课 程 综 述

1. 课 程 综 述

2. 第一章 水处理概述 1.1 水质与水质指标 1.2 水质标准 1.3 水体污染与自净 1.4 水处理的基本方法

3. 1.1 水质与水质指标 ▶ 原水中的杂质 ▶ 污水来源 ▶ 污染物分类 ▶ 水质污染指标

4. 1.1 水质与水质指标 一、水质：水的质量，由水中所含杂质的种类及数量描述的水体成分及功能状况。 二、原水中的杂质 1、来源：自然循环、社会循环 2、分类：按杂质在水中存在状态（尺寸大小分类） （1）悬浮物1μm~ （肉眼）浑浊 （2）胶体10nm~100nm 浑浊（显微镜） （3）溶解物0.1nm~1nm 透明

5. 1.1 水质与水质指标 三、污水来源 生活污水 工业废水 降水

6. 1.1 水质与水质指标 四、污染物分类（按化学性质分）

7. 1.1 水质与水质指标 ♦ 易于生物降解的有机污染物（耗氧有机物）：有机污染物进入水体后，在好氧微生物的作用下进行分解转化，由于好氧微生物的呼吸要消耗水中的溶解氧，故此类有机物的污染特征就是耗氧，因此称为耗氧有机物，也称需氧物质。如：蛋白质、脂肪等自然生成的有机物 。 ♦ 难于生物降解的有机污染物：主要是人工合成物质，化学稳定性强，对人体有毒害作用。如农药（DDT、六六六、有机氯农药等）、醛、酮、酚以及聚氯联苯、芳香族氨基化合物、高分子合成聚合物（塑料、合成橡胶、人造纤维等）、染料等。

8. 1.1 水质与水质指标 ♦ 无直接毒害作用的无机污染物：主要指颗粒物；酸、碱及无机盐；N、P等植物营养物质。 ♦ 有直接毒害作用的无机污染物：主要指毒性强、作用快的，国际公认的6大毒性物质（氰化物、砷化物、Hg、Cd、Pb 、Cr）。

9. 1.1 水质与水质指标 五、水质污染指标(有机污染物指标 、无机污染物指标) • 有机污染物指标 1、生化需氧量BOD（Biochemical Oxygen Demand） 指在温度、时间一定的条件下，微生物在分解氧化有机物过程中消耗的水中游离态的氧（mg/L） 。

10. 1.1 水质与水质指标 ① BOD20（完全生化需氧量）：在20℃和BOD测定条件下（氧充足、不搅动），有机物分解20天所需消耗的氧量。 ② BOD5（标准（5日）生化需氧量）：在20℃和BOD测定条件下（氧充足、不搅动），有机物分解5天所需消耗的氧量。（BOD5≈0.69BOD20，工程上一般测BOD5）

11. 1.1 水质与水质指标 2、化学需氧量COD（Chemical Oxygen Demand ）： 用强氧化剂（重铬酸钾）在酸性条件下，将水中的有机物氧化为水、二氧化碳所消耗的氧量（mg/L）（2小时测出）。 ①用（重铬酸钾、氧化性强）做氧化剂测出的是CODCr：在酸性条件下，对低碳直链化合物的氧化率为80~90%。 ②用（高锰酸钾、氧化性弱）做氧化剂测出的是CODMn（OC）。

12. 1.1 水质与水质指标 3、总需氧量TOD（Total OxygenDemand）： 污水注入白金为触媒的燃烧室内，以900℃高温燃烧，完全氧化时（产物为CO2、H2O、SO2、NO2）消耗的氧量（测定时间只需几分钟）。（理论需氧量ThOD：如果有机物的化学分子式已知，可根据化学氧化反应方程式，计算出ThOD）。

13. 1.1 水质与水质指标 4、总有机碳TOC（Total Oxygen Carbon）： 水样在高温下燃烧，有机物被氧化成CO2，用红外测定仪测出CO2的量，求出其中的碳（测定只需几分钟） 5、难于生物降解的有机污染物采用COD、TOC、TOD等综合指标，以及专项指标如挥发酚、醛、酮等描述污染程度。

14. 1.1 水质与水质指标 6、各种指标之间的关系 ① BOD与COD的异同点： ♦ 相同点：以氧化有机物过程中所消耗的氧量表示有机物量的指标 ♦ 不同点：BOD指水中游离态的溶解氧 COD指强氧化剂分子中化合态的氧

15. 1.1 水质与水质指标 ② BOD与COD的优缺点： ♦ BOD优点：基本反映了有机物排入水体后对水体的污染情况。 ♦ BOD缺点：测定时间长，对有毒污水，测定精度受影响，甚至不能测定。

16. 1.1 水质与水质指标 ♦COD优点：测定时间短，不受水质限制，几乎可以表示有机物总量。 ♦COD缺点：不能精确放映有机物对水体的污染情况，不能确切表示能够被微生物氧化的有机物的量。既包括能氧化的也包括不能氧化的，以及还原性物质。 ♦ 所以COD大，不一定有机污染大，但BOD大，有机污染肯定大。

17. 1.1 水质与水质指标 BOD5/COD >0.43 0.43~0.322 0.322~0.215 <0.215 易生化 可生化 难生化 不可生化 ③ 相同水质，BOD20<COD；对一定水质， BOD/COD为稳定的值。 对于生活污水：BOD20/COD=0.8～0.9；BOD5/COD=0.4～0.8 BOD与COD的比值反应了污水可生化程度：

18. 1.1 水质与水质指标 ④ 对于生活污水、城市污水： ThOD>TOD>CODCr>BOD20>BOD5>TOC • 无机污染物指标 1、固体物质： 包括不溶性、难溶性和可溶性固体。固体物质的存在，可能会堵塞管道、磨损管道；给水处理带来困难；影响水面复氧。

19. 1.1 水质与水质指标

20. 1.1 水质与水质指标 2、pH值： 污水有酸性、碱性的，酸性污水腐蚀管道，污水的酸碱性破坏生化反应。 生活污水：中性或弱碱性；工业废水：要求排放在6.5~8.5。 3、N、P等植物性营养物质：导致水体富营养化。 污染指标：总氮（TN）、氨氮（NH3-N）、硝态氮（NO3-N）、亚硝态氮（NO2-N）、总磷（TP）、磷酸盐（PO43-）

21. 1.1 水质与水质指标 4、色度、臭味 5、生化指标：大肠菌群数（值）（每升水样中所含大肠菌群的数目以个/L计）与大肠菌群指数（查出一个大肠菌群所需的最少水量以mL计）；病毒；细菌总数（大肠菌群数、病毒、病原菌及其他细菌数的总和，以每毫升水样中细菌菌落总数计） 6、有直接毒害作用的无机污染物：用CN-、As、Hg、Cd、Cr、Pb专项指标描述。

22. 1.2　水质标准 ♦污水综合排放标准---GB8978-1996，按照污水排放去向，分年限规定了69种水污染物最高允许排放浓度及部分行业最高允许排水量。 ♦　地面水环境质量标准——GB3838-88 ，将地面水分5类。 ♦　污水排入城市下水道水质标准——ＣJ18－86。 见书后附录

23. 1.3 水体污染与自净 一、水体的污染 ♦　水体的物理性污染 ♦　酸、碱及无机盐的污染 ♦　N、P污染 ♦ 重金属及有毒物质的污染 二、有机物的污染与自净 ♦ 水体自净 ♦ 河流水体自净数学模拟 ♦ 水体污染过程（氧垂曲线及氧垂曲线方程）

24. 1.3 水体污染与自净 一、水体的污染 1、水体的物理性污染：水体在遭受污染后，其颜色、浑浊度、温度、悬浮物以及泡沫等方面产生变化。能够被感官感知的污染。 2、酸、碱及无机盐的污染：主要来自于工业废水的污染，导致水体的酸碱度、硬度的改变，降低水的使用质量和自净功能。

25. 1.3 水体污染与自净 3、N、P污染：进入水体中的蛋白质、尿素等天然含氮化合物经过氨化过程分解为氨氮，再经过硝化作用，转化为硝酸氮、亚硝酸氮。进入水体的P以各种磷酸盐形式存在。 ♦一般认为TP、与无机氮的浓度分别达到0.02mg/L、0.3mg/L的水体，标志着已经处于富营养化状态。

26. 1.3 水体污染与自净 4、重金属及有毒物质的污染：重金属在水体中不能为微生物降解，只能相互转化、分散、富集，此过程为重金属的迁移。

27. 1.3 水体污染与自净 二、有机物的污染与自净 （一）、水体自净：污水中污染物在水体内通过一系列的物理、化学、物化、生化反应，被分离或分解，从而使水体恢复到原有状态的过程。 物理过程：沉淀、挥发、稀释、扩散 化学及物化过程：氧化、还原、中和、吸附、凝聚 生化过程：有机物被微生物氧化、分解，转化为无害、稳定的无机物。

28. 1.3 水体污染与自净 （二）、河流水体自净数学模拟 根据物料平衡，完全混合断面中某种污染物在河水中的混合浓度：

29. 1.3 水体污染与自净 式中：C——断面中某种污染物的平均浓度，mg/L； CW——污水中某种污染物的浓度，mg/L； CR——河水中该污染物的浓度，mg/L； q——污水流量m3/s； Q——河水流量m3/s； α——混合系数，α=Q混/Q （Q混为参与混合的河水流量）。

30. 1.3 水体污染与自净 ♦ α与河水与污水的流量比；污水的排放口位置、形式；河流水文条件；排放口到计算断面的距离有关。 1、α根据河水流速确定 当v<0.2m/s时，α=0.3~0.6； 当v=0.2~0.3 m/s时，α=0.7~0.8； 当v>0.3m/s时，α=0.9； 当各种条件都适宜时，α=1.0

31. 1.3 水体污染与自净 2、α根据排放口到计算断面的距离确定 α=L计算/L全混 （L计算≤L全混） L计算——排放口到计算断面的距离，km； L全混——排放口到完全混合断面的距离，km； 当L计算≥L全混时，α=1.0

32. 1.3 水体污染与自净 （三）、水体污染过程（氧垂曲线及氧垂曲线方程） 耗氧有机物的污染过程：耗氧有机物进入水体后，由于DO不断被消耗（耗氧），有机物量逐渐减少，微生物量得到增殖，同时大气中的氧气不断向水中补充（复氧），最终使有机物量、DO达到新的平衡。

33. 1.3 水体污染与自净 1、氧垂曲线方程 美国学者斯蒂特一菲里普斯(Streeter，Phelps)于1925年对耗氧过程动力学研究分析后得出：当河流受纳有机物后，沿水流方向产生的输移有机物量远大于扩散稀释量，当河水流量与污水流量稳定，河水温度不变时，则有机物生化降解的耗氧量与该时期河水中存在的有机物量成正比，即呈一级反应，属一维水体水质模型。

34. 1.3 水体污染与自净 （1）耗氧动力学 ①动力学方程 当氧充足、水温不变时是一级反应，则某时刻的耗氧速度 与该时刻的有机物浓度L成正比。即： （负号表示有机物量是减少的） L——有机物浓度 K1——耗氧速度常数（反应速度常数）

35. 1.3 水体污染与自净 对t=0～ｔ，L=L0～Lt积分，有： 得： 或： k1=0.434K1则： t时刻有： ——耗氧动力学方程 式中：Lt——t时刻有机物浓度（还应消耗的氧量）mg/L

36. 1.3 水体污染与自净 T——时间（日） k1——耗氧常数k1=0.434K1，与水质、水温有关。T大k1大。k1、K1 一般由实验确定。 ②耗氧量 设Xt为t时段内被氧化的有机物量（t时段内已消耗的氧量），则BOD5=X5；BOD20=X20；t=20时，查表1-3（P13）得k1=0.1，故：

37. 1.3 水体污染与自净 （2）溶氧动力学 氧的溶解速度与水中的亏氧量成正比，氧溶解于水的速度，当其他条件一定时，主要取决于氧不足量，并与其成正比关系。即： K2——复氧速率常数； D——亏氧量；D=C0-CX C0——一定温度下，水中饱和溶解氧量， mg/L CX——河水中实际溶解量，mg/L

38. 1.3 水体污染与自净 （3）氧垂曲线方程（菲里普斯方程）——水体生化自净规律 A、水中亏氧量变化的速度（耗氧速度与溶氧速度的代数和） （消耗的氧减去溶解的氧即为实际亏的氧） 解此一阶线形方程，并代入：t=0时，Dt=D0；L=L0。 t=t时，L=Lt得： ——再曝气方程式（氧垂曲线方程，菲里普斯方程）

39. 1.3 水体污染与自净 式中：D0——开始时（起点、受污点）水中的亏氧量（mg/L） Dt——t时刻水中的亏氧量（mg/L） t——污水与河水混合液流至计算断面的时间（日） L0——开始时（起点）的BODu（污水与河水混合液的值）（mg/L） k1——耗氧常数 k2——溶氧常数

40. 1.3 水体污染与自净 B、氧垂曲线到达氧垂点的时间tc（日），可通过氧垂曲线方程求定（当 时）： C、氧垂曲线方程的工程意义： ①用于分析受有机物污染的河水中溶解氧的变化动态，推求河流的自净过程及其环境容量，进而确定可排入河流的有机物最大限量；

41. 1.3 水体污染与自净 ②推算确定最大缺氧点即氧垂点的位置及到达时间，并依此制定河流水体防护措施。 ③按氧垂曲线方程计算，在氧垂点的溶解氧含量达不到地表水最低溶解氧含量要求时，则应对污水进行适当处理。故该方程式可用于确定污水处理厂的处理程度。

42. 1.3 水体污染与自净 2、氧垂曲线

43. 1.3 水体污染与自净 当有机物污染程度超过河流的自净能力时，河流将出现无氧河段，这时开始厌氧分解，河水出现黑色，产生臭气，河流的氧垂曲线发生中断现象。 ※ 讨论： （1）从a～o点：L大， 大， ，D↑，DO↓。但随着t↑，L↓， ↓，D↑， ↑，到o点，D→Dmax， 。亏氧量最大的一点（o）叫临界点，即DO最小点（氧垂点）。

44. 1.3 水体污染与自净 （2）从o～b点：L逐渐降低， ↓， ，D↓，DO↑， 大，D较大，曲线陡，b点叫恢复点。 （3）从b～：L很小， 很小，D很小， 很小，曲线平缓。

45. 1.4水处理的基本方法 一、污水处理：采用各种手段将污水中的污染物分离出来或使其转变为无害物质，从而使污水得到净化。 二、污水处理的原则 1、改革工艺减少污水量 2、尽量回收利用，变废为宝 3、全面考虑，妥善处理 4、尽量采用先进技术，并在经济上合理

46. 1.4水处理的基本方法 三、污水处理方法

47. 城市污水处理典型工艺流程 一级处理 二级处理 （物理处理） （生物处理） 初沉池 生物处理设备 二沉池 消毒 格栅 沉砂池 原污水 污泥利用 污水流程 污泥浓缩池 污泥流程 脱水和干燥设备 污泥消化池 消化气(沼气) 污泥处理 排放或三级处理 沼气利用

48. 第一章 水处理概述 再 见！