环境科学与工程导论水环境污染与防治2环境保护科学.pptx

吉林省对进入禽流感疫区的村民消毒 第1页/共39页二、水污染造成水生态系统破坏二、水污染造成水生态系统破坏 水环境的恶化破坏了水体的水生生态环境，导致水生生物资源的减少、中毒，以致灭绝。水污染使湖泊和水库的渔业资源受到威胁。水污染恶化了水域原有的清洁的自然生态环境。使许多江河湖泊水体浑浊，气味变臭，尤其是富营养化加速了湖泊衰亡。城市水域的污染，使水域景观恶化，降低城市旅游资源的开发价值。全世界每年向海洋及河流排放300-500万吨石油，水中含有0.010.1mL/L的石油就会导致水鸟和大量鱼卵死亡。辽宁省参窝水库长期接纳本溪市的工业废水和生活污水，在19881989年现场测定，鱼体内测出了酚、砷、汞、镉、铜、锌等七种有毒物质，其中酚超标33.33%，砷超标16.66%，大多数鱼类都不能食用，高龄鱼体内有毒物质更高。第2页/共39页三、水污染加剧了缺水状况三、水污染加剧了缺水状况我国是个缺水国家，人均占有的水资源仅为2330m3，相当于世界人均占有量的1/4。城市缺水问题严重，北京人均水资源占有率仅有我国人均量的1/6。我国缺水城市有300多个，全国城市日缺水1.6107m3。南方城市因水污染导致的缺水占这些城市总缺水量的6070%；北方和沿海城市缺水更为严重。山东省每年缺水达11.6 1010m3。年中国环境状况公报显示：七大水系污染程度由重到轻依次为：海河、辽河、淮河、黄河、松花江、长江、珠江。主要污染指标为氨氮、五日生化需氧量、高锰酸盐指数和石油类。第3页/共39页四四、水污染对农作物的危害水污染对农作物的危害我国是农业大国，农业灌溉用水量超过全国总用水量的3/4；污水灌溉危害严重。灌溉水中的污染物质浓度过高会杀死农作物；有些污染物会引起农作物变种，结果引起减产或绝收。污染物质滞留在土壤中会恶化土壤，积聚在农作物中的有害成分会危及人的健康。第4页/共39页五、水污染造成的经济损失五、水污染造成的经济损失 以黄河为例，黄河以占全国2%的河川径流承当着全国15%的耕地面积的灌溉和12%人口的供水，平均每年有53%的水被利用。但是工业用水重复利用率仅30%左右，全流域节水灌溉面积仅占灌溉总面积的20%，黄河灌区引水的损失量高达30%40%，引黄的水资源的利用率仅40%左右(国外为90%)，即从黄河引出来的300亿吨水中就有180亿吨被浪费。其中的重要原因就是黄河水水价太低，在黄河上游 的宁夏回族自治区，灌溉水价仅59厘钱/吨，电力提灌为5分/吨左右，下游河南、山东灌区1996年农业实收水价不足5分，1000吨黄河水的价格还买不到一瓶矿泉水，更有甚者，有的地方农民一亩地交上60元的水费就可以随便使用黄河水。黄河自1990年以来，8年期间年年断流，基本的生态流量都不能保证，造成的损失高达300多亿。要解决黄河断流、黄河流域 的水资源短缺，节水是一个关键，而节水的关键在水价。第5页/共39页第五节 水环境污染防治一、水污染防治的原则 根本原则：“防、治、管”三者结合。1.“防”是指对污染源的控制，通过有效控制使污染源排放的污染物减到最小量。节水：而从年到年，全国共发生水污染事故起，平均每年近千起。工业污染依然是目前水污染的主要来源，不少地方的政府和企业有法不依，违法排污相当普遍。一方面，水污染造成饮用水安全问题日益凸显；另一方面，我国的水资源浪费现象依然严重，我国城市供水管网漏损率高达，仅此每年浪费水达亿吨以上。天津作为重要的节水城市，2005年比2000年少供水17%。2.“治”3.“管”是指对污染源、水体及处理措施的管理。第6页/共39页 无论是企业还是居民，无论是领导还是一般群众，对环境保护基本国策的重要性和意义实际 上认识不足，往往是停留在口头上、宣传上，并不能把环保意识贯穿在实际的生产和生活中，不能自觉地考虑生产生活行为对环境的影响，环境和发展的综合决策机制尚未形成，常常 出现一个造纸厂污染一条河的现象，牺牲环境和资源去追求看得见的眼前利益的现象是我国 的一个普遍现象。环保执法力量薄弱，监督管理机构不健全，不少县甚至没有独立的环保机 构，很难对排污大户乡镇企业实施有效的监督管理。第7页/共39页 与欧、美各国80%90%的污水处理率相比，我国污水处理率极低，大量的污水未经处理直接 排 入江河，流域污染加剧。第8页/共39页二、污水处理技术概述二、污水处理技术概述w污水处理的目的就是将污水中的污染物以某种方法分离出来，或将其分解转化为无害稳定物质，从而使污水得到净化。一般要达到防止毒害和病菌传播，除掉异臭和恶感才能满足不同需求。w 一般废水的处理方法大致可分为物理法、化学法、物理化学法以及生物法四大类。另外，按照处理程度，废水处理方法可分为三级：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。第9页/共39页预处理预处理一级处理一级处理第10页/共39页 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。二级处理系统二级处理系统第11页/共39页 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。三级处理系统三级处理系统第12页/共39页海口市污水处理厂海口市污水处理厂第13页/共39页1.污水处理方法分类（1）物理法：通过物理作用，以分离、回收污水中不溶解的、呈悬浮状的污染物质（包括油膜和油珠），在处理过程中不改变其化学性质。物理方法操作简单、经济。常采用的物理方法有重力分离法、离心分离法、过滤法、蒸发法和结晶法等。重力分离法：利用污水中呈悬浮状的污染物与水密度不同的原理，借重力沉降作用或上浮作用，使水中悬浮物分离出来。所用设备有沉砂池、沉淀池和隔油池等。过滤法：利用过滤介质截流污水中的悬浮物。过滤介质有筛网、纱布、微孔管等，常用的过滤设备有隔栅、栅网、微滤机等。第14页/共39页气浮法（浮选法）：将空气通入污水中，并以微小气泡形式从水中析出成为载体，污水中相对密度接近于水的微小颗粒状的污染物质（如乳化油等）黏附在气泡上。并随气泡上升到水面，从而使污水中的污染物质得以从污水中分离出来。加压溶气气浮法、叶轮气浮法和射流气浮法等。离心分离法：含有悬浮污染物质的污水在高速旋转时，由于悬浮颗粒和污水受到的离心力不同，从而达到分离目的的方法。常用的离心设备有旋流分离器和离心分离器等。第15页/共39页（2）化学法 向污水中投加化学试剂，利用化学反应来分离、回收污水中的污染物质，或将污染物质转化为无害的物质。常用的化学方法有沉淀法、混凝法、中和法和氧化还原法等。沉淀法：向污水中加入化学物质，使它与污水中的溶解性物质发生反应，生成难溶于水的沉淀物以降低污水中溶解物质的方法。这种方法适用于重金属、氰化物等工业污水的处理。沉淀法可分为石灰法、硫化物法和钡盐法等。NaCN+2NaOH+Cl2=NaCNO+2NaCl+H2O第16页/共39页混凝法：向污水中投加混凝剂，使污水中的胶体颗粒失去稳定性，凝聚成大颗粒而下沉。通过混凝法可去除污水中分散的固体颗粒、乳状油及胶体物质等。混凝法可降低污水的浊度和色度，去除多种高分子物质、有机物、重金属和放射性物质等。也可以去除能够导致富营养化的物质（如磷）等可溶性有机物，还可以改善污泥的脱水性能。常用的混凝剂有铝盐和铁盐及其聚合物（硫酸亚铁、三氯化铁、硫酸铁）等。第17页/共39页中和法：向酸性废水中加入碱性物质或向碱性废水中加入酸性物质使废水变为中性的方法。氧化还原法：利用高锰酸钾、液氯、臭氧等强氧化剂或电极的阳极反应，将废水中的有害物质氧化分解为无害物质；利用铁粉等还原剂或电极的阴极反应，将废水中的有害物质还原为无害物质的方法。臭氧氧化法对污水进行脱色、杀菌和除臭处理；还原法处理含铬电镀废水。Cr2O72-+6Fe2+14H+=2Cr3+6Fe3+7H2O第18页/共39页（3）物理化学法 利用萃取、吸附、离子交换、膜分离技术、气提等原理，处理或回收工业废水的方法。利用物理化学法处理工业废水前，一般要经过预处理，以减少废水中的悬浮物、油类、有害气体等杂质，或调整废水的pH值，以提高回收效率、减少损耗。液-液萃取法：将与水不混溶的溶剂投入到废水中，使废水中的溶质溶于溶剂中，利用溶剂与水的密度差别，将溶剂分离出来。再利用溶质与溶剂的沸点差将溶质蒸馏回收，再生后的溶剂可循环使用。常用的萃取设备有脉冲筛板塔、离心萃取机等。吸附法：利用多孔性的固体材料吸附污水中的一种或多种污染物质。吸附法多用于深度处理，分静态处理和动态处理。常用的设备有固定床、移动床和流动床等。第19页/共39页离子交换法：利用离子交换剂的离子交换作用置换污水中的离子态污染物质的方法。常用的离子交换剂有无机离子交换剂和有机离子交换剂两类。膜分离技术（电渗析法）：在外加直流电场的作用下，阴、阳离子交换膜对水中离子有选择透过性，使一部分溶液中的离子迁移到另一部分溶液中去，从而达到浓缩、纯化、分离的目的。反渗透法：利用半渗透膜，在一定的外加压力下，水分子透过膜，水中的污染物质（溶质）被膜截流，达到处理污水的目的。用于重金属废水的处理、污水的深度处理及海水淡化等。常用的膜材料有醋酸纤维素、磺化聚苯醚等高聚物。第20页/共39页超滤处理超滤处理 第21页/共39页第22页/共39页离子交换 第23页/共39页（4）生物法利用微生物的新陈代谢功能，使溶解于污水中或胶体状态的有机污染物被降解并转化为无害物质，从而使废水得以净化的方法。好氧生物处理法 在有氧条件下，借助于好氧菌的作用来进行的方法。分活性污泥法和生物膜法。厌氧生物处理法 在无氧的条件下，利用厌氧微生物的作用分解水中的有机物，达到净化水的目的。生产1吨酒精能产生14立方米的污水，每一立方米污水能产生18立方米的沼气，即生产1吨酒精能产生250立方米的沼气，这些沼气能量相当于250kg标准煤；1立方米的沼气能发电1.25度。厌氧分解的最大好处就是能产生沼气第24页/共39页完全混合系统好氧处理单元完全混合系统好氧处理单元 第25页/共39页氧化沟处理系统好氧处理单元氧化沟处理系统好氧处理单元 第26页/共39页活性污泥法污水处理工艺流程简图活性污泥法污水处理工艺流程简图第27页/共39页生活污水格栅过滤沉沙池一次沉淀池曝气池二次沉淀池污泥回流剩余污泥出水消化浓缩脱水焚烧综合利用活性污泥法污水处理工艺流程简图活性污泥法污水处理工艺流程简图第28页/共39页厌氧处理单元（厌氧处理单元（UASB）第29页/共39页2.污水处理流程按污水处理的程度划分，污水处理可分为一级、二级和三级（深度）处理。一级处理主要是去除污水中呈悬浮状态的固体污染物质，大部分用物理方法。一级处理后的污水，5只能去除左右，仍不宜排放，须二级处理。二级处理主要是大幅度地去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物质，常采用生物法，去除达以上。处理后的水的含量可降至mg，一般能达到排放标准。第30页/共39页经二级处理后的污水，仍残留有微生物无法降解的有机污染物和氮、磷等无机盐。往往要进行深度处理。深度处理是以污水回收、再利用为目的。在二级处理后增设的处理工艺或系统。目的就是进一步去除污水中的悬浮物质、无机盐类及其它污染物质。一般常用的三级处理工艺主要有生物脱氮法、混凝沉淀法、活性炭过滤、离子交换及反渗透和电渗析法等。污水处理流程的组合一般应遵循先易后难、先简后繁的规律，即先去除大块垃圾及悬浮物质，然后再依次去除悬浮固体、胶体物质及溶解性物质。亦即先使用物理法，然后使用化学法和生物法。第31页/共39页除磷除氮处理单元除磷除氮处理单元 第32页/共39页炼油厂废水处理的典型流程第33页/共39页3.污泥处理、利用与处置污泥是污水处理的副产品，也是必然产物。污泥的成分复杂，含有很多有毒物质如病原微生物、寄生虫卵和重金属离子等，也可能含有可利用的物质如植物营养素、氮、磷、钾、有机物等。不加以妥善处置，就会造成二次污染。污泥处置的一般流程污泥处置的一般流程第34页/共39页（1）污泥的脱水与干化二次沉淀池排出的剩余污泥一般先在浓缩池中静止沉降，使泥水分离，可使含水率降至97%，体积缩小为原来的1/3。污泥进行自然干化是借助于渗透、蒸发与人工撇除等过程而脱水的。可使含水率降至75%左右。（2）污泥消化污泥的厌氧消化，1896年污泥的好氧消化污泥的最终处理第35页/共39页4.废水的再利用 水资源短缺是当今世界面临的一大问题，废水经净化处理后循环使用已成为一个新的趋势。这既可节约新鲜水，缓和水资源短缺的矛盾，又可大大减轻水污染程度，保护水资源。城市废水经净化处理后，可以作为农作物灌溉用水、工业冷却水、锅炉用水或其他工艺用水，也可以用于市政设施的维护（风景区用水、冲洗汽车或路面用水、浇灌草地或行道树用水等）。第36页/共39页第37页/共39页第五章 水环境污染及其防治一、概念生化需氧量（BOD），化学需氧量（COD），五日生化需氧量（BOD5），溶解氧（DO）、水体富营养化、水体的自净作用、水污染、水环境容量二、问题1.水污染的类型有哪些？2.水质指标分为哪几类？各类举例。3.水体的自净作用分类？（按净化机制和发生场所）4.叙述城市生活污水采用生物活性污泥法处理的工艺过程及生活污水处理对保护水体环境的重要性？5.叙述污泥处理的方法与流程？第38页/共39页感谢您的观看。感谢您的观看。第39页/共39页