水污染控制工程-绪论

水污染控制工程教材及参考文献●高廷耀，顾国维，周琪.水污染控制工程(第三版).高等教育出版社，2007●张忠祥，钱易.废水生物处理新技术.清华大学出版社，2004●张自杰.排水工程.中国建筑工业出版社，2000O

Metcalf

and

Eddy,Inc.

废水工程处理及回用，化学工业出版社，2004●C.P.Leslie

Grady,Jr.Biological

Wastewater

Treatment.

环境科学与工程出版社，2003●汪、何成达.给水排水管网工程.化学工业出版社，2005OW.韦斯利·艾肯费尔德(小).工业水污染控制，陈

忠明等译，化工出版社，2004●徐葆玖.给水处理理论，中国建筑工业出版社，2001OG.Gottschalk,J.A.Libra,A.Saupe.OzonationofWaterandWasteWater,

中国建筑

出版社，2004OSimonJudd,Claire

Judd.Principles

andApplications

of

membrane

bioreactors

in

waterandwastewatertreatment.科学出版社，2009OTakashiAsano,F.L.Burton,H.L.Leverenz.Water

Reuse

Issues,Technologies,and

Applications,

清华大学出版社，2008课程在专业学习中的地位环境监测环境污染状况“四大”化学

环境工程微生物环境治理工程大气污染治理

固体废弃物治理

水污染控制工程废水种类杂，研究技术广、研究成果多、学时数最大。“三废”治理相互关联。本教材的特色及其发展●环境工程、环境科学及给水排水专业的核心课程；●2007年出版的第三版为“十一五”国家级规划教材，增加了大量设计内容，科学研究与工程设计并重。●课程2003年获得同济大学精品课程，2004年被评为上海市精品课程，2007年国家级精品课程。本课程主要内容及相关实践环节●排水管网概念与设计方法(课程设计)●污水水质、排放指标(处理设计目标)●污水处理技术(物、化、生)与设计方法(综合实验、课程设计、生产实

习)●授课与研讨融合(创新培养)学时22222222内容绪论管渠系统水力计算系统设计污水

水质物理处理物理处理物理处理学时5222322内容生化基础活性污泥活性污泥活性污泥活性污泥生物

膜法稳定塘法土地处理学时2222222内容厌氧处理厌氧处理化学处理物化处理物化处理污泥处理污泥处理2015年课程教学计划内容课程考核●平时成绩：30%(出勤、提问、互动，作业等);●考试成绩：70%●水资源、水循环概念与意义●水污染及其危害，污染指标●我国水资源及水质现状●环境科学与工程学科的产生与发展●水环境保护标准与法规●水污染控制技术研究内容●掌握●了解绪水

资

源●水是生命之源，是人类及其所有生物维系生命的基本物质。古埃及文明—尼罗河，古老中华文化—黄河●人类文明的出现和进步总是和水联系在

一起的，其生存和发展总是依附着水。●水资源的紧张威胁人类的生存。过去50年中，由水引发的冲突共507起，其中37起有

暴力性质，21起演变为军事冲突。地球上的“水”很多，但可以利用的“水资源”很少68.70地下水30.96湖泊和湿地大气水河流

生物水0.0032●能够被人类直接利

用的水不足1%海水97.41

总水量2.59淡水●All

streams

flow

into

thesea,

yet

the

sea

is

neverfull.

To

the

place

thestreams

come

from,

therethey●--Ecclesiastes1(旧约

一

传道

书

)return

again.水循环-水圈的重要特性●各种形式的水在不断地循环运动；对水资源量及其分布、水体纳污能力

及水质产生极其深刻的影响。●水循环包括：自然循环和社会循环水的自然循环●小循环●由海洋表面蒸发的水汽，又以降水形式落入海洋；●或者由大陆表面(包括陆地水体表面、土面及植物叶面等)蒸发的水气，仍以降水形式落回

陆地表面。●大循环●

是由海洋表面蒸发的水汽，随气流带到大陆上空，形成降水落回地面，再通过径流(地表的

及地下)返回海洋的过程这种发生在海陆之间的循环过程。凝结和降落蒸腾

降

水

蒸发及地表径流地下径流

海洋凝结降落升华降水

蒸发高山积雪和冰川湖泊渗入水的自然循环PrecipiationEvaporationEvaperLAKES,STREAMS0.016%

surfacerunoffInterflowGroundwaterflowGROUNDWATER0.63%GLACIALICE1.81%VolcanicgasesTranspiration

fromplants图中的数据为不同类型水的体积百分比nfiltrationPercolationSOILMOISTURE0.005%ATMOSPHERE0.001%OCEANS97.5%水体更替周期●指水体在参与水循环过程中，全部水量被交换更新一次所需要的时间。●也称为滞留时间：T=总水量

/

输入水量水体类型更替周期水体类型更替周期极地冰川9700a生物水几h海洋2500a大气水8d沼泽5

a土壤水1d高山冰川1600a河川水8d地下水100-1400a湖泊17a在开发利用水资源过程中，要充分考虑各种水的循环周期和活跃程度，合理开发以防止由更替周期长或补给不及时，造成水资源的枯竭。水体更替周期自然界水循环的意义●水的循环在地球上起到输送热量和调节

气候的作用，对地球环境的形成、演化

和人类生存都有重大的作用与影响(形

成各种壮丽的景观)。●水循环决定水资源的特点：水存在的形

式多样性，分布的广泛性，

时空变化的

随机性，水资源的分配的巨大差异性。●水成为一种可更新的资源；具有自身净

化作用，对饮用取水和污染物的排放要

求具有指导意义。绘出一幅水的社会循环图水的社会循环流程取水

输水

给水处理

配水江河、湖泊径流

生活用水

生产用水污水回用污水处理

输送

污水收集污染、环保与经济意义基本概念●水的社会循环是指人类为了满足生活和生产的需求，不断取用天然水体中

的水，经过使用，一部分天然水被消耗，但绝大部分却变成生活污水和生

产废水排放，重新进入天然水体。●在水的社会循环中，生活污水和工农业生产废水的排放，是形成自然界水

污染的主要根源，也是水污染防治的主要对象。水社会循环特点与意义●城镇临近的水体(河流、湖泊)一般是给水系统的水源和排水系统接纳水体。●取之于河流，还之于河流，形成一种受人类社会活动作用的水循环。●可以严重地改变天然水循环，处理不好，会产生一系列水问题与生态环境问

题。水循环对全球水资源的分布

产生深刻的影响世界水资源的状况社会的发展和人口的增加，导致2.32亿人

口所在的26个国家被列为缺水国家；其原因有2

个方面：●中东的集中缺水-地理位置(主要是自然循环

的结果);●印度、中国过度开采的缺水及水资源分布不

均(社会循环结果)。水的社会循环与水资源可持续利

用-李圭白随着社会经济的发展，水的社会循环量愈来愈大，有的地区天然水量已不敷所需，

从而出现了水危机。●水应成为商品；开采、加工和输配商品水的产业，就是水工业；水工业以实现水

的社会循环和水资源可持续利用为己任，并将随着社会循环水量的增大而发展。●预计到21世纪中叶将远超20%,水危机更重，这就为水工业提供了一个最大的发

展空间。水的社会循环不合理带来的问题●在生活和生产用水过程中，会使水携带大量废弃

物排入水体，造成水体污染；●对于水资源紧缺地区，花巨资远距离(甚至计划

跨流域)调水；●农业用水占用水总量的70%~80%,但灌溉技术落

后，水的有效利用率仅约30%,比发达国家几乎低一

倍

；○工业用水的重复利用和循环利用率也普遍较低；●城市污水资源化更为稀少。水污染的概念1984年颁布的《中华人民共和国水污染防治法》中说明：水污染即指“水体因某种物质

的介入而导致其物理、化学、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，危害人体健康或破

坏生态环境，造成水质恶化的现象”。举例说出几种污染物

及其危害污染物种类(处理技术?)●物理性污染：●感观污染—色度、嗅味、浊度●热污染●悬浮固体污染(SS)●油类污染●无机物污染●酸碱污染●无机毒物污染：重金属、非金属●有机物污染●综合污染指标●有机毒物污染●分类：可生化性，有机物结构与可生化

性●营养盐污染●生物污染●放射性污染水环境污染物悬浮物

(SS)动水中呈悬浮状，静水中可下

沉或上浮。

包括泥砂、大颗粒粘土、

矿物废渣等无机易沉悬浮物和草木、浮游生物体等有机易浮悬浮物。通常用重力沉降法去除。胶体污染物●尺寸较小，在水中长期静置不会下沉。

包括粘土、细菌、病毒、腐殖质、蛋白

质等，造成水的色、臭、味。●

由于水体中胶体表面带有电性，须投

加混凝剂方可去除。耗氧有机物一般指溶解性物质●例如：糖、蛋白质、氨基酸、酯类、纤维素等有机物质，这些物质以悬浮状态或溶解

状态存在于水中，排入水体后能在微生物作用下分解为简单的无机物，在分解过程中

消耗氧气，使水体中的溶解氧减少，水质恶化。●宏观表征：(COD,BOD,TOD,DO,TOC)植物性营养物(N,P)植物性营养物主要指含有氮磷等植物所需营养物的无机、有机化合物，如

氨氮、硝酸盐、亚硝酸盐、磷酸盐和含氮和磷的有机化合物。这些污染物排入水体，特别是流动较缓慢的湖泊、海湾，容易引起水中藻

类及其他浮游生物大量繁殖，形成富营养化污染。●近年来，水体富营养化污染已经成为我国湖泊最重要最突出的环境问题。

75%以上的湖泊富营养化加剧。●氮和磷是主要诱因，必须控制排氮、磷的点污染源、非点污染源和内源。●污水脱氮技术的研究、开发和工程应用一直是国内外污水处理界的热点和

难

点

。太湖的富营养化——N,P

污染滇池蓝藻邓佳◎摄

中国环境新闻工作者协会编“绿毒”水葫芦富营养化的危害1、生态破坏藻类繁生溶解氧下降

鱼类死亡2、

富营养化污染水源一我国水体富营养化，藻类过量繁殖，有些水体几千万个/L,

堵塞水处理设备；一藻类影响常规水处理工艺，而且在消毒过程中会与氯作用生成氯化消毒副产物一藻类在代谢过程中产生的藻毒素直接危害人体健康重金属污染物(汞，镉，铅，铬，镍)很多重金属对生物有显著毒性，并且能被生物吸收后通过食物链浓缩千万倍，最终进入人体造成慢性中毒或严重疾病。例如，著名的日本水俣病就是由于甲基汞破坏了人的神经系统而引

起的；骨痛病则是镉中毒造成骨骼中钙的减少的后果，这两种疾病最终都会导

致人的死亡。属污染调查中国重金癌污染调查终点湘江启示录www.extreme-那些沉没的资本ps

纪

英

男

反

腐

6XINMIN

WEEKLY周

刊“病人”郭敬明P⁶朴槿惠的心信之旅p₄2施大畏：英雄崇拜主义者p₆0南方都末报深度周刊酸

碱

污

染>当水体pH小于6.5或大于8.5时，水中微生物的生长会受到抑制，致使水体自

净能力减弱，并影响渔业生产，严重时还会腐蚀船只、桥梁及其他水上建筑。>

用酸化或碱化的水浇灌农田，会破坏土壤的理化性质，影响农作物的生长。

酸碱对水体的污染，还会使水的含盐量增加，提高水的硬度。·

石

油

类大

气

中

的

系

进石油在微生物作用下的图>石油还会使鱼类呼吸困难直至死亡。病

原

体>

生活污水、医院污水和屠宰、制革、洗毛、生物制品等

工业废水，常含有病原体，会传播霍乱、伤寒、胃炎、

肠炎、痢疾以及其他病毒传染的疾病和寄生虫病。>

大肠杆菌群：最基本的粪便污染的指标菌群，并间接表

明有肠道病菌存在的可能性。·

其他污染物●难降解有机物(新型污染物PPCPs)●放射性物质●非金属污染物●热污染等点源污染和面源污染的概念●人类活动所排放的各类污水是将上述污染物带入水体的一大类污染源，由于这

些污水、废水多由管道收集后集中排除，因此常被称为点污染源。●大面积的农田地面径流或雨水径流也会对水体产生污染，由于其进入水体的方

式是无组织的，通常被称为非点污染源，或面污染源。点源污染●生活污水生活污水主要来自家庭、商业、学校、旅游服务业及其他城市公用设施，

包括厕所冲洗水、厨房洗涤水、洗衣机排水、沐浴排水及其他排水等。污水中主要含有悬浮态或溶解态的有机物质，还含有氮、硫、磷等无机盐

类和各种微生物。工业废水●工业废水产自工业生产过程。水量和水质随生产过程而异。●根据其来源可以分为工艺废水、原料或成品洗涤水、场地冲洗水以及设备冷却水

等；●根据废水中主要污染物的性质，可分为有机废水、无机废水、兼有有机物和无机

物的混合废水、重金属废水、放射性废水等；●根据产生废水的行业性质，又可分为造纸废水、印染废水、焦化废水、农药废水、

电镀废水等面

污

染

源●农村生活污水一般含有有机物、病原体、悬浮物、化肥、农药等污染物；畜禽养殖业排放的废水，常含有很高的有机物浓度；对于湖泊的富营养化，面污染源所作的贡

献常会超过50%。●大气中含有的污染物随降雨进入地表水体，也可认为是面污染源，如酸雨。●风刮起泥沙、粉尘进入水体等，也是一种面污染源。●据美国环保署的报告，美国江河湖海的污染负荷约三分之二来自于面源。●我国的江河湖海虽没有非常详细和全面的实测数据，但多数学者都认为来自面源

污染的负荷超过了点源。随着我国在点源污染治理率的大幅提高，面源污染已日

益成为水环境质量改善的关键问题。●近年来，我国旧城区仍存在脏差现象，造成城市面源污染加剧，大量污染物由地

表暴雨径流排入水体，由城市面源污染引起的水环境问题已经严重地制约城市的

可持续发展。水污染及其危害●工农业的飞速发展，带来巨大环境问题-水污染，产生一系列的严重后果，甚至

是灾难性事件；●世界银行调查报告指出：占世界人口40%的80个国家正面临着水危机，发展中国

家约有10亿人喝不到清洁的水，17亿人没有良好的卫生设施，每年约有2500万人

死于饮用不清洁的水。世界性水污染事件●早在18世纪，英国由于只注重工业发展，而忽视了水资源保护，大量的工业废水

废渣倾入江河，造成泰晤士河污染，已基本丧失了利用价值。●19世纪初，德国莱茵河也发生严重污染，德国政府为此运用严格的法律和投入大

量资金致力于水资源保护，经过数十年不懈努力，才使莱茵河碧水畅流，达到饮

用水标准。●美国7年前(两虫)寄生虫侵入密尔沃基供水系统，造成100人死亡，40万人致病

后，水质问题备受关注。水俣病事件●1953年，水俣镇发现了一个怪病人，开始时步态不稳，面部呆痴，进而是耳聋眼瞎，全身麻木，最后精神失常，身体弯弓，高叫而死。●1956年又有同样病症的女孩住院，引起当地熊本大学医院专家注意，开始调查研究。最后发现原来是当地一个化肥厂在生产氯乙烯和醋酸乙烯时，采用成本低的

汞催化剂工艺，把大量含有有机汞的废水排入水俣湾，1972年日本环境厅公布：水俣湾和新县阿贺野川下游有汞中毒者283人，其中60人死亡。〕

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公

害

病贵阳百花湖汞污染事故(时间：2007年；企业：贵州省有机化工总厂)·长期开采排出的含汞废水，对境内180多平方公里

流域造成不同程度地汞污染。那些当年没有采取

任何维护措施的炼汞炉渣堆放点，至今仍大量渗

漏。·

更令人担忧的是，万山特区境内的河流又分别汇

入长江水系。大量剧毒的重金属汞最终将顺流而

下，进入湖南省境内的洞庭湖乃至长江干流。·从某种程度上说，水质较好的长江可以冲淡这些

金属汞。但不少专家在接受《财经》记者采访时

警告说，随着时间的推移，江底底泥中的汞含量

势必会逐渐增加，从而形成新的隐患。痛痛病事件●1955—1972年，在日本富山县神通川流域两岸出现了一种怪病，患上此病，则全

身骨骼疼痛，不能行走，故取名为“痛痛病”●起因是附近的电镀厂、蓄电池制造厂及熔接工厂或因采矿工业含镉之废水未经适当

处理而径行排水，污染了神通川水体，两岸居民利用河水灌溉农田，稻米和饮用水

含镉而中毒●1963年至1979年共有患者130人，其中死亡81人。湖南双桥村"镉污染"致死26人村民望整体搬迁·2013-07-3108:21:27

来源：北青网-北京青年报(北京);·

“一年前的7月27日，头发花白的叶有志正重拾木匠手艺，准备外出打工。

一年后，他的坟边已长满荒草。在湖南省浏阳市镇头镇双桥村，他不是第

一个死于镉中毒的人，当地人相信，他也不会是最后一个。·湘和化工厂污染事件爆发于2009年的夏天，在化工厂烧锅炉的罗柏林镉中毒死亡

揭开了化工厂污染的黑幕，被列入全国十大环境污染事件。·在湖南省、长沙市、浏阳市三级政府的干预下，当年6月27日，湘和化工厂被永久

关闭，同时政府组织厂区方圆1200米内受污染的3000余名村民接受体检，镉超标

人数超过500人。在政府的调查期内，包括罗柏林在内5人先后死亡，这也让双桥

村成为了全国闻名的“镉村”。·从2009年的罗柏林开始至今已有26人死于镉中毒引发的各种疾病。其中20

人死于癌症，8人死亡时不足60岁。这其中不包括原湘和化工厂工人邱力昌。·叶有志的孙女叶双2009年镉中毒，当时的她还不到一岁，全身起满青紫色

的淤痕。经过48天的抢救，小女孩终于“捡回了一条命”,镉中毒却永久伤害了她的神经。已造成不可逆的后遗症。镉超标300多倍的村民自取土样；化工厂厂区附近挥之不去的异味镉污染土壤修复仍存疑1、气候条件2、水资源的分布与更替；3、水体自净能力1、水污染概念、来源2、水体污染指标、分类；3、水污染控制的技术回顾1水循环自然循环社会循环层圈地球

水圈

我国水资源状况>我国水资源总量为24130亿m³,

居世界第6位。但由于人口众多，仅相当于世界

人均的四分之一左右，居世界110位。我国水资源时、空分布不均的问题十分突出(南方一北方，6-9月占70%-90%)水污染使水资源紧张状况更为严峻●据水环境2011年国家公报，2011年，全国废水排放总量为652.1亿吨，化学需

氧量排放总量为2499.9万吨，比上年下降2.04%;氨氮排放总量为260.4万吨，

比上年下降.52%。●在现有的水处理技术水平和资金来源机制条件下，污水处理新债不断出现。

●“污染型”缺水城市逐年上升。COD(万吨)氨氮(万吨)排放总量工业源生活源农业源集中式排放总量工业源生活源农业源集中式2499.9355.5938.21186.120.1260.428.2147.682.62.02011年全国废水中主要污染物排放量●之后，该法经历1996年和2008年两次重大修改，从立法理念到制度构建都有了重大变化，对具有不同特点的水污染防治有了针对性的措施。●新增了诸多实质性内容，特别是在水污染事件的应急管理、政府责任、违

法界限、污染物总量控制、排污许可证管理、饮用水源地管理、处罚力度

及追究民事赔偿责任等方面有了较大的强化和完善。中华人民共和国环境保护法(2014年4月24日修订，2015年1月1日实施)●地位高一突出环境环境保护战略地位；●法律严—加大违法成本、严格法律责任，按日计罚，处罚无上限；●违反本法规定，构成犯罪的，依法追究刑事责任；●制度全一完善5条环保基本制度(环境监测制度、环评制度、联防制度、

“三同时”制度、总量控制和区域限批制度)建设项目环境保护管理

办法“三同时”制度环保设施与主体工程●同时设计●同时施工●同时投产使用水污染排放标准●国家排放和地方排放标准●水量和水质指标●综合排放和行业排放标准●排放标准的级别(一级、二级、三级)●回用标准存在问题●对法律惩处的力度现在远远不够。●就是我们的执法部门，环境保护行政主管部门，它只能对一些严重排污的，违

法排污的(行为)提出建议，比如说将它关闭，还是限期整顿，可是关不关最

后由政府来决定，这个力度是不够的。近代美国侵权赔偿的划时代案例●1993年，美国加州辛克利

(Hinkley)

镇居民将

太平洋电力瓦斯公司(PG&E)告上法院。公司向小镇的土地和水源排放含铬污染物，造成该镇癌症

高

发

。●最终PG&E以赔偿3.3亿美元和解，是美国污染致

癌单一赔偿案的最高数额赔偿。在加州政府监管

下，小镇的污染清理与修复工作延续至今。这一

故事被改编成电影《永不妥协》。●个人诉企业的案例原本胜诉率很低，被告企业

财大气粗，受害者却分散、贫困、不知情，同

时，环境污染案件取证的艰难、复杂冗长的程

序都极大阻碍受害人维护自己的权利，因此，不得不说辛克利污染案件之所以能取得合理赔

偿，除了艾琳·布洛科维奇的个人努力外，还和

当时的时代背景有关。●20世纪90年代的美国，环境保护运动已经蓬

勃发展了三十年，环保主义作为一种思潮深入

人心。据当时的民调显示，73%的美国人认为自

己是环保主义者，4/5的人认为环境问题是非常

重要的社会问题。高涨的环保意识和社会各界

的关注，最终成为了胜诉的重要因素。●比较之下，过去我国对企业违法行为的处罚着

实可称为“轻微”。近年来，国内处罚的“大

单”沃尔玛连锁店销售假“绿色猪肉”案，最

终罚款也只有269万元。此次，肯德基瞒报鸡肉

抗生素残留超标事件，按照相关法律，只能处3

万元罚金，而肯德基在中国的年营收接近百亿。●此外，监管法律不健全、监管标准低、漏洞多，

使得企业违法被查出几率较小。而且多数一线

执法者收入低，向其行贿相对容易。