第八章水资源与水污染防治

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第八章水资源与水污染防治
一般城市污水处理厂的典型流程
第八章水资源与水污染防治
⑵ 水体污染综合防治
A、控制废水排放
•改革工艺,强化管理,减少排放量和排放浓度 •提高水的重复利用率 •改革生产工艺,实现清洁生产 •用于农灌和养殖业
B、建立自然净化系统 C、统一规划处理系统
•建立综合性污水处理厂 •修建调节水库和曝气设施 •组织闭路系统 •调整工业布局
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电渗析
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⑷ 生物化学法
原理:微生物以水中的有机物为营养原料,分解有机物产生的能量中
有一部分形成自身的细胞质,促进微生物的繁殖。 ① 好氧生物法
② 原理:有机物+O2 好氧微生物 CO2+H2O+能量
③ 工艺:※活性污泥法
生活污水 重力沉降 去除悬浮物 沉降分离 净化水
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一、地球水资源——各国水资源排队
世界各国和地区由于地理环境不同,拥 有水资源的数量差别很大。按水资源量大小 排队,前几名依次是:巴西、俄罗斯、加拿 大、中国、美国、印度尼西亚、孟加拉国、 印度。若按人口平均,就是另一种结果了。 中国人均水资源量只相当于世界人均量的 1/4。
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二、水循环——自然循环
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二、水循环——社会循环
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8.2wk.baidu.com水体污染
一、水体、天然水质和水体污染
1、 水体污染
污染物进入水体,其含量超过了水体自身的 自然净化能力,使水体的水质和底质的物理、化 学组成和生物群落发生变化,从而降低水体的使 用价值和使用功能的现象。
一个10万只鸡的养鸡场,日产生鸡粪5吨; 一个400头牛的养牛场,日产14吨固体肥料,4.5 吨液体肥料;这些都是N,P类污染物。
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含氮、磷的蛋白质由多种氨基酸构成, *含氮的蛋白质降解后生成CO2、H2O和
醛、醇、酮; *含磷的化合物:无机磷—磷酸盐
有机磷— 葡萄糖-6-磷酸 2-磷酸-甘油
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8.3、水体的污染及防治
1、水体污染源
⑴ 天然污染源
岩石的风化和水解 火山喷发 水流冲蚀地表 大气的降尘和降水的淋洗 生物在地球化学循环中释放的物质
⑵ 人为污染源 点源—工业废水、生活污水 面源—农田灌溉水等
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2、污水的处理技术
2001年11月世界最大的污水处理厂商、法国 老板预测中国废水处理的商机,4000亿元/年 ⑴ 物理法 (对象为悬浮液)
能溶解于水中的磷和Ca、Fe、Al的离子 生成难溶性的沉淀物进入水中的底泥。
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③ N、P对水体富营养化的影响
当N、P增加且N/P达到12-13时,藻类疯长, 有机物的蓄积量大大增加,细菌类微生物繁殖迅猛, 水体中的含氧量急剧降低。水体污染腐化。此则富 营养化也。
富营养化时水中氧的饱和度为小于10%;
境;底部是还原环境;使重金属产生氧 化-还原反应。
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B、重金属在水体中的迁移转化(2) ※ 胶体化学效应
无机胶体吸附:石英、黏土微粒, 铁、锰氢氧化物的悬浮物和底泥能产生 对重金属的吸附。
有机胶体吸附:腐殖质的聱合作用和 离子交换作用,无机和有机粒子的聚合 体的吸附作用使重金属转移到悬浮物和 底泥中。
性质 ,是天然水的物质组成
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天然 水中 物质
溶解气体 主要气体:N2,O2,CO2; 微量气体:H2,CH4,H2S 主要离子:Cl-,SO42-,HCO3-,CO32Na+,K+;
溶解物质
生物生成物:NH4+,NO3-,NO2-, HPO42H2PO4-,PO4,Fe+2,Fe+3
① 筛滤法 格筛,表面过滤,深层过滤 ② 重力沉降法 沉淀池,隔油池,浓缩池 ③ 离心法
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筛滤法
——去除废水中较大的悬浮物、漂浮物,纤维物质和固体颗粒物质
1)格栅
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2)旋转筛过滤机
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一、地球水资源——水资源的未来
人类对水的需求量与日俱增。全世界1975年 用水量为3万亿立方米,1994年为4.3万亿立方 米,2000年为7万亿立方米。有人分析,2030 年以后,世界水资源将供不应求;2050年,亏水 2300亿立方米;2070年,亏水4100亿立方米。 我国专家分析,中国2050年总需水量为8000亿 立方米,比现在增加2400亿立方米。其中,城市 生活用水800亿立方米,工业用水3000亿立方米, 农业用水4200亿立方米。
迁移转化过程
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⑤ 重金属的迁移转化
凡密度大于5000kg/m3、原子序数大于 20的元素叫重金属;
污染环境的重金属主要是Hg,Cr,,Cd, Pb,,As;
而另一些为微量元素,如Cu,Zn,Co, Ni,Fe,Mn,V在人体中不允许超量。
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n A、重金属在水体中的污染特征 ※ 在水体中整体平均含量低(<0.1%), 但
有20多种,其中7-8种有致癌作用。
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⑸ 其他污染物
① 放射性废物 ② 生物污染物
城市生活废水、医院污水、食品厂废水排人 水体,引起病源微生物污染,如各种细菌,病 毒; ③ 感官污染物
色、嗅、味、泡沫、恶臭
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三、污染物在水中的迁移和转化
⑴ 类型
推流迁移:污染物在水流的作用下的迁移作用,但仅仅是 改变了污染物的位置;
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⑷ 有机有毒物
① 酚类(苯环带一个羟基): 溶解于水,毒性大,能使蛋白质变质和沉淀,当
水中的浓度达0.1和0.2mg/l时,水中鱼的肉有酚味。 ② 有机农药 (杀虫剂、除草剂、杀菌剂)
目前大部分为有机磷,有机硫农药;这些农药水 溶性底,脂溶性高,易在人体内聚集, ③ 多氯联苯 同类有73种剧毒物,最毒为二恶英 ④ 多环芳烃(多环结构的C-H化合物)
贫营养化时
大于80%。
富营养化的标志:湖底为泥;鱼类为鲤鱼, 鲢鱼,草鱼;水浊温高。
贫营养化的标志:湖底为石头;鱼类为鲑鱼; 水清温低。
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④ 石油类污染物的迁移转化
组成:90%是各种烃的复杂化合物,其元 素为C,H,O,S,N;其中C为 84-86%;H为12-14%;S、O、N 占1-3%。
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2、 水体:
指有相对稳定的陆地为边界的天然水域。水体 是一个完整的生态系统,或综合自然体(包括水 中的悬浮物质,溶解物资,底泥和水生生物等) 水体分海洋水体和陆地水体。
3、水质
水体中水相的质量,主要有: ——物理性质:色度,悬浮物的含量 ——化学性质:有机物和无机物的含量和性质 ——生物性质:细菌,微生物,浮游、底栖生物的
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附:需氧有机物的降解与溶解氧平衡
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② 植物营养物的转化 (N,P等)
来源:施肥 、农业生产废弃物,禽、畜饲养的废 水,生活污水和工业废水等。
※ 含N有机物的转化 含N有机物的元素有N,P,S ,C,H,O;
其中包括蛋白质,氨基酸,尿素,胺类 等; 无机氮有NH3-N,NO2—N,NO3—N等,
等,有硫化物沉淀法;氢氧化物沉淀法;碳酸盐沉淀法 ③ 氧化还原法 氧化剂有空气、 漂白粉、液氯、氯气等
还原剂有铁屑、硫酸亚铁 等 ④ 电解法 ⑤ 混凝法
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⑶ 物理化学法
① 气浮法 ② 吸附法(如活性炭吸附) ③ 离子交换法 ④ 萃取法 ⑤ 膜分离法
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气浮装置
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n 一、地球水资源——严重缺水的国家
世界淡水资源的65%集中在10个国家里,而 占人口40%的80个国家却严重缺水。如果一个国 家年人均水量在2000立方米以下,就是缺水的国 家。人均水量在1000立方米以下的,是严重缺水 国,共有15个:埃及、阿联酋、阿曼、佛得角、 布隆迪、阿尔及利亚、也门、约旦、沙特阿拉伯、 巴巴多斯、新加坡、巴林、利比亚、科威特、卡 塔尔、马耳他(年人均水量仅82立方米)。中国 人均水量不富,是缺水国家之一。
附:格栅的设计
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1)沉砂池
重力沉降法
——利用密度差去除水中的悬浮颗粒
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2)曝气沉砂池
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3)沉淀池
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离心法
——利用惯性力
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⑵ 化学法
① 中和法(除去酸、碱物质)标准值为 pH 为6-9; ② 化学沉淀法 多用于去除废水中的Hg,Ni,Cr,Pb,Zn
(1)物理作用——扩散、稀释、沉淀和挥发 (2)化学作用——分解、氧化还原、凝聚、
吸附、酸碱反应 (3)生物作用——微生物消耗
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二、水体的污染物
⑴ 无机无毒物 ① 颗粒状无机物:泥沙,尘土,渣; ② 酸、碱、无机盐: pH在6-9; ③ 植物营养物:N,P
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曝气降解 去除有机物
※生物膜法 使滤料表面挂上微生物,增加水中有机物和微生物接触的机会。
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② 厌氧生物分解
机理:有机物 产酸菌 小分子有机物(有机酸和醇类)
有机酸
甲烷菌
+CO2+H2S+NH3 CH4+CO2+能量 同时生成微生物体内的原生质。
设备:各类消化池。
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分子扩散
分子的随机运动引起的分散作用 湍流扩散 弥散作用 横断面上的流速不均引起的
衰减和转化
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⑵ 污染物在水中的转化
① 需氧有机物的转化 碳水化合物 (各种植物性食物, 如粮食、地瓜、土豆) 脂肪 蛋白质
经微生物的降解作用,变成简单的无机 物(二氧化碳和水)和能量,由此消除 了污染。
⑵ 无机物毒物
① 非金属有毒物,主要有CN-,As,Se ,F,S ② 重金属毒性物 ※ 如Hg,Cd,Cr,Pb等,在离子状态时毒性最大, 人服0.1-10mg即死;0.0001-0.001mg时严重中毒; ※ 不能被微生物降解; ※ 易被生物聚集,通过食物链进入人体; ※ 易在水体在中迁移,在土中积累,故含重金属的水 不能灌溉;
在局部地方含量很高; ※ 毒性明显、效应大 ,与人体中蛋白质的酶等
高分子结合,产生不可逆反应,导致生理代 谢功能障碍 ※在生物体内有聚集作用,并通过生物链进入 人体。
第八章水资源与水污染防治
B、重金属在水体中的迁移转化(1) ※ 水解、络合、沉淀 ※ 机械迁移 ※ 氧化还原作用 水上部是强烈的氧化环
第八章水资源与水污染 防治
2020/11/27
第八章水资源与水污染防治
8.1 水资源和水循环
一、地球水资源——世界淡水资源
地球上97.5%的水是咸水,只有2.5%是淡水。而在 淡水中,将近70%冻结在南极和格陵兰的冰盖中,其余的 大部分是土壤中的水分或是深层地下水,难以开采供人类 使用。江河、湖泊、水库及浅层地下水等来源的水较易于 开采供人类直接使用,但其数量不足世界淡水的1%,约 占地球上全部水的0.007%。全球每年降落在大陆上的降 水量约为110万亿立方米,扣除大气蒸发和被植物吸收的 水量,世界上江河径流量约为42.7万亿立方米,按1995 年的世界人口计算,每人每年可获得的平均水量为7300 立方米。由于世界人口不断增加,这一平均数已较1970 年下降了37%。
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⑶ 有机无毒物(碳水化合物 脂肪,蛋白质)
有机成分极多,但都有降解时耗氧的共性,导致水生 生物缺氧致死,故用耗氧量表示它们对水体的污染: ① 化学需氧量,COD
以氧化剂如高锰酸钾来氧化水中有机污染物时的耗氧 量,mg/l。 ② 生物化学需氧量,BOD
在人工控制的条件下,水样中的有机物在微生物的作 用下分解,在一定的时间内消耗溶解氧的数量,mg /l;
微量元素:Br-,I-,F-,Ni,Ti,V,Au,Ba,Rn
胶体物质 无机胶体:SiO2,Fe(OH)3,Al(OH)3 (1-100nm ) 有机胶体:腐殖质胶体
细菌;藻类及原生动物 悬浮物质 泥土、黏土
其他不溶解物质
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4、水体的自净——污染物质进入水体后,由于一系列物
理、化学及生化的共同作用,会使污染物在水中的浓度降 低
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