第 六 章
水污染及其防治
第一节 水与环境
一、自然界的水
1、地球上的总水量为 13.6亿立方千米，其中海
水约占 97％，淡水占 3％，而淡水中的大部分
储存在极地的冰雪中，仅有不到 1％的淡水为
人类所利用，估算约为 300万立方千米。
我国淡水资源的总量为 2.8亿立方米，居世
界第六位。但人均占有量较低，以 13亿人口计，
人均占有量仅有 2154立方米，只相当于世界人
均水资源占有量 10000立方米的 1/4左右。
2、自然界的水按其存在部位可分为大气水、
地表水和地下水。
3、天然水的化学组成
由于水是一种很好的溶剂，因此在循环
过程中于其它物质接触时，或多或少地溶解
它们，所以天然水中几乎包含了周期表中的
所有元素。各地天然水的组成也不尽相同。
4、水体的自净作用
(1)水体的概念
水体系河流、湖泊、、沼泽、水库、地
下水、冰川、海洋等地表储水体的总称。
(2)水体的自净作用
水体的自净作用是指水体中的污染物的
浓度因物理、化学或生物作用而降低的现象。
二、水是宝贵的自然资源
1、生命活动离不开水
2、工农业生产和日常生活离不开水
第二节 水体污染有关概念
一、水体污染
当进入水体的污染物质的量超过了
水体的自净能力，使水质受到损害，以
至于对水的用途产生不利和不合理影响
的现象较水体污染。
二、水体污染物
引起水体污染的物质叫水体污染物，
从化学的角度来分，水体污染物有以下几
类
1、无机有害物
2、无机有毒物
3、有机有害物
4、有机有毒物
5、病原微生物
三、水体污染源
（一）、自然污染源
（二）、人为污染源
1、工业污染
2、农业退水
3、生活污水
第三节 典型水体污染及其防治
一、病原微生物污染及其防治
病原微生物包括病菌、病毒和寄生虫等。
主要来源于生活污水、医院污水、家禽饲养场
和屠宰、制革工业废水。
水体受病原微生物污染后会传播各种各样
的疾病如痢疾、肝炎、伤寒、霍乱、血吸虫等。
治理这类污染物主要采用沉淀、过滤、消
毒、妥善处理污泥，尽量不使这类这类污水与
人体直接接触。
二、需氧污染物
（一）需氧污染物的概念
生活污水和工业废水中所含的碳氢化合物、
脂肪、蛋白质、木质素等有机化合物，可在微
生物作用下分解生成简单的无机物 CO2,H2O
等。这些有机物在分解的过程中需消耗大量的
溶解氧，因而称为需氧污染物。
1、生化需氧量（ BOD） —— Biochemical
Oxygen Demand
（ 1）生化需氧量表示水中有机物经微生物分
解时所消耗的溶解氧的数量，以 mg/L作单
位。
（ 2）有机物经微生物分解的过程通常为两个
阶段：
第一阶段 有机物 —— CO2,H2O,NH3等
第二阶段 NH3—— NO2－, NO3－
第二阶段对环境卫生的影响较小，废水
的 BOD通常只指第一阶段有机物生物氧化所
需溶解氧的数量。
由于微生物的活动与温度有关，所以测定
BOD时一般以 200C作为测定的标准温度，在
200C时，一般生活污水中预计无需 20天左右
才能基本完成第一阶段的分解过程，这给实
际测定工作带来困难，而试验表明一般有机
物五日生化需氧量约占第一阶段生化需氧量
的 75％，所以目前都以五日生化需氧量作为
测定生化需氧量的标准时间，称为 五日生化
需氧量,用 BOD5表示。
2、化学需氧量 (COD)—— Chemical Oxygen
Demand
化学需氧量是指用化学氧化剂氧化水中有
机物时，所需氧化剂的数量，用 O2mg/L表示。
常用的化学氧化剂有高锰酸钾和重铬酸钾，
前者测定值通常低于后者。
COD不受水质条件的影响，测定费时少，
但因不能完全氧化有机物以及不能正确反应生
物氧化时的耗氧量，因此不如 BOD确切。
3、总有机碳 (TOC)—— Total Organic Carbon
总有机碳表示水体中所有有机污染物的
含碳量，也是评价水体中有机污染物的一个
综合指标。
4、总需氧量（ TOD） —— Total Oxygen
Demand
TOD表示水体有机物中 C,H,N,S全部
被氧化时即生成 CO2,H2O,SO2和 NO时所
需氧气的量。
（二）水体中需氧污染物的来源
? 天然水体中在 1～ 2mg/L,之间
? 焦化厂 1400～ 2000mg/L
? 皮革厂 220~2300mg/L
? 未经处理的生活污水,300～ 500mg/L
? 农场牲畜污水中一般比生活污水高五倍
（三）需氧污染物对水体的危害
（四）防治方法
减少排污量。
对污水进行处理。
在水体内进行人工暴气。
合理组织污水排放。
三、植物营养物质
（一）水体富营养化
1、水体富营养化的概念
2、水体富营养化与氮、磷的关系
（二）水体中植物营养物质的来源
1、农业退水
2、城市生活污水
3、工业废水
（三）水体富营养化的危害
1、导致水质恶化，水体老化；
2、对鱼类的生存产生影响。
（四）防治水体受植物营养物质污染的途径
? 合理使用肥料，防止流失。
? 降低工业废水中氮磷的排放量。
? 粪便等有机物可先经沼气池处理后再作有
机肥使用。
? 生活污水可进行污灌或污水养殖水生生物
后再排放。
? 城镇污水经处理达标后再排放。
四、毒物污染
（一）、重金属污染
环境污染研究中所说的重金属主要是指 Hg、
Cd,Pd,Cr和 As
1、来源
水体中重金属主要来自于工矿企业排出的
废水。不同生产企业排放的污水中所含的重
金属及其存在形态不一样。
2、水体中重金属污染的特点
（ 1）、微生物不能降解重金属，相反，，某些
重金属在微生物的作用下会转化成毒性更大的
金属化合物。
（ 2）、天然水中只要含有微量的重金属即可产
生毒性效应。
（ 3）、某些重金属离子易被生物富集，通过食
物链逐渐积累，再通过食物进入人体，再人体
的某些器官中积蓄起来，造成慢性中毒。
3、重金属在水体中的迁移转化
（ 1）、沉淀作用
（ 2）、吸附作用
（ 3）、络合与螯合作用
（ 4）、氧化还原作用
4、重金属污染的防治
? 改革生产工艺，不用或少用毒性较大
的重金属。
? 严格排放标准，控制排放量。
? 废水应在处理达标的情况下才能排放
到环境中。
（二）、氰化物污染
氰化物是一种剧毒物质，水体中氰化物
主要来源于电镀废水，焦炉和高炉的煤气洗
涤冷却水；某些化工厂的含氰废水及有色金
属选矿废水等。
? 对一般人来说，只需 0.1g左右 NaCN或 KCN
就可致死。对敏感的人仅需 0.06g。
? 氰化物对水体中鱼类等危害很大，致死浓度
为 0.3~0.5mg/L。
? 我国饮用水标准规定，氰化物含量不得超过
0.05mg/L。
治理
? 改进生产工艺，减少含氰废水的排放。
? 对含氰量高的废水可用酸化嚗气 — 碱液吸
收法等回收，对含氰量低的废水可通过生
化处理。
（三）酚类污染物
1、来源
酚类化合物广泛存在于自然界，它主要
来源于焦化厂、炼油厂、煤气厂、石油化
工等工矿企业排放的废水。另外，粪便和
含氮有机物在分解过程中也产生少量酚类
化合物。
2、酚类化合物的危害
? 酚类化合物是一种原生质毒物，可使蛋白
质凝固。
? 饮用水中即使含有微量的酚，也会产生一
种特殊的难闻气味。
? 水体受酚类化合物污染后，会严重影响水
产品的产量和质量。
? 导致鱼肉有异味，不能食用（当水体受
污染，浓度在 0.1~0.2mg/L时）；
? 影响鱼类产卵（浓度在 1mg/L）；
? 导致鱼类大量死亡（ 5~10mg/L）；
3、防治方法
? 改革生产工艺，回收酚；
? 生化处理。
五、其它水体污染物
（一）酸、碱和无机盐污染
（二）热污染
（三）海上石油污染
第四节 水体污染控制
一、控制水体污染的基本途径
1、减少污染物的排放量
? 改革生产工艺，减少甚至不排废水，或者
降低有毒废水的毒性。
? 重复利用废水，尽量采用重复用水或循环
用水系统，使废水排放量减少或生产废水
经适当处理后再循环使用。
? 回收有用物质。
2、处理好城市垃圾和工业废渣
3、建立城市污水处理系统
4、调整工业布局
二、废水处理技术简介
（一）废水处理基本方法
1、物理法
利用物理作用处理、分离和回收费水中
的污染物。在处理过程中不改变其化学性质。
常采用的有沉淀法、过滤法、离心法、蒸发
法。
2、化学法
利用化学反应或物理化学作用处理、回
收费水中的污染物，常用的方法有化学沉淀
法、混凝法、中和法、萃取法、吸附法、离
心交换法、电渗析法等
3、生物法
利用微生物的生化作用处理废水中的有
机污染物。常用的方法有活性污泥法、生物
膜法、厌氧生物处理法等。
需氧生物处理法,利用需氧微生物在有氧条
件下将废水中复杂的有机物分解的方法
厌氧生物处理法, 在厌氧细菌或兼性细菌的
作用下将污泥中的有机物分解，最后产生甲
烷和二氧化碳等气体。
活性污泥法
活
性
污
泥
法
氧化池
工业废水处理的典型工艺流程
肉类食品加工废水处理工艺流程
典型的城市污水处理厂工艺流程
（二）城市污水处理
城市污水中 BOD较高，固体物质仅
占 0.03~0.06％根据对污水的不同净化
要求，废水处理可分为一级处理、二级
处理和三级处理。
1、一级处理（初级处理）
一级处理的任务是去除费水中的达颗粒
物质（粒径 100um以上），可由筛滤、重力
沉淀、浮选等物理方法串联而成。
废水经一级处理后通常达不到排放标准，
主要是悬浮物的去除（去除率达 70～ 80％）
而对废水中的胶体和溶解性污染物的去除作
用不大。
2、二级处理
二级处理的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物。常用的方
法是生物法和絮凝法。
（ 1）生物法
利用微生物将污水中的有机物分解为无
机物，从而达到净化的目的。而微生物又以
有机物合成自身并不断繁殖，使净化得以进
行。
（ 2）絮凝法
通过加入絮凝剂，破坏胶体的稳定性，
使胶体发生凝聚，产生絮凝物，并发生吸附
作用，将废水中的污染物吸附在一起，然后
沉降而与水分离。
常用的凝聚剂有硫酸铝、明矾、铁盐（硫
酸铁、硫酸亚铁、氯化铁等）以及高分子凝
聚剂。
经过二级处理的水 80～ 90％的有机
物被除去,BOD较低，一般可达到农灌
标准和废水排放标准。数量不多时可排
入自净能力较强的河流中，但水中还存
留一定的悬浮物、生物不能降解的有机
物、溶解性无机盐和 N,P等，并含有病
毒和细菌。因此不能作为饮用水、工业
用水和地下水的补给用水。
3、三级处理
三级处理又称为高级处理或深度处理，
其任务是进一步去除二级处理未能去除的污
染物。它根据废水中的不同成份分别采取物
理、化学等方法进行处理。
经三级处理的废水能达到城市用水、工
业用水和饮用水标准，但三级处理的处理费
用很高。
水污染及其防治
第一节 水与环境
一、自然界的水
1、地球上的总水量为 13.6亿立方千米，其中海
水约占 97％，淡水占 3％，而淡水中的大部分
储存在极地的冰雪中，仅有不到 1％的淡水为
人类所利用，估算约为 300万立方千米。
我国淡水资源的总量为 2.8亿立方米，居世
界第六位。但人均占有量较低，以 13亿人口计，
人均占有量仅有 2154立方米，只相当于世界人
均水资源占有量 10000立方米的 1/4左右。
2、自然界的水按其存在部位可分为大气水、
地表水和地下水。
3、天然水的化学组成
由于水是一种很好的溶剂，因此在循环
过程中于其它物质接触时，或多或少地溶解
它们，所以天然水中几乎包含了周期表中的
所有元素。各地天然水的组成也不尽相同。
4、水体的自净作用
(1)水体的概念
水体系河流、湖泊、、沼泽、水库、地
下水、冰川、海洋等地表储水体的总称。
(2)水体的自净作用
水体的自净作用是指水体中的污染物的
浓度因物理、化学或生物作用而降低的现象。
二、水是宝贵的自然资源
1、生命活动离不开水
2、工农业生产和日常生活离不开水
第二节 水体污染有关概念
一、水体污染
当进入水体的污染物质的量超过了
水体的自净能力，使水质受到损害，以
至于对水的用途产生不利和不合理影响
的现象较水体污染。
二、水体污染物
引起水体污染的物质叫水体污染物，
从化学的角度来分，水体污染物有以下几
类
1、无机有害物
2、无机有毒物
3、有机有害物
4、有机有毒物
5、病原微生物
三、水体污染源
（一）、自然污染源
（二）、人为污染源
1、工业污染
2、农业退水
3、生活污水
第三节 典型水体污染及其防治
一、病原微生物污染及其防治
病原微生物包括病菌、病毒和寄生虫等。
主要来源于生活污水、医院污水、家禽饲养场
和屠宰、制革工业废水。
水体受病原微生物污染后会传播各种各样
的疾病如痢疾、肝炎、伤寒、霍乱、血吸虫等。
治理这类污染物主要采用沉淀、过滤、消
毒、妥善处理污泥，尽量不使这类这类污水与
人体直接接触。
二、需氧污染物
（一）需氧污染物的概念
生活污水和工业废水中所含的碳氢化合物、
脂肪、蛋白质、木质素等有机化合物，可在微
生物作用下分解生成简单的无机物 CO2,H2O
等。这些有机物在分解的过程中需消耗大量的
溶解氧，因而称为需氧污染物。
1、生化需氧量（ BOD） —— Biochemical
Oxygen Demand
（ 1）生化需氧量表示水中有机物经微生物分
解时所消耗的溶解氧的数量，以 mg/L作单
位。
（ 2）有机物经微生物分解的过程通常为两个
阶段：
第一阶段 有机物 —— CO2,H2O,NH3等
第二阶段 NH3—— NO2－, NO3－
第二阶段对环境卫生的影响较小，废水
的 BOD通常只指第一阶段有机物生物氧化所
需溶解氧的数量。
由于微生物的活动与温度有关，所以测定
BOD时一般以 200C作为测定的标准温度，在
200C时，一般生活污水中预计无需 20天左右
才能基本完成第一阶段的分解过程，这给实
际测定工作带来困难，而试验表明一般有机
物五日生化需氧量约占第一阶段生化需氧量
的 75％，所以目前都以五日生化需氧量作为
测定生化需氧量的标准时间，称为 五日生化
需氧量,用 BOD5表示。
2、化学需氧量 (COD)—— Chemical Oxygen
Demand
化学需氧量是指用化学氧化剂氧化水中有
机物时，所需氧化剂的数量，用 O2mg/L表示。
常用的化学氧化剂有高锰酸钾和重铬酸钾，
前者测定值通常低于后者。
COD不受水质条件的影响，测定费时少，
但因不能完全氧化有机物以及不能正确反应生
物氧化时的耗氧量，因此不如 BOD确切。
3、总有机碳 (TOC)—— Total Organic Carbon
总有机碳表示水体中所有有机污染物的
含碳量，也是评价水体中有机污染物的一个
综合指标。
4、总需氧量（ TOD） —— Total Oxygen
Demand
TOD表示水体有机物中 C,H,N,S全部
被氧化时即生成 CO2,H2O,SO2和 NO时所
需氧气的量。
（二）水体中需氧污染物的来源
? 天然水体中在 1～ 2mg/L,之间
? 焦化厂 1400～ 2000mg/L
? 皮革厂 220~2300mg/L
? 未经处理的生活污水,300～ 500mg/L
? 农场牲畜污水中一般比生活污水高五倍
（三）需氧污染物对水体的危害
（四）防治方法
减少排污量。
对污水进行处理。
在水体内进行人工暴气。
合理组织污水排放。
三、植物营养物质
（一）水体富营养化
1、水体富营养化的概念
2、水体富营养化与氮、磷的关系
（二）水体中植物营养物质的来源
1、农业退水
2、城市生活污水
3、工业废水
（三）水体富营养化的危害
1、导致水质恶化，水体老化；
2、对鱼类的生存产生影响。
（四）防治水体受植物营养物质污染的途径
? 合理使用肥料，防止流失。
? 降低工业废水中氮磷的排放量。
? 粪便等有机物可先经沼气池处理后再作有
机肥使用。
? 生活污水可进行污灌或污水养殖水生生物
后再排放。
? 城镇污水经处理达标后再排放。
四、毒物污染
（一）、重金属污染
环境污染研究中所说的重金属主要是指 Hg、
Cd,Pd,Cr和 As
1、来源
水体中重金属主要来自于工矿企业排出的
废水。不同生产企业排放的污水中所含的重
金属及其存在形态不一样。
2、水体中重金属污染的特点
（ 1）、微生物不能降解重金属，相反，，某些
重金属在微生物的作用下会转化成毒性更大的
金属化合物。
（ 2）、天然水中只要含有微量的重金属即可产
生毒性效应。
（ 3）、某些重金属离子易被生物富集，通过食
物链逐渐积累，再通过食物进入人体，再人体
的某些器官中积蓄起来，造成慢性中毒。
3、重金属在水体中的迁移转化
（ 1）、沉淀作用
（ 2）、吸附作用
（ 3）、络合与螯合作用
（ 4）、氧化还原作用
4、重金属污染的防治
? 改革生产工艺，不用或少用毒性较大
的重金属。
? 严格排放标准，控制排放量。
? 废水应在处理达标的情况下才能排放
到环境中。
（二）、氰化物污染
氰化物是一种剧毒物质，水体中氰化物
主要来源于电镀废水，焦炉和高炉的煤气洗
涤冷却水；某些化工厂的含氰废水及有色金
属选矿废水等。
? 对一般人来说，只需 0.1g左右 NaCN或 KCN
就可致死。对敏感的人仅需 0.06g。
? 氰化物对水体中鱼类等危害很大，致死浓度
为 0.3~0.5mg/L。
? 我国饮用水标准规定，氰化物含量不得超过
0.05mg/L。
治理
? 改进生产工艺，减少含氰废水的排放。
? 对含氰量高的废水可用酸化嚗气 — 碱液吸
收法等回收，对含氰量低的废水可通过生
化处理。
（三）酚类污染物
1、来源
酚类化合物广泛存在于自然界，它主要
来源于焦化厂、炼油厂、煤气厂、石油化
工等工矿企业排放的废水。另外，粪便和
含氮有机物在分解过程中也产生少量酚类
化合物。
2、酚类化合物的危害
? 酚类化合物是一种原生质毒物，可使蛋白
质凝固。
? 饮用水中即使含有微量的酚，也会产生一
种特殊的难闻气味。
? 水体受酚类化合物污染后，会严重影响水
产品的产量和质量。
? 导致鱼肉有异味，不能食用（当水体受
污染，浓度在 0.1~0.2mg/L时）；
? 影响鱼类产卵（浓度在 1mg/L）；
? 导致鱼类大量死亡（ 5~10mg/L）；
3、防治方法
? 改革生产工艺，回收酚；
? 生化处理。
五、其它水体污染物
（一）酸、碱和无机盐污染
（二）热污染
（三）海上石油污染
第四节 水体污染控制
一、控制水体污染的基本途径
1、减少污染物的排放量
? 改革生产工艺，减少甚至不排废水，或者
降低有毒废水的毒性。
? 重复利用废水，尽量采用重复用水或循环
用水系统，使废水排放量减少或生产废水
经适当处理后再循环使用。
? 回收有用物质。
2、处理好城市垃圾和工业废渣
3、建立城市污水处理系统
4、调整工业布局
二、废水处理技术简介
（一）废水处理基本方法
1、物理法
利用物理作用处理、分离和回收费水中
的污染物。在处理过程中不改变其化学性质。
常采用的有沉淀法、过滤法、离心法、蒸发
法。
2、化学法
利用化学反应或物理化学作用处理、回
收费水中的污染物，常用的方法有化学沉淀
法、混凝法、中和法、萃取法、吸附法、离
心交换法、电渗析法等
3、生物法
利用微生物的生化作用处理废水中的有
机污染物。常用的方法有活性污泥法、生物
膜法、厌氧生物处理法等。
需氧生物处理法,利用需氧微生物在有氧条
件下将废水中复杂的有机物分解的方法
厌氧生物处理法, 在厌氧细菌或兼性细菌的
作用下将污泥中的有机物分解，最后产生甲
烷和二氧化碳等气体。
活性污泥法
活
性
污
泥
法
氧化池
工业废水处理的典型工艺流程
肉类食品加工废水处理工艺流程
典型的城市污水处理厂工艺流程
（二）城市污水处理
城市污水中 BOD较高，固体物质仅
占 0.03~0.06％根据对污水的不同净化
要求，废水处理可分为一级处理、二级
处理和三级处理。
1、一级处理（初级处理）
一级处理的任务是去除费水中的达颗粒
物质（粒径 100um以上），可由筛滤、重力
沉淀、浮选等物理方法串联而成。
废水经一级处理后通常达不到排放标准，
主要是悬浮物的去除（去除率达 70～ 80％）
而对废水中的胶体和溶解性污染物的去除作
用不大。
2、二级处理
二级处理的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物。常用的方
法是生物法和絮凝法。
（ 1）生物法
利用微生物将污水中的有机物分解为无
机物，从而达到净化的目的。而微生物又以
有机物合成自身并不断繁殖，使净化得以进
行。
（ 2）絮凝法
通过加入絮凝剂，破坏胶体的稳定性，
使胶体发生凝聚，产生絮凝物，并发生吸附
作用，将废水中的污染物吸附在一起，然后
沉降而与水分离。
常用的凝聚剂有硫酸铝、明矾、铁盐（硫
酸铁、硫酸亚铁、氯化铁等）以及高分子凝
聚剂。
经过二级处理的水 80～ 90％的有机
物被除去,BOD较低，一般可达到农灌
标准和废水排放标准。数量不多时可排
入自净能力较强的河流中，但水中还存
留一定的悬浮物、生物不能降解的有机
物、溶解性无机盐和 N,P等，并含有病
毒和细菌。因此不能作为饮用水、工业
用水和地下水的补给用水。
3、三级处理
三级处理又称为高级处理或深度处理，
其任务是进一步去除二级处理未能去除的污
染物。它根据废水中的不同成份分别采取物
理、化学等方法进行处理。
经三级处理的废水能达到城市用水、工
业用水和饮用水标准，但三级处理的处理费
用很高。
