污水水质与污水出路

TOC: total organism carbon
有
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。
机
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，
硝化阶段
标
两个阶段：第一个阶段（碳化阶段）→二氧化碳、 水和氨； 第二阶段：氨→亚硝酸盐和硝酸盐。
•污水的生化需氧量通常只指第一阶段消耗的氧量。
2021/3/8 实际，以5d、 20℃作为测定的标准时间、温度，称BOD151；
（1）时间与BOD的关系
一级反应：
dLt dt
KLt
积分
Lt 10 kt L0
常以细菌个数/mL计。 饮用水：<100个/ mL 医院排水： <500个/ mL
大肠菌群的值可表明水样被粪便污染的程
度，间接表明有肠道病菌存在的可能性。
常以大肠菌群数/L计。
饮用水：<3个/L
城市排水：<10000个/L
游泳池： <1000个/L
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融会贯通各水质指标间的关系
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2）耗氧曲线
表示水中有机污染物浓度水平随时间的变化情况。
斜率—V耗 （ V耗 ↓→ 0 ）
3）复氧曲线
V复↑， 当V复＝V耗（临界点）时，D（亏氧量）最大
4）氧垂曲线
生化自净
1）原点：Q复≈Q耗
2）排入污染物后， V耗↓，V复↑， 但 V耗>>V复 → DO↓
3）V复＝V耗， DO最小
4） V复＞V耗，曲线上升，→饱和
二、化 学 性 指 标
生化需氧量（BOD : biological oxygen demand ） （★★）
有 定义：在水温为20℃的条件下，由于微生物（主要是细菌）
的活动，将有机物氧化成无机物所消耗的溶解氧量。
机
有机物
物 （可生物降解）
异氧菌
指
呼吸 Oa
合成
CO2、 H2O、 能、 NH3 新细胞
工业废水 →热污染
造成水中溶解氧减少
加速耗氧反应→ 水体缺氧或水质恶化
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
溶解物质
挥发性物质
悬浮固体物质
固定性物质 4
水 和 污 水 中 固 体合物 无机磷
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磷酸盐:正磷酸盐(PO43-)、磷酸氢盐(HPO42-) 、 磷酸二氢盐（H2PO4- ) 、偏磷酸盐(PO3-)
聚合磷酸盐:焦磷酸盐(P2O74－) 、三磷酸盐(P3O105-) 、 三磷酸氢盐(HP3O92-)
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二、化 学 性 指 标
被微生物氧化
有
第一类：可生物降解有机物：
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城 市 污 水 回 用 的 几 个 方 面
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城市生活用水 和市政用水
农业、林业、 渔业和畜牧业
工
业
地下水回灌
其他方面
供
水
城 市绿地灌 溉
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33
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竖向混合阶段： 污染物排入河流后因 分子扩散、湍流扩散、 弥散作用逐步向河水 中分散，由于一般河 流的深度与宽度相比 较小，所以首先在深 度方向上达到浓度分 布均匀，从排放口到 深度上达到浓度分布 均匀的阶段称为竖向 混合阶段，同时也存 在横向混合作用。
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横向混合阶段： 当深度上达到浓度 分布均匀后，在横 向上还存在混合过 程。经过一定距离 后污染物在整个横 断面上达到浓度分 布均匀，这一过程 称为横向混合阶段。
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4、水体的氧平衡——氧垂曲线（★★）
氧垂曲线：水体受到污染后，水体中溶解氧逐渐被消耗，到临界点 后又逐步回升的变化过程，称氧垂曲线。
1）氧的消耗和来源
消耗：a:氧化作用 b:硝化作用 c:底泥耗氧
d:植物/动物呼吸作用 e:无机还原性物质
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来源：a:原有氧 b:大气复氧 c:水生植物 的光合作用
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黏土
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水和污水中杂质颗粒分布
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二、化 学 性 指 标
无 机 性 指 标
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植物营 养元素 pH和碱度
重金属
氮、磷过多→富营养化 来源：人类排泄物、某些工业废水
一般要求处理后污水的pH在6～9之 间。
碱度指水中能与强酸定量作用的物质 总量。
重 类 序 具 钴 微 体金 金 号 有 、生 ，重作属 属 2一 锡物 影1金为主 砷 定 等生 响－属微要 等 毒 。长 人83的量指 生 害， 体，主金汞 物 性使 健比要属、 毒 的蛋 康重危元白。镉性一大害素质、显般于：。凝铅著重4的生固、的金金物铬元属;逐属毒、素，级，性镍，如富也，，一锌集包抑以般、至括7制及指铜人、
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4、 水 体 污 染 与 恢 复
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5、污染物在不同水体中的迁移转化规律
污染物在河流中的扩散和分解受到河流的流量、 流速、水深等因素的影响。
河口是指河流进入海洋前的感潮河段。河口污染 物的迁移转化受潮汐影响，受涨潮、落潮、平潮时 的水位、流向和流速的影响。
湖泊水库的贮水量大，但水流一般比较慢，污染 物的稀释、扩散能力较弱。
（2）温度和BOD的关系
Lt L010kt
kT ＝ K20θ(T-20)
（3）两个阶段 碳氧化阶段、硝化阶段
第一阶段生化需氧量BODu：Oa ＋ Ob
第二阶段生化需氧量NODu：Oc ＋ Od
BOD5≈（70％～80％）BODu
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需氧量/（mg·L-1）
BOD与CBOD、NBOD 时间/d
qvw qvh
3）影响混合的因素
零维模型 适用条件：
a:完全混合 b:持久性污染物
c:水流恒定 d:污染物排放连续稳定
a:混合比
b:排污口形状
c:水文条件
4）注意问题
a:河水本身浓度 b:剧毒物质 c:对鱼类的影响
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物理净化+化学净化
3、非持久性污染物的稀释扩散和降解
河断面达到充分混合后，污染物浓度受到纵向分散作用和
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BODL与BOD5
时间/d
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化学性指标
化学需氧量（COD : chemical oxygen demand ） （★★）
有 •定义：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）。
机
常用的氧化剂主要是重铬酸钾K2Cr2O7 （称 CODCr )和
3、污染物排放的总量控制
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污 水 回 用 应 满 足 的 要 求
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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
断面充分混 合后阶段：在横 向混合阶段后， 污染物浓度在横 断面上处处相等。 河水向下游流动 的过程中，持久 性污染物的浓度 将不再变化，非 持久性污染物浓 度将不断减少。
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水体的自净作用
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2、持久污染物的稀释扩散
物理净化
1）稀释原理
a:推流
b:扩散
2）数学模式 wqvw hqvh
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。
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无机性指标—含磷化合物
磷主要来源：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 平衡；使水质迅速恶化，危害水产资源。
有机磷 有机磷包括磷酸甘油酸、磷肌酸等
海洋虽有巨大的自净能力，但是海湾或海域局部 的纳污和自净能力差别很大。
污染物在地下水中的迁移转化受多种因素影响，
20地21/3下/8 水一旦污染，要恢复原状非常困难。
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第三节 污 水 出 路
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最终出路： 1）排放水体；2）污水回用
一、排放水体及其限制 1、污水综合排放标准（GB8978－1996）
第二节 污染物在水体环境中的 迁移与转化
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水体的自净作用
河流的自净作用是指河水中的污染物质在河 水向下游流动中浓度自然降低的现象。
根据净化机制分为三类
物理净化： 稀释、扩 散、沉淀
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化学净化： 氧化、还 原、分解
生物净化：水中 微生物对有机物 的氧化分解作用
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1、污水排入河流的混合过程
物 高锰酸钾 KMnO4 (称CODMn 或OC ) 。
废水中无机的还原性物质同样被氧化。
指 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：生活污水在0.4~0.5。
标
可生化指数：BOD5/COD
2021/3/8BOD5/COD >0.3 生物处理
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化学性指标
总有机碳（TOC）和总需氧量（TOD）
第一类污染物：符合 “第一类污染物最高允许排放浓度”的规定； 第二类污染物：符合 “第二类污染物最高允许排放浓度”的规定。
2、行业排放标准
如《石油炼制工业水污染物排放标准》（GB3551－83）、 《制革工业水污染物排放标准》（GB3549－83）、 《造纸工业水污染物排放标准》（GB3544－92）等
无机性指标—含氮化合物
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：
TN：一切含氮化合物以N计量的总称。
有机氮：主要指蛋白质和尿素。
TKN： TN中的有机氮和氨氮，不包括亚硝酸盐氮、硝酸盐氮。
污染物的自身分解作用不断减小。根据质量守恒原理，其变化
过程可用下式描述：uddxMx dd2x2 K
一维模型
0ex2 pu Mxx1 14K u2M x
式中：u——河水流速；
x——初始点至下游x断面处的距离；
Mx——纵向分散系数； K——污染物分解速度常数；
ρ0——初始点的污染物浓度；
2021/3ρ/8——x断面处的污染物浓度。
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）。
物
TOD测定方便而快速。
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： 各指标之间存在一定关系。
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有机碳量
需氧量
TOC
TOD CODcr BODL BOD5 CODMn
（1）可生物降解有机物，对微生物无毒害或抑制作用；
机
（2）可生物降解有机物，但对微生物有毒害或抑制作用。
物
第二类：难生物降解有机物：
被化学氧化 或被经驯化、
分
筛选后的微生物氧化
（3）难生物降解有机物，对微生物无毒害或抑制作用；
类 （4）难生物降解有机物，并对微生物有毒害或抑制作用。
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植物生长, 农作物减产甚至枯死。
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三、生 物 性 指 标
来源及 危害
细菌总数
大肠菌群
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生活污水：肠道传染病、肝炎病毒、SARS、 寄生虫卵等
制革屠宰等工业废水：炭疽杆菌、钩端螺旋体等 医院污水：各种病原体 危害：传播疾病，影响卫生，导致水体缺氧
水中细菌总数反映了水体有机污染程度和 受细菌污染的程度。
第九章 污水水质与污水出路
第一节 污水水质 第二节 污染物在水体环境中的
迁移与转化 第三节 污水出路
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第一节 污 水 水 质
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2
国际通用三大类指标： 物理性指标 化学性指标 生物性指标
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一、污水的物理性质及指标
物 理 性 指 标
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温度 色度 嗅和味 固体物质
污水有机物指标之间的关系
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化学性指标
油类污染物
有
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。
危害：影响水生生物生长、阻碍蒸发、阻碍氧进入水体、
危害鱼类
机
酚类污染物
来源：煤气、焦化、石油化工、木材加工、合成树脂等
物
工业废水。
危害：引起中毒、影响鱼类的洄游繁殖、甚至死亡，抑制