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水的自然循环和社会循环

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发表于 2021-4-13 17:09 |显示全部楼层

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[size=12.0000pt]水循环是指地球上不同的地方上的水,通过吸收太阳的能量,改变状态到地球上另外一个地方。例如地面的水分被太阳蒸发成为空气中的水蒸气。而水在地球的状态包括固态、液态和气态。而地球中的水多数存在于大气层、地面、地底、湖泊、河流及海洋中。水会通过一些物理作用,例如:蒸发、降水、渗透、表面的流动和地底流动等,由一个地方移动到另一个地方。如水由河川流动至海洋。
[size=12.0000pt]随着人类社会对自然水循环的持续干预,破坏其原有的路线和发展进程,加之地表水资源、地下水资源的过度开发利用,导致水资源逐渐成为稀缺资源。同时,城市化、工业化的不断扩张,排放污水、废水与日俱增,滋生一系列违背自然水循环规律的水资源问题。
[size=12.0000pt]因此,水循环逐渐分为两个过程:自然循环和社会循环。社会水循环的提出,为水资源高效利用及与自然水循环和谐共处提供新的契机,科学解决当前面临的水资源开发、利用、节约、保护等难题,一是水在自然界中的循环,二是水在社会[size=12.0000pt]-自然之间的循环[size=12.0000pt]。
[size=12.0000pt]一、自然循环
[size=12.0000pt](1)[size=12.0000pt]环节
[size=12.0000pt]水循环是多环节的自然过程,全球性的水循环涉及蒸发、大气水分输送、地表水和地下水循环以及多种形式的水量贮蓄降水、蒸发和径流是水循环过程的三个最主要环节,这三者构成的水循环途径决定着全球的水量平衡,也决定着一个地区的水资源总量。
[size=12.0000pt]蒸发是水循环中最重要的环节之一。由蒸发产生的水汽进入大气并随大气活动而运动。大气中的水汽主要来自海洋,一部分还来自大陆表面的蒸散发。大气层中水汽的循环是蒸发-凝结—降水—蒸发的周而复始的过程。海洋上空的水汽可被输送到陆地上空凝结降水,称为外来水汽降水;大陆上空的水汽直接凝结降水,称内部水汽降水。一地总降水量与外来水汽降水量的比值称该地的水分循环系数。全球的大气水分交换的周期为10天。在水循环中水汽输送是最活跃的环节之一。
[size=12.0000pt]径流是一个地区(流域)的降水量与蒸发量的差值。多年平均的大洋水量平衡方程为:蒸发量=降水量-径流量;多年平均的陆地水量平衡方程是:降水量=径流量+蒸发量。但是,无论是海洋还是陆地,降水量和蒸发量的地理分布都是不均匀的,这种差异最明显的就是不同纬度的差异。
[size=12.0000pt]中国的大气水分循环路径有太平洋、印度洋、南海、鄂霍茨克海及内陆等 5个水分循环系统。它们是中国东南、西南、华南、东北及西北内陆的水汽来源。西北内陆地区还有盛行西风和气旋东移而来的少量大西洋水汽。
[size=12.0000pt]陆地上(或一个流域内)发生的水循环是降水-地表和地下径流-蒸发的复杂过程。陆地上的大气降水、地表径流及地下径流之间的交换又称三水转化。流域径流是陆地水循环中最重要的现象之一。
[size=12.0000pt]地下水的运动主要与分子力、热力、重力及空隙性质有关,其运动是多维的。通过土壤和植被的蒸发、蒸腾向上运动成为大气水分;通过入渗向下运动可补给地下水;通过水平方向运动又可成为河湖水的一部分。地下水储量虽然很大,但却是经过长年累月甚至上千年蓄集而成的,水量交换周期很长,循环极其缓慢。地下水和地表水的相互转换是研究水量关系的主要内容之一,也是现代水资源计算的重要问题。
[size=12.0000pt]据估计,全球总的循环水量约为496′1012立方米/年,不到全球总储水量的万分之四。在这些循环水中,约有22.4%成为陆地降水,这其中的约三分之二又从陆地蒸发掉了。但总算蒸发量小于降水量,这才形成了地面径流。
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[size=12.0000pt](2)[size=12.0000pt]交换周期
[size=12.0000pt]水循环使地球上各种形式的水以不同的周期或速度更新。水的这种循环复原特性,可以用水的交替周期表示。由于各种形式水的贮蓄形式不一致,各种水的交换周期也不一致。
[size=12.0000pt]大气水:0.025~0.03年;河水(外流):0.03~0.05年;湖泊淡水:10~100年;地下水:100~1000年;海洋水:约5000年;冰川:约10 0005年。
[size=12.0000pt](3)[size=12.0000pt]主要作用
[size=12.0000pt]水是一切生命机体的组成物质,也是生命代谢活动所必需的物质,又是人类进行生产活动的重要资源。 地球上的水分布在海洋、湖泊、沼泽、河流、冰川、雪山,以及大气、生物体、土壤和地层。水的总量约为1.4×109km³,其中96.5%在海洋中,约覆盖地球总面积的70%。陆地上、大气和生物体中的水只占很少的一部分。
[size=12.0000pt]水循环的主要作用表现在三个方面:
[size=12.0000pt]① 水是所有营养物质的介质,营养物质的循环和水循环不可分割地联系在一起;
[size=12.0000pt]② 水对物质是很好的溶剂,在生态系统中起着能量传递和利用的作用;
[size=12.0000pt]③ 水是地质变化的动因之一,一个地方矿质元素的流失,而另一个地方矿质元素的沉积往往要通过水循环来完成。
[size=12.0000pt]地球上的水圈是一个永不停息的动态系统。在太阳辐射和地球引力的推动下,水在水圈内各组成部分之间不停的运动着,构成全球范围的海陆间循环(大循环),并把各种水体连接起来,使得各种水体能够长期存在。海洋和陆地之间的水交换是这个循环的主线,意义最重大。在太阳能的作用下,海洋表面的水蒸发到大气中形成水汽,水汽随大气环流运动,一部分进入陆地上空,在一定条件下形成雨雪等降水;大气降水到达地面后转化为地下水、土壤水和地表径流,地下径流和地表径流最终又回到海洋,由此形成淡水的动态循环。这部分水容易被人类社会所利用,具有经济价值,正是我们所说的水资源。
[size=12.0000pt]水循环是联系地球各圈和各种水体的“纽带”,是“调节器”,它调节了地球各圈层之间的能量,对冷暖气候变化起到了重要的因素。水循环是“雕塑家”,它通过侵蚀,搬运和堆积,塑造了丰富多彩的地表形象。水循环是“传输带”,它是地表物质迁移的强大动力,和主要载体。更重要的是,通过水循环,海洋不断向陆地输送淡水,补充和更新新陆地上的淡水资源,从而使水成为了可再生的资源。
二、社会循环
[size=12.0000pt]水的社会循环主要是:淡水资源—供水系统—废水处理系统—回归自然。
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[size=12.0000pt](1)[size=12.0000pt]供水系统
[size=12.0000pt]一般来说,城市饮用水水中的杂质可分为悬浮物、胶体、溶解物三大类。城市水厂净化处理的目的就是去除原水中这些会给人类健康和工业生产带来危害的悬浮物质、胶体物质、细菌及其他有害成分,使净化后的水能满足生活饮用及工业生产的需要。自来水总公司水厂采用常规水处理工艺,它包括混合、反应、沉淀、过滤及消毒几个过程。
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[size=12.0000pt]①混凝反应
[size=12.0000pt]原水经取水泵房提升后,首先经过混凝工艺处理(自药剂与水均匀混合起直到大颗粒絮凝体形成为止)经混凝反正处理过的水通过管道流入沉淀池,进入净水第二阶段。
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[size=12.0000pt]②沉淀处理
[size=12.0000pt]水进入沉淀池后,沿水区整个截面进行分配,进去沉淀区,然后缓慢流向出口区。水中的颗粒依靠中里作用沉于池底,污泥不断堆积并浓缩,定期排出池外。
[size=12.0000pt]③过滤处理
[size=12.0000pt]过滤一般是指以石英砂等有空隙的粒状滤料层通过粘附作用截留水中悬浮颗粒,从而进一步除去水中细小悬浮杂质、有机物、细菌、病毒等,使水澄清的过程。
[size=12.0000pt]④滤后消毒处理
[size=12.0000pt]水经过过滤后,浊度进一步降低,同时亦使残留细菌、病毒等失去浑浊物保护或依附,为滤后消毒创造良好条件。消毒并非把微生物全部消灭,只要求消灭致病微生物。虽然水经过混凝、沉淀和过滤,可以除去大多数细菌和病毒,但消毒则起了保证饮用达到饮用水细菌学指标的作用,[size=12.0000pt]同时他使城市水管末梢保持一定的余氯量,以控制细菌繁殖且预防污染。消毒的加氯量在1.0-2.5g/m[size=12.0000pt]3[size=12.0000pt]之间。主要是通过氯与水反应生成的次氯酸在细菌内部起氧化作用,破坏细菌的酶系统而使细菌死亡。消毒后的水由清水池经送水泵房提升达到一定的水压,在通过输、配水管网送给千家万户。
[size=12.0000pt]2)废水处理系统
[size=12.0000pt]经过自来水处理系统送给千家万户后,产生的生活污水会通过市政管网到达水质净化厂处理达标后一部分回用一部分返回自然界。
[size=12.0000pt]污水处理工艺分三级:一级处理:物理处理,通过机械处理,如格栅、沉淀或气浮,去除污水中所含的石块、砂石和脂肪、油脂等。二级处理:生物化学处理,污水中的污染物在微生物的作用下被降解和转化为污泥。三级处理:污水的深度处理,它包括营养物的去除和通过加氯、紫外辐射或臭氧技术对污水进行消毒。

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[size=12.0000pt]①[size=12.0000pt]一级处理
[size=12.0000pt]机械(一级)处理工段包括格栅、沉砂池、初沉池等构筑物,以去除粗大颗粒和悬浮物为目的,处理的原理在于通过物理法实现固液分离,将污染物从污水中分离,这是普遍采用的污水处理方式。
[size=12.0000pt]机械(一级)处理是所有污水处理工艺流程必备工程(尽管有时有些工艺流程省去初沉池),城市污水一级处理BOD5和SS的典型去除率分别为25%和50%。
[size=12.0000pt]在生物除磷脱氮型污水处理厂,一般不推荐曝气沉砂池,以避免快速降解有机物的去除;在原污水水质特性不利于除磷脱氮的情况下,初沉的设置与否以及设置方式需要根据水质特性的后续工艺加以仔细分析和考虑,以保证和改善除磷除脱氮等后续工艺的进水水质。
[size=12.0000pt]②[size=12.0000pt]二级处理
[size=12.0000pt]污水生化处理属于二级处理,以去除不可沉悬浮物和溶解性可生物降解有机物为主要目的,其工艺构成多种多样,可分成活性污泥法、AB法、A/O法、A2/O法、SBR法、氧化沟法、稳定塘法、CASS法、土地处理法等多种处理方法。目前大多数城市污水处理厂都采用活性污泥法。
[size=12.0000pt]生物处理的原理是通过生物作用,尤其是微生物的作用,完成有机物的分解和生物体的合成,将有机污染物转变成无害的气体产物(CO2)、液体产物(水)以及富含有机物的固体产物(微生物群体或称生物污泥);多余的生物污泥在沉淀池中经沉淀池固液分离,从净化后的污水中除去。
[size=12.0000pt]③[size=12.0000pt]三级处理
[size=12.0000pt]三级处理是对水的深度处理,是继二级处理以后的废水处理过程,是污水最高处理措施。现在的我国的污水处理厂投入实际应用的并不多。
[size=12.0000pt]它将经过二级处理的水进行脱氮、脱磷处理,用活性炭吸附法或反渗透法等去除水中的剩余污染物,并用臭氧或氯消毒杀灭细菌和病毒,然后将处理水送入中水道,作为冲洗厕所、喷洒街道、浇灌绿化带、工业用水、防火等水源。
[size=12.0000pt]由此可见,污水处理工艺的作用仅仅是通过生物降解转化作用和固液分离,在使污水得到净化的同时将污染物富集到污泥中,包括一级处理工段产生的初沉污泥、二级处理工段产生的剩余活性污泥以及三级处理产生的化学污泥。
[size=12.0000pt]由于这些污泥含有大量的有机物和病原体,而且极易腐败发臭,很容易造成二次污染,消除污染的任务尚未完成。污泥必须经过一定的减容、减量和稳定化无害化处理井妥善处置。污泥处理处置的成功与否对污水厂有重要的影响,必须重视。
[size=12.0000pt]如果污泥不进行处理,污泥将不得不随处理后的出水排放,污水厂的净化效果也就会被抵消掉。所以在实际的应用过程中,污水处理过程中的污泥处理也是相当关键的。
[size=12.0000pt]④[size=12.0000pt]除臭工艺
[size=12.0000pt]其中物理法主要包括稀释法、吸附法等;化学法包括吸收法、燃烧法等;生物法包括生物制剂法、生物过滤法、填充塔式生物脱臭法和生物洗涤法,植物提取液雾化喷淋法等。

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不错的
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讲的很细很清楚,涨知识!点赞!

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水的自然循环与社会经济息息相关。

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学习到了关于水循环的知识~非常不错呦~
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学到水循环的知识~真好~
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发表于 2021-5-21 10:25 |显示全部楼层
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干货满满,一天一个知识点get~

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学到了!

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讲的很专业,保护水源,人人有责

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保护生态环境get!

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perlie29 发表于 2021-5-21 10:28
干货满满,一天一个知识点get~

哈哈哈哈哈
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有幸去过污水处理站,这些流程图放在现场看真的太壮观了!

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学习了,社会循环可高效利用水资源并与自然循环和谐共处。

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非常有用的知识

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