水污染控制工程-同济大学课件1

第一章绪论第一节水资源与水循环一、水资源◆地球上约有97.3%的是海水，难直接使用。◆人类可利用淡水水量占总水量的3%。而3/4以冰川、冰帽的形式，很难使用。◆与人类关系最密切、又较易开发利用的淡水仅占地球上总水量的0.3%。这部分淡水在时空上的分布有很不均衡。第一章绪论我国人均占有水量2400m3/人，相当世界人均占有量的1/4。全国600多个城市缺水量600亿m3。我国的水资源存在严重的时空分布不均衡性。◆淮河以北的水资源量仅为全国水资源总量的19%，而其耕地面积却是全国耕地面积的64%。◆西北地区占据国土面积47%，只有7%的水资源量，且集中在夏季。第一章绪论河北省水资源及水污染状况：人均占有水量仅全国1/7，每公顷水量占全国均值1/9，是缺水最严重的省份之一。我省平均地表水资源实缺84亿立方米。我省荒漠地面积272万公顷，涉及114个县，占全省总面积14.5%。南水北调污染状况：……….加重水资源短缺第一章绪论二、水循环(1)自然循环(2)社会循环(1)自然循环在太阳能及其他自然力的作用下，通过降水、径流、渗流和蒸发等方式，构成水的自然循环。图BACK(2)社会循环人类为了生活和生产，不断取用天然水体中的水，经过使用，一部分天然水被消耗，但绝大部分却变成生活污水和生产废水排放，重新进入天然水体。与水的自然循环不同，在水的社会循环中，水的性质在不断地发生变化。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(3)水的社会循环与自然循环的关系第一章绪论第二节水质与水质标准1、水质的定义：水质，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。2、水中杂质的分类→2、水中杂质的分类(水污染物)按杂质在水中的存在状态可分为：①悬浮物质（颗粒尺寸10-3mm）②溶解物质（颗粒尺寸10-6mm）③胶体物质（10-6mm颗粒尺寸10-3mm）第一章绪论3、水质指标污水和受纳水体的物理学、化学、生物学等方面的特征是通过水质指标来表示的。水质指标是控制和掌握污水处理设备的处理效果和运行状态的重要依据。第一类物理性水质指标第二类化学性水质指标第三类生物性水质指标→第一章绪论第一类，物理性水质指标①感官物理性状指标温度、色度、嗅和味、浊度等。②其它物理性状指标总固体（TS）、悬浮固体（SS）、溶解固体（DS）、可沉固体、电导率（电阻率）等。第一章绪论第二类、化学性水质指标①一般的化学性指标。②有毒的化学性指标。③有关氧平衡的指标。→①一般的化学性指标pH、碱度、硬度、各种阴离子、各种阳离子、总含盐量、一般有机物质等。②有毒的化学性指标如重金属、氰化物、多环芳烃、农药等。③有关氧平衡的指标如溶解氧（DO）、化学需氧量（COD）、生化需氧量（BOD）、总需氧量（TOD）、总有机炭（TOC）等。第一章绪论第三类，生物学水质指标包括细菌总数、总大肠菌群数、各种病原细菌、病毒等。第一章绪论4、常用水质指标简介pH值、悬浮固体（SS）、COD和BOD(1)pH值pH值的测定和控制，对维护污水处理设施的正常运行，防止污水处理及输送设备的腐蚀，保护水生生物的生长和水体自净功能都有着重要的实际意义。污水排放pH值：6-9天然水体pH值：6.5-8.5第一章绪论(2)悬浮固体（SS）水中固体物质分类：总固体（TS）——水中所有残渣的总和溶解性固体（DS）——盐类含量悬浮固体（SS）——不溶解固态物质的量挥发性固体（VS）——灼烧挥发掉的量固定性固体（FS）——灼烧残渣第一章绪论(2)悬浮固体（SS）指不能通过过滤器（滤纸或滤膜）的固体物质，可利用重力或其他物理作用与水分离。①漂浮物质②可沉物质：以有机物为主的——污泥；以无机物为主的——泥渣。③悬浮物质悬浮物检测方法：过滤法，烘干称重，单位mg/L。第一章绪论(3)COD和BOD生化需氧量（BOD）表示在有氧条件下，好氧微生物氧化分解单位体积水中有机物所消耗的游离态氧的数量，常用单位为mg/L。但生化需氧量不能反应微生物不能降解的有机物的量。化学需氧量（COD）指在一定条件下，水中各种有机物与化学强氧化剂作用时所消耗的氧化剂的量，以氧量mg/L表示。总有机炭（TOC）水样中所有有机污染物含炭量总需氧量（TOD）有机物（C、H、N、S）被全部氧化时需氧量（燃烧化学反应）第一章绪论5、水质标准(1)地表水环境质量标准(2)地下水质量标准(3)污水综合排放标准(4)其它水质标准→(1)地表水环境质量标准保护地面水体免受污染。适用于江、河、湖泊、水库等具有使用功能的地面水域。《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）(2)地下水质量标准《地下水质量标准》（GB/T14848-93）(3)污水综合排放标准地表水环境质量标准规了定地表水体中各类有害物质的允许标准值。还必须控制地面水体的污染源，对各类污染物允许的排放浓度作出规定。《污水综合排放标准》（GB8978─1996）(4)其它水质标准用水水质标准：如工业用水水质标准、渔业水域水质标准、游泳用水水质标准、农田灌溉水质标准等。行业排放标准：如石油炼制工业、制革工业、医院污水、造纸工业、钢铁工业、纺织染整工业、肉类加工工业、合成氨工业。第一章绪论第三节水污染（一）水污染的定义→指排入水体的污染物质超过了水体的自净能力使水的组成及性质发生变化，从而使动植物的生存条件恶化，鱼类生长受到损害、人类的生活和健康受到不良影响，水环境的生态平衡遭到破坏。——形成水污染《小动画》第一章绪论（二）水污染的原因(1)自然活动如矿石溶解、火山爆发灰飞、干旱地区风蚀灰尘落入水体等，是目前尚无法控制的污染。(2)人类活动工业生产——工业废水人类生活——生活污水第一章绪论（三）水污染源1、水污染源定义指向水体中排放污染物质而导致水体的某些物理、化学和生物学特性发生变化，并使水质恶化的场所、设备和装置等。第一章绪论2、水污染源的分类介绍四种分类方式→（1）按造成水体污染的原因分天然污染源人为污染源。（2）按受纳水体分地面水污染源地下水污染源海洋污染源。（3）按污染源释放的有害物质的种类分物理性污染源化学性污染源生物性污染源。（4）按污染源的分布特征分：点污染源非点污染源（面污染源）第一章绪论（四）水污染的性质及危害1、化学性污染2、物理性污染3、生物性污染→（1）化学性污染①酸碱污染②重金属污染③需氧性有机物污染④营养物质污染⑤有机毒物污染（2）物理性污染①悬浮物污染②热污染③放射性污染（3）生物性污染主要指致病菌及病毒的污染。如：生活污水，医院污水。第一章绪论第四节水污染防治解决水资源短缺和水污染的一个主要途径在于水处理。在很多地方并不是没有水，而是水质不合用。如果能通过人工和自然的处理，使水满足使用和环境的各种要求，并循环使用，则缺水问题将得到缓解。第一章绪论水处理的主要任务：改善水质。即采用各种方法将废水中的污染物分离出来，或将其转化为无害的物质，从而使废水得到净化。①给水处理：将原水中的杂质去掉，加工成符合生产和生活使用水质要求的成品水；②排水处理：收集使用过的废水并处理到水质符合循环使用或排放要求。第一章绪论（一）水污染防治的目标①确保地面水和地下饮用水源地的水质。②恢复各类水体的使用功能。③还清地面水体的水质，恢复其美好的观瞻，增加人类居住区的悦人景色。第一章绪论（二）水污染防治的主要任务①进行区域、流域或城镇的水污染防治规划。②加强对污染源的控制。③对各类废水进行妥善的收集和处理。④加强对水环境、水资源的保护。第一章绪论（三）水污染防治的原则“防”、“管”、“治”1、“防”（预防）“防”是指对污染源的控制，通过有效控制使污染源排放的污染物量减少到最少量。推行“清洁生产”工艺减少末端治理，“零排放”节水，减少生活污水排放量施肥和农药的合理使用第一章绪论2、“管”“管”是指对污染源，水体及处理设施的管理。①对污染源的经常监测和管理；②对污水处理厂的监测和管理；③对水体卫生特征的监测和管理。例如：例如：限期治理，2000年零点行动规范排污口关停“十五小”排污许可证、总量控制指标排污收费（水量→污染物量）环保设施“三同时”验收第一章绪论3、“治”“治”是水污染防治中不可缺少的一环。通过各种治理措施，对污（废）水进行妥善的处理，确保在排入水体前达到国家或地方规定的排放标准。第一章绪论（四）控制水污染途径思路：1、减少废水排放量；2、降低废水中污染物浓度。例如：（1）改革生产工艺，发展清洁生产工艺。（2）改进生产装置的结构性能。（3）发展封闭系统，重复利用废水。（4）清污分流，分隔治理。（5）回收有用物质。（6）适当处理，安全排放。（7）节约用水。（8）排出系统控制。第一章绪论（五）水污染控制工程的基本内容①水体污染和自净规律②城市污水处理★③工业废水治理★④水系污染防治工程⑤饮用水源的污染控制与污染原水的深度净化⑥流域、区域水污染综合防治第一章绪论（六）废水处理技术概述废水处理的基本任务是采用各种方法将废水中的污染物分离出来，或将其转化为无害的物质，从而使废水得到净化。1．废水处理方法的分类：（1）按照废水处理的作用原理分类物理法、化学法、物理化学法、生物法第一章绪论①物理法利用物理作用使悬浮状态的污染物质与废水分离，在处理过程中污染物质的化学性质不发生变化。处理对象：悬浮物处理方法：a截留b沉淀c过滤d气浮e离心分离f膜分离第一章绪论②化学法、物理化学法利用某种化学反应使废水中污染物质的性质或形态发生改变，而从水中除去的方法。处理对象：溶解性污染物质或胶体物质。处理方法：a混凝b中和c氧化还原d电解e萃取f吸附g离子交换第一章绪论③生化法（生物法）利用微生物的作用去除废水中胶体和溶解性有机物的方法。A、好氧生物处理法（如活性污泥法、生物膜法、氧化塘等）B、厌氧生物处理法第一章绪论（2）按照废水处理程度划分一级处理（包括预处理）二级处理（生物处理）三级处理（深度处理）第一章绪论①预处理主要任务：为某种意图而进行的污水处理。去除污水中某些特殊有害物质或降低其浓度。处理方法：机械法、物化法、生化法（多用厌氧法，如水解酸化法）。第一章绪论②一级处理（物理处理）主要任务：从废水中去除漂浮物和悬浮物，调节废水pH值，减轻废水的腐化程度和后续处理的工艺负荷。常用方法：筛滤法、重力沉淀法、上浮法（如隔油法）、气浮、离心分离、滤池、微滤机等。第一章绪论③二级处理（生物处理）主要任务：大幅度地去除污水中呈胶体和溶解状态的有机物。处理方法：以生化处理为主体工艺。主要有活性污泥和生物膜法。第一章绪论④三级处理（深度处理或高级处理）主要任务：防止受纳水体发生富营养化和受到难降解的有毒化合物的污染。//污水回用。去除对象：污水中的N、P及难生物降解的有机物、病原菌、矿物质（盐类）等。处理方法：生物处理、活性炭吸附、离子交换、电渗析、反渗透、消毒等。第一章绪论污泥处理：污泥是污水处理过程中的产物。处理程度不同，污泥成分不同。污泥处置。第一章绪论2．典型的处理流程简介废水中的污染物是多种多样的，不能预期只用一种处理方法就能够把所有的污染物质去除殆尽，一种废水往往需要把几种处理方法联合成有机整体，并合理配置其主次关系和前后顺序，才能达到最经济有效地处理要求的程度。这种处理系统，叫废水处理流程(废水处理系统)。第一章绪论设计废水处理流程的原则：先易后难，先简后繁即：首先使用物理法，然后再使用生化法和物化法。具体原则：首先去除大块漂浮物质，然后再依次去除悬浮固体，胶体物质、溶解性物质。第一章绪论工业废水的水质千差万别，处理要求也极不一致.一般的废水处理程序：澄清→回收→污染物处理→再用或排放比较成型的流程：城市污水处理流程。第一章绪论（1）一级处理厂流程格栅原生污水送往农田运出填地杂粒脱水床污泥消化池出水沉砂池投氯沉淀池接触池污泥脱水图1-4一级处理厂流程图第一章绪论（2）二级处理厂（活性污泥法）流程原生污水格栅污泥脱水污泥消化池有机肥料至农田沉砂池曝气池初次沉淀池投氯接触池出水二级沉淀池污泥浓缩池回流活性污泥剩余活性污泥浓缩活性污泥图4-3二级处理厂