水 处 理 工 程
（水污染控制工程部分）
教材：
,水污染控制工程,
高庭耀，顾国维，高等教育出版社
参考书籍：
<WASTERWATER ENGINEERING TREATMENT,DISPOSAL,
REUSE> fourth edition,Metcalf & Eddy,Inc.
,当代给水与废水处理原理,,许保玖，高等教育出版社
,废水生物处理,, C.P.Leslie等，化学工业出版社
,污泥处理,,金儒霖，中国建筑工业出版社
杂志：, 中国给水排水,,, 给水排水,,, 环境科学, 等
水的自然循环：
全球水分布：
总量约：
1.38X109km3
世界河流平均年径流量,468000亿 m3,亚洲最大占 31％
?我国水资源特点：
总量多，人均占有量少
地区分布不均匀
季节分布不均匀
河流含沙量大
水污染日益严重
地下水开采过量
我国水资源总量：
27000亿 m3排世界第五，但人均仅 2500 m3 （世界平均 10240 m3 ）。
水的社会循环
合流制排水体制
2002环境状况公告
废水和主要污染物排放量
2002年，全国工业和城镇生活废水排放总量为 439.5亿吨，其中工
业废水排放量 207.2亿吨；城镇生活污水排放量 232.3亿吨，超过环境
容量的 82％。
废水中化学需氧量（ COD）排放总量 1366.9万吨。其中工业废水
中 COD排放量 584.0万吨；城镇生活污水中 COD排放量 782.9万吨。
七大水系,741个重点监测断面中,29.1%的断面满足 Ⅰ ～ Ⅲ 类水质要求，
30.0%的断面属 Ⅳ, Ⅴ 类水质,40.9%的断面属劣 Ⅴ 类水质。
七大水系主要污染指标：石油类、生化需氧量、氨氮、高锰酸盐指数、挥
发酚和汞等。
长江三峡库区：干流 7个断面和支流 3个断面均为 Ⅲ 类水质，水质保持良好。
仅第三季度干流 5个断面因铅超标。
南水北调工程（东线）：沿线水质监测 13个断面,3个断面 Ⅲ 类水质，占
23.1%； 2个断面 Ⅳ 类水质，占 15.4%； 5个断面 Ⅴ 类水质，占
38.4%； 3个断面劣 Ⅴ 类水质，占 23.1%。
湖泊、水库：主要湖泊氮、磷污染较重，导致富营养化问题突出。滇池草
海为重度富营养状态，太湖和巢湖为轻度富营养状态。
2002环境状况公告
地下水
地下水水位有所回升
地下水水质总体较好，局部受到一定程度的点状或面状污染，部分
指标超标。
近岸海域水质
2002年近岸海域污染有所减轻，一、二类海水比例为 49.7%，；
四类、劣四类水质比例为 35.9%，近岸海域的主要污染指标是无机氮、
活性磷酸盐，部分海域石油类、化学需氧量和铅超标，个别海域重金属
铜、汞、镉超标。
赤潮 2002年，全海域共发现赤潮 79次，累计面积超过 10000平方
公里。
在部分海域多次检测出亚历山大藻（ Alexandrium）和裸甲藻
（ Gymnodrium）等有毒赤潮藻类。
我国 600多座城市中有 400多座供水不足，其中 100多座严重缺水；我国
尚有 3.6亿农村人口喝不上符合卫生标准的水。
第九章 污水水质与污水出路
第一节 污水水质
我拿什么来表达你？ — 污水
污水谱仪？
国际通用三大类指标：
物理性指标
化学性指标
生物性指标
水 质 分 析 指 标
物
理
性
指
标
加速耗氧反应，最终导
致水体缺氧或水质恶化
造成水中溶解氧减少
感官性指标，水的色度来源
于金属化合物或有机化合物
感官性指标，水的异臭来源于
还原性硫和氮的化合物、挥发
性有机物和氯气等污染物质
挥发性物质溶解物质
固定性物质
色度
固体物质
工业废水
常引起水
体热污染
悬浮固体物质
嗅和味
温度
水和污水中固体成分的内部相关性
水和污水中杂质颗粒分布
总固体,720
悬浮固体,220
溶解固体,500
可沉,160
不可沉,60
有机,120
无机,40
有机,45
无机,15
有机,40
无机,10
有机,160
无机,290
胶体,50
分子,450
生活污水中各部分固体的组成 （单位 mg/L）
化 学 性 指 标
有
机
物
有机物指标用于测定水中有机污染物成分。
?生活污水中有大量有机物，主要是：人体排泄物、洗涤污物
食物残屑等
?各种工业废水中的有机物有动植物纤维、油脂、糖类、染料
有机酸、各种有机合成工业品、有机原料、废物等
有机物危害：
1,消耗溶解氧、恶化水质、破坏水体；
2,抑制水生生物、破坏水生生态；
3,滋生微生物，传播疾病；
4,有毒有机物直接危害人体健康和水生生物生长。
有机物种类繁杂，很难逐个测定，利用共性，某指标间接反映
?易被氧化：生物氧化、化学氧化、燃烧氧化
?根据主要元素含量来反映：总有机碳、总氮、总磷、总硫等
化 学 性 指 标
有
机
物
生化需氧量（ BOD）
反映了在有氧的条件下，水中可生物降解的有机物的量
主要污染特性（以 mg/L为单位）。
有机污染物被好氧微生物氧化分解的过程，一般可分为
两个阶段：第一个阶段主要是有机物被转化成二氧化碳、
水和氨；第二阶段主要是氨被转化为亚硝酸盐和硝酸盐。
污水的生化需氧量通常只指第一阶段有机物生物氧化所
需的氧量，全部生物氧化需要 20天－ 100天完成。
实际中，常以 5天作为测定生化需氧量的标准时间，称五
日生化需氧量（ BOD5）通常以 20° C为测定的标准温度。
BOD,Biological Oxygen Demand
在规定条件下微生物氧化分解污水或受污染的天然水样中有机物所
需要的氧量（ 20℃, 5天）
BOD与 CBOD,NBOD
BODL与 BOD5
温度对 BOD测定的影响
一般采用稀释法：降低有机物浓度，保证充足的溶解氧
蒸馏水、无机营养盐、确当的 pH
工业废水往往需要接种和训化
抑制硝化耗氧时，可加入硝化抑制剂，如亚甲基蓝
BOD测定注意事项：
稀释与直接测定
BOD5,7mg/L
接种培养
103-104个 /ml
非接种培养
化 学 性 指 标
有
机
物
化学需氧量（ COD）
常用的氧化剂主要是重铬酸钾 (K2Cr2O7) 称 CODCr和高锰酸钾
(KMnO4)称 CODMn或 OC。
酸性条件下，硫酸银作为催化剂，氧化性最强；
废水中无计的还原性物质同样被氧化；
如果废水中有机物的组成相对稳定，则化学需氧量和生化需氧量之
间应有一定的比例关系：生活污水通常在 0.4-0.5。
COD=CODB+CODNB
COD,Chemical Oxygen Demand
用化学方法氧化分解废水水样中有机物过程中所消耗的氧化剂量折合
成氧量（ O2） （ mg/L）
COD与 BODL的关系
COD= CODB+CODNB
BODL= 1/3CODB+2/3CODBX(1-0.2)
=0.87CODB
可降解有机物
好氧微生物
O2
CO2,H2O…+能量
新的细胞质
CO2,H2O…+能量
残留物
80%氧化
2/3合成
1/3氧化
20%残渣
内源呼吸
BOD5= 0.68 BODL =0.68X0.87CODB
=0.59CODB
污水水质相对稳定时：
BOD5/COD比值变化不大
化 学 性 指 标
有
机
物
总有机碳（ TOC）和总需氧量（ TOD）
TOC,Total Organism Carbon
在 950℃ 高温下，以铂作为催化剂，使水样气化燃烧，然后测定气体
中的 CO2含量，从而确定水样中碳元素总量。
测定中应该去除无机碳的含量
各种水质之间 TOC或 TOD与 BOD不存在固定的相关关系。在水质条
件基本不变的条件下,BOD与 TOC或 TOD 之间存在一定的相关关系。
TOD,Total Oxygen Demand
在 900-950℃ 高温下，将污水中能被氧化的物质，主要是有机物，
包括难分解的有机物及部分无机还原物质燃烧氧化成稳定的氧化物
测量载气中氧的减少量，称为总需氧量（ TOD）。
TOD测定方便而快速。
污水有机物指标之间的关系
有机碳量 需氧量
TOC ThOC ThOD TOD CODcr BODL BOD5 CODMn
化 学 性 指 标
有
机
物
油类污染物
石油类：来源于工业含油污水
动植物油脂：产生于人的生活过程和食品工业
油类污染物进入水体后影响水生生物的生长、降低水体
的资源价值：
油膜覆盖水面阻碍水的蒸发，影响大气和水体的热交换。
油类污染物进入海洋，改变海洋的反射率和减少进入海洋表
层的日光辐射，对局部地区的水文气象条件可能产生一定影
响。
大面积油膜将阻碍大气中的氧进入水体，从而降低水体
的自净能力。
石油污染对幼鱼和鱼卵的危害很大堵塞鱼的鳃部，能使鱼虾
类产生石油臭味，降低水产品的食用价值。
破坏风景区，危害鸟类生活。
化 学 性 指 标
有
机
物
酚类污染物
酚污染来源：煤气、焦化、石油化工、木材加工、
合成树脂等工业废水
原生质毒物，可使蛋白质凝固，引起神经系统中毒
酚浓度低时，能影响鱼类的回游繁殖。
酚浓度达 0.1～ 0.2mg/L时，鱼肉有酚味。
酚浓度高会引起鱼类大量死亡，甚至绝迹。
酚的毒性可抑制水中微生物的自然生长速度，
有时甚至使其停止生长。
酚能与饮用水消毒氯产生氯酚，具有强烈异臭
（ 0.001mg/L即有异味，排放标准 0.5mg/L ）
灌溉用水超过 5mg/L时，农作物减产，甚至枯死
化 学 性 指 标
无
机
性
指
标
过多的氮、磷进入天然水体易导致富营养
化，导致水生植物尤其是藻类的大量繁殖，
造成水中溶解氧的急剧变化，影响鱼类生
存，并可能使某些湖泊由贫营养湖发展为
沼泽和干地。
重金属主要指汞、镉、铅、铬、镍，以及
类金属砷等生物毒性显著的元素，一般指
序号 21－ 83，比重大于 4的金属，也包括
具有一定毒害性的一般重金属，如锌、铜、
钴、锡等。
一般要求处理后污水的 pH值在 6～ 9之间。
当天然水体遭受酸碱污染时,pH值发生变
化，消灭或抑制水体中生物的生长，妨碍
水体自净，还可腐蚀船舶 。
碱度指水中能与强酸发生中和作用的全部
物质，按离子状态可分为三类：氢氧化物
碱度；碳酸盐碱度；重碳酸盐碱度。
植物营
养元素
pH值和碱度
重金属
作为微量金属元素
重金属的主要危害：生物毒性，抑制微生
物生长，使蛋白质凝固；
逐级富集至人体，影响人体健康
含氮化合物
氮是有机物中除碳以外的一种主要元素，也是微生物生长
的重要元素
污水中氮有四种：有机氮、氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮
危害：
消耗水体中溶解氧；
促进藻类等浮游生物的繁殖，形成水花、赤潮；
引起鱼类死亡，水质迅速恶化。
关于氮的几个指标：
有机氮：主要指蛋白质和尿素
TN：一切含氮化合物以 N计量的总称；
TKN,TN中的有机氮和氨氮，不包括亚硝酸盐氮、硝酸盐氮；
氨氮：有机氮化合物的分解，或直接来自含氮工业废水；
NOx-N:亚硝酸盐氮和硝酸盐氮
自然界中氮的循环
含磷化合物
磷也是有机物中的一种主要元素，是仅次于氮的微生物生长的
重要元素
磷主要来自：人体排泄物以及合成洗涤剂、牲畜饲养场及含磷
工业废水
危害：
促进藻类等浮游生物的繁殖，破坏水体耗氧和复氧平衡；
水质迅速恶化，危害水产资源。
含磷化合物
有机磷 有机磷包括磷酸甘油酸、磷肌酸等
无机磷
磷酸盐：正磷酸盐 (PO43-)、磷酸氢盐 (HPO42-)、
磷酸二氢盐 H2PO4-、偏磷酸盐 (PO3-)
聚合磷酸盐：焦磷酸盐 (P2O74－ )、三磷酸盐 (P3O105-)
三磷酸氢盐 (HP3O92-)
生 物 性 指 标
生活污水：肠道传染病、肝炎病毒,SARS、
寄生虫卵等
制革屠宰等工业废水：炭疽杆菌、钩端螺旋体等
医院污水：各种病原体
危害：传播疾病、影响卫生、导致水体缺氧
来源及
危害
水中细菌总数反映了水体有机污染程度和受细
菌污染的程度
常以：细菌个数 /毫升计
如：饮用水,<100个 /毫升
医院排水,<500个 /毫升
细菌总数
大肠菌群的值可表明水样被粪便污染的程度，
间接表明有肠道病菌存在的可能性
常以：大肠菌群数 /升计
如：饮用水,<3个 /升
城市排水,<10000个 /升
游泳池,<1000个 /升
大肠菌群
融会贯通各水质指标间的含义
从几个水质标准看水处理工程的任务
几种水质标准中主要指标浓度值（ mg/L）
主要指标 CODcr BOD5 SS NH3-N TP
一般城市污水 250－ 300 100－ 150 150-200 30（ TKN:40） 4-5
国家排放标准
GB18918
2002
一 A 50 10 10 5（ 8） 1
一 B 60 20 20 8（ 15） 1.5
二级 100 30 30 25（ 30） 3
三级 120 60 50 － 5
中水回用（冲厕） － 10 5 10 －
地
表
水
I类 <15 <3
无漂浮
沉积物
0.5 0.02
II类 <15 3 0.5 0.1(0.025)
III类 15 4 1 0.1(0.05)
IV类 20 6 2 0.2
V类 25 10 2 0.2
一般景观用水 CODmn,10 8 透明 >0.5m 0.5 0.05
生活饮用水 感观性状与一般化学指标 /毒理学指标 /细菌学指标 /放射性指标
第二节 污染物在水体环境中的迁移与转化
水体的自净作用
河流的自净作用是指河水中的污染物质在河水向
下游流动中浓度自然降低的现象
根据净化机制分为三类
物理净化：
稀释、扩
散、沉淀
化学净化：
氧化、还
原、分解
生物净化：水中
微生物对有机物
的氧化分解作用
竖向混合阶段：污染
物排入河流后因分子
扩散、湍流扩散、弥
散作用逐步向河水中
分散，由于一般河流
的深度与宽度相比较
小，所以首先在深度
方向上达到浓度分布
均匀，从排放口到深
度上达到浓度分布均
匀的阶段称为竖向混
合阶段，同时也存在
横向混合作用。
横向混合阶段：
当深度上达到浓
度分布均匀后，
在横向上还存在
混合过程。经过
一定距离后污染
物在整个横断面
上达到浓度分布
均匀，这一过程
称为横向混合阶
段。
断面充分混合后
阶段：在横向混
合阶段后，污染
物浓度在横断面
上处处相等。河
水向下游流动的
过程中，持久性
污染物的浓度将
不再变化，非持
久性污染物浓度
将不断减少。
污水排入河流的混合过程
水体的自净作用
持久污染物的稀释扩散
当持久性污染物随污水稳态排入河流后，经过混
合过程达到充分混合阶段时，污染物浓度可由质量守
恒原理得出河流完全混合模式：
式中：
ρ-排放口下游河水的污染物浓度
ρw,qvw-污水的污染物浓度和流量
ρh,qvh-上游河水的污染物浓度和流量
hw
hhww
qvqv
qvqv
?
?? ???
河断面达到充分混合后，污染物浓度受到纵向分散作用和
污染物的自身的分解作用不断减少。根据质量守恒原理其变化
过程可用下式描述：
式中：
u-河水流速
x－初始点至下游 x断面处的距离
Mx－纵向分散系数
K－污染物分解速度常数
ρ0－初始点的污染物浓度
ρ－ x断面处的污染物浓度
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
??? 20 411
2
e x p
u
KM
M
ux x
x
??
非持久性污染物的稀释扩散和降解
水
体
污
染
与
恢
复
氧垂曲线：
水体受到污染后，水体中溶解氧逐渐被消耗，到临界
点后又逐步回升的变化过程，称氧垂曲线。
有机物降解：
L
L K
dt
d ?? ???
1
tKLL e ???? 10??
)1( 10 tKLx e ???? ??
有机物含量
时间或距离
氧垂曲线的求解：
亏氧量
D
D K
dt
d ?? ??
2
DLD KKdt
d ??? ????
21
)( 212
21
01
0
tKtKLtK
DD eeKK
Ke ?????? ?
?
???? ???
)()( 212
21
01
0
tKtKLtK
CCSCSC eeKK
Ke ?????? ?
?
?????? ?????
某点处的氧不足量变化速率是该处耗氧速率和复氧速率之和：
求解得某点的亏氧量：
某点的溶解氧 ρc= ρcs- ρD
到达最缺氧点时间 dρD /dt=0：
? ?
12
01
120
1
2 1ln
KK
K
KK
K
K
t L
D
k ?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
氧垂曲线
污染物在河流中的扩散和分解受到河流的流量、
流速、水深等因素影响。
河口是指河流进入海洋前的感潮河段。河口污染
物的迁移转化受潮汐影响，受涨潮、落潮、平潮时
的水位、流向和流速的影响。
湖泊水库的贮水量大，但水流一般比较慢，对污
染物的稀释、扩散能力较弱。
海洋虽有巨大的自净能力，但是海湾或海域局部
的纳污和自净能力差别很大。
污染物在地下水中的迁移转化受多种因素影响，
地下水一旦污染要恢复原状非常困难。
污染物在不同水体中的迁移转化规律
第三节 污水出路
污水回用的几个主要方向
排放水体
工业利用
地下水回灌
污水的
最终出路
农业利用
市政回用
对人体健康不应产生不良影响
对环境质量和生态系统不应产生不良影响
对产品质量不应产生不良影响
应符合应用对象对水质的要求或标准
应为使用者和公众所接受
回用系统在技术上可行、操作简便
价格应比自来水低廉
应有安全使用的保障
污
水
回
用
应
满
足
的
要
求
城
市
污
水
回
用
的
几
个
方
面
城市生活用水
和市政用水
农业、林业、
渔业和畜牧业
地下水回灌
其他方面
工 业
城 市绿地灌 溉
供 水
市政与建筑用水
城 市 景 观
工 艺生产用 水
冷 却 用 水
锅 炉 补 充 水
其 他 杂 用 水
从污水至回用的水处理过程
（水污染控制工程部分）
教材：
,水污染控制工程,
高庭耀，顾国维，高等教育出版社
参考书籍：
<WASTERWATER ENGINEERING TREATMENT,DISPOSAL,
REUSE> fourth edition,Metcalf & Eddy,Inc.
,当代给水与废水处理原理,,许保玖，高等教育出版社
,废水生物处理,, C.P.Leslie等，化学工业出版社
,污泥处理,,金儒霖，中国建筑工业出版社
杂志：, 中国给水排水,,, 给水排水,,, 环境科学, 等
水的自然循环：
全球水分布：
总量约：
1.38X109km3
世界河流平均年径流量,468000亿 m3,亚洲最大占 31％
?我国水资源特点：
总量多，人均占有量少
地区分布不均匀
季节分布不均匀
河流含沙量大
水污染日益严重
地下水开采过量
我国水资源总量：
27000亿 m3排世界第五，但人均仅 2500 m3 （世界平均 10240 m3 ）。
水的社会循环
合流制排水体制
2002环境状况公告
废水和主要污染物排放量
2002年，全国工业和城镇生活废水排放总量为 439.5亿吨，其中工
业废水排放量 207.2亿吨；城镇生活污水排放量 232.3亿吨，超过环境
容量的 82％。
废水中化学需氧量（ COD）排放总量 1366.9万吨。其中工业废水
中 COD排放量 584.0万吨；城镇生活污水中 COD排放量 782.9万吨。
七大水系,741个重点监测断面中,29.1%的断面满足 Ⅰ ～ Ⅲ 类水质要求，
30.0%的断面属 Ⅳ, Ⅴ 类水质,40.9%的断面属劣 Ⅴ 类水质。
七大水系主要污染指标：石油类、生化需氧量、氨氮、高锰酸盐指数、挥
发酚和汞等。
长江三峡库区：干流 7个断面和支流 3个断面均为 Ⅲ 类水质，水质保持良好。
仅第三季度干流 5个断面因铅超标。
南水北调工程（东线）：沿线水质监测 13个断面,3个断面 Ⅲ 类水质，占
23.1%； 2个断面 Ⅳ 类水质，占 15.4%； 5个断面 Ⅴ 类水质，占
38.4%； 3个断面劣 Ⅴ 类水质，占 23.1%。
湖泊、水库：主要湖泊氮、磷污染较重，导致富营养化问题突出。滇池草
海为重度富营养状态，太湖和巢湖为轻度富营养状态。
2002环境状况公告
地下水
地下水水位有所回升
地下水水质总体较好，局部受到一定程度的点状或面状污染，部分
指标超标。
近岸海域水质
2002年近岸海域污染有所减轻，一、二类海水比例为 49.7%，；
四类、劣四类水质比例为 35.9%，近岸海域的主要污染指标是无机氮、
活性磷酸盐，部分海域石油类、化学需氧量和铅超标，个别海域重金属
铜、汞、镉超标。
赤潮 2002年，全海域共发现赤潮 79次，累计面积超过 10000平方
公里。
在部分海域多次检测出亚历山大藻（ Alexandrium）和裸甲藻
（ Gymnodrium）等有毒赤潮藻类。
我国 600多座城市中有 400多座供水不足，其中 100多座严重缺水；我国
尚有 3.6亿农村人口喝不上符合卫生标准的水。
第九章 污水水质与污水出路
第一节 污水水质
我拿什么来表达你？ — 污水
污水谱仪？
国际通用三大类指标：
物理性指标
化学性指标
生物性指标
水 质 分 析 指 标
物
理
性
指
标
加速耗氧反应，最终导
致水体缺氧或水质恶化
造成水中溶解氧减少
感官性指标，水的色度来源
于金属化合物或有机化合物
感官性指标，水的异臭来源于
还原性硫和氮的化合物、挥发
性有机物和氯气等污染物质
挥发性物质溶解物质
固定性物质
色度
固体物质
工业废水
常引起水
体热污染
悬浮固体物质
嗅和味
温度
水和污水中固体成分的内部相关性
水和污水中杂质颗粒分布
总固体,720
悬浮固体,220
溶解固体,500
可沉,160
不可沉,60
有机,120
无机,40
有机,45
无机,15
有机,40
无机,10
有机,160
无机,290
胶体,50
分子,450
生活污水中各部分固体的组成 （单位 mg/L）
化 学 性 指 标
有
机
物
有机物指标用于测定水中有机污染物成分。
?生活污水中有大量有机物，主要是：人体排泄物、洗涤污物
食物残屑等
?各种工业废水中的有机物有动植物纤维、油脂、糖类、染料
有机酸、各种有机合成工业品、有机原料、废物等
有机物危害：
1,消耗溶解氧、恶化水质、破坏水体；
2,抑制水生生物、破坏水生生态；
3,滋生微生物，传播疾病；
4,有毒有机物直接危害人体健康和水生生物生长。
有机物种类繁杂，很难逐个测定，利用共性，某指标间接反映
?易被氧化：生物氧化、化学氧化、燃烧氧化
?根据主要元素含量来反映：总有机碳、总氮、总磷、总硫等
化 学 性 指 标
有
机
物
生化需氧量（ BOD）
反映了在有氧的条件下，水中可生物降解的有机物的量
主要污染特性（以 mg/L为单位）。
有机污染物被好氧微生物氧化分解的过程，一般可分为
两个阶段：第一个阶段主要是有机物被转化成二氧化碳、
水和氨；第二阶段主要是氨被转化为亚硝酸盐和硝酸盐。
污水的生化需氧量通常只指第一阶段有机物生物氧化所
需的氧量，全部生物氧化需要 20天－ 100天完成。
实际中，常以 5天作为测定生化需氧量的标准时间，称五
日生化需氧量（ BOD5）通常以 20° C为测定的标准温度。
BOD,Biological Oxygen Demand
在规定条件下微生物氧化分解污水或受污染的天然水样中有机物所
需要的氧量（ 20℃, 5天）
BOD与 CBOD,NBOD
BODL与 BOD5
温度对 BOD测定的影响
一般采用稀释法：降低有机物浓度，保证充足的溶解氧
蒸馏水、无机营养盐、确当的 pH
工业废水往往需要接种和训化
抑制硝化耗氧时，可加入硝化抑制剂，如亚甲基蓝
BOD测定注意事项：
稀释与直接测定
BOD5,7mg/L
接种培养
103-104个 /ml
非接种培养
化 学 性 指 标
有
机
物
化学需氧量（ COD）
常用的氧化剂主要是重铬酸钾 (K2Cr2O7) 称 CODCr和高锰酸钾
(KMnO4)称 CODMn或 OC。
酸性条件下，硫酸银作为催化剂，氧化性最强；
废水中无计的还原性物质同样被氧化；
如果废水中有机物的组成相对稳定，则化学需氧量和生化需氧量之
间应有一定的比例关系：生活污水通常在 0.4-0.5。
COD=CODB+CODNB
COD,Chemical Oxygen Demand
用化学方法氧化分解废水水样中有机物过程中所消耗的氧化剂量折合
成氧量（ O2） （ mg/L）
COD与 BODL的关系
COD= CODB+CODNB
BODL= 1/3CODB+2/3CODBX(1-0.2)
=0.87CODB
可降解有机物
好氧微生物
O2
CO2,H2O…+能量
新的细胞质
CO2,H2O…+能量
残留物
80%氧化
2/3合成
1/3氧化
20%残渣
内源呼吸
BOD5= 0.68 BODL =0.68X0.87CODB
=0.59CODB
污水水质相对稳定时：
BOD5/COD比值变化不大
化 学 性 指 标
有
机
物
总有机碳（ TOC）和总需氧量（ TOD）
TOC,Total Organism Carbon
在 950℃ 高温下，以铂作为催化剂，使水样气化燃烧，然后测定气体
中的 CO2含量，从而确定水样中碳元素总量。
测定中应该去除无机碳的含量
各种水质之间 TOC或 TOD与 BOD不存在固定的相关关系。在水质条
件基本不变的条件下,BOD与 TOC或 TOD 之间存在一定的相关关系。
TOD,Total Oxygen Demand
在 900-950℃ 高温下，将污水中能被氧化的物质，主要是有机物，
包括难分解的有机物及部分无机还原物质燃烧氧化成稳定的氧化物
测量载气中氧的减少量，称为总需氧量（ TOD）。
TOD测定方便而快速。
污水有机物指标之间的关系
有机碳量 需氧量
TOC ThOC ThOD TOD CODcr BODL BOD5 CODMn
化 学 性 指 标
有
机
物
油类污染物
石油类：来源于工业含油污水
动植物油脂：产生于人的生活过程和食品工业
油类污染物进入水体后影响水生生物的生长、降低水体
的资源价值：
油膜覆盖水面阻碍水的蒸发，影响大气和水体的热交换。
油类污染物进入海洋，改变海洋的反射率和减少进入海洋表
层的日光辐射，对局部地区的水文气象条件可能产生一定影
响。
大面积油膜将阻碍大气中的氧进入水体，从而降低水体
的自净能力。
石油污染对幼鱼和鱼卵的危害很大堵塞鱼的鳃部，能使鱼虾
类产生石油臭味，降低水产品的食用价值。
破坏风景区，危害鸟类生活。
化 学 性 指 标
有
机
物
酚类污染物
酚污染来源：煤气、焦化、石油化工、木材加工、
合成树脂等工业废水
原生质毒物，可使蛋白质凝固，引起神经系统中毒
酚浓度低时，能影响鱼类的回游繁殖。
酚浓度达 0.1～ 0.2mg/L时，鱼肉有酚味。
酚浓度高会引起鱼类大量死亡，甚至绝迹。
酚的毒性可抑制水中微生物的自然生长速度，
有时甚至使其停止生长。
酚能与饮用水消毒氯产生氯酚，具有强烈异臭
（ 0.001mg/L即有异味，排放标准 0.5mg/L ）
灌溉用水超过 5mg/L时，农作物减产，甚至枯死
化 学 性 指 标
无
机
性
指
标
过多的氮、磷进入天然水体易导致富营养
化，导致水生植物尤其是藻类的大量繁殖，
造成水中溶解氧的急剧变化，影响鱼类生
存，并可能使某些湖泊由贫营养湖发展为
沼泽和干地。
重金属主要指汞、镉、铅、铬、镍，以及
类金属砷等生物毒性显著的元素，一般指
序号 21－ 83，比重大于 4的金属，也包括
具有一定毒害性的一般重金属，如锌、铜、
钴、锡等。
一般要求处理后污水的 pH值在 6～ 9之间。
当天然水体遭受酸碱污染时,pH值发生变
化，消灭或抑制水体中生物的生长，妨碍
水体自净，还可腐蚀船舶 。
碱度指水中能与强酸发生中和作用的全部
物质，按离子状态可分为三类：氢氧化物
碱度；碳酸盐碱度；重碳酸盐碱度。
植物营
养元素
pH值和碱度
重金属
作为微量金属元素
重金属的主要危害：生物毒性，抑制微生
物生长，使蛋白质凝固；
逐级富集至人体，影响人体健康
含氮化合物
氮是有机物中除碳以外的一种主要元素，也是微生物生长
的重要元素
污水中氮有四种：有机氮、氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮
危害：
消耗水体中溶解氧；
促进藻类等浮游生物的繁殖，形成水花、赤潮；
引起鱼类死亡，水质迅速恶化。
关于氮的几个指标：
有机氮：主要指蛋白质和尿素
TN：一切含氮化合物以 N计量的总称；
TKN,TN中的有机氮和氨氮，不包括亚硝酸盐氮、硝酸盐氮；
氨氮：有机氮化合物的分解，或直接来自含氮工业废水；
NOx-N:亚硝酸盐氮和硝酸盐氮
自然界中氮的循环
含磷化合物
磷也是有机物中的一种主要元素，是仅次于氮的微生物生长的
重要元素
磷主要来自：人体排泄物以及合成洗涤剂、牲畜饲养场及含磷
工业废水
危害：
促进藻类等浮游生物的繁殖，破坏水体耗氧和复氧平衡；
水质迅速恶化，危害水产资源。
含磷化合物
有机磷 有机磷包括磷酸甘油酸、磷肌酸等
无机磷
磷酸盐：正磷酸盐 (PO43-)、磷酸氢盐 (HPO42-)、
磷酸二氢盐 H2PO4-、偏磷酸盐 (PO3-)
聚合磷酸盐：焦磷酸盐 (P2O74－ )、三磷酸盐 (P3O105-)
三磷酸氢盐 (HP3O92-)
生 物 性 指 标
生活污水：肠道传染病、肝炎病毒,SARS、
寄生虫卵等
制革屠宰等工业废水：炭疽杆菌、钩端螺旋体等
医院污水：各种病原体
危害：传播疾病、影响卫生、导致水体缺氧
来源及
危害
水中细菌总数反映了水体有机污染程度和受细
菌污染的程度
常以：细菌个数 /毫升计
如：饮用水,<100个 /毫升
医院排水,<500个 /毫升
细菌总数
大肠菌群的值可表明水样被粪便污染的程度，
间接表明有肠道病菌存在的可能性
常以：大肠菌群数 /升计
如：饮用水,<3个 /升
城市排水,<10000个 /升
游泳池,<1000个 /升
大肠菌群
融会贯通各水质指标间的含义
从几个水质标准看水处理工程的任务
几种水质标准中主要指标浓度值（ mg/L）
主要指标 CODcr BOD5 SS NH3-N TP
一般城市污水 250－ 300 100－ 150 150-200 30（ TKN:40） 4-5
国家排放标准
GB18918
2002
一 A 50 10 10 5（ 8） 1
一 B 60 20 20 8（ 15） 1.5
二级 100 30 30 25（ 30） 3
三级 120 60 50 － 5
中水回用（冲厕） － 10 5 10 －
地
表
水
I类 <15 <3
无漂浮
沉积物
0.5 0.02
II类 <15 3 0.5 0.1(0.025)
III类 15 4 1 0.1(0.05)
IV类 20 6 2 0.2
V类 25 10 2 0.2
一般景观用水 CODmn,10 8 透明 >0.5m 0.5 0.05
生活饮用水 感观性状与一般化学指标 /毒理学指标 /细菌学指标 /放射性指标
第二节 污染物在水体环境中的迁移与转化
水体的自净作用
河流的自净作用是指河水中的污染物质在河水向
下游流动中浓度自然降低的现象
根据净化机制分为三类
物理净化：
稀释、扩
散、沉淀
化学净化：
氧化、还
原、分解
生物净化：水中
微生物对有机物
的氧化分解作用
竖向混合阶段：污染
物排入河流后因分子
扩散、湍流扩散、弥
散作用逐步向河水中
分散，由于一般河流
的深度与宽度相比较
小，所以首先在深度
方向上达到浓度分布
均匀，从排放口到深
度上达到浓度分布均
匀的阶段称为竖向混
合阶段，同时也存在
横向混合作用。
横向混合阶段：
当深度上达到浓
度分布均匀后，
在横向上还存在
混合过程。经过
一定距离后污染
物在整个横断面
上达到浓度分布
均匀，这一过程
称为横向混合阶
段。
断面充分混合后
阶段：在横向混
合阶段后，污染
物浓度在横断面
上处处相等。河
水向下游流动的
过程中，持久性
污染物的浓度将
不再变化，非持
久性污染物浓度
将不断减少。
污水排入河流的混合过程
水体的自净作用
持久污染物的稀释扩散
当持久性污染物随污水稳态排入河流后，经过混
合过程达到充分混合阶段时，污染物浓度可由质量守
恒原理得出河流完全混合模式：
式中：
ρ-排放口下游河水的污染物浓度
ρw,qvw-污水的污染物浓度和流量
ρh,qvh-上游河水的污染物浓度和流量
hw
hhww
qvqv
qvqv
?
?? ???
河断面达到充分混合后，污染物浓度受到纵向分散作用和
污染物的自身的分解作用不断减少。根据质量守恒原理其变化
过程可用下式描述：
式中：
u-河水流速
x－初始点至下游 x断面处的距离
Mx－纵向分散系数
K－污染物分解速度常数
ρ0－初始点的污染物浓度
ρ－ x断面处的污染物浓度
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
??? 20 411
2
e x p
u
KM
M
ux x
x
??
非持久性污染物的稀释扩散和降解
水
体
污
染
与
恢
复
氧垂曲线：
水体受到污染后，水体中溶解氧逐渐被消耗，到临界
点后又逐步回升的变化过程，称氧垂曲线。
有机物降解：
L
L K
dt
d ?? ???
1
tKLL e ???? 10??
)1( 10 tKLx e ???? ??
有机物含量
时间或距离
氧垂曲线的求解：
亏氧量
D
D K
dt
d ?? ??
2
DLD KKdt
d ??? ????
21
)( 212
21
01
0
tKtKLtK
DD eeKK
Ke ?????? ?
?
???? ???
)()( 212
21
01
0
tKtKLtK
CCSCSC eeKK
Ke ?????? ?
?
?????? ?????
某点处的氧不足量变化速率是该处耗氧速率和复氧速率之和：
求解得某点的亏氧量：
某点的溶解氧 ρc= ρcs- ρD
到达最缺氧点时间 dρD /dt=0：
? ?
12
01
120
1
2 1ln
KK
K
KK
K
K
t L
D
k ?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
氧垂曲线
污染物在河流中的扩散和分解受到河流的流量、
流速、水深等因素影响。
河口是指河流进入海洋前的感潮河段。河口污染
物的迁移转化受潮汐影响，受涨潮、落潮、平潮时
的水位、流向和流速的影响。
湖泊水库的贮水量大，但水流一般比较慢，对污
染物的稀释、扩散能力较弱。
海洋虽有巨大的自净能力，但是海湾或海域局部
的纳污和自净能力差别很大。
污染物在地下水中的迁移转化受多种因素影响，
地下水一旦污染要恢复原状非常困难。
污染物在不同水体中的迁移转化规律
第三节 污水出路
污水回用的几个主要方向
排放水体
工业利用
地下水回灌
污水的
最终出路
农业利用
市政回用
对人体健康不应产生不良影响
对环境质量和生态系统不应产生不良影响
对产品质量不应产生不良影响
应符合应用对象对水质的要求或标准
应为使用者和公众所接受
回用系统在技术上可行、操作简便
价格应比自来水低廉
应有安全使用的保障
污
水
回
用
应
满
足
的
要
求
城
市
污
水
回
用
的
几
个
方
面
城市生活用水
和市政用水
农业、林业、
渔业和畜牧业
地下水回灌
其他方面
工 业
城 市绿地灌 溉
供 水
市政与建筑用水
城 市 景 观
工 艺生产用 水
冷 却 用 水
锅 炉 补 充 水
其 他 杂 用 水
从污水至回用的水处理过程
