第一章水質(zhì)指標與水體自凈.

1、YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整環(huán)保工程染整環(huán)保工程【教學(xué)目標】 認識水體污染的嚴重性，掌握有關(guān)水質(zhì)指標知識，了解水質(zhì)標準知識；了解廢水的成分與性質(zhì)。通過學(xué)習(xí)讓學(xué)生了解水處理的基本概念性知識，重點掌握水體自凈的相關(guān)內(nèi)容?！窘虒W(xué)重點】 水資源的分布、水的循環(huán)、水污染原因及水污染物分類， COD、BOD、固體指標等等；水質(zhì)指標的計算氧垂曲線圖形、公式及計算【教學(xué)手段】 講授 舉例YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整環(huán)保工程染整環(huán)保工程第一節(jié)第一節(jié) 水的循環(huán)與污染水的循環(huán)與污染1.水的分布水的分布 極不均衡極不均衡 淡水資源有限而且

2、淡水資源有限而且 時空分布上不均衡時空分布上不均衡FORWARD地球蘊水總量約地球蘊水總量約1414億億KmKm3 3，地球表地球表面約有面約有70%70%以上被水覆蓋，所以，以上被水覆蓋，所以，地球素有地球素有水的行星水的行星之稱之稱。3.5%海水96.5%海水淡水淡水地地 下下 水水 1 1 . . 7 7 1 1 % %冰冰 雪雪 水水 1 .7 4%湖湖 泊泊 水水 0 0 . . 0 0 1 1 3 3 % %沼 澤 水 0 .0 0 0 8%河 水 0 .0 0 0 2%大 氣 水 0 .0 0 1 %生 物 水 0 .0 0 0 1%水資源缺乏（人均僅世界平均值的期14）YANC

3、HENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整環(huán)保工程染整環(huán)保工程我國降雨量分布0102030405060708090100123456789101112Rainfall precipitation (mm)Month我國城市平均月降雨量分布YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整環(huán)保工程染整環(huán)保工程 南水北調(diào)工程南水北調(diào)工程 分別從長江上分別從長江上、中、下游調(diào)水、中、下游調(diào)水，以適應(yīng)西北、，以適應(yīng)西北、華北各地的發(fā)展華北各地的發(fā)展需要，需要，YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整環(huán)保工程染整環(huán)保工程 自然界的水在太陽熱

4、力、地心引力、自然界的水在太陽熱力、地心引力、大氣環(huán)流的作用下發(fā)生形態(tài)變化，蒸發(fā)大氣環(huán)流的作用下發(fā)生形態(tài)變化，蒸發(fā)的水分隨著氣流運行而轉(zhuǎn)移，遇冷凝結(jié)的水分隨著氣流運行而轉(zhuǎn)移，遇冷凝結(jié)成云或以降水的形式到達地表，到達地成云或以降水的形式到達地表，到達地表的水又重新蒸發(fā)、凝結(jié)、降落，這種表的水又重新蒸發(fā)、凝結(jié)、降落，這種循環(huán)過程持續(xù)不斷，稱之水循環(huán)。循環(huán)過程持續(xù)不斷，稱之水循環(huán)。2.水的循環(huán)水的循環(huán) (Water cycle) 自然循環(huán)、社會循環(huán)（1）自然循環(huán)YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整環(huán)保工程染整環(huán)保工程水循環(huán)（Hydrological cycle）水循環(huán)

5、的主要方式：蒸發(fā)和輸運YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整環(huán)保工程染整環(huán)保工程 人類為了滿足生活和生產(chǎn)的需要，要從各種天然水體中取用大量的水。人體為了維持體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定，每日需要補充一定的水。在一般情況下，每人每日通過飲水和食物攝入的水量約在2-3升，而全部的生活用水量需幾十至幾百升。各類生產(chǎn)部門的用水量也很大，且日益增大。生活用水和工業(yè)用水，在使用后就會成為生活污水和工業(yè)廢水，經(jīng)過處理后，最終又流入天然水體。這樣水在人類社會中也構(gòu)成了一個循環(huán)體系。這個局部循環(huán)體系為社會循環(huán)。 社會循環(huán)中形成的生活污水和各種工業(yè)廢水是天然水體中最大的污染來源。（2）社會循環(huán)YA

6、NCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整環(huán)保工程染整環(huán)保工程3.3.水污染水污染 自然污染和人為自然污染和人為(Man-made)(Man-made)污染污染 水體自凈能力：水體自凈能力：一定程度下能自身調(diào)節(jié)和降低污染的能力 水污染：水污染：水體因某些物質(zhì)的介入，其污染程度超過了水體 自凈的能力而導(dǎo)致其化學(xué)、物理、生物或者放射性等方面特性的改變，從而影響水的有效利用，危害人體健康或者破壞生態(tài)環(huán)境，造成水質(zhì)惡化的現(xiàn)象。YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整環(huán)保工程染整環(huán)保工程4.4.水污染的分類和影響水污染的分類和影響工業(yè)廢水工業(yè)廢水農(nóng)業(yè)廢水

7、農(nóng)業(yè)廢水生活污水生活污水礦山廢水礦山廢水來源污染物性質(zhì)化學(xué)性污染化學(xué)性污染物理性污染物理性污染生物性污染生物性污染YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整環(huán)保工程染整環(huán)保工程 化學(xué)性污染化學(xué)性污染（1 1）無機污染物質(zhì)：）無機污染物質(zhì)：egeg. . 酸、堿、無機鹽酸、堿、無機鹽（2 2）無機有毒物質(zhì)：）無機有毒物質(zhì)：egeg. . 重金屬、氰化物重金屬、氰化物( (電鍍電鍍20-70ppm20-70ppm）（3 3）有機有毒物質(zhì)：有機有毒物質(zhì)：egeg. . PAHsPAHs、農(nóng)藥農(nóng)藥（4 4）需氧污染物質(zhì)：）需氧污染物質(zhì)：egeg. . 碳水化合物、蛋白質(zhì)、醇等

8、碳水化合物、蛋白質(zhì)、醇等（5 5）植物營養(yǎng)物質(zhì)（富營養(yǎng)化）：）植物營養(yǎng)物質(zhì)（富營養(yǎng)化）：egeg. N. N、P P（6 6）油類：油類：egeg. . 礦物油、動植物油、原油礦物油、動植物油、原油YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整環(huán)保工程染整環(huán)保工程無機污染無機污染 公害事件：公害事件：水俁病事件水俁病事件無機無機汞汞甲基甲基汞汞氯化甲基氯化甲基汞汞水水體體人人體體水生食物水生食物鏈鏈胃酸隨隨血血流進流進入各入各器官器官主主要要侵侵犯犯腦腦YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整環(huán)保工程染整環(huán)保工程需氧型污染-案例水體處于厭氧狀態(tài)

9、河流河床表層O2廢水排放CODCOD增加氧濃度分布曲線YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整環(huán)保工程染整環(huán)保工程富營養(yǎng)型污染-案例藻類大量繁殖毒物型污染-案例四川沱江污染造成魚類大量死亡YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整環(huán)保工程染整環(huán)保工程 物理性污染物理性污染（1 1）懸浮物質(zhì)污染（）懸浮物質(zhì)污染（2 2）熱污染（）熱污染（3 3）放射性污染）放射性污染熱污染（熱污染（thermal pollution） 冷卻水是水體熱污染的主要來源。冷卻水是水體熱污染的主要來源。（ 1 1） 增增 加加 水水 中中 懸懸 浮浮 物物 的的 沉

10、沉 降降 速速 度度（ 2 2） 加加 快快 水水 分分 蒸蒸 發(fā)發(fā)（ 3 3） 增增 加加 水水 中中 化化 學(xué)學(xué) 反反 應(yīng)應(yīng) 的的 速速 度度（4）降低水中溶解氧含量（5）影響藻類生長（6）影響魚類水水體體水水溫溫增增加加導(dǎo)致YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整環(huán)保工程染整環(huán)保工程Temperature probes Temp probeTemp Some probe examples:Temperature is always measured concurrently with oxygen, pH, and conductivity because a

11、ll of these parameters are temperature dependent.YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整環(huán)保工程染整環(huán)保工程 生物性污染生物性污染生物性污染的危害生物性污染的危害引起介水傳染病的暴發(fā)流行，引起介水傳染病的暴發(fā)流行，對人體健康造成危害。對人體健康造成危害。最常見最常見的疾病的疾病包括霍亂、傷寒、痢疾、肝炎等腸道傳染病及包括霍亂、傷寒、痢疾、肝炎等腸道傳染病及血吸蟲病、賈第蟲病等寄生蟲病。血吸蟲病、賈第蟲病等寄生蟲病。介水介水傳染傳染病流病流行特行特點點一 次 污 染 可 有 爆 發(fā) 流 行 ， 時 間 在 最 短 與

12、最 長 潛 伏 期 之 間 ；病 例 的 分 布 與 供 水 范 圍 一 致 ；采 取 污 染 治 理 措 施 后 ， 流 行 能 迅 速 得 到 控 制 。醫(yī)院污水醫(yī)院污水 eg. SARsYANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整環(huán)保工程染整環(huán)保工程水污染防治途徑法律、監(jiān)督（防）管理（清潔生產(chǎn)、源頭治理、排污收費） （管）工程（高效、低耗）（治）公眾參與YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整環(huán)保工程染整環(huán)保工程第二節(jié)第二節(jié) 水質(zhì)指標和水質(zhì)標準水質(zhì)指標和水質(zhì)標準一一.水質(zhì)指標水質(zhì)指標Water quality indicators（重點

13、）重點）1、概念（1）水質(zhì)：水質(zhì)：水和其中所含的雜質(zhì)共同表現(xiàn)出來的物理學(xué)、化學(xué)和生物學(xué)的綜合特性（2）水質(zhì)指標水質(zhì)指標：水中雜質(zhì)的種類、成分和數(shù)量，判斷水質(zhì)的具體衡量標準2、雜質(zhì)分類懸浮物質(zhì) 膠體物質(zhì)colloid 溶解物質(zhì)solute 10-3 10-310-6 10-6 （mm)YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整環(huán)保工程染整環(huán)保工程3 3、水質(zhì)指標分類、水質(zhì)指標分類物理性質(zhì)測定物理感官性狀溫度、色度、嗅、味、混濁度、透明度等其他物理特性固體含量、電導(dǎo)率、放射性元素化學(xué)性質(zhì)測定一般化學(xué)性質(zhì)pH、堿度、硬度、各種陰陽離子、一般有機物等有毒物重金屬、氰化物、多環(huán)

14、芳烴、農(nóng)藥等氧平衡指標DO、BOD、COD、TOD生物性質(zhì)測定細菌總數(shù)、大腸桿菌數(shù)、病原微生物、病毒YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整環(huán)保工程染整環(huán)保工程4 4、幾種重要的水質(zhì)指標、幾種重要的水質(zhì)指標（1）渾濁度）渾濁度 （2）顏色、色度顏色、色度 （3）固體固體（4）電導(dǎo)率與總含鹽量）電導(dǎo)率與總含鹽量 （5）堿度）堿度alkalinity（6）硬度硬度hardness （7）水中溶解氧（）水中溶解氧（DO）（8）化學(xué)需氧量（）化學(xué)需氧量（COD）和耗氧量（）和耗氧量（OC）（9）生物化學(xué)需氧量（）生物化學(xué)需氧量（BOD）（10）總有機碳（）總有機碳（TOC）

15、和總需氧量（和總需氧量（TOD）YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整環(huán)保工程染整環(huán)保工程（1 1）渾濁度）渾濁度概念：不溶性物體對光線透過時所產(chǎn)生的阻礙程度概念：不溶性物體對光線透過時所產(chǎn)生的阻礙程度發(fā)展變化：發(fā)展變化：JTU（杰克遜濁度單位）杰克遜濁度單位） NTU（散射光濁度單位）光電濁度計，與入散射光濁度單位）光電濁度計，與入 射光呈射光呈90度角度角 FTU（福爾馬肼濁度單位）甲簪濁度單位福爾馬肼濁度單位）甲簪濁度單位 硫酸肼硫酸肼+六亞甲基四胺配置標準渾濁液六亞甲基四胺配置標準渾濁液分光光度法：將一定量的硫酸肼與分光光度法：將一定量的硫酸肼與6次甲基四

16、胺聚合，生成次甲基四胺聚合，生成白色高分子聚合物，以此作為濁度標準溶液白色高分子聚合物，以此作為濁度標準溶液 。于。于680nm波波長處測定長處測定 。目視法：濁光，比濁法：目視法：濁光，比濁法：YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整環(huán)保工程染整環(huán)保工程 the most direct is some measure of attenuation (that is, reduction in strength) of light as it passes through a sample column of water. The now little-used J

17、ackson Candle method (units = Jackson Turbidity Unit or JTU) is essentially the inverse measure of the length of a column of water needed to completely obscure a candle viewed through it (Figure 33). The more water needed (the longer the water column), the clearer the water http:/io.uwinnipeg.ca/sim

18、mons/ysesp/images/mvc-002f.jpg YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整環(huán)保工程染整環(huán)保工程濁度計發(fā)出光線，使之穿過一段樣品，并從與入射光呈90的方向上檢測有多少光被水中的顆粒物所散射。這種散射光測量方法稱作散射法。YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整環(huán)保工程染整環(huán)保工程水的顏色水的顏色: : 真色真色; ; 表色表色真色測定方法：鉑鈷標準比色真色測定方法：鉑鈷標準比色法（氯鉑酸鉀和氯化鈷配成法（氯鉑酸鉀和氯化鈷配成與天然水黃色色調(diào)相同的標與天然水黃色色調(diào)相同的標準比色系列），度（準比色系列），度（TCU

19、TCU）表色表色: : 稀釋倍數(shù)法稀釋倍數(shù)法比色比色管無色清潔水管無色清潔水（2）顏色、色度）顏色、色度YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整環(huán)保工程染整環(huán)保工程（3 3）固體固體水中固體（蒸發(fā)殘渣）水中固體（蒸發(fā)殘渣）：一定溫度下將水樣蒸發(fā)至干時所殘余的：一定溫度下將水樣蒸發(fā)至干時所殘余的固體物質(zhì)總量；固體物質(zhì)總量；103105時蒸發(fā)稱時蒸發(fā)稱“總固體總固體” 總固體（總固體（mg/L）（A-B)10001000/VA-總殘渣和蒸發(fā)皿質(zhì)量總殘渣和蒸發(fā)皿質(zhì)量,g；B蒸發(fā)皿質(zhì)量蒸發(fā)皿質(zhì)量,g；V-水樣體積水樣體積,mL 。溶解固體：溶解固體：過濾后，取過濾后，取濾液

20、濾液103105 烘干后質(zhì)量烘干后質(zhì)量懸浮固體：懸浮固體：過濾后，取過濾后，取濾渣濾渣103105 烘干后質(zhì)量烘干后質(zhì)量揮發(fā)性固體揮發(fā)性固體(灼燒減重灼燒減重)：600 蒸發(fā)干燥后固體失去的重量蒸發(fā)干燥后固體失去的重量固定性固體固定性固體 總固體總固體 揮發(fā)性固體揮發(fā)性固體 溶解固體溶解固體 懸浮固體懸浮固體YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整環(huán)保工程染整環(huán)保工程YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整環(huán)保工程染整環(huán)保工程（4 4）比電導(dǎo)與總含鹽量）比電導(dǎo)與總含鹽量 電導(dǎo)率測量儀的測量原理是將兩塊平行的極板，放到被測溶液中，在極板的兩

21、端加上一定的電勢（通常為正弦波電壓），然后測量極板間流過的電流。 電導(dǎo)率的基本單位是西門子（S），原來被稱為姆歐，取電阻單位歐姆倒數(shù)之意。電導(dǎo)儀電阻儀YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整環(huán)保工程染整環(huán)保工程（4 4）比電導(dǎo)與總含鹽量）比電導(dǎo)與總含鹽量總含鹽量(總礦化度)：水體中所含各種溶解性礦物鹽類的總量 總含鹽量 陽離子 陰離子 天然水主要陽離子：Ca2+、Mg2+、Na+、K+ 陰離子：HCO3-、CO32-、SO42-、CL-離子平衡思想的用途：檢測測量結(jié)果是不是全面水的電導(dǎo)率與其所含無機酸、堿、鹽的量有一定關(guān)系。常用于推測水中離子的總濃度或含鹽量。也可以

22、間接表示水中溶解性固體的多少。 YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整環(huán)保工程染整環(huán)保工程YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整環(huán)保工程染整環(huán)保工程（5）堿度（）堿度（alkalinity）概念：水接受質(zhì)子的能力概念：水接受質(zhì)子的能力測定方法：中和滴定法測定方法：中和滴定法指示劑：酚酞（變色范圍指示劑：酚酞（變色范圍pH8.3pH8.3）；）；甲基橙（變色范圍甲基橙（變色范圍pH4.4pH4.4）酚酞堿度（酚酞堿度（P P）甲基橙堿度（總堿度甲基橙堿度（總堿度T T）碳酸鹽堿度碳酸鹽堿度重碳酸鹽堿度重碳酸鹽堿度氫氧化物堿度氫氧化物堿度

23、 甲基橙 3.1-4.4 紅 橙 黃酚酞 8.2-10.0 無色 淺紅 紅 紫色石蕊 5.0-8.0 紅 紫 藍 YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整環(huán)保工程染整環(huán)保工程YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整環(huán)保工程染整環(huán)保工程YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整環(huán)保工程染整環(huán)保工程（6）硬度）硬度概念：由于能與肥皂作用生成沉淀和與水中某些陰離子概念：由于能與肥皂作用生成沉淀和與水中某些陰離子化合生成水垢的二價金屬離子的存在而產(chǎn)生的。（鈣化合生成水垢的二價金屬離子的存在而產(chǎn)生的。（鈣和鎂離子），多用和

24、鎂離子），多用EDTAEDTA絡(luò)合滴定法測定，分為以下兩絡(luò)合滴定法測定，分為以下兩種硬度：種硬度： 碳酸鹽硬度（暫時硬度）：碳酸鹽硬度（暫時硬度）：受熱煮沸除去受熱煮沸除去 非碳酸鹽硬度（永久硬度）非碳酸鹽硬度（永久硬度） 總硬度碳酸鹽硬度非碳酸鹽硬度總硬度碳酸鹽硬度非碳酸鹽硬度 總硬度：染液、皂洗用水總硬度：染液、皂洗用水 0.36mg 0.36mg 當量當量/L/L，一般洗滌，一般洗滌用水用水 3.6mg BODOCBOD/ COD 0.3 則適則適宜用水物化學(xué)處理宜用水物化學(xué)處理YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整環(huán)保工程染整環(huán)保工程BOD測定的條件 基本

25、條件：足夠的氧氣（溶解氧）加稀釋水，微生物（不能有毒物抑制它）接種(seed)，必要的營養(yǎng)物質(zhì)（K, Na, Ca, Mg, Fe, S, P, N) 測定溫度：微生物活動與溫度有關(guān)，盡可能和天然條件下有機物的生物氧化分解情況相似，統(tǒng)一規(guī)定，測定時的溫度應(yīng)保持在201（這是溫帶地區(qū)緩慢流動的河水的平均溫度） 測定時間：生物氧化過程是一個緩慢的過程，理論上講要無限長的時間才終結(jié)，至少大約100天左右才基本完成，實驗證明：20天大約完成9599，BOD20，國規(guī)定：5天，約完成7080，BOD5 標準條件：5天，20。BOD5(20)YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY

26、染整環(huán)保工程染整環(huán)保工程YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整環(huán)保工程染整環(huán)保工程直接法測定BOD培養(yǎng)前測溶解氧另一水樣在201的恒溫箱內(nèi)培養(yǎng)5天后再測溶解氧兩次溶解氧的差值即為BOD5適用范圍：BOD5小于7mg/L的較清潔水對于污染較重的濃水用稀釋法測定BOD：用特別的稀釋水將原水稀釋后再測定。YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整環(huán)保工程染整環(huán)保工程YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整環(huán)保工程染整環(huán)保工程BOD、COD和和OC的比較的比較項項 目目BOD5CODCODOCOC定義有氧條件下可分解有

27、機物被微生物氧化分解所需的氧量在一定條件下，有機物被K2Cr2O7氧化所需的氧量在一定條件下，有機物被KMnO4氧化所的氧量氧化動力 微生物生物氧化強氧化劑化學(xué)氧化作用氧源水中分子態(tài)O2強氧化劑中的化合態(tài)氧測定時間 5天3小時（半天）1小時被測有機物范圍不含氮有機物與含氮有機物中的碳部分不含氮有機物與部分含氮有機物部分不含氮有機物適用范圍 河湖水、生活污水、一般工業(yè)廢水河湖水、生活污水、工業(yè)廢水較清潔的水YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整環(huán)保工程染整環(huán)保工程有關(guān)BOD的計算有機物 CO2 H2O 能量 （反應(yīng)速度與瞬時的有機物濃度成正比） d(L)/dt=-K

28、L （La有機物初始濃度；Lt時有機物的剩余濃度； K耗氧速率常數(shù) （1/日） 積分可得：XtLa(1-10-kt) （公式公式1）（Xt：任何時日t的BOD(BODt); K=0.43K）YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整環(huán)保工程染整環(huán)保工程耗氧速度常數(shù) 耗氧速度是廢水生物處理、河流水體自凈過程中的一個重要參數(shù) k值隨溫度而變化。由阿累尼烏斯阿累尼烏斯公式可得 K (T)k(20)T-20 (公式公式2)（是溫度系數(shù)，在1030時可用1.047）不同的污水水質(zhì)有不同的k (k)值，一般在0.10.3/日YANCHENG INSTITUTE OF TECHNO

29、LOGY染整環(huán)保工程染整環(huán)保工程YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整環(huán)保工程染整環(huán)保工程（1010）總有機碳（）總有機碳（TOCTOC）和總需氧量（和總需氧量（TODTOD）TOC：900-950，將水樣在高溫下燃燒，當中的有機碳生成的二氧化碳量，常以碳表示(mg/L)，應(yīng)先去除無機碳的干擾（加酸），測出所產(chǎn)生的二氧化碳量即可求出水樣的總有機碳值，從而且間接的表示水中有機物質(zhì)含量。TOD：900，將水樣中的有機物高溫燃燒變成穩(wěn)定的氧化物的需氧量YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整環(huán)保工程染整環(huán)保工程圖圖1 1 氣體對紅外吸收示意圖

30、氣體對紅外吸收示意圖 氣體對紅外輻射的吸收程度可用比耳朗伯定律來表示： E EE E0 0e e-KCl-KCl（1） E0:入射光能量 E:透過光能量 K:氣體吸收系數(shù) C:氣體摩爾濃度或質(zhì)量/體積濃度 l:氣體層厚度 YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整環(huán)保工程染整環(huán)保工程光束通過氣體層后被吸收的能量E則為 E EE E0 0-E-EE E0 0(1-e(1-e-KCl-KCl) )(2) (2) (2)式表明,對于某一氣體而言,當選定吸收波長和氣體層厚度(l)之后，其紅外光吸收的能量E將與氣體的濃度C有單值對應(yīng)的指數(shù)關(guān)系。當KCl的數(shù)值很小時 E E-KC

31、l-KCl1-KCl1-KCl E E E E0 0-E-EE E0 0 (1-e (1-e-KCl-KCl) ) E E0 0 1-(1-KCl) 1-(1-KCl) E E0 0KClKCl(3)(3) （3）式表明，氣體濃度較小時，紅外光吸收的能量E將與氣體濃度有對應(yīng)的線性關(guān)系（圖2）。圖圖2 2 紅外光吸收能量與氣體濃度的關(guān)系紅外光吸收能量與氣體濃度的關(guān)系 由圖2可見，當直接或間接測得E時，便可知氣體濃度C，這就是紅外氣體分析儀的理論基礎(chǔ)。YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整環(huán)保工程染整環(huán)保工程 CO2在中紅外波段區(qū)在4.3和15處有兩個強吸收峰.來自源

32、(S)的紅外輻射通過氣室(C)，氣室有1個入口(I)和1個出口(Q)，這兩個口允許被分析氣體連續(xù)地流過，經(jīng)過氣室的紅外輻射被濾光片(F)過濾，一般只讓4.3波段輻射通過，然后到達檢測器(D)。檢測器的信號被整流、放大(RA)，最后由顯示器顯示。YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整環(huán)保工程染整環(huán)保工程有機物綜合指標相互關(guān)系圖YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整環(huán)保工程染整環(huán)保工程二二.水質(zhì)標準水質(zhì)標準water standard1 1、概念概念：水質(zhì)標準：水質(zhì)標準是人們在一定的時期和地區(qū)內(nèi)，依據(jù)水質(zhì)污染與效應(yīng)的關(guān)系及一定的目標而制定

33、的對水的質(zhì)量要求的規(guī)定。它是經(jīng)權(quán)威機關(guān)批準和頒布的特定形式的文件。 2 2、水質(zhì)標準分類、水質(zhì)標準分類（1）國家正式頒布的統(tǒng)一規(guī)定（2）各用水部門或設(shè)計等單位的要求3 3、常用水質(zhì)標準、常用水質(zhì)標準（1）飲用水水質(zhì)標準（2）地面水環(huán)境質(zhì)量標準：5類（3）污水綜合排放標準：有毒富集和其它（4）工業(yè)用水水質(zhì)要求與先進水質(zhì)標準差距YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整環(huán)保工程染整環(huán)保工程第三節(jié)第三節(jié) 廢水的成分與性質(zhì)廢水的成分與性質(zhì)生活污水生活污水: :生活污水是指人們?nèi)粘Ｉ钪杏眠^的水，包括從廁所、浴室、廚房、食堂和洗衣房等排出的水。 工業(yè)廢水工業(yè)廢水: :在工業(yè)生產(chǎn)

34、中所排出的廢水，來自車間或礦場。工業(yè)廢水按照污染程度的不同，可分為生產(chǎn)廢水和生產(chǎn)污水兩類。 農(nóng)業(yè)廢水農(nóng)業(yè)廢水: :主要來源于農(nóng)藥和化肥。YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整環(huán)保工程染整環(huán)保工程一、水體自凈含義：一、水體自凈含義：污染物隨污水排入水體后，經(jīng)過物理的、化學(xué)的與生物化污染物隨污水排入水體后，經(jīng)過物理的、化學(xué)的與生物化學(xué)的作用，使污染的濃度降低或總量減少，受污染的水體學(xué)的作用，使污染的濃度降低或總量減少，受污染的水體部分的或完全的恢復(fù)原狀的現(xiàn)象。部分的或完全的恢復(fù)原狀的現(xiàn)象。二、凈化機理二、凈化機理1.1.物理作用：稀釋（對流、擴散）、混合、沉淀與揮發(fā)物

35、理作用：稀釋（對流、擴散）、混合、沉淀與揮發(fā)2.2.化學(xué)作用：氧化還原、酸堿反應(yīng)、吸附凝聚化學(xué)作用：氧化還原、酸堿反應(yīng)、吸附凝聚3.3. 生物化學(xué)凈化：分解、轉(zhuǎn)化生物化學(xué)凈化：分解、轉(zhuǎn)化第四節(jié)第四節(jié) 水體自凈作用與水環(huán)境容量水體自凈作用與水環(huán)境容量YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整環(huán)保工程染整環(huán)保工程三、廢水在水體中的稀釋與擴散三、廢水在水體中的稀釋與擴散 1、稀釋機理 推流（平流）：由于水流的推動而產(chǎn)生的沿著水流前進方向的運動，稱為推流或平流； 擴散：由于污染物質(zhì)在水中濃度的差異而形成的污染物從高濃度處向低濃度處的遷移，這一運動被稱為擴散。2 2、水體混合稀

36、釋、水體混合稀釋 混合系數(shù)混合系數(shù)a a 稀釋倍數(shù)稀釋倍數(shù)N N 稀釋比稀釋比n n n=Q1/q= Q/q 11QQQQ 1QqQqNqq1Qv c 2d cQkd x YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整環(huán)保工程染整環(huán)保工程影響污染物質(zhì)與水完全混合的因素有三：1、河水流量與廢水流量之比， 比值越大，需要的距離越長，才能在整個斷面上，完全混合均勻2、廢水排放口的形式：在岸邊集中排放，時間距離較長;分散于河中央排放，完全混合時間較短3、河流水文條件河深、流速、河道彎曲情況，是否有急流跌水等等qQQCqCC)()(21計算斷面上（取水點處計算斷面上（取水點處）污染

37、物濃度：）污染物濃度：YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整環(huán)保工程染整環(huán)保工程四、水體的生化自凈四、水體的生化自凈 1 1、水體中氧的消耗與溶解、水體中氧的消耗與溶解 A A、氧的消耗、氧的消耗( (耗氧）耗氧） B B、氧的補充、氧的補充( (復(fù)氧復(fù)氧) ) C C、氧垂曲線、氧垂曲線 2 2、氧垂曲線公式、氧垂曲線公式Y(jié)ANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整環(huán)保工程染整環(huán)保工程在某一時刻，溶解氧增加的量為：在某一時刻，溶解氧增加的量為： 氧垂曲線公式的推導(dǎo)氧垂曲線公式的推導(dǎo)dtDOddtDOddtDOd)()()(消耗恢復(fù)tLkd

38、tDOd1)(消耗 由于水中溶解氧的消耗與由于水中溶解氧的消耗與BOD的衰減是一致的，可得：的衰減是一致的，可得：1k為耗氧速度常數(shù)為耗氧速度常數(shù) 而氧氣的恢復(fù)速率正比于水中飽和而氧氣的恢復(fù)速率正比于水中飽和溶解氧量與河水實際溶解氧量之間溶解氧量與河水實際溶解氧量之間的差值，即：的差值，即：DkOOkdtDOd22)()(水體飽和恢復(fù)K2為復(fù)氧速率常數(shù)，為復(fù)氧速率常數(shù)，D稱為虧氧量稱為虧氧量YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整環(huán)保工程染整環(huán)保工程氧垂曲線公式的推導(dǎo)：氧垂曲線公式的推導(dǎo)：因此，一定溫度下，水中溶解氧的變化速率為：因此，一定溫度下，水中溶解氧的變化速

39、率為：tLkDkdtDOd12)(用虧氧量的變化速率表示為：用虧氧量的變化速率表示為：DkLkdtdDt21這是一個這是一個 y + Py = Q 一元線性非齊次方程。一元線性非齊次方程。YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整環(huán)保工程染整環(huán)保工程河流中氧垂曲線方程（菲利浦斯方程）河流中氧垂曲線方程（菲利浦斯方程）t-Kt-Kt-KttktktkteD)-e(e-KKLKDDkkLkDDL-KKdtdD22122101201012012110)1010(或解方程有：有：YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整環(huán)保工程染整環(huán)保工程氧垂曲線到

40、達氧垂點的時間氧垂曲線到達氧垂點的時間dtLkkkDkkkktdtdDcct,)(1 lg1, 0011201212需的時間：從受污點至臨界點所有令YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整環(huán)保工程染整環(huán)保工程氧垂點的虧氧量（臨界虧氧量）氧垂點的虧氧量（臨界虧氧量）需的時間：從受污點至臨界點所臨界點的虧氧值有令cctkcttDLkkDdtdDc:10, 01021YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整環(huán)保工程染整環(huán)保工程tkatktk1201221eD)e(ekkLkDYANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整環(huán)

41、保工程染整環(huán)保工程 某一個大河川復(fù)氧系數(shù)為0.4/天，流速是每小時5km，污染排放點的河川飽和溶氧為10mg/L。廢水流量遠低于河川流量，因此混合處河水仍假設(shè)為飽和溶氧狀態(tài)，其最終生化需氧量為20mg/L。耗氧系數(shù)假設(shè)為0.2/天。試問：污染注入后下游30km處的DO值？ 解：流速=5km/h, 流經(jīng)30km需要時間30/5=6h 亦即t=6/24=1/4天 = 0 （因為是飽和溶氧）1.0mg/Le20eee0.20.4200.2D0.10.050.29.0mg/L1.010DDODOsaDYANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整環(huán)保工程染整

42、環(huán)保工程例：某污水處理廠的出水排入河流。廢水最大流量例：某污水處理廠的出水排入河流。廢水最大流量15000m3/d，BOD5=40mg/L，DO=2mg/L，水溫，水溫25。廢水排入口上游處河流最小流量為。廢水排入口上游處河流最小流量為0.5m3/s，BOD5=3mg/L，DO8mg/L，水溫，水溫22。設(shè)廢水與河。設(shè)廢水與河水瞬間混合均勻，水瞬間混合均勻，k1=0.1d-1，k2=0.17d-1(20)，試求，試求臨界虧氧量及其發(fā)生時間。臨界虧氧量及其發(fā)生時間。解：解：(1):確定廢水與河水混合后確定廢水與河水混合后A:廢水流量廢水流量q=15000m3/d=0.17m3/s河水流量河水流量

43、Q0.5m3/s混合后的流量混合后的流量Qmix=q+Q=0.67m3/sYANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整環(huán)保工程染整環(huán)保工程 B:廢水BOD5 yw=40mg/L 河水BOD5 yr=3mg/L 混合后BOD5 C:混合后水中溶解氧LmgyLLmgqQqyQyytkmixwrmix/2 .181014 .12101/4 .1217. 05 . 017. 0405 . 00 . 351 . 001LmgDOmix/5 . 617. 05 . 017. 00 . 25 . 00 . 8YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整環(huán)保工程染整環(huán)保工程 D:混合后的水溫(2)對k1和k2作溫度校正(3):虧氧量 22.8，C08.7(飽和溶解氧) D0=8.7-6.5=2.2mg/LCT0min8 .2217. 05 . 017. 0255 . 022)(19. 0047. 1:)(11. 0047. 1:1208 .22)20(2)8 .22(21208 .22)20(1)8 .22(1dkkbdkkaYANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整環(huán)保工程染整環(huán)保工程LmgLkkDbdLkkkD