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1、汽车与交通学院第五章第五章 道路交通水环境道路交通水环境污染防治污染防治 汽车与交通学院第一节 基础知识一、水资源l水资源指的是淡水资源，它是自然资源的组成部分。当今世界面临的人口、资源、环境、生态等四大问题，水资源和他们有着密切的关系，因此，水资源己成为世界各国关心的一个重要问题。随着人口的增长，经济的发展，以及人类生活水平的提高，人类社会对水的需求量日益增长，不少国家和地区已经发生了不同程度的水资源危机，水资源巳成为不亚于能源和粮食的严重问题。汽车与交通学院 据联合国1997年发表的对世界淡水资源的全面许估报告，缺水问题将严重制约21世纪的经济和社会发展，并可能导致国家间的冲突。目前世界上
2、有五分之一的人口，即12亿人口面临中高度到高度缺水的压力。 到2025年，世界人口将增至83亿，除非更有效地使用淡水资源，控制河流和湖泊污染，以及更多地利用净化后的废水，否则全世界特有三分之一的人口遭受中高度到高度缺水的压力。汽车与交通学院 衡量一个国家淡水资源多少的标准是，淡水消耗量占全国可用淡水的20-40为中高度缺水，超过40的为高度缺水。 水资源分为地表水资源和地下水资源两部分。地表水资源包括河川径流、冰川雪融水、湖泊沼泽水等地球表面上的水体，其中河川径流占90以上。 地下水资源是指埋藏在地表以下岩层中的水。通常，由于地下水在流动过程中被岩层吸附、过滤和微生物的净化，其水质多数比地表水
3、好。我国的河川径流量为27万亿m3，地下水约8300亿m3，水资源绝对量居世界前列，但人均占有量约2600m3，低于世界平均水平。汽车与交通学院二、水环境污染 作为环境介质的水通常不是纯净的，其中含有各种物理的、化学的和生物的成份。水的感官性状(色、嗅、味、浑浊度等)、物理化学性质(温度、PH、电导率、氧化还原电位、放射性等)、化学成份、生物组成和水体底泥状况等，均因污染程度不同而有很大差别。 早期的水体污染主要出人口稠密的城市生活污水造成。工业革命以后，工业排放的废水和废物成为水体污染物的主要来源。20世纪50年代以后，一些水域和地区由于水体严重污染而危及人类的生产和生活。70年代以来，人们
4、采取了一些防治污染措施，部分水体的污染程度虽有所减轻，但全球性的水行染状况还在发展，尤其是工业废弃物对水体的污染还具有潜在的危险性。水源因受到污染而降低或丧失了使用价值，使水资源更加短缺。汽车与交通学院 水环境污染按水体污染物进行分类，有以下类型： (1)病原体污染。生活污水、畜禽饲养场污水以及制革、洗毛、屠宰业和医院等排出的废水常含商各种病原体，水体受到病原体污染会传播疾病。如：1848年和1854年英国两次霍乱流行，每次死亡约万众人；德国汉堡1892年发牛的霍乱流行，死亡7500余人。这几次大的瘟疫流行，都是因水污染而引起的。汽车与交通学院(2)需氧物质污染。生活污水、食品加工和造纸等工业
5、废水含有碳水化合物、蛋白质、油脂、木质素等有机物质。这些物质以悬浮或溶解状态存在于污水中，通过好氧微生物的作用分解而消耗氧气，因而和称为需氧污染物。这些物质使水中的溶解氧减少，影响鱼类及其他水生生物的生长。当水中溶解氧耗尽时，有机物将在厌氧菌的作用下进行厌氧分解，产生硫化氢、氰和硫醇等具有难闻气味的物质，使水质进一步恶化。(3)富营养化物质污染。生活污水和某些工业废水常含有一定量的磷、氮等植物营养物质，这些物质排入水体后、引起水体富营养化，使水质恶化。汽车与交通学院 (4)石油污染。石油类物质在水而形成油膜，阻碍水体的复氧作用，致使鱼类和浮游生物的生存受到威胁，并使水产品的质量恶化。石油污染主
6、要发生在海洋石油运输的事故泄漏。 (5)放射性污染。放射性物质进入水体造成放射性污染。放射性物质来源于核动力工厂排出的废水，向海洋投弃的放射件废物，核动力船舶事故泄漏的核燃料，核爆炸进入水体的散落物等。受放射性物质污染的水体使生物受到危害，并可在生物体内蓄积。汽车与交通学院(6)热污染。它是由工矿企业向水体排放高温废水造成的。热污染使水温升高，水中化学反应、生化反应速度随之加快，溶解氧减少，破坏了水生物的正常生存和繁殖的环境。一般水生生物能生存的水温上限为33-35度。(7)有毒化学物质污染。有毒化学物质主要指重金属和微生物难以分解的有机物。重金属在自然界不易消失，它们通过食物链中被富集：难分
7、解的有机物中不少属于致癌物质。因此，水体一旦被有毒化学物质污染，其危害极大。(8)盐类物质污染。各种酸、碱、盐等无机化合物进入水体，使淡水的矿化度增高，降低了水的使用功能。汽车与交通学院三、河流对污染物的稀释和自净作用三、河流对污染物的稀释和自净作用(一)河流的稀释作用 污水排人河流与水流逐渐混合，水的成份也逐渐均匀。若污染物以浓度C1和流量q进河流，河流的流量为Q，河水中污染物的原有浓度为C0。由于河水对污染物的浓度有稀释作用，污水排人河流并完全混合后的平均浓度可由下式计算： 上式是工程上常用的一种近似计算方法。为了精确计算某一断面的污染物浓度，需要考虑河流的流体动力学与污染物的关系。汽车与
8、交通学院(二二)河流的自净作用河流的自净作用 污水的最终出路是受纳水体(河、湖、海等)，当污水排入水体后，污水中的有机物质被微生物降解，污水排放点下游的水质会发生一系列的变化。由于需氧性降解而消耗水中的溶解氧，称为耗氧。空气中的氧气溶于水中，称为复氧。1河水中有机物质的耗氧速率 生化氧化过程可以分为两个阶段，第一阶段主要为含碳有机物的氧化，这个过程将随水温和有机构的浓度不同而持续数日。第二阶段是含氯有机物的氧化，也称硝化过程，硝化过程持续的时间可长达40-50天。我们关心的是在微生物的参与下有机物的第一阶段氧化，污水经过氧化以后就不会再腐败。有机物的生化氧化速度与有机物的浓度成正比，而与用于氧
9、化的氧数量无关。汽车与交通学院 能被生化氧化的有机物质浓度，以气化时所消耗的氧的数量来表示，称为生化需氧量（BOD），单位为mg/L。有机物质的耗氧速率由下式表示： 对于不同的废水，常数K1具有不同的数值，可由试验方法求得K1与温度有关，温度不变时被视为常数。若已知20度时的K1值，可用下式计算其它温度下的K1(T)值：汽车与交通学院 2河流的复氧速率 水体的自净必须从空气中个断得到氧气补充才能进行。复氧过程与水中的亏氧量(饱和溶解氧和实测溶解氧的差值)成正比。河流的复氧速率以下式表示：汽车与交通学院3氧垂曲线模式 当污水排人受纳河流后，污水中的有机物因生物作用而消耗河水中的溶解氧，同时大气中
10、的氧不断地溶入河水中。污水排放口下游河水中的溶解氧浓度(C)随流行距离而不断变化河水中溶解氧在耗氧和复氧共同作用下的变化速率由下式表示：汽车与交通学院 开始时由于有机物浓度BODu较高，耗氧速率大于复氧速率，河水中的溶解氧不断减少。随着有机物被微生物不断降解， BODu不断减小，耗氧速率也随之减小。在某一点耗氧速率等于复氧速率，该点称为临界点。从起点到，临界点的流行距离称为临界距离，流行所需的时甲称临界时间。河水流过临界点后，耗氧速率小于复氧速率，此后河水中的溶解氧会不断增加。假如没有新的污染，溶解氧会恢复到未受污染前的状态。以纵座标表示溶解氧，横座标表示流行距离，所绘制的曲线称为氧垂曲线(见
11、图5-1)。 经推导，污水排放点下游任一时间(t)的亏氧量以氧垂方程表示为：汽车与交通学院 以上公式只考虑了污水排入河流后，生物降解耗氧与空气复氧两种因素对河水中溶解氧的影响，没有考虑藻类光合作用的产氧及其呼吸耗氧，污泥沉淀和水流的离散作用等影响。该方法为工程上常用的一种粗略的计算方法。 汽车与交通学院第二节 水环境保护一、水体的防护法规 水体的自净能力是有一定限度的，自净过程也是缓慢的。随着城市化和工业的发展，污水量小断增加，往往上游河段受到的污染尚未恢复，又再次受到下游城市或工厂污水的污染，以致整条河流处于不洁净状态，影响水体的利用。 为保护水体而制定的一系列法规，是作为向水体排放污水时确
12、定其处理程度的依据。法规既要有保护天然水体的功能，又要使天然水体的自净能力得以充分利用，以降低污水处理的费用。水体防护法有两个方面，一是直接控制水体的污染，二是规定各种用途天然水体的水质标准。汽车与交通学院(一)水污染防治法规1海洋污染防治法规 海洋是一种特殊的环境要素，是人类生命系统的基本支柱。海洋调节着全球气候，创造了人类生存的自然环境。它拥有丰富的生物资源和各种矿产资源、药物资源、动力资源，是社会物质生产的原料基地。为了保护海洋环境，防治海洋污染，我国自20世纪70年代起，先后颁布了多项海水保护专门法规。汽车与交通学院1)海水水质 标准 1997年颁布的国家标推海水水质标推(GB 309
13、7-1997)，根据海水的用途，将海水水质分为四类：第一类适用于保护海洋渔业水域、海上自然保护区和珍稀濒危海洋生物保护区；第二类适用于水产养殖区、海水浴场、人体直接接触海水的海上运动或娱乐区以及与人类食用直接有关的工业用水区；第三类适用于一般工业用水区、海滨风景旅游区；第四类适用于港口水域和海洋开发作业区。该标准对各类水质分别规定了不同的要求和海水中有害物质的最高允许浓度，并规定了防护措施。汽车与交通学院2)海洋环境保护法 1982年我国颁布了海洋环境保护的综合性法律海样环境保护法。为了贯彻该法，又颁布了保护海洋环境的一系列条例，如中华人民共和国防止船舶污染海域管理条例、中华人民共和国海洋倾废
14、管理条例、中华人民共和国防治陆源污染物污染损害海洋环境管理条例和中华人民共和国防治海岸工程建设项目污染损害海洋环境管理条例等。该一系列法规和条例，对保护我国海洋环境提供了法律依据。汽车与交通学院2.陆地水污染防治法规陆地水污染防治法规 陆地水包括江河、湖泊、渠道、水库等地表水体和地下水体。我国是水资源缺乏且时空分布极不均衡的国家。目前不但水源紧缺，且现有水体巳受到严重污染。据国家环保总局1993年中国环境状况公报称，1993年全国废水排放总量约为355亿t，其中相当大的部分未经任何处理直接排入江河湖海，每年约有1000万t固体废物直接倾人水体。河流污染日益突出，长江、黄河、淮河等七大水系近一半
15、河流有严重污染，86的城市河段水质超标。湖泊普遍受重金属污染，富营养现象明显增加。缺水和水体污染已成为制约国民经济发展和人民生活水平提高的重要因素。保护水资源和防治水污染是国民经济和社会发展中的一项重要任务。为了保护水资源，防治陆地水体污染国家颁布了一系列法规。汽车与交通学院 1)水污染防治法 1984年颁布的水污染防治法，是陆地水污染防治方面比较全面的综合性法律，1989年国务院又颁布了该法的实施细则。依据该法，国家有关部门光后发布了水污染物排放许可证管理智行办法、饮用水水源保护区污染防治管理规定等专项行政规章。2)地表水环境质量标准 国家地表水质标准主要有地表水环境质量标准(GB8978-
16、1996)、污水综合排放标准(GB8978-1996)、农田灌溉水质标准(GB 5084-92)和渔业水质标淮(GB11607-89)等。这些国家标准为保护地表水环境提供了技术和法律依据。汽车与交通学院(二二)水资源保护法规水资源保护法规 我国由于各种因素造成水源破坏，天然水面不断缩小，水体受污染，用水浪费及过量开采地下水，再加上水资源分布不均衡等原因，我国水源短缺问题十分突出。国家非常重视对水资源保护的立法，1988年第六届全国人民代表大会第二十四次常务委员会议通过了水法，标志着我国开始进人依法用水、保护水和治水的新阶段。除国家立法外，各地还针对本地区的水资源问题颁布了地方性水资源保护法则和
17、规定。如天津市境内海河水系水源保护暂行条例、江苏省太湖水源保护条例、上海市黄埔江上游水源保护条例、北京市密云水库、怀柔水库和京密引水渠水源保护管理暂行办法等。汽车与交通学院 水法规定，开发利用水资源应当全面规划、统筹兼顾、综合利用、讲求效益，发挥水资源的各种功能。采取有效措施保护自然植被，种树种草，涵养水源。实行计划用水，厉行节约用水。国家对水资源实行统一管理与分级分部门管理相结合的制度。水法还对保护江河湖泊、地下水、饮用水源、农业灌溉水源等作了明确的法律规定。汽车与交通学院二、污水处理的基本方法和系统二、污水处理的基本方法和系统 污水处理的方法很多，方法的选择取决于：要求污水处理的程度；污水
18、的水量和水质情况；受纳水体的具体条件；投资条件等。通常污水处理的内容包括：固液分离；有机物和其他可氧化物的氧化；酸碱中和；去除有害物质；回收有用物质等。一般可归纳为物理法、生物法和物理化学法三大类。汽车与交通学院(一一)污水的物理法处理污水的物理法处理 物理法是污水处理中的基本方法，其处理构筑物比较简单，造价经济，但处理效果较差。该方法一般用于污水的顶处理，又称一级处理或机械处理。1.处理流程 以城市污水为例，单独采用物理法处理时其一般流程如图5-2所示。由格栅、沉砂池、沉淀池等具有不同功能的构筑物组成。汽车与交通学院污水先经格栅截留较大的污物，再进入沉砂池去除砂粒等较重的无机物，然后进入沉淀
19、池起除大部分较轻的悬浮有机物，出水可用于灌溉或养殖。沉淀池沉下的污泥，经消化池厌氧发酵后可作农肥，产生的沼气可用作能源。汽车与交通学院2)沉砂池 沉砂池的作用是去除污水中砂粒等无机物，以减少后续有机污泥处理构筑物的容积，并利于污泥的处理和利用。沉砂池可分为平流式、竖流式、旋流式(曝气沉砂池)三种。通常采用平流式沉砂池(见图5-4)。2处理构筑物处理构筑物1)格栅格栅的作用是截留污水中较大的漂浮物质和悬浮固体。格栅由一组平行的金属栅条组成，栅条与水面成60-70度，栅条间隙一般为16-25M(见图5-3)。格栅可分为人工清除格栅和机械清除格栅两类。格栅设计主要控制流速及其水头损失。一般流速取0.
20、8-1.0m/s，水头损失采用0.05-0.15m。汽车与交通学院 平流式沉砂池采取控制流速的办法，使较重的砂粒下沉，而较轻的有机颗粒又不致下沉。一般控制流速在0.3-0.15m/s之间，水力停留时间取30-60s，有效水深在0.25-1.0 m之间。沉砂池每格的宽度不宜小于0.6m，池体至少设两格。汽车与交通学院3)沉淀池沉淀池 沉淀池是利用重力沉降原理去除污水中比重大于1的悬浮物。水力停留时间一般为1.0-1.5h。沉淀效率因污水性质而异，对于生活污水，要求悬浮物去除50-55，5日生化需氧量(BOD5)去除25-30。沉淀池按池内水流方向的不同可分为平流式、坚流式和辐流式三种。每种沉淀池
21、均由水流部分、污泥部分和缓冲层三部分组成。图5-5为平流式沉淀池的剖面。汽车与交通学院 平流式沉淀池的最大水平流速不大于5-7mm/s，沉降区的深度通常为1.0-2.5m为了使池中的水流较为稳定，池子澄清区长度(进水挡板和出水挡板之间的距离)与宽度的比值不少于4。在沉淀池前端池底设有泥斗，池底上的污泥在刮泥机刮板的缓缓推动下进入泥斗，由污泥管排出池外。若不采用机械刮泥设备时，池底须做成多斗排泥。(三三)污水的污水的生物法生物法处理处理 1基本原理 生物处理法是将河流的自净作用，运用到废水处理中。由于该法充分利用了生物自然规律，因而费用较低。生物处理大致可分为好氧处理和厌氧处理两大类。汽车与交通
22、学院(1)好氧处理好氧处理 微生物具有很强的吸附能力，当污水中的有机物与好氧微生物接触后，在短时间内吸附了污水中的有机物。那些分子量小或溶解性的有机物直接被微生物吸收；而一些分子量大于不溶于水的有机物，经微生物分泌的外酶作用，先分解为分于量小或溶解性的有机物，然后被微生物吸收。在内酶的作用下，微生物通过自身的生命活动-氧化、还原、合成等过程，将部分有机物氧化为简单的无机物，同时释放出微生物生长活动所需要的能量。而另一部分有机物被分解后则转化为生物肌体，组成新的微生物。图5-6表示了这一生化反应过程。汽车与交通学院(2)厌氧处理厌氧处理高浓度有机物和污泥的消化通常采用厌氧处理。厌氧处理是在无氧条
23、件下，依靠厌氧、兼氧微生物对有机物进行分解。在分解初期，有机物在跑外酶作用下先进行水解，再经过产酸细菌的作用分解为各种有机酸、醇等，在这个过程中pH值下降，放称酸性发酵过程。在分解后期，由于含氮化合物的分解产生氨的中和作用，使PH值逐渐上升，在一群统称为甲烷菌族微生物的作用下分解有机酸和醇，生成甲烷和二氧化碳等物质，这个过程称为碱性发酵过程。整个过程如图5-7所示。汽车与交通学院 2处理方法 污水的生物处理方法较多，好氧处理中有活性污泥法和生物膜法，厌氧处理中有普通消化池法、厌氧生物滤池法和上流式厌氧污泥床法等。这里简略介绍其中的活性污泥法和上流式厌氧污泥床法。汽车与交通学院1)活性污泥法 (
24、1)处理流程。活性污泥法的基本流程如图5-8所示。污水先经初次沉淀池，去除大部分悬浮物；再进入曝气池，使污水与池中混合液混和接触，同时充入空气，微生物在此吸附、氧化分解污水中的有机物；然后进入二次沉淀他进行泥水分离，上层清水排出，沉淀的活性污泥一部分回流至曝气池，以维持曝气池中一定数量的微生物，剩余活性污泥排至污泥池进行消化。活性污泥法的关键是曝气池。汽车与交通学院 (2)曝气池。它是活性污泥法的主体构筑物，池内容纳活性污泥。所谓活性污泥，可以认为是由活性微生物、活细胞代谢残留物、吸附在活性污泥表面的不能生物降解的有机悬浮固体和惰性的无机悬浮固体四部分组成。 当污水不断进入和流出时，回流活性污
25、泥不断地补充到池中，同时对池中混合液进行供氧与搅拌，以创造微生物生长活动的良好条件使污水得到净化。所以曝气池的构造设计是否合理，运行管理是否正常，是污水生物处理效果好坏的关键。汽车与交通学院 曝气池的平面形式有方形、圆形和矩形。曝气池的容积按活性污泥负荷计算：汽车与交通学院(3)活性污泥法的形式。活性污泥法的形式较多，常用的有生物吸附法和完全混合法两种。 生物吸附法。根据活性污泥净化污水的过程，可分为两个阶段：第一阶段是吸附阶段，活性污泥与污水混合接触后立即吸附污水中的有机物，这个过程进行很快，一般15-16min可完成；第二阶段为再生阶段，活性污泥氧化分解被吸附的有机物，恢复其活性，这一阶段
26、一般需2-3h以上，甚至更长，视水质而异。生物吸附法的特点是将吸附与再生分别在两个池子或一个池子的两个部分进行。图5-9为生物吸附法曝气池示意图。汽车与交通学院 曝气池的长宽比一般不小于10，池宽为池深的1-2倍，池深一般3-5m。池底沿池长设置扩散设备进行充氧与搅拌。按混合液的前进方向，他的前部为再生池，后部为吸附池。沿池长方向设置不少于4个进水口，以调节不同他长的吸附和再生比例。污水处理的流程是：污水从吸附段进入与再生后的活性污泥混合，沿池长呈推流状前进，然后进人一次沉淀他，泥水分离，清液排出，污泥回流至再生段，回流量一般为污水量的50-100。汽车与交通学院 完全混合法。这是一种较新型的
27、活性污泥法，要求污水与回流的活性污泥在进入爆气池后与他内混合液迅速达到“完全混合”状态。其特点是曝气池内各点的污泥负荷与需氧量在理论上是均匀的，全池基本上处于同一工作状况，这就有可能把曝气池的工作点控制在最有利的条件下进行。同时由于进他的污水与池内混合液很快完全混合，能较大限度地适应污水水质的变化。图5-10为合建式完全混合曝气沉淀池示意图，池内分曝气区、导流区、沉淀区和污泥区。曝气区深度一般为3.5m，水面设曝气叶轮，污水进入睡气池后，靠叶轮的作用将污水及回流污泥与池内混合液充分搅拌，并提升至曝气区表面进行充氧。经曝气后的混合液从导流窗口入导流区，经气水分离后进入沉淀区进行泥水分离，澄清后的
28、水从出水槽排出。污泥区沉淀下的活性污泥经回流缝重返曝气区，多余的活性污泥排出池外。汽车与交通学院 2)上流式厌氧污泥床法这项上艺是荷兰Wageningen农业大学的G.Lettinga伊等人在1971年-1978年间研制并发展起来的。图5-11为上流式厌氧污泥床反应器(UASB)的示意图。其主体是一个无填料的空容器，内装一定数量的厌氧污泥，装置的最大特点是在反应器的上部设置了一个专用的气、固、液三相分离器。在反应器的底部，出浓度很高且具有良好沉淀和凝聚性能的厌氧污泥形成的污泥床。汽车与交通学院 污水从反应器下部进人污泥床，并与污泥床的污泥混合，沼泥中的微生物分解其中的有机物，并转化为沼气以微小
29、气泡形式释放。微小沼气泡在上升过程中不断合并逐渐形成较大的气泡，在活气的搅动下，污泥床反应区的上部形成了一个浓度较小的污泥悬浮层。泥水混合液在沉淀区被分离，污泥下沿返回反应器，处理后的污水在沉淀澄清后外徘。在厌氧处理中，由于有机氮转化为氨氮，有机硫转化为硫化氢，使处理后的污水具有一定的臭味。因此，高农度有机污水经厌氧生物法处理后，往往需要补充处理，以好氧处理法为宜。汽车与交通学院汽车与交通学院(三三)污水的物理化学法处理污水的物理化学法处理 物理化学法是利用物理作用或化学反应，处理(或回收)污水中的溶解物质(或胶体物质)的方法。物理化学法处理的具体方法很多，归纳起来大体可分为两类：一是投药法，
30、向污水中投加某些化学药剂，与污水中的污染物发生物理作用(如晚凝)，或发生化学反应(如中和、氧化还原和生成沉淀等)，其生成物应是无毒(或微毒)，或是不溶于水的物质；二是传质法，如萃取、汽提、吸附、离子交换、反渗透、超滤等方法。这些方法的一个共同特点是在一定的物理条件和设备中，污染物由水相转移成其他物相，从而使污水得到净化。汽车与交通学院 物理化学法的特点是处理效果较好，较稳定。但有时药剂的消耗或动力消耗较大，设备成本高，处理费用大。 上述各种污水处理方法，各有特点和适用条件。可以单独使用，更多的是组合使用。汽车与交通学院三、污水的土地净化三、污水的土地净化 生活污水和某些工业废水可通过多种途径应
31、用于农业。实践证明，利用污水灌溉农田，有利于植物营养素的循环，有利于污水中水肥资源的利用和提高农作物的产量，并能获得腐殖质，改良土壤结构。因此，利用污水溜溉农田，其经济效益十分显著。 实践还证明，利用污水灌溉农田，使用不当会造成农作物减产，思化土壤结构，农作物遭受污染而品质下降，传播疾病危害人体健康，污染环境和破坏自然生态系统的平衡。因此，必须充分认识污水灌溉可能带来的不良后果。关键在于控制用于农灌污水的水质，使之符合农作物正常生长保护农田上壤，保护地下水源和保证产品质量的要求，从而达到保护农业生态环境和人体健康，合理使用水肥资源等多方面综合目标。汽车与交通学院(一)污水土地净化的机理 土壤对
32、水的净化作用是一个十分复杂的综合过程，包含了物理过滤、化学反应和生物降解等。1物理过滤 土壤颗粒间的孔隙能截留和滤除污水中的悬浮颗粒。土壤颗粒的大小，颗粒间孔隙的形状、大小和分布，水流通道的性质等，都会影响土壤过滤的效率。悬浮物颗粒过大过多和溶解性有机物的生物代谢，能引起土壤过滤堵塞。控制灌水(湿期)与休田(干期)的交替周期，能消除堵塞，恢复土壤截污过滤能力。 2物理吸附与物理沉积 土壤中的粘土矿物等能吸附土壤中的中性分子。污水中的部分重金属离子在土壤胶体表面因阳离子交换作用而被置换吸附，并生成难溶物被固定于矿物的品格中。汽车与交通学院3物理化学吸附 金属离子与土壤中的无机胶体和有机胶体由于鳌
33、合作用，形成鳌合物而被固定于土壤矿物的晶格中。4化学反应与沉淀 重金属离子与土壤中的某些组分进行化学反应，生成难溶化合物而沉积在土壤中。5微生物的代谢和有机物的分解 土壤中含有大量异养性微生物，能对土壤颗粒中的悬浮有机固体和溶解性有机物进行生物降解。厌氧状态时，厌氧菌能对有机物进行发酵分解，对业硝酸和硝酸盐进行反硝化肥氮。汽车与交通学院(二)污水土地处理系统 近年来，国际上污水上地处理系统发展迅速，建成一批新型的污水土地处理系统，如慢速渗滤(污水灌溉)、快速渗滤、地表漫流、湿地系统和地下灌溉等。采用何种系统主要取决于土壤种类和处理规模等。1慢速渗滤系统(污水灌溉农田系统) 该系统适用于渗水性能
34、良好的壤土和砂质壤土及蒸发量小、气候湿润的地区。污水经布水后垂直向下缓慢渗滤，依靠土壤一微生物一农作物系统对污水进行净化，农作物可充分利用 至水中的水肥营养家。该系统被认为是土地处理系统中最适宜的方法。其控制因素是场地、 灌溉方法、灌水率、管理、耕作情况及污水所需的预处理等。汽车与交通学院 2快速渗滤系统 快速渗滤系统适用于透水性非常良好的土壤，污水灌至土壤表面很快渗入地下。潜水和体灌反复循环进行，主要依靠土壤一生物系统的净化机能。该系统以补给地下水和话水再生回用作为主要目的，良好的管理对处理效果起重要作用。3地表漫流系统 地表漫流系统，适用于透水性差的土壤(粘土和亚粘土)且地面有坡度(2-8
35、)的地区。至水以喷灌或漫灌等方式有控制地灌至地面，形成薄层均匀地流向下游集水渠。尾水收集后若徘人水体，其水质必须符合排放标准。地面上可种植草或其他植物，供微生物栖息并防止土壤被冲刷流失。汽车与交通学院4湿地系统和地下灌溉系统 湿地系统是一种利用低洼湿地和沼泽地对污水进行处理的方法，同时具有改善水生生态环境的作用。污水进入低洼地、沼泽地或池塘，通过土壤的渗滤作用及水生生物系统对悬浮物、有机污染物及植物营养素等进行净化，并形成平衡的水生生态系统。经净化的水通过底部土壤的渗滤慢慢渗入地下，或者集流于尾部集水渠流人下游的地表水体。 地下灌溉系统，一般仅限于小流量污水的处理。汽车与交通学院(三)污水灌溉
36、农田的水质标准 为了使农田灌溉用水的水质符合农作曲正常生长和保护农田土壤、地下水源，保证农产品的质量，世界卫生组织(WHO)及各国均制定了污水灌溉农田的水质标准。我国于1985年颁布了农田灌溉水质标准(GB 5084-85)。该标准按照灌溉水的用途，将污水灌溉水质分为两类，一类适用于特工业废水或城市污水作为农业用水的主要水源并长期利用的溜区；二类适用于将工业废水或城市污水作为农业用水的补充水源，实行清(水)污(水)混灌或轮灌的溜区。标准中各项指标的数值，均指单次测定的最高值。对工业、医疗卫生、科研和畜牧兽医等机构排出的含病源体的污水，必须经过严格消毒处理彻底消灭病源体，此类污水未经处理，严禁灌
37、溉蔬菜，特别是生吃的瓜果。汽车与交通学院第三节第三节 道路交通水环境污染防治道路交通水环境污染防治一、道路服务设施污水处理道路建成投入营运后，其服务设施将排放一定数量的污水，如服务区的生活污水、洗车台 (场)的污水、加油站的地面冲洗水、路段管理处及收费站的生活污水等。若这些设施的所在地远离城镇不能直接排人污水系统时，排放的污水须经处理达标后排放。(一)生活污水处理1化粪他化粪池是污水沉淀与污泥消化同在一个池子内完成的处理构筑物，其构造简单，类似乎流式沉淀池(见图5-12)。污水在池中缓慢流动，停留时间为12-24h，污泥沉淀于池底进行厌氧分解。污泥的储存容积较大，停留时间为3-12个月。由于污
38、泥稍化过程完全在自然条件下进行，所以效率低，历时长，有机物分解不彻底，且上部流动的污水易受到下部发酵污泥的污染。通常化粪池作为初步处理，以减轻污水对环境的污染。汽车与交通学院汽车与交通学院2双层沉淀池 双层沉淀池又称隐化池。它具有使污水沉淀，并将沉淀的污泥同时进行厌氧消化的功能(见图5-13)。污水从上部的沉淀槽中流过，沉淀物从槽底缝隙滑入下部污泥室进行稍化。在沉淀槽底部的缝隙处设阻流板，使污泥室中产生的沼气和随溜气上浮的污泥不能进入沉淀槽内，以免影响沉淀槽的沉淀效果和污水受到污染。双层沉淀池的污泥消化仍在自然条件下进行。当污水冬季平均温度在10-15度时，污泥的消化时间约带60-120天，因
39、此，消化室的容积较大。汽车与交通学院 双层沉淀他的沉淀格设计与前述平流式沉淀池相同排泥静水压头应不小于1.5m，沉淀槽的宽度不大于2.0m，其斜底与水平的夹角不小于50度，底部缝宽一般为0.15m，阻流板宽度一般取0.15-0.35m。沉淀槽底部到消化室污泥表面应有缓冲层，其高度一般为0.5m。消化室的容积根据当地年平均气温，按表5-2确定。汽车与交通学院 3生物塘当道路服务设施附近有取土坑(或洼地)可以利用时，可将取土坑(或洼地)适当整修作为生物塘。生物塘是一种构造简单、管护容易、处理效果稳定可靠的污水处理方法。生物塘可以作为化粪池或双层沉淀池的后续处理，也可单独使用。污水在城内经较长时间的
40、停留和贮存，通过微生物(细菌、真茵、藻类、原生动物等)的代谢活动与分解作用，对污水中的有机污染物进行生物降解，最后达到稳定。因此，生物塘又称为生物稳定塘。生物塘可分为好氧塘、兼性塘、厌氧塘和曝气塘四种。汽车与交通学院 1)好氧塘 好氧塘的深度较浅，有效水深一般小于1m，通常采用0.5m，阳光可以透入他底。塘内存在着藻茵原生动物生态系统(见图5-14)。在阳光照射的时间内，藻类光合作用而释放大量氧，塘表面由于风力的搅动而进行自然复氧，使塘内保持着良好的“好氧条件。好氧异养性微生物通过生化代谢活动，对有机污染物进行氧化分解，代谢产物CO2供作藻类光合作用所需要的碳源。藻类利用CO2 、H20、无机
41、盐及光能合成其细胞质，并释放出氧气。 好氧塘的设计参数应根据当地气候等具体条件而定。可参考下列数据：有效水深不大于0.5m，停留时间2-6d；BOD5 ；负荷10-22g/m2.d， BOD5 去除率80-95。汽车与交通学院2)兼性塘 兼性塘的水深较好氧塘深，因而塘内的污水有较长的停留时间，对于污水流量和浓度的波动有较好的缓冲能力。兼性塘内存在着好氧层、兼性层和厌氧层三个区域（见图5-15）。好氧层在塘的上层，阳光能透人，藻类光合作用旺盛，溶解氧充足，好氧微生物在这个区域内生化代谢活动。兼性层在塘的中间，藻类光合作用减弱，溶解氧不足，白天处于好氧状态，而夜间则处于厌氧状态，兼性微生物占优势。
42、塘的底部厌氧微生物占主导，对沉淀池的底泥进行酸性发酵和甲烷发酵。汽车与交通学院 兼性塘的设计参数一般为：有效水深0.6-2.4m，停留时间7-50d； BOD5负荷2-6g/m2.d，BOD5去除率70-90。汽车与交通学院3)厌氧塘 当塘内的有机负荷超过了光合作用产生的氧量时，生物塘便处于厌氧状态。减小塘的表面积和加大塘的水深，都能降低光合作用的强度，塘内呈厌氧状态。有机物在厌氧微生物的代谢作用下缓慢降解，最后转化为甲烷，并释放出H2S及其他致臭物，如乙硫醇、硫甘醇酸、粪臭素等。 厌氧塘的设计参数为：有效水深2.4-4.0m，停留时间30-50d； BOD5负荷 2-6g/m2.d，BOD5
43、去除率50-70。汽车与交通学院4)爆气塘 采用人工曝气(多采用曝气机)在水面进行曝气充氧，以维持良好的充氧状态。 由于曝气具有搅拌和充氧双重功能，当曝气机的动力足以维持塘内全部同体处于悬浮状态，并向污水提供足够的溶解氧时，这种塘称为好氧曝气塘。 当曝气机的动力仅能供应污水必要的溶解氧，并使部分固体处于悬浮状态，而另一部分固体沉积塘底并发生厌氧分解，这种塘称为兼性曝气塘。 曝气塘的设计参数：有效水深1.8-4.5m，停留时间2-10d； BOD5负荷 30-60g/m2.d，BOD5去除率80-90。汽车与交通学院(二)含油污水的处理 大型洗车场和加油站的污水，常含有泥沙和油类物质。油类不溶于
44、水，在水中的形态为浮油或乳化油。乳化油的油滴微细，且带有负电荷，需破乳混凝后形成大的油滴才能除去。 洗车至和加油站的含油污水以浮油为主，通常采用隔油池进行处理。当污水进人隔油池后，泥砂沉淀于池的底部，浮油漂浮于水面，利用设置在水面的集油管收集去除。隔油池的形式有平流式、波纹板式、斜板式等。关于隔油池的设计可参考有关污水处理专著。汽车与交通学院二、道路路面径流水环境污染防治二、道路路面径流水环境污染防治 道路路面径流水环境污染，是指道路营运期，货物运输过程中在路而上的抛撤，汽车尾气中微粒在路面上的降落，汽车燃油在路面上的滴漏及轮胎与路面的磨损物等，当降水形成路面径流就挟带这些有害物质徘入水体或农
45、田。 对于这种污染及其污染程度，至今研究甚少，一般说来，不会对水体和土壤造成大面积的污染。但当道路距水源保护地、生活饮用水源和水产养殖水体较近时，应考虑路面径流对水环境的污染，路面排水不能排人这些水体，必要时可置生物塘(好氧设塘)，将路面径流引入塘内得到隔油沉淀和净化处理。汽车与交通学院三、施工期的水环境污染防治三、施工期的水环境污染防治 道路施工期间无论是施工废水，还是施工营他的生活污水，都是暂时性的，随着工程的建成其污染源也将消失。通常道路施工期的污水对水环境不会有大的影响，可采用简单的、经济的处理方法。如施工营地的生活污水采用化粪池处理施工废水设小型蒸发池收集，施工结束将这些池清理掩埋。 大桥、特大桥施工期对水环境的污染主要是向水体弃渣，向水体抛、冒、滴、漏合毒化学物品等。防止此类污染的有效措施是加强监督管理与采用先进的施工工艺。