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环境污染与防治 第一节 水体污染 地球表面有2/3是被水覆盖的，蔚蓝的大海，从高空观看到的地球是一颗蓝色的星球，蜿蜒的长河就像大地母亲流出的乳汁和血管；星罗棋布的湖泊，就像一颗颗明珠镶嵌在地球上闪闪发光，把地球装扮得秀丽多姿。海洋是原始生命的摇篮，又是人类的主要资源基地，地球上的淡水主要依靠海洋的蒸发和通过大气降水的循环作用获得更新和补充。 泥罗河、恒河、黄河等世界著名的河流，是人类古代文明的发源地，人类总是沿着这些河流流经的地方居住和生活，吸取大地母亲的乳汁，繁衍后代。可当人类将它变为垃圾收容站时，那些被誉为“大地明珠”的湖泊，日渐失去往日的光彩。外来物质进入水体的数量达到破坏水体原有用途的程度，水体就受到污染。 自然水体有一定的自净能力当少量的污染物排入水体并经过一段时间后，水体能逐渐由不洁净回复到原来的清洁程度。在不同的水体中，水的自净能力是不同的。河流的自净能力比湖泊强，地下水的自净能力比较弱。这是由于流动的河水使污染物容易扩散、稀释，从而降低污染物的浓度；当河水翻滚流动时，加大了与空气的接触，使更多的氧气可以溶解进入河水，提高了水中的溶解氧的含量，补充了污染物在氧化分解过程中所消耗的溶解氧；同时，当水中溶解氧含量较高的时候，能使更多的水中生物（主要是好氧微生物）积极参与对污染物的生物降解，适当的流动也能促使某些污染物沉降分离。但是水的自净能力是有限的，当进入水中的污染物超过一定的数量，或者连续不断地进入并达到水体无法消除影响的程度，水体失去自净能力，水质恶化并失去原有的用途。 一、地面水污染 地面水亦称地表水，主要指江、河、湖泊 、水库及间歇性的水团。地面水是人类生活和生产活动主要索取的水源，也是工农业废水，生活污水的主要排放去向。 水质污染可分为化学型污染、物理型污染和生物型污染三种类型，化学型系指随废水及其他废弃物排人水体的酸、碱、有机和无机污染物造成的水体污染。物理型污染包括色度和浊度污染、悬浮固体污染、热污染和放射性污染。色度和浊度物质来源于植物的叶、根、腐殖质、可溶性矿物质、泥沙及有色废水等；悬浮固体污染是由于生活污水、垃圾和一些工农业生产生产排放的废物泄入水体或农田水土流失引起的；热污染是由于将高于常温的废水、冷却水排入水体造成的；放射性污染是由于开采、使用放射性物质，进行核实验等过程中产生的废水、沉积物泄人水体造成的。生物型污染是由于将生活污水、医院污水等排入水体，随之引入某些病原微生物造成的。 目前，中国每年的污水排放量达700多亿污水处理率仅为6。长江每天要接纳4107 m3污水，黄河每天要接纳500万m3污水。珠江的广州河段，每天也有270万m3污水直接流入江中， 沿着长江顺流而下，从上游攀枝花市算起，干流上21个主要的城市就有直接入江的大型排污口394个。几乎每个城市江段都形成近岸污染带，仿佛一条污秽的飘带，远远延伸到大江里。按照长度排序，依次是南京、武汉、上海、岳阳、重庆、镇江。累计总长已超出500km，而且还在延伸。含酚、氰、砷、汞、铬、铅、镉等毒害物质3000多t，石油类近万t，农药40余万t。 中国的淮河受污染的情况更令人触目惊心，每年有20多亿m3工业废水和生活污水排入河中，致使淮河成了浊流滚滚、臭气熏天的污水沟，整个淮河流域约190条较长的支流中，已有80河水变黑、变毒。淮河水不仅不能饮用，连用于灌溉都成问题。有些河段鱼虾几乎绝迹。淮河两岸人民已经掀起“第二次治淮”运动。 湖泊（包括水库）是陆地上的贮水洼池，是地表水的组成部分之一，湖泊通常按矿化度的大小分为三种类型，矿化度小于1g/L的称淡水湖，1～35g/L的称咸水湖，大于35g/L的称盐湖，按营养类型分，则有富营养型湖、中营养型湖、贫营养型湖三种。 我国是个多湖泊的国家，据统计，面积在lkm2以上的天然湖泊有2800多个，总面积达8108km2,约占全国总面积的0.8。水库是人工湖泊，我国仅1981年前建成的水库有8600多座，总库容为4170108m3。 我国湖产鱼类200种以上，其中大型鱼类产量高。具有重要经济价值的种类有40余种，鲂鱼、鲸鱼、鳅鱼、银鱼等都是我国东部平原地区湖泊中的名贵鱼类，资源也相当丰富，在青藏地区湖泊中生长的裸鲤，东北地区湖泊中生长的狗鱼、银鲫，以及云贵地区湖泊中生长的金钱鱼，弓鱼等多属名贵鱼类。湖泊中栖息的水禽和淡水湖中盛产的虾、蟹、贝类也是一些经济价值较大的资源。此外，我国湖泊中生长的水生维管束植物，种类有90种以上，它门除提供农业肥料、饲料和鱼类饵料外，芦苇、蒲草是造纸、纤维工业业和手工编织的原料，莲、藕、菱、茨是富有营养的副食品，有的还可人药。 然而，湖泊水质污染改变了湖泊生物的生活环境，使湖泊生物的群落分布、生物生长，生殖和营养状况发生变化。 例如安徽省巢湖受城市废水影响，其鱼的种类已由20世纪50年代的93种下降到1978年的61种，遭受污染的局部人湖河口区水域已无鱼可捕。云南省滇他的草海水域，过去素有“海卖花湖“之称，但在城市工业废水的影响下，海菜花减少，沿岸原有的成片菱、瓜消失了，一些名贵的鱼种现已很难捕获。湖北省大冶湖由于长期受选矿废水的影响，湖水中大范围地检出铜、锌、铅等重金属，鱼类也因重金属中毒引起各种疾病，生长大为缓慢，过去白鲢每年可长1000g，现在每年只长250g，同时易患萎瘪病和弯体病。 长期饮用污染的湖水还能引起人患各种急性和慢性疾病，湖北省的大冶湖，由于湖水受钢铁、化肥等废水的污染，周围许多居民反映，用湖水洗澡后常常皮肤发痒，饮用湖水后有恶心、呕吐等症状发生。我国东北地区的松花湖，因其流域内的金矿采用混汞法选矿，含汞废水入湖，曾使鱼体内含汞量超过了食用标准。湖区职业渔民，由于食用湖水和鱼类，其发汞比非污染的湖泊职业的渔工的发汞高出4～5倍。此外一些湖泊还因水质污染，使湖区工农业生产的产品质量下降，不少城市近郊的湖泊还因水富营养化程度严重，破坏了风景，影响游览、游泳、娱乐等。 与河流相比，由于湖泊流速缓慢，迁移污染物能力较弱，累积污染能力较强，故一旦污染，其恢复较河流困难。 二、地下水污染 含于地球表层之下的水称为地下水。地下水污染是指由于人类活动致使某些污染物质（包括微生物或热能）以各种形式通过各种途径进入地下水体，部分或全部限制了地下水的正常利用。地下水污染有两个主要特点一是隐蔽性，地下水污染不易被人们察觉；二是复原困难，地下水一旦遭受污染，短期内难以恢复。造成本污染的因素，主要包括工业污染、农业污染和城市生活污染等，当然地下水的问题还应包括因不合理开采而使生态环境破坏（例如，地层下凹等）而造成的环境问题。 因为超量开采地下水，使地下水位持续下降，形成降落漏斗。目前，北京地下水降落漏斗1000km2，河北省地下水降落漏斗1000km2。此外，超量开采地下水，将使地下水含水层被疏干，黏性土层被压缩，造成地面下沉；污水、海水倒灌地下含水层；土壤因失水板结，导致土壤沙漠化等环境问题。 我国城市发展中的水资源短缺和污染问题，己成为城市发展中的主要矛盾。据统计，我国污染水量的1/3～l/5通过渗坑、渗井、岩洞、防空洞、排污渠道、河道、农田浇灌等，直接或间接地渗入地下水，影响地下水质。目前，已有50～80城市的地下水被不同程度地污染。因此，全面开展城市地下水保护规划、防治是非常重要和迫切的。 三、海洋污染 海洋是地球上一个稳定的生态系统，它占地球面积的70.8。拥有海水总量1371016t。海洋不仅具有调节全球气候的作用，也是一个巨大的聚宝盆，海洋蕴藏着丰富的矿产资源和生物资源。此外，海洋对世界各国经济、文化的发展和交流也起了积极的作用。 海洋污染是指由于人类的活动改变了海洋的组成和状态，使人类和生物在海洋中的各种活动受到不利的影响。 海洋的状态一般可由物理、化学和生物性质来表现。物理性质指海水的温度、含盐量、透明度；化学性质是指海水的化学组成、PH、溶解氧、氧化还原电位等；生物性质则包括海洋中生物的种类、数量、分布状况及生物将的相互关系等。 由于海洋环境容量大，甚至将海洋作为废弃物的处置场所。而排入海洋中的污染物质超过了海洋的自净能力时，将造成海洋污染和生态破坏，使近海渔业资源衰竭、生物物种减少，水产品质量下降，养殖滩涂大片荒废，海水养殖污染损害事故不断发生。据估计，人类每年的海洋倾倒约1104tHg、5104tCu、390104tZn、30104tPb、1000104t石油和100104t有机氯农药（有机氯农药正逐渐被禁用淘汰），造成局部海域严重污染。造成海洋污染的主要因素是1陆源污染大量未经处理的城市污水和工业废水直接或间接往入海洋。2船舶污染船上的船舶由于各种原因，向海洋排放油类或其他有害物质。3海上事故，船舶搁浅、触礁、碰撞以及石油井喷和石油管道泄漏等。4海洋倾废。5海岸工程建设一些海岸工程建设改变了海岸、滩涂和潮下带及其底土的自然性状，破坏了海洋的生态平衡和海岸景观。海洋生态破坏的另一原因是过度捕捞，联合国农组织估计，世界上最重要的200个鱼种的35在急剧减少。几乎所有的鱼种在10年前就遭到过度的捕捞，这些遭破坏的鱼种很难有机会恢复到原来的状态。 目前，日益严重的海洋污染问题，己引起世界各国的普遍关注。我国政府也十分重视海洋环境的保护，曾先后加入了1969年国际油污损害民事责任公约、73/78国际防止船舶造成污染公约、1972年国际防止倾倒废弃物及其他污染物污染海洋公约和联合国海洋法公约，并在积极完善国内有关海洋保护的法律。 四、饮用水污染 饮用水直接影响人体健康，它绝大多数来源于地面水和地下水。据世界卫生WHO1996年提供报告表明，在发展中国家，80的病例和1/3的死亡是由饮用不洁的水造成的，该报告还指出，未经过化学处理的污染水中寄生物对儿童病人和老年人危害尤为严重，故强调净化饮用水。 饮用水污染包括化学污染、物理污染和生物污染，化学污染指重金属（Hg、Cd、Pd、Cr等）、无机非金属（As、F）、酸、碱和有机污染物超标。物理污染指色度、浊度等超标，生物污染主要指细菌、病原体、病毒等超标。 长期以来，我国饮用水也面临着水量不足和水质污染的状况。根据卫生部门的调查统计，我国制定了一系列有关保护饮用水源的规划，其中有保证每人每天40L安全的淡水；2000年前地表水饮用水源水质不符合地面水环境质量标准二类的小于20；地下水饮用水水质不符合生活饮用水卫生标准的小于15；2010年地面水和地下水饮用水源水质不符合标准的均小于5；2020年全部饮用水源水质达标。 第二节 水体污染防治 一、防止水体污染的基本途径 水体系指河流、湖泊、沼泽、水库、地下水、冰川、海洋等“地表贮水体“总称。水体不仅包括水，而且也包括水中的悬浮物、底泥及水生生物等。水体污染主要是由工业废水和城市污水的任意排放所造成的。要控制和清除水体污染，必须控制废水的排放，实现“防、治、管“三结合。防止水体污染的途径主要有以下几个方面 （一）减少污染物的排放 1 改革生产工艺尽量节约用水，不用或少用产生污染的原料、设备或生产工艺。例如，采用元氰电镀代替有氰电镀工艺；采用无水印染法消除印染废水；涤涤剂生产中不用三聚磷酸钠添加剂；汽油生产中不用四乙基铅作为抗震剂等。 2综合利用废水一条途径是回收废水中污染物，变废为宝。例如，从高浓度含酚废水中用萃取法回收酚。在1 m3含酚浓度为1500-2000mg/l的废水中，可回收酚2kg,处理后的废水含酚浓度可降至100mg/l左右，既减轻了废水的危害，又使污染物重新成为生产原料。另一条途径是废水重复作用，实现一水多用。例如，洗毛废水的循环使用，将五槽洗毛水用于四槽，四槽洗毛水再用于一糟，二、三槽洗毛水回收羊毛脂后继续回至二、三槽洗毛槽。 轻度污染的废水，经适度处理后用于水质要求不严格的工艺，也是一水多用的方式。例如，锅炉水力排渣用水，炼焦时的熄焦用水都可使用其他工艺已轻度污染的废水。城市生活污水经适当处理，回用于工业（如冷却等）或用于农业灌溉、城市建设（如回灌地下、消防、冲洗路面）等。废水综合利用大有可为。 （二）废水无害化 经过上述措施处理，仍将有大量废水排放。在工业废水、城市生活污水排入水体之前，经过妥善处理，达到不造成水体污染的要求，这就是所谓废水无害化。工业废水中常含有酸、碱、有毒、有害物质、重金属或其他污染物，而且不同的工业废水中所含的污染物质的性质也各不相同。对于这些废水，应在工厂内进行处理，这在技术上和经济上都是可行的。对于与城市污水相近的工业废水，或者经初步处理后不致对城市下水道及城市污水的生物处理过程产生危害的工业废水，就没有必要再单独设置污水处理设施，可以优先考虑排入城市下水道与城市污水共同处理，这样既节约了费用，又提高了处理效果。新建的开发区，可考虑建立废水集中处理厂，各个工厂只需将本厂废水中特殊的有毒、有害的物质处理掉，就可把废水全部排入集中处理厂进行处理，达标后排放。这种集中式废水处理，既节约了大量的人力、物力、财力，同时它又具一定的规模效应，处理效果好，又便于管理，是废水处理的一种趋势。上海金山石化总厂、广东河源纺织城、无锡前洲综合污水处理厂等都是这种模式。 （三）加强对水体及污染源的监测和管理 经常进行水质监测，可以帮助我们及时了解水体是否受到污染、污染的性质、污染的程度及污染物的来源等，以便及时采取防治措施。监测的主要指标如下 （1）PH反映水体或废水的酸碱度及酸碱性污染物的含量，一般要求处理后废水的PH在6一9之间。 （2）悬浮物质是指悬浮在水中的污染物质。 （3）化学需氧量（简称COD）是指在规定条件下,使水样中能被氧化的物质氧化所需耗用氧化剂的量，以每升水消耗氧的毫克数表示。其值可粗略地表示水中有机物的含量，用以反映水体受有机污染的程度。COD值越高，表示水中有机物污染越严重。 （4）生化需氧量（简称BOD）是指在有氧条件下，微生物分解水体中有机物质的生物化学过程中所需溶解氧的量，是反映水体有机污染程度的综合指标之一。 （5）有害物质指酚、氰、汞以及重金属离子等。当废水中含有这些物质时，必须分别单独测定其含量，并考虑处理方法。 （6）其他指标如，水温、色度、油脂、氮、磷含量等。对于特殊废水，要定出特定指标，例如，核电站排水的放射性指标、医院和生物制品业废水的病原体指标等。 二、废水处理技术 废水处理方法按其作用原理可分为四大类，即物理法、化学法、物理化学法和生物法。生物法中又分为好氧生物处理及厌氧生物处理。 （一）物理法 利用废水中污染物的物理特性（如比重、质量、尺寸、表面张力等），将废水中主要呈悬浮状态的物质分离出来，在处理过程中不改变其化学性质。属于物理的处理方法主要有以下几种 （1）沉淀（重力分离）法利用废水中的悬浮物和水的比重不同这一原理，借重力沉降或上浮作用，使密度大于水的悬浮物沉降，密度小于水的悬浮物上浮，然后分离除去。常用的沉淀装置有沉砂池、沉淀池、隔油池等。废水在沉淀装置的停留时间通常为沉砂池2h一35min，沉淀地、隔油池一般为0.5一2h。 （2）过滤法利用过滤介质截留废水中残留的悬浮物质。如，胶体、絮凝物、藻类等，使水获得澄清。过滤介质有筛网、沙层、滤布等。过滤设备有格栅、砂滤池、压滤机等。处理效果与过滤介质孔隙度有关。 （3）离心分离法利用悬浮物与水的密度不同，借助离心设备的旋转，在离心力作用下，使悬浮物与水分离。离心力与悬浮物的质量成正比，与转速的平方成正比。而转速在一定范围内是可以调节的，所以能获得很好的分离效果，远远超过重力分离法。离心设备有水力旋流器、旋流沉淀池、离心机等。一般离心法多用于去除轧钢废水中的氧化铁屑、回收洗毛废水中的羊毛脂以及污泥的脱水等。 （4）气浮（浮选）法将空气打入废水中，使废水中乳状油粒（粒径在0.5-2.5um）粘附到空气泡上；随气泡上升至水面，形成浮渣而去除。按制取微细气泡的方法不同，气浮法可分为电解气浮法、分散空气气浮法和溶解空气气浮法。电解气浮法由于在电极上产生的细微气泡上升时没有引起紊动，故特别适用于脆弱絮状体的情况，但由于电耗及操作运行管理、电极结垢等原因，较难适用于大型生产。分散空气气浮法有两种型式微气泡曝气法和剪切气泡法。由于产生的气泡较大，上升速度快，对水体的扰动比较剧烈，同时采用高速旋转混合器来产生气泡，则需较高的紊动作用或剪切力。这两方面作用都会对所形成的脆弱絮状体产生撞击和破坏作用，故处理效果较差，所形成的浮渣含固率亦相当低。因此，此法主要用于矿物浮选，也可用于含油脂、羊毛等污水的初级处理及含有大量表面活性剂污水的泡沫气浮分离等工艺。溶解空气气浮法主要有真空气浮法和加压溶气气浮法。真空气浮法得到的空气量是受到能够达到的真空度限制的，一般运行真空度在40kPa，故可溢出的微气泡数量是很有限的。而且需要设备密闭，如有漏气，则难以运行，故价格较贵，且运行与维修都较困难。因此，该法已逐步被加压溶气气浮法所取代。加压溶气气浮法，是在一定的压力下，将空气溶入水中，并使其达到指定压力状态下的饱和值，然后将过饱和液突然降至常压，这时溶解在水中的空气即以非常细小的气泡释放出来。这些数量众多的细微气泡与欲处理污水中呈悬浮状态的颗粒产生粘附作用，使这些夹带了无数细微气泡的颗粒的比重小于水而产生上浮作用。这种方法是目前应用得最广泛的一种溶解空气气浮法，适用于废水处理、污泥的浓缩以及给水的处理。 （5）高梯度磁分离法利用高的磁场梯度来分离水中某些污染物质的方法，称为高梯度磁分离法。高梯度磁分离器以纤维状不锈钢毛为磁化基质，直流电通过电磁线圈，使过滤筒体内的上下磁极产生强背景磁场，刚毛受到磁化，并在磁场中使磁力紊乱，造成磁通疏密不均，形成很高的磁场梯度。水中磁性粒子受到的水流阻力远比磁力要小，因此，颗粒在比一般沉淀法和过滤法高数倍乃至上百倍的流速下仍能被吸附在刚毛表面，从水中分离出来。当钢毛滤料层被磁性粒子堵塞后，切断直流电源，使磁场的磁力消失，被捕集的杂质很容易从钢毛中冲洗出来。高梯度磁分离技术工艺简单、设备紧凑、占地少、易于实现自动化，因此该技术在水处理工程中得到广泛应用，很有发展前途，但其基建及运行费用高、能耗大。 （二）化学法 利用污染物质的化学特性如酸碱性、电离性、氧化还原性）来分离回收废水中的污染物，或改变污染物的性质，使其从有害变为无害。属于化学处理方法的有 （1）中和法是降低废水的酸性或碱性的处理方法，即调整废水的PH,使之接近中性，为进一步处理打下基础。常用的中和方法有以下几种 ①以废治废。利用酸性废水和碱性废水互相中和或利用酸碱性物质中和碱酸性废水。例如，用烟道气在喷淋塔中中和碱性废水。 ②投药中和。向酸性废水投加石灰、电石渣 、石灰石、苛性钠和碳酸钠。向碱性废水投加工业用酸（硫酸和盐酸）。 （2）混凝法化学混凝法是向废水中投放化学混凝剂，使废水中的某些污染物由溶解状态或胶体状态变成凝胶状态，集结为絮体。絮休吸附、捕集悬浮物并使之进一步集结，沉淀下来。常用的混凝剂有明矾AlSO4318H2O;绿矾FeSO47H2O；硫酸铁FeSO43;氯化铁FeCl3;氯化亚铁FeC12等。明矾对混凝含碳的废水更为有效,硫酸铁则在废水中蛋白质含量高时效果较好。近年来高分子混凝剂使用较多，其优点之一是用量小，简化了贮存问题，生成的污泥量减少，但价格较贵。 （3）氧化还原法水中有些无机和有机的溶解性物质，可以通过化学反应将其氧化或还原，转化成无害的物质，或转化成气体或 固体而容易地从水中分离，从而达到处理的要求。 根据氧化方法或氧化剂的不同，化学氧化处理有以下几种常用的方法 ①空气氧化。利用空气中的氧来氧化废水中待氧化物质。其方法是将空气通入废水，必要时加高温、高压或催化剂，以增强氧化效果。如用天然锰砂滤池过滤经曝气后的含铁地下水，空气中的氧将Fe2氧化为Fe3,天然锰砂能对水中Fe2的氧化反应起催化作用，最终Fe3与水中的碱作用形成FeOH3而被除去。 ②氯氧化。氯在给水处理和废水处理中，常被广泛地用作消毒剂，用以杀灭水中的细菌和有害微生物。但氯又可作为氧化剂，用于废水处理。常用的药剂有液氯、漂白粉、次氯酸钠、二氧化氯等。如，电镀含氰废水的处理。电镀含氰废水中的氰化合物通常是氰化物，致毒物质是氰根。一定条件下向废水中加氯，使氰根氧化为二氧化碳和氮，从而失去毒性。 ③臭氧氧化。臭氧（O3）是一种强氧化剂与杀菌剂。可用于处理含氰、酚、油、洗涤剂废水，也可脱除自来水中的铁和锰，去除COD和BOD，还可与其他方法联用，如与超声波法配合可脱除废液中的氮和磷。因而它是一种较为理想的三级处理手段，可达到去臭、去色、去味的目的。与加氯氧化相比，臭氧的氧化能力是氯的二倍，因而氧化更完全，反应更迅速、杀菌、消毒作用更强；臭氧反应后的残留物是氧气，能使处理后的废液溶解氧达到40mg/L。臭氧氧化生成物的毒性一般也比氯氧化生成物的小。但臭氧具有强腐蚀性，因此设备及管路应采用耐腐蚀的材料或进行防腐处理。 ④光氧化。利用光和氧化剂产生很强的氧化作用来氧化分解废水中有机物和无机物。常用的氧化剂为氯气；常用的光源为紫外光。在加氯的污水中照射紫外线，可使氯的氧化能力加强10倍以上。其原理是氯与水作用生成的次氯酸分子吸收紫外光后，产生初生态氧，初生态氧在光的照射下，把有机物氧化成CO2和H2O。 还原法常用于废水中铬、汞的去除。如，电还原沉淀法去除电镀液中的铬。在通电过程中，废水中的Cr6被还原为Cr3，再转化为CrOH3而被去除。又如，用铜或锌处理含汞废水时,从废水中析出的汞在金属表面上形成汞齐或汞滴，用干馏法可以回收到纯净的汞，并使金属恢复洁净的表面，再次用于置换。 ④化学沉淀法向废水中投加某些化学药剂，使其与废水中的污染物发生化学反应，形成难溶的沉淀物，从而达到去除污染物的目的。废水中含有危害性很大的一些重金属（如Hg、Zn、Cd、Cr、Pb、Cu等）和某些非金属（如As、F等）都可用化学沉淀法去除。例如，粘胶纤维厂含锌废水的处理，可加入NaOH，控制PH为9.5，使Zn形成ZnOH2沉淀而去除. 废水中溶解的无机汞化合物可以用硫化物沉淀法处理。由于硫化汞的溶度积很小，此法的除汞率很高。对于有机汞，则必须先用氧化剂（加氯）将其氧化成无机汞。铅蓄电池废水中含有较高浓度的铅，可投加碳酸钠作为沉淀剂去除铅。 （三）物理化学法 利用物理化学的原理和化工单元操作以去除水中的杂质。它的处理对象主要是废水中无机的或有机的（难于生物降解的）溶解物质或胶体物质，尤其适用于杂质浓度很高的废水（用作回收利用的方法）或是很低的废水（用作废水的深度处理）。常用的物理化学处理法有以下几种 ①吸附法通过吸附剂与被吸附物质之间产生化学作用，形成化学键引起吸附而除去污染物质。常用的吸附剂有活性炭、沸石和腐植酸类吸附剂等。该法用于含汞废水、含油废水及印染厂废水的深度处理。 ②离子交换法离子交换的实质是不溶性离子化合物（离子交换剂）上的可交换离子与溶液中的其他同性离子的交换反应，是一种特殊的吸附过程，通常是可逆性化学吸附。在废水处理中，主要用于去除废水中的金属离子。如，电镀含铬废水的处理及含汞废水的处理等。 ③萃取法利用废水中的杂质在水中和有机萃取剂中溶解度的不同，将杂质提取出来。如，煤气厂、焦化厂中含酚浓度较高的废水处理，由于酚在有机溶剂中的溶解度远远高于其在水中的溶解度，选用适当的有机溶剂可从废水中把酚提取出来。 ④膜析法利用薄膜以分离水溶液中某些物质。目前有渗析法、电渗析法、反渗透法和超过滤法等。 1渗析法 利用溶质透过膜的扩散差异而使之分离，适用于从废液中回收纯的烧碱。浓缩的不纯烧碱液向上流动，水向下流动，两者由半透膜分隔。烧碱透过半透膜进入水的速度远比废液中其他杂质快，在不纯溶液中烧碱的浓度总比水中的浓度大，而透过半透膜流入不纯溶液的水，只会使不纯溶液稀释。 2电渗析法 通过一种离子交换膜，在直流电作用下，废水中离子朝相反电荷的极板方向迁移，阳离子能穿透阳离子交换膜，而被阴离子交换膜所阻；同样，阴离子能透过阴膜，而被阳膜所阻。废水通过阴阳离子交换膜所组成的电渗析器时，废水中的阴阳离子就可得至到分离，达到浓缩及处理目的。此法可用于酸性废水回收、含氰废水处理等 3反渗透法 通过一种特殊的半渗透膜，即只允许水分子渗透过去而溶质分子被截留的材料膜，在一定压力下，将水分子压过膜，而污染物分子、离子则被膜所截留，使废水得到浓缩，而压过膜的水就是处理过的水。一般的渗透是水分子由稀溶液一边渗向浓溶液一边。但在反渗透中，由于在浓溶液一边加了压力，使水分子向相反的方向流动，因而使浓溶液愈来愈浓，稀溶液则愈来愈稀，从而使废水得到浓缩，水得以分离净化。反渗透法处理效果是比较好的，分离率达90以上，这是一种高级处理方法，运转费用较高，一般用于有价值产品的回收，或特殊需求的处理。 4超过滤法。 利用机械隔滤原理，将比孔隙大的分子或粒子阻截。因此膜孔隙的大小是超过滤法的主要控制因素。超过滤的孔径最细为2-3um,粗孔可达10um以上，比反渗透膜的孔径大。为了使溶液或废水能够透过滤膜，也要加压。压力使其克服通过滤膜时的阻力，但这个压力比反渗透法要小。在废水处理中，主要用于分离有机的溶解物。如，淀粉、蛋白质、树胶、油漆等。 5蒸发法 蒸发是一种热处理法，将废水加热至沸腾、气化，使溶液得到浓缩，再冷却结晶。蒸发法适用于去除水溶性无机物（如，氰化物、磷酸盐、硝酸盐及某些金属）。例如，酸洗钢材的含酸废水处理就是经蒸发浓缩，冷却后分离出硫酸亚铁晶体及酸性母液。是否选用此法，主要考虑1.残渣的回收价值是否超过蒸发所用的燃料费用；2.废水中各种溶解固体的含量高时,才适用此法。3.是否含有造成结垢、腐蚀或干扰蒸发时热交换速度的杂质。4.废水中是否含有污染水体的矿物质。否则，不一定要用此法处理。 （四）生物法 微生物有降解有机物及部分无机物的作用，使水中呈溶解和胶体状态的有机污染物转化为无害的物质。属于生物处理的方法有以下几种 ①活性污泥法将空气连续鼓入曝气池的废水中，经过一段时间，水中能形成繁殖有大量好氧微生物的活性污泥，它能吸附和分解废水中的有机物，并以有机物为养料使微生物获得能量并不断增殖。离开曝气池的废水与活性污泥的混合液进入沉淀池进行泥水分离。一般废水在曝气池中停留3-5h，能去除废水的BOD5约90。活性污泥法是一种较为广泛采用的生物处理方法。 ②生物膜法将废水连续通过固体填料（碎石、炉渣、圆盘或塑料蜂窝等），在填料上繁殖的大量微生物形成生物膜。生物膜能吸附及分解废水中的有机物，使废水得以净化。此法BOD5的去除率可达80-90。从填料上脱落下来老死的生物膜随废水流入沉淀池，经沉淀后去除。生物膜法有各种构造形式。如，生物滤池、生物转盘、生物接触氧化池等。 ③生物塘废水在池塘中停留2一10d，水中有机污染物会被水中的微生物逐渐分解而得到净化。氧的补给除废水进水补给和大气供氧外，主要靠藻类等植物性浮游生物的光合作用供氧。生物塘法BOD5的去除率可达75-90。 ④污水灌溉污水在灌溉过程中利用土壤的过滤、吸附和微生物的分解作用，及植物对污水中的氮、磷、钾营养元素的吸收作用，使污水得到净化。一般污水在水田中停留3-8d,灌溉后出水的BOD5去除率可达80-90。利用生活污水灌溉效果较好，但在利用工业废水时，则应慎重，水质必须符合灌溉标准，否则会损毁作物，并且废水中的有毒有害物质会通过食物链最终毒害人类。 三、常用的废水处理流程 废水中的污染物质是多种多样的，不能预期只用一种方法就把所有的污染物质都去除干净。不论对何种废水，都往往需要通过几种方法组成的处理系统，才能达到处理的要求。 按照不同的处理程度，废水处理系统可分一级处理、二级处理和深度处理等不同阶段。 一级处理只去除废水中呈悬浮状态的污染物，物理法中的大部分方法是用于进行一级处理的。废水经一级处理后，一般仍达不到排放要求的，需进行二级处理，因此对于二级处理来说，一级处理是预处理。 二级处理的主要任务是大幅度地去除废水中呈胶体和溶解状态的有机污染物。生物处理法是最常用的二级处理方法，比较经济有效。通过二级处理，一般废水均能达到排放标准。但在处理后的废水中，还残存有微生物不能降解的有机物和氮、磷等无机盐，一般情况下，它们数量不多，对水体无大危害。深度处理是进一步去除废水中的悬浮物质、无机盐类及其他污染物质，以便达到工业用水或城市用水所要求的水质标准。下面介绍一些常用的废水处理流程。 1．给水处理工艺流程 由于水源不同，处理后的水质要求不同，水处理系统的组成和工艺流程有多种多样。 以地下水作为水源时，由于水质较好，通常不需任何处理，只经消毒即可。当地下水含铁量或含氟量超过水质标准时，则应采取除铁或除氟的措施。 以地面水为水源的生活饮用水系统，处理工艺流程中通常包括混凝、沉淀或澄清、过滤及消毒。当原水浊度较低（一般在150mg/L以下）且水质变化不大者，可考虑省略混凝沉淀构筑物，原水在加药后直接经双层滤料接触滤池过滤。原水浊度高、含沙量很大时（例如黄河水），为了达到预期的处理效果，减少混凝剂用量，应增设预沉池或沉砂池。 2．城镇污水处理厂的工艺流程 城镇污水处理厂的任务主要是降低城镇污水的生化需氧量和悬浮固体，做到达标排放。不影响水体。由于城镇污水可生化程度较高，比较适合于采用生物处理方法。 3．工业废水处理站的工艺流程 工业废水多种多样，水质各异，不可能提出适用于各种工业废水的典型流程，只能进行个别研究。但是，工业上生产操作的间续性和多变性，则是比较普遍的，故一般工业废水处理站的流程中常设调节池，以平衡废水的水量水质。 （1）维尼纶厂废水处理流程废水先进入调节池，以使水量、水质尽可能地得到均衡，然后再用石灰中和废水所含硫酸，中和过程中产生大量CaSO4及CO2，因此在中和滤池后设置了预沉池及除气池，以便除去悬浮物质及CO2，保证生物处理所要求的PH。在除气池后引人生活污水是为了增加微生物所需的营养料。混合废水经初次沉淀、二次沉淀后，基本上可以达到排放标准。 （2）焦化厂含酚、含氰废水处理工艺流程高浓度含酚废水先经萃取法进行回收，剩余的酚与低浓度含酚废水一起进入调节池进行均质处理，然后控制一定浓度进入曝气池，用活性污泥中微生物来代谢酚。焦化废水中的氰化物，进入塔式滤池后，生物膜中的微生物能把低浓度的CN-代谢，因此对于含氰含酚废水处理系统宜采用塔式生物滤池串联活性污泥的二段生物处理法。 （3）炼油厂废水处理的典型流程从炼油厂装置中排出的含硫废水和含碱废水先经脱硫和中和处理，再与含油废水合并进入隔油池。在隔油池除去比重大于1的渣油及比重小于1的浮油。回收油品后的废水送入气浮池，进一步去除比重接近于1的乳化油。然后再进入完全混合式表面曝气池进行生物处理，去除酚等有机物的净化水可直接排放于水体或进行农田灌溉。经隔油池、气浮池处理的水有一部分经砂滤池进一步除油可回用于循环水系统的补充水。 第三节 大气污染防治 一、概述 人们把由于地心引力而随地球旋转的大气层叫做大气圈，受地球引力影响，大气在地表处密度最大。随着高度增大迅速变为稀薄。对流层与人类的关系极为密切。尤其在近地面1～2Km处是大气污染物的主要活动区域，对流层以上为平流层、中间层、暖层和散逸层。大气是由多种气体组成的，按其成分可分为干洁大气、水汽和气溶胶粒子。干洁大气主要由N、O、Ar三种气体组成。它们占总气体体积的99．94。 在低层大气中，水蒸气也是一个重要组成部分，它的浓度随地理位置和气象条件的不同可在较大范围内变化，干燥地区可降低至0.02，而在暖湿地方可高达0.46.干洁大气是人或生物生存的环境要素，一般每人每天需吸入10～12m3空气，在60～90m2肺泡表面上进行气体交换，吸入O2，排出CO2以维持正常生理活动。 引起大气污染的因素有自然因素，也有人为因素。自然因素指由大风刮起地面的沙层、火山爆发喷出的灰、CO2等；森林大火产生的CO2、C0、NO2及碳氢化合物。人为因素主要是工农业、交通运输业及生活取暖等所排放的污染物。 大气污染是指当排入大气中的污染物浓度超过环境所能允许的极限，改变正常大气的组成、破坏其物理、化学和生态平衡体系，从而危害人类生活、生产、健康，损害自然资源及财产、设备的现象。大气污染可造成大规模建筑物腐蚀，大批森林损害，甚至死亡。 大气污染对人体健康的危害可分为急性作用和慢性作用。急性作用是指人体受到污染的空气侵袭后，在短时间内即表现出不适或中毒症状的现象，历史上曾发生过数起急性危害事件，例如，伦敦的烟雾事件，造成空气中SO2含量高达3.5mg/m3，总悬浮颗粒物达 4.5mg/m3，一周雾期内伦敦地区比往年多死亡4703人；洛杉矾光化学烟雾事件致使许多人喉头发炎，鼻、眼受刺激红肿，并有不同程度的头痛。慢性作用是指人体在低浓度污染物的长期作用下，产生的慢性危害。这种危害往往不易引人注意，而且难以鉴别．其危害途径是污染物与呼吸道粘膜接触，主要症状是眼、鼻粘膜受刺激，出现慢性支气管炎、哮喘肺癌及因生理机能障碍而加重高血压、心脏病等病情。实践证明，美、日、英等工业发达国家近30年来患呼吸道疾病人数和死亡率不断增加。根据动物试验结果，已确定有致癌作用的污染物质达数十种。如某些多环芳香烃、As、Ni、Be、等金属。近年世界各国肺癌发病率和死亡率明显上升，特别是工业发达国家增长尤其快，而且城市高于农村。虽然肺癌的病因至今不完全清楚，但大量事实说明空气污染是重要致病因素之一，且空气污染程度与居民肺癌死亡率之间呈一定正相关关系。 大气污染对动物的危害与对人体的危害情况相似。对植物的危害可分为急性、慢性和不可见三种。急性危害可导致作物产量显著降低，甚至枯死。慢性危害常根据受害植物初期叶片上出现的变色斑点来判断，但大多数症状不明显，难以判断，不可见危害只造成植物生理上的障碍，使植物的生长在一定程度上受到抑制，但从外观上一般看不出症状。欲判断大气污染对植物造成的可见或不可见危害情况，需采用植物生产力测定、受害叶片内污染物的分析等方法。 大气中的污染物质的存在状态是由其自身的理化性质及形成过程决定的；气象条件也起一定的作用。 污染源按存在形式可分为固定污染源和流动污染源，前者指工厂烟囱等，后者指交通工具。如汽车、火车、飞机、轮船等。污染源按排放方式可分为点源（烟囱）、面源（一个区域许多低矮源的集合）和线源（在一条街上的污染源）。污染源按排放的时间分为连续源、间断源和瞬间源。按污染源的产生形式可分为燃料燃烧污染、工业产品生产过程的污染及交通运输污染。前两类属于固定污染源，后一类属于流动污染源。 大气污染物的迁移和扩散主要与污染源的分布、排放量、地形、地貌、气象条件（风向、风速、大气湍流、大气稳定度）等因素有关，同一污染源对同一地点，在不同时间内由于气象因素的影响，所造成浓度可相差几十倍。 二、能源型污染 能源型污染多指燃料燃烧污染。在人为因素中，