导图社区 第2章 水体污染与自净
导图介绍了水体污染及其危害,水体自净的基本规律,水环境保护,以及污水处理基本方法与处理程度分级等内容。
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第2章 水体污染与自净
水体污染及其危害
水体污染
主要原因
点源污染
面源污染(非点源污染)
水体的物理性污染及危害
水温
水温升高降低水中的溶解氧
加快水体中的化学反应速率
加速水体中的细菌繁殖,作为补给水时,混经济与消毒剂投加量增加,成本提高,还可能产生致癌的三氯甲烷
加速水体中藻类的繁殖,加快水体富营养化进行
色度
水体色度加深,透光性减弱,影响水生生物光合作用,抑制其生长繁殖,妨碍水体的自净作用
固体物质污染
悬浮固体
与色度形成的危害相似
堵塞鱼鳃致鱼死亡
微生物代谢固体物质,消耗溶解氧
可沉固体沉积水体底部,造成底泥积累与腐化,恶化水体水质
作为载体,吸附污染物质,随水流迁移污染
溶解固体
增大无机盐浓度,最为给水水源,可能危害人体健康(>500mg/L),用于灌溉,可能引起土壤板结(>1000mg/L)
无机物污染及危害
酸、碱及无机盐污染
酸、碱污染可能使水体pH发生变化,微生物生长收到一直,水体的自净能力受到影响
无机盐,同溶解固体
氮、磷的污染
含氮化合物的转化
第一阶段(氨化过程),含氮有机物转化为无机氨氮
第二阶段(硝化过程),氨氮转化为亚硝酸盐与硝酸盐(NH3→HNO2→HNO3)
缺氧条件下,会进行反硝化反应(HNO3→HNO2→NOH→N2O→N2)
磷化合物的转化
有机磷
无机磷
测试
将含磷化合物转化为正磷酸盐PO43-后,再测定PO43-的含量,其结果即总磷,以PO43-浓度表示
氮、磷污染与水体的富营养化
水体已处于富营养化状态的标志
总磷与无机氮浓度分别达到0.02mg/L与0.3mg/L的水体,标志着已处于富营养化状态
水体营养物质的负荷量达到临界负荷量:总磷为0.2~0.5mg/(L·a),总氮为5~10mg/(L·a)
硫酸盐与硫化物污染
饮用水中硫酸盐浓度>250mg/L,会引起腹泻
水体缺氧,硫酸盐在反硫化菌作用下产生反流化反应;H2S浓度≥0.5mg/L即有臭味
氯化物污染
无机盐含量往往也高,水味变咸,对金属管道与设备有腐蚀作用,不宜作为灌溉用水
重金属污染
汞(Hg)污染
无机金属汞
有机汞
镉(Cd)污染
铬的污染
铅(Pb)的污染
其他重金属污染
有机物污染及危害
油脂类污染
酚污染
表面活性剂污染
合成化工类污染
病原微生物污染与危害
污水带给水体大量病原菌、寄生虫卵和病毒等
水体自净的基本规律
水体的自净
水体自净/水体净化
水体自净能力/自净容量
按机理分类
物理净化作用
稀释及其两种运动形式
对流(或称平流)
扩散
分子扩散(静水体的扩散方式)
紊流扩散(流动水体的扩散方式)
弥散(流动水体的扩散方式)
混合
沉淀与挥发
化学净化作用
氧化还原
水体中溶解氧氧化重金属离子、硫离子等污染物
水体中微生物的还原作用
酸碱反应
水体中存在的地标矿物质以及游离二氧化碳、碳酸系碱度,对排入的酸、碱有一定的缓冲能力,维持水体的pH稳定
分解合成
吸附凝聚(物理化学作用)
生物化学净化作用
通过水生生物特别是微生物的生命活动进行处理
水体水质基本模型
分类方法
按水体运动的空间:零维、一维、二维、三维型
按水质组成成分:单变量、多变量
按时间相关性:稳态(与时间无关)、动态(与时间有关)
按数学特征:有线与非线型,确定性与随机性型等
按水体类型:河流、湖泊水库、河口、海湾与地下水等
零维水体水质模型
一维水体水质模型
流量平衡
污染物质量平衡
二维水体水质模型
三位水体水质模型
二维水体水质模型的应用
污水在合流中的扩散稀释及应用
污水排海的扩散稀释及应用
河流氧垂曲线方程——菲尔普斯(Phelps)方程
氧垂曲线
氧垂曲线方程——菲尔普斯方程
氧垂曲线方程——菲尔普斯方程的应用
湖泊、水库水体水质模型
A.B.克拉乌舍夫扩散模型
有机污染物自净方程
溶解氧方程
水环境保护
水体水质评价
目的
对不同地区各个使其水质的变化趋势进行分析
分析对工农业生产和生态系统的影响
分析对人体健康的影响
方法
现状评价
综合污染指数(K)法
K<0.1,说明各种污染物总含量之和未超过地表水环境质量标准,属未污染水体
K≥0.1,表明河水中各种污染物的总含量已经相当于一种有毒物质超过地表水环境质量标准,称为污染水体。
轻度污染K=0.1~0.2
中度污染K=0.2~0.3
中度污染K>0.3
水质质量系数(P)法
对于河流,P<2,未受到有机污染物污染;P≥2,受到有机污染物污染的指标;P值越大,受污染的程度越严重
预断评价
一般评价
目标评价
水环境容量
河流水环境容量的推算
中小河流水环境容量推算
单点排污
多点排污
沿河段均匀排污
大河流的水环境容量推算
沿河段各排污口排放限量的确定
我国水环境法与标准
我国的环境保护立法
我国环境保护法律的纵向体系
我国环境保护理发的横向体系
我国水环境标准
水环境质量标准
《地表水环境质量标准》GB 3838—2002
《渔业水质标准》GB 11607—89
《农田灌溉水质标准》GB 3097—2021
《城市污水再生利用 城市杂水水质》GB/T 18920—2002
《海水水质标准》GB 3097—1997
《地下水质量标准》GB 14848—2017
污水排放标准
一般排放标准
《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB 18918—2002
《城市污水处理厂污水污泥排放标准》CJ 3025—2010
《污水综合排放标准》GB 8979—1996
《农用污泥污染物控制标准》GB 4284—2018
行业排放标准
《医疗机构水污染物排放标准》GB 18466—2005等
污水处理基本方法与处理程度分级
污水处理基本方法
物理处理法
筛率法、沉淀法、上浮法、气浮法、过滤法和反渗透法等
化学处理法
中和、混凝、电解、氧化还原、气体、萃取、吸附、离子交换和电渗析等
生物化学处理法
好氧法(好氧氧化法)
应用
处理城市污水及有机性生产污水
分类
活性污泥法
生物膜法
厌氧法(厌氧还原法)
应用
多用于处理高浓度有机污水与污水处理过程中产生的污泥,现也有用于处理城市污水与低浓度有机污水
好氧与厌氧结合的方法
膜处理技术
应用
城市污水处理、工业废水处理及再生水处理
功能
兼有分离、浓缩、提纯及净化功能
膜生物反应器(MBR, Membrane Bioreactor)
微生物(活性污泥)充分接触氧化分解污水中的可降解有机物,并使微生物生长繁殖
通过膜组件的机械筛分、截流等作用,对混合液进行固液分离
分类
膜分离生化反应器
膜-曝气生物反应器
萃取MBR
膜分类
微滤(MF):膜孔径0.02~10μm之间,推动力为膜两侧的压力差0.01~0.2MPa
超滤(UF):膜孔径0.001~0.1μm之间,压力差0.1~1.0MPa
纳滤(NF):膜孔径平均为2nm,推动力为0.1~2.0MPa
反渗透(RO):膜孔径<0.002nm之间,压力差0.1~10MPa之间
电渗析(EDI):属于电化学分离过程,推动力为电位差
处理程度分级
一级处理
目的:主要去除污水中呈悬浮状态的固体污染物质
物理处理法中大部分方法只能完成一级处理,属于二级处理的预处理
强化一级处理
目的:使污水中的悬浮物、胶体物质发生凝聚和絮凝,改善污染物质的可沉降性能,提高沉淀分离效果,改善一级处理出水水质的一种工艺
方法:物理、化学或生物的方法
优点:一级处理基础上,增加少量投资,较大程度提高污染物去除率,消减总污染复合,降低去除单位重量污染物的费用
适用情况
合流制系统、雨季入流污水量大增时,为确保二级处理效果,分流部分入流污水进行强化一级处理
污水处理厂分期建设,先建强化一级,继而扩建成二级处理、三级处理
二级处理
目的:去除污水中呈胶体、悬浮和溶解状态的有机污染物质(即BOD, COD物质),去除率可达90%以上,并同时完成生物脱氮除磷,使处理出水的有机污染物、氮和磷达标排放
深度处理(三级处理)
目的:一级、二级处理后,进一步处理难降解的有机物、氮和磷等能够导致水体富营养化的可溶性无机物等。
方法:化学法,脱氮除磷法,混凝沉淀法,砂滤法,活性炭吸附法,离子交换法和电渗析法等
区别
三级处理:常用于二级处理之后
深度处理:以污水回收、再用为目的,在一级或二级处理后增加的处理工艺
再生水处理
污水经适当处理后,达到一定的水质标准,满足某种使用要求的水
污泥处理与处置
污泥
污水处理过程中的产物
城市污水处理产生的污泥含有大量有机物、肥分,可以作为农肥使用,无机物可作建材利用
含有大量细菌、寄生虫卵以及从生产污水中带来的重金属离子等
污泥处理
对污泥进行见谅、稳定与无害化处理
方法:浓缩、脱水、消化、稳定、干化或焚烧等处理工艺
污泥处置
污泥的最终消纳方式
去向:农业利用、建筑材料、卫生填埋、裂解等