化學(xué)與水污染治理

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1、 Harbin Institute of Technology 工科大學(xué)化學(xué)課程論文 題 目： 化學(xué)與水污染處理 學(xué) 院： 機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí)： ********班 姓 名： ******* 指導(dǎo)老師： ********

2、** 學(xué) 號(hào)： *************** 日 期： 2014年12月12日 化學(xué)與水污染處理 作者：**** 指導(dǎo)老師：***** 機(jī)電工程學(xué)院 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué)號(hào)：******** 電話**** 郵箱：*********** 摘要：水是生命的源泉，是生命存在與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必要條件，同樣是構(gòu)成人體組織的重要部分。然而現(xiàn)在水資源質(zhì)量不斷下降，水環(huán)境持續(xù)惡化，由于污染所導(dǎo)致的缺水和事故不斷發(fā)生，不

3、僅使工廠停產(chǎn)、農(nóng)業(yè)減產(chǎn)甚至絕收，而且造成了不良的社會(huì)影響和較大的經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重地威脅了社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，威脅了人類的生存。所以應(yīng)用化學(xué)的方法治理水污染已經(jīng)被提上了日程。 關(guān)鍵詞：水污染，化學(xué)，現(xiàn)狀，物理化學(xué)法 1引言 1956年日本熊本縣水俁鎮(zhèn)一家氮肥公司排放的廢水中含有汞，這些廢水排入海灣后經(jīng)過某些生物的轉(zhuǎn)化，形成甲基汞。這些汞在海水、底泥和魚類中富集，又經(jīng)過食物鏈?zhǔn)谷酥卸?，這便是為人所知的水俁病，此次水污染事件造成上千人死完，給人類帶來了巨大威脅和警示。再把目光放回國內(nèi)，2005年11月13日吉林石化公司雙苯廠發(fā)生爆炸造成約100噸雙苯和硝基苯流入松花江，哈爾濱市人們的生活受到了

4、嚴(yán)重的影響，無論是社會(huì)還是國家造成了惡劣的影響。合理的控制污染源，及時(shí)治理污染是搶在防止污染蔓延的必由之路。 2水污染現(xiàn)狀 水污染情況仍然非常嚴(yán)重。隨著工業(yè)發(fā)展、城鎮(zhèn)化提速以及人口數(shù)量的膨脹，我國面臨著十分嚴(yán)峻的環(huán)境形勢(shì)。全國主要流域的I—III類水質(zhì)斷面占64.2%，劣V類占17.2%，其中，海河流域?yàn)橹囟任廴荆S河、淮河、遼河流域?yàn)橹卸任廴?。湖泊（水庫）富營(yíng)養(yǎng)化問題仍然突出，56個(gè)湖（庫）的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)顯示，中度富營(yíng)養(yǎng)的3個(gè)，占5.2%；輕度富營(yíng)養(yǎng)的10個(gè)，占17.2%。雖然1995年后國家就啟動(dòng)了對(duì)“三河三湖”的治理(三河：遼河、海河、淮河，三湖：太湖、巢湖、滇池)，但是這些區(qū)域目前

5、仍然處于嚴(yán)重污染的狀態(tài)。生活污水的排放數(shù)量超過工業(yè)廢水。2011年我國生活廢水排放量428億噸，占廢水排放總量的65%；而工業(yè)廢水排放量231億噸，占35%。 因?yàn)樗廴?，如今的自來水已不能算是衛(wèi)生的了。一項(xiàng)調(diào)查顯示，在全世界自來水，測(cè)出的化學(xué)污染物有2221種之多，其中有些確認(rèn)為致癌物或促癌物。從自來水的飲用標(biāo)準(zhǔn)看，我國尚處于較低水平，自來水目前僅能采用沉淀、過濾、加氯消毒等方法，將江河水或地下水簡(jiǎn)單加工成可飲用水。自來水加氯可有效殺除病菌，同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生較多的鹵代烴化合物，這些含氯有機(jī)物的含量成倍增加，是引起人類患各種胃腸癌的最大根源。目前，城市污染的成分十分復(fù)雜，受污染的中除重金屬外，還

6、含有甚多農(nóng)藥、化肥、洗滌劑等有害殘留物，即使是把自來水煮沸了，上述殘留物仍驅(qū)之不去，而煮沸水中增加了有害物的濃度，降低了有益于人體健康的溶解氧的含量，而且也使亞硝酸鹽三氯甲烷等致癌物增加，因此，飲用開水的安全系數(shù)也是不高的。據(jù)最新資料透露，目前我國主要大城市只有23%的居民飲用水符合衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，小城鎮(zhèn)和農(nóng)村飲用水合格率更低。水污染防治當(dāng)務(wù)之急，應(yīng)確保飲用水合格。為此應(yīng)加大水污染監(jiān)控力度，設(shè)立供水水源地保護(hù)區(qū)。越來越嚴(yán)重的水污染問題早已影響到人們的日常生活，位于哈工大旁邊的馬家溝的水污染已經(jīng)嚴(yán)重的影響到環(huán)境的清潔，刺鼻的惡臭影響了人們的正常生活與工作，更是對(duì)人們的健康造成了威脅。 3水污染的污染

7、源 水污染主要是由人類活動(dòng)產(chǎn)生的污染物造成，它包括工業(yè)污染源，農(nóng)業(yè)污染源和生活污染源三大部分。 工業(yè)廢水是水域的重要污染源，具有量大、面積廣、成分復(fù)雜、毒性大、不易凈化、難處理等特點(diǎn)。據(jù)1998年中國水資源公報(bào)資料顯示：這一年，全國廢水排放總量共539億噸，其中，工業(yè)廢水排放量409億噸，占75.88%。實(shí)際上，排污水量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過這個(gè)數(shù)，因?yàn)樵S多鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)工業(yè)污水排放量難以統(tǒng)計(jì)。農(nóng)業(yè)污染源包括牲畜糞便、農(nóng)藥、化肥等。農(nóng)藥污水中，一是有機(jī)質(zhì)、植物營(yíng)養(yǎng)物及病原微生物含量高，二是農(nóng)藥、化肥含量高。中國沒開展農(nóng)業(yè)方面的監(jiān)測(cè)，據(jù)有關(guān)資料顯示，在1億公頃耕地和220萬公頃草原上，每年使用農(nóng)藥110.49萬

8、噸。中國是世界上水土流失最嚴(yán)重的國家之一，每年表土流失量約50億噸，致使大量農(nóng)藥、化肥隨表土流入江、河、湖、庫，隨之流失的氮、磷、鉀營(yíng)養(yǎng)元素，使2/3的湖泊受到不同程度富營(yíng)養(yǎng)化污染的危害，造成藻類以及其他生物異常繁殖，引起水體透明度和溶解氧的變化，從而致使水質(zhì)惡化。生活污染源主要是城市生活中使用的各種洗滌劑和污水、垃圾、糞便等，多為無毒的無機(jī)鹽類，生活污水中含氮、磷、硫多，致病細(xì)菌多。據(jù)調(diào)查，1998年中國生活污水排放量184億噸。 中國每年約有1/3的工業(yè)廢水和90%以上的生活污水未經(jīng)處理就排入水域，全國有監(jiān)測(cè)的1200多條河流中，850多條受到污染，90%以上的城市水域也遭到污染，致使許

9、多河段魚蝦絕跡，符合國家一級(jí)和二級(jí)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的河流僅占32.2%。污染正由淺層向深層發(fā)展，地下水和近海域海水也正在受到污染，我們能夠飲用和使用的水正在不知不覺地減少。 4水污染原因 人類生產(chǎn)活動(dòng)造成的水體污染中，工業(yè)引起的水體污染最嚴(yán)重。如：工業(yè)廢水，它含污染物多，成分復(fù)雜，不僅在水中不易凈化，而且處理也比較困難。 工業(yè)廢水，是工業(yè)污染引起水體污染的最重要的原因。它占工業(yè)排出的污染物的大部分。工業(yè)廢水所含的污染物因工廠種類不同而千差萬別，即使是同類工廠，生產(chǎn)過程不同，其所含污染物的質(zhì)和量也不一樣。工業(yè)除了排出的廢水直接注入水體引起污染外，固體廢物和廢氣也會(huì)污染水體。 農(nóng)業(yè)污染首先是由于耕

10、作或開荒使土地表面疏松，在土壤和地形還未穩(wěn)定時(shí)降雨，大量泥沙流入水中，增加水中的懸浮物。還有一個(gè)重要原因是農(nóng)藥、化肥的使用量日益增多，而使用的農(nóng)藥和化肥只有少量附著或被吸收，其余絕大部分殘留在土壤和漂浮在大氣中，通過降雨，經(jīng)過地表徑流的沖刷進(jìn)入地表水和滲入地表水形成污染。 城市污染源是因城市人口集中，城市生活污水、垃圾和廢氣引起水體污染造成的。城市污染源對(duì)水體的污染主要是生活污水，它是人們?nèi)粘Ｉ钪挟a(chǎn)生的各種污水的混合液，其中包括廚房、洗滌房、浴室和廁所排出的污水。世界上僅城市地區(qū)一年排出的工業(yè)和生活廢水就多達(dá)500立方公里，而每一滴污水將污染數(shù)倍乃至數(shù)十倍的水體。 5水污染處理方法 針

11、對(duì)不同污染物質(zhì)的特征，發(fā)展了各種不同的廢水處理方法，這些處理方法可按其作用原理劃分為四大類：物理處理法、化學(xué)處理法、物理化學(xué)法和生物處理法。 物理處理法主要是通過物理作用，以分離、回收廢水中不溶解懸浮狀態(tài)污染物質(zhì)的廢水處理法?；瘜W(xué)處理法是通過化學(xué)反應(yīng)和傳質(zhì)作用來分離、去除廢水中呈溶解、膠體狀態(tài)的污染物質(zhì)或?qū)⑵滢D(zhuǎn)化為無害物質(zhì)的廢水處理法。生物化學(xué)處理法是通過微生物的代謝作用，使溶液中呈溶解態(tài)、膠體以及懸浮狀態(tài)的有機(jī)性污染物質(zhì)轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定、無害的物質(zhì)的處理方法。 下面主要介紹物理化學(xué)方法在污水處理中的應(yīng)用： 5.1膜分離技術(shù) 膜分離利用一些特殊的半透膜分離水中離子或分子的技術(shù)，常用的方法有電

12、滲析、反滲透、微濾、超濾等。膜分離技術(shù)可獲得高純水、去離子水，從廢水處理中可回收工業(yè)原料。 5.2中和法 酸堿廢水中和優(yōu)先考慮廢水混合中和，以節(jié)省藥劑。如石灰石CaCO3作濾料，升流式膨脹濾池作酸性廢水中和處理設(shè)備，可節(jié)省較貴的燒堿。 5.3氧化還原法 用化學(xué)藥劑與污染物質(zhì)進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，使之成為無害或者無毒物質(zhì)的方法。氧化法應(yīng)用有：空氣氧化脫硫塔處理含硫（H2S）廢水；氯化（漂白粉、次氯酸鈉、液氯等）法處理含氰廢水、脫色、除酚；臭氧氧化用于水除臭、脫色、除酚、氰等。還原法的應(yīng)用有：硫酸亞鐵－石灰除鉻（Cr2O72－、CrO42－）、金屬（鐵屑、鋅粒）等濾料除汞（Hg2＋）。 5

13、.4化學(xué)沉淀法 在水中投加沉淀劑與污染物形成沉淀而分離的方法。如氮氧化物沉淀法，主要是用Ca(OH)2、NaOH等形成金屬氫氧化物沉淀，因某些金屬為兩性，過量投加堿反而會(huì)溶解。硫化物沉淀法，水中投加H2S、NaHS、Na2S等可溶性硫化物使之與金屬離子形成硫化物沉淀。由于金屬硫化物的溶度積更小，所以沉淀效果好。鋇鹽沉淀法是利用BaCO3、BaCl2等沉淀去除CrO42－。 5.5電化學(xué)法 對(duì)電解質(zhì)溶液通直流電，發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)去除污染物。鐵板（或鋁板）作陽極的電解法，陽極會(huì)溶解成Fe3+（A13+）而在水中形成絮凝，此為電解凝聚法，用于廢水脫色、除油及造紙紙漿滾水、重金屬廢水的處理。 5

14、.6吸附 指利用多孔物質(zhì)作吸附劑吸附去除水中難以被微生物降解的溶解性有機(jī)物以及合成洗滌劑、微生物、病毒、重金屬等的一種方法，吸附法對(duì)苯酚、合成染料、石油產(chǎn)品、殺蟲劑、胺類化合物及許多人工合成有機(jī)物都有一定去除效果，該法同時(shí)能除臭、脫色，因而在水處理中有廣泛應(yīng)用。 5.7萃取 指用特定有機(jī)溶劑和廢水接觸在物理（溶解）或化學(xué)（絡(luò)合、離子締合）的作用下，使原溶解于水中的某種組分的水相轉(zhuǎn)移至有機(jī)溶劑相的過程。高濃度含酚廢水利用二甲苯為萃取劑、NaOH為反萃劑，可回收廢水中大部分酚為酚鈉產(chǎn)品，萃取法選擇良好的萃取劑是十分重要的。 6小結(jié) 污水處理是一個(gè)漫長(zhǎng)的過程，合理的運(yùn)用化學(xué)方法能夠收到較好

15、的效果，現(xiàn)在科技不斷發(fā)展，新興的污水處理系統(tǒng)也都開始有了萌芽，工藝條件也越來越容易達(dá)到，污水處理的難度大大降低。而國家在這方面的投入也越來越大，無論是對(duì)科研還是企業(yè)都有相當(dāng)大的支持力度，為人們謀福祉的一項(xiàng)項(xiàng)工程也都建立起來。生活與化學(xué)分不開，化學(xué)就在生活中，細(xì)心的發(fā)現(xiàn)問題，認(rèn)真的用化學(xué)方法去解決問題。 7參考文獻(xiàn) [1]我國水污染治理行業(yè)2011年發(fā)展綜述[J]. 中國環(huán)保產(chǎn)業(yè),2012,10:7-13. [2]馬麗平,邱澤. 基于當(dāng)前科技的水污染綠色化學(xué)處理方法漫談[J]. 資源節(jié)約與環(huán)保,2013,12:85+90. [3]李平. 松花江水環(huán)境問題剖析與污染防治對(duì)策研究[J]. 環(huán)境科學(xué)與管理,2005,03:5-8. [4]蔣煜峰. 污灌土壤中重金屬形態(tài)及化學(xué)治理研究[D].西北師范大學(xué),2006. [5]趙成軍,李玉屏. 電化學(xué)方法在治理廢水中的應(yīng)用[J]. 化學(xué)工程與裝備,2010,02:183-184. [6]劉瑞聆. 從水污染的分類看水污染防治法的調(diào)整范圍[D].中國海洋大學(xué),2011.