水體自凈 省賽獲獎(jiǎng)

水體自凈張寶軍教授水處理工程技術(shù)主要內(nèi)容水體自凈的概念及原理河流中BOD和DO的變化規(guī)律水體自凈水體自凈的概念及原理水體自凈1水體自凈的概念水體自凈

受污染的水體經(jīng)過物理、化學(xué)、生物等方面的作用，使污染物濃度降低或轉(zhuǎn)化，水體恢復(fù)到原有的狀態(tài)，或者從最初的超過水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)降低到符合水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，這種現(xiàn)象稱為水體自凈。水體自凈2水體自凈的原理水體自凈一般情況下，自凈過程主要取決于水體對(duì)受納污染物的稀釋作用以及水體中的微生物對(duì)有機(jī)污染物的生物降解作用。水體自凈原理，可以歸結(jié)為物理自凈、化學(xué)自凈和生物自凈。水體自凈水體自凈水體自凈物理自凈化學(xué)自凈生物自凈物理自凈混合擴(kuò)散稀釋沉淀揮發(fā)化學(xué)自凈氧化還原酸堿反應(yīng)分解化合吸附凝聚離子交換生物自凈好氧厭氧包括混合、擴(kuò)散稀釋、沉淀、揮發(fā)等物理作用氧化還原、酸堿反應(yīng)、分解化合、吸附、凝聚、離子交換等化學(xué)、物理化學(xué)作用以及好氧和厭氧的生物同化作用。各種作用可同時(shí)或接續(xù)發(fā)生，并互相影響和交織進(jìn)行物理自凈，是指通過污染物質(zhì)在水體中的稀釋、擴(kuò)散、混合、沉淀和揮發(fā)等作用，使水體得到一定程度凈化的過程。污染物自身物理性質(zhì)水體的水文條件凈化能力強(qiáng)弱決定因素物理自凈化學(xué)自凈，是指水體中的污染物質(zhì)通過氧化、還原、吸附、凝聚、中和等反應(yīng)，使其濃度降低的過程。凈化能力影響因素水體的溫度、酸堿度以及氧化還原電位污染物質(zhì)的形態(tài)、化學(xué)性質(zhì)化學(xué)自凈難溶性硫化物——————氧化溶解的硫酸鹽二價(jià)鐵、二價(jià)錳——————氧化三價(jià)鐵、四價(jià)錳化學(xué)自凈水體中通過多種化學(xué)或物理化學(xué)作用可以去除水中的污染物。比如，通過氧化可使一些難溶性的硫化物形成溶解的硫酸鹽；可溶的二價(jià)鐵和二價(jià)錳可氧化成幾乎不溶的三價(jià)鐵和四價(jià)錳的氫氧化物或水合氧化物而沉淀河底?；瘜W(xué)自凈硅鋁氧化物膠體蒙脫土伊利土高嶺土——————吸附陰、陽離子重金屬放射性離子油類化學(xué)自凈含有硅鋁氧化物的膠體或蒙脫土、伊利土、高嶺土等膠體能吸附各種陽、陰離子，包括重金屬和放射性離子，還能吸附油類等其它污染物并發(fā)生化學(xué)凝聚而沉淀?；瘜W(xué)自凈表面活性劑洗滌劑肥皂——————離子浮選重金屬放射性離子化學(xué)自凈隨污水進(jìn)入水體的洗滌劑、肥皂等表面活性劑，不僅其自身能形成泡沫浮至水面而從水中去除，而且它們還能通過離子浮選作用捕集和挾帶其它污染物，如重金屬、放射性物質(zhì)等從水中除去，泡沫的這種富集污染物的作用，對(duì)水中重金屬和放射性的富集倍數(shù)有時(shí)可達(dá)3—4個(gè)數(shù)量級(jí)的效果。化學(xué)自凈生物自凈，是指通過水生生物的代謝作用，使水體中的污染物質(zhì)濃度降低或轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)的過程。凈化能力影響因素水體溫度、供氧狀況污染物質(zhì)的性質(zhì)和數(shù)量微生物種類生物自凈生物自凈物理凈化作用與化學(xué)凈化作用，只能使污染物的存在場所與存在形態(tài)發(fā)生變化，使水體中的存在濃度降低，但不減少污染物總量。而生物化學(xué)凈化可使污染物的總量降低，使水體得到真正的凈化。物理化學(xué)自凈生物自凈河流中BOD和DO的變化規(guī)律水體自凈1河流水體自凈過程水體自凈河流水體自凈過程在河流的水體自凈中，通?；旌舷♂屛锢碜饔煤秃醚跎镅趸饔谜紦?jù)主導(dǎo)的地位因此，水體自凈的數(shù)學(xué)模擬也集中在對(duì)這兩個(gè)過程中的描述上河流水體自凈過程污水排入水體的非生物降解性污染物，主要通過混合稀釋于河流中得到凈化而可生物降解污染物則是通過混合稀釋和生物氧化來凈化的河流水體自凈過程可見，混合稀釋在水體凈化污染物中具有非常重要的作用而且對(duì)一些較大的水體來說，其凈化污染物的貢獻(xiàn)往往比生物凈化的貢獻(xiàn)還要大河流水體自凈過程有機(jī)污染物排入河流后，可被水中微生物氧化分解，消耗水中的溶解氧(DO)河水中的溶解氧是保持河流生態(tài)系統(tǒng)平衡的重要因素之一河流水體自凈過程溶解氧的急劇降低甚至消失，會(huì)影響水體生態(tài)系統(tǒng)的平衡和漁業(yè)資源當(dāng)DO＜1mg／L時(shí)，大多數(shù)魚類便窒息而死2河流中的BOD和DO的變化規(guī)律水體自凈排入河水中的有機(jī)物經(jīng)微生物降解，一方面消耗水中的DO使河水虧氧河流中的BOD和DO的變化規(guī)律河流中的BOD和DO的變化規(guī)律另一方面空氣中的氧通過河流水面不斷地溶入水中，會(huì)使DO逐步增加直至得到恢復(fù)故耗氧與復(fù)氧是同時(shí)進(jìn)行的河流中的BOD和DO的變化規(guī)律污水排入后，DO曲線呈懸索狀下垂，故稱氧垂曲線BOD5曲線呈逐步下降狀，直至恢復(fù)到污水排入前的基值濃度河流中的BOD和DO的變化規(guī)律氧垂曲線分為三段，第一段a～o段耗氧速度大于復(fù)氧速度，水中DO含量急劇下降，虧氧量增加直至耗氧速率等于復(fù)氧速率。o點(diǎn)處，DO量最小，虧氧量最大，稱o點(diǎn)為臨界虧氧點(diǎn)或垂氧點(diǎn)河流中的BOD和DO的變化規(guī)律第二段o～b段，復(fù)氧速率開始超過耗氧速率，水中DO含量開始回升虧氧量逐漸減少，直至轉(zhuǎn)折點(diǎn)b河流中的BOD和DO的變化規(guī)律第三段b點(diǎn)以后，DO含量繼續(xù)回升，虧氧量繼續(xù)減少，直至恢復(fù)到排污點(diǎn)前的狀態(tài)美國學(xué)者斯蒂特?菲里普斯于1925年通過對(duì)耗氧過程動(dòng)力學(xué)研究分析，得出河流中氧垂曲線方程式，即菲里普斯方程式。它的工程意義在于：1.用于分析受有機(jī)物污染的河水中溶解氧的變