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1、废水处理课件第1页，本讲稿共115页四四水水覆覆盖盖地地面面的的3/4。其其中中淡淡水水约约占占2.53%；60%以以上上陆陆地地淡水不足淡水不足。我我国国的的人人均均水水资资源源为为世世界界平平均均水水平平的的1/4，水水量量不不足足严严重重，存在着存在着三点三点：地区分布不均地区分布不均：南多，北缺：南多，北缺时移不均时移不均：春冬旱，夏秋涝：春冬旱，夏秋涝水资源开发不均：水资源开发不均：南方多水但开发利用低，北方缺水。南方多水但开发利用低，北方缺水。第2页，本讲稿共115页五水生生态系统的组成五水生生态系统的组成水。水。水中杂质：水中杂质：1.悬浮物：悬浮物：泥沙、细菌、藻类、不溶物。泥
2、沙、细菌、藻类、不溶物。2.胶体：胶体：硅物胶体、腐殖物胶体。硅物胶体、腐殖物胶体。3.溶解物质溶解物质：盐盐Al、Mg、Na、Ca、Fe等等类、类、气体气体（O2、CO2、N2等）。等）。3.水生生物水生生物：动、植物。：动、植物。4.底层生物：底层生物：土址、底泥。土址、底泥。第3页，本讲稿共115页第二节第二节 水污染水污染一污染源一污染源起源于自然与人为起源于自然与人为。自然自然：火山爆发物火山爆发物等入水中等。等入水中等。人人为为：工工业业、农农业业、生生活活废废水水排排入入水水体体的的污污染染，交交通通运运输输（油脂类）（油脂类）水水体体的的自自净净化化作作用用：通通过过自自身身的
3、的物物理理、化化学学或或生生化化过过程程而使废污染的浓度降低，水体净化的过程而使废污染的浓度降低，水体净化的过程。当污染物自净作用时，水体就被污染了。当污染物自净作用时，水体就被污染了。第4页，本讲稿共115页二污染物二污染物1固体污染物固体污染物（排入水中的不溶性物质）（排入水中的不溶性物质）悬浮物：悬浮物：废异固体物等。废异固体物等。胶体：胶体：硅胶，腐殖质胶体。硅胶，腐殖质胶体。溶解物溶解物：盐类。：盐类。2需需氧氧有有机机污污染染物物：需需氧氧污污染染物物在在生生化化过过程程或或化化学学过过程程中中，消耗水中溶解氧的化学物质。消耗水中溶解氧的化学物质。（主要指有机物）（主要指有机物）水
4、中水中有机物在微生物作用有机物在微生物作用下氧化，耗水中溶解氧下氧化，耗水中溶解氧无害无害要当耗氧量大气补充量要当耗氧量大气补充量，水质恶化，鱼类生态的生存。，水质恶化，鱼类生态的生存。溶溶解解氧氧很很少少时时，有有机机物物要要进进行行压压氧氧反反应应，分分解解产产生生CH4、H2S、NH3等臭气。等臭气。第5页，本讲稿共115页有有机机物物组组成成复复杂杂，常常用用综综合合水水质质指指标标（BOD）和和（COD）来来间接表示水中有机物的多少。间接表示水中有机物的多少。1.）生化需氧量）生化需氧量（BODBiochemical Oxygen Demanded）BOD：在在有有氧氧条条件件下下，
5、微微生生物物吸吸收收利利用用可可降降解解有有机机物物所所需需溶溶解氧量解氧量BODOa有机物氧化似需氧有机物氧化似需氧+Ob微生物细胞合成呼吸所需氧微生物细胞合成呼吸所需氧BOD说明水中的有机物说明水中的有机物所以所以BOD可可间接间接表示有机物的含量。表示有机物的含量。第6页，本讲稿共115页）有机物分解耗氧的两个阶段有机物分解耗氧的两个阶段第第一一阶阶段段（碳碳化化阶阶段段）：有有机机物物被被氧氧化化，转转化化为为无无机机物物（CO2、H2O、NH3）耗氧耗氧为为BODu（碳化需氧量）（碳化需氧量）第第二二阶阶段段（硝硝化化阶阶段段）：降降低低生生成成的的无无机机物物（）被被硝硝化化，转化
6、为转化为亚硝酸，硝酸盐亚硝酸，硝酸盐耗氧耗氧为为NODu（硝化需氧量）（硝化需氧量）在在第第一一阶阶段段有有机机物物已已基基本本无无机机化化了了，作作为为微微量量有有机机物物多多少少的的指指标，只需采用碳化需氧量标，只需采用碳化需氧量BODu即可。即可。BODBODu测测定定BODu需需时时太太长长（20时时，约约需需20天天）化化需需氧氧量量，通通常常水水压压指指标标采采用用BOD520，5天天所所需需BOD（生生化化需需氧氧量量）来表示。来表示。显然：显然：BOD5BODuBOD第7页，本讲稿共115页(2)化学需氧量化学需氧量COD（Chemical Oxygen Demanded）CO
7、D一一定定条条件件下下，用用氧氧化化剂剂（K2Cr2Of铬铬酸酸钾钾或或KMnO4）氧氧化化分分解解有有机机物物时时与与消消耗耗的的氧氧化化剂剂当当量量相相等等的的氧氧量量。（反反应应较较快快，省省了了而而且且有有机机物物反反应应较较彻彻底底，即即使使不不能能生生化化处处理理的有机物也会被氧化）的有机物也会被氧化）所以所以CODBOD(3)总有机碳总有机碳TOD和总需氧量和总需氧量TODTOC900，有有化化物物催催化化燃燃烧烧成成CO2测测出出CO2所所相相当当的碳量的碳量（Total organic Carbon）TOC900，有有化化物物催催化化燃燃烧烧所所消消耗耗的的氧氧量量（Tota
8、l Oxygen Demanded）第8页，本讲稿共115页(4)有机物指标的关系：有机物指标的关系：对特定的水，表示有机物含量的各指标间有一定的关系：对特定的水，表示有机物含量的各指标间有一定的关系：TOD总总需需氧氧量量COD化化学学需需氧氧量量 BODBODu 碳碳化化需需氧氧量量5天内碳化需氧量天内碳化需氧量当当BOD5（生生化化需需氧氧量量）COD（化化学学需需氧氧量量）0.3时时，说说明该有机物越易生化处理明该有机物越易生化处理3有毒污染物有毒污染物第9页，本讲稿共115页第一部分第一部分 水污染水污染第一节第一节 概述概述人人类类居居住住环环境境中中，水水是是最最重重要要的的因因
9、素素之之一一，没没有有水水，生生命命不能存在。不能存在。水含量水含量：动物：动物70，植物植物50，人体人体65，血液血液80。人人：脱脱水水：少少10，危危及及生生命命：20，饮饮水水生生存存25天天，不不饮饮水生存水生存6天。天。组成：组成：H211.11%O2 88.89第10页，本讲稿共115页一水循环一水循环水水圈圈海海洋洋、湖湖泊泊、河河流流、大大气气水水、地地下下水水、土土址址水、生物水等，形成了一个水、生物水等，形成了一个不连续的水圈不连续的水圈。水水的的自自然然循循环环在在太太阳阳辐辐射射和和地地心心引引力力的的影影响响下下，通通过过蒸蒸发发、降降水水、地地面面经经流流、渗渗
10、透透、地地下下经经流流等等方方式式不断地流动和转化，不断地流动和转化，循环不止循环不止。水水的的社社会会循循环环人人类类社社会会需需求求形形成成的的局局部部循循环环体体系系。（取取用用天天然然水水体体废废水水排排入入天天然然水水体体）表表现现出出人人类类与与自自然然的的巨巨大大矛矛盾盾，废废水水中中有有害害物物质质排排入入天天然然水水体体，水水圈恶化，又影响人类用水，所以要对水污染进行控制圈恶化，又影响人类用水，所以要对水污染进行控制第11页，本讲稿共115页二水资源二水资源水圈中的水水圈中的水：复盖地面：复盖地面3/4（5.1亿亿平方公里）平方公里）总量总量 1.41018 t（占地壳（占地
11、壳7，地球总量地球总量0.2）。其中其中海洋水海洋水占占97；大大陆陆水水0.3%，其其中中流流动动水水0.005（万万分分之之0.5），参参与与水水体体循环。循环。淡淡水水：占占2.53%，60陆陆地地淡淡水水不不足足，40多多个个国国家家缺缺水水，（人人口增长太快口增长太快）所以）所以水资源短缺水资源短缺。第12页，本讲稿共115页中中国国水水资资源源：占占总总量量7，人人均均占占有有量量相相当当于于世世界界人人均均占占有量的有量的1/4。较少较少，且，且：（1）地地区区分分布布不不平平衡衡：长长江江以以南南经经流流占占82，耕耕地地只只占占38。一半以上。一半以上园土降雨量园土降雨量40
12、0mm，干旱，少水。，干旱，少水。（2）时时移移分分配配极极不不均均匀匀：受受季季风风气气候候影影响响，冬冬春春少少雨雨干干旱旱、夏秋多雨洪涝。夏秋多雨洪涝。（3）水资源开发不平衡）水资源开发不平衡：南方多水利用低，北方缺水程度高。：南方多水利用低，北方缺水程度高。第13页，本讲稿共115页三水生生态系统三水生生态系统三水生生态系统三水生生态系统水生生态系统的组成水生生态系统的组成：1.水：水：H2O2.水中杂质：水中杂质：悬浮物：悬浮物：田菌、藻类、泥沙、粘土、不溶物质。田菌、藻类、泥沙、粘土、不溶物质。胶体：胶体：溶胶溶胶（硅物胶体）（硅物胶体）、高分子化合物、高分子化合物（腐殖物胶体）。
13、（腐殖物胶体）。溶溶解解物物质质：盐盐类类：铝铝、镁镁、钠钠、钙钙、铁铁盐盐（碳碳酸酸、硫硫酸酸、盐酸根组成以离子存在）盐酸根组成以离子存在）、气体：、气体：O2、CO2、N2、H2S第14页，本讲稿共115页3.水生生物水生生物：动、植物。：动、植物。4.底质底质：土址、底泥。：土址、底泥。包包含含生生态态系系统统形形成成食食物物链链的的基基本本要要素素：太太阳阳能能，生生产产者者（植植），消费者消费者（动、植），（动、植），分解者分解者（菌）（菌）。食食物物链链的的富富集集作作用用：藻藻类类可可以以选选择择性性地地蓄蓄积积污污染染物物，在在食食物物链链中中富富集集，最最终终进进入入人人体体
14、若若废废水水排排入入水水体体后后，其其量量超超过过其其“自自净净容量容量”，正常生态平衡破坏，水体被污染。，正常生态平衡破坏，水体被污染。第15页，本讲稿共115页第二节第二节 水污染水污染一污染源一污染源起源于起源于自然与人为自然与人为。自然自然：火山爆发的尘粒落入水体。：火山爆发的尘粒落入水体。人为人为：工业、农业、生活废水等。：工业、农业、生活废水等。水水体体自自净净作作用用该该作作用用在在一一定定的的范范围围条条件件内内，使使水水质质不不恶恶化化，为为其其“能力能力”：排排入入水水体体的的污污染染物物，在在水水中中通通过过一一毓毓物物理理过过程程，化化学学过过程程及及生生化化过过程程，
15、使使排排入入水水体体的的污污染染物物浓浓度度降降低低，水水体体得得到到净净化化的的作作用用。如如果果污污染染物物自自净净作作用用，水水体体被被污污染染（包包括括水水质质、底底泥泥、水水生生物）物）。主要指。主要指人为污染人为污染。第16页，本讲稿共115页分类：分类：1.按其存在形式：按其存在形式：点污染源点污染源排放废水的厂矿企事业、居民点。排放废水的厂矿企事业、居民点。面污染源面污染源农田灌溉排水，雨水经流的农村。农田灌溉排水，雨水经流的农村。扩散污染源扩散污染源大气污染物通过沉降或降水进入水体，酸雨等。大气污染物通过沉降或降水进入水体，酸雨等。2.按人类的活动内容：按人类的活动内容：工业
16、污染源工业污染源废水、废渣、废气、主要来源。废水、废渣、废气、主要来源。交交通通运运输输污污染染源源船船舶舶油油美美泄泄露露，大大气气中中铅铅通通过过降降水水进进入入水水体。体。农业污染源农业污染源农药、化肥。农药、化肥。生活污染源生活污染源废水废水（有机污染、（有机污染、N.P物质引起富营养化污染）物质引起富营养化污染）第17页，本讲稿共115页二污染物二污染物1.固体污染物固体污染物即排入水体中的杂质，是即排入水体中的杂质，是悬浮物、胶体、溶解物质悬浮物、胶体、溶解物质。悬悬浮浮物物淤淤塞塞河河道道、破破坏坏底底质质，影影响响鱼鱼类类生生存存。灌灌溉溉时时会会阻阻塞款壤孔隙。塞款壤孔隙。溶
17、解物溶解物盐类盐类。指标为离子、盐类，悬浮物，胶体。指标为离子、盐类，悬浮物，胶体。第18页，本讲稿共115页2需氧有机污染物需氧有机污染物需需氧氧污污染染物物通通过过生生化化过过程程或或化化学学作作用用而而消消耗耗水水中中溶溶解解氧氧的的化学物质。化学物质。（主要指有机物）（主要指有机物）水中有机体在微生物作用下氧化反应，同时消耗水中溶解氧水中有机体在微生物作用下氧化反应，同时消耗水中溶解氧无害无害要要当耗氧量大气补充量当耗氧量大气补充量，水质恶化，鱼类难以生存。，水质恶化，鱼类难以生存。溶溶解解氧氧很很少少时时，有有机机物物要要进进行行压压氧氧生生物物分分解解，产产生生CH4、H2S、NH
18、3、Fe2S，臭气，水变黑。，臭气，水变黑。第19页，本讲稿共115页常常用用综综合合水水质质指指标标（BOD）和和（COD）来来间间接接表表示示水水中中有有机物的多少。机物的多少。Biochemical 生生物物化化学学 Oxygen氧氧气气 Oxidize氧氧化化 Demanded需要需要1）生生化化需需氧氧量量BOD（mg/L）（Biochemical Oxygen Demanded）BOD在在有有氧氧条条件件下下，微微生生物物吸吸收收利利用用可可降降解解有有机机物物所所需需溶溶解解氧氧量量有有机机物物降降解解（转转化化为为无无机机物物）（氧氧化化所所需需氧氧量量Oa和和微微生生物细胞合
19、成呼吸所需氧物细胞合成呼吸所需氧 Ob）BOD Oa 有有机机物物氧氧化化似似需需氧氧+Ob微微生生物物细细胞胞合合成成呼呼吸吸所所需氧需氧BOD说明水中的有机物说明水中的有机物所以所以BOD可间接表示有机物的含量。可间接表示有机物的含量。第20页，本讲稿共115页有机物分解耗氧的有机物分解耗氧的两个阶段两个阶段：（该过程时间很长）（该过程时间很长）BOD BODu第第一一阶阶段段（碳碳化化阶阶段段）：有有机机物物降降解解耗耗氧氧量。量。（此阶段有机物被转化为无机物（此阶段有机物被转化为无机物 CH4、H2S、NH3、Fe2S）NODu第第二二阶阶段段（硝硝化化阶阶段段）：无无机机物物进进一一
20、步步被被硝硝化化耗耗氧量。氧量。NH3被转化为亚硝酸，硝酸盐。被转化为亚硝酸，硝酸盐。一一般般，20时时，测测定定BODu需需20天天，太太长长。所所以以水水质质指指标标采采用用BOD520，经历，经历5天所需天所需BOD（生化需氧量）。（生化需氧量）。显显然然：BOD5BODuBOD，对对生生活活污污水水，BOD5BODu0.7，对对各各种种工工业业污污水水，BOD5BODu的的比比值值差差异异很很大大，但但对对特特定定水水，是是一一个个稳稳定定的的比比值值。所所以以从从BOD5可可推推的的出出BOD。第21页，本讲稿共115页2）化学需氧量化学需氧量COD（Chemical Oxygen
21、Demanded）COD（CODcr）一一定定条条件件下下，用用氧氧化化剂剂（K2Cr2Of铬铬酸酸钾钾）氧化分解有机物时与消耗的氧化剂当量相等的氧量。氧化分解有机物时与消耗的氧化剂当量相等的氧量。高高 锰锰 酸酸 盐盐 指指 数数（CODmn）一一 定定 条条 件件 下下，用用 氧氧 化化 剂剂（KMnO4）氧氧化化分分解解有有机机物物时时与与消消耗耗的的氧氧化化剂剂当当量量相相等等的的氧氧量。化学反应较快，省事。量。化学反应较快，省事。第22页，本讲稿共115页3）总有机碳TOD和总需氧量TODTOC900，有化物催化燃烧成CO2测出CO2所相当的碳量（Total organic Carb
22、on）TOC900，有化物催化燃烧所消耗的氧量（Total Oxygen Demanded）燃烧后，有机物几乎全部转化成CO2成和 ，所以TOC，TOD间隔表示水中各种有机物含量，有可比性。第23页，本讲稿共115页4）有机物指标的关系：对特定的水，表示有机物含量的各指标间有一定的关系：TOD总需氧量COD化学需氧量 BODBODu 碳化需氧量BOD55天内碳化需氧量当BOD5（生化需氧量）COD（化学需氧量）0.3时，说明该有机物越易生化处理BOD5COD是经流废水可生化处理性的指标，（BOD5COD）上升，越易生化处理。第24页，本讲稿共115页3有毒污染物有毒污染物毒物毒物引起生物毒性反
23、应的物质引起生物毒性反应的物质。i:无无机机毒毒物物：金金属属重重金金属属汞汞Hg、镉镉Cd、铬铬Cr、镍镍Ni、锌锌Zn、铜、铜Cu、锰、锰Mn、钴、钴Co、钛、钛Ti、钒、钒V非非金金属属砷砷砒砒霜霜As、硒硒Se、氰氰化化物物、氟氟化化物物、硫硫化化物物、亚硝酸盐。亚硝酸盐。重金属重金属：不能被生物降介，但能被生物富集。：不能被生物降介，但能被生物富集。ii:有机毒物有机毒物：有机农药，多氯联苯，芳香烃类，酚类，腈类。有机农药，多氯联苯，芳香烃类，酚类，腈类。酚酚类类：羟羟荃荃（OH）直直接接与与苯苯环环的的C原原子子相相联联接接。苯苯酚酚C6HsOH。腈类腈类：含有氰荃：含有氰荃（CN
24、）2的化合物。的化合物。iii:放放射射性性物物质质：天天然然。人人工工：核核能能活活动动产产生生。目目前前海海洋洋中中可测到锶可测到锶Sr，铯，铯Cs。第25页，本讲稿共115页4营营养养性性污污染染：指指可可引引起起水水体体富富营营养养化化或或可可触触发发或或促促进进富富营营养化的物质，主要是氮和磷，热污染，维生素类物质等。养化的物质，主要是氮和磷，热污染，维生素类物质等。富富营营养养化化（指指水水体体二二营营养养性性污污染染）：水水中中N和和P浓浓度度过过高高（大大于于0.2和和0.02mg/L）。会会促促使使藻藻类类大大量量繁繁殖殖，大大量量聚聚集集（湖湖泊泊的的水水蓝蓝藻藻，海海洋洋
25、的的赤赤潮潮），而藻类死亡腐化时会大量耗氧，使水质恶化。而藻类死亡腐化时会大量耗氧，使水质恶化。5生物污染物生物污染物病病毒毒、病病菌菌、寄寄生生虫虫卵卵，细细菌菌类类，指指标标为为：细细菌菌总总数数，大大肠菌群，游离余氯肠菌群，游离余氯（消毒后剩余的）（消毒后剩余的）第26页，本讲稿共115页6 官污染物官污染物废水中异色、浑浊、恶臭废水中异色、浑浊、恶臭等等，指标为指标为：色度、浊度，臭味。色度、浊度，臭味。7酸碱污物酸碱污物无机酸，碱无机酸，碱。指标为指标为：PH值。值。8油脂污染物油脂污染物矿矿物物油油和和动动植植物物油油：难难溶溶水水，形形成成油油膜膜、减减少少光光合合作作用用和和大
26、大气气氧氧溶溶入。入。9热污染热污染废废水水温温度度过过高高，降降低低氧氧含含量量t上上升升，溶溶解解气气下下降降，危危害害水水生生物物，加速细菌繁殖和富营养化。加速细菌繁殖和富营养化。第27页，本讲稿共115页三水质指标三水质指标三水质指标三水质指标 为了保证人类健康，保护环境和生态平衡而制定为了保证人类健康，保护环境和生态平衡而制定为了保证人类健康，保护环境和生态平衡而制定为了保证人类健康，保护环境和生态平衡而制定 用水水质标准用水水质标准：生活环境用水生活环境用水废水排放标准废水排放标准：水水环环境境质质量量标标准准：对对各各种种水水体体规规定定的的水水质质要要求求。地地面面水水，海水水
27、面标准等。海水水面标准等。1用水水质标准用水水质标准i:生活饮用水生活饮用水（水质的标准）（水质的标准）GB574985ii:工业用水工业用水（水质标准）（水质标准）各行业制定。各行业制定。2水环境质量标准水环境质量标准地面地面指沙河、湖泊、水库等水域指沙河、湖泊、水库等水域（水环境质量水环境质量）GB383888，海水，海水（水质标准）（水质标准）GB309782地面标准分为地面标准分为5类，类，类要求最高，生活饮用水为类要求最高，生活饮用水为类，工业类，工业区满足区满足类。类。第28页，本讲稿共115页第三节第三节 特定水体的污染及自净特定水体的污染及自净（河流、湖泊、海洋）一河流一河流1
28、污染污染：从历史上看河流污染经历了从历史上看河流污染经历了三个时期三个时期。病病原原污污染染期期工工业业尚尚不不发发达达时时：指指为为生生活活污污水水中中的的病病原原菌菌污污染染，导导致致流流行行性性传传染染病病。（18481854年年，英英国国伦伦敦敦先先后后发发生生两两次次霍乱大流行）霍乱大流行）总总体体污污染染期期工工业业发发展展后后1950年年代代：生生活活污污水水工工业业废废水水，耗耗尽尽溶溶介介氧氧，水水中中生生物物灭灭绝绝，生生态态平平衡衡破破坏坏，达达到到总总体体污污染染的的破破坏。坏。第29页，本讲稿共115页新新污污染染期期新新石石化化，核核新新工工业业的的发发展展后后：石
29、石化化，核核工工业业，新新污污染物和毒物增多，水质更趋复杂。染物和毒物增多，水质更趋复杂。中国：中国：城市、工业区的河流污染严重，占城市、工业区的河流污染严重，占82。河河流流的的水水质质特特点点：河河流流水水体体处处于于更更新新期期短短，不不断断更更新新，污污染染普普遍遍是是耗耗氧氧有有机机物物矿矿化化度度（离离子子含含量量）因因与与地地表表物物质质接接触触时时间间不不长长，且且水水面面蒸蒸发发小小低低污污染染易易发发生生种种类类复复杂杂，但但也也易易自自净净恢恢复复因因更新快，水体小更新快，水体小。第30页，本讲稿共115页2自净机理自净机理自自净净：多多种种机机理理污污染染我我种种类类多
30、多作作用用下下，水水体体污污染染自自行行消消除除的的过程。过程。（1）：物理净化过程）：物理净化过程a:自然沉降自然沉降：重力作用，悬浮固体沉降。：重力作用，悬浮固体沉降。b:混合稀释混合稀释：:水水流流输输运运时时，使使污污染染物物由由高高浓浓度度（滤滤处处）向向低低浓浓度度反反推流。推流。污染物随水而流动由高浓度流向低浓度污染物随水而流动由高浓度流向低浓度:浓度差扩散浓度差扩散（涡流扩散）（涡流扩散）。第31页，本讲稿共115页（2）化学净化）化学净化：（是化学的或物理化学的净化过程）（是化学的或物理化学的净化过程）氧氧化化还还原原，中中和和，分分解解化化合合，沉沉淀淀溶溶解解，解解析析，
31、凝凝聚聚胶溶。胶溶。（3）生生物物净净化化：微微生生物物作作用用，将将有有机机物物逐逐渐渐分分解解氧氧化化，即即好好氧氧分分解解生生碳碳化化为为无无机机物物再再将将NH3硝硝化化都都要要耗耗氧氧耗耗氧从大气中补充氧从大气中补充（4）细细菌菌死死亡亡：由由于于环环境境变变化化日日光光杀杀菌菌，水水和和PH值值不不适适等等，使产生细菌逐渐死亡。使产生细菌逐渐死亡。第32页，本讲稿共115页3自净规律：自净规律：（1）混混合合稀稀释释模模型型：污污染染物物是是在在推推流流随随河河水水流流动动，废废物物由由高高浓浓度度向向低低浓浓度度的的流流动动和和扩扩散散作作用用下下，废废水水逐逐渐渐与与河河水水混
32、混合合，浓度逐渐降低。浓度逐渐降低。（2）氧氧垂垂曲曲线线模模型型：水水中中亏亏氧氧状状态态变变化化方方氧氧状状态态的的变变化化反反应应了了水水中中污污染染物物变变化化情情况况曲曲线线模模型型。由由微微生生物物的的好好氧氧分分解解，而而致含废有机物河水的自净。致含废有机物河水的自净。含含O2量是水质的重要指标量是水质的重要指标。好氧分解时好氧分解时O2浓度的变化浓度的变化：有机物生化耗氧，使水中有机物生化耗氧，使水中O2下降下降（耗氧过程）（耗氧过程）大大气气中中O2向向水水体体的的扩扩散散，使使水水中中O2上上升升（复复氧氧过过程程）。如如此此不断进行，使水体具有不断进行，使水体具有自净能力
33、自净能力。第33页，本讲稿共115页生生化化需需氧氧量量（BOD）下下降降说说明明水水中中有有机机物物下下降降，因因此此有有机机物物的的自自净净衰衰减减过过程程即即有有机机我我浓浓度度降降低低可可用用生生化化需需氧氧量量（BOD）的的衰减反应来表示。衰减反应来表示。耗氧过程耗氧过程：耗氧速率耗氧速率 （K耗耗氧氧速速度度系系数数，L某某一时刻的一时刻的BOD浓度）浓度）因为因为 BOD耗氧速度耗氧速度积分得：积分得：BOD的浓度方程的浓度方程 复复氧氧：溶溶解解氧氧的的消消耗耗使使河河水水处处于于亏亏氧氧状状态态（即即实实际际溶溶解解氧氧饱饱和和溶解氧量），溶解氧量），这时水体将从大气中获得氧
34、气，此好复氧过程。这时水体将从大气中获得氧气，此好复氧过程。第34页，本讲稿共115页所以：所以：复氧速率与水中亏氧的程度成正比复氧速率与水中亏氧的程度成正比。（变氧速率，变氧速率，复氧速度，复氧速度，复氧系数复氧系数）定义：亏氧量定义：亏氧量(饱饱和和溶溶解解氧氧浓浓度度一一定定压压力力下下为常数为常数)。（实际溶解氧浓度）（实际溶解氧浓度）则水中实际氧浓度的变化率由（则水中实际氧浓度的变化率由（1）（）（2）而而 （实实际际氧氧浓浓度度的的增增加加率率，亏亏氧二变化率增长率）氧二变化率增长率）所以所以 第35页，本讲稿共115页积分得亏氧方程积分得亏氧方程氧垂曲线方程，氧垂曲线方程，Str
35、eeterPhelps:氧垂曲线氧垂曲线：即：即水中亏氧状态的变化曲线水中亏氧状态的变化曲线。刚刚开开始始时时，有有机机物物增增加加，好好氧氧分分解解开开始始，耗耗氧氧速速度度复复氧速度氧速度，溶解率减少，亏氧量增加；，溶解率减少，亏氧量增加；随随有有机机物物品品减减少少，耗耗氧氧速速度度减减小小，耗耗氧氧速速率率复复氧氧速速度度时时亏氧量达到最大值亏氧量达到最大值（临界值）（临界值）此此后后有有机机物物进进一一步步减减少少，耗耗氧氧速速度度复复氧氧速速度度，溶溶解解氧氧增增多，亏氧量减小，直到污染物耗尽时，多，亏氧量减小，直到污染物耗尽时，D0。第36页，本讲稿共115页刚刚开开始始时时，有
36、有机机物物多多，耗耗氧氧多多氧氧，水水中中亏亏氧氧量量增增加加，随随着有机物的减少，耗氧速度减小；着有机物的减少，耗氧速度减小；当当耗耗氧氧复复氧氧时时，亏亏氧氧达达到到最最大大值值，此此后后有有机机物物进进一一步步减减少少，耗耗氧氧速速度度复复氧氧，亏亏氧氧量量减减小小，直直到到有有机机物物耗耗尽尽时时，亏亏氧氧为为0。（3）生物净化）生物净化微微生生物物作作用用：将将有有机机污污染染物物逐逐渐渐分分解解氧氧化化，耗耗氧氧分分解解：支支持持有有机机物物氧氧化化分分解解碳碳化化为为无无机机物物再再将将NH3硝硝化化，耗耗氧氧从从大大气气中中补充。补充。（4）细菌死亡）细菌死亡由由于于环环境境变
37、变化化（日日光光杀杀菌菌，水水和和PH值值不不适适，毒毒物物存存在在，吞吞食细菌的原生动物存在）食细菌的原生动物存在）使污染不中带来的寄生细菌逐渐死亡。使污染不中带来的寄生细菌逐渐死亡。第37页，本讲稿共115页3 3自净规律：自净规律：自净规律：自净规律：1.混合稀释模型混合稀释模型：废水排入河流后，由于：废水排入河流后，由于推流推流随河水流动，废随河水流动，废物由高浓度向低浓度的流动物由高浓度向低浓度的流动和和扩散作用扩散作用，水逐渐与河水混合，水逐渐与河水混合，污染物浓度逐渐降低。污染物浓度逐渐降低。污染物在计算断面浓度污染物在计算断面浓度：mg/L，5.4/P149 按废水和参于混合的
38、河水流量，即按废水和参于混合的河水流量，即Qp和和Q1，加权平均。，加权平均。第38页，本讲稿共115页其其中中：Cp，Ch某某污污染染物物在在废废水水中中浓浓度度，该该物物在在河河水水中中的的背背景浓度。景浓度。Qp，Qh废水和河水流量。废水和河水流量。稀释积数稀释积数关关键键求求河河水水中中等等于于混混合合值值的的流流量量Q1，用用混混合合系系数数 表表示示，近似与流动距离成正比近似与流动距离成正比。弗一罗公式弗一罗公式。（5.1/P148）第39页，本讲稿共115页（2）氧垂曲线模型（亏氧变化曲线）氧垂曲线模型（亏氧变化曲线）水体中的含水体中的含O2量是水质的重要指标。有机污染物生化耗量
39、是水质的重要指标。有机污染物生化耗氧使水中氧使水中O2下降，大气中下降，大气中O2向水体中扩散使向水体中扩散使O2上升。使水上升。使水体具有自净能力。体具有自净能力。因此可将有机污染物的自净衰减过程简化为由好氧微生物因此可将有机污染物的自净衰减过程简化为由好氧微生物参加的参加的BOD的衰减反应。的衰减反应。（污染物（污染物BOD）耗氧：耗氧：耗氧速率耗氧速率 （K1耗氧速度系数耗氧速度系数 ，LBOD生化需氧量）生化需氧量）5.5/P149积分得：积分得：BOD的浓度方程的浓度方程（随时间变化）（随时间变化）：一阶线性方程：一阶线性方程：通解：通解：5.11/P151第40页，本讲稿共115页
40、复氧：与水中实际溶解复氧：与水中实际溶解实实际际溶溶解解氧氧浓浓度度Ox有关，成反比。若饱和溶解氧浓度有关，成反比。若饱和溶解氧浓度（溶解度）（溶解度）为为Os。定义定义亏氧量亏氧量实实际际溶溶解解氧氧浓浓度度Ox，K2复复氧氧系系数数，K2D 复氧量复氧量 （dOx，2变变氧氧速速率率，dt复复氧氧速速度度，dOx，2 复复氧氧系系数）数）Ox：任任一一时时刻刻，与与耗耗氧氧与与复复氧氧都都有有关关系系，综综合合值值。5.8/P150第41页，本讲稿共115页积积分分得得：亏亏氧氧方方程程氧氧垂垂曲曲线线方方程程（即即随随着着水水中中有有机机污污染染物物分分解解过程的进行，水体，亏氧状态的变
41、化曲线），过程的进行，水体，亏氧状态的变化曲线），StreeterPhelps：5.9/P151耗氧耗氧，复氧系数，复氧系数K1、K2，与水质，流动特性，温度有关。，与水质，流动特性，温度有关。耗氧系数耗氧系数：，复氧系数复氧系数：，5.13/P15第42页，本讲稿共115页氧垂曲线图氧垂曲线图（有图）（有图）耗氧量耗氧量：大：大，LBOD量量，单调减单调减复氧量复氧量：大：大，单调增单调增但两者变化速率不同。但两者变化速率不同。刚刚开开始始时时，有有机机物物增增加加，好好氧氧分分解解开开始始，耗耗氧氧速速度度复复氧氧速速度度，溶解率减少，亏氧量增加；，溶解率减少，亏氧量增加；第43页，本讲稿
42、共115页随随有有机机物物品品减减少少，耗耗氧氧速速度度减减小小，耗耗氧氧速速率率=复复氧氧速速度度，选时亏氧量达到最大值选时亏氧量达到最大值（临界值）（临界值）某某tc，LBOD量量 Ox，2 有有临界亏氧点临界亏氧点，对对5.9求解，得求解，得tc 5.10/P151污染源污染源临界点距离临界点距离：随随后后，LBOD量量 Ox，2，亏亏氧氧D，曲曲线线上上升升。耗耗氧氧速速率率进进一一步步降降低低，低低于于多多氧氧速速度度水水管管溶溶解解0.5升升，亏亏氧氧量量又又开开始减小，直到污染物耗尽时，亏氧又趋近于零。始减小，直到污染物耗尽时，亏氧又趋近于零。第44页，本讲稿共115页若若有有机
43、机污污染染物物量量大大，则则BOD（L）大大，混混合合水水的的起起始始亏亏氧氧量量D0也也大大，氧氧垂垂曲曲线线D在在相相当当长长的的时时间间内内一一直直处处于于下下降降，即即很很长长时时间间才才能能达达到到，说说明明河河流流的的亏亏氧氧段段很很长长，且且D值值大大，会会出出现无氧的现无氧的（氧垂曲线中断）（氧垂曲线中断）。污染程度自净能力污染程度自净能力，水变黑，臭。，水变黑，臭。（3）公式应用条件）公式应用条件。（5.9）L和（和（5.11）D仅适用于仅适用于可生物降介污染物可生物降介污染物。仅仅适适用用于于河河流流断断面面变变化化不不大大（水水体体环环境境变变化化小小），水水生生植植物和
44、硝化作用可忽略。物和硝化作用可忽略。仅仅适适用用于于在在污污染染源源处处已已完完全全混混合合的的场场合合，否否则则用用5.12/P151第45页，本讲稿共115页二湖泊（水库）二湖泊（水库）1污染污染湖湖泊泊（水水库库）：流流速速小小，容容量量及及深深度度大大。水水质质成成分分分分布布不不均均匀匀。更更新新期期长长。水水生生生生物物对对湖湖水水氧氧平平衡衡，富富营营养养化化污污染染影影响响较较大。大。污污染染途途径径：受受污污河河水水排排入入，各各种种废废水水直直接接排排入入，降降雨雨径径流流将将土土壤污染排入，且壤污染排入，且污染负荷较集中污染负荷较集中。污污染染特特点点：水水流流混混合合作
45、作用用因因水水速速小小、复复氧氧因因水水深深作作用用较较弱弱，因因此此其其自自净净作作用用速速度度缓缓慢慢因因此此河河流流的的自自净净能能力力比比湖湖泊泊强强，污染持续期长。污染持续期长。第46页，本讲稿共115页2自净规律自净规律（1）完完全全混混合合扩扩散散模模式式：（只只有有结结合合稀稀释释作作用用，无无生生化化反反应应的的自净）自净）条件：条件：持持久久污污染染物物进进入入湖湖泊泊，同同水水体体发发生生混混合合扩扩散散，稀稀释释净净化化的的目目的。该模式的。该模式不适于水流速的小的大湖泊不适于水流速的小的大湖泊。小小型型湖湖泊泊：穿穿越越的的河河流流流流量量和和排排入入废废水水量量一一
46、定定时时，污污染染物物质质量量平平衡衡；（逆逆反反小小流流动动减减弱弱，大大湖湖泊泊水水深深经经废废水水量量由上往下经降低，即对流动减弱）由上往下经降低，即对流动减弱）第47页，本讲稿共115页具有一定流速。具有一定流速。5.14/P152湖湖泊泊内内总总污污染染物物的的变变化化（河河流流带带入入污污染染物物直直接接排排入入污染物）排出湖泊污染物污染物）排出湖泊污染物 ，（湖中现状浓度）（湖中现状浓度），（最终平衡浓度）（最终平衡浓度）5.16/P153 求解求解（5.14），），污染物浓度污染物浓度 5.15/P153第48页，本讲稿共115页2）大湖泊）大湖泊湖水稳定，形成相当厚的湖水稳定
47、，形成相当厚的近岸环流污水场近岸环流污水场。温度随水深变化，影响废水与湖水的温度随水深变化，影响废水与湖水的充分混合充分混合。所以，对于不同的扩散状况，选用相应的计算模式。所以，对于不同的扩散状况，选用相应的计算模式。（有图）（有图）第49页，本讲稿共115页（2）混合衰减模式）混合衰减模式条条件件：非非持持久久性性污污染染物物进进入入湖湖泊泊，既既具具有有混混和和扩扩散散作作用用也有自净衰减也有自净衰减生化，物理等的自净作用生化，物理等的自净作用共同作用共同作用完全混合衰减完全混合衰减（小湖泊）（小湖泊）V自自净净减减少少的的污污染物染物K1自净系数自净系数1/s 第50页，本讲稿共115页
48、 时，时，（最最终终平平衡衡浓浓度度）5.18/P153 求解可得，求解可得，5.17/P153推流衰减模式推流衰减模式计算距排污口计算距排污口r处的弧面浓度处的弧面浓度（无风大湖泊）（无风大湖泊）5.19/P153第51页，本讲稿共115页三海洋三海洋1污染污染溶溶质质径径流流最最终终处处，生生发发浓浓缩缩矿矿化化度度很很高高，盐盐分分35g/L。巨巨量量海海水，生态系统有很高的稳定性。水，生态系统有很高的稳定性。排排入入海海洋洋的的污污染染物物途途径径：河河川川入入海海，大大气气污污染染物物降降雨雨，直直接接排放。排放。特点：特点：（1）污染源广污染源广。所有各种污染最终进入大海。所有各种
49、污染最终进入大海。（2）持持续续性性强强。年年复复一一年年不不易易分分介介物物在在海海洋洋中中蓄蓄积，越积越多，积，越积越多，DOT，1050年，分介年，分介5070。（3）扩扩散散范范围围大大。通通过过潮潮流流，海海流流，涡涡流流，带带到到远海。可从赤到带到两极。远海。可从赤到带到两极。（4）控控制制复复杂杂。由由于于以以上上三三个个特特点点，控控制制起起来来很很困困难。难。第52页，本讲稿共115页2自净自净陆地废水排海是陆地废水排海是通过河口或海湾、近海排放通过河口或海湾、近海排放来实现的。来实现的。（1）河口排污自净）河口排污自净河河海海汇汇集集处处，河河流流淡淡水水，含含碱碱海海水水
50、含含盐盐量量高高，水水体体产产生生复复杂杂的的水水流流分分层层以以及及潮潮汐汐作作用用入入海海河河所所有有相相当当可可观观的的横横向向混混合合，而而稀稀释释，但但自净规律复杂自净规律复杂。因因为为流流速速、流流向向、水水深深、盐盐度度、地地质质、水水文文、气气候候、生生物物及及底质状况各异。底质状况各异。所以自净规律十分复杂，收集资料对特定河口建立水质自净模式。所以自净规律十分复杂，收集资料对特定河口建立水质自净模式。第53页，本讲稿共115页（2 2）近海排污自净）近海排污自净）近海排污自净）近海排污自净废废水水向向深深海海或或近近海海的的排排放放是是通通过过由由浸浸没没式式排排放放管管的的