1、,水污染控制工程,内蒙古工业大学 环境工程教研室,环境工程简介,美国土木工程师学会（环境工程分会）(American Society of Civil Engineers，简称ASCE)环境工程(Environmental Engineering)是通过健全的工程理论与实践来解决环境卫生(environmental sanitation)问题。 提供安全、可口和充足的公共给水。 建立城市和农村符合卫生要求的排水系统。 适当处置与循环使用废水和固体废物。 控制水、土壤和空气污染，并消除这些问题对社会和环境所造成的影响。,水污染控制工程从技术和工程上解决、预测和控制水污染的问题，提供提高水环境质量
2、、合理利用水资源的方法，满足不同用途和要求的用水的工艺技术和工程措施。 定义:应用工程学的方法对水质进行控制以达到消除污染和恢复水的原有状态。 研究对象：点源污染、面源污染、水环境修复 控制方法：物理、化学、物理化学和生物化学 成果体现：工程（工艺）、装备（设备）,课程内容,概论 污水的物理处理 污水的生化处理 污水的化学处理 污水的物理化学处理 城市污水回用 污泥的处理和处置 水处理工艺设计,第一章 概 论,水资源与水循环 水污染 水质与水质指标 污染物在水体环境中的迁移与转化 污水的出路及处理方法,第一节 水资源与水循环,一、水资源(Water resource) 现在或将来，一切可用于生
3、产和生活的地表和地下水的总称。 水资源总量：降水形成的地表和地下产水量。 地表水资源量：江河湖泊冰川等地表水体的动态水量。 地下水资源量：降水和地表水体入渗补给给地下含水层的动态水量。 水资源总量=地表水资源量+地下水资源量-两者转化的重复计算,第一节 水资源与水循环,一、水资源 (Water resource)（1）水资源现状（2）水资源主要用途（3）水资源开发利用中存在的主要问题,第一节 水资源与水循环,（1）水资源现状 世界水资源现状 地球上的水约为14亿立方公里，覆盖着近3/4的地球表面。 水环境中的淡水资源却很少，仅占总水量的2.53%，其中3/4存在于冰川和冰帽中。 而目前能供人类
4、直接取用的淡水资源仅占0.22%。 加之自然水源的季节变化和地区差异，以及自然水体遭到的普遍污染，致使可供直接取用的优质水量日显短缺，难以满足人们生活和工农业生产日益增长的要求。,第一节 水资源与水循环,（1）水资源现状 我国水资源现状 我国年降水量60000亿立方米，相当于全球陆地总水量的5%，居世界第三位;地表径流量27115亿立方米,居世界第六位。但同时我国人口众多，人均年径流量计，每人每年仅2500立方米，相当于世界人均占有量的1/4。 同时，存在严重的时空分布不均衡性。 空间上，大约90%的地下渗流量分布在南方； 时间上，冬春少雨，夏季多雨，且连续出现枯水年和丰水年的现象。 水土资源
5、组合不相适应。,第一节 水资源与水循环,一、水资源 (Water resource)（1）水资源现状（2）水资源主要用途（3）水资源开发利用中存在的主要问题,第一节 水资源与水循环,一、水资源(Water resource) （2）水资源主要用途农业灌溉和生活饮用、工业用水、城市供水、畜禽用水、牧草灌溉、林业繁育、生态及环境用水、水力发电、航运、渔业、工程及河道冲淤等。,第一节 水资源与水循环,一、水资源 (Water resource)（1）水资源现状（2）水资源主要用途（3）水资源开发利用中存在的主要问题,第一节 水资源与水循环,一、水资源(Water resource) （3） 水资源开
6、发利用中存在的主要问题 水源枯竭 水体污染 生态环境恶化,第一节 水资源及水循环,二、水循环 自然界水循环：水在自然界的迁移转化规律。城镇用水循环：水的社会圈（人类活动范围）。,1、自然界水循环（Hydrological cycle）,循环方式：蒸发、输送、降水、下渗、径流,蒸发,输送,降水,下渗,径流,2、水的社会循环及对自然（原始）循环的影响,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,第一章 概 论,水资源与水循环 水污染 水质与水质指标 污染物在水体环境中的迁移与转化 污水的出路及处理方法,第二节 水污染（Water pollution),1984年颁
7、布的中华人民共和国水污染防治法明确了水污染的定义。 水污染的定义水体因某种物质的介入而导致其化学、物理、生物或放射性等方面特征的改变，从而影响水的有效利用，危害人体健康或者破坏生态环境，造成水质恶化的现象。,第二节 水污染（Water pollution),水体主要污染源 水污染类型 水体主要污染物 废水的分类 水体污染的危害 水污染防治的目标任务与原则,第二节 水污染（Water pollution),一、水体主要污染源 （1）向自然水体排放的各类废水； （2）向自然水体直接倾倒的固体污染物，以及垃圾堆放场所的渗出液和淋洗雨水； （3）大气污染地区的酸雨及其他淋洗降水； （4）大气中有害的沉
8、降物及水溶性气体； （5）淋洗植被后溶入了化肥和农药的（降水）径流； （6）航道中船舶的漏油、废水及固体废弃物。,第二节 水污染（Water pollution),二、水体主要污染物1、固体污染物 2、生物污染物3、需氧有机污染物 4、富营性污染物5、感官污染物,6、有毒污染物 7、油类污染物 8、热污染 9、酸、碱、盐类污染物,第二节 水污染（Water pollution),三、水污染类型1、需氧型污染 2、毒物型污染 3、富营养型污染 4、感官型污染5、其它（浮油、酸碱、病原体、热水等）,1、需氧型污染,原因过量的有机物 光合速率减少 氧溶解度的减少 氧扩散的减少 需氧量的增加 途径：点
9、源污染 防止措施：生物处理,原因 有机、无机、重金属 途径 点源污染，废水排放 防止措施 化学与物理化学处理,2、毒物型污染,3、富营养型污染,原因氮、磷 途径点源、面源 防止措施 生物处理,原因：色、味、悬浮物 途径：点源污染，废水排放 防止措施：物理、化学、生物化学,4、感官型污染,第二节 水污染（Water pollution),四、废水的分类 根据来源不同：生活污水、工业废水1、生活污水 含氮、磷、硫高。 含有纤维素等厌氧性细菌作用下易产生恶臭的物质。 含有多种微生物，易使人传染上各种疾病。 在废水中洗涤剂含量增大，呈弱碱性，对人体有一定危害。,第二节 水污染（Water pollut
10、ion),四、废水的分类 根据来源不同：生活污水、工业废水2、工业废水 排放量大，污染范围广，排放方式复杂。 污染物种类繁多，浓度波动幅度大。 污染物质毒性强，危害大。 污染物排放后迁移变化规律差异大。 恢复比较困难 。 生产污水：污染较严重，须经处理后方可排放。 生产废水：较清洁，不经处理即可排放或回用。,第二节 水污染（Water pollution),四、废水的分类 根据污染物类别的不同：有机废水和无机废水 根据毒物的种类不同：含酚废水、含汞废水等。,第二节 水污染（Water pollution),五、水体污染的危害1.对人体健康的危害2.对工业生产的影响3.对农业、渔业生产的影响,第
11、二节 水污染（Water pollution),六、水污染防治的目标、措施、任务与原则1、水污染防治的主要目标(1) 确保地面水和地下水源的水质，为向居民供应安全可靠的饮用水提供保证。(2) 恢复各类水体的使用功能，为经济建设提供水资源保障，确保社会经济的可持续发展。(3) 保证各类水体具有良好的水质，确保水生生态系统的繁荣昌盛。,第二节 水污染（Water pollution),六、水污染防治的目标、措施、任务与原则2、水体污染防治措施防止地表水污染的主要措施为： 禁止向水体排放油类、酸液、碱液及剧毒废液； 禁止在水体清洗装贮过油类或毒物的车辆和容器； 禁止将含有汞、镉、铬、砷、铅、氰化物、
12、黄磷等的可溶性剧毒废渣向水体排放或不作防渗层而直接埋入地下； 禁止向水体倾倒工业垃圾、生活垃圾或其它废弃物；不得在水体最高线以下的滩地和岸坡上堆放废弃物； 禁止向水体排放带有放射性的废弃物和废水；不得向水体排放足以引起热污染的废水；不得向水体排放带有病原体而未 经消毒的废水；使用农药要保证安全，不得污染水体；农灌水 要符合有关规定；船舶的各类废水必须符合排放标准，不得向 水体排泄油污。,第二节 水污染（Water pollution),六、水污染防治的目标、措施、任务与原则2、水体污染防治措施 防止地下水污染的主要措施为： 禁止利用渗井、渗坑、裂隙和溶洞排放含毒废水和带菌废弃物； 不得采用无防
13、渗措施的沟渠池塘输送含毒或带菌废水； 开采地下水时，应防止已被污染的潜水渗入地下水，并防止水质差异很大的各层地下水相互渗透； 兴建地下工程设施或进行地下勘探及采矿时，应采取防护措施，防止地下水污染； 人工回灌补给地下水时，不得恶化地下水质。,第二节 水污染（Water pollution),六、水污染防治的目标、措施、任务与原则3、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，在调查分析现有水环境质量及水资源利用需求的基础上，明确水污染防治的具体任务，制订应采取的防治措施。 (2)加强对污染源的控制，采取有效措施减少污染源污染物排放量。 (3)对各类废水进行妥善的收集和处理
14、，建立完善的排水系统及废水处理系统，使废水排入水体前达到排放标准。 (4)加强对水环境水资源的保护，通过法律、行政、技术等一系列措施，使水环境水资源切实免受污染。4、水污染防治的原则“防” 、“治”、 “管”,第一章 概 论,水资源与水循环 水污染 水质与水质指标 污染物在水体环境中的迁移与转化 污水的出路及处理方法,第三节 水质与水质指标,水质 定义：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。 水质指标 定义：根据水体中污染物的性质，对水体进行定性或定量分析的指标。 国际通用水质指标：物理性指标、化学性指标、生物性指标,物理性指标,感官性指标，水的色度来源 于金属化合
15、物或有机化合物,感官性指标，水的异臭来源于 还原性硫和氮的化合物、挥发 性有机物和氯气等污染物质,挥发性固体,溶解性固体,固定性固体,悬浮固体,加速耗氧反应，最终导 致水体缺氧或水质恶化,造成水中溶解氧减少,工业废水 常引起水 体热污染,第三节 水质与水质指标,第三节 水质与水质指标,固体物质（total solids) TS=DS+SS（mg/l) 按能否透过孔径310m滤膜或滤纸分为(溶解性能) 溶解固体（dissolved solids) DS 能 （盐类） 悬浮固体（suspended solids) SS 不能 （不溶性固体物质） SS= VS+FS（mg/l) 600高温灼烧(挥发
16、性能) 挥发性悬浮固体（volatile solids) VS（有机污染物质） 固定性悬浮固体(fixed solids) FS （无机污染物质） 可沉固体（settleable solids) SS (ml/l)将1(L)水样在标准沉降管中（静置1小时）能够沉降分离的可沉 降悬浮固体的量。,例题2,将某污水水样100 mL置于质量为46.4718g的古氏坩埚中过滤,在105下烘干，称重为46.5036g，然后再将此坩埚置于600下灼烧，最后称重为46.4848g。另取同一水样100 mL置于质量为67.9624g的蒸发皿中,在105下蒸干后称重为68.0138g。试计算该水样的总固体、悬浮固
17、体、溶解固体、挥发性悬浮固体和固定性悬浮固体的含量各为多少(mg/L)。,化 学 性 指 标,有机性指标,生化需氧量（BOD）,反映了在有氧的条件下，水中可生物降解的有机物的量主要污染特性（mg/L）。,BOD: biological oxygen demand 在规定条件下微生物氧化分解污水或受污染的天然水样中有机物所需要的氧量。,有机污染物被好氧微生物氧化分解的过程,第一个阶段：有机物被转化成二氧化碳、水和氨； 第二阶阶段：氨被转化为亚硝酸盐和硝酸盐。,化 学 性 指 标,有机性指标,生化需氧量（BOD）,反映了在有氧的条件下，水中可生物降解的有机物 量的主要污染特性（以mg/L为单位）。
18、 实际中，常以5d作为测定生化需氧量的标准时间,称5日生化需氧量（BOD5）,通常以20为测定的标准温度。 BOD5（20）、 BOD5、BOD,BOD: biological oxygen demand 在规定条件下微生物氧化分解污水或受污 染的天然水样中有机物所需要的氧量。,第三节 水质与水质指标,生化需氧量（BOD）的缺点：1、工业废水中含有剧毒物质时微生物活动受到限制，影响有机物的分解。2、只反应可生物降解有机物含量。3、时间较长。,化 学 性 指 标,有机性指标,化学需氧量（COD）,表示废水中还原性物质的量。 COD=CODB+CODNB CODB=1.72BOD5 氧化剂:高锰酸
19、钾 KMnO4 (称 CODMn 或OC )重铬酸钾K2Cr2O7 （称 CODCr)-COD,COD: chemical oxygen demand 用化学方法氧化分解废水水样中有机物过程中所消耗的氧化剂量折合成氧量（O2）（mg/L）。,例题2,生活污水化学需氧量（COD）含量为450mg/L，生化需氧量（BOD5）为250mg/L，出水COD=65mg/L，BOD5=40mg/L,测试结果表明剩余COD为多少？,化 学 性 指 标,有机性指标,总有机碳（TOC）和总需氧量（TOD）,TOC: total organism carbon 在950高温下，以铂作为催化剂，使水样气化燃烧，然后
20、测定气体中的CO2含量，从而确定水样中碳元素总量。mg(C)/L 测定中应该去除无机碳的含量。,TOD: total oxygen demand 在900950高温下，将污水中能被氧化的物质（主要是有机物，包括难分解的有机物及部分无机还原物质），燃烧氧化成稳定的氧化物时需氧量。mg(O)/L,化 学 性 指 标,无机性指标,过多的氮、磷进入天然水体，易导致 富营养化，使水生植物尤其是藻类大量繁 殖，造成水中溶解氧急剧变化，影响鱼类 生存，并可能使某些湖泊由贫营养湖发展 为沼泽和干地。,一般要求处理后污水的pH在69之 间。当天然水体遭受酸碱污染时，pH发 生变化，消灭或抑制水体中生物的生长，
21、妨碍水体自净，还可腐蚀船舶。碱度指水中能与强酸定量作用的物质 总量，按离子状态可分为三类：氢氧化物 碱度；碳酸盐碱度；重碳酸盐碱度。,作为微量金属元素。重金属的主要危害：生物毒性，抑制 微生物生长，使蛋白质凝固;逐级富集至人 体，影响人体健康。,生 物 性 指 标,生活污水：肠道传染病、肝炎病毒、SARS、寄生虫卵等 制革屠宰等工业废水：炭疽杆菌、钩端螺旋体等 医院污水：各种病原体 危害：传播疾病，影响卫生，导致水体缺氧,来源及 危害,反映了水体有机污染程度和受细菌污染的程度。常以细菌个数/mL计。饮用水：100个/ mL医院排水： 500个/ mL,细菌总数,可表明水样被粪便污染的程度，间接
22、表明 有肠道病菌存在的可能性。常以大肠菌群数/L计。饮用水：3个/L城市排水：10000个/L游泳池： 1000个/L,大肠菌群,第一章 概 论,水资源与水循环 水污染 水质与水质指标 污染物在水体环境中的迁移与转化 污水的出路及处理方法,第四节 污染物在水体环境中的迁移与转化 （水体自净、河流的自净作用）,污染物在水体环境中的迁移与转化水体的混合过程：纵向（深度）横向（宽度）多个断面充分混合,水体的自净作用,河流的自净作用是指河水中的污染物质在河水向下游流动中浓度自然降低的现象。,根据净化（悬浮固体、有机物、微生物）机制,物理净化： 稀释、扩散、沉淀,化学净化： 氧化、还原、分解,生物净化：
23、 水中微生物对有机物的氧化分解作用,水体污染物的净化过程,氧垂曲线：BOD和DO变化曲线 水体受到污染后，水体中溶解氧逐渐被消耗，到临界点后又逐步回升的过程。,第一章 概 论,水资源与水循环 水污染 水质与水质指标 污染物在水体环境中的迁移与转化 污水的出路及处理方法,第五节 污水的出路及处理方法,排放,污水处理厂,回用,地下水回灌、 市政、工业、 农牧畜业,生活污水（生活）,水体（如河流）,水污染控制工程,给水处理,排放,根据污水处理程度,根据污水处理原理,物理方法,格栅、筛网、过滤、沉淀、气浮、离心分离、膜分离等,化学方法,混凝、中和、化学沉淀、氧化还原、 消毒、电解,物理化学,吸附、萃取、离子交换、膜析法,生物处理,好氧（生物膜法、活性污泥法）厌氧,
