《水污染控制工程讲义+笔记同济大学环境学院硕士研究生复试参考资料（水污染控制工程）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《水污染控制工程讲义+笔记同济大学环境学院硕士研究生复试参考资料（水污染控制工程）（49页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、同济大学环境科学与工程学院水污染控制工程讲义+笔记第 1 页 共 50 页目目 录录目 录.1专题一 污水水质与污水出路.2专题二 污水的物理处理(1).7专题三 废水生物处理的基本概念和生化反应动力学基础.13专题四 稳定塘和污水的土地理.22专题五 污水的好氧生物处理（二）活性污泥法.26专题六 污水的厌氧生物处理.29专题七 城市污水的深度处理.36专题八 污泥的处理和处置.39同济大学环境科学与工程学院水污染控制工程讲义+笔记第 2 页 共 50 页专题一专题一 污水水质与污水出路污水水质与污水出路 污水水质污水水质国际通用三大类指标：国际通用三大类指标：物理性指标 化学性指标 生物性
2、指标 水质分析指标水质分析指标 物理性指标 温度：工业废水常引起水体热污染造成水中溶解氧减少加速耗氧反应，最终导致水体缺氧或水质恶 化 色度：感官性指标，水的色度来源于金属化合物或有机化合物 嗅和味：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 固体物质： 溶解物质 悬浮固体物质 挥发性物质 固定性物质 水和污水中固体成分的内部相关性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水和污水中杂质颗粒分布 化学性指标化学性指标 有机物 生化需氧量（BOD）biological oxygen demand 在一定条件下，好氧微生物氧化分解水中有机物所需要的氧量
3、。 （20，5d） 。 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20100d 完成。实际中，常以 5d 作为测定生化需氧量的标准时间，称 5 日生化需氧量（BOD5） ；通常以 20为测定的标准温度。 讨论：讨论：任何日 BOD 与第一阶段 BOD(L0)的关系 生化研究试验表明,生化反应的速度决定于微生物和有机物的含量,
4、至于水中溶解氧的含量只要满足微 生物的生命活动就可以,在反应初期,微生物的数量是增加的,但到一定时间后,微生物的量就受到有机 物含量的限制而达到最大值,此时反应速度受到有机物含量的限制,即有机物的降解速度和该时刻水中 有机物的含量成正比,由于有机物可以用生化需氧量表示,所以水中的耗氧速率和该时刻的生化需氧量 成正比 d(L0-Lt)/dt=KLtdLt/dt=-KLt 式中: L0、Lt分别表示开始、t 时刻水中剩余的第一阶段的 BOD K反应速率常数，d-1 积分得：任何时刻水中剩余的 BOD 为 Lt=L0 e -Kt 从而求得经 t 时间反应消耗的溶解氧 BODt 为: BODt=L0-
5、Lt=L0(1-e-Kt)=L0(1-10-kt) (k =K /2.303) (经验表明:20时,k=0.1 日-1,若 t=5 天,则 BOD5=0.68L0)系 反应速度常数 k 与温度的关系 利用阿累尼乌斯经验公式可求得: K(t)=k(20)(T-20) 式中:K(t)20时反应速率常数，d-1 k(20)T时反应速率常数，d-1同济大学环境科学与工程学院水污染控制工程讲义+笔记第 3 页 共 50 页温度系数(经验:在 10-30时，=1.047) 第一阶段 BOD(L0)与温度的关系 L0随温度增加而增大,关系式为: L0(t)=L0(20)0.02T+0.6 式中: L0(t)
6、T时的第一阶段的 BOD L0(20)20时的第一阶段的 BOD 化学性指标化学性指标 有机物 化学需氧量（COD） chemical oxygen demand 用化学方法氧化水中有机物过程中所消耗的氧化剂量折合成的氧量（O2） （mg/L） 。 常用的氧化剂主要是重铬酸钾（称 CODCr）和高锰酸钾(称 CODMn 或 OC ) 。 酸性条件下，硫酸银作为催化剂，氧化性最强。 废水中无机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 0.40.5。 当前测定 COD 常用的方法有: (1)重铬酸钾法(CODCr):
7、以 0.25N 重铬酸钾溶液为氧化剂,以硫酸银为催化剂,加入水样,加热回流两 小时,然后将重铬酸钾的消耗量折算成每升水样耗氧的毫克数。此法氧化程度高，用于污染严重的水 和工业废水的测定。 (2)高锰酸钾法(OC 或 CODMn):用 0.01N 高锰酸钾溶液为氧化剂,加入水样,煮沸 10 分钟(水浴为 30 分 钟),然后将高锰酸钾的消耗量折算成每升水样耗氧的毫克数。此法用于较清洁的水样。 讨论：COD 与 BOD5的比较 比较CODBOD5 测试时间耗时短 2 小时时间长 5 天 代表性较全面反映有机物只反映可生物降解的有机物 成本仅需化学试剂需要培养微生物 COD 与 BOD5优缺点： B
8、OD5优点：基本上反映了有机物进入水体后，能被生物氧化分解的有机物的量，比较符合实际情况， 较为确切的说明问题。 缺点：完成全部检验需时 5 天，对于指导生产实践不够迅速、及时，且毒性强的废水可抑制微生物 的作用而影响测定结果，有时甚至无法测定。 COD 优点：几乎可以表示出有机物全部氧化所需要的氧量,它的测定不受废水水质的限制,并且在 3 个 小时内即能完成。 缺点：不能反映出被生物氧化分解的有机物的量。 BOD5虽有不少缺点,但从有机物对水体的影响角度看,还没有比 BOD5更好的指标。在没有条件测定 BOD 时，可采用 COD 方法。 化学性指标化学性指标 有机物 总有机碳（TOC）和总需
9、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。 TOD: total oxygen demand 在 900950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后，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。 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
10、间存在一定的相关关系。 污水有机物指标之间的关系污水有机物指标之间的关系 化学性指标化学性指标 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。同济大学环境科学与工程学院水污染控制工程讲义+笔记第 4 页 共 50 页油类污染物进入海洋，改变海水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
11、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，能影响鱼类的洄游繁殖。 酚浓度达 0.10.2mg/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 ） 。 灌溉用水酚浓度超过 5mg/L 时, 农作物减产甚至枯死。 化学性指标化学
12、性指标 无机物性质指标 植物营养元素：过多的氮、磷进入天然水体，易导致富营养化，使水生植物尤其是藻类大量繁殖， 造成水中溶解氧急剧变化，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。 pH 和碱度：一般要求处理后污水的 pH 在 69 之间。当天然水体遭受酸碱污染时，pH 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定量作用的物质总量，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。 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
13、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。 污水中的氮有四种，即有机氮、氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮。 危害：消耗水体中溶解氧；促进藻类等浮游生物的繁殖，形成水华、赤潮；引起鱼类死亡，导致水 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。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。
14、 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；使水质迅速恶化，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- ） 、 聚合磷酸盐:焦磷酸盐(P2O74)、三磷酸盐(P3O105-)、三磷酸氢盐(HP3O92-) 生物性指标生物性指标 来源及危害：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 细菌总数：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/mL 计。饮用水：35 时，可认为碳源充足。不同的有机碳将导致反硝化速率的不同。碳源按其来源可分为 三类：外加碳源，多采用甲醇，因为甲醇被分解后的产物为 CO2，H2O，不产生其它难降解的中间产物， 但其费用较高；原水中含有的有机碳；内源呼吸碳源细菌体内的原生物质及其贮存的有机物。反硝化反应的适宜 pH 值为 6.57.5。pH 值高于 8 或低于 6 时，反硝化速率将迅速下降。反硝化反应的温度范围较宽，在 540范围内都可以进行。但温度低于 15时，反硝化速率明显 下降。(2)生
