水污染及控制工程

水污染与控制工程环境科学与工程学院李胜利,吴旭18571590300E-mail:[e-mail]环境工程导论内容一、水污染和污水来源二、常见污水的水质指标三、常见的污水处理工艺四、水环境污染防治管理一水污染和污水来源1.水体污染的含义指污染物进入河流、湖泊、海洋或地下水等水体后，使水体的水质和水体沉积物的物理、化学性质或生物群落组成发生变化，从而降低了水体的使用价值和使用功能的现象。2.水体自净作用☆水体能够在其环境容量范围内，经过水体的物理、化学和生物作用，使排入的污染物的浓度和毒性随着时间的推移，在向下游流动的过程中自然降低。3.水环境容量在满足环境要求的情况下，受纳水体所能够容纳的最大污染物的量。一、水污染与来源分类一、水体的富营养化是指由于氮、磷等植物营养物的排入引起水体中藻类大量繁殖的现象。发生场所湖泊、水库、河口和港湾等水流较缓的区域；一般来说，总磷和无机氮分别为20mg/m3和300mg/m3，就可以认为水体已处于富营养化的状态。二、水华现象湖泊、水库等淡水区域水体富营养化主要表现为绿藻和蓝藻的大量生长，也称水华现象。三、赤潮现象在河口、海湾等区域的水体富营养化会导致红藻等藻类的大量繁殖，也称为赤潮现象。一、水污染源点源、面源大气降水造纸厂的污水直接排入了洞庭湖一、水污染和污水来源一、物理指标1．水温2．色度3．气味4．固体含量悬浮态:不能通过滤器(滤纸或滤膜)的固体物质胶体态；溶解态二、水体的水质指标二、化学指标1.生物化学需氧量BOD在人工条件控制下，水中微生物将有机物氧化成无机物所消耗的溶解氧。因5d的生化需氧量占总碳氧化需氧量的70-80%。故用BOD5作为可生物降解有机物的综合浓度指标。2.化学需氧量COD用氧化剂氧化试样中的无机还原性物质和有机污染物的一部分或全部时所需的氧量。用CODCr或CODMn表示。☆CODCr＞CODMn＞BOD5三、水体的水质指标二、化学指标3.有机碳总量(TOC)和总需氧量(TOD)TOC：指水中溶解态及悬浮态等所有有机污染物的含碳量；TOD：指当有机物全部被氧化时，碳被氧化为CO2，氢、氮及硫则被氧化为H2O、NO和SO2等所需全部氧的量。4.酸碱度(pH值)；5.总氮(TN)和总磷(TP)；6.油类污染物。三、生物化学指标1.细菌总数2.大肠杆菌群数：指每升水样中所含有的大肠菌群的数目(个/L计)二、水体的水质指标一、地表水环境质量标准(GB3838-2002)1、地表水环境质量功能区的分类和标准分级☆地表水环境质量功能区分为五类：I类:源头水、国家自然保护区；II类:集中式生活饮用水水源地一级保护区、珍贵鱼类保护区、鱼虾产卵场等；III类:集中式生活饮用水水源地二级保护区、一般鱼类保护及游泳区；IV类:一般工业用水区及人体非直接接触的娱乐用水区；V类:农业用水区及一般景观要求水域。二、水体的水质指标一、地表水环境质量标准(GB3838-2002)1、地表水环境质量功能区的分类和标准分级☆地表水环境质量标准分级对应地表水上述五类功能区，将地表水环境质量基本项目标准值分为五类，不同功能类别分别执行相应类别的标准值，即一类区执行I级标准；二类区执行II级标准；三类区执行III级标准；IV类区执行IV级标准；V类区执行V级标准。水域功能类别高的区域执行的标准值严于水域功能类别低的区域。地表水常规项目的标准限值水温、pH值、溶解氧、高锰酸钾指数、化学需氧量、五日生化需氧量、氨氮、总氮、总磷二、水体的水质指标项目分类标准值（GB3838-2002）Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类Ⅳ类Ⅴ类水温(℃)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≤2PH值(无量纲)90%(或7.5)6～96～96～96～9溶解氧≥饱和率6532高锰酸盐指数≤2461015化学需氧量(COD)≤1515203040BOD5≤334610氨氮(NH3-N)≤0.150.51.01.52.0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)总氮（湖、库）≤0.20.51.01.52.0铜≤0．011．01．01．01．0锌≤0．051．01．02．02．0氟化物(以F-计)≤1．01．01．01．51．5硒≤0.010.010.010.020.02砷≤0．050．050．050．10．1汞≤0.000050.000050.00010.0010.001镉≤0.0010.0050.0050.0050.01铬(六价)≤0.010.050.050.050.1铅≤0.010.010.050.050.1氰化物≤0.0050.050.20.20.2挥发酚≤0.0020.0020.0050.010.1石油类≤0.050.050.050.51.0阴离子表面活性剂≤0.20.20.20.30.3硫化物≤0.050.10.050.51.0粪大肠菌群（个/L）≤2002000100002000040000二、水体的水质标准一、地表水环境质量功能区的分类和标准分级案例分析某大型湖泊位于两个不同的行政管理区域，根据省政府对该水域的中长期规划建设要求，必须对该水域进行水环境容量核算，以确保该水域周边地区发展的需要。其中，该水域的一侧要求的水质标准为三级，以保证生活饮用水和渔业资源利用的需要，另一侧的水质要求之需要满足工业生产用水IV类即可。问题：1.该水域的水质标准如何确定？2.如何计算确定该水域的水环境容量？二、水体的水质标准二、污水综合排放标准适用于现有单位水污染物的排放管理，以及建设项目的环境影响评价、建设项目环境保护设施设计、竣工验收及其投产后的排放管理。1．标准分级①排入Ⅲ类水域和二类海域的污水，执行一级标准②排入Ⅳ、Ⅴ类水域和三类海域的污水，执行二级标准。③排入二级污水处理厂的污水，执行三级标准。④排入未设置二级污水处理厂的污水，根据排出水受纳水域功能要求，执行①和②的规定。⑤Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ类水域中划定的保护区和一类海域。二、水体的水质指标二、污水综合排放标准2．污染物分类☆第一类污染物，不分行业和污水排放方式，不分受纳水体功能类别，一律在车间排放口采样，最高允许排放浓度必须达到本标准要求。►☆第二类污染物，在排污单位排放口采样，最高允许排放浓度必须达到本标准要求。第一类污染物最高允许排放浓度单位：mg/L序号污染物最高允许排放浓度1总汞0.052烷基汞不得检出3总镉0.14总铬1.55六价铬0.56总砷0.57总铅1.08总镍1.09苯并(a)芘0.0000310总铍0.00511总银0.512总α放射性1Bq/L13总β放射性10Bq/L三、常见的污水处理工艺一、基本方法1.按原理分类：☆物理处理法：用物理作用，分离和回收污水中主要呈悬浮状态的不溶解性污染物质，在处理过程中不改变其化学性质。☆化学处理法：向污水中投加某种化学物质,利用化学反应分离和回收污水中的污染物,或使其转化为无害物。如中和法、化学沉淀法、氧化还原法等☆生物处理法：通过微生物新陈代谢作用，将废水中部分有机物转化为微生物的细胞物质，另一部分转化为较稳定的化学物质的方法。三、常见的污水处理工艺一、基本方法2.按处理程度分类：☆一级处理:预处理或称为物理处理☆二级处理：生物处理：活性污泥法、生物膜法、氧化塘法等☆三级处理深度处理及污水回用三、常见的污水处理工艺二、一级处理对象及设备1.处理对象悬浮态固体污染物（SS）2.一级处理的物理处理法设备筛网，格栅，滤池，沉砂池，沉淀池，隔油池，气浮池，离心机，漩流分离器三、常见的污水处理工艺三、二级处理的对象和主要构筑物1.处理对象胶体和溶解态的有机污染物;2.处理方法☆好氧生物方法：在有氧气存在的情况下，将有机污染物进行分解；☆厌氧生物方法：在无氧气存在的情况下，将有机污染物进行分解；3.主要构筑物为生物处理法的构筑物活性污泥法的曝气池，氧化塘，生物转盘，生物膜反应器，湿地处理系统等。三、常见的污水处理工艺三、二级处理的对象和主要构筑物3.主要构筑物为好氧生物处理法的构筑物▲活性污泥：由细菌、原生动物等与悬浮物质、胶体物质混杂在一起形成的一种絮状体颗粒物的总称。▲特点：①具有很强的吸附能力；②具有很强的氧化、分解有机物的能力；③具有良好的沉降性能。▲活性污泥法的构筑物：曝气池，氧化塘，生物转盘，生物膜反应器活性污泥法的工艺流程进水回流污泥出水二次沉淀池曝气池剩余污泥曝气系统图传统活性污泥工艺基本流程四、三级处理的对象和主要方法1.三级处理处理对象进一步去除污水中难降解的有机物质、磷、氮等能够导致水体富营养化的可溶性无机物质。以及某种特殊的污染物质，如除铁、除锰、除氟等。2.常用方法生物脱氮除磷法、混凝沉淀法、砂滤法、活性炭吸附法、离子交换法、电渗析法等。三、常见的污水处理工艺五、土地处理系统1．湿地处理系统将污水投放到土壤经常处水饱和状态，且生长有芦苇、香蒲等沼泽地上，在污水沿一定方向流动中，在耐水植物和土壤联合作用下，污水得到净化的工艺。种类a.天然湿地系统b.自由水面人工湿地c.人工潜流湿地处理系统三、常见的污水处理工艺系统进水与出水水质比较三、常见的污水处理工艺五、土地处理系统1．湿地处理系统甘坑村位于深圳龙岗区布吉镇，甘坑水库--平湖镇饮用水源上游。鉴于甘坑河及甘坑水库水质日趋恶化，深圳环保局筹集资金，建立了甘坑人工湿地污水处理工程，处理规模为16000吨/天、处理水为生活污水、少量工业污水和雨水的混合水，其进水水质相对较好。该工程2003年7月完成施工，目前该工程运行情况良好。已经建成的深圳市甘坑人工湿地系统深圳市甘坑人工湿地系统洪湖人工湿地系统出水池自然净化途径:吸附溶解物质可以参与空气－水交换，而被吸收物质与固相结合；溶解物质与被吸收物质表现出不同的反应速率；吸附态浓度与溶解态浓度之间的各种关系有机物i吸附于天然无机固体表面的各种途径有机物i吸附于天然无机固体表面的各种途径水在矿物表面吸附等温线1,3-二氯苯在土壤中吸附与相对湿度的关系矿物表面天然净化：光化学净化直接光解途径示例与天然水体相关的光子的归趋☆间接光解-活性氧的自由基电化学净化电Fenton法电化学吸附法微生物燃料电池微生物净化的酶①含有酶的微生物细胞吸收有机物质i;②i与适当的酶结合；③酶-i复合物反应产生i的转化产物;④产物从酶中释放；⑤i从不可利用态(如吸附态)转移到微生物中；⑥诱导产生新的或更大量的酶；⑦能进行生物转化的微生物总量增加；微生物有两个途径使净化过程容易进行：一是利用特殊的蛋白质作催化剂，称为酶，二是利用代谢能量合成活性因子。左图为酶催化反应的活化能垒变化示意图。☆剩余污泥处理处置污泥消化污泥消化污泥脱水污泥焚烧四、水环境污染防治管理一.水环境污染防治管理措施管理内容1．法律、法规和行政规章《中华人民共和国水污染防治法》（2008修订）《污水综合排放标准》(GB8978-1996)《农田灌溉水质标准》(GB5084-92)《污水排入城市下水道水质标准》(CJ3082-1999)《地面水环境质量标准》(1988-2002：第4次修订)城市海绵计划（2014）；武汉市湖泊保护条例（2014.4）;国家水污染防治十条（水十条）（2015.4）；…………….四、水环境污染防治管理一.水环境污染防治管理措施2．建立水环境质量管理体系①水环境的计划管理水环境区域规划、水环境保护计划、水污染控制计划等②水环境的质量管理制定标准、监测评价、预测变化趋势等③水环境的技术管理制定防止技术政策、交流合作、技术咨询等④对水环境的管理还体现在对人的管理四、水环境污染防治管理一.水环境污染防治管理措施3．水环境质量管理措施①合理开发、利用和保护水资源；②以节约用水和污水回用资源化为重点，兼顾污染防治；③对水资源实行经济科学补偿和限量使用；④加快城市污水处理厂和污水收集系统等基础设施和配套设施的建设。四、水环境污染防治管理五.水环境污染防治管理措施管理内容4