三章节水环境.ppt

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1、三章节水环境 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望一、水体中耗氧有机物降解（一）、有机物生物化学分解（一）、有机物生物化学分解1、水解反应、水解反应 细菌体外：蔗糖细菌体外：蔗糖+H2O 葡萄糖葡萄糖+果糖果糖 细菌体内：细菌体内：氨基酸肽键脱氮：氨基酸肽键脱氮：2、氧化反应、氧化反应（1）、脱氢作用）、脱氢作用 CHOH脱氢脱氢 ：CO+2H+2e CH2CH2基团脱氢基团脱氢：CH=CH+2H+2e（2）脱羧作用）脱羧作用（二）、代表性耗氧有机物的生

2、物降解（二）、代表性耗氧有机物的生物降解1、碳水化合物的降解：、碳水化合物的降解：Cn（H2O）m 按分子构造：按分子构造：单糖单糖 戊糖戊糖C5H10O5 以木糖、阿拉伯糖为代表以木糖、阿拉伯糖为代表 己糖己糖 C6H12O6 葡萄糖、果糖葡萄糖、果糖 二糖二糖 C12H22O11 蔗糖、乳糖、麦牙糖蔗糖、乳糖、麦牙糖 多糖多糖 （C6H10O5）n 以淀粉、纤维素为代表以淀粉、纤维素为代表多糖多糖 水解酶水解酶 二糖二糖 水解酶水解酶 单糖单糖 细菌酶细菌酶 丙酮酸丙酮酸 细胞膜外细胞膜外 细胞内外细胞内外 （CH3COCOOH）糖解过程糖解过程丙酮酸丙酮酸 有氧条件下有氧条件下 CO2

3、+H2O 乙酰辅酶乙酰辅酶A 酸性发酵酸性发酵 酸、醇、酮酸、醇、酮 无氧条件下无氧条件下 酸性发酵酸性发酵2、脂肪和油类的降解、脂肪和油类的降解 脂肪和油类是脂肪酸和甘油生成的酯类物质，不脂肪和油类是脂肪酸和甘油生成的酯类物质，不含含N，常温下：固体常温下：固体脂肪（动物）脂肪（动物）液体液体油油 （植物）（植物）脂肪脂肪水解水解 甘油甘油+脂肪酸脂肪酸 甘油甘油 降解降解 丙酮酸丙酮酸 有氧形成有氧形成 CO2+H2O 无氧形成各种有机酸无氧形成各种有机酸3、含氮有机物降解、含氮有机物降解含氮有机物除了含氮有机物除了C、H、O外，还含有外，还含有N、S、P元素。元素。（1）蛋白质的降解）蛋

4、白质的降解 蛋白质是由多种氨基酸分子组成的复杂有机物蛋白质是由多种氨基酸分子组成的复杂有机物（1）、含有）、含有COOH羧基羧基NH2氨基，氨基，由由RCONHR肽键连接起来肽键连接起来降解过程：降解过程：脱氨、脱羧、脱碳脱氨、脱羧、脱碳 NH3、CO2 和有机酸和有机酸 （同碳水化合物）（同碳水化合物）水解水解NH3（水解）（水解）NH4OH （有氧、硝化作用）（有氧、硝化作用）NO2-、NO3-（缺氧、反硝化作用）（缺氧、反硝化作用）（2）含）含S的氨基酸的氨基酸胱氨酸、蛋氨酸胱氨酸、蛋氨酸 分解分解 H2S 有氧有氧 继续氧化为继续氧化为S2和硫酸盐和硫酸盐 无氧无氧 +重金属重金属 黑

5、色硫化物黑色硫化物（3）、尿素）、尿素在细菌作用下，在有氧条件下氨下氨化在细菌作用下，在有氧条件下氨下氨化NH31）硝化和硫化）硝化和硫化2）甲烷发酵）甲烷发酵小结：生物氧化时进行的顺序是：在有氧时总是小结：生物氧化时进行的顺序是：在有氧时总是进行有氧氧化；在无氧时，依次发生反硝化、进行有氧氧化；在无氧时，依次发生反硝化、甲烷发酵、甲烷发酵、三、水体富营养化过程三、水体富营养化过程富营养化富营养化指指N、P等植物营养物质含量过多所引起的等植物营养物质含量过多所引起的水质污染现象。水质污染现象。（一）、水体中植物营养性物质的来源（一）、水体中植物营养性物质的来源 水体中的营养性物质（无机营养物及

6、氮磷等）是以水体中的营养性物质（无机营养物及氮磷等）是以藻类可以吸收的形态进入水体的，它包括：藻类可以吸收的形态进入水体的，它包括：自然情况下：雨、雪对大气的淋洗及径流地表物质的自然情况下：雨、雪对大气的淋洗及径流地表物质的淋溶和冲刷汇入水体的一定数量的植物营养性物质。淋溶和冲刷汇入水体的一定数量的植物营养性物质。人为情况：生活污水，工业废水及农田施肥、农业废人为情况：生活污水，工业废水及农田施肥、农业废弃物等造成的。弃物等造成的。（二）水体富营养化过程及共危害（二）水体富营养化过程及共危害 水体富营养化是一个自然过程，也是湖泊水体水体富营养化是一个自然过程，也是湖泊水体衰老的一种表现。衰老的

7、一种表现。在自然界物质的正常循环过程中，即湖泊演化在自然界物质的正常循环过程中，即湖泊演化过程中，过程中，湖泊湖泊 淤泥有机质淤泥有机质 沼泽地沼泽地 平地平地 积累积累n例如：一个在冰川后退时形成的幼年湖例如：一个在冰川后退时形成的幼年湖即：贫营养湖即：贫营养湖 径流、养分径流、养分、促进水中各种生物、促进水中各种生物的生长的生长 有机物渣滓有机物渣滓 湖泊变浅湖泊变浅更多植物在更多植物在湖底生长、水生生物也发生了变化湖底生长、水生生物也发生了变化慢慢慢慢 沼泽沼泽 平地平地n危害：危害：N、P等营养物质富集，引起藻类及其他等营养物质富集，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量下降，使

8、鱼浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量下降，使鱼类或其他生物大量死亡，水质恶化。类或其他生物大量死亡，水质恶化。（三）、（三）、N、P在水体中的转化在水体中的转化1、N 有机有机N 无机无机N2、含磷化合物在水体中的转化、含磷化合物在水体中的转化 水体中水体中P是以各种形态存在的，无机磷、磷酸盐是以各种形态存在的，无机磷、磷酸盐形态存在。水中可溶性磷含量较少，它们容易形态存在。水中可溶性磷含量较少，它们容易与与Ca2+、Fe3+、Al3+等生成难溶性的深沉物，等生成难溶性的深沉物，而沉于底泥中。而沉于底泥中。（四）氮、磷污染与水体富营养化（四）氮、磷污染与水体富营养化水体富营养化最直观的表现是藻类的

9、数量增多和水体富营养化最直观的表现是藻类的数量增多和种类的变化。种类的变化。可以看出，藻类的生产量主要取决于水体中磷的可以看出，藻类的生产量主要取决于水体中磷的供应量。供应量。水体氮、磷浓度的比值与藻类增殖的关系。水体氮、磷浓度的比值与藻类增殖的关系。水体富营养化的结果：水体富营养化的结果：P92（五）水体富营养化状态的判断标准（五）水体富营养化状态的判断标准P93（六）水体富营养化营养物质负荷模型（六）水体富营养化营养物质负荷模型n箱式模型把输入湖泊的某一水质组分的总量、湖泊中箱式模型把输入湖泊的某一水质组分的总量、湖泊中该水质组分的浓度与湖泊的自然特征，如平均水深、该水质组分的浓度与湖泊的

10、自然特征，如平均水深、水流停留时间等建立关系。箱式模型并不描述发生在水流停留时间等建立关系。箱式模型并不描述发生在湖泊内的物理、化学和生物学过程，同时也不考虑湖湖泊内的物理、化学和生物学过程，同时也不考虑湖泊和水库的热分层。箱式模型是从宏观上研究湖泊、泊和水库的热分层。箱式模型是从宏观上研究湖泊、水库中营养物质平衡的输入产出关系的模型。水库中营养物质平衡的输入产出关系的模型。1、沃伦威德尔模型：、沃伦威德尔模型：n沃伦威德尔假设，湖泊中某种营养物的浓度随沃伦威德尔假设，湖泊中某种营养物的浓度随时间的变化率，是输人、输出和在湖泊内沉积时间的变化率，是输人、输出和在湖泊内沉积的该种营养物质的量的函

11、数，可以用下述质量的该种营养物质的量的函数，可以用下述质量平衡方程表示：平衡方程表示：2吉柯奈尔吉柯奈尔迪龙模型式：迪龙模型式：三、重金属在水体中的迁移转化三、重金属在水体中的迁移转化一、重金属元素在水环境中的污染特征一、重金属元素在水环境中的污染特征1、自然分布：在大气圈、水圈、生物圈均存在、自然分布：在大气圈、水圈、生物圈均存在并迁移循环，含量并迁移循环，含量0.1%，局部地区相当明，局部地区相当明显。显。2、属于过渡性元素：价态变化较多，配位络合、属于过渡性元素：价态变化较多，配位络合能力强，毒效明显。能力强，毒效明显。3、在水环境中迁移转化在水环境中迁移转化机械迁移：溶解态或颗粒态。机

12、械迁移：溶解态或颗粒态。物理化学迁移：简单离子、络离子、可溶性分子物理化学迁移：简单离子、络离子、可溶性分子生物迁移：生物体新陈代谢、生长、产生不可逆生物迁移：生物体新陈代谢、生长、产生不可逆的变性。的变性。二、重金属在水体中的迁移转化二、重金属在水体中的迁移转化1、重金属化合物的沉淀、重金属化合物的沉淀溶解作用：溶解作用：重金属化合物在水体中的溶解度可以直观地表重金属化合物在水体中的溶解度可以直观地表示在水体中的迁移能力。溶解度示在水体中的迁移能力。溶解度，迁移能力，迁移能力。2、重金属的氧化、重金属的氧化还原转化还原转化（1）、氧化）、氧化还原电位还原电位它表示元素的氧化还原能力的测量单位

13、。它表示元素的氧化还原能力的测量单位。（2）、电子活度）、电子活度P：可以理解为系统中电子活：可以理解为系统中电子活跃程度。跃程度。nP是氧化是氧化还原平衡体系中电子浓度的负对还原平衡体系中电子浓度的负对数。数。nP值（值（）电子浓度）电子浓度，体系接受电子的倾向就，体系接受电子的倾向就越强越强nP值（值（）电子浓度）电子浓度 ，体系提供电子的倾向就，体系提供电子的倾向就越强越强（3）、决定电位系统：）、决定电位系统：只有一个氧化只有一个氧化还原平衡系统时，还原平衡系统时，Eh=P当多个氧化当多个氧化还原平衡系统时，还原平衡系统时，P Ehmax 决定电位。决定电位。（4）、天然水的）、天然水

14、的P 自然界中自然界中 有氧时：氧系统是决定电位系统有氧时：氧系统是决定电位系统 无氧时：有机质系统是决定电位系统。无氧时：有机质系统是决定电位系统。（5）、重金属元素氧化）、重金属元素氧化还原转化还原转化不同的天然水，不同的天然水，P和和Eh 不同，其他氧化不同，其他氧化还还原性质不同，重金属含发生价态变化，或生成原性质不同，重金属含发生价态变化，或生成溶解度大的化合物进行机械迁移或生成难度的溶解度大的化合物进行机械迁移或生成难度的化合物而深沉。化合物而深沉。n一般说来，重金属元素在高一般说来，重金属元素在高P水中，将从低价水中，将从低价态氧化成高价态或较高价态。而在低态氧化成高价态或较高价

15、态。而在低P的水中的水中将被还原成低价态，或与其中硫化氢反应形成将被还原成低价态，或与其中硫化氢反应形成难溶硫化物，如硫化铅、锌、铜、镉、汞、镍、难溶硫化物，如硫化铅、锌、铜、镉、汞、镍、钴等。钴等。3、重金属的络合作用、重金属的络合作用水环境中存在着多种多样的配位体，能与重金属水环境中存在着多种多样的配位体，能与重金属离子形成稳定度不同的络合物或螯合物，影响离子形成稳定度不同的络合物或螯合物，影响重金属元素的迁移。重金属元素的迁移。4、重金属的胶体化学吸附迁移转化、重金属的胶体化学吸附迁移转化水体中的悬浮颗粒物和底泥中含有丰富的胶体，能够强水体中的悬浮颗粒物和底泥中含有丰富的胶体，能够强烈地

16、吸附各种分子和离子，对重金属离子的迁移有烈地吸附各种分子和离子，对重金属离子的迁移有明显影响。明显影响。1）水中胶体吸附机制三种。）水中胶体吸附机制三种。（1）离子交换吸附）离子交换吸附（2）溶液中水解，而后吸附）溶液中水解，而后吸附（3）先吸附，再水解）先吸附，再水解 吸附后机制分吸附后机制分 物理吸附物理吸附分子间作用力形成，无选择性分子间作用力形成，无选择性 化学吸附化学吸附化学键形成，有选择性化学键形成，有选择性 化学键分子间作用力。化学键分子间作用力。2）水体中胶体微粒的凝聚）水体中胶体微粒的凝聚5、某些重金属的甲基化作用、某些重金属的甲基化作用第四节 水环境污染控制及管理一、水体污

17、染的防治和管理一、水体污染的防治和管理（一）制定水环境质量标准（一）制定水环境质量标准1、水质标准、水质标准2、工业废水排放标准、工业废水排放标准（二）水环境污染防治对策（二）水环境污染防治对策1、减少耗水量、减少耗水量2、建立城市污水处理系统、建立城市污水处理系统3、调整工业布局、调整工业布局4、加强水资源的规划管理、加强水资源的规划管理（三）城市污水的再利用（三）城市污水的再利用 1、城市污水回用于工业城市污水回用于工业 城市污水一般可回用于冷却水，锅炉供水，生城市污水一般可回用于冷却水，锅炉供水，生产工艺供水等等，在回用之前，应根据水同产工艺供水等等，在回用之前，应根据水同用途对水质提出

18、不同要求，进行不同程度的用途对水质提出不同要求，进行不同程度的预处理。预处理。n2、城市污水回用于农业、渔业、城市污水回用于农业、渔业n利用污水灌溉可以净化污水，提供肥源，改良利用污水灌溉可以净化污水，提供肥源，改良土壤，但也存在着影响环境卫生，导致土壤土壤，但也存在着影响环境卫生，导致土壤盐碱化等问题。盐碱化等问题。n3、城市污水回用城市建设、城市污水回用城市建设n主要用作娱乐用水或风景区用水，与水库水混主要用作娱乐用水或风景区用水，与水库水混合作为城市公共水源，饮用水合作为城市公共水源，饮用水南非（阿南非（阿扎民亚）和以色列，已有两个成功地把处理扎民亚）和以色列，已有两个成功地把处理过的城

19、市污水用作饮用水的例子。过的城市污水用作饮用水的例子。二、废水处理方法二、废水处理方法（一）废水处理基本方法（一）废水处理基本方法1、物理法、物理法2、化学法、化学法3、生物法、生物法（二）城市污水的处理（二）城市污水的处理1、一级处理：筛滤、策略沉淀和浮选、一级处理：筛滤、策略沉淀和浮选2、二级处理：生物法和絮凝法、二级处理：生物法和絮凝法絮凝法：絮凝剂絮凝法：絮凝剂生物法：生物过滤法和活性污泥法生物法：生物过滤法和活性污泥法3、三级处理、三级处理 加药间加药间除磷池污泥除磷池污泥铝铝盐盐厂区绿化厂区绿化粗粗格格栅栅进水进水进进水水泵泵房房巴巴氏氏计计量量槽槽细细格格栅栅除磷池除磷池污污泥泥泵泵房房脱脱水水机机房房浓浓缩缩池池储储泥泥池池旋旋流流沉沉砂砂池池生生物物反反应应池池二二沉沉池池电电磁磁流流量量计计紫紫外外消消毒毒中中水水系系统统砂渣砂渣外运外运至进水泵房至进水泵房污泥上清液污泥上清液泥饼泥饼回流污泥回流污泥剩余污泥剩余污泥中水中水中水中水二氧化氯二氧化氯絮凝剂絮凝剂排入光排入光明港明港福州市洋里污水处理厂工艺流程图福州市洋里污水处理厂工艺流程图