第二章-水體污染與自凈和水處理的基本方法

1、第二章第二章水體污染與自凈和水處理的基本方法水體污染與自凈和水處理的基本方法1、水體污染與生態(tài)系統(tǒng)、水體污染與生態(tài)系統(tǒng)向水體排放污染物質(zhì)，在沒有超過一定限度的情況下，存在著一種正常的生物循環(huán)。在此循環(huán)中，細(xì)菌的作用很重要，因?yàn)榧?xì)菌能將有機(jī)物轉(zhuǎn)化成無機(jī)物和細(xì)菌的細(xì)胞。無機(jī)物又被藻類轉(zhuǎn)化為藻類的細(xì)胞。這些藻類和細(xì)菌又成為浮游動(dòng)物的食物，而浮游動(dòng)物又成為蝦類、魚類的食物。這些水生動(dòng)物又成為鳥類、獸類以及人類的食物。當(dāng)人類將其廢物排入水體和鳥獸

2、排泄物流入水體后，水中的細(xì)菌又將有機(jī)物同化為細(xì)菌細(xì)胞，然后再繼續(xù)循規(guī)蹈矩環(huán)下去。構(gòu)成索鏈狀系列，轉(zhuǎn)為食物鏈。從生態(tài)學(xué)的角度看，當(dāng)生物循環(huán)恢復(fù)到原來的正常狀態(tài)，就保持了生態(tài)平衡。生態(tài)原是研文生物的形態(tài)、生活特性以及各種生物之間，生物與環(huán)境因素之間相互關(guān)系的科學(xué)。這種生物和非生物之間的相互關(guān)系，即所謂的生態(tài)系統(tǒng)。食物鏈有一個(gè)突出特征即集作用，某些重金屬元素代其它有害有毒物質(zhì)，在水中的濃度雖然不變，但一些維生物及藻類可能對(duì)它的有選擇性的濃縮蓄

3、積作用，通過食物鏈一級(jí)一級(jí)地畜集起來，成為一些動(dòng)物或人類的食物時(shí)，可能達(dá)到很高的濃度，產(chǎn)生有差于機(jī)的作用。多年來，人類就利用水體處理生活用水和工業(yè)廢水。在水體正常生物循環(huán)中能夠同化有機(jī)廢物的最大數(shù)量，款為“自凈容量”或“同化容量”。一旦排入河流的廢水超過河流的“自凈容量”時(shí)，正常生物循環(huán)或生態(tài)平衡將被破壞，河流即被污染。在一般情況下，縱林河川正常的生態(tài)平衡的關(guān)鍵是水中的溶解氧。當(dāng)水中有機(jī)物濃度逐漸增加時(shí)，細(xì)菌就大量繁殖而消耗水中的溶解氧

4、。當(dāng)溶解氧繼續(xù)降低即3~4mgt以下時(shí)，魚類就不能生存；當(dāng)溶解氧繼續(xù)降低，甲殼類動(dòng)物、輪蟲和原生動(dòng)物等也將陸續(xù)死亡，最后只制下細(xì)菌。由于缺氧，厭氧菌大量繁殖，因而使水變黑并發(fā)出惡臭，污染環(huán)境，有害于人體。影響水中氧平衡的主要因素有三：①耗氧物質(zhì)的排入：包括可生物氧化的有機(jī)物和無機(jī)還原性物質(zhì)。②抑制大氣復(fù)氧的物質(zhì)的排入：油脂、去污劑等能在水面上形成薄膜而影響氧氣進(jìn)入水體。實(shí)驗(yàn)表明：當(dāng)油膜厚度大于10—4cm時(shí)，就能對(duì)河水中氧的進(jìn)入產(chǎn)生影響

5、。油類物質(zhì)還能填塞魚的鰓部，使魚呼吸困難，甚至引起魚的窒息。③熱污染：A、火電廠、核電站、鋼鐵廠等企業(yè)的冷卻水，可引起水溫上升，氧在水中的溶解氧降低。B、水溫升高某些毒物的毒性升高，如水溫升高10℃時(shí)，氰化鉀對(duì)魚產(chǎn)生雙倍的毒性。C、水溫升高，細(xì)菌繁殖加快，助長(zhǎng)水草生長(zhǎng)，影響河水的流動(dòng)等。關(guān)于水體的污染，防有機(jī)污染，毒物污染和熱污染外，還有一種營(yíng)養(yǎng)污染又稱富營(yíng)養(yǎng)化。城市生活污水和生產(chǎn)污水中常含有大量的生物營(yíng)養(yǎng)元素，這些元素包括：氮、磷、硅

6、、鉀、維生素、級(jí)量。金屬元素和其它有機(jī)化含物，對(duì)湖泊和水庫影響最大的主要是磷和氮。河流含生物營(yíng)養(yǎng)元素較多時(shí)，一般影響不大，但在緩溫流動(dòng)的湖泊、水庫、內(nèi)海等水域，由于生物營(yíng)養(yǎng)元素的增加，促進(jìn)了藻類浮游生物的繁殖。大量繁殖的藻類會(huì)在水面形成密集的“水花”或“紅潮”。藻類死亡和腐化又會(huì)引起水中氧的大量減少，使水化惡化。（一般講，處于富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)），水體富營(yíng)養(yǎng)化后，要使它恢復(fù)，需要相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間。廢水排入水體會(huì)造成嚴(yán)重的危害，但從另一方面看，水體也

7、有一定的自身凈化廢水中污染物的能力。2、水體自凈、水體自凈水體受到廢水污染后，逐漸以不結(jié)變清的過程特為水體自凈。由于廢水一般排入地面水體，故本書討論地面水體，并且著重討論河流的自凈問題。水體自凈過程十分復(fù)雜，受很多影響因素：其中：此值大時(shí)，Q也大，υ也大，污染物的推流與擴(kuò)散速度快。還因兩者比值大，參加到初始稀釋中去的那部分河流流量相對(duì)于整個(gè)河流流量的比例就小，這時(shí)廢水在與河水不斷混合交換過程中，將通過較長(zhǎng)的距離，才能在整個(gè)河流斷面上，達(dá)

8、到完全均勻混合。②廢水排放口形式：如廢水在岸邊集中一點(diǎn)排入河道，則達(dá)到完全混合所需時(shí)間較長(zhǎng)；如廢水是分散地排放于河道中，則達(dá)到完全混合的需時(shí)間較短。③河流水文條件：如河道的深度，河床的彎曲狀況，水流速度以及是否有急流等因素。顯然，在沒有達(dá)到完全混合的河道斷面上，只有一部分河水參與了對(duì)廢水的稀釋。參與混合的河水流量與河水總流量之比，特為混含系數(shù)：a=(Q1≤Q)（2—3）QQ1式中a—混合系數(shù)Q1—參與混合的河水流量Q—河水總流量在完全混