水質(zhì)分析和處理

分析水污染

水污染的分析可以從幾個(gè)方面進(jìn)行:物理的、化學(xué)的和生物的。大多需要采集樣本進(jìn)行專(zhuān)業(yè)的分析檢測(cè)。有些方法可以在沒(méi)有樣品的情況下進(jìn)行，比如溫度。

水樣的物理或化學(xué)檢測(cè)方法很多，可根據(jù)準(zhǔn)確度要求和污染物特性選擇。很多污染時(shí)間都和時(shí)間密切相關(guān)，尤其是雨季到來(lái)的時(shí)候。因此，匆忙收集的樣本往往不足以確定污染程度。在收集這類(lèi)數(shù)據(jù)時(shí)，科學(xué)家經(jīng)常使用自動(dòng)取樣機(jī)定期取樣。

生物樣品測(cè)試應(yīng)該從水體中收集動(dòng)物和植物數(shù)據(jù)。根據(jù)試驗(yàn)類(lèi)型要求，可在測(cè)量后將生物放回水體中，或通過(guò)生物測(cè)定進(jìn)行解剖以確定毒性。

物理試驗(yàn)

常見(jiàn)的物理測(cè)試有溫度、固體濃度(如總懸浮固體)和濁度。

化學(xué)診斷

水樣也將接受分析化學(xué)測(cè)試。許多現(xiàn)成的測(cè)試方法可以用來(lái)測(cè)試有機(jī)和無(wú)機(jī)化合物。常用的方法有檢測(cè)pH值、生化需氧量、化學(xué)需氧量、營(yíng)養(yǎng)物(硝酸鹽和磷化合物)、金屬(包括銅、鋅、鎘、鉛和汞)、石油類(lèi)、總石油烴含量和農(nóng)藥。

生物測(cè)試

生物測(cè)試包括使用動(dòng)物、植物和微生物作為指標(biāo)來(lái)監(jiān)測(cè)水生生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況。這些生物的功能、數(shù)量和狀況可以揭示生態(tài)系統(tǒng)和環(huán)境的現(xiàn)狀。例如，橈足類(lèi)和其他小型水生甲殼類(lèi)動(dòng)物可以作為生態(tài)指標(biāo)。觀察這些生物(如生化、生理或行為)的變化，可以反映出它們所處的生態(tài)系統(tǒng)中存在的問(wèn)題。

廢水質(zhì)量指數(shù)

天然水道或工業(yè)廢水中的任何可氧化物質(zhì)都可以通過(guò)生化(如細(xì)菌)或化學(xué)方法氧化。這將導(dǎo)致水中的氧氣含量降低。基本上，生化氧化的反應(yīng)式可以寫(xiě)成:

可氧化物質(zhì)+細(xì)菌+營(yíng)養(yǎng)物+O2→CO2+H2O+氧化無(wú)機(jī)物，如NO3或SO4。

用于還原硫化物和亞硝酸鹽等化學(xué)物質(zhì)的氧氣消耗量可表示為:

S - + 2 O2 → SO4 -

NO2+O2→NO3

因?yàn)樗械奶烊凰蓝己屑?xì)菌和營(yíng)養(yǎng)物，所以幾乎任何被引入這些水道的廢棄化合物都會(huì)產(chǎn)生上述的生化反應(yīng)。這些生化反應(yīng)產(chǎn)生生化需氧量(BOD ),可以在實(shí)驗(yàn)室中測(cè)量。

引入自然水道的可氧化化學(xué)物質(zhì)(如還原劑)也會(huì)產(chǎn)生上述化學(xué)反應(yīng)。這些化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生化學(xué)需氧量(COD ),可以在實(shí)驗(yàn)室測(cè)量。

生化需氧量(BOD)和化學(xué)需氧量(COD)都是廢水污染物相對(duì)缺氧效應(yīng)的量度。這兩種方法都廣泛應(yīng)用于污染的測(cè)量。生化需氧量試驗(yàn)用于測(cè)定可生物降解污染物的需氧量，化學(xué)需氧量試驗(yàn)用于測(cè)定可生物降解污染物加上不可生物降解但可氧化的污染物的總需氧量。

所謂“5日生化需氧量(BOD5)”是用來(lái)衡量廢水污染物在5天內(nèi)生化氧化的總耗氧量。生化反應(yīng)完成后消耗的氧氣總量稱為“最終生化需氧量”。與最終生化需氧量(BOD)相比，測(cè)定第5天的BOD太費(fèi)時(shí)，所以幾乎普遍用于測(cè)定相對(duì)污染。

還有很多化學(xué)需氧量的測(cè)試?；蛟S，常用的是“四小時(shí)化學(xué)需氧量”。

值得一提的是，第五屆董事會(huì)和最后一屆董事會(huì)之間沒(méi)有普遍的相關(guān)性。同樣，生化需氧量和化學(xué)需氧量也沒(méi)有廣義的相關(guān)性。在特定的廢水流中，特定的廢水污染物有可能形成上述相互關(guān)系，但這種相互關(guān)系不能推廣轉(zhuǎn)移到任何其他廢水污染物或任何其他廢水流中。

污水排放

在一些大都市地區(qū)，污水和街道徑流分別由生活污水管和雨水管輸送。沙井是這兩種下水道的典型出入口。在高降雨量時(shí)期，可能會(huì)發(fā)生污水溢流現(xiàn)象，造成潛在的公共健康和生態(tài)危害。

污水可以在沒(méi)有處理或只有少量處理的情況下直接流入主流域。沒(méi)有處理，污水會(huì)對(duì)環(huán)境質(zhì)量和人體健康產(chǎn)生重大影響。病原體能引起各種疾病。一些化學(xué)物質(zhì)即使在低濃度下也是危險(xiǎn)的，由于動(dòng)物或人體的生物累積，它們將在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)保持威脅。

水污染的處理

根據(jù)污染的類(lèi)型和程度，有許多方法來(lái)清理廢水。大部分廢水可用于工業(yè)規(guī)模的廢水處理場(chǎng)處理，其中將使用物理、化學(xué)和生物處理方案。然而，化糞池和其他污水地方處理設(shè)施(OSSF)在農(nóng)村地區(qū)廣泛使用，包括超過(guò)四分之一的美國(guó)家庭。重要的好氧處理系統(tǒng)是活性污泥法，必須對(duì)其進(jìn)行維護(hù)和循環(huán)，以減少?gòu)U水中的微生物總量。厭氧處理法廣泛應(yīng)用于工業(yè)廢水和生物污泥的處理。一些廢水可以被高度凈化并回收成再生水。生態(tài)廢水處理方法，如使用蘆葦床處理系統(tǒng)的人工濕地(RBTS)是一種可能的方法?，F(xiàn)代處理系統(tǒng)包括通過(guò)第一微濾(或MF)或合成膜的三重處理過(guò)濾過(guò)程。經(jīng)過(guò)濾膜過(guò)濾后處理后的水和從天然水源得到的水，在飲用水質(zhì)上無(wú)法區(qū)分。廢水中的硝酸鹽可以通過(guò)微生物反硝化作用去除，通常會(huì)加入少量甲醇，防止細(xì)菌以廢水為碳源滋生。臭氧廢水處理(臭氧廢水處理)逐漸流行起來(lái)。這種系統(tǒng)需要臭氧發(fā)生器，臭氧發(fā)生器使用臭氧氣泡過(guò)濾并通過(guò)水箱來(lái)凈化廢水。

來(lái)自工業(yè)工廠的廢水是一個(gè)困難而昂貴的問(wèn)題。大多數(shù)煉油廠和石油化工廠都有當(dāng)?shù)氐奶幚碓O(shè)施來(lái)處理處理它們的廢水，因此在處理之后，廢水中的污染物濃度必須滿足當(dāng)?shù)鼗?和國(guó)家的法律標(biāo)準(zhǔn)，然后才能排放到生活廢水處理場(chǎng)或河流、湖泊或海洋中。

工業(yè)廢水處理

部分工業(yè)設(shè)施產(chǎn)生的廢水與常見(jiàn)的生活污水類(lèi)似，可以通過(guò)市政設(shè)施處理。其他工廠產(chǎn)生的廢水中常見(jiàn)污染物(如油膩)含量較高，或者有毒(如重金屬、揮發(fā)性有機(jī)物)和其他不常見(jiàn)污染物(如氨)含量較高，需要專(zhuān)門(mén)的系統(tǒng)處理。有些工廠安裝pre 處理系統(tǒng)去除有毒成分，然后將處理處理后的部分廢水排入市政系統(tǒng)。產(chǎn)生大量廢水的工廠通常有自己的處理系統(tǒng)。還有一些工廠重新設(shè)計(jì)生產(chǎn)工藝減少或消除污染物，也就是污染防治。

發(fā)電廠和制造廠生產(chǎn)的熱水可通過(guò)以下方式控制:

冷卻池：人造水體，通過(guò)蒸發(fā)、對(duì)流和輻射來(lái)降溫。 冷卻塔：通過(guò)蒸發(fā)或傳熱將廢熱送入大氣層。 熱電聯(lián)產(chǎn)：將廢熱回收，用于居家和工業(yè)供暖。 農(nóng)業(yè)廢水處理

非點(diǎn)源廢水控制

美國(guó)主要的農(nóng)業(yè)污染來(lái)自農(nóng)田沖刷出來(lái)的沉積物(土壤疏松)。農(nóng)民可以利用侵蝕控制來(lái)減少?gòu)搅骱捅３滞寥?。常用的技術(shù)包括等高耕作、作物保護(hù)、作物輪作、種植多年生植物和建立溪流緩沖帶。

農(nóng)田中常用的養(yǎng)分(如氮、磷)來(lái)自商品肥料、動(dòng)物有機(jī)肥或城市工業(yè)廢水、污泥。養(yǎng)分可以沉積在殘留作物、灌溉水和野生動(dòng)物的徑流中。農(nóng)民可以管理養(yǎng)分，以減少化肥濫用和可能的富營(yíng)養(yǎng)化污染。

為了減少害蟲(chóng)的影響，農(nóng)民可以使用綜合害蟲(chóng)管理技術(shù)(包括生物防治)來(lái)控制害蟲(chóng)，減少對(duì)化學(xué)農(nóng)藥的依賴，保護(hù)水質(zhì)。

點(diǎn)源廢水處理

在美國(guó)，大型牲畜和牲畜養(yǎng)殖場(chǎng)，如工業(yè)化農(nóng)場(chǎng)，即“集中式動(dòng)物飼養(yǎng)操作”或“飼養(yǎng)場(chǎng)”，受到越來(lái)越多的政府監(jiān)管。畜禽糞便放在封閉的厭氧池處理中，然后撒到操場(chǎng)上。人工濕地有時(shí)用于處理動(dòng)物糞便。部分畜禽糞便與秸稈、堆肥高溫處理混合，產(chǎn)生無(wú)菌脆肥，改良土壤。

施工現(xiàn)場(chǎng)控制

通過(guò)安裝以下設(shè)施來(lái)管理施工現(xiàn)場(chǎng)的沉積物:

侵蝕控制：如覆蓋物或噴草 泥沙控制：如沉砂池或攔砂網(wǎng)

渦輪燃料和分散混凝土等有毒化學(xué)品的預(yù)防措施如下:

防泄漏和控制計(jì)劃及 特殊設(shè)計(jì)的容器（如混凝土）和結(jié)構(gòu)，如溢出控制和轉(zhuǎn)移護(hù)道 城市徑流控制

控制城市徑流的有效途徑包括降低雨水流速和流量，減少污染物排放。地方政府使用各種雨水管理技術(shù)來(lái)減少城市徑流的影響。這些技術(shù)在美國(guó)被稱為更好的管理措施，專(zhuān)注于控制水量和水質(zhì)。

污染預(yù)防措施包括開(kāi)發(fā)低影響技術(shù)、安裝綠色屋頂和優(yōu)化化學(xué)品的應(yīng)用(如管理渦輪機(jī)燃料、化肥和殺蟲(chóng)劑)。徑流減緩系統(tǒng)包括滲透過(guò)濾器、生態(tài)調(diào)節(jié)池、濕地建設(shè)、調(diào)節(jié)池和其他類(lèi)似設(shè)施。

城市徑流的熱污染可以通過(guò)雨水管理系統(tǒng)來(lái)控制，雨水管理系統(tǒng)吸收徑流或?qū)⑵渥⑷氲叵滤缟鷳B(tài)調(diào)節(jié)系統(tǒng)和滲透過(guò)濾器。因?yàn)橛晁谧⑷胂髦皶?huì)被陽(yáng)光加熱，所以滲濾的調(diào)溫效果相對(duì)較差。

再用

處理處理后的廢水可作為飲用水循環(huán)使用，如新加坡；或者用于工業(yè)用途，例如冷卻塔；或用于地下水回灌；或用于農(nóng)業(yè)。例如，以色列70%的農(nóng)業(yè)灌溉使用高度凈化的廢水；或者像佛羅里達(dá)的沼澤一樣，利用處理廢水修復(fù)重建自然生態(tài)系統(tǒng)。

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