第5章1水體污染

(共6節內容)第5章1水體污染

(共6節內容)第一節概述一、水循環1.水的自然循環2.水的社會循環二、水資源1.世界水資源總量2.我國水資源的特點3.水資源的主要用途4.水資源開發利用中存在的主要問題三、水生生態系統第一節概述一、水循環2第二節水體的主要污染源一、生活廢水二、工業廢水三、農業生產廢水第二節水體的主要污染源一、生活廢水3第三節水體主要污染物1.固體污染物2.生物污染物3.需氧有機污染物4.富營性污染物5.感官污染物6.酸、堿、鹽類污染物7.有毒污染物8.油類污染物9.熱污染第三節水體主要污染物1.固體污染物4第四節水體污染的危害一、對人體健康的危害二、對工業生產的影響三、對農業、漁業生產的影響第四節水體污染的危害一、對人體健康的危害5第五節水污染防治的目標任務與原則1.水污染防治的主要目標2.水污染防治的主要任務3.水污染防治的原則第五節水污染防治的目標任務與原則1.水污染防治的主要目標6第六節水質與水質標準一、水質與水質指標（一）水質（二）水質指標二、水質標準1.用水水質標準2.水環境質量標準3.廢水排放標準第六節水質與水質標準一、水質與水質指標7第一節概述

一、水循環海洋、湖泊、河流、冰川；大氣水、地下水、土壤水；生物水形成了不連續的水圈。水的自然循環：水由液→氣→液態（固）的變化，在海洋、大氣和陸地之間循環。水的社會循環：人類社會需求形成的局部循環體系（取用天然水體→廢水排入水體）。第一節概述一、水循環8二、水資源地球表面約有70%以上為水所覆蓋，其余約占地球表面30%的陸地也有水的存在。地球總水量為138.6×108億m3，其中淡水儲量為3.5×108億m3，占總儲量的2.53%。由于開發困難或技術經濟的限制，到目前為止，海水、深層地下水、冰雪固態淡水等還很少被直接利用。比較容易開發利用的、與人類生活生產關系最為密切的湖泊、河流和淺層地下淡水資源，只占淡水總儲量的0.34%，為104.6×104億m3。通常所說的水資源主要指這部分可供使用的、逐年可以恢復更新的淡水資源。可見地球上的淡水資源并不豐富。二、水資源9地球上水資源的分布地球上水資源的分布10第5章1水體污染課件11我國水資源：總量：28124.4億m3。降水量60000億m3，占全球陸地總降水量的5％，世界第三位。地表徑流27115億m3，世界第六位。人均年徑流量，2400m3/年，世界人均的1/4，第88位，相當貧乏。特點：(1)地區分布不平衡：東南多、西北少。國土面積53％東南沿海，占全國水資源93％，西北7％。(2)時程分配不均勻：降水集中6～9月份，占年總降水70％。(3)水土資源組合不相適應：東北、西北，黃淮流域的水資源占全國的17%，但土地占65%；長江以南的水資源占全國的83%，土地占35%。我國水資源：12水資源開發利用中存在的主要問題①水體污染：廢水排放大，80％以上未經處理。2001年，80％河段為劣Ⅳ類，僅能灌溉；東海發生28次紅潮。②水源枯竭：城市地下水位下降，水源嚴重不足。③生態環境惡化：人類超強度開發水文系統，江河斷流、水質污染、水土流失、湖泊萎縮、水質咸化、土地退化、沙漠化、地面沉陷、陸地水生生態環境破壞。水資源開發利用中存在的主要問題13三、水生生態系統組成

組成：①H2O；②水生生物；③底質；④雜質

生命物質（生產者、消費者、分解者）

非生命物質（陽光、空氣、水、物質）

懸浮物—細菌、藻類、泥砂、不溶物質。

膠體—溶膠（硅酸膠體）；高分子化合物（腐殖質膠體）。

溶解物質—鹽類（Ca、Mg、Na、Al、Fe鹽，酸根組成，離子存在）；

氣體—O2、CO2、N2、H2S。三、水生生態系統組成組成：①H2O；②水生生物；③底質；14第二節水體的主要污染源

水體污染：排入水體的廢物＞水生生態系統自凈容量

水體的五級污染程度：一級：水質良好，符合飲用水、漁業用水水質標準。二級：輕度污染，符合地面水水質衛生標準，漁業用水，處理后可為飲用水。三級：污染較嚴重，但可以作為農業灌溉用水。四級：水質受到嚴重污染，水體中的水幾乎無使用價值。五級：水質受到嚴重污染，水質已超過工業廢水最高允許排放濃度標準。第二節水體的主要污染源水體污染：排入水體的廢物＞水生生15水體污染源：向水體釋放污染物的來源或場所。1.生活廢水：糞便水、洗浴水、洗滌水、沖洗水等。多含有機物，易生化降解。特點：①N、P、S高；②纖維素、淀粉、糖類、脂肪、蛋白質、尿素，易產生惡臭的物質；③細菌、病原菌、病毒，易使人傳染上各種疾病；④洗滌劑，廢水呈弱堿性，對人體有一定危害。

環境激素17β-雌二醇是一種廣泛存在于環境中的對生物體作用強烈、潛在影響很大的內分泌干擾物，水體中ng/mL級即可引起水生生物雌性化。

水體污染源：向水體釋放污染物的來源或場所。162.工業廢水特點：①排放量大，污染范圍廣，排放方式復雜。②污染物種類繁多，濃度波動大。③污染物質毒性強，危害大。刺激性、腐蝕性；耗氧有機物多；N、P、K等造成水體富營養化；懸浮物含量很高，為生活廢水的10倍。④污染物排放后遷移規律差異大。污染物性質差別大，遷移變化規律不相同。⑤恢復比較困難。水體一旦受污染，恢復到原來狀態需要相當長的時間。2.工業廢水17工業廢水主要有下列來源：1．采礦及選礦廢水各種金屬礦、非金屬礦、煤礦開采過程中產生的礦坑廢水，主要含有各種礦物質懸浮物和有關金屬溶解離子。2．金屬冶煉廢水煉鐵、煉鋼、軋鋼等過程的冷卻水及沖澆鑄件、軋件的水污染性不大；洗滌水是污染物質最多的廢水，如除塵、凈化煙氣的廢水常含大量的懸浮物，需經沉淀后方可循環利用，但酸性廢水及含重金屬離子的水有污染。3．煉焦煤氣廢水焦化廠、城市煤氣廠等在煉焦與煤氣發生過程中產生嚴重污染的廢水，含有大量酚、氨、硫化物、氰化物、焦油等雜質，可產生多方面的污染效應。4．機械加工廢水主要含有潤滑油、樹脂等雜質，還含有各種金屬離子如鉻、鋅以及氰化物等，他們都是劇毒性的。電鍍廢水的涉及面很廣，且污染性大，是重點控制的工業廢水之一。工業廢水主要有下列來源：1．采礦及選礦廢水185．石油工業廢水主要包括石油開采廢水、煉油廢水和石油化工廢水三個方面。油田開采出的原油在脫水處理過程中排出含油廢水，這種廢水中還含有大量溶解鹽類，其具體成分與含油地層地質條件有關。煉油廠排出的廢水主要是含油廢水、含硫廢水和含堿廢水。含油廢水是煉油廠最大量的一種廢水，主要含石油，并含有一定量的酚、丙酮、芳烴等；含硫廢水具有強烈的惡臭，對設備具有腐蝕性；含堿廢水主要含氫氧化鈉，并常夾帶大量油和相當量的酚和硫，pH可達11～14。石油化工廢水成分復雜。裂解過程的廢水基本上與煉油廢水相同，除含油外還可能有某些中間產物混入，有時還含有氰化物。由于產品種類多且工藝過程各不相同，廢水成分極為復雜。總的特點是懸浮物少，溶解性或乳濁性有機物多，常含有油分和有毒物質，有時還含有硫化物和酚等雜質。5．石油工業廢水196．化工廢水化學工業包括有機化工和無機化工兩大類，化工產品多種多樣，成分復雜，排出的廢水也多種多樣。多數有劇毒，不易凈化，在生物體內有一定的積累作用，在水體中具有明顯的耗氧性質，易使水質惡化。無機化工廢水包括從無機礦物制取酸、堿、鹽類基本化工原料的工業，這類生產中主要是冷卻用水，排出的廢水中含酸、堿、大量的鹽類和懸浮物，有時還含硫化物和有毒物質。有機化工廢水則成分多樣，包括合成橡膠、合成塑料、人造纖維、合成染料、油漆涂料、制藥等過程中排放的廢水，具有強烈耗氧的性質，毒性較強，且由于多數是人工會成的有機化合物，因此污染性很強，不易分解。7．造紙廢水造紙工業使用木材、稻草、蘆葦、破布等為原料，經高溫高壓蒸煮而分離出纖維素，制成紙漿。在生產過程中，最后排出原料中的非纖維素部分成為造紙黑液。黑液中含有木質素、纖維素、揮發性有機酸等，有臭味，污染性很強。6．化工廢水208．紡織印染廢水紡織廢水主要是原料蒸煮、漂洗、漂白、上漿等過程中產生的含天然雜質、脂肪以及淀粉等有機物的廢水。印染廢水是洗染、印花、上漿等多道工序中產生的，含有大量染料、淀粉、纖維素、木質素、洗滌劑等有機物，以及堿、硫化物、各類鹽類等無機物，污染性很強。9．皮毛加工及制革廢水主要包括皮毛和皮革的清整等加工過程，經浸泡、脫毛、清理等預備工序排出的廢水，富含丹寧酸和鉻鹽，有很高的耗氧性，是污染性很強的工業廢水之一。10．食品工業廢水食品工業的內容極其復雜，包括制糖、釀造、肉類、乳品加工等生產過程，所排出的廢水都含有機物，具有強的耗氧性，且有大量懸浮物隨廢水排出。動物性食品加工排出的廢水中還含有動物排泄物、血液、皮毛、油脂等，并可能含有病菌，因此耗氧量很高，比植物性食品加工排放的廢水的污染性高得多。一些工業廢水中所含的主要污染物如表6-2所示。8．紡織印染廢水21一些工業廢水中的主要污染物一些工業廢水中的主要污染物223.農業生產廢水牲畜飼養、食品加工、含農藥、化肥的廢水。特點：①生化需氧量高：有機質、植物營養物質、病原微生物含量高。②化肥、農藥含量高：～85％均可進入水體，有機氯農藥半衰期為15年。3.農業生產廢水23第三節水體主要污染物

1.固體污染物。溶解態、膠體態、懸浮態。2.生物污染物。病毒、病菌、寄生蟲卵、藻類。3.需氧有機污染物。4.富營性污染物。N、P、K、S等。富營養化。5.感官污染物。渾濁、泡沫、惡臭。6.酸、堿、鹽類污染物。工業廢水、酸雨。7.有毒污染物。＞12000種,無機毒物、有機毒物、放射性物質。8.油類污染物。礦物油、動植物油。9.熱污染。廢水溫度過高。第三節水體主要污染物1.固體污染物。溶解態、膠體態、懸24第四節水質與水質標準

水質指標—衡量水質的好壞。第一類，物理性：①感官。溫度、色度、嗅和味、渾濁度、透明度。②其他。總固體、懸浮固體、溶解固體、可沉固體、電導率、電阻率。第二類，化學性：①一般指標：pH值、硬度、各種陰、陽離子、總含鹽量、有機物。②有毒。重金屬、氰化物、多環芳烴、各種農藥。③氧平衡。溶解氧(DO)，化學需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)、總需氧量(TOD)。第三類，生物性：細菌總數、總大腸菌群數、各種病原細菌、病毒。第四節水質與水質標準水質指標—衡量水質的好壞。25常用水質指標

（1）pH值。污水酸堿性大小。天然水pH＝6～9。生活污水一般呈弱堿性，某些工業廢水pH值偏離中性很遠。（2）懸浮固體(簡稱SS－SuspendedSolids)。水中呈懸浮狀態固體物質，mg／L。

揮發性懸浮物—高溫下(600℃)，懸浮物灼燒失去的重量。表示有機物含量。

固定性懸浮物—灼燒后殘留的懸浮物的重量。代表懸浮物中無機物的含量。常用水質指標（1）pH值。污水酸堿性大小。26（3）有機污染物。C、H、O、N、S組成。在水中不穩定，微生物分解→無機物。

需氧有機物—通過生化過程或化學作用消耗水中溶解氧的物質。微生物分解有機物，氧化反應，消耗水中O2。當消耗＞大氣補充，水質惡化。當溶解氧很少時，有機物進行厭氧分解，產生H2S、CH4、NH3，臭氣、水變黑。

（3）有機污染物。C、H、O、N、S組成。在水中不穩定，微生27①生化需氧量BOD（BiochemicalOxygenDemanded）

有氧條件下，20℃時，微生物分解可降解有機物所需溶解氧量(mg/L)。

BOD↑→需氧有機物↑。

綜合水質指標：用水中溶解氧的減少量，間接表示有機物濃度。①生化需氧量BOD（BiochemicalOxygenD28有機物分解過程：BOD＝BODu+NODu第一階段(碳化階段BODu)：有機物→無機的CO2、H2O和NH3。第二階段(硝化階段NODu)：NH3（硝化菌作用）→亞硝酸根、硝酸根

(在第一階段有機物已基本無機化了，作為衡量有機物多少的指標，只需采用碳化需氧量BODu即可。BOD＝BODu)有機物分解過程：BOD＝BODu+NODu29測定BODu需20天（BOD20），太長。

∴BOD5—20℃，5天所需BOD。

BOD5＜BODu<BOD。

生活用水：BOD5/BOD20＝70％。

從BOD5可推得BOD20。

缺點：

a)含難生物降解物質時，BOD5測定誤差較大；

b)測定需5天，仍慢；

c)含抑制微生物繁殖物質，或不含微生物生長所需營養時，影響測定結果。測定BODu需20天（BOD20），太長。

∴BOD30②化學需氧量COD（ChemicalOxygenDemanded）用氧化劑氧化分解有機物時，與消耗的氧化劑當量相等的氧量。CODCr（COD）—氧化劑K2Cr2O7

(重鉻酸鉀指數)。CODMn—氧化劑KMnO4（高錳酸鉀指數）。優點：CODCr在較短時間內(規定2小時)測出耗氧物質含量，不受水質限制。缺點：不能完全表示可被微生物氧化的有機物量，∵還原性無機物也消耗O2。對特定水質：CODCr（COD）＞BODu（BOD）＞BOD5＞CODMn。

BOD5／CODCr＞0.3，宜采用生化處理。

②化學需氧量COD（ChemicalOxygenDema31③總需氧量TOD（TotalOxygenDemanded）

900℃時，有機物催化燃燒成CO2、H2O、NO2、SO2所消耗的氧量。可在幾分鐘內完成，TOD＞COD。

④總有機碳TOC（TotalOrganicCarbon）

900℃時催化燃燒，測定產生的CO2量，折算出其中的含碳量。也僅需幾分鐘。

（4）溶解氧DO（DissolvedOxygen）。

水中溶解的分子氧的含量，mg/L。

無污染水，溶解氧處于飽和。常壓，0℃時淡水溶解氧10mg/L，海水為淡水的80%。

溶解氧＜4.0mg/L，水生生物就難以生存。DO↓，水體污染程度↑。③總需氧量TOD（TotalOxygenDemanded32（5）N、P等植物性營養物質。城市污水處理廠P的排放量＜1.0mg/L。（6）有毒物質。對主要毒物規定濃度限值。（7）大腸菌群數。每升水中的大腸菌群數。一般，大腸菌為非致病菌。∵水致傳染病菌、病毒生長環境與大腸菌基本相同，檢測困難，∴用大腸菌群作為間接檢測指標。（5）N、P等植物性營養物質。33水質標準

1.用水水質標準（1）生活飲用水水質標準《生活飲用水衛生標準》(GB5749－85)。

原則：①衛生上安全可靠，不應含有各種病源微生物和寄生蟲卵；②化學成分應對人體無害；③使用時不致造成其他不良影響。（2）工業用水水質標準各行業都相繼制定了工業用水標準。水質標準1.用水水質標準34世界衛生組織規定的飲用水水質標準（摘錄）世界衛生組織規定的飲用水水質標準（摘錄）35我國的生活飲用水質標準(GB5749－85)我國的生活飲用水質標準(GB5749－85)362.水環境質量標準

地面水環境質量標準(GB3838－88)，依據使用目的和保護目標劃分為五類:Ⅰ類：主要適用于源頭水、國家自然保護區；Ⅱ類：主要適用于集中式生活飲用水水源地一級保護區、珍貴魚類保護區、魚蝦產卵場；Ⅲ類：主要適用于集中式生活飲用水水源地二級保護區、一般魚類保護區及游泳區；Ⅳ類：主要適用于一般工業用水區及人體非直接接觸的娛樂用水區；Ⅴ類：主要適用于農業用水區及一般景觀要求水域。海水水質標準(GB3097－82)。2.水環境質量標準海水水質標準(GB3097－82)。373.廢水排放標準分綜合排放標準、行業部門標準兩種，不交叉執行，有的地區還制定了嚴于國家排放標準的地方標準。我國《污水綜合排放標準》（GB8978－1996）限制允許排放濃度。

3.廢水排放標準38《污水綜合排放標準》中的污染物分類：根據污染物的毒性及其對人體、動植物和水環境的影響分為兩大類：

第一類污染物－－系指能在環境或動植物體內蓄積，對人體健康產生長遠不良影響者。對此類污染物，不分其排放的方式和方向，也不分受納水體的功能級別，一律執行嚴格的標準值，并規定含此類污染物的廢水一律在車間或車間處理設施的排放口取樣檢測，其最高允許排放濃度必須符合表6-6的規定。第二類污染物－－長遠影響小于第一類，規定的采樣點為排污單位排放口，其最高允許排放濃度執行表6-7的規定(1998年1月1日后建設的單位)。《污水綜合排放標準》中的污染物分類：39標準分級是按受納水體的使用功能要求、廢水排放去向劃分：①特殊保護水域；②重點保護水域；③一般保護水域；④排入城鎮下水道，并進入二級污水處理廠的廢水。

標準分級是按受納水體的使用功能要求、廢水排放去向劃分：40第一類污染物最高允許排放濃度第一類污染物最高允許排放濃度41第5章1水體污染課件42第5章1水體污染課件43第5章1水體污染課件44第5章1水體污染課件45第5章2特定水體的污染及自凈第5章2特定水體的污染及自凈第一節水體自凈

第二節河流的污染與自凈

一、河流的水質特征

二、河流的污染及其特點

三、河流水體的自凈機理

四、河流水體的自凈規律

五、水環境容量

第三節湖泊（水庫）的污染與自凈

一、湖泊（水庫）水體的特征

二、湖泊的污染及其特點

三、湖泊（水庫）的自凈規律

第四節海洋的污染與自凈

一、海洋水體的特征

二、海洋污染現狀及特點

三、海洋污染的自凈規律

第一節水體自凈

第二節河流的污染與自凈

一、河47第一節水體自凈

水污染：進入水體污染物＞水體本底值、自凈能力水體自凈:水體自行消納污染物，使自身質量保持潔凈能力的過程。不同的水體有不同的自凈能力。自凈過程：物理過程（稀釋、擴散、揮發、沉淀）；化學物理過程（氧化還原、吸附凝聚、中和）；生化過程（微生物對有機物分解代謝，不同生物群體相互作用）。

第一節水體自凈水污染：進入水體污染物＞水體本底值、自48第二節河流的污染與自凈水質特征：水量、水質隨季節變化大，水體更新期短、更新快。水流速高，與地表物質接觸時間短，水面蒸發面小，礦化度較低。污染性質：①病原污染期。工業不發達時，生活污水-有機質、病原菌污染，流行性傳染病。②總體污染期。生活污水＋工業廢水。③新污染期。石油、化工、核工業，新污染物、毒物增多。

我國河流長度有70.6%被污染。有機污染是一個不可忽視的因素。河流污染特點：污染易發生；易擴散自凈恢復。污染途徑多，種類繁雜，多是耗氧有機物。第二節河流的污染與自凈水質特征：49自凈機理：（1）物理凈化：①重力作用－懸浮固體沉降。②水流輸運－推流、擴散(濃度差)，使污染物由高濃度→低濃度遷移。（2）化學凈化（或物理化學）：氧化－還原、酸堿中和、沉淀－溶解、分解－化合、吸附－解吸、凝聚－膠溶。（3）細菌自然死亡：環境變化使寄生細菌逐漸死亡，如基質減少、日光殺菌、水溫及pH不適、毒物存在、吞食細菌的原生動物存在。

自凈機理：（1）物理凈化：50（4）生物凈化：微生物作用下，將有機污染物逐漸分解氧化，使其含量逐漸降低。生物降解—在微生物作用下，將有機化合物分解轉化為低級有機物、簡單無機物的過程。一般分為：

好氧降解：溶解氧（O2）存在，好氧微生物完成生化反應，產物是穩定無機物（CO2、H2O）。

厭氧降解：氧氣不足、無氧氣，厭氧微生物完成生化反應，產物不完全是穩定無機物（甲烷、乙酸等有機物，NH3等氧化不徹底的無機物）。

兼性微生物：兩種條件下都能進行生化反應。

（4）生物凈化：51潔凈水有一定濃度溶解O2。有機物污染后，好氧菌大量繁殖，將有機物分解為無機物（CO2、H2O、氨氮）→再硝化為亞硝酸鹽和硝酸鹽。若氧消耗速率＞復氧速率，水中O2↓↓，無氧、缺氧。好氧菌生長受抑制，厭氧菌大量繁殖，繼續自凈。水中O2濃度隨水深度變化，表層高，深處低，直至厭氧狀態。∴好氧菌集中在上層消耗氧氣，阻止補充O2向下層的傳遞，厭氧菌集中在底部。天然河流，主要是好氧降解。消耗的O2，從大氣、水生植物光合作用補充。潔凈水有一定濃度溶解O2。有機物污染后，好氧菌大量繁殖，將有52河流的自凈規律（混合稀釋模型、氧垂曲線模型）

1）混合稀釋模型（物理凈化）稀釋

由于推流與擴散作用導致稀釋，但不能改變、去除污染物。

（污染物質進入水體后，存在兩種運動形式，一是由于水流的推動而產生的沿著水流前進方向的運動，稱為推流或平流；另一是由于污染物質在水中濃度的差異而形成的污染物從高濃度處向低濃度處的遷移，這一運動被稱為擴散。廢水排入河流后，由于推流和擴散作用，逐漸與河水相混合，污染物的濃度逐漸降低。）推流

v↑→Q1↑(污染物的推流量，mg/(m2·s)

)

擴散Δc↑，k↑→Q2↑(污染物的擴散量)

河流的自凈規律（混合稀釋模型、氧垂曲線模型）1）混合稀釋模53在沒有達到完全混合的河道斷面上，廢水并不能與全部河水完全混合。混合系數：參與混合稀釋的河水流量與河水總流量之比，稱為混合系數

稀釋倍數N：參與混合的河水流量Q1與廢水流量q之和與q的比值

計算斷面污染物濃度式：

(cl—廢水中污染物質的濃度，mg/L；c2—廢水排放前河水中該污染物質的濃度，mg/L)平緩河流近似取（

L1—廢水排放口至計算斷面的距離，m；L－廢水排放口至完全混合斷面的距離，m）經驗：v較低時，α＝0.3～0.6；

v＝0.2～0.3m/s時，α＝0.7～0.8；

v較高時，α

＝0.9；排放管伸入水體，設置多個分散排放口時，α

＝1。

在沒有達到完全混合的河道斷面上，廢水并不能與全部河水完全混合542）氧垂曲線模型（生化凈化）耗氧：取決于有機物、氨氮，無機還原物數量。復氧：①大氣氧向水體擴散；②水生植物光合作用的放氧。僅考慮好氧菌生化降解反應，符合一級反應動力學。

耗氧速率：

L＝BOD，k1一耗氧速率系數

定義：虧氧量（復氧速率正比于虧氧程度）

Os、Ox—飽和、實際溶解氧濃度。

復氧速率：

Ox,2＝復氧量，k2一復氧系數

∴實際氧濃度

可用虧氧表示積分得虧氧方程

2）氧垂曲線模型（生化凈化）耗氧速率：L＝BOD，k1一55氧垂曲線－虧氧狀態變化曲線

耗氧：t↑，

L＝BOD↓

復氧：t↑，復氧量O

x,2↑兩者變化速率不同。∴D曲線先↓，經過臨界虧氧點

Dc＝Dmax，

D曲線再↑

有機污染量大，初虧D0也大，D在相當時間處于下降，虧氧段很長。嚴重時，出現無氧段（氧垂曲線中斷），厭氧分解。氧垂曲線－虧氧狀態變化曲線耗氧：t↑，有機污染量大，初虧56虧氧方程

初虧臨界虧氧時間：

受污點至氧垂曲線最缺氧點（稱為臨界點）的流經時間。初始BOD濃度

臨界距離－污染源至臨界點距離：

虧氧方程初虧臨界虧氧時間：初始BOD濃度臨界距離－污染源57k1、k2與水質、河床特性、溫度有關。20℃，正常河流，k1≈0.3d－1，k2＝0.2～0.5d-1。適用條件：①可生物降解污染物；②河流斷面變化不大，水生植物和硝化作用可忽略；③廢水與河水在污染源處已完全混合。k1、k2與水質、河床特性、溫度有關。583）細菌衰亡若污染物負荷＜自凈能力：①生物凈化使有機物減少，細菌缺食；②原生、浮游動物吞食細菌；③日光殺菌、溫度不利、pH值不適等。通常，生活污水12～24h流過的距離，細菌污染最嚴重。若污染物負荷＞自凈能力：河段細菌污染嚴重，與有機污染的嚴重程度相應。3）細菌衰亡59第三節湖泊（水庫）的污染與自凈水體特征：水速低，容量及深度大，水質成分分布不均勻，不易混合，更新期長。水生生物對湖水氧平衡、富營養化污染影響較大。生物分層：∵水深不同→陽光輻射、溶氧濃度不同①透光層。陽光可以穿透，深處為藻類。②沿岸層。有根植物生長的淺水沿岸區。③湖底層。沉積死亡生物，存在細菌。第三節湖泊（水庫）的污染與自凈水體特征：水速低，容量及深60污染來源：受污河水、廢水、降雨徑流將土壤污染排入。污染物種類多，污染負荷比較集中，可能會引起局部嚴重污染。富營養化—N、P等植物營養物（氨氮、硝酸鹽氮、磷酸鹽）的濃度超過一定數值，藻類快速生長，死亡后為微生物提供充足養料，大量繁殖，快速耗氧。導致需氧生物大量死亡，只有表層藻類，則進一步限制陽光的入射深度，氧氣補充速度，最終藻類也由于缺氧大量死亡，形成“赤潮”。標志湖泊進入老化階段－－湖底升高，變成沼澤，最后變為陸地，湖泊消亡。特點：水流混合、大氣復氧作用較弱，自凈恢復速度慢，污染期較長，治理困難。（水體大、水速慢、湖水分層而使垂直混合差）污染來源：受污河水、廢水、降雨徑流將土壤污染排入。61自凈規律1）完全混合擴散模式（持久性污染物）小型湖泊：用質量平衡，湖泊內：總污染物濃度的變化＝（河流帶入＋直接排入）－排出湖泊

t＝0，c0＝ch（現狀濃度）t→∞，c∞＝（W0＋cpQp）/Qh（最終平衡濃度）自凈規律1）完全混合擴散模式（持久性污染物）t＝0，c0＝62大湖泊：

①湖水穩定，形成相當厚環岸污水場。

②水深↑→溫度↓→分層→影響充分混合。

∴對不同的混合擴散狀況，要選用相應的計算模式。2）混合衰減模型（非持久性污染物）小型湖泊：混合稀釋＋自凈衰減。

k1—自凈系數

大湖泊：

①湖水穩定，形成相當厚環岸污水場。

②水深↑→溫度63第四節海洋的污染與自凈

水體特征：溶質徑流的最終歸宿；蒸發濃縮，礦化度高，鹽分35g/L；生態系統穩定性很高。污染來源：①河川入大海；②大氣降雨；③直接排放。特點：①污染源廣。各種污染物最終入海洋。②持續性強。不易分解物長期蓄積，越積越多。DDT，10～50年，分解50%。③擴散范圍大。通過潮流、海流、渦流，帶到遠海。南極企鵝中檢驗出DDT。

④控制復雜。上述三個特點決定了海洋污染控制的復雜性。第四節海洋的污染與自凈水體特征：64海洋的自凈規律(通過河口、近海、海灣實現自凈)

（1）河口排污自凈

河海匯集處：河流淡水，海水含鹽量高，湍動較為強烈。兩種水體產生復雜的水流分層，入海河段有相當可觀的橫向混合。∵流速、流向、水深、鹽度、地質、水文、氣象、生物、底質各異。∴自凈規律十分復雜。收集資料對特定河口建立水質自凈模式。

海洋的自凈規律(通過河口、近海、海灣實現自凈)（1）河口排65（2）近海排污自凈廢水向深海或近海的排放是通過浸沒式排放管的上升擴散洞流入海洋，其凈化作用如下：

①起始稀釋（主要）

廢水動量、浮力所造成與周圍海水的混合稀釋。海水不分層時，若ρ海>ρ廢：海面有最大程度稀釋→表面場海水分層時：海面溫度高，若ρ海面＜ρ廢，上升不到海面，在ρ海＝ρ廢處具有最大稀釋→浸場。②擴散稀釋廢水場在海流作用下移動，其外沿與海水紊流、推流混合，形成羽狀廢水場。③有機物降解及微生物衰減死亡有機物在化學、生化、絮凝沉降作用下降解。微生物衰減死亡。大腸桿菌量降低90%需要2～6小時。（2）近海排污自凈廢水向深海或近海的排放是通過浸沒式排放管66（3）海灣水體自凈通過海水的潮汐作用（漲、落）實現稀釋。漲潮：外海水擁入，混合，污染物濃度↓，最高潮位時濃度最低。退潮：灣內海水向外遷移，部分污染物流入外海。

周而復始，將污染物搬運出海。

（3）海灣水體自凈67第5章3廢水處理第一節概念第二節物理處理法第三節生物處理法第四節化學處理法及物理化學處理法第五節水處理系統第5章3廢水處理第一節概念68第一節概念水處理：給水處理：為供生活或工業使用而對水進行的處理。廢水處理：對使用過而廢棄的水進行的處理。水處理內容： （1）對水中的雜質及污泥的處置。（2）滿足用水要求，在水中添加新的成分改變水的性質：加氟防齲（qu）齒病，防蝕劑，阻垢劑。（3）改變水的物理性質：冷卻，加溫，加壓。第一節概念69水處理方法分類：（1）根據水的化學性質是否改變:①分離處理：使污染物從水中分離。②轉化處理：生化處理或化學處理，改變污染物的化學性質，使其分離或轉化為無害。③稀釋處理：稀釋混合，降低污染物的濃度，無分離和化學性質改變。水處理方法分類：70（2）根據處理過程中發生的變化。①物理處理：物理作用分離水中懸浮物－格柵，篩網，過濾，沉淀，浮上。②化學處理：化學反應處理水中溶解物和膠體－中和、化學沉淀、氧化還原。[化學物理方法]吸附、離子交換、膜技術③生物處理：微生物作用，去除水中膠體和溶解的有機物－活性污泥法、生物膜法、氧化塘。（2）根據處理過程中發生的變化。71第二節物理處理法一．格柵和篩網[分離水中懸浮物，簡單，易，效果良好]1．格柵（廢水第一道設施）一組平行的金屬柵條組成的框架，斜置在水通道上（廢水通道上，或原水進口，取水口進口）。截留粗大懸浮場（＞20mm）。通常是廢水處理流程的第一道設施。污物人工清除：勞動條件惡劣，強度大。污物機械清除：鏈條拉動齒耙轉動。第二節物理處理法722．篩網金屬條或化學纖維紡織成網，篩孔0.15~1.0mm。截留細碎懸浮物（＞1mm）。適用于纖維類和動植物殘體碎屑。結構要求：即要易截留，又要便于卸料及清理篩面。類型：水力回轉篩：廢水→回轉篩→固定篩→濾水槽→出水。固定式斜篩：廢水→斜篩→濾水篩→出水。（造紙白水）圖8-3水力回轉篩結構示意圖2．篩網圖8-3水力回轉篩結構示意圖73二．過濾1．概述定義：用具有孔隙的粒狀濾料層（石英砂）截留水中的不溶污染雜質。（沉淀池后）目的：去除經生物絮凝和化學絮凝后不能沉降的顆粒和膠體物質；增加對SS、濁度、P、BOD、重金屬、石棉、細菌、病毒以及其它一些污染物質的去除效果；去除懸浮物等干擾物質，減少消毒費用；克服生物和化學處理過程中水質的變化，保證連續操作，使出水水質穩定，提高處理廠的全面可靠性；保護后續裝置。二．過濾74機理：

（1）篩濾作用：使得濾料上粗下細，截留較大的固體污染物在頂層，形成污染物的薄膜，起主要的過濾作用，屬于阻力截留或篩濾作用。（2）沉降作用：細小濾料，有大量沉降面積（1m3料有400m2），雜質在此面上沉淀。（3）吸附凝聚：濾料面積大，可以物理吸附（分子力、電場力）。濾料空隙小，增加膠體顆粒碰撞機會，促使凝聚。機理：75影響因素：（1）原水水質：小而密實的絮體易被截留，大而疏松的絮體難于被截留。（2）濾層構造：廢水雜質多，應采用雙層或混合濾料層。（3）工藝參數：濾速下降→水質上升。影響因素：762．過濾過程：過濾、反洗交替進行（1）過濾：廢水經過濾層變為清水，截留雜質。周期8~12h。使用τ↑，ΔP↑，濾層質量↓，水量G↓，水質變差。當出水不合格時，就要停止過濾，進行反洗。[過濾和反洗交替進行]（2）反洗：清水反洗，沖去污物。周期20~30min[從停止過濾到沖洗完畢，沖洗水約占濾池生產水量的1％~3％]。（3）底部有配水系統：過濾和反洗均經過，使濾水出水均勻和反洗水均勻通過濾層。2．過濾過程：過濾、反洗交替進行773．濾層（如石英砂）滿足：①機械強度。②化學穩定性，耐蝕，無害。③一定的顆粒級配[不同直徑的顆粒所占的重量比例。越不均勻，含污能力越小；反洗時，易沖去細體]和孔隙率[孔隙所占體積除以總體積。孔隙率越高→粒徑越粗→比表面積越小]（1）粒徑與級配粒徑：把濾料顆粒包圍在內的一個假想球體直徑。3．濾層（如石英砂）78級配：濾料中各種粒徑顆粒所占的重量比例。用不均勻系數K表示。

（d80，d10反映濾料的粗細顆粒的尺寸）

K80↑，粒徑不均勻，粗細顆粒尺寸相差愈大，過濾時濾料層含污能力小[間隙易被堵死]；反洗時，易沖走細料[為了滿足粗粒的膨脹要求，細料易被走]。一般控制 。級配：濾料中各種粒徑顆粒所占的重量比例。用不均勻系數K表示。79（2）空隙率和比表面積

濾料比表面積：單位質量（或體積）濾料所具有的表面積。比表面積↓，粒徑粗（3）濾層及承托層單層濾料：（石英）砂濾層。徑：0.5~1.2mm。厚700mm。（2）空隙率和比表面積80雙層濾料：上層－無煙煤層，0.8~1.8mm，厚450mm；下層－砂濾層0.5~1.2mm，厚200~450mm。混合濾料：雙層濾料下加一層鈦礦石，0.25~0.5mm，厚75mm。承托層[墊層]：最下層，粒徑較大的碎石（＞濾料粒徑)。2~22mm。從上至下，由小到大，其墊層分四層鋪設。

作用：過濾時防止濾料進入配水系統，反洗不發生位移，均勻布水。雙層濾料：上層－無煙煤層，0.8~1.8mm，厚450mm；81三．沉淀和浮上沉淀――懸浮物依靠重力作用在水中沉降分離。ρ>ρ水浮上――懸浮物依靠浮力作用在水中上浮分離。ρ<ρ水

沉淀（1）方法及類型

用于去除粒徑20~100μm以上的可沉固體顆粒。對于納米級（nm[10-9m]）的膠體和細微懸浮物，由于熱運動、水合作用、靜電力的存在，會長期處于懸浮狀態，必須投加凝聚劑或絮凝劑，聚成絮狀物，才能沉降或上浮。三．沉淀和浮上82類型：①自由沉淀：顆粒在重力作用下沉降。離散狀態，形狀、尺寸不變，速度不受干擾（砂石）②絮凝沉淀：沉降中碰撞而聚成較大絮體。尺寸、質量不斷增加，下沉速度上升（如經絮凝的泥土）③擁擠沉淀：顆粒彼此干擾，在清水與混水間有明顯交界面。（如高濁度水、活性污泥等）④壓縮沉淀：沉淀池底部，顆粒濃度高，互相接觸支撐。在上層顆粒重量下，下層中的水不斷被擠出，群體被壓縮。類型：83

Hinderedsettling（干擾沉降）SedimentationofsuspensionHinderedsettling（干擾沉降）Sedime84

Hinderedsettling（干擾沉降）SedimentationofsuspensionHinderedsettling（干擾沉降）Sedime85Hinderedsettling（干擾沉降）SedimentationofsuspensionABCDBACDAADD均勻懸浮液清液區等濃度區變濃度區沉聚區壓緊區界面清晰臨界沉降點表觀沉降速度Hinderedsettling（干擾沉降）Sedimen86FlocculationandCoagulationFlocculationCoagulation絮凝：高分子絮凝劑、橋聯作用、松散絮團凝聚：電解質、雙電層、凝塊Flocculant（絮凝劑）Coagulant（凝聚劑）明礬、硫酸鋁、氯化鋁、硫酸亞鐵、氯化鐵FlocculationandCoagulationFl87FlocculationandCoagulationFlocculant（絮凝劑）無機絮凝劑有機絮凝劑聚合氯化鋁(PAC)、聚合氯化鐵(PFC)、聚合磷酸鋁(PAP)、活化硅酸(AS)、聚合硅酸鋁(PAS)陰離子型：陰離子聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚乙烯苯磺酸陽離子型：陽離子聚丙烯酰胺、聚乙烯吡啶非離子型：聚丙烯酰胺、聚氧乙烯、苛化淀粉兩性型：明膠、蛋白素、改性聚丙烯酰胺FlocculationandCoagulationFl88FlocculationandCoagulationFlocculant（絮凝劑）發展方向Ⅰ微生物絮凝劑

利用現代生物技術，經過發酵、提取、精制等工藝從微生物或其分泌物中制備具有絮凝能力的代謝產物微生物絮凝劑的商業化生產始于20世紀90年代生物絮凝劑廣泛應用于醫藥、食品、化學和環保領域微生物絮凝劑終將大部分或全部替代普通絮凝劑FlocculationandCoagulationFl89FlocculationandCoagulationFlocculant（絮凝劑）發展方向Ⅱ

絮凝機理：橋聯作用絮體形貌：分形理論絮凝技術：載體絮凝FlocculationandCoagulationFl90FlocculationandCoagulationFlocculant（絮凝劑）發展方向Ⅱ

絮凝機理：橋聯作用絮體形貌：分形理論絮凝技術：載體絮凝FlocculationandCoagulationFl91FlocculationandCoagulationFlocculant（絮凝劑）發展方向Ⅱ

絮凝機理：橋聯作用絮體形貌：分形理論絮凝技術：載體絮凝FlocculationandCoagulationFl92（2）沉淀池根據水緩慢流動方向，分為:①平流式沉淀池（各種類型，效果好，面積大，簡單，排泥難）

廢水水平流過沉淀池，懸浮物沉入池底，刮泥板把污泥刮入泥斗，用排泥管排出。參數與沉淀物性質有關。[一般Ws<5mm/s[水平流速]，沉降時間1.5~2h（池長＞27~36m）,長寬比＞4]②豎流式沉淀池（中、小型廠，占地小，排泥方便，池深大，施工困難，受限制）水由中心管下口流入池中，緩慢上升。沉降速度＞上升速度，則顆粒沉降。（2）沉淀池93第5章1水體污染課件94③輻流式大型水處理廠，水由中心筒壁開孔和穿孔擋板沿徑向向四周呈輻射狀流向周邊。流速不斷減小（過水斷面↑），顆粒沉降下來。④斜管（板）沉淀池。淺層沉降，水深H，由斜板分成n個H/n的沉降單元，則沉降深度從H減小到H/n。某顆粒原來從a沉降到b，加斜板后，在c點即完成沉降[沉降距離也變為L/n]。所以，當池長L↓→L/n，就可處理與原池相同的水量，且保證水質。

斜板作用：ⅰ）增大沉淀面積。ⅱ）縮短沉淀時間，提高淀池處理能力。ⅲ）且小單元水力半徑小，Re小，層流流動穩定，有利于沉降。圖8-7斜板斜管沉淀池1-配水槽；2-穿孔墻；3-斜板或斜管；4-淹沒孔口；5-集水槽；6-集泥斗；7-穿孔排泥管；8-阻流板③輻流式圖8-7斜板斜管沉淀池952．浮上主要依靠浮力，使懸浮物上浮而分離。雜質的親水性和密度有很大影響，據此以及由此產生的不同處理機理，又可分為：（1）自然浮上法：依靠水的浮力，使懸浮物自然上浮而分離。使ρ<1000㎏/m3的強疏水性[不與水溶合]物質。主用于 的可浮油的分離，稱隔油。

平流式隔油池：與平流式沉淀池相仿。廢水水平流過隔油池，油上浮，固體雜質下沉，用鏈帶式刮板上刮油，下刮泥。

斜板式隔油池：45°傾角波紋板，水從上到下通過斜板，板間距30~40mm。同樣處理能力，容積為平流式1/2~1/4。

2．浮上96圖8-9傾斜板式隔油池圖8-8平流式隔油池1-配水槽；2-進水孔；3-進水間；4-排渣間；5-排渣管；6-刮油刮泥機；7-集油管圖8-9傾斜板式隔油池圖8-8平流式隔油池97（2）氣泡浮升法（又稱氣浮）原理：使水中產生細微氣泡，使乳化油或弱親水性物質粘附在氣泡上一起浮升到水面加以清除。目的：清除靠沉淀和浮上難以去除的懸浮物。如：湖水：含藻類多，低溫、低濁度。廢水：乳化油（d=0.5～20μm），細煤粉（d=0.5～1mm），紙漿，纖維。產生氣泡方法：①散氣法：多孔的擴散板曝氣和葉輪攪拌產生氣泡。直徑較大：d泡=1000μm。②溶氣法：ⅰ）加壓溶氣：加壓將氣壓入含水的溶氣灌，氣在壓力下溶解飽和，然后減壓送入氣浮池中，細微氣泡釋放，d泡=100μm

（2）氣泡浮升法（又稱氣浮）98

ⅱ）射流溶氣：用拉伐爾噴管。喉口處，W上升，P下降，形成真空區，空氣吸入，充分混合。高速水流剪切空氣成很多小氣泡。d泡↓,去除顆粒越細，凈化效率↑加壓溶氣氣浮法用較多，有全部進水加壓，

部分進水加壓（采用原水）

部分回水加壓（處理后水）應用普遍:凈化水抽出10％~30％作為溶氣用水，能耗低，不堵塞。氣浮池也有平流式，豎流式。ⅱ）射流溶氣：用拉伐爾噴管。99第三節生物處理法

作用：去除廢水中溶介的和膠體的可生化降解的有機物。利用微生物（細菌）分解有機物的功能，人工繁殖微生物。有機物為微生物的營養基質，通過新陳代謝，將一部分轉化為微生物的細胞，另一部分轉化為較穩定的化學物質（無機物，簡單有機物）。分類：好氧生物處理法：依靠好氧菌和兼性菌的生化作用完成處理過程。厭氧生物處理法：依靠厭氧菌和兼性菌的生化作用完成處理過程。第三節生物處理法作用：去除廢水中溶介的和膠體的可生化降100一．好氧生物處理好氧生物處理：依靠好氧菌和兼性厭氧菌的生化作用來完成處理過程的方法，該法需要有氧的供應。好氧生物處理：天然生物處理（生物塘、土地處理）人工生物處理（活性污泥法、生物膜法）一．好氧生物處理好氧生物處理：依靠好氧菌和兼性厭氧菌的生化作1011．活性污泥法（1）活性污泥：在含有機污染物的廢水中不斷通入空氣，促使微生物繁殖，一定時間后，就會出現絮花狀的泥粒，即活性污泥.它是有機物、微生物及其代謝產物所組成的聚集體。具有很強的分解有機物的能力。性能指標：對活性污泥的要求：易吸附有機物（污泥顆粒松散，表面積大）、良好的凝聚沉降性能，便于泥水分離。1．活性污泥法（1）活性污泥：在含有機污染物的廢水中不斷通入102①污泥濃度（MLSS，MLVSS）MLSS：單位體積混合液所含懸浮固體的質量（MixedLiquidSuspendedSolid）（g/L）MLVSS：單位體積混合液所含揮發性懸浮固體的質量（MLSS.MixedliquidVolatileSuspendedSolid）應具有一定的MLSS＝2~3g/L，MLSS↑→微生物↑，所以，反映生化處理能力。MLVSS可以避免活性污泥中惰性物質影響[反映了污泥的活性]

，一定的廢水處理系統，MLVSS／MLSS有一定的比值，生活污水為0.7。①污泥濃度（MLSS，MLVSS）MLSS：單位體積混合液所103②污泥沉降比[SV－Subside(Sludge)Value(Volume)]SV：混合液沉淀30min后，沉淀污泥與混合液的體積比。反映曝氣池正常運行時的污泥數量，控制運行操作。SV＝15~30%。③污泥體積指數[SVI－SludgeValueIndex]SVI[SI]:混合液沉淀30min后，1g干污泥所具有的體積（mL/g）。反映Sludge疏散程度和凝聚、沉降性能。SVI低：沉降好[因密度大]，但缺乏活性和吸附能力[致密，表面積小]。反之，沉降差，不易分離。SI＝50~150。②污泥沉降比[SV－Subside(Sludge)Val104環境因素的影響：①溶解氧是一個十分重要的因素，是活性污泥法高效運作的重要條件，只有O2存在，微生物才能進行同化合成或異化分解。一般要求[O2]＞2mg/L。②微生物代謝需要一定的營養質。BOD5表示碳源[因為生化過程中，有機物↑→BOD↑]，還要N、P。BOD5:N:P＝100:5:1。③pH＝6.5~9.0；水溫＝20~30℃；要控制有毒物質在容許濃度下[重金屬離子和一些非金屬化生物等]。環境因素的影響：①溶解氧是一個十分重要的因素，是活性污泥法105（2）處理方法：處理方法：向富含有機污染質和細菌的廢水中通空氣，促使微生物繁殖。形成活性污泥。依靠其絮凝、吸附、氧化分解等作用，去除有機物。可見，活性污泥法并非單單依靠好氧分解來凈化污水。活性污泥的作用：[或凈化過程]ⅰ）吸附作用：表面積大；微生物分泌糖類粘液，強吸附有機物，同時吸收和氧化有機物。ⅱ）分介代謝作用：對吸收和吸附的有機質進行分介代謝，轉變為無機物和新細胞。無機質沉淀，廢水凈化。（2）處理方法：處理方法：向富含有機污染質和細菌的廢水中通空106①普通活性污泥法：

推流式曝氣池曝氣池[通氣]內：有充足氧氣，微生物不斷繁殖，并吸附分解有機物，活性污泥不斷增加。

二次沉淀池污泥沉降分離，一部分回曝氣池再繁殖。剩余污泥排去（排入環境前應處理）。②多點進水活性污泥法沿曝氣池多點進水，使有機物均分布，使氧氣供應（與廢水需O2匹配）均勻。否則池首BOD高，缺O2，而池尾富O2。①普通活性污泥法：107③吸附再生法指活性污泥的吸附及再生作用從一個曝氣池內分開。廢水進吸附池，二沉池凈化，回流污泥在再生池內再生后送入吸附池，提高吸附效率。④延時曝氣法長時間曝氣，負荷低，停留時間長（1~3day）。處理效果穩定，出水水質好。⑤完全混合法入流廢水及回流污泥沿池長均勻分布，進入后立即與池內混合液完全混合。廢水中微生物接觸的是濃度與出水濃度一樣的廢水。出水水質較差，但可承受一定沖擊負荷。③吸附再生法1082．生物膜法（固定生長法）定義：生物膜法是使微生物群體附著于其他物體表面上呈膜狀，并讓它與廢水接觸而使之凈化。類型：ⅰ）潤壁型生物膜法：廢水和空氣沿固定或轉動的生物膜流過，如生物濾池和生物轉盤。ⅱ）浸沒型生物膜法：接觸濾料上的生物膜完全浸沒在水中，采用鼓風曝氣。ⅲ）流動床型生物膜法：附有生物膜的活性炭、砂粒等接觸介質懸浮在水中。2．生物膜法（固定生長法）定義：生物膜法是使微生物群體附著于109潤壁型生物膜法（1）原理生物膜掛在接觸介質上（濾料）：使廢水通過介質，充分供O2時，微生物增殖并吸附有機物進行降介代謝過程，形成介質表面的微生物膜。生物膜表層是一層很薄的水層，其中有機物已被膜氧化，濃度低，而流動廢水濃度高，有機物擴散到附著水層被膜氧化降解。同時氧氣也向膜擴散。而產生的代謝物向外擴散，形成氣體或可沉淀物去除。若生物膜較厚，有機物濃度大，生物膜底層會缺O2，厭O2生物發展，形成厭O2層。生物膜動態平衡：掛膜→生長→增厚→脫落。

生物膜中的物質傳遞潤壁型生物膜法（1）原理生物膜中的物質傳遞110（2）方法①生物濾池濾池內堆放濾料[碎石]，濾料表面吸附有生物膜，廢水通過得以凈化。ⅰ）普通池：濾料d=25~40mm，厚1.3~1.8m。碎石等。處理量：水力負荷率（每天，單位面積濾池處理廢水量）＝1~3m3/m2.d。有機負荷率（每天，供給單位體積濾料的BOD量）＝100~250g（BOD5）m3.d。BOD去除率高，但總處理量少，占地面積和濾料量多。圖8-29普通生物濾池構造示意圖（2）方法圖8-29普通生物濾池構造示意圖111ⅱ）高負荷地：濾料d=40~100mm，厚2~4m。處理量大（水力負荷率＝10~30m3/m2.d。有機負荷率＝800~1200g（BOD5）/m3.d。則廢水在池內停留時間短，不會硝化，占地小。ⅲ）塔式池：濾料d=40~100mm，厚8~20m。塑料濾料。負荷更高（水力＝80~200m3/m2.d；有機負荷率＝2000~3000g（BOD5）m3.d。廢水停留時間更短，故BOD5去除率較低，60~85%。但濾層高，對有機負荷率和毒物的沖擊負荷適應性強。ⅱ）高負荷地：濾料d=40~100mm，厚2~4m。112②生物轉盤（有圖）

盤片上有生物膜，一半浸沒廢水中，一半在空氣中。整體由幾十片組成。盤片浸入廢水：膜吸附，并部分分解有機物。盤片轉出廢水：直接從空氣中獲O2，吸收分介[異化分解]有機物。并且生物膜生長增厚，生物膜不斷脫落，在二沉池中除去。③生物接觸氧化池

生物濾池＋活性污泥法。濾料層掛生物膜，吸附有機物。脫落的生物膜即為活性污泥，在流動中O2分介有機物。圖8-32生物轉盤構造②生物轉盤（有圖）圖8-32生物轉盤構造113二．厭氧生物處理

好氧處理：效率高，應用廣，城市污水的主要處理方法。但能耗高，污泥余量多。不易處理高濃度有機廢水和污泥。厭氧處理：節約能源，甚至可以實現能源化的廢水處理方法。二．厭氧生物處理

好氧處理：效率高，應用廣，城市污水的主要處1141．原理

無氧條件下，通過厭氧菌和兼性菌的代謝作用，對有機物進行生化降解（厭氧消化）。三個階段：①水解：水解使不溶性有機物（大分子經發酵細菌水解后）轉化為氨基酸，葡萄糖等水溶性的小分子有機物）

不溶大分子（蛋白質、脂肪、糖類） 水溶小分子（氨基酸、葡萄糖、甘油）1．原理

無氧條件下，通過厭氧菌和兼性菌的代謝作用，對有機物115②酸化(產氫產乙酸階段)：細菌將水解產物轉化為有機酸。

水溶小分子： H2↑，CO2↑；A[（甲酸、醇、胺），乙酸CH3COOH]；B[（丙、丁、乳）酸，乙醇]

③氣化：甲烷菌將A類酸轉變為氣體甲烷。

②酸化(產氫產乙酸階段)：細菌將水解產物轉化為有機酸。1162．工藝條件無氧，pH＝6.8~7.8，溫度（中溫菌30~35℃，高溫菌50~55℃），一定的N，P營養。3．工藝設備用于處理屠宰場，酒精工業，動物油脂，制糖，制藥業的廢水。（1）升流式厭氧污泥床廢水→高濃度污泥層→產生生物攪拌作用形成懸浮污泥層→三相分離器→澄清出水，氣體導出，污泥回流。因為，有厭氧污泥，負荷高。有機負荷率＝10~25kg(COD)／m3.d。圖8-37厭氧接觸法工藝流程2．工藝條件圖8-37厭氧接觸法工藝流程117（2）厭氧生物濾池類似好氧生物濾池。d=30~50mm濾料層[碎石，焦炭等]。掛滿厭氧生物膜，廢水下進上出。污泥齡較長（不易沖擊，100天），處理穩定，有機負荷2－16kg（COD）/m3.d。但濾料易堵。（3）厭氧流化床

床內加載體（砂子等)，掛膜，廢水下進使之流化。粒子細，面積大（3300m2/m3）。掛膜生物量大，傳質性能好。有機負荷4－25kg（COD）/m3.d。與完全混合污泥法一樣，只顯余用厭氧活性污泥。（2）厭氧生物濾池118三．自然條件下的生物處理

利用天然的水體和土壤中的微生物凈化廢水。1．生物穩定塘（氧化塘）

利用微生物和藻類的新陳代謝作用。

異養微生物：將有機物氧化分解產生能量和新細胞以及無機物（CO2，H2O）

藻類：光合作用固定CO2。釋放O2，供細菌氧化有機物，生成CO2和H2O，循環。2．土地處理系統

利用土壤中的微生物和植物的凈化能力處理某些工業廢水。十分復雜：過濾、吸附、化學反應，生化反應，對有機物的分介穩定。三．自然條件下的生物處理

利用天然的水體和土壤中119第四節化學處理法及物理化學處理法化學法：處理廢水中的溶解態或膠態的污染物質。（中和法、化學沉淀法、氧化還原法）化學法比物理法凈化程度高、用藥劑，費用較高。化學物理法：分離廢水中溶解的有害物質。（吸附、離子交換、膜分離）第四節化學處理法及物理化學處理法化學法：處理廢水中的溶解120一．中和法

利用藥劑調整廢水酸、堿性。1．酸性廢水中和處理（1）投藥中和法堿性藥劑：石灰、石灰石，廢堿，電石渣。常用石灰制成乳液投加，與廢水混合中和，勞動強度大，污泥多，脫水困難。

一．中和法

利用藥劑調整廢水酸、堿性。121（2）過濾中和法：讓酸性廢水通過堿性藥劑的濾層。濾料（堿性藥劑）：石灰石、大理石、白云石，酸性水通過濾層中和。硫酸廢水：采用白云石作濾料，形成CaSO4結垢，關鍵防止結垢。①升流式膨脹中和濾池：廢水由下向上，產生CO2易排出。膨脹，略流態化，不易結垢②滾筒式膨脹中和濾池：濾料在滾筒中與廢水中和。濾料碰撞，不易結垢。2．堿性廢水中和處理用廢酸，酸性廢水或煙道氣進行中和處理，工藝簡單。（2）過濾中和法：讓酸性廢水通過堿性藥劑的濾層。122二．化學沉淀法

水中投加化學藥劑，使之與溶解態雜質生成難溶于水的固體物質，沉淀清除。廢水：有許多重金屬離子（汞、鎘、鉛、鋅）。

一般加苛性堿NaOH或石灰（CaO）。調節PH值，形成OH化物沉淀。或加入硫化納（NaS），硫化氫（H2S），形成S化物沉淀。給水：多有Ca2+，Mg2+離子，加CaO、Ca(OH)2、使之生成CaCO3和Mg(OH)2中。二．化學沉淀法水中投加化學藥劑，使之與溶解態123三．氧化還原法1．氧化法

利用氧化劑氧化分解污染物，凈化廢水。幾乎可以處理各種工業廢水，特別適用于處理廢水中難以生物降介有機物。（1）空氣氧化：利用空氣中的O2來氧化廢水中有機物質和還原性物質。空氣為氧化劑。

地下水除鐵：將Fe2+氧化成Fe3+，再在水中堿度的作用下形成Fe(OH)3↓。

煉油廠硫廢水：向廢水注空氣和蒸氣。硫化物氧化成硫酸鹽↓。三．氧化還原法1．氧化法124（2）臭氧氧化

O3是一種很強氧化劑。氧化能力在天然元素中僅次于氟（F）。

作用：消毒殺菌；去除酚、氰；鐵、錳等金屬離子；除臭和消除異味以及降低COD，BOD。不會產生二次污染[因剩余的O3很容易分解為O2，還能增加水中的溶解度]，但制取（用干燥空氣，氧氣無聲放電）耗電量大，電能利用率和臭氧利用率較低。（2）臭氧氧化125（3）氯化處理Cl2：可作為消毒劑：殺滅水中的細菌和有害微生物，

也是氧化劑：氧化廢水中某些有機物和還原性的有毒物質[氰化物，硫化物，酚類]。如：氰化物（CN-1），PH＞8.5，氯的氧化反應：Cl2的作用：吸附電子形成酸根，負離子失去電子后，有助于形成穩定的分子N2、CO2、H2O、CNO-1、OH-1常用的氯化處理藥劑：液氯、漂白粉、次氯酸鈉、二氧化氯等。（3）氯化處理1262．還原法應用較多的是處理廢水中Cr+6和Hg2＋等重金屬離子。還原劑：Fe、Zn、硫酸亞鐵、亞硫酸氫鈉等。（1）處理含鉻廢水：用亞硫酸氫鈉，硫酸亞鐵+石灰法，鐵屑法等，將Cr+6還原成Cr+3，再形成Cr（OH）3↓。（2）處理含汞廢水：用比汞活潑的金屬及硼氫化鈉等來還原Hg2+

。讓廢水通過金屬屑濾床，置換反應：Fe＋Hg2＋＝Fe2＋＋Hg↓非金屬還原劑，硼氫化納（NaBH4）與汞反應形成汞和偏硼酸，釋放H2：Hg2＋＋BH4－＋2OH－＝Hg↓＋BO2－＋3H2↑。2．還原法127四．吸附法

一種物質附著在另一種物質表面吸附劑：活性炭、磺化煤、焦炭、煤渣、樹脂。多孔固體：要求機械性能高，比表面積和孔隙率大，吸附速度快，選擇性強。吸附能力