一.水体自净的概念

水体自净作用是受到污染的各种水体，在水体本身和污染物自身的物理、化学和生物等方面的作用下，使水中污染物浓度降低或总量减少，使受污染的水体部分或完全地恢复原状的过程。也称为水体净化。

1.物理净化作用

水体的自净过程非常复杂，其作用机理包括以下3种类型：物理净化作用是指水体中的污染物通过稀释、混合、沉淀与挥发，使浓度降低的过程。物理自净对广大的水体如海洋、流量大的河段等起重要作用。

稀释是污水中的污染物和水体的水相混合使浓度降低的过程。

混合是污水与水体水混合使污染物浓度降低的过程。

沉淀是水中污染物质直接或经过凝聚、结晶、吸附等过程，在重力作用下从水中析离进入底质或含水介质中，使水质净化的作用。

挥发（逃逸）是指气态或挥发性污染物，在水体温度、压力及水动力条件影响下脱离水体使浓度降低的过程。

2.化学净化作用

化学净化作用：是水体中的污染物通过氧化还原、酸碱反应、分解与化合、吸附与凝聚等各种化学反应，使其存在形态发生变化从而降低浓度或甚至无害化的过程。

氧化还原是水体化学净化的主要作用。水体中的溶解氧可与某些污染物产生氧化反应，如Fe2+可被氧化为氢氧化铁沉淀，S2-可被氧化为硫酸根。还原反应则多在微生物的作用下进行，如硝酸盐在缺氧条件下被反硝化细菌还原成N2逸出。

酸碱反应：水体中存在的地表矿物质（如石灰石、白云石等）以及游离CO2、碳酸系碱度等，对排入的酸、碱有一定的缓冲能力，使水体的pH值维持稳定。

分解与化合：如水中的氰化物与CO2作用生成氰化氢从水中逸出。

吸附与凝聚属物理化学作用，是由于天然水中存在大量的带电胶体微粒，能吸附水体中的阴阳离子，从而扩散或沉降，达到净化目的。

3.生化净化作用

生化净化作用是指水体中的污染物通过水中生物特别是微生物的生命活动，使其存在形态发生变化，有机物无机化，有害物无害化，浓度降低，总量减少。

生物化学净化作用是水体自净的主要原因。

影响因素：水体中有机物的生物降解主要是在微生物参与下的氧化分解过程，需要消耗大量的溶解氧。因此，水体的生物净化能力主要取决于水体的溶解氧含量和复氧能力。

水体的自净过程包含着十分广泛的内容，而且这些作用又常是相互交织在一起。不同水体中上述三种作用机制所占比重不同。因此在具体的研究工作中必然有所侧重。

水体自净作用往往需要一定的时间、一定范围的水域和适当的水文条件。

影响水体综合净化能力的主要因素有：污染物的种类、性质、浓度以及排放方式等;水体的物理化学条件，如水温、流量、流速、含沙量及溶解氧等因素；水中生物的种类和数量等。

水环境容量是指一定水体在规定环境目标下所能容纳污染物的数量。也就是说，水体接纳一定数量的污染物质后，其原有功能可以不受影响，仍可以满足一定的用途和功能。若污染物的数量超过水体的自净能力即水体的环境容量，就会导致水体污染。

影响因素：水环境容量的大小取决于水体特征、水质目标、污染物的特性及其背景含量。

影响因素

水体特征包括反映水体物理化学状况的各种因素，如水文要素、物理自净和化学自净以及生物自净能力等，水体的自净能力愈强，水环境容量愈大。

水质目标是水体的用途和使用功能决定的，水的用途不同，允许存在于水体的污染物含量也不同。

污染物特性决定了其在水体中被净化的方式和强度及其对水生生物和人体健康的危害性，因而其允许限量也不同。

污染物的自然本底值愈低，其水环境容量愈大。

水环境容量与水处理的关系

水环境容量是污水处理及排放的重要依据。既要合理地减少污水排放量，降低污染，又要经济地处理污水，充分利用水体自身的净化能力。

一.水质标准及其类型

水质标准是根据不同用途对水质有不同要求、根据废水排放应有一定的允许排放浓度而制定的规范性指标。

属于环境标准之一。环境标准是一定时期内环境政策、环境目的的具体体现，它是一定时期内环境效益、社会效益和经济效益相统一的体现，它具有法律效力，它是制定环境规则的重要依据，也是环境管理的技术基础。各国的水质标准是有差异的。

水质标准可分为两类：一类是根据水的不同用途而制定的水质标准，即针对不同的用途而建立起相应的物理、化学和生物学的水质质量标准，即用水水质标准；另一类是为了保护环境、保护水体的正常用途，对排入水体的生活污水和工

业废水水质提出一定的限制与要求，即污水排放标准。

废水排放标准

一般排放标准有《工业“三废”排放试行标准(GBJ4-1973)》、《污水综合排放标准(GB8978-1988)》、《农业污泥中污染物控制标准(GB4284-1984)》等。

行业排放标准涉及各种行业，如《石油炼制工业水污染排放标准(GB3551-1983)》、《制革工业水污染物排放标准(GB3549-1983)》、《医院污水排放标准(GBJ48-1983)》等，可作为规划、设计、管理与监测的依据。

当废水作某种用途时，应满足相应的用水水质标准，如《农田灌溉水质标准(GB5084-1985)》、《渔业水质标难(GBll607-1989)》等。

总量控制标准是根据一定范围内的水体环境容量和自净能力，计算出允许排入该水域的污染物总量，然后再按照一定的原则，将这些允许的排污总量合理地分配给区内各污染源。

按照适用范围的大小，总量控制可分几个层次：规定一个工厂(或企业)每个排放口的排污总量；规定一个范围内(包括若干工厂)的排放总量，由各厂协商分配，只要各厂总量不超过该范围所允许的排放总量即可；一条河流的流域往往在地

理上与若干城市有关，可以规定流经某城市的河段所允许的排污总量。

 总量控制需要做的基础工作，如污染源调查、环境质量评价、水体自净规律和污染物迁移转化规律的研究、污染治理边际费用研究等。否则，总量控制难以实施或奏效。

1.我国的水污染控制策略

水污染防治，应以防为主、防治结合、多管齐下。防治水污染应主要从以下几个方面考虑：

（1）推行清洁生产工艺、发展节水型工业

推行清洁生产工艺能减少污染，降低成本，节约能源，不仅是防止水污染的最佳途径，而且是可持续发展方向下工业生产发展所必须遵循的道路。

目前，我国的水资源利用是一方面很紧张，另一方面浪费却十分惊人。发展节水型工业的具体措施有以下三方面：A.采用先进工艺技术，如以气冷设备代替水冷设备，以逆流漂洗系统代替顺流漂洗系统，以压力淋洗系统代替重力淋洗系统，可以使用水量节省20%-90%;

B.发展工业用水的重复使用和循环使用系统;C.改进设备、加强管理、杜绝浪费，据估计其浪费水量约占总耗水量的20%-30%。

（2）加快城市污水处理厂的建设

水污染主要是城市生活污水和工业废水任意排放所造成的。修建城市污水处理设施对污水进行治理，是防止水污染，保护水资源的关键措施。

（3） 大力发展城市污水资源化

我国是一个水资源贫乏的国家，大力发展城市污水资源化，是防治水污染、节约水资源的有效途径。城市污水水质较工业冷却水或洗涤水要复杂得多，但通过有效净化手段可以使其再生且回用于某些用途，如用于农业灌溉；用作工业冷却用水、洗涤用水或工艺用水；用于市政，如灌溉绿地和公园、浇洒道路、洗涤车

辆、用作消防等；也可用来补给地下水，防止地下水位的下降或海水的入侵等。对于缺乏水资源的城市，城市污水资源化，比从丰水地区远距离引水往往更经济，且减轻了水环境的污染，缓解了水资源的紧张。

（4）积极研究和开发污水处理新技术

依靠科技进步，积极研究、不断开发处理功能强、出水水质好、基础投资少、能耗及运行费用低、操作维护简单、处理效果稳定的污水处理新技术、新流程，对于水污染防治具有至关重要的作用。

（1）按处理方法进行分类

针对不同污染物质的特征，发展了各种不同的废水处理方法，这些处理方法可按其作用原理划分为四大类：物理处理法、化学处理法、物理化学法和生物处理法。

废水处理方法也可按对污染物实施的作用不同而分为两类，即分离法和转化法。分离法是通过各种外力作用把有害物质从废水中分离出去；转化法是通过化学或生化作用使其转化为无害物质或可分离的物质，后者再经过分离予以除去。

A.物理处理法

主要通过物理作用，以分离、回收废水中不溶解的呈悬浮状态污染物质(包括油膜和油珠)的废水处理法。根据物理作用的不同，又可分为重力分离法、离心分离法和筛滤截留法等。属于重力分离法的处理单元有：沉淀、上浮(气浮、浮选)等，相应使用的处理设备是沉砂池、沉淀池、除油池、气浮池及其附属装置等。离心分离法本身就是一种处理单元，使用的处理装置有离心分离机和水旋分离器等。筛滤截留法包括截留和过滤两种处理单元，前者使用的处理设备是格栅、筛网，而后者使用砂滤池和微孔滤池等。

B.化学处理法

通过化学反应和传质作用来分离、去除废水中呈溶解、胶体状态的污染物质或将其转化为无害物质的废水处理方法。在化学处理法中，以投加药剂产生化学反应为基础的处理单元是：混凝、中和、氧化还原等；而以传质作用为基础的处理单元则有：萃取、汽提、吹脱、吸附、离子交换以及电渗析和反渗透等。后两种处理单元又统称为膜处理技术。其中运用传质作用的处理单元具有化学作用，而同时又有与之相关的物理作用，所以也可以从化学处理法中分离出来，成为另一种处理方法，称为物理化学法，即运用物理和化学的综合作用使污水得到净化的方法。

C.物理化学处理法

利用物理化学作用去除废水中的污染物质。物理化学法主要有吸附法、分离法、萃取法、气提法和吹脱法等。

D.生物化学处理法

通过微生物的代谢作用，使废水中呈溶液、胶体以及微细悬浮状态的有机性污染物质转化为稳定、无害的物质的废水处理方法。根据起作用的微生物不同，生物处理法又可分为好氧生物处理法和厌氧生物处理法。

（2）按处理程度进行分类

A.一级处理

去除废水中的漂浮物和部分悬浮状态的污染物质，调节废水pH值、减轻废水的腐化程度和后续处理工艺负荷的处理方法。

污水经一级处理后，一般达不到排放标准。所以一般以一级处理为预处理，以二级处理为主体，必要时再进行三级处理，即深度处理，使污水达到排放标准或补充工业用水和城市供水。

一级处理的常用方法有筛滤法、沉淀法、上浮法、预曝气法。

B.二级处理

污水通过一级处理后，再进行处理，用以除去污水中大量有机污染物，使污水进一步净化的工艺过程。

污水经过一级处理之后，可以有效地去除部分悬浮物，生化需氧量(BOD)也可以去除一部分，但一般不能去除污水中呈溶解状态的和呈胶体状态的有机物和氧化物、硫化物等有毒物质，不能达到污水排放标准。因此需要进行二级处理。目前，二级处理的主要工艺为生物处理，包括厌氧生物处理及好氧生物处理，其中好氧生物处理主要有活性污泥法及生物膜法。

化学或物理化学处理法正在快速发展之中。

C.三级处理

污水三级处理又称污水深度处理或高级处理。为进一步去除微生物以及未能降解的有机物或磷、氮等可溶性无机物。

三级处理与深度处理有所不同：三级处理是经二级处理后，为了从废水中去除某种特定的污染物质，如磷、氮等而补充增加的一项或几项处理单元；深度处理往往是以废水回收、复用为目的，而在二级处理后所增设的处理单元或系统。

三级处理耗资较大，管理也较复杂，但能充分利用水资源。完善的三级处理由除磷、脱氮、去除有机物(主要是难以生物降解的有机物)、病毒和病原菌、悬浮物和矿物质等单元过程组成。

根据三级处理出水的具体去向，其处理流程和组成单元是不同的。如果为防止受纳水体富营养化，则采用除磷和除氮的三级处理；如果为保护下游引用水源或浴场不受污染，则应采用除磷、除氮、除毒物、除病毒和病原菌等三级处理，可直接作为城市饮用水以外的生活用水，如洗衣、清扫、冲洗厕所、喷洒街道和绿化地带等用水。

 一般以一级处理为预处理，以二级处理为主体，必要时再进行三级处理或深度处理，使污水达到排放标准或补充工业用水和城市供水。

废水中的污染物质是多种多样的，往往不可能用一种处理单元就能够把所有的污染物质去除干净。一般地，一种废水往往需要通过几个处理单元组成的处理系统处理后，才能够达到排放要求。采用哪些方法或哪几种方法联合使用，需根据废水的水质和水量，排放标准，处理方法的特点，处理成本和回收经济价值等，通过调查、分析、比较后才能决定，必要时还要进行小试、中试等试验研究。

水处理必须考虑四个原则：政策上允许、理论上可行、技术上能实现、经济上能办到。