水污染控制原理与技术.pptx
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1、 即水的品质,是指水与其中所含杂质共同表现出来的物理学、化学和生物学的综合特性。天然水中存在的杂质主要来源于所接触的大气、土壤等自然环境,同时人类活动产生的各种污染物也会进入天然水体。(1)从化学结构上可以将水中杂质分为无机物、有机物、生物等几类。(2)按在水中的存在状态,可以分为溶解物、胶体颗粒和悬浮物三种。二、二、水质水质 第1页/共52页第2页/共52页水质指标水质指标 衡量水质的好坏叫水质指标 仅仅根据水中杂质的颗粒大小还远不能反映水的物理学、化学和生物学特性。通常都采用水质指标来衡量水质的好坏。水质指标项目繁多,可以分为三大类 第一类,物理性水质指标 第二类,化学性水质指标 第三类,
2、生物学水质指标第3页/共52页第一类第一类 物理性水质指物理性水质指标标感官物理性状指标:如 温度、色度、臭味、浑浊度、透明度等。其他物理性状指标:如 总固体、悬浮固体、溶解固体、可沉固体、电导率 (电阻率 )等。第4页/共52页第二类第二类 化学性水质指标化学性水质指标一般的化学性水质指标:如 pH、碱度、硬度、各种阳离子、各种阴离子、总含盐量、一般有机物质等。有毒的化学性水质指标:如重金属、氧化物、多环芳烃、各种农药等。有关氧平衡的水质指标:如溶解氧(DO)、化学需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)、总需氧量(TOD)等。第5页/共52页第三类第三类 生物学水质指标生物学水质指标包括细菌
3、总数、总大肠菌群数、各种病原细菌、病毒等。第6页/共52页水污染防治工作中最常用的一些水质指标水污染防治工作中最常用的一些水质指标1.pH pH 反映水的酸碱性质,天然水体的 pH 一般在 69 之间,决定于水体所在环境的物理、化学和生物特性。饮用水的适宜 pH 应在 6.58.5 之间。生活污水一般呈弱碱性,而某些工业废水的 pH 偏离中性范围很远,它们的排放会对天然水体的酸碱特性产生较大的影响。大气中的污染物质如 SO2、NO2 等也会影响水体的 pH。但由于水体中含有各种碳酸化合物,它们一般具有一定的缓冲能力。第7页/共52页2.颜色 水的颜色有真色和表色之分。真色是由于水中所含溶解物质
4、或胶体物质所致,即除去水中悬浮物质后所呈现的颜色。表色则由悬浮物质引起的颜色。测定的方法是用铂钴标准比色法和用分光光度法进行颜色测定。水的色度是评价感官质量的一个重要指标。有异常颜色的水也是受到污染的种标志。第8页/共52页 第9页/共52页2009.11昆明滇池 第10页/共52页第11页/共52页3.浑浊度 天然水中由于含有各种颗粒大小不等的不溶解物质,如泥沙、纤维、有机物和微生物等而会产生浑浊现象。水的浑浊程度可用浑浊度的大小来表示。所谓浑浊度是指水中的不溶解物质对光线透过时所产生的阻碍程度。浑浊现象是水的一种光学性质。在蒸馏水中含有1mg/L的SiO2称为1个浑浊度单位或1度第12页/
5、共52页4.固体 在环境工程和水质分析中,水中固体的定义是:在一定的温度下将一定体积的水样蒸发至干时所残余的固体物质总量,因此有时也称作“蒸发残渣”。常用的蒸发烘干温度为103一105。在此温度下烘干的残渣保留结晶水和部分吸着水,重碳酸盐转变为碳酸盐,而有机物挥发遗失甚少。这样所得的残渣总量称为“总固体(Total Solids)”,结果以mg/L计。第13页/共52页水中固体按其溶解性能可分为:溶解固体(Disso1ved Solids)(Disso1ved Solids)悬浮固体(Suspended Solids)(Suspended Solids)如果对水样进行过滤操作,则滤液(包括溶解
6、物质和一部分胶体物质)在103103105105温度下烘干后的残渣就是溶解固体量,也称“总可滤残渣”,而滤渣(包括悬浮物质和另一部分胶体物质)经烘干后的重量就是悬浮固体量,也称作“总不可滤残渣”。v水样 过滤 滤液 滤渣 103一105 103一105残渣(溶解固体量)残渣(悬浮固体量)第14页/共52页水中固体还可根据其挥发性能分为:挥发性固体(Vo1atile Solids)(Vo1atile Solids)固定性固体(Fixed Solids)(Fixed Solids)挥发性固体是指在一定的温度下(通常用600)600),将水样中经蒸发干燥后的固体灼烧而失去的重量,故亦称“灼烧减重”。
7、它可以约略代表水中有机物质含量的多少。灼烧后残余物质的质量,则称为固定性固体,它可代表无机物质含量的多少。灼烧挥发掉的 残余的挥发性固体(有机物)固定性固体(无机盐)600 水样 103-105103-105 总固体 第15页/共52页所以有:总固体 悬浮固体 +溶解固体 总固体 挥发性固体 +固定性固体第16页/共52页5.总含盐量和离子平衡 水中所含各种溶解性矿物盐类的总量称为水的总含盐量,也称总矿化度。总含盐量(mgL)阳离子+阴离子 式中,阳离子和阴离子分别表示水中阳、阴离子含量(mgL)的总和。天然水中主要的阳、阴离子是Ca2+、Mg2+、Na+、K+和HCO3-、CO32-、SO4
8、2-、Cl-等。它们的含量约占总含量的9599,其次为铁、硝酸盐、硼、氟和硅等,一般情况下,其它的成分都是微量的。第17页/共52页6.碱度(alkalinity):水的碱度是指水接受质子的能力。这个能力的大小可以由水中所有能与强酸发生中和作用的物质所接受质子的总量来量度。因此水的碱度也就是水中所有能与强酸相作用的物质所接受H+的“物质的量”之总和。这类物质应包括各种强碱、弱碱和强碱弱酸盐,也包括有机碱等。天然水中的HCO3-、C032-、OH-和NH3等都会引起碱度。最主要的致碱阴离子:重碳酸盐HCO3-、碳酸盐C032-和氢氧化物OH-。第18页/共52页水样 酚酞碱度甲基橙碱度pH=8.
9、3OH-被中和碳酸盐转化为重碳酸盐酸滴定 指示剂由红色变为无色 水样指示剂由黄色变为橙红色 酸滴定碳酸盐、OH-和重碳酸盐被中和pH=4.44.5 常用中和滴定法来测定水的碱度第19页/共52页 7.硬度(Hardness):水的硬度是由于能与肥皂作用生成沉淀和与水中某些阴离子化合生成水垢的两价金属离子的存在而产生的。最重要的致硬金属离子是钙离子和镁离子,其次是铁、锰等二价阳离子。能与这些致硬阳离子化合的相关阴离子有HCO3-、CO32-、SO42-、NO3-、Cl-等。第20页/共52页 按相关阴离子将硬度分为:(1)碳酸盐硬度:主要由钙、镁的碳酸盐和重碳酸盐所形成,能经煮沸而除去,故也称为
10、“暂时硬度”。(2)非碳酸盐硬度;主要由钙、镁的硫酸盐、氯化物等形成,不受加热的影响,故又称“永久硬度”。水的硬度也可按致硬阳离子而分为钙硬度、镁硬度等。第21页/共52页8 8化学需氧量化学需氧量(COD)(COD)化学需氧量是指在酸性条件下,用强氧化剂特有机物氧化学需氧量是指在酸性条件下,用强氧化剂特有机物氧化为化为COCO2 2、H H2 20 0所消耗的氧量。氧化剂一般采用重铬酸钾。由于所消耗的氧量。氧化剂一般采用重铬酸钾。由于重铬酸钾氧化作用很强,所以能够较完全地氧化水中大部重铬酸钾氧化作用很强,所以能够较完全地氧化水中大部 分有机物和无机性还原分有机物和无机性还原物质物质(但不包括
11、硝化所但不包括硝化所需的氧量需的氧量),此时化学,此时化学需氧量用需氧量用CODcrCODcr,或,或CODCOD表示。如采用高锰酸钾表示。如采用高锰酸钾作为氧化剂,则写作作为氧化剂,则写作CODCODMnMn。第22页/共52页9 9生化需氧量生化需氧量(BOD)(BOD)存在一些缺点:存在一些缺点:(1)(1)当污水中含大量难降解物质时,当污水中含大量难降解物质时,BODBOD5 5测定误差较测定误差较 大;大;(2)(2)每次测定需每次测定需5 5天,不能及时指导实际工作;天,不能及时指导实际工作;(3)(3)废水中如存在抑废水中如存在抑 制微生物生长繁制微生物生长繁 殖的物质或不含殖的
12、物质或不含 微生物生长所需微生物生长所需 的营养时,将影的营养时,将影 响测定结果。响测定结果。第23页/共52页1010总需氧量总需氧量(TOD)(TOD)有机物主要元素是有机物主要元素是C C、H H、O O、N N、S S等。在高温下燃烧后,将等。在高温下燃烧后,将分别产生分别产生COCO2 2和和H H2 2O O,所消耗的氧量称为总需氧量,所消耗的氧量称为总需氧量TODTOD。TODTOD的值一般的值一般大于大于CODCOD的值。的值。TODTOD的测定方法是:向氧含量已知的氧气流中注入的测定方法是:向氧含量已知的氧气流中注入定量的水样,并将其送入以铂为触媒的燃烧管中,在定量的水样,
13、并将其送入以铂为触媒的燃烧管中,在900900高高温下燃烧,水样中的有温下燃烧,水样中的有机物即被氧化。消耗掉机物即被氧化。消耗掉氧气流中的氧气,剩余氧气流中的氧气,剩余氧量可用电极测定并自氧量可用电极测定并自动记录。氧气流原有氧动记录。氧气流原有氧量减去剩余氧量即得总量减去剩余氧量即得总需氧量需氧量TODTOD。TODTOD的测定的测定仅需几分钟。仅需几分钟。第24页/共52页11.11.总有机碳总有机碳(TOC)(TOC)有机物都含有碳,通过测定废水中的总含碳量可有机物都含有碳,通过测定废水中的总含碳量可以表示有机物含量。以表示有机物含量。总有机碳总有机碳(TOC)(TOC)的测定方法是:
14、向氧含量已知的氧的测定方法是:向氧含量已知的氧气流中注入定量的水样,并将其送入以铂为触媒的燃烧气流中注入定量的水样,并将其送入以铂为触媒的燃烧管中,在管中,在900900高温下燃烧,用红外气体分析仪测定在高温下燃烧,用红外气体分析仪测定在燃烧过程中产生的燃烧过程中产生的COCO2 2量,再折算出其中的含碳量,就量,再折算出其中的含碳量,就是总有机碳是总有机碳T0CT0C值。为排除无机碳酸盐的干扰,应先将值。为排除无机碳酸盐的干扰,应先将水样酸化,再通过压缩空气吹脱水中的碳酸盐。水样酸化,再通过压缩空气吹脱水中的碳酸盐。TOCTOC的的测定时间也仅需几分钟。测定时间也仅需几分钟。第25页/共52
15、页CODCOD和BODBOD的区别与意义项目BOD5COD定义在有氧条件下,有机物可被微生物氧化分解所需的氧量(O2,mg/L)一定严格条件下,有机物被K2Cr2O7氧化所需的氧量(O2,mg/L)氧化动力微生物的生物氧化作用强氧化剂的化学氧化作用氧源水中的溶解氧(分子态氧)强氧化剂中的化合态氧意义测定生物可降解物质的多少,可生化性判据(BODCOD),判断生物可降解性的大小测定所有耗氧物质(有机物和无机物),一般较BOD高,其差值表示不能被生物降解的有机物含量对研究水体的污染与自净和污水的净化效果来说,起数值都是重要资料,具有广泛的应用价值和可比性。第26页/共52页化学需氧量和生化需氧量的
16、测定都是用定量的数值来间接地、相对地表示水中有机物质数量的重要水质指标。如果同废水中各种有机物质的相对组成没有变化,则这二者之间的相应关系应是CODBOD5。化学需氧量几乎可以表示出水中有机物质全部氧化所需的氧量,而生化需氧量则反映了能被微生物氧化分解的有机物质氧化时所需的氧量。如果同一废水的BOD5/COD0.3,一般认为此种废水是适宜于采用生物化学处理方法的。比值越大,可生物处理性越强。如果此比值小于0.3,则说明该废水中不可生物分解的有机物质数量很多,需寻求其它的处理途径。第27页/共52页其他水质指标其他水质指标1.1.营养性物质营养性物质 当废水排入受纳水体,使水中当废水排入受纳水体
17、,使水中N N和和P P的浓度分别超过的浓度分别超过0.20.2和和0.02mg/L0.02mg/L时,就会引起受纳水体的富营养化,促进时,就会引起受纳水体的富营养化,促进各种水生生物的活性,刺激它们的异常增殖。藻类过度生各种水生生物的活性,刺激它们的异常增殖。藻类过度生长,占据的空间越来越大,将造成水中溶解氧的急剧减少,长,占据的空间越来越大,将造成水中溶解氧的急剧减少,使水体处于严重缺氧状态,造成鱼死亡,水体腐败发臭。使水体处于严重缺氧状态,造成鱼死亡,水体腐败发臭。N N的主要来源是氮肥厂、洗毛厂、制革厂、造纸厂、的主要来源是氮肥厂、洗毛厂、制革厂、造纸厂、印染厂食品厂等。印染厂食品厂等
18、。P P的主要来源是磷肥厂和含磷洗涤剂等。的主要来源是磷肥厂和含磷洗涤剂等。生活污水经普通生化法处理,也会转化为无机的生活污水经普通生化法处理,也会转化为无机的P P和和N N等。等。此外此外BODBOD、温度、维生素类物质也能促进和触发营养性污、温度、维生素类物质也能促进和触发营养性污染。染。第28页/共52页2.2.有毒污染物有毒污染物 废水中能对生物引起毒性反应的化学物质,称有废水中能对生物引起毒性反应的化学物质,称有毒污染物。工业上使用的有毒化学物已经超过毒污染物。工业上使用的有毒化学物已经超过1200012000种,而且每年以种,而且每年以500500种的速度递增。毒物是重种的速度递
19、增。毒物是重要的水质指标,各类水质标准对主要的毒物都规定要的水质指标,各类水质标准对主要的毒物都规定了限值。了限值。废水中的毒物可分为三大类:废水中的毒物可分为三大类:无机化学毒物无机化学毒物、有机化学毒物有机化学毒物和和放射性物质放射性物质。第29页/共52页1 1)无机化学毒物)无机化学毒物 无机化学毒物包括金属和非金属两类。无机化学毒物包括金属和非金属两类。金属毒物主要为汞、铬、镉、铅、锌、镍、铜、铁、金属毒物主要为汞、铬、镉、铅、锌、镍、铜、铁、锰、放、钒、钼和铋等,特别是前几种危害更大。金属锰、放、钒、钼和铋等,特别是前几种危害更大。金属毒物具有以下特点:不能被微生物降解;其毒性以离
20、子毒物具有以下特点:不能被微生物降解;其毒性以离子态存在时最严重,金属离子在水中容易被带负电荷的胶态存在时最严重,金属离子在水中容易被带负电荷的胶体吸附,吸附金属离子的胶体可随水流迁移,但大多数体吸附,吸附金属离子的胶体可随水流迁移,但大多数会迅速沉降;能被生物富集于体内,既危害生物,又通会迅速沉降;能被生物富集于体内,既危害生物,又通过食物链危害人体;重金属进入人体后,能够和生理高过食物链危害人体;重金属进入人体后,能够和生理高分子物质发生作用而使这些生理高分子物质失去活性,分子物质发生作用而使这些生理高分子物质失去活性,也可能在人体的某些器官积累,造成慢性中毒。也可能在人体的某些器官积累,
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