《环境科学概论》第七章 水污染及其防治

水污染及其防治Waterpollutionandprevention

地球表面70%水

97.3%海水、2.7%淡水

0.2%可利用水每年的3月22日为“世界水日”

空间上：南方多、北方少；东部多、西部少

时间上：夏秋多、冬春少；

中国的水资源状况

我国的水环境面临三个主要问题:一是水资源短缺;二是水污染;三是用水的极大浪费。

开源措施

节流措施合理利用水资源合理开发和提取地下水修建水库和跨流域调水工程海水淡化人工降雨。。。。。。加强宣传教育，提高节水意识改进灌溉技术，提高用水效率挖掘水资源潜力。。。。。。水质：即水的品质，指水与其中所含杂质共同表现出来的物理、化学、生物学的综合特性。一、水质与水质指标天然水中所含物质溶解物质：钙、镁、钠、铁等的盐类及其他化合物，溶解的氧及其它有机物。（≤0.000001mm）胶体物质：硅胶、腐殖酸胶体。（0.0001-0.000001mm）悬浮物质：粘土、泥沙、细菌等。（＞0.0001mm）水质指标物理性水质指标：分感官物理性状指标和其它物理性状指标。化学性水质指标：分一般、有毒化学性水质、有关氧平衡指标。生物学水质指标：细菌总数、总大肠菌群数、各种病原菌、病毒等。温度、色度、嗅和味、浑浊度、透明度总固体、悬浮固体、溶解固体、可沉固体电导率pH、碱度、硬度、总含盐量、各种阴阳离子重金属、氰化物、多环芳烃、各种农药等溶解氧、化学需氧量、生化需氧量、TOCpHpH反应水的酸碱性质。天然水体pH为6-9；人体对pH值的反应非常敏感，身体内大部分物质的pH值为6.8，血液和细胞水的pH值为7.2-7.3。生物化学需氧量生物化学需氧量简称“生化需氧量。常以符号BOD表示。在有氧的条件下，当温度在20℃下，由于微生物的活动，是水中可降解的有机物氧化达到稳定状态时所需的氧量。水中有机物质在微生物的作用下，进行氧化分解所消耗的溶解氧量，单位为mg／L。水中有机物的生物氧化过程与水温和时间有密切关系，BOD的测定皆规定温度和时间条件。实际工作中以20℃培养5日后lL水样中消耗溶解氧的mg数来表示，称五日生化需氧量，缩写为BOD5。化学耗氧量

化学耗氧量亦称“化学需氧量”。用化学氧化剂(如高锰酸钾、重铬酸钾)氧化水中需氧污染物质时所消耗的氧气量，常以符号COD表示。单位为mg／L。在一定条件下，水中各种有机物在外加强氧化剂作用下所消耗的氧化剂量。COD的数值越大，则水体污染越严重。一般洁净饮用水的COD值为几至十几mg／L。

微生物学指标

水受人畜粪便、生活污水的污染时，水中细菌含量大增。检测水中细菌总数和大胞肠杆菌群数可判断水质受粪便污物污染的情况。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地表水源地一级保护区、珍惜水生生物栖息地、鱼虾类产卵场、仔稚幼鱼的梭饵场等；Ⅲ类主要适用于集中式生活饮用水地表水源地二级保护区、鱼虾类越冬场、洄游通道、水产养殖区等渔业水域及游泳区；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水域。二、水质标准表1地表水环境质量标准基本项目标准值

单位：mg/L序号I类II类III类IV类V类基本要求

所有水体不应有非自然原因导致的下述物质：A，能形成令人感观不快的沉淀物的物质；B，令人感官不快的漂浮物，诸如碎片、浮渣、油类等；C，产生令人不快的色、臭、味或浑浊度的物质；D，对人类、动植物有毒、有害或带来不良生理反应的物质；E，易滋生令人不快的水生生物的物质。1水温（°C）

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<=22pH6.5--8.56--93硫酸盐(以SO4-2计)≤250以下2502502502504氯化物(以CL-计)≤250以下2502502502505溶解性铁≤0.3以下0.30.50.51.06总锰≤0.1以下0.10.10.51.07总铜≤0.01以下1.0(渔0.01)1.0(渔0.01)1.01.08总锌≤0.051.0(渔0.1)1.0(渔0.1)2.02.09硝酸盐(以N计)≤10以下1020202510亚硝酸盐(以N计)≤0.060.10.151.01.011非离子氨≤0.020.020.020.20.212凯氏氮≤0.50.5(渔0.05)1(渔0.05)2313总磷(以P计)≤0.020.10.10.20.214高锰酸盐指数≤2481015溶解氧≤饱和率90%653216化学需氧量(CODcr)≤15以下1520304017生化需氧量(BOD5)≤3以下3461018氟化物(以F-计)≤1.0以下1.01.01.51.519硒(四价)≤0.01以下0.010.010.020.0220总砷≤0.050.050.050.10.121总汞≤0.000050.000050.00010.0010.00122总镉≤0.0010.0050.0050.0050.0123铬(六价)≤0.010.050.050.050.124总铅≤0.010.050.050.050.125总氰化物≤0.0050.05(渔0.005)0.2(渔0.005)0.20.226挥发酚≤0.0020.0020.0050.010.127石油类≤0.050.050.050.51.028阴离子表面活性剂≤0.2以下0.20.20.30.329粪大肠菌群(个/L)≤2001000200050001000030氨氮≤0.50.50.51.01.531硫化物≤0.050.10.20.51.0

生活饮用水水质标准

编号项目标准感官性状指标1色色度不超过15度，并不得呈现其他异色2浑浊度不超过5度3嗅和味不得有异臭异味4肉眼可见物不得含有

生活饮用水水质标准

编号项目标准化学指标5pH值6.5~8.56总硬度（以CaO计）不超过250毫克/升7铁不超过0.3毫克/升8锰不超过0.1毫克/升9铜不超过1.0毫克/升10锌不超过1.0毫克/升11挥发酚类不超过0.002毫克/升12阴离子合成洗涤剂不超过0.3毫克/升

生活饮用水水质标准

编号项目标准病理学指标13氟化物不超过1.0毫克/升，适宜浓度0.5~1.0毫克/升14

氰化物不超过0.05毫克/升15砷不超过0.04毫克/升16硒不超过0.01毫克/升17汞不超过0.001毫克/升18镉不超过0.01毫克/升19铬（6价）不超过0.05毫克/升20铅不超过0.1毫克/升

生活饮用水水质标准

编号项目标准细菌学指标21细菌总数1毫克水中不超过100个22大肠杆菌1升水中不超过3个23游离性余氯在接触30分钟后，应不低于0.3毫克/升

第一节水环境概述内容提要

第四节水污染防治

第三节水体污染与自净

第二节水质、水质指标√一、何谓水污染？水体因接受过多的杂质而导致其化学、物理及生物学特性的改变和水质恶化，从而影响水的有效利用，危害人体健康现象称为水污染。水污染分为：化学性污染；物理性污染；生物性污染。

化学性污染

酸碱污染重金属污染需氧性有机物污染营养物质污染有机毒物污染

酸碱污染

酸主要来自矿坑废水、工厂酸洗水、硫酸厂、粘胶纤维、酸法造纸等，酸雨也是某些地区水体酸化的主要来源。碱主要来自造纸、化纤、炼油等工业。酸碱污染不仅可腐蚀船舶和水上构筑物，改变水生生物的生活条件，还可大大增加水的硬度(生成无机盐类)，影响水的用途，增加工业用水处理费用等。重金属污染重金属，尤其是汞、铅、镉、铬等，超过一定浓度都对人体有毒。重金属一般以天然浓度广泛存在于自然界中，但由于人类对重金属的开采、冶炼、加工及商业制造活动日益增多，造成不少重金属如铅、汞、镉、钴等进入大气、水、土壤环境，引起严重的环境污染。重金属污染的危害亲硫重金属元素(汞、镉、铅、锌、硒、铜、砷等)与人体组织某些酶的巯基(-SH)有特别大的亲合力，能抑制酶的活性。亲铁元素(铁、镍)可在人体的肾、脾、肝内累积，抑制精氨酶的活性。六价铬可能是蛋白质和核酸的沉淀剂，可抑制细胞内谷胱甘肽还原酶，导致高铁血红蛋白，可能致癌。过量的钒和锰(亲岩元素)则能损害神经系统的机能。需氧性有机物污染

主要是指由城市污水、食品工业和造纸工业等排放含有大量有机物的废水所造成的污染。这些污染物在水中进行生物氧化分解过程中，需消耗大量溶解氧，一旦水体中氧气供应不足，会使氧化作用停止，引起有机物的厌氧发酵，散发出恶臭，污染环境，毒害水生生物。

富营养化(eutrophication)：湖泊、水库等水域的植物营养成分（氮、磷等）不断补给，过量积聚，致使水体营养过剩的现象称为水体“富营养化”。由于水体中营养物质过多，水生生物（主要是藻类）大量繁殖。藻类的的呼吸作用及死亡藻类的分解作用消耗大量的氧，致使水体处于严重的缺氧状态，并分解出毒物质，从而给水质造成严重的不良后果。营养物质污染

有机毒物污染

苯酚、多环芳烃、PCB、有机氯农药等。这些物质长期与人类和动物接触，会渐渐引起内分泌系统、免疫系统、神经系统出现多种异常。热污染热污染系指日益现代化的工农业生产和人类生活中排出的各种废热所导致的环境污染。热污染可以污染大气和水体，如工厂的循环冷却水排出的热水以及工业废水中都含有大批废热。废热排入湖泊河流后，造成水温骤升，导致水中溶解氧气锐减，引发鱼类等水生动植物死亡。大气中含热量增加，还能影响到全球气候变化。热污染还对人体健康构成危害，降低了人体的正常免疫功能。

物理性污染

悬浮物污染热污染放射性污染原子能工业应用发射性同位素单位二、水体的自净能力当污染物进入水体后，经过一系列的物理、化学、生物等方面的作用，污染物的浓度会逐渐降低，经过一段时间后，水体往往能恢复到受污染前的状态。水的这种自我调节、净化的能力，称为水体的自净能力。水体自净机理包括沉淀、稀释、混合等物理过程，氧化还原、分解化合、吸附凝聚等化学和物理化学过程以及生物化学过程。各种过程同时发生，相互影响，并相互交织进行。

然而，水体的自净能力是有限度的，当污染物的数量超过了水体的自净能力时，就会使水体出现危害人体健康或破坏生态环境的现象。水体的自净能力—稀释只能降低浓度，不能去除污染物。水体污染物分平流/推流和扩散两种运动形式。平流/推流---水流推动。扩散----高浓度到低浓度。水体的自净能力—生化自净有机污染物进入水体后在微生物作用下氧化分解为无机物的过程，可以使有机污染物的浓度大大减少，这就是水体自净作用。需氧来源于：大气补氧、水生植物光合作用。水体的自净能力—生化自净注意：氧垂曲线。补充简单河段水质模型，有助于理解氧垂曲线。简单河段指的是只有一个排放口时的单一河段，即把排放口置于河段起始点（定义排放口处的纵向坐标x为0），上游河段的水质视为河流水质的本底值。单一河段模型简单，是研究各种复杂模型的基础。水体的自净能力—生化自净S-P模型，1925斯特里特（H.Streeter）和菲尔普斯（E.Pbelps）建立，描述一维稳态（污染物在水体中某一空间位置的浓度不随时间变化）河流中BOD—DO变化规律方程，也称为氧垂方程，作出的曲线称为氧垂曲线。氧垂曲线：

水体受到污染后，水体中溶解氧逐渐被消耗，到临界点后又逐步回升的变化过程，称氧垂曲线。水环境容量

一定水体所能容纳污染物的最大负荷。

第一节水环境概述内容提要

第四节水污染防治

第三节水体污染与自净

第二节水质、水质指标√一、水污染防治目标及任务1目标：确保地面水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2任务：进行流域区域城镇的水污染防治规划加大对水环境水资源的保护加大对污染源的控制加强对各类废水的妥善收集和处理二、污染防治原则防—控制污染源工业污染源-----清洁生产生活污染源-----节水农业污染源------科学施肥、农药等治—措施、技术管—科学监测、管理三、废水处理技术物理法截留沉淀过滤气浮膜分离离心分离化学法混凝氧化还原中和化学沉淀物理化学法萃取吸附离子交换电解生物法好养活性污泥生物膜法厌氧处理技术天然生物净化系统

几种主要废水处理方法

方法名称主要设备主要处理对象物理处理法沉淀法沉淀池悬浮物隔油隔油池油类过滤法滤池、滤筛、超滤器悬浮物、胶状物、油脂类、染料等浮选法（气浮法）浮选池（罐）、溶气罐油、悬浮物等离心法离心机、溶液分离器悬浮物蒸发结晶法蒸发器和结晶溶解物几种主要废水处理方法方法名称主要设备主要处理对象化学处理法中和法中和池、沉淀池溶解物混凝沉淀法混凝池、沉淀池悬浮物、胶状物等氧化还原法反应罐、沉淀池等溶解物电解法电解槽溶解物几种主要废水处理方法方法名称主要设备主要处理对象物理化学处理法吸附法吸附柱（罐）溶解物离子交换法离子交换柱（罐）溶解物电渗析法渗析槽（器）溶解物反渗透法渗析器溶解物萃取法萃取器、分离器溶解物几种主要废水处理方法方法名称主要设备主要处理对象生物处理法生物滤池生物膜法生物滤池、转盘有机物、硫、氰等活性污泥法好养活性污泥曝气池和沉淀池吸附氧化絮凝沉淀有机物、硫、氰等厌气处理法消化池有机物氧化塘天然生物净化系统氧化塘有机物等几种主要工业废水的处理和利用方法工业废水名称处理和利用方法说明含酚废水溶剂萃取法适用于大量高浓度含酚废水的回收蒸馏（蒸汽脱酚法）适用于大量高浓度含酚废水的回收磺化煤吸附法适用于少量含酚废水的回收化学氧化法用臭氧等氧化，适用于低浓度含酚废水的进一步处理，但费用较高工业废水名称处理和利用方法说明含氰废水解吸-吸收法适用于大量高浓度含氰废水的处理，并利用回收的氰化氢制取黄血盐碱性氯化法在碱性条件下用液氯、漂白粉、次氯酸钠等使氰分解成氮及二氧化碳电解法适用于浓度较高的含氰电镀废水生物处理适用于大量低浓度含有机氯（丙烯腈等）废水的处理工业废水名称处理和利用方法说明含汞废水混凝沉淀法一般用硫化钠为混凝剂，使生成硫化汞沉淀除去活性炭吸附法适用于低浓度含汞废水的处理离子交换法适用于低浓度含汞废水的处理，但费用较高工业废水名称处理和利用方法说明含铬废水硫酸亚铁石灰法硫酸亚铁将废水中的六价铬还原成三价铬，再加石灰形成氢化铬沉淀除去电解法适用于处理电镀废水离子交换法同电解法工业废水名称处理和利用方法说明含镉废水化学沉淀法利用石灰等化学物质以沉淀废水中的镉，分离除去吸附法利用活性炭、磺化煤等吸附剂处理低浓度含镉废水离子交换法适用于处理低浓度含镉废水四、废水处理流程一级处理二级处理三级处理废水三级处理

废水处理过程通常分三级进行一级处理是去除水中的漂浮物、悬浮物和其它固体物，调节废水的pH值，减轻废水的腐化和后续处理工艺的负荷。采用物理处理法如格筛、网筛、过滤、沉淀、隔油、上浮和预曝气等方法，这些方法只能完成一级处理的要求，还要进行二级处理。因此，对于二级处理来说，一级处理就是预处理。二级处理二级处理是大幅度地去除水中的悬浮物、有机污染物和部分金属污染物。生物处理是污水二级处理的主体工艺。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。三级处理三级处理又称深度处理，它是二级处理未能去除的部分污染物进行进一步净化处理，常用的有超滤、活性炭吸附、离子交换、电渗析等。根据三级处理出水的具体去向和用途，其处理流程和组成单元有所不同。造纸厂废水处理实例1.废水调节池

废水调节池的主要作用是调节水量和水质，犹如蓄水池，保证废水在流出调节池时的流量比较稳定，便于后面的操作控制。同时，将空气注入调节池中，利用曝气的搅拌作用，使水质混合均匀，防止废水中的泥砂沉淀。2.混凝池

混凝池的作用是使颗粒状的污染物从废水中沉淀出来。但是，固体颗粒有大有小，小的颗粒物不能依靠自身的重力作用沉降,需加入一些絮凝剂，把小颗粒所带的电荷中和掉，促使它们凝聚成较"的颗粒，以利于沉降。3.初沉池

从混凝池出来的废水在初沉池内进行沉淀。废水中的粗大颗粒物在自身重力的作用下自由沉降，实现固液分离。除去大颗粒的废水流入下一个处理单元，沉淀下来的污泥进入污泥处理系统进行再处理。4.冷却水塔想成功地对废水进行生物处理，必须给微生物一个最佳的生存条件，而废水的进水水温一般高于微生物的最佳温度范围，因此需要借助冷却水塔对其进行冷却以利后续的生物处理。5.氧化塘（生物处理系统）氧化塘内有曝气设备，用来补充氧气。因为造纸废水中缺乏氮、磷等营养元素，需向废水补充一定量的磷酸和尿素。微生物就