水质工程学－ 1 Water Quality Engineering 高景峰 副教授 环境工程学的主要内容 null 水质净化与水污染控制工程 null 大气污染控制工程 null 固体废弃物处理处置与管理工程 null 噪声、振动与其他公害防治技术 null 环境规划、管理和环境系统工程 null 环境监测与环境质量评价 水质工程学的地位 水质净化与水污染控制工程 null 主要任务 是研究预防和治理水体污染，保护和改善水 环境质量，合理利用水资源以及提供不同用途和要求 的用水的工艺技术和工程措施。 null 主要研究领域 ：水体自净及其利用；城市污水处理与 利用；工业废水处理与利用；给水净化处理；城市、 区域和水系的水污染综合整治；水环境质量标准和废 水排放标准 大气污染控制工程 null 主要任务 ：研究预防和控制大气污染。保护和改善大 气质量的工程技术措施。 null 主要研究领域 ：大气质量管理、烟尘治理技术、气体 污染物治理技术、酸雨的成因和防治、城市和区域大 气污染综合整治、大气质量标准和废气排放标准 固体废弃物处理处置与管理工程 null 主要任务： 研究城市垃圾、工业废渣、放射性及其他 有毒有害固体废弃物的处理、处置和回收利用资源化 等的工艺技术措施。 null 主要研究领域 ：固体废弃物管理；固体废弃物无害化 处置；固体废弃物的综合利用和资源化；放射性及其 它有毒有害废物的处理等 噪声、振动与其他公害防治技术 null 主要研究声音、振动、电磁辐射等对人类的影响 及消除这些影响的技术途径和控制措施 环境规划、管理和环境系统工程 null 主要研究利用系统工程原理和方法，对区域性的环境 问题和防治技术措施进行整体的系统分析，以求得综 合整治的优化方案，进行合理的环境规划、设计与管 理；它也是研究环境工程单元过程系统的优化工艺条 件，并用计算机技术进行设计、运行和管理 环境监测与环境质量评价 null 研究环境中污染物质的性质、成分、来源、含量和分 布状态、变化趋势以及对环境的影响；在此基础上， 按照一定的标准和方法对环境质量进行定量的判定、 解释和预测；此外，它还研究某项工程活动或资源开 发所引起的环境质量变化及对人类健康和福利的影响 等 null 广义的环境工程学还包括供暖通风和空气调节（现在 称作： 建筑环境设备 ） 0 、概述 1、天然水中杂质的种类与性质 2、水体的污染和自净 3、饮用水水质与健康 4、用水水质标准 5、污水的排放标准 第一章水质与水质标准 第0节概述 null 0.1、地球上水的分布 null 0.2、水的循环 null 0.3、中国水污染的特点 null 0.4、污水 0.1、地球上水的分布 100.0135784.85 总量总量 0.00010.12 生物体内水生物体内水 0.615835 地下水地下水 0.00496.7 土壤水土壤水 0.007710.4 盐水湖盐水湖 0.009212.5 淡水湖淡水湖 0.00010.13 河水河水 2.152920 冰川和冰帽冰川和冰帽 97.212132000 海洋水海洋水 0.0011.3 大气水大气水 比例（％）比例（％） 水量（水量（ 10 4 km 3 ）） 水分类型水分类型 地球上总水量约 14亿 km 3 ,但是 97.2%是海 水 ;对人类有益而又比 较容易开发利用的淡 水储量为 400万 km 3 ,仅 占地球水量的 0.3％， 并且这部分淡水的分 布也很不均匀 400, 0.3% 13608, 97.2% 海水 淡水 淡水量 水资源 我国的淡水资源 null 年降水量占全世界 第三（陆地降水 量）；地面径流量 占全世界第六（巴 西、前苏联、美国、 加拿大、印尼）； 0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 年降水量 地面径流量 水量（ 亿 吨） null 但是人均年径流量：2500 m 3 /人/年，只相当于 世界人均占有量的1/4。 null 除此之外，水资源分布还存在严重的时空不均匀 性 null 空间：东南多、西北少 null 时间：冬春雨少、夏季多雨；还不时出现枯水年 和丰水年现象 0.2、水的循环 水的循环 自然循环 社会循环 null 自然循环 ：川流不息、循环往复的蒸腾、降落、流动 的 过程叫做 自然界的水分循环或水的自然循环 。 null 社会循环 ：人为了满足生活和生产的需要，从各种天 然水体中取用大量的水，这些水使用过就成为生活污 水和工业废水，这些废水最后又流入天然水体，这样 水在人类社会中也构成了一个局部的循环体系， 这叫 做水的社会循环 。 0.002 50000 0.015 110 500 2000 50 250 2000 饮水 冲厕所 生产 1t 糖 生产 1t 大米 生产 1t 小麦 生产 1t 牛奶 提取 1t 石油 制造 1 部汽车 发射导弹 水的社会循环 水的社会循环 0.3、中国水污染的特点 null 发达国家不同时期的水污染问题在中国短期内集中爆发； null 点源、面源、降雨和底泥中污染物的释放形成了对水体污染的 空间复合。 null 一般碳源有机物、氮磷等营养物质、难降解有机物和重金属等 有毒物质的共存；形成了水体的复合污染及其特有的反应机理。 null 典型问题如：多种污染物的共存使水污染问题的解决更加复杂 化，水体不稳定沉积层的转化；持续性有机污染物（ POPs)的 降解等 . 水污染原因 null 1．人口增加和经济增长的压力： null 2．粗放型发展模式 null 3. 面源污染严重 null 4．污水处理率偏低，大量污水直接排放 null 5．环境意识淡薄、环境管理薄弱、环境执法力度不够 null 6. 排污收费等经济政策未能起到对治污的刺激作用 null 7. 历史欠帐太多，资金投入严重不足 水污染防止战略对策与保障措施 战略对策： null 1．加快城市废水处理厂的建设步伐，实施废水资源 化 null 2．尽快实现从末端治理向源头控制的的战略转移， 大力推行清洁生产 null 3．从单纯的点污染源治理转向点源、内源和面源的 流域综合综合治理 null 4．切实保护饮用水源地，提高饮用水安全性 保障措施： null 1.严格以法治水，制定并实施有效的法律、规章、 制度 null 2.完善水的管理体系，改变 “多龙管水 ”的现象 null 3.加大水污染治理投资 null 4.采取有利于水污染防治的经济政策 null 首先，此处所说的污水没有包括 农业废水 null 目前对 农业废水 的处理可以从 2个方面 着手： null A： 使用可生物降解的农药、生物复合肥，尽量少 使用含难降解、苯系物等物质的农药 null B:应用各种方法具体处理农田排水 0.4、污水 实质上，环境问题可以从两个方面解决 ： null 1：从源头减少污染，进行清洁生产 null 2：治理污染 本节含以下几个部分： null 0.4.1污水分类 null 0.4.2污水最终的出路 null 0.4.3排水系统的体制 null 0.4.4污水的复用 0.4.1城市中的污水分类 城市污水 生活污水 工业废水 被污染的雨水 排入城市排水系统的其他污染水 null 生活污水： 人类在日常生活中所用过的，并为生活废 料所污染的水 null 工业废水： 工矿企业生产过程中所产生和排放的水 null 被污染的雨水： 初降雨水，由于冲涮了地表上的各种 污物，所以污染很严重，需要处理 null 进入城市排水系统的其他污染水，包括 渗流和流入 工业废水 生产污水 生产废水 null 生产污水 ：指在生产过程中形成，被有机或无 机性生产废料所污染的废水（包括温度过高而 能够造成热污染的工业废水） null 生产废水 ：在生产过程中形成，但未直接参与 生产工艺，只起辅助作用，未被污染物污染或 污染很轻的水，有的只是温度稍微上升（如冷 却水） null 渗流： 从地下通过损坏的管道、管道接头或检查井 井壁和其他途径进入包括接户管在内的污水系统的 水流。 null 流入： 指从地下室向上排出的水、冷却塔排水、泉 水、沼泽区排水、检查井盖、雨水管和合流管跨越 连接管、街道冲洗水进入包括接户管在内的污水系 统的水流。 其它污染水 渗流 流入 null 城市污水： 排入城镇排水系统污水的总称，是 生活污水和工业废水的混合液，在合流制排水 系统中还包括降水。 0.4.2、污水最终的出路 最终出路 排放水体 灌溉农田 重复使用 水体稀释处理 、水污染的原因 污水的土地处理 reuse 0.4.3、排水系统的体制 排水体制 合流制 分流制 合流制 null 生活污水、工业废水、雨水混合在同一管渠排 除的系统 null 缺点： 随着降雨量的增加，仍有部分混合污水 未经处理溢流，直接排放，造成水体污染 合流制排水系统 合流制排水系统 ： ： 1、合流干管 、合流干管 2、截留主干管 、截留主干管 3、溢流井 、溢流井 4、污水处理厂 、污水处理厂 5、出水口 、出水口 6、溢流出水口 、溢流出水口 1 2 3 4 5 6 分流制 null 依排除雨水方式不同而定 分流制 完全分流制 不完全分流制 1 完全分流制 污水排水系统和雨水排 水系统并存 1、干管 2、主干管 3、污水处理厂 4、出水口 5、雨水干管 2 3 5 4 不完全分流制（半分流制） null 只建了废水排放系统，未建雨水排放系统，雨水沿 天然地面、街道边沟排泄，待城市进一步发展再修 建雨水排放系统 （ （ 1） ） （ （ 2） ） 河 河 河 1 2 3 4 5 （ （ 1）完全分流制 ）完全分流制 （ （ 2）不完全分流制 ）不完全分流制 1：污水管道； ：污水管道； 2：雨水管渠； ：雨水管渠； 3：原有渠道； ：原有渠道； 4：污水厂； ：污水厂； 5出水口 出水口 不完全分流制：为 不完全分流制：为 补充输水能力而修 补充输水能力而修 建了部分雨水管道 建了部分雨水管道 只有污水排放系统 只有污水排放系统 污水复用分： null 1、直接复用： null （ 1）：循序使用： 工业企业一道工序产生的废水，适 当处理后用于另一道工序 null （ 2）：循环使用： 经适当处理，用于同一道工序（游 泳池） null 2、自然或间接复用： A、 B两城市依次在河的上下游， A的污水经适当处理排入河流，然后又为下游 B城市所 取用。 4、污水复用 工业回用 工艺 用水 洗涤 用水 一 次 性 通 过 冷 却 用 水 其它杂用水 锅炉 补给水 冷却用水 循 环 冷 却 系 统 补 给 水 冲 刷 地 板 清 擦 汽 车 等 冲 刷 马 路 农业废水（含林、渔、牧） 食用作物 灌溉 非食用作物 灌溉 森林 灌溉 渔业 用水 牧场 用水 地下水 回灌 葡 萄 园 果 园 蔬 菜 园 谷 物 纤 维 作 物 饲 料 作 物 种 子 作 物 灌 木 乔 木 森 林 绿 地 回 灌 至 非 饮 用 蓄 水 层 回 灌 至 饮 用 蓄 水 层 防 止 海 水 入 侵 null 1.1.1 污染物质的性质和存在状态 null 1.1.2 污染物质特征及污染指标 第1节天然水中杂质的种类与性质 1.1.1 污染物质的性质和存在状态 null 1、按化学性质 null 2、按物理形态 1、按化学性质 按化学性质 无机性污染物质 无机性污染物质 有机性污染物质 有机性污染物质 植物性：植物性： 含碳物质，如蔬菜、 果皮、植物碎片 动物性：动物性： 含氮物质，如粪便、 动植物组织 土壤、砂、粉尘、无机盐 酸、碱、矿物油、重金属 N、 P等营养物质 有机性污染物质 易于降解 易于降解 的有机污染物 难于降解 难于降解 的有机污染物 无机性污染物质 有直接毒害作用 无直接毒害作用 2、按物理形态分 null 一些学者认为胶体和悬浮固体的界限应该在 10 - 1 微米处 微米 10010110 － 1 10 － 2 10 － 3 10 － 4 10 － 5 悬浮物胶体溶解性 可沉淀可混凝去除 Particulate Range Size (microns) Filtration Process Operation Pressures (bar) Applications Visibility 0.001 0.01 0.1 1.0 10 100 1000 Atoms/Ions Molecules Macro molecules Small particles Sand particles 100 200 100,000 500,0001,000 Reverse osmosis Reverse osis Nanofiltration nofiltration Microfiltration Microfiltration Media filtration Media filtration 15-80 5-25 1-5 1 < 1 Soluble Soluble Viruses Viruses Bacteria Bacteria Sand Sand Metal ions Metal ions Colloids Colloids Algae & Protozoa lgae & Protozoa Pesticides Pesticides Albumin lbumin Oil emulsions Oil emulsions Electron microscope Optical microscope Human eye Ultrafiltration Ultrafiltration Application of Membrane Separation null 溶解性和悬浮性的划分并不很确切， null 丹麦 用孔径为 1.6微米 的过滤器 null 其它许多国家则使用孔径 1微米 的过滤器 null 还有许多国家使用 0.45微米 左右的过滤器 （ IWA（国际水协会） 建议使用 0.45微米 左右 的过滤器） 1.1.2 污染物质特征及污染指标 null （一）可生物降解有机污染物 null （二）难于生物降解有机污染物 null （三）无直接毒害的无机污染物 null （四）有直接毒害的无机污染物 （一）可生物降解有机污染物 null BOD null COD null TOD null TOC null 可生物降解有机污染物， 其共同特征就是耗 氧， 所以又称作 耗氧有机污染物， null 这类物质多为碳水化合物、蛋白质、脂肪等自 然生成的有机物，不稳定，能够在微生物的作 用下转化成稳定的无机物 null 有氧条件下，最终降解产物： CO 2 ； H 2 O； NO 3 － ； N 2 ， 降解速度快 null 无氧条件下，最终转化为 CO 2 ； H 2 O ； CH 4 ； H 2 S，粪臭素， 降解速度很慢 null 好氧 (aerobic): Dissolved Oxygen (DO) null 缺氧 (anoxic): DO ? ; NO x - -N null 厌氧 (anaerobic) DO ? ; NO x - -N ? null 由于有机物的种类繁多，现有技术无法将其区分、 定量，也没有必要，因为这些有机物的共性是耗 氧，所以参用以下这些综合污染指标 null ? BOD： Biochemical Oxygen Demand，生物 化学需氧量 null ? COD： Chemical Oxygen Demand，化学需 氧量 null ? TOD： Total Oxygen Demand，总需氧量 null ? TOC： Total Organic Carbon，总有机碳 ? BOD null 定义：水中有机污染物被好氧微生物分解至无 机物时所消耗的溶解氧的量叫做生化需氧量， 单位 mg/L O 2 。 null 第一阶段（碳氧化阶段）、第二阶段（硝化阶 段） null O a ； O b ； O c ； O d 有机物 有机物 （可生物降解） （可生物降解） 异养菌 异养菌 新细胞 新细胞 呼吸 呼吸 （氧化） （氧化） O a 合成 合成 CO 2 ,H 2 O,能 能 ,NH 3 自养菌 自养菌 合成 合成 新细胞 新细胞 O c H 2 O,能 能 ,NO 2 - 残存物质 残存物质 CO 2 ,H 2 O,能 能 ,NH 3 O b 内源呼吸 内源呼吸 O d 能 能 , NO 3 - 新 新 细 细 胞 胞 可生物降解有机物降解过程示意图 null 第一阶段（碳氧化阶段） ：在异养菌的作用 下，含碳有机物被氧化 (或称碳化 )为 CO 2 ， H 2 O，含氮有机物被氧化 (或称氨化 )为 NH 3 ， 所消耗的氧以 O a 表示。与此同时，合成新细胞 (异养型 ) null 合成的新细胞，在生活活动中，进行着新陈代 谢，即自身氧化的过程，产生 CO 2 ， H 2 O与 NH 3 ，并放出能量和氧化残渣 (残存物质 )，这 种过程叫做 内源呼吸 ，所消耗的氧量用 O b 表示 null 耗氧量 O a 十 O b 称为 第一阶段生化需氧量 (或称 为总碳氧化需氧量、总生化需氧量、完全生化 需氧量 ) 用 L a 、 S a 或 BOD u 表示。 有机物 有机物 （可生物降解） （可生物降解） 异养菌 异养菌 新细胞 新细胞 呼吸 呼吸 （氧化） （氧化） O a 合成 合成 CO 2 ,H 2 O,能 能 ,NH 3 自养菌 自养菌 合成 合成 新细胞 新细胞 O c H 2 O,能 能 ,NO 2 - 残存物质 残存物质 CO 2 ,H 2 O,能 能 ,NH 3 O b 内源呼吸 内源呼吸 O d 能 能 , NO 3 - 新 新 细 细 胞 胞 可生物降解有机物降解过程示意图 null 第二阶段是硝化阶段 ，即在自养菌 (亚硝化菌 ) 的作用下， NH 3 被氧化为 NO 2 － 和 H 2 O，所消耗 的氧量用 O c 表示，再在自养菌 (硝化菌 )的作用 下， NO 2 － 被氧化为 NO 3 － ，所消耗的氧量用 O d 表示。与此同时合成新细胞 (自养型 )。 null 耗氧量 O c 十 O d 称为 第二阶段生化需氧量 (或称 为氮氧化需氧量、硝化需氧量 )用硝化 BOD或 NOD u 或 L N 表示。 有机物 有机物 （可生物降解） （可生物降解） 异养菌 异养菌 新细胞 新细胞 呼吸 呼吸 （氧化） （氧化） O a 合成 合成 CO 2 ,H 2 O,能 能 ,NH 3 自养菌 自养菌 合成 合成 新细胞 新细胞 O c H 2 O,能 能 ,NO 2 - 残存物质 残存物质 CO 2 ,H 2 O,能 能 ,NH 3 O b 内源呼吸 内源呼吸 O d 能 能 , NO 3 - 新 新 细 细 胞 胞 可生物降解有机物降解过程示意图 null BOD的定义中规定有机物质被氧化分解至无机 物质，第一阶段生物氧化中，有机物中的 C已 经氧化至 CO 2 ， N氧化成 NH 3 ，都已经无机化 了。所以氨的继续氧化不在考虑之内，即不考 虑第二阶段生物氧化。 null 由于有机物的生化过程延续时间很长，在 20℃水温下，完成两阶段约需 100d以上。从 上图可见， 5d的生化需氧量约占总碳氧化需 氧量 BOD u 的 70％一 80％； 20d以后的生化反 应过程速度趋于平缓，因此常用 20d的生化需 氧量 BOD 20天， 20 作为总生化需氧量 L a 。 BOD 5天， 20℃ null 在工程实用上， 20d时间太长，故用 5d生化需氧量 BOD 5 作为可生物降解有机物的综合浓度指标，即 BOD 5天， 20℃ 。 null 由于硝化菌的世代 (即繁殖周期 )较长，一般要在碳化 阶段开始后的 5—7d，甚至 10d，才能繁殖出一定数量 的硝化菌，并开始氮氧化阶段，因此，硝化需氧量不 对 BOD 5 产生干扰。 不同温度、不同时间的 BOD的计算 null 第一阶段 BOD具有化学 动力学上的一级反应性 质，即反应速度与剩余 有机物的量呈正比： null L a ：有机物质的初始浓度，即第一阶段生化需 氧量（ BOD u ） ,mg/L null L:任何时刻 (t日 )剩余的有机物 , mg/L null K 1 :耗氧速率常数 解微分方程 null 令 X t 为 t时日内所降低的 有机物浓度 null 则： null X t 就是任何时日的生化 需氧量， null 不同的污水水质有不同 的 L a ，对于一个给定的 水样， L a 也随着温度的 增加而增加： 例：某废水 20 ℃的 BOD 5 是 150mg/L。已知此时耗氧速 率常数为 k 1 =0.10(1/d),求该废水 15 ℃时的 BOD 8 。 null 解： null (1)确定此废水 20 ℃时的 L a , null (2)计算 15 ℃时的 k 1 null (3)计算 15 ℃时的 L a null (4)计算 15 ℃时的 BOD 8 BOD的意义 null 1、具有直接的卫生定义，反应了自然水中的情况 null 2、能测定易降解的有机物 null 3、 BOD/COD>0.3才认为可以采用生物处理 BOD的缺点 null 1、耗时、不及时 null 2、当水中难生物降解物质含量较大时，误差大 null 3、工业废水中若缺少微生物生长的元素或含有抑制微 生物生长的物质，则影响测定。 null 所以还可以采用 COD No. 84 ? ? COD null 定义定义 :在一定的严格的条件下在一定的严格的条件下 ,水中各种有机物质水中各种有机物质 与外加的强氧化剂 与外加的强氧化剂 (K 2 Cr 2 O 7 ,KMnO 4 等 等 )作用时 作用时 ,所 所 消耗的氧量 消耗的氧量 ,叫做化学需氧量 叫做化学需氧量 ,用氧 用氧 (O 2 )的 的 mg/L数来 数来 表示。 表示。 null 强氧化剂：若使用重铬酸钾，则称之为重铬酸钾强氧化剂：若使用重铬酸钾，则称之为重铬酸钾 耗氧量，表示为 耗氧量，表示为 COD Cr ，习惯上简写为 ，习惯上简写为 COD，简 ，简 称化学需氧量 称化学需氧量 No. 85 null 若使用高锰酸钾作氧化剂，则称之为高锰若使用高锰酸钾作氧化剂，则称之为高锰 酸钾耗氧量，（ 酸钾耗氧量，（ COD Mn ，习惯上称耗氧量 ，习惯上称耗氧量 Oxygen Consumed,简写为 简写为 OC，有时也叫做 ，有时也叫做 高锰酸盐指数 高锰酸盐指数 ）。 ）。 No. 86 null 重铬酸钾可以将水中绝大部分有机物氧重铬酸钾可以将水中绝大部分有机物氧 化，但对于苯、甲苯等芳香烃类化合物则 化，但对于苯、甲苯等芳香烃类化合物则 较难氧化，并且 较难氧化，并且 COD Cr 还包括了水中存在的 还包括了水中存在的 无机性还原物质，一般来说 无机性还原物质，一般来说 COD Cr 与第一阶 与第一阶 段生化需氧量之差，可以粗略的表示不可 段生化需氧量之差，可以粗略的表示不可 生物降解的有机物量 生物降解的有机物量 No. 87 null 高锰酸钾指数的测定比较快速，但氧化能高锰酸钾指数的测定比较快速，但氧化能 力较重铬酸钾弱，水中不含氮的有机物质 力较重铬酸钾弱，水中不含氮的有机物质 在测定条件下易被高锰酸钾氧化，而含氮 在测定条件下易被高锰酸钾氧化，而含氮 的有机物则较难分解，所以高锰酸钾指数 的有机物则较难分解，所以高锰酸钾指数 适于测定天然水或适于饮用水处理中使用。 适于测定天然水或适于饮用水处理中使用。 null COD Cr 的标准测定方法是回流法（需要两个 的标准测定方法是回流法（需要两个 小时） 小时） No. 88 ? ? TOD： ： Total Oxygen Demand 总需氧量 总需氧量 null 有机物的主要成分是有机物的主要成分是 C、、 H、、 O、、 N、、 P、、 S等，当等，当 完全氧化后，分别生成 完全氧化后，分别生成 CO 2 、 、 H 2 O、 、 NO 2 、 、 SO 2 等 等 等， 等， null 定义：定义： 水样中的有机物在 水样中的有机物在 900℃ ℃ 高温下燃烧变成稳定的氧 高温下燃烧变成稳定的氧 化物时所需的氧量，叫做总需氧量，结果以氧 化物时所需的氧量，叫做总需氧量，结果以氧 (O 2 ) 的 的 mg/L计。 计。 No. 89 ? ? TOC： ： Total Organic Carbon， ， 总有机碳 总有机碳 null 定义：定义： 将水样在 将水样在 900～ ～ 950℃ ℃ 高温下燃烧，有机碳即氧化 高温下燃烧，有机碳即氧化 生成 生成 CO 2 ，量测所产生的 ，量测所产生的 CO 2 量，即得水样中的总 量，即得水样中的总 有机碳值，单位以 有机碳值，单位以 C的 的 mg／ ／ L计。 计。 null 当然，无机碳在高温下也会转化成当然，无机碳在高温下也会转化成 CO 2 ，可以通 ，可以通 过压缩空气吹脱无机碳酸盐，排除干扰。 过压缩空气吹脱无机碳酸盐，排除干扰。 No. 90 null TOD和和 TOC这两者都是燃烧化学氧化反应，一个这两者都是燃烧化学氧化反应，一个 以 以 (O 2 )表示，一个以 表示，一个以 C表示，都必须在专门的仪器 表示，都必须在专门的仪器 中进行，分别称为 中进行，分别称为 TOD测定仪， 测定仪， TOC测定仪。 测定仪。 null 优点：速度快、误差小优点：速度快、误差小 null 缺点：仪器昂贵缺点：仪器昂贵 No. 91 （二）难于生物降解的有机污染物 （二）难于生物降解的有机污染物 null 定义：定义： 不易被微生物降解的有机物，化学性质稳 不易被微生物降解的有机物，化学性质稳 定，称之为难于生物降解的有机污染物 定，称之为难于生物降解的有机污染物 null 例如：农药、酚类化合物、高分子聚合物等例如：农药、酚类化合物、高分子聚合物等 等 等 null 这类物质只能用这类物质只能用 COD、、 TOC、或、或 TOD等表示等表示 或用专门的指标，如 或用专门的指标，如 DDT表示 表示 No. 92 特点： 特点： null 1、很强的化学稳定性，不易被微生物降解或降解、很强的化学稳定性，不易被微生物降解或降解 速度极为缓慢。 速度极为缓慢。 null 2、或多或少都有毒性，不少还是、或多或少都有毒性，不少还是 “三致物质三致物质 ”（致（致 癌、致突变、致畸） 癌、致突变、致畸） No. 93 POPS null 持久性有机污染物质（持久性有机污染物质（ Persistent Organic Pollutions ） ） null www.china-pops.net No. 94 国际首批控制的 国际首批控制的 12种 种 持久性有机污染物快速认识 持久性有机污染物快速认识 null 艾氏剂（艾氏剂（ Aldrin）） ：： 有机氯农药有机氯农药 null 狄氏剂（狄氏剂（ Dieldrin）） ：： 有机氯农药有机氯农药 null 异狄氏剂（异狄氏剂（ Endrin）） ：： 有机氯农药有机氯农药 null 滴滴涕（滴滴涕（ DDT）） ：： 有机氯农药，也用作农药中间体有机氯农药，也用作农药中间体 null 氯丹（氯丹（ Chlordane）） ：： 有机氯农药有机氯农药 null 毒杀芬（毒杀芬（ Toxaphene）） ：： 有机氯农药有机氯农药 null 六氯苯（六氯苯（ Hexachlobenzene）） ：： 有机氯农药，也用作精细化工产品有机氯农药，也用作精细化工产品 null 灭蚁灵（灭蚁灵（ Mirex）） ：： 有机氯农药有机氯农药 null 七氯（七氯（ Heptachlor）） ：： 有机氯农药有机氯农药 null 多氯联苯（多氯联苯（ PCBs）） ：： 精细化工产品精细化工产品 null 二恶英和呋喃类（二恶英和呋喃类（ PCDDs/PCDFs）） ：： 非故意制造的副产品或者二非故意制造的副产品或者二 次污染物质次污染物质 No. 95 （三）无直接毒害作用的无机污染物 （三）无直接毒害作用的无机污染物 无直接毒害作用的无机污染物 颗粒状无机物质酸碱及其无机盐类氮、磷等植物性营养物质 No. 96 1、颗粒状的无机物 、颗粒状的无机物 就是泥沙、矿渣 就是泥沙、矿渣 悬浮固体 颗粒状无机物颗粒状有机物 悬浮固体 密度小于水的密度密度与水接近密度大于水的密度 浮渣浮渣悬浮态悬浮态可沉固体可沉固体 污泥(有机的) 沉渣(无机的) No. 97 水中的固体的定义 水中的固体的定义 null 一定温度（一定温度（ 103－－ 105 ℃℃ ）下）下 ,将水样蒸发至干时所将水样蒸发至干时所 残余的固体物质总量 残余的固体物质总量 ,叫做总残渣、总固体或叫蒸 叫做总残渣、总固体或叫蒸 发残渣。 发残渣。 Total Solids（ （ Mg/L) null (说明，此温度下得到的残渣保留了结晶水和部分说明，此温度下得到的残渣保留了结晶水和部分 吸着水，重碳酸盐转化为碳酸盐，有机物挥发逸 吸着水，重碳酸盐转化为碳酸盐，有机物挥发逸 失的少） 失的少） No. 98 TS(按溶解性划分) 溶解固体 (Dissolved Solids) (总可滤残渣) 悬浮固体 (Suspended Solids) (总不可滤残渣) No. 99 TS(按挥发性) 挥发性固体 (Volatile Solids) (灼烧减重) 固定性固体 (Fixed Solids) (灼烧残渣) null 600℃℃ 灼烧与灼烧与 103~105℃℃ 灼烧的重量相比灼烧的重量相比 ,失去的失去的 重量叫 重量叫 “灼烧减重 灼烧减重 ”，有机物在此温度下分解为 ，有机物在此温度下分解为 CO 2 ， ， H 2 O null 600℃℃ 灼烧后残余的重量叫做灼烧后残余的重量叫做 FS No. 100 null TS＝悬浮固体＋溶解固体＝挥发性固体＋＝悬浮固体＋溶解固体＝挥发性固体＋ 固定性固体 固定性固体 null 可沉固体的测量用沉淀筒，时间：可沉固体的测量用沉淀筒，时间： 1～～ 2小小 时，用可沉降物的体积来表示，如 时，用可沉降物的体积来表示，如 ml／ ／ L No. 101 2、酸、碱度 、酸、碱度 null 一般用一般用 pH表示，天然水体的表示，天然水体的 pH一般为一般为 6－－ 9，所以，所以 要求处理后的污水的 要求处理后的污水的 pH也在这个范围内 也在这个范围内 总碱度 碳酸盐碱度重碳酸盐碱度氢氧化物碱度 No. 102 3、 、 N、 、 P等植物性营养物质 等植物性营养物质 null 来源：人、动物的排泄物；农肥来源：人、动物的排泄物；农肥 null N、、 P是导致湖泊富营养化的主要物质是导致湖泊富营养化的主要物质 No. 103 （四）有直接毒害作用的无机污染物 （四）有直接毒害作用的无机污染物 六大毒物 六大毒物 null 1、非金属的无机有毒物质、非金属的无机有毒物质 null 氰化物氰化物 CN －－ null 砷砷 As null 2、重金属毒性物质、重金属毒性物质 null 汞汞 Hg、铬、铬 Cr、镉、镉 Cd、铅、铅 Pb No. 104 特点： 特点： null 1、浓度不高、毒性巨大、浓度不高、毒性巨大 null 2、微生物不能降解、微生物不能降解 null 3、生物对这些毒物有富集作用、生物对这些毒物有富集作用 null 鱼饵鱼饵 虾虾 小鱼小鱼 大鱼大鱼 人人 No. 105 null 还有一些水质指标，如生物性指标（细菌总数、还有一些水质指标，如生物性指标（细菌总数、 大肠菌群数）、硬度、浊度，等等 大肠菌群数）、硬度、浊度，等等 No. 106 No. 107 第 第 2节 节 水体污染与自净 水体污染与自净 null 2.2.1 水体污染及其危害水体污染及其危害 null 2.2.2 水体自净与水环境容量水体自净与水环境容量 No. 108 2.2.1 水体污染及其危害 水体污染及其危害 水体污染 水体污染 自然污染人为污染 No. 109 自然污染 自然污染 null 水在水在 凝结时需要晶核凝结时需要晶核 ，所以水在变成液滴时，就，所以水在变成液滴时，就 会带入杂质 会带入杂质 null 水的水的 溶解能力也非常强溶解能力也非常强 null 水的水的 流动性很强流动性很强 ：其与大气、土壤、岩石接触会：其与大气、土壤、岩石接触会 带入更多的杂质 带入更多的杂质 null 动植物尸体腐败、火山喷发等动植物尸体腐败、火山喷发等 其他原因其他原因 （高浊度（高浊度 水、钙镁离子过高、铁锰含量超标） 水、钙镁离子过高、铁锰含量超标） No. 110 人为污染 人为污染 null 人的活动使大量工业、农业和生活废弃物排入水人的活动使大量工业、农业和生活废弃物排入水 中引起污染 中引起污染 null 人为污染是主要的人为污染是主要的 No. 111 水体污染 水体污染 物理性污染化学性污染生物性污染 No. 112 一、物理性污染 一、物理性污染 null 1、感官性污染、感官性污染 null 2、热污染、热污染 null 3、悬浮物污染、悬浮物污染 null 4、油类污染、油类污染 null 5、放射性污染、放射性污染 null 6、植物性污染、植物性污染 —N、、 P的污染及其危害的污染及其危害 No. 113 1、感官性污染 、感官性污染 null 颜色、嗅觉、味道颜色、嗅觉、味道 No. 114 2、热污染 、热污染 ［ ［ 1］随着温度的升高，水的饱和溶解氧下降，亏氧 ］随着温度的升高，水的饱和溶解氧下降，亏氧 量下降（一定温度下，饱和 量下降（一定温度下，饱和 DO与实际 与实际 DO之 之 差），大气向水中的复氧下降，而生物耗氧增 差），大气向水中的复氧下降，而生物耗氧增 加，所以水中 加，所以水中 DO迅速下降，水生生物死亡，水质 迅速下降，水生生物死亡，水质 恶化 恶化 ［ ［ 2］温度每升高 ］温度每升高 10℃ ℃ ，化学反应速度增加 ，化学反应速度增加 1倍 倍 ［ ［ 3］水中细菌加速繁殖，若以这样的水为水源 ］水中细菌加速繁殖，若以这样的水为水源 水，则混凝剂投加量增加，加氯量增加，同时使 水，则混凝剂投加量增加，加氯量增加，同时使 有机氯化物更快转化为氯仿这种致癌物质 有机氯化物更快转化为氯仿这种致癌物质 ［ ［ 4］藻类加速繁殖，加速水体富营养化 ］藻类加速繁殖，加速水体富营养化 No. 115 3、悬浮物污染 、悬浮物污染 危害 危害 [1]降低光的穿透率，减弱光合作用，妨碍水体自净 降低光的穿透率，减弱光合作用，妨碍水体自净 [2]堵塞鱼鳃、导致鱼死亡，造纸的制浆废水这种危 堵塞鱼鳃、导致鱼死亡，造纸的制浆废水这种危 害最大 害最大 [3]微生物新陈代谢加快， 微生物新陈代谢加快， DO降低 降低 [4]是各种污染物的载体 是各种污染物的载体 No. 116 4、油类污染 、油类污染 危害 危害 [1]油膜隔绝大气与水面，破坏水体富氧， 油膜隔绝大气与水面，破坏水体富氧， 1滴石油 滴石油 产生 产生 0.25m 2 的油膜 的油膜 [2]堵塞鱼鳃、导致鱼死亡 堵塞鱼鳃、导致鱼死亡 [3]气味，不适于饮用 气味，不适于饮用 No. 117 5、放射性污染 、放射性污染 null 核工业发展而导致的核工业发展而导致的 null 放射性矿藏的开采、核试验、核电站放射性矿藏的开采、核试验、核电站 null 同位素在医学、工业、研究等领域的应用同位素在医学、工业、研究等领域的应用 No. 118 No. 119 No. 120 No. 121 No. 122 6、植物性污染 、植物性污染 — N、 、 P的污染及其危害 的污染及其危害 [1]含氮物质的转化 含氮物质的转化 [2]含磷物质的转化 含磷物质的转化 [3]氮磷的污染与水体富营养化 氮磷的污染与水体富营养化 [1]含氮物质的转化 含氮物质的转化 No. 124 总氮 （TN） 有机氮org-N无机氮 氨氮NH 3 亚硝酸氮NO 2 硝酸氮NO 3 凯氏氮 （TKN) No. 125 null 有机氮在细菌的作用下，转化为氨氮，叫有机氮在细菌的作用下，转化为氨氮，叫 氨化氨化 null 氨氮在亚硝酸菌和硝酸菌的作用下，转化成氨氮在亚硝酸菌和硝酸菌的作用下，转化成 NO 2 －－ 和 和 NO 3 －－ ，条件： ，条件： DO存在 存在 null 在缺氧条件下，硝态氮可转化为在缺氧条件下，硝态氮可转化为 N 2 ，反硝化细菌 ，反硝化细菌 作用 作用 No. 126 [2]含磷物质的转化 含磷物质的转化 存在形式： 存在形式： null 正磷：正磷： 磷酸根、偏、正磷酸盐磷酸根、偏、正磷酸盐 :PO 4 3- ,HPO 4 2- ,H 2 PO 4 - null 聚磷：聚磷： 聚合磷酸盐聚合磷酸盐 P 2 O 7 4- ,P 3 O 10 5- null 有机磷有机磷 No. 127 null 溶解性的磷溶解性的磷 ：正磷、聚磷、有机磷：正磷、聚磷、有机磷 null 悬浮性的磷悬浮性的磷 ：有机磷：有机磷 null 在一定条件下，聚磷会水解为正磷，大部分溶解在一定条件下，聚磷会水解为正磷，大部分溶解 性有机磷也会降解为正磷 性有机磷也会降解为正磷 null 悬浮性的磷可能还包括：已经形成化学沉淀物的悬浮性的磷可能还包括：已经形成化学沉淀物的 正磷酸盐和生物学上的聚磷酸盐 正磷酸盐和生物学上的聚磷酸盐 null 正磷正磷 的化学特性就是很容易与的化学特性就是很容易与 Ca 2+, Fe 3+ ,Al 3+ 形成 形成 难溶性沉淀物 难溶性沉淀物 No. 128 [3]氮磷的污染与水体富营养化 氮磷的污染与水体富营养化 null 水体富营养化水体富营养化 (eutrophication)的定义：的定义： null 是湖泊分类和演化的一个概念，它是指湖泊的老化和消失。是湖泊分类和演化的一个概念，它是指湖泊的老化和消失。 藻类生长的限制因素是磷和氮，水中 藻类生长的限制因素是磷和氮，水中 N、 、 P增加，会使水 增加，会使水 中藻类过量生长，随后藻类死亡和随之而来异养微生物的 中藻类过量生长，随后藻类死亡和随之而来异养微生物的 代谢活动，使得水中的 代谢活动，使得水中的 DO被迅速耗尽，造成水体质量恶 被迅速耗尽，造成水体质量恶 化和水生态环境结构破坏，这就是水体富营养化现象 化和水生态环境结构破坏，这就是水体富营养化现象 null 湖泊的正常发展：湖泊的正常发展： null 贫营养湖、富营养湖、沼泽地、旱地贫营养湖、富营养湖、沼泽地、旱地 No. 129 危害 危害 1、 、 造成水体感官性污染 造成水体感官性污染 null 氮磷过多，使藻类过度繁殖，水有霉味、臭味、氮磷过多，使藻类过度繁殖，水有霉味、臭味、 泥土味、腥味，给人以不舒适的感觉 泥土味、腥味，给人以不舒适的感觉 null 蓝绿藻大量繁殖，使水体混浊，透明度下降蓝绿藻大量繁殖，使水体混浊，透明度下降 null 裸藻过度繁殖，会形成绿色、褐色或红色的裸藻过度繁殖，会形成绿色、褐色或红色的 “水华水华 ” null 甲藻过度繁殖或海生腰鞭毛目生物过度繁殖，会甲藻过度繁殖或海生腰鞭毛目生物过度繁殖，会 使海水呈红色或褐色，叫 使海水呈红色或褐色，叫 “赤潮 赤潮 ” No. 130 2、 、 消耗水体的溶解氧 消耗水体的溶解氧 null 藻类覆盖水面，限制复氧和阳光穿透，影响光合藻类覆盖水面，限制复氧和阳光穿透，影响光合 作用 作用 null 藻类大量耗氧藻类大量耗氧 null 死亡的藻类在水底分解，还会耗氧死亡的藻类在水底分解，还会耗氧 3、 、 向水体释放毒素，使人和牲畜得病 向水体释放毒素，使人和牲畜得病 4、 、 藻类占据的空间过大，影响水生生态平衡和渔业 藻类占据的空间过大，影响水生生态平衡和渔业 发展 发展 No. 131 5、 、 影响供水水质，并增加供水成本 影响供水水质，并增加供水成本 null 藻类过多，造成给水处理中的滤池阻塞，加大滤藻类过多，造成给水处理中的滤池阻塞，加大滤 池反冲洗次数 池反冲洗次数 null 为消除藻类，增大了加氯量为消除藻类，增大了加氯量 null 藻类产生某些有机物，分解后会产生致突变前驱藻类产生某些有机物，分解后会产生致突变前驱 物质、如腐殖质，对人体造成危害 物质、如腐殖质，对人体造成危害 null 增加了制水成本增加了制水成本 No. 132 浮游藻类稀少 浮游藻类稀少 浮游藻类茂盛 浮游藻类茂盛 特征鱼类：鲑鱼等 特征鱼类：鲑鱼等 特征鱼类：鲤、草、鲢等 特征鱼类：鲤、草、鲢等 湖泊温度较较低（冷水） 湖泊温度较较低（冷水） 湖泊温度较较高（温水） 湖泊温度较较高（温水） 水质清澈透亮 水质清澈透亮 水质混浊发暗 水质混浊发暗 湖底多为砂石、砂砾 湖底多为砂石、砂砾 湖底多为污泥沉淀物 湖底多为污泥沉淀物 湖泊通常较深 湖泊通常较深 湖泊通常较浅 湖泊通常较浅 有根植物稀疏 有根植物稀疏 有根植物茂盛 有根植物茂盛 营养物质贫乏 营养物质贫乏 营养物质丰富 营养物质丰富 贫营养湖泊 贫营养湖泊 富营养湖泊 富营养湖泊 No. 133 二、化学性污染及其危害 二、化学性污染及其危害 （一）、无机性污染及其危害 （一）、无机性污染及其危害 （二）、有机性污染及其危害 （二）、有机性污染及其危害 （三）、生物性污染及其危害 （三）、生物性污染及其危害 No. 134 （一）、无机性污染及其危害 （一）、无机性污染及其危害 1、酸、碱、无机盐的污染 、酸、碱、无机盐的污染 null 危害：破坏水体的自然缓冲作用，增加水危害：破坏水体的自然缓冲作用，增加水 中的无机盐类、硬度，改变水体正常的 中的无机盐类、硬度，改变水体正常的 pH， ， 2、重金属等有毒物质污染 、重金属等有毒物质污染 No. 135 （二）、有机性污染及其危害 （二）、有机性污染及其危害 null 表达：表达： BOD、、 COD、、 TOC和和 TOD等等 null 危害：危害： 消耗水中的溶解氧，使水中消耗水中的溶解氧，使水中 DO水平低于正水平低于正 常范围甚至使水体缺氧、厌氧，这时如果水中的 常范围甚至使水体缺氧、厌氧，这时如果水中的 有机物继续增加，厌氧微生物就会分解有机物， 有机物继续增加，厌氧微生物就会分解有机物， 产生 产生 H 2 S， ， NH 4 ， ， CH 4 等有毒和臭味的气体，使水 等有毒和臭味的气体，使水 体 体 “黑臭 黑臭 ”。 。 No. 136 （三）、生物性污染及其危害 （三）、生物性污染及其危害 null 主要指病原微生物的污染主要指病原微生物的污染 null 主要由医院污水，垃圾渗滤液，屠宰废水等排主要由医院污水，垃圾渗滤液，屠宰废水等排 入水体引起的，如：霍乱、伤寒、痢疾、蛔虫 入水体引起的，如：霍乱、伤寒、痢疾、蛔虫 病、 病、 SARS等等 等等 null 危害：严重危害人类健康危害：严重危害人类健康 No. 137 2.2.2 水体自净和水环境容量 水体自净和水环境容量 null 水体自净的定义水体自净的定义 ：： 污染物进入天然水体后，通过物理、化学和生物 污染物进入天然水体后，通过物理、化学和生物 因素的共同作用，使污染物的总量减少或浓度降 因素的共同作用，使污染物的总量减少或浓度降 低，曾受污染的天然水体部分地或完全的恢复原 低，曾受污染的天然水体部分地或完全的恢复原 状 状 No. 138 水体自净按作用机制可以分为三类： 水体自净按作用机制可以分为三类： null 1、物理过程、物理过程 ：稀释、扩散、挥发、沉淀等等、：稀释、扩散、挥发、沉淀等等、 null 2、化学和物理化学过程、化学和物理化学过程 ：氧化、还原、吸附、凝：氧化、还原、吸附、凝 聚、中和等等 聚、中和等等 null 3、生物学和生物化学过程、生物学和生物化学过程 ：进入水体中的污染物：进入水体中的污染物 质，特别是有机物质，由于水中的微生物的代谢 质，特别是有机物质，由于水中的微生物的代谢 活动而被分解氧化并转化为无机物的过程 活动而被分解氧化并转化为无机物的过程 No. 139 null 从水体污染控制的角度来看，水体对废水从水体污染控制的角度来看，水体对废水 的稀释、扩散及生物化学降解是水体自净 的稀释、扩散及生物化学降解是水体自净 的主要问题 的主要问题 No. 140 一、废水在水体中的稀释和扩散 一、废水在水体中的稀释和扩散 null 稀释只是降低这些物质的浓度，而不能去除污染稀释只是降低这些物质的浓度，而不能去除污染 物质 物质 （一）稀释机理 （一）稀释机理 null 物质的流动可分为物质的流动可分为 推流和扩散推流和扩散 。。 null 推流：推流： 随水流前进的方向的运动随水流前进的方向的运动 null 扩散：扩散： 污染物质由高浓度处向低浓度处迁移污染物质由高浓度处向低浓度处迁移 No. 141 推流 推流 null V：河流流速：河流流速 , m/s null C：污染物质的浓度：污染物质的浓度 mg/m 3 null Q 1 ：污染物质推流量 ：污染物质推流量 mg/（ （ m 2 ·s） ） 河流的速度越大，单位时间通过单位面积输送的 河流的速度越大，单位时间通过单位面积输送的 污染物质的数量也越多 污染物质的数量也越多 vCQ = 1 No. 142 扩散 扩散 null K：扩散系数：扩散系数 , m 2 /s null dC／／ dx：单位路程长度上的浓度变化值：单位路程长度上的浓度变化值 mg/（ （ m 3 m) 浓度差越大，单位时间，单位面积扩散的 浓度差越大，单位时间，单位面积扩散的 污染物质的量也越多 污染物质的量也越多 dx dC KQ ?= 2 No. 143 二、水体混合稀释 二、水体混合稀释 影响污染物质与水完全混合的因素有三： 影响污染物质与水完全混合的因素有三： 1、河水流量与废水流量之比， 、河水流量与废水流量之比， 比值越大，需要的距离越长，才能在整个断面上， 比值越大，需要的距离越长，才能在整个断面上， 完全混合均匀 完全混合均匀 2、废水排放口的形式： 、废水排放口的形式： null 在岸边集中排放，时间距离较长在岸边集中排放，时间距离较长 null 分散于河中央排放，完全混合时间较短分散于河中央排放，完全混合时间较短 No. 144 3、河流水文条件 、河流水文条件 null 河深、流速、河道弯曲情况，是否有急流河深、流速、河道弯曲情况，是否有急流 跌水等等 跌水等等 No. 145 混合系数的概念 混合系数的概念 null Q：河水的总流量，：河水的总流量， null Q 计计 ：取水点，参与混合稀释的河水流量 ：取水点，参与混合稀释的河水流量 null 在未达到完全混合之前，只有部分河水参与了对在未达到完全混合之前，只有部分河水参与了对 废水的稀释， 废水的稀释， null 完全混合点的河道断面及其下游，混合系数为完全混合点的河道断面及其下游，混合系数为 1，， 从排水口至完全混合断面，混合系数小于 从排水口至完全混合断面，混合系数小于 1 Q Q 计 =α No. 146 null 当河道平直，并且没有局部急流的地段时，当河道平直，并且没有局部急流的地段时， null L 计计 ：废水排放口至计算断面的距离 ：废水排放口至计算断面的距离 null L 全混全混 ：废水排放口至完全混合断面的距离 ：废水排放口至完全混合断面的距离 全混 计 L L =α No. 147 稀释比（取水点处） 稀释比（取水点处） null q：废水流量，：废水流量， null Q 计计 ：取水点，参与混合稀释的河水流量 ：取水点，参与混合稀释的河水流量 q αQ ＝ q Q n 计 = No. 148 计算断面上（取水点处） 计算断面上（取水点处） null 污染物浓度：污染物浓度： null C：计算断面上，污染物质：计算断面上，污染物质 的浓度 的浓度 (mg/L) null C 1 ：废水中污染物质的浓度 ：废水中污染物质的浓度 (mg/L) null C 2 ：原河水中污染物质的浓 ：原河水中污染物质的浓 度 度 (mg/L) null 同前同前 qQ QCqC C + + = )( )( 21 α α q,α No. 149 null 如果河中没有这种污如果河中没有这种污 染物，且 染物，且 Q≥ ≥ q，则 ，则 n C Q qC C 11 == α No. 150 二、水体的生化自净 ? 指有机污染物随河水流动而进行的生 物化学自净 ? (一 )：水体中氧的消耗与溶解 ? (二 )：氧垂曲线 No. 151 (一 )：水体中氧的消耗与溶解 ? 河流中氧的消耗 ： (1)天然和人工培养的细菌对排入河流的悬浮和溶解性有 机物的氧化作用 (2)污泥和水底沉积物的需氧作用 No. 152 ?河流的复氧作用 (1)河水和废水中原来含有的氧 (2)大气中的氧向含氧不足的水体扩散溶解，直至 水中 DO达到饱和 (3)水生植物白天的光合作用放出氧气，溶于水 中，有时还可使水体中的氧达到过饱和状态 No. 153 ? 一般要求河流中 DO大于 4mg/L。 ? 废水排入口（受污点）下游各点处 DO的 变化十分复杂 No. 154 No. 155 Dissolved oxygen depletion (From: Environmental Science: A Global Concern, 3rd ed. by W.P Cunningham and B.W. Saigo, WC Brown Publishers, ? 1995) Trout鲑鱼 perch河鲈 bass鲈鱼 mayfly蜉蝣纲 stonefly larvae幼虫 Caddish fly石蚕蛾 Trash垃圾 midge 蚊子 blackfly墨蚊 No. 156 (二 )：氧垂曲线 ?所作假设 1、单向河流，单个污染源，没有支流，河 流截面不大的河段，藻类和底泥影响此 处忽略 2、污染物排放后就均匀分布在整个河流断 面上，沿河流中心线无返混现象 3、只考虑有机物耗氧和大气复氧 No. 157 A、大气复氧 ? 因为：复氧速度 正比于 亏氧量 ? 所以： t-k t-K D D e D D D-K dt dD DK dt DDd dt d 2 2 10 )(( 0 0 2 2 0 = = = == ? = 所以： 即： 复氧速度 复氧量） No. 158 ? K 2 、 k 2 ：复氧速率常数 (1/d),k 2 =0.434K 2 ? D:亏氧量 D=C 0 -C x ? C 0 :一定温度下，水中饱和溶解氧 ,mg/L ? C x :河水中实际溶解氧浓度 ,mg/L ? D 0 :t=0,D=D 0 ,起点或受污点的亏氧量 (mg/L)，时间为 t 时， D=D ? D 0 -D为复氧量 ? 即 D 0 -D =(C 0 -起点实际氧浓度）－（ C 0 － t日时的实际 氧浓度）＝ t日时的实际氧浓度－起点实际氧浓度 ＝ 复氧量 No. 159 B、有机物耗氧 ? 有机物生化降解的耗氧速度 正比于 河水中存 在的有机物 ? ? ? ? ? ? ? == == ==? ?? tktK t LeLL LLt LK dt dL 11 10 ,0 00 0 1 耗氧速度 No. 160 ? L 0 ：有机污染物总量，即氧化全部有机物所 需要的氧量 ? L t ： t时刻水中残存的有机污染物 ? t：时间 ,d ? k 1 ,K 1 :耗氧速率常数 ,k 1 =0.434K 1 047.1 )20()( )()( 20 11 1121 12 = = = ? ? θ θ θ T TT kTk TkTk No. 161 ? t日的时候，即河水向前流动了 t天，此时水中 实际的溶解氧为 C x (mg/L),溶入的氧 为 C x2 ;消耗 的氧 为 C x1 。 LK dt dC DK dt dC dt dD dt dC CCD dt dC dt dC dt dC CCC x x x x xxx xxx 1 1 2 2 0 12 12 = = ?= ?= ?= ?= 复氧 耗氧 No. 162 河流中氧垂曲线方程（菲利浦斯方程） t-Kt-Kt-K t tktktk t eD)-e(e -KK LK D D kk Lk D DL-KK dt dD 221 221 0 12 01 0 12 01 21 10)1010( += +? ? = = ??? 或 解方程有： 有： No. 163 氧垂曲线到达氧垂点的时间 dt Lk kkD k k kk t dt dD c c t , ] )( 1[lg 1 ,0 01 120 1 2 12 需的时间：从受污点至临界点所 有令 ? ? ? ? ? ? ? ? ? = = No. 164 氧垂点的亏氧量（临界亏氧量） 需的时间：从受污点至临界点所 临界点的亏氧值 有令 c c tk c t t D L k k D dt dD c : 10 ,0 1 0 2 1 ? = = No. 165 意义： ? 1、用于分析受有机污染的河水中 DO的变 化动态，推求河流的自净过程及其环境容 量，进而确定可排入河流的有机物最大限 量，故可用于确定污水处理厂的处理程度 ? 2、推算确定最大缺氧点即氧垂点的位置及 到达时间，并依此制定河流水体防护措施 No. 166 生活污水耗氧速率常数 k1 0.15830.12600.10.07950.06320.05020.03999k 1 302520151050 水温 25201510 0.150.11 缓流水体 0.2150.20.1850.17 流速小于1m/s水体 0.5400.500.4600.425 流速大于1m/s水体 0.8650.800.7400.684 急流水体 水温（℃）河流水温条件 复氧速率常数 k2 No. 167 例：某污水处理厂的出水排入河流。废水最大流量 15000m 3 /d， BOD 5 =40mg/L， DO=2mg/L，水温 25℃。废水排 入口上游处河流最小流量为 0.5m 3 /s， BOD 5 =3mg/L， DO＝ 8mg/L，水温 22℃。设废水与河水瞬间混合均匀， k 1 =0.1d -1 ， k 2 =0.17d -1 (20℃ )，试求临界亏氧量及其发生时间。 解： (1):确定废水与河水混合后 ? A:废水流量 q=15000m 3 /d=0.17m 3 /s ? 河水流量 Q＝ 0.5m 3 /s ? 混合后的流量 Q mix =q+Q=0.67m 3 /s No. 168 ? B:废水 BOD 5 y w =40mg/L ? 河水 BOD 5 y r =3mg/L ? 混合后 BOD 5 ? C:混合后水中溶解氧 Lmg y L Lmg qQ qyQy y tk mix wr mix /2.18 101 4.12 101 /4.12 17.05.0 17.0405.00.3 51.0 0 1 = ? = ? = = + ×+× = + + = ×?? LmgDO mix /5.6 17.05.0 17.00.25.00.8 = + ×+× = No. 169 ? D:混合后的水温 (2)对 k 1 和 k 2 作温度校正 (3):亏氧量 ? 22.8℃， C 0 ＝ 8.7(饱和溶解氧 ) ? D 0 =8.7-6.5=2.2mg/L CT 0 min 8.22 17.05.0 17.0255.022 = + ×+× = )(19.0047.1: )(11.0047.1: 1208.22 )20(2)8.22(2 1208.22 )20(1)8.22(1 ?? ?? == == dkkb dkka No. 170 Lmg L k k D b d Lk kkD k k kk t a c tk c c /32.5 102.18 19.0 11.0 10 : 68.2 ] 2.1811.0 )11.019.0(2.2 1[ 11.0 19.0 lg 11.019.0 1 ] )( 1[lg 1 : )4( 7.211.0 0 2 1 01 120 1 2 12 1 = ×= ×= = ? ? ? ? ? ? × ? ? ? = ? ? ? ? ? ? ? ? ? = ×? ? 临界亏氧量 临界亏氧量发生时间 间临界亏氧量及其发生时 No. 171 三、水环境容量 ? 定义：一定水体在规定的环境目标下所能容纳污染物 质的最大负荷量 ? 影响因素： 1.水体特征： ? 水体的各种水文参数 (河宽、河深、流量、流速等等 )、 背景参数 (水的 pH、碱度、硬度、污染物质的背景值 等 ) ? 自净参数 (物理的、物理化学的、生物化学的）和工程 因素 (水上的工程设施 ,如闸、堤、坝以及污水向水体 的排放位置、排放方式等等 ) No. 172 2、污染物特征 ? 污染物的扩散性、持久性、生物降解性。 ? 一般而言， 污染物的物理化学性质越稳定，环 境容量越小。 ? 耗氧有机物的水环境容量 最大 ，难降解有机物 的水环境容量 很小 ，而重金属的水环境容量则 甚微 。 No. 173 3、水质目标 ? 水质对污染物的容纳能力是相对于水体满足一 定的用途和功能而言的。 ? 水的用途和功能不同，允许存在于水体的污染 物的量也不同 No. 174 我国 水环境质量标准 将 水体分为 5类 ， ? I类 主要适用于源头水、国家自然保护区； ? II类 主要适用于集中式生活饮用水水源地一级保 护区、珍贵鱼类保护区、鱼虾产卵区 ? III类 主要适用于集中式生活饮用水水源地二级保 护区、一般鱼类保护区及游泳区 ? IV类 主要适用于一般工业用水区及人体非直接接 触的娱乐用水区 ? V类 主要适用于农业用水区及一般景观要求区域 No. 175 No. 176 第3节饮用水水质与健康 3.1水体中的生物对人体健康的影响 3.2水体中的化学物质对人体健康的影响 3.3水质与地方病 No. 177 3.1水体中的生物对人体健康的影响 ? 细菌 ? 病毒 ? 寄生虫 ? 藻类 No. 178 3.2水体中的化学物质对人体健康的影响 ? 微量元素及其他无机物 ? 有机物 农药 酚类化合物 芳香烃类化合物 ? 放射性物质 ? 消毒及其副产物 No. 179 3.3水质与地方病 ? 甲状腺肿 ----碘 ? 冠心病 ---高硬度水 ? 心血管和癌症 ---氟 ? 克山病 ---硒 ? 大骨节病 ---腐殖酸 No. 180 No. 181 第4节用水水质标准 ? 4.1 生活饮用水标准 ? 4.2 其他用水水质标准 No. 182 ? 有现代意义的饮用水标准是在本世纪初在美国出现 ―― 《公共卫生署饮用水水质标准》 1914年，只针 对细菌数量 , 由此大大减少了伤寒病死亡的人数。 ? 到 1962年期间，有过修订，但主要是针对化学物质、 生物学指标和感官指标 ? 1974年通过了《安全饮用水法》（ Safe drinking water act）， ? 1975年颁布了《国家暂行饮用水基本规则》 （ National Interim primary drinking water regulations） ―― 美国饮用水水质标准上的里程碑 , 增加了 6种有机物的限制 4.1 生活饮用水标准 --国际情况 No. 183 ? 1979年修改《国家暂行饮用水基本规则》 ? 1986年提出了《安全饮用水法修正案》（ Safe Drinking Water Act Amendments）《暂行规定》 ? 《国家饮用水基本规定》（ National Primary Drinking Water Regulations） 提出了达到该标准的最佳可行技 术（ Best available technology）。 ? 以后，不断改进，增加限制有机物的种类。 ? 美国等的情况代表了国际上先进水平水质标准的发展趋 势。有机物指标的数目超过了水质指标总数的 2/3，特 别是消毒副产物项目的增加。 No. 184 ? 1956年 制订了第 1个「生活饮用水卫生标准 （试行）」， 16项水质指标 ? 1976年 项目修订增加到 23项 ? 1986 年 GB5749-85 共 35项，关于有机物指标只有 6项 ? 2001年 6月新标准 [生活饮用水卫生规范 ] 4.1 生活饮用水标准 --国内情况 No. 185 ? 2005年 6月 1日建设部颁布实施了《城市供水 水质标准》 ，有机污染物的检测由过去的两 种增加到 27种，与现行的《生活饮用水卫生 标准》相比，检测项目由 35项增加到 93项， 包括一些分量检测，总项目达 101项，其中常 规检测项目 42项，非常规检测项目 59项。其 中，新增项目主要是对有机污染物和农药的 检测、对消毒副产物和原虫类病毒体的检测。 No. 186 新的方向：内分泌紊乱物质 ? 注重水的外观、预防传染病 ― 去除重金属 ―― 去除微 量有机物 ----内分泌紊乱物质。 ? 有关的内分泌紊乱物质的提出始于 90年代初野生动物 学者的会议上。 ? 96年美国开始食品、饮用水中内分泌紊乱物的筛控方 法研究。然后欧洲经济协力开发组织开始研究。 ? 97年日本，定出被怀疑的物质 67, 包括：（ 1）杀虫剂、 除草剂， 45种；（ 2）工业原料，有机氯化合物；（ 3） 副产物，如二恶英。 No. 187 ? 食品及饮料水质标准 饮用净水标准（ CJ-1999） ? 城市杂用水质标准 GB/T18920-2002 ? 游泳池用水 符合生活饮用水标准 ? 工业用水水质标准 不同行业有所不同 4.2 其他用水标准 No. 188 No. 189 第5节污水的排放标准 ? 5.1、污水排放标准制定的依据 ? 5.2、国外污水排放标准 ? 5.3、我国污水排放标准 No. 190 5.1、污水排放标准制定的依据 我国水环境质量标准将水体分为 5类， ? I类 主要适用于源头水、国家自然保护区； ? II类 主要适用于集中式生活饮用水水源地一级保 护区、珍贵鱼类保护区、鱼虾产卵区 ? III类 主要适用于集中式生活饮用水水源地二级保 护区、一般鱼类保护区及游泳区 ? IV类 主要适用于一般工业用水区及人体非直接接 触的娱乐用水区 ? V类 主要适用于农业用水区及一般景观要求区域 No. 191 ? 美国 联邦水质污染控制法 ? 前苏联 ? 英国 把污染物分成两类 ? 日本 水质污染防止法 5.2、 国外污水排放标准 No. 192 5.2、 我国污水排放标准 污水综合排放标准 ? 原有标准： GB8978－ 88 ? 污染物分成两类： ? I类（ 9项）：对人体健康产生长远影响，不允许稀释， 一律执行严格标准 ? II类（ 20项）：长远影响小于 I类 ? 针对排放区域和新建、现有，执行不同的标准。 ? 修订标准： GB8978－ 1996颁布， 98年 1月 1日开始实施。 ? I类：增加到了 13项 ? II类：增加到了 56项目 ? 仍按排放区域不同执行不同的标准。 No. 193 行业排放标准 No. 194