水质工程学电子课件 第一章 总论

水质工程学（下）电子教案辽宁工程技术大学建工学院市政系

学习参考资料1.《排水工程》（下）张自杰主编，中国建筑工业出版社2.《水质工程学》李圭白主编，中国建筑工业出版社3.《废水处理理论与设计》张自杰主编，中国建筑工业出版社4.《水污染控制工程》高廷耀、顾国维主编，高等教育出版社5.《水污染控制工程学》郭茂新主编，中国环境科学出版社6.《现代废水处理新技术》钱易、米祥友主编，中国科学技术出版社7.《当代给水与废水处理原理》许保玖编著，高等教育出版社8.《水处理新技术及工程设计》汪大翚、雷乐成主编，化学工业出版社9.中国给水排水、给水排水、环境工程、水处理技术、环境科学学报等期刊学习方法：由薄到厚，再由厚到薄第1篇总论第2篇城市污水处理第3篇工业废水处理

教学目的要求：全面和系统地了解污水的性质、污染指标、水体污染与自净的基本规律；掌握城市污水、工业废水处理的方法、原理、工艺、处理构筑物、设备以及新工艺与新技术，能熟练掌握污、废水处理工艺、构筑物、设备的选择、设计和计算。教学重点：城市污水的物理处理、生物处理（一）—活性污泥法、生物处理（二）—生物膜法、自然生物处理、污水的深度处理、污泥处理；工业废水的物理处理、化学处理、物理化学处理、生物处理等有关内容教学难点：各种处理方法的工作原理以及工艺设计。第1章污水的性质与污染指标重点：污水的性质、水质污染指标难点：化学性指标1.1污水1.2城市污水的性质与污染指标我拿什么来表达你？——污水1.1污水1.1.1污水的来源及其特征污水：水在使用过程中受到不同程度的污染，改变了原有的化学成分和物理性质，这些水称做污水或废水。1.生活污水：日常生活中被生活废料所污染的水。其中包括厨房洗涤、淋浴、衣物洗涤及厕所冲洗设备所排放的废水。水质一般比较稳定，水量随季节、生活条件、生活习惯及供水情况而异。主要特征：混浊、色深、恶臭微呈碱性一般不含有毒有害物质含有机物约60%（纤维、油脂、肥皂、蛋白质及其分解物等）含大量的细菌（包括病源菌及寄生虫卵等）

2.工业废水：工业生产过程中所排放的废水。（1）生产污水：污染程度较高、须经适当处理后方可排放的废水。（2）生产废水：污染轻，未被直接污染的废水，如：冷却水

特征—成分复杂、大多具有危害性、水质水量波动大。3.初降雨水：被空气、地面的污染物污染的降水。4.城市污水：生活污水+工业废水1.1.2污水出路污水的最终出路排放水体灌溉农田、渔业养殖重复利用1.排放水体2.灌溉农田4.重复利用1.1.3污水的危害1.危害人体健康2.影响工农业生产3.影响景观环境污水排放水体的限制污水综合排放标准GB8978—1996城镇污水处理厂污染物排放标准

GB18918—2002

海洋水质量标准GB3097地表水环境质量标准GB3838—2002对人体健康不应产生不良影响对环境质量和生态系统不应产生不良影响对产品质量不应产生不良影响应符合应用对象对水质的要求或标准应为使用者和公众所接受回用系统在技术上可行，操作简便价格应比自来水低廉应有安全使用的保障污水回用应满足的要求城市污水回用的几个方面城市生活用水和市政用水农业、林业、渔业和畜牧业地下水回灌其他方面工业城市绿地灌溉供水市政与建筑用水城市景观工艺生产用水冷却用水锅炉补充水其他杂用水

国际通用三大类指标：

物理性指标

化学性指标

生物性指标

1.2城市污水的性质与污染指标水质分析指标物理性指标感官性指标，水的色度来源于金属化合物或有机化合物感官性指标，水的异臭来源于还原性硫和氮的化合物、挥发性有机物和氯气等污染物质挥发性物质胶体、溶解物质固定性物质悬浮固体物质加速耗氧反应，最终导致水体缺氧或水质恶化造成水中溶解氧减少工业废水常引起水体热污染色度固体物质臭和味温度水

和

污

水

中

固

体

成

分

的

内

部

相

关

性

TotalSuspendedSolidsVolatileSuspendedSolidsFixedSolidsDissolvedSolids水和污水中杂质颗粒分布黏土（一）有机物（1）可生物降解有机物：

1）可生物降解，对微生物无毒害和抑制作用

（碳水化合物，蛋白质与尿素）

2）可生物降解，对微生物有毒害和抑制作用（挥发酚类，有机酸、碱，软性表面活性剂）（2）难生物降解有机物：

1）难生物降解，对微生物无毒害和抑制作用（脂肪和油类）

2）难生物降解，对微生物有毒害和抑制作用（石油类，不挥发酚类，硬性表面活性剂，有机农药，取代苯类化合物）化学性指标：无机性和有机性指标水体中：已检出有机化合物2221种，而饮用水中

765种，其中117种被认为或怀疑为致癌物。化学性指标有机物生化需氧量（BOD）反映了在有氧的条件下，水中可生物降解的有机物的量主要污染特性（以mg/L为单位）。有机污染物被好氧微生物氧化分解的过程，一般可分为两个阶段：第一阶段主要是有机物被转化成二氧化碳、水和氨；第二阶段主要是氨被转化为亚硝酸盐和硝酸盐。污水的生化需氧量通常只指第一阶段有机物生物氧化所需的氧量，全部生物氧化需要20~100d完成。实际中，常以5d作为测定生化需氧量的标准时间，称5日生化需氧量（BOD5）；通常以20℃为测定的标准温度。BOD:biologicaloxygendemand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℃，5d）。BOD与CBOD、NBOD时间/d需氧量/（mg·L-1）BODL与BOD5时间/d化学性指标有机物化学需氧量（COD）常用的氧化剂主要是重铬酸钾K2Cr2O7

（称CODCr

)和高锰酸钾KMnO4

(称CODMn

或OC)

。酸性条件下，硫酸银作为催化剂，氧化性最强。废水中无机的还原性物质同样被氧化。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。

COD:chemicaloxygendemand用化学方法氧化分解废水水样中有机物过程中所消耗的氧化剂量折合成氧量（O2）（mg/L）。可生化性指标：BOD5/COD比值>45%可生化性较好；>30%可以生化；<30%较难生化；<25%不宜生化；<20%难生化。

化学性指标有机物总有机碳（TOC）和总需氧量（TOD）TOC:totalorganismcarbon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。各种水质之间TOC或TOD与BOD不存在固定的相关关系。在水质条件基本不变的条件下，BOD与TOC或TOD之间存在一定的相关关系。TOD:totaloxygendemand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后，测量载气中氧的减少量，称为总需氧量（TOD）。TOD测定方便而快速。污水有机物指标之间的关系有机碳量需氧量TOCTODCODcrBODLBOD5CODMn化学性指标有机物油类污染物石油类：来源于工业含油污水。动植物油脂：产生于人的生活过程和食品工业。油类污染物进入水体后影响水生生物的生长、降低水体的资源价值。油膜覆盖水面阻碍水的蒸发，影响大气和水体的热交换。油类污染物进入海洋，改变海水的反射率和减少进入海洋表层的日光辐射，对局部地区的水文气象条件可能产生一定影响。大面积油膜将阻碍大气中的氧进入水体，从而降低水体的自净能力。石油污染对幼鱼和鱼卵的危害很大，堵塞鱼的鳃部，能使鱼虾类产生石油臭味，降低水产品的食用价值。破坏风景区，危害鸟类生活。化学性指标有机物酚类污染物酚污染来源：煤气、焦化、石油化工、木材加工、合成树脂等工业废水。原生质毒物，可使蛋白质凝固，引起神经系统中毒。酚浓度低时，能影响鱼类的洄游繁殖。酚浓度达～时，鱼肉有酚味。酚浓度高会引起鱼类大量死亡，甚至绝迹。酚的毒性可抑制水中微生物的自然生长速度，有时甚至使其停止生长。酚能与饮用水消毒氯产生氯酚，具有强烈异臭（mg/L即有异味，排放标准

）。灌溉用水酚浓度超过5mg/L时,农作物减产甚至枯死。化学性指标无机性指标植物营养元素pH和碱度硫化物与硫酸盐过多的氮、磷进入天然水体，易导致富营养化，使水生植物尤其是藻类大量繁殖，形成水华和赤潮现象，造成水中溶解氧急剧变化，影响鱼类生存，并可能使某些湖泊由贫营养湖发展为沼泽和干地。重金属主要指汞、镉、铅、铬、镍，以及类金属砷等生物毒性显著的元素，一般指序号21－83，比重大于4的金属，也包括具有一定毒害性的一般重金属，如锌、铜、钴、锡等。一般要求处理后污水的pH在6～9之间。当天然水体遭受酸碱污染时，pH发生变化，消灭或抑制水体中生物的生长，妨碍水体自净，还可腐蚀船舶。碱度指水中能与强酸定量作用的物质总量，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。在水中易形成H2S，对生物有害，不利于污水处理化学性指标无机性指标氯化物非重金属无机有毒物质：氰化物和砷浓度过高，抑制生物生长，腐蚀设备、农业灌溉引起土壤板结毒性快氰化物（CN）:有剧毒，人体致死量g砷化物(As)：无机和有机砷化物，致癌物重金属离子作为微量金属元素。汞（Hg）、镉（Gd）、铅（Pb）、铬（Cr）重金属的主要危害：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;不能降解，只能形态上转换----离子变沉淀；次生污染源。毒性慢，危害大含氮化合物

氮是有机物中除碳以外的一种主要元素，也是微生物生长的重要元素。污水中的氮有四种，即有机氮、氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮。危害：消耗水体中溶解氧；促进藻类等浮游生物的繁殖，形成水华、赤潮；引起鱼类死亡，导致水质迅速恶化。

关于氮的几个指标：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，或直接来自含氮工业废水。NOx-N：亚硝酸盐氮和硝酸盐氮。含氮化合物在水体中的转化第一步：有机氮------NH3(有氧或无氧)-------氨化阶段第二步：NH3------NO2--------NO3-(有氧)------硝化阶段第三步：NO3----------N2-------缺氧----------反硝化阶段含磷化合物磷也是有机物中的一种主要元素，是仅次于氮的微生物生长的重要元素。磷主要来自：人体排泄物以及合成洗涤剂、牲畜饲养场及含磷工业废水。危害：促进藻类等浮游生物的繁殖，破坏水体耗氧和复氧