当代给水与废水处理原理第一章

当代给水与废水处理原理

XXX大学

Xx教授

第一部分：相关基本概念介冒

一、理论需氧量

理论需氧量(ThOD)是根据化学方程式计算求得的有机物被全部氧化所需的氧量。例如，含有300mg / L葡萄糖溶液的理论需氧量可计算如下：

C& 6CO2 + 6H2O

180 6 X 32

180 = 6 X 32

300 _ ThOD

ThOD = 320mg/l（以氧表示）

氨基乙酸的理论需氧量，可利用下列化学方程式:

(a)C H2(NH2) COOH + -|o2—- NH2 + 2CO2十H20

75 48 17

(b)N H a + 一＞ HNO2 + H20

17 48 47

(c)H NO2 + 尹一＞HNO3

4716

由方程式a计算得氨基乙酸的碳化需氧量为:

48- 192mg/l＜以氧计）

3°°

7^

所产生的NH§为: ：

世沪=6沁/I

由式| b，得NH3转化成HNO2所需的氧量为：

%储=192mg/l（以氧计）

所产生的HN6为：

翌評=188mg/l 由式C ，得HNO?转化为HNOj所需的氧量为:

18\y— = 64mg/l（以氧计）

4 i

总的硝化需氧量为：

192 + 64 = 256mg/l （以氧计）•••300mg/I氨基乙酸溶液的ThOD为:

192 十256 = 448mg/K以氧计）

二、化学需氧量

化学需氧量或耗氧量是指在一定严格条件下水中有机物与强氧化剂（如重鎔酸钾、高猛酸钾）作用所消耗的氧量。当用重鎔酸钾作为氧化剂，硫酸银作为催化剂时，水中有机物几乎可以全部（约90%- 95%左右）被氧化。这时所测得的耗氧量称为重銘酸钾耗氧量或称化学需氧量，以CODc「或COD 表示。在测定过程中无机性还原物质也会被氧化。所以一般测得的COD包括可生物降解和不可生物降解两部分，即化学需氧量区别不岀可生物降解和不可生物降解的物质。

COD=COD B+COD NB

式中COD B——可生物降解的COD；

COD NB——不可生物降解的COD.

此外＞COD不包括硝化所需的氧1 =i

OI

有机物+Cr z Or +H+- +C6+HQ

Ag2S()4

Ag2SO4用作催化剂。

水中Cl-多于30mg/l将明显干扰测定，因为：

6Cl--PCr2O|- + 14H+ — 3C12 + 2CF「+ 7H2O 且当用Ag2SO4作催化剂时，部分Ag2SO4将消耗于与Cl■所起的化学反应

Ag 卜+（：1 - 一AgCl | 加HgSQ,可以防止干

扰。

Hg2+ + 2C1 - 一HgCl2；

HgSO“ 应比A g2SO4^加。

三、生化需氧量

在有氧的情况下，由于微生物（主要是细菌）的活动，降解有机物稳定化所需的氧量，称为生化需氧量，常以BOD表示。下图表示示有机物氧化和微生物细胞合成的关系：

呼吸

（氧化）

有机物介（可生物降解的〉Ofl能NH3

细胞

(COD B)

6

內源呼吸洸器•细胞心能

金莖一细胞: 残存物质

Or

ilQ、能

NOz

上一页符号的解释:

在有氧的条件下，废水中的有机物分解一般分为两阶段。第一阶段（亦称碳氧化阶段），主要是不合氮有机物的氧化，但也包括含氮有机物的氨化及氨化后生成的不含氮有机物的继续氧化，这也就是有机物中碳氧化为二氧化碳的过程。碳氧化阶段所消耗的氧称为碳化需氧量或碳化BOD, —般即称BODo前面图中Oa和Ob之和即表示这部分生化需氧量。总的碳化需氧量常称为第一阶段生化需氧量（因为碳氧化总是首先发生），也称完全或总的生他需氧量，常以-或BOD U表示。由于硝化作用所—消耗的氧量称为硝化需氧量或硝

化BOD,可以NOD表示。

Oc和Od之和表示这部分生化需氧量（忽略细菌内源呼吸产

生的氨进一步氧化所消耗的氧）。总的硝化需氧量称为第二

阶段生化需氧量可以L N或NOD表示。

BOD5的含义:

生化需氧量的反应速度在很大程度上取决于微生物

的种类、数目及温度，而在测定过程中溶解氧又是逐渐

消耗的。所以测定生化需氧量就须保持一定的温度，同时也需要规定一定的时间。通常是在20°C温度下培养5d检查溶解氧的损失, 用BOD5表示, 单位以O 2mg/L计。测定温度用20°C是因为这个温度比较接近温带地区一般

河水的平均温度。

BOD 反应动力学:

也）碳化需氧曲线（在硝化被抑制条件下测得）

⑹ 碳化加硝化需紙曲线或合并需氧曲线（未加硝化抑制剂情况下测得）

时间（心

二、.

呼巴二

O

第一阶段反应动力学:

生化需氧量反应动力学的研究表明，对第一阶段BOD的变化，可认为具有一级反应性质。这是因为有机物为微生物分解的作用虽可被认为是双分子反应（见下式1）,但在这个反应中当反应进行到一定时间细菌非但不减少而且往往大量增加，一旦至细菌数目无多大变化时，就有机物来说，它的分解就具有一级反应的性质，即反应速度与任何时刻剩余的有机物量成正比（如果存在着足够的氧的话）。

02

有机物+徼生物—CO? + HQ

积分求解（2）式可得:

処話仝=K\L

式中h——第一阶段BOD

（BOR）；L—在任何时£存有的B06K1：碳化耗氧常数

如£或BODt取为t时日内所吸收的氧量或所满足的BOD,贝9：

Y f =BOD r = L/1 - e—弘）

=L fl（l 一10-V）