环境工程概论第3章水污染及其控制工程水体污染过程(2)-PPT精选课件.ppt
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- 环境工程 概论 水污染 及其 控制工程 水体 污染 过程 PPT 精选 课件
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1、主要学习内容(主要学习内容(32学时)学时)12346578第三章水污染及其控制工程第三章水污染及其控制工程 第一节第一节 水污染过程水污染过程 第二节第二节 水污染过程及其自净机理水污染过程及其自净机理 第三节第三节 水污染控制技术水污染控制技术一一 、我国水污染特征及、我国水污染特征及 水体自净水体自净 1、我国的水污染现状 2、我国水污染特征 3、水体自净机理二、二、主要污染物在水环境中的变化主要污染物在水环境中的变化 1、需氧污染物 2、植物营养物 3、油类污染物 4、重金属第二节 水污染过程及其自净兴趣是最好的老师9、我国水污染现状特征?我国水污染的特征?10、什么是水污染?11、什
2、么是水体自净?水体自净过程具体有哪些过程?各过程发生一些什么作用?12、需氧污染物一般分哪三大类?需氧污染物在河流中的降解会引起水中溶解氧如何变化?13、水的温度越高,耗氧速率系数也越大,那么这个温度有没有限制?14、什么是亏氧量?氧垂曲线?请绘出耗氧、复氧、氧垂曲线关系图。15、什么是植物营养物?其主要来源?16、什么水体富营养化?什么是Liebig最小值定律?水体富营养化的主要限制是什么?富营养化的主要危害?17、油类物质对水体的主要危害表现在哪里?18、重金属对人体生物主要危害表现在什么方面?主要重金属污染物有哪几种?19、重金属污染物在水中主要有哪几种迁移形式?20、了解汞、镉、铅、砷
3、、铬等对人体的具体危害的形式及引起的后果。一一 、我国水污染状况及水体自净机理、我国水污染状况及水体自净机理 1、我国水污染现状(1)污水处理率低20192019年,污水排放排放量接近年,污水排放排放量接近537537亿亿m m3 3;工业废水处理率约工业废水处理率约8080,达标排放的只有,达标排放的只有6060;城市污水处理率城市污水处理率30扩散稀释量,扩散稀释量,Q Q河河,q,q污污不变,不变,T T水不变时,有机物的生化降解的耗氧量正比于河水中有水不变时,有机物的生化降解的耗氧量正比于河水中有机物量机物量 由由dc/dt=-kc dc/dt=-kc 积分可得:积分可得:c ct t
4、=c=co o1010-kt-kt c co o初始时刻的有机物浓度;初始时刻的有机物浓度;c ct ttt时刻水中残留的有机浓度;时刻水中残留的有机浓度;kk耗氧速率常数,单位:耗氧速率常数,单位:d d-1-1;tt天数天数 温度越高温度越高,生物活性越强,生物活性越强,k k越大越大 2525时,时,k=0.159dk=0.159d-1-1。半衰期约为。半衰期约为2 2天天 1414时,时,k=0.075dk=0.075d-1-1。半衰期为。半衰期为4 4天天 有机物生化降解的半衰期有机物生化降解的半衰期t t1/21/2有机物浓度降为原来的有机物浓度降为原来的50%50%所需的时间。所
5、需的时间。由由 ct=co10-kt 1/2=10-kt t1/2=lg2/k k=0.301/k k 20 20时,时,普通生活污水的普通生活污水的k=0.1dk=0.1d-1-1。该条件下。该条件下,有机物生有机物生化降解的半衰期为化降解的半衰期为3 3天天4 4)、复氧作用定律)、复氧作用定律 复氧过程受溶解和扩散作用的控制。即溶解复氧过程受溶解和扩散作用的控制。即溶解速度与速度与亏氧亏氧量成正比,扩散速度与河水中两点间量成正比,扩散速度与河水中两点间的溶解氧浓度差成正比。的溶解氧浓度差成正比。亏氧亏氧(dissolved oxygen deficit)亦称)亦称“缺氧缺氧量量”。水体中
6、饱和溶解氧和现存溶解氧的差。单位是。水体中饱和溶解氧和现存溶解氧的差。单位是mg/L。耗氧愈多,亏氧量愈大,同时由大气补充水中。耗氧愈多,亏氧量愈大,同时由大气补充水中的氧量也愈多。的氧量也愈多。5)5)、河流溶解氧下垂曲线、河流溶解氧下垂曲线 有机物排入河流后,经微生物降解而大量消耗水有机物排入河流后,经微生物降解而大量消耗水中的溶解氧,使河水中的溶解氧,使河水亏氧亏氧;另一方面,空气中的氧通;另一方面,空气中的氧通过河流水面不断地溶入水中,使溶解氧逐步得到恢复。过河流水面不断地溶入水中,使溶解氧逐步得到恢复。所以所以耗氧耗氧与与复氧复氧是同时存在的,污水排入后,是同时存在的,污水排入后,D
7、O曲线曲线呈悬索状态下垂,故称为氧垂曲线。呈悬索状态下垂,故称为氧垂曲线。c:临界点:临界点a:DO最大亏缺最大亏缺当污水未进入河流前,当污水未进入河流前,大气复大气复氧量氧量与水中生物的与水中生物的耗氧量耗氧量近似近似相等,相等,溶解氧处于饱和状态。溶解氧处于饱和状态。河流接纳了耗氧有机物后,微河流接纳了耗氧有机物后,微生物对其氧化分解需消耗大量生物对其氧化分解需消耗大量的氧,使得的氧,使得大气复氧来不及补大气复氧来不及补充充,水中溶解氧含量下降,这,水中溶解氧含量下降,这时时耗氧速度大于复氧速度耗氧速度大于复氧速度;随着水中有机物减少,耗氧量减少,水中复氧量相应增加,此随着水中有机物减少,
8、耗氧量减少,水中复氧量相应增加,此时水中时水中耗氧速度等于复氧速度耗氧速度等于复氧速度,氧垂曲线氧垂曲线出现最低点,称该点出现最低点,称该点为临界点;为临界点;其后,因有机物大为减少,耗氧速度小于复氧速度,氧其后,因有机物大为减少,耗氧速度小于复氧速度,氧垂曲线逐渐上升。垂曲线逐渐上升。2 2、植物营养物、植物营养物 植物营养物质植物营养物质是指促使水中植物生长,从而加速水体富营是指促使水中植物生长,从而加速水体富营养化的各种物质,主要指氮、磷。养化的各种物质,主要指氮、磷。其主要来源是人为源,包括其主要来源是人为源,包括 农田施肥农田施肥,农业废弃物(植物农业废弃物(植物 杆、牲畜粪便等)杆
9、、牲畜粪便等)城市生活污水(包括含磷洗涤剂)城市生活污水(包括含磷洗涤剂)某些工业废水(制革、造纸、肉类加工、炼油)某些工业废水(制革、造纸、肉类加工、炼油)1 1)、水体富营养化概述:)、水体富营养化概述:富营养化是指湖泊等水体接纳过量的氮、磷等营养物质,富营养化是指湖泊等水体接纳过量的氮、磷等营养物质,使藻类及其它水生生物异常繁殖,引起水体透明度和溶使藻类及其它水生生物异常繁殖,引起水体透明度和溶解氧的变化,造成水质恶化,加速湖泊老化,导致湖泊解氧的变化,造成水质恶化,加速湖泊老化,导致湖泊生态系统和水功能的破坏。生态系统和水功能的破坏。实际上,富营养化是湖泊在自然演变过程中的一实际上,富
10、营养化是湖泊在自然演变过程中的一种种自然现象自然现象。从湖泊学的意义上,湖泊有其发生、发展。从湖泊学的意义上,湖泊有其发生、发展及消亡的过程。具体地说,随着时间的推移,湖泊中的及消亡的过程。具体地说,随着时间的推移,湖泊中的氮、磷等营养物质逐渐累积,由贫营养湖向富营养湖演氮、磷等营养物质逐渐累积,由贫营养湖向富营养湖演变,最后发展成沼泽和干地。不过,在自然条件下,这变,最后发展成沼泽和干地。不过,在自然条件下,这种湖泊演变的进程非常缓慢,通常是以地质年代来计算。种湖泊演变的进程非常缓慢,通常是以地质年代来计算。特征特征贫营养湖泊贫营养湖泊富营养湖泊富营养湖泊湖的形态湖的形态水色水色透明度透明度
11、溶解氧溶解氧营养物营养物生物群落生物群落深、湖岸陡深、湖岸陡淡、呈蓝色淡、呈蓝色高高浓度高浓度高N0.3mg/LN0.3mg/LP0.03mg/LP0.3mg/LN0.3mg/LP0.03mg/LP0.03mg/L种类少,数量多,主要是种类少,数量多,主要是蓝藻,一般缺乏底栖动物。蓝藻,一般缺乏底栖动物。富营养湖泊与贫营养湖泊的特征富营养湖泊与贫营养湖泊的特征特征特征贫营养湖泊贫营养湖泊富营养湖泊富营养湖泊微生物数微生物数 量量 品品 种种 分分 布布昼夜间的迁移昼夜间的迁移水华现象水华现象稀稀 少少很很 多多可生长至深层可生长至深层频繁频繁很少出现很少出现丰丰 富富较较 少少主要在水体表面主
12、要在水体表面有有 限限经常发生经常发生富营养湖泊与贫营养湖泊的特征富营养湖泊与贫营养湖泊的特征2 2)、)、水体富营养化程度与营养元素含量的关系水体富营养化程度与营养元素含量的关系据测定,每增殖据测定,每增殖1g1g藻类,约消耗藻类,约消耗0.009gP0.009gP、0.063gN0.063gN、0.07gH0.07gH、0.36gC0.36gC、0.50g 0.50g 氧以及氧以及MnMn、FeFe、CuCu、MoMo等各等各种微量元素。种微量元素。据计算,每据计算,每1g N1g N可增殖可增殖10.8g10.8g藻类,每藻类,每1gP1gP可增殖可增殖7878克藻类。克藻类。由此可见,
13、水体中由此可见,水体中N N、P P含量直接决定藻类的繁殖速度,含量直接决定藻类的繁殖速度,因而影响到湖泊富营养化进程。其中因而影响到湖泊富营养化进程。其中P P是最主要的限制性是最主要的限制性因子。因子。因此,控制水体富营养化,最重要的是控制因此,控制水体富营养化,最重要的是控制P P污染污染物进入水体。物进入水体。LiebigLiebig最小值定律:最小值定律:藻类生长会因水中某种元素不足而受藻类生长会因水中某种元素不足而受到抑制。这种元素称为到抑制。这种元素称为限制性元素限制性元素。富营养富营养化程化程度度总磷总磷无机氮无机氮极贫极贫51001500水体中氮水体中氮/磷含量磷含量(mg/
14、m(mg/m3 3)与富营养化程度与富营养化程度之间的关系之间的关系(托马斯托马斯)水体中氮水体中氮/磷含量磷含量(mg/m(mg/m3 3)与富营养化程度与富营养化程度之间的关系之间的关系(坂本坂本)富营养富营养化程化程度度总磷总磷无机氮无机氮贫营养贫营养22020200中营养中营养1030100700富营养富营养10905001300流动水流动水2230501100水体总氮和总磷允许负荷水体总氮和总磷允许负荷(g/m3a)(日本日本)平均平均水水深深(m)允许负荷允许负荷危险负荷危险负荷总氮总氮总磷总磷总氮总氮总总磷磷510501001502001.01.54.06.07.59.00.07
15、0.150.250.400.500.602.03.08.012.015.018.00.130.200.500.801.001.20含含N N化合物在水体中的转化化合物在水体中的转化第一步是含第一步是含N N化合物如蛋白质、多肽、氨基酸和尿素等有化合物如蛋白质、多肽、氨基酸和尿素等有机氮转化为无机氮中的氨氮;机氮转化为无机氮中的氨氮;第二步则是氨氮的亚硝化和硝化,使无机氮进一步转化。第二步则是氨氮的亚硝化和硝化,使无机氮进一步转化。从污染物的转化过程来看,有机氮从污染物的转化过程来看,有机氮NHNH3 3NONO2 2NONO3 3可可作为需氧物污染物的自净过程的判断标志。作为需氧物污染物的自净
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