水污染控制 課件版 1-2水質(zhì)分析

1上節(jié)課內(nèi)容回顧1、不僅要有基礎(chǔ)理論知識，更要有系統(tǒng)性的思維方式2、實(shí)踐是技術(shù)創(chuàng)新的根源，也是尋找自我方向的一個(gè)必然過程。3、要采用新的思路和理論來重新認(rèn)識實(shí)踐，解決實(shí)踐問題，實(shí)現(xiàn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。2第一章污水水質(zhì)與污水出路第一節(jié)污水水質(zhì)第二節(jié)污染物在水體環(huán)境中的遷移與轉(zhuǎn)化第三節(jié)污水出路3第一節(jié)污水水質(zhì)我們拿什么來表達(dá)你……

受污染的水體？4

56銅綠微囊藻微囊藻團(tuán)(白熾燈下)

微囊藻水華（綠黃色），有時(shí)堆積厚度達(dá)數(shù)公分。電解水的試驗(yàn)—自來水與純水的區(qū)別78污水水質(zhì)的分類如何對污水的性質(zhì)進(jìn)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(xué)和簡便？9如何對污水水質(zhì)進(jìn)行定性？需氧型污染毒物型污染富營養(yǎng)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(tài)11討論題2問：河道治理有哪些對策？。。。巨大的需求—--危機(jī)與選擇！來源類型解決方案產(chǎn)業(yè)規(guī)劃與協(xié)調(diào)12需氧型污染原因（水體接納了過量的有機(jī)物（能量））來源，內(nèi)部源（底泥積累）途徑（廢水排放引起的點(diǎn)源污染，污染的模型）水質(zhì)模型分析，環(huán)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(biāo)要先確定)預(yù)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(huán)境承載力的問題

我們的標(biāo)準(zhǔn)1—污水處理廠排放標(biāo)準(zhǔn)

我們的標(biāo)準(zhǔn)2—地表水標(biāo)準(zhǔn)其他配套的思路：從規(guī)劃上解決產(chǎn)業(yè)規(guī)劃與調(diào)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(jī)、無機(jī)、重金屬）途徑（點(diǎn)源污染，廢水排放）后果（短期和長期）防止措施（化學(xué)與物理化學(xué)處理）毒物型污染16富營養(yǎng)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(qū)的污染？17富營養(yǎng)型污染原因（氮、磷）途徑（點(diǎn)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(diǎn)源污染，廢水排放）后果（直接和間接）防止措施（物理、化學(xué)、生物化學(xué)）感官型污染19

國際通用三大類指標(biāo)：（從處理的角度）物理性指標(biāo)

化學(xué)性指標(biāo)

生物性指標(biāo)20水質(zhì)分析指標(biāo)物理性指標(biāo)感官性指標(biāo)，水的色度來源于金屬化合物或有機(jī)化合物感官性指標(biāo)，水的異臭來源于還原性硫和氮的化合物、揮發(fā)性有機(jī)物和氯氣等污染物質(zhì)揮發(fā)性物質(zhì)溶解物質(zhì)固定性物質(zhì)懸浮固體物質(zhì)加速耗氧反應(yīng)，最終導(dǎo)致水體缺氧或水質(zhì)惡化造成水中溶解氧減少工業(yè)廢水常引起水體熱污染色度固體物質(zhì)嗅和味溫度211、固體物質(zhì)在水中的分散狀態(tài)分為：溶解態(tài)（直徑小于1nm）膠體態(tài)（直徑介于1～1000nm(有的認(rèn)為是100nm)）懸浮態(tài)（直徑大于1000nm）222、描述固體物質(zhì)的水質(zhì)指標(biāo)：（1）按能否透過孔徑(有的說是0.1um)1～10μm濾膜或?yàn)V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(biāo)準(zhǔn)沉降管中（2小時(shí)）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(nèi)

部

相

關(guān)

性

2425化學(xué)性指標(biāo)有機(jī)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(jī)物的量主要污染特性（以mg/L為單位）。有機(jī)污染物被好氧微生物氧化分解的過程，一般可分為兩個(gè)階段：第一個(gè)階段主要是有機(jī)物被轉(zhuǎn)化成二氧化碳、水和氨；第二階段主要是氨被轉(zhuǎn)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(jī)物生物氧化所需的氧量，全部生物氧化需要20~100d完成。實(shí)際中，常以5d作為測定生化需氧量的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，稱5日生化需氧量（BOD5）；通常以20℃為測定的標(biāo)準(zhǔn)溫度。BOD:biologicaloxygendemand在規(guī)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(jī)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(jī)物代謝過程中大概消耗的O2的量；2、可以衡量污水處理設(shè)施的大??；3、檢測某些工藝的效率；4、檢測污水經(jīng)過處理后排放能否達(dá)標(biāo)。2728BOD與CBOD、NBODBODL與BOD5在BOD培養(yǎng)期開始5～8天，一般可觀察到硝化作用2913031BOD測定值的計(jì)算：稀釋水不接種時(shí)：稀釋水接種時(shí)：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(yǎng)5日后測定的溶解氧；B1－－對照液培養(yǎng)前的溶解氧；B2－－對照液培養(yǎng)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(yīng)的模型BOD氧化速率的模型是根據(jù)這樣的假設(shè)：即在任何時(shí)間t，殘留的有機(jī)物量由一級函數(shù)關(guān)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(shí)間較長，不能在線檢測；3、僅反應(yīng)了易被微生物降解的那部分有機(jī)物的量，難降解的有機(jī)物的量難以衡量－－某些物質(zhì)經(jīng)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(zhì)必須經(jīng)過預(yù)處理去除；5、溶解性的物質(zhì)消耗后，缺乏計(jì)量學(xué)的意義。35化學(xué)性指標(biāo)有機(jī)物化學(xué)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(qiáng)。廢水中無機(jī)的還原性物質(zhì)同樣被氧化。如果廢水中有機(jī)物的組成相對穩(wěn)定，則化學(xué)需氧量和生化需氧量之間應(yīng)有一定的比例關(guān)系：生活污水通常在0.4~0.5。

COD:chemicaloxygendemand用化學(xué)方法氧化分解廢水水樣中有機(jī)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(zhì)的理論COD可以計(jì)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(xué)性指標(biāo)有機(jī)物總有機(jī)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(yīng)該去除無機(jī)碳的含量。各種水質(zhì)之間TOC或TOD與BOD不存在固定的相關(guān)關(guān)系。在水質(zhì)條件基本不變的條件下，BOD與TOC或TOD之間存在一定的相關(guān)關(guān)系。TOD:totaloxygendemand在900~950℃高溫下，將污水中能被氧化的物質(zhì)（主要是有機(jī)物，包括難分解的有機(jī)物及部分無機(jī)還原物質(zhì)），燃燒氧化成穩(wěn)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(jī)物指標(biāo)之間的關(guān)系有機(jī)碳量需氧量TOCTODCODcrBODLBOD5CODMn40兩個(gè)比例關(guān)系1）BOD/COD的比例---可生化性2）VSS/TSS污水可厭氧消化指標(biāo)，就是有機(jī)物含量的多少41化學(xué)性指標(biāo)有機(jī)物油類污染物石油類：來源于工業(yè)含油污水。動(dòng)植物油脂：產(chǎn)生于人的生活過程和食品工業(yè)。油類污染物進(jìn)入水體后影響水生生物的生長、降低水體的資源價(jià)值。油膜覆蓋水面阻礙水的蒸發(fā)，影響大氣和水體的熱交換。油類污染物進(jìn)入海洋，改變海水的反射率和減少進(jìn)入海洋表層的日光輻射，對局部地區(qū)的水文氣象條件可能產(chǎn)生一定影響。大面積油膜將阻礙大氣中的氧進(jìn)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(chǎn)生石油臭味，降低水產(chǎn)品的食用價(jià)值。破壞風(fēng)景區(qū)，危害鳥類生活。42化學(xué)性指標(biāo)有機(jī)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(yè)廢水。原生質(zhì)毒物，可使蛋白質(zhì)凝固，引起神經(jīng)系統(tǒng)中毒。酚濃度低時(shí)，能影響魚類的洄游繁殖。酚濃度達(dá)0.1～0.2mg/L時(shí)，魚肉有酚味。酚濃度高會(huì)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(shí)甚至使其停止生長。酚能與飲用水消毒氯產(chǎn)生氯酚，具有強(qiáng)烈異臭（0.001mg/L即有異味，排放標(biāo)準(zhǔn)0.5mg/L）。灌溉用水酚濃度超過5mg/L時(shí),農(nóng)作物減產(chǎn)甚至枯死。鹽城停水43化學(xué)性指標(biāo)無機(jī)性指標(biāo)植物營養(yǎng)元素pH和堿度重金屬過多的氮、磷進(jìn)入天然水體，易導(dǎo)致富營養(yǎng)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(yǎng)湖發(fā)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(dāng)天然水體遭受酸堿污染時(shí)，pH發(fā)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(qiáng)酸定量作用的物質(zhì)總量，按離子狀態(tài)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(zhì)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(biāo)準(zhǔn)酸溶液滴定確定的，其結(jié)果以碳酸鈣CaCO3的mg/L表示。45含氮化合物氮是有機(jī)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(jī)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(jìn)藻類等浮游生物的繁殖，形成水華、赤潮；引起魚類死亡，導(dǎo)致水質(zhì)迅速惡化。關(guān)于氮的幾個(gè)指標(biāo)：有機(jī)氮：主要指蛋白質(zhì)和尿素。TN：一切含氮化合物以N計(jì)量的總稱。TKN：TN中的有機(jī)氮和氨氮，不包括亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮。氨氮：有機(jī)氮化合物的分解，或直接來自含氮工業(yè)廢水。NOx-N：亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮。46自然界中氮的循環(huán)47含磷化合物磷也是有機(jī)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(yǎng)場及含磷工業(yè)廢水。危害：促進(jìn)藻類等浮游生物的繁殖，破壞水體耗氧和復(fù)氧平衡；使水質(zhì)迅速惡化，危害水產(chǎn)資源。含磷化合物有機(jī)磷有機(jī)磷包括磷酸甘油酸、磷肌酸等無機(jī)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(biāo)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(yè)廢水：炭疽桿菌、鉤端螺旋體醫(yī)院污水：各種病原體危害：傳播疾病，影響衛(wèi)生，導(dǎo)致水體缺氧來源及危害水中細(xì)菌總數(shù)反映了水體有機(jī)污染程度和受細(xì)菌污染的程度。常以細(xì)菌個(gè)數(shù)/mL計(jì)。飲用水：<100個(gè)/mL醫(yī)院排水：<500個(gè)/mL細(xì)菌總數(shù)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(shù)/L計(jì)。飲用水：<3個(gè)/L城市排水：<10000個(gè)/L

游泳池：<1000個(gè)/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(jī)物，如醇、酚、醛、酮、有機(jī)酸等。其中無機(jī)物有H2S、NH3等，絕大多數(shù)惡臭氣體為有機(jī)物質(zhì)。50惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(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(gè)人衛(wèi)生情況，藥物使用，環(huán)境意識，酒精濃度等。不是污水在破壞環(huán)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(jī)物（生化特性）--COD,BOD（好氧，厭氧，氧化/還原，吸附等）3）pH，電導(dǎo)率（溶解性總固體），溶解性物質(zhì)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(huì)貫通各水質(zhì)指標(biāo)間的關(guān)系55水和污水中雜質(zhì)顆粒分布56第二節(jié)污染物在水體環(huán)境中的遷移與轉(zhuǎn)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(zhì)在河水向下游流動(dòng)中濃度自然降低的現(xiàn)象。根據(jù)凈化機(jī)制分為三類物理凈化：稀釋、擴(kuò)散、沉淀化學(xué)凈化：氧化、還原、分解生物凈化：水中微生物對有機(jī)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(kuò)散、湍流擴(kuò)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(dá)到濃度分布均勻，從排放口到深度上達(dá)到濃度分布均勻的階段稱為豎向混合階段，同時(shí)也存在橫向混合作用。

橫向混合階段：當(dāng)深度上達(dá)到濃度分布均勻后，在橫向上還存在混合過程。經(jīng)過一定距離后污染物在整個(gè)橫斷面上達(dá)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(dòng)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(kuò)散

當(dāng)持久性污染物隨污水穩(wěn)態(tài)排入河流后，經(jīng)過混合過程達(dá)到充分混合階段時(shí)，污染物濃度可由質(zhì)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(dá)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(jù)質(zhì)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(diǎn)至下游x斷面處的距離；Mx——縱向分散系數(shù)；K——污染物分解速度常數(shù)；ρ0——初始點(diǎn)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(kuò)散和降解63參見：《河流污染治理規(guī)劃理論與實(shí)踐》徐祖信一維，二維，三維水質(zhì)模型64水體污染與恢復(fù)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(diǎn)后又逐步回升的變化過程，稱氧垂曲線。有機(jī)物降解：氧垂曲線的求解：6869某點(diǎn)處的氧不足量變化速率是該處耗氧速率和復(fù)氧速率之和：求解得某點(diǎn)的虧氧量：某點(diǎn)的溶解氧：ρc=ρcs-ρD到達(dá)最缺氧點(diǎn)時(shí)間dρD/dt=0：70氧垂曲線關(guān)于河道充氧1）納米氣泡71微納米氣泡727374動(dòng)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(dá)爾現(xiàn)象7879第三節(jié)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(shí)不致立即出現(xiàn)不潔現(xiàn)象。二級處理