第六章 水污染控制技术

水环境学授课班级：自然地理与资源环境1401主讲人：雷军成授课单位：地理与规划学院YOURLOGO第六章水污染控制技术•定义：•采取合理的技术手段和工程措施，预防和解决水污染问题，最终实现水环境保护和维持经济社会可持续发展目标的一门应用技术。YOURLOGO第六章目录水污染控制技术发展沿革及主要内容城市污水处理系统非点源污染控制技术123流域综合治理技术4YOURLOGO教学目标•1.了解水污染控制技术发展的历程及特点。•2.了解常用污水处理方法的原理和目的。•3.了解生态塘系统的组成及特点。•4.掌握人工湿地的构成及去污机理。YOURLOGO第一节水污染控制技术发展沿革及主要内容•一、水污染控制技术发展沿革•水污染控制技术是由城市给水与排水工程特别是水处理技术发展而来。时期处理方式特点近代以前随意排放、渗坑(井)、下水道1.污染物空间转移2.处理方式单一3.自然净化为主近代以后一级处理二级处理三级处理1.污染物转化2.方式多样3.人工净化为主YOURLOGO第一节水污染控制技术发展沿革及主要内容•一级处理(预处理)•目的：去除漂浮、悬浮和沉淀物质•方法：格栅截留、自然沉淀、化学沉淀YOURLOGOYOURLOGO第一节水污染控制技术发展沿革及主要内容•二级处理(生物处理法)•方法：生物滤池法、活性污泥法•生物滤池：由碎石或塑料制品填料构成的生物处理构筑物。污水与填料表面上生长的微生物膜间隙接触，使污水得到净化。YOURLOGO第一节水污染控制技术发展沿革及主要内容•活性污泥：是向废水中连续通入空气，经一定时间后因好氧性微生物繁殖而形成的污泥状絮凝物。其上栖息着以菌胶团为主的微生物群，具有很强的吸附与氧化有机物的能力。YOURLOGOYOURLOGO第一节水污染控制技术发展沿革及主要内容•三级处理：•目的：减少水体中氮、磷及致癌、致突变物质。•方法：活性炭吸附法、臭氧氧化-活性炭吸附法、反渗法、等YOURLOGO第一节水污染控制技术发展沿革及主要内容•反渗法：在半透膜的原水一侧施加比溶液渗透压高的外界压力，原水透过半透膜时，只允许水透过，其他物质不能透过而被截留在膜表面的过程。YOURLOGOYOURLOGO第一节水污染控制技术发展沿革及主要内容•工业废水成分和性质之别较大，因此在应用时通常根据其特点采取多个单元过程组合而形成一个处理工艺流程。YOURLOGO第一节水污染控制技术发展沿革及主要内容•发展特点：•1.从简单的排水系统收集、到农田污灌发展、再到当前多种技术并用。•2.很多新技术得到日益广泛的应用。•3水污染控制的变革不单是简单的技术创新，而进一步提出了理念的革新。YOURLOGO第一节水污染控制技术发展沿革及主要内容•二、水污染控制的主要内容•1.城市生活污水处理•污水特点：排放量大、排放集中•处理：根据受纳水体的纳污能力来确定适宜的处理等级和程度。YOURLOGO第一节水污染控制技术发展沿革及主要内容•2.工业废水处理•废水特点：成分和性质复杂•处理方法：根据不同类型的工业废水，分别采取相应的处理措施YOURLOGO第一节水污染控制技术发展沿革及主要内容•3.非点源污染防治及饮用水源保护•特点：•点源污染和面源污染结合•处理方法：对进入水源的水进行净化处理YOURLOGO第一节水污染控制技术发展沿革及主要内容•4.水系污染防治•处理方法：根据水体的纳污能力控制污染物入河量；在水质超标河段采用工程技术措施提高自净能力和改善水质状况。YOURLOGO第一节水污染控制技术发展沿革及主要内容•5.流域或区域水污染综合治理•处理方法：•以一个水体的全流域或部分流域为总的防治对象，对其水质水量情况进行系统调查评价，进而编制水环境保护规划。•①按水域的水功能区定位，核算水环境容量，并依此设定水体的最大容许负荷量；YOURLOGO第一节水污染控制技术发展沿革及主要内容•②对相应陆域的污染源进行调查和统计，确定其排放的污、废水量和排放的污染物种类和数量，并基于此对各污染源的允许排污量进行分配和调控，给出合理可行的水污染负荷消减方案，以及污水处理厂建设规模、数目、处理方法和布局，工业废水的不同质量方法以及非点源控制工程等具体措施。YOURLOGO第二节城市污水处理系统•一、污水处理方法分类•物理处理法、化学处理法、物理化学法、生物处理法YOURLOGO第二节城市污水处理系统•1.物理处理法•定义：通过物理作用分离、回收污水中不溶解的呈悬浮状态的污染物质(包括油膜和油珠)的污水处理方法。•分类：重力分离法、离心分离法、筛滤截留法。YOURLOGO第二节城市污水处理系统•重力分离法：利用重力作用原理使废水中的悬浮物与水分离，去除悬浮物质而使废水净化的方法。可分为沉降法和上浮法。悬浮物比重大于废水者沉降，小于废水者上浮。YOURLOGO第二节城市污水处理系统•气浮：水中形成高度分散的微小气泡，粘附废水中疏水基的固体或液体颗粒，形成水-气-颗粒三相混合体系，颗粒粘附气泡后，形成表观密度小于水的絮体而上浮到水面，形成浮渣层被刮除，从而实现固液或者液液分离的过程。YOURLOGOYOURLOGO第二节城市污水处理系统•离心分离法：利用装有废水的容器高速旋转形成的离心力去除废水中悬浮颗粒的方法。分离过程中，悬浮颗粒质量按由小到大，受到离心力的作用被分离后，按由外到内分布，通过不同的液体排出口，使悬浮颗粒从废水中分离出来。YOURLOGOYOURLOGO第二节城市污水处理系统•2.化学处理法•定义：通过化学反应和传质作用来分离、去除废水中呈溶解、胶体状态的物质或将其转化为无害物质的污水处理法。YOURLOGO第二节城市污水处理系统•化学反应为基础的处理单元：•混凝、中和、氧化•传质作用为基础的处理单元：•萃取、汽提、吹脱、吸附、离子交换、电渗析、反渗透。YOURLOGO第二节城市污水处理系统•汽提法：让废水与水蒸汽直接接触，使废水中的挥发性有毒有害物质按一定比例扩散到气相中去，从而达到从废水中分离污染物的目的。•吹脱法：将气体(载气)通入水中，使之相互充分接触，使水中溶解气体和挥发性物质穿过气液界面，向气相转移，从而达到脱除污染物的目的。YOURLOGO第二节城市污水处理系统•3.物理化学法•定义：利用物理化学作用除去水中污染物质的污水处理法。YOURLOGO第二节城市污水处理系统•4.生物处理法•定义：通过微生物的代谢作用，使废水中呈溶液、胶体以及微细悬浮状态的有机污染物质转化为稳定、无害物质的污水处理方法。YOURLOGOYOURLOGO第二节城市污水处理系统•影响处理方法选择的因素：•1.污水的水质和水量•2.排放标准•3.处理方法的特点•4.处理成本和回收经济价值YOURLOGO第二节城市污水处理系统•二、污水处理的分级•1.污水的一级处理•(1)筛滤法•(2)沉淀法•(3)上浮法•(4)预曝气法YOURLOGOYOURLOGO第二节城市污水处理系统•2.污水二级处理•(1)活性污泥法•(2)生物膜法YOURLOGO第二节城市污水处理系统•3.污水三级处理•(1)除磷单元•方法：化学沉淀法(磷酸盐)•pH值对沉淀效果的影响。YOURLOGO第二节城市污水处理系统•(2)除氮单元•方法：生物处理法、物理化学法•1)生物处理法•原理：利用不同形态N元素之间的硝化-反硝化来得到除N的效果。•含氮有机物硝酸盐氮气YOURLOGO第二节城市污水处理系统•2)物理化学法•气提法：使污水中的铵离子在高pH值条件下大部分转化为氨气的处理方法。•折点氯化法：通过投加不同量的氯，使污水中的铵转化为氯化铵的化合物，在被氧化成氨气或各种含氮的无氯产物。YOURLOGO第二节城市污水处理系统•选择性离子交换法：根据沸石(硅铝酸盐矿石)对铵离子比对钙、镁和钠等离子有着优先交换吸附的性能，从而通过离子交换作用去除氨氮的方法。YOURLOGO第二节城市污水处理系统•(3)除有机污染物单元•方法：臭氧氧化和活性炭吸附相结合•活性炭实际吸附容量比理论值大的原因？YOURLOGO第二节城市污水处理系统•(4)除溶解性无机物单元•溶解性无机盐离子交换法、电渗析法、反渗透法•优点：去污效果好•缺点：设备造价和运行费用高；反渗透膜易堵塞，需定期清洗YOURLOGO第二节城市污水处理系统•(5)除病毒单元•步骤：•Step1：采用铝盐和铁盐组成的混凝沉淀单元使致病菌和病毒沉淀。•Step2：通过石灰混凝或臭氧杀菌消灭污泥中的病毒。YOURLOGO第二节城市污水处理系统•混凝：通过向水中投加一些药剂(通常称为混凝剂及助凝剂)，使水中难以沉淀的颗粒能互相聚合而形成胶体，然后与水体中的杂质结合形成更大的絮凝体。絮凝体具有强大吸附力，不仅能吸附悬浮物，还能吸附部分细菌和溶解性物质。絮凝体通过吸附，体积增大而下沉。YOURLOGO第二节城市污水处理系统•1.一级处理厂流程原生污水格栅沉淀池沉砂池接触池出水杂粒脱水床运出填地污泥消化池污泥脱水送往农田投氯YOURLOGO第二节城市污水处理系统•2.二级处理厂流程原生污水格栅初次沉淀池沉砂池曝气池二次沉淀池接触池杂粒脱水床运出填地投氯出水污泥消化池污泥脱水污泥浓缩池送往农田剩余活性污泥回流活性污泥YOURLOGO第二节城市污水处理系统•3.三级处理厂流程二级处理出水除磷单元除氮单元出水除无机盐单元除有机物单元除病毒单元YOURLOGO•思考题：•城市雨、污分流的意义及存在的问题？YOURLOGO•1.源头控制技术•定义：从源头上减少污染物的种类和数量，进而达到有效控制污染物入河量的水污染控制技术。•方法：保护性耕作、街道地表清除污染物、条状种植、保护性作物轮作、营养物和有害物质管理、肥料储存放置、植被草路修建等。第三节非点源污染控制技术YOURLOGO•2.迁移路径控制技术•定义：通过控制或切断污染物的迁移转化路径，从而达到消减污染物入河量效果的水污染控制技术。•方法：生态塘、人工湿地、河边缓冲带、过滤条带等第三节非点源污染控制技术YOURLOGOYOURLOGO•一、塘处理系统•污水处理塘：利用一些适宜的自然池塘、经人工改造的自然池塘、或者人工修建的池塘，通过不同的工作原理和净化机理，对流经的污水或地表径流进行净化，以保证其出水水质能满足一定水质保护目标的处理方式。第三节非点源污染控制技术YOURLOGO•按工作原理分类：•厌氧塘、兼性塘、好氧塘(主要为熟化塘或最后净化塘)、水生植物塘、生态塘、完全容纳塘(封闭式储存塘)、排放控制塘。第三节非点源污染控制技术YOURLOGO•1.生态塘系统的运行原理•以太阳能为初始能源，通过在塘中种植水生植物，进行水产和水禽养殖，形成人工生态系统，同时通过食物链的物质迁移、转化和能量的逐渐传递、转化，将流经生态塘的水体中的有机污染物进行降解和转化，最后不仅去除污染物，净化了水体，而且以水生植物和水产、水禽的形式作为资源回收，使污水处理与利用结合起来，实现污水处理资源化。第三节非点源污染控制技术YOURLOGO•2.生态塘系统特点•(1)充分利用地形条件、建设费用低•(2)可实现污水资源化、即节省了水资源，又获得了经济收益•(3)处理能耗低，运行维护方便•(4)污泥产量少•(5)污水处理适应能力强第三节非点源污染控制技术YOURLOGO•生态塘系统的组成•(1)厌氧塘•定义：在无氧条件下净化污水的塘•要求：BOD5300mgL；通常至于塘系统首端第三节非点源污染控制技术YOURLOGO•(2)兼性塘•定义：上层藻类光合作用比较旺盛，溶解氧较为充足，呈好氧状态，其中层缺氧(兼性)状态，而塘底层为沉淀污泥，处于厌氧状态的净化污水的塘。•要求：BOD5在100-300mg/L第三节非点源污染控制技术YOURLOGO•(3)好氧塘•定义：整个塘均呈好氧状态，由好氧微生物来降解有机污染物与净化污水。•要求：BOD5100mg/L第三节非点源污染控制技术YOURLOGO•(4)曝气塘•定义：设有曝气充氧设备的好氧塘和兼性塘，其对有机物和营养物的处理效率要比普通兼性塘或好氧塘高得多。•适用于土地面积有限