水污染及控制基本知识

(COD)和高锰酸盐指数。

  1. 感官型污染

废水中非异色、浑浊、泡沫、恶臭等现象能引起人们感官上的极度不快。色度高的废水,除影响水体外观外,还会影响色泽,影响产品质量,在工业产品中会使印染、造纸产品的质量明显下降。

  1. 酸碱污染

酸、碱和无机盐类,对水体的污染,首先使水体pH值发生变化,破坏其自然缓冲作用、消灭或抑制细菌及微生物的生长,阻碍水体自净作用;同时,会大大增加水中无机盐类和水的硬度,给工业和生活用水带来不利因素;再者用含盐量过高的水灌溉农田时,会引起土壤盐渍化。

  1. 有毒物质的污染

有毒物质成分复杂,当废水中含有大量的有毒物质如酚类、氰化物及汞、镉、铅、砷等金属元素、有机农药、杀虫剂等,排入天然水体后,超过一定浓度时,就会出现毒害生物的作用,将水体中生物杀死;低浓度时,可在生物体中富集,通过食物链的作用,逐级浓缩,以致最后影响人体健康。日本的公害病–––水俣病就是因工厂将含汞废水排入海湾,经生物甲基化作用,再通过食物链多次富集后,人们长期食用含高浓度有机汞的水产品所致;骨痛病也是因为长期饮用含镉的水和食用含镉的粮食后,镉在人体内大量累积的结果。

  1. 富营养化污染

氮和磷是植物和微生物的主要营养物质。超过一定浓度进入天然水体时(氮0.2mg/L,磷0.02mg/L),造成水体富营养化,藻类大量繁殖,耗去水中溶解氧,导致水中鱼类窒息而无法生存、水产资源遭到破坏。冬季藻类大量死亡,水中BOD猛增,造成水体厌氧发酵,产生臭味,恶化水质。

  1. 油类的污染

油类污染物包括矿物油和动植物油中的液体部分。它们均难溶于水。油类污染物经常覆盖于水面,影响氧的溶入;还能附着在土壤颗粒表面和动植物体表面,影响养分的吸收和废物的排出。漂浮在水面上的油层,还可能受水流和风的影响,扩散很远,致使海滩变坏,休养地、风景区被破坏,鸟类生活也遭到危害。沿海及河口石油的开发、油轮运输、炼油工业废水的排放等,会使水受到油的污染,特别在河口和近海水域,近年来这种污染十分突出。

  1. 热污染

废水温度过高而造成的危害,称为热污染。热电厂等的冷却水是热污染的主要来源。热污染引起的水温上升会造成水中溶解氧的减少,甚至使溶解氧降至零,还会使水体中某些毒物的毒性升高。水温的升高对鱼类的影响最大,甚至引起鱼的死亡或水生物种群的改变。

  1. 病原微生物污染

废水中的绝大多数的微生物是无害的,但有时却有可能含有各类致病微生物。如生活污水中可能含有引起肝炎、伤寒、霍乱、痢疾的病毒和细菌以及蛔虫卵等;屠宰肉类食品加工等污水中可能含有碳疽杆菌的钩端螺旋体等,医院污水中含有各种病菌、病毒、寄生虫等病原微生物,流入天然水体会传播各种疾病,用水灌溉农田时,导致受污染地区疾病流行。

从水质状况看,我国由于受到大量工业废水、生活污水及其他含毒废弃物的污染,主要江、河、湖泊、水库等的水质出现了不同程度下降。据近年来对我国地表水污染所做的调查看,污染正在发展,对人们的饮用、渔业、灌溉都造成了很大危害,在调查的5.3万公里的河段中,鱼虾绝迹,成为“死水”的河段有2400公里,水质污染不能用于灌溉的约占23.3%,水质符合饮用水、渔业用水水质标准的只占14%。水质污染进一步缩小可用水资源,从而加剧了我国水资源不足,造成了巨大的经济损失。因此,控制水体污染,保护水资源,是环境保护工作的重要任务。

2.水污染的防治和管理
对于水体污染的防治,其根本措施是加强对水资源的规划管理和开展对废水的处理及综合利用,以保护水源不受污染,并减少废水的排放量。

1) 制定区域水环境质量标准和水污染物排放标准
① 水环境质量标准:世界各国都十分重视水环境质量标准的制定,普遍认识到它是控制水体污染的重要措施之一。但是对于天然水体应保持什么样的水质标准,认识并不完全一致。多数认为,保护水体的目标,应该是使受污染水体恢复到符合当地人们需要的最有利的用途。水体最有利的用途指标应视当地具体需要而定。
② 工业废水排放标准:要使天然水体水质达到规定的环境质量标准,必须控制工业废水的排放。1973年我国颁布的《工业“三废”排放试行标准》中有关工业“废水”最高容许排放浓度的规定,1996年又颁布了《中华人民共和国水污染防治法》。对含有重金属、难分解的有机物、放射性物质等工业废水,必须在厂内单独处理,符合排放标准后才可引入城市下水道,或直接排入河、湖水体。但不得采用慢流排入,不得排入渗坑、渗井,以及已被污染或自净能力很弱的水体。散发有毒臭气的废水不得采用明渠排放。渠道不得渗漏。排入城市下水道的标准,原则上应不妨碍城市的污水处理厂生化处理的顺利进行和处理后的水质能符合排入水体的要求。

2) 水污染防治对策
① 减少污染因子的产生量和排放量。当前,我国水资源的利用,一方面很紧张,另一方面浪费又很严重,同工业发达国家相比,我国的单位产品耗水量要高很多。耗水量大,不仅造成了水资源的浪费,而且使废水排放量大幅度增加,从而加重了对水环境的污染。因此,必须把减少耗水量作为水污染防治的一项重要政策来执行。
通过企业的技术改造,采用先进的生产工艺,实行“三废”资源化(尤其是废水资源化),尽可能把污染物消灭在生产工艺过程或其延伸线上,以达到最大限度削减排污量的目的。这是控制水污染的积极途径。
通过废水的循环利用,减少废水排放量。对处理后的城市污水(包括工业、生活污水)加强再利用。在城市中建立“中水道”系统,在地表水源、地下水源之外开辟第三水源。处理后的污水可以根据水质情况用于不同方面:可回用于工业,作为冷却水、锅炉用水、生产工艺用水、城市公共水源或是回用于农业,作为灌溉农田和养鱼用水。
② 建立城市污水处理系统。在最大限度减少排污量,严格控制重金属和难降解有机物的基础上,建立健全城市污水管网,将含有一般有机物的工业废水与城市生活污水合并集中处理。
从我国实际出发,目前在全国普及二级生化处理是不现实的,因为投资大,建设周期长,因此废水处理的等级应因地制宜。可根据废水性质、处理后的用途以及各地环境的自然净化能力、经济能力,采取多种处理设施,做到技术可行和经济合理性的统一。处理后的废水,应尽可能加以回用,以节约水资源。
③ 调整工业布局,改革产品结构:自然净化能力是一种可贵而有限的自然资源,合理的工业布局可以充分利用自然环境的自净能力,变恶性循环,起到发展经济,控制污染作用。对于用水量大、污染严重,又无有效治理措施的,要采取关、停、并、转的措施。尤其是对那些城镇生活居住区、水资源保护区、名胜古迹、风景游览区、疗养区、自然保护区等,不允许建立污染环境的企、事业单位。
为防治水污染,改善产品结构也十分重要。应采取有效措施,放弃有害环境的产品的生产,生产无害或低害水环境的产品。
④ 加强水资源的规划管理:水源规划是区域规划、工业和农业发展规划的主要组成部分,应与其他规划以及给水与排水规划同时进行。这在水源不足的地区成为重要。规划前必须切实查清水资源总量及水质状况,如果需用水量超过水源总量时,应采取相应的给水和污水处理措施,并采取蓄水、保水、再生、回用等措施,以弥补供水不足。
除此而外,控制水体污染还必须有完善的管理措施。管理措施包括立法管理、资源管理和规划管理,设专门机构,实施监督、执法的权力,是保护水资源和控制水污染的必不可少的条件。

3.水体污染基本控制技术

  1. 污水处理基本方法

废水处理的目的,就是对废水中的污染物以某种方法分离出来,或者将其分解转化为无害稳定物质,从而使污水得到净化。最终应使处理后的水质达到相应的国家或地方标准。
废水处理相当复杂,处理方法的选择,必须根据废水的水质和数量,排入到什么水域或作什么用来考虑。一般废水的处理方法可以概括为以下三大类∶
分离处理。通过各种外力的作用,使污染物从废水中分离出来。
转化处理。通过化学或生物化学的作用,改变污染物的化学本性,使其转化为无害或可分离的物质,后者再经分离除去。
稀释处理。通过稀释混合,降低污染物的浓度,达到无害化的目的。
废水的处理包括固液分离、可氧化有机物的氧化、酸碱物质的中和、有毒物质的除去等。基本处理方法有物理、化学和生物处理等方法。

  1. 污水处理技术
  2. 物理法处理

包括重力沉降法、混凝澄清法及浮力上浮法等。在重力的作用下使悬浮液中的密度大于水的悬浮固体下沉,从而与水分离的方法称为重力沉降法。混凝澄清法是指在混凝剂的作用下,使废水中的胶体和细微悬浮物凝聚为絮凝体,从而打破胶体粒子的稳定性,达到从水体中去除的目的。浮力上浮法是借助于水的浮力,使水中不溶解的污染物浮出水面,然后用机械加以刮除的方法。

  1. 生物法处理

废水的生物处理是污水处理的基本核心,其基本原理是通过微生物的代谢作用将废水中的有机物一部分转变为微生物细胞物质,另一部分转变为比较稳定的无污染或污染极小的化学物质(无机物或简单有机物)。生物处理的主要作用者是微生物,根据生化反应中对氧气的需求与否,可将污水生物处理过程分为好氧生物处理和厌氧生物处理,好氧生物处理必需充分供应微生物生化反应的所需的溶解氧,最终将水中有机物彻底氧化成CO2和水等;而厌氧生物处理过程则必需隔绝与氧气的接触,最终处理的产物是CH4和CO2等。

  1. 化学法处理

采用化学方法处理水中的污染物方法很多,根据水中污染物的具体特征又可分为∶中和法,利用酸碱药剂将废水从酸性或碱性调整到中性附近的一类处理方法;化学沉淀法,通过向水体中投加某些化学药剂(沉淀剂),与废水中溶解态的化学物质发生直接反应,形成难溶的固体生成物,然后进行固液分离,从而去除水中污染物;氧化还原法,通过添加化合物的氧化还原反应,把水中有毒有害的污染物转化成无毒或微毒污染物;化学消毒法,利用消毒剂或其它消毒手段,杀灭水中致病微生物。

  1. 物理化学法处理

物理化学处理方法包括∶吸附法,主要是指利用固体吸附剂的物理吸附和化学吸附性能,去除污水中多种污染物的过程;离子交换法,利用固相离子交换剂功能基团所带的可交换离子,与解除交换剂的溶液中的同性离子进行交换反应,以达到离子的置换、分离、去除、浓度等目的;膜分离法,利用特殊的薄膜对液体中的成分进行学者性分离的技术,包括扩散渗析、电渗析、反渗透、超滤、液体膜渗析、隔膜电解技术等。

  1. 废水处理系统

废水的性质十分复杂,往往需要将几种处理方法或处理单元联合成一个有机的整体,配置其主次关系和前后次序,才能最经济有效地完成处理任务。这种有单元处理设备合理配置的整体,叫做废水处理系统。
一般而言,城市生活污水水质比较均一,已形成了一套行之有效的典型处理流程。城市污水成分的99.9%是水,固体物质仅占0.03%~0.06%左右。城市污水的生化需氧量(BOD)一般在75~300毫克/升。根据处理任务的不同,可将废水的处理系统归纳为以下三级处理∶

  1. 一级处理。主要处理对象为较大的悬浮物,采用的分离设备依次为格栅、沉砂池和沉淀池。污水经一级处理后,一般可除掉35%的生化需氧量和60%的悬浮固体颗粒。但这只是一种非常初步的处理。一级处理有时也称为机械处理。
  2. 二级处理。在一级处理的基础上进行生物化学处理,叫做二级处理。其处理对象为废水中的胶体态和溶解态有机物。其基本原理是,在一定的条件下,利用微生物的生命活动,分解水体中的有机污染物,采用的典型设备有生物曝气池(或生物滤池)和二次沉淀池。污水经过二级处理可除掉其中90%的生化需氧量及90%的悬浮固体颗粒。虽然它能够有效地除掉直接造成天然水体溶解氧下降的有机污染物,但却不能全部除掉污水中象氮和磷这样的营养物质,对天然水体富营养化仍是个威胁。二级处理也叫生物处理或生化处理。
  3. 三级处理和高级处理。污水的三级处理对象是残留的污染五和营养物质(氮和磷)。目的是为了控制富营养化和达到废水能够重新回用。所采用的技术通常分为物理法、化学法和生物处理法三大类。物理法包括过滤、蒸馏和反渗透技术;化学法包括电渗析、化学絮凝、活性炭吸附和离子交换;生物法包括藻类除氮以及利用细菌的同化、硝化和反硝化作用等。

各种工业废水的水质千差万别,其处理要求也不一样,因此,很难形成一种象城市生活污水那样的典型处理系统或流程。一般说来,工业废水处理系统具有以下几方面的特点∶①一般的处理程序是澄清 回收 毒物处理 再用或排放。
②往往形成循环用水系统和接续用水系统。③在直接排水系统中,水质的控制要求依排放标准而定,在废水处理系统中,则依用水设备对水质的要求而定。