環(huán)境保護概論第七章-水污染與防治

第三章

水污染與防治第三章水污染與防治水是地球上一切生命賴以生存、也是人類生活和生產(chǎn)中不可缺少的根本物質(zhì)之一。水資源是人類生存必需的、不可替代的資源。目前，在水方面存在的問題是：人口激增、工農(nóng)業(yè)迅速開展，用水量激增，水污染使水資源的供需矛盾加重。第三章水污染與防治一、地球上水的分布地球外表約有70%以上的面積被水覆蓋?？偹窟_14*108km3。地球上約有97.3%的水是海水。淡水只占3%缺乏，其中有3/4以冰的形式存在于南北極地。人類很難利用。與人類關(guān)系密切、又較易開發(fā)利用的淡水貯量約為400*104km3,僅占地球上總水量的0.3%。這局部淡水在時空上的分布又很不均衡。我國的水資源總量在世界上位于第三，但由于人口較多，人平只有世界人均水的占有量的1/4。我國水資源在時空上的分布不均衡?；幢钡貐^(qū)所擁有水資源量僅為全國的19%，而這一地區(qū)的耕地面積卻為全國的64%，反之，淮河以南的耕地占全車耕地面積的36%，其水資源擁有量卻為全國的81%。二、水的循環(huán)：降水——蒸騰第二節(jié)水質(zhì)、水質(zhì)指標與水質(zhì)標準一、水質(zhì)與水質(zhì)指標〔一〕水質(zhì)：即水的品質(zhì)，是指水與其中所含雜質(zhì)共同表現(xiàn)出來的物理學、化學和生物學的綜合特性。水中所含有的雜質(zhì)，按其存在狀態(tài)可分為三類，即：懸浮物質(zhì)〔是由大于分子尺寸的顆粒組成的，它們藉浮力或粘滯力浮于水中〕；溶解物質(zhì)〔由分子或離子組成，它們被水的分子結(jié)構(gòu)所支撐〕和膠體物質(zhì)〔介于懸浮物和溶解物質(zhì)之間〕。(二)水質(zhì)指標一般可分為三類。第一類：物理水質(zhì)指標，包括：感官物理性狀指標：溫度、色度、渾濁度、溴和味等其他物理性狀指標：總固體、溶解固體、懸浮固體、可沉固體、電導率等第二類：化學性水質(zhì)指標，包括：一般的化學性水質(zhì)指標：酸堿度、硬度、總含鹽量、一般有機物質(zhì)；有毒的化學性水質(zhì)指標：重金屬、氰化物、農(nóng)藥；有關(guān)氧平衡的水質(zhì)指標：COD〔化學需氧量〕、DO〔溶解氧〕、BOD〔生化需氧量〕、TOD〔總需氧量〕等。第三類：生物學水質(zhì)指標。包括細菌總數(shù)、各種病原菌、病毒等。以下是對水污染防治工作中最常用的一些指標的說明。1、pH：飲用水的一般適宜pH應在之間。生活污水一般呈弱堿性，而一些工業(yè)污水的pH偏離中性范圍較遠。弱酸性的污、廢水對混凝土管道有腐蝕作用。2、懸浮固體：懸浮固體可利用重力或其它物理作用與水別離。懸浮固體的化學性質(zhì)十分復雜，可能是無機物，也可能是有機物，還有可能是有毒物質(zhì)。3、COD〔化學需氧量〕和BOD〔生化需氧量〕：這兩項的水質(zhì)指標都是用來表示水中有機物含量的。天然水中有機物的含量極少,廢、污水中的有機物含量就多了。它們將在微生物的作用下氧化分解,使水體中溶解氧被消耗或減少。水中的氧含量減少那么影響到水中魚類的生活。當水中的氧被耗盡后,有機物會腐化發(fā)臭。有機物又是微生物生長的重要營養(yǎng)物質(zhì),有毒有機物更將影響人的健康。因此，廢水中有機物濃度是一項十分重要的水質(zhì)指標。在水污染的防治中，一般用COD〔化學需氧量〕和BOD〔生化需氧量〕這兩項綜合性的間接指標來衡量水中有機污染物的量。只有當某些有機物具有毒性，才分別測定其含量。(1)BOD〔生化需氧量〕：表示在有氧條件下，當溫度為20攝氏度時，由于微生物的活動使可分解的有機物氧化到達穩(wěn)定狀態(tài)時所需氧量。但測定生化需氧量所需要量的時間很長，而且，生化需氧量也不能反映微生物降解不了的有機物的量。(2)COD〔化學需氧量〕：COD〔化學需氧量〕是指在一定條件下，水中各種有機物與外加的強氧化劑作用時所消耗的氧化劑的量?；瘜W需氧量可以近似地反映水中有機物的總量。但廢水中無機性復原物質(zhì)也會消耗強氧化劑，使COD〔化學需氧量〕值增高。COD〔化學需氧量〕的測定時間短，因此得到了廣泛的應用。

(一)水質(zhì)標準：水的用途十分廣泛。不同用途的水，對水質(zhì)有不同的要求，也就是水質(zhì)標準。水質(zhì)標準是環(huán)境標準的一種。地面水環(huán)境質(zhì)量標準：依據(jù)地面水水域使用目的和保護目標將其劃為五類：Ⅰ類：主要適用于源頭水、國家自然保護區(qū)。Ⅱ類：主要適用于集中式生活飲用水源地一級保護區(qū)、珍貴魚類保護區(qū)、魚蝦產(chǎn)卵場等。Ⅲ類：主要適用于集中式生活飲用水源地二級保護區(qū)、一般魚類保護區(qū)及游泳區(qū)。Ⅳ類：主要適用于一般工業(yè)用水區(qū)及人體非直接接觸的娛樂用水區(qū)。Ⅴ類：只要適用于農(nóng)業(yè)用水區(qū)及一般景觀要求水域。同一水域兼有多類用途的，依依最高功能劃分類別?！捕澄鬯C合排放標準:1988年國家環(huán)保局公布了《污水綜合排放標準》。該標準根據(jù)污染物的毒性儲藏對人體、動植物和水環(huán)境的影響，將工礦企業(yè)和事業(yè)單位排放的污染物分為兩類：Ⅰ類污染物指能在環(huán)境或動物體內(nèi)蓄積，對人體健康產(chǎn)生長遠不良影響者。對此類污染物，不分其排放的方式和方向，也不分受納水體的功能級別，一律執(zhí)行嚴格的標準值，并規(guī)定此類污染物的廢水一律在車間或車間處理的排放口取樣檢驗，其最高允許排放標準值如P121表7-3。Ⅱ類污染物指其長遠影響小于上類污染物質(zhì)，其允許排放濃度可略寬。同一水域兼有多類用途的，依依最高功能劃分類別。〔三〕生活飲用水水質(zhì)標準：飲用水直接關(guān)系到人民的日常生活和身體健康，保證供給人民平安衛(wèi)生的飲用水，是水環(huán)境保護的根本目的。我國在1985年公布了《生活飲用水標準》。見P123表7-5。制定生活飲用水的主要原那么是：1.衛(wèi)生上平安可靠,不含有各種病源微生物和寄生蟲卵；2.化學成分上對人體健康無害,不應對人體健康產(chǎn)生不良影響或?qū)θ梭w感官產(chǎn)生不良刺激；3.使用時不致造成其他不良影響,如過高的硬度導致水垢的形成等?！踩称渌|(zhì)標準：第三節(jié)水體污染與自凈

一、水體污染及污染源水體因接受過多的雜質(zhì)而導致其物理、化學及生物學特性的改變和水質(zhì)的惡化，從而影響水的有效利用，危害人體健康的現(xiàn)象，就是人們常常說的水污染。根據(jù)污染物質(zhì)及其形成污染的性質(zhì)，可以將水污染分成：〔一〕化學性污染：常見的有1、酸堿污染：使水體的PH發(fā)生變化，抑制細菌和其他微生物的生長，影響水體的生物自凈作用，還會腐蝕船舶和水下建筑，影響漁業(yè)，破壞生態(tài)平衡，并使水體不適于作飲用水源或其他用工農(nóng)業(yè)用水。2、重金屬污染：對人體健康和生態(tài)環(huán)境危害極大，如汞、鎘、鉛、砷、鉻等。3、需氧性有機物污染：也稱耗氧性有機物污染。如碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪和酚、醇等有機物，可在微生物的作用下進行分解，分解過程中需要耗氧，因此統(tǒng)稱為需〔耗〕氧性物質(zhì)。大量需氧性物質(zhì)排入水體，會引起微生物的繁殖和溶解氧的消耗。水中氧過少時，影響魚類及水生生物的生長。水中氧耗盡后，有機物將由于厭氧微生物的作用而發(fā)酵，會產(chǎn)生帶有惡臭的氣體，使水質(zhì)變黑發(fā)臭，造成水環(huán)境嚴重惡化。3、營養(yǎng)物質(zhì)污染：又稱富營養(yǎng)污染。生活污水和某些工業(yè)廢水常含有一定數(shù)量的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)，農(nóng)田中也會有一些氮肥、磷肥等流入水體，造成藻類大量繁殖，這種現(xiàn)象被稱為“富營養(yǎng)化〞。大量藻類的生長，覆蓋了大片水面，減少魚類的生活空間，藻類死亡后會消耗水中的溶解氧，并釋放出更多的營養(yǎng)物質(zhì)。如此周而復始，惡性循環(huán)，最終將導致水質(zhì)惡化，魚類死亡，水草叢生，水體衰亡。5、有機毒物污染：如農(nóng)藥、有機染料、多環(huán)芳烴等，對人體往往具有毒性，有的能引起急性中毒，有的可引起慢性中毒，有的還有致癌、致畸、致突變作用?！捕澄锢硇晕廴荆撼Ｒ姷挠幸韵聨追N。懸浮物污染：影響水體外觀，增加水體的渾濁度、阻礙水中植物的光合作用等。熱污染：主要是由工廠等排放的冷卻水。會使水溫升高，使水中的溶解氧下降，微生物活動加強，使有些有毒物質(zhì)的毒性加大等。放射性污染：主要由原子能工業(yè)及應用放射性同位素的單位引起。〔三〕生物性污染：主要指病菌及病毒的污染。如生活污水和醫(yī)院的污水。二、主要廢水的成分和性質(zhì)〔一〕生活污水：是人們?nèi)粘Ｉ钪挟a(chǎn)生的污水，主要含有人的排泄物和生活廢料。如廁所排水、浴室排水等。生活污水的特征是水質(zhì)比較穩(wěn)定、渾濁、深色，具惡臭和微堿性，一般不含有毒物質(zhì)，但含有大量的營養(yǎng)物質(zhì)，且含有大量病毒、細菌和寄生蟲卵?！捕彻I(yè)廢水：隨著工業(yè)類型的不同，其廢水的性質(zhì)不同，總體是比較復雜。見P126表7-7?！踩承笄蒺B(yǎng)殖業(yè)廢水：主要的指規(guī)模養(yǎng)殖場排放的廢水。其廢水的特點是耗氧性物質(zhì)較多。三、水體的自凈作用與水環(huán)境容量〔一〕水體自凈作用：水體具有消納一定量的污染物質(zhì)，使自身的質(zhì)量保持潔凈的能力，人們常常稱之為水體的自凈。水體的自凈過程比較復雜，包括：1、廢水在水體中的稀釋：其實那么是污染物在水體中因擴散而降低了濃度，稀釋既不改變，也不能去除污染物。2、水體的生化凈化：有機污染物在進入水體后，在微生物的作用下氧化分解為無機物的過程，可以使有機污染物的濃度大大降低，這就是水體的生化自凈作用。生化自凈作用需要量耗氧，所消耗的氧如得不到及時的補充，生化自凈過程就要停止，水體水質(zhì)就要惡化。因此，生化自凈過程實際上包括了氧的消耗和氧的補充兩方面的作用。氧的補充和恢復有以下兩個途徑：1〕大氣中的氧向濃度低的水體擴散，使水體中的溶解氧得到增加；2〕水和植物的光合作用放出氧氣。3、水體中細菌的衰亡：水體中細菌的衰亡也是一個很重要的自凈作用。促使水中細菌數(shù)量減少的主要原因有：1〕水體的自凈作用使水中的有機物的數(shù)量日漸減少，細菌因缺少營養(yǎng)而逐漸減少；2〕水中生長的纖毛類原生動物、浮游動物等不斷吞食細菌，使其數(shù)量逐漸減少；3〕還有日光殺菌?！捕乘h(huán)境容量：水體所具有的自凈能力就是水環(huán)境接納一定量污染物的能力。一定水體所能容納污染物的最大負荷被稱為水環(huán)境容量。第四節(jié)水污染防治水污染是當今世界很多國家面臨的一大環(huán)境問題，它嚴重威脅著人類的生命和健康，阻礙了經(jīng)濟的開展，是可持續(xù)開展制約因素。因此，世界各國必須積極進行水污染防治工作。一、水污染防治的目標與任務〔一〕水污染防治的目標1、確保飲用水源的水質(zhì)；2、恢復各類水體的使用功能；3、恢復地面水體的水質(zhì)，增強可觀性，增加人類居住區(qū)的悅?cè)司吧??！捕乘廴痉乐蔚娜蝿?、進行水污染防治規(guī)劃，制訂應采取的防治措施；2、加強污染源控制，采取有效措施，減少污染源污染物的排放量；3、對各類廢水進行處理，達標排放；4、通過法律、行政、技術(shù)等一系列措施，加強對水資源的保護?！踩乘廴痉乐蔚脑敲矗悍?、治、管三結(jié)合。防：通過有關(guān)措施，使污染物的排放量降低到最少；對水污染的防治，必須從防做起。治：是水污染防治中不可缺少的一環(huán)。對污染源要實現(xiàn)零排放是很困難的，而且有時是不可能的，如生活污水的排放就不可能防止。管：是指對污染源、水體及處理設施的管理。三、廢水處理技術(shù)概述廢水處理技術(shù)可歸納為：〔一〕物理法：主要是使懸浮狀態(tài)的污染物質(zhì)與廢水別離。1、截流：以柵格或篩網(wǎng)作為污水處理廠的第一個處理工序。2、沉淀：工作原理是重力沉降。3、過濾：利用粒狀介質(zhì)層截留水中細小懸浮物的方法。過濾常用于廢水的深度處理和飲用水的處理過程。4、氣?。菏抢酶叨确稚⒌奈⑿馀葑鳛檩d體去粘附廢水中的懸浮物，使其隨氣泡浮升到水面，而從水中去除。其主要處理對象是乳化油及疏水性細小懸浮固體。5、離心別離：使水高速旋轉(zhuǎn)，利用離心力別離水中懸浮顆粒的方法。6、膜別離：利用過濾性膜選擇透性對水中雜質(zhì)進行濃縮、別離的方法，統(tǒng)稱為～。(二)化學法：是利用某種化學反響，使廢水中污染物質(zhì)的性質(zhì)或形態(tài)發(fā)生改變，而從水中除去的方法。1、混凝：投放化學藥劑以破壞膠體和懸浮顆粒在水中形成的穩(wěn)定分散系，使其聚集為具有沉降性能的絮狀體，即為混凝?；炷纬傻男鯛铙w可通過沉淀法去除。2、中和：主要是對酸性或堿性廢水。3、氧化復原：通過化學藥劑與污染物質(zhì)之間的氧化復原反響,將廢水中的有毒有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無毒或微毒物質(zhì)的方法,稱為氧化還愿法。4、化學沉淀：向水中投加某種化學藥劑，使其與水中的溶解性污染物質(zhì)發(fā)生互換反響，生成難溶于水的鹽類，即可從水中沉淀而去除。5、磁力別離：是利用磁場力截留和別離廢水中污染物質(zhì)的方法。主要應用于去除廢水中磁性及非磁性懸浮物和重金屬離子，對廢水中有機物和營養(yǎng)物質(zhì)的去除也有幫助。6、溶劑萃?。狠腿∵^程屬于指將與水不相互溶解且密度小于水的特定有機溶劑〔稱為萃取劑〕與被處理水接觸，在物理〔溶解〕或化學〔絡合等〕作用下，使原來溶解于水中的某種組分由水相轉(zhuǎn)移至有機相的過程。7、吸附：為一種物質(zhì)附著在另一種物質(zhì)外表上的過程，它可發(fā)生在氣-液、氣-固、液-固兩相之間，用于廢水處理的吸附是液-固兩相之間的物質(zhì)轉(zhuǎn)移過程?；钚蕴?、焦炭、煤渣、木榍等都可用作吸附劑。8、離子交換：水中離子態(tài)污染物與不溶于水的離子化合物發(fā)生離子交換的反響，稱為離子交換。見P143表達式。9、電解：電解質(zhì)溶液在直流電作用下發(fā)生的化學反響被稱為電解，電解是電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W能的過程?！踩成锓ɡ蒙锏淖饔?，使廢水中溶解狀及顆粒狀有機物質(zhì)得到氧化分解的方法，即為生物處理法。生物處理法具有投資少、效益高、運行費用低等優(yōu)點，在城市污水和工業(yè)污水處理中得到了最廣泛的應用。下面介紹幾種常用的生物污水處理法。1、活性污泥法：活性污泥是由大量繁殖的懸浮狀的微生物絮凝體組成的。向活性污泥與污水的混合液中不斷充氧，微生物即能將污水中的有機物氧化分解，同時不斷生長繁殖。停止曝氣后，活性污泥在重力作用下沉降，從而與水體別離。2、生物膜法：微生物附著生長于某種