水污染控制工程课件PPT学习教案

1、会计学1 水污染控制工程课件水污染控制工程课件 第一节第一节 污水性质与污染指标污水性质与污染指标 第1页/共32页 第2页/共32页 第3页/共32页 水质分析指标 物 理 性 指 标 感官性指标，水的色度来源 于金属化合物或有机化合物 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 挥发性物质 溶解物质 固定性物质 悬浮固体物质 加速耗氧反应，最终导 致水体缺氧或水质恶化 造成水中溶解氧减少 工业废水 常引起水 体热污染 色度 固体物质 嗅和味 温度 Dissolved Oxygen (DO) 第4页/共32页 水水 和和 污污 水水 中中 固固 体体 成

2、成 分分 的的 内内 部部 相相 关关 性性 第5页/共32页 水和污水中杂质颗粒分布水和污水中杂质颗粒分布 黏土 第6页/共32页 化 学 性 指 标 有 机 物 生化需氧量（BOD） 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（碳化阶段）；第二阶段主要是氨被转化为亚硝酸盐 和硝酸盐（硝化阶段） 。 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

3、5 日生化需氧量（BOD5）；通常以20为测定的标准温度。 BOD: biological oxygen demand 在规定条件下微生物氧化分解污水中有机物所需要的氧量(溶解氧） （20，5d）。BOD值高，则水中耗氧有机污染物多。 第7页/共32页 化 学 性 指 标 有 机 物 化学需氧量（COD） COD值越高，则代表水中有机污染物越多。 常用的氧化剂主要是重铬酸钾K2Cr2O7 （称 CODCr )和高锰酸钾 KMnO4 (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

4、氧量之 间应有一定的比例关系：生活污水通常在0.40.5。 COD: chemical oxygen demand 用化学方法氧化分解废水水样中有机物过程中所消耗的氧化剂量折合 成氧量（O2）（mg/L）。 第8页/共32页 化 学 性 指 标 有 机 物 总有机碳（TOC）和总需氧量（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。 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之间

5、存在一定的相关关系。 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。 第9页/共32页 污水有机物指标之间的关系污水有机物指标之间的关系 有机碳有机碳 量量 需氧量需氧量 TOCTOD CODcrBODLBOD5CODMn BOD5=70%BODL 在污水有机物组成相对稳定时，在污水有机物组成相对稳定时，BOD与与COD之间存在一定比例关系。之间存在一定比例关系。 第10页/共32页 化 学

6、性 指 标 有 机 物 油类污染物 石油类：来源于工业含油污水。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（厨房污水）和食品工业。动植物油脂：产生于人的生活过程（厨房污水）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。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。油膜覆盖水面阻碍水的蒸发，影响大气和水体的热交换。 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层的日光辐射

7、，对局部地区的水文气象条件可能产生一定影 响。响。 大面积油膜将阻碍大气中的氧进入水体，从而降低水体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。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，能使鱼虾石油污染对幼鱼和鱼卵的危害很大，堵塞鱼的鳃部，能使鱼虾 类产生石油臭味，降低水产品的食用价值。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。破坏风景区，危害鸟类生活。 第11页/共32页 化 学 性 指 标 有 机 物 酚类污染物酚类污染物 酚污染来源：煤气、焦化、石油化工、木材加工、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

8、。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。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。酚浓度低时，能影响鱼类的洄游繁殖。 酚浓度达酚浓度达0.10.10.2mg/L0.2mg/L时，鱼肉有酚味。时，鱼肉有酚味。 酚浓度高会引起鱼类大量死亡，甚至绝迹。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。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（酚能与饮用水消毒氯产生氯酚，具有强烈异臭（0.0010.001 mg/L

9、mg/L即有异味）。即有异味）。 灌溉用水酚浓度超过灌溉用水酚浓度超过5mg/L5mg/L时时, , 农作物减产甚至枯死农作物减产甚至枯死。 Phenol, 通式ArOH 第12页/共32页 化 学 性 指 标 无 机 性 指 标 植物营 养元素 pH和碱度 重金属 过多的氮、磷进入天然水体，易导致过多的氮、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生存，并可能使某些湖泊由贫营养湖发展 为沼泽和干地。为沼泽和干地。 重金属主要指汞

10、、镉、铅、铬、镍，以及 类金属砷等生物毒性显著的元素，一般指 序号2183，比重大于4的金属，也包括 具有一定毒害性的一般重金属，如锌、铜、 钴、锡等。 一般要求处理后污水的一般要求处理后污水的pH在在69之之 间。当天然水体遭受酸碱污染时，间。当天然水体遭受酸碱污染时，pH发发 生变化，消灭或抑制水体中生物的生长，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。碱度；碳酸盐碱度

11、；重碳酸盐碱度。 汞、镉、铅、铬、镍等生物毒素显著；汞、镉、铅、铬、镍等生物毒素显著； 重金属的主要危害：生物毒性，抑制重金属的主要危害：生物毒性，抑制 微生物生长，使蛋白质凝固微生物生长，使蛋白质凝固;逐级富集至人逐级富集至人 体，影响人体健康。体，影响人体健康。 第13页/共32页 含氮化合物含氮化合物 氮是有机物中除碳以外的一种主要元素，也是微生物生氮是有机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。长的重要元素。 污水中的氮有四种，即有机氮、氨氮、亚硝酸盐氮和硝污水中的氮有四种，即有机氮、氨氮、亚硝酸盐氮和硝 酸盐氮。酸盐氮。 危害：消耗水体中溶解氧；促进藻类等浮游生物的繁

12、殖，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。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：关于氮的几个指标： 有机氮：主要指蛋白质和尿素。有机氮：主要指蛋白质和尿素。 TN TN：一切含氮化合物以：一切含氮化合物以NN计量的总称。计量的总称。 TKN TKN：TNTN中的有机氮和氨氮，不包括亚硝酸盐氮、硝酸中的有机氮和氨氮，不包括亚硝酸盐氮、硝酸 盐氮。盐氮。 氨氮：有机氮化合物的分解，或直接来自含氮工业废水。氨氮：有机氮化合物的分解，或直接来自含氮工业废水。 NO NOx x-N-N：亚硝酸盐氮和硝酸盐氮。：亚

13、硝酸盐氮和硝酸盐氮。 第14页/共32页 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。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。含磷工业废水。 危害：促进藻类等浮游生物的繁殖，破坏水体耗氧和复氧危害：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。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。有机磷包括磷酸甘油酸、磷肌酸等。 无机磷 磷酸盐磷酸盐

14、: :正磷酸盐正磷酸盐(PO(PO4 43- 3-) )、磷酸氢盐 、磷酸氢盐(HPO(HPO4 42- 2-) ) 、 、 磷酸二氢盐（磷酸二氢盐（H H2 2POPO4 4- - ) ) 、偏磷酸盐、偏磷酸盐(PO(PO3 3- -) ) 聚合磷酸盐聚合磷酸盐: :焦磷酸盐焦磷酸盐(P(P2 2OO7 74 4 ) ) 、三磷酸盐 、三磷酸盐(P(P3 3OO10 105- 5-) ) 、 、 三磷酸氢盐三磷酸氢盐(HP(HP3 3OO9 92- 2-) ) 第15页/共32页 生 物 性 指 标 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

15、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。 来源及 危害 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：100个/ mL 医院排水： 500个/ mL 细菌总数 大肠菌群的值可表明水样被粪便污染的程 度，间接表明有肠道病菌存在的可能性。 常以大肠菌群数/L计。 饮用水：3个/L 城市排水：10000个/L 游泳池： 1000个/L 大肠菌群 第16页/共32页 融会贯通各水质指标间的关系 第17页/共32页 第二节 污染物在水体环境中的 迁移与转化 第18页/共32页 水体的自净作用 河流的自净作用是指河水中的污染物

16、质在河 水向下游流动中浓度自然降低的现象。 根据净化机制分为三类 物理净化 ： 稀释、扩 散、沉淀 化学净化 ： 氧化、还 原、分解 生物净化：水 中 微生物对有机 物 的氧化分解作 用 第19页/共32页 污水排入河流的混合过 程 竖向混合阶段竖向混合阶段 污染物排入河流后因污染物排入河流后因 分子扩散、湍流扩散分子扩散、湍流扩散 、弥散作用逐步向河、弥散作用逐步向河 水中分散，由于一般水中分散，由于一般 河流的深度与宽度相河流的深度与宽度相 比较小，所以首先在比较小，所以首先在 深度方向上达到浓度深度方向上达到浓度 分布均匀，从排放口分布均匀，从排放口 到深度上达到浓度分到深度上达到浓度分

17、 布均匀的阶段称为竖布均匀的阶段称为竖 向混合阶段，同时也向混合阶段，同时也 存在横向混合作用。存在横向混合作用。 横向混合阶段横向混合阶段 当当 深度上达到浓度分深度上达到浓度分 布均匀后，在横向布均匀后，在横向 上还存在混合过程上还存在混合过程 。经过一定距离后。经过一定距离后 污染物在整个横断污染物在整个横断 面上达到浓度分布面上达到浓度分布 均匀，这一过程称均匀，这一过程称 为横向混合阶段。为横向混合阶段。 断面充分混断面充分混 合后阶段：在横合后阶段：在横 向混合阶段后，向混合阶段后， 污染物浓度在横污染物浓度在横 断面上处处相等断面上处处相等 。河水向下游流。河水向下游流 动的过程

18、中，持动的过程中，持 久性污染物的浓久性污染物的浓 度将不再变化，度将不再变化， 非持久性污染物非持久性污染物 浓度将不断减少浓度将不断减少 。 第20页/共32页 持久污染物的稀释扩散 当持久性污染物随污水稳态排入河流后，经过混 合过程达到充分混合阶段时，污染物浓度可由质量守 恒原理得出河流完全混合模式： 式中：c排放口下游河水的污染物浓度； cw，Qw污水的污染物浓度和流量； ch，Qh上游河水的污染物浓度和流量。 hw hhww QQ QcQc c 第21页/共32页 河断面达到充分混合后，污染物浓度受到纵向分散作用和 污染物的自身分解作用不断减小。根据质量守恒原理，其变化 过程可用下式

19、描述： 式中：v河水流速； x初始点至下游x断面处的距离； Mx纵向分散系数； K污染物分解速度常数； c0初始点的污染物浓度； cx断面处的污染物浓度。 Kc x c M x c v x 2 2 d d d d 2 0 4 11 2 exp v KM M vx cc x x 非持久性污染物的稀释扩散和降解 第22页/共32页 氧垂曲线： 水体受到污染后，水体中溶解氧逐渐被消耗，到临 界点后又逐步回升的变化过程，称氧垂曲线。 有机物降解 ： L1 L d d cK t c tK cc 1 e L0L 氧垂曲线的求解： 第23页/共32页 )ee (e 212 21 L01 D0D tKtKtK

20、 KK cK cc )ee (e)( 212 21 L01 C0CSCSC tKtKtK KK cK cccc 某点处的氧不足量变化速率是该处耗氧速率和复氧速率 之和： 求解得某点的亏氧量： 某点的溶解氧： cc= ccs- cD 到达最缺氧点时间dcD /dt=0： 12 L01 12D0 1 2 1ln KK cK KKc K K tk D2L1 D d d cKcK t c 第24页/共32页 污染物在河流中的扩散和分解受到河流的流量、 流速、水深等因素的影响。 河口是指河流进入海洋前的感潮河段。河口污染 物的迁移转化受潮汐影响，受涨潮、落潮、平潮 时的水位、流向和流速的影响。 湖泊水库

21、的贮水量大，但水流一般比较慢，污染 物的稀释、扩散能力较弱。 海洋虽有巨大的自净能力，但是海湾或海域局部 的纳污和自净能力差别很大。 污染物在地下水中的迁移转化受多种因素影响， 地下水一旦污染，要恢复原状非常困难。 污染物在不同水体中的迁移转化规律 第25页/共32页 第三节 污水出路与排放标准 第26页/共32页 污水的污水的 最终出路最终出路 排放水体 工农业利用 地下水回灌 排放需达到国家标准；排放需达到国家标准； 少量污染能够被稀释、降解、自净；少量污染能够被稀释、降解、自净； 排污口应设在城镇江河下游。排污口应设在城镇江河下游。 进行深度处理并达到国家标准；进行深度处理并达到国家标准；