2,水体污染概论
2.1 水体污染
2.2 水体中污染物的类别,来源和危害
2.3 水处理方法
由于人类活动或天然过程排入水体的污染物超过了水体的自净能力而引起水体的水质,生物质,底质质量恶化,称为水体污染 。
有时候外来物数量达到并超过水体的负荷,破坏了水体的原有功能,也称为水体污染 。
进入水体的外来物质经过水体的自身功能而减少或降低的过程称为水体的自净 。 包括：
物理过程 （ 净化 ） 如混合,稀释,扩散,挥发,沉淀等过程
化学过程 （ 净化 ） 如酸碱中和,氧化还原,分解化合,吸附解吸,
胶溶凝聚等过程
生物过程 （ 净化 ） 如生物质对有机物的分解,转化和富集等
水体污染表现在水的感官性状,生物组成,物理化学性质,水体组成和底质的变化 。
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2.2.1 水体污染物的类别类型 编号 分类 标志物 作用
1 致浊物 灰尘、渣屑、漂浮物 导致透明度下降，阳光难以进入，光合作用下降；
尘中物质可能产生下面项的毒性
2 致色物 色素、染料 染色，可能有毒
3 致嗅物 硫化氢、硫醇、氨、胺、
甲醛使水体变臭，有机的可消耗 DO
4 需氧有机物 碳水化合物、油脂、氨基酸、蛋白质等分解消耗 DO,分解后成分对水体有毒
5 植物营养物 NO
3
-
,NO
2
-
,NH
4
+
、磷酸盐产生富营养化
6 无机有害物 盐、酸、碱 提高水的矿化度，降低水质；酸化
7 无机有毒物 氟化物、氰化物 本身是毒物
8 重金属 Hg,Cd,Cr,Pb,As
（ Zn,Cu,Co,Ni,et c ）
产生毒性效应
9 易分解有机毒物 酚类、有机磷农药 苯酚高毒性
10 难分解有机毒物 有机氯农药、多氯联苯
（ P C B ）
高毒性，化学性质稳定，
可在环境中富集化学性
11 油 石油 本身有毒，覆盖水体导致
DO 下降
12 热 热物理性
13 放射性物质
235
U,
238
Pu,
90
Sr,
137
Cs
水体温度升高，造成 DO
减少甚至到 0
生物性 14 病原微生物 病毒、细菌 传染疾病
2.2.2 水体污染物的来源和危害
水体污染源是指造成水体污染的污染物的发生源。通常是指向水体排入污染物或对水体产生有害影响的场所、设备和装置。
2.2.2.1 天然源
包括岩石矿物的风化和水解、火山喷发、水流冲蚀地表、大气颗粒物的沉降、生物（主要是植物）释放物质。如含有萤石 CaF2、
氟磷灰石 Ca5(PO4)3F 地区的水中含氟量增高，造成氟污染，引发氟斑牙、氟骨病等。
2.2.2.2 人为源
人为源体系很复杂，按人类活动可分为工业、农业、交通、生活等污染源；按排放污染物种类不同，可分为有机、无机、热放射性、重金属、病原体等污染源以及同时排放多种污染物的混合源；
按排放污染物的空间方式可分为点源和非点源（线源和面源）。
2.2.2.2.1 面源
农业污水 含有大量农药,肥料,作物茎干等,易产生富营养化
大气降水 含有从大气中冲刷下来的污染物质
2.2.2.2.2 点源
工业废水,城市生活污水
工业废水特点：
1） 悬浮物含量高 30000 mg·L-1（ 一般水 200~500mg·L-1）
2） 需氧量高 化学需氧量 COD 400~10000 mg·L-1；生化需氧量
BOD5 200~500mg·L-1（ 一般水 COD<1 mg·L-1,BOD5<10 mg·L-1）
3） pH值变化幅度大 5~11（ 一般 6~9,低限 2,高限 13）
4） 温度较高
5） 易燃 常含有低沸点易燃物
6） 含有大量的有毒,有害物质
城市生活污水特点：
1） 含 N,S,P较高,在厌氧细菌作用下易产生恶臭物质
2） 含有大量的合成洗涤剂
3） 含有多种微生物 <返回 >
2.3.1 水处理方法
2.3.1.1 物理法
1） 沉淀 （ 重力分离 ） 利用污水中的悬浮物和水密度不同的原理,借重力沉降 （ 或上浮 ） 作用,使其从水中分离出来 。 沉淀处理的设备有沉砂池,沉淀池及隔油池等 。
2） 筛滤 （ 截留 ） 利用筛滤介质截留污水中的悬浮物 。 筛滤介质有钢条,
筛网,砂,布,塑料,微孔管等 。 属于筛滤处理的设备有格栅,微滤机,
砂滤机,真空滤机,压滤机等 。
3） 气浮 将空气打入污水中,并使其以微小气泡的形式由水中析出,污水中密度近似水的微小颗粒状污染物质黏附到空气泡上,并随气泡上升到水面,形成泡沫浮渣而去除 。
4） 反渗透 用一种特殊的半渗透膜,在一定的压力下将水分子压过去,
而溶解于水中的污染物则被膜所截留,污水被浓缩,而被压透过膜的水就是处理过的水 。 制作半透膜的材料有醋酸纤维素,磺化聚苯醚等高分子材料,操作压力一般为 30~50kg/cm2。 反渗透法是膜分离技术的一种,
属于膜分离技术的还有电渗析,渗析等 。
属于物理法的污水处理技术还有离心分离、磁分离、蒸发等。
2.3.1.2 化学法
1） 混凝法 向水中投加带有相反电荷的电解质 （ 混凝剂 ）,使污水中的胶体颗粒变为电中性,失去稳定性,并凝聚成大颗粒而下沉 。 这种方法适用于处理含油废水,染色废水,洗毛废水等 。 常用的混凝剂有硫酸铝,碱式氯化铝,硫酸亚铁,三氯化铁等 。
2） 中和法 向酸性废水中投加碱性物质如石灰,氢氧化钠,石灰石等,向碱性废水可吹入含有 CO2的烟道气进行中和,也可用其它酸性物质进行中和 。
3） 氧化还原法 常用的氧化剂有空气,漂白粉,氯气,臭氧等,
氧化法多用于处理含酚,氰废水；常用的还原剂有铁屑,硫酸亚铁等,还原法多用于处理含铬,汞废水 。
4） 电解法 在废水中通电,在阳极产生氧气,在阴极产生氢气,
新鲜的氧气和氢气可以氧化和还原相应的污染物 。 主要用于处理含铬及含氰废水 。
5）吸附法 将污水通过固体吸附剂，使废水中溶解的有机或无机污染物吸附到吸附剂上，常用的吸附剂为活性炭，可吸附水中的酚、汞、铬、氰等，还可以脱色、脱臭。一般用于深度处理。离子交换法也属于吸附法，只是在吸附过程中，吸附剂每吸附一个离子，同时也放出一个等当量的离子。
6）电渗析法 污水通过由阴、阳离子交换膜所组成的电渗析器时，
污水中阴、阳离子分离，达到浓缩和处理的目的。可用于酸性废水回收、含氰废水处理等。
属于化学法的处理技术还有气提法、吹脱法、萃取法、化学沉淀法等。
2.3.1.3 生物法
1） 活性污泥法 将空气连续注入曝气池的污水中,经过一端时间,水中即形成繁殖有巨量好氧微生物的絮凝体 —— 活性污泥 。 活性污泥能够吸附水中的有机物,生活在活性污泥上的微生物以有机物为食物,获得能量并不断生长增殖,有机物被去除,污水得以净化 。
2） 生物膜法 使污水连续流经固体填料,在填料上形成污泥状的生物膜,
繁殖大量的微生物,能够起到与活性污泥同样的净化作用,吸附和降解水中的有机污染物,从填料上脱落的衰死生物膜随污水流入沉淀池,经沉淀分离,污水得以净化 。
3） 生物稳定塘 使污水在自然或经人工改造,修造的池塘内缓慢流动,
通过微生物的代谢活动,降解污水中的有机污染物,从而使污水得到净化,其过程和自然水体的自净过程很接近 。 生物塘按功用和效能划分为厌氧塘,好氧塘,水生植物塘,生态塘,完全容纳塘和控制排放塘等 。
4） 土地处理法 将污水施于土地上,利用土的净化能力使污水得到净化 。
污水土地处理法有多种形式,如慢速渗滤,快速渗滤,地表漫流,湿地灌溉和地下灌溉等 。
5） 厌养消化法 利用兼性厌氧菌和专性厌氧菌的新陈代谢功能净化污水,
并且可以产生沼气的生物处理方法,可以用于高,中,低各种浓度的有机污水的处理 。
2.3.2 水处理流程
1）一级处理
内容是去除污水中漂浮物和部分悬浮态的污染物质、调节 pH值，
减轻污水的腐化程度和后续处理工艺的负荷。物理法中的大部分只能完成一级处理的要求，经过一级处理后的污水,BOD去除率约为 30%，一般达不到排放标准，还必须进行二级处理。
2）二级处理
任务是大幅度地去除污水中呈胶态和溶解状态的有机性污染物
（ 即 BOD物质 ） 。 二级处理工艺按 BOD的去除率可分两类：一类是去除 BOD为 75%左右 （ 包括一级处理 ）,处理出水的 BOD可达到 60mg/L,称为不完全二级处理；另一类去除 BOD 达到
85%~95%（ 包括一级处理 ）,处理出水达到 20mg/L,称为完全二级处理 。
我国水体污染主要是有机污染的特征,二级处理主要采用生物法作为污水处理的主体工艺,尤以活性污泥法的应用最广 。
3）三级处理
目的在于进一步去除二级处理所未能去除的污染物质,其中包括微生物未能降解的有机物和磷,氮等能够导致水体富营养化的可溶性无机物等 。 三级处理所使用的方法是多种多样的,其中有生物脱氮法,混凝沉淀法,砂滤,活性炭过滤以及离子交换和电渗析等 。 通过三级处理,BOD5
可以从 20~30mg/L下降至 5mg/L以下,能够去除大部分的氮和磷 。
三级处理与深度处理类似,但又不完全相同 。 三级处理是在常规处理后,为了从污水中去除某种特定的污染物质而增加的一项处理工艺 。 深度处理则往往是以污水回收再利用为目的在常规处理后增加的工艺或系统 。
2.1 水体污染
2.2 水体中污染物的类别,来源和危害
2.3 水处理方法
由于人类活动或天然过程排入水体的污染物超过了水体的自净能力而引起水体的水质,生物质,底质质量恶化,称为水体污染 。
有时候外来物数量达到并超过水体的负荷,破坏了水体的原有功能,也称为水体污染 。
进入水体的外来物质经过水体的自身功能而减少或降低的过程称为水体的自净 。 包括：
物理过程 （ 净化 ） 如混合,稀释,扩散,挥发,沉淀等过程
化学过程 （ 净化 ） 如酸碱中和,氧化还原,分解化合,吸附解吸,
胶溶凝聚等过程
生物过程 （ 净化 ） 如生物质对有机物的分解,转化和富集等
水体污染表现在水的感官性状,生物组成,物理化学性质,水体组成和底质的变化 。
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2.2.1 水体污染物的类别类型 编号 分类 标志物 作用
1 致浊物 灰尘、渣屑、漂浮物 导致透明度下降，阳光难以进入，光合作用下降；
尘中物质可能产生下面项的毒性
2 致色物 色素、染料 染色，可能有毒
3 致嗅物 硫化氢、硫醇、氨、胺、
甲醛使水体变臭，有机的可消耗 DO
4 需氧有机物 碳水化合物、油脂、氨基酸、蛋白质等分解消耗 DO,分解后成分对水体有毒
5 植物营养物 NO
3
-
,NO
2
-
,NH
4
+
、磷酸盐产生富营养化
6 无机有害物 盐、酸、碱 提高水的矿化度，降低水质；酸化
7 无机有毒物 氟化物、氰化物 本身是毒物
8 重金属 Hg,Cd,Cr,Pb,As
（ Zn,Cu,Co,Ni,et c ）
产生毒性效应
9 易分解有机毒物 酚类、有机磷农药 苯酚高毒性
10 难分解有机毒物 有机氯农药、多氯联苯
（ P C B ）
高毒性，化学性质稳定，
可在环境中富集化学性
11 油 石油 本身有毒，覆盖水体导致
DO 下降
12 热 热物理性
13 放射性物质
235
U,
238
Pu,
90
Sr,
137
Cs
水体温度升高，造成 DO
减少甚至到 0
生物性 14 病原微生物 病毒、细菌 传染疾病
2.2.2 水体污染物的来源和危害
水体污染源是指造成水体污染的污染物的发生源。通常是指向水体排入污染物或对水体产生有害影响的场所、设备和装置。
2.2.2.1 天然源
包括岩石矿物的风化和水解、火山喷发、水流冲蚀地表、大气颗粒物的沉降、生物（主要是植物）释放物质。如含有萤石 CaF2、
氟磷灰石 Ca5(PO4)3F 地区的水中含氟量增高，造成氟污染，引发氟斑牙、氟骨病等。
2.2.2.2 人为源
人为源体系很复杂，按人类活动可分为工业、农业、交通、生活等污染源；按排放污染物种类不同，可分为有机、无机、热放射性、重金属、病原体等污染源以及同时排放多种污染物的混合源；
按排放污染物的空间方式可分为点源和非点源（线源和面源）。
2.2.2.2.1 面源
农业污水 含有大量农药,肥料,作物茎干等,易产生富营养化
大气降水 含有从大气中冲刷下来的污染物质
2.2.2.2.2 点源
工业废水,城市生活污水
工业废水特点：
1） 悬浮物含量高 30000 mg·L-1（ 一般水 200~500mg·L-1）
2） 需氧量高 化学需氧量 COD 400~10000 mg·L-1；生化需氧量
BOD5 200~500mg·L-1（ 一般水 COD<1 mg·L-1,BOD5<10 mg·L-1）
3） pH值变化幅度大 5~11（ 一般 6~9,低限 2,高限 13）
4） 温度较高
5） 易燃 常含有低沸点易燃物
6） 含有大量的有毒,有害物质
城市生活污水特点：
1） 含 N,S,P较高,在厌氧细菌作用下易产生恶臭物质
2） 含有大量的合成洗涤剂
3） 含有多种微生物 <返回 >
2.3.1 水处理方法
2.3.1.1 物理法
1） 沉淀 （ 重力分离 ） 利用污水中的悬浮物和水密度不同的原理,借重力沉降 （ 或上浮 ） 作用,使其从水中分离出来 。 沉淀处理的设备有沉砂池,沉淀池及隔油池等 。
2） 筛滤 （ 截留 ） 利用筛滤介质截留污水中的悬浮物 。 筛滤介质有钢条,
筛网,砂,布,塑料,微孔管等 。 属于筛滤处理的设备有格栅,微滤机,
砂滤机,真空滤机,压滤机等 。
3） 气浮 将空气打入污水中,并使其以微小气泡的形式由水中析出,污水中密度近似水的微小颗粒状污染物质黏附到空气泡上,并随气泡上升到水面,形成泡沫浮渣而去除 。
4） 反渗透 用一种特殊的半渗透膜,在一定的压力下将水分子压过去,
而溶解于水中的污染物则被膜所截留,污水被浓缩,而被压透过膜的水就是处理过的水 。 制作半透膜的材料有醋酸纤维素,磺化聚苯醚等高分子材料,操作压力一般为 30~50kg/cm2。 反渗透法是膜分离技术的一种,
属于膜分离技术的还有电渗析,渗析等 。
属于物理法的污水处理技术还有离心分离、磁分离、蒸发等。
2.3.1.2 化学法
1） 混凝法 向水中投加带有相反电荷的电解质 （ 混凝剂 ）,使污水中的胶体颗粒变为电中性,失去稳定性,并凝聚成大颗粒而下沉 。 这种方法适用于处理含油废水,染色废水,洗毛废水等 。 常用的混凝剂有硫酸铝,碱式氯化铝,硫酸亚铁,三氯化铁等 。
2） 中和法 向酸性废水中投加碱性物质如石灰,氢氧化钠,石灰石等,向碱性废水可吹入含有 CO2的烟道气进行中和,也可用其它酸性物质进行中和 。
3） 氧化还原法 常用的氧化剂有空气,漂白粉,氯气,臭氧等,
氧化法多用于处理含酚,氰废水；常用的还原剂有铁屑,硫酸亚铁等,还原法多用于处理含铬,汞废水 。
4） 电解法 在废水中通电,在阳极产生氧气,在阴极产生氢气,
新鲜的氧气和氢气可以氧化和还原相应的污染物 。 主要用于处理含铬及含氰废水 。
5）吸附法 将污水通过固体吸附剂，使废水中溶解的有机或无机污染物吸附到吸附剂上，常用的吸附剂为活性炭，可吸附水中的酚、汞、铬、氰等，还可以脱色、脱臭。一般用于深度处理。离子交换法也属于吸附法，只是在吸附过程中，吸附剂每吸附一个离子，同时也放出一个等当量的离子。
6）电渗析法 污水通过由阴、阳离子交换膜所组成的电渗析器时，
污水中阴、阳离子分离，达到浓缩和处理的目的。可用于酸性废水回收、含氰废水处理等。
属于化学法的处理技术还有气提法、吹脱法、萃取法、化学沉淀法等。
2.3.1.3 生物法
1） 活性污泥法 将空气连续注入曝气池的污水中,经过一端时间,水中即形成繁殖有巨量好氧微生物的絮凝体 —— 活性污泥 。 活性污泥能够吸附水中的有机物,生活在活性污泥上的微生物以有机物为食物,获得能量并不断生长增殖,有机物被去除,污水得以净化 。
2） 生物膜法 使污水连续流经固体填料,在填料上形成污泥状的生物膜,
繁殖大量的微生物,能够起到与活性污泥同样的净化作用,吸附和降解水中的有机污染物,从填料上脱落的衰死生物膜随污水流入沉淀池,经沉淀分离,污水得以净化 。
3） 生物稳定塘 使污水在自然或经人工改造,修造的池塘内缓慢流动,
通过微生物的代谢活动,降解污水中的有机污染物,从而使污水得到净化,其过程和自然水体的自净过程很接近 。 生物塘按功用和效能划分为厌氧塘,好氧塘,水生植物塘,生态塘,完全容纳塘和控制排放塘等 。
4） 土地处理法 将污水施于土地上,利用土的净化能力使污水得到净化 。
污水土地处理法有多种形式,如慢速渗滤,快速渗滤,地表漫流,湿地灌溉和地下灌溉等 。
5） 厌养消化法 利用兼性厌氧菌和专性厌氧菌的新陈代谢功能净化污水,
并且可以产生沼气的生物处理方法,可以用于高,中,低各种浓度的有机污水的处理 。
2.3.2 水处理流程
1）一级处理
内容是去除污水中漂浮物和部分悬浮态的污染物质、调节 pH值，
减轻污水的腐化程度和后续处理工艺的负荷。物理法中的大部分只能完成一级处理的要求，经过一级处理后的污水,BOD去除率约为 30%，一般达不到排放标准，还必须进行二级处理。
2）二级处理
任务是大幅度地去除污水中呈胶态和溶解状态的有机性污染物
（ 即 BOD物质 ） 。 二级处理工艺按 BOD的去除率可分两类：一类是去除 BOD为 75%左右 （ 包括一级处理 ）,处理出水的 BOD可达到 60mg/L,称为不完全二级处理；另一类去除 BOD 达到
85%~95%（ 包括一级处理 ）,处理出水达到 20mg/L,称为完全二级处理 。
我国水体污染主要是有机污染的特征,二级处理主要采用生物法作为污水处理的主体工艺,尤以活性污泥法的应用最广 。
3）三级处理
目的在于进一步去除二级处理所未能去除的污染物质,其中包括微生物未能降解的有机物和磷,氮等能够导致水体富营养化的可溶性无机物等 。 三级处理所使用的方法是多种多样的,其中有生物脱氮法,混凝沉淀法,砂滤,活性炭过滤以及离子交换和电渗析等 。 通过三级处理,BOD5
可以从 20~30mg/L下降至 5mg/L以下,能够去除大部分的氮和磷 。
三级处理与深度处理类似,但又不完全相同 。 三级处理是在常规处理后,为了从污水中去除某种特定的污染物质而增加的一项处理工艺 。 深度处理则往往是以污水回收再利用为目的在常规处理后增加的工艺或系统 。
