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1、水污染控制工程水污染控制工程11Environmental Engineering (water)p本课程的主要内容本课程的主要内容p本课程的要求本课程的要求p本课程的成绩评定本课程的成绩评定221Environmental Engineering (water)教学参考书教学参考书1.张自杰编著，张自杰编著，张自杰编著，张自杰编著，排水工程排水工程下册下册（第四版）（第四版）（第四版）（第四版），中国，中国，中国，中国建筑工业出版社，建筑工业出版社，建筑工业出版社，建筑工业出版社，20002000年年年年 2.高廷耀，顾国维高廷耀，顾国维高廷耀，顾国维高廷耀，顾国维水污染控制工程水污染控制工
2、程（下册）（下册）北京：北京：北京：北京：高等教育出版社，高等教育出版社，高等教育出版社，高等教育出版社，20002000 3.顾夏声，黄铭荣，王占生等顾夏声，黄铭荣，王占生等顾夏声，黄铭荣，王占生等顾夏声，黄铭荣，王占生等. .水处理工程水处理工程. .北京：清北京：清北京：清北京：清华大学出版社，华大学出版社，华大学出版社，华大学出版社，19851985 4.MetcalfandEddyMetcalfandEddy，INC.INC.Wastewater Engineering Treatment Disposal Reuse. .4 4thth，MarchMarch，20022002，Mc
3、Graw-HillMcGraw-Hill 331Environmental Engineering (water)第一章第一章 总总 论论我国的水资源与水体污染我国的水资源与水体污染水体污染的成因与战略对策水体污染的成因与战略对策水中污染物、水质指标与标准水中污染物、水质指标与标准控制水污染的原则与途径控制水污染的原则与途径水体自净水体自净水处理方法水处理方法441Environmental Engineering (water)第一节第一节 我国的水资源与水体污染我国的水资源与水体污染一、我国的水资源状况一、我国的水资源状况5我国淡水总量为我国淡水总量为2.8万亿万亿m3，在全世界占第，在全
4、世界占第6位。但人均占位。但人均占有量只有有量只有2200多多m3/人，为世界人均占有量的四分之一，人，为世界人均占有量的四分之一，排名世界第排名世界第108位。位。北北京京的的淡淡水水资资源源：能能保保证证正正常常生生活活的的人人均均水水资资源源占占有有量量约约为为1600m3/人，而北京的人均水资源占有量人，而北京的人均水资源占有量300m3/人。人。人均占有量少，水资源短缺人均占有量少，水资源短缺51Environmental Engineering (water)一、我国的水资源状况一、我国的水资源状况681的水资源分布在长江流域及其以南；东南地区降水量的水资源分布在长江流域及其以南；
5、东南地区降水量可达可达1600mm，造成涝灾；西北地区降水只有，造成涝灾；西北地区降水只有500mm，少，少的地区不到的地区不到200mm 东南多、西北少东南多、西北少三北（西北、华北、东北）和沿海（青岛、大连）三北（西北、华北、东北）和沿海（青岛、大连）640个城市中，个城市中，300多个城市缺水多个城市缺水 许多地区缺水严重许多地区缺水严重 空间分布不均空间分布不均61Environmental Engineering (water)一、我国的水资源状况一、我国的水资源状况7冬春雨少、夏季多雨：冬春雨少、夏季多雨：6080降水集中在夏季，降水集中在夏季，7、8、9月；月；不时出现枯水年和丰
6、水年现象：不时出现枯水年和丰水年现象：年际变化差年际变化差36倍（大时）倍（大时） 时间分布不均，时间分布不均，年内及年际变化大年内及年际变化大71Environmental Engineering (water)二、我国的水资源利用率低二、我国的水资源利用率低1、浪费问题严重浪费问题严重例：输水方式落后，水损失率高。例：输水方式落后，水损失率高。2、工业耗水量大工业耗水量大例：加工吨油的水消耗量是国外的近例：加工吨油的水消耗量是国外的近5倍倍钢铁是国外的钢铁是国外的4-5倍倍啤酒是国外的啤酒是国外的2-6倍倍发电是国外的发电是国外的2倍倍造纸是国外的造纸是国外的2-2.5倍倍3、重复利用率低
7、（中重复利用率低（中40%，美，美70%）881Environmental Engineering (water)三、废水和主要污染物排放量三、废水和主要污染物排放量9全国近年废水及主要污染物排放量全国近年废水及主要污染物排放量91Environmental Engineering (water)四、我国的水污染现状四、我国的水污染现状1 1、总体情况、总体情况: : 102011年，全国地表水总体为轻度污染。湖泊年，全国地表水总体为轻度污染。湖泊（水库）富营养化问题仍突出。（水库）富营养化问题仍突出。长江、黄河、珠江、松花江、淮河、海河、辽河、浙闽片河流、西南诸河和内陆诸河十大水系监测的46
8、9个国控断面中，类、类和劣类水质断面比例分别为61.0%、25.3%和13.7%。主要污染指标为化学需氧量、五日生化需氧量和总磷。101Environmental Engineering (water) 河流河流111Environmental Engineering (water)：源头水、国家自然保护区：源头水、国家自然保护区：集中式生活饮用水水源地一级保护区、珍贵鱼类保护区：集中式生活饮用水水源地一级保护区、珍贵鱼类保护区; ;：集中式生活饮用水水源地二级保护区、一般鱼类保护区：集中式生活饮用水水源地二级保护区、一般鱼类保护区; ;：一般工业用水区、人体非直接接触的娱乐用水区；：一般工业
9、用水区、人体非直接接触的娱乐用水区；：农业用水区及一般景观要求水域：农业用水区及一般景观要求水域121Environmental Engineering (water)湖泊（水库）湖泊（水库）2011年，监测的年，监测的26个国控重点湖泊（水库）中，个国控重点湖泊（水库）中，类、类、类和劣类和劣类水质的湖泊（水库）比例分别为类水质的湖泊（水库）比例分别为42.3%、50.0%和和7.7%。主要污染指标为总磷和化学需。主要污染指标为总磷和化学需氧量（总氮不参与水质评价）。氧量（总氮不参与水质评价）。131Environmental Engineering (water)重点水利工程重点水利工程三
10、峡库区监测的4个国控断面均为类质。南水北调东线工程沿线总体为轻度污染。主要污染指标为化学需氧量、总磷和石油类。10个国控断面中，类、类和劣类质断面比例分别为60.0%、30.0%和10.0%。141Environmental Engineering (water)地下水地下水2011年，全国共200个城市开展了地下水水质监测，共计4727个监测点。优良-良好-较好2011年全国地下水水质类别比例水质的监测点比例为45.0%，较差-极差水质的监测点比例为55.0%。其中，4282个监测点有连续监测数据。与上年相比，17.4%的监测点水质好转，67.4%的监测点水质保持稳定，15.2%的监测点水质
11、变差。151Environmental Engineering (water)全国重点城市主要集中式饮用水源地全国重点城市主要集中式饮用水源地2011年，全国113个环保重点城市共监测389个集中式饮用水源地，其中地表水源地238个、地下水源地151个。环保重点城市年取水总量为227.3亿吨，服务人口1.63亿人。达标水量为206.0亿吨，占90.6%；不达标水量为21.3亿吨，占9.4%。161Environmental Engineering (water)171Environmental Engineering (water)水质怎样水质怎样？vv 水质超水质超水质超水质超类水标准类水标
12、准类水标准类水标准vv 氮磷污染突出氮磷污染突出氮磷污染突出氮磷污染突出vv 藻类疯长藻类疯长藻类疯长藻类疯长滇池外海龙门村一带滇池外海龙门村一带滇池外海龙门村一带滇池外海龙门村一带污染特征污染特征全湖严重富营养化全湖严重富营养化18181Environmental Engineering (water)水环境污染已成灾害水环境污染已成灾害健康受到危害，经济损失惨重，健康受到危害，经济损失惨重，水污染已经成为比洪灾、旱灾更为严重的灾害。水污染已经成为比洪灾、旱灾更为严重的灾害。192008年全国因包括水污染在内的环境污染造成的经济损失，高达5000多亿元，约占当年GDP的4%。191Envir
13、onmental Engineering (water)五、我国水污染治理现状五、我国水污染治理现状污水处理率偏低污水处理率偏低县县以以上上工工业业废废水水处处理理率率 95%,95%,20082008年年年年全全全全国国国国工工工工业业业业废废废废水水水水排排排排放放放放达达达达标标标标率率率率: :92.492.4; ;2010年全国城市污水处理率达年全国城市污水处理率达77.4?北京最大的城市污水处理厂北京最大的城市污水处理厂-北京高碑店污水处理厂北京高碑店污水处理厂:110万吨万吨/天天,设计设计:100万吨万吨/天天截至截至2012年年9月底，全国设市城市、县累计建成城镇污水处理厂月
14、底，全国设市城市、县累计建成城镇污水处理厂3272座，处理能力达到座，处理能力达到1.40亿立方米亿立方米/日。日。20201Environmental Engineering (water)第二节第二节 水体污染的成因与战略对策水体污染的成因与战略对策pp 水体污染的成因水体污染的成因水体污染的成因水体污染的成因21211Environmental Engineering (water)p 战略对策战略对策战略对策战略对策尽尽快快实实现现从从末末端端治治理理向向源源头头控控制制的的战战略略转转移移，大大力力推推行行清清洁洁生生产产 ； 22221Environmental Engineeri
15、ng (water)p 保障措施保障措施保障措施保障措施严格以法治水，制定并实施有效的法律、规章、制度严格以法治水，制定并实施有效的法律、规章、制度 ； 23231Environmental Engineering (water)第三节第三节 废水及其污染物废水及其污染物一、几个概念一、几个概念一、几个概念一、几个概念1 1 1 1、水的自然循环、水的自然循环、水的自然循环、水的自然循环 由由自自然然力力促促成成的的水水的的循循环环。在在自自然然循循环环中中几几乎乎每每个个环环节都有杂质混入，使水质发生变化。节都有杂质混入，使水质发生变化。 自然力自然力：指太阳辐射、地心引力等：指太阳辐射、地
16、心引力等 方方 式式：降水、径流、渗透、蒸发等。：降水、径流、渗透、蒸发等。24241Environmental Engineering (water)2 2 2 2、水的社会循环、水的社会循环、水的社会循环、水的社会循环 人人类类为为了了满满足足生生活活和和生生产产的的需需要要，从从各各种种天天然然水水体体中中取取用用大大量量的的水水，这这些些水水使使用用过过就就成成为为生生活活污污水水和和工工业业废废水水，这这些些废废水水最最后后又又流流入入天天然然水水体体，这这样样水水在在人人类类社社会会中中也也构构成成了了一一个个局局部部的的循循环环体体系系，这这叫叫做做水水的的社社会循环。会循环。p
17、社会循环中所形成的生活污水和各种工业废水是天然社会循环中所形成的生活污水和各种工业废水是天然水体最大的污染来源。水体最大的污染来源。 给水工程：为保证用水能满足使用要求的工程设给水工程：为保证用水能满足使用要求的工程设施。施。 排水工程：为保证废水能安全可靠排放的工程设排水工程：为保证废水能安全可靠排放的工程设施。施。25251Environmental Engineering (water)水的社会循环水的社会循环262613 3、废水、废水、废水、废水由于使用而丧失了使用价值而被废弃外排的水。由于使用而丧失了使用价值而被废弃外排的水。废水：废弃外排，包括并不脏的冷却水废水：废弃外排，包括并
18、不脏的冷却水污水：强调脏污污水：强调脏污p城市污水城市污水：排入城镇排水系统污水的总称，是：排入城镇排水系统污水的总称，是生活生活污水和工业废水污水和工业废水的混合液，在合流制排水系统中还包的混合液，在合流制排水系统中还包括降水。括降水。27271Environmental Engineering (water)4 4 4 4、废水的分类、废水的分类、废水的分类、废水的分类（2 2）根据污染物的化学类别，分为：）根据污染物的化学类别，分为：有机废水：主要含有机污染物有机废水：主要含有机污染物无机废水：主要含无机污染物无机废水：主要含无机污染物（1 1）根据废水的来源，分为：）根据废水的来源，分
19、为：生活污水：洗浴水、洗涤水、粪便水等生活污水：洗浴水、洗涤水、粪便水等工业废水工业废水28281Environmental Engineering (water)（3）根据毒物种类不同，分为：）根据毒物种类不同，分为：含酚废水：指主要毒物是酚，并不意味着其含量最多含酚废水：指主要毒物是酚，并不意味着其含量最多或是唯一污染物或是唯一污染物含汞废水含汞废水（4）根据产生废水的生产工艺来命名，分为：）根据产生废水的生产工艺来命名，分为：焦化废水焦化废水电镀废水电镀废水造纸废水造纸废水29291Environmental Engineering (water)最终出路排放水体灌溉农田重复使用水体稀释
20、处理水体稀释处理水污染的原因水污染的原因污水的土地处理污水的土地处理reuse5 5 5 5、废水的最终出路、废水的最终出路、废水的最终出路、废水的最终出路30301Environmental Engineering (water)排水体制排水体制合流制分流制6 6、排水系统的体制、排水系统的体制31311Environmental Engineering (water)合流制合流制合流制合流制p生活污水、工业废水、雨水混合在同一管渠排除的系生活污水、工业废水、雨水混合在同一管渠排除的系统统p 缺点缺点：随着降雨量的增加，仍有部分混合污水未经处：随着降雨量的增加，仍有部分混合污水未经处理溢流，
21、直接排放，造成水体污染理溢流，直接排放，造成水体污染32321Environmental Engineering (water)n n合流制排水系统合流制排水系统合流制排水系统合流制排水系统 ：1 1 1 1、合流干管、合流干管、合流干管、合流干管2 2 2 2、截留主干管、截留主干管、截留主干管、截留主干管3 3 3 3、溢流井、溢流井、溢流井、溢流井4 4 4 4、污水处理厂、污水处理厂、污水处理厂、污水处理厂5 5 5 5、出水口、出水口、出水口、出水口6 6 6 6、溢流出水口、溢流出水口、溢流出水口、溢流出水口33331分流制分流制分流制分流制p依排除雨水方式不同而定依排除雨水方式不
22、同而定分流制完全分流制不完全分流制34341Environmental Engineering (water)完全分流制完全分流制完全分流制完全分流制p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35351Environmental Engineering (water)不完全分流制（半分流制）不完全分流制（半分流制）不完全分流制（半分流制）不完全分流制（半分流制）p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36361Environmental Engineering (water)（1 1 1
23、 1）直接复用：）直接复用：）直接复用：）直接复用：p循序使用循序使用：工业企业一道工序产生的废水，适当处理后用工业企业一道工序产生的废水，适当处理后用 于另一道工序于另一道工序 p循环使用循环使用：经适当处理，用于同一道工序（游泳池）：经适当处理，用于同一道工序（游泳池）（2 2）自然或间接复用：）自然或间接复用：A、B两两城城市市依依次次在在河河的的上上下下游游，A的的污污水水经经适适当当处处理理排入河流，然后又为下游排入河流，然后又为下游B城市所取用。城市所取用。7 7 7 7、污水复用、污水复用、污水复用、污水复用37371Environmental Engineering (wate
24、r)38381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马路清擦汽车等39391地下水回灌回灌至非饮用蓄水层回灌至饮用蓄水层防止海水入侵40401二、废水中的污染物二、废水中的污染物1 1 1 1、固体污染物、固体污染物、固体污染物、固体污染物 水中的固体的定义水中的固体的定义p一定温度（一定温度（103105）下）下,将水样蒸发至干时所残余的将水样蒸发至干时所残余的固体物质总量固体物质总量,叫做总残渣、总固体或叫蒸发残渣。叫做总残渣、总固体或叫蒸发残渣。TotalSolids（mg/L)p(说明，此温度下得到的残渣保留了结晶水和部分吸着水
25、，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，有机物挥发逸失的少）重碳酸盐转化为碳酸盐，有机物挥发逸失的少）41411Environmental Engineering (water)溶解态溶解态:d100nm（可混凝去除）（可混凝去除）（可沉淀去除）（可沉淀去除）42421Environmental Engineering (water)悬浮固体悬浮固体密度小于水的密度密度小于水的密度密度与水接近密度与水接近密度大于水的密度密度大于水的密度浮渣浮渣浮渣浮渣悬浮态悬浮态悬浮态悬浮态可沉固体可沉固体可沉固体可沉固体污泥污泥(有机的有机的)沉渣沉渣(无机的无机的)434
26、31Environmental Engineering (water)p溶解性和悬浮性的划分并不很明确溶解性和悬浮性的划分并不很明确：丹麦用孔径为丹麦用孔径为1.6微米的过滤器微米的过滤器其它许多国家则使用孔径其它许多国家则使用孔径1微米的过滤器微米的过滤器还还有有许许多多国国家家使使用用0.45微微米米左左右右的的过过滤滤器器（IWA（国际水协会）（国际水协会）建议使用建议使用0.45微米左右的过滤器）微米左右的过滤器）44441Environmental Engineering (water)TS(按溶解性划分按溶解性划分)溶解固体溶解固体(Dissolved Solids)(总可滤残渣总
27、可滤残渣)悬浮固体悬浮固体(Suspended Solids)(总不可滤残渣总不可滤残渣)45451Environmental Engineering (water)堵塞沟渠管道和抽水设备堵塞沟渠管道和抽水设备, , 如阀门；如阀门； 造成水体淤积造成水体淤积, , 土壤空隙的堵塞；土壤空隙的堵塞； 影响水生生物的生长；影响水生生物的生长； 给后续的给水、废水处理增加难度给后续的给水、废水处理增加难度, , 提高处理费用提高处理费用 。固体悬浮物的危害固体悬浮物的危害固体悬浮物的危害固体悬浮物的危害46461Environmental Engineering (water)2 2 2 2、有机
28、污染物、有机污染物、有机污染物、有机污染物（1 1）可生物降解的有机污染物）可生物降解的有机污染物 危害危害 直接危害直接危害 间接危害间接危害: : 有氧时：鱼群死亡有氧时：鱼群死亡 无无氧氧时时：水水体腐败体腐败p可生物降解有机污染物，其共同特征就是耗氧，所以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。又称作耗氧有机污染物。p这类物质多为碳水化合物、蛋白质、脂肪等自然生成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。定的无机物。47471Environmental
29、 Engineering (water)p有氧条件下，最终降解产物：有氧条件下，最终降解产物：CO2；H2O；NO3；N2，降解速度快降解速度快p无氧条件下，最终转化为无氧条件下，最终转化为CO2；H2O；CH4；H2S，粪，粪臭素，臭素，降解速度很慢降解速度很慢48481Environmental Engineering (water)v 特点特点 或多或少有毒性，不少还是三致物质。或多或少有毒性，不少还是三致物质。（2 2 2 2）难生物降解的有机污染物）难生物降解的有机污染物）难生物降解的有机污染物）难生物降解的有机污染物不不易易被被微微生生物物降降解解、化化学学性性质质稳稳定定。如如醛
30、醛、硝硝基基化化合合物物、苯苯、酚酚及及其其衍衍生生物物、 多多氯氯联联苯苯 、有有机机农农药药: : 有有机机氯氯、有有机机磷磷、有有机机汞汞（已已禁禁用用 ）。这这类类物物质质只只能能用用CODCOD、TOCTOC、或或TODTOD等表示。等表示。49491Environmental Engineering (water)POPsp持久性有机污染物质（PersistentOrganicPollutions）pwww.china-50501Environmental Engineering (water)国际首批控制的国际首批控制的国际首批控制的国际首批控制的1212种种种种持久性有机污染物
31、快速认识持久性有机污染物快速认识持久性有机污染物快速认识持久性有机污染物快速认识51p艾氏剂（艾氏剂（AldrinAldrin）：有机氯农药p狄氏剂（Dieldrin）：有机氯农药p异狄氏剂（Endrin）：有机氯农药p滴滴涕（DDT）：有机氯农药，也用作农药中间体p氯丹（Chlordane）：有机氯农药p毒杀芬（Toxaphene）：有机氯农药p六氯苯（Hexachlobenzene）：有机氯农药，也用作精细化工产品p灭蚁灵（Mirex）：有机氯农药p七氯（Heptachlor）：有机氯农药p多氯联苯（PCBs）：精细化工产品p二恶英和呋喃类（PCDDs/PCDFs）：非故意制造的副产品或者
32、二次污染物质511Environmental Engineering (water)3 3 3 3、有毒污染物、有毒污染物、有毒污染物、有毒污染物 废水中能对生物引起毒性反应的化学物质。废水中能对生物引起毒性反应的化学物质。 主要有三类：主要有三类：无机化学毒物无机化学毒物 Hg, Cr, Cd, Pb, Ni, Zn, Cu, Co, Mn, Ti, V, Mo, Sb, Hg, Cr, Cd, Pb, Ni, Zn, Cu, Co, Mn, Ti, V, Mo, Sb, Bi, Se, Be, As, CNBi, Se, Be, As, CN- -, F, F- -, S, S2-2-,
33、NO, NO2 2- -； （浓度不高，毒性巨大；难于生物降解；（浓度不高，毒性巨大；难于生物降解； 生物对这些毒物有富集作用）生物对这些毒物有富集作用）有机化学毒物有机化学毒物 多指难于生物降解的有机污染物多指难于生物降解的有机污染物 放射性毒物放射性毒物 废水中的放射性物质主要来自铀废水中的放射性物质主要来自铀U, U, 镭镭Ra, Ra, 钍钍Th, Th, 钚钚PuPu等等稀有金属的生产和使用过程稀有金属的生产和使用过程52521Environmental Engineering (water)4 4 4 4、营养性污染物、营养性污染物、营养性污染物、营养性污染物 氮、磷是植物和微生物
34、生长的主要营养物质。氮、磷是植物和微生物生长的主要营养物质。当当N0.3mg/L,P0.02mg/L时时,水体产生富营养化。水体产生富营养化。N:来自氮肥厂、洗毛厂、饲养厂、来自氮肥厂、洗毛厂、饲养厂、食品厂食品厂P:来自磷肥厂、含磷洗涤剂厂等来自磷肥厂、含磷洗涤剂厂等生活污水中含有生活污水中含有N、P多数为无机多数为无机N、P53531Environmental Engineering (water)5 5 5 5、生物污染物、生物污染物、生物污染物、生物污染物指废水中的致病性微生物及其它有害的有机体指废水中的致病性微生物及其它有害的有机体。n来源来源生活污水生活污水:引起肝炎、伤寒、引起肝
35、炎、伤寒、霍乱、痢疾等的病毒霍乱、痢疾等的病毒、细菌、寄生虫卵等。、细菌、寄生虫卵等。其它来源其它来源:医院、生物研究机构医院、生物研究机构n卫生指标卫生指标:细菌总数细菌总数,大肠菌群数大肠菌群数,必要时单项致病体的鉴定。必要时单项致病体的鉴定。54541Environmental Engineering (water)6 6 6 6、感官污染物、感官污染物、感官污染物、感官污染物 n异色异色:印染厂、纺织厂、造纸厂印染厂、纺织厂、造纸厂、焦化厂、煤气站。、焦化厂、煤气站。n泡沫泡沫:洗涤剂厂洗涤剂厂。n混浊混浊:石灰废水。石灰废水。n恶臭恶臭:屠宰厂、食品厂、屠宰厂、食品厂、炼油厂、石油化
36、工厂、化肥厂、橡炼油厂、石油化工厂、化肥厂、橡n胶厂等。胶厂等。n产生恶臭的物质产生恶臭的物质:nH2S、RSH、胺、胺、NH3、丁烯、丙酮、丙烯醛、乙醛、丁烯、丙酮、丙烯醛、乙醛、n氯芬、苯、甲苯氯芬、苯、甲苯等。等。55551Environmental Engineering (water)7 7 7 7、酸碱污染物、酸碱污染物、酸碱污染物、酸碱污染物一般用一般用pH表示，天然水体的表示，天然水体的pH一般为一般为69，所以要求处理后的，所以要求处理后的污水的污水的pH也在这个范围内。也在这个范围内。危害危害腐蚀、土壤盐碱化、影响水生生物的生长及后续处理过程。腐蚀、土壤盐碱化、影响水生生物
37、的生长及后续处理过程。来源来源酸性废水酸性废水:化工厂、化工厂、矿山、金属酸洗工艺等；矿山、金属酸洗工艺等；碱性废水碱性废水:制碱厂、漂染厂、化纤厂等。制碱厂、漂染厂、化纤厂等。56561Environmental Engineering (water)8 8 8 8、热污染、热污染、热污染、热污染废水温度过高废水温度过高危害危害:融化和破坏管道融化和破坏管道,接头；接头；影响后续生物处理过程；影响后续生物处理过程；温度的升高，水的饱和溶解氧下降，亏氧量下降（一定温度温度的升高，水的饱和溶解氧下降，亏氧量下降（一定温度下，饱和下，饱和DO与实际与实际DO之差），大气向水中的复氧下降，而之差），
38、大气向水中的复氧下降，而生物耗氧增加，所以水中生物耗氧增加，所以水中DO迅速下降，水生生物死亡，水迅速下降，水生生物死亡，水质恶化。质恶化。加速水体富营养化过程加速水体富营养化过程。571Environmental Engineering (water)9 9、其它污染物、其它污染物l油油: : 石油石油, , 食用油食用油 危害：危害： 油膜影响复氧，油膜影响复氧，1 1滴石油产生滴石油产生0.25m0.25m2 2的油膜；的油膜； 堵塞鱼鳃、导致鱼死亡；堵塞鱼鳃、导致鱼死亡； 气味，不适于饮用；气味，不适于饮用； 火灾。火灾。l合成洗涤剂合成洗涤剂： 危害：影响复氧，美观。危害：影响复氧，
39、美观。 58581Environmental Engineering (water)三、废水水质指标三、废水水质指标1、固体悬、固体悬浮物浮物（SS）去除方法：去除方法： 格栅、格栅、 筛滤、筛滤、 沉淀等。沉淀等。截留物分类：截留物分类： 污泥污泥: : 沉淀设备中沉淀下来的物质沉淀设备中沉淀下来的物质, , 主要是有机物主要是有机物 沉渣沉渣: : 沉淀设备中沉淀下来的物质沉淀设备中沉淀下来的物质, , 主要是无机物主要是无机物59591Environmental Engineering (water)污泥含水量（污泥含水量（以含水率以含水率p表示）表示）单位重量污泥所含水的重量百分数。单
40、位重量污泥所含水的重量百分数。因为污泥的含水率一般都很大，比重接近于因为污泥的含水率一般都很大，比重接近于1，所以可以认，所以可以认为污泥的体积和其中固体物质的百分数成反比，即：为污泥的体积和其中固体物质的百分数成反比，即：如如：含含水水率率为为p1的的污污泥泥体体积积为为V1，则则含含水水率率减减小小到到p2时时，其其体体积积V2为：为：例：污泥含水率从例：污泥含水率从99%降至降至97%时体积减少了多少？时体积减少了多少？60601Environmental Engineering (water)沉渣含水量（以湿度沉渣含水量（以湿度p表示）表示）单位体积沉渣所含水的体积百分数单位体积沉渣所
41、含水的体积百分数。V:沉渣体积沉渣体积,m3/hG:干渣重量干渣重量,吨吨/h :干渣比重干渣比重,吨吨/m3p:沉渣湿度沉渣湿度，%当湿度从P1变到P2时，沉渣体积仍可假定和其中固体物质的含量百分数成反比，即：61611Environmental Engineering (water)2 2 2 2、有机物、有机物、有机物、有机物 n有有机机物物的的浓浓度度是是一一个个重重要要的的水水质质指指标标。由由于于废废水水中中有有机机物物的的组组成成比比较较复复杂杂，要要想想分分别别测测定定各各种种有有机机物物的的含含量量比比较较困困难难。一一般般采采用用生生化化需需氧氧量量（BOD）、化化学学需需
42、氧氧量量（COD）、总总需需氧氧量量（TOD）、总总有有机机碳碳（TOC）等等综合性指标来表示。综合性指标来表示。n如果水中的有机物含有毒性，则需要分别测定这些有毒物质的数量。62621Environmental Engineering (water)BODp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/LO2。p第一阶段（碳氧化阶段）第二阶段（硝化阶段）pOa；Ob；Oc；Od63631Environmental Engineering (water)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）OOa a
43、合成合成CO2,H2O,能能,NH3自养菌自养菌合成合成新细胞新细胞OOc cH H2 2O,O,能能能能,NO,NO2 2- -残存物质残存物质COCO2 2,H,H2 2O,O,能能能能,NH,NH3 3OOb b内源呼吸内源呼吸OOd d能能能能, ,NONO3 3- -新新细细胞胞可生物降解有机物降解过程示意图可生物降解有机物降解过程示意图64641p第一阶段（碳氧化阶段）第一阶段（碳氧化阶段）：在异养菌的作用下，含碳有机在异养菌的作用下，含碳有机物被氧化物被氧化( (或称碳化或称碳化) )为为COCO2 2，H H2 2O O，含氮有机物被氧化，含氮有机物被氧化( (或或称氨化称氨化
44、) )为为NHNH3 3，所消耗的氧以，所消耗的氧以O Oa a表示。与此同时，合成新表示。与此同时，合成新细胞细胞( (异养型异养型) )p合成的新细胞，在生活活动中，进行着新陈代谢，即自身合成的新细胞，在生活活动中，进行着新陈代谢，即自身氧化的过程，产生氧化的过程，产生COCO2 2，H H2 2O O与与NHNH3 3，并放出能量和氧化残，并放出能量和氧化残渣渣( (残存物质残存物质) )，这种过程叫做，这种过程叫做内源呼吸内源呼吸，所消耗的氧量，所消耗的氧量用用O Ob b表示表示p耗氧量耗氧量O Oa a十十O Ob b 称为称为第一阶段生化需氧量第一阶段生化需氧量( (或称为总碳氧
45、化或称为总碳氧化需氧量、总生化需氧量、完全生化需氧量需氧量、总生化需氧量、完全生化需氧量) ) 用用L La a、S Sa a或或BODBODu u表示表示。65651Environmental Engineering (water)p第二阶段是硝化阶段第二阶段是硝化阶段，即在自养菌，即在自养菌(亚硝化菌亚硝化菌)的作用下，的作用下，NH3被氧化为被氧化为NO2和和H2O，所消耗的氧量用，所消耗的氧量用Oc表示，再在表示，再在自养菌自养菌(硝化菌硝化菌)的作用下，的作用下，NO2被氧化为被氧化为NO3，所消耗，所消耗的氧量用的氧量用Od表示。与此同时合成新细胞表示。与此同时合成新细胞(自养型自
46、养型)。p耗氧量耗氧量Oc十十Od称为称为第二阶段生化需氧量第二阶段生化需氧量(或称为氮氧化需或称为氮氧化需氧量、硝化需氧量氧量、硝化需氧量)用硝化用硝化BOD或或NODu或或LN表示。表示。66661Environmental Engineering (water)p温度影响微生物的活动，因此测定BOD需规定一个温度，通常为20。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。需20d左右完成第一阶段的氧化分解过程，因此常用20d的生化需氧量BOD20天，20作为总生化需氧量La。BOD5天，2067671Environmental Engineering (wate
47、r)p在在工工程程实实用用上上，20d时时间间太太长长。而而5d的的生生化化需需氧氧量量约约占占总总碳碳氧氧化化需需氧氧量量BODu的的70一一80，故故用用5d生生化化需需氧氧量量BOD5作作为为可可生生物物降降解解有有机机物物的的综综合合浓浓度度指指标标，即即BOD5天，天，20。p由由于于硝硝化化菌菌的的世世代代(即即繁繁殖殖周周期期)较较长长，一一般般要要在在碳碳化化阶阶段段开开始始后后的的5-7d，甚甚至至10d，才才能能繁繁殖殖出出一一定定数数量量的的硝硝化化菌菌，并并开开始始氮氮氧氧化化阶阶段段，因因此此，硝硝化化需需氧氧量量不不对对BOD5产生干扰。产生干扰。68p 可加抑制剂
48、亚甲基兰或硫脲可加抑制剂亚甲基兰或硫脲, , 抑制硝化过程抑制硝化过程 。681Environmental Engineering (water)任何时日任何时日BOD与与La间的关系（一定间的关系（一定T下）下）p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：pLa：有机物质的初始浓度，即第一阶段生化需氧量（BODu），mg/LpL：任何时刻(t日)剩余的有机物（BOD）,mg/Lpk1：耗氧速率常数，日-169691Environmental Engineering (water)解微分方程解微分方程解微分方程解微分方程70701p令Xt 为t时日内所降低
49、的有机物浓度则： Xt 就是任何时日的生化需氧量71711Environmental Engineering (water)k1的确定：的确定：上式为直线：上式为直线：截距截距斜率斜率72721Environmental Engineering (water)k1与温度的关系与温度的关系k1(20):20时的耗氧常数时的耗氧常数k1(T):T时的耗氧常数时的耗氧常数 :温度系数，温度系数，10-30时为时为1.04773731Environmental Engineering (water)p对于一个给定的水样，对于一个给定的水样，La也随着温度的增加而增加：也随着温度的增加而增加：La与温度
50、的关系与温度的关系当当T=20时，时， =0.02，则：，则：:TC时的第一阶段时的第一阶段BOD:20C时的第一阶段时的第一阶段BOD74741Environmental Engineering (water)例例1:某一水样某一水样20C的生化需氧量的生化需氧量测定结果如下，测定结果如下，试确定此水样的试确定此水样的k1,La,BOD5值。值。t,d2468 10Xt,mg/L111822242675751Environmental Engineering (water)例例2：某废水：某废水20的的BOD5是是160mg/L。已知此时耗氧速。已知此时耗氧速率常数为率常数为k1=0.10(
51、1/d),求该废水求该废水18时的时的BOD6。76761Environmental Engineering (water)BOD5作为有机物浓度指标的优点作为有机物浓度指标的优点基本反映出有机物进入水体后，在一般情况下氧化分解所消耗的基本反映出有机物进入水体后，在一般情况下氧化分解所消耗的氧量，反映了能被微生物氧化分解的有机物的量。氧量，反映了能被微生物氧化分解的有机物的量。BOD5作为有机物浓度指标的缺点作为有机物浓度指标的缺点污水中难生物降解的物质测不出来污水中难生物降解的物质测不出来,当其含量高时当其含量高时,测定结果误差测定结果误差较大；较大；测定时间长测定时间长,难以及时指导实践难
52、以及时指导实践；重现性差重现性差,毒性强的废水可抑制微生物的作用而影响测定结果。毒性强的废水可抑制微生物的作用而影响测定结果。77771Environmental Engineering (water)CODp定定义义:利利用用化化学学氧氧化化剂剂（K2Cr2O7、KMnO4等等）氧氧化化有有机机物物所所消消耗耗的的氧氧量量，叫叫做做化化学学需需氧氧量量，用用氧氧(O2)的的mg/L数数来来表示。表示。p强强氧氧化化剂剂：若若使使用用重重铬铬酸酸钾钾，则则称称之之为为重重铬铬酸酸钾钾耗耗氧氧量量，表示为表示为CODCr，习惯上简写为，习惯上简写为COD，简称化学需氧量。，简称化学需氧量。p若若
53、使使用用高高锰锰酸酸钾钾作作氧氧化化剂剂，则则称称之之为为高高锰锰酸酸钾钾耗耗氧氧量量，（CODMn，习习惯惯上上称称耗耗氧氧量量OxygenConsumed，简简写写为为OC，有时也叫做高锰酸盐指数）。，有时也叫做高锰酸盐指数）。78781Environmental Engineering (water)p重重铬铬酸酸钾钾可可以以将将水水中中绝绝大大部部分分有有机机物物氧氧化化，但但对对于于苯苯、甲甲苯苯等等芳芳香香烃烃类类化化合合物物则则较较难难氧氧化化，并并且且CODCr还还包包括括了了水水中中存存在在的的无无机机性性还还原原物物质质。一一般般来来说说CODCr与与第第一一阶阶段段生生化
54、化需需氧氧量量之之差差，可可以以粗粗略略地地表表示示不不可可生生物物降降解解的的有机物量。有机物量。p高高锰锰酸酸钾钾指指数数的的测测定定比比较较快快速速，但但氧氧化化能能力力较较重重铬铬酸酸钾钾弱弱，水水中中不不含含氮氮的的有有机机物物质质在在测测定定条条件件下下易易被被高高锰锰酸酸钾钾氧氧化化，而而含含氮氮的的有有机机物物则则较较难难分分解解，所所以以高高锰锰酸酸钾钾指指数数适于适于测定天然水或适于测定天然水或适于使用。使用。pCODCr的标准测定方法是回流法的标准测定方法是回流法79791Environmental Engineering (water)COD作为有机物浓度指标的优点：作
55、为有机物浓度指标的优点：能较精确地表示污水中有机物的含量能较精确地表示污水中有机物的含量;测定时间短；测定时间短；不受水质的限制不受水质的限制。COD作为有机物浓度指标的缺点：作为有机物浓度指标的缺点：不能表示可被微生物降解的有机物量不能表示可被微生物降解的有机物量；可氧化一部分水中还原性无机物可氧化一部分水中还原性无机物,如如Fe2+,使结果存在误差使结果存在误差。80801Environmental Engineering (water)TODp有有机机物物的的主主要要成成分分是是C、H、O、N、P、S等等，当当完完全全氧氧化后，分别生成化后，分别生成CO2、H2O、NO2、SO2等等。等
56、等。p定义：定义：水水样样中中的的有有机机物物在在900高高温温下下燃燃烧烧变变成成稳稳定定的的氧氧化化物物时时所需的氧量，叫做总需氧量，结果以氧所需的氧量，叫做总需氧量，结果以氧(O2)的的mg/L计。计。81811Environmental Engineering (water)TOCp定义：定义：将将水水样样在在900950高高温温下下燃燃烧烧，有有机机碳碳即即氧氧化化生生成成CO2，测测量量所所产产生生的的CO2量量，即即得得水水样样中中的的总总有有机机碳碳值值，单单位位以以C的的mgL计，计，测定时间仅需几分钟测定时间仅需几分钟。当当然然，无无机机碳碳在在高高温温下下也也会会转转化化
57、成成CO2，可可以以通通过过压压缩缩空空气吹脱无机碳酸盐，排除干扰。气吹脱无机碳酸盐，排除干扰。pTOC是是目目前前在在国国内内外外使使用用的的表表示示污污水水被被有有机机物物污污染染的的综综合合指标。指标。82821Environmental Engineering (water)可生化性指标：可生化性指标：BOD5/COD（0.3）生活污水生活污水BOD5/COD=0.4-0.6BOD5/TOC=1.0-1.6TODCODBOD5TOC83BOD5、COD、TOC、TOD数值之间的相关关系：数值之间的相关关系：831Environmental Engineering (water)3 3、
58、生物学指标、生物学指标 大肠菌群数、病毒、细菌总数大肠菌群数、病毒、细菌总数大肠菌群数大肠菌群数：每升水中所含大肠菌群的数目，个：每升水中所含大肠菌群的数目，个/升升大肠菌群指数：查出一个大肠菌群所需要的最少水量，大肠菌群指数：查出一个大肠菌群所需要的最少水量，mL关系：互为倒数关系：互为倒数病毒病毒：污水中已被检出的病毒有：污水中已被检出的病毒有100多种。多种。细菌总数细菌总数：大肠菌群数、病原菌、病毒及其它细菌数的总：大肠菌群数、病原菌、病毒及其它细菌数的总和，个和，个/mL。84841Environmental Engineering (water)四、水质标准四、水质标准 （1 1）
59、 饮用水卫生标准饮用水卫生标准注重水的外观、预防传染病注重水的外观、预防传染病去除重金属去除重金属去除微量有机物去除微量有机物内分泌紊乱（干扰）物质。内分泌紊乱（干扰）物质。96年年美美国国开开始始食食品品、饮饮用用水水中中内内分分泌泌紊紊乱乱物物的的筛筛控控方方法法研研究究，随随后后欧欧洲洲经经济济协协力力开开发发组组织织开开始始研研究究。97年年日日本本定定出出被怀疑的物质被怀疑的物质67种种,包括：包括：（1）杀虫剂、除草剂，）杀虫剂、除草剂，45种；种；（2）工业原料，有机氯化合物；）工业原料，有机氯化合物；（3）副产物，如二恶英。）副产物，如二恶英。85第三节第三节废水及其污染物废水
60、及其污染物一、几个概念一、几个概念二、废水中的污染物二、废水中的污染物三、废水水质指标三、废水水质指标851Environmental Engineering (water)国际上国际上：最早有现代意义的饮用水标准是在上世纪初在美国出现最早有现代意义的饮用水标准是在上世纪初在美国出现公公共卫生署饮用水水质标准共卫生署饮用水水质标准（1914年），只针对细菌数量进行年），只针对细菌数量进行了规定，由此大大减少了伤寒病死亡的人数。到了规定，由此大大减少了伤寒病死亡的人数。到1962年期间，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有过修订，但主要是针对化学物质、生物学指标和感官指
61、标；1974年通过了年通过了安全饮用水法安全饮用水法（Safedrinkingwateract）；）；1975年颁布了年颁布了国家暂行饮用水基本规则国家暂行饮用水基本规则（NationalInterimprimarydrinkingwaterregulations）美国饮用水水质标准美国饮用水水质标准上的里程碑上的里程碑，增加了，增加了6种有机物的限制。种有机物的限制。86861Environmental Engineering (water)1979年修改年修改国家暂行饮用水基本规则国家暂行饮用水基本规则；1986年年提提出出了了安安全全饮饮用用水水法法修修正正案案（Safe Drinkin
62、gWater Act Amendments）； 国国家家饮饮用用水水基基本本规规定定（NationalPrimaryDrinkingWaterRegulations）提提出出了了达达到到该该标标准准的的最最佳佳可可行行技技术术（Bestavailabletechnology）。以以后后，不断改进，增加限制有机物的种类。不断改进，增加限制有机物的种类。87871Environmental Engineering (water)国内情况：国内情况：1956年年制订了第制订了第1个生活饮用水卫生标准（试行），个生活饮用水卫生标准（试行），16项水质指标项水质指标；1976年年项目修订增加到项目修订增
63、加到23项项；1985年年生活饮用水卫生标准生活饮用水卫生标准GB5749-85，共共35项，项，关于有机物指标只有关于有机物指标只有6项项；2001年年生活饮用水卫生规范生活饮用水卫生规范;2006年年生活饮用水卫生标准生活饮用水卫生标准（GB5749-2006）。（2 2）工业与其它用水标准）工业与其它用水标准工业用水标准工业用水标准其它：游泳、渔业、灌溉其它：游泳、渔业、灌溉88881Environmental Engineering (water)（3 3）地表水环境质量标准）地表水环境质量标准 首次发布首次发布1983年年第第1次修订次修订1988年年GB3838-88第第2次次修修
64、订订1999年年，GHZB1-1999，2000年年1月月1日日起起实实施施。共计共计75项。项。第第3次次修修订订2002年年，2002年年6月月1日日开开始始实实施施。GB3838-2002。共共109项项。其其中中地地表表水水环环境境质质量量标标准准基基本本项项目目24项项，集集中中式式生生活活饮饮用用水水地地表表水水源源地地补补充充项项目目5项项，集集中中式式生生活活饮饮用水地表水源地特定项目用水地表水源地特定项目80项。项。89891Environmental Engineering (water)（4 4）废水排放标准）废水排放标准a.污水综合排放标准污水综合排放标准原有标准：原有
65、标准：GB897888I类（类（9项）：对人体健康产生长远影响，不允许稀释，一律项）：对人体健康产生长远影响，不允许稀释，一律执行严格标准；执行严格标准；II类（类（20项）：长远影响小于项）：长远影响小于I类类。针对排放区域和新建、。针对排放区域和新建、现有，执行不同的标准。现有，执行不同的标准。修订标准：修订标准：GB897896，1996年颁布，年颁布，98年年1月月1日开始实施日开始实施I类：增加到了类：增加到了13项项；II类：增加到了类：增加到了56项目；仍按排放区域不同执行不同的标准。项目；仍按排放区域不同执行不同的标准。90901Environmental Engineerin
66、g (water)v不得用稀释的方法代替必要处理的物质不得用稀释的方法代替必要处理的物质指指能能在在环环境境或或动动物物体体内内蓄蓄积积,对对人人体体健健康康产产生生长长远远不不良良影影响响的的物物质质。含含有有此此类类物物质质的的废废水水,一一律律在在车车间间或或车车间间设设施施排出口取样排出口取样,其最高允许排放浓度必须符合如下规定其最高允许排放浓度必须符合如下规定:91911Environmental Engineering (water)污染物污染物最高允许排放浓度最高允许排放浓度,mg/L总汞总汞0.05烷基汞烷基汞不得检出不得检出总镉总镉0.1总铬总铬1.5Cr6+0.5总砷总砷0
67、.5总铅总铅1.0总镍总镍1.0苯并苯并芘芘0.00003总铍总铍0.005总银总银0.5总总放射性放射性1Bq/L总总放射性放射性10Bq/L92921Environmental Engineering (water)b. b. 行业排放标准行业排放标准有有关关废废水水排排放放的的行行业业标标准准涉涉及及各各类类工工业业,如如矿矿山山工工业业,焦焦化化企企业业,石石油油炼炼制制工工业业,合合成成洗洗涤涤剂剂工工业业,造造纸纸工工业业,制制革革工工业业等等,各有其标准。各有其标准。93931Environmental Engineering (water)一、我国防治水污染的基本原则一、我国防
68、治水污染的基本原则水水污污染染防防治治要要与与国国民民经经济济建建设设相相互互协协调调,同同步步发发展展，不不能先污染能先污染,后治理后治理；应应与与水水资资源源合合理理开开发发利利用用相相结结合合,并并将将废废水水资资源源化化放放在在重要地位考虑重要地位考虑；应应遵遵守守国国家家有有关关的的法法律律、法法规规、标标准准,做做到到有有法法可可依依,有法必依有法必依,执法必严执法必严,违法必究违法必究；应按流域、地区、城市、乡镇进行统筹规划应按流域、地区、城市、乡镇进行统筹规划,处理处理。第四节第四节 控制水污染的基本原则和途径控制水污染的基本原则和途径94第一节我国的水资源与水体污染第二节水体
69、污染的成因与战略对策第三节废水及其污染物941Environmental Engineering (water)二、我国防治水污染的途径和技术政策二、我国防治水污染的途径和技术政策国家相关防治水污染技术政策规定国家相关防治水污染技术政策规定流域和地区的水污染综合防治流域和地区的水污染综合防治保护好城市的饮用水源；保护好城市的饮用水源；把把防防治治和和利利用用结结合合起起来来,注注意意节节约约用用水水,重重复复用用水水,废废水水资资源化源化；采取有效措施采取有效措施,防治江河水系污染；防治江河水系污染；地下水的污染防治地下水的污染防治；防治湖泊水库水的污染防治湖泊水库水的污染；实行污染物排放总量
70、控制实行污染物排放总量控制。95951Environmental Engineering (water)对工厂企业造成的社会污染进行积极地防治对工厂企业造成的社会污染进行积极地防治把开发推广清洁生产工艺放在首位；把开发推广清洁生产工艺放在首位；正确处理生活污水和工业废水合并处理和分散处理关系正确处理生活污水和工业废水合并处理和分散处理关系；防治乡镇企业污染防治乡镇企业污染。加强城市水污染治理加强城市水污染治理加强城市管网和城市污水处理厂的建设加强城市管网和城市污水处理厂的建设；开发高效节能的废水处理工艺开发高效节能的废水处理工艺；废水资源化废水资源化。96961Environmental En
71、gineering (water)加强农村水污染管理加强农村水污染管理对养殖业废水对养殖业废水,采用能源化；采用能源化；尽量减少化肥尽量减少化肥,农药的用量；农药的用量；对垃圾堆进行无害化处理；对垃圾堆进行无害化处理；建自来水厂建自来水厂,污水管网污水管网,污水处理设施污水处理设施。 合理利用水体自净能力合理利用水体自净能力 97971Environmental Engineering (water)一、概念一、概念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低，使使曾受污染的天然水体部分地或完全地恢复原状的过程 。第五节第五节 水体自净水体自净98第一
72、节我国的水资源与水体污染第二节水体污染的成因与战略对策第三节废水及其污染物第四节控制水污染的基本原则和途径981Environmental Engineering (water)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：物理过程物理过程:稀释稀释扩散扩散,挥发挥发,沉淀等沉淀等,只是浓度的变只是浓度的变化化,污染物质性质未变污染物质性质未变。化学过程化学过程:氧化氧化,还原还原,吸附吸附,凝聚凝聚,中和中和,络合等络合等生化过程生化过程:利用自然界存在的微生物利用自然界存在的微生物,把有机物转化把有机物转化成成CO2,、H2O（好氧）或（好氧）或CH4（厌氧）（厌氧）p从
73、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主要问题。99991Environmental Engineering (water)二、废水（污染物）在水体中的稀释与扩散二、废水（污染物）在水体中的稀释与扩散 1 1、稀释机理、稀释机理稀释只是降低这些物质的浓度，而不能去除污染物质。两种流动两种流动:推流推流,扩散扩散。1001001Environmental Engineering (water)（1 1）推流）推流污染物质由于河流流速的推动沿着水流流动的方污染物质由于河流流速的推动沿着水流流动的方向运动。向运动。一维一维:Q1=vCQ1:污染物质推流量，污染物质推
74、流量，mg/（m2s）；）；v:河流流速河流流速,，m/s；C:污染物浓度，污染物浓度，mg/m3三维三维:Q1=vCn河流的速度越大，单位时间通过单位面积输送河流的速度越大，单位时间通过单位面积输送的污染物质的数量也越多。的污染物质的数量也越多。1011011Environmental Engineering (water)（2 2）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。一维一维:Q2：污染物质扩散量：污染物质扩散量,mg/m2s；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/m4Dx：扩散系数，：扩散系数，m2/s三维：
75、三维：1021021Environmental Engineering (water)p推推流流和和扩扩散散是是二二种种同同时时存存在在而而又又相相互互影影响响的的运运动动形形式式，从从而而产产生生了了污污染染物物浓浓度度从从排排出出口口往往下下游游逐逐渐渐下下降降这这一一稀稀释释现现象。象。p河河流流的的稀稀释释能能力力主主要要取取决决于于河河流流的的推推流流和和扩扩散散能能力力，而而扩扩散能力主要取决于扩散系数。散能力主要取决于扩散系数。河流的扩散系数常数河流的扩散系数常数:分子扩散分子扩散1倍倍对流扩散对流扩散几千倍几千倍紊流扩散紊流扩散几百万倍几百万倍1031031Environmen
76、tal Engineering (water)2 2、水体混合稀释的规律、水体混合稀释的规律废水排入河流后并不能马上与全部河水混合废水排入河流后并不能马上与全部河水混合,而是逐渐达到完而是逐渐达到完全混合的。全混合的。10411041Environmental Engineering (water)n混合系数：混合系数：在在没没有有达达到到完完全全混混合合的的河河道道断断面面上上，只只有有一一部部分分河河水水参参与与了了对对废废水水的的稀稀释释。参参与与混混合合的的河河水水流流量量与与河河水水总总流流量量之之比比称称为为混混合合系数。系数。:混合系数。完全混合的河道断面上及其下游=1从排放口到
77、完全混合断面的一段距离内1Q1:参与混合的河水流量Q:河水总流量10511051Environmental Engineering (water)n稀释比稀释比n:参与混合的河水流量参与混合的河水流量/废水流量废水流量,表示稀释的程度表示稀释的程度。混合系数也可近似地用下式表示:10611061Environmental Engineering (water)影响影响 的主要因素的主要因素:河水流量与废水流量的比值；河水流量与废水流量的比值；废水排放口的位置和形式废水排放口的位置和形式（岸边集中排放、分散于河中间排放）；（岸边集中排放、分散于河中间排放）；河流流速；河流流速；离排污口距离。离排
78、污口距离。1071071Environmental Engineering (water)主要以流速确定主要以流速确定 值：值：河流流速河流流速vq时，时，即稀释比越大即稀释比越大,C2越小越小。10911091Environmental Engineering (water)在在采采用用稀稀释释法法处处理理废废水水时时,除除需需考考虑虑废废水水与与河河水水的的混混合合程程度度外外,还应考虑还应考虑:河水本身已经受到污染的程度以及重复污染的问题；河水本身已经受到污染的程度以及重复污染的问题；对于剧毒物质对于剧毒物质,不宜依靠稀释来达到卫生标准不宜依靠稀释来达到卫生标准。1101101Envir
79、onmental Engineering (water)三、水体的生化自净三、水体的生化自净 （有机污染物在河流中的降解）（有机污染物在河流中的降解）指有机污染物随河水流动而进行的生物化学自净指有机污染物随河水流动而进行的生物化学自净1、水体中氧的消耗与溶解、水体中氧的消耗与溶解2、氧垂曲线、氧垂曲线3、氧垂曲线方程、氧垂曲线方程1111111Environmental Engineering (water)1 1、水体中氧的消耗与溶解、水体中氧的消耗与溶解p河流中氧的消耗河流中氧的消耗：(1)天然和人工培养的细菌对排入河流的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悬浮和溶
80、解性有机物的氧化作用(2)污泥和水底沉积物的需氧作用污泥和水底沉积物的需氧作用1121121Environmental Engineering (water)p河流的复氧作用河流的复氧作用(1)河水和废水中原来含有的氧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，直至大气中的氧向含氧不足的水体扩散溶解，直至水中水中DO达到饱和达到饱和(3)水生植物白天的光合作用放出氧气，溶于水中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有时还可使水体中的氧达到过饱和状态1131131Environmental Engineering (water)p一般要
81、求河流中一般要求河流中DO大于大于4mg/L。p废水排入口（受污点）下游各点处废水排入口（受污点）下游各点处DO的变化十分复杂的变化十分复杂1141141Environmental Engineering (water)2 2 2 2、氧垂曲线、氧垂曲线、氧垂曲线、氧垂曲线所作假设所作假设:单向河流，单个污染源，没有支流，河流截面不单向河流，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大的河段，藻类和底泥影响此处忽略污染物排放后就均匀分布在整个河流断面上，沿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河流中心线无返混现象只考虑有机物耗氧和大气复氧只考虑有机
82、物耗氧和大气复氧1151151Environmental Engineering (water)116氧垂曲线氧垂曲线1161Environmental Engineering (water)氧垂曲线分段：氧垂曲线分段：a-o段段耗耗氧氧速速率率复复氧氧速速率率水水中中DO ,亏亏氧氧量量 耗耗氧氧速速率率=复氧速率复氧速率,O点处点处(氧垂点氧垂点)；O点点以以后后，复复氧氧速速率率耗耗氧氧速速率率水水中中DO开开始始 亏亏氧氧量量 ,直至转折点直至转折点b；b点以后点以后:DO ,亏氧量亏氧量 ,直至恢复到排污点前的状态直至恢复到排污点前的状态。氧垂曲线反映了氧垂曲线反映了：废废水水排排入
83、入河河流流后后DO的的变变化化情情况况,表表示示河河流流的的自自净净过过程程；最最缺氧点的位置及其缺氧点的位置及其DO含量。含量。1171171Environmental Engineering (water)3、氧垂曲线方程、氧垂曲线方程（Streeter-Phelps方程）方程）设设河河流流经经过过t日日后后,消消耗耗的的氧氧量量为为x1,溶溶入入的的氧氧量量为为x2,水水中中实实际际的的溶溶解解氧氧增增量量为为x,则则x=x2-x1,则则在在此此时时间间内内,水水中中溶溶解解氧氧的的实实际际增加速率为增加速率为:耗氧速率耗氧速率复氧速率复氧速率D：亏氧量=饱和-实际1181181Envi
84、ronmental Engineering (water)若S为氧的饱和溶解度,则亏氧量的变化速率为：A:水中最初的水中最初的DO1191191Environmental Engineering (water)此式为河流中氧垂曲线方程式解此方程：Dt：t日后，河水与废水混合水中的亏氧量，mg/LD0：废水排放点，河水与废水混合水中的亏氧量，mg/LLa：废水排放点，河水与废水混河水的第一阶段总BOD，mg/L令令可得从受污可得从受污点至氧垂点点至氧垂点的时间的时间tc：1201201Environmental Engineering (water)氧垂曲线的工程意义：氧垂曲线的工程意义：用于分
85、析受有机物污染的河水中用于分析受有机物污染的河水中DO的变化动态的变化动态,推求河流的推求河流的自净过程及其环境容量自净过程及其环境容量,进而确定可排入河流的有机物的最进而确定可排入河流的有机物的最大限量大限量；推算确定氧垂点的位置及到达时间推算确定氧垂点的位置及到达时间,并依次制定河流水体防并依次制定河流水体防护措施护措施。按氧垂曲线方程计算按氧垂曲线方程计算,在氧垂点的在氧垂点的DO含量达不到地表水最低含量达不到地表水最低DO含量要求时含量要求时,则应对污水进行适当处理则应对污水进行适当处理,故该方程式可用故该方程式可用于确定污水处理厂的处理程度于确定污水处理厂的处理程度。1211211E
86、nvironmental Engineering (water)氧垂曲线使用时应注意：氧垂曲线使用时应注意：1221221Environmental Engineering (water)生活污水耗氧速率常数生活污水耗氧速率常数k1水温水温051015202530k10.039990.05020.06320.07950.10.12600.1583123复氧速率常数复氧速率常数k21231Environmental Engineering (water)四、水体自净容量及污水处理程度的估算四、水体自净容量及污水处理程度的估算 p定义定义：一定水体在规定的环境目标下所能容纳污：一定水体在规定的环境
87、目标下所能容纳污染物质的最大负荷量染物质的最大负荷量p影响因素：影响因素：（1）水体特征：）水体特征：水水体体的的各各种种水水文文参参数数(河河宽宽、河河深深、流流量量、流流速速等等等等)、背背景参数景参数(水的水的pH、碱度、硬度、污染物质的背景值等、碱度、硬度、污染物质的背景值等)1241241Environmental Engineering (water)（2）污染物特征）污染物特征污染物的扩散性、持久性、生物降解性。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。一般而言，污染物的物理化学性质越稳定，环境容量越小。耗耗氧氧有有机机物物的的水水环
88、环境境容容量量最最大大，难难降降解解有有机机物物的的水水环环境境容容量量很小很小，而重金属的水环境容量则，而重金属的水环境容量则甚微甚微。1251251Environmental Engineering (water)（3）水质目标）水质目标水水体体对对污污染染物物的的容容纳纳能能力力是是相相对对于于水水体体满满足足一一定定的的用用途和功能而言的。途和功能而言的。水水的的用用途途和和功功能能不不同同，允允许许存存在在于于水水体体的的污污染染物物的的量量也不同。也不同。我我国国水水环环境境质质量量标标准准将将水水体体分分为为5类类，每每类类水水体体允允许许的的标标准准决决定定着着水水环环境境容容
89、量量的的大大小小。而而且且，由由于于各各地地自自然然条条件件和和技技术术经经济济条条件件的的差差异异较较大大，水水质质目目标标还还带带有有一一定的社会性。定的社会性。1261261Environmental Engineering (water)p估算方法估算方法以毒物浓度（国家标准）为依据；以毒物浓度（国家标准）为依据；以以DO浓度（国家标准）为依据浓度（国家标准）为依据。p估算原则估算原则1271271Environmental Engineering (water)1、以毒物浓度估算、以毒物浓度估算例例：河河水水流流量量Q=8m3/s,流流速速v=0.2m/s,含含酚酚0.005mg/L
90、（地地表表水水水水质质标标准准0.01mg/L），废废水水流流量量q=50m3/h,含含酚酚浓浓度度250mg/L，求求:允允许许排排放放浓浓度度,需需预预先先处处理理的的程程度度（排放标准为（排放标准为0.5mg/L,只考虑稀释只考虑稀释,忽略生物降解）。忽略生物降解）。1281281Environmental Engineering (water)2、以、以DO大小估算大小估算例例:某某城城市市人人口口35万万,排排水水量量标标准准0.15m3/人人d,每每人人每每天天排排放放于于污污水水中中的的BODu=40g,河河水水流流量量3m3/s,河河水水夏夏季季平平均均水水温温20度度,在在污
91、污水水排排放放前前,河河水水DO含含量量为为7.2mg/L,BODu=2.9mg/L,根根据据DO含含量量求求该该河河流流的的自自净净容容量量和和城城市市污污水水应应处处理理的的程程度度。排排放放污污水水中中的的DO含含量量很很低低,可可忽忽略略不不计计。20度度时时,饱饱和和DO=9.17mg/L,k1=0.1日日-1,k2=0.2日日-1, =1。1291291Environmental Engineering (water)一、给水处理一、给水处理一、给水处理一、给水处理 1 1、给水处理的基本方法、给水处理的基本方法 去除水中的悬浮物：混凝、澄清、沉淀、过滤、消毒去除水中的悬浮物：混凝
92、、澄清、沉淀、过滤、消毒；变革水中溶解物质：软化、除盐、吸附；变革水中溶解物质：软化、除盐、吸附；第六节第六节 水处理方法和工艺流程简介水处理方法和工艺流程简介130第一节我国的水资源与水体污染第二节水体污染的成因与战略对策第三节废水及其污染物第四节控制水污染的基本原则和途径第五节水体自净1301Environmental Engineering (water)2 2、常规处理工艺、常规处理工艺 p以没有受到污染的地面水源为生活饮用水水源时：以没有受到污染的地面水源为生活饮用水水源时：以去除浊度、满足卫生学标准。地面水源水地面水源水混混凝凝沉沉淀淀过过滤滤消消毒毒饮用水饮用水1311311En
93、vironmental Engineering (water)p工业用除盐水工业用除盐水滤过水阳离子交换阴离子交换滤过水阳离子交换阴离子交换除盐水除盐水p以地下水作为水源以地下水作为水源或根据水的特殊性质进行或根据水的特殊性质进行:除铁、除锰、除硬、除盐等等除铁、除锰、除硬、除盐等等地下水源水地下水源水消消毒毒饮用水饮用水1321321Environmental Engineering (water)3、热点问题、热点问题有机污染物有机污染物已已发发现现在在给给水水水水源源中中有有机机物物种种类类在在2000种种以以上上；饮饮用水中有用水中有700多种。多种。美国确立了美国确立了117种优先控
94、制有机物。种优先控制有机物。我国也确定了我国也确定了12类，类，58种。种。病原微生物病原微生物如如 贾贾 第第 虫虫 （ Giardia Lamblia） 、 阴阴 孢孢 子子 虫虫(Cryptosporidium)等等。管网水二次污染管网水二次污染细菌繁殖细菌繁殖水质变差、管道堵塞水质变差、管道堵塞。1331331Environmental Engineering (water)（4）给水处理技术的发展方向）给水处理技术的发展方向加强微量有机物去除：加强微量有机物去除：加强常规处理；加强常规处理；增加预处理（如生物预处理）；增加预处理（如生物预处理）；增加后处理（如活性炭吸附、化学氧化）；
95、增加后处理（如活性炭吸附、化学氧化）；开发新技术（如膜技术）。开发新技术（如膜技术）。加强消毒：防止各种致病微生物的影响加强消毒：防止各种致病微生物的影响消毒副产物的问题：替代氯的其它消毒技术消毒副产物的问题：替代氯的其它消毒技术管网水二次污染控制管网水二次污染控制1341341Environmental Engineering (water)二、废水处理二、废水处理1、基本处理方法、基本处理方法物理法：处理悬浮物物理法：处理悬浮物-格栅、沉淀、气浮、筛网格栅、沉淀、气浮、筛网；化学法：处理溶解性物质或胶体化学法：处理溶解性物质或胶体-中和、吹脱、混凝、消中和、吹脱、混凝、消毒毒、氧化还原等、
96、氧化还原等生物化学法：处理溶解性有机物生物化学法：处理溶解性有机物-好氧、厌氧。好氧、厌氧。1351351Environmental Engineering (water)按处理程度分类按处理程度分类预处理：预处理：Preliminarytreatment一级处理一级处理：Primarytreatment二级处理二级处理：Secondarytreatment三级或深度处理三级或深度处理：Tertiaryoradvancedtreatment1361361Environmental Engineering (water)p一级处理一级处理只只去去除除废废水水中中较较大大的的悬悬浮浮物物质质。物物
97、理理法法大大多多用用于于一一级级处处理理。一级处理是二级处理的预处理一级处理是二级处理的预处理p二级处理二级处理去去除除污污水水中中呈呈胶胶体体和和溶溶解解状状态态的的有有机机污污染染物物质质，去去除除率率可可以达到以达到90以上。生物处理法是最常用的二级处理法以上。生物处理法是最常用的二级处理法p三级处理三级处理在在一一级级和和二二级级处处理理后后，进进一一步步处处理理难难降降解解的的有有机机物物、磷磷和和氮氮等能够导致水体富营养化等可溶性无机物等等能够导致水体富营养化等可溶性无机物等1371371Environmental Engineering (water)2、废水处理系统、废水处理系
98、统（1）城市生活污水水质估算）城市生活污水水质估算BOD5每人每天每人每天20-35g,SS每人每天每人每天35-50gQs:排水定额排水定额北京地区北京地区:有卫生设备有卫生设备,淋浴淋浴:Qs=90-160L/（人（人 天）天）,平均平均125L/（人（人 天）；天）；有卫生设备有卫生设备,淋浴淋浴,集中供热水集中供热水:Qs=130-190L/人天人天,平均平均145L/（人（人 天）天）设计时设计时:考虑城市发展考虑城市发展,乘一个系数乘一个系数水量变化系数水量变化系数k=最大量最大量/平均水量平均水量,生活污水生活污水k=1.31381381Environmental Enginee
99、ring (water)通过这样的系数计算出的典型生活污水的水质通过这样的系数计算出的典型生活污水的水质:SS200mg/LTS720mg/LBOD5200mg/LCODCr400mg/LTOC160mg/L总总N40mg/L总总P8mg/L油脂油脂100mg/L（2）去除次序）去除次序（3）方法次序方法次序1391391Environmental Engineering (water)（4）确定流程的原则）确定流程的原则 水质、水量水质、水量水质水质:同一水同一水,浓度不同浓度不同,方法不同方法不同）水量水量:同一水同一水,水量不同水量不同,方法不同方法不同经济合理性经济合理性；技术可行性技
100、术可行性；达标排放达标排放1401401Environmental Engineering (water)4、城市生活污水处理发展方向、城市生活污水处理发展方向低耗高效处理技术：天然处理低耗高效处理技术：天然处理深度处理与再生利用技术深度处理与再生利用技术污泥处理技术污泥处理技术厌氧处理技术厌氧处理技术传统污水系统的变革传统污水系统的变革5、工业废水处理、工业废水处理根据水质不同、处理程度不同，处理工艺不同。根据水质不同、处理程度不同，处理工艺不同。一般大多以生物处理为主。一般大多以生物处理为主。重要课题：难降解有机物工业废水的治理技术，重要课题：难降解有机物工业废水的治理技术，如农药废水、造纸废水、染料废水等。如农药废水、造纸废水、染料废水等。新型合成有机物的处理新型合成有机物的处理,如离子液体如离子液体1411411Environmental Engineering (water)本章重点废水中的污染物与水质指标废水中的污染物与水质指标BOD的换算的换算水体自净水体自净氧垂曲线氧垂曲线水体自净容量及污水处理程度的估算水体自净容量及污水处理程度的估算废水处理的方法废水处理的方法1421421Environmental Engineering (water)
