环境规划与管理第5章-水环境规划2

水环境污染与治理桂明生材料与化学工程学院[e-mail]环境污染环境（environmental）环境系指某一特定生物或群体以外的空间以直接或间接影响生物体或生物群体生存与活动的外部条件的总和。第一节水污染与控制•水体及净化能力：水体能自身可以消化一定污染物得能力。当排入水域的污水、废水、各种废弃物等污染物质超过水体自净能力时，水质就会受到污染。水资源(Waterresource)•基本概念水的存在状态(固、气、液)水圈（Watershed）水的自然圈（地下1000m,地上10km）水的社会圈（人类活动范围）水循环(水在自然界的迁移转化规律)•水资源：所有参与水循环的水水循环（Hydrologicalcycle）水循环的主要方式：蒸发和输运水循环•大循环（全球、大区域）•小循环（小区域）•循环的特征（水量平衡）。。。。大循环小循环outinQQ水资源的特征•有限性(Limited)•可再生性(Renewable)水资源的有限性全球水资源分布图我国水资源状况•水资源缺乏（人均仅世界平均值的1／4）•城市人均占有的水资源量更低•时空分布不均我国降雨量分布水资源的可再生性•自然再生（周期性）•人工再生（解决水资源短缺的重要途径之一）WaterofHydrospherePeriodofrenewalWorldOcean2500yearsGroundwater1400yearsPolarice9700yearsMountainglaciers1600yearsGroundiceofthepermafrostzone10000yearsLakes17yearsBogs5yearsSoilmoisture1yearsChannelnetwork16daysAtmosphericmoisture8daysBiologicalwaterseveralhours水环境污染现状环境污染•环境污染的分类–废固•工业废渣•生活垃圾•电子垃圾–废气•工业废气•汽车尾气–废水•生活污水•工业废水•农业废水第二节：水污染•一、水污染及类型•二、污水水质•三、污染物在水体环境中的迁移与转化•四、污水出路一、水污染及类型•1.需氧型污染•2.毒物型污染•3.富营养型污染•4.感官型污染1.需氧型污染•原因（水体接纳了过量的有机物（能量））•途径（废水排放引起的点源污染）•后果（直接和间接）•防止措施（生物处理）需氧性污染示意图河流河床表层O2废水排放COD溶解氧下垂曲线DOBOD清洁带污染带恢复带清洁带需氧型污染水体处于厌氧状态•原因（有机、无机、重金属）•途径（点源污染，废水排放）•后果（短期和长期）•防止措施（化学与物理化学处理）2.毒物型污染毒物型污染四川沱江污染造成鱼类大量死亡3.富营养型污染•原因（氮、磷）•途径（点源、面源）•后果（间接）•防止措施（生物处理）富营养型污染藻类大量繁殖重金属污染重金属治理现状•物理-化学法1.吸附法优点：简单、经济、易于实施缺点：资源浪费、废渣堆放易造成二次污染重金属治理现状2.化学还原-沉降法Cr（VI）化学还原剂Na2SNa2SO3等Cr（III）pHNaOH，熟石灰Cr(OH)3优点：解决了铬的高流动性，难以回收的困难缺点：还原剂的使用易造成二次污染，造价高重金属治理现状3.光催化-沉降法什么是光催化？6CO26H2O+C6H12O66O2+intermediatesOH·(hVB+)OrganicpollutantCO2H2O….+++CO2ChlorophyllH2OO229SemiconductorsLUMOHOMOEConductionbandBandgapValencebandBackground:Photocatalysis重金属治理现状Cr(VI)+e-Cr（III）pHCr(OH)31233456781.含铬废水槽，2.水泵，3.紫外或可见的灯管，4.搅拌器，5.底部滤膜，6.进料口，7.出料口，8.出水口重金属治理现状•生物修复法–微生物重金属治理现状–动物修复法Cr(VI)猪腰-Cd皮蛋-Pd重金属治理现状•植物修复法Pd、Hg、As植物修复被定义为利用自然或基因工程植物来转移环境中的重金属或使环境中的重金属无害化，是目前生物修复技术中研究最热的一类•原因（色、味、悬浮物）•途径（点源污染，废水排放）•后果（直接和间接）•防止措施（物理、化学、生物化学）4.感官型污染二、污水水质指标1.物理指标•温度：属热污染，造成水体溶解氧降低、生物氧化率增加、水体缺氧、水质恶化。•色度：由有颜色的溶解性污染物造成。•嗅和味：还原性硫和氮的化合物、挥发性有机物、氯气等有异臭。盐类有异味：Na2O咸味MgSO4苦味铁盐涩味等。溶解性DS（盐类）•固体物质：–VS挥发性–悬浮性SS–FS固定性–总固体（TS）2化学指标•有机物（1）生化需氧量（Biological-chemicaloxygendemand，BOD)：水中有机物污染物被好氧微生物分解时所需的氧量。如BOD5、BOD20、BODu（2）化学需氧量（Chemicaloxygendemand，COD）：用化学氧化剂氧化水中有机物时所消耗的氧化剂量。如CODCr、CODMn（3）总有机碳（Totalorganiccarbon，TOC)：包括水样中所有有机污染物质的含碳量。（4）总需氧量（Totaloxygendemand，TOD)：有机物全部被氧化时的需氧量。（5）油类污染物：石油类、动植物油脂（6）酚类污染物•无机物（1）植物营养元素N、P：造成水体富营养化。（2）PH值：酸碱污染。（3）重金属:汞、镉、铅、铬、镍、砷、铜、锌、钴、锡3生物指标•细菌总数•大肠菌群三、水体自净•物理净化：稀释、扩散、沉淀•化学净化：氧化、还原、分解•生物净化：水中微生物氧化分解有机物四、污水出路排放工业废水（生产）城市污水处理厂回用地下水回灌、市政、农牧畜业、工业生活污水（生活）水体（如河流）水污染控制给水处理水的社会循环对自然（原始）循环的影响自然循环平衡破坏取水排放水污染控制工程平衡破坏给水处理社会循环五.水污染的治理现状措施1.全民关注，倡导节约用水1.第47届联合过大会确定每年3月22日为世界水日。2.日常生活中提倡节约用水，一水多用、推广节水器具、少用洗涤剂和清洁剂措施2.减少污水排放，从源头治理污水城市污水中工业污水约占70%。但是工业废水中含有某些宝贵的资源，生活污水中含有丰富的植物营养素。所以污水的处理和防治的重点是：对城市污水实行回收、加工、利用，成为二次利用的“中水”，可供农林灌溉、消防、冲厕只用，“中水”可缓解水资源短缺问题。污水处理•了解水污染的监测项目1.水的理化性质——色度、浊度、pH等2.无机物——溶解氧（DO）、某些金属离子、氯离子、硫酸根离子、氮和磷的化合物等3.有机物——通过测定生化需氧量（BOD）资料卡：水中的DO与BODDO:——水中的溶解氧量（单位mg/L），反应水体的自净能力的大小BOD——水中有机物经为生物分解所需的氧气量（单位：mg/L)，污水中有机物含量越大，BOD越高，水的富营养化程度越高。污水处理的主要方法•物理处理法——主要是利用物理原理和机械作用对废水进行治理，如过滤、离心、沉淀分离等方法；•化学处理法——通过使用化学试剂或采用其他化学手段进行废水处理的方法，如–化学混凝法（加净水剂）–中和法（酸碱）–化学沉淀法（废水重金属离子的除去）–氧化还原法（油类、氰化物、硫化物）等方法常用的氧化剂有：空气、臭氧、氯气等污水处理的主要方法•生物化学处理法——通常使用含有大量需氧微生物的活性污泥。–在强力通入空气的条件下（曝气），微生物以水中的有机废物为养料生长繁殖，将有机物分解为CO2、H2O等无机物，从而达到净化水的目的。•关键：–培养好活性污泥中的微生物。–提高曝气效率，使微生物获得足够的氧气。•减少污水的排放量——从源头处理污水才是最有效的手段生活用水的净化处理天然水中所含杂质生活用水的净化处理（1）•加混凝剂使悬浮的固体颗粒沉降1.混凝剂——化学沉降剂，除去水中的悬浮物质；2.常见的混凝剂：铝盐—明矾KAl(SO4)2·12H2O、Al2(SO4)3、碱式氯化铝AlCln(OH)3-n；铁盐（FeCl3）等；3.铝盐、铁盐的净化原理（盐类水解）胶体具有很强的吸附能力，能吸附水中悬浮杂质而沉降生活用水的净化处理（2）•利用活性炭除水中异味除臭剂：活性炭（比表面积大，吸附强）1.有强吸附的活性炭可以除去水中的异味2.活性炭也可以吸附某些溶解在水中的杂质生活用水的净化处理（3）•水源的杀菌消毒1.加热煮沸——使用与少量的水2.消毒剂：氯气、漂白粉、臭氧、二氧化氯等。常用方法：沉降、消毒二合一：Na2FeO4