环境工程学:第一章水质与水体自净

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指长远影响小于第一类污染物质。(要求在排污单位排放口采样, 最高允许排放浓度必须符合表1-8,可用稀释法处理)
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第二节 水质指标与水质标准
影响可饮用性,腐蚀金属表面。 是婴幼儿高铁血红蛋白症的病原物,与仲胺类作用
生成致癌的亚硝胺类化合物。
4) 溶解性气体
氧气
二氧化碳
生物呼吸所需,腐蚀金属,水体缺氧会产
CH4、H2S等有害气体。 大多数天然水系中碳酸体系的组成物。
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第二节 水质指标与水质标准
Leabharlann Baidu
总含盐量 ——也称总矿化度,
水中各种溶解性矿物盐类的总称
色度
(水中悬浮物或胶体状颗粒物质) 感官性指标,水中悬浮物、胶体或溶解物质均可生
色。 表色:由水中悬浮物、胶体物质和溶解物质共同引起的颜色。
真色:除去水中悬浮物质后所呈现的颜色。
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第二节 水质指标与水质标准
总固体 (TS) 一定温度下一定体积水样蒸发至干所残留的固体物质总量
常用蒸发烘干温度:103~105 ℃;单位:mg/L
I类 Ⅱ类
Ⅲ类
IV类 V类
主要适用于源头水、国家自然保护区;
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 鱼的索饵场等; 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、泅游通道、水产养殖区等渔业 水域及游泳区; 主要适用于一般工业用水区及人体非直接接触的娱 乐用水区; 主要适用于农业用水区及一般景观要求水域。
一般来源于水样中OH-、CO32-、HCO3-离子。 关系到水的许多化学反应过程。
硬度 现象。
可溶性钙盐和镁盐组成,引起沉积和结垢
(2)非专一性有机物指标
化学需氧量(COD) 有机污染物浓度指标。
生物化学需氧量 标
水体通过微生物作用发生自然净化的能力
(BOD)
度,废水生物处理效果标度。
总需氧量(TOD)
θ、T
L a(T)L a(2)0 (0.0T 2 0.6)
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第二节 水质指标与水质标准
例1-3:某废水20℃时的BOD5是150mg/L,已知此时 k1=0.10d-1,求该废水15℃时的BOD5。
x5(20) = 150 mg/L 0.10 d-1
xt La(11 0k1t)
La(20)
L a(T)L a(2)0 (0.0T 2 0.6)
图1-5 武汉东湖大面积死鱼
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第一节 水的循环与污染
图1-6 海底油田井喷
图1-7 原油污染的海岸
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图1-8 赤潮 第一节 水的循环与污染
图1-9 微山湖被污染
图1-10 云南滇池爆发蓝藻
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第一节 水的循环与污染
太湖天下秀
图1-11龙头马迹
图1-12太湖风光
图1-13太湖风光

会 循
天然水体

生产、生活 排放
生活污水 生产废水
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第一节 水的循环与污染
三、水污染
通过体系内部一系列的物理、化学和生物学的连锁反应和相 互作用,水体在一定程度下具有自我调节和降低污染的能 力——水体的自净能力。
水体因某种物质的介入, 而导致其化学、物理、生物或 者放射性等方面特性的改变, 从而影响水的有效利用,危害 人体健康或者破坏生态环境, 造成水质恶化的现象 —— 《中华人民共和国水污染防治 法》关于“水污染” 的定义
求该水样的酚酞碱度、甲基橙碱度、总碱度。
100mL水样
0.1000moL/L HCl 酚酞
0.40mL HCl
100mL水样
0.1000moL/L HCl 甲基橙
单位:mmoL/L
7.20mL HCl
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第二节 水质指标与水质标准
硬度
水中的两价金属离子与肥皂作用生成沉淀和与 水中某些阴离子化合生成水垢而产生硬度。
表示水中有机物在有氧条件下经好氧微生物氧化分解所 需氧量。用单位体积污水所耗氧量表示(mgO/L)

有机物有
碳化阶段
氧 量
氧生物分
解过程 硝化阶段
碳化+硝化
碳化
LN(NOD)
第一阶段 La(BODu) BOD
20℃ BOD5
第二节 水质指标与水质标准
时间t
精图品1课-件20 有机物质好氧分解的两个阶段
反应动力学
——第一阶段生化需氧量 碳化阶段的反应速率与当时剩有有机物浓度成正比。
d(La L) dt
k1L
dL dt
k1L
ln Lt La
k1t
lg Lt La
k1t
La — 第一阶段生化需氧量 L — 任何时日剩余有机物浓 度
Lt — t时剩余有机物浓度
k1=0.434k1' — 耗氧速率常
总含盐量(mg/L)=∑阳离子(mg/L)+ ∑阴离子(mg/L)
水中主要的阳离子:Ca2+、Mg2+、Na+、K+ 水中主要的阴离子:HCO3-、CO32-、SO42- 、Cl-
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碱 度 —— 水接受质子的能力
在水中离解或水解后生成可与强酸(或H+)反应的物质总量
强碱、弱碱、 强碱弱酸盐、 有机碱等
灼烧减重
总可滤残渣
挥发性固体 固定性固体
灼烧 600℃
总固体
过滤 0.45µm
溶解固体 悬浮固体
总不可滤残渣
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例1-1:将某污水水样100mL置于重量为46.4718g的古氏坩埚中过滤, 坩埚在105℃下烘干后称重为46.5036g,然后再将此坩埚置于600℃下 灼烧,最后称重为46.4848g。另取同一水样100mL,放在重量为 67.9624g的蒸发皿中,在105℃下蒸干后称重为68.0138g。试计算该 水样的总固体、悬浮固体、溶解固体、挥发性悬浮固体和固定性悬浮 固体量各为多少mg/L?
46.5036 悬浮?固体 g 挥发?性悬浮固体
46.4718g
67.9624g
46.4848 g
溶解固体?
总固? 体
固定性悬浮固体?
68.0138g
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第二节 水质指标与水质标准
2、化学水质指标
(1) 非专一性指标
电导率
表示水样中可溶解性电解质总量。
总含盐量
水中各种溶解性矿物盐类的总称。
碱度
地表水环境质量标准 生活饮用水卫生标准 生活饮用水水源水质标准 地下水质量标准 渔业水质标准 农田灌溉水质标准 海水水质标准 景观娱乐用水水质标准 污水综合排放标准
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第二节 水质指标与水质标准
《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)
依据地表水水域环境功能和保护目标,按功能高低 依次划分为五类:
k1(20)=
k1(T) k1(20 )1.04T720
k1(15)
La(15)
xt La(11 0k1t)
x5(15)
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第二节 水质指标与水质标准
总需氧量TOD —— 将水样中的有机物在900℃ 高温下燃烧 变成稳定氧化物时所需的氧量,常用mgO/L表示。
总有机碳TOC —— 将水样在900~950℃ 高温下燃烧,有机 碳即氧化成CO2,测量所产生的CO2的量,即可求出水样的总 有机碳值,常用mgC/L表示。
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图1-14 太湖春晓
太湖蓝藻爆发
图1-15 纯净水缺货
图1-16 太湖蓝藻
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四、水污染的分类和影响
能使水体的水质、生物质、底泥质量恶化的各种物质
水体污染
根据其性质
化学性污染 物理性污染 生物性污染
图1-17 受污染的长江流域(1)
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第一节 水的循环与污染
水体污染物
1、化学性污染物
图1-17 受污染的长江流域(2)
1)无机污染物质:酸、碱及一些无机盐类 2)无机有毒物质:重金属(汞、镉、铅等) 3)有机有毒物质:有机农药、多环芳烃、芳香胺等 4)需氧污染物质:碳水化合物、蛋白质、脂肪和酚等 5)植物营养物质:含氮、磷的化合物 6)油类污染物质
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第一节 水的循环与污染
水体污染物
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第二节 水质指标与水质标准
《污水综合排放标准》(GB8978-1996)
按排放污染物的性质分为两类污染物:
(1)第一类污染物
指能在环境或动植物体内积累,对人体健康产生长远不良影响。 (要求一律在车间或车间处理设施排出口采样,最高允许排放浓度必须符 合表1-7,不得用稀释法处理)
(2)第二类污染物
一定严格的条件下,用化学氧化剂(如KMnO4 、 K2Cr2O7)将水中各种有机物质氧化所消耗的氧化剂 的量,用mgO/L 表示。
高锰酸钾耗氧量(CODMn或OC) 天然水或含易氧化有机
物的一般废水 重铬酸钾耗氧量(CODCr或COD)
污染较严重的水样
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第二节 水质指标与水质标准
生物化学需氧量(BOD)
第一篇 水质净化与水污染控制工程
第一章 水质与水体自净
第二章 水的物理化学处理方 法
第三章 法
水的生物化学处理方
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图1-1 高浓度废水直排
图1-2 污水浇灌油菜
图1-3
集水渠变污水渠
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图1-4 污染的井水
第一章
与污染
一、水资源分布
水第质一与节水体水自的净循环
地球水体 13.9亿km3
近于理论耗氧量值。
总有机碳(TOC)
近于理论有机碳量值。
石油类
精品课件影响空气—第二水节界面水间质氧指标的与交水换质,标准
(3)无机物指标


有毒金属 氯化物 亚硝酸盐氮
影响水的可饮用性,对金属有腐蚀作用,对生物有
一定毒性。 在不同条件下可呈Fe3+或胶粒Fe(OH)3状态,造成水
有铁锈味和浑浊,形成水垢,繁殖滋生铁细菌。 常见的有镉、汞、铅等,一般来源于工业废水。
海洋咸水(97.3%)
淡水(<3%)
冰川、冰帽(77.2%) 地下水、土壤水(22.4%) 江河、湖泊(0.36%)
我国水资源的特点: a 总量丰富,人均量少;
分布不均衡。
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b 时空
第一节 水的循环与污染
二、水循环
水循环分为自然循环和社会循环
凝结

水汽



蒸腾 蒸发

地表水
雨、雪、雹
地下水、 土壤水
一、水质指标
溶解物质
10-5 10-4 10-3 10-9 10-7 10-6
胶体物质
10-2 10-1 10-5 10-4
悬浮物质
1
10
100 (μm )
10-3 10-2 10-1 ( mm )
图1-19 按颗粒尺寸进行物质分类
水质 —— 水的品质,指水与其中所含的杂质共同表现
出来的物理学、化学和生物学的综
图1-21 TOC测定仪 精品课件
第二节 水质指标与水质标准
除了物理学、化学水质指标外还有…?
3、生物学水质指标
细菌总数 依据。
大肠菌群 藻类
4、放射性指标
对饮用水进行卫生学评价时的
水体被粪便污染程度的指标。 水体营养状态指标。
总α、总β、铀、镭、钍等
(特别是内射)
或烧伤等。
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生物体受过量辐照
中和滴定法
酚酞碱度 P
甲基橙碱度 T
酚酞 红→无
甲基橙 黄→红
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第二节 水质指标与水质标准
例1-2:取某河水水样100mL,用0.1000mol/L的HCl溶液测定
其碱度,先以酚酞作指示剂,消耗了HCl溶液0.40mL;另取该水 样100mL,以甲基橙作指示剂, 用HCl溶液滴定消耗了7.20mL。

Lt La10 k1t
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第二节 水质指标与水质标准
第一阶段生化需氧量反应动力学公式
Lt La10 k1t xt
xtL aL tL a(11k0 1t)
xtL aL t L a(1ek1 t)
k 与T L与 T
k k 1(T2)
T2T1 1(T1)
k1(T) k1(20 )1.04T720
可引起各种放射病
第二节 水质指标与水质标准
二、水质标准
水质标准 —— 环境标准的一种,它对各种水体的
水质提出具体的限制和要求。
GB3838-2002 GB5749-85 CJ3020-93 GB/T14848-93 GB11607-89 GB5084-92 GB3097-97 GB12941-91 B8978-96
Ca2+
Mg2+
HCO3-、 CO32-、 SO42-、 Cl-、 NO3-、 SiO32+
碳酸盐硬度——由钙、镁的碳酸盐和重碳酸盐形成 (暂时硬度) 非碳酸盐硬度——由钙、镁的硫酸盐和氯化物形成 (永久硬度)
总硬度测定 —— EDTA络合滴定法
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第二节 水质指标与水质标准
化学需氧量(COD)
2、物理性污染物质
1)悬浮污染物质:固体物质
图1-18 受石油污染的海鸟
2)热污染:热电厂、核电站及各种工业过程中的冷却水
3)放射性污染:Sr90、Cs137、I131
3、生物性污染
生活污水、医院污水和某些工业废水中的病原微生物、 病毒、寄生虫等。
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第一节 水的循环与污染
第二节 水质指标与水质标准
合特性。 水质指标 —— 水中杂质的种类、成分和数量,是判
断水质的具体衡量标准。
物理性指标 标
化学性指标
生物学指
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第二节 水质指标与水质标准
1、物理学水质指标
(1)感官物理性状指标:温度、混浊度、嗅和味 、色度等 (2)其它物理性状指标:总固体、悬浮固体、电导率等
浊度
度。
水中不溶性物质对光线透过时产生的阻碍程
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