处理污泥及某些工业废水，其有机物含量大大高于城（3）组合工艺处理法

（a）厌氧（表氧）／好氧生物处理系统（b）化学氧化—生物组合技术另外，近年来，物化与生物技术的组合也发展的比较快，特别是在印染废水的处理上，已经得到大范围的使用，并取得了较好的效果。多项单元技术的优化组合是当今水处理的发展方向，适合实际废水组合工艺的开拥有广阔的前景。

2022/12/264（3）组合工艺处理法

2022/12/125按照处理程度一级处理是去除废水中的漂浮物、悬浮物和其他固体物，调节废水的PH值，减轻废水的腐化和后续处理工艺的负荷，一般经过一级处理后，悬浮物固体的去除率为70%～80%，而BOD5的去除率为25%～40%左右。废水的净化程度不高，一般达不到排放标准。对于二级处理来说，一级处理就是预处理三级处理又称深度处理。2022/12/265按照处理程度一级处理是去除废水中的漂浮物、悬浮物和其他固体物污水处理厂一角2022/12/266污水处理厂一角202预处理一级处理2022/12/2