1、第 2 节 水处理与水保障,第二章水体污染与饮用水安全,讲课人: 单国强环境科学与工程学院,一 污水处理的工艺 1. 污水处理（sewage treatment, wastewater treatment） 采用技术手段，将污水中的污染物分离出去，使水质得到净化。,2. 污水处理的基本工艺,（1）物理方法： 通过物理作用，以分离、回收废水中不溶解的呈悬浮状态的污染物质（包括油膜和油珠）的废水处理法。a 粗粗滤：粗过滤悬浮物（3mm），格栅或筛网b 沉淀：砂粒（0.2 mm）c 气浮：水中产生大量的微气泡，经过气浮处理，除油d 细过滤：通过有孔隙材料的过滤,格栅,机械自动清除式格栅,（2）化学法
2、： 通过化学反应去除废水中污染物质，或将其转化为无害物质，使溶解、胶体状态的污染物质产生沉淀的废水处理法。 a 混凝：混凝分为凝聚与絮凝。前者指加盐类，降低或消除胶体粒表面的电荷低，以致胶体颗粒脱稳相互聚结而产生沉淀；后者系由高分子化合物吸附胶体颗粒，使胶体颗粒相互聚结而产生絮凝沉淀。,b 氧化还原：氧化还原变成无毒的物质。常用的氧化剂是氧气、臭氧、氯 气、漂白粉等。常用的还原剂硫酸亚铁、铁粉、锌粉等。c 中和法：加入酸或碱去中和污水中的酸碱性，用盐酸或硫酸，或石灰、 氢氧化钠等d 化学沉淀：变成不溶解的，比如加石灰、H2S等，除重金属Hg、Pb。e 电解法： 阴阳离子在电极表面的富集沉淀。多
3、用于重金属回收和含氰的 污水处理。,（3）高级物理化学法： 吸附：采用多孔的固体颗粒物质，吸附到固体表面，比如活性碳、硅藻土。 离子交换： 高分子树脂材料，先除去水中的悬浮物、油渍、有害气体等，有时还要调整pH，以便提高处理效果。膜分离：利用膜材料。,（4）生物处理法 ： 通过微生物的代谢作用，使废水中呈溶解、胶体态以及微细悬浮态的有机污染物质转化稳定、无害物质的废水处理方法。根据起作用的微生物不同，生物处理法又可分为好氧生物处理法和厌氧生物处理法。 活性污泥法：向废水中连续通入空气，经一定时间后因好氧性微生物繁殖而形成的絮凝污泥状，其上栖息着微生物群，具有很强的吸附与氧化有机物的能力。需要曝
4、气供氧。,首先在前期处理的时候，利用氨化菌的氨化反应，有机氮被分解转化为NH4 +离子，这一过程称为氨化过程。然后在由好氧微生物在有氧状态下完成硝化反应，将NH4+化成NO3-。然后，在缺氧状态下，反硝化菌将亚硝酸盐氮、硝酸盐氮还原成气态氮（N2）。 某些微生物在好氧时能大量吸收磷，转化合成的结构化合物，并且能逆浓度过量吸磷合成磷酸盐颗粒，供其使用。这些细菌称为聚磷菌，存在于污泥中。,生物脱N、P,一级处理：物理法处理水中的悬浮颗粒，使BOD的去除率为30%，悬浮物50%。二级处理：达到除水中胶体或溶解态的有机质，多采用活性污泥处理，BOD去90%。基本上可以排放了，排放需要达到污水中污染物的
5、排放的国家标准。三级处理：侧重于彻底除污染物，进一步降解难降解的有机物、NP可溶解性物质。采用生物膜法生物脱NP、混凝沉淀法、活性炭吸附、离子交换、臭氧氧化法、膜分离。,3. 废水处理方法分类,常规处理的主要对象为水源水中的悬浮物、溶解或胶体物质、病原微生物等。“混凝-沉淀-过滤-消毒”等工序组成，该工艺仍为中国和世界上大多数水厂所采用。要求水源地的水质要求较高。,二 自来水厂的常规处理工艺,1 自来水处理工艺,微量有机污染物，主要包括人类活动排放的工业添加剂；农业杀虫剂；内分泌激素、镇痛解热药、抗生素等药物、化妆品等多种有机物。微量有机污染物已先后在河流、湖泊、海洋、地下水等天然水环境中检出
6、。尽管其浓度水平较低，但其潜在的生态毒性却不容忽视。,* 微量新型污染物-自来水厂常规处理工艺无能为力,全氟辛酸（PFOA）和全氟辛烷磺酸（PFOS）,环境中物质，进入人体，能够发挥类似于机体正常激素功能，从而干扰生物体的内分泌功能，引起机体功能紊乱的物质。,环境内分泌干扰物environmental endocrine disruptingchemicals EEDs ：,常见的EEDs：洗涤剂：壬基酚、辛基酚等；有机氯农药：DDT、甲氧DDT、六六六等；有机磷农药：乐果、马拉硫磷、乙酰甲胺磷等；拟除虫菊酯：氯氰菊酯、氰戊菊酯等；除草剂：利谷隆、除草醚、莠去净等；塑料增塑剂：邻苯二甲酸脂类等
7、；塑料制品焚烧产物：四氯联苯、二恶英等；合成树脂原料：双酚A、双酚F等；绝缘材料：阻燃剂、多氯联苯、多溴联苯等对生殖系统有作用，影响生育能力，导致乳腺癌等。,* 消毒副产物带来新的污染 氯化消毒副产物主要是指饮用水氯化消毒过程中产生的氯代化合物，主要有：1. 无机副产物氯胺, 包括次氯酸与氨反应生成的多氯胺及其他产物，这些无机副产物对人体健康都不会产生很大危害。2.有机副产物氯代的碳氢化合物，如：三氯甲烷和卤乙酸，因其强致癌性已成为控制的主要目标，而且也分别代表了挥发性和非挥发性的两类消毒副产物。3. 其他有机污染物、藻毒素受氯代氧化转化更毒的化合物。目前的解决途径:一是设法降低水中形成卤代有
8、机物前体;二是采用其他非氯消毒剂如二氧化碳、臭氧、紫外线等消毒;三是去除氯消毒后水中形成的卤代有机物。,嗅味物质 不良嗅味是国内外饮用水处理中常见的问题,虽然其对人体健康的影响尚不明确, 但它降低了饮用水的质量, 引起了用户的抱怨及对水质的怀疑。饮用水的嗅味主要包括土霉味、鱼腥味、芳香臭和青草味等, 嗅味物质以引起土霉味的土臭素和二甲基异冰片最为常见。,A 水源地，特别是取水口的污染与保护问题B 水在河道长距离传输中与水库蓄水过程中污染问题C 水厂处理中出现的问题D 自来水管道二次污染的问题。,三、饮用水安全需要考虑的首要问题：以引滦入津工程为例,天津芥园水厂采用新法除藻类，解决夏天原水带来的
9、高藻问题,严重富氧化的水面,尾砂流入滦河水面上漂浮着死畜,河道清理垃圾、清除非法鱼市,（一）自来水的弊端 （二）桶装水弊端（三）健康意识增长,自来水终端处理,纯水机,管道直饮水系统,四 自来水终端处理,1）臭氧、紫外线杀菌2）活性炭吸附3）反渗透膜法4）微过滤及超过滤膜法5）复合型过滤,自来水终端处理工艺,1）臭氧、紫外线杀菌2）活性炭吸附3）反渗透膜法4）微过滤及超过滤膜法5）复合型过滤,微型化三级处理,2 自来水净化器,家用净水器实质上是给水深度处理的小型化，其主要处理对象是自来水中的浊度、色度、异嗅和有机物，金属等。它一般由预过滤（粗滤）、吸附、精滤（微过滤、超过滤、反渗透）等三部分组成
10、。其中吸附（通常采用活性炭吸附）和精滤是去除水中有机物、金属、异嗅和色度的主要手段。,* 饮用水管理的经济问题1. 行政区分管理2. 经济利益博弈3. 桶装水的商业宣传与竞争,地方性砷中毒，是一种饮用水公害病， 是在特定地理环境下的居民长期通过饮水、空气、食物摄入过多的砷，而引起的以皮肤色素脱失、着色、角化及癌变为主的全身性的慢性中毒性疾病。环境水的砷污染 ，也可以引起砷中毒性皮炎,砷中毒性皮炎,砷含量0.01mg/L,废水,污水处理,输水,水体,水源地,水厂,管道输送,用户,终端净化,污水排放标准,地面水环境质量标准,生活饮用水卫生标准,五 水标准,标准： 为了在一定范围内获得最佳秩序，经协
11、商一致制定并由公认机构批准，共同使用的和重复使用的“规则”，并形成的一种规范性文件。,标准的法律效力 标准不是立法机关指定的法律，也不是行政机关指定的行政法规，他是国家标准化行政部门批准颁发的规范性文件，具有一定的法制约束力。但不具有完全的法律效力，只是执法部门的技术依据和事实参考，但是强制执行的。,地表水根据当地的环境功能和保护目标，按功能高低依次划分为五类：类主要适用于源头水、国家自然保护区；类主要适用于集中式生活饮用水地表水源地一级保护区、珍稀水生生物栖息地、鱼虾类产场、仔稚幼鱼的索饵场等；类主要适用于集中式生活饮用水地表水源地二级保护区、鱼虾类越冬场、洄游通道、水产养殖区等渔业水域及游
12、泳区；类主要适用于一般工业用水区及人体非直接接触的娱乐用水区；类主要适用于农业用水区及一般景观要求水域。这五类水的判定标准是什么呢？,一）、物理性状指标根据水的物理性状指标的测定结果，可初步判断水质的感官性状是否良好，也可说明水质是否受到污染。(1) 水温(2) 色(3) 臭(4) 味(5) 浊度,饮用水质量指标,二）、化学性状指标(一) PH值 天然水的pH值一般在7.2-85之间。(二) 硬度、含氮化合物、氯化物、硫酸盐等无机指标硬度指溶于水中的钙、镁等盐类的总量，以CaCO3(mgL)表示。 (三) 有机物污染物指标： 1，溶解氧(DO)指溶解在水中的氧含量。水中有大量藻类植物时，由于光
13、合作用放出氧，可使溶解氧呈过饱和状态。当 有机物污染水体或藻类大量死亡时，水中溶解氧可被消耗，若消耗速度超过空气中的氧通过水面溶入水体的复氧速度时，则水中溶解氧不断降低，进而可使水体进入厌氧状态。因此，水中溶解氧的含量可作为有机污染及其自净程度的间接指标。2，化学耗氧量(COD)是指氧化水中有机物所消耗的氧化剂量 (如高锰酸钾)。它是测定水体中有机物含量的间接指标，代表水体中可被氧化的有机物和还原性无机物的总量。虽然它的测定方法简易、迅速，但不能反映有机污染物在水中降解的实际情况，因为水中有机物的降解主要靠生物的作用，因此，比较广泛用生化需氧量作为评价水体受有机物污染的指标。3，生化需氧量(B
14、OD)水中有机物在需氧微生物作用下分解时消耗水中溶解氧的量，称为生化需氧量。水中有机物愈多，生化需氧量愈高。4，有机碳(TOC)是指水中全部有机物含碳的总量。它只能相对表示水中有机物的含量。 (四) 有害物质主要是重金属和难分解的有机物。如汞、镉、铬、砷、铅、酚、氰化物、有机氯和多氯联苯等。它们的来源除少数有害物质(如砷等)与地层有关外，主要来自工业废水污染。,生化需氧量检测仪器,三)、微生物学性状指标天然水中常含有多种微生物。受人畜粪便、生活污水或工业废水污染，水中细菌可大量增加，所以细菌学检查，特别是粪便污染指示菌的检查，在水质的卫生评价中具有重要意义。在实际工作中常进行以下两项检查。1
15、细菌总数2 总大肠菌群 四）、放射性指标 直接测水的放射性。,一、国家标准GB 5749-2019生活饮用水卫生标准GB 8161-1987生活饮用水源水中铍卫生标准GB 8537-2019饮用天然矿泉水GB 11729-1989水源水中百菌清卫生标准GB 11730-1989农村生活饮用水量卫生标准GB/T 13727-1992 天然矿泉水地质勘探规范GB/T 14358-1993舰船饮用水净化器GB/T 14848-1993地下水质量标准GB 16330-2019饮用天然矿泉水厂卫生规范GB 16367-2019地热水应用中的放射卫生防护标准GB 17051-2019二次供水设施卫生规范G
16、B/T 17218-2019 饮用水化学处理剂卫生安全性评价GB/T 17219-2019 生活饮用水输配水设备及防护材料的安全性评价标准GB 17323-2019瓶装饮用纯净水GB 17323-2019瓶装饮用纯净水第1号修改单GB 17324-2019瓶（桶）装饮用纯净水卫生标准GB 18061-2000水源水中肼卫生标准GB 18062-2000水源水中一甲基肼卫生标准GB 18063-2000水源水中偏二甲基肼卫生标准GB 18064-2000水源水中二乙烯三胺卫生标准GB 18065-2000水源水中三乙胺卫生标准GB/T 19249 2019反渗透水处理设备GB 19298-201
17、9瓶（桶）装饮用水卫生标准GB 19298-2019瓶（桶）装饮用水卫生标准第1号修改单GB 19298-2019瓶（桶）装饮用水卫生标准国家标准第2号修改单GB 19304-2019定型包装饮用水企业生产卫生规范GB/T 19837-2019城市给排水紫外线消毒设备GB/T 22090-2019冷热饮水机,水质（水源地、水厂出水）水厂卫生水生产、运输、流通过程中设施设备器材包装,其中水质指标106项，其中：微生物指标饮用水消毒剂无机化合物有机化合物放射性指标中感官性状与一般理化指标,六 包装水标准的争执：1 标准是不是万能的2 标准的制定、执行3 标准的商业之争,2019年国家生活饮用水（自
18、来水）生标准要求砷含量须小于(或等于)0.01mg/L，而浙江瓶装饮用天然水标准则为小于(或等于)0.05mg/L即可，而镉的限量，前者要求小于(或等于)0.005mg/L，后者为小于(或等) 0.01mg/L，要求放宽了一倍。,在国家包装饮用水通用安全标准出台之前，浙江省继续按照国标地标并行、就高标准原则执行。” 检验依据包括：瓶装饮用天然水DB33/383-2019、 生活饮用水卫生标准 GB35749-2019瓶（桶）装饮用水卫生标准 GB19298-2019 判定原则：“当产品的国家、行业、地方标准中强制性条款和执行的企业标准（含明示质量指标）各技术要求不一致时，应按其中最严要求进行质量判定” 。,砷、镉、硒、硝酸盐和溴酸盐等五项指标均达标,生活饮用水卫生标准（）,在国家包装饮用水通用安全标准出台之前，浙江省继续按照国标地标并行、就高标准原则执行。” 检验依据包括：瓶装饮用天然水DB33/383-2019、 生活饮用水卫生标准 GB35749-2019瓶（桶）装饮用水卫生标准 GB19298-2019 判定原则：“当产品的国家、行业、地方标准中强制性条款和执行的企业标准（含明示质量指标）各技术要求不一致时，应按其中最严要求进行质量判定” 。,谢谢！,
