环境科学与工程概论第四课.pptx

1、环境科学与工程概论食品与环境学院张议文办公室：D05-414第四章 污染物（一） 4-1、污染源与污染物 4-2、污染源调查与评价 4-3、污染控制及处理方法本章知识点 4-1、污染源与污染物 4-2、污染源调查与评价 4-3、污染控制及处理方法本章知识点 4-1 污染源与污染物一、废水污染源与污染物定义世界水资源危机主要表现在： 淡水资源短缺 淡水污染 海洋污染一、废水污染源与污染物我国水质现状我国已达严重缺水边缘。据预测，我国缺水高峰将20102020年。2011 年重点湖库综合营养状态指数2010 年重点湖库综合营养状态指数2011年太湖水质2011年滇池水质2011年巢湖水质2011年

2、地下水水质2011年全国近岸海域水质类别比例 2011年全国近岸海域水质分布图 一、废水污染源与污染物水体污染水体是海洋、湖泊、河流、沼泽、水库、地下水的总称。水体因接受过多的污染物而导致水体的物理特征、化学特征和生物特征发生不良变化，破坏了水中固有的生态系统，破坏了水体的功能及其在经济发展和人民生活中的作用，这种状况称为“水体污染”。一、废水污染源与污染物污染源： 水体污染原因：自然源和人为源 有害物质类型：物理、化学、生物 分布特性：点源、面源、扩散 污染水体：地面水、地下水、海洋一、废水污染源与污染物根据对环境污染危害的情况不同，水体污染物主要有以下几类：水体污染物水体污染物无机无毒物无

3、机无毒物无机有毒物无机有毒物生物污染物生物污染物热污染物热污染物有机有毒物有机有毒物有机无毒物有机无毒物凡是水体的水质、生物质、底泥质量恶化的各种物质均称为水体污染物一、废水污染源与污染物持久性有机污染物（Persistent Organic Pollutants，简称POPs）指人类合成的能持久存在于环境中、通过生物食物链（网）累积、并对人类健康造成有害影响的有机化学物质。特性：高毒、持久、生物积累性、远距离迁移性。一、废水污染源与污染物水质，即水的品质，就是指水域其中所含杂质共同表现出来的物理学、化学和生物学的综合特性。物理性指标物理性指标化学性指标化学性指标生物学指标生物学指标一、废水污

4、染源与污染物水质指标温度 温度过高，水体受到热污染，不仅使水中溶解氧减少，而且加速耗氧反应，最终导致水体缺氧或水质恶化。色度 感官性指标。纯净天然水为无色透明。将有色废水用蒸馏水稀释，并与参比水样对照，一直稀释到两水样色差一样，此时废水的稀释倍数即为其色度。一、废水污染源与污染物水质指标生化需氧量 BOD (Bio-chemical Oxygen Demand)在水体中有氧的条件下，微生物氧化分解单位体积水中有机物所消耗的溶解氧称为生化需氧量。BOD 越高，表示水中耗氧有机污染物越多。化学需氧量 COD (Chemical Oxygen Demand)在一定严格的条件下，用化学氧化剂(如重铬酸

5、钾、高锰酸钾)氧化水中有机污染物时所需的氧化剂的量，以氧当量表示，称为化学需氧量。COD 越高，表示水中耗氧有机污染物越多。一、废水污染源与污染物项项 目目BOD5（mg/L）COD（mg/L）定定 义义在有氧条件下，有机物可被微在有氧条件下，有机物可被微生物氧化分解所需的氧量生物氧化分解所需的氧量一定严格条件下，有机物被一定严格条件下，有机物被K2Cr2O7氧氧化所需的氧量化所需的氧量动动 力力微生物的微生物的生物氧化生物氧化作用作用强氧化剂的强氧化剂的化学氧化化学氧化作用作用氧氧 源源水中的溶解氧（分子态氧）水中的溶解氧（分子态氧）强氧化剂中的化合态氧强氧化剂中的化合态氧意意 义义测定生物

6、可降解物质的多少，测定生物可降解物质的多少，BOD/COD:生物可降解性大小生物可降解性大小测定所有耗氧物质测定所有耗氧物质COD-BOD:不被生物降解的有机物量不被生物降解的有机物量二、废气污染源和污染物定义大气污染通常是指由于人类活动和自然过程引起某种物质进入大气中，呈现出足够的浓度并达到足够的时间，因此而危害了人体的舒适、健康和福利或危害了环境的现象。国际标准组织(International standard organization, ISO)二、废气污染源和污染物大气污染物的两个来源人为发生源自然发生源二、废气污染源和污染物由人为因素造成的大气污染的污染源，按发生的类型可分为以下四个

7、方面： 工业污染源 生活污染源 交通运输污染源 农业污染源二、废气污染源和污染物大气污染物按形态分：颗粒污染物：粉尘（dust）：固体物质经机械加工而产生的粒子烟（fume）：冶金过程形成的固体粒子的气溶胶飞灰（flyash）：燃烧产生的灰分黑烟（smoke）：燃烧产生的能见气溶胶雾（fog）：液体粒子的悬浮物气态污染物：二氧化硫、氮氧化物、氟氯烃、二氧化碳等二、废气污染源和污染物大气污染物按污染途径分：一次污染物：从大气污染发生源直接排出的原始污染物，CO、NOx、SO2和HC等 。二次污染物：一次污染物质在太阳紫外线和大气中一些氧化剂的作用下，发生了一系列化学或光化学反应，生成的新的污染物

8、。我国大气污染状况我国大气污染状况2011年地级及以上城市环境空气质量级别比例 分期实施新标准的时间要求2012年，京津冀、长三角、珠三角等重点区域以及直辖市和省会城市；2013年，113个环境保护重点城市和国家环保模范城市；2015年，所有地级以上城市；2016年1月1日，全国实施新标准。环境空气质量标准本次修订的主要内容：调整了环境空气功能区分类，将三类区并入二类区；增设了颗粒物（粒径小于等于2.5 m）浓度限值和臭氧8 小时平均浓度限值；调整了颗粒物（粒径小于等于10 m）、二氧化氮、铅和苯并a芘等的浓度限值；调整了数据统计的有效性规定。环境空气质量标准环境空气质量标准2011年地级及以

9、上城市可吸入颗粒物年均浓度分布示意图 2011年地级及以上城市二氧化硫年均浓度分布示意图 2011年地级及以上城市二氧化氮年均浓度分布示意图 三、固体废物来源与分类中华人民共和国固体废物污染环境防治法：“固体废物是指在生产建设、日常生活和其他活动中产生的污染环境的固态、半固态废弃物质。 概念在错误时间、错误地点的原料三、固体废物来源与分类我国新制定的固体废物污染环境防治法中将固体废物分为： 工业固体废弃物 城市垃圾 危险固体废物三、固体废物来源与分类固体废物对环境的危害 侵占土地固体废物不加利用时，需占地堆放。堆积量越大，占地也越多 污染土壤废物中的有毒液体渗入土壤，破坏生态系统 污染水体固体

10、废物使地面水污染；随沥渗水使地下水污染；水体污染 三、固体废物来源与分类固体废物对环境的危害 污染大气细粒扩散；释放出有害气体；固体废物本身或在处理时散发的毒气和臭味等 影响环境卫生堆存现象，影响环境卫生状况三、固体废物来源与分类 减量化固体废物的减量化指的是减少固体废物的产生量；主要针对工业生产中产生的废物而言；减少污染源的废物产生量是解决工业固体废物问题的最佳方案；理论上解决固体废物问题最有效的办法。三、固体废物来源与分类 资源化即废物的再循环利用，回收能源和资源；大规模地建立资源回收系统，必将减少原材料的采用，减少废物的排放量、运输量和处理量；废物的资源回收可以提高社会经济效益，而且做到

11、物尽其用，取得一定的经济效益。 4-1、污染源与污染物 4-2、污染源调查与评价 4-3、污染控制及处理方法本章知识点 4-2 污染源调查与评价一、污染物的计量物料衡算法：Ei=Fi-(ai+bi+ci+di) * M，式中：M 产品的产量;ai 进入产品结构中某污染物量;bi 进入副产品或回收物中某污染物的量;ci 在生产过程中某污染物的转化量;di 某污染物治理量;Fi 原料燃料中污染物总释放量;Ei 某污染物的排放量.一、污染物的计量经验计算法：实测法：第 二 节 污 染 物 的 浓 度 测 量朗伯比尔定律： A=c l其中：A 吸光度； c 摩尔浓度； 摩尔吸光系数；l 液层厚度直接法

12、在试样底液中不加入特定的、可与被测分子起反应的试样，在分析过程中引起光吸收的即是被测污染物本身 第 二 节 污 染 物 的 浓 度 测 量第 二 节 污 染 物 的 浓 度 测 量液相浓度法（LC）是以称为载液的液体为流动相的色谱法，包括液相柱色谱法、柱层析、纸层析、薄层层析法等。第 二 节 污 染 物 的 浓 度 测 量 4-1、污染源与污染物 4-2、污染源调查与评价 4-3、污染控制及处理方法本章知识点一、污染控制污染控制目标：防止大量污染物进入水体、大气和土壤系统，破坏人类及生物正常生存环境，保证人体及生物体的生命健康恢复水、大气、土壤等自然生态系统的使用功能为人类生产、生活提供舒适、

13、安全的自然环境和人工环境一、污染控制污染控制类型：浓度控制：控制污染源排行口污染物的浓度。(排放标准)总量控制：根据区域环境目标的要求，预先算出达到该环境目标所允许的污染物最大排放量，然后通过优化计算，将允许排放的污染物指标分配到各个污染源。浓度控制浓度控制总量控制总量控制优点优点缺点缺点优点优点缺点缺点管理管理方便，方便，对管对管理人理人员要员要求不求不高高环境标准和环境质量不呈环境标准和环境质量不呈对应关系，不能够保证环对应关系，不能够保证环境质量水平境质量水平浓度标准考虑了环境容浓度标准考虑了环境容量因素，明确了污染物量因素，明确了污染物的环境容量有限性的环境容量有限性我国尚未健我国尚未

14、健全和完善与全和完善与总量控制相总量控制相匹配的有关匹配的有关制度和标准，制度和标准，影响了总量影响了总量控制的实施控制的实施效果效果浓度标准没有考虑污染源浓度标准没有考虑污染源的处理能力的处理能力对污染源的整体控制，对污染源的整体控制，控制企业的排放总量，控制企业的排放总量，而不规定每个污染源的而不规定每个污染源的排放量排放量浓度标准没有和环境容量浓度标准没有和环境容量相联系相联系一、污染控制污染控制类型：末端控制(尾部控制)：环境管理部门运用各种手段促进或责令工业生产部门对排放的污染物进行治理或对污染物去向加以限制。先污染，后治理；被动的方式，成本高，控制难全过程控制(源头控制)：对工业生

15、产过程从源头到最终产品的全过程控制管理，对生产系统的物质转化进行连续、动态的封闭控制，实现资源利用的最大化和废物排放的最小化。即：清洁生产。防治结合，主动的方式。一、污染控制污染控制类型：分散控制(点源控制)：以单一污染源为主要控制对象的一种控制方法。投资分散、管理困难、规模效益差、综合效益低集中控制(面源控制)：在特定范围内，为保护环境所建立集中治理设施和采用集中管理措施。管理上有方向性，综合效益高，但是要求有比较完备的城市基础设施和合理的工业布局二、处理方法3生生物物法法2转转化化法法1分分离离法法二、处理方法分离法膜分离是通过膜对混合物中各组分的选择渗透作用的差异,以外界能量或化学位差为

16、推动力对双组分或多组分混合的气体或液体进行分离、分级、提纯和富集的方法。二、处理方法分离法各种膜过程的分离机理膜过程膜过程推动力推动力机机 理理渗透物渗透物截留物截留物膜结构膜结构微微 滤滤压力差压力差筛筛 分分水、溶剂水、溶剂溶解物溶解物悬浮物、颗粒、悬浮物、颗粒、纤维和细菌纤维和细菌对称或不对对称或不对称多孔膜称多孔膜超超 滤滤压力差压力差筛筛 分分水、溶剂、离水、溶剂、离子和小分子子和小分子生化制品、胶生化制品、胶体和大分子体和大分子具有皮层具有皮层的多孔膜的多孔膜纳纳 滤滤压力差压力差筛分、溶筛分、溶解、扩散解、扩散水和溶剂水和溶剂溶质、二价盐、溶质、二价盐、糖和染料糖和染料致密不对称

17、致密不对称膜和复合膜膜和复合膜反渗透反渗透压力差压力差溶溶 解解扩扩 散散水和溶剂水和溶剂全部悬浮物、全部悬浮物、溶质和盐溶质和盐致密不对称致密不对称膜和复合膜膜和复合膜二、处理方法分离法膜分离优点 在常温下进行：有效成分损失极少，特别适用于热敏性物质 无相态变化：保持原有的风味，能耗极低 无化学变化：典型的物理分离过程，不用化学试剂和添加剂，产品不受污染 选择性好：可在分子级内进行物质分离，具有普通滤材无法取代的卓越性能 适应性强：规模可大小，可连续间隙进行，操作简单，易于自动化 板板 式式 膜膜卷卷 式式 膜膜二、处理方法混凝法：向废水中投加化学药剂，使得废水中呈稳定分散状态的胶体和悬浮颗

18、粒聚集为具有沉降性能的絮体，称为混凝法。中和法：利用酸碱相互作用生成盐和水的化学原理将废水从酸性或碱性调整到中性附近的处理方法，称为中和法。转化法二、处理方法氧化还原法：向废水中投加氧化还原剂氧化还原废水中的有毒有害物质，使其转变为无毒无害或毒性小的新物质的方法称为氧化还原法。化学沉淀法向废水中投加某些化学药剂、可以通过与污染物发生化学反应，生成难溶沉淀物的方法达到去除这些污染物的目的，即是化学沉淀法。 转化法二、处理方法生物处理法：利用自然环境中微生物的生物化学作用来氧化分解废水中的有机物和某些无机毒物，并将其转化为稳定无害的无机物的一种废水处理方法。优点：投资少、效果好、运行费用低在城市废

19、水和工业废水的处理中得到最广泛的应用。生物法二、处理方法根据微生物在生化反应中是否需要氧气分为：厌氧生物处理好氧生物处理厌氧生物处理法主要依赖厌氧菌和兼性菌的生化作用完成处理过程生物法好氧菌的生化过程好氧菌的生化过程微生物微生物同化合成同化合成异化分解异化分解1/32/3二、处理方法活性污泥法：向富含有机污染物并有细菌的废水中不断地通入空气，一定时间后就会出现悬浮态絮花状的泥粒，这实际上是由好氧菌(及兼氧菌)、好氧菌所吸附的有机物和好氧菌代谢活动的产物所组成的聚集体，具有很强的分解有机物的能力，称之为“活性污泥”。以活性污泥为主体的生物处理法成为“活性污泥法”。三个阶段：吸附阶段、氧化阶段、沉淀阶段。生物法活性污泥法流程示意图活性污泥法流程示意图剩余污泥剩余污泥第 二 节 处 理 方 法生 物 法二、处理方法生物膜法：当废水长期流过固体滤料表面时，微生物在介质“滤料”表面上生长繁育，形成黏液性的膜状生物性污泥，称之为“生物膜”。利用生物膜上的大量生物吸附和降解水中有机污染物的水处理方法称为“生物膜法”。生物法