水质工程学第一章绪论、污水水质指标课件

1、水质工程学第一章绪论、污水水质指标水质工程学第一章绪论、污水水质指标1.1.1. 1自然循环1. 1.1. 水循环及水资源绪论1.1. 1水循1.1.1. 1自然循环1. 1.1. 水循环及水资源绪论11.1.1.2. 社会循环1.1.1.2. 社会循环自然循环平衡破坏取水排放水污染控制工程平衡破坏给水处理社会循环水的社会循环对自然循环的影响自然循环平衡破坏取水排放水污染控制工程平衡破坏给水处理社会循1.1.2.1 水资源及其分布 水资源定义通常是指可供人们经常可用的水量，即大陆上有大气降水补给的各种地表、地下淡水体的储存量和动态水量。 从表1-1看出，水资源的可利用量不到1%。能直接取用的河

2、、湖泊水仅占淡水总量的0.3%1.1.2 水资源1.1.2.1 水资源及其分布 1.1.2 水资源地球上水资源及其存在状态分布地球上水资源及其存在状态分布（1）我国水资源概况（2）我国水资源特点总量大，人均量少水量在地区上分布不平衡水量在时程分配上很不均匀水土资源组合不相适应1.1.2.2中国水资源的利用状况（1）我国水资源概况1.1.2.2中国水资源的利用状况（3）我国水资源利用的主要问题“局部有所改善，整体仍在恶化”。我国大江大河干流水质尚好，但临近大城市河段及城市附近的小河支流均已程度不同地受到了污染，严重的已成了臭水沟。1.1.2.2中国水资源的利用状况（3）我国水资源利用的主要问题1

3、.1.2.2中国水资源的利用随着乡镇企业的发展和工业重心的转移，污染已有向农村、向内地转移的趋势，由地表水受污染向地下水受污染转移。我国的湖泊大多呈富营养化，面积也不断萎缩；近海水域因受污染而赤潮频发。1.1.2.2中国水资源的利用状况随着乡镇企业的发展和工业重心的转移，污染已有向农村、向内地转1.2.1.天然水的杂质及其水体污染 （一）天然水中的杂质 （二）水体污染 是指水体受到废水、废气、固体废弃物中污染物的污染，这里水体是受害者。但造成水体污染的主要原因是废水。1.2 水体污染与自净1.2.1.天然水的杂质及其水体污染 1.2 水体污染与自净 自然环境包括水环境堆污染物质具有一定的承受能

4、力，即所谓的环境容量。 水体能够在其环境容量的范围以内，经过水体的物理、化学和生物作用，使排入污染物质的浓度和毒性随着时间的推移在向下游流动的过程中自然降低，称为水体的自净作用。1.2.2.水体的自净作用 自然环境包括水环境堆污染物质具有一定的承受能力，即所谓的 按作用机理，水体的自净过程可分为：（1）物理自净（2）化学及物理化学自净（3）生物自净1.2.2.水体的自净作用 按作用机理，水体的自净过程可分为：1.2.2.水体的自净（1）物理自净 污水或污染物排于水体之后，可沉淀固体逐渐沉至水底形成底泥，悬浮胶体和 溶解性污染物则因扩散、稀释而逐渐降低其在水中的浓度。1.2.2.水体的自净作用

5、（1）物理自净1.2.2.水体的自净作用 （2）化学及物理化学过程 水体中通过多种化学或物理化学作用（如氧化、还原、分解等作用）能去除 水中的污染物。 如：通过氧化可使一些难溶性的硫化物形成溶解的硫酸盐； 1.2.2.水体的自净作用（2）化学及物理化学过程1.2.2.水体的自净作用 （3）生物过程 前面两种净化只能使污染物的存在场所与形态发生变化，在水体中的存在浓度降低，但不减少污染物总量。 生物化学净化可使污染物的总量降低，使水体得到真正的净化。最终使有机物无机化，由有害向无害转化。 1.2.2.水体的自净作用 （3）生物过程1.2.2.水体的自净作用氧垂曲线 排入河水中的有机物经微生物降解

6、，一方面消耗水中的DO；另一方面，空气中的氧通过河流水面不断地溶入水中，会使DO逐步增加直至得到恢复，故耗氧与复氧是同时进行的。 以河流的生化自净为例：见书P5 图1-21.2.2.水体的自净作用氧垂曲线 1.2.2.水体的自净作用水质工程学第一章绪论、污水水质指标水质工程学第一章绪论、污水水质指标水质工程学第一章绪论、污水水质指标水质工程学第一章绪论、污水水质指标水质工程学第一章绪论、污水水质指标1.3.1 水体污染源与污染类型1.3.1.1水体污染源（1）工业污染源（2）生活污染源（3）其他污染源1.3 水体污染源与污染物工业用水1.3.1 水体污染源与污染类型1.3 水体污染源与污染物工

7、 废水的来源 根据来源不同，废水可分为生活污水和工业废水两大类。 生活污水是人们在日常生活中所产生的废水，主要包括厨房洗涤污水。 工业废水是在工业生产过程中所排出的废水。工业废水分为生产污水和生产废水。生产废水是指较清洁，不经处理即可排放或回用的工业废水。而那些污染较严重，须经过处理后方可排放的工业废水就称为生产污水。return 废水的来源 根据来源不同，废水可分为生活 各种工业企业在生产过程中排出的废水，包括工艺过程用水、机器设备冷却水、烟气洗涤水、设备和场地清洗水及生产废液等。 工业废水按成分分为三大类： （1）含无机物的废水，包括冶金、建材、化工无机酸碱生产的废水等； （2）含有机物的

8、废水，包括食品工业、石油化工、炼油、焦化、煤气、农药、塑料、染料等工厂排水。工业污染源 各种工业企业在生产过程中排出的废水，包括工艺过程用生活污染源生活污水中杂质很多，但其总量只占0.11，其余都是水分。生活污水一般呈弱碱性，pH约为7.27.8。由此构成的生活污水外观就是一种浑浊、黄绿以至黑色、带有腐臭气味的废水。这种水一般也不能直接用于农业灌溉，需经处理。生活污染源生活污水中杂质很多，但其总量只占0.11，其余1.3 水体污染源与污染物据废水的来源1.3.1 水体污染源与污染类型生活废水（domestic)工业废水 (industrial)据污染物的化学类别有机废水(organic)无机废

9、水(inorganic）据废水的来源1.3 水体污染源与污染物据废水的来源1.3.1 水体污染源（1）病原体污染（2）耗氧物质污染（3）植物营养物质污染（4）石油污染1.3.1.2污染类型（1）病原体污染1.3.1.2污染类型耗氧物质污染 天然水中的有机物一般指天然的腐殖物质及水生生物的生命活动产物。 有机物的共同特点是这些物质直接进入水体后，通过微生物作用，在分解过程中需要消耗水中的溶解氧，在缺氧条件下就发生腐败分解、恶化水质，故称这些有机物为耗氧有机物。耗氧物质污染 天然水中的有机物一般指天然的腐殖物质及水生（5）热污染（6）放射性污染（7）有毒化学物质污染（8）酸、碱、盐污染1.3.1.

10、2 污染类型（5）热污染1.3.1.2 污染类型 1.3.2.1 固体物质悬浮固体 由于各种废水排入水体的胶体或细小的悬浮固体的存在。影响水体的透明度，降低水中藻类的光合作用，导致水体底部缺氧，使水体同化能力降低。 溶解固体1.3 .2 水体中主要污染物的性质及危害 1.3.2.1 固体物质1.3 .2 水体中主要污染物的性 1.3.2.2 耗氧污染物（1）耗氧污染物的概念 有机物在分解过程中需要消耗水中溶解氧，故称耗氧污染物。 水中有机物按来源可分： 耗氧有机物 有毒有机物 1.3.2.2 耗氧污染物（1）耗氧污染物的概念 1.3.2.2 耗氧污染物（2）耗氧污染物的分解与溶解氧平衡 1.3

11、.2.2 耗氧污染物（2）耗氧污染物的分解与溶解氧平 1.3.2.2 耗氧污染物（2）耗氧污染物的分解与溶解氧平衡 氧垂曲线分为三段： 第一段ao段：好氧速度大于复氧速度，水中DO含量急剧下降，亏氧量增加，直至好氧速率等于复氧速率。o点处，DO量最小，亏氧量最大，称o点为临界亏氧点或垂氧点。 1.3.2.2 耗氧污染物（2）耗氧污染物的分解与溶解氧平1.3.2.2 耗氧污染物第二段ob段：复氧速率开始超过好氧速率，水中DO含量开始回升，亏氧量逐渐减少，直至转折点b。 第三段为b点以后：DO含量继续回升，亏氧量继续减少，直至恢复到排污点前的状态。1.3.2.2 耗氧污染物第二段ob段：复氧速率开

12、始超过好1.3.2.2 耗氧污染物（3）耗氧污染物对鱼类的危害 耗氧有机物污染死鱼的水体在死鱼时溶解氧含量极低，水色受污染物影响而改变，多呈黄褐色、土黄色，有臭味，浮游生物大量死亡，水生植物变得枯萎无力、发黄，蛇、蛙等水生动物逃逸或死亡。1.3.2.2 耗氧污染物（3）耗氧污染物对鱼类的危害死鱼飘满湖面 死鱼飘满湖面 1.3.2.3 植物营养物质营养污染物主要是指植物和微生物生长过程中所需的营养物质，并非有毒，主要是氮和磷。这种由营养物质过多产生的污染称做富营养化污染(eutrophication） 1.3.2.3 植物营养物质营养污染物主要是指植物和微生物1.3.2.3 植物营养物质产生污染

13、的原因： 氮，磷，BOD、温度、维生素类物质也能触发和促进富营养化污染。在海洋中出现叫赤潮(red current)，在湖泊中出现叫水华（water bloom)。1.3.2.3 植物营养物质产生污染的原因：水质工程学第一章绪论、污水水质指标水质工程学第一章绪论、污水水质指标 1.3.2.4 重金属离子（1）重金属的概念 比重大于45，汞、铬、镉、铅、锌、镍、铜、钴、锰、钛、钒、钼、锑、铋等。 1.3.2.4 重金属离子（1）重金属的概念 1.3.2.4 重金属离子（2）重金属的污染特点：（a）毒性以离子状态最大，且不同价态的毒性不同。如Cr6+Cr3+（b）很难被生物降解，有时还被生物富集或

14、转化成毒性更大的物质。据研究，海水中的汞通过食物链可富集2万倍；（c）危害时间长，难消除。（d）有些重金属是人体必须的元素。 1.3.2.4 重金属离子（2）重金属的污染特点： 1.3.2.4 重金属离子危害：六价铬中毒时能使精神混乱、疯狂痉挛。镉中毒引起全身疼痛、腰关节受损、骨节变形。铅中毒时引起贫血、肠胃绞疼、知觉异常等。镊中毒时引起皮炎、头疼、肺出血和鼻癌等。锌中毒时能损伤胃肠等内脏，抑制中枢神经等。 1.3.2.4 重金属离子危害： 1.3.2.5 氰化物氰化物通常是指有氰根的无机物。常见的氰化物是氰化钠、氰化钾、氰化烃，能溶于水剧毒！慢性中毒主要症状为头痛、呕吐、头晕、动作不协调等。

15、 1.3.2.5 氰化物氰化物通常是指有氰根的无机物。 1.3.2.6 有机氯化合物 有机化学毒物大多是人工合成的有机物。主要有：农药（DDT、有机氯、有机磷等）酚类化合物、聚氯联苯、稠环芳烃和芳香族氨基化合物等。 1.3.2.6 有机氯化合物 有机化学毒物大多是人工 1.3.2.6 有机氯化合物特点：毒性大。这类物质的种类最多，性质最复杂 。化学稳定性好。大多数难被生物降解且可以通过食物链富集，危害人体健康。 1.3.2.6 有机氯化合物特点： 1.3.2.7 病原微生物污染及危害主要是指废水中的致病微生物和其他的有机体。制革厂废水中常含有炭疽菌，医院污水中含有病原菌和病毒等。生活废水中含有

16、可能引起肠道系统疾病的细菌和寄生虫卵等。 1.3.2.7 病原微生物污染及危害主要是指废水中的致病微 1.4.1废水的水质指标国际通用三大类指标； 物理性指标化学性指标生物性指标1.4水污染指标与水质标准 1.4.1废水的水质指标1.4水污染指标与水质标准水体处于厌氧状态鱼类大量死亡藻类大量繁殖水体处于厌氧状态鱼类大量死亡藻类大量繁殖水质工程学第一章绪论、污水水质指标 1.4.1 废水的水质指标 1.4.1 废水的水质指标 1.4.1废水的水质指标化学性指标（1）有机物有机物指标用于测定水中有机污染物成分。表示有机物的综合指标：以氧表示的指标以碳表示的指标 1.4.1废水的水质指标化学性指标

17、1.4.1废水的水质指标化学性指标（1）有机物以氧表示的指标a理论需氧量（ThOD）Throretical Oxygen Demandb生化需氧量（BOD） Biological Oxygen Demand 在规定条件下微生物氧化分解污水或受污染的天然水样中有机物所需要的氧量。（20，5天） 1.4.1废水的水质指标化学性指标1.4.1废水的水质指标b生化需氧量（BOD）有机污染物氧化分解可分为两个阶段：一、主要是有机物被转化成二氧化碳、水和氨；二、主要是氨被转化为亚硝酸盐和硝酸盐。实际中常以5天作为测定生化需氧量的标准时间BOD5。1.4.1废水的水质指标b生化需氧量（BOD）1生化需氧量(

18、BOD)存在一些缺点：(1)当污水中含大量难降解物质时，BOD5测定误差较 大；(2)每次测定需5天，不能及时指导实际工作；(3)废水中如存在抑 制微生物生长繁 殖的物质或不含 微生物生长所需 的营养时，将影 响测定结果。1生化需氧量(BOD)1.4.1废水的水质指标c化学需氧量（COD）Chemical Oxygen Demand常用的氧化剂主要是重铬酸钾称和高锰酸钾。 酸性条件下硫酸银作为催化剂，氧化性最强； 如果废水中有机物的组成相对稳定，则化学需氧量和生化需氧量之间应有一定的比例关系：生活污水通常在0.4-0.5。1.4.1废水的水质指标c化学需氧量（COD）Chemi2化学需氧量(C

19、OD) 化学需氧量是指在酸性条件下，用强氧化剂特有机物氧化为CO2、H20所消耗的氧量。氧化剂一般采用重铬酸钾。由于重铬酸钾氧化作用很强，所以能够较完全地氧化水中大部 return分有机物和无机性还原物质(但不包括硝化所需的氧量)，此时化学需氧量用CODcr，或COD表示。如采用高锰酸钾作为氧化剂，则写作CODMn。2化学需氧量(COD)return分有机物和无机性还原物质1.4.1废水的水质指标d总需氧量（TOD）TOD: Total Oxygen Demand 在900-950高温下，将污水中能被氧化的物质，主要是有机物，包括难分解的有机物及部分无机还原物质燃烧氧化成稳定的氧化物。测量载气

20、中氧的减少量，称为总需氧量（TOD）。 TOD测定方便而快速。1.4.1废水的水质指标d总需氧量（TOD）3总需氧量(TOD) 有机物主要元素是C、H、O、N、S等。在高温下燃烧后，将分别产生CO2和H2O，所消耗的氧量称为总需氧量TOD。TOD的值一般大于COD的值。TOD的测定方法是：向氧含量已知的氧气流中注入定量的水样，并将其送入以铂为触媒的燃烧管中，在900高return温下燃烧，水样中的有机物即被氧化。消耗掉氧气流中的氧气，剩余氧量可用电极测定并自动记录。氧气流原有氧量减去剩余氧量即得总需氧量TOD。TOD的测定仅需几分钟。3总需氧量(TOD)return温下燃烧，水样中的有机物即1

21、.4.1废水的水质指标以碳表示的指标a理论有机碳（ThOC）b总有机碳（TOC） 在950高温下，以铂作为催化剂，使水样气化燃烧，然后测定气体中的CO2含量，从而确定水样中碳元素总量。测定中应该去除无机碳的含量。1.4.1废水的水质指标以碳表示的指标水质工程学第一章绪论、污水水质指标1.4.1废水的水质指标(2)无机物 pH值和碱度 一般要求处理后污水的pH值在69之间。当天然水体遭受污染时，影响水体中生物生长，妨碍水体自净，腐蚀船舶。碱度指水中能与强酸发生中和作用的全部物质，按离子状态可分为三类：氢氧化物碱度；碳酸盐碱度；重碳酸盐碱度。1.4.1废水的水质指标(2)无机物1.4.1废水的水质

22、指标 植物营养元素氮和磷 过多的氮、磷进入天然水体易导致富营养化，导致水生植物尤其是藻类的大量繁殖，造成水中溶解氧的急剧变化，影响鱼类生存，并可使某些湖泊由贫营养湖发展为沼泽和干地。1.4.1废水的水质指标 植物营养元素氮和磷 1.4.1废水的水质指标 四种形态：有机氮、氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮指标：有机氮：主要指蛋白质和尿素TN：一切含氮化合物以N计量的总称；TKN：TN中的有机氮和氨氮，不包括亚硝酸盐氮、 硝酸盐氮；氨氮：有机氮化合物的分解，或直接来自含氮废水；NOx-N:亚硝酸盐氮和硝酸盐氮。 1.4.1废水的水质指标 四种形态：有机氮、氨氮、亚硝酸盐1.4.1废水的水质指标 植物营养

23、元素氮和磷危害：* 促进藻类等浮游生物的繁殖，破坏水体耗氧和复氧平衡；* 水质迅速恶化，危害水产资源。含磷化合物：a 有机磷包括磷酸甘油酸、磷肌酸等b 无机磷包括磷酸盐和聚合磷酸盐。 1.4.1废水的水质指标 植物营养元素氮和磷危害：*水质工程学第一章绪论、污水水质指标1.4.1废水的水质指标重金属重金属主要指汞、镉类金属砷等生物毒性显著的元素，一般指序号2183，比重大于4的金属，也包括具有一定毒害性的一般重金属。危害：生物毒性，抑制微生物生长，使蛋白质凝固；逐级富集至人体，影响人体健康。1.4.1废水的水质指标重金属水质工程学第一章绪论、污水水质指标1.4.1废水的水质指标生物性指标生物污

24、染物主要是指废水中的致病微生物(pathogens)和其他的有机体。制革厂废水中常含有炭疽菌，医院污水中含有病原菌和病毒等。生活废水中含有可能引起肠道系统疾病的细菌和寄生虫卵等。1.4.1废水的水质指标生物性指标1.4.1废水的水质指标（1）细菌总数(total bacteria)细菌总数是指1 mL水中所含有各种细菌的总数。（2）大肠菌数(coliforms)大肠菌数是指1 L水中所含大肠菌个数。由于大肠菌在外部环境中的生存条件与肠道传染病的细菌、寄生虫卵相似，而且大肠菌的数量多，易检验，所以把大肠菌数作为生物污染指标。1.4.1废水的水质指标（1）细菌总数(total bact1.4.2水

25、质标准控制废水水质有三个基本目的: (1)满足废水再用（循环再用或接续再用）对水质的要求； (2) 满足有价物质回收工艺对水质的要求； (3)满足废水排放对水质的要求。1.4.2水质标准控制废水水质有三个基本目的:一、污水的排放标准污水排放标准制定的依据依据地表水水域环境功能和保护目标，按功能高低划分为5类：类 主要适用于源头水，国家自然保护区；类 主要适用于集中式生活饮用水地表水源地一级保护区、珍稀水生生物栖息地、鱼虾类产卵场、仔稚幼鱼的梭饵场等；类 主要适用于集中式生活饮用水地表水源地二级保护区、鱼虾类越冬场、洄游通道、水产养殖区等渔业水域及游泳区；类 主要适用于一般工业用水区及人体非直接

26、接触的娱乐用水区；类 主要适用于农业用水区及一般景观要求水域。return一、污水的排放标准return 一般排放标准有工业“三废”排放试行标准(GBJ4-73)、污水综合排放标准(GB8978-88)、农用污泥中污染物控制标准(GB4284-84)等。行业排放标准涉及各种行业，如石油炼制工业水污染物排放标准(GB3551-83)、制革工业水污染物徘放标准(GB3549-83)、医院污水排放标准(GB3548-83)、造纸工业水污染物排放标准(GB3544-92)、钢铁工业水污染物排放标准(GBl3456-92)、纺织染整工业水污染物排放标准(GB4287-92)、肉类加工工业水污染物排放标徒（GBl3457-92)、合成氨工业水污染物排放标准(GBl3458-92)等，可作为规划、设计、管理与监测的依据。 return 一般排放标准有工业“三废”排放试行标准(GBJ1.4.2.1水域水质标准水域水质标准是根据人类对水体的使用要求制定。地面水质量标准（GB3838-88）海洋水质量标准（GB3097）农田灌水水质标准（GB5084-92）国家渔业水质标准（GB11607-89）