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水体污染与治理毕业论文何文贤
兰州文理学院学生毕业论文
题目:
水体污染与治理
作 者:
何文贤
指导老师:
田江红
兰州文理 学院 化工 系
应用化工技术 专业 2011 级
3 年制 四 班
2013年 09 月 14 日
水体污染与治理
主要内容简介:
水,是生物圈的基本构成部分,是人类所有社会经济活动所必须依赖的物资基础之一。
但是,由于各方面的原因,目前水污染严重和水资源短缺已成为世界各国面临的一个共同难题。
在全球水资源日趋缺乏的今天,防治水污染、保护水资源,实现水资源的可持续利用,已成为世界各国的必然选择。
本文将从以下几个方面进行剖析水体的污染与治理。
首先本文将带大家了解,什么是水体,什么是水体污染,以及水体的污染类型,还有污水的性质以及它的一些指标。
其次本文还将重点讨论水体污染的治理,将从四个方面入手,深入探索水体污染的治理,即;物理处理技术,化学处理技术,物理化学处理技术,生物处理技术。
本文还将深入讨论新兴的纳米材料在污水处理方面的应用。
最后,污水处理势必会产生大量的污泥,本文还将对污泥的处理做相应的阐述。
摘要:
本文通过对水的物理.化学以及生物性质进行深入解析,具体阐述了五种治理水体污染的五种方法,本文属综合性的水污染治理方案,另外本文还将重点介绍纳米技术在污水处理中的应用。
关键词:
水体;水体污染;污水治理;纳米材料;污泥处理
我国地大物博,水资源丰富,拥有七大水系统和太湖、巢湖、滇池等湖泊,另外还有溪流、地下水等充足的淡水资源。
进入现代文明以来,由于我国传统经济发展没有充分考虑环境容量的问题,使目前我国大部分水体已经被严重污染。
人们在水体保护方面缺乏必要的经验的同时,又在利用的过程中存在各种误区,导致环境恶化,水资源枯竭。
当今社会,准确认识我国的水体污染现状,并找到合理的治理方案已经迫在眉睫。
1.水体
水体是江河湖海·地下水·冰川等的总称,是被水覆盖地段的自然综合体。
它不仅包括水,还包括水中的溶解物质·悬浮物,底泥·水生生物等[1]。
2.水体污染
水体污染是指天然水体因某种物质的介入而导致其物理、化学、生物或放射性等方面特性发生改变,从而影响水的有效利用,危害人体健康或破坏生态环境造成水质恶化的现象。
水污染一般是指水中污染物数量超过了水体自净能力;污染物数量达到了破坏水的原有用途的程度;污染物含量已超过水中该物质的本底值,从而影响水的用途。
2.1水体污染的类型
按照水的存在形式划分,可由地表水污染和地下水污染;按污染物属性划分可有物理水污染、化学水污染;按水域分类则有河流污染、湖泊污染、水库污染和海洋污染等;按污染物分可有金属污染、酸碱污染、有机污染、热污染等。
在这里只举几类作讨论。
2.1.1金属污染
金属污染是指污染水体的重金属,主要是汞、镉、铅及类金属砷等生物毒性显著元素,也包括具有一定毒性的一般重金属。
这里简单介绍以下几种重要毒性重金属的危害。
2.1.2酸碱污染
酸碱污染是指水体中酸碱浓度异常的一种水污染现象。
天然水的PH为6.5~8.5,当PH值小于6.5或大于8.5时表示水体受到了酸碱类污染。
水中酸性物质主要来自制酸厂,化工厂,粘胶纤维厂,酸洗车间等含酸污水以及矿山排水和酸雨等。
水中碱性物质主要来自制浆厂,造纸厂,制碱厂,印刷厂,制革厂和炼油厂等碱性物质的废水。
当水体PH小于6.5或大于8.5时,水中微生物的生长就会受到抵制。
2.1.3有机污染
有机污染是指包括耗氧有机物以及难降解有机物在内的所有有机物,它们能够引起水体融氧含量大幅度下降,至造成缺氧状态,危害水体生物有时使鱼类大批死亡。
溶解氧耗尽时,有机物即转入厌氧分解过程,其中产生甲烷、硫化氢、氨等还原性物质和恶臭使水质变坏。
其中一部分化合物即使在十分低含量下仍然具有致癌致畸致突变作用,对人类健康威胁极大。
2.2水污染的水质指标
2.2.1化学需氧量
化学需氧量(或称化学耗氧量,简称COD):
用强氧化剂(如重铬酸钾、高锰酸钾或碘酸钾等)在强酸和加热回流条件下对有机物进行氧化,并加入银离子作催化剂,把反应中氧化剂的消耗量换算成氧气量即为化学需氧量。
化学需氧量越高,表示水中有机污染物越多。
2.2.2氨氮
指水中以游离氨(NH3)和铵离子(NH4)形式存在的氮。
氨氮主要来源于人和动物的排泄物,雨水径流以及农用化肥的流失也是氮的重要来源。
2.2.3总磷
总磷是水样经消解后将各种形态的磷转变成正磷酸盐后测定的结果,以每升水样含磷毫克数计量。
其主要来源为生活污水、化肥、有机磷农药及近代洗涤剂所用的磷酸盐增洁剂等[2]。
2.3水污染对人的影响
水污染直接影响人们的生活和生产。
用被污染的水进行农业生产会造成减产;
河道中的水葫芦,阻碍河道使船不能通行;水污染还会使人得病,如腹泻,皮肤病等,甚至出现中毒,对渔业生产的影响更是不可忽视。
3.水污染治理方案
3.1污水的物理处理技术
3.1.1格栅与筛网
在污水处理技术中,格栅属于初步处理,格栅的主要作用是去除可能堵塞水泵机组及管道阀门的较大的悬浮物,而筛网不同,它课做污水的深度处理,它的孔隙比格栅更小,能截留格栅不能去除的纤维状污染物,即可作为预处理。
3.1.2沉淀
沉淀是水处理中最基本的处理方法之一,它是利用水中悬浮物的可沉降性,在重力作用下发生下沉而达到固液分离的一种方法,按照水中悬浮颗粒的浓度·性质等的不同,有自由沉淀、凝沉淀、挤沉淀、缩沉淀四中不同的沉淀方式。
3.1.3气浮
气浮是从液体中分离出低密度固体物或液态颗粒的一种污水处理方法。
水中悬浮颗粒的疏水性是气浮的最基本条件。
微小气泡与在水中悬浮的疏水性颗粒黏附,形成水-气-颗粒三相混合体系,颗粒黏附上颗粒以后,其平均密度小于水而上浮至水面,形成浮渣层。
3.1.4过滤
过滤是将悬浮在液体或气体中的固体颗粒分离出来的一种水处理方法。
是在压力差的作用下,悬浮液中的液体透过可渗行介质,固体颗粒被介质所截留,从而实现了固液的分离。
3.1.5离心
离心分离和旋液分离都是利用离心惯性力实现物料中固-液相或
液-液相的分离操作,分为离心分离、离心沉降、离心过滤三种分离方式[3]。
3.2污水的化学处理技术
3.2.1中和
中和处理发生的主要反应是酸与碱生成盐和水的中和反应,在中和过程中,酸碱双方的化学反应当量恰好相等时称为中和反应的等当点。
强酸强碱互相中和时,由于生成的强酸强碱盐不发生水解,因此等当点就是中性点溶液的pH等于7.0。
在污水处理中有以下三种不同的处理方法,即酸碱废水互相中和,药剂中和,过滤中和。
3.2.2混凝
化学混凝所处理的对象主要是谁中微小悬浮物和胶体杂质。
大颗粒的悬浮物由于受重力作用而沉降,可以用沉淀法出去,混凝就是在混凝剂的离解和水解产物作用下,使水中的胶体杂质和细小悬浮物脱稳病聚结成可以与水分离的絮凝体的过程。
3.2.3化学沉淀
向废水中投加化学物质,使它和其中的某些溶液物质发生化学反应,生成难溶的盐或氢氧化物而沉淀下来的一种化学处理方法。
在废水处理中,这种发法长用于处理一些有害的重金属离子如汞、钳、等、事也用于处理一些酸根离子。
3.2.4氧化还原
把溶解于废水中的有毒有害物质,经过氧化还原反应,转化成无毒无害的物质,或转化为气体或固体使其容易从水中分离出去,这种废水的处理方法就是氧化还原处理法。
对于无机物,氧化还原反应的实质是元素失去或得到电子。
反应中,得到电子的物质称为氧化剂,本身被还原;失去电子的物质称为还原剂,本身被氧化。
物质的氧化还原能力可以用其氧化还原电位作为指标。
Eo为标准氧化还原电位。
Eo越大其氧化能力越强。
氧化剂和还原剂的电位差越大,反应就进行的越彻底。
3.2.5消毒
消毒是为了避免病原微生物的传播,防止疾病产生。
一般的消毒剂在常用浓度下只能杀死微生物的营养体,对芽孢无杀伤作用。
以下为常见的几种水消毒方法,氯气及氯化物消毒、臭氧消毒、紫外线消毒及某些重金属离子消毒等[4]。
3.3污水的物理化学处理技术
3.3.1吸附
当流体与多孔固体时,流体中某一组分或多个组分在固体表面处产生积蓄,此现象称为吸附。
吸附也指物质表面吸住周围介质(液体或气体)中的分子或离子。
吸附属于一种传质过程,物质内部的分子和周围分子有互相吸引的引力,但物质表面的分子,其中相对物质外部的作用力没有充分发挥,所以液体或固体物质的表面可以吸附其他的液体或气体,尤其是表面面积很大的情况下,这种吸附力能产生很大的作用,所以工业上经常利用大面积的物质进行吸附,如活性炭、水膜等。
3.3.2离子交换
借助于固体离子交换剂中的离子与稀溶液中的离子进行交换,以达到提取或去除溶液中某些离子的目的,是一种属于传质分离过程的单元操作。
离子交换是可逆的等当量交换反应。
3.3.3萃取
利用物质在两种不互溶(或微溶)溶剂中溶解度或分配比的不同来达到分离。
提取或纯化目的的一种操作。
萃取是有机化学实验中用来提取或纯化有机化合物的常用方法之一。
应用萃取可以从固体或液体混合物中提取出所需物质,也可以用来洗去混合物中少量杂杂质。
通常称前者为“抽取”或萃取,后者为“洗涤”。
3.3.4汽提
让废水与水蒸汽直接接触,使废水中的挥发性有毒有害物质按一定比例扩散到气相中去,从而达到从废水中分离污染物的目的。
3.3.5膜分离
利用膜的选择透过性能将离子或分子或某些微粒从水中分离出来的过程。
用膜分离溶液时,使溶质通过膜的方法称为渗析,使溶剂通过膜的方法称为渗透。
水处理中膜分离法通常可以分为:
电渗析、反渗透、超滤、微滤、纳滤。
3.4污水的生物处理技术
3.4.1活性污泥法
活性污泥法是以活性污泥为主体的废水生物处理的主要方法。
活性污泥法是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污泥状絮混凝物。
其上栖息着以菌胶团为主的微生物群,具有很强的吸附与氧化有机物的能力[5]。
3.4.2生物膜处理法
从微生物对有机物降解过程的基本原理分析,生物膜法与活性污泥法是相同的,两者的主要不同在于微生物在处理构筑物中存在的形式不同,在生物膜法中,微生物固定于载体的表面形成所谓生物膜,当废水流经其表面时二者互相接触,称为附着生长。
生物膜主要由细菌的菌胶团和大量的真菌菌丝组成,其中还有许多原声动物和较高等动物生长。
在污水处理过程中,污水连续的流过滤液,滤液截留了污水中的悬浮物质,并把胶体物质和微生物吸附在表面不断繁殖,经过一段时间后,滤料表面形成一种膜状污泥即为生物膜。
随着微生物的不断增值,生物膜的厚度不断增加,生物膜生长到一定厚度时由于样不能透入深部,内层变为厌氧状态,厌氧微生物生长形成厌氧层。
当厌氧层达到一定厚度,代谢产物增多,这些产物向外溢出要通过厌氧层,是好氧层的稳定性遭到破坏,家上水的冲刷,生物膜将从滤液表面脱落,随出水流出。
滤料则重新开始增长新的生物膜[6]。
3.4.3厌氧生物处理技术
废水厌氧生物处理是指在无分子氧的条件下通过厌氧微生物(包括兼氧微生物)的作用,将废水中各种复杂有机物分解转化成甲烷和二氧化碳等物质的过程。
在厌氧生物处理的过程中,复杂的有机化合物被分解,转化为简单、稳定的化合物,同时释放能量。
其中,大部分的能量以甲烷的形式出现,这是一种可燃气体,可回收利用。
同时仅少量有机物被转化而合成为新的细胞组成部分,故相对好氧法来讲,厌氧法污泥增长率小得多。
好氧法因为供氧限制一般只适用于中、低浓度有机废水的处理,而厌氧法及适用于高浓度有机废水,又适用于中、低浓度有机废水。
同时厌氧法可降解某些好氧法难以降解的有机物,如固体有机物、着色剂蒽醌和某些偶氮染料等。
3.4.3.1厌氧生物处理的基本生物过程
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