1上節課內容回顧1、不僅要有基礎理論知識，更要有系統性的思維方式2、實踐是技術創新的根源，也是尋找自我方向的一個必然過程。3、要采用新的思路和理論來重新認識實踐，解決實踐問題，實現社會經濟的可持續發展。2第一章污水水質與污水出路第一節污水水質第二節污染物在水體環境中的遷移與轉化第三節污水出路3第一節污水水質我們拿什么來表達你……

受污染的水體？4

56銅綠微囊藻微囊藻團(白熾燈下)

微囊藻水華（綠黃色），有時堆積厚度達數公分。電解水的試驗—自來水與純水的區別78污水水質的分類如何對污水的性質進行分類從污染的類型？從處理的角度？從來源？從去處？哪種分類比較科學和簡便？9如何對污水水質進行定性？需氧型污染毒物型污染富營養型污染感官型污染其它如：污染的類型與分類10需氧型污染-案例水體處于厭氧狀態11討論題2問：河道治理有哪些對策？。。。巨大的需求—--危機與選擇！來源類型解決方案產業規劃與協調12需氧型污染原因（水體接納了過量的有機物（能量））來源，內部源（底泥積累）途徑（廢水排放引起的點源污染，污染的模型）水質模型分析，環境承載力分析后果（直接和間接）綜合的，從使用的功能劃分13防止措施(目標要先確定)預處理？過程處理？終端處理？底泥要不要處理？

為什么幾乎所有的河道都存在這樣的問題？

環境承載力的問題

我們的標準1—污水處理廠排放標準

我們的標準2—地表水標準其他配套的思路：從規劃上解決產業規劃與調整14毒物型污染-案例四川沱江污染造成魚類大量死亡15原因（有機、無機、重金屬）途徑（點源污染，廢水排放）后果（短期和長期）防止措施（化學與物理化學處理）毒物型污染16富營養型污染-案例藻類大量繁殖思考：湖泊型污染如何治理？比如太湖地區的污染？17富營養型污染原因（氮、磷）途徑（點源、面源）后果（間接）防止措施（生物處理）18原因（色、味、懸浮物）途徑（點源污染，廢水排放）后果（直接和間接）防止措施（物理、化學、生物化學）感官型污染19

國際通用三大類指標：（從處理的角度）物理性指標

化學性指標

生物性指標20水質分析指標物理性指標感官性指標，水的色度來源于金屬化合物或有機化合物感官性指標，水的異臭來源于還原性硫和氮的化合物、揮發性有機物和氯氣等污染物質揮發性物質溶解物質固定性物質懸浮固體物質加速耗氧反應，最終導致水體缺氧或水質惡化造成水中溶解氧減少工業廢水常引起水體熱污染色度固體物質嗅和味溫度211、固體物質在水中的分散狀態分為：溶解態（直徑小于1nm）膠體態（直徑介于1～1000nm(有的認為是100nm)）懸浮態（直徑大于1000nm）222、描述固體物質的水質指標：（1）按能否透過孔徑(有的說是0.1um)1～10μm濾膜或濾紙分為溶解固體（DS）：能透過懸浮固體或懸浮物（SS）：不能透過總固體（TS）：兩者總合。（2）按懸浮物的比重分為沉降性懸浮物：比重大于１漂浮性懸浮物：比重小于１（3）沉降性懸浮物又按在標準沉降管中（2小時）能否沉降分離分為可沉物（其顆粒大體在10μm左右）難沉物

23水

和

污

水

中

固

體

成

分

的

內

部

相

關

性

2425化學性指標有機物生化需氧量（BOD）反映了在有氧的條件下，水中可生物降解的有機物的量主要污染特性（以mg/L為單位）。有機污染物被好氧微生物氧化分解的過程，一般可分為兩個階段：第一個階段主要是有機物被轉化成二氧化碳、水和氨；第二階段主要是氨被轉化為亞硝酸鹽和硝酸鹽。污水的生化需氧量通常只指第一階段有機物生物氧化所需的氧量，全部生物氧化需要20~100d完成。實際中，常以5d作為測定生化需氧量的標準時間，稱5日生化需氧量（BOD5）；通常以20℃為測定的標準溫度。BOD:biologicaloxygendemand在規定條件下微生物氧化分解污水或受污染的天然水樣中有機物所需要的氧量（20℃，5d）。26BOD5的作用：1、指征易被生物降解的那部分有機物代謝過程中大概消耗的O2的量；2、可以衡量污水處理設施的大小；3、檢測某些工藝的效率；4、檢測污水經過處理后排放能否達標。2728BOD與CBOD、NBODBODL與BOD5在BOD培養期開始5～8天，一般可觀察到硝化作用2913031BOD測定值的計算：稀釋水不接種時：稀釋水接種時：32式中：D1－－稀釋樣品配置后立刻測定的溶解氧；D2－－稀釋樣品在20℃培養5日后測定的溶解氧；B1－－對照液培養前的溶解氧；B2－－對照液培養后的溶解氧；以上單位：mg/Lf--樣品中接種稀釋水體積與接種對照液中稀釋水的體積之比；P－－廢水樣品的體積與總混合液體體積之比。33BOD反應的模型BOD氧化速率的模型是根據這樣的假設：即在任何時間t，殘留的有機物量由一級函數關系確定，即在BODu和BODt，t=0和t=t的范圍積分，有34特別注意：BOD5測定的局限性：1、首先需要高活性的污泥接種；2、測定的時間較長，不能在線檢測；3、僅反應了易被微生物降解的那部分有機物的量，難降解的有機物的量難以衡量－－某些物質經過厭氧工藝后可提高可生化性；4、因而對微生物具有抑制作用的或者毒性的物質必須經過預處理去除；5、溶解性的物質消耗后，缺乏計量學的意義。35化學性指標有機物化學需氧量（COD）常用的氧化劑主要是重鉻酸鉀K2Cr2O7

（稱CODCr)和高錳酸鉀KMnO4

(稱CODMn或OC)。酸性條件下，硫酸銀作為催化劑，氧化性最強。廢水中無機的還原性物質同樣被氧化。如果廢水中有機物的組成相對穩定，則化學需氧量和生化需氧量之間應有一定的比例關系：生活污水通常在0.4~0.5。

COD:chemicaloxygendemand用化學方法氧化分解廢水水樣中有機物過程中所消耗的氧化劑量折合成氧量（O2）（mg/L）。36特定物質的理論COD可以計算，以乙醇為例：C2H5OH+3O22CO2+3H2O也就是說46g的乙醇需要96g的氧氣完全氧化為二氧化碳和水，因此乙醇的理論COD是：96/46=2.091mg/L的乙醇COD是2.09mg/L3738化學性指標有機物總有機碳（TOC）和總需氧量（TOD）TOC:totalorganismcarbon在950℃高溫下，以鉑作為催化劑，使水樣氣化燃燒，然后測定氣體中的CO2含量，從而確定水樣中碳元素總量。測定中應該去除無機碳的含量。各種水質之間TOC或TOD與BOD不存在固定的相關關系。在水質條件基本不變的條件下，BOD與TOC或TOD之間存在一定的相關關系。TOD:totaloxygendemand在900~950℃高溫下，將污水中能被氧化的物質（主要是有機物，包括難分解的有機物及部分無機還原物質），燃燒氧化成穩定的氧化物后，測量載氣中氧的減少量，稱為總需氧量（TOD）。TOD測定方便而快速。39污水有機物指標之間的關系有機碳量需氧量TOCTODCODcrBODLBOD5CODMn40兩個比例關系1）BOD/COD的比例---可生化性2）VSS/TSS污水可厭氧消化指標，就是有機物含量的多少41化學性指標有機物油類污染物石油類：來源于工業含油污水。動植物油脂：產生于人的生活過程和食品工業。油類污染物進入水體后影響水生生物的生長、降低水體的資源價值。油膜覆蓋水面阻礙水的蒸發，影響大氣和水體的熱交換。油類污染物進入海洋，改變海水的反射率和減少進入海洋表層的日光輻射，對局部地區的水文氣象條件可能產生一定影響。大面積油膜將阻礙大氣中的氧進入水體，從而降低水體的自凈能力。石油污染對幼魚和魚卵的危害很大，堵塞魚的鰓部，能使魚蝦類產生石油臭味，降低水產品的食用價值。破壞風景區，危害鳥類生活。42化學性指標有機物酚類污染物酚污染來源：煤氣、焦化、石油化工、木材加工、合成樹脂等工業廢水。原生質毒物，可使蛋白質凝固，引起神經系統中毒。酚濃度低時，能影響魚類的洄游繁殖。酚濃度達0.1～0.2mg/L時，魚肉有酚味。酚濃度高會引起魚類大量死亡，甚至絕跡。酚的毒性可抑制水中微生物的自然生長速度，有時甚至使其停止生長。酚能與飲用水消毒氯產生氯酚，具有強烈異臭（0.001mg/L即有異味，排放標準0.5mg/L）。灌溉用水酚濃度超過5mg/L時,農作物減產甚至枯死。鹽城停水43化學性指標無機性指標植物營養元素pH和堿度重金屬過多的氮、磷進入天然水體，易導致富營養化，使水生植物尤其是藻類大量繁殖，造成水中溶解氧急劇變化，影響魚類生存，并可能使某些湖泊由貧營養湖發展為沼澤和干地。重金屬主要指汞、鎘、鉛、鉻、鎳，以及類金屬砷等生物毒性顯著的元素，一般指序號21－83，比重大于4的金屬，也包括具有一定毒害性的一般重金屬，如鋅、銅、鈷、錫等。一般要求處理后污水的pH在6～9之間。當天然水體遭受酸堿污染時，pH發生變化，消滅或抑制水體中生物的生長，妨礙水體自凈，還可腐蝕船舶。堿度指水中能與強酸定量作用的物質總量，按離子狀態可分為三類：氫氧化物堿度；碳酸鹽堿度；重碳酸鹽堿度。作為微量金屬元素。重金屬的主要危害：生物毒性，抑制微生物生長，使蛋白質凝固;逐級富集至人體，影響人體健康。44堿度廢水中堿度的形成存在如鈣、鎂、鈉、鉀、氨等元素的氫氧化物[OH-]，碳酸鹽[CO3

2-]以及碳酸氫鹽[HCO3

-]，其中碳酸鈣和碳酸鎂比較常見。堿度是以標準酸溶液滴定確定的，其結果以碳酸鈣CaCO3的mg/L表示。45含氮化合物氮是有機物中除碳以外的一種主要元素，也是微生物生長的重要元素。污水中的氮有四種，即有機氮、氨氮、亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮。危害：消耗水體中溶解氧；促進藻類等浮游生物的繁殖，形成水華、赤潮；引起魚類死亡，導致水質迅速惡化。關于氮的幾個指標：有機氮：主要指蛋白質和尿素。TN：一切含氮化合物以N計量的總稱。TKN：TN中的有機氮和氨氮，不包括亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮。氨氮：有機氮化合物的分解，或直接來自含氮工業廢水。NOx-N：亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮。46自然界中氮的循環47含磷化合物磷也是有機物中的一種主要元素，是僅次于氮的微生物生長的重要元素。磷主要來自：人體排泄物以及合成洗滌劑、牲畜飼養場及含磷工業廢水。危害：促進藻類等浮游生物的繁殖，破壞水體耗氧和復氧平衡；使水質迅速惡化，危害水產資源。含磷化合物有機磷有機磷包括磷酸甘油酸、磷肌酸等無機磷磷酸鹽:正磷酸鹽(PO43-)、磷酸氫鹽(HPO42-)、磷酸二氫鹽（H2PO4-)

、偏磷酸鹽(PO3-)聚合磷酸鹽:焦磷酸鹽(P2O74－)、三磷酸鹽(P3O105-)、三磷酸氫鹽(HP3O92-)

48生物性指標生活污水：腸道傳染病、肝炎病毒、SARS、寄生蟲卵等制革屠宰等工業廢水：炭疽桿菌、鉤端螺旋體醫院污水：各種病原體危害：傳播疾病，影響衛生，導致水體缺氧來源及危害水中細菌總數反映了水體有機污染程度和受細菌污染的程度。常以細菌個數/mL計。飲用水：<100個/mL醫院排水：<500個/mL細菌總數大腸菌群的值可表明水樣被糞便污染的程度，間接表明有腸道病菌存在的可能性。常以大腸菌群數/L計。飲用水：<3個/L城市排水：<10000個/L

游泳池：<1000個/L大腸菌群49氣味的影響惡臭氣體從其組成可分為五類：含硫的化合物，如H2S、硫醇類、硫醚類；2)含氮的化合物，如胺類、酰胺、吲哚類；3)鹵素及衍生物，如氯氣、鹵代烴；4)烴類，如烷烴、烯烴、炔烴、芳香烴；5)含氧的有機物，如醇、酚、醛、酮、有機酸等。其中無機物有H2S、NH3等，絕大多數惡臭氣體為有機物質。50惡臭污染物排放標準(GB14554-93)見鏈接1）毒害性2）管道的“隆起腐蝕”

硫化氫可能被微生物氧化為硫酸，腐蝕混凝土3）影響生化作用，好氧/厭氧微生物51污水的“指紋”特性“讓我看看你的污水，我就知道你是誰”疾病，性別，個人衛生情況，藥物使用，環境意識，酒精濃度等。不是污水在破壞環境，而是人類在污染水！52531）顆粒物的大小—SS和膠體，溶解性的(絮凝，沉淀或氣浮，過濾)2）有機物（生化特性）--COD,BOD（好氧，厭氧，氧化/還原，吸附等）3）pH，電導率（溶解性總固體），溶解性物質的分子量大小等（中和，電解，膜法等）從處理的角度主要分類54融會貫通各水質指標間的關系55水和污水中雜質顆粒分布56第二節污染物在水體環境中的遷移與轉化57水體的自凈作用河流的自凈作用是指河水中的污染物質在河水向下游流動中濃度自然降低的現象。根據凈化機制分為三類物理凈化：稀釋、擴散、沉淀化學凈化：氧化、還原、分解生物凈化：水中微生物對有機物的氧化分解作用58污水排入河流的混合過程豎向混合階段：污染物排入河流后因分子擴散、湍流擴散、彌散作用逐步向河水中分散，由于一般河流的深度與寬度相比較小，所以首先在深度方向上達到濃度分布均勻，從排放口到深度上達到濃度分布均勻的階段稱為豎向混合階段，同時也存在橫向混合作用。

橫向混合階段：當深度上達到濃度分布均勻后，在橫向上還存在混合過程。經過一定距離后污染物在整個橫斷面上達到濃度分布均勻，這一過程稱為橫向混合階段。斷面充分混合后階段：在橫向混合階段后，污染物濃度在橫斷面上處處相等。河水向下游流動的過程中，持久性污染物的濃度將不再變化，非持久性污染物濃度將不斷減少。59play60水體的自凈作用61持久污染物的稀釋擴散

當持久性污染物隨污水穩態排入河流后，經過混合過程達到充分混合階段時，污染物濃度可由質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濃度；ρw，qvw——污水的污染物濃度和流量；ρh，qvh——上游河水的污染物濃度和流量。62

河斷面達到充分混合后，污染物濃度受到縱向分散作用和污染物的自身分解作用不斷減小。根據質量守恒原理，其變化過程可用下式描述：式中：u——河水流速；x——初始點至下游x斷面處的距離；Mx——縱向分散系數；K——污染物分解速度常數；ρ0——初始點的污染物濃度；ρ——x斷面處的污染物濃度。非持久性污染物的稀釋擴散和降解63參見：《河流污染治理規劃理論與實踐》徐祖信一維，二維，三維水質模型64水體污染與恢復65氧垂曲線PLAY6667氧垂曲線：水體受到污染后，水體中溶解氧逐漸被消耗，到臨界點后又逐步回升的變化過程，稱氧垂曲線。有機物降解：氧垂曲線的求解：6869某點處的氧不足量變化速率是該處耗氧速率和復氧速率之和：求解得某點的虧氧量：某點的溶解氧：ρc=ρcs-ρD到達最缺氧點時間dρD/dt=0：70氧垂曲線關于河道充氧1）納米氣泡71微納米氣泡727374動力效率mg/min.w微納米氣泡0.40溶氣泵0.08175微納米氣泡溶氣泵氣泡有效直徑(nm)734.01708.47677微納米氣泡與溶氣泵氣泡的丁達爾現象7879第三節污水出路80城市污水處理廠81城市污水處理一級處理只去除漂浮物和易沉物，使城市污水排入水體時不致立即出現不潔現象。二級處理