水污染及其治理
Water pollution and prevention
水是人类赖以生存的宝贵资源水资源
地球上总的水体积大约为 14亿 km3，其中只有
2.5%是淡水。
大部分的淡水以永久性冰或雪的形式封存于南极洲和格陵兰岛，或成为埋藏很深的地下水。
能被人类所利用的水资源主要是湖泊、河流、
土壤湿气和埋藏相对较浅的地下水盆地。这些水资源中可用的部分仅有 20万 km3―― 不足淡水总量的 1%，仅为地球上水资源总量的 0.01％。
水缺乏
目前世界上已有 29个国家或轻或重地遭到缺水的折磨，到 2025年，缺水国家将达 34个；在今后 50年内，世界将有 10亿至 24亿人面临缺少淡水的威胁。
据估计，世界上每 8秒钟就有一名儿童死于饮用不卫生的水所引起的疾病。
在全国七大流域中，有近 50％的河段受到不同程度的污染，其中 10％的河段污染极为严重，
已丧失了水体的使用功能,75％的城市河段已不适宜作为饮用水的水源。
中国水资源的供需现状严重缺水区缺水区供需基本平衡或有余区水污染使水荒更加严重防治污染，保护水资源
评价水质的指标
水的净化
水的污染内容提要
工业废水的处理天然水中所含物质
溶解物质：钙、镁、钠、铁等的盐类及其他化合物，溶解的氧及其他有机物。
胶体物质：硅胶、腐殖酸胶体。
悬浮物质：粘土、泥沙、细菌等。
评价水质的指标
water quality assessment
浑浊度
电导率
pH
硬度
耗氧量
微生物学指标浑浊度
浑浊度：简称浊度，衡量水中所含悬浮物质的多少。
国家,生活饮用水卫生标准,规定浊度不得超过 5度。
电导率
电导率 (electric conductivity)电解质溶液在电场作用下的导电能力。其大小间接反应了水中溶解性盐类的总量，也反映了水中矿物质的总量。
电导率的单位为 S·m-1
纯水 去离子水 蒸馏水 天然水电导率 / S·m-1 5.5× 10-6 10-4 10-3 0.5~5× 10-2
pH
pH值是指水的酸碱度，表示水中 H+和
OH-的含量比例（范围为 0-14）。
人体对 pH值的反应非常敏感，身体内大部分物质的 pH值为 6.8，血液和细胞水的
pH值为 7.2-7.3。
硬度 Hardness of water
水的硬度是指水中所含的钙、镁离子的总量（一般以碳酸钙来计算）。表示水中结垢物质的含量的指标。
硬度单位,mg/L（毫克每升），
mmol/L(毫摩尔每升 )。
永久硬度与暂时硬度
在天然水中 Ca2+,Mg2+以碳酸盐、重碳酸盐形式存在，所构成的硬度叫“碳酸盐硬度
（ KH）”,可通过煮沸而转变成碳酸盐沉淀除去，又称,暂时硬度 Temporary
Hardness,。
以硫酸盐、氯化物形式构成的硬度叫“非碳酸盐硬度”，又叫,永久硬度 permanent
hardness”。
这两种硬度就组成“总硬度（ GH）”。
耗氧量
水中发生化学或生物化学氧化还原反应所消耗氧化剂或溶解氧的量。
间接反映水中有机物的含量。水中有机物愈多，耗氧量就愈高，从而溶解氧减少。
测定方法不同，分为化学耗氧量（ COD）
和生物耗氧量（ BOD）。
生物化学需氧量
生物化学需氧量 (biochemical oxygen demand)
简称“生化需氧量。常以符号 BOD表示。
水中有机物质在微生物的作用下，进行氧化分解所消耗的溶解氧量，单位为 mg／ L。
水中有机物的生物氧化过程与水温和时间有密切关系,BOD的测定皆规定温度和时间条件。
实际工作中以 20℃ 培养 5日后 lL水样中消耗溶解氧的 mg数来表示，称五日生化需氧量，缩写为 BOD5。
化学耗氧量
chemical oxygen demand
化学耗氧量 (chemical oxygen demand) 亦称“化学需氧量”，简称“耗氧量”。用化学氧化剂 (如高锰酸钾、重铬酸钾 )氧化水中需氧污染物质时所消耗的氧气量，常以符号 COD表示。计量单位为 mg
／ L。是评定水质污染程度的重要综合指标之一。
COD的数值越大，则水体污染越严重。一般洁净饮用水的 COD值为几至十几 mg／ L。 COD测定较易且快。
微生物学指标
水受人蓄粪便、生活污水的污染时，水中细菌含量大增。检测水中细菌总数和大胞肠杆菌群数可判断水质受粪便污物污染的情况。
表 1 地表水环境质量标准基本项目标准值 单位,mg/L
序号
I类 II类 III类 IV类 V类基本要求 所有水体不应有非自然原因导致的下述物质,A，能形成令人感观不快的沉淀物的物质； B，令人感官不快的漂浮物，诸如碎片、浮渣、油类等； C，产生令人不快的色、臭、味或浑浊度的物质； D，对人类、
动植物有毒、有害或带来不良生理反应的物质； E，易滋生令人不快的水生生物的物质。
1 水温（ ° C） 人为造成的环境水温变化应限制在：周平均最大温升 <=1;周平均最大温降 <=2
2 pH 6.5--8.5 6--9
3 硫酸盐 (以 SO4-2计 ) ≤ 250以下 250 250 250 250
4 氯化物 (以 CL-计 ) ≤ 250以下 250 250 250 250
5 溶解性铁 ≤ 0.3以下 0.3 0.5 0.5 1.0
6 总锰 ≤ 0.1以下 0.1 0.1 0.5 1.0
7 总铜 ≤ 0.01以下 1.0(渔 0.01) 1.0(渔 0.01) 1.0 1.0
8 总锌 ≤ 0.05 1.0(渔 0.1) 1.0(渔 0.1) 2.0 2.0
9 硝酸盐 (以 N计 ) ≤ 10以下 10 20 20 25
10 亚硝酸盐 (以 N计 ) ≤ 0.06 0.1 0.15 1.0 1.0
11 非离子氨 ≤ 0.02 0.02 0.02 0.2 0.2
12 凯氏氮 ≤ 0.5 0.5(渔 0.05) 1(渔 0.05) 2 3
13 总磷 (以 P计 ) ≤ 0.02 0.1 0.1 0.2 0.2
14 高锰酸盐指数 ≤ 2 4 8 10
15 溶解氧 ≤ 饱和率 90% 6 5 3 2
16 化学需氧量 (CODcr) ≤ 15以下 15 20 30 40
17 生化需氧量 (BOD5) ≤ 3以下 3 4 6 10
18 氟化物 (以 F-计 ) ≤ 1.0以下 1.0 1.0 1.5 1.5
19 硒 (四价 ) ≤ 0.01以下 0.01 0.01 0.02 0.02
20 总砷 ≤ 0.05 0.05 0.05 0.1 0.1
21 总汞 ≤ 0.00005 0.00005 0.0001 0.001 0.001
22 总镉 ≤ 0.001 0.005 0.005 0.005 0.01
23 铬 (六价 ) ≤ 0.01 0.05 0.05 0.05 0.1
24 总铅 ≤ 0.01 0.05 0.05 0.05 0.1
25 总氰化物 ≤ 0.005 0.05(渔 0.005) 0.2(渔 0.005) 0.2 0.2
26 挥发酚 ≤ 0.002 0.002 0.005 0.01 0.1
27 石油类 ≤ 0.05 0.05 0.05 0.5 1.0
28 阴离子表面活性剂 ≤ 0.2以下 0.2 0.2 0.3 0.3
29 粪大肠菌群 (个 /L) ≤ 200 1000 2000 5000 10000
30 氨氮 ≤ 0.5 0.5 0.5 1.0 1.5
31 硫化物 ≤ 0.05 0.1 0.2 0.5 1.0
生活饮用水水质标准编号 项 目 标 准感官性状指标
1 色 色度不超过 15度，并不得呈现其他异色
2 浑浊度 不超过 5度
3 嗅和味 不得有异臭异味
4 肉眼可见物 不得含有生活饮用水水质标准编号 项 目 标 准化学指标
5 pH值 6.5~8.5
6 总硬度（以 CaO计） 不超过 250毫克 /升
7 铁 不超过 0.3毫克 /升
8 锰 不超过 0.1毫克 /升
9 铜 不超过 1.0毫克 /升
10 锌 不超过 1.0毫克 /升
11 挥发酚类 不超过 0.002毫克 /升
12 阴离子合成洗涤剂 不超过 0.3毫克 /升生活饮用水水质标准编号 项 目 标 准病理学指标
13 氟化物 不超过 1.0毫克 /升，适宜浓度 0.5~1.0毫克 /升
14 氰化物 不超过 0.05毫克 /升
15 砷 不超过 0.04毫克 /升
16 硒 不超过 0.01毫克 /升
17 汞 不超过 0.001毫克 /升
18 镉 不超过 0.01毫克 /升
19 铬（ 6价） 不超过 0.05毫克 /升
20 铅 不超过 0.1毫克 /升生活饮用水水质标准编号 项 目 标 准细菌学指标
21 细菌总数 1毫克水中不超过 100个
22 大肠杆菌 1升水中不超过 3个
23 游离性余氯 在接触 30分钟后，应不低于 0.3毫克 /升
澄清与消毒
软化
除盐
高纯水的制备水的净化澄清与消毒
澄清是除去水中悬浮物体和胶体物质的过程。
加入混凝剂,以中和水中胶体微粒表面的电荷，
破坏胶体稳定性，使水中细小悬浮物及胶体微粒互相吸附结合成较大的颗粒，凝聚沉淀。
混凝剂 主要有铝盐和铁盐，铝盐有明矾、硫酸铝、碱式氯化铝等；铁盐有硫酸亚铁、硫酸铁和三氯化铁。
新型 混凝剂
有机高分子混凝剂聚丙烯酰胺，无机高分子混凝剂聚合氯化铝，广泛用于工业、
生活污水处理和污泥脱水。
消毒
生活饮用水常用液氯或 臭氧 消毒。目前采取液氯消毒较多，氯气注入水中产生次氯酸，次氯酸能够杀死水体中的致病菌，使自来水清洁卫生，适于饮用。
臭氧 消毒
臭氧是很强的氧化剂，
瞬时灭菌性质优于氯。
臭氧水的作用比氯快
600～ 1000倍，强一倍，
而剂量只是氯的万分之一。臭氧水致死细菌的浓度为 0.4 ～ 0.5ppm，
时间只需 0.5 ～ 5min；
致死病毒的浓度为 4ppm，
远低于臭氧气的杀菌浓度。
软化 softened water
降低硬水中钙离子和镁离子含量使硬水变成软水的处理叫做作水的软化。
软化水能防止锅炉、冷冻机组、空调系统等用水设备的结垢。
水的软化方法主要有两种。
1,石灰软化法
2,离子交换法石灰软化法
加入石灰（ CaO），可使水中的二氧化碳、
碳酸氢钙和碳酸氢镁生成碳酸钙和氢氧化镁的沉淀，由镁永久硬度转化为钙永久硬度。然后用纯碱、磷酸钠等除去过量的钙离子，使水软化。
离子交换法 Ion Exchange
离子交换法是利用离子交换剂，把水中的离子与离子交换剂中可扩散的离子进行交换作用，使水得到软化的方法。
天然水通过软化器时，器内的钠型阳离子交换树脂即与水中的钙镁离子置换产出软化水,其残余硬度
≤ 0.03mmol。
2R-Na+Ca2+(Mg2+)→2R2-Ca(Mg)+2Na+
除盐
除去水中各种阳离子和阴离子杂质所得之纯水称去离子或除盐。
离子交换法 Ion Exchange
电渗析法 electrodialysis
反渗透 Reverse Osmosis
电渗析法
电渗析法是在外加直流电场的作用下，利用阴、
阳离子交换膜对水中离子的选择透过性，使水中阴、阳离子分别通过阴、阳离子交换膜向阳极和阴极移动，从而达到净化作用。这项技术常用于将自来水制备初级纯水。
电渗析法反渗透法
反渗透法（超滤技术）是以压力为驱动力，提高水的压力来克服渗透压，使水穿过功能性的半透膜而除盐净化。反渗透法也能除去胶体物质，对水的利用率可达７５％以上；反渗透法产水能力大，
操作简便，能有效使水净化到符合国家标准。
渗透过程示意图半透膜纯溶剂盐溶液渗透压反渗透，浓 稀渗透，浓 稀渗透与反渗透半透膜高纯水的制备高纯水生产流水线
1
石英砂池
2
活性炭净水器
3 阳离子交换柱
4 脱气机
5 阴离子交换柱
6 阴阳离子混合床
7 活性炭净水器
8 灭菌器
9
灌装机
1
0
封口机
1
1
贴标机水的污染
Water Pollution
酸碱盐等无机物污染
重金属污染
有机物污染
水体富营养化 Eutrophication
热污染 Thermal Pollution
何谓水污染？
水体因某种物质的介入，而导致其化学、物理、
生物或者放射性等方面特征的改变，从而影响水的有效利用，危害人体健康或者破坏生态环境，
造成水质恶化的现象称为水污染。
水的污染有两类：
– 一类是自然污染；
– 另一类是人为污染。当
– 前对水体危害较大的是 人为污染。
水污染概况
全世界约有 10亿多人由于饮用水被污染，受到疾病传染的威胁，世界卫生组织的调查表明，
全世界每年至少有 1500万人死于水污染引起的疾病。
据世界卫生组织（ WHO）调查，人类疾病的
80%与水有关。
联合国提供的材料表明，如果不能设法提供干净安全的饮用水，到 2025年世界上无法获得安全饮用水的人数将增加到 23亿，而由饮用水不卫生致死的人数将大大超过目前的每年 530
万。
水污染概况
世界各城市每天产生的２００万吨人类粪便，只有不到２０％经过处理，其余都倒入江河中了。全国约有 1
／ 3以上的工业废水和 9／ 10以上的生活污水未经处理就排入河湖，资料显示，近年来全国年排放污水量近
６００亿吨，其中大部分未经处理直接排入水域。使得全国 90％的城市水环境恶化，加剧了可利用水资源的不足。据对全国５３２条河流污染状况调查，已有
４３６条河流受到不同程度的污染，占调查总数的８
２％，我国七大水系中近一半河段污染严重,86%的城市河段水质普遍超标。全国 7亿多人饮用大肠杆菌超标的水,1.64亿人饮用有机污染严重的水,3500万人饮用硝酸盐超标的水。
我国的水环境我国的水环境面临三个主要问题,
一是水资源短缺 ;
二是水污染 ;
三是用水的极大浪费。
水体的自净能力然而，水体的自净能力是有限度的，当污染物的数量超过了水体的自净能力时，就会使水体出现危害人体健康或破坏生态环境的现象当污染物进入水体后，经过一系列的物理、
化学,生物等方面的作用，污染物的浓度会逐渐降低，经过一段时间后，水体往往能恢复到受污染前的状态。水的 这种自我调节、净化的能力，称为水体的自净能力。
水体自净机理包括沉淀、稀释、混合等物理过程，氧化 还原、分解化合、吸附凝聚等化学和物理化学过程以 及生物化学过程。各种过程同时发生，相互影响，并相互交织进行 。
水体无机污染
无机无毒物：酸、碱、一般无机盐、氮、
磷等植物营养物质；
无机有毒物：重金属、砷、氰化物、氟化物等；
酸碱盐等无机物污染
酸主要来自矿坑废水、工厂酸洗水、硫酸厂、粘胶纤维、酸法造纸等，酸雨也是某些地区水体酸化的主要来源。
碱主要来自造纸、化纤、炼油等工业。
酸碱污染不仅可腐蚀船舶和水上构筑物，
改变水生生物的生活条件，还可大大增加水的硬度 (生成无机盐类 )，影响水的用途，增加工业用水处理费用等。
重金属污染
所有重金属，尤其是汞、铅、镉、铬等，
超过一定浓度都对人体有毒。
重金属一般以天然浓度广泛存在于自然界中，但由于人类对重金属的开采、冶炼、加工及商业制造活动日益增多，造成不少重金属如铅、汞、镉、钴等进入大气、水、土壤环境，引起严重的环境污染。
重金属污染的特点
微量浓度即可产生毒性 (一般为 1～ 10毫克 /升，汞、镉为 0.01～ 0.001毫克 /升 )；
难以被微生物降解，在微生物作用会转化为毒性更强的有机金属化合物 (如甲基汞 )；。
被 生物富集，通过食物链 （ food chain）
进入人体，造成慢性中毒。
重金属污染的危害
亲硫重金属元素 (汞、镉、铅、锌、硒、铜、
砷等 )与人体组织某些酶的巯基 (-SH)有特别大的亲合力，能抑制酶的活性。
亲铁元素 (铁、镍 )可在人体的肾、脾、肝内累积，抑制精氨酶的活性。
六价铬可能是蛋白质和核酸的沉淀剂，可抑制细胞内谷胱甘肽还原酶，导致高铁血红蛋白，
可能致癌。
过量的钒和锰 (亲岩元素 )则能损害神经系统的机能。
日本水俣病事件
日本熊本县水俣湾。 1925年，日本氮肥公司在这里建厂，后又开设了合成醋酸厂。 1949年后，这个公司开始生产氯乙烯（ C2H5Cl），年产量不断提高,1956年超过 6000吨。
与此同时，工厂把没有经过任何处理的废水排放到水俣湾中。
1956年，水俣湾附近发现了一种奇怪的病
。最初出现在猫身上，病猫步态不稳，抽搐、麻痹，甚至跳海死去，被称为,自杀猫,。随后不久，此地也发现了患这种病症的人。患者由于脑中枢神经和末梢神经被侵害，轻者口齿不清、步履瞒珊、面部痴呆、手足麻痹、感觉障碍、视觉丧失、
震颤、手足变形，重者神经失常，或酣睡
，或兴奋，身体弯弓高叫，直至死亡。
氯乙烯和醋酸乙烯在制造过程中要使用含汞（ Hg）的催化剂，这使排放的废水含有大量的汞。当汞在水中被水生物食用后，会转化成甲基汞（ CH3HgCl）。
这种剧毒物质只要有挖耳勺的一半大小就可以致人于死命。据统计，有数十万人食用了水俣湾中被甲基汞污染的鱼虾
。
痛痛病
自 1959年起，居住在日本富山市神通川下游地区的一些农民得了一种奇怪的病。得病初期，患者只感到腰、背和手足等处关节疼痛，后来发展为神经痛。患者走起路来像鸭子一样摇摇摆摆，晚上睡在床上经常痛得直喊“痛、痛 ……” 因此这种病被称为“痛痛病”，又称为
“骨痛病”。得了这种病，人的身高缩短，骨骼变形、易折，轻微活动，甚至咳嗽一声，都可能导致骨折。一些人痛不欲生，自杀身亡。
经过调查，造成这种骨痛病的原因是神通川上游的炼锌厂长年累月排放含镉的废水，当地农民长期饮用受到镉污染的河水，并且食用此水灌溉生长的稻米，于是镉便通过食物链进入人体，在体内逐渐积聚，引起镉中毒，造成
“骨痛病”。
水体有机物污染
有机无毒物：碳水化合物、脂肪、蛋白质等；
有机有毒物：苯酚、多环芳烃,PCB、
有机氯农药等。
耗氧有机污染
主要是指由城市污水、食品工业和造纸工业等排放含有大量有机物的废水所造成的污染。
这些污染物在水中进行生物氧化分解过程中，需消耗大量溶解氧，一旦水体中氧气供应不足，会使氧化作用停止，引起有机物的厌氧发酵，散发出恶臭，污染环境，
毒害水生生物。
12种持久性有机污染物
Persistent Organic Pollutants (POP's)
持久性有机污染物（ POPs）是一类半挥发有机物。
这类有机物具有较低的水溶性而易溶于脂肪，在环境中不易降解、存留时间较长，并可通过大气、水和食物链影响到区域和全球环境，危害人类健康。
12种持久性有机污染物 即八种杀虫剂 (艾氏剂、异狄氏剂、毒杀芬、氯丹、狄氏剂、七氯、灭蚁灵和滴滴娣 )、六氯苯、多氯联苯、二氧芑和呋喃等工业化合物及其副产品。
这些物质长期与人类和动物接触，会渐渐引起 内分泌系统,免疫系统,神经系统 出现多种异常。
POP的危害畸变青蛙图国际 POP公约
联合国环境署关于禁用 12种有机污染物的国际公约已于 2000年在南非达成协议并已于今年 5月在斯德哥尔摩签约。我国国家环保局牵头负责公约的谈判及今后的履约工作。有关公约的执行将对这些污染物的禁、限有具体要求；它必将促进签约国监测、管理的能力建设，甚至有关工业生产的结构调整等。
酚等有毒有机物污染
水体受有机物（如酚、苯、三氯甲烷、
杀虫剂、除草剂、合成洗涤剂等）的污染，会引起各种中毒及疾病，如：血液病、癌症等，特别是水中的有机硝基化合物、有机胺基化合物、有机卤素化合物，它们对动植物和人体都有强烈的致癌和致肿作用。
多氯联苯 PCB
多氯联苯 (PCBs)是一系列不同含氯量的同系物的混合物。自 1930年起，多氯联苯被广泛用于各种工业用途。他们由两个由碳离子联结的苯环组成，而氯离子替代苯环上若干或所有 10个碳离子。
多氯联苯具有抗热、不可燃、化学稳定、低蒸气压以及低电导率等特点。
自从 20世纪上半叶电力被广泛应用以来，电力设备供应商成为多氯联苯主要使用者。多氯联苯主要作为冷却剂应用于变压器以及作为绝缘油应用于电容器。
多氯联苯是一种被疑为致癌的有毒物质
(非急性而慢性中毒 )。它们是通过食物慑取而积聚在体内的。具有高持久性,缓慢溶解在有机质中。
有机氯农药基本上分为以苯基为原料的以环二烯为原料的两大类化合物。
氯苯 结构较稳定，生物体内酶难于降解，所以积存在动、植物体内的有机氯农药分子 消失缓慢。由于这一特性，它通过生物富集和食物链的作用，环境中的残留农药会进一步得到农集和扩散。通过食物链进入人体的有机氯农药能在肝、
肾、心脏 等组织中蓄积，特别是由于这类农药脂溶性大，所以在体内脂肪中的积极因素贮 更突出。
有机氯农药污染及其危害石油污染 oil spill
1997年日本三国町安岛附近人们在清理被原油污染的海岸
随着人类对于石油开发的不断增加
，石油泄漏的途径与机会变得越来越多。
海底油田开采泄露、井喷以及向海洋排放含油的废水，大量的石油及其炼制品通过海上运输时的油船事故，甚至像海湾战争那样不可预料的事件，都可能造成危害严重的石油污染事故。
石油污染对海洋环境、海洋生物危害极大，石油在海面上形成的油膜能阻碍大气与海水的交换，影响海面对电磁辐射的吸收、传递和反射
。油膜减弱了太阳辐射进海水的能量，影响海洋植物的光合作用。被油膜沾污皮毛的海兽和海鸟，将失去保温、游泳、飞行的能力。石油还对海洋生物产生危害，它破坏细胞膜的正常结构和透性，干扰生物体的酶系，进而影响生物体正常的生理、生化过程。
石油污染的危害
富营养化 (eutrophication),湖泊、水库等水域的植物营养成分（氮、磷等）不断补给，
过量积聚，致使水体营养过剩的现象称为水体“富营养化”。由于水体中营养物质过多，
水生生物（主要是藻类）大量繁殖。藻类的的呼吸作用及死亡藻类的分解作用消耗大量的氧，致使水体处于严重的缺氧状态，并分解出毒物质，从而给水质造成严重的不良后果。
水体富营养化
植物营养物主要指氮、磷化合物。主要业源是化肥、
农业废弃物、生活污水和造纸制革、印染、食品、
洗毛等工业废水。
目前我国洗涤用品仅洗衣粉一项的年消费量就在 350
万吨左右，若磷酸盐的平均含量以 15％计算，每年约有 50万吨含磷化合物排放到地表。据科学试验表明,1克磷入水可使水内生长蓝藻 100克。
植物营养物
重庆市政府宣布：为了保护三峡库区水环境，
防止成库后水体的,富营养化,污染，从 2003
年 1月 1日起，在全市范围内全面禁止销售、使用含磷洗涤剂。禁止各种含磷洗涤剂广告发布。
此项措施实施后，重庆在库区沿江 26个城镇城市每年将减少近 2400吨含磷物质排入长江。
禁磷！
赤潮是水体中某些微小的浮游植物、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、
绿和褐色等。
赤潮
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，
使海域一度成为死海；
有些赤潮生物分泌毒素，这些毒素被食物链中的某些生物摄入，如果人类再食用这些生物，则会导致中毒甚至死亡。
赤潮的危害
2001年，我国赤潮灾害严重，
造成经济损失约 10亿元，并对海洋生态环境产生巨大影响。
2001年，我国海域赤潮发生次数增多、发生时间提前、影响范围扩大。 全年共发现赤潮 77次，
累计面积达 15,000平方公里。
赤潮 灾害沿海赤潮发现次数
各海区中，渤海发现赤潮 20次，黄海发现 8次，
东海发现 34次，南海发现 15次。沿海省（自治区、直辖市）赤潮发现次数分别为：辽宁 17次、
河北 2次、天津 2次、山东 3次、江苏 4次、浙江
26次、上海 2次、福建 6次、广东 14次、海南 1
次。
热污染
热污染系指日益现代化的工农业生产和人类生活中排出的各种废热所导致的环境污染。
热污染可以污染大气和水体，如工厂的循环冷却水排出的热水以及工业废水中都含有大批废热。废热排入湖泊河流后，造成水温骤升，导致水中溶解氧气锐减，引发鱼类等水生动植物死亡。大气中含热量增加，还能影响到全球气候变化。
热污染还对人体健康构成危害，降低了人体的正常免疫功能。
工业废水的处理
Wastewater Treatment
污水综合排放标准
治理工业废水的基本原则
工业废水的治理技术物理法化学法物理化学法生物法
工业废水治理实例污水综合排放标准
第一类污染物，不分行业和污水排放方式，也不分受纳水体的功能类别，一律在车间或车间处理设施排放口采样，其最高允许排放浓度必须达到本标准要求,(采矿行业的尾矿坝出水口不得视为车间排放口 )。
第二类污染物，在排污单位排放口采样，其最高允许排放浓度必须达到本标准要求。
第一类污染物最高允许排放浓度 单位,mg/L
序号 污染物 最高允许排放浓度1 总汞 0.05
2 烷基汞 不得检出
3 总镉 0.1
4 总铬 1.5
5 六价铬 0.5
6 总砷 0.5
7 总铅 1.0
8 总镍 1.0
9 苯并 (a)芘 0.00003
10 总铍 0.005
11 总银 0.5
12 总 σ放射性 1Bq/L
13 总 β放射性 10Bq/L
治理 工业废水的基本原则
革新工艺、设备，发展闭路循环。
大力开展资源综合利用。
端无害化处理后达标排放。
废水三级处理
废水处理过程通常分三级进行。
一级处理是去除水中的 漂浮物,悬浮物 和 其他固体物,调节废水的 pH值,减轻废水的腐化和后续处理工艺的负荷。
采用物理处理法如格筛、网筛、过滤、沉淀、
隔油、上浮和预曝气等方法，这些方法只能完成一级处理的要求，还要进行二级处理。因此，对于二级处理来说，一级处理就是预处理。
二级处理
二级处理是大幅度地去除水中的 悬浮物,
有机污染物 和 部分金属污染物 。
生物处理 是污水二级处理的主体工艺。
通过二级处理后，废水中的 BOD5可去除
80％～ 90％，废水基本具备排放标准的要求。但还有部分微生物不能降解的有机物、氮、磷、病原体及一些无机盐等尚不能除去。
三级处理
三级处理又称 深度处理,它是二级处理未能去除的部分污染物进行进一步净化处理，常用的有 超滤、活性炭吸附、离子交换、电渗析 等。
根据三级处理出水的具体去向和用途，其处理流程和组成单元有所不同。如有的可供工业循环使用，有的可供部分城市用水的补给水源。
由于三级处理的基建费用和运行费用较为昂贵
，因此其发展和推广应用受到一定的限制，目前仅适用于严重缺水的地区。
废水处理的技术按其作用和基本原理，
可分为物理法、化学处理法、物理化学处理法和生物处理法等四大类。
废水处理方法几种主要废水处理方法方法名称 主要设备 主要处理对象物理处理法沉淀法 沉淀池 悬浮物隔油 隔油池 油类过滤法 滤池、滤筛、
超滤器悬浮物、胶状物、油脂类、
染料等浮选法（气浮法）
浮选池（罐）、
溶气罐油、悬浮物等离心法 离心机、溶液分离器悬浮物蒸发结晶法 蒸发器和结晶 溶解物几种主要废水处理方法方法名称 主要设备 主要处理对象化学处理法中和法 中和池、沉淀池 溶解物混凝沉淀法 混凝池、沉淀池 悬浮物、胶状物等氧化还原法 反应罐、沉淀池等溶解物电解法 电解槽 溶解物几种主要废水处理方法方法名称 主要设备 主要处理对象物理化学处理法吸附法 吸附柱（罐） 溶解物离子交换法 离子交换柱（罐） 溶解物电渗析法 渗析槽（器） 溶解物反渗透法 渗析器 溶解物萃取法 萃取器、分离器 溶解物几种主要废水处理方法方法名称 主要设备 主要处理对象生物处理法生物滤池 生物滤池、转盘 有机物、硫、
氰等活性污泥法 曝气池和沉淀池 有机物、硫、
氰等厌气处理法 消化池 有机物氧化塘 氧化塘 有机物等
从上表可以看出，废水处理的方法很多，
一种废水可以采用一种或几种方法处理，
也可用几种方法组成的处理系统，才能将废水达到处理的要求。因此，应该根据废水的水质选择合适的处理方法，使既达到处理的要求，又能降低废水处理成本和基建投资。
几种主要工业废水的处理和利用方法工业废水名称处理和利用方法 说明含酚废水溶剂萃取法 适用于大量高浓度含酚废水的回收蒸馏（蒸汽脱酚法） 适用于大量高浓度含酚废水的回收磺化煤吸附法 适用于少量含酚废水的回收化学氧化法 用臭氧等氧化，适用于低浓度含酚废水的进一步处理，但费用较高工业废水名称处理和利用方法 说明含氰废水解吸 -吸收法 适用于大量高浓度含氰废水的处理，并利用回收的氰化氢制取黄血盐碱性氯化法 在碱性条件下用液氯、漂白粉、次氯酸钠等使氰分解成氮及二氧化碳电解法 适用于浓度较高的含氰电镀废水生物处理 适用于大量低浓度含有机氯（丙烯腈等）
废水的处理工业废水名称处理和利用方法 说明含汞废水混凝沉淀法 一般用硫化钠为混凝剂，使生成硫化汞沉淀除去活性炭吸附法 适用于低浓度含汞废水的处理离子交换法 适用于低浓度含汞废水的处理，但费用较高工业废水名称处理和利用方法 说明含铬废水硫酸亚铁石灰法 硫酸亚铁将废水中的六价铬还原成三价铬，
再加石灰形成氢化铬沉淀除去电解法 适用于处理电镀废水离子交换法 同电解法工业废水名称处理和利用方法 说明含镉废水化学沉淀法 利用石灰等化学物质以沉淀废水中的镉，
分离除去吸附法 利用活性炭、
磺化煤等吸附剂处理低浓度含镉废水离子交换法 适用于处理低浓度含镉废水造纸厂废水处理实例
1,废水调节池废水调节池的主要作用是调节水量和水质，犹如蓄水池，
保证废水在流出调节池时的流量比较稳定，便于后面的操作控制。同时，将空气注入调节池中，利用曝气的搅拌作用，使水质混合均匀，防止废水中的泥砂沉淀。
2,混凝池混凝池的作用是使颗粒状的污染物从废水中沉淀出来。
但是，固体颗粒有大有小，小的颗粒物不能依靠自身的重力作用沉降,需加入一些絮凝剂，把小颗粒所带的电荷中和掉，
促使它们凝聚成较 "的颗粒，以利于沉降。
3,初沉池从混凝池出来的废水在初沉池内进行沉淀。废水中的粗大颗粒物在自身重力的作用下自由沉降，实现固液分离。除去大颗粒的废水流入下一个处理单元，沉淀下来的污泥进入污泥处理系统进行再处理。
4,冷却水塔想成功地对废水进行生物处理，必须给微生物一个最佳的生存条件，而废水的进水水温一般高于微生物的最佳温度范围，因此需要借助冷却水塔对其进行冷却以利后续的生物处理
。
5,氧化塘（生物处理系统）
氧化塘内有曝气设备，用来补充氧气。因为造纸废水中缺乏氮、磷等营养元素，需向废水补充一定量的磷酸和尿素。微生物就是利用废水中的有机物，在有氧的条件下，把有机物分解，一部分分解成水和二氧化碳，另一部分转化成自己有机体的一部分，同时利用有机物分解产生的能量维持自身的生命活动。从而达到降解废水中的污染物目的。
6,二沉池废水在氧化塘内经充分处理后，进入二次沉淀池。在二沉池内，含有微生物的污泥在重力作用下自由沉降，实现固液分离。实验室的化验人员会对经处理后的废水水质进行化验。如果发现水质不达标，就通知废水操作人员，调整工艺流程，直至达标。
7,污泥回流氧化塘内的废水流入二沉池时，带走了大量的微生物，同时，氧化塘内的微生物也会因死亡而减少数量，最终导致氧化塘内没有足够的有活性的微生物来降解废水中的有机物。为了补充氧化塘内的微生物，将二沉池中的一部分污泥回流到氧化塘内，因为这些污泥含有大量有活性的微生物
（我们称之为活性污泥）。
8,污泥浓缩二沉池出来的污泥除一部分回流至氧化塘补充微生物外，
另一部分进入污泥浓缩池，利用污泥自身的重力作用，进行压缩脱水。浓缩产生的废水仍回流到废水调节池进行再次处理。
经浓缩后的污泥进入污泥处理系统进行再处理。
9,放流塘经二次沉淀后的废水已能达标排放。有时候，废水排入河的水位会高于排水管，产生倒灌现象。建立一个放流塘，有蓄水、提高水位的作用。
10,污泥处理系统初沉池、浓缩池产生的污泥分别用泵送到污泥贮槽，为了防止污泥在贮槽内沉积，一般通入空气进行搅拌。再用泵把污泥贮槽内的污泥输送到污泥脱水设备，进行脱水处理。产生的滤液用管路收集到废水调节池进行再处理。脱水后的污泥体积更小，便于运输和存放。最终，污泥被填埋或焚烧处理。
含铬废水的处理含铬（ Ⅵ ）废水 铬（ Ⅲ ）
Cr(OH)3↓
② Ca(OH)2 pH=10
③ 过滤达标排放
① H2SO4 pH=2
FeSO4
① Cr2O72+ + 6Fe2+ + 4H+=2Cr3++6Fe3++7H2O
② Cr3+ + 3OH-=2Cr(OH)3 ↓
计算说明欲使含铬废水经处理后达标排放（总铬量小于 0.5mg·dm-3 ）,需控制 pH值在什么范围。
c(Cr3+)= 0.5mg·dm-3× 10 - 3/52mg· mol -1
=9.6 × 10 - 6 mol ·dm-3
c(Cr3+) ·c(OH-)3=Ks{Cr(OH)3}
c(OH-) =[Ks{Cr(OH)3} /c(Cr3+)]1/ 3
=[6.3× 10-31/ 9.6 × 10 - 6]1/ 3
= 4.0 × 10 - 9
pH>14-pOH=14+lg(4.0 × 10 - 9)=5.6
Water pollution and prevention
水是人类赖以生存的宝贵资源水资源
地球上总的水体积大约为 14亿 km3，其中只有
2.5%是淡水。
大部分的淡水以永久性冰或雪的形式封存于南极洲和格陵兰岛，或成为埋藏很深的地下水。
能被人类所利用的水资源主要是湖泊、河流、
土壤湿气和埋藏相对较浅的地下水盆地。这些水资源中可用的部分仅有 20万 km3―― 不足淡水总量的 1%，仅为地球上水资源总量的 0.01％。
水缺乏
目前世界上已有 29个国家或轻或重地遭到缺水的折磨，到 2025年，缺水国家将达 34个；在今后 50年内，世界将有 10亿至 24亿人面临缺少淡水的威胁。
据估计，世界上每 8秒钟就有一名儿童死于饮用不卫生的水所引起的疾病。
在全国七大流域中，有近 50％的河段受到不同程度的污染，其中 10％的河段污染极为严重，
已丧失了水体的使用功能,75％的城市河段已不适宜作为饮用水的水源。
中国水资源的供需现状严重缺水区缺水区供需基本平衡或有余区水污染使水荒更加严重防治污染，保护水资源
评价水质的指标
水的净化
水的污染内容提要
工业废水的处理天然水中所含物质
溶解物质：钙、镁、钠、铁等的盐类及其他化合物，溶解的氧及其他有机物。
胶体物质：硅胶、腐殖酸胶体。
悬浮物质：粘土、泥沙、细菌等。
评价水质的指标
water quality assessment
浑浊度
电导率
pH
硬度
耗氧量
微生物学指标浑浊度
浑浊度：简称浊度，衡量水中所含悬浮物质的多少。
国家,生活饮用水卫生标准,规定浊度不得超过 5度。
电导率
电导率 (electric conductivity)电解质溶液在电场作用下的导电能力。其大小间接反应了水中溶解性盐类的总量，也反映了水中矿物质的总量。
电导率的单位为 S·m-1
纯水 去离子水 蒸馏水 天然水电导率 / S·m-1 5.5× 10-6 10-4 10-3 0.5~5× 10-2
pH
pH值是指水的酸碱度，表示水中 H+和
OH-的含量比例（范围为 0-14）。
人体对 pH值的反应非常敏感，身体内大部分物质的 pH值为 6.8，血液和细胞水的
pH值为 7.2-7.3。
硬度 Hardness of water
水的硬度是指水中所含的钙、镁离子的总量（一般以碳酸钙来计算）。表示水中结垢物质的含量的指标。
硬度单位,mg/L（毫克每升），
mmol/L(毫摩尔每升 )。
永久硬度与暂时硬度
在天然水中 Ca2+,Mg2+以碳酸盐、重碳酸盐形式存在，所构成的硬度叫“碳酸盐硬度
（ KH）”,可通过煮沸而转变成碳酸盐沉淀除去，又称,暂时硬度 Temporary
Hardness,。
以硫酸盐、氯化物形式构成的硬度叫“非碳酸盐硬度”，又叫,永久硬度 permanent
hardness”。
这两种硬度就组成“总硬度（ GH）”。
耗氧量
水中发生化学或生物化学氧化还原反应所消耗氧化剂或溶解氧的量。
间接反映水中有机物的含量。水中有机物愈多，耗氧量就愈高，从而溶解氧减少。
测定方法不同，分为化学耗氧量（ COD）
和生物耗氧量（ BOD）。
生物化学需氧量
生物化学需氧量 (biochemical oxygen demand)
简称“生化需氧量。常以符号 BOD表示。
水中有机物质在微生物的作用下，进行氧化分解所消耗的溶解氧量，单位为 mg／ L。
水中有机物的生物氧化过程与水温和时间有密切关系,BOD的测定皆规定温度和时间条件。
实际工作中以 20℃ 培养 5日后 lL水样中消耗溶解氧的 mg数来表示，称五日生化需氧量，缩写为 BOD5。
化学耗氧量
chemical oxygen demand
化学耗氧量 (chemical oxygen demand) 亦称“化学需氧量”，简称“耗氧量”。用化学氧化剂 (如高锰酸钾、重铬酸钾 )氧化水中需氧污染物质时所消耗的氧气量，常以符号 COD表示。计量单位为 mg
／ L。是评定水质污染程度的重要综合指标之一。
COD的数值越大，则水体污染越严重。一般洁净饮用水的 COD值为几至十几 mg／ L。 COD测定较易且快。
微生物学指标
水受人蓄粪便、生活污水的污染时，水中细菌含量大增。检测水中细菌总数和大胞肠杆菌群数可判断水质受粪便污物污染的情况。
表 1 地表水环境质量标准基本项目标准值 单位,mg/L
序号
I类 II类 III类 IV类 V类基本要求 所有水体不应有非自然原因导致的下述物质,A，能形成令人感观不快的沉淀物的物质； B，令人感官不快的漂浮物，诸如碎片、浮渣、油类等； C，产生令人不快的色、臭、味或浑浊度的物质； D，对人类、
动植物有毒、有害或带来不良生理反应的物质； E，易滋生令人不快的水生生物的物质。
1 水温（ ° C） 人为造成的环境水温变化应限制在：周平均最大温升 <=1;周平均最大温降 <=2
2 pH 6.5--8.5 6--9
3 硫酸盐 (以 SO4-2计 ) ≤ 250以下 250 250 250 250
4 氯化物 (以 CL-计 ) ≤ 250以下 250 250 250 250
5 溶解性铁 ≤ 0.3以下 0.3 0.5 0.5 1.0
6 总锰 ≤ 0.1以下 0.1 0.1 0.5 1.0
7 总铜 ≤ 0.01以下 1.0(渔 0.01) 1.0(渔 0.01) 1.0 1.0
8 总锌 ≤ 0.05 1.0(渔 0.1) 1.0(渔 0.1) 2.0 2.0
9 硝酸盐 (以 N计 ) ≤ 10以下 10 20 20 25
10 亚硝酸盐 (以 N计 ) ≤ 0.06 0.1 0.15 1.0 1.0
11 非离子氨 ≤ 0.02 0.02 0.02 0.2 0.2
12 凯氏氮 ≤ 0.5 0.5(渔 0.05) 1(渔 0.05) 2 3
13 总磷 (以 P计 ) ≤ 0.02 0.1 0.1 0.2 0.2
14 高锰酸盐指数 ≤ 2 4 8 10
15 溶解氧 ≤ 饱和率 90% 6 5 3 2
16 化学需氧量 (CODcr) ≤ 15以下 15 20 30 40
17 生化需氧量 (BOD5) ≤ 3以下 3 4 6 10
18 氟化物 (以 F-计 ) ≤ 1.0以下 1.0 1.0 1.5 1.5
19 硒 (四价 ) ≤ 0.01以下 0.01 0.01 0.02 0.02
20 总砷 ≤ 0.05 0.05 0.05 0.1 0.1
21 总汞 ≤ 0.00005 0.00005 0.0001 0.001 0.001
22 总镉 ≤ 0.001 0.005 0.005 0.005 0.01
23 铬 (六价 ) ≤ 0.01 0.05 0.05 0.05 0.1
24 总铅 ≤ 0.01 0.05 0.05 0.05 0.1
25 总氰化物 ≤ 0.005 0.05(渔 0.005) 0.2(渔 0.005) 0.2 0.2
26 挥发酚 ≤ 0.002 0.002 0.005 0.01 0.1
27 石油类 ≤ 0.05 0.05 0.05 0.5 1.0
28 阴离子表面活性剂 ≤ 0.2以下 0.2 0.2 0.3 0.3
29 粪大肠菌群 (个 /L) ≤ 200 1000 2000 5000 10000
30 氨氮 ≤ 0.5 0.5 0.5 1.0 1.5
31 硫化物 ≤ 0.05 0.1 0.2 0.5 1.0
生活饮用水水质标准编号 项 目 标 准感官性状指标
1 色 色度不超过 15度，并不得呈现其他异色
2 浑浊度 不超过 5度
3 嗅和味 不得有异臭异味
4 肉眼可见物 不得含有生活饮用水水质标准编号 项 目 标 准化学指标
5 pH值 6.5~8.5
6 总硬度（以 CaO计） 不超过 250毫克 /升
7 铁 不超过 0.3毫克 /升
8 锰 不超过 0.1毫克 /升
9 铜 不超过 1.0毫克 /升
10 锌 不超过 1.0毫克 /升
11 挥发酚类 不超过 0.002毫克 /升
12 阴离子合成洗涤剂 不超过 0.3毫克 /升生活饮用水水质标准编号 项 目 标 准病理学指标
13 氟化物 不超过 1.0毫克 /升，适宜浓度 0.5~1.0毫克 /升
14 氰化物 不超过 0.05毫克 /升
15 砷 不超过 0.04毫克 /升
16 硒 不超过 0.01毫克 /升
17 汞 不超过 0.001毫克 /升
18 镉 不超过 0.01毫克 /升
19 铬（ 6价） 不超过 0.05毫克 /升
20 铅 不超过 0.1毫克 /升生活饮用水水质标准编号 项 目 标 准细菌学指标
21 细菌总数 1毫克水中不超过 100个
22 大肠杆菌 1升水中不超过 3个
23 游离性余氯 在接触 30分钟后，应不低于 0.3毫克 /升
澄清与消毒
软化
除盐
高纯水的制备水的净化澄清与消毒
澄清是除去水中悬浮物体和胶体物质的过程。
加入混凝剂,以中和水中胶体微粒表面的电荷，
破坏胶体稳定性，使水中细小悬浮物及胶体微粒互相吸附结合成较大的颗粒，凝聚沉淀。
混凝剂 主要有铝盐和铁盐，铝盐有明矾、硫酸铝、碱式氯化铝等；铁盐有硫酸亚铁、硫酸铁和三氯化铁。
新型 混凝剂
有机高分子混凝剂聚丙烯酰胺，无机高分子混凝剂聚合氯化铝，广泛用于工业、
生活污水处理和污泥脱水。
消毒
生活饮用水常用液氯或 臭氧 消毒。目前采取液氯消毒较多，氯气注入水中产生次氯酸，次氯酸能够杀死水体中的致病菌，使自来水清洁卫生，适于饮用。
臭氧 消毒
臭氧是很强的氧化剂，
瞬时灭菌性质优于氯。
臭氧水的作用比氯快
600～ 1000倍，强一倍，
而剂量只是氯的万分之一。臭氧水致死细菌的浓度为 0.4 ～ 0.5ppm，
时间只需 0.5 ～ 5min；
致死病毒的浓度为 4ppm，
远低于臭氧气的杀菌浓度。
软化 softened water
降低硬水中钙离子和镁离子含量使硬水变成软水的处理叫做作水的软化。
软化水能防止锅炉、冷冻机组、空调系统等用水设备的结垢。
水的软化方法主要有两种。
1,石灰软化法
2,离子交换法石灰软化法
加入石灰（ CaO），可使水中的二氧化碳、
碳酸氢钙和碳酸氢镁生成碳酸钙和氢氧化镁的沉淀，由镁永久硬度转化为钙永久硬度。然后用纯碱、磷酸钠等除去过量的钙离子，使水软化。
离子交换法 Ion Exchange
离子交换法是利用离子交换剂，把水中的离子与离子交换剂中可扩散的离子进行交换作用，使水得到软化的方法。
天然水通过软化器时，器内的钠型阳离子交换树脂即与水中的钙镁离子置换产出软化水,其残余硬度
≤ 0.03mmol。
2R-Na+Ca2+(Mg2+)→2R2-Ca(Mg)+2Na+
除盐
除去水中各种阳离子和阴离子杂质所得之纯水称去离子或除盐。
离子交换法 Ion Exchange
电渗析法 electrodialysis
反渗透 Reverse Osmosis
电渗析法
电渗析法是在外加直流电场的作用下，利用阴、
阳离子交换膜对水中离子的选择透过性，使水中阴、阳离子分别通过阴、阳离子交换膜向阳极和阴极移动，从而达到净化作用。这项技术常用于将自来水制备初级纯水。
电渗析法反渗透法
反渗透法（超滤技术）是以压力为驱动力，提高水的压力来克服渗透压，使水穿过功能性的半透膜而除盐净化。反渗透法也能除去胶体物质，对水的利用率可达７５％以上；反渗透法产水能力大，
操作简便，能有效使水净化到符合国家标准。
渗透过程示意图半透膜纯溶剂盐溶液渗透压反渗透，浓 稀渗透，浓 稀渗透与反渗透半透膜高纯水的制备高纯水生产流水线
1
石英砂池
2
活性炭净水器
3 阳离子交换柱
4 脱气机
5 阴离子交换柱
6 阴阳离子混合床
7 活性炭净水器
8 灭菌器
9
灌装机
1
0
封口机
1
1
贴标机水的污染
Water Pollution
酸碱盐等无机物污染
重金属污染
有机物污染
水体富营养化 Eutrophication
热污染 Thermal Pollution
何谓水污染？
水体因某种物质的介入，而导致其化学、物理、
生物或者放射性等方面特征的改变，从而影响水的有效利用，危害人体健康或者破坏生态环境，
造成水质恶化的现象称为水污染。
水的污染有两类：
– 一类是自然污染；
– 另一类是人为污染。当
– 前对水体危害较大的是 人为污染。
水污染概况
全世界约有 10亿多人由于饮用水被污染，受到疾病传染的威胁，世界卫生组织的调查表明，
全世界每年至少有 1500万人死于水污染引起的疾病。
据世界卫生组织（ WHO）调查，人类疾病的
80%与水有关。
联合国提供的材料表明，如果不能设法提供干净安全的饮用水，到 2025年世界上无法获得安全饮用水的人数将增加到 23亿，而由饮用水不卫生致死的人数将大大超过目前的每年 530
万。
水污染概况
世界各城市每天产生的２００万吨人类粪便，只有不到２０％经过处理，其余都倒入江河中了。全国约有 1
／ 3以上的工业废水和 9／ 10以上的生活污水未经处理就排入河湖，资料显示，近年来全国年排放污水量近
６００亿吨，其中大部分未经处理直接排入水域。使得全国 90％的城市水环境恶化，加剧了可利用水资源的不足。据对全国５３２条河流污染状况调查，已有
４３６条河流受到不同程度的污染，占调查总数的８
２％，我国七大水系中近一半河段污染严重,86%的城市河段水质普遍超标。全国 7亿多人饮用大肠杆菌超标的水,1.64亿人饮用有机污染严重的水,3500万人饮用硝酸盐超标的水。
我国的水环境我国的水环境面临三个主要问题,
一是水资源短缺 ;
二是水污染 ;
三是用水的极大浪费。
水体的自净能力然而，水体的自净能力是有限度的，当污染物的数量超过了水体的自净能力时，就会使水体出现危害人体健康或破坏生态环境的现象当污染物进入水体后，经过一系列的物理、
化学,生物等方面的作用，污染物的浓度会逐渐降低，经过一段时间后，水体往往能恢复到受污染前的状态。水的 这种自我调节、净化的能力，称为水体的自净能力。
水体自净机理包括沉淀、稀释、混合等物理过程，氧化 还原、分解化合、吸附凝聚等化学和物理化学过程以 及生物化学过程。各种过程同时发生，相互影响，并相互交织进行 。
水体无机污染
无机无毒物：酸、碱、一般无机盐、氮、
磷等植物营养物质；
无机有毒物：重金属、砷、氰化物、氟化物等；
酸碱盐等无机物污染
酸主要来自矿坑废水、工厂酸洗水、硫酸厂、粘胶纤维、酸法造纸等，酸雨也是某些地区水体酸化的主要来源。
碱主要来自造纸、化纤、炼油等工业。
酸碱污染不仅可腐蚀船舶和水上构筑物，
改变水生生物的生活条件，还可大大增加水的硬度 (生成无机盐类 )，影响水的用途，增加工业用水处理费用等。
重金属污染
所有重金属，尤其是汞、铅、镉、铬等，
超过一定浓度都对人体有毒。
重金属一般以天然浓度广泛存在于自然界中，但由于人类对重金属的开采、冶炼、加工及商业制造活动日益增多，造成不少重金属如铅、汞、镉、钴等进入大气、水、土壤环境，引起严重的环境污染。
重金属污染的特点
微量浓度即可产生毒性 (一般为 1～ 10毫克 /升，汞、镉为 0.01～ 0.001毫克 /升 )；
难以被微生物降解，在微生物作用会转化为毒性更强的有机金属化合物 (如甲基汞 )；。
被 生物富集，通过食物链 （ food chain）
进入人体，造成慢性中毒。
重金属污染的危害
亲硫重金属元素 (汞、镉、铅、锌、硒、铜、
砷等 )与人体组织某些酶的巯基 (-SH)有特别大的亲合力，能抑制酶的活性。
亲铁元素 (铁、镍 )可在人体的肾、脾、肝内累积，抑制精氨酶的活性。
六价铬可能是蛋白质和核酸的沉淀剂，可抑制细胞内谷胱甘肽还原酶，导致高铁血红蛋白，
可能致癌。
过量的钒和锰 (亲岩元素 )则能损害神经系统的机能。
日本水俣病事件
日本熊本县水俣湾。 1925年，日本氮肥公司在这里建厂，后又开设了合成醋酸厂。 1949年后，这个公司开始生产氯乙烯（ C2H5Cl），年产量不断提高,1956年超过 6000吨。
与此同时，工厂把没有经过任何处理的废水排放到水俣湾中。
1956年，水俣湾附近发现了一种奇怪的病
。最初出现在猫身上，病猫步态不稳，抽搐、麻痹，甚至跳海死去，被称为,自杀猫,。随后不久，此地也发现了患这种病症的人。患者由于脑中枢神经和末梢神经被侵害，轻者口齿不清、步履瞒珊、面部痴呆、手足麻痹、感觉障碍、视觉丧失、
震颤、手足变形，重者神经失常，或酣睡
，或兴奋，身体弯弓高叫，直至死亡。
氯乙烯和醋酸乙烯在制造过程中要使用含汞（ Hg）的催化剂，这使排放的废水含有大量的汞。当汞在水中被水生物食用后，会转化成甲基汞（ CH3HgCl）。
这种剧毒物质只要有挖耳勺的一半大小就可以致人于死命。据统计，有数十万人食用了水俣湾中被甲基汞污染的鱼虾
。
痛痛病
自 1959年起，居住在日本富山市神通川下游地区的一些农民得了一种奇怪的病。得病初期，患者只感到腰、背和手足等处关节疼痛，后来发展为神经痛。患者走起路来像鸭子一样摇摇摆摆，晚上睡在床上经常痛得直喊“痛、痛 ……” 因此这种病被称为“痛痛病”，又称为
“骨痛病”。得了这种病，人的身高缩短，骨骼变形、易折，轻微活动，甚至咳嗽一声，都可能导致骨折。一些人痛不欲生，自杀身亡。
经过调查，造成这种骨痛病的原因是神通川上游的炼锌厂长年累月排放含镉的废水，当地农民长期饮用受到镉污染的河水，并且食用此水灌溉生长的稻米，于是镉便通过食物链进入人体，在体内逐渐积聚，引起镉中毒，造成
“骨痛病”。
水体有机物污染
有机无毒物：碳水化合物、脂肪、蛋白质等；
有机有毒物：苯酚、多环芳烃,PCB、
有机氯农药等。
耗氧有机污染
主要是指由城市污水、食品工业和造纸工业等排放含有大量有机物的废水所造成的污染。
这些污染物在水中进行生物氧化分解过程中，需消耗大量溶解氧，一旦水体中氧气供应不足，会使氧化作用停止，引起有机物的厌氧发酵，散发出恶臭，污染环境，
毒害水生生物。
12种持久性有机污染物
Persistent Organic Pollutants (POP's)
持久性有机污染物（ POPs）是一类半挥发有机物。
这类有机物具有较低的水溶性而易溶于脂肪，在环境中不易降解、存留时间较长，并可通过大气、水和食物链影响到区域和全球环境，危害人类健康。
12种持久性有机污染物 即八种杀虫剂 (艾氏剂、异狄氏剂、毒杀芬、氯丹、狄氏剂、七氯、灭蚁灵和滴滴娣 )、六氯苯、多氯联苯、二氧芑和呋喃等工业化合物及其副产品。
这些物质长期与人类和动物接触，会渐渐引起 内分泌系统,免疫系统,神经系统 出现多种异常。
POP的危害畸变青蛙图国际 POP公约
联合国环境署关于禁用 12种有机污染物的国际公约已于 2000年在南非达成协议并已于今年 5月在斯德哥尔摩签约。我国国家环保局牵头负责公约的谈判及今后的履约工作。有关公约的执行将对这些污染物的禁、限有具体要求；它必将促进签约国监测、管理的能力建设，甚至有关工业生产的结构调整等。
酚等有毒有机物污染
水体受有机物（如酚、苯、三氯甲烷、
杀虫剂、除草剂、合成洗涤剂等）的污染，会引起各种中毒及疾病，如：血液病、癌症等，特别是水中的有机硝基化合物、有机胺基化合物、有机卤素化合物，它们对动植物和人体都有强烈的致癌和致肿作用。
多氯联苯 PCB
多氯联苯 (PCBs)是一系列不同含氯量的同系物的混合物。自 1930年起，多氯联苯被广泛用于各种工业用途。他们由两个由碳离子联结的苯环组成，而氯离子替代苯环上若干或所有 10个碳离子。
多氯联苯具有抗热、不可燃、化学稳定、低蒸气压以及低电导率等特点。
自从 20世纪上半叶电力被广泛应用以来，电力设备供应商成为多氯联苯主要使用者。多氯联苯主要作为冷却剂应用于变压器以及作为绝缘油应用于电容器。
多氯联苯是一种被疑为致癌的有毒物质
(非急性而慢性中毒 )。它们是通过食物慑取而积聚在体内的。具有高持久性,缓慢溶解在有机质中。
有机氯农药基本上分为以苯基为原料的以环二烯为原料的两大类化合物。
氯苯 结构较稳定，生物体内酶难于降解，所以积存在动、植物体内的有机氯农药分子 消失缓慢。由于这一特性，它通过生物富集和食物链的作用，环境中的残留农药会进一步得到农集和扩散。通过食物链进入人体的有机氯农药能在肝、
肾、心脏 等组织中蓄积，特别是由于这类农药脂溶性大，所以在体内脂肪中的积极因素贮 更突出。
有机氯农药污染及其危害石油污染 oil spill
1997年日本三国町安岛附近人们在清理被原油污染的海岸
随着人类对于石油开发的不断增加
，石油泄漏的途径与机会变得越来越多。
海底油田开采泄露、井喷以及向海洋排放含油的废水，大量的石油及其炼制品通过海上运输时的油船事故，甚至像海湾战争那样不可预料的事件，都可能造成危害严重的石油污染事故。
石油污染对海洋环境、海洋生物危害极大，石油在海面上形成的油膜能阻碍大气与海水的交换，影响海面对电磁辐射的吸收、传递和反射
。油膜减弱了太阳辐射进海水的能量，影响海洋植物的光合作用。被油膜沾污皮毛的海兽和海鸟，将失去保温、游泳、飞行的能力。石油还对海洋生物产生危害，它破坏细胞膜的正常结构和透性，干扰生物体的酶系，进而影响生物体正常的生理、生化过程。
石油污染的危害
富营养化 (eutrophication),湖泊、水库等水域的植物营养成分（氮、磷等）不断补给，
过量积聚，致使水体营养过剩的现象称为水体“富营养化”。由于水体中营养物质过多，
水生生物（主要是藻类）大量繁殖。藻类的的呼吸作用及死亡藻类的分解作用消耗大量的氧，致使水体处于严重的缺氧状态，并分解出毒物质，从而给水质造成严重的不良后果。
水体富营养化
植物营养物主要指氮、磷化合物。主要业源是化肥、
农业废弃物、生活污水和造纸制革、印染、食品、
洗毛等工业废水。
目前我国洗涤用品仅洗衣粉一项的年消费量就在 350
万吨左右，若磷酸盐的平均含量以 15％计算，每年约有 50万吨含磷化合物排放到地表。据科学试验表明,1克磷入水可使水内生长蓝藻 100克。
植物营养物
重庆市政府宣布：为了保护三峡库区水环境，
防止成库后水体的,富营养化,污染，从 2003
年 1月 1日起，在全市范围内全面禁止销售、使用含磷洗涤剂。禁止各种含磷洗涤剂广告发布。
此项措施实施后，重庆在库区沿江 26个城镇城市每年将减少近 2400吨含磷物质排入长江。
禁磷！
赤潮是水体中某些微小的浮游植物、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、
绿和褐色等。
赤潮
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，
使海域一度成为死海；
有些赤潮生物分泌毒素，这些毒素被食物链中的某些生物摄入，如果人类再食用这些生物，则会导致中毒甚至死亡。
赤潮的危害
2001年，我国赤潮灾害严重，
造成经济损失约 10亿元，并对海洋生态环境产生巨大影响。
2001年，我国海域赤潮发生次数增多、发生时间提前、影响范围扩大。 全年共发现赤潮 77次，
累计面积达 15,000平方公里。
赤潮 灾害沿海赤潮发现次数
各海区中，渤海发现赤潮 20次，黄海发现 8次，
东海发现 34次，南海发现 15次。沿海省（自治区、直辖市）赤潮发现次数分别为：辽宁 17次、
河北 2次、天津 2次、山东 3次、江苏 4次、浙江
26次、上海 2次、福建 6次、广东 14次、海南 1
次。
热污染
热污染系指日益现代化的工农业生产和人类生活中排出的各种废热所导致的环境污染。
热污染可以污染大气和水体，如工厂的循环冷却水排出的热水以及工业废水中都含有大批废热。废热排入湖泊河流后，造成水温骤升，导致水中溶解氧气锐减，引发鱼类等水生动植物死亡。大气中含热量增加，还能影响到全球气候变化。
热污染还对人体健康构成危害，降低了人体的正常免疫功能。
工业废水的处理
Wastewater Treatment
污水综合排放标准
治理工业废水的基本原则
工业废水的治理技术物理法化学法物理化学法生物法
工业废水治理实例污水综合排放标准
第一类污染物，不分行业和污水排放方式，也不分受纳水体的功能类别，一律在车间或车间处理设施排放口采样，其最高允许排放浓度必须达到本标准要求,(采矿行业的尾矿坝出水口不得视为车间排放口 )。
第二类污染物，在排污单位排放口采样，其最高允许排放浓度必须达到本标准要求。
第一类污染物最高允许排放浓度 单位,mg/L
序号 污染物 最高允许排放浓度1 总汞 0.05
2 烷基汞 不得检出
3 总镉 0.1
4 总铬 1.5
5 六价铬 0.5
6 总砷 0.5
7 总铅 1.0
8 总镍 1.0
9 苯并 (a)芘 0.00003
10 总铍 0.005
11 总银 0.5
12 总 σ放射性 1Bq/L
13 总 β放射性 10Bq/L
治理 工业废水的基本原则
革新工艺、设备，发展闭路循环。
大力开展资源综合利用。
端无害化处理后达标排放。
废水三级处理
废水处理过程通常分三级进行。
一级处理是去除水中的 漂浮物,悬浮物 和 其他固体物,调节废水的 pH值,减轻废水的腐化和后续处理工艺的负荷。
采用物理处理法如格筛、网筛、过滤、沉淀、
隔油、上浮和预曝气等方法，这些方法只能完成一级处理的要求，还要进行二级处理。因此，对于二级处理来说，一级处理就是预处理。
二级处理
二级处理是大幅度地去除水中的 悬浮物,
有机污染物 和 部分金属污染物 。
生物处理 是污水二级处理的主体工艺。
通过二级处理后，废水中的 BOD5可去除
80％～ 90％，废水基本具备排放标准的要求。但还有部分微生物不能降解的有机物、氮、磷、病原体及一些无机盐等尚不能除去。
三级处理
三级处理又称 深度处理,它是二级处理未能去除的部分污染物进行进一步净化处理，常用的有 超滤、活性炭吸附、离子交换、电渗析 等。
根据三级处理出水的具体去向和用途，其处理流程和组成单元有所不同。如有的可供工业循环使用，有的可供部分城市用水的补给水源。
由于三级处理的基建费用和运行费用较为昂贵
，因此其发展和推广应用受到一定的限制，目前仅适用于严重缺水的地区。
废水处理的技术按其作用和基本原理，
可分为物理法、化学处理法、物理化学处理法和生物处理法等四大类。
废水处理方法几种主要废水处理方法方法名称 主要设备 主要处理对象物理处理法沉淀法 沉淀池 悬浮物隔油 隔油池 油类过滤法 滤池、滤筛、
超滤器悬浮物、胶状物、油脂类、
染料等浮选法（气浮法）
浮选池（罐）、
溶气罐油、悬浮物等离心法 离心机、溶液分离器悬浮物蒸发结晶法 蒸发器和结晶 溶解物几种主要废水处理方法方法名称 主要设备 主要处理对象化学处理法中和法 中和池、沉淀池 溶解物混凝沉淀法 混凝池、沉淀池 悬浮物、胶状物等氧化还原法 反应罐、沉淀池等溶解物电解法 电解槽 溶解物几种主要废水处理方法方法名称 主要设备 主要处理对象物理化学处理法吸附法 吸附柱（罐） 溶解物离子交换法 离子交换柱（罐） 溶解物电渗析法 渗析槽（器） 溶解物反渗透法 渗析器 溶解物萃取法 萃取器、分离器 溶解物几种主要废水处理方法方法名称 主要设备 主要处理对象生物处理法生物滤池 生物滤池、转盘 有机物、硫、
氰等活性污泥法 曝气池和沉淀池 有机物、硫、
氰等厌气处理法 消化池 有机物氧化塘 氧化塘 有机物等
从上表可以看出，废水处理的方法很多，
一种废水可以采用一种或几种方法处理，
也可用几种方法组成的处理系统，才能将废水达到处理的要求。因此，应该根据废水的水质选择合适的处理方法，使既达到处理的要求，又能降低废水处理成本和基建投资。
几种主要工业废水的处理和利用方法工业废水名称处理和利用方法 说明含酚废水溶剂萃取法 适用于大量高浓度含酚废水的回收蒸馏（蒸汽脱酚法） 适用于大量高浓度含酚废水的回收磺化煤吸附法 适用于少量含酚废水的回收化学氧化法 用臭氧等氧化，适用于低浓度含酚废水的进一步处理，但费用较高工业废水名称处理和利用方法 说明含氰废水解吸 -吸收法 适用于大量高浓度含氰废水的处理，并利用回收的氰化氢制取黄血盐碱性氯化法 在碱性条件下用液氯、漂白粉、次氯酸钠等使氰分解成氮及二氧化碳电解法 适用于浓度较高的含氰电镀废水生物处理 适用于大量低浓度含有机氯（丙烯腈等）
废水的处理工业废水名称处理和利用方法 说明含汞废水混凝沉淀法 一般用硫化钠为混凝剂，使生成硫化汞沉淀除去活性炭吸附法 适用于低浓度含汞废水的处理离子交换法 适用于低浓度含汞废水的处理，但费用较高工业废水名称处理和利用方法 说明含铬废水硫酸亚铁石灰法 硫酸亚铁将废水中的六价铬还原成三价铬，
再加石灰形成氢化铬沉淀除去电解法 适用于处理电镀废水离子交换法 同电解法工业废水名称处理和利用方法 说明含镉废水化学沉淀法 利用石灰等化学物质以沉淀废水中的镉，
分离除去吸附法 利用活性炭、
磺化煤等吸附剂处理低浓度含镉废水离子交换法 适用于处理低浓度含镉废水造纸厂废水处理实例
1,废水调节池废水调节池的主要作用是调节水量和水质，犹如蓄水池，
保证废水在流出调节池时的流量比较稳定，便于后面的操作控制。同时，将空气注入调节池中，利用曝气的搅拌作用，使水质混合均匀，防止废水中的泥砂沉淀。
2,混凝池混凝池的作用是使颗粒状的污染物从废水中沉淀出来。
但是，固体颗粒有大有小，小的颗粒物不能依靠自身的重力作用沉降,需加入一些絮凝剂，把小颗粒所带的电荷中和掉，
促使它们凝聚成较 "的颗粒，以利于沉降。
3,初沉池从混凝池出来的废水在初沉池内进行沉淀。废水中的粗大颗粒物在自身重力的作用下自由沉降，实现固液分离。除去大颗粒的废水流入下一个处理单元，沉淀下来的污泥进入污泥处理系统进行再处理。
4,冷却水塔想成功地对废水进行生物处理，必须给微生物一个最佳的生存条件，而废水的进水水温一般高于微生物的最佳温度范围，因此需要借助冷却水塔对其进行冷却以利后续的生物处理
。
5,氧化塘（生物处理系统）
氧化塘内有曝气设备，用来补充氧气。因为造纸废水中缺乏氮、磷等营养元素，需向废水补充一定量的磷酸和尿素。微生物就是利用废水中的有机物，在有氧的条件下，把有机物分解，一部分分解成水和二氧化碳，另一部分转化成自己有机体的一部分，同时利用有机物分解产生的能量维持自身的生命活动。从而达到降解废水中的污染物目的。
6,二沉池废水在氧化塘内经充分处理后，进入二次沉淀池。在二沉池内，含有微生物的污泥在重力作用下自由沉降，实现固液分离。实验室的化验人员会对经处理后的废水水质进行化验。如果发现水质不达标，就通知废水操作人员，调整工艺流程，直至达标。
7,污泥回流氧化塘内的废水流入二沉池时，带走了大量的微生物，同时，氧化塘内的微生物也会因死亡而减少数量，最终导致氧化塘内没有足够的有活性的微生物来降解废水中的有机物。为了补充氧化塘内的微生物，将二沉池中的一部分污泥回流到氧化塘内，因为这些污泥含有大量有活性的微生物
（我们称之为活性污泥）。
8,污泥浓缩二沉池出来的污泥除一部分回流至氧化塘补充微生物外，
另一部分进入污泥浓缩池，利用污泥自身的重力作用，进行压缩脱水。浓缩产生的废水仍回流到废水调节池进行再次处理。
经浓缩后的污泥进入污泥处理系统进行再处理。
9,放流塘经二次沉淀后的废水已能达标排放。有时候，废水排入河的水位会高于排水管，产生倒灌现象。建立一个放流塘，有蓄水、提高水位的作用。
10,污泥处理系统初沉池、浓缩池产生的污泥分别用泵送到污泥贮槽，为了防止污泥在贮槽内沉积，一般通入空气进行搅拌。再用泵把污泥贮槽内的污泥输送到污泥脱水设备，进行脱水处理。产生的滤液用管路收集到废水调节池进行再处理。脱水后的污泥体积更小，便于运输和存放。最终，污泥被填埋或焚烧处理。
含铬废水的处理含铬（ Ⅵ ）废水 铬（ Ⅲ ）
Cr(OH)3↓
② Ca(OH)2 pH=10
③ 过滤达标排放
① H2SO4 pH=2
FeSO4
① Cr2O72+ + 6Fe2+ + 4H+=2Cr3++6Fe3++7H2O
② Cr3+ + 3OH-=2Cr(OH)3 ↓
计算说明欲使含铬废水经处理后达标排放（总铬量小于 0.5mg·dm-3 ）,需控制 pH值在什么范围。
c(Cr3+)= 0.5mg·dm-3× 10 - 3/52mg· mol -1
=9.6 × 10 - 6 mol ·dm-3
c(Cr3+) ·c(OH-)3=Ks{Cr(OH)3}
c(OH-) =[Ks{Cr(OH)3} /c(Cr3+)]1/ 3
=[6.3× 10-31/ 9.6 × 10 - 6]1/ 3
= 4.0 × 10 - 9
pH>14-pOH=14+lg(4.0 × 10 - 9)=5.6
