第二章水體污染與自凈2.1水體自凈的基本規(guī)律

2.1.1水體的自凈作用

1.什么是水體自凈：污染物進入水體后，通過物理、化學(xué)、生物的作用，使污染物濃度降低或總量減少，將水體部分或全部恢復(fù)原狀。2.

物理凈化作用：通過稀釋、擴散、混合、沉淀等作用，降低濃度，不減少總量。⑴稀釋、擴散稀釋：污水進入水體后，逐漸和水體混合，濃度不斷降低的過程。

擴散：污染物進入水體后，在水體中產(chǎn)生濃度梯度場，污染物有高濃度向低濃度遷移的過程。包括：①分子擴散：布朗運動引起的物質(zhì)分子擴散----用于湖泊、水庫等靜水體。②紊流擴散：水體紊流流態(tài)引起的污染物濃度降低------河流等動水體。③彌散：水體各層流速不同，引起的污染物濃度擴散----異重流。⑵混合①混合效果----混合系數(shù)（α）--------通過混合達到稀釋的目的

α=

Q總----河水總流量

Q混----與污水混合的河水流量混合系數(shù)α受河流形狀、排污口形式、排水量影響。

②特定斷面混合系數(shù)α的計算：

α=L計算------排污口到計算斷面的距離（距離好算，流量不好算）

L全混------排污口到混合斷面的距離（已知，可實測或查表）⑶沉淀污染物沉于河底，河水中濃度降低。（遇到擾動，產(chǎn)生二次污染）

3.化學(xué)凈化作用通過化學(xué)反應(yīng)使污染物的存在狀態(tài)發(fā)生變化，使污染物濃度降低。

（1）氧化還原

Fe2+--------Fe(OH)2Mn2+---------Mn(OH)Al3+---------Al(OH)3S2---------------SO42-Cr3+--------------Cr6+（2）——酸堿反應(yīng)（3）

吸附與凝聚水體中存在的膠體微粒（表面帶電），可以吸附水中的陰陽離子

4、生物凈化作用生物凈化作用可以降低污染物總量，是真正意義上的凈化。

2.2.2、水質(zhì)基本模型1、零維水質(zhì)模型-------各方向完全混合，理想狀態(tài)；2、一維水質(zhì)模型-------寬度、深度分布均勻，長度方向濃度變化；3、二維水質(zhì)模型-------深度分布均勻，長度、寬度方向濃度變化；4、三維水質(zhì)模型----------各方向均存在濃度變化。2.2.3、河流的氧垂曲線方程研究河流中DO的變化規(guī)律-------DO的重要性（生態(tài)平衡）1、河流中的溶解氧變化存在兩種變化趨勢：⑴有機物被微生物降解，消耗水中的溶解氧，使DO下降；降解耗氧速率------與有機物濃度成正比⑵河流流動過程中，接受大氣復(fù)氧，使DO上升。復(fù)氧速率----------與虧氧量成正比兩種作用的結(jié)果------形成氧垂曲線2.河流氧垂曲線⑴第一段（AO）：有機物濃度高，耗氧速率大于復(fù)氧速率，DO大幅度下降；

O點溶解氧最低-------氧垂電（最不利點）⑵第二段（OB）：有機物濃度降低，耗氧速率小于復(fù)氧速率，DO開始逐漸回升。⑶第三段（B以后）：溶解氧回升至起始階段。3.氧垂曲線方程——河水中有機物降解與溶解氧平衡的數(shù)學(xué)模式（1）有機物耗氧動力學(xué)當(dāng)沿水流方向輸移的有機物量>>擴散稀釋量，Q河,q污不變，T水不變時，有機物的生化降解的耗氧量正比于河水中有機物量

=-k1LLt=Lo×10-k1t

Lt——t時刻水中殘留的有機污染物的量；Lo——初始時刻，有機物總量，即氧化全部有機物所需的氧量

k1——耗氧速率常數(shù)

k1=

k2T1-T2

k1=

k220-T2=1.047,k20=

0.1（2）DO變化過程動力學(xué)氧溶與水的速率與氧虧量成正比

=k2Dt=0時，D=Do

Dt=Do*10-k2t

Dt——t時刻河流中虧氧量；

Do——初始時刻河流中虧氧量；

k2——復(fù)氧速率常數(shù)。（3）耗氧與復(fù)氧共同作用

=k1L-k2Dt=0時，D=0,L=Lo

Dt=(10-k1t-10-k2t)+Do*10-k2t令=0，可求出氧垂點的時間tc

tc=（4）Dt表達式的工程意義①

是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用量，或污水處理廠的處理程度。②

用于推算確定缺氧點及氧垂點的位置及到達時間，并依此制定河流水體防護措施。（5）Dt

與tc的使用條件①

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流；②

僅適用于河流與污水在排放口處完全混合的條件；③

所使用的k1

、k2的值必須與水溫相適應(yīng)；④

如沿河流有n個排放點，則應(yīng)根據(jù)情況合并成一個排放點計算，或逐段計算。2.3水環(huán)境保護

2.3.1水體水質(zhì)評價

評價一般采用的兩種方法：（1）綜合污染指數(shù)法

K=K<0.1未污染

K≥0.1污染0.1～0.2；0.2～0.3；>0.3

（2）水質(zhì)質(zhì)量系數(shù)法

P=2.3.2水環(huán)境容量定義：在滿足水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的條件下，水體最大允許的污染負(fù)荷量，又稱水體納污能力。（1）與水體本身有關(guān)（2）與所排放污染物的量有關(guān)

W=f（x，Q，Ck，Co，q，t）2.3.3水環(huán)境法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)（1）我國環(huán)保立法（2）我國水環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)2.4污水處理基本方法與系統(tǒng)

2.4.1污水處理方法的分類

1.1．按作用原理分（1）物理法：通過物理作用分離污水中主要呈懸浮態(tài)的污染物質(zhì)。

①沉淀法（重力分離）——沉砂池、沉淀池、隔油池

②篩濾法（截留）——格柵、微濾機、砂濾、真空過濾機、壓濾機

③氣浮法——加壓空氣氣浮

④反滲透法（半滲透膜）

（2）化學(xué)法：利用化學(xué)反應(yīng)來分離回收污水中的污染物使其無害化處理多為溶解性物質(zhì)①混凝②中和法（處理酸堿廢水）③氧化還原④電解法（處理含鉻、氰等廢水）⑤吸附法（脫色，除臭，含砷、汞等）⑥電滲析法（3）生物法：利用微生物新陳代謝功能，使污水中溶解、膠體狀態(tài)的污染物質(zhì)被降解為無害化合物。活性污泥法生物膜法——生物濾池、轉(zhuǎn)盤、接觸氧化、流化床、自然處理——氧化塘、土地處理厭氧處理——高濃度有機廢水、污泥2.按處理程度分（1）一級處理——呈懸浮態(tài)的固體污染物，稱預(yù)處理。（2）二級處理——呈膠體或溶解態(tài)的污染物，稱常規(guī)處理（3）三級處理——氮磷等營養(yǎng)物質(zhì)，難降解的有機物，出水回收利用，稱深度處理2.4.2、污泥處理

污泥中含有大量有機物、營養(yǎng)物、細(xì)菌、寄生蟲的處理方法：（1）

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