化学与水污染治理

Harbin Institute of Technology

工科大学化学课程论文

题目：化学与水污染处理

学院：机电工程学院

专业：机械设计制造及其自动化

班级：********班

姓名：*******

指导老师：********** 学号：***************

日期：2014年12月12日

化学与水污染处理

作者：**** 指导老师：*****

机电工程学院机械设计制造及其自动化学号：******** 电话**** 邮箱：***********

摘要：水是生命的源泉，是生命存在与经济发展的必要条件，同样是构成人体组织的重要部分。然而现在水资源质量不断下降，水环境持续恶化，由于污染所导致的缺水和事故不断发生，不仅使工厂停产、农业减产甚至绝收，而且造成了不良的社会影响和较大的经济损失，严重地威胁了社会的可持续发展，威胁了人类的生存。所以应用化学的方法治理水污染已经被提上了日程。

关键词：水污染，化学，现状，物理化学法

1引言

1956年日本熊本县水俣镇一家氮肥公司排放的废水中含有汞，这些废水排入海湾后经过某些生物的转化，形成甲基汞。这些汞在海水、底泥和鱼类中富集，又经过食物链使人中毒，这便是为人所知的水俣病，此次水污染事件造成上千人死完，给人类带来了巨大威胁和警示。再把目光放回国内，2005年11月13日吉林石化公司双苯厂发生爆炸造成约100吨双苯和硝基苯流入松花江，哈尔滨市人们的生活受到了严重的影响，无论是社会还是国家造成了恶劣的影响。合理的控制污染源，及时治理污染是抢在防止污染蔓延的必由之路。

2水污染现状

水污染情况仍然非常严重。随着工业发展、城镇化提速以及人口数量的膨胀，我国面临着十分严峻的环境形势。全国主要流域的I—III类水质断面占64.2%，劣V类占17.2%，其中，海河流域为重度污染，黄河、淮河、辽河流域为中度污染。湖泊（水库）富营养化问题仍然突出，56个湖（库）的营养状态监测显示，中度富营养的3个，占5.2%；轻度富营养的10个，占17.2%。虽然1995年后国家就启动了对“三河三湖”的治理(三河：辽河、海河、淮河，三湖：太湖、巢湖、滇池)，但是这些区域目前仍然处于严重污染的状态。生活污水的排放数量超过工业废水。2011年我国生活废水排放量428亿吨，占废水排放总量的65%；而工业废水排放量231亿吨，占35%。

因为水污染，如今的自来水已不能算是卫生的了。一项调查显示，在全世界自来水，测出的化学污染物有2221种之多，其中有些确认为致癌物或促癌物。从自来水的饮用标准看，我国尚处于较低水平，自来水目前仅能采用沉淀、过滤、加氯消毒等方法，将江河水或地下水简单加工成可饮用水。自来水加氯可有效杀除病菌，同时也会产生较多的卤代烃化合物，这些含氯有机物的含量成倍增加，是引起人类患各种胃肠癌的最大根源。目前，城市污染的

成分十分复杂，受污染的中除重金属外，还含有甚多农药、化肥、洗涤剂等有害残留物，即使是把自来水煮沸了，上述残留物仍驱之不去，而煮沸水中增加了有害物的浓度，降低了有益于人体健康的溶解氧的含量，而且也使亚硝酸盐三氯甲烷等致癌物增加，因此，饮用开水的安全系数也是不高的。据最新资料透露，目前我国主要大城市只有23%的居民饮用水符合卫生标准，小城镇和农村饮用水合格率更低。水污染防治当务之急，应确保饮用水合格。为此应加大水污染监控力度，设立供水水源地保护区。越来越严重的水污染问题早已影响到人们的日常生活，位于哈工大旁边的马家沟的水污染已经严重的影响到环境的清洁，刺鼻的恶臭影响了人们的正常生活与工作，更是对人们的健康造成了威胁。

3水污染的污染源

水污染主要是由人类活动产生的污染物造成，它包括工业污染源，农业污染源和生活污染源三大部分。

工业废水是水域的重要污染源，具有量大、面积广、成分复杂、毒性大、不易净化、难处理等特点。据1998年中国水资源公报资料显示：这一年，全国废水排放总量共539亿吨，其中，工业废水排放量409亿吨，占75.88%。实际上，排污水量远远超过这个数，因为许多乡镇企业工业污水排放量难以统计。农业污染源包括牲畜粪便、农药、化肥等。农药污水中，一是有机质、植物营养物及病原微生物含量高，二是农药、化肥含量高。中国没开展农业方面的监测，据有关资料显示，在1亿公顷耕地和220万公顷草原上，每年使用农药110.49万吨。中国是世界上水土流失最严重的国家之一，每年表土流失量约50亿吨，致使大量农药、化肥随表土流入江、河、湖、库，随之流失的氮、磷、钾营养元素，使2/3的湖泊受到不同程度富营养化污染的危害，造成藻类以及其他生物异常繁殖，引起水体透明度和溶解氧的变化，从而致使水质恶化。生活污染源主要是城市生活中使用的各种洗涤剂和污水、垃圾、粪便等，多为无毒的无机盐类，生活污水中含氮、磷、硫多，致病细菌多。据调查，1998年中国生活污水排放量184亿吨。

中国每年约有1/3的工业废水和90%以上的生活污水未经处理就排入水域，全国有监测的1200多条河流中，850多条受到污染，90%以上的城市水域也遭到污染，致使许多河段鱼虾绝迹，符合国家一级和二级水质标准的河流仅占32.2%。污染正由浅层向深层发展，地下水和近海域海水也正在受到污染，我们能够饮用和使用的水正在不知不觉地减少。

4水污染原因

人类生产活动造成的水体污染中，工业引起的水体污染最严重。如：工业废水，它含污染物多，成分复杂，不仅在水中不易净化，而且处理也比较困难。

工业废水，是工业污染引起水体污染的最重要的原因。它占工业排出的污染物的大部分。工业废水所含的污染物因工厂种类不同而千差万别，即使是同类工厂，生产过程不同，其所含污染物的质和量也不一样。工业除了排出的废水直接注入水体引起污染外，固体废物和废气也会污染水体。

农业污染首先是由于耕作或开荒使土地表面疏松，在土壤和地形还未稳定时降雨，大量

泥沙流入水中，增加水中的悬浮物。还有一个重要原因是农药、化肥的使用量日益增多，而使用的农药和化肥只有少量附着或被吸收，其余绝大部分残留在土壤和漂浮在大气中，通过降雨，经过地表径流的冲刷进入地表水和渗入地表水形成污染。

城市污染源是因城市人口集中，城市生活污水、垃圾和废气引起水体污染造成的。城市污染源对水体的污染主要是生活污水，它是人们日常生活中产生的各种污水的混合液，其中包括厨房、洗涤房、浴室和厕所排出的污水。世界上仅城市地区一年排出的工业和生活废水就多达500立方公里，而每一滴污水将污染数倍乃至数十倍的水体。

5水污染处理方法

针对不同污染物质的特征，发展了各种不同的废水处理方法，这些处理方法可按其作用原理划分为四大类：物理处理法、化学处理法、物理化学法和生物处理法。

物理处理法主要是通过物理作用，以分离、回收废水中不溶解悬浮状态污染物质的废水处理法。化学处理法是通过化学反应和传质作用来分离、去除废水中呈溶解、胶体状态的污染物质或将其转化为无害物质的废水处理法。生物化学处理法是通过微生物的代谢作用，使溶液中呈溶解态、胶体以及悬浮状态的有机性污染物质转化为稳定、无害的物质的处理方法。

下面主要介绍物理化学方法在污水处理中的应用：

5.1膜分离技术

膜分离利用一些特殊的半透膜分离水中离子或分子的技术，常用的方法有电渗析、反渗透、微滤、超滤等。膜分离技术可获得高纯水、去离子水，从废水处理中可回收工业原料。

5.2中和法

酸碱废水中和优先考虑废水混合中和，以节省药剂。如石灰石CaCO3作滤料，升流式膨胀滤池作酸性废水中和处理设备，可节省较贵的烧碱。

5.3氧化还原法

用化学药剂与污染物质进行氧化还原反应，使之成为无害或者无毒物质的方法。氧化法应用有：空气氧化脱硫塔处理含硫（H2S）废水；氯化（漂白粉、次氯酸钠、液氯等）法处理含氰废水、脱色、除酚；臭氧氧化用于水除臭、脱色、除酚、氰等。还原法的应用有：硫酸亚铁－石灰除铬（Cr2O72－、CrO42－）、金属（铁屑、锌粒）等滤料除汞（Hg2＋）。

5.4化学沉淀法

在水中投加沉淀剂与污染物形成沉淀而分离的方法。如氮氧化物沉淀法，主要是用Ca(OH)2、NaOH等形成金属氢氧化物沉淀，因某些金属为两性，过量投加碱反而会溶解。硫化物沉淀法，水中投加H2S、NaHS、Na2S等可溶性硫化物使之与金属离子形成硫化物沉淀。由于金属硫化物的溶度积更小，所以沉淀效果好。钡盐沉淀法是利用BaCO3、BaCl2等沉淀去除CrO42－。

5.5电化学法

对电解质溶液通直流电，发生电化学反应去除污染物。铁板（或铝板）作阳极的电解法，阳极会溶解成Fe3+（A13+）而在水中形成絮凝，此为电解凝聚法，用于废水脱色、除油及造