环境保护概论- 水污染及其防治-PPT演示文稿.ppt

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1、2023-5-81 水污染及其防治水污染及其防治5-1 5-1 概述概述一 水体的概念 1水体：是指表面被水覆盖的自然综合体. 水 悬浮物 底泥 水生生物 2分类 地表水(land water) 地下水(ground water) 降水(precipitation) 2023-5-82二、水的物理化学性质 1结构 极性分子 2特性 比热、相变热、生成热较大 原因：极性分子 氢键缔合 性质：可以储存能量,使地面温度变化不大,体温稳定 吸收太阳能,水可以蒸发调节气候 参与糖类合成 大的表面张力产生毛细现象 4C时的密度最大,便于水生物生存 介电常数大,水中物质以离子态存在,“通用溶剂” 物理常数和

2、基准物标准： 溶沸点、密度、热单位、海平面、中性酸碱度等2023-5-83三、天然水中的主要物质 悬浮物 0.1m 1成分 胶体物质 0.10.001 m 溶解物质 5mg/L DO 34mg/L许多鱼类难以生存 2023-5-815五日生化需氧量五日生化需氧量 BOD5, biochemical oxygen demand定义：水中有机物经微生物分解所需氧量单位：mg/L(ppm) 含碳有机物 BOD5来源 含氮有机物 还原性无机离子BOD5分解的两个阶段 有机物碳化阶段: 蛋白质 氨基酸 氨,共需20天,5天可以分解70% 氨硝化阶段: 氨 硝酸、亚硝酸, 变化缓慢,该阶段对环境影响较小.

3、意义：BOD510 水质很差 0 5 10 15 20 10.5BOD5第一阶段BOD最终值时间 t ( d )BOD ( mg / L )2023-5-816化学需氧量化学需氧量 COD, chemical oxygen demand定义：化学氧化剂氧化水中有机污染物所需氧量.单位：mg/L(ppm)说明： 有些有机物不能被微生物氧化而被氧化剂氧化； 若水质稳定,则水体中CODBOD之间有比例关系； 一般CODMn较CODCr的值低。2023-5-817总有机碳总有机碳 TOC, total organic carbon定义：包括水体中所有有机污染质的含碳量。(先除去无机碳).单位：mg/L

4、(ppm)测定方法：化学氧化燃烧(Pt作为催化剂),由CO2量得出TOC的量.总需氧量总需氧量 TOD, total oxygen demand定义：有机物和碳、氢、氮、硫等全部被氧化所需氧量.单位：mg/L(ppm)测定方法：Pt作为催化剂,在900C时燃烧所需氧量.2023-5-818理论需氧量理论需氧量 ThOD, theoretical oxygen demand定义：根据化学方程式计算的有机物完全氧化时所需氧量.单位：mg/L(ppm)意义：对废水作全化学分析以后的计算值计算出来所需氧量. 2023-5-819说明：各氧参数之间的关系： ThOD TOD CODCr BOD20 BO

5、D5 100 92 83 65 58成分比较固定的污水,其BOD5 的值与CODCr 的值之间能够保持一定的相关关系.而BOD5/CODCr的比值可作为衡量污水是否适宜于采用生物处理法进行处理(即可生化法)的一项指标,其值越高,污水的可生化性越强. 一般认为（一般认为（BODBOD5 5/COD/CODCr Cr ）00 3 3 即可生化处理。即可生化处理。 BOD5CODCr的原因有： 许多能被K2Cr2O7氧化的有机物不能通过生化作用氧化. 有些无机离子可被无机氧化剂氧化,而生化法不行.2023-5-820例题：用用NaNa2 2SOSO3 3处理某工业含铬废水处理某工业含铬废水, ,已知

6、水量为已知水量为5m5m3 3/d,/d,含浓度为含浓度为100mg/L,100mg/L,为将水中为将水中CrCr6+6+全部还原为全部还原为CrCr3+3+, ,每天需每天需用多少用多少NaNa2 2SOSO3 3? ?解：由所给条件可以得出含铬废水量为 (5103)L/d0.110-3kg/L=0.5kg/dNa2Cr2O7 + 3Na2SO3 + 4H2SO4 Cr2(SO4)3 + 4Na2SO4 + 4H2O 2mol/L 3mol/L 0.5 x 252 3126 x=(378 0.5)/104 = 1.82kg/d2023-5-821 2 2 . . 有毒物质有毒物质 无机有毒物

7、：重金属(Pb、Cr、Cd、Hg、As)、CN- 有机有毒物：农药、芳香烃类、高聚物等 1)重金属 燃料燃烧 来源 采矿冶炼 三废排放 沉淀：M(OH)x、MS、MCl 迁移变化 吸附：底泥 配合螯合： 氧化还原： 毒性效应：110mg 危害 不易降解,价态可变,可生化为有毒物 可以分散或生物富集2023-5-822 2)CN- 工业：电镀;煤气厂 例如镀锌液中含 来源 NaCN 120180g/L 高炉：CNH3、CH4NH3 水体中的净化作用 挥发可达90%：CN- +CO2 +H2OHCN+ HCO3- 氧化分解可净化10%：2CN-+O2 2CNO- CNO-+2H2O NH4+CO3

8、2- 危害：剧毒,口服50(0.30.5)mg就使人致死.急性 中毒抑制细胞呼吸,造成人体组织严重缺氧. 生活水： 0.05ppm 地面水： 0.2ppm HOCN 工业废水： 20mg/m3 富养化指标 总无机N300mg/m3 叶绿素300mg/m3 2023-5-827水体富营养化水体富营养化(eutrophication)示意图示意图2023-5-828 6 6 . . 油类污染物油类污染物 石油的开采、储运、炼制和使用过程排出 1)来源 船舶运输事故、洗刷 沿海、沿河工业排放含油废水 其他：各类含油废气沉降 影响海洋生物的生长,降低海滨环境的使 2)危害 用价值,破坏海岸设施 影响局

9、部地区的水文气象条件和降低海 洋的自净能力 2023-5-8297 7 热污染热污染（见第七章）8 8 致病污染物致病污染物 生活污水 1)来源 医院污水 生物制品厂、制革、屠宰 生物粪便 2)危害 致病,爆发大规模流行性疾病2023-5-830四、水体污染的危害 1危害人体健康 2影响工农业生产 3对水生生态系统的危害2023-5-8315-3 5-3 水体的自净作用水体的自净作用(self-purification)一、定义：污染物排入水体后,经物理、化学和生物等的综合净化过程,使 污染物浓度自然降低的作用.二、净化机制 1 1物理净化物理净化：稀释、扩散、沉淀等 2023-5-832 2

10、 2化学净化化学净化 氧化还原 酸碱反应 分解、化合、吸附反应 配位螯合 放射性蜕变 3 3生物净化生物净化 微生物对有机物的氧化分解作用 4 4杀菌净化杀菌净化 在日光紫外线的照射作用下 水生物间的拮抗作用 噬菌体的噬菌作用 微生物不适宜的环境因素作用下2023-5-833三、水体自净过程中污染物的转归 1定义：污染物经过物理、化学、生物学作用后的转化和迁移 作用. 2类型 2023-5-834 稀释：化学性质稳定而不易分解的毒物,其存在形态 和数量基本保持不变,只能随流而稀释. 挥发：具有挥发性物质被逸散到大气中. 重力沉降：悬浮物因重力作用而沉降于水底的底质 中,如重金属. 有机物氧化分

11、解：需氧污染物和植物营养物被微生 物生化分解成简单的无机物. 生物转化：某些污染物经细菌或者酶催化使之生物 转化,可能毒性增加. 生物富集：水生生物吸收后,可不断蓄积而富集. 2023-5-835四、水体中BODDO的关系 1耗氧作用 有机物分解作用 有机体呼吸作用 2复氧(曝气)作用 空气中氧气溶解于水中 水生植物光合作用产生氧气 3污染河流中BODDO变化曲线图：2023-5-836河流中河流中BODDO变化曲线图（图变化曲线图（图5-3） 2023-5-8375-4 5-4 污水防治技术污水防治技术一 、概述 1水体污染控制的基本途径 改革生产工艺、减少用水量 1）减少排量 重复利用废水

12、 回收有用产品 2）妥善处理城市及工业废水 3）加强对水体及其污染源的监测和管理 对工业废水排量及浓度监测管理 对水体卫生特征、经济指标的监测管理2023-5-8382023-5-839中水利用工艺流程图 2023-5-840 2污水水质指标 pH 悬浮固体SS（Suspended Solid) 总固体TS（Total solid） 化学需氧量（COD） 生化需氧量（BOD） 氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮 总P 氯化物 溶解氧（DO） 大肠菌群数：单位体积水中所含的大肠菌群的数目.个/L, 是常用的细菌学指标.2023-5-841 二、污水处理技术概论 物理法 按处理原理 化学法 好氧 生化法

13、厌氧 兼氧 一级(初级)-物理法：达不到排放标准 按处理精度 二级(生物)-生物法：可达到排放标准 三级(高级)-化学法：可达到饮用标准 2023-5-842基本方法基本方法基本原理基本原理单元技术单元技术物理法物理或机械的分离过程均衡与调节、筛滤、沉淀、气浮浮选、离心分离化学法加入化学物质与污水中的有害物质发生化学反应的转化过程中和、混凝、氧化、还原、吸附、离子交换、膜分离分解、化学沉淀等生物法微生物在污水中对有机物进行氧化、分解的新陈代谢过程活性污泥、生物滤池、生物转盘、氧化塘、厌气消化、膜分离等表表 污水处理方法分类污水处理方法分类2023-5-8432023-5-844三 、物理处理法

14、 1均衡与调节 2筛滤 2023-5-8452023-5-846 3沉淀 1）定义：是利用污水中悬浮物密度比水大而借助于重力作用 下沉的原理 自然沉淀 2）分类 混凝沉淀 化学沉淀 平流式沉淀池 竖流式沉淀池 3）设备 辅流式沉淀池 斜管(板)式沉淀池 2023-5-847 4）影响沉淀效果的因素 同离子效应 盐效应 酸效应 络合效应 水温的影响 5）主要沉淀剂 OH-： S2-： CO32-： X-： Ba2+： Cr6+：2023-5-8486）沉淀法处理污水实例 BaCl2(BaCO3)处理Cr6+： Cr2O72- +H2O 2CrO42- + 2H+ Ba2+ + CrO42- 2B

15、aCrO4 2Ba2+ + Cr2O72- +H2O 2BaCrO4 + H+ 石灰-苏打法除去Ca2+和Mg2+,又称硬度沉淀法.&先分析得到水中Ca2+和HCO3-的含量；&按照2molHCO3-：1molCa(OH)2的比例,加适量石灰反应； Ca(OH)2 Ca2+ + 2OH- 2HCO3- +2OH- 2CO32- + 2H2O Ca2+ + CO32- CaCO3 &按照1:1摩尔比加Na2CO3,除去Ca2+。 Ca2+ + CO32- CaCO3 2023-5-849 4气浮浮选(floatation) 1)定义：向废水中通入或使之产生大量的微小气泡作为载体,使废水 中微细的

16、疏水性悬浮颗粒(固态颗粒或液态颗粒)粘附在气 泡上,随气泡升到水面,形成泡沫层,然后用机械方法撇除. 废水中分离出脂肪、油类、纤维等 2)适用范围 浓缩剩余活性污泥 浓缩化学混凝污泥 机械法 3)方法 压力溶气法 电解气浮法2023-5-8502023-5-8515离心分离T06型离心式分离器 2023-5-852四、化学处理法 利用化学作用来处理或回收废水中溶解性物质或胶体物质. 1中和法 酸度：34%以上应回收.如利用金属酸洗废水制硫酸亚铁、化肥等. 34%以下的应中和除去,主要用工厂碱性废水,电石渣、锅炉 灰、滤料、石灰类碱性物 . 废无机酸(如硫酸、盐酸); 碱性： 酸性废气(如CO2、SO2等烟道气); 酸性废水2023-5-8532023-5-854 2混凝（coagulation） 1)定义：向水中投加药剂,进行水与药剂的混合,从而使水中的胶体物质 产生凝聚和絮凝,这一综合过程称之. 凝聚：投入大量正离子电解质,使得胶体微粒相互聚结,这个过程称之. 絮凝：由于高分子物质的吸附架桥聚合而使微粒相互粘结的过程称之. 2)胶体颗粒的结构：(胶核+吸附层)=胶粒+扩散层 胶体颗粒