水污染控制工程第九章學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1水污染控制工程第九章水污染控制工程第九章第一頁(yè)，共53頁(yè)。我拿什么來(lái)表達(dá)(biod)你？污水第2頁(yè)/共53頁(yè)第二頁(yè)，共53頁(yè)。第3頁(yè)/共53頁(yè)第三頁(yè)，共53頁(yè)。水質(zhì)(shu zh)分析指標(biāo)物理性指標(biāo)感官性指標(biāo)，水的色度來(lái)源于金屬化合物或有機(jī)化合物感官性指標(biāo)，水的異臭來(lái)源于還原性硫和氮的化合物、揮發(fā)性有機(jī)物和氯氣等污染物質(zhì)揮發(fā)性物質(zhì)溶解物質(zhì)固定性物質(zhì)懸浮固體物質(zhì)加速耗氧反應(yīng)，最終導(dǎo)致水體缺氧或水質(zhì)惡化造成水中溶解氧減少工業(yè)廢水常引起水體熱污染色度固體物質(zhì)嗅和味溫度第4頁(yè)/共53頁(yè)第四頁(yè)，共53頁(yè)。水和污水中固體成分的內(nèi)部相關(guān)性第5頁(yè)/共53頁(yè)第五頁(yè)，共53頁(yè)。水和污水中雜質(zhì)顆粒分布黏土第

2、6頁(yè)/共53頁(yè)第六頁(yè)，共53頁(yè)?；?學(xué) 性 指 標(biāo)有機(jī)物生化(shn hu)需氧量（BOD）反映了在有氧的條件下，水中可生物降解的有機(jī)物的量 主要污染特性（以mg/L為單位）。有機(jī)污染物被好氧微生物氧化分解的過(guò)程，一般可分為 兩個(gè)階段：第一個(gè)階段主要是有機(jī)物被轉(zhuǎn)化成二氧化碳(r yng hu tn)、 水和氨；第二階段主要是氨被轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽和硝酸鹽。污水的生化需氧量通常只指第一階段有機(jī)物生物氧化所 需的氧量，全部生物氧化需要20100d完成。實(shí)際中，常以5d作為測(cè)定生化需氧量的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，稱5 日生化需氧量（BOD5）；通常以20為測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)溫度。BOD: biological oxygen

3、demand在規(guī)定條件(tiojin)下微生物氧化分解污水或受污染的天然水樣中有機(jī)物所 需要的氧量（20，5d）。第7頁(yè)/共53頁(yè)第七頁(yè)，共53頁(yè)。BOD與CBOD、NBOD時(shí)間/d需氧量/（mgL-1）BODL與BOD5時(shí)間/d第8頁(yè)/共53頁(yè)第八頁(yè)，共53頁(yè)?；?學(xué) 性 指 標(biāo)有機(jī)物化學(xué)(huxu)需氧量（COD）常用的氧化劑主要是重鉻酸鉀K2Cr2O7 （稱 CODCr )和高錳酸鉀 KMnO4 (稱CODMn 或OC ) 。酸性條件下，硫酸銀作為催化劑，氧化性最強(qiáng)。廢水中無(wú)機(jī)的還原性物質(zhì)同樣被氧化。如果廢水中有機(jī)物的組成相對(duì)(xingdu)穩(wěn)定，則化學(xué)需氧量和生化需氧量之 間應(yīng)有一定的

4、比例關(guān)系：生活污水通常在0.40.5。 COD: chemical oxygen demand用化學(xué)(huxu)方法氧化分解廢水水樣中有機(jī)物過(guò)程中所消耗的氧化劑量折合 成氧量（O2）（mg/L）。第9頁(yè)/共53頁(yè)第九頁(yè)，共53頁(yè)?；?學(xué) 性 指 標(biāo)有機(jī)物總有機(jī)(yuj)碳（TOC）和總需氧量（TOD）TOC: total organism carbon在950高溫下，以鉑作為催化劑，使水樣氣化燃燒，然后測(cè)定氣體 中的CO2含量，從而確定(qudng)水樣中碳元素總量。測(cè)定中應(yīng)該去除無(wú)機(jī)碳的含量。各種水質(zhì)之間TOC或TOD與BOD不存在固定的相關(guān)關(guān)系。在水質(zhì)條 件基本不變的條件(tiojin)下

5、，BOD與TOC或TOD 之間存在一定的相關(guān)關(guān)系。TOD: total oxygen demand在900950高溫下，將污水中能被氧化的物質(zhì)（主要是有機(jī)物， 包括難分解的有機(jī)物及部分無(wú)機(jī)還原物質(zhì)），燃燒氧化成穩(wěn)定的氧 化物后，測(cè)量載氣中氧的減少量，稱為總需氧量（TOD）。TOD測(cè)定方便而快速。第10頁(yè)/共53頁(yè)第十頁(yè)，共53頁(yè)。污水(w shu)有機(jī)物指標(biāo)之間的關(guān)系有機(jī)(yuj)碳量需氧量TOCTODCODcrBODLBOD5CODMn第11頁(yè)/共53頁(yè)第十一頁(yè)，共53頁(yè)。化 學(xué) 性 指 標(biāo)有機(jī)物油類污染物石油類：來(lái)源于工業(yè)含油污水。動(dòng)植物油脂(yuzh)：產(chǎn)生于人的生活過(guò)程和食品工業(yè)。油類

6、污染物進(jìn)入水體后影響水生生物的生長(zhǎng)、降低水體 的資源價(jià)值。油膜覆蓋水面阻礙水的蒸發(fā)，影響大氣和水體的熱交換。油類污染物進(jìn)入海洋(hiyng)，改變海水的反射率和減少進(jìn)入海洋(hiyng)表 層的日光輻射，對(duì)局部地區(qū)的水文氣象條件可能產(chǎn)生一定影 響。大面積油膜將阻礙大氣中的氧進(jìn)入水體，從而降低水體 的自凈能力。石油污染對(duì)幼魚和魚卵的危害很大，堵塞魚的鰓部，能使魚蝦 類產(chǎn)生石油臭味，降低水產(chǎn)品的食用價(jià)值。破壞風(fēng)景區(qū)，危害鳥類生活。第12頁(yè)/共53頁(yè)第十二頁(yè)，共53頁(yè)。化 學(xué) 性 指 標(biāo)有機(jī)物酚類污染物酚污染來(lái)源：煤氣、焦化、石油化工、木材加工、 合成樹脂等工業(yè)廢水。原生質(zhì)毒物，可使蛋白質(zhì)凝固，引起

7、神經(jīng)系統(tǒng)中毒。酚濃度低時(shí)，能影響魚類的洄游繁殖。酚濃度達(dá)0.10.2mg/L時(shí)，魚肉有酚味。酚濃度高會(huì)引起魚類大量死亡，甚至絕跡。酚的毒性可抑制水中微生物的自然生長(zhǎng)速度，有時(shí)甚 至使其停止生長(zhǎng)。酚能與飲用水消毒氯產(chǎn)生氯酚，具有(jyu)強(qiáng)烈異臭（0.001 mg/L即有異味，排放標(biāo)準(zhǔn)0.5mg/L ）。灌溉用水酚濃度超過(guò)5mg/L時(shí), 農(nóng)作物減產(chǎn)甚至枯死。第13頁(yè)/共53頁(yè)第十三頁(yè)，共53頁(yè)?；?學(xué) 性 指 標(biāo)無(wú)機(jī)性指標(biāo)植物營(yíng)養(yǎng)元素pH和堿度重金屬 過(guò)多的氮、磷進(jìn)入天然水體，易導(dǎo)致富營(yíng)養(yǎng)化，使水生植物尤其是藻類大量繁殖，造成水中溶解氧急劇變化，影響魚類生存，并可能使某些湖泊由貧營(yíng)養(yǎng)湖發(fā)展為沼澤

8、和干地。重金屬主要指汞、鎘、鉛、鉻、鎳，以及類金屬砷等生物毒性顯著的元素，一般指序號(hào)2183，比重大于4的金屬，也包括具有一定毒害性的一般重金屬，如鋅、銅、鈷、錫等。 一般要求處理后污水的pH在69之間。當(dāng)天然水體遭受酸堿污染時(shí)，pH發(fā)生變化，消滅或抑制水體中生物的生長(zhǎng)，妨礙水體自凈，還可腐蝕船舶。 堿度指水中能與強(qiáng)酸定量作用的物質(zhì)總量，按離子狀態(tài)可分為三類：氫氧化物堿度；碳酸鹽堿度；重碳酸鹽堿度。 作為微量金屬元素。 重金屬的主要危害：生物毒性，抑制微生物生長(zhǎng)，使蛋白質(zhì)凝固;逐級(jí)富集至人體，影響人體健康。第14頁(yè)/共53頁(yè)第十四頁(yè)，共53頁(yè)。含氮化合物 氮是有機(jī)(yuj)物中除碳以外的一種主

9、要元素，也是微生物生長(zhǎng)的重要元素。 污水中的氮有四種，即有機(jī)(yuj)氮、氨氮、亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮。 危害：消耗水體中溶解氧；促進(jìn)藻類等浮游生物的繁殖，形成水華、赤潮；引起魚類死亡，導(dǎo)致水質(zhì)迅速惡化。 關(guān)于氮的幾個(gè)指標(biāo)(zhbio)： 有機(jī)氮：主要指蛋白質(zhì)和尿素。 TN：一切含氮化合物以N計(jì)量的總稱。 TKN： TN中的有機(jī)氮和氨氮，不包括亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮。 氨氮：有機(jī)氮化合物的分解，或直接來(lái)自含氮工業(yè)廢水。 NOx-N：亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮。第15頁(yè)/共53頁(yè)第十五頁(yè)，共53頁(yè)。含磷化合物 磷也是有機(jī)物中的一種主要元素，是僅次于氮的微生物生長(zhǎng)的重要元素。 磷主要來(lái)自(li z)：人體排

10、泄物以及合成洗滌劑、牲畜飼養(yǎng)場(chǎng)及含磷工業(yè)廢水。 危害：促進(jìn)藻類等浮游生物的繁殖，破壞水體耗氧和復(fù)氧平衡；使水質(zhì)迅速惡化，危害水產(chǎn)資源。含磷化合物有機(jī)磷有機(jī)磷包括磷酸甘油酸、磷肌酸等無(wú)機(jī)磷磷酸鹽:正磷酸鹽(PO43-)、磷酸氫鹽(HPO42-) 、 磷酸二氫鹽（H2PO4- ) 、偏磷酸鹽(PO3-)聚合磷酸鹽:焦磷酸鹽(P2O74) 、三磷酸鹽(P3O105-) 、 三磷酸氫鹽(HP3O92-) 第16頁(yè)/共53頁(yè)第十六頁(yè)，共53頁(yè)。生 物 性 指 標(biāo)生活污水：腸道傳染病、肝炎病毒、SARS、 寄生蟲卵等制革屠宰等工業(yè)廢水：炭疽桿菌、鉤端螺旋體等醫(yī)院污水：各種病原體危害：傳播疾病，影響衛(wèi)生，導(dǎo)

11、致水體缺氧來(lái)源及危害 水中細(xì)菌總數(shù)反映了水體有機(jī)污染程度和受細(xì)菌污染的程度。 常以細(xì)菌個(gè)數(shù)/mL計(jì)。 飲用水：100個(gè)/ mL 醫(yī)院排水： 500個(gè)/ mL細(xì)菌總數(shù) 大腸菌群的值可表明水樣被糞便污染的程度，間接表明有腸道病菌存在的可能性。 常以大腸菌群數(shù)/L計(jì)。 飲用水：3個(gè)/L 城市排水：10000個(gè)/L 游泳池： 1000個(gè)/L大腸菌群第17頁(yè)/共53頁(yè)第十七頁(yè)，共53頁(yè)。融會(huì)貫通(rng hu gun tng)各水質(zhì)指標(biāo)間的關(guān)系第18頁(yè)/共53頁(yè)第十八頁(yè)，共53頁(yè)。第二節(jié)第二節(jié) 污染物在水體環(huán)境中的遷污染物在水體環(huán)境中的遷移移(qiny)(qiny)與轉(zhuǎn)化與轉(zhuǎn)化第19頁(yè)/共53頁(yè)第十九頁(yè)

12、，共53頁(yè)。水體(shu t)的自凈作用 河流的自凈作用是指河水中的污染物質(zhì)在河水向下游流動(dòng)(lidng)中濃度自然降低的現(xiàn)象。根據(jù)凈化機(jī)制分為三類物理凈化：稀釋、擴(kuò)散、沉淀化學(xué)凈化：氧化、還原、分解生物凈化：水中微生物對(duì)有機(jī)物的氧化分解作用第20頁(yè)/共53頁(yè)第二十頁(yè)，共53頁(yè)。污水排入河流的混合(hnh)過(guò)程 豎向混合階段：污染物排入河流后因分子擴(kuò)散、湍流擴(kuò)散、彌散作用逐步向河水中分散，由于一般河流的深度與寬度相比較小，所以首先在深度方向上達(dá)到濃度分布均勻，從排放口到深度上達(dá)到濃度分布均勻的階段稱為豎向混合階段，同時(shí)也存在橫向混合作用。 橫向混合階段：當(dāng)深度上達(dá)到濃度分布均勻后，在橫向上還存

13、在混合過(guò)程。經(jīng)過(guò)一定距離后污染物在整個(gè)橫斷面上達(dá)到濃度分布均勻，這一過(guò)程稱為橫向混合階段。 斷面充分混合后階段：在橫向混合階段后，污染物濃度在橫斷面上處處相等。河水向下游流動(dòng)的過(guò)程中，持久性污染物的濃度將不再變化，非持久性污染物濃度將不斷減少。第21頁(yè)/共53頁(yè)第二十一頁(yè)，共53頁(yè)。水體(shu t)的自凈作用第22頁(yè)/共53頁(yè)第二十二頁(yè)，共53頁(yè)。持久(chji)污染物的稀釋擴(kuò)散 當(dāng)持久性污染物隨污水穩(wěn)態(tài)排入河流后，經(jīng)過(guò)混合過(guò)程達(dá)到充分混合階段時(shí)，污染物濃度可由質(zhì)量守恒原理得出河流完全(wnqun)混合模式：式中：排放口下游河水的污染物濃度；w，qvw污水的污染物濃度和流量； h，qvh上游

14、河水的污染物濃度和流量。vhvwvhhvwwqqqq第23頁(yè)/共53頁(yè)第二十三頁(yè)，共53頁(yè)。 河斷面達(dá)到充分混合后，污染物濃度受到縱向分散作用和污染物的自身分解作用不斷減小。根據(jù)質(zhì)量守恒原理，其變化(binhu)過(guò)程可用下式描述：式中：u河水流速； x初始點(diǎn)至下游x斷面處的距離； Mx縱向分散系數(shù)； K污染物分解速度常數(shù)； 0初始點(diǎn)的污染物濃度； x斷面處的污染物濃度。KxMxux22dddd204112expuKMMuxxx非持久性污染物的稀釋(xsh)擴(kuò)散和降解第24頁(yè)/共53頁(yè)第二十四頁(yè)，共53頁(yè)。水體污染與恢復(fù)第25頁(yè)/共53頁(yè)第二十五頁(yè)，共53頁(yè)。氧垂曲線(qxin)： 水體受到污染

15、后，水體中溶解氧逐漸被消耗，到臨界點(diǎn)后又逐步回升的變化(binhu)過(guò)程，稱氧垂曲線。有機(jī)物降解(jin ji)：L1LddKttK 1eL0L)e1 (1L0tKx氧垂曲線的求解：D2Ddd Kt第26頁(yè)/共53頁(yè)第二十六頁(yè)，共53頁(yè)。D2L1DddKKt)ee (e21221L01D0DtKtKtKKKK)ee (e)(21221L01C0CSCSCtKtKtKKKK 某點(diǎn)處的氧不足(bz)量變化速率是該處耗氧速率和復(fù)氧速率之和： 求解(qi ji)得某點(diǎn)的虧氧量：某點(diǎn)的溶解氧： c= cs- D 到達(dá)最缺氧(qu yn)點(diǎn)時(shí)間dD /dt=0：12L0112D0121lnKKKKKKKt

16、k第27頁(yè)/共53頁(yè)第二十七頁(yè)，共53頁(yè)。污染物在河流(hli)中的擴(kuò)散和分解受到河流(hli)的流量、流速、水深等因素的影響。河口是指河流(hli)進(jìn)入海洋前的感潮河段。河口污染物的遷移轉(zhuǎn)化受潮汐影響，受漲潮、落潮、平潮時(shí)的水位、流向和流速的影響。湖泊水庫(kù)的貯水量大，但水流一般比較慢，污染物的稀釋、擴(kuò)散能力較弱。海洋雖有巨大的自凈能力，但是海灣或海域局部的納污和自凈能力差別很大。污染物在地下水中的遷移轉(zhuǎn)化受多種因素影響，地下水一旦污染，要恢復(fù)原狀非常困難。污染物在不同水體中的遷移(qiny)轉(zhuǎn)化規(guī)律第28頁(yè)/共53頁(yè)第二十八頁(yè)，共53頁(yè)。第三節(jié)第三節(jié) 污污 水水 出出 路路第29頁(yè)/共53頁(yè)

17、第二十九頁(yè)，共53頁(yè)。污水污水(w shu)的的最終出路最終出路排放水體工農(nóng)業(yè)利用地下水回灌第30頁(yè)/共53頁(yè)第三十頁(yè)，共53頁(yè)。污水排放水體的限制污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)GB89781996城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn) GB 189182002 海洋水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB3097地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB 38382002 第31頁(yè)/共53頁(yè)第三十一頁(yè)，共53頁(yè)。對(duì)人體健康不應(yīng)產(chǎn)生(chnshng)不良影響對(duì)環(huán)境質(zhì)量和生態(tài)系統(tǒng)不應(yīng)產(chǎn)生(chnshng)不良影響對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量不應(yīng)產(chǎn)生(chnshng)不良影響應(yīng)符合應(yīng)用對(duì)象對(duì)水質(zhì)的要求或標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)為使用者和公眾所接受回用系統(tǒng)在技術(shù)上可行，操作簡(jiǎn)便價(jià)格應(yīng)比自來(lái)水低廉應(yīng)有安全

18、使用的保障污水回用應(yīng)滿足的要求第32頁(yè)/共53頁(yè)第三十二頁(yè)，共53頁(yè)。城市污水回用的幾個(gè)方面城市生活用水和市政用水農(nóng)業(yè)、林業(yè)、漁業(yè)和畜牧業(yè)地下水回灌其他方面工 業(yè)城 市綠地灌 溉供 水市政與建筑用水城 市 景 觀工 藝生產(chǎn)用 水冷 卻 用 水鍋 爐 補(bǔ) 充 水其 他 雜 用 水第33頁(yè)/共53頁(yè)第三十三頁(yè)，共53頁(yè)。第34頁(yè)/共53頁(yè)第三十四頁(yè)，共53頁(yè)。水處理水處理(chl)：第35頁(yè)/共53頁(yè)第三十五頁(yè)，共53頁(yè)。物理處理(chl)化學(xué)處理(chl)物理化學(xué)處理(chl)生物處理(chl)法 針對(duì)(zhndu)不同的污染物特征，發(fā)展了各種不同的污水處理方法，這些處理方法可按其作用原理分為四

19、類污水處理污水處理(w shu ch l)：第36頁(yè)/共53頁(yè)第三十六頁(yè)，共53頁(yè)。1 物理(wl)處理法 通過(guò)物理作用(zuyng)，以分離、回收污水中不溶解的懸浮狀態(tài)的污染物的污水處理法。根據(jù)其作用(zuyng)的原理不同，它可分為：第37頁(yè)/共53頁(yè)第三十七頁(yè)，共53頁(yè)。2 化學(xué)(huxu)處理法 通過(guò)化學(xué)反應(yīng)來(lái)分離、去除廢水中呈溶解和膠體狀態(tài)額物質(zhì)或?qū)⑵滢D(zhuǎn)化為無(wú)害(w hi)的物質(zhì)的污水處理法。在化學(xué)處理中，主要以投加藥劑產(chǎn)生化學(xué)發(fā)應(yīng)為基礎(chǔ)的處理單元有中和、氧化還原等。而以傳質(zhì)為基礎(chǔ)的處理單元有混凝、萃取、汽提、吹脫、吸附、離子交換以及電滲析和反滲透等。后兩種處理單元又通稱膜處理技術(shù)。

20、其中運(yùn)用傳質(zhì)作用的單元同時(shí)具有化學(xué)作用和物理作用，所以也可以從化學(xué)處理法中分離出來(lái)，并稱為物理化學(xué)。第38頁(yè)/共53頁(yè)第三十八頁(yè)，共53頁(yè)。3 物理化學(xué)(w l hu xu)法利用物理化學(xué)作用去除污水中的污染物的方法。主要有混凝、離子交換(l z jio hun)、萃取、汽提、吹脫等。第39頁(yè)/共53頁(yè)第三十九頁(yè)，共53頁(yè)。4 生物(shngw)（生物(shngw)化學(xué)）處理法 通過(guò)微生物的代謝作用，使廢水中有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定、無(wú)害的物質(zhì)(wzh)的污水處理方法。根據(jù)起作用的微生物的不同又可分為好氧生物處理法和厭氧生物處理法。好氧微生物處理法：是好氧微生物在有氧的條件下，對(duì)有機(jī)物進(jìn)行分解，一

21、部分轉(zhuǎn)化為CO2、H2O和NH3等，其余的轉(zhuǎn)化為新細(xì)胞（如：活性污泥和生物膜）。污水處理廣泛采用的是好氧法。厭氧生物處理法：是厭氧微生物在無(wú)氧的條件下將高濃度有機(jī)廢水或污泥中的有機(jī)物分解，最后產(chǎn)生甲烷和CO2等氣。 第40頁(yè)/共53頁(yè)第四十頁(yè)，共53頁(yè)。4 污水處理(w shu ch l)的分級(jí) 4.1一級(jí)處理(chl)（Primary Treatment）(預(yù)處理(chl)主要分離水中的懸浮固體物、膠體物、浮油等，調(diào)節(jié)pH值、減輕廢水的腐化程度和后續(xù)處理工藝的處理方法。可以(ky)采用水質(zhì)調(diào)節(jié)、自然沉降、上浮、隔油、篩濾和預(yù)曝氣等。對(duì)城市污水，一級(jí)處理的去除率為2040 ， SS去除率 50

22、70。第41頁(yè)/共53頁(yè)第四十一頁(yè)，共53頁(yè)。經(jīng)一級(jí)處理后，一般不到排放標(biāo)準(zhǔn)，特別是除去(ch q)溶解性的和呈膠體狀態(tài)的有機(jī)污染物。所以一般以一級(jí)處理為預(yù)處理，以二級(jí)處理為主體，必要時(shí)再進(jìn)行三級(jí)處理，即深度處理, 使污水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)或補(bǔ)充工業(yè)用水和城市供水。第42頁(yè)/共53頁(yè)第四十二頁(yè)，共53頁(yè)。4.2 二級(jí)處理(chl)（Second Treatment） 主要是去除可生物降解的可溶性有機(jī)和部分(b fen)膠體污染物，用以減少?gòu)U水中的BOD和部分(b fen)COD，通常采用生物化學(xué)方法處理。近年來(lái)，有采用化學(xué)或生物處理法作為二級(jí)處理主體工藝的趨勢(shì)，并隨著化學(xué)藥劑品種的不斷增加，處理設(shè)備和工藝的不斷改進(jìn)而得到推廣，如含磷酸鹽廢水和含膠體物質(zhì)的廢水須用化學(xué)混凝沉淀法處理。因此，二級(jí)處理作為生化處理的同義詞已經(jīng)失去意義。對(duì)城市污水，二級(jí)處理的去除率為7595 ， SS去除率 7595 。第43頁(yè)/共53頁(yè)第四十三頁(yè)，共53頁(yè)。4.3 污水(w shu)的三級(jí)處理（Tertiary Treatment） (深度處理 Advanced Treatment) 主要是去除生物難降解的有機(jī)物（BOD和COD）和廢水中溶解的無(wú)機(jī)污染物、顏色和異味，特別是