PAGEPAGE7浙江水利水電?？茖W校備課用紙課程水處理工程（污水）班級給排水06-1周次1星期2節(jié)次7、808年2月19日課題第一章水處理概述1.1水質(zhì)與水質(zhì)指標1.2水質(zhì)標準教學目的及重點難點水質(zhì)指標教學形式講授+課堂討論復習舊課講授新課提綱（板書）第一章水處理概述1.1水質(zhì)與水質(zhì)指標一、水中的雜質(zhì)二、污水及水質(zhì)污染指標1.2水質(zhì)標準鞏固新課水質(zhì)指標布置作業(yè)參考書教具排水工程給排水設計規(guī)范給排水設計手冊教研室主任年月日課程綜述第一章水處理概述1.1水質(zhì)與水質(zhì)指標一、水中的雜質(zhì)按雜質(zhì)尺寸大小分：溶解物（小于10nm）、膠體（10~1um）、懸浮物（大于10um）二、污水及水質(zhì)污染指標（一）、污水：生活污水、工業(yè)廢水、城市污水（二）、水質(zhì)污染指標1、水中污染物質(zhì)的分類：（1）易于生物降解的有機污染物（耗氧有機物）：有機污染物進入水體后，在好氧微生物的作用下進行分解轉化，由于好氧微生物的呼吸要消耗水中的溶解氧，故此類有機物的污染特征就是耗氧，因此稱為耗氧有機物，也稱需氧物質(zhì)。（用BOD作為描述指標）這類物質(zhì)多屬于碳水化合物（蛋白質(zhì)、脂肪等自然生成的有機物），是不穩(wěn)定的，在任何條件下都要向穩(wěn)定的無機物質(zhì)轉化。在有氧的條件下，通過好氧微生物的作用，轉化進程快，轉化徹底，最終產(chǎn)物為H2O、CO2等穩(wěn)定的無機物質(zhì)。在無氧的條件下，通過厭氧微生物的作用進行轉化，轉化進程慢，最終產(chǎn)物為H2O、CO2、CH4等穩(wěn)定物質(zhì)，同時放出硫化氫、硫醇等具有惡臭的氣體。（2）難于生物降解的有機污染物：主要是人工合成物質(zhì)，化學穩(wěn)定性強，對人體有毒害作用。如農(nóng)藥（DDT、六六六、有機氯農(nóng)藥等）、醛、酮、酚以及聚氯聯(lián)苯、芳香族氨基化合物、高分子合成聚合物（塑料、合成橡膠、人造纖維等）、染料等。其主要污染特點就是比較穩(wěn)定，不易降解，對人體有毒有害（有機氯農(nóng)藥在自然界中的半衰期為十幾~幾十年）。（采用COD、TOC、TOD等綜合指標及專項指標如揮發(fā)酚、六六六等描述）（3）無直接毒害作用的無機污染物：主要指顆粒物；酸、堿及無機鹽；N、P等植物營養(yǎng)物質(zhì)。（4）有直接毒害作用的無機污染物：主要指毒性強、作用快的，國際公認的6大毒性物質(zhì)（氰化物、砷化物、Hg、Cd、Pb、Cr）。2、有機污染物指標（1）生化需氧量BOD（BiochemicalOxygenDemand）（mg/L）：指在溫度、時間一定的條件下，微生物在分解氧化有機物過程中消耗的水中游離態(tài)的氧。好氧有機物污染水體的過程：含有有機污染物的污水進入水體后，在好氧微生物的作用下，進行好氧轉化，由于好氧微生物的呼吸要消耗水中的溶解氧，使水體中的溶解氧下降，當水中的溶解氧降到3~4mg/L以下，水中魚、蝦開始死亡，溶解氧繼續(xù)下降到2mg/L以下后，厭氧微生物活力增強，繼續(xù)對有機物進行分解，水質(zhì)惡化，發(fā)臭、發(fā)黑，病原菌大量繁殖。好氧有機污染物組成非常復雜，很難對其一一進行定量測定，由于這類污染物的污染特征是消耗水中的溶解氧，所以在實際工作中以消耗氧的量來間接表示此類有機物的量。好氧生化過程（兩個階段）①BOD20（完全生化需氧量）：在20℃②BOD5（標準（5日）生化需氧量）：在20℃和BOD測定條件下（氧充足、不攪動），有機物分解5天所需消耗的氧量。（BOD5≈0.69BOD20工程上一般測BOD5(2)化學需氧量COD（ChemicalOxygenDemand）：用強氧化劑（重鉻酸鉀）在酸性條件下，將水中的有機物氧化為水、二氧化碳所消耗的氧量（mg/L）（2小時測出）。①用（氧化性強）做氧化劑測出的是CODCr——在酸性條件下，對低碳直鏈化合物的氧化率為80~90%。②用（氧化性弱）做氧化劑測出的是CODMn（OC）。（3）總需氧量TOD（TotalOxygenDemand）：污水注入白金為觸媒的燃燒室內(nèi)，以900℃高溫燃燒，完全氧化時（產(chǎn)物為CO2、H2O、SO2、NO2（4）總有機碳TOC（TotalOxygenCarbon）：水樣在高溫下燃燒，有機物被氧化成CO2，用紅外測定儀測出CO2的量，求出其中的碳（測定只需幾分鐘）。（5）各種指標之間的關系①BOD與COD的異同點：相同點：以氧化有機物過程中所消耗的氧量表示有機物量的指標不同點：BOD指水中的溶解氧COD指強氧化劑分子中的氧②BOD與COD的優(yōu)缺點：BOD優(yōu)點：基本反映了有機物排入水體后對水體的污染情況。BOD缺點：測定時間長，對有毒污水，測定精度受影響，甚至不能測定。COD優(yōu)點：測定時間短，不受水質(zhì)限制，幾乎可以表示有機物總量。COD缺點：不能精確放映有機物對水體的污染情況，不能確切表示能夠被微生物氧化的有機物的量。既包括能氧化的也包括不能氧化的，以及還原性物質(zhì)。所以COD大，不一定有機污染大，但BOD大，有機污染肯定大。③相同水質(zhì)，BOD20<COD；對一定水質(zhì)，BOD/COD為穩(wěn)定的值。對于生活污水：BOD20/COD=0.8~0.9；BOD5/COD=0.4~0.8BOD與COD的比值反應了污水可生化程度：BOD5/COD>0.430.43~0.3220.322~0.215<0.215易生化可生化難生化不可生化④對于生活污水、城市污水：ThOD>TOD>CODCr>BOD20>BOD5>TOC(6)難于生物降解的有機污染物采用COD、TOC、TOD等綜合指標，以及專項指標如揮發(fā)酚、醛、酮等描述污染程度。3、無機污染物指標（1）固體物質(zhì)：包括不溶性、難溶性和可溶性固體。固體物質(zhì)的存在，可能會堵塞管道、磨損管道；給水處理帶來困難；影響水面復氧。固體種類：（2）pH值：污水有酸性、堿性的，酸性污水腐蝕管道，污水的酸堿性破壞生化反應。生活污水：中性或弱堿性；工業(yè)廢水：要求排放在6.5~8.5。（3）N、P等植物性營養(yǎng)物質(zhì)：導致水體富營養(yǎng)化。氮：有機氮（蛋白質(zhì)、多肽、氨基酸、尿素），直接來自污水；無機氮（氨氮、亞硝酸氮、硝酸氮）磷：來自化工廠、含磷洗滌劑。污染指標：總氮（TN）、氨氮（NH3-N）、硝態(tài)氮（NO3-N）、亞硝態(tài)氮（NO2-N）、總磷（TP）、磷酸鹽（PO43-）（4）色度、臭味（5）生化指標：大腸菌群數(shù)（值）（每升水樣中所含大腸菌群的數(shù)目以個/L計）與大腸菌群指數(shù)（查出一個大腸菌群所需的最少水量以mL計）；病毒；細菌總數(shù)（大腸菌群數(shù)、病毒、病原菌及其他細菌數(shù)的總和，以每毫升水樣中細菌菌落總數(shù)計）（6）有直接毒害作用的無機污染物：用CN-、As、Hg、Cd、Cr、Pb專項指標描述。1.2水質(zhì)標準污水綜合排放標準GB8978-1996，按照污水排放去向，分年限規(guī)定了69種水污染物最高允許排放濃度及部分行業(yè)最高允許排水量。地面水環(huán)境質(zhì)量標準——GB3838-88，將地面水分5類。生活飲用水衛(wèi)生標準——GB5749-85，分4大類指標。浙江水利水電?？茖W校備課用紙課程水處理工程（污水）班級給排水06-1周次1星期4節(jié)次1、208年2月21日課題1.3水體污染與自凈1.4水處理的基本方法教學目的及重點難點1、水體污染與自凈2、水處理的基本方法教學形式講授+課堂討論復習舊課污水的特點、污水水質(zhì)指標講授新課提綱（板書）1.3水體污染與自凈一、水體的污染二、有機物的污染與自凈1.4水處理的基本方法一、污水處理二、污水處理的原則三、污水處理方法四、城市污水典型處理流程鞏固新課1、水體污染與自凈2、水處理的基本方法布置作業(yè)作業(yè)1參考書教具排水工程給排水設計規(guī)范給排水設計手冊教研室主任年月日1.3水體污染與自凈一、水體的污染1、水體的物理性污染：水體在遭受污染后，其顏色、渾濁度、溫度、懸浮物以及泡沫等方面產(chǎn)生變化。能夠被感官感知的污染。2、酸、堿及無機鹽的污染：主要來自于工業(yè)廢水的污染，導致水體的酸堿度、硬度的改變，降低水的使用質(zhì)量和字凈功能。3、N、P污染：進入水體中的蛋白質(zhì)、尿素等天然含氮化合物經(jīng)過氨化過程分解為氨氮，再經(jīng)過硝化作用，轉化為硝酸氮、亞硝酸氮。進入水體的P以各種磷酸鹽形式存在。大量的P、N進入水體后，水生生物（藻類、植物）大量繁殖，浮在水面，影響水面復氧，同時因為大量死亡、腐化的藻類消耗水中的溶解氧，使水中的溶解氧迅速降低，導致水質(zhì)惡化，生物死亡，尸體淤積水體底部，最終水體演變成沼澤、旱地。一般認為TP、與無機氮的濃度分別達到0.02mg/L、0.3mg/L的水體，標志著已經(jīng)處于富營養(yǎng)化狀態(tài)。4、重金屬及有毒物質(zhì)的污染（1）重金屬在水體中不能為微生物降解，只能相互轉化、分散、富集，此過程為重金屬的遷移。（2）重金屬一般富集在底泥中，很難治理，汛期泛起。（3）重金屬在不同的環(huán)境條件下可轉化，使毒性增強。（4）水生生物攝取重金屬并在體內(nèi)大量累積，通過食物鏈進入人體。（如貝類富集Hg）（5）水對氰化物有自凈作用。氰化物可與水中CO2作用，生成氰化氫氣體逸入大氣；也可在細菌的作用下，與水中溶解氧作用生成NH4-、CO32-。二、有機物的污染與自凈（一）、水體自凈：污水中污染物在水體內(nèi)通過一系列的物理、化學、物化、生化反應，被分離或分解，從而使水體恢復到原有狀態(tài)的過程。物理過程：沉淀、揮發(fā)、稀釋、擴散化學及物化過程：氧化、還原、中和、吸附、凝聚生化過程：有機物被微生物氧化、分解，轉化為無害、穩(wěn)定的無機物。（二）、河流水體自凈數(shù)學模擬根據(jù)物料平衡，完全混合斷面中某種污染物在河水中的混合濃度：式中：C——斷面中某種污染物的平均濃度，mg/L；CW——污水中某種污染物的濃度，mg/L；CR——河水中該污染物的濃度，mg/L；q——污水流量m3/s；Q——河水流量m3/s；α——混合系數(shù)，α=Q混/Q（Q混為參與混合的河水流量）。α與河水與污水的流量比；污水的排放口位置、形式；河流水文條件；排放口到計算斷面的距離有關。1、α根據(jù)河水流速確定當v<0.2m/s時，α=0.3~0.6；當v=0.2~0.3m/s時，α=0.7~0.8；當v>0.3m/s時，α=0.9；當各種條件都適宜時，α=1.02、α根據(jù)排放口到計算斷面的距離確定α=L計算/L全混（L計算≤L全混）L計算——排放口到計算斷面的距離，km；L全混——排放口到完全混合斷面的距離，km；當L計算≥L全混時，α=1.0（三）、水體污染過程（氧垂曲線及氧垂曲線方程）耗氧有機物的污染過程：耗氧有機物進入水體后，由于DO不斷被消耗（耗氧），有機物量逐漸減少，微生物量得到增殖，同時大氣中的氧氣不斷向水中補充（復氧），最終使有機物量、DO達到新的平衡。1、氧垂曲線方程美國學者斯蒂特一菲里普斯(Streeter，Phelps)于1925年對耗氧過程動力學研究分析后得出：當河流受納有機物后，沿水流方向產(chǎn)生的輸移有機物量遠大于擴散稀釋量，當河水流量與污水流量穩(wěn)定，河水溫度不變時，則有機物生化降解的耗氧量與該時期河水中存在的有機物量成正比，即呈一級反應，屬一維水體水質(zhì)模型。（1）耗氧動力學①動力學方程當氧充足、水溫不變時是一級反應，則某時刻的耗氧速度與該時刻的有機物濃度L成正比。即：（負號表示有機物量是減少的）L——有機物濃度K1——耗氧速度常數(shù)（反應速度常數(shù)）對t=0～ｔ，L=L0～Lt積分，有：得：或：k1=0.434K1則：t時刻有：——耗氧動力學方程式中：Lt——t時刻有機物濃度（還應消耗的氧量）mg/LL0——開始時有機物濃度（生化反應消耗的總氧量）mg/LT——時間（日）k1——耗氧常數(shù)k1=0.434K1，與水質(zhì)、水溫有關。T大k1大。k1、K1一般由實驗確定。②耗氧量設Xt為t時段內(nèi)被氧化的有機物量（t時段內(nèi)已消耗的氧量）則BOD5=X5；BOD20=X20；t=20時，查表1-7（P19）得，k1=0.1故：（2）溶氧動力學氧的溶解速度與水中的虧氧量成正比，氧溶解于水的速度，當其他條件一定時，主要取決于氧不足量，并與其成正比關系。令：C——氧的飽和溶解度（mg/L）C0——開始時水中的溶解氧（mg/L）D0——開始時水中的虧氧量（mg/L）Dt——t時刻水中的虧氧量（mg/L）X——t時段內(nèi)溶解的氧量（mg/L）則有：對t=0～t，X=0～X積分：得：或：（k2=0.430K2）k2、K2與水文條件、水溫、流速有關。T大、v大，k2大。一般由實驗確定。則：t時段內(nèi)的溶解氧量：——溶氧動力學方程t時刻的虧氧量：(K2——復氧速率常數(shù)；D——虧氧量；D=C0-CXC0——一定溫度下，水中飽和溶解氧量，mg/LCX——河水中實際溶解量，mg/L)（3）氧垂曲線方程（菲里普斯方程）——水體生化自凈規(guī)律A、水中虧氧量變化的速度（耗氧速度與溶氧速度的代數(shù)和）（消耗的氧減去溶解的氧即為實際虧的氧）解此一階線形方程，并代入：t=0時，Dt=D0；L=L0。t=t時，L=Lt得：——再曝氣方程式（氧垂曲線方程，菲里普斯方程）式中：D0——開始時（起點、受污點）水中的虧氧量（mg/L）Dt——t時刻水中的虧氧量（mg/L）t——污水與河水混合液流至計算斷面的時間（日）L0——開始時（起點）的BODu（污水與河水混合液的值）（mg/L）k1——耗氧常數(shù)k2——溶氧常數(shù)B、氧垂曲線到達氧垂點的時間tc（日），可通過氧垂曲線方程求定（當時）：C、氧垂曲線方程的工程意義：①用于分析受有機物污染的河水中溶解氧的變化動態(tài)，推求河流的自凈過程及其環(huán)境容量，進而確定可排入河流的有機物最大限量；②推算確定最大缺氧點即氧垂點的位置及到達時間，并依此制定河流水體防護措施。③按氧垂曲線方程計算，在氧垂點的溶解氧含量達不到地表水最低溶解氧含量要求時，則應對污水進行適當處理。故該方程式可用于確定污水處理廠的處理程度。D、氧垂曲線方程的應用注意事項：（P21例題）①公式只考慮了有機物生化耗氧和大氣復氧兩個因素，故僅適用于河流截面變化不大，藻類等水生植物和底泥影響可忽略不計的河段；②僅適用于河水與污水在排放點處完全混合的條件；③所使用的kl，k2值