第一章水质指标与水体自净

1、YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整环保工程染整环保工程【教学目标】 认识水体污染的严重性，掌握有关水质指标知识，了解水质标准知识；了解废水的成分与性质。通过学习让学生了解水处理的基本概念性知识，重点掌握水体自净的相关内容。【教学重点】 水资源的分布、水的循环、水污染原因及水污染物分类， COD、BOD、固体指标等等；水质指标的计算氧垂曲线图形、公式及计算【教学手段】 讲授 举例YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整环保工程染整环保工程第一节第一节 水的循环与污染水的循环与污染1.水的分布水的分布 极不均衡极不均衡 淡水资源有限而且

2、淡水资源有限而且 时空分布上不均衡时空分布上不均衡FORWARD地球蕴水总量约地球蕴水总量约1414亿亿KmKm3 3，地球表地球表面约有面约有70%70%以上被水覆盖，所以，以上被水覆盖，所以，地球素有地球素有水的行星水的行星之称之称。3.5%海水96.5%海水淡水淡水地地 下下 水水 1 1 . . 7 7 1 1 % %冰冰 雪雪 水水 1 .7 4%湖湖 泊泊 水水 0 0 . . 0 0 1 1 3 3 % %沼 泽 水 0 .0 0 0 8%河 水 0 .0 0 0 2%大 气 水 0 .0 0 1 %生 物 水 0 .0 0 0 1%水资源缺乏（人均仅世界平均值的期14）YANC

3、HENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整环保工程染整环保工程我国降雨量分布0102030405060708090100123456789101112Rainfall precipitation (mm)Month我国城市平均月降雨量分布YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整环保工程染整环保工程 南水北调工程南水北调工程 分别从长江上分别从长江上、中、下游调水、中、下游调水，以适应西北、，以适应西北、华北各地的发展华北各地的发展需要，需要，YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整环保工程染整环保工程 自然界的水在太阳热

4、力、地心引力、自然界的水在太阳热力、地心引力、大气环流的作用下发生形态变化，蒸发大气环流的作用下发生形态变化，蒸发的水分随着气流运行而转移，遇冷凝结的水分随着气流运行而转移，遇冷凝结成云或以降水的形式到达地表，到达地成云或以降水的形式到达地表，到达地表的水又重新蒸发、凝结、降落，这种表的水又重新蒸发、凝结、降落，这种循环过程持续不断，称之水循环。循环过程持续不断，称之水循环。2.水的循环水的循环 (Water cycle) 自然循环、社会循环（1）自然循环YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整环保工程染整环保工程水循环（Hydrological cycle）水循环

5、的主要方式：蒸发和输运YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整环保工程染整环保工程 人类为了满足生活和生产的需要，要从各种天然水体中取用大量的水。人体为了维持体内环境的稳定，每日需要补充一定的水。在一般情况下，每人每日通过饮水和食物摄入的水量约在2-3升，而全部的生活用水量需几十至几百升。各类生产部门的用水量也很大，且日益增大。生活用水和工业用水，在使用后就会成为生活污水和工业废水，经过处理后，最终又流入天然水体。这样水在人类社会中也构成了一个循环体系。这个局部循环体系为社会循环。 社会循环中形成的生活污水和各种工业废水是天然水体中最大的污染来源。（2）社会循环YA

6、NCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整环保工程染整环保工程3.3.水污染水污染 自然污染和人为自然污染和人为(Man-made)(Man-made)污染污染 水体自净能力：水体自净能力：一定程度下能自身调节和降低污染的能力 水污染：水污染：水体因某些物质的介入，其污染程度超过了水体 自净的能力而导致其化学、物理、生物或者放射性等方面特性的改变，从而影响水的有效利用，危害人体健康或者破坏生态环境，造成水质恶化的现象。YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整环保工程染整环保工程4.4.水污染的分类和影响水污染的分类和影响工业废水工业废水农业废水

7、农业废水生活污水生活污水矿山废水矿山废水来源污染物性质化学性污染化学性污染物理性污染物理性污染生物性污染生物性污染YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整环保工程染整环保工程 化学性污染化学性污染（1 1）无机污染物质：）无机污染物质：egeg. . 酸、碱、无机盐酸、碱、无机盐（2 2）无机有毒物质：）无机有毒物质：egeg. . 重金属、氰化物重金属、氰化物( (电镀电镀20-70ppm20-70ppm）（3 3）有机有毒物质：有机有毒物质：egeg. . PAHsPAHs、农药农药（4 4）需氧污染物质：）需氧污染物质：egeg. . 碳水化合物、蛋白质、醇等

8、碳水化合物、蛋白质、醇等（5 5）植物营养物质（富营养化）：）植物营养物质（富营养化）：egeg. N. N、P P（6 6）油类：油类：egeg. . 矿物油、动植物油、原油矿物油、动植物油、原油YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整环保工程染整环保工程无机污染无机污染 公害事件：公害事件：水俣病事件水俣病事件无机无机汞汞甲基甲基汞汞氯化甲基氯化甲基汞汞水水体体人人体体水生食物水生食物链链胃酸随随血血流进流进入各入各器官器官主主要要侵侵犯犯脑脑YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整环保工程染整环保工程需氧型污染-案例水体处于厌氧状态

9、河流河床表层O2废水排放CODCOD增加氧浓度分布曲线YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整环保工程染整环保工程富营养型污染-案例藻类大量繁殖毒物型污染-案例四川沱江污染造成鱼类大量死亡YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整环保工程染整环保工程 物理性污染物理性污染（1 1）悬浮物质污染（）悬浮物质污染（2 2）热污染（）热污染（3 3）放射性污染）放射性污染热污染（热污染（thermal pollution） 冷却水是水体热污染的主要来源。冷却水是水体热污染的主要来源。（ 1 1） 增增 加加 水水 中中 悬悬 浮浮 物物 的的 沉

10、沉 降降 速速 度度（ 2 2） 加加 快快 水水 分分 蒸蒸 发发（ 3 3） 增增 加加 水水 中中 化化 学学 反反 应应 的的 速速 度度（4）降低水中溶解氧含量（5）影响藻类生长（6）影响鱼类水水体体水水温温增增加加导致YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整环保工程染整环保工程Temperature probes Temp probeTemp Some probe examples:Temperature is always measured concurrently with oxygen, pH, and conductivity because a

11、ll of these parameters are temperature dependent.YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整环保工程染整环保工程 生物性污染生物性污染生物性污染的危害生物性污染的危害引起介水传染病的暴发流行，引起介水传染病的暴发流行，对人体健康造成危害。对人体健康造成危害。最常见最常见的疾病的疾病包括霍乱、伤寒、痢疾、肝炎等肠道传染病及包括霍乱、伤寒、痢疾、肝炎等肠道传染病及血吸虫病、贾第虫病等寄生虫病。血吸虫病、贾第虫病等寄生虫病。介水介水传染传染病流病流行特行特点点一 次 污 染 可 有 爆 发 流 行 ， 时 间 在 最 短 与

12、最 长 潜 伏 期 之 间 ；病 例 的 分 布 与 供 水 范 围 一 致 ；采 取 污 染 治 理 措 施 后 ， 流 行 能 迅 速 得 到 控 制 。医院污水医院污水 eg. SARsYANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整环保工程染整环保工程水污染防治途径法律、监督（防）管理（清洁生产、源头治理、排污收费） （管）工程（高效、低耗）（治）公众参与YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整环保工程染整环保工程第二节第二节 水质指标和水质标准水质指标和水质标准一一.水质指标水质指标Water quality indicators（重点

13、）重点）1、概念（1）水质：水质：水和其中所含的杂质共同表现出来的物理学、化学和生物学的综合特性（2）水质指标水质指标：水中杂质的种类、成分和数量，判断水质的具体衡量标准2、杂质分类悬浮物质 胶体物质colloid 溶解物质solute 10-3 10-310-6 10-6 （mm)YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整环保工程染整环保工程3 3、水质指标分类、水质指标分类物理性质测定物理感官性状温度、色度、嗅、味、混浊度、透明度等其他物理特性固体含量、电导率、放射性元素化学性质测定一般化学性质pH、碱度、硬度、各种阴阳离子、一般有机物等有毒物重金属、氰化物、多环

14、芳烃、农药等氧平衡指标DO、BOD、COD、TOD生物性质测定细菌总数、大肠杆菌数、病原微生物、病毒YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整环保工程染整环保工程4 4、几种重要的水质指标、几种重要的水质指标（1）浑浊度）浑浊度 （2）颜色、色度颜色、色度 （3）固体固体（4）电导率与总含盐量）电导率与总含盐量 （5）碱度）碱度alkalinity（6）硬度硬度hardness （7）水中溶解氧（）水中溶解氧（DO）（8）化学需氧量（）化学需氧量（COD）和耗氧量（）和耗氧量（OC）（9）生物化学需氧量（）生物化学需氧量（BOD）（10）总有机碳（）总有机碳（TOC）

15、和总需氧量（和总需氧量（TOD）YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整环保工程染整环保工程（1 1）浑浊度）浑浊度概念：不溶性物体对光线透过时所产生的阻碍程度概念：不溶性物体对光线透过时所产生的阻碍程度发展变化：发展变化：JTU（杰克逊浊度单位）杰克逊浊度单位） NTU（散射光浊度单位）光电浊度计，与入散射光浊度单位）光电浊度计，与入 射光呈射光呈90度角度角 FTU（福尔马肼浊度单位）甲簪浊度单位福尔马肼浊度单位）甲簪浊度单位 硫酸肼硫酸肼+六亚甲基四胺配置标准浑浊液六亚甲基四胺配置标准浑浊液分光光度法：将一定量的硫酸肼与分光光度法：将一定量的硫酸肼与6次甲基四

16、胺聚合，生成次甲基四胺聚合，生成白色高分子聚合物，以此作为浊度标准溶液白色高分子聚合物，以此作为浊度标准溶液 。于。于680nm波波长处测定长处测定 。目视法：浊光，比浊法：目视法：浊光，比浊法：YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整环保工程染整环保工程 the most direct is some measure of attenuation (that is, reduction in strength) of light as it passes through a sample column of water. The now little-used J

17、ackson Candle method (units = Jackson Turbidity Unit or JTU) is essentially the inverse measure of the length of a column of water needed to completely obscure a candle viewed through it (Figure 33). The more water needed (the longer the water column), the clearer the water http:/io.uwinnipeg.ca/sim

18、mons/ysesp/images/mvc-002f.jpg YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整环保工程染整环保工程浊度计发出光线，使之穿过一段样品，并从与入射光呈90的方向上检测有多少光被水中的颗粒物所散射。这种散射光测量方法称作散射法。YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整环保工程染整环保工程水的颜色水的颜色: : 真色真色; ; 表色表色真色测定方法：铂钴标准比色真色测定方法：铂钴标准比色法（氯铂酸钾和氯化钴配成法（氯铂酸钾和氯化钴配成与天然水黄色色调相同的标与天然水黄色色调相同的标准比色系列），度（准比色系列），度（TCU

19、TCU）表色表色: : 稀释倍数法稀释倍数法比色比色管无色清洁水管无色清洁水（2）颜色、色度）颜色、色度YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整环保工程染整环保工程（3 3）固体固体水中固体（蒸发残渣）水中固体（蒸发残渣）：一定温度下将水样蒸发至干时所残余的：一定温度下将水样蒸发至干时所残余的固体物质总量；固体物质总量；103105时蒸发称时蒸发称“总固体总固体” 总固体（总固体（mg/L）（A-B)10001000/VA-总残渣和蒸发皿质量总残渣和蒸发皿质量,g；B蒸发皿质量蒸发皿质量,g；V-水样体积水样体积,mL 。溶解固体：溶解固体：过滤后，取过滤后，取滤液

20、滤液103105 烘干后质量烘干后质量悬浮固体：悬浮固体：过滤后，取过滤后，取滤渣滤渣103105 烘干后质量烘干后质量挥发性固体挥发性固体(灼烧减重灼烧减重)：600 蒸发干燥后固体失去的重量蒸发干燥后固体失去的重量固定性固体固定性固体 总固体总固体 挥发性固体挥发性固体 溶解固体溶解固体 悬浮固体悬浮固体YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整环保工程染整环保工程YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整环保工程染整环保工程（4 4）比电导与总含盐量）比电导与总含盐量 电导率测量仪的测量原理是将两块平行的极板，放到被测溶液中，在极板的两

21、端加上一定的电势（通常为正弦波电压），然后测量极板间流过的电流。 电导率的基本单位是西门子（S），原来被称为姆欧，取电阻单位欧姆倒数之意。电导仪电阻仪YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整环保工程染整环保工程（4 4）比电导与总含盐量）比电导与总含盐量总含盐量(总矿化度)：水体中所含各种溶解性矿物盐类的总量 总含盐量 阳离子 阴离子 天然水主要阳离子：Ca2+、Mg2+、Na+、K+ 阴离子：HCO3-、CO32-、SO42-、CL-离子平衡思想的用途：检测测量结果是不是全面水的电导率与其所含无机酸、碱、盐的量有一定关系。常用于推测水中离子的总浓度或含盐量。也可以

22、间接表示水中溶解性固体的多少。 YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整环保工程染整环保工程YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整环保工程染整环保工程（5）碱度（）碱度（alkalinity）概念：水接受质子的能力概念：水接受质子的能力测定方法：中和滴定法测定方法：中和滴定法指示剂：酚酞（变色范围指示剂：酚酞（变色范围pH8.3pH8.3）；）；甲基橙（变色范围甲基橙（变色范围pH4.4pH4.4）酚酞碱度（酚酞碱度（P P）甲基橙碱度（总碱度甲基橙碱度（总碱度T T）碳酸盐碱度碳酸盐碱度重碳酸盐碱度重碳酸盐碱度氢氧化物碱度氢氧化物碱度

23、 甲基橙 3.1-4.4 红 橙 黄酚酞 8.2-10.0 无色 浅红 红 紫色石蕊 5.0-8.0 红 紫 蓝 YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整环保工程染整环保工程YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整环保工程染整环保工程YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整环保工程染整环保工程（6）硬度）硬度概念：由于能与肥皂作用生成沉淀和与水中某些阴离子概念：由于能与肥皂作用生成沉淀和与水中某些阴离子化合生成水垢的二价金属离子的存在而产生的。（钙化合生成水垢的二价金属离子的存在而产生的。（钙和镁离子），多用和

24、镁离子），多用EDTAEDTA络合滴定法测定，分为以下两络合滴定法测定，分为以下两种硬度：种硬度： 碳酸盐硬度（暂时硬度）：碳酸盐硬度（暂时硬度）：受热煮沸除去受热煮沸除去 非碳酸盐硬度（永久硬度）非碳酸盐硬度（永久硬度） 总硬度碳酸盐硬度非碳酸盐硬度总硬度碳酸盐硬度非碳酸盐硬度 总硬度：染液、皂洗用水总硬度：染液、皂洗用水 0.36mg 0.36mg 当量当量/L/L，一般洗涤，一般洗涤用水用水 3.6mg BODOCBOD/ COD 0.3 则适则适宜用水物化学处理宜用水物化学处理YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整环保工程染整环保工程BOD测定的条件 基本

25、条件：足够的氧气（溶解氧）加稀释水，微生物（不能有毒物抑制它）接种(seed)，必要的营养物质（K, Na, Ca, Mg, Fe, S, P, N) 测定温度：微生物活动与温度有关，尽可能和天然条件下有机物的生物氧化分解情况相似，统一规定，测定时的温度应保持在201（这是温带地区缓慢流动的河水的平均温度） 测定时间：生物氧化过程是一个缓慢的过程，理论上讲要无限长的时间才终结，至少大约100天左右才基本完成，实验证明：20天大约完成9599，BOD20，国规定：5天，约完成7080，BOD5 标准条件：5天，20。BOD5(20)YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY

26、染整环保工程染整环保工程YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整环保工程染整环保工程直接法测定BOD培养前测溶解氧另一水样在201的恒温箱内培养5天后再测溶解氧两次溶解氧的差值即为BOD5适用范围：BOD5小于7mg/L的较清洁水对于污染较重的浓水用稀释法测定BOD：用特别的稀释水将原水稀释后再测定。YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整环保工程染整环保工程YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整环保工程染整环保工程BOD、COD和和OC的比较的比较项项 目目BOD5CODCODOCOC定义有氧条件下可分解有

27、机物被微生物氧化分解所需的氧量在一定条件下，有机物被K2Cr2O7氧化所需的氧量在一定条件下，有机物被KMnO4氧化所的氧量氧化动力 微生物生物氧化强氧化剂化学氧化作用氧源水中分子态O2强氧化剂中的化合态氧测定时间 5天3小时（半天）1小时被测有机物范围不含氮有机物与含氮有机物中的碳部分不含氮有机物与部分含氮有机物部分不含氮有机物适用范围 河湖水、生活污水、一般工业废水河湖水、生活污水、工业废水较清洁的水YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整环保工程染整环保工程有关BOD的计算有机物 CO2 H2O 能量 （反应速度与瞬时的有机物浓度成正比） d(L)/dt=-K

28、L （La有机物初始浓度；Lt时有机物的剩余浓度； K耗氧速率常数 （1/日） 积分可得：XtLa(1-10-kt) （公式公式1）（Xt：任何时日t的BOD(BODt); K=0.43K）YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整环保工程染整环保工程耗氧速度常数 耗氧速度是废水生物处理、河流水体自净过程中的一个重要参数 k值随温度而变化。由阿累尼乌斯阿累尼乌斯公式可得 K (T)k(20)T-20 (公式公式2)（是温度系数，在1030时可用1.047）不同的污水水质有不同的k (k)值，一般在0.10.3/日YANCHENG INSTITUTE OF TECHNO

29、LOGY染整环保工程染整环保工程YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整环保工程染整环保工程（1010）总有机碳（）总有机碳（TOCTOC）和总需氧量（和总需氧量（TODTOD）TOC：900-950，将水样在高温下燃烧，当中的有机碳生成的二氧化碳量，常以碳表示(mg/L)，应先去除无机碳的干扰（加酸），测出所产生的二氧化碳量即可求出水样的总有机碳值，从而且间接的表示水中有机物质含量。TOD：900，将水样中的有机物高温燃烧变成稳定的氧化物的需氧量YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整环保工程染整环保工程图图1 1 气体对红外吸收示意图

30、气体对红外吸收示意图 气体对红外辐射的吸收程度可用比耳朗伯定律来表示： E EE E0 0e e-KCl-KCl（1） E0:入射光能量 E:透过光能量 K:气体吸收系数 C:气体摩尔浓度或质量/体积浓度 l:气体层厚度 YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整环保工程染整环保工程光束通过气体层后被吸收的能量E则为 E EE E0 0-E-EE E0 0(1-e(1-e-KCl-KCl) )(2) (2) (2)式表明,对于某一气体而言,当选定吸收波长和气体层厚度(l)之后，其红外光吸收的能量E将与气体的浓度C有单值对应的指数关系。当KCl的数值很小时 E E-KC

31、l-KCl1-KCl1-KCl E E E E0 0-E-EE E0 0 (1-e (1-e-KCl-KCl) ) E E0 0 1-(1-KCl) 1-(1-KCl) E E0 0KClKCl(3)(3) （3）式表明，气体浓度较小时，红外光吸收的能量E将与气体浓度有对应的线性关系（图2）。图图2 2 红外光吸收能量与气体浓度的关系红外光吸收能量与气体浓度的关系 由图2可见，当直接或间接测得E时，便可知气体浓度C，这就是红外气体分析仪的理论基础。YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整环保工程染整环保工程 CO2在中红外波段区在4.3和15处有两个强吸收峰.来自源

32、(S)的红外辐射通过气室(C)，气室有1个入口(I)和1个出口(Q)，这两个口允许被分析气体连续地流过，经过气室的红外辐射被滤光片(F)过滤，一般只让4.3波段辐射通过，然后到达检测器(D)。检测器的信号被整流、放大(RA)，最后由显示器显示。YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整环保工程染整环保工程有机物综合指标相互关系图YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整环保工程染整环保工程二二.水质标准水质标准water standard1 1、概念概念：水质标准：水质标准是人们在一定的时期和地区内，依据水质污染与效应的关系及一定的目标而制定

33、的对水的质量要求的规定。它是经权威机关批准和颁布的特定形式的文件。 2 2、水质标准分类、水质标准分类（1）国家正式颁布的统一规定（2）各用水部门或设计等单位的要求3 3、常用水质标准、常用水质标准（1）饮用水水质标准（2）地面水环境质量标准：5类（3）污水综合排放标准：有毒富集和其它（4）工业用水水质要求与先进水质标准差距YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整环保工程染整环保工程第三节第三节 废水的成分与性质废水的成分与性质生活污水生活污水: :生活污水是指人们日常生活中用过的水，包括从厕所、浴室、厨房、食堂和洗衣房等排出的水。 工业废水工业废水: :在工业生产

34、中所排出的废水，来自车间或矿场。工业废水按照污染程度的不同，可分为生产废水和生产污水两类。 农业废水农业废水: :主要来源于农药和化肥。YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整环保工程染整环保工程一、水体自净含义：一、水体自净含义：污染物随污水排入水体后，经过物理的、化学的与生物化污染物随污水排入水体后，经过物理的、化学的与生物化学的作用，使污染的浓度降低或总量减少，受污染的水体学的作用，使污染的浓度降低或总量减少，受污染的水体部分的或完全的恢复原状的现象。部分的或完全的恢复原状的现象。二、净化机理二、净化机理1.1.物理作用：稀释（对流、扩散）、混合、沉淀与挥发物

35、理作用：稀释（对流、扩散）、混合、沉淀与挥发2.2.化学作用：氧化还原、酸碱反应、吸附凝聚化学作用：氧化还原、酸碱反应、吸附凝聚3.3. 生物化学净化：分解、转化生物化学净化：分解、转化第四节第四节 水体自净作用与水环境容量水体自净作用与水环境容量YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整环保工程染整环保工程三、废水在水体中的稀释与扩散三、废水在水体中的稀释与扩散 1、稀释机理 推流（平流）：由于水流的推动而产生的沿着水流前进方向的运动，称为推流或平流； 扩散：由于污染物质在水中浓度的差异而形成的污染物从高浓度处向低浓度处的迁移，这一运动被称为扩散。2 2、水体混合稀

36、释、水体混合稀释 混合系数混合系数a a 稀释倍数稀释倍数N N 稀释比稀释比n n n=Q1/q= Q/q 11QQQQ 1QqQqNqq1Qv c 2d cQkd x YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整环保工程染整环保工程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， 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2、废水排放口的形式：在岸边集中排放，时间距离较长;分散于河中央排放，完全混合时间较短3、河流水文条件河深、流速、河道弯曲情况，是否有急流跌水等等qQQCqCC)()(21计算断面上（取水点处计算断面上（取水点处）污染

37、物浓度：）污染物浓度：YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整环保工程染整环保工程四、水体的生化自净四、水体的生化自净 1 1、水体中氧的消耗与溶解、水体中氧的消耗与溶解 A A、氧的消耗、氧的消耗( (耗氧）耗氧） B B、氧的补充、氧的补充( (复氧复氧) ) C C、氧垂曲线、氧垂曲线 2 2、氧垂曲线公式、氧垂曲线公式YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整环保工程染整环保工程在某一时刻，溶解氧增加的量为：在某一时刻，溶解氧增加的量为： 氧垂曲线公式的推导氧垂曲线公式的推导dtDOddtDOddtDOd)()()(消耗恢复tLkd

38、tDOd1)(消耗 由于水中溶解氧的消耗与由于水中溶解氧的消耗与BOD的衰减是一致的，可得：的衰减是一致的，可得：1k为耗氧速度常数为耗氧速度常数 而氧气的恢复速率正比于水中饱和而氧气的恢复速率正比于水中饱和溶解氧量与河水实际溶解氧量之间溶解氧量与河水实际溶解氧量之间的差值，即：的差值，即：DkOOkdtDOd22)()(水体饱和恢复K2为复氧速率常数，为复氧速率常数，D称为亏氧量称为亏氧量YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整环保工程染整环保工程氧垂曲线公式的推导：氧垂曲线公式的推导：因此，一定温度下，水中溶解氧的变化速率为：因此，一定温度下，水中溶解氧的变化速

39、率为：tLkDkdtDOd12)(用亏氧量的变化速率表示为：用亏氧量的变化速率表示为：DkLkdtdDt21这是一个这是一个 y + Py = Q 一元线性非齐次方程。一元线性非齐次方程。YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整环保工程染整环保工程河流中氧垂曲线方程（菲利浦斯方程）河流中氧垂曲线方程（菲利浦斯方程）t-Kt-Kt-KttktktkteD)-e(e-KKLKDDkkLkDDL-KKdtdD22122101201012012110)1010(或解方程有：有：YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整环保工程染整环保工程氧垂曲线到

40、达氧垂点的时间氧垂曲线到达氧垂点的时间dtLkkkDkkkktdtdDcct,)(1 lg1, 0011201212需的时间：从受污点至临界点所有令YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整环保工程染整环保工程氧垂点的亏氧量（临界亏氧量）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cctkcttDLkkDdtdDc:10, 01021YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整环保工程染整环保工程tkatktk1201221eD)e(ekkLkDYANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整环

41、保工程染整环保工程 某一个大河川复氧系数为0.4/天，流速是每小时5km，污染排放点的河川饱和溶氧为10mg/L。废水流量远低于河川流量，因此混合处河水仍假设为饱和溶氧状态，其最终生化需氧量为20mg/L。耗氧系数假设为0.2/天。试问：污染注入后下游30km处的DO值？ 解：流速=5km/h, 流经30km需要时间30/5=6h 亦即t=6/24=1/4天 = 0 （因为是饱和溶氧）1.0mg/Le20eee0.20.4200.2D0.10.050.29.0mg/L1.010DDODOsaDYANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整环保工程染整

42、环保工程例：某污水处理厂的出水排入河流。废水最大流量例：某污水处理厂的出水排入河流。废水最大流量15000m3/d，BOD5=40mg/L，DO=2mg/L，水温，水温25。废水排入口上游处河流最小流量为。废水排入口上游处河流最小流量为0.5m3/s，BOD5=3mg/L，DO8mg/L，水温，水温22。设废水与河。设废水与河水瞬间混合均匀，水瞬间混合均匀，k1=0.1d-1，k2=0.17d-1(20)，试求，试求临界亏氧量及其发生时间。临界亏氧量及其发生时间。解：解：(1):确定废水与河水混合后确定废水与河水混合后A:废水流量废水流量q=15000m3/d=0.17m3/s河水流量河水流量

43、Q0.5m3/s混合后的流量混合后的流量Qmix=q+Q=0.67m3/sYANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整环保工程染整环保工程 B:废水BOD5 yw=40mg/L 河水BOD5 yr=3mg/L 混合后BOD5 C:混合后水中溶解氧LmgyLLmgqQqyQyytkmixwrmix/2 .181014 .12101/4 .1217. 05 . 017. 0405 . 00 . 351 . 001LmgDOmix/5 . 617. 05 . 017. 00 . 25 . 00 . 8YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整环保工程染整环保工程 D:混合后的水温(2)对k1和k2作温度校正(3):亏氧量 22.8，C08.7(饱和溶解氧) D0=8.7-6.5=2.2mg/LCT0min8 .2217. 05 . 017. 0255 . 022)(19. 0047. 1:)(11. 0047. 1:1208 .22)20(2)8 .22(21208 .22)20(1)8 .22(1dkkbdkkaYANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY染整环保工程染整环保工程LmgLkkDbdLkkkD