PAGEPAGE7浙江水利水電專科學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節次7、808年2月19日課題第一章水處理概述1.1水質與水質指標1.2水質標準教學目的及重點難點水質指標教學形式講授+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水質與水質指標一、水中的雜質二、污水及水質污染指標1.2水質標準鞏固新課水質指標布置作業參考書教具排水工程給排水設計規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水質與水質指標一、水中的雜質按雜質尺寸大小分：溶解物（小于10nm）、膠體（10~1um）、懸浮物（大于10um）二、污水及水質污染指標（一）、污水：生活污水、工業廢水、城市污水（二）、水質污染指標1、水中污染物質的分類：（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。（用BOD作為描述指標）這類物質多屬于碳水化合物（蛋白質、脂肪等自然生成的有機物），是不穩定的，在任何條件下都要向穩定的無機物質轉化。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，最終產物為H2O、CO2等穩定的無機物質。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，最終產物為H2O、CO2、CH4等穩定物質，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，化學穩定性強，對人體有毒害作用。如農藥（DDT、六六六、有機氯農藥等）、醛、酮、酚以及聚氯聯苯、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定，不易降解，對人體有毒有害（有機氯農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等植物營養物質。（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（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，溶解氧繼續下降到2mg/L以下后，厭氧微生物活力增強，繼續對有機物進行分解，水質惡化，發臭、發黑，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，以900℃高溫燃燒，完全氧化時（產物為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的優缺點：BOD優點：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優點：測定時間短，不受水質限制，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。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，BOD20<COD；對一定水質，BOD/COD為穩定的值。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酚、醛、酮等描述污染程度。3、無機污染物指標（1）固體物質：包括不溶性、難溶性和可溶性固體。固體物質的存在，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；工業廢水：要求排放在6.5~8.5。（3）N、P等植物性營養物質：導致水體富營養化。氮：有機氮（蛋白質、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）、硝態氮（NO3-N）、亞硝態氮（NO2-N）、總磷（TP）、磷酸鹽（PO43-）（4）色度、臭味（5）生化指標：大腸菌群數（值）（每升水樣中所含大腸菌群的數目以個/L計）與大腸菌群指數（查出一個大腸菌群所需的最少水量以mL計）；病毒；細菌總數（大腸菌群數、病毒、病原菌及其他細菌數的總和，以每毫升水樣中細菌菌落總數計）（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水質標準污水綜合排放標準GB8978-1996，按照污水排放去向，分年限規定了69種水污染物最高允許排放濃度及部分行業最高允許排水量。地面水環境質量標準——GB3838-88，將地面水分5類。生活飲用水衛生標準——GB5749-85，分4大類指標。浙江水利水電專科學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作業1參考書教具排水工程給排水設計規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，降低水的使用質量和字凈功能。3、N、P污染：進入水體中的蛋白質、尿素等天然含氮化合物經過氨化過程分解為氨氮，再經過硝化作用，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，標志著已經處于富營養化狀態。4、重金屬及有毒物質的污染（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的過程。物理過程：沉淀、揮發、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、穩定的無機物。（二）、河流水體自凈數學模擬根據物料平衡，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，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（反應速度常數）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k1=0.434K1，與水質、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時段內被氧化的有機物量（t時段內已消耗的氧量）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；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）——水體生化自凈規律A、水中虧氧量變化的速度（耗氧速度與溶氧速度的代數和）（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k2——溶氧常數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，推求河流的自凈過程及其環境容量，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