第四章 水体环境（二）哈尔滨师范大学地理系第三节 水体的污染与自净一 、 水体污染过程（一）水体污染特征1水中理化因素恶化2 某些物质的毒性增加如 Cr3+ Cr6+， As5+ As3+ Hg2+ CH3Hg+ 毒性增强另一些物质，如重金属，难降解的有机物质等，由于水体理化条件改变而沉入水底，变为潜在性的次生污染源或被底栖生物捕食或富集，进入食物链富集。 3 水生生态平衡易遭到破坏（二） 水污染机制1 物理作用是指污染物进入水体后，只改变其物理性状，空间位置，而不改变其化学性质，不参与生物作用的过程。（1） 水流紊动作用废水进入流动的水体后，在紊流的作用下，沿水体流动方向迅速在纵、横和竖各个方向扩散。（2）污染物的分子扩散作用向静止水体排放废水，在邻近排放口的一定范围内，废水借助自身的初始动量，在水中紊动扩散。（3）水流的冲刷作用沉淀在水体底部的沉积物，因水流速度变大，冲刷力增强，可被冲刷而再次进入水中。2 化学、物理化学作用污染物进入水体后，除随水流一起迁移外，还在各成分之间以及与水体中各种化学成分之间发生化学性质或形态，价态上的变化。3 生物作用是指进入水体中的污染物通过生物的生理生化作用及食物链的传递过程而进行的污染。二 水体自净过程受污染的水体经过水中物理，化学与生物作用，使污染物的浓度降低，并逐步恢复到污染前的水平；狭义的定义指水体中的微生物氧化分解有机物而使水体得以净化的过程。（一）水体自净特征1 进入水体中的污染物，在连续自净过程中，总的趋势是浓度逐渐下降。2 大多数有毒污染物经各种物理，化学和生物作用转变为低毒或无毒化合物。3 复杂有机物在微生物作用下分解为简单无机物。4不稳定污染物转变为稳定化合物如 NH3+O2 NO2NO35在自净初期，水中DO急剧下降，到达最低点后又缓缓上升，逐渐恢复正常水平。6随有毒物质的减少，生物种类和个体数量回升. （二） 水体自净机制1 物理自净主要指稀释、扩散、挥发、沉淀污染物由于水流的紊流扩散而被稀释混合，经挥发，沉淀等过程使污染物的浓度和毒性降低。2 化学自净水体中的污染物在一定条件下发生氧化和还原、化合和分解、中和等化学反应，以及吸附、交换、络合、螯合和凝聚等作用，使水体得以净化的过程。3 生物自净过程由于水体中存在各种各样的微生物，在它们分泌各种酶的作用下，使水中有机物降解浓度和毒性降低。第四节 水体污染的控制一、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二、废水处理技术废水处理的目的，就是用各种方法将废水中所含的污染物质分离出来，或将其转化为无害物质，从而使废水得到净化。（一）废水中的主要污染物质及其水质指标废水的种类多种多样，其中所含的污染物质又有千差万别，从防止污染和进行废水处理的角度上来看，有一些主要污染物及其水质指标如下：1、pH值：2、悬浮物质：3、生物需氧量4、化学需氧量5、有毒物质6、其他（二）废水处理方法的分类及分级对不同的污染物质应采取不同的污水处理方法，这些处理方法可按其作用原理区分为四大类，即物理法、化学法、生物法、物理化学法。废水处理的分级一级处理：只去除废水中呈悬浮状态的污染物，物理法中的大部分方法是用于进行一级处理的。废水经一级处理后，一般仍达不到排放要求，尚须进行二级处理，因此对于二级处理来说，一级处理是预处理。二级处理主要任务是大幅度地去除废水中呈胶体和溶解状态的有机污染物。生物处理法是最常用的二级处理方法，比较经济有效。深度处理（三级处理）是进一步去除废水中的悬浮物质、无机盐类及其他污染物质，以便达到工业用水或城市用水所要求的水质标准。（三）废水处理的具体方法1、物理法主要是利用物理作用分离废水中呈悬浮状态的污染物质，在处理过程中不改变其化学性质。属于物理的处理方法有：（1）沉淀（重力分离）法利用废水中的悬浮物和水的比重不同这一原理，借重力沉降作用，从水中分离出来。沉淀装置有沉砂池、沉淀池、隔油池等。沉淀法的分类沉淀法可分为自然沉淀和混凝沉淀（i）自然沉淀（ii）混凝沉淀 沉降在废水处理系统中的作用（i）在一级处理中，沉降是主要处理工艺。（ii）在二级处理的废水处理系统中，沉降具有多种功能。如去除寄生虫卵和能够堵塞土壤孔隙的固体颗粒。平流式 ：平流式沉淀池 ，废水从池一端流入，沿水平方向在池内流动，从另一端溢出，池的形状呈长方形，在进口处的底部设贮泥斗。平流式沉淀池教学图多斗排泥平流式沉淀池平流式沉淀池辐流式：形状呈圆形或方形，废水从池中心进入，沉淀后废水从池周边溢出。适用于大型沉淀池辐流式沉淀池（乐百氏食品废水）竖流式：废水从池中央下部进入，由下向上流动。适用于小型沉淀池竖流式沉淀池示意图进水出水中心传动刮泥机（2）过滤法是用过滤介质截留废水中的悬浮物。过滤介质有钢条、筛网、砂、布、塑料、微孔管等。过滤设备有格栅、筛网、砂滤池等。处理效果与过滤介质孔隙度有关。格栅与筛网作用：去除可能堵塞水泵机组及管道阀门的较粗大悬浮物，并保证后续处理设施能正常运行。2）位置： 格栅一般斜置在进水泵站集水井的进口处. 3）分类： （1）按形状曲面格栅：筛网呈弧状平面格栅：筛网呈平面（2）按栅条的间隙粗格栅（50-100mm）（3）按筛余物清理方式分人工清渣机械清渣细格栅（3-10mm）中格栅（10-40mm）（4）按格栅活动方式固定格栅活动格栅XG型旋转式格栅除污机上海松江东部污水处理厂返回目录筛网1）作用：最常用的是使用金属丝编织成的方孔筛网。作用是除去粒度更小的悬浮物，如纤维，藻类，纸浆等。2）分类振动筛网水力筛网转鼓式筛网转盘式筛网微滤机（3）浮选（气浮）法此法是将空气打入废水中，使废水中乳状油粒（粒径在0.52.5微米）粘附到空气泡上。油粒随气泡上升至水面，形成浮渣而去除。（4）反渗透法通过一种特殊的半渗透膜，在一定的压力下，将水分子压过去，而溶质则被膜所截留，废水得到浓缩，而压过膜的水就是处理过的水。渗透与反渗透半透膜反渗透（RO）膜的孔径仅1/10000微米，细菌要缩小4000倍，过滤性病毒要缩小200倍，重金属离子要缩小50倍才能通过高精度的反渗透膜。 2、化学法 利用化学反应原理及方法来分离回收废水中的污染物，或改变污染物的性质，使其从有害变为无害。属于化学处理方法的有：（1）中和法往酸性废水中投加碱性物质使废水达到中性。常用的碱性物质有石灰、石灰石、白云石等。 对碱性废水可吹入含CO2的烟道气进行中和，也可用酸中和。(2)化学沉淀法利用某些化学物质作沉淀剂，与废水中的污染物（主要是重金属离子）进行化学反应，生成难溶于水的物质沉淀析出，从废水中分离出去。 (3)氧化还原法 废水中的溶解性有机物或无机物,在投加氧化剂或还原剂后,由于电子的迁移运动,发生氧化还原作用,转变为无害物质.3、物理化学法(1)萃取法将不溶于水的溶剂投入废水中，使废水中的溶质溶于溶剂中，然后利用溶剂与水的比重差，将溶剂分离出来。（2）混凝法水中的胶体物质，通常带有负电荷，胶状物间互相排斥不能凝聚，多形成稳定的混合液。若水中投加带有相反电荷的电解质（即混凝剂）后，可使废水中胶状物呈电中性，失去稳定性，并在分子引力作用下，凝聚成大颗粒而下沉。4、生物法主要是利用微生物作用，使废水中呈溶解和胶体状态的有机污染物转化为无害的物质。属于生物处理的方法有以下几种：（1）活性污泥法将空气连续鼓入曝气池的废水中，经过一段时间，水中能形成繁殖有大量好气性微生物的活性污泥，它能吸附和分解废水中的有机物，并以有机物为养料使微生物获得能量并不断增殖。a机理：活性污泥法是利用人工培养和驯化的微生物群体去分解废水中可供生物降解的有机物。b所谓活性污泥，是微生物群体及它们所吸附的有机物质和无机物质的总称。微生物以细菌为主，包括真菌、藻类、原生动物等。C.处理构筑物：曝气池加二沉池盘式橡胶膜微孔曝气头的工作状况安装中的膜微孔曝气器二沉池出水堰（2）生物膜法将废水连续通过固体填料（碎石、炉渣、圆盘或塑料蜂窝等），在填料上繁殖的大量微生物形成生物膜。生物膜能吸附及分解废水中的有机物。生物膜是微生物高度密集的物质，是由好氧茵、厌氧菌、兼性茵、真菌、原生动物等组成的生态系统。曝气生物滤池用生物挂膜轻质陶粒滤料（3）氧化（生物）塘定义氧化塘是利用水塘中的微生物和藻类对污水和有机废水进行需氧生物处理的方法，所以又称生物塘。 分类根据污水处理塘的净化机理，大致可分为好氧塘、厌氧塘、兼性塘、曝气氧化塘、塘田和鱼塘等。工作原理工艺流程厌氧塘一般做为高浓度有机废水的首级处理工艺，继之还设兼性塘、好氧塘甚至深度处理塘。氧化塘对污水的净化作用稀释作用沉淀和絮凝作用好氧微生物的代谢作用厌氧微生物的代谢作用浮游生物的作用水生植物的作用：去除N、P、重金属，供氧。氧化塘处理废水的优缺点优点：基建投资少； 运行管理简单，运行费用低； 可进行综合利用，形成复合生态系统。缺点： 占地面积过多； 处理效果受气候影响较大，春、秋季翻塘等； 如设计或运行不当，可能形成二次污染。（四）常用的废水处理流程不论对何种废水，都往往需要通过几种方法组成的处理系统，才能达到处理的要求。按照不同的处理程度，废水处理系统可分一级处理、二级处理和深度处理等不同阶段。哈尔滨市彻底结束污水“零”处理历史从2003年8月底起，哈市每天有13的污水变成清流。哈市每天有97万吨污水排入松花江，其中马家沟污水占了13。污水不加处理，不但加重了水体污染，而且对下游生态环境非常不利。文昌污水处理场现全部处理马家沟的污水。位于太平区东大坝的文昌污水处理厂，是国家计委于1992年批准立项的，也是 哈尔滨市的第一座污水处理厂。总投资38437万元，于1996年正式开工建设。设计规模为一级污水处理32.5万吨日，二级污水处理为16.25万吨日。 污水一级处理后，初次沉淀池中的上清液一半排入松花江，另一半进行二级处理，每天产生污泥170吨。二级处理经A/O池生化处理。排水达到国家二级处理标准，可养鱼。 文昌污水处理厂还将筹建中水回用系统，缓解哈尔滨市用水紧张状况。 三、污泥处理简介在废水处理过程中产生大量污泥，大约是废水量的12，这些污泥和废水中的污染物质相近，而且浓度更高。污泥的处理和处置目的就是要通过适当的技术措施，使污泥得到再利用或以某