水污染控制工程1

水污染控制工程本课程的主要内容本课程的要求本课程的成绩评定2教学参考书1.张自杰编著，《排水工程》下册（第四版），中国建筑工业出版社，2000年2.高廷耀，顾国维．水污染控制工程（下册）．北京：高等教育出版社，20003.顾夏声，黄铭荣，王占生等.水处理工程.北京：清华大学出版社，19854.MetcalfandEddy，INC.WastewaterEngineeringTreatmentDisposalReuse.4th，March，2002，McGraw-Hill3第一章总论•我国的水资源与水体污染•水体污染的成因与战略对策•水中污染物、水质指标与标准•控制水污染的原则与途径•水体自净•水处理方法4第一节我国的水资源与水体污染一、我国的水资源状况5•我国淡水总量为2.8万亿m3，在全世界占第6位。但人均占有量只有2200多m3/人，为世界人均占有量的四分之一，排名世界第108位。•北京的淡水资源：能保证正常生活的人均水资源占有量约为1600m3/人，而北京的人均水资源占有量300m3/人。人均占有量少，水资源短缺一、我国的水资源状况6•81％的水资源分布在长江流域及其以南；东南地区降水量可达1600mm，造成涝灾；西北地区降水只有500mm，少的地区不到200mm东南多、西北少•三北（西北、华北、东北）和沿海（青岛、大连）640个城市中，300多个城市缺水许多地区缺水严重空间分布不均一、我国的水资源状况7•冬春雨少、夏季多雨：60－80％降水集中在夏季，7、8、9月；•不时出现枯水年和丰水年现象：年际变化差3－6倍（大时）时间分布不均，年内及年际变化大二、我国的水资源利用率低1、浪费问题严重例：输水方式落后，水损失率高。2、工业耗水量大例：加工吨油的水消耗量是国外的近5倍钢铁是国外的4-5倍啤酒是国外的2-6倍发电是国外的2倍造纸是国外的2-2.5倍3、重复利用率低（中~40%，美~70%）8三、废水和主要污染物排放量9全国近年废水及主要污染物排放量废水排放量（亿吨）化学需氧量排放量（万吨）氨氮排放量（万吨）年度合计工业生活合计工业生活合计工业生活2006536.8240.2296.61428.2541.5886.7141.342.598.82007556.8246.6310.21381.8511.1870.8132.334.198.32008572.0241.9330.11320.7457.6863.1127.029.797.32009589.2234.4354.81277.5439.7837.8122.627.395.32010617.3237.5379.81238.1434.8803.3120.327.393.0四、我国的水污染现状1、总体情况:102011年，全国地表水总体为轻度污染。湖泊（水库）富营养化问题仍突出。长江、黄河、珠江、松花江、淮河、海河、辽河、浙闽片河流、西南诸河和内陆诸河十大水系监测的469个国控断面中，Ⅰ～Ⅲ类、Ⅳ～Ⅴ类和劣Ⅴ类水质断面比例分别为61.0%、25.3%和13.7%。主要污染指标为化学需氧量、五日生化需氧量和总磷。河流Ⅰ：源头水、国家自然保护区Ⅱ：集中式生活饮用水水源地一级保护区、珍贵鱼类保护区;Ⅲ：集中式生活饮用水水源地二级保护区、一般鱼类保护区;Ⅳ：一般工业用水区、人体非直接接触的娱乐用水区；Ⅴ：农业用水区及一般景观要求水域湖泊（水库）2011年，监测的26个国控重点湖泊（水库）中，Ⅰ～Ⅲ类、Ⅳ～Ⅴ类和劣Ⅴ类水质的湖泊（水库）比例分别为42.3%、50.0%和7.7%。主要污染指标为总磷和化学需氧量（总氮不参与水质评价）。重点水利工程•三峡库区监测的4个国控断面均为Ⅲ类质。•南水北调东线工程沿线总体为轻度污染。主要污染指标为化学需氧量、总磷和石油类。10个国控断面中，Ⅲ类、Ⅳ～Ⅴ类和劣Ⅴ类质断面比例分别为60.0%、30.0%和10.0%。地下水•2011年，全国共200个城市开展了地下水水质监测，共计4727个监测点。优良-良好-较好2011年全国地下水水质类别比例水质的监测点比例为45.0%，较差-极差水质的监测点比例为55.0%。其中，4282个监测点有连续监测数据。与上年相比，17.4%的监测点水质好转，67.4%的监测点水质保持稳定，15.2%的监测点水质变差。全国重点城市主要集中式饮用水源地•2011年，全国113个环保重点城市共监测389个集中式饮用水源地，其中地表水源地238个、地下水源地151个。环保重点城市年取水总量为227.3亿吨，服务人口1.63亿人。达标水量为206.0亿吨，占90.6%；不达标水量为21.3亿吨，占9.4%。水质怎样？水质超Ⅴ类水标准氮磷污染突出藻类疯长滇池外海龙门村一带污染特征—全湖严重富营养化18水环境污染已成灾害健康受到危害，经济损失惨重，水污染已经成为比洪灾、旱灾更为严重的灾害。192008年全国因包括水污染在内的环境污染造成的经济损失，高达5000多亿元，约占当年GDP的4%。五、我国水污染治理现状•污水处理率偏低县以上工业废水处理率95%,2008年全国工业废水排放达标率:92.4％;2010年全国城市污水处理率达77.4％?•北京最大的城市污水处理厂-北京高碑店污水处理厂:110万吨/天,设计:100万吨/天•截至2012年9月底，全国设市城市、县累计建成城镇污水处理厂3272座，处理能力达到1.40亿立方米/日。20第二节水体污染的成因与战略对策水体污染的成因21战略对策•尽快实现从末端治理向源头控制的战略转移，大力推行清洁生产；•22保障措施•严格以法治水，制定并实施有效的法律、规章、制度；•23第三节废水及其污染物一、几个概念1、水的自然循环由自然力促成的水的循环。在自然循环中几乎每个环节都有杂质混入，使水质发生变化。自然力：指太阳辐射、地心引力等方式：降水、径流、渗透、蒸发等。242、水的社会循环人类为了满足生活和生产的需要，从各种天然水体中取用大量的水，这些水使用过就成为生活污水和工业废水，这些废水最后又流入天然水体，这样水在人类社会中也构成了一个局部的循环体系，这叫做水的社会循环。社会循环中所形成的生活污水和各种工业废水是天然水体最大的污染来源。给水工程：为保证用水能满足使用要求的工程设施。排水工程：为保证废水能安全可靠排放的工程设施。25水的社会循环263、废水由于使用而丧失了使用价值而被废弃外排的水。废水：废弃外排，包括并不脏的冷却水污水：强调脏污城市污水：排入城镇排水系统污水的总称，是生活污水和工业废水的混合液，在合流制排水系统中还包括降水。274、废水的分类（2）根据污染物的化学类别，分为：有机废水：主要含有机污染物无机废水：主要含无机污染物（1）根据废水的来源，分为：生活污水：洗浴水、洗涤水、粪便水等工业废水28（3）根据毒物种类不同，分为：含酚废水：指主要毒物是酚，并不意味着其含量最多或是唯一污染物含汞废水（4）根据产生废水的生产工艺来命名，分为：焦化废水电镀废水造纸废水29最终出路排放水体灌溉农田重复使用水体稀释处理水污染的原因污水的土地处理reuse5、废水的最终出路30排水体制合流制分流制6、排水系统的体制31合流制生活污水、工业废水、雨水混合在同一管渠排除的系统缺点：随着降雨量的增加，仍有部分混合污水未经处理溢流，直接排放，造成水体污染32合流制排水系统：1、合流干管2、截留主干管3、溢流井4、污水处理厂5、出水口6、溢流出水口33分流制依排除雨水方式不同而定分流制完全分流制不完全分流制34完全分流制污水排水系统和雨水排水系统并存1、干管2、主干管3、污水处理厂4、出水口5、雨水干管35不完全分流制（半分流制）只建了废水排放系统，未建雨水排放系统，雨水沿天然地面、街道边沟排泄，待城市进一步发展再修建雨水排放系统36（1）直接复用：循序使用：工业企业一道工序产生的废水，适当处理后用于另一道工序循环使用：经适当处理，用于同一道工序（游泳池）（2）自然或间接复用：A、B两城市依次在河的上下游，A的污水经适当处理排入河流，然后又为下游B城市所取用。7、污水复用3738工业回用工艺用水洗涤用水一次性通过冷却用水其它杂用水锅炉补给水冷却用水循环冷却系统补给水冲刷地板\马路\清擦汽车等39地下水回灌回灌至非饮用蓄水层回灌至饮用蓄水层防止海水入侵40二、废水中的污染物1、固体污染物水中的固体的定义一定温度（103－105℃）下,将水样蒸发至干时所残余的固体物质总量,叫做总残渣、总固体或叫蒸发残渣。TotalSolids（mg/L)(说明，此温度下得到的残渣保留了结晶水和部分吸着水，重碳酸盐转化为碳酸盐，有机物挥发逸失的少）41溶解态:d1nm固体污染物胶体态:d:1～100nm悬浮态:d100nm（可混凝去除）（可沉淀去除）42悬浮固体密度小于水的密度密度与水接近密度大于水的密度浮渣悬浮态可沉固体污泥(有机的)沉渣(无机的)43溶解性和悬浮性的划分并不很明确：•丹麦用孔径为1.6微米的过滤器•其它许多国家则使用孔径1微米的过滤器•还有许多国家使用0.45微米左右的过滤器（IWA（国际水协会）建议使用0.45微米左右的过滤器）44TS(按溶解性划分)溶解固体(DissolvedSolids)(总可滤残渣)悬浮固体(SuspendedSolids)(总不可滤残渣)45•堵塞沟渠管道和抽水设备,如阀门；•造成水体淤积,土壤空隙的堵塞；•影响水生生物的生长；•给后续的给水、废水处理增加难度,提高处理费用。固体悬浮物的危害462、有机污染物（1）可生物降解的有机污染物•危害直接危害间接危害:有氧时：鱼群死亡无氧时：水体腐败可生物降解有机污染物，其共同特征就是耗氧，所以又称作耗氧有机污染物。这类物质多为碳水化合物、蛋白质、脂肪等自然生成的有机物，不稳定，能够在微生物的作用下转化成稳定的无机物。47有氧条件下，最终降解产物：CO2；H2O；NO3－；N2，降解速度快无氧条件下，最终转化为CO2；H2O；CH4；H2S，粪臭素，降解速度很慢48特点或多或少有毒性，不少还是三致物质。（2）难生物降解的有机污染物不易被微生物降解、化学性质稳定。如醛、硝基化合物、苯、酚及其衍生物、多氯联苯、有机农药:有机氯、有机磷、有机汞（已禁用）。这类物质只能用COD、TOC、或TOD等表示。49POPs持久性有机污染物质（PersistentOrganicPollutions）www.china-pops.net50国际首批控制的12种持久性有机污染物快速认识51艾氏剂（Aldrin）：有机氯农药狄氏剂（Dieldrin）：有机氯农药异狄氏剂（Endrin）：有机氯农药滴滴涕（DDT）：有机氯农药，也用作农药中间体氯丹（Chlordane）：有机氯农药毒杀芬（Toxaphene）：有机氯农药六氯苯（Hexachlobenzene）：有机氯农药，也用作精细化工产品灭蚁灵（Mirex）：有机氯农药七氯（Heptachlor）：有机氯农药多氯联苯（PCBs）：精细化工产品二恶英和呋喃类（PCDDs/PCDFs）：非故意制造的副产品或者二次污染物质3、有毒污染物废水中能对生物引起毒性反应的化学物质。主要有三类：无机化学毒物Hg,Cr,Cd,Pb,Ni,Zn,Cu,Co,Mn,Ti,V,Mo,Sb,Bi,Se,Be,As,CN-,F-,S2-,NO2-；（浓度不高，毒性巨大；难于生物降解；生物对这些毒物有富集作用）有机化学毒物多指难于生物降解的有机污染物放射性毒物废水中的放射性物质主要来自铀U,镭Ra,钍Th,钚Pu等稀有金属的生产和使用过程524、营养性污染物氮、磷是植物和微生物生长的主要营养物质。当N0.3mg/L,P0.02mg/L时,水体产生富营养化。N:来自氮肥厂、洗毛厂、饲养厂、食品厂P:来自磷肥厂、含磷洗涤剂厂等生活污水中含有N、P—多数为无机N、P535、生物污染物指废水中的致病性微生物及其它有害的