水污染及控制工程.ppt

1、水污染與控制工程,環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院 胡 輝 楊家寬 Tel E-mail: ; ,環(huán)境工程導(dǎo)論,內(nèi) 容,一、水是生命之源 二、水循環(huán)與水污染的產(chǎn)生 三、常見的水質(zhì)指標(biāo)BOD/COD/TN/TP 四、常見的污水處理工藝活性污泥法 五、水體污染與富營養(yǎng)化 六、常見的供水系統(tǒng)及水質(zhì)安全,地球很“渴”， 請(qǐng)珍愛每滴水,全球淡水資源的比重僅占總水量的2.5 有70以上被凍結(jié)在南極和北極的冰蓋中，再加上高山冰川和永凍積雪，全球約有87的淡水資源難以利用 人類真正能夠利用的淡水資源是江河湖泊和地下水中的一部分，約占地球總水量的0.26，而且分布不均

2、目前約11億人無法獲得安全的飲用水 每年有310萬人因飲用不潔水患病而死亡 到2025年全球可能將有30億人生活在缺水地區(qū),水危機(jī)是中國的最大憂患之一,據(jù)統(tǒng)計(jì)，2004年我國人均淡水擁有量居世界88位，不及世界人均水平的1/4，有18個(gè)省、自治區(qū)和直轄市人均水資源低于聯(lián)合國2300m3的標(biāo)準(zhǔn)。 世界自然基金會(huì)07年3月19日發(fā)表報(bào)告，將長度與水量均為世界第三的長江列入世界可能面臨干涸的10條大河之一。 在過去40多年，西北地區(qū)冰川面積約減少了1400km2，雪線上升30-60mm，直接導(dǎo)致部分內(nèi)陸河源頭來水量顯著減少。 預(yù)測未來50年西北氣溫可能上升1.9-2.3，這將導(dǎo)致冰川面積減少27,其

3、中面積2km2左右的小冰川將基本或完全消失. 1985年，被稱為黃河“蓄水池”的甘南藏族自治州瑪曲縣湖泊數(shù)量還有4077個(gè)，如今已銳減至1800個(gè)；境內(nèi)27條黃河主要支流中已有11條干涸，另有多條河流則成了季節(jié)河。,水污染嚴(yán)重加劇缺水危機(jī),全國70的江河水系受到污染，40基本喪失了使用功能，流經(jīng)城市的河流95以上受到嚴(yán)重污染 世界上污染最嚴(yán)重的20個(gè)城市中中國占了16個(gè)。據(jù)水利部對(duì)118個(gè)大中城市調(diào)查，地下水嚴(yán)重污染的占64。 2004年水土流失365萬平方公里，占國土面積的37，土壤流失量16.22億噸，相當(dāng)于125萬平方公里土地上流失掉1厘米厚土壤。 淮河流域 云南昆明滇池,常用水資源的來

4、源及相應(yīng)污染對(duì)象,常用水資源來源統(tǒng)計(jì),降 水,地表水,地下水,大氣污染的 酸雨及酸沉降,河流/湖泊/水庫的污染,重金屬/難降解有機(jī)污染物,地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB3838-2002,地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) GB/T 14848-1993,大氣環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) GB3095-82,3種來源,污染對(duì)象,控制標(biāo)準(zhǔn),水污染和污水來源,1.水體污染的含義 指污染物進(jìn)入河流、湖泊、海洋或地下水等水體后，使水體的水質(zhì)和水體沉積物的物理、化學(xué)性質(zhì)或生物群落組成發(fā)生變化，從而降低了水體的使用價(jià)值和使用功能的現(xiàn)象。 2.水體自凈作用 水體能夠在其環(huán)境容量范圍內(nèi)，經(jīng)過水體的物理、化學(xué)和生物作用，使排入的污染物的濃度和毒性隨著時(shí)間

5、的推移，在向下游流動(dòng)的過程中自然降低。 3.水環(huán)境容量 在滿足環(huán)境要求的情況下，受納水體所能夠容納的最大污染物的量。,水污染和污水來源分類,污 水,生活污水,工業(yè)污水,被污染的雨水,石油的泄漏,一、物理指標(biāo) 1水溫 2色度 3氣味(表) 4固體含量 懸浮態(tài):不能通過濾器(濾紙或?yàn)V膜)的固體物質(zhì) 膠體態(tài)； 溶解態(tài),三、常見污水的水質(zhì)指標(biāo),二、化學(xué)指標(biāo) 1.生物化學(xué)需氧量BOD 在人工條件控制下，水中微生物將有機(jī)物氧化成無機(jī)物所消耗的溶解氧。因5d的生化需氧量占總碳氧化需氧量的70-80%。故用BOD5作為可生物降解有機(jī)物的綜合濃度指標(biāo)。 2.化學(xué)需氧量COD 用氧化劑氧化試樣中的無機(jī)還原性物質(zhì)和

6、有機(jī)污染物的一部分或全部時(shí)所需的氧量。用CODCr或CODMn表示。 CODCr CODMn BOD5,三、常見污水的水質(zhì)指標(biāo),二、化學(xué)指標(biāo) 3.有機(jī)碳總量(TOC)和總需氧量(TOD) TOC：指水中溶解態(tài)及懸浮態(tài)等所有有機(jī)污染物的含碳量； TOD：指當(dāng)有機(jī)物全部被氧化時(shí)，碳被氧化為CO2，氫、氮及硫則被氧化為H2O、NO和SO2等所需全部氧的量。 4.酸堿度(pH值)；5.總氮(TN)和總磷(TP)； 6.油類污染物。 三、生物化學(xué)指標(biāo) 1. 細(xì)菌總數(shù) 2. 大腸桿菌群數(shù)：指每升水樣中所含有的大腸菌群的數(shù)目(個(gè)/L計(jì)),三、常見污水的水質(zhì)指標(biāo),一、地表水環(huán)境質(zhì)量功能區(qū)的分類和標(biāo)準(zhǔn)分級(jí) 地表

7、水環(huán)境質(zhì)量功能區(qū)分為五類： 1.功能區(qū) I類: 源頭水、國家自然保護(hù)區(qū)； II類: 集中式生活飲用水水源地一級(jí)保護(hù)區(qū)、珍貴魚類保護(hù)區(qū)、魚蝦產(chǎn)卵場等； III類: 集中式生活飲用水水源地二級(jí)保護(hù)區(qū)、一般魚類保護(hù)及游泳區(qū)； IV類: 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: 農(nóng)業(yè)用水區(qū)及一般景觀要求水域。,地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB 3838-2002),一、地表水環(huán)境質(zhì)量功能區(qū)的分類和標(biāo)準(zhǔn)分級(jí) 2.標(biāo)準(zhǔn)分級(jí) 對(duì)應(yīng)地表水上述五類功能區(qū)，將地表水環(huán)境質(zhì)量基本項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)值分為五類，不同功能類別分別執(zhí)行相應(yīng)類別的標(biāo)準(zhǔn)值，即一類區(qū)執(zhí)行I級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；二類區(qū)執(zhí)行II級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；三類區(qū)執(zhí)行III級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；IV類區(qū)

8、執(zhí)行IV級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；V類區(qū)執(zhí)行V級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。水域功能類別高的區(qū)域執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)值嚴(yán)于水域功能類別低的區(qū)域。 3.常規(guī)項(xiàng)目的標(biāo)準(zhǔn)限值 水溫、pH值、溶解氧、高錳酸鉀指數(shù)、化學(xué)需氧量、五日生化需氧量、氨氮、總氮、總磷,地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB 3838-2002),地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB 3838-2002),一、地表水環(huán)境質(zhì)量功能區(qū)的分類和標(biāo)準(zhǔn)分級(jí) 案例分析 某大型湖泊位于兩個(gè)不同的行政管理區(qū)域，根據(jù)省政府對(duì)該水域的中長期規(guī)劃建設(shè)要求，必須對(duì)該水域進(jìn)行水環(huán)境容量核算，以確保該水域周邊地區(qū)發(fā)展的需要。其中，該水域的一側(cè)要求的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)為三級(jí)，以保證生活飲用水和漁業(yè)資源利用的需要，另一側(cè)的水質(zhì)要求之需要滿足工業(yè)

9、生產(chǎn)用水IV類即可。 問題： 1.該水域的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)如何確定？ 2.如何計(jì)算確定該水域的水環(huán)境容量？,污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn),一、污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn) 適用于現(xiàn)有單位水污染物的排放管理，以及建設(shè)項(xiàng)目的環(huán)境影響評(píng)價(jià)、建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境保護(hù)設(shè)施設(shè)計(jì)、竣工驗(yàn)收及其投產(chǎn)后的排放管理。 1標(biāo)準(zhǔn)分級(jí) 排入類水域和二類海域的污水，執(zhí)行一級(jí)標(biāo)準(zhǔn) 排入、類水域和三類海域的污水，執(zhí)行二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。 排入二級(jí)污水處理廠的污水，執(zhí)行三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。 排入未設(shè)置二級(jí)污水處理廠的污水，根據(jù)排出水受納水域功能要求，執(zhí)行和的規(guī)定。 、和類水域中劃定的保護(hù)區(qū)和一類海域。,污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn),一、污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn) 2污染物分類 第一類污染物，不分行業(yè)和污水排

10、放方式，不分受納水體功能類別，一律在車間排放口采樣，最高允許排放濃度必須達(dá)到本標(biāo)準(zhǔn)要求。 第二類污染物，在排污單位排放口采樣，最高允許排放濃度必須達(dá)到本標(biāo)準(zhǔn)要求。,第一類污染物最高允許排放濃度 單位：mg/L,一、水污染源 點(diǎn)源、面源,葛店化工集團(tuán)一排污渠,造紙廠的污水直接排入了洞庭湖,四、常見的污水處理工藝,四、常見的污水處理工藝,二、基本方法 1.按原理分類： 物理處理法： 用物理作用，分離和回收污水中主要呈懸浮狀態(tài)的不溶解性污染物質(zhì)，在處理過程中不改變其化學(xué)性質(zhì)。 化學(xué)處理法： 向污水中投加某種化學(xué)物質(zhì),利用化學(xué)反應(yīng)分離和回收污水中的污染物,或使其轉(zhuǎn)化為無害物。如中和法、化學(xué)沉淀法、氧化

11、還原法等 生物處理法： 通過微生物新陳代謝作用，將廢水中部分有機(jī)物轉(zhuǎn)化為微生物的細(xì)胞物質(zhì)，另一部分轉(zhuǎn)化為較穩(wěn)定的化學(xué)物質(zhì)的方法。,四、常見的污水處理工藝,二、基本方法 2.按處理程度分類： 一級(jí)處理: 預(yù)處理或稱為物理處理 二級(jí)處理： 生物處理：活性污泥法、生物膜法、氧化塘法等 三級(jí)處理 深度處理及污水回用,四、常見的污水處理工藝,三、一級(jí)處理對(duì)象及設(shè)備 1.處理對(duì)象 懸浮態(tài)固體污染物（SS） 2. 一級(jí)處理的物理處理法設(shè)備 篩網(wǎng)，格柵，濾池，沉砂池，沉淀池，隔油池，氣浮池，離心機(jī)，漩流分離器,四、常見的污水處理工藝,三、二級(jí)處理的對(duì)象和主要構(gòu)筑物 1.處理對(duì)象 膠體和溶解態(tài)的有機(jī)污染物; 2

12、.處理方法 好氧生物方法：在有氧氣存在的情況下，將有機(jī)污染物進(jìn)行分解； 厭氧生物方法：在無氧氣存在的情況下，將有機(jī)污染物進(jìn)行分解； 3.主要構(gòu)筑物為生物處理法的構(gòu)筑物 活性污泥法的曝氣池，氧化塘，生物轉(zhuǎn)盤，生物膜反應(yīng)器，濕地處理系統(tǒng)等。,四、常見的污水處理工藝,三、二級(jí)處理的對(duì)象和主要構(gòu)筑物 3.主要構(gòu)筑物為好氧生物處理法的構(gòu)筑物 活性污泥： 由細(xì)菌、原生動(dòng)物等與懸浮物質(zhì)、膠體物質(zhì)混雜在一起形成的一種絮狀體顆粒物的總稱。 特 點(diǎn)： 具有很強(qiáng)的吸附能力 ； 具有很強(qiáng)的氧化、分解有機(jī)物的能力 ； 具有良好的沉降性能。 活性污泥法的構(gòu)筑物： 曝氣池，氧化塘，生物轉(zhuǎn)盤，生物膜反應(yīng)器,活性污泥法的工藝流

13、程,三、三級(jí)處理的對(duì)象和主要方法 1.三級(jí)處理處理對(duì)象 進(jìn)一步去除污水中難降解的有機(jī)物質(zhì)、磷、氮等能夠?qū)е滤w富營養(yǎng)化的可溶性無機(jī)物質(zhì)。以及某種特殊的污染物質(zhì)，如除鐵、除錳、除氟等。 2. 常用方法 生物脫氮除磷法、混凝沉淀法、砂濾法、活性炭吸附法、離子交換法、電滲析法等。,四、常見的污水處理工藝,四、土地處理系統(tǒng)和主要方法 1. 污水土地處理系統(tǒng) 在人工控制條件下，將污水投配在土地上，通過土壤植物系統(tǒng)，進(jìn)行一系列物理、化學(xué)和生物凈化過程，使污水得到凈化的一種工藝。 2.污水土地處理系統(tǒng)的組成 a. 污水的預(yù)處理設(shè)備和污水的調(diào)節(jié)、貯存設(shè)備； b. 污水的輸送、配布與控制系統(tǒng)與設(shè)備； c. 土地

14、凈化田和凈化水的收集、利用系統(tǒng)。,四、常見的污水處理工藝,四、土地處理系統(tǒng)和主要方法 3凈化作用機(jī)理 1)物理過濾: 懸浮物、病原體. 2)物理吸附與物理化學(xué)吸附: N、P 、重金屬. 3)化學(xué)反應(yīng)與化學(xué)沉淀: N、P、重金屬. 4)微生物代謝作用下的有機(jī)物分解: BOD. 4土地處理基本工藝 慢速滲濾系統(tǒng)、快速滲濾系統(tǒng) 地表漫流處理系統(tǒng)、濕地處理系統(tǒng),四、常見的污水處理工藝,四、土地處理系統(tǒng)和主要方法 5 濕地處理系統(tǒng) 將污水投放到土壤經(jīng)常處水飽和狀態(tài)，且生長有蘆葦、香蒲等沼澤地上，在污水沿一定方向流動(dòng)中，在耐水植物和土壤聯(lián)合作用下，污水得到凈化的工藝。 種 類 a. 天然濕地系統(tǒng) b. 自

15、由水面人工濕地 c. 人工潛流濕地處理系統(tǒng),四、常見的污水處理工藝,系統(tǒng)進(jìn)水與出水水質(zhì)比較,四、常見的污水處理工藝,四、土地處理系統(tǒng)和主要方法 5 濕地處理系統(tǒng) 甘坑村位于深圳龍崗區(qū)布吉鎮(zhèn)，甘坑水庫-平湖鎮(zhèn)飲用水源上游。鑒于甘坑河及甘坑水庫水質(zhì)日趨惡化，深圳環(huán)保局籌集資金，建立了甘坑人工濕地污水處理工程，處理規(guī)模為16000噸/天、處理水為生活污水、少量工業(yè)污水和雨水的混合水，其進(jìn)水水質(zhì)相對(duì)較好。該工程2003年7月完成施工，目前該工程運(yùn)行情況良好。,五、水體污染與富營養(yǎng)化,一、水體的富營養(yǎng)化 是指由于氮、磷等植物營養(yǎng)物的排入引起水體中藻類大量繁殖的現(xiàn)象。 發(fā)生場所 湖泊、水庫、河口和港灣等水

16、流較緩的區(qū)域； 一般來說，總磷和無機(jī)氮分別為20mg/m3和300mg/m3，就可以認(rèn)為水體已處于富營養(yǎng)化的狀態(tài)。 二、水華現(xiàn)象 湖泊、水庫等淡水區(qū)域水體富營養(yǎng)化主要表現(xiàn)為綠藻和藍(lán)藻的大量生長，也稱水華現(xiàn)象。 三、赤潮現(xiàn)象 在河口、海灣等區(qū)域的水體富營養(yǎng)化會(huì)導(dǎo)致紅藻等藻類的大量繁殖，也稱為赤潮現(xiàn)象 。,五、水環(huán)境污染防治管理,一.水環(huán)境污染防治管理措施 管理內(nèi)容 1法律、法規(guī)和行政規(guī)章 中華人民共和國水污染防治法（1984） 污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)(GB 8978-1996) 農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(GB 5084-92) 污水排入城市下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(CJ3082-1999) 地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(1988-2002：第4次修訂),五、水環(huán)境污染防治管理,一.水環(huán)境污染防治管理措施 2建立水環(huán)境質(zhì)量管理體系 水環(huán)境的計(jì)劃管理 水環(huán)境區(qū)域規(guī)劃、水環(huán)境保護(hù)計(jì)劃、水污染控制計(jì)劃等 水環(huán)境的質(zhì)量管理 制定標(biāo)準(zhǔn)、監(jiān)測評(píng)價(jià)、預(yù)測變化趨勢等 水環(huán)境的技術(shù)管理 制定防止技術(shù)政策、交流合作、技術(shù)咨詢等 對(duì)水環(huán)境的管理還體現(xiàn)在對(duì)人的管理,五、水環(huán)境污染防治管理,一.水環(huán)境污染防治管理措施 3水環(huán)境質(zhì)量管理措施 合理開發(fā)、利用和保護(hù)水資源 ； 以節(jié)約用水和污水回用資源化為重點(diǎn)，兼顧污染防治 ； 對(duì)水資源實(shí)行經(jīng)濟(jì)科學(xué)補(bǔ)償和限量使用； 加快城市污水處理廠和污水收集系統(tǒng)等基礎(chǔ)設(shè)施和配