环境学概论 第6章 水污染及其防治

第六章水污染及防治本章主要内容地面水环境质量标准和污水综合排放标准典型水体污染物及危害水体自净作用及水环境容量城市污水处理技术一、水体污染定义：污染物进入水体中，其含量超过了水体的自然净化能力，使水质变坏，水的用途受到影响，这种情况就称水体污染水质即水的品质，水的质量，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征二水环境保护标准水环境质量标准水污染物排放标准水监测规范、方法标准相关标准二水环境保护标准（一）地面水环境质量标准(GB3838—2002)保护地面水（江、河、湖泊、水库）免受污染地面水环境质量标准Ⅰ类：主要适用于源头水、国家自然保护区Ⅱ类：主要适用于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Ⅲ类：主要适用于集中式生活饮用水水源地二级保护区、一般鱼类保护区及游泳区Ⅳ类：主要适用于一般工业用水及人体非直接接触的娱乐用水Ⅴ类：主要适用于农业用水区及一般景观用水序号标准值分类项目Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类Ⅳ类Ⅴ类1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≤22PH值（无量纲）6---93溶解氧≥饱和率90%（或7.5）65324高锰酸盐指数≤24610155化学需氧量(COD)≤15152030406五日生化需氧量(BOD5)≤3346107氨氮（NH3-N）≤0.150.51.01.52.08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）9总氮（湖、库、以N计）≤0.20.51.01.52.010铜≤0.011.01.01.01.011锌≤0.051.01.02.02.012氟化物(以Fˉ计)≤1.01.01.01.51.513硒≤0.010.010.010.020.0214砷≤0.050.050.050.10.115汞≤0.000050.000050.00010.0010.00116镉≤0.0010.0050.0050.0050.0117铬（六价）≤0.010.050.050.050.118铅≤0.010.010.050.050.119氰化物≤0.0050.050.20.20.220挥发酚≤0.0020.0020.0050.010.121石油类≤0.050.050.050.51.022阴离子表面活性剂≤0.20.20.20.30.323硫化物≤0.050.10.050.51.024粪大肠菌群（个/L）≤2002000100002000040000序号标准值分类项目Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类Ⅳ类Ⅴ类（二）污水综合排放标准（GB8978-1996）根据污染物的排放去向，分年限规定各类（69种）污染物的允许排放浓度污染物分类Ⅰ类污染物：Ⅱ类污染物：Ⅰ类污染物能在环境或植物体内蓄积，对人体健康产生长远不良影响者。Ⅱ类污染物指其长远影响小于第Ⅰ类的污染物质。常见Ⅰ类污染物总汞、烷基汞、总镉、总铬、六价铬、总砷、总铅、总镍、苯并(a)芘等。常见Ⅱ类污染物pH、色度、悬浮物、BOD、CODcr、石油类、动植物油、挥发酚、氰化物、硫化物、氨氮、氟化物、磷酸盐、甲醛、苯胺类、硝基苯类、阴离子合成洗涤剂、铜、锌、锰等。排放要求Ⅰ类污染物不分其排放的方式和方向，也不分受纳水体的功能级别，一律执行严格的标准值并规定含此类污染物的废水一律在车间或车间处理设施的排放口取样检测。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0.00003Ⅰ类污染物最高允许排放浓度mg/LⅡ类污染物：其允许排放浓度可略宽，并按其排放水域的使用功能以及企业性质（新、改、扩、现有）分为1、2、3级标准，规定含此类污染物的废水在工厂企业或其处理设施排放口取样检测。Ⅱ类污染物最高允许排放浓度mg/L三典型水体污染物及其危害pH悬浮固体SS耗氧污染物植物营养物质毒物污染其它（一）pH反映水的酸碱性天然水体饮用水生活污水工业废水6－96.5－8.57.2－7.62~12（二）悬浮固体（SS，suspendedsolid）污水中固体状的不溶解性物（mg/L）（悬浮在水体中、无法通过0.45μm滤纸或过滤器的有机和无机颗粒物）生活污水其它200～500变化大，最高可达30000危害（三）耗氧污染物生化需氧量BOD化学需氧量(COD)（三）耗氧污染物1生化需氧量BOD(BiochemicalOxygenDemand)定义：表示在有氧条件下，当温度为20℃时，水中有机物经微生物(主要是细菌)分解达稳定状态时所需的氧量有机物经微生物分解的过程通常为两个阶段：第一阶段有机物——CO2、H2O、NH3等第二阶段NH3——NO2－、NO3－废水的BOD通常只指第一阶段有机物生物氧化所需溶解氧的数量。BOD（碳化需氧量）第二阶段对环境卫生的影响较小由于微生物的活动与温度有关，所以测定BOD时一般以200C作为测定的标准温度，在200C时，一般生活污水中预计需20天左右才能基本完成第一阶段的分解过程，这给实际测定工作带来困难，而试验表明一般有机物五日生化需氧量约占第一阶段生化需氧量的70～75％，所以目前都以五日生化需氧量作为测定生化需氧量的标准时间，称为五日生化需氧量，用BOD5表示。生活污水BOD5＝70~75％BOD20指标意义BOD越大（mg/L），表示水中的有机物含量就越高2、化学需氧量(COD)——ChemicalOxygenDemand定义：在一定条件下，水中各种有机物与外加的强氧化剂作用时所消耗的氧化剂量，换算成以氧气为氧化剂时的质量来表示。（即用氧mg/L表示）强氧化剂：：K2Cr2O7&KMnO4CODcrCODMn重铬酸钾标准法（原理）CODCr结果计算VMcVVCOD1000O)21()(mg/L),(O102Cr式中c——硫酸亚铁铵标准滴定溶液的浓度，mol·L；V0——滴定空白时硫酸亚铁铵标准滴定溶液用量，mL；V1——滴定水样时硫酸亚铁铵标准滴定溶液的用量，mL；V——水样的体积，mL；M(1/2O)——氧(1/2O)的摩尔质量，8g/mol。COD不受水质条件的影响，测定费时少，但因不能完全氧化有机物以及不能正确反应生物氧化时的耗氧量，因此不如BOD确切。COD与BOD关系？CODBOD，因为水中的绝大多数的有机物质（除苯、甲苯等芳香烃化合物）均能被氧化，同时水中的无机性还原物质也会消耗强氧化剂。BOD/COD值越大，表示污水的可生化性越好。需氧污染物对水体的危害消耗水中的溶解氧防治方法减少排污量对污水进行处理在水体内进行人工曝气合理组织污水排放（四）植物营养物质1水体富营养化概念它是由氮、磷等无机污染物引起的藻类过度生长污染水体的现象。(水华、赤潮)无锡蓝藻爆发水体营养状态分类营养状态总磷／mg·L-1无机氮／mg·L-1极贫营养＜0．005＜0．2贫—中营养0．005~0．010．20~0．40中营养0．01~0．030．3~0．65中—富营养0．03~0．10．5~1．5富营养＞0．1＞1．52、水体富营养化的危害使水味变得腥臭难闻向水体释放有毒物质，对人体健康产生危害（麻痹性贝毒、神经性贝毒、腹泻性贝毒、健忘性贝毒、西加鱼毒）影响供水水质并增加制水成本对水生生态的影响3水体富营养化的防治根本措施是将各种污水和废水中氮和磷的排放量控制在低水平具体方法：源消减（使用无磷洗衣粉、适度使用化肥）末端治理（污废水脱氮脱磷）（五）毒物重金属氰化物酚类重金属污染水体中重金属主要来自于工矿企业排出的废水。不同生产企业排放的污水中所含的重金属及其存在形态不一样。水体中重金属污染的特点a、微生物不能降解重金属，相反，某些重金属在微生物的作用下会转化成毒性更大的金属化合物。b天然水中只要含有微量的重金属即可产生毒性效应。c、某些重金属离子易被生物富集，通过食物链逐渐积累，再通过食物进入人体，再人体的某些器官中积蓄起来，造成慢性中毒。（六）其它水体污染物热污染石油污染四主要废水的成分和性质（一）生活污水1来源：日常生活产生的污水，主要含有人的排泄物和生活废料2水质特征：水质稳定、浑浊、深色、呈微碱性、一般不含有毒物、但含有植物营养物质、含有大量的细菌、病毒和寄生虫卵典型的生活污水水质序号指标浓度/(mol/L)序号指标浓度/(mol/L)高中低高中低1总固体(TS)120072035016可生物降解部分7503002002溶解性固体85050025017溶解性3251501003非挥发性52530014518悬浮性3251501004挥发性32520010519总氮(TN)8540205悬浮物(SS)35022010020有机氮351586非挥发性75552021游离氮5025127挥发性2751658022亚硝酸氮0008可降解性2010523硝酸氮0009生化需氧量(BOD5)40020010024总磷(TP)158410溶解性2001005025有机磷53111悬浮性2001005026无机磷105312总有机炭(TOC)200608027氯化物(Cl-)2001006013化学需氧量(COD)100040025028碱度(CaCO3)2001005014溶解性40015010029油脂1501005015悬浮性600250150（二）工业废水1来源：工业生产过程2特征：水质成分和性质随着行业、生产工艺、管理水平不同变化大，性质复杂某些工业废水中的主要有害物质（三）农业退水农药污染和水体富营养化（四）畜禽养殖业废水悬浮物、BOD5、氨氮浓度高第二节水体自净作用与水环境容量水体自净作用水环境容量一水体自净（一）定义：天然水体接纳了一定量的污染物后，在物理、化学和水生生物等因素的综合作用后得到净化，水质恢复到污染前状态的现象，叫做水体的自净。物理过程：稀释、扩散、挥发、沉淀弱化学和物理化学过程：氧化、还原、吸附、凝聚、中和等反应弱生物和生物化学过程：生物、生化降解强（二）主要水体自净作用1废水在水体中的稀释污染物在水体中因扩散而降低了浓度，稀释不能改变，也不能去除污染物质。表观为污染物由排放口至水体下游逐渐降低。2水体生物自净污染物进入水体后是否发生污染几乎完全取决于食物链中各种生物对于污染物的净化能力阳光↓一级生产者→原生动物→轮虫、浮游甲壳动物→鱼→其他动物异养细菌废物、排泄物人河流中生物食物链进入水体污染物量在一定范围内时，可以被食物链生物净化掉，这一过程就是水体生物自净水体的生化自净3水体的生化自净有机污染物进入水体后在微生物的作用下氧化分解为无机物，可以使水体中的有机物浓度大大减小。溶氧↓溶解氧↑好氧菌↑好氧菌↓有机物降解厌氧菌↑自然溶氧、藻类产氧水体的生化自净（续）问：不同河段到底处于水体自净的哪个阶段（清洁区、分解区、腐败区、恢复区、清洁区），如何进行判别?（衡量指标）氧垂曲线水体外观水中指示生物a氧垂曲线定义1：表示水体受到污染后，水中溶解氧浓度沿河道的分布呈下垂状曲线定义2：在河流受到大量有机物污染时，由于有机物氧化分解，水体溶解氧发生变化，随着污染源到河流下游一定距离内，溶解氧由高到低，再恢复至原来溶解氧水平，可绘制成一条溶解氧下降曲线，称之为氧垂曲线。污染前污染净化开始恢复结束DO大缩小至最低点扩大大清洁区分解区腐败区恢复区清洁区耗氧速率复氧速率耗氧速率=复氧速率耗氧速率复氧速率b水体外观污染前污染净化开始持续净化结束外观无色暗灰色灰色继续变清无色澄清透明很混浊、臭混浊浊度下降澄清透明水面有泡沫泡沫减少外观特征：混浊程度、颜色及气味等原因：水中细菌种类数量、悬浮物种类数量c水中指示生物可作为指示生物的生物种类很多，包括细菌、真菌、藻类、原生动物、轮虫、浮游甲壳动物、底栖动物有寡毛类的颤体虫、软体动物和植物和水生昆虫等污染前污染净化开始持续结束污染前