2-2 水體污染物概念/影響/防治 學習筆記
最后更新：2022-11-06:11:11:12水體污染是指排入水體的污染物在數量上超過了該物質在水體中 的本底含量和自凈能力即水體的環境容量，破壞了水體的功能及其在人類 生活和生產中的作用，破壞了水中固有的生態系統，降低了水體的使用價 值和功能的現象。
2.2 水中主要污染物及其危害
水體污染物：造成水體水質惡化的各種有害物質（或能量）都可稱為水體污染物。
分類：按照物理感官分為溶解性物質、膠體物質、懸浮物
| 分類 | 定義 |
|---|---|
| 溶解性物質： | 等效粒徑<10-3μm，離子、化合物等溶質均勻的分散在溶液中， 呈均相分布，可借助蒸餾、沉淀、吸附、萃取等方法實現分離。 |
| 膠體物質： | 是非均相混合物，歷經介于溶解性物質和懸浮固體之間，10- 3μm~1μm，可利用高速離心機或孔徑非常小的膜過濾分離。膠體可在一定 條件下穩定存在，所以要想去除膠體，就必須使膠體脫穩。 |
| 懸浮物： | 尺寸較大，等效粒徑>1μm，可通過沉降、過濾、離心等方法從水中除去。 |
分類：按照組成成分可以分為化學污染、生物污染、輻射污染，如圖所示。
部分污染物的危害概述：
（1）懸浮物的危害
- a)吸附部分水中有毒污染物并隨水流動遷移；
- b)使水變渾濁，降低光的穿透能力，影響光合作用并妨礙水體的自凈作用；
- c)危害水生生物的繁殖，影響漁業生產；
- d)在水體中沉積后，會淤塞河道，妨礙水上交通，縮短水庫使用年限，增加挖泥費用；
- e)大量存在，干擾廢水處理和回收設備的工作。
（2）植物影響元素（植物營養物）的危害：
人類活動影響下，N、P等營養物大量流入湖、海灣等水體，引起藻類及其他浮游生物迅速繁殖，水體溶解氧量下降，水質惡化，魚類及其他生物大量死亡的現象(水體富營養化)。
（3）重金屬的危害
| 重金屬 | 危害 |
|---|---|
| a）鎘：毒性大，蓄積性強，不易排出體外。 | 受鎘污染的河水灌溉農田，可引起土壤鎘污染，進而污染農作物，最后影響到人體。進入人體后，主要貯停在肝、腎組織中不易排出。使腎臟吸收能力不全，降低機體免疫能力及導致骨質疏松、軟化。 事件：1955年，日本富山縣神通川流域的居民食用冶煉廠排放的含鎘廢水種植的稻米和飲用水，患上一種渾身劇痛的疾病——痛痛病。 |
| b）鉻： | 無機化合物有二價、三價、六價三種，六價鉻化合物毒性最大，其具強氧化性，對皮膚、粘膜有強烈腐蝕性，六價鉻有致畸、致突變與致癌等作用。 |
（4）持久性有機污染物（POPs）：化學藥品和肥料
人類過度使用化學藥品和肥料，造成了環境污染和生態破壞。1962年Rachel Carson在《寂靜的春天》中詳述了以DDT為代表的殺蟲劑的廣泛使用，給人們的生存環境所造成的難以逆轉的危害。在該書的影響下，DDT開始被禁用。 POPs是合成物，不僅具有高毒性，而且能夠穩定的存在環境中，具有持久性和長距離傳輸的特性。因其通過食物鏈累積，具有生物蓄積性。隨著技術的發展，不斷地有化學物質被列入禁用名單。（5）微塑料：
微塑料由于其粒徑小、光降解能力弱等特點，被視為一種潛在持久性有機污染物。微塑料在環境中遷移主要通過淡水環境在陸地和海洋環境之間 雙向遷移。
- a）對環境的危害
陸地環境中，微塑料的主要來源途徑是含微塑料的淡水的使用和污水處理 廠污泥的施用，雖然污水處理系統有很好的微塑料去除率，但大部分的微塑料仍 保留在污泥中，這些污泥會被用作農田肥料，導致土壤中微塑料含量增加，并且 對農田中鄰苯二甲酸酯化合物的鑒定分析發現，高濃度的位置主要集中在塑料薄 膜和塑料大棚使用的地方。
- b)對生物的危害
微塑料對生物的影響主要來自兩方面，一是微塑料本身對生物產生的物 理性損傷；二是微塑料吸附的環境污染物在生物體內釋放，從而對生物產生的一 系列毒性效應。 一系列的海洋生物（包括浮游動物、底棲無脊椎動物、雙殼類、魚類、 海鳥、大型海洋哺乳動物等）能夠攝食微塑料，進而可能會對海洋生物產生機械 損傷，堵塞食物通道，而處于食物鏈底端的生物會被上層動物吃掉，而由于富集 效應，微塑料和有機污染物都會進入上層動物體內，而食物鏈的頂端的生物是人 類，因此人體內會累積大量的微塑料在體內，造成一些難以預計的危害。
（6）生物污染：
主要包括兩類，一種是一般微生物，另一種是由病原微生物，比如鞭毛蟲，寄居在宿主的消化道、泌尿道，大腸桿菌，寄生在動 物腸道中，其中一部分在特定的條件下引起疾病，還有諾如病毒，導致急性腸胃炎。（7）輻射污染：
由放射性物質引起的，放射性元素能夠自發地從不穩定的原子核內部放出例子或射線（如α射線、β射線、γ射線等），同時釋放 出能量。歷史上發生的切爾諾貝利核泄露事件以及和日本福島核電站的污水泄露事件。2.3 水污染防治
2.3.1 水污染綜合防治對策
- （1）調整產業結構，合理工業布局；
- （2）推行清潔生產，發展節水工藝，減少污染物排放量；
- （3）大力發展廢水資源化及回用技術；
- （4）完善環境管理體制，加強監督管理；
- （5）開發污水處理的高新技術工藝，提高污水治理水平。
2.3.2 污水處理技術
污水處理是指用各種方法將污水中所含的污染物分離出來或將其轉化為無害物，從而使污水得到凈化的過程，主要包括物理法、化學法、生物法、物理化學法等。| 污水處理技術 | 方法 | 去除對象 |
|---|---|---|
| 物理處理 | 格柵（截留）、沉淀（重力分離）法、過濾法、離心分離法 | 截留廢水中大尺寸的懸浮或漂浮物 |
| 化學處理 | 混凝法、中和法、化學沉淀法、污水中無機的、有機氧化還原法 | 的（難生物降解）溶解物質或膠體物質 |
| 物理化學法 | 吸附法、氣浮法、離子交換法、吹脫法、反滲透、電滲析、膜分離、萃取法、汽提法 | |
| 生物法 | 活性污泥法、生物膜法、厭氧生物處理 |
（1）物理處理法：
利用物理作用分離廢水中呈懸浮狀態的污染物質，在處理過程中不改變其化學性質
| 名稱 | 原理 | 主要設施 | 目的 |
|---|---|---|---|
| a.格柵 | 過濾 | 格柵（如圖）和篩網 | 去除廢水中粗大的懸浮物質，保護后續處理設施 |
| b. 沉淀（重力分離）法 | 利用廢水中的懸浮物和水的比重不同，借重力沉降作用，將污染物從污水中分離出來。 | ●沉砂池：去除沙子等密度較大的無機顆粒，用于廢水的預處理。 ●沉淀池：分為初次沉淀池和二次沉淀池， |
分離污染物 |
| c. 過濾法 | 用過濾介質截留廢水中的懸浮物 | 濾池、壓濾機等 | 截留廢水中的懸浮物 |
| d. 離心分離法 | 借助離心設備的旋轉，在離心力作用下，使懸浮物與水分離。 |
（2）化學處理法：
利用化學反應原理及方法來分離回收廢水中的污染物，或改變污染物的性質，使其從有害變為無害。tr
| 術語 | 原理 | 去除對象 |
|---|---|---|
| a. 混凝法 | 原理：水中的膠體物質，通常帶有負電荷，同性相斥，不能凝聚，多形成不穩定的混合液，若在水中投入帶正電荷的電解質（混凝劑，如硫酸鋁、明礬、聚合氧化鋁等）后，可使水中的膠體呈電中性，失去穩定，在分子引力作用下，凝聚成大的顆粒而沉淀。 | 去除對象：膠體物質。 |
| b. 中和法： | 往酸性廢水中投加堿性物質（如石灰CaO等）使廢水達到中性。 | |
| c. 氧化還原法 | 廢水中的溶解性有機物和無機物，在投加氧化劑或還原劑后，發生氧化或還原作用，使其轉變為無害物質。 | 溶解性有機物和無機物 |
| d. 高級氧化法 | 通過產生羥基自由基來對污水中不能被普通氧化劑氧化的污染物進行氧化降解。 | 重金屬 |
（3）生物處理法：
利用微生物的作用，使廢水中溶解狀及膠體狀有機物質得到氧化分解的方法
分類：
根據微生物的呼吸特性可分為：好氧生物處理和厭氧生物處理；
根據微生物的生長狀態可分為：懸浮生長型（如活性污泥法）、附著生長型（生物 膜法）。
（3）生物處理法：
| 名稱 | 定義 |
|---|---|
| a. 好氧生物法： | 利用好氧微生物作用，使廢水中呈溶解和膠體狀態的有機污染物轉化 為無害的物質。包括活性污泥法（好氧生物懸浮生長系統）、生物膜法。 |
| b. 厭氧生物法： | 在厭氧條件下，形成了厭氧微生物所需要的營養條件和環境條件， 通過厭氧菌和兼性菌代謝作用，對有機物進行生化降解的過程。一般分為四個階段： ①水解發酵階段：有機物首先被水解和產酸細菌分解，生成各種有機酸； ②產氫產乙酸階段：由產氫、產乙酸細菌將各類有機酸轉化為乙酸、氫氣和二氧化 碳； ③產甲烷階段：產甲烷細菌在將乙酸、氫和二氧化碳轉化為甲烷氣體； ④同型產乙酸階段：同型產乙酸菌將氫氣和二氧化碳或一氧化碳通過還原過程轉化 為乙酸。 |
| c.活性污泥法 | 將空氣連續鼓入曝氣池的廢水中，經過一段時間，水中形成繁殖有大 量好氧性微生物的活性污泥，它能吸附和分解廢水中的有機物，并以有機物為養料使 微生物不斷增生。離開曝氣池的廢水與活性污泥的混合液，在沉淀池中沉淀，分離后 的水即為得到凈化的水。沉淀下來的活性污泥，部分處理掉，部分還可繼續回流使用。 |
| d.生物膜法： | 利用生物膜對有機污染物的吸附和分解作用使污水得到凈化 |
（4）物理化學法：
| 方法名稱 | 原理 |
|---|---|
| 吸附法 | ü 原理：讓廢水通過固體吸附劑（如活性炭），使廢水中的溶解性有機和無機物吸附到吸附劑上。 ü 去除對象：此法適應于廢水深度處理，可吸附廢水中的酚、鉻、汞、氰等有毒物質。 |
| b. 氣浮法： | 通過絮凝和浮選，使污水中的污染物分離上浮而去除的過程。 |
| c. 離子交換 | 法：溶液中的離子與某種離子交換劑上的離子進行交換的作用或現象。 |
| d. 反滲透： | 在膜的原水一側施加比溶液滲透壓高的外界壓力，使溶劑透過半透膜，而溶液中的其他物質被阻擋在膜的高壓側，從而實現有效分離的過程。 |
| e. 電滲析： | 在電場作用下，利用陰、陽離子交換膜對水溶液中陰、陽離子的選擇透過性，使離子透過離子交換膜進行遷移的過程。 |
| f. 萃取： | 利用溶質在水中和溶劑中溶解度的不同，使污水中的溶質溶入與水不互溶的溶劑中，然后使溶劑與水分層分離。 |
| g. 汽提： | 用蒸汽作為解吸劑來推動污水中揮發性污染物向氣相傳遞，從污水中分離污染物的過程。 |
| h. 吹脫： | 用空氣通過水層(或與水接觸)時使溶解于水中的揮發性物質進入氣相，而使水得到凈化的水處理過程 |
