環境保護概論王金梅丁穎編第六章水污染及其防治學習目標水體污染的定義、水體污染的來源、水體污染造成的傷害水體中的主要污染物、水質指標及水質標準廢水處理方法的類別、原理、構筑物及其應用第一節水體污染及危害一、水體污染的定義定義：水污染是指水資源在使用過程中由于喪失了使用價值而被廢棄排放，并以各種形式使受納水體受到影響的現象。

主要指城市居民聚集地區所產生的生活污水

電器制造廢水輕工廢水電鍍工業廢水冶金工業廢水采礦廢水含熱廢水生活污染源01農業污染源02工業污染源農業污染源包括農業牲畜糞便、污水、污物、農藥、化肥、用于灌溉的城市污水、工業污水等。

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把向水體排放或釋放污染物的來源和場所稱為水體的污染源，根據來源不同分類，可以分為三類：

二、水體污染源三、水體污染物的分類及其危害無機無毒污染物

有機無毒污染物

無機有毒污染物

有機有毒污染物

懸浮狀污染物酸、堿、無機鹽類污染物氮、磷等植物營養物

主要指碳水化合物、蛋白質、油脂、氨基酸等非重金屬的無機毒性物質：氰化物(CN－)、砷(As)重金屬毒性物質有機氯化合物：多氯聯苯(PCB)和有機氯農藥多環有機化合物：酚類，芳香烴類物質水體中的污染物大致分類如下：

危害：1．嚴重威脅著人類生命健康（日本水俁病）2．影響了農業生產的發展，降低農作物的產量和質量3．影響了漁業生產的發展4．制約了工業的發展5．加速了生態環境的退化和破壞6．造成了經濟損失

工廠事故、生活事故帶來的災難1、瑞士山多士化工廠發生火災，大量的化學物質隨滅火后的廢水排入萊茵河，向下中游擴散，造成前西德境內的一場災難，死魚50余萬條，引起國際糾紛。2、山西長子縣化肥廠因檢修設備，將10多立方米的碳酸氫銨母液排入南漳河，使河水中氨氮濃度達到100mg/l，死魚11萬條，15457人惡心、嘔吐、腹瀉等中毒反應；3、1848年和1854年倫敦曾因糞便污水污染水體，引起霍亂大流行，造成數萬人死亡；4、1988年春上海地區流行甲型肝炎，短短兩個月，患者多達29萬人，是因為居民使用了污染的毛蚶（麻蛤）所致。5、CCTV.com消息(新聞30分)：今年入夏以來，浙江省紹興市的內河河道上漂滿了大量的“水葫蘆”，造成河道堵塞、河水變質等一系列問題，嚴重影響了市民生活。水葫蘆麻哈三、水體污染的水質指標水體污染主要表現為水質在物理、化學、生物學等方面的變化特征。所謂水質指標就是指水中雜質具體衡量的尺度。水質指標的類型及含義如下：

色度水的感官性狀指標之一。當水中存在著某種物質時，可使水著色，表現出一定的顏色，即色度。規定1mg/L以氯鉑酸離子形式存在的鉑所產生的顏色，稱為1度。色度儀

濁度表示水因含懸浮物而呈渾濁狀態，即對光線透過時所發生阻礙的程度。水的濁度大小不僅與顆粒的數量和性狀有關，而且同光散射性有關，我國采用1L蒸餾水中含lmg二氧化硅為一個濁度單位，即1度。濁度儀

硬度水的硬度是由水中的鈣鹽和鎂鹽形成的。硬度分為暫時硬度(碳酸鹽)和永久硬度(非碳酸鹽)，兩者之和稱為總硬度。水中的硬度以“度”表示，lL水中的鈣和鎂鹽的含量相當于lmg/L的CaO時，叫做l度。

溶解氧溶解在水中的分子態氧，叫溶解氧。20℃時，0．1MPa下，飽和溶解氧含量為9×10-6。它來自大氣和水中化學、生物化學反應生成的分子態氧。溶解氧測定儀

化學需氧量是在一定的條件下，采用一定的強氧化劑處理水樣時，所消耗的氧化劑量。它是表示水中還原性物質多少的一個指標，以mg/L表示。目前應用最普遍的是酸性高錳酸鉀氧化法與重鉻酸鉀氧化法，但兩種氧化劑都不能氧化穩定的苯等有機化合物。它是水質污染程度的重要指標，COD的的數值越大表明水體的污染情況越嚴重。

化學需氧量測定儀

生化需氧量在好氧條件下，微生物分解水中有機物質的生物化學過程中所需要的氧量。目前，國內外普遍采用在20℃下，五晝夜的生化耗氧量作為指標，即用BOD5表示。單位以mg/L表示。生化需氧量測定儀

總有機碳水體中所含有機物的全部有機碳的數量。其測定方法是將所有有機物全部氧化成CO2和H2O，然后測定所生成的CO2量。總有機碳測定儀

總需氧量氧化水體中總的碳、氫、氮和硫等元素所需之氧量。測定全部氧化所生成的CO2、H2O、NO和SO2等的總需氧量。

殘渣和懸浮物在一定溫度下，將水樣蒸干后所留物質稱為殘渣。它包括過濾性殘渣(水中溶解物)和非過濾性物質(沉降物和懸浮物)兩大類。懸浮物就是非過濾性殘渣。

電導率是截面lcm2，高度為1cm的水柱所具有的電導。它隨水中溶解鹽的增加而增大。電導率的單位為s／cm。電導率儀

PH指水溶液中，氫離子(H＋)濃度的負對數，即：pH＝－1g[H＋]，為了便于書寫，如pH＝7，實際上是，n(H+)=0.000000l=10—7mol/L，pH的范圍從0到14。pH等于7時表示中性，小于7時表示酸性,大于7時，則為堿性。PH計四、化工廢水的來源與特點化工廢水分類主要來自基本有機原料、合成材料（如合成塑料、合成橡膠、合成纖維）、農藥、染料等行業排出的廢水

如氯堿、感光材料、涂料等行業

如無機鹽、氮肥、磷肥、硫酸、硝酸及純堿等行業排出的廢水

含有機物的廢水含有機、無機物的廢水含無機物的廢水化工廢水的特點廢水排放量大污染物種類多污染物毒性大、不易生物降解廢水中含有有害污染物較多化工廢水的水量和水質視其原料路線、生產工藝方法及生產規模不同而有很大差異污染范圍廣

掌握化工廢水的處理技術物理法化學法生物處理法物理化學法化工廢水處理技術一、物理法定義：通過物理作用和機械力分離或回收廢水中不溶解懸浮污染物質(包括油膜和油珠)，并在處理過程中不改變其化學性質的方法稱為物理處理法。1.格柵與篩網格柵是一由組平行的金屬柵條制成的框架，斜置在污水流經的渠道上，或泵站集水池的進口處，用以截留大塊的懸浮物或漂浮物，如雜草、樹葉、碎紙片、破布頭等。

微濾機就是一種截留細小懸浮物的篩網過濾裝置，微濾機可用于自來水廠去除原水中的藻類、水蚤等浮游生物，也可用于工業廢水中有用物質

2.沉淀定義：沉淀是利用廢水中懸浮物密度比水大，可借助重力作用下沉的原理而達到液固分離目的的一種處理方法。分類：沉淀根據廢水中懸浮物的沉淀現象可分四種類型：自由沉淀、絮凝沉淀、擁擠沉淀和壓縮沉淀。設備-----沉淀池普通沉淀池斜板斜管沉淀池

平流式豎流式輻射式

優點是構造簡單、沉淀效果好、性能穩定。缺點是排泥困難、占地面積大。水由中央管的下口進入池中，通過反射板的阻擋向四周分布并由下向上流動。澄清后的水則從池子四周的溢流堰排出。沉淀池底部設污泥斗，污泥可藉靜水壓頭排出池外。水在其中的流動方向是從中心向四周呈輻射輻流式沉淀池一般采用機械排泥，刮泥機每小時旋轉2～4周。輻流式沉淀池適用于大型水處理廠。

3.過濾利用粒狀介質層截留水中細小懸浮物的方法，被稱為過濾。過濾常被用于廢水的深度處理和飲用水處理過程。進行過濾操作的構筑物被稱為濾池。普通快濾池是應用最廣的一種濾池。

4.氣浮氣浮法是利用高度分散的微小氣泡作為載體去粘附廢水中的懸浮物，使其隨氣泡浮升到水面，而從水中除去。其主要處理對象是乳化油及疏水性細小懸浮物。有時需向廢水中投加浮選藥劑，選擇性地將親水性的污染物改變為疏水性質。

5.離心分離定義----廢水中的懸浮物借助離心設備的高速旋轉，在離心力的作用下與水分離的過程叫離心分離。原理----含懸浮物的廢水在高速旋轉時，由于懸浮顆粒和廢水的質量不同，所受到的離心力大小不同，質量大的被甩到外圈，質量小的則留在內圈，通過不同的出口將它們分別引導出來，從而使懸浮物與水分離。設備水力旋流器高速離心機

重力式壓力式

優點----體積小，單位容積的處理能力高，構造簡單，使用方便，易于安裝維護。缺點----水泵和設備易磨損，所以設備費用高，耗電較多。一般只用在小批量的、有特殊要求的廢水處理。當廢水在容器中繞軸線旋轉時，廢水及廢水中的懸浮固體顆粒將受到器壁所施加的向心力的作用，由于廢水與懸浮固體顆粒的密度差，則重者(懸浮物)將做離心運動集中至器壁部分，并沿器壁下滑至器底。形成泥渣，由排泥管連續排出。輕者(廢水)將做向心運動集中于容器中心軸部分，由設在容器的中心管進入出流室排出，從而達到懸浮固體與廢水的分離。二、化學法定義：化學法(或化學處理法)是利用化學作用處理廢水中的溶解物質或膠體物質，可用來去除廢水中的金屬離子、細小的膠體有機物、無機物、植物營養素(氮、磷)、乳化油、色度、臭味、酸、堿等，對于廢水的深度處理也有著重要作用。1．混凝

向水中投加某些化學藥劑（常稱為混凝劑），使難以沉降的顆粒互相聚集增大，成為具有沉降性能的絮體，以便能通過自然沉降或過濾的方法從水中分離除去，即為混凝。混凝是水處理的一個重要工藝，主要用以去除呈細小懸浮和膠體狀態的污染物。

化學架橋作用原理---當廢水中加入少量的高分子聚合物時，聚合物即被迅速吸附結合在膠體微粒表面上。開始時，高聚物分子鏈節的一端吸附在一個微粒表面上，該分子未被吸附的一端就伸展到溶液中去，這些伸展的分子鏈節又會被其它的微粒所吸附，于是形成一個高分子鏈狀物同時吸附在兩個以上的膠體微粒表面的情況。各微粒依靠高分子的連接作用構成某種聚集體，結合為絮狀物這種作用稱為吸附架橋作用。由高分子架橋形成的聚集體中，各微粒并未達到直接接觸，而且也未達到電中和脫穩狀態，因此，吸附架橋實質上仍是一種聚合物過量狀態。在澄清池中，污泥被提升起來，并使之處于均勻分布的懸浮狀態，在池中形成高濃度的活性泥渣層。原水在澄清池中由下向上流動，泥渣層由于重力作用可在上升水流中處于動態平衡狀態。當原水通過活性污泥層時，利用接觸絮凝原理，原水中的懸浮物便被活性污泥渣層阻留下來，使水獲得澄清。清水在池上部被收集。

2.中和法中和就是酸堿相互作用生成鹽和水，也即pH調整或稱為酸堿度調整。

酸、堿廢水的中和方法有：酸、堿廢水互相中和:以廢治廢、既簡便又經濟；投藥中和:可以處理任何濃度、任何性質的酸堿廢水;過濾中和：可以進行廢水的pH調整。

3.氧化還原法定義：通過藥劑與污染物的氧化還原反應，將廢水中有害的污染物轉化為無毒或低毒物質的方法。廢水處理中最常采用的氧化劑是空氣、臭氧、二氧化氯（ClO2）、氯氣（Cl2）、高錳酸鉀（KMnO4）等。藥劑還原法在廢水處理中應用較少，只限于某些廢水（如含鉻廢水）的處理，常用的還原劑有硫酸亞鐵（FeSO4）、亞硫酸鹽、氯化亞鐵（FeCl2）、鐵屑、鋅粉、硼氫化鈉等。4．化學沉淀

向水中投加某些化學藥劑，使之與水中溶解性物質發生化學反應，生成難溶于水的化合物，并將其去除的方法。利用此法可在給水處理中去除鈣、鎂硬度，廢水處理中去除重金屬（如Hg、Zn、Cd、Cr、Ph、Cu等）和某些非金屬（如As、F等）離子態污染物。常用的化學藥劑有氫氧化物、硫化物、碳酸鹽、鋇鹽等。三、物理化學法1.吸附法吸附過程原理：吸附是利用多孔固體吸附劑的表面活性，吸附廢水中的一種或多種污染物，達到廢水凈化的目的。根據固體表面吸附力的不同，吸附可分為以下三種類型：1物理吸附：吸附劑和吸附質之間通過分子間力產生的吸附為物理吸附。它是可逆的。2化學吸附：吸附劑和吸附質之間發生由化學鍵力引起的吸附為化學吸附。它是不可逆的。3離子交換吸附：是通常所指的離子交換。大孔樹脂溶劑再生方法樹脂使用一段時間后受到污染導致吸附能力下降，需要再生以恢復其吸附能力。樹脂再生所用的溶劑有乙醇、甲醇、丙酮、異丙醇及稀酸、稀堿溶液等。樹脂再生分為簡單再生和強化再生。簡單再生的方法是用不同濃度的溶劑按極性從大到小剃度洗脫，再用2~3BV的稀酸、稀堿溶液浸泡洗脫，水洗至PH值中性即可使用。樹脂經過幾次簡單的再生后，如果吸附性能下降較多時需強化再生。強化再生的方法是先用不同濃度的有機溶劑洗脫后反復用大體積的稀酸、稀堿溶液交替強化洗脫后，水洗至PH值中性即可使用。

臭氧氧化法臭氧是一種強氧化劑，它的氧化能力在天然元素中僅次于氟。臭氧在污水處理中可用于除臭、脫色、殺菌、消毒、降酚、降解COD、BOD等有機物。臭氧在水溶液中的強氧化作用，不是O3本身引起的，而主要是由臭氧在水中分解的中間產物·OH基及HO2基引起的。很多有機物都易與臭氧發生反應。如臭氧對水溶性染料、蛋白質、氨基酸、有機氨及不飽和化合物、酚和芳香族衍生物以及雜環化合物、木質素、腐殖質等有機物有強烈的氧化降解作用；還有強烈的殺菌、消毒作用。臭氧氧化的優點：（1）臭氧能氧化其它化學氧化，生物氧化不易處理的污染物，對除臭、脫色、殺菌、降解有機物和無機物都有顯著效果（2）污水經處理后污水中剩余的臭氧易分解，不產生二次污染，且能增加水中的溶解氧（3）制備臭氧利用空氣作原料，操作簡便。2.離子交換法定義：水中離子態污染物與不溶于水的離子化合物（被稱為離子交換劑）發生離子的交換反應，稱為離子交換。離子交換是一種特殊的吸附過程，通常是可逆性化學吸附。

借助于固體離子交換劑中的離子與稀溶液中的離子進行交換,以達到提取或去除溶液中某些離子的目的,是一種屬于傳質分離過程的單元操作。離子交換是可逆的等當量交換反應。視頻：離子交換

3.電解定義：電解質溶液在直流電作用下發生的電化學反應被稱為電解，電解是電能轉變為化學能的過程。電解法處理廢水的作用有氧化反應、還原反應、凝聚作用、氣浮作用等。

4.膜分離電滲析

是在直流電場的作用下，利用陰、陽離子交換膜對溶液中陰、陽離子選擇透過性（即陽膜只允許陽離子通過，陰膜只允許陰離子通過），而使溶液中的溶質與水分離的一種物理化學過程。電滲析技術越來越引起人們的重視并得到逐步推廣。此方法應用在環保方面進行廢水處理已取得良好的效果。但是由于耗電量很高，多數還僅限于在以回收為目的的情況下使用。反滲透

是利用半滲透膜進行分子過濾來處理廢水的一種新的方法，又稱膜分離技術。因為在較高的壓力作用下，這種膜可以使水分子通過，而不能使水中溶質通過，所以這種膜稱為半滲透膜。利用它可以除去水中比水分子大的溶解固體、溶解性有機物和膠狀物質。近年來應用范圍在不斷擴大，多用于海水淡化、高純水制造及苦咸水淡化等方面。在膜的原水一側施加比溶液滲透壓高的外界壓力，原水透過半透膜時，只允許水透過，其他物質不能透過而被截留在膜表面的過程。

超過濾法

是利用半透膜對溶質分子大小的選擇透過性而進行的膜分離過程。超過濾法所需的壓力較低，一般為0.1～0.5MPa，而反滲透的操作壓力則為2～10MPa。因化工廢水中含有各種各樣的溶質物質，所以只采用單一的超濾方法，不可能去除不同分子量的各類溶質，一般多是與反滲透法聯合使用，或者與其他處理法聯合使用，多用于物料濃縮。四、生物處理法定義：廢水的生物處理法就是利用微生物新陳代謝功能，使廢水中呈溶解和膠體狀態的有機污染物被降解并轉化為無害的物質，使廢水得以凈化。分類：生物處理法的工藝根據參與的微生物種類和供氧情況，分為好氧生物處理和厭氧生物處理。曝氣池利用活性污泥法進行污水處理的構筑物。池內提供一定污水停留時間，滿足好氧微生物所需要的氧量以及污水與活性污泥充分接觸的混合條件。曝氣池主要由池體、曝氣系統和進出水口三個部分組成。

曝氣方法主要有鼓風曝氣和機械曝氣。

機械曝氣鼓風曝氣1、好氧生物處理活性污泥法

活性污泥是活性污泥中曝氣池的凈化主體，生物相較為齊全，具有很強的吸附和氧化分解有機物的能力。生物膜法是靠生物濾池實現的。普通生物濾池的工作原理是：廢水通過布水器均勻地分布在濾池表面，濾池中裝滿濾料，廢水沿濾料向下流動，到池底進入集水溝、排水渠并流出池外。在濾料表面覆蓋著一層粘膜，在粘膜上長著各種各樣的微生物，這層膜被稱為