污水處理：保護(hù)環(huán)境的使命與責(zé)任
水體污染與自凈、水體中的主要污染物、污染物在水體中的遷移轉(zhuǎn)化和水污染對(duì)人體健康的影響等。
1）水體污染與自凈
水體污染(water body pollution)：主要是由于人類活動(dòng)排放的污染物進(jìn)入河流、湖泊、海洋或地下水等水體，使水和水體底泥的物理、化學(xué)性質(zhì)或生物群落組成發(fā)生變化，從而降低了水體的使用價(jià)值，這種現(xiàn)象稱為水體污染。?
水體自凈(self-purification of water body)廣義的是指受污染的水體由于物理、化學(xué)、生物等方面的作用，使污染物濃度逐漸降低，經(jīng)一段時(shí)間后恢復(fù)到受污染前的狀態(tài)；狹義的是指水體中微生物氧化分解有機(jī)污染物而使水質(zhì)凈化的作用。?
影響水體凈化過程的因素很多，主要有河流、湖泊、海洋等水體的地形和水文條件，水中微生物的種類和數(shù)量，水溫和復(fù)氧狀況，污染物的性質(zhì)和濃度等。水體自凈機(jī)理包括沉淀、稀釋、混合等物理過程，氧化還原、分解化合、吸附凝聚等化學(xué)和物理化學(xué)過程以及生物化學(xué)過程。各種過程可同時(shí)發(fā)生、相互影響。
水體自凈作用可分為三類：(1)物理自凈。污染物進(jìn)入水體后，不溶性固體逐漸沉至水底形成污泥；懸浮物、膠體和溶解性污染物則因混合稀釋而逐漸降低濃度。(2)化學(xué)自凈。污染物進(jìn)入水體后，經(jīng)絡(luò)合、氧化還原、沉淀反應(yīng)等而得到凈化。如在一定條件下水中難溶性硫化物可以氧化為易溶性的硫酸鹽。(3)生物自凈。在生物的作用下，污染物的數(shù)量減少，濃度下降，毒性減輕、直至消失。例如，懸浮和溶解在水體中的有機(jī)污染物，在需氧微生物作用下，氧化分解為簡(jiǎn)單、穩(wěn)定的無機(jī)物，如二氧化碳、水、硝酸鹽和磷酸鹽等，使水體得到凈化。一般說來，物理和生物化學(xué)過程在水體自凈中占主要地位。對(duì)有機(jī)物來說，生物自凈作用是最重要的。水體自凈作用可以在同一介質(zhì)中進(jìn)行，也可在不同介質(zhì)之間進(jìn)行。例如，河水自凈過程大致如下：當(dāng)污水進(jìn)入河流之后，首先是混合稀釋、擴(kuò)散，以及反應(yīng)生成的沉淀物質(zhì)和吸附有污染物的固體沉入水底，使水中污染物濃度下降；水的最終凈化主要靠微生物的作用。微生物把污染物質(zhì)作為營(yíng)養(yǎng)源，通過生物化學(xué)過程，把復(fù)雜化合物變成簡(jiǎn)單化合物，最終產(chǎn)物是二氧化碳、水等無機(jī)物。此外，各類水生生物攝取較大的固體食物或其他生物，包括細(xì)菌、植物，這在河水自凈中也起著重要作用。藻類和其他綠色植物的光合作用，也有助于水的凈化。
水體自凈作用是有限的，當(dāng)人類直接或間接排放的污染物大量進(jìn)入水體，而超過它的自凈作用時(shí)，就會(huì)造成水體污染。原則上，進(jìn)入水體的污染物最終都能被凈化，但由于環(huán)境差異，污染物的性質(zhì)及污染程度不同，凈化的難易和凈化的速度也不同。了解污染物的性質(zhì)與含量以及它們?cè)谒w中的存在形式、化學(xué)行為，對(duì)于研究水體的自凈能力、采取措施防止和克服污染所造成的危害具有重大的意義。
污水處理：保護(hù)環(huán)境的使命與責(zé)任
2）水體中的污染物
水體污染主要由人為污染造成的。污染物的種類繁多，包括無機(jī)和有機(jī)有毒物質(zhì)、耗氧有機(jī)物、石油類、放射性物質(zhì)、熱污染以及病原微生物等。下面將就幾類主要的水體污染物分別加以說明。
● 病原體污染物?
生活污水、畜禽飼養(yǎng)場(chǎng)污水以及制革、洗毛、屠宰業(yè)和醫(yī)院等排出的廢水，常含有各種病原體，如病毒、病菌、寄生蟲。水體受到病原體的污染會(huì)傳播疾病，如血吸蟲病、霍亂、傷寒、痢疾、病毒性肝炎等。從前流行的瘟疫，有的就是水媒型傳染病。如1848年和1854年英國(guó)兩次霍亂流行，死亡萬余人；1892年德國(guó)漢堡霍亂流行，死亡750余人，均是水污染引起的。
受病原體污染后的水體，微生物激增，其中許多是致病菌、病蟲卵和病毒，它們往往與其他細(xì)菌和大腸桿菌共存，所以通常規(guī)定用細(xì)菌總數(shù)和大腸桿菌指數(shù)及菌值數(shù)為病原體污染的直接指標(biāo)。病原體污染的特點(diǎn)是：(1)數(shù)量大；(2)分布廣；(3)存活時(shí)間較長(zhǎng)；(4)繁殖速度快；(5)易產(chǎn)生抗藥性，很難絕滅；(6)傳統(tǒng)的二級(jí)生化污水處理及加氯消毒后，某些病原微生物、病毒仍能大量存活。常見的混凝、沉淀、過濾、消毒處理能夠去除水中99%以上病毒，如出水濁度大于0.5度時(shí)，仍會(huì)伴隨病毒的穿透。病原體污染物可通過多種途徑進(jìn)入水體，一旦條件適合，就會(huì)引起人體疾病。
● 耗氧污染物?
在生活污水、食品加工和造紙等工業(yè)廢水中，含有碳水化合物、蛋白質(zhì)、油脂、木質(zhì)素等有機(jī)物質(zhì)。這些物質(zhì)以懸浮或溶解狀態(tài)存在于污水中，可通過微生物的生物化學(xué)作用而分解。在其分解過程中需要消耗氧氣，因而被稱為耗氧污染物。這種污染物可造成水中溶解氧減少，影響魚類和其他水生生物的生長(zhǎng)。水中溶解氧耗盡后，有機(jī)物進(jìn)行厭氧分解，產(chǎn)生硫化氫、氨和硫醇等難聞氣味，使水質(zhì)進(jìn)一步惡化。水體中有機(jī)物成分非常復(fù)雜，耗氧有機(jī)物濃度常用單位體積水中耗氧物質(zhì)生化分解過程中所消耗的氧量表示，即以生化需氧量(BOD)表示。一般用20℃時(shí)，五天生化需氧量(BOD5)表示。
● 植物營(yíng)養(yǎng)物?
植物營(yíng)養(yǎng)物主要指氮、磷等能刺激藻類及水草生長(zhǎng)、干擾水質(zhì)凈化，使BOD5升高的物質(zhì)。水體中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)過量所造成的"富營(yíng)養(yǎng)化"對(duì)于湖泊及流動(dòng)緩慢的水體所造成的危害已成為水源保護(hù)的嚴(yán)重問題。
富營(yíng)養(yǎng)化(eutrophication)是指在人類活動(dòng)的影響下，生物所需的氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)大量進(jìn)入湖泊、河口、海灣等緩流水體，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(zhì)惡化，魚類及其他生物大量死亡的現(xiàn)象。在自然條件下，湖泊也會(huì)從貧營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)過渡到富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)，沉積物不斷增多，先變?yōu)檎訚?，后變?yōu)殛懙?。這種自然過程非常緩慢，常需幾千年甚至上萬年。而人為排放含營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的工業(yè)廢水和生活污水所引起的水體富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象，可以在短期內(nèi)出現(xiàn)。?
植物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的來源廣、數(shù)量大，有生活污水(有機(jī)質(zhì)、洗滌劑)、農(nóng)業(yè)(化肥、農(nóng)家肥)、工業(yè)廢水、垃圾等。每人每天帶進(jìn)污水中的氮約50g。生活污水中的磷主要來源于洗滌廢水，而施入農(nóng)田的化肥有50%～80%流入江河、湖海和地下水體中。天然水體中磷和氮(特別是磷)的含量在一定程度上是浮游生物生長(zhǎng)的控制因素。當(dāng)大量氮、磷植物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)排入水體后，促使某些生物(如藻類)急劇繁殖生長(zhǎng)，生長(zhǎng)周期變短。藻類及其他浮游生物死亡后被需氧生物分解，不斷消耗水中的溶解氧，或被厭氧微生物所分解，不斷產(chǎn)生硫化氫等氣體，使水質(zhì)惡化，造成魚類和其他水生生物的大量死亡。藻類及其他浮游生物殘?bào)w在腐爛過程中，又把生物所需的氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)釋放到水中，供新的一代藻類等生物利用。因此，水體富營(yíng)養(yǎng)化后，即使切斷外界營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的來源，也很難自凈和恢復(fù)到正常水平。水體富養(yǎng)化嚴(yán)重時(shí)，湖泊可被某些繁生植物及其殘骸淤塞，成為沼澤甚至干地。局部海區(qū)可變成"死海"，或出現(xiàn)"赤潮"現(xiàn)象。
常用氮、磷含量，生產(chǎn)率(O2)及葉綠素-α作為水體富營(yíng)養(yǎng)化程度的指標(biāo)。表3-7是用總磷、無機(jī)氮?jiǎng)澐炙w富養(yǎng)化程度的指標(biāo)。防治富營(yíng)養(yǎng)化，必須控制進(jìn)入水體的氮、磷含量。
