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(Waterresource)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60－80％降水集中在夏季；年际变化差3－6倍许多地区缺水严重在660个城市中，400个城市缺水。北京60－80％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感官性指标，水的色度来源于金属化合物或有机化合物感官性指标，水的异臭来源于还原性硫和氮的化合物、挥发性有机物和氯气等污染物质挥发性物质溶解物质固定性物质悬浮固体物质加速耗氧反应，最终导致水体缺氧或水质恶化造成水中溶解氧减少工业废水常引起水体热污染色度固体物质嗅和味温度化学性指标有机物生化需氧量（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20~100d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:biologicaloxygendemand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）。BOD与CBOD、NBOD时间/d需氧量/（mg·L-1）BODL与BOD5时间/d化学性指标有机物化学需氧量（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0.4~0.5。

COD:chemicaloxygendemand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）。化学性指标有机物总有机碳（TOC）和总需氧量（TOD）TOC:totalorganismcarbon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:totaloxygendemand在900~950℃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TOCTODCODcrBODLBOD5CODMn化学性指标有机物油类污染物石油类：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。化学性指标有机物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0.1～0.2mg/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（0.001mg/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。化学性指标无机性指标植物营养元素pH和碱度重金属过多的氮、磷进入天然水体，易导致富营养化，使水生植物尤其是藻类大量繁殖，造成水中溶解氧急剧变化，影响鱼类生存，并可能使某些湖泊由贫营养湖发展为沼泽和干地。重金属主要指汞、镉、铅、铬、镍，以及类金属砷等生物毒性显著的元素，一般指序号21－83，比重大于4的金属，也包括具有一定毒害性的一般重金属，如锌、铜、钴、锡等。一般要求处理后污水的pH在6～9之间。当天然水体遭受酸碱污染时，pH发生变化，消灭或抑制水体中生物的生长，妨碍水体自净，还可腐蚀船舶。碱度指水中能与强酸定量作用的物质总量，按离子状态可分为三类：氢氧化物碱度；碳酸盐碱度；重碳酸盐碱度。作为微量金属元素。重金属的主要危害：生物毒性，抑制微生物生长，使蛋白质凝固;逐级富集至人体，影响人体健康。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。含磷化合物有机磷有机磷包括磷酸甘油酸、磷肌酸等无机磷磷酸盐:正磷酸盐(PO43-)、磷酸氢盐(HPO42-)、磷酸二氢盐（H2PO4-)

、偏磷酸盐(PO3-)聚合磷酸盐:焦磷酸盐(P2O74－)、三磷酸盐(P3O105-)、三磷酸氢盐(HP3O92-)生物性指标生活污水：肠道传染病、肝炎病毒(甲型)、寄生虫卵等制革屠宰等工业废水：炭疽杆菌、钩端螺旋体等医院污水：各种病原体危害：传播疾病，影响卫生，导致水体缺氧来源及危害水中细菌总数反映了水体有机污染程度和受细菌污染的程度。常以细菌个数/mL计。饮用水：<80个/mL

医院排水：<500个/mL细菌总数大肠菌群的值可表明水样被粪便污染的程度，间接表明有肠道病菌存在的可能性。常以大肠菌群数/L计。饮用水：<1个/100mL

城市排水：<10000个/L

游泳池：<1000个/L大肠菌群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。根据净化机制分为三类物理净化：稀释、扩散、沉淀化学净化：氧化、还原、分解生物净化：水中微生物对有机物的氧化分解作用污水排入河流的混合过程

竖向混合阶段：污染物排入河流后因分子扩散、湍流扩散、弥散作用逐步向河水中分散，由于一般河流的深度与宽度相比较小，所以首先在深度方向上达到浓度分布均匀，从排放口到深度上达到浓度分布均匀的阶段称为竖向混合阶段，同时也存在横向混合作用。

横向混合阶段：当深度上达到浓度分布均匀后，在横向上还存在混合过程。经过一定距离后污染物在整个横断面上达到浓度分布均匀，这一过程称为横向混合阶段。

断面充分混合后阶段：在横向混合阶段后，污染物浓度在横断面上处处相等。河水向下游流动的过程中，持久性污染物的浓度将不再变化，非持久性污染物浓度将不断减少。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排放水体工农业利用地下水回灌第三节污水出路污水排放水体的限制污水综合排放标准GB8978—1996城镇污水处理厂污染物排放标准

GB18918—2002

海洋水质量标准GB3097地表水环境质量标准GB3838—2002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城市生活用水和市政用水农业、林业、渔业和畜牧业地下水回灌其他方面工业城市绿地灌溉供水市政与建筑用水城市景观工艺生产用水冷却用水锅炉补充水其他杂用水污水的出路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

序号分类标准值项目Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类Ⅳ类Ⅴ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0.01）0.1(湖、库0.025)0.2(湖、库0.05)0.3(湖、库0.1)0.4(湖、库0.2)9总氮（湖、库，以N计