污染生態(tài)學(xué)-7-10章

1、第七章 水體污染及其主物防治,,水體污染是指污染物進入水體中的數(shù)量達到破壞水體原有功能的程度。,水體是指以相對穩(wěn)定的陸地為邊界的天然水域，包括何流、湖泊、招澤、水庫、地下水、川和海洋等。水體不僅包括水，還包括水中的懸浮物質(zhì)、溶解物質(zhì)、底泥及水生生物等完整生態(tài)系統(tǒng)，它是地表被水覆蓋的自然綜合體。,我國水資源總量相對較豐富，地表徑流總量為27萬億m3，占世界第六位；相當(dāng)于陸地流總量的5％。但我國入均占有水量非常少，人均占有地表水僅

2、2639m3，居世界第 110位，世界人均徑流量的四分之一。我國城幣缺水更為嚴重，全國統(tǒng)什有434個城市缺水，其中50個城市屬水荒城市。我國有三億多畝農(nóng)田受干旱威脅，成災(zāi)面積約1億畝，14億畝草場缺水。農(nóng)村有5 000多萬人飲困難。3 000多萬頭牲畜缺水。我國是世界 13個貧水國之一。,2000年全國工業(yè)（不包括火、核電工業(yè)，下同）廢水排放量為509億m3，工業(yè)廢水中化學(xué)需氧量（COD）和氨氮排放量分別為1239萬t和113萬t。

3、東部地區(qū)工業(yè)廢水及COD、氨氮排放量分別占全國工業(yè)排放量的49%、55%和40%；中部地區(qū)分別占35%、31%和40%；西部地區(qū)分別占16%、14%和20%。,2000年全國城鎮(zhèn)（包括所有具有下水管網(wǎng)的建制市和建制鎮(zhèn)）生活污水排放量為229億m3，城鎮(zhèn)生活污水中COD和氨氮排放量分別為655萬t和69萬t。東部地區(qū)城鎮(zhèn)生活污水及COD、氨氮排放量分別占全國城鎮(zhèn)排放量的57%、62%、58%；中部地區(qū)分別占27%、27%、30%；

4、西部地區(qū)分別占16%、11%、12%。,全國七大水系（珠江、長江、黃河、淮河、遼河、海河和松花江 ）、湖泊、水庫、部分地區(qū)地下水及近岸悔域都受到了不同程度的污染。黃河斷流時間最長的年份,,,廢污水排放量的變化 1980～2000年，全國城鎮(zhèn)生活用水由81億m3增加到325億m3，年均增長率達7.2%；工業(yè)用水量由418億m3增加到1 163億m3，年均增長率達5.3%。城鎮(zhèn)生活用水和工業(yè)用水之和占總用水的比例由11.3%提高到26.5

5、%。與用水量增長趨勢一致。,水資源短缺和水體污染已經(jīng)嚴重影響我國經(jīng)濟的發(fā)展。開展水體污染及其生物防治的研究是污染生態(tài)學(xué)中重耍的研究課題。污水灌溉、氧化塘和上地處理系統(tǒng)是污水生物處理的重大措施,第一節(jié) 污水灌溉,,,污灌增加的原因：水土分布不均勻，華北、西北污水排放增加，農(nóng)業(yè)用水矛盾加大,概念,污水灌溉（sewage irrigation）一般是指使用經(jīng)過一定處理的城巾污水灌溉農(nóng)田、森林和草地。城市污水通常是指含有大量生

6、活污水和商業(yè)污水以及少量工業(yè)廢水的混合污水，也有全部用工業(yè)廢水（主要指農(nóng)產(chǎn)品加工廢水）進行灌溉的。污水灌溉可分為：純污水灌溉（全年用污水灌溉》、清污混灌（清水、污水棍合使用或輪流灌溉）間歇污水灌溉（只在冬季或作物生長期迸行污水灌溉）,應(yīng)用工業(yè)和生活污水進行農(nóng)業(yè)灌溉在世界各地已有近百年的歷史，美國、澳大利亞、日本和以色列等國家污水灌溉技術(shù)比較成熟。尤其是以色列，由于水資源的嚴重不足，該國91%的工業(yè)和生活污水由下水道收集57%的污

7、水經(jīng)過了凈化處理后仍用于農(nóng)業(yè)灌溉和園林草地灌溉。目前，以色列每年大約用3億m3處理過的凈化水用于農(nóng)業(yè)灌溉，計劃2010年全國1/3的農(nóng)業(yè)灌溉將使用處理過的廢污水。,一、發(fā)展現(xiàn)狀,我國污水灌溉的發(fā)展大體可劃分為3個階段3： 1957年以前為自發(fā)灌溉時期。自古以來，我國就有利用廢水灌溉的習(xí)慣，自20世紀(jì)40年代起，在北京附近開始利用工業(yè)與生活廢污水進行農(nóng)田灌溉； 1957～1972年為初步發(fā)展時期。1957年當(dāng)時建工部聯(lián)合

8、農(nóng)業(yè)部、衛(wèi)生部把污水灌溉列入國家科研計劃，從此開始興建污水灌溉工程，污水灌溉得到了初步發(fā)展； 1972年至今為迅速發(fā)展時期。盡管1972年在石家莊召開了全國污水灌溉會議，制定了“積極慎重”的發(fā)展方針，并制定了污水灌溉暫行水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，但由于自20世紀(jì)80年代中后期，隨著我國北方地區(qū)水資源短缺的加劇和我國南方地區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的迅猛發(fā)展，使得我國污水灌溉面積得到迅速擴大。,據(jù)統(tǒng)計，我國1999年污水排放量達401億m3，污水灌溉面積從196

9、3年的4.1萬hm2發(fā)展到1998年的361.8萬hm2，占全國灌溉總面積的7.3%，特別是20世紀(jì)70年代末至90年代中期，污水灌溉面積由33.33萬hm2猛增到333.33萬hm2。地域分布上，我國污水灌溉的農(nóng)田主要集中在北方水資源嚴重短缺的海、遼、黃、淮四大流域，約占全國污水灌溉面積的85%。大型污水灌溉主要分布在我國北方大中城市近郊區(qū)，如北京、天津、遼寧、山西和新疆石河子污水灌溉區(qū)。,二、污水灌溉存在的主要問題,1.污水處理技

10、術(shù)水平較低，污水灌溉水質(zhì)嚴重超標(biāo)、農(nóng)田污染嚴重 。2.污水灌溉面積盲目發(fā)展，相關(guān)監(jiān)控、管理體系嚴重滯后 ，作物污染嚴重。3.城市郊區(qū)渠道灌溉功能退化，大多變成污水排放的河道。4.污水灌溉的理論與技術(shù)研究不夠,三、污水灌溉的效益,污水灌概的效益可以歸納為3個方面：（一）提供灌溉水源（二）提高土壤肥力污灌能增加士壤肥力污灌改善了上壤物理性質(zhì)污灌能增強土壤微生物活性,（三)凈化污水,四、污灌凈化水體的機制,1、物理化學(xué)吸附和交

11、換吸附作用2、生物氧化作用3、化學(xué)和光化學(xué)降解4、植物的吸收和代謝,五、污灌存在的問題,1、有機質(zhì)過多消耗土壤中的氧氣，導(dǎo)致營養(yǎng)環(huán)境。2、微量元素過多，對植物產(chǎn)生毒害。3、油過多，杜塞土壤空隙，隔絕氧氣，加速土壤的還原。4、有害物質(zhì)（重金屬、有機氯等）破壞農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定。5、城市和醫(yī)院污水造成病原菌污染。,六、措施,（1）利用氧化塘處理污水，再用于農(nóng)灌。（2）排污管道的凈化作用,七、污灌技術(shù)的研究,（一）各類污水灌溉的

12、可能性和措施 污水分為： 城市生活污水：有機質(zhì) 工礦污水：重金屬、酚、氰、農(nóng)藥、石油等,（二）、研究污染物在土壤－植物系統(tǒng)中遷移、轉(zhuǎn)化和富集規(guī)律，合理調(diào)整作物布局。（三）、土壤環(huán)境容量和凈化功能的研究（四）、污灌的監(jiān)測和管理（五）、污水的預(yù)處理技術(shù),第二節(jié) 富營養(yǎng)化,云南高原的明珠——昆明滇池，一向以山清水秀而聞名遐邇。清末著名詩人孫髯公以著名的110字長聯(lián)來謳歌她。可是，近20年來，由于昆明地區(qū)

13、人口劇增大量有機廢棄物無節(jié)制的排入湖體，湖泊富營養(yǎng)化嚴重，直接影響到滇池旅游功能的發(fā)揮，最近完成的一期治理工程，雖耗資40億，可是仍未見明顯效果。,一、富營養(yǎng)化概念,富營養(yǎng)化（eutrophication）它是指水體中營養(yǎng)物質(zhì)過多，特別是氮、磷過多而導(dǎo)致水生植物（浮游藻類等）大量繁殖，影響水體與大氣正常的氧氣交換，加之死亡藻類的分解消耗大量的氧氣，造成水體溶解氧迅速下降，水質(zhì)惡化，魚類及其他生物大量死亡，加速水體衰老的進程。破壞水體生態(tài)

14、系統(tǒng)。是水體衰老的一種表現(xiàn)，也是潮泊分類與演化的一個指標(biāo)。,水體出現(xiàn)富營養(yǎng)現(xiàn)象時，浮游生物大量繁殖，因占優(yōu)勢的浮游生物的顏色不同，水面往往呈現(xiàn)藍色、紅色、棕色等。 這種現(xiàn)象在江河、湖泊中稱為水華，在海洋上則稱為赤潮。這些藻類有惡臭，有的還有毒，表面有一層膠質(zhì)膜，魚不能食用。藻類聚集在水體上層，一方面發(fā)生光合作用，放出大量氧氣，使水體表層的溶解氧達到過飽和；另一方面藻類遮蔽了陽光，使底生植物因光合作用受到阻礙而死去。這些在水體底

15、部的死亡的藻類尸體和底生植物在厭氧條件下腐爛、分解，又將氮、磷等植物營養(yǎng)元素重新釋放到水中，再供藻類利用。這樣周而復(fù)始，就形成了植物營養(yǎng)元素在水體中的物質(zhì)循環(huán)，使它們可以長期存在于水何中。,富營養(yǎng)化水體的上層處于溶解氧過飽和狀態(tài)，下層處于缺氧狀態(tài)，底層則處于厭氧狀態(tài)，顯然對魚類生長不利，在藻類大量繁殖的季節(jié)，會造成大量魚類的死亡。同時，大量藻類尸體沉積水體底部，會使水深逐漸變淺，年深月久，這些湖泊、水庫等水體會演變成沼澤，引起水體生態(tài)系

16、統(tǒng)的變化，如圖所示。因此，水體的富營養(yǎng)化亦是水體遭受污染的一種很值得注意并應(yīng)予給予足夠重視的嚴重現(xiàn)象。,水體富營養(yǎng)化與水中氧平衡有密切的聯(lián)系。因此，常用一些反映水體氧平衡的指標(biāo)來描述水體富營養(yǎng)化： 1、溶氧量 DO：指溶解于水中的分子態(tài)氧。 2、生化耗氧量 BOD：指水體中的有機物在好氣條件下經(jīng)微生物分解咸CO2和H2O時所需要的氧氣。 3、化學(xué)耗氧量 COD：指化學(xué)氧化劑氧化水中有機污染物時所需的氧氣。高錳酸鉀

17、法和重銘酸鉀法 4、總有機碳與總需氧量,總有機碳（TOC）包括水中所有有機物質(zhì)的含碳量，是評價水體有機物污染的一個綜合指標(biāo)。 總需氧量（TOD）是指把水體中的碳、氮、硫、氫等元素全部氧化時所需氧的總量。 TOC、TOD與BOD只在水質(zhì)條件基本相同的情況下．才能表示為一定的相關(guān)關(guān)系。,二、富營養(yǎng)化形成的條件,1、營養(yǎng)元素 氮、磷是主要元素， 最小值定律：P2、光 決定植物的分布：富光帶光補償面

18、深水帶水體中的光照強弱、水生植物光合強度的強弱直接影響水體的富養(yǎng)化。,3、溫度 水體溫度的時間變似季節(jié)、晝夜）形成水體的運動，是影晌水中氧和營養(yǎng)物質(zhì)的垂直運動和在各層分布的重要因索。 夏、冬季節(jié)水體的上下對流弱 春、秋季對流強,二、富營養(yǎng)化的指標(biāo)與評價（一）富營養(yǎng)化的指標(biāo) 1、物理指標(biāo) （1）透明度 （2）營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)，不同的營養(yǎng)狀態(tài)水應(yīng)水質(zhì)參數(shù)。表 2、化學(xué)指標(biāo) 氮、磷

19、的含量 表 3、生物學(xué)指標(biāo) 生物多樣性指標(biāo)，如浮游生物表,貧營養(yǎng)性浮游硅藻（小環(huán)藻、平板藻〕浮游黃鞭毛藻（錐囊藻）富營養(yǎng)拴浮游硅藻（星桿藻、囫桿型、冠盤藻，顆粒直連藻）富營養(yǎng)性浮游綠藻（盤星藻、柵藻） 浮游藍藻（向囊藻、囊絲藻、魚腥藻｝ 眼蟲藻類浮游生物（裸藻） 細菌類浮憎生物,,,,,,,（二）富營養(yǎng)化評價

20、沒有統(tǒng)一的評價模型。 模糊決策法：,三、富營養(yǎng)化的危害,感官惡化，不利觀光漁類窒息或中毒死亡影響植物生長水質(zhì)變劣，凈化費用提高加速湖泊衰亡,附件： 廢水處理的基本方法廢水處理按其處理程度不同可分為三級：一級處理，主要是去除廢水中呈懸浮狀態(tài)的固體污染物質(zhì)?；旧喜捎梦锢矸椒?。一級處理后的廢水，通常仍含有有機物及其它污染物，不宜排放，還必須進行二級處理。二級處理主耍去除廢水中呈膠體和溶解狀態(tài)的有機性污染物，BOD的

21、去除率可達80％以上，常用的處理方法是生物化學(xué)法。二綴處理后的廢水，水質(zhì)已很大改善，一般可達到排放標(biāo)準(zhǔn)。三級處理用干去除不能降解的有機物，以及氮、磷等可溶性無機物?；炷恋怼⑸盀V、活性碳過糠、離子交換、電慘析、生物脫氮等。,物理方法主要是通過物理作用采分離或回收廢水中的懸浮物質(zhì)，常用常用的方法主要有篩濾、沉淀、氣浮、過濾、離心分離、蒸發(fā)、結(jié)晶等方法；化學(xué)法，主要是借助化學(xué)反應(yīng)的作用，來回收或去除廢水中的溶解性物質(zhì)或膠體物質(zhì)，常用的化

22、學(xué)方法有化學(xué)沉淀法、混凝法、中和法、氧化還原法等；物理化學(xué)法，是從廢水中回收有用成分，分離溶解物威，以及使廢水循環(huán)利圍等，常用的方法有吸附法、離子交換法，萃取取法、汽提法、吹脫法、電滲析法、反滲透法等；生物方法是利用微生物的作用，使廢水中溶解性和膠體性有機污染物降解，轉(zhuǎn)化為簡單的物質(zhì)，將有毒物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)。,四、富營養(yǎng)化治理,1、污泥法除氮 三段污泥法： 去除BOD 硝化 脫

23、氮,,,污泥,,,2、活性污泥法除磷3、高等水生植物：水葫蘆、眼子菜4、建立良好的水生生態(tài)系統(tǒng) 初級生產(chǎn)者：植物 消費者： 動物 分解者： 微生物,,,,第三節(jié) 氧化塘,氧化塘（oxidation ponds）又稱穩(wěn)定塘或生物塘。它是利用庫塘等水生生態(tài)系統(tǒng)對污水的凈化作用，進行污水處理和利用的生物工程措施。氧化塘作用的基本原理是生物降解。當(dāng)廢水進入塘后，可

24、沉淀的固體沉至塘底，其中有機物進行厭氧分解．產(chǎn)生的沼氣（CH4）逸出水面，二氧化碳、氨等溶解于永中。溶解或懸浮干水中的有機物經(jīng)微生物作用進行有氧分解，同時釋放的氨和二氧化碳溶解于水中，供水中藻類營養(yǎng)和繁殖。藻類進行光合柞用放出的氧氣供微生物分解有機物。,一、我國氧化塘的主要特點,（1）充分利用地形（2）超大型氧化塘工程（3）凈化和利用相結(jié)合（4）廣譜、高效、穩(wěn)定的凈化能力（5）人工強化系統(tǒng)塘的研究和利用,二、氧化塘的結(jié)構(gòu)和凈化機

25、制,采用厭氧、兼性和好氧串聯(lián)氧化塘。每塘又由于水深淺不同區(qū)分為好氧區(qū)、兼性區(qū)和厭氧區(qū)。,氧化塘的凈化作用主要是通過氧化、還原、合成的過程去除污水中的污染物（生物可降解的物質(zhì)）。 生物不能降解的物質(zhì)，則由污水中物理化學(xué)性質(zhì)的變化而發(fā)生氧化、還原、凝聚、沉降作用而沉淀除去。,（一）厭氧塘兼性塘和好氧塘前的預(yù)處理塘，有機負荷高，厭氧占優(yōu)勢。厭氧菌能從NO3－和NO2－中獲取氧并放出氮。硫酸鹽和碳酸鹽是厭氧菌和兼性菌主要供氧體兩個階段：

26、 產(chǎn)酸 甲烷發(fā)酵（甲烷菌）,,關(guān)鍵：保證甲烷發(fā)酵正常：條件適宜產(chǎn)生硫化氫 和重金屬結(jié)合 沉淀惡臭， 紅硫氧化菌對微生物毒害 游離態(tài)硫,,,,,,（二）兼性塘 兼性塘在氧化塘系統(tǒng)中是最常用和起主要作用的塘，廣泛應(yīng)用于處理工業(yè)、農(nóng)業(yè)和生活污水。上層陽光充沛，藻類光臺作用旺盛，水中溶解氧充足，是好氧菌一藻類共生系統(tǒng)；

27、中層光照弱溶解氧少，由兼性微生物占優(yōu)勢，底層為厭氧層，為厭氧微生物占優(yōu)勢，對沉淀于塘底的污泥進行厭氧發(fā)酵。兼性塘的BOD去除卒取決于水中藻類濃度，一般可達70％－90％。比好氧塘更廣憎地去污。在兼性塘中放養(yǎng)水葫蘆、狐尾藻、行萊等植物時，能增強其除污能力。,兼性塘底部污泥厭氧分解產(chǎn)生的二氧化碳和氨等氣體進入塘的上層而被藻類和高籌水生植物吸收、利用；其他的中問產(chǎn)物也合進入塘的上、中部，繼續(xù)由兼性菌和好氧菌分解，最后也作為營養(yǎng)物質(zhì)

28、被菌、癢莉高等水生植物吸收。,（三）好氧塘 塘水深應(yīng)保證陽光透射到堵底，使藻類能在整個塘內(nèi)進行光合作用，好氧塘中藻一菌共生系統(tǒng)能很好的出去BOD、氮、磷等無機營養(yǎng)。但是：藻類過多 二次污染 除藻多級好氧塘：二級,,,三、氧化塘效益,1、凈化效益 除去率高、綜合處理2、經(jīng)濟效益 成本低,四、氧化塘系統(tǒng)類型,1、處理－儲存塘系統(tǒng),原生污水－一級處理－深兼性塘－貯存塘－農(nóng)田灌溉－排出

29、 沼氣貯存餡～污泥消化槽或沼氣池－曬泥場在缺水的北緯翎‘以南至長江以北地區(qū)，可采用如下過程： 城市污永—一級處理～來性塘～好氧槽～污水沼溉 污溫貓化塘－污泥干化場－滲濾永補充地下水,,,,（二）多級生態(tài)處理和利用系統(tǒng),城市污水－一級處理－浮木植物兼性塘－魚塘－鴨鵝塘一蘆葦槽－排出 污泥 沼氣一沼氣池 稻田養(yǎng)魚～排出

30、 肥料,,,,,,（三）高度有機廢水的多級氧化塘處理系統(tǒng) 高濃度有機廢水的處理較為困難，可采用多級氧化塘處理系統(tǒng)過程如下：高濃度有機廢水～恒淀池～厭氧槽～兼性摑～好氧塘～出水（四）病原微生物污水氧化塘處理系統(tǒng)該系統(tǒng)主要用于處理病原微生物含量較高的醫(yī)院污水，過程如下：醫(yī)院污水 化學(xué)沉淀 兼性塘 好氧塘 出水

31、 污泥消化,,,,,,五、發(fā)展趨勢,包括以下幾個方面： （l）厭氧、兼性、奸氧、曝氣和水葫蘆塘的技術(shù)日趨成熟，將得到廣泛的應(yīng)用、 （2）研究、開發(fā)和利用一些新型氧化塘（如水解池～穩(wěn)定塘）和水生植物塘（如蘆葦、水蔥、蒲草塘等）可多級串聯(lián)，進行二級或三級處理，也可作為最后凈化塘，生耍去除朋。 （3）自然凈化與人工強化措施相結(jié)合，提高凈化效率。 （4）充分利用氧化塘污水處理和污水

32、資源化的雙重功能，并有機地結(jié)合起來，提高氧化塘的生態(tài)、經(jīng)濟和社會效益。 （5）氧化塘傷由主要處理生活污水，發(fā)展為處理各種廢水。,,（一）活性污泥法1.機理 活性污泥法是利用人工培養(yǎng)和馴化的微生物群體去分解廢水中可供生物降解的有機物，通過生物化學(xué)反應(yīng)，改變這些有機物的性質(zhì)，再把它們從廢水中分寓出來。從而使廢水得到凈化的處理方法。 所謂活性污泥，是微生物群體及它們所吸附的有機物質(zhì)和無機物質(zhì)的總稱。微生物以細菌為主，

33、包括真茵、藻類、原生動物等．細茵是凈化功能的主體，污水中的溶解性有機物是透過細胞膜而被細菌吸收的；固體和膠體狀態(tài)的有機物是先由細菌分泌的酶分解為可溶性物質(zhì)，再滲入紉胞而被細菌利用的。,第三節(jié) 常用廢水生物處理法,工業(yè)廢水的種類繁多，不同企業(yè)廢水的性質(zhì)與成分差異很大，甚至對同一類企業(yè)，也因原料、生產(chǎn)工藝等條件不同而異。對干不同的工業(yè)廢水，其處理方法也不同。按照廢水處理的原理，可把各種處理方法歸納為；物理法、化學(xué)法、物理化學(xué)法、生物法四類。

34、,我們關(guān)心的主耍是生物方法。生物處理法分為好氧與厭氧兩大類。好氧生物處理效率高、使用廣泛，已成為生物處理廢水的主耍方法，通常所說的生物法均指此類而言、厭氧生物法主耍用于污泥的消化處理和高濃度有機廢水的處理。,好氧生物處理采用的方法有：活性污泥法、生物膜法以及氧化塘法。,2、基本流程,主要是曝氣池和二次沉淀池,在曝氣池中，首先墻養(yǎng)和馴化出具有適當(dāng)濃度的潘性污泥，然后引入待處理的廢水與池中恬性污泥混合為混合液，同時不斷地供給空氣，使氧

35、轉(zhuǎn)移到污水中促進好氣紉菌的活動，并使污水中的有機物與活性污泥充分接觸進行吸附氧化。經(jīng)氧化分解后，棍合液流出進入二次沉淀池，使泥水分離，澄清后將水排出。沉淀的污泥一部分回流到吧氣池與污水混合，維持凈化污水中的有機物所必需的活性污泥濃度，以實現(xiàn)連續(xù)的凈化過程；超過需耍的增長污泥郡分則是從系統(tǒng)中排出。,3、活性污泥降解慶水中有機物的過程活性污泥在曝氣過程中對有機物的降解（去除）可分為兩個階段——吸附階段和穩(wěn)定階段。在吸附階段，主宴是廢水中的

36、有機物轉(zhuǎn)移到活性污泥上去，這是由于清性污泥具有巨大的表面積，而在其表面上含有多糖類的粘性物質(zhì)所致。廢水主要靠活性污泥的吸附作用而得到凈化。在穩(wěn)定階段，主要是轉(zhuǎn)移到活性污泥上的有機物質(zhì)為微生物所利用的過程。當(dāng)廢水中的有機物處于懸浮狀態(tài)和膠態(tài)時，吸附階段很短（一般在10～45分鐘左右），而穩(wěn)定階段較長。,活性污泥法的主要問題是產(chǎn)生大量剩余的污泥，需要用其它辦法處理。現(xiàn)在世界各國，包括我國都發(fā)展了各種處理系統(tǒng)以減少剩余污泥的產(chǎn)量，顆?；钚晕?/p>

37、泥法就是一種行之有效的方法。這種方法是把活性污泥培養(yǎng)成顆粒狀，用顆粒活性污泥完全礦化廢水中的有機物，而不形成新的微生物細胞，或者只在顆?；钚晕勰鄡?nèi)部維持微生物細胞的新老更替。北京市高碑店污水處理廠使用的就是活性污泥法。,（二）生物膜法,生物膜法和活性污泥法一樣都是利用微生物來去除廢水中有機物的方法。但在活性污泥法中，微生物處于懸浮生長狀態(tài)，所以活性污泥系統(tǒng)又稱為懸浮生長系統(tǒng)。而生物膜中的微生物則附著生長在某些固體物的表面，所以生物膜處理

38、系統(tǒng)又稱為附著生長系統(tǒng)。,生物轉(zhuǎn)盤（又名轉(zhuǎn)盤式生物濾池）,1．生物膜的構(gòu)造與性能 微生物附著在介質(zhì)表面上，為微生物提供附著介質(zhì)的材料稱為濾料（或載體）。廢水在與濾料或載體流動接觸的過程中，其中的有機物被微生物同化并在濾料或載體的表面上逐漸形成生物膜。生物膜是微生物高度密集的物質(zhì)，是由好氧菌、厭氧菌、兼性菌．真菌、原生動物等組成的生態(tài)系統(tǒng)。另外，在一些生物膜處理的構(gòu)筑物中還會有藻類出現(xiàn)。對于不同的廢水、不同的工作條件和下同的處理設(shè)

39、施及部位，構(gòu)成生物膜的微生物種類和數(shù)量是不相同的。,生物膜首先吸附附著水層中的有機物，然后由生物膜外側(cè)的好氧菌將其分解；隨著傲生物的生長，生物膜的厚度不斷增加，當(dāng)達到一定厚度時，氧氣不能透入深部，使得在靠近濾料或載體表面的薄層中造成厭氧環(huán)境而形成厭氧膜層。 生物膜的內(nèi)外進行著多種物質(zhì)的傳遞，其過程為；空氣中的氧溶于流動水層中，井通過附著水層傳給生物膜，供微生物呼吸用；污水中的有機物則由流動水層傳遞給附著水層。再進入塵物膜被降解，

40、微生物的代謝產(chǎn)物則沿著相反的方向徘除．,隨著厭氧層厚度的增加，其代謝產(chǎn)物也逐漸增多。當(dāng)這些代酣產(chǎn)物透過好氧層逸出時，破壞了好氧層生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定狀態(tài)，也減弱了生物膜在濾料域載體）上的固著力．此時的生物膜呈老化狀態(tài)。在流動水的沖刷下，老化的生物膜脫落，新的生物膜又開始生長，它具有較強的凈化功能。,3、生物膜法的特點 生物膜由于固著在濾料或載體上，因此能在膜上生長那些繁殖速度慢、世代時問長的細菌和較高級的微生物，如絲狀菌、輪蟲、寡毛蟲

41、等。為生物膜法多為分段處理，在每段都能自然形成各自獨特的優(yōu)勢微生物種群。由于生物膜生物相的多樣化和生物膜法處理工藝的結(jié)構(gòu)特點，使得生物膜法對水量、水質(zhì)變動具有較強的適應(yīng)性，并能在低溫條件下保持較好的凈化功能。它與活性污泥法相比，處理工藝產(chǎn)生的污泥量少，約為淆性污泥法的3／4，動力耗費一般較低，所產(chǎn)生的污泥宜干固液分離。,（三）污水處理結(jié)——氧化塘（生物塘） 污水處理塘是一些適宜的自然池塘、經(jīng)人工改造的自然池塘或是人工修建

42、的池塘。這些池塘通過不同工作原理和凈化機理，諸如厭氧、好氧、兼性生物凈化、水生生物處理、水生態(tài)系統(tǒng)凈化、封閉式貯留、調(diào)貯控制排放等．以保證其排出的水量水質(zhì)不超過受納水體的自凈容量。,大多數(shù)的污水處理塘是利用水垢中的微生物和藻類對污水和有機廢水迸行需氧生物處理，所以又稱生物塘。,有多年的歷史：據(jù)美國的資料，在60年代初，美國用作家庭生潔污水處理的生物浴已超過1000多個，而用作工業(yè)廢水處理的生物塘也超過800個。近隼來，考慮到節(jié)能和污水

43、的深度處理，各國吏加重視刊用生物塘處理污水。美國在1972年已有生物塘4000多個，占當(dāng)時美國城市污水廠總數(shù)的1／3。 我國從20世紀(jì)叨年代初就開晨了應(yīng)用生物塘處理城市清水和工業(yè)廢水的探索性研究。據(jù)有關(guān)資料，到1984年，我國就有犯座生物塘．過去生物塘主要用于處理人口較少的城鎮(zhèn)污水，現(xiàn)在已發(fā)履到每天可處理10萬噸以上污水。澳大利亞墨爾本市生物塘每天可處理35萬噸污水。,一、我國氧化塘的主要特點,(一)充分利用地形，工程簡易,(二

44、)超大型氧化塘工程,(三)凈化和利用相結(jié)合,(四)廣譜、高故和穩(wěn)定的凈化能力,(玉)人工強化系統(tǒng)絡(luò)的研究和應(yīng)用,根據(jù)污水處理塘的凈化機理，大致可分為塘、厭氧塘、兼性塘、曝氣氧化塘、塘田和魚塘等。,二、氧化塘結(jié)構(gòu)及凈化機制,厭氧塘是在處理高濃度有機污染物時，在兼性塘和好氧塘前的預(yù)處理塘，有機負菏高，厭氧占優(yōu)勢。N03-和NO2-、硫酸鹽和碳酸鹽是厭氧茵和兼性茵的主要供氧體。厭氧降解包括兩個階段：第一階段是產(chǎn)酸階段，第二階段是甲烷

45、發(fā)酵，就去除COD和BOD而言，產(chǎn)酸階段COD和BOD降低得很少，但在甲烷發(fā)酵階段則明顯降低。因為在甲烷發(fā)酵階段廢水中有機物的主要組成元素碳、氫、氧和氯等轉(zhuǎn)變?yōu)榧淄楹投趸级鴱膹U水中除去。產(chǎn)生甲烷和二氧化碳等氣體的量越大，BoD和COD的去除率越高。,1、厭氧塘,(二)兼性塘,分層:塘的上層陽光充沛，藻類光合作用旺盛，水中溶解氧充足，是好氧菌—藻類共生系統(tǒng)；中層光照弱，溶解氧少，兼性微生物占優(yōu)勢；底層為厭氧層，厭氧微生物占優(yōu)勢

46、，對沉淀于塘底的污泥進行厭氧發(fā)酵。兼性塘的BOD去除率取決于水中藻類濃度．一般可達70％一90％，比好氧塘更廣譜地去污。在兼性塘中放養(yǎng)水葫蘆、狐尾藻等植物時，能增強其除污能力。,(三)好氧塘,塘水深應(yīng)保證陽光透射到塘底，使藻類能在整個搪內(nèi)進行光合作用，好氧塘中藻—菌共生系統(tǒng)能很好地除去BOD、氮、磷等無機營養(yǎng)，但由于藻類大量繁殖，致使出水水質(zhì)臺藻類過多而使懸浮物、BOD、COD及總氮等含量偏高，造成水體第二次污染：因此，國外常采用除

47、藻技術(shù)，但技術(shù)復(fù)雜且不經(jīng)濟。最簡便、經(jīng)濟和合理的除藻技術(shù)是養(yǎng)魚、蝦、貝、鴨和鵝等，消耗藻類，維持水體營養(yǎng)平衡，實現(xiàn)污水資源化。好氧塘如果水質(zhì)差，塘淺不易養(yǎng)魚，可種植耐污而有凈化能力的水蔥、盧葦、菖蒲、水花生及水葫蘆等。,三、氧化塘的效益（一）、凈化效率,因素：季節(jié)生態(tài)系統(tǒng)類型和生物量藻類過多,水解池—穩(wěn)定塘是一種新型的氧化塘系統(tǒng)，與傳統(tǒng)氧化塘相比，其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在降解范圍廣和降解速率快，在達到同樣的出水水質(zhì)時，所需時間可縮短50

48、％。同時、占地面積也可減少50％。主要是因為水解他能將大分子難降解有機物轉(zhuǎn)化為小分子物質(zhì)，從而加速了在后續(xù)穩(wěn)定塘中的降解。,四、氧化塘系統(tǒng)的類型,(一)處理—貯存培系統(tǒng),(二)多級生態(tài)處理與利用系統(tǒng),污水通過二級處理，仍然合有一定量的懸浮固體、溶解性有機物質(zhì)、溶解性無機鹽類，特別是含有較大量的氮、磷物質(zhì)，因此，必須采取三級處理、但三級處理費用昂貴，所以提出用土地處理代替三級處理。這樣不僅費用低廉、節(jié)省能耗，且可利用肥源，促進土壤生態(tài)平衡

49、，保護土壤,第四節(jié) 污水土地處理系統(tǒng),土地處理系統(tǒng)概念,污水土地處理是在人工調(diào)控下利用土壤—微生物—植物組成的生態(tài)系統(tǒng)使污水中的污染物凈化的處理方法。 在污染物得以凈化的同時，水中的營養(yǎng)物質(zhì)和水分也得以循環(huán)利用。因此，土地處理是使污水資源化、無害化和穩(wěn)定化的處理利用系統(tǒng)。 污水土地處理是在污水農(nóng)田灌溉的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，二者不同：,和污灌相似但不同：,,一、土地處理系統(tǒng)類型,,土地處理技術(shù)有五種類型： 慢速滲濾、 快速

50、滲濾、 地表漫流、 濕地 地下滲濾系統(tǒng)。 土地處理系統(tǒng)是由污水預(yù)處理設(shè)施，污水調(diào)節(jié)和儲存設(shè)施，污水的輸送、布水及控制系統(tǒng)，土地凈化田，凈化出水的收集和利用系統(tǒng)等五部分組成。,1．慢速滲濾系統(tǒng) 慢速滲濾系統(tǒng)適用于滲水性良好的土壤、砂質(zhì)土壤及蒸發(fā)量小、氣候潤濕的地區(qū)。廢水經(jīng)噴灌或面灌后垂直向下緩慢滲濾，土地凈化田上種作物，這些作物可吸收污水中的水分和營養(yǎng)成分，通過土壤—微生物—作物對污水進行凈化，部分污水蒸發(fā)和滲濾。慢

51、速滲濾系統(tǒng)的污水投配負荷一般較低，滲濾速度慢，故污水凈化效率高，出水水質(zhì)優(yōu)良。 慢速滲濾系統(tǒng)有農(nóng)業(yè)型和森林型兩種。其主要控制因素為：灌水率、灌水方式、作物選擇和預(yù)處理等。,2．快速滲濾系統(tǒng) 適用于滲透性非常良好的土壤，如砂土、礫石性砂土、砂質(zhì)砂土等。污水灌至快速滲濾田表面后很快下滲進入地下，并最終進入地下水層。灌水與休灌反復(fù)循環(huán)進行，使濾田表層土壤處于厭氧一好氧交替運行狀態(tài)，依靠土壤微生物將被土壤截留的溶解性和懸浮

52、有機物進行分解，使污水得以凈化。 快速滲濾法的主要目的是補給地下水和廢水再生回用。用于補給地下水時不設(shè)集水系統(tǒng)，若用于廢水再生回用，則需設(shè)地下集水管或井群以收集再生水 。 進入快速滲濾系統(tǒng)的污水應(yīng)進行適當(dāng)預(yù)處理，以保證有較大的滲濾速率和硝化速率。一般情況下，污水經(jīng)過一級處理就可以滿足要求。若可供使用的土地有限，需加大滲濾速率，或要求高質(zhì)量的出水水質(zhì)時，則應(yīng)以二級處理作為預(yù)處理。,3．地表漫流系統(tǒng) 地表漫流系統(tǒng)適

53、用于滲透性低的黏土或亞黏土，地面最佳坡度為2％到 8％。廢水以噴灌法或漫灌(淹灌)法有控制地分布在地面上均勻的漫流，流向設(shè)在坡腳的集水渠，在流行過程中少量廢水被植物攝取、蒸發(fā)和滲人地下。地面上種牧草或其他作物供微生物棲息并防止土壤流失，尾水收集后可回用或排放水體(圖4—8)。 采用何種灌溉方法取決于土壤性質(zhì)、作物類型、氣象和地形。,4．濕地處理系統(tǒng) 濕地處理系統(tǒng)是一種利用低洼濕地和沼澤地處理污水的方法。污水有控制地投配到

54、種有蘆葦、香蒲等耐水性、沼澤性植物的濕地上，廢水在沿一定方向流行過程中，在耐水性植物和土壤共同作用下得以凈化 濕地處理可用于直接處理污水或深度處理。污水進入系統(tǒng)前需預(yù)處理，方法有化糞池、格柵、篩網(wǎng)、初沉池、酸化(水解)池和穩(wěn)定塘等。,5．地下滲濾處理系統(tǒng) 地下滲濾處理系統(tǒng)是將污水投配到距地面約0.5m深，有良好滲透性的地層中，藉毛管浸潤和土壤滲透作用，使污水向四周擴散，通過過濾、沉淀、吸附和生物降解作用等過程使污水得到凈

55、化. 地下滲濾系統(tǒng)適用于無法接人城市排水管網(wǎng)的小水量污水處理，如分散的居民點住宅、度假村、療養(yǎng)院等。污水進入處理系統(tǒng)前需經(jīng)化糞池或酸化(水解)池預(yù)處理。,二、土地處理系統(tǒng)的基本功能與處理機制,污水土地處理系統(tǒng)的凈化機理十分復(fù)雜，它包含了物理過濾、物理吸附、物理沉積、物理化學(xué)吸附、化學(xué)反應(yīng)和化學(xué)沉淀、微生物對有機物的降解等過程。因此，污水在土地處理系統(tǒng)中的凈化是一個綜合凈化過程。1)物理過濾：土壤顆粒間的孔孫能截留，濾除廢水中的

56、懸浮顆粒；2)物理吸附和物理沉積： 土壤中粘土礦物吸附功能；廢水中的部分重金屬離子可能會由于被吸附、被置換而沉積于土壤中。,3)物理化學(xué)吸附： 金屬離子與土壤中無機或有機膠體反應(yīng)形成蠹合化合物；有機物與無機物反應(yīng)生成復(fù)合物；重金屬離子由于陽離子交換而被置換吸附；生成非溶性化合物。4)化學(xué)反應(yīng)與沉淀：5)微生物的代謝和有機物的分解： 異養(yǎng)型微生物；厭氧型微生物；硝化菌、反硝化菌等,不同污染物的凈化機理,主要污染物的去除途

57、徑如下： 1．BOD的去除 BOD大部分是在土壤表層土中去除的。土壤中含有大量的種類繁多的異養(yǎng)型微生物，它們能對被過濾、截留在土壤顆粒空隙間的懸浮有機物和溶解有機物進行生物降解，并合成微生物新細胞。當(dāng)處理水的BOD負荷超過土壤微生物分解BOD的生物氧化能力時，會引起厭氧狀態(tài)或土壤堵塞。,2．磷和氮的去除 在土地處理中，磷主要是通過植物吸收，化學(xué)反應(yīng)和沉淀(與土壤中的鈣、鋁、鐵等離子形成難溶的磷酸鹽)，物理吸附和沉

58、積(土壤中的黏土礦物對磷酸鹽的吸附和沉積)，物理化學(xué)吸附(離子交換、絡(luò)合吸附)等方式被去除。其去除效果受土壤結(jié)構(gòu)、陽離子交換容量、鐵鋁氧化物和植物對磷的吸收等因素影響。 氮主要是通過植物吸收，微生物脫氮(氨化、硝化、反硝化)，揮發(fā)、滲出(氨在堿性條件下逸出、硝酸鹽的滲出)等方式被去除。其去除率受作物的類型、生長期、對氮的吸收能力，以及土地處理系統(tǒng)的工藝等因素影響。,3．懸浮物質(zhì)的去除 污水中的懸浮物質(zhì)是依靠作物和土壤顆粒

59、間的孔隙截留、過濾去除的。土壤顆粒的大小、顆粒間孔隙的形狀、大小、分布和水流通道，以及懸浮物的性質(zhì)、大小和濃度等都影響對懸浮物的截留過濾效果。若懸浮物濃度太高、顆粒太大會引起土壤堵塞。 4．病原體的去除 污水經(jīng)土壤過濾后，水中大部分的病菌和病毒可被去除，去除率可達92％～97％。其去除率與選用的土地處理系統(tǒng)工藝有關(guān)，其中地表漫流的去除率略低，但若有較長的漫流距離和停留時間，也可達到較高的去除效率。,5．重金屬的去除

60、 重金屬的去除主要是通過物理化學(xué)吸附，化學(xué)反應(yīng)與沉淀等途徑被去除的。重金屬離子在土壤膠體表面進行陽離子交換而被置換、吸附，并生成難溶性化合物被固定于礦物晶格中；重金屬與某些有機物生成可吸性螯合物被固定于礦物晶格中；重金屬離子與土壤的某些組分進行化學(xué)反應(yīng)，生成金屬磷酸鹽和有機重金屬等沉積于土壤中。,三、 影響條件,第八章 大氣污染及生物防治,酸雨,第一節(jié) 大氣污染慨述,,大氣污染的危害　　大氣污染對人體的危害主要表現(xiàn)為盧呼吸道疾病

61、；對植物可使其生理機制受抑制，生長不良，抗病抗蟲能力減弱，甚至死亡；大氣污染還能對氣候產(chǎn)生不良影響，如降低能見度，減少太陽的輻射(據(jù)資料表明，城市太陽輻射強度和此外線強度要分別比農(nóng)村減少10～30%和10～25%)而導(dǎo)致城市佝僂發(fā)病率的增加；大氣污染物能腐蝕物品，影響產(chǎn)品質(zhì)量；近十幾年來，不少國家發(fā)現(xiàn)酸雨，雨雪中酸度增高，使河湖、土壤酸化、魚類減少甚至滅絕，森林發(fā)育受影響，這與大氣污染是有密切關(guān)系的。,第二節(jié) 溫室效應(yīng)溫室效應(yīng)（G

62、reenhouse effect）， 定義為：從太陽輻射出來的光線原本波長較小，越過大氣層時可以穿透具有與玻璃一樣效應(yīng)的二氧化碳、甲烷、一氧化二氮、臭氧、氟氯碳化物等氣體而抵達地球表面；然而，抵達地球表面的陽光經(jīng)地表反射后波長較長，會被二氧化碳等氣體阻擋，不容易散失于大氣外，以致地球上的溫度逐年增高。,一、溫室氣體,,1.二氧化碳（CO2）： 由于大量使用煤、石油、天然氣等石化燃料，全球的二氧化碳正以每年約60億噸的量增加中，是造

63、成溫室效應(yīng)的主要氣體。 2.氟氯碳化物（CFCs）：目前以 CFC-11， CFC-12，CFC-113 為主。使用于冷氣機、電冰箱的冷媒、電子零件清潔劑、發(fā)泡劑，是造成溫室效應(yīng)的氣體。 3.甲烷（CH4）：有機體發(fā)酵與化及物質(zhì)不完全燃燒的過程會產(chǎn)生甲烷，主要來自牲畜、水田、掩埋場及汽機車的排放 4.氧化亞氮（N2O）：系由燃燒石化燃料、微生物及化學(xué)肥料分解所排放。 5.臭氧（O3）：來自汽機車等所排放的氮氧化物及碳氫化合物，經(jīng)

64、光化學(xué)作用而產(chǎn)生的氣體。,,,溫室效應(yīng)理論認為，大氣層中的二氧化碳、甲烷等氣體能阻止地球散發(fā)熱量，形成類似溫室一樣的效果。根據(jù)這個理論，科學(xué)家們認為人類燃燒化石燃料排放過量二氧化碳，使全球氣溫升高。但是，部分科學(xué)家仍對溫室效應(yīng)理論持懷疑態(tài)度，其原因是它與地球歷史上一次大冰期的紀(jì)年有矛盾。,而在２７日出版的《地質(zhì)學(xué)》雜志上，俄亥俄州立大學(xué)地質(zhì)學(xué)家索爾茲曼等人發(fā)表論文指出，奧陶紀(jì)末冰期發(fā)生的時間應(yīng)該比傳統(tǒng)認識的早１０００萬年，當(dāng)時地球上火山

65、噴發(fā)活躍期還沒有開始，大氣中二氧化碳濃度比較低。,二．增溫及后果,,,,,,盡管不同研究人員的結(jié)果可能不同，近百年來海平面上升卻是不容置疑的事實。自上世紀(jì)末以來，海平面上升約10厘米或稍多。據(jù)預(yù)測，到下個世紀(jì)末，海平面將比現(xiàn)在上升50厘米甚至更多。海平面上升將給人類帶來驚人的嚴重影響。,,,,,,對氣侯帶和植被分布的影響,由于溫室效應(yīng)，使熱帶北界可能向北椎移2“，其界線大體與北回歸線一，而垂直高區(qū)可能上升 150 m左右。,三、對策

66、 （一）溫度、濕度的變化，必然迫使我們要相應(yīng)調(diào)整農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)和土地利用方式,（二）保護森林、造林綠化是減少溫室效應(yīng)的重要措施,（三）減少CO2的排放量是減緩增溫的重耍保證,,第三節(jié) 酸雨,「酸雨」，顧名思義，雨是酸的。其正確的名稱應(yīng)為「酸性沉降」，它可分為「濕沉降」與「干沉降」兩大類，前者指的是所有氣狀污染物或粒狀污染物，隨著雨、雪、霧或雹等降水型態(tài)而落到地面者，后者則是指在不下雨的日子，從空中降下來的落塵所帶的酸性物質(zhì)而言。,，火山

67、,,,在化學(xué)上定義水之pH(酸堿)值等于七為中性，小于則是酸性。自然大氣中含有大量二氧化碳，二氧化碳在常溫時溶解于雨水中并達到氣液相平衡后，雨水之酸堿值約為 5.6，因此大自然的雨水是酸的；但是，在大自然中，仍存在其它致酸的物質(zhì)，,例如爆發(fā)所噴出的硫化氫，海洋所釋放出的二甲基硫，高空閃電所導(dǎo)致之氮氧化物等，均會使雨水進一步酸化，而酸堿值會降至 5.0 左右。因此，在 1980 年代后期以來，許多國內(nèi)外（包含環(huán)保署研究報告）研究者，已將所

68、謂「酸雨」認知為當(dāng)雨水酸堿值在 5.0 以下時，即確定受到人為酸性污染物的影響。因此，在環(huán)保署研究報告中，已統(tǒng)一雨水酸堿值達 5.0以下時，正式定義為「酸雨」。,二、酸雨的組成         一般酸水化學(xué)組成中，較重要的物種包括 H+、Cl-、NO3-、SO2-4、NH4+、K+、Na+、Ca2+及 Mg2+ 等九種。其來源包括,一般而言NO3-及 SO

69、2-4 為主要的致酸物質(zhì)，Ca2+ 及 NH4+ 為主要的中和(致鹼)物質(zhì)。,酸雨的危害1、酸污染對人類最嚴重的副作用就是呼吸方面的問題。 眼角膜和呼吸道粘膜對酸類卻十分敏感，酸雨或酸霧對這些器官有明顯刺激作用，導(dǎo)致紅眼病和支氣管炎,咳嗽不止,尚可誘發(fā)肺病,這是酸雨對人體健康的直接影響。 另一方面，農(nóng)田土壤酸化，使本來固定在土壤礦化物中的有害重金屬,如汞、鎘、鉛等,再溶出,繼而為糧食，蔬菜吸收和富集,人類攝取后,中毒,