【环境课件】袁兆华环境学概论第三章 水环境

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1、,第三章 水环境,第三章 水环境,第一节 水污染及其危害 第二节 水污染的控制,第三章 水环境,水污染：是指水体因某种物质的介入而导致其化学、物理、生物或放射性方面特性的改变，从而影响水的有效利用，危害人体健康或破坏生态环境，造成水质恶化的现象。,第一节 水污染及其危害,主要内容 1.熟悉水体主要污染物和污染源； 2.掌握水体中溶解氧平衡原理； 3.掌握水体富营养化等重要概念； 4.了解几种主要水体污染物的迁移转化规律及其危害。,第一节 水污染及其危害,一、污染源、污染物及污染途径 （一）水体污染源 自然污染源： 人为污染源：生活污染源、工业污染源、 农业污染源,一、污染源、污染物及污染途径,

2、（二）水体中主要污染物 有机无毒物:碳水化合物、脂肪、蛋白质等； 无机无毒物:酸、碱及一般无机盐 有机有毒物:苯酚、多环芳香烃 无机有毒物:重金属和氰化物、氟化物,1、需氧污染物,（1）生物化学需氧量（BOD） 表示水中有机污染物经微生物分解所需的氧量。（以毫克/升为单位） （2）化学需氧量（COD） 是指用化学氧化剂氧化水中有机污染物时所需的氧量。 （3）总有机碳（TOC） 包括水体中所有有机污染物的含碳量。,1、需氧污染物,（4）总需氧量： 有机物中除含有碳外，还含有 氢、氮、硫等元素当有机物全部被氧化时，碳被 氧化为二氧化碳，氢、氮及硫则被氧化为水、一 氧化氮、二氧化硫等，此时需氧量称为

3、总需氧量。,1、需氧污染物,（5）溶解氧（DO） 溶于水中自由状态氧分子的量。 水体中的溶解氧的来源 : 一是由大气中的氧通过扩散方式补给，这是水中溶解氧的主要来源； 二是水生植物的光合作用也放出氧。,1、需氧污染物,水体中溶解氧减少有三个方面： 一是耗氧有机污染物在降解时，耗氧； 二是还原性无机物质氧化时耗氧； 三是生物呼吸过程吸收氧。 氧补给=消耗：水体中溶解氧处于平衡，属正常状态。 氧补给消耗：水体中溶解氧呈饱和状态。 氧补给消耗：水体缺氧，水质处于恶化状态。,2、需氧污染物分解与溶解氧平衡,一条假定的被污染河流中生化需氧量和溶解氧的变化曲线 溶解氧 耗氧 复氧 BOD 清洁区 水质恶化

4、区 恢复区 清洁区,-39,-19,0,19,39,58,77,97,横坐标从左至右表示河流的流向和距离（流经的距离以公里计，流经的时间以日计）。 纵坐标表示溶解氧和生化需氧量的浓度，单位是ppm。 将污水排入河流处定为基点O，向上游去的距离取负值，向下游去的距离取正值。污水源于四万人口的小城市的下水道。假定河流的流量是100m3/s，流进河中的污水立即与河水混合，水温是25。,由BOD曲线可以看出：在上游未受污染的区域，BOD 很低，在0点有污水注入后，BOD急剧上升。由此向下，随着分解作用的进行，BOD逐渐降低，慢慢恢复到污水注入前的水平。,由溶解氧曲线可以看出：溶解氧与BOD 有非常密切

5、的关系。在污水未注入前，河水中溶解氧很高，污水注入后因分解作用耗氧，溶解氧从0点开始向下游逐渐降低，从0点流下2.5日，降至最低点。以后又回升，最后恢复到近于污水注入前的状态。在污染河流中溶解氧曲线呈下垂状，称为溶解氧下垂曲线。,根据BOD 和DO曲线，可以把该河划分为污水注入前的清洁水区，注入后的水质恶化区、恢复区和恢复后的清洁水区。 在污染河段两组作用影响着水中溶解氧的含量: 一组作用使水中溶解氧含量降低，即有机污染物分解作用耗氧和有机体呼吸作用耗氧，这一组作用简称耗氧作用； 另一组作用使水中富集氧，如空气中的氧溶于水，水生植物的光合作用放出氧等。空气氧溶于水的作用简称为曝气作用（复氧作用

6、）。,3、植物营养物,（1）水体中植物营养物的来源 （2）植物营养物污染的危害 水体富营养化及其危害,3、植物营养物,水体富营养化是由于水体中氮、磷等植物营养物质的富集，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量下降，使鱼类或其他生物大量死亡、水质恶化的现象。 富营养化显著的危害： 一是促使湖泊老化； 二是破坏水产资源； 三是危害水源，硝酸盐、亚硝酸盐对人、畜有害。,3、植物营养物,植物营养物氮、磷在水体中的转化 含氮化合物在水体中的转化： 有机氮（蛋白质和氨基酸等）和无机氮。 含磷化合物在水体中的转化： 有机磷（磷肌酸等）和无机磷 。,4、油类物质,4、油类物质,（1）水体中油类污染物的来

7、源 船舶； 工业； 海底石油开采； 大气石油烃的沉降。 （2）石油进入水体后的迁移转化 扩展过程： 扩展过程包括重力惯性扩展、重力粘滞扩 展、表面张力扩展和停止扩展四个阶段 。,4、油类物质,挥发过程：自然消失的途径，50%。 溶解过程：减少表面油膜，加重水体污染。 乳化过程：水包油和油包水。 光化学氧化过程 ：利于消除油膜。 微生物降解过程： 生物吸收过程： 沉积过程：,4、油类物质,（3）海洋石油污染的危害 油膜覆盖海面阻碍海水的蒸发，影响大气和海洋的热交换，改变海面的反射率和减少进入海洋表层的日光辐射，对局部地区的水文气象条件将产生一定的影响。 大面积油膜的长期存在，将减少进入海水的氧的

8、数量，从而降低海洋的自净能力。,4、油类物质,海洋石油污染的最大危害是对海洋生物的影响。 海洋石油污染短期内对成鱼危害不明显； 石油对水域的慢性污染会使渔业受到较大的危害； 海洋石油污染还能使鱼虾类产生石油臭味，降低海产品的食用价值。 石油污染对海兽的危害也很大。 底栖动物对石油也很敏感。,5、酚类化合物,（1）水体中酚的来源 （2）酚类化合物在地表水体分解净化过程 酚的生物化学氧化 ； 酚的化学氧化 ； 酚的挥发作用 ； 底泥在水体酚自净过程中的作用。,5、酚类化合物,（3）酚污染的危害 水体遭受酚污染后严重影响水产品产量和质量。 酚的毒性可大大抑制水微生物的自然生长速度，有时甚至使其停止生

9、长。,6、氰化物污染,（1）水体中氰化物的来源 工业企业排放的含氰废水 （2）氰化物在水体中的自净作用 氰化物的挥发： 占水体中的氰化物总自净量的90%左右。 氰化物的氧化分解： （3）氰化物污染的危害,7、酸碱及一般无机盐类,（1）酸碱的来源 （2）酸、碱的污染物进入水体后的转化 （3）酸、碱污染的危害 酸、碱污染水体PH值发生变化，破坏其自然缓冲作用，消灭或抑制细菌及微生物的生长，妨碍水体自净，还可腐蚀船舶。,7、酸碱及一般无机盐类,酸、碱污染物不仅能改变水体的PH值，而且可以大大增加水中的一般无机盐类，水中无机盐类的存在能增加水的渗透压，对淡水生物和植物生长有不良影响。 酸、碱、盐造成水

10、的硬度增加，在某些地区非常显著，对地下水的影响尤为显著。,8、重金属污染,（1）重金属的概念及特征 一般认为金属的比重大于5者为重金属。 重金属在环境中的特征： 重金属是构成地壳的元素，在自然界具有非常广泛的分布。 重金属作为有色金属，在人类的生产和生活中有着广泛的应用，各种各样的重金属污染源由此而存在于环境中。,8、重金属污染,重金属大多属于过渡性元素，在自然环境中具有不同的价态、活性和毒性效应。 重金属的危害特点： 第一，毒性效应。 第二，生物不能降解，却能将某些重金属转化为 毒性更强的金属有机化合物。 第三，食物链的生物富集放大作用； 第四，通过各种途径进入人体，并积蓄在某些器 官中，造

11、成慢性中毒。,8、重金属污染,（2）重金属在水体中迁移转化 机械迁移： 物理化学迁移： 沉淀作用： 吸附作用： 络合作用： 氧化还原作用： 生物迁移：,二、水污染及其危害,（一）泥沙、悬浮物对人体的污染及危害 （二）生活污水、生活垃圾对人体的污染及危害 （三）工业废水污染及危害,第二节 水污染的控制,主要内容 1.了解控制水体污染的基本途径； 2.了解主要废水处理技术； 3.了解常用的废水处理流程。,一、控制水体污染的基本途径：,1、减少污染源排放的工业废水量 （1）改革生产工艺 （2）重复利用废水 （3）回收有用产品,2、妥善处理城市及工业废水 3、加强对水体及其污染源的监测和管理 4、节约

12、用水,家庭节水,一、厨房节水,二、洗衣节水,三 马桶节水,四 洗澡节水,农业节水,工 业 节 水,二、废水处理技术概述,物理法、化学法、物理化学法、生物法。 废水处理分为一、二、三级处理 ： 一级处理是指除去水中的悬浮物、胶体、浮油，经常采用中和、沉降、浮选、除油等方法。 二级处理主要除去可以分解和氧化的有机物及部分悬浮固体，目前主要采用生物处理方法。 三级处理是除去难以分解的有机物和无机物，处理方法有吸附、离子交换、化学法等。,二、废水处理技术概述,（一）物理方法 1、沉淀法： 2、筛滤法： 3、过滤法： 4、吹脱法： 5、浮选法： 6、热处理：,二、废水处理技术概述,（二）化学处理法： 1

13、、混凝法 往水中投入电解质（即混凝剂）后，可形成带相反电荷的胶体粒子，使水中的胶状物呈电中性，失去稳定性，在分子引力作用下，凝聚成大分子而下沉。,二、废水处理技术概述,2、中和法： 3、氧化还原法： 4、化学沉淀法 ： 5、化学凝聚法： 6、电解凝聚法： 7、离子交换法：,二、废水处理技术概述,（三）物理化学法 1、吸附法 2、萃取法 3、泡沫分离法 4、电渗析法,二、废水处理技术概述,目前在废水处理中电渗析法用于以下几方面： （1）生活污水和某些工业废水经三级处理后再用电渗析法除盐来制取再生水； （2）从碱法造纸废水中回收烧碱和木质素，回收率可达70%左右； （3）从芒硝（硫酸钠）废水中回收

14、硫酸和氢氧化钠。对电镀等工业废水用电渗析法，可达到闭路循环的目的。,二、废水处理技术概述,5、反渗透法 优点：（1）设备小，操作简单； （2）不耗用化学药品，能量消耗小； （3）无相变，出水质量好，容易回收 利用和封闭循环。 缺点：（1）目前所采用的渗透膜化学稳定性、 耐酸性、耐碱性、抗氧化性较差； （2）膜的寿命、强度、成本、脱盐效率 都还不令人满意。,二、废水处理技术概述,（四）生物方法 好气生物处理 （生物膜法，活性污泥法和生物氧化塘法 ） 厌气生物处理,二、废水处理技术概述,1、污水灌溉法（土地处理系统）,二、废水处理技术概述,2、活性污泥法 活性污泥：将空气连续鼓入曝气池的废水 中，

15、经过一段时间后，水中就形成大量好 气性微生物的絮凝体，这絮凝体就是“活性 污泥”。 主要设备是曝气池和两次沉淀池。,活性污泥法基本流程图,曝气池,二次 沉淀池,空气,进水,回流污泥,剩余污泥,出水,二、废水处理技术概述,3、生物膜法 生物膜：生长在固定介质（碎石、炉渣、圆盘式塑料蜂窝等）表面，由好气微生物及其吸附、截留的无机物所组成的粘膜。 常用的处理设备有生物滤池、生物转盘。 生物膜法能去除废水中的BOD 80-95%。,二、废水处理技术概述,4、生物塘法 （1）好氧塘是指塘水中溶解氧浓度较高（1.5mg/l）时，好氧微生物分解流入水中有机物的方法。好氧塘的水深应当维持在2035cm； （2

16、）厌氧塘用于较高BOD的污水的预处理，以减轻后续氧化塘处理的负荷。水深约2.54米，缺点是难以控制所产生的臭气； （3）兼性氧化塘上层是好氧性，下层是厌氧性，一般深0.61.5米。,三、常用废水处理流程,（一）城市污水处理的典型流程,城市污水的典型流程图,污水,排放,三、常用废水处理流程,（二）炼油厂废水处理典型流程,灌溉,水体,回收油品,剩余污泥,焚烧炉,炼油厂废水处理典型流程,第三章复习思考题,一、概念 1、水污染 2、生物化学需氧量 3、化学需氧量 4、总有机碳 5、总需氧量 6、溶解氧,7、水体富营养化 8、重金属 9、混凝法 10、生物法 11、活性污泥 12、生物膜,第三章复习思考题,二、简答题 1、水体中的主要污染物分为几大类？ 2、水体中的溶解氧的来源 。 3、水体中溶解氧减少有几个方面？ 4、富营养化的危害。 5