1、第四章第四章 水体污染与防治水体污染与防治时鹏辉时鹏辉环境与市政工程系环境与市政工程系课程名称：环境学概论课程名称：环境学概论2第一节第一节 水资源极其开发利用水资源极其开发利用第二节第二节 水质污染概述水质污染概述第三节第三节 水污染的影响与危害水污染的影响与危害第四节第四节 污水处理技术概述污水处理技术概述第五节第五节 城市污水的处理与回用城市污水的处理与回用第六节第六节 水体污染控制与防治水体污染控制与防治第四章第四章 水体污染与防治水体污染与防治3全球水资源全球水资源淡水资源淡水资源4不可利用不可利用地表水地表水需水量需水量可利用地表水可利用地表水地下水地下水5二、水资源特性及我国水资
2、源的特点二、水资源特性及我国水资源的特点v1 水资源特性：水资源特性：v维护生态平衡和环境的基本要素维护生态平衡和环境的基本要素v利用的广泛性和不可代替性利用的广泛性和不可代替性 v经济上的两重性经济上的两重性v补给上的循环性补给上的循环性v时空分配上的可变性时空分配上的可变性v2 我国水资源的特点我国水资源的特点v1)水资源总量多，人均占有量少水资源总量多，人均占有量少 v2)地区分配不均，水土资源不平衡地区分配不均，水土资源不平衡 v3)年内季节分配不均，年际变化很大年内季节分配不均，年际变化很大 v4)部分河流含沙量大部分河流含沙量大67第二节第二节 水质污染概述水质污染概述 一、天然水
3、水质一、天然水水质 1 天然水的化学成分天然水的化学成分 (1)溶解气体溶解气体 (2)主要离子：主要离子：(3)微量元素：微量元素：Br、F、I、Fe、Cu、Ni、Ti、Pb、Zn、Mn、V 钒、钒、Ba (4)生物生成物：生物生成物：NH4+、HPO42-、H2PO4-(5)胶体胶体 (6)悬浮物质：硅、铝酸盐颗粒、砂粒、粘土。悬浮物质：硅、铝酸盐颗粒、砂粒、粘土。主要阴离子：主要阴离子：Cl-、SO42-、HCO3-、CO32-主要阳离子：主要阳离子：K+、Na+、Ca2+、Mg2+8二二 水体污染水体污染1 水污染定义：水污染定义：1984年颁布的年颁布的中华人民共和国水污染防治法中华
4、人民共和国水污染防治法中说明，水污染即指中说明，水污染即指“水体因某种物质的介入而导水体因某种物质的介入而导致其物理、化学、生物或者放射性等方面特性的改致其物理、化学、生物或者放射性等方面特性的改变，从而影响水的有效利用，危害人体健康或破坏变，从而影响水的有效利用，危害人体健康或破坏生态环境，造成水质恶化的现象。生态环境，造成水质恶化的现象。”2 污染物与污染源污染物与污染源 向水体排放污染物的场所、设备、装置和途径统称水体污向水体排放污染物的场所、设备、装置和途径统称水体污染源。染源。自然污染源自然污染源 人为污染源人为污染源：按人类活动方式：按人类活动方式：工业、农业、生活工业、农业、生活
5、 污染源污染源 按排放污染物空间分布方式，可分为按排放污染物空间分布方式，可分为点源点源 和和非非 点源。点源。93、水体污染物水体污染物 化学污染物：化学污染物：无机无毒物质：颗粒物、矿渣、粉尘；酸碱盐类物质；无机无毒物质：颗粒物、矿渣、粉尘；酸碱盐类物质；氮、磷等营养物质；氮、磷等营养物质；无机有毒物质：非重金属；氰氟硫的化合物；重金属：无机有毒物质：非重金属；氰氟硫的化合物；重金属：HgHg、CdCd、CrCr、PbPb、As;As;有机无毒物质：需氧有机物：蛋白质、氨基酸等；有机无毒物质：需氧有机物：蛋白质、氨基酸等；有机有毒物质：易分解：酚、苯、醛、有机磷；难分解：有机有毒物质：易分
6、解：酚、苯、醛、有机磷；难分解：有机氯、多环芳烃、多氯联苯；致臭物、致色物等有机氯、多环芳烃、多氯联苯；致臭物、致色物等 生物污染物：生物污染物：细菌、病毒、原生动物、原生蠕虫细菌、病毒、原生动物、原生蠕虫 放射性物质：放射性物质：天然放射性物质天然放射性物质 人工放射性物质人工放射性物质 热污染热污染10化学型污染化学型污染由酸碱、有机和无机污染造成的污由酸碱、有机和无机污染造成的污染染；物理型污染物理型污染色度、浊度、悬浮固体、热污染、色度、浊度、悬浮固体、热污染、放射性；放射性；生物型污染生物型污染生活污水、医院污水。生活污水、医院污水。4、水质污染的来源与分类、水质污染的来源与分类11
7、12污水横流污水横流水质性缺水水质性缺水1314污染源的特点污染源的特点 工业污染源：工业污染源：SS含量高，含量高，1003000mg/L左右左右 COD可达可达4001000mg/L，BOD可达可达2005000mg/L 酸碱度变化大，酸碱度变化大，pH在在213之间之间 温度高达温度高达40以上可造成热污染以上可造成热污染 易燃，含低沸点的挥发性液体，易酿成水面火灾易燃，含低沸点的挥发性液体，易酿成水面火灾 含多种多样有毒有害成分：酚、氰、油、农药、多环含多种多样有毒有害成分：酚、氰、油、农药、多环芳烃、染料、重金属芳烃、染料、重金属(Hg、Cr、Cd、As等等)，放射性等，放射性等 1
8、516农业污染源：农业污染源：污水面广、分散、难收集、难治理。污水面广、分散、难收集、难治理。有机质、植物营养素、病原微生物、有机质、植物营养素、病原微生物、悬浮物及杂质含量高悬浮物及杂质含量高 含较高的化肥、农药含较高的化肥、农药过量施用农过量施用农药污染水体药污染水体17过量施用化过量施用化肥污染水体肥污染水体18生活污染源：生活污染源：v 水质成分有日变化规律，含水质成分有日变化规律，含N、P高；高；v 产生恶质、腐臭和阴沟臭，产生恶质、腐臭和阴沟臭，v 不能直接农灌。不能直接农灌。过量使用洗过量使用洗涤剂涤剂19过量使用洗过量使用洗衣粉衣粉把剩饭倒入把剩饭倒入下水道下水道20河边洗车河
9、边洗车生活垃圾生活垃圾堆于河边堆于河边21三、三、水体污染物测定指标水体污染物测定指标1 物理指标物理指标 浊度、透明度、色、味、溴、悬浮物、电导率、硬度浊度、透明度、色、味、溴、悬浮物、电导率、硬度 2 化学指标化学指标 pH值、硬度、有机物、有机毒物、无机毒物等。值、硬度、有机物、有机毒物、无机毒物等。有机物测定指标：有机物测定指标：v 化学需氧量化学需氧量(COD)(Chemical Oxygen Demand)定义：指用化学氧化剂氧化水中有机污染物时所需的氧量定义：指用化学氧化剂氧化水中有机污染物时所需的氧量(mg/L)。v 生化需氧量生化需氧量(BOD)(Bio-Chemical O
10、xygen Demand)定义：指在好气条件下，微生物分解水中有机定义：指在好气条件下，微生物分解水中有机物质的生物化学过程中所需溶解氧的量，是反映水体中有物质的生物化学过程中所需溶解氧的量，是反映水体中有机污染程度的综合指标之一。机污染程度的综合指标之一。22 溶解氧溶解氧(DO)(Dissolved Oxygen）溶解于水中的分子氧，一般以每升所含氧的毫克数表示溶解于水中的分子氧，一般以每升所含氧的毫克数表示(mg/L)。3.微生物学指标微生物学指标 反映水体受生物性污染的过程及饮用水的卫生安全程度，反映水体受生物性污染的过程及饮用水的卫生安全程度，指标包括：指标包括：细菌总数细菌总数：1
11、00个个/ML (饮用水卫生标准饮用水卫生标准)大肠菌群：大肠菌群：3个个/L (饮用水卫生标准饮用水卫生标准)2000个个/L (地面水标准中地面水标准中类水体标准类水体标准)23四、水体自净四、水体自净 废水排入水体会造成严重的危害、但从另一方废水排入水体会造成严重的危害、但从另一方面看。水体也有一定的自身净化废水中污染物质面看。水体也有一定的自身净化废水中污染物质的能力。的能力。水体受到废水污染后，逐渐从不洁变清的过程，水体受到废水污染后，逐渐从不洁变清的过程，称为水体自净。称为水体自净。水体自净主要包括以下过程：水体自净主要包括以下过程：稀释沉淀分解氧化病源体的死亡稀释沉淀分解氧化病源
12、体的死亡24 第三节第三节 水污染的影响与危害水污染的影响与危害 一、水的危机一、水的危机1、水资源告急、水资源告急 我国可利用的淡水资源量年均我国可利用的淡水资源量年均1.1万亿万亿m3，但由于工业但由于工业废水、生活污水等对水体的污染，至少还要损失废水、生活污水等对水体的污染，至少还要损失3000亿亿m3，剩下的淡水仅为人均剩下的淡水仅为人均600m3。因此，许多地方出现了用水因此，许多地方出现了用水告急。城市平均日缺水量达告急。城市平均日缺水量达1600万万m3。据统计，据统计，1984年我年我国缺水约国缺水约770亿亿m3，全国全国688个城市就有个城市就有400个供水紧张。个供水紧张
13、。2、资源性缺水与水质性缺水资源性缺水与水质性缺水(1)资源性缺水，来源于人口众多、工农业用水量的增加。资源性缺水，来源于人口众多、工农业用水量的增加。导致：河流上下游争水、湖泊过渡围垦。导致：河流上下游争水、湖泊过渡围垦。(2)水质性缺水水质性缺水 水环境日趋恶化也是缺水的主要原因之一。水环境日趋恶化也是缺水的主要原因之一。25缺水引起的干旱缺水引起的干旱26缺水造成城市的衰落缺水造成城市的衰落27干旱使天津海河桥墩裸露28二、对二、对工业工业的影响的影响1.水质量下降，引起工业生产的水质量下降，引起工业生产的产品质量下降。产品质量下降。2.缺水造成缺水造成工业的停产工业的停产 。3.破坏工
14、业设施破坏工业设施，影响生产。影响生产。三、对三、对农业农业的影响的影响 全国全国农业用水量农业用水量4195亿亿m3，占全国用水总量的占全国用水总量的88%，而灌溉农用水又占农业用水总量的而灌溉农用水又占农业用水总量的95%，对农业的影响对农业的影响主要是污灌，主要是污灌，污灌有利也有弊，弊为污水进入农田后，污灌有利也有弊，弊为污水进入农田后，一部分被植物吸收，大部分累积于土壤，当有毒受害物一部分被植物吸收，大部分累积于土壤，当有毒受害物质达到一定浓度时，农作物出现有害症状质达到一定浓度时，农作物出现有害症状。主要症状为：主要症状为：粮食减产粮食减产、出现、出现“镉米镉米”、“铅米铅米”、“
15、砷米砷米”。2930四、对四、对水产资源水产资源的影响的影响 鱼类大幅度减产鱼类大幅度减产，捕捞量下降。，捕捞量下降。急性急性死鱼事件死鱼事件时有发生。时有发生。鱼质量下降鱼质量下降，畸形变异，异味等，降低食用价，畸形变异，异味等，降低食用价 值。值。五、对五、对人体健康人体健康的危害的危害 以水为媒介的疾病以水为媒介的疾病1 1.传染病传染病(伤寒、痢疾、阿米巴、甲型和乙型肝炎等伤寒、痢疾、阿米巴、甲型和乙型肝炎等)2 2.受化学污染引起的病受化学污染引起的病（克山病、大骨节病、地甲病（克山病、大骨节病、地甲病等等,此外还有一些重金属，有毒化学品污染）此外还有一些重金属，有毒化学品污染）3
16、3.我国主要的水媒疾病我国主要的水媒疾病（肝吸虫病、姜片虫病、蚊媒（肝吸虫病、姜片虫病、蚊媒传染的疾病等）传染的疾病等）我国人口中约有我国人口中约有60%60%的人在饮用不符合卫生标准的水的人在饮用不符合卫生标准的水31第四节第四节 污水处理技术概述污水处理技术概述污水处理方法分类污水处理方法分类3233343536373839404142好氧生物处理法好氧生物处理法活性污泥法活性污泥法43厌氧生物处理法厌氧生物处理法 44厌氧生物处理法厌氧生物处理法 45第五节第五节 城市污水的处理与回用城市污水的处理与回用v一、城市污水的特征与处理工艺一、城市污水的特征与处理工艺v城市污水的特征城市污水的
17、特征v城市污水主要包括生活污水和工业污水城市污水主要包括生活污水和工业污水的混合物，由城市排水管网汇集并输送的混合物，由城市排水管网汇集并输送到污水处理厂进行处理。主要污染因子到污水处理厂进行处理。主要污染因子为悬浮物、有机物、氮、磷等，可能含为悬浮物、有机物、氮、磷等，可能含有致病微生物。有致病微生物。46城市污水的处理工艺城市污水的处理工艺 47二、城市污水对水体造成的污染与危害二、城市污水对水体造成的污染与危害1.水体富营养化水体富营养化2.赤潮赤潮3.溢油溢油4.海洋生物质量海洋生物质量481 1、水体富营养化、水体富营养化(1)定义定义 由于氮、磷等植物营养物质含量过多而引起的水质污
18、染现象称由于氮、磷等植物营养物质含量过多而引起的水质污染现象称为水体富营养化为水体富营养化，一般发生在湖泊、江河、海湾等缓流水体中。，一般发生在湖泊、江河、海湾等缓流水体中。(2)类型类型 天然富营养化天然富营养化：湖泊演变的自然过程，湖泊形成的幼年时期，：湖泊演变的自然过程，湖泊形成的幼年时期，均处于贫营养状态，随着时间的推移和环境的变化，逐渐使湖水均处于贫营养状态，随着时间的推移和环境的变化，逐渐使湖水中营养物质的浓度增加，其来源：为天然因素。中营养物质的浓度增加，其来源：为天然因素。a.天然降水天然降水b.地表土壤的侵蚀、淋溶地表土壤的侵蚀、淋溶c.浮游动植物生长、死亡、分解、释放。浮游
19、动植物生长、死亡、分解、释放。4950人为富营养化人为富营养化：由于工农业生产的迅速发展，使营养物质大：由于工农业生产的迅速发展，使营养物质大量进入湖泊水体，加速了湖泊演化的过程，其量进入湖泊水体，加速了湖泊演化的过程，其来源来源：a.城市生活污水带来大量城市生活污水带来大量N、P；含磷洗涤剂含磷洗涤剂 b.农村施用的化肥、牲畜粪便，经面源污染而进入。农村施用的化肥、牲畜粪便，经面源污染而进入。天然富营养化与人为富营养化的共同点与不同点天然富营养化与人为富营养化的共同点与不同点共同点共同点：都是由于水体中都是由于水体中N、P富集，引起水体富集，引起水体DO下降、恶化；下降、恶化；不同点不同点：
20、天然富营养化是湖泊水体生长、发育、老化、消亡整天然富营养化是湖泊水体生长、发育、老化、消亡整个生命史中必须过程，经历时间漫长，需以个生命史中必须过程，经历时间漫长，需以地质年代或世纪地质年代或世纪来来描述，人为富营养化因人类排放含有描述，人为富营养化因人类排放含有N、P的工农业生活污水所的工农业生活污水所致，致，演化速度极快，短时间演化速度极快，短时间内可使湖泊由贫变富。内可使湖泊由贫变富。51(3)特特 征征 浮游生物大量繁殖，水中溶解氧含量降低。浮游生物大量繁殖，水中溶解氧含量降低。水体中藻类的种类减少，个体迅速增加水体中藻类的种类减少，个体迅速增加;因占优势的浮游藻类颜色不同，水面往往呈
21、现因占优势的浮游藻类颜色不同，水面往往呈现蓝、红、棕、乳白等颜色，海水中出现叫蓝、红、棕、乳白等颜色，海水中出现叫“赤湖赤湖”、淡水中称淡水中称“水华水华”。(4)危危 害害 DO降低，使鱼类难以生存。降低，使鱼类难以生存。藻类种类减少，危及鱼类生存。因有些藻类有藻类种类减少，危及鱼类生存。因有些藻类有胶质膜，有的甚至有毒，不能成为良好的饵料，。胶质膜，有的甚至有毒，不能成为良好的饵料，。危害水源，硝酸盐、亚硝酸盐对人、畜都有害。危害水源，硝酸盐、亚硝酸盐对人、畜都有害。加快湖泊老化的进程。加快湖泊老化的进程。522.赤潮赤潮v是水体中某些微小的浮游植物、原生动物或细菌，是水体中某些微小的浮游
22、植物、原生动物或细菌，在一定的环境条件下突发性地增殖和聚集，引起在一定的环境条件下突发性地增殖和聚集，引起一定范围内一段时间中水体变色现象。通常水体一定范围内一段时间中水体变色现象。通常水体颜色因赤潮生物的数量、种类而呈红、黄、绿和颜色因赤潮生物的数量、种类而呈红、黄、绿和褐色等。褐色等。v赤潮虽然自古就有，但随着工农业生产的迅速发展，赤潮虽然自古就有，但随着工农业生产的迅速发展，水体污染日益加重，赤潮也日趋严重。我国自水体污染日益加重，赤潮也日趋严重。我国自19331933年首次报道以来，至年首次报道以来，至19941994年共有年共有194194次较大规模的次较大规模的赤潮，赤潮，其中其中
23、6060年代以前只有年代以前只有4 4次次，19901990年后则有年后则有157157起起。535455赤潮的危害：赤潮的危害：赤潮不仅给海洋环境、海洋渔业和海水养赤潮不仅给海洋环境、海洋渔业和海水养殖业造成严重危害，而且对人类健康甚至生命殖业造成严重危害，而且对人类健康甚至生命都有影响。主要包括两个方面：都有影响。主要包括两个方面：引起海洋异变，局部中断海洋食物链，引起海洋异变，局部中断海洋食物链，使海域一度成为死海；使海域一度成为死海；有些赤潮生物分泌毒素，这些毒素被食有些赤潮生物分泌毒素，这些毒素被食物链中的某些生物摄入，如果人类再食用这些物链中的某些生物摄入，如果人类再食用这些生物，
24、则会导致中毒甚至死亡。生物，则会导致中毒甚至死亡。56 3.溢油溢油v2002年我国无重大海上溢油事件发生。年我国无重大海上溢油事件发生。v19761997年，我国海域共发生年，我国海域共发生2300起溢油事故；起溢油事故；溢油量超过溢油量超过25000吨；吨；年平均溢油事故年平均溢油事故110起，起，年重大溢油事故年重大溢油事故 5到到7起；起；每次重大事故直接经济损失每次重大事故直接经济损失：57石油污染是水体污染的重要类型之一。特别对地石油污染是水体污染的重要类型之一。特别对地下水及在河口，近海水域更为突出。下水及在河口，近海水域更为突出。来源：来源：石油污染来源主要是工业排放、石油运输
25、船清洗石油污染来源主要是工业排放、石油运输船清洗船舱、机件，意外事故时油的溢出，海上采油、船舱、机件，意外事故时油的溢出，海上采油、陆上采油等造成的。陆上采油等造成的。58石油开采石油开采石油石油运输运输59危害：危害：(1)严重严重危害水生生物危害水生生物，影响活力、使鱼窒息、体，影响活力、使鱼窒息、体内积累产生臭味，降低食用价值等。内积累产生臭味，降低食用价值等。(2)组成成分中有稠环芳烃等，多为组成成分中有稠环芳烃等，多为致癌物质致癌物质，如，如苯并比，苯并恩芘等。苯并比，苯并恩芘等。(3)油膜厚油膜厚10-4cm就会就会阻碍水的蒸发和氧进入阻碍水的蒸发和氧进入，每，每毫升油可复盖水面毫
26、升油可复盖水面12m2。(4)引起引起海面火灾海面火灾，危及船舶、桥梁。，危及船舶、桥梁。(5)破坏优美的海滨风景，破坏优美的海滨风景，降低降低疗养、旅游地疗养、旅游地功能功能。(6)破坏破坏地下水资源地下水资源，使地下水水质恶化。，使地下水水质恶化。60石油污染使水鸟举步唯艰石油污染使水鸟举步唯艰61救命呀！62 4.海洋生物质量海洋生物质量 监测结果表明，与监测结果表明，与2001年相比，年相比，2002年全国近年全国近岸部分海域海洋贝类体内的铅、砷、镉等重金属含岸部分海域海洋贝类体内的铅、砷、镉等重金属含量较上年有所升高，石油烃含量总体水平无显著变量较上年有所升高，石油烃含量总体水平无显
27、著变化，粪大肠菌群含量偏高，个别地点贝类体内检测化，粪大肠菌群含量偏高，个别地点贝类体内检测出赤潮毒素出赤潮毒素。63海洋生态破坏海洋生态破坏64第六节第六节 水体污染控制与防治水体污染控制与防治一、水体污染的防治与管理一、水体污染的防治与管理1、水环境污染防治对策、水环境污染防治对策（1）建立生态观念，保护水环境）建立生态观念，保护水环境 大型水库建设大型水库建设 地下水开采地下水开采 小河流渠道化小河流渠道化 湖泊的保护湖泊的保护 小流域治理小流域治理 65小流域综合治理模式小流域综合治理模式66（2）制定法律、标准及划分功能区制定法律、标准及划分功能区 中华人民共和国水法中华人民共和国水
28、法 制定制定水质标准水质标准 划分划分功能区功能区 2、水环境污染管理措施、水环境污染管理措施 (1)建立管理机构，负责制定水环境保护政策、建立管理机构，负责制定水环境保护政策、法规、标准和制度；法规、标准和制度；(2)编制各种水资源保护和利用的总体规划编制各种水资源保护和利用的总体规划；(3)实行用水收费和排污收费制度；实行用水收费和排污收费制度；(4)减少耗水量减少耗水量 67二、水污染基本控制技术二、水污染基本控制技术1、处理目的、处理目的目的：对废水中污染物以某种方法分离出来或将其分解目的：对废水中污染物以某种方法分离出来或将其分解转化为无害稳定的物质，使污水得到净化，达标排放转化为无
29、害稳定的物质，使污水得到净化，达标排放(防防止毒害、病菌传染，去除异味、恶臭等止毒害、病菌传染，去除异味、恶臭等)。2、处理方法、处理方法(1)物理法：沉淀、过滤、气浮、离心分离物理法：沉淀、过滤、气浮、离心分离(2)化学法：化学沉淀化学法：化学沉淀、混凝、中和、化学氧化、混凝、中和、化学氧化(3)生物法：好氧生物处理生物法：好氧生物处理、厌氧生物处理、厌氧生物处理、土地处理系、土地处理系统统(生物稳定塘生物稳定塘)此外，也有此外，也有 物理化学法：萃取物理化学法：萃取(液一液液一液)、吸附、离子交换、吸附、离子交换、电渗析、反渗透电渗析、反渗透。683、城市污水处理、城市污水处理(1)污水一
30、级处理：污水一级处理：初级，主要去除固体悬浮物初级，主要去除固体悬浮物（SS）。）。通过机械过滤、筛滤等，沉淀的固体颗粒。通过机械过滤、筛滤等，沉淀的固体颗粒。效果：可除掉效果：可除掉35%的的BOD和和60%的的SS，为初级处理。为初级处理。污水一级处理工艺流程图污水一级处理工艺流程图6970（2）污水二级处理污水二级处理：为生化处理。为生化处理。主要去除主要去除有机物（有机物（BOD5）可大幅度去除污水中呈胶可大幅度去除污水中呈胶态和溶解态的有机物，去除态和溶解态的有机物，去除75%95%的的BOD，出出水水BOD可达标排放可达标排放。污水二级处理工艺流程图污水二级处理工艺流程图7172737475(3)污水三级处理污水三级处理：深度，主要去除难降解物深度，主要去除难降解物质（质（N、P）。）。又称污水的高级处理或深度处理，又称污水的高级处理或深度处理，主要采用物理化学法或土地利用法实现。主要去除主要采用物理化学法或土地利用法实现。主要去除N、P等污染物。去除等污染物。去除SS、BOD99%，N、P5095%，P94%。7677请珍惜水资源,否则地球上剩下的最后一滴水将是人类的眼泪
