第八章 水资源与水污染防治

⑵ 污染物在水中的转化
① 需氧有机物的转化 碳水化合物 （各种植物性食物， 如粮食、地瓜、土豆） ） 脂肪 蛋白质 经微生物的降解作用，变成简单的无机 物（二氧化碳和水）和能量，由此消除 了污染。
附：需氧有机物的降解与溶解氧平衡
② 植物营养物的转化 （N，P等） ， 等
来源： 来源：施肥 、农业生产废弃物，禽、畜饲养的废 水，生活污水和工业废水等。 ※ 含N有机物的转化 有机物的转化 含N有机物的元素有N，P，S ，C，H，O； 其中包括蛋白质，氨基酸，尿素，胺类 等； 蛋白质， 蛋白质 氨基酸，尿素， 无机氮有NH3-N，NO2—N，NO3—N等， ， ， 一个10万只鸡的养鸡场，日产生鸡粪5吨； 一个400头牛的养牛场，日产14吨固体肥料，4.5 吨液体肥料；这些都是N，P类污染物。
二、水循环——自然循环
二、水循环——社会循环
8.2、水体污染 、
一、水体、天然水质和水体污染 水体、
1、 水体污染
污染物进入水体，其含量超过了水体自身的 自然净化能力，使水体的水质和底质的物理、化 学组成和生物群落发生变化，从而降低水体的使 用价值和使用功能的现象。
2、 水体： 水体：
指有相对稳定的陆地为边界的天然水域。水体 是一个完整的生态系统，或综合自然体（包括水 中的悬浮物质，溶解物资，底泥和水生生物等） 水体分海洋水体和陆地水体。 3、水质 水体中水相的质量，主要有： ——物理性质：色度，悬浮物的含量 ——物理性质：色度，悬浮物的含量 ——化学性质：有机物和无机物的含量和性质 ——化学性质：有机物和无机物的含量和性质 ——生物性质：细菌，微生物，浮游、底栖生物的 ——生物性质：细菌，微生物，浮游、底栖生物的 性质 ，是天然水的物质组成
B、重金属在水体中的迁移转化（2） 、重金属在水体中的迁移转化（ ） ※ 胶体化学效应 无机胶体吸附：石英、黏土微粒， 无机胶体吸附 铁、锰氢氧化物的悬浮物和底泥能产生 对重金属的吸附。 有机胶体吸附：腐殖质的聱合作用和 有机胶体吸附 离子交换作用，无机和有机粒子的聚合 体的吸附作用使重金属转移到悬浮物和 底泥中。
3）沉淀池
离心法
——利用惯性力 ——利用惯性力
⑵ 化学法
中和法（除去酸、碱物质）标准值为 pH 为6-9； ① 中和法 ② 化学沉淀法 多用于去除废水中的Hg，Ni，Cr，Pb，Zn 等,有硫化物沉淀法；氢氧化物沉淀法；碳酸盐沉淀法 ③ 氧化还原法 氧化剂有空气、 漂白粉、液氯、氯气等 还原剂有铁屑、硫酸亚铁 等 ④ 电解法 ⑤ 混凝法
8.3、水体的污染及防治 、
1、水体污染源 、
岩石的风化和水解 火山喷发 ⑴ 天然污染源 水流冲蚀地表 大气的降尘和降水的淋洗 生物在地球化学循环中释放的物质 ⑵ 人为污染源 点源—工业废水、生活污水 面源—农田灌溉水等
2、污水的处理技术 、
2001年11月世界最大的污水处理厂商、法国 老板预测中国废水处理的商机，4000亿元/年 ⑴ 物理法 （对象为悬浮液） ① 筛滤法 格筛，表面过滤，深层过滤 沉淀池，隔油池，浓缩池
⑶ 物理化学法
① 气浮法 ② 吸附法（如活性炭吸附） ③ 离子交换法 ④ 萃取法 ⑤ 膜分离法
气浮装置
电渗析
⑷ 生物化学法
原理： 原理：微生物以水中的有机物为营养原料，分解有机物产生的能量中 有一部分形成自身的细胞质，促进微生物的繁殖。 ① 好氧生物法 原理：有机物＋O2 好氧微生物 原理 CO2+H2O+能量
二、水体的污染物 、
⑴ 无机无毒物 ① 颗粒状无机物：泥沙，尘土，渣； ② 酸、碱、无机盐： pH在6-9； ③ 植物营养物：N，P
⑵ 无机物毒物
非金属有毒物，主要有CN-，As，Se ，F，S ① 非金属有毒物 ② 重金属毒性物 ※ 如Hg，Cd，Cr，Pb等，在离子状态时毒性最大， 人服0.1-10mg即死；0.0001-0.001mg时严重中毒； ※ 不能被微生物降解； ※ 易被生物聚集，通过食物链进入人体； ※ 易在水体在中迁移，在土中积累，故含重金属的水 不能灌溉；
一、地球水资源——各国水资源排队
世界各国和地区由于地理环境不同，拥 有水资源的数量差别很大。按水资源量大小 排队，前几名依次是：巴西、俄罗斯、加拿 大、中国、美国、印度尼西亚、孟加拉国、 印度。若按人口平均，就是另一种结果了。 中国人均水资源量只相当于世界人均量的 1/4。
一、地球水资源——严重缺水的国家
② 重力沉降法 ③ 离心法
筛滤法
——去除废水中较大的悬浮物、漂浮物，纤维物质和固体颗粒物质 去除废水中较大的悬浮物、漂浮物， 去除废水中较大的悬浮物
1）格栅
2）旋转筛过滤机
附：格栅的设计
重力沉降法
——利用密度差去除水中的悬浮颗粒 ——利用密度差去除水中的悬浮颗粒
1）沉砂池
2）曝气沉砂池
A、重金属在水体中的污染特征 ※ 在水体中整体平均含量低（＜0.1%）， 在水体中整体平均含量低（＜0.1%）， 但在局部地方含量很高； ※ 毒性明显、效应大 ，与人体中蛋白质的酶等 高分子结合，产生不可逆反应，导致生理代 谢功能障碍 ※在生物体内有聚集作用，并通过生物链进入 人体。
B、重金属在水体中的迁移转化（1） 、重金属在水体中的迁移转化（ ） 水解、络合、 ※ 水解、络合、沉淀 ※ 机械迁移 ※ 氧化还原作用 水上部是强烈的氧化环 境；底部是还原环境；使重金属产生氧 化-还原反应。
溶解气体
4、水体的自净——污染物质进入水体后，由于一系列物 污染物质进入水体后，
理、化学及生化的共同作用，会使污染物在水中的浓度降 化学及生化的共同作用， 低
（1）物理作用——扩散、稀释、沉淀和挥发 ）物理作用——扩散、稀释、沉淀和挥发 （2）化学作用——分解、氧化还原、凝聚、 ）化学作用——分解、氧化还原、凝聚、 吸附、酸碱反应 （3）生物作用——微生物消耗 ）生物作用——微生物消耗
有机无毒物（ 脂肪，蛋白质) ⑶ 有机无毒物（碳水化合物 脂肪，蛋白质
有机成分极多，但都有降解时耗氧的共性，导致水生 生物缺氧致死，故用耗氧量表示它们对水体的污染： ① 化学需氧量，COD 化学需氧量， 以氧化剂如高锰酸钾来氧化水中有机污染物时的耗氧 量，mg/l。 生物化学需氧量,BOD ② 生物化学需氧量 在人工控制的条件下，水样中的有机物在微生物的作 用下分解，在一定的时间内消耗溶解氧的数量，mg /l；
当N、P增加且N/P达到12-13时，藻类疯长， 有机物的蓄积量大大增加，细菌类微生物繁殖迅猛， 水体中的含氧量急剧降低。水体污染腐化。此则富 富 营养化也。 营养化
富营养化时水中氧的饱和度为小于 水中氧的饱和度为小于10%； 水中氧的饱和度为小于 ；
贫营养化时 大于80%。 。 大于 富营养化的标志：湖底为泥；鱼类为鲤鱼， 富营养化的标志 湖底为泥；鱼类为鲤鱼， 湖底为泥 鲢鱼，草鱼；水浊温高。 鲢鱼，草鱼；水浊温高。 贫营养化的标志：湖底为石头；鱼类为鲑鱼； 贫营养化的标志：湖底为石头；鱼类为鲑鱼； 水清温低。 水清温低。
世界淡水资源的65％集中在10个国家里，而 占人口40％的80个国家却严重缺水。如果一个国 家年人均水量在2000立方米以下，就是缺水的国 家。人均水量在1000立方米以下的，是严重缺水 国，共有15个：埃及、阿联酋、阿曼、佛得角、 布隆迪、阿尔及利亚、也门、约旦、沙特阿拉伯、 巴巴多斯、新加坡、巴林、利比亚、科威特、卡 塔尔、马耳他（年人均水量仅82立方米）。中国 人均水量不富，是缺水国家之一。
⑸ 其他污染物
① 放射性废物 ② 生物污染物 城市生活废水、医院污水、食品厂废水排人 水体，引起病源微生物污染，如各种细菌，病 毒； ③ 感官污染物 色、嗅、味、泡沫、恶臭
三、污染物在水中的迁移和转化
⑴ 类型
推流迁移：污染物在水流的作用下的迁移作用，但仅仅是 推流迁移 改变了污染物的位置； 分子扩散 衰减和转化 分子的随机运动引起的分散作用 湍流扩散 弥散作用 横断面上的流速不均引起的
含氮、磷的蛋白质由多种氨基酸构成， *含氮的蛋白质降解后生成CO2、H2O和 和 醛、醇、酮； *含磷的化合物：无机磷—磷酸盐 有机磷— 葡萄糖-6-磷酸 2-磷酸-甘油
能溶解于水中的磷和Ca、Fe、Al的离子 生成难溶性的沉淀物进入水中的底泥。
③ N、P对水体富营养化的影响 、 对水体富营养化的影响
工艺：※ 工艺 ※活性污泥法 生活污水 重力沉降 去除悬浮物 沉降分离 净化水
曝气降解 去除有机物
※生物膜法 使滤料表面挂上微生物，增加水中有机物和微生物接触的机会。
② 厌氧生物分解
机理：有机物 产酸菌 小分子有机物（有机酸和醇类） 机理 ＋CO2+H2S+NH3 CO 有机酸 甲烷菌 CH4+CO2+能量 同时生成微生物体内的原生质。 设备：各类消化池。 设备
④ 石油类污染物的迁移转化
组成：90%是各种烃的复杂化合物，其元 组成 素为C，H，O，S，N；其中C为 84-86%；H为12-14%；S、O、N 占1-3%。 迁移转化过程
⑤ 重金属的迁移转化
凡密度大于5000kg/m3 、原子序数大于 20的元素叫重金属； 污染环境的重金属主要是Hg，Cr,，Cd， Pb,，As； 而另一些为微量元素，如Cu，Zn，Co， Ni，Fe，Mn，V在人体中不允许超量。
第八章 水资源与水污染防治
8.1 水资源与水循环 8.2 水体污染 8.3 水体污染的防治
8.1 水资源和水循环
一、地球水资源——世界淡水资源
地球上97.5％的水是咸水，只有2.5％是淡水。而在 淡水中，将近70％冻结在南极和格陵兰的冰盖中，其余的 大部分是土壤中的水分或是深层地下水，难以开采供人类 使用。江河、湖泊、水库及浅层地下水等来源的水较易于 开采供人类直接使用，但其数量不足世界淡水的1％，约 占地球上全部水的0.007％。全球每年降落在大陆上的降 水量约为110万亿立方米，扣除大气蒸发和被植物吸收的 水量，世界上江河径流量约为42.7万亿立方米，按1995 年的世界人口计算，每人每年可获得的平均水量为7300 立方米。由于世界人口不断增加，这一平均数已较1970 年下降了37％。