水质工程学 第一章 绪论、污水水质指标
水质工程学
水质工程学water quality engineering水的物理化学处理理论与应用第一篇、水质与水处理概论第一章、水质与水质标准第二章、水的处理方法概论天然水中的杂质杂质的来源杂质的分类水中杂质分类···分类 无机物 溶解物 0.05～1nm 溶解气体和离 子 胶体 1nm～0.2μm 悬浮物 0.2μm～1mm 粘土、金溶胶、 细泥、细砂、中砂、 硅溶胶等 灰尘等有机物染料、谷氨酸、 腐殖质、 DNA 、 纸浆纤维、红血球、 蔗糖、·甲酸等 酶、蛋白质等 头发等 病毒 质子显微镜 透明 电子显微镜、超 显微镜 浑浊 细菌、藻类、病原 菌等 普通显微镜、肉眼 浑浊微生物 观测方法 水体外观水处理的目的在于去除水中不符合要求的杂质， 对于不同类型的杂质，其去除方法也不尽相同:1大部分悬浮颗粒通过重力沉降去除； 2 胶体物质采用物理化学方法去除；3溶解物质一般通过离子交换与膜技术等方法去除; 4 针对不同水质，应采用不同水处理方法。
各种天然水源 的水质特点地下水浊度和色度很低， 微生物较少， 水质清澈。
水质不易受外界污染， 有利于卫生防护， 水质、水温较稳定， 水温较低。
含盐量较高 。
硬度较大 。
地表水（1）江河水 含盐量少，硬度较低， 但水的浊度高， 易受人为污染， 水质、水温不稳定。
（2）湖泊水库水 水的浊度较低， 但藻类较多， 腐殖质含量高， 湖水含盐量比河水高水体污染与自净★水体污染及其危害 ★水中常见污染物及来源 ★水体的富营养化 ★水体的自净作用水体污染 1、水体污染及其危害水体污染是指排入水体的污染物在数量上超 过该物质在水体中的本底含量和水体的环境 容量，从而导致水的物理、化学及微生物性 质发生变化，使水体固有的生态系统和功能 受到破坏。
造成水体污染的原因主要有： ¾点源污染 ¾面源污染水污染现状： ¾ 污水处理率低：污水排放排放量接近400亿m3； ¾ 工业废水处理率约80％，达标排放的只有60％； ¾ 90％以上的城市水域受到污染，特别严重的水系 是三河：淮河、海河、辽河； ¾ 湖泊富营养化严重：滇池、巢湖（安徽）、太湖 （江苏）； ¾ 50％左右地下水水质受到污染； ¾ 50％以上的重点城镇饮用水源不符合标准。
1 水质工程学原理
第三篇水的生物处理理论与应用第一节城市污水的性质与污染指标一、城市污水的组成家庭污水1.生活污水公共场所污水（如宾馆）医院污水（经消毒预处理）2.工业污水（经预处理达标排放）和工业废水3.初期雨水二、污水的物理性质及指标1、水温：10-20℃热污染：①T↑D O↓，耗氧V↑；②化学反应加快（腐蚀、臭加剧）；③细菌繁殖加速，消毒剂、混凝剂增加；④加速藻类繁殖→富营养化2、色度：生活污水（灰色）3、臭味：鱼腥臭、氨臭、腐肉臭、腐蛋臭、腐某蓝臭、粪臭4、固体含量：悬浮（S S）胶体溶解（D S）三、污水的化学性质及指标1、无机物及指标①P H值：6-91）抑制生物生长；2）同溶解性固体的危害②N/P：有机P、无机P富营养化③硫酸盐、硫化物、氯化物：S O42>250m g/L腹泻，S2-黑臭④氰化物、砷化物⑤重金属离子：H g、C r、P b、C d镉、A s、五毒1）富集；2）与有机物结合毒性增强；3）慢性中毒3、有机物污染指标①B O D；②C O D；③T O D；④T H O D；⑤T O CT H O D>T O D>C O D c r>B O D u>B O D5>T O C4、污水的生物性质及指标①大肠菌群数与大肠菌群指标②病毒③细菌总数四、城市污水性质第二节水体自净的基本规律与水环境法规与标准一、水体的自净作用1、水体自净2、水体自净的作用机理1）物理净化作用：释稀、混合、沉淀、挥发、浓度降低总量不变2）化学净化作用：氧化还原反应、酸碱反应、分解合成、吸附凝聚C↓，总量不变3）生物化学作用：有机物无机化，有害物无害化，C↓，总量减少。
第三节污水处理基本方法与系统一、方法1、按原理分：物理法：分离悬浮状固体污染物，沉淀、筛滤、离心、气浮、过滤化学法：化学反应，分离回收污水中各种形态的污染物：中和、氧化还原、离子交换生物化学法：好氧、厌氧3.按生物处理方法分⑴.好氧生物处理法：⏹活性污泥法：水体自净的人工强化，污泥在曝气池内呈悬浮状，和污水充分接触。
水质工程学 教学大纲
●课程教学目的本课程是环境工程专业必修的主要专业课之一，以讲授水处理单元操作为主，目的是使学生对水、废水与污染物的性质、来源、水质标准及控制水污染的基本途径和治理方法有较全面深入的了解，初步掌握水污染治理技术。
●教学任务本课程的任务是讲授水处理方法的基本知识，配合实验、学习、课程设计、毕业专题等教学环节，最终使学生掌握水处理的基本理论与工程技术，为进行水处理工程设计、科学研究和运行管理打下基础。
●教学内容的结构一、理论教学第一篇水质与水处理概论第 1 章水质与水质标准1.1 天然水中杂质的种类与性质1.2 水体的污染和自净1.3 饮用水水质与健康1.4 用水水质标准1.5 污水的排放标准第 2 章水的处理方法概论2.1 主要单元处理方法2.2 反应器的概念及其在水处理中的应用2.3 水处理工艺流程第二篇物理、化学及物理化学处理工艺原理第 3 章凝聚和絮凝3.1 胶体的稳定性3.2 混凝原理3.3 混凝剂3.4 混凝动力学3.5 混凝过程3.6 混凝设施3.7 混凝试验第 4 章沉淀4.1 杂质颗粒在静水中的沉淀4.2 平流式沉淀池4.3 斜板、斜管沉淀池4.4 澄清池4.5 水中造粒4.6 浓缩4.7 气浮第 5 章过滤5.1 慢滤池与快滤池5.2 颗粒滤料5.3 快滤池的运行5.4 过滤理论5.5 滤层的反冲洗5.6 几种常见的滤池第 6 章吸附6.1 吸附概述6.2 活性炭吸附6.3 活性炭吸附的应用6.4 活性炭的再生6.5 水处理中的其它吸附剂第 7 章氧化还原与消毒7.1 概述7.2 氯氧化与消毒7.3 臭氧氧化与消毒7.4 其他氧化与消毒方法7.5 高级氧化概述第 8 章离子交换8.1 离子交换概述8.2 离子交换反应8.3 离子交换装置及运行操作8.4 离子交换的应用第 9 章膜滤技术9.1 概述9.2 微滤和超滤9.3 反渗透和纳滤9.4 电渗析9.5 膜滤技术在水处理中的应用第 10 章水的冷却 (自学部分)10.1 水的冷却原理10.2 冷却的热力学问题10.3 冷却水的水质与水处理第 11 章腐蚀与结垢 (自学部分)11.1 腐蚀类型与过程11.2 影响腐蚀的因素与腐蚀形式11.3 水质稳定指数11.4 水质稳定处理第 12 章其它处理方法 (自学部分)12.1 中和12.2 化学沉淀12.3 电解12.4 吹脱、汽提法12.5 萃取法第三篇生物处理理论与应用第 13 章活性污泥法13.1 活性污泥法的理论基础13.2 活性污泥的性能指标及其有关参数 13.3 活性污泥反应动力学及其应用13.4 活性污泥法的各种演变及应用13.5 曝气及曝气系统13.6 活性污泥法污水处理系统的过程控制与运行管理 13.7 活性污泥法的脱氮除磷原理及应用13.8 活性污泥法的发展与新工艺第 14 章生物膜法14.1 生物膜法的基本概念14.2 生物膜的增长及动力学14.3 生物滤池14.4 生物转盘14.5 生物接触氧化法14.6 生物流化床14.7 其他新型生物膜反应器和联合处理工艺14.8 生物膜法的运行管理第 15 章厌氧生物处理15.1 概述15.2 厌氧生物处理的基本原理15.3 厌氧微生物生态学15.4 升流式厌氧污泥层工艺15.5 两相厌氧生物处理15.6 悬浮生长厌氧生物处理法15.7 固着生长厌氧生物处理法第 16 章自然生物处理系统16.1 稳定塘的基本原理16.2 好氧塘16.3 兼性塘16.4 厌氧塘16.5 曝气塘与深度处理塘16.6 常规稳定塘的设计原则第 17 章污泥处理、处置与利用17.1 概述17.2 污泥的分类、性质及计算17.3 污泥浓缩17.4 污泥的厌氧消化17.5 污泥的其它稳定措施17.6 污泥的调理17.7 污泥的干化与脱水17.8 污泥的干燥与焚化17.9 污泥的有效利用与最终处理第四篇水处理工艺系统第 18 章常用给水处理工艺系统（实践部分）18.1 给水处理工艺系统的选择原则18.2 地面水的常规处理工艺系统18.3 受污染水源水的处理工艺系统18.4 水的除藻18.5 水的除臭除味18.6 给水厂污水的回收利用18.7 给水厂污泥的处理与处置第 19 章特种水源水处理工艺系统（实践部分）19.1 高浊度水处理工艺系统19.2 地下水除铁除锰处理工艺系统19.3 水的除氟除砷处理工艺系统19.4 软化、除盐与锅炉水处理工艺系统19.5 游泳池水的处理工艺系统第 20 章城市污水处理工艺系统（实践部分）20.1 污水处理工艺系统的选择原则20.2 城市污水处理工艺系统20.3 活性污泥法处理系统实例20.4 污水深度处理与再生水有效利用20.5 污泥处理与利用工艺系统第 21 章工业废水处理工艺系统（实践部分）21.1 概述21.2 常用工业废水处理工艺系统二、实验教学1.颗粒自由沉淀实验Particle Free Sediment Experiment2.混凝实验Coagulation Experiment3.过滤及反冲洗实验Filtration and Wash Experiment4.树脂类型的鉴别Identifying Species of Resin5.强酸性阳树脂总交换容量的测定Measurement of Strong Acid Cation Resin Exchange Total Volume6.强酸性阳树脂工作交换容量的测定Measurement of Strong Acid Cation Resin Working Exchange Volume 7.曝气充氧实验Aeration Experiment8.完全混合式活性污泥法处理系统的观测和运行Completely Mixed Activated Sludge Process9.污泥沉降比 (SV%)和污泥指数(SVI)的测定Measurement of Strong Acid Cation Resin Exchange Total Volume 10.曝气池中环境因素的监测和菌胶团中生物相的观察Environmental Factor Monitor and Observation of Miroorganism in Zoogloea in Aeration Tank11.生物转盘实验Rotating Bio Disc Experiment12.SBR法计算机自动控制系统Computer Auto Control System of SBR13.间歇式活性污泥法实验Experiment System of Sequencing Batch Reactor模块或单元教学目标与任务“水质工程学”是环境工程专业和给水排水工程专业的重要学科基础课之一。
水质工程学(1-6小结)
F Q Sa Ns M VX
3)絮凝体形成与泥水分离
五.活性污泥的影响因素 1.BOD负荷率:Ns=F/M 2.污泥指数:SVI 3.溶解氧DO 4.水温: 5.营养物平衡: BOD:N:P值 6.PH值: (PH真菌能力) 7.有毒物质:
六， 有机物降解和生物增长动力学 1.米一门公式(Michaelis-Menten)与莫若方程（Monod): 或 结论：城市污水属低浓度，可使用方程
2）.有机物降解和生物增长动力学
dS K 2 xV S e dt
x a Q Sr b V xV
3）.几个重要参数表达示式: K s (1 b t s ) （1）污泥龄(污泥停留时间）:Se t (a v b) 1 s max （2）出流有机物浓度: ts Sr a Q Sr xV a （3）池内微生物浓度: 1 t (1 b t s ) V ( b ) （4）剩余污泥量: t
~u曲线
絮凝沉淀: 絮凝沉淀曲线
1 0 1 P0 ut dP u0 0
P
三. 理想沉淀池
理想沉淀池： 概念化的沉淀池，具有以下假设条件： 1）池内污水按水平方向流动，分布均匀，每个质点的水平 流速均为v 2）悬浮颗粒给整个水深均匀分布，其水平分速等于污水的 水平流速v，颗粒流速u不变。 3)颗粒一经沉淀，就不再上浮。
一.活性污泥的定义与性质: 1.形成: 2.外观: 1)气味: 2)形状: 3.组成: 微生物(活性细胞)---Ma 内源呼吸残余产物(排泻物)---Me 不可降解的有机物---Mi 转化而成的无机物 -- Mii
4.生物相: 1)细菌: 2)真菌:(霉菌) ---丝状菌: 3)原生动物: 4)后生动物: 5.性质: 1)比重:1.002~1.006 2)有强大的吸附能力---易于凝聚 3)有氧化分解能力 4)略为酸性:与PH=7的水混合后,最终PH=6.9 5)具有疏水性:有利于泥水分离斯Fra bibliotek克斯沉速公式：
水质工程学绪论
结束语
谢谢大家聆听！！！
28
2 水和水的污染
水是很好的溶剂，会混杂不同的物质：
水中物质按照尺寸可分为：溶解物、胶体颗粒和悬浮物。 水中物质按照化学结构分：无机物、有机物和微生物 水中物质按照来源分：天然物质和人工合成物质
水是很好的溶剂，混杂其他物质后，受到污染，但水体存 在一定的物理、化学和生物作用，经过一段时间对污染物能够 降解转化。如果排入污染物量过多，水体则难以恢复水环境质 量。如果排入污染物量适度，水体则可以恢复水环境质量。
随环境质量要求的提高，国家制定了行业排放标准如 GB18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》及制药等工业 排放标准。
4 水的良性循环
• 在水的社会循环中，用过的水中含有许多 废弃物。
• 一般天然水体都是一个生态系统，对排入 的废弃物有一定的净化能力，称为水体的 自净能力。
• 由于社会循环的水量不断增加，排入水体 的废弃物不断增多，一旦超出水体的净化 能力，水质就会恶化，从而使水体遭到污 染。
用水标准：在水的社会循环中，人们对饮用水、生活用水、工 业用水和农业用水的水质都有一定的要求，当天然水源的水质不 能满足用水要求的时候，就需要对水进行处理，使之，满足用水 的要求。主要有农田灌溉水质标准、渔业水质标准、生活饮用水 水质标准、各种工业用水水质标准等。如： 饮用水水质标准：2007年GB5749-2006《生活饮用水卫生标准 》开始实施，国家要求新标准分步实施，全部检测项目最迟于 2012年7月1日实施。生活饮用水水质标准将由35项提高到106项 。 城市杂用水水质标准GB/T 18920-2002 《城市杂用水水质标准》
城市水环境－水质工程学主要研究对象
城市水环境
城市供水厂
水质工程学题库
《水质工程学II》习题库第一章城市污水处理工程规划1. 废水是怎样分类的？2. 废水水质指标主要有哪些？它们为什么重要？3. 水中的有机物是指什么？对水体有什么危害？4. 试讨论生活污水和工业废水的特征。
5. 为什么以五天作为标准时间所测得的生化需氧量（BOD5）一般已有一定的代表性？6. 进行污水处理工程项目规划前，应获得哪些基础资料？7. 控制水体污染的重要意义何在？8．污水处理厂厂址的选定应考虑哪些因素？第二章城市污水特征与水体自净能力1. 什么叫水体的自净？为什么说溶解氧是河流自净中最有力的生态因素之一？其变化规律如何？根据氧垂曲线，可以说明些什么问题？2. 什么是氧垂曲线？氧垂曲线可以说明哪些问题？3. 试举例说明废水处理的物理法、化学法和生物法三者之间的主要区别。
4．污水处理有哪几个级别？绘制城市污水典型处理工艺流程图。
第三章一级处理工艺设计1. 格栅的主要功能是什么？按其形状分为几种？2. 按格栅栅条的净间隙大小不同，格栅分为几种？各适用于什么场合？3. 格栅栅渣的清除方法有几种？各适用于什么情况？4. 均和调节池有何作用？按其调节功能可分几种类型？5. 试述沉淀的四种基本类型。
6. 污水处理工艺中可用于沉淀的主要构筑物有哪些？7. 沉砂池的主要作用是什么？常用沉砂池有哪些？8. 曝气沉砂池的工作原理与平流式沉砂池有何区别?9. 影响沉淀池沉淀效果的因素有哪些？10. 选用沉淀池时一般应考虑的因素有哪些？11. 平流式沉淀池的流人装置有什么作用？具体做法有哪些？12. 如何改进及提高沉淀效果？13. 为什么说竖流式沉淀池的沉淀效率低于平流、辐流和斜板（管）沉淀池？14. 沉淀池刮泥排泥的方法有哪些？在什么条件下采用？15. 曝气沉砂池在运行操作时主要控制什么参数？16. 沉淀池主要由什么部分构成？各部分功能如何？17. 已知平流式沉淀池的长度L=20m，池宽B=4m，池深H=2m。
《水质工程学》课程教案 (2)
教学单元1 水质工程学概论课时：8学时基本教学内容1.1 水源水质1.2 城市污水的性质及污染指标污水：生活污水、工业废水、雨水、城市污水指标：物理性质与指标、污水的化学性质及指标、污水的生物性质及指标1.3 水质标准给水污水1.4 水处理方法概述物理方法、化学方法、生化方法教学重难点重点：1. 水质标准2. 污水的性质及污染指标3. 水处理方法概述难点：1. 污染指标教学方法与手段课堂讲授、课堂讨论与课后自学、复习相结合思考题：1. 何为生物化学需氧量，何为化学需氧量，在水处理领域中如何应用，并请对两者进行对比分析。
2、污水中含氮物质的分类及相互转换？3、什么是水体富营养化？富营养化有哪些危害？4. 水中杂质按尺寸大小可分成几类？各种杂质的主要来源、特点及一般去除方法。
5. 生活饮用水各项指标的意义。
教学单元2 水体污染与自净课时：4学时基本教学内容2.1 水体污染2.1.1 水体污染2.1.2 污染源分类2.2 水体自净的基本规律2.2.1 水体自净2.2.2 自净机理2.3 水体自净的数学模式2.3.1 物理净化作用：稀释与扩散、混合、沉淀2.3.2 好氧生物净化：研究河流中DO变化的意义，河流中DO变化规律教学重难点重点：1. 水体污染及其危害2. 水体自净的基本规律及计算方法难点：1. 水体自净的基本规律及计算方法，含耗氧、复氧、溶解氧平衡规律及氧垂曲线。
教学方法与手段课堂讲授、课堂讨论与课后自学、复习相结合思考题：1. 简述水体自净的含义及机理。
2. 绘出氧垂曲线，并加以简要描述。
氧垂曲线在水污染控制中有什么实际意义？作业：1 . 某城市人口35万人，排水量标准150L/(p·d)，每人每日排放于污水中的BOD5为27g，换算成BOD u为40g。
河水流量为3m/s，河水夏季平均水温为20℃，在污水排放口前河水溶解氧含量为6mg/l，BOD5为2mg/l(BOD u=2.9mg/l)。
第一章水质指标讲解
HCl + NaOH
化学计量点pH=7
NaCl + H2O
NaOH溶液 甲基橙
过量
滴定终点
滴定前
1.4.2 滴定分析法对化学反应的要求
1、反应定量地完成 2、反应速度要快 3、能用比较简便的方法确定滴定的终点
1.4.3 滴定方式
直接滴定法（用标准溶液直接滴定被测物质）
返滴定法（回滴定法）
置换滴定法
2. 精密度与偏差
精 密 度
多次平行测定： 相同条件下进 行多次测定
多次平行测定结果相互接近的程度 精密度的高低用偏差来衡量 偏差小表示测定结果的重现性好， 即各测定值之间比较接近
x x 绝对偏差=个别测定值 －平均值= i－ xi － x 相对偏差= 100% × x
3. 准确度与精密度的关系
问题 测定某物质的含量分别为： 20.65%、20.64%、20.66%、20.63%， 为什么各测定结果不能重合？
1.5.1 准确度与精密度
1. 准确度与误差
准 确 度
测定值 x 与真实值 µ 相互的接近程度，
两者差值越小，则分析结果的准确度越高，
准确度的高低用误差来衡量。
绝对误差 =
相对误差 =
有机物的分解
溶解的气体
矿物盐的水解
工业废水中的杂质
饮用水中的余氯过多
臭味强度的表示
（a） 依靠自己的嗅觉，在20℃和煮沸后稍冷，闻其 臭，用适当的词描述臭特征，并按六个等级报告臭强度。 等级
0
强度
无 无任何气味；
说明
1
2 3 4 5
微弱
弱 明显 强 很强
一般饮用者难于察觉，嗅觉敏感者可以察觉；
一般饮用者刚能察觉； 已有明显察觉，不加处理，不能饮用； 有很明显的臭味； 有强烈的恶臭。
《水质工程学》课程教案-(2)精选全文完整版
可编辑修改精选全文完整版教学单元1 水质工程学概论课时：8学时基本教学内容1.1 水源水质1.2 城市污水的性质及污染指标污水：生活污水、工业废水、雨水、城市污水指标：物理性质与指标、污水的化学性质及指标、污水的生物性质及指标1.3 水质标准给水污水1.4 水处理方法概述物理方法、化学方法、生化方法教学重难点重点：1. 水质标准2. 污水的性质及污染指标3. 水处理方法概述难点：1. 污染指标教学方法与手段课堂讲授、课堂讨论与课后自学、复习相结合思考题：1. 何为生物化学需氧量，何为化学需氧量，在水处理领域中如何应用，并请对两者进行对比分析。
2、污水中含氮物质的分类及相互转换？3、什么是水体富营养化？富营养化有哪些危害？4. 水中杂质按尺寸大小可分成几类？各种杂质的主要来源、特点及一般去除方法。
5. 生活饮用水各项指标的意义。
教学单元2 水体污染与自净课时：4学时基本教学内容2.1 水体污染2.1.1 水体污染2.1.2 污染源分类2.2 水体自净的基本规律2.2.1 水体自净2.2.2 自净机理2.3 水体自净的数学模式2.3.1 物理净化作用：稀释与扩散、混合、沉淀2.3.2 好氧生物净化：研究河流中DO变化的意义，河流中DO变化规律教学重难点重点：1. 水体污染及其危害2. 水体自净的基本规律及计算方法难点：1. 水体自净的基本规律及计算方法，含耗氧、复氧、溶解氧平衡规律及氧垂曲线。
教学方法与手段课堂讲授、课堂讨论与课后自学、复习相结合思考题：1. 简述水体自净的含义及机理。
2. 绘出氧垂曲线，并加以简要描述。
氧垂曲线在水污染控制中有什么实际意义？作业：某城市人口 万人，排水量标准 ，每人每日排放于污水中的 为 ，换算成 为 。
河水流量为 ，河水夏季平均水温为 ℃，在污水排放口前河水溶解氧含量为 ， 为 。
根据溶解氧含量，求该河流的自净容量和城市污水应处理的程度。
排放污水中的溶解氧含量很低，可忽略不计。
水质工程学(给水处理)
3.胶体的稳定与凝聚 1）胶体的双电层结构 带电荷的胶核表面与扩散于溶液中的异种电荷离子（反离子） 正好电性中和，构成双电层结构。
一部分反离子被紧密吸引在胶核颗粒的表面附近，可以随微 粒移动，这一层称为吸附层。
另一部分反离子由于热运动和溶剂化作用向外扩散，构成扩 散层。
2）胶体不凝聚的原因 a.排斥势能峰的高低 b.水化膜的厚度 胶体的稳定性关键在于聚集稳定性，而聚集稳定性取决于胶
1. 胶体： 水中粒径大小在1～100nm之间的颗粒 1）胶体颗粒尺寸很小 2）稳定而不沉淀 3）使水产生浑浊 4）胶体颗粒表面带电
2. 胶体的稳定性：胶体粒子在水中长期保持分散悬浮状态的特性 胶体稳定性分为“动力学稳定”和“聚集稳定”。
1）动力学稳定 由于胶体粒子很小，布朗运动剧烈，本身质量小而所受重力作用小，布朗
一、物理指标
主要有水温、浊度、臭和味、色度、悬浮物、电导率、氧化还原电位等，其 中较为重要的指标是：
1.浊度：
表示水中含有胶体状态（较小颗粒的悬浮物）的杂质，引起水的浑浊的程度。
2.悬浮物：
指总不可滤残杂，为水样中0.45m滤膜截留物质的质量。
3.臭和味：
由原水、水处理或输水过程中微生物污染和化学污染引起的异臭和异味。
《生活饮用水卫生标准》（GB 5749-2006）
新标准要求，生活饮用水中不得含有病原微生物，其中的化学物质 和放射性物质不得危害人体健康，感官性状良好，且必须经过消毒 处理等。 新标准规定，生活饮用水中，有机化合物指标包括绝大多数农药、 环境激素、持久性化合物，是评价饮水与健康关系的重点；同时增 加检测甲醛、苯、甲苯和二甲苯的含量。一般理化指标反映水质总 体性状，感官指标是人能直接感觉到的水的色、浑浊等，这类指标 最容易引起用户不满和投诉。根据试验验证，各类指标中，可能对 人体健康产生危害或潜在威胁的指标占80%左右，属于影响水质感 官性状和一般理化指标即不直接影响人体健康的指标约占20%。
水质工程学教学大纲
水质工程学教学大纲课程代码：033105英文名称：Water Quality Engineering课程类别：专业必修课总学时(周数)：84授课学时：84实践学时(周数)：学分：5.0授课对象：给水排水工程开课单位：环境工程学院1、课程目的《水质工程学》是给水排水工程专业的主干专业课之一。
通过本课程的学习，使学生全面系统地了解水和废水的水质特征与水质指标、水体污染与自净的基本概念与理论，较扎实地掌握水处理的基本理论与方法，基本掌握主要水处理工艺，了解水处理工艺技术的最新发展，为将来从事本专业的工程设计、科研及水处理设施的运行管理工作奠定必要的理论基础。
2、基本要求(1) 了解水的性质、饮用水水质与水质标准及其与人体健康的关系等；(2) 了解水的污染指标、污水特性、污水排放标准与法规、污水处理现状与发展等；(3) 掌握水体（河流、湖泊。
海洋、地下水等）污染的规律和危害、水体自净过程，水体质量评价及水污染防治措施等；(4) 了解反应器的基本概念，掌握水的物理化学处理法、生物处理法以及污泥处理与处置的基本概念、基本理论与基本方法；(5) 基本掌握城市水质工程和工业企业水质处理工艺技术、方法以及新工艺与新技术的应用条件，具有水质工程的设计、运行管理与科学研究的基本能力；(6) 熟悉城市和工业企业水质工程设计中的方案选择、设计计算的基本原理和基本方法，了解水质工程设计特点、原则和设计标准；(7) 熟悉污泥处理与处置设施的设计原理与计算方法；(8) 熟悉典型的特种水处理工艺及单体构筑物的设计计算；(9) 了解主要水处理设备的工作原理和设计选型。
3、相关课程在学习本课程前，要求学生已学完以下的基础课与学科基础课《高等数学》、《画法几何与建筑制图A1》、《无机及分析化学》、《有机化学》、《物理化学》、《水力学》、《水文学》、《水泵及水泵站》、《水处理生物学》。
4、内容简介绪论水资源简介，水的循环与利用。
重点：水资源的分布与水的循环。
水质工程学上 ppt
x x(t )E (t )dt (2-10)
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第2章 水的处理方法概论
2.3 水处理工艺流程
水中的杂质组成多种多样，显然单一的水处理单元方法是难以满足上述要
求的。为此，通常将多种基本单元过程互相配合，组成一个水处理工艺过程， 称为水处理工艺流程。
2.3.1 水处理工艺流程的概念 2.3.2 典型给水处理流程
图2-4 恒流搅拌反应器中示踪物浓度随时间的变化
第2章 水的处理方法概论
式(2-3)是在理想情况下恒流搅拌反应器中示踪物浓度和停留时间的关系。
t
c(t ) c0e- τ (2-3)
因示踪物和物料在同一个流动体系里，所以
F E (t ) c(t ) (2-4) M0
式（2-5）是理想情况下恒流搅拌反应器的停留时间分布函数
建工社课件
水质工程 学 （上）
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绪论 第1篇 水质与水处理概论 8 第1章 水质与水质标准 8 1.1 天然水中杂质的种类与性质8 1.2 水体的污染与自净10 1.3 饮用水水质与健康*16 1.4 用水水质标准19 1.5 污水的排放标准26 第2章 水的处理方法概论 35 2.1 主要单元处理方法35
图2-8 典型地表水处理流程
图2-9 典型除污染给水处理流程
第2章 水的处理方法概论
各种工业用水，随用水要求的不同，往往采用不同的处理流程。如 一般工业冷却用水，仅经自然沉淀或混凝沉淀就可满足要求(图2-10)； 而锅炉、电子工业等高标准用水，则要在常规水处理工艺基础上进行深 度处理，如图2-11所示。
第1章 水质与水质标准
1.5 污水的排放标准 1.5.1 污水排放标准制定的依据
水质工程学
1.污水：（1）物理指标：水温、色度、臭味、固体含量及泡沫（2）化学指标：①无机物指标：酸碱度、氮、磷、无机盐类及重金属离子②有机物指标：BOD、COD、TOD、TOC2.BOD：在水温为20度的条件下，由于微生物的生活活动，将有机物氧化为无机物所消耗的溶解氧量。
3.COD：用强氧化剂，在酸性条件下，将有机物氧化为CO₂与H₂O所消耗的氧量。
4.TOD：有机物质在燃烧中变成稳定的氧化物时所需要的氧量。
5.TOC：指水体中溶解性和悬浮性有机物含碳的总量。
6.为什么用BOD₅：由于有机物的生化过程延续时间很长，而5d的生化需氧量约占总碳氧化需氧量的70%~80%；20d以后的生化反应过程速度趋于平缓。
在工程实用，20d时间太长，故用5d生化需氧量BOD₅作为可生物降解有机物的综合浓度指标。
7.CODCr和CODMn：（1）CODCr：用重铬酸钾氧化，重铬酸钾氧化能力极强，可以比较完全地氧化水中各种性质的有机物。
所以常用CODCr。
（2）CODMn：用高锰酸钾作为氧化剂8.可生化性评价：（1）BOD₅/COD比值，一般大于0.3，可采用生化处理法（2）改善方法：难降解，大分子有机物通过混凝；溶解性大分子有机物通过厌氧化变成小分子有机物1.水体污染：排人水体的污染物在数量上超过该物质在水体中的本底含量和水体的环境容量，从而导致水的物理、化学及微生物性质发生变化，使水体固有生态系统和功能受到破坏。
2.水体自净：（1）定义：污染物随污水排人水体后，经过物理的、化学的与生物化学的作用，使污染的浓度降低或总量减少，受污染的水体部分地或完全地恢复原状的现象（2）机理：①物理净化作用：水体中的污染物通过稀释、混合、沉淀与挥发，使浓度降低，但总量不减②化学净化作用：水体中的污染物通过氧化还原、酸碱反应、分解合成、吸附凝聚(属物理化学作用)等过程，使存在形态发生变化及浓度降低，但总量不减③生物化学净化作用：水体中的污染物通过水生生物特别是微生物的生命活动.使其存在形态发生变化，有机物无机化，有害物无害化，浓度降低，总量减少。
水质工程学设计
《水质工程学》1课程设计计算说明书第一章总论一、设计任务某城镇生活用水自来水厂二、基本资料1、水厂净产水量： 93000 m3/d2、水质资料：水质条件如下：三、提供设计的自然资料（城市概况）某市一乡镇，供水包括集镇和下属的主要行政村。
1、地质条件：该地区地质上处于沉积平原，中部起伏平缓，地震烈度为7度，地基承载力为100KN/m2。
水厂厂址平面为一荒地，地形平坦，地面标高为 7.5m。
2、气象资料（1）年平均气温14.2℃，最高温度39o C，最低温度一15℃（2）年平均降雨量1060毫米，最大年降雨量1535毫米，最小年降雨量542.31毫米（3）主导风向：东南风3、最大冻土深度：100mm4、地下水平均水位：0.51m5、水源状况河流：河流从该镇西边缘穿过，为通航内河，河水位变化较小，水质较好，可作为供水水源。
河面宽约100米，河床稳定，流量大，自净能力强。
常水位0.9m，最高水位2.56m，最低水位-0.40m河水外堤地面标高6.0m四、水处理所用材料1、混凝剂：自选2、消毒剂：自选3、滤料：种类自选，需进行筛分，筛分结果资料：五、日用水量变化规律B 出厂水压力0.42MPa六、主要参考资料1、《给水工程》第四版中建出版社2、《室外给水设计规范》20063、《净水厂设计知识》中建出版社4、《给排水设计手册》1.3.10.11 中建出版社5、《净水厂设计》水利电力出版社6、《给排水快速设计手册1》中建出版社7、《给水处理工艺设计计算》8、《给水排水工程设计实训教程》机械工业出版社第二章总体设计1确定给水处理工艺流程根据以上原水水质分析，确定该厂的水处理工艺流程如下：第三章净水厂设计1 设计水量的计算该水厂的日供水量为93000 m3，水厂的自用水量为8%，因此水厂的设计供水量为Q=100440 m3/d=4185 m3 /h=1.16m3/s。
2 混凝剂的配制投加原水浊度为10—50，参考国内水厂成功经验，混凝剂选用PAC（碱式氯化铝）作絮凝剂，投加量13.5~64mg/L，最大投加量a=15mg/L，溶液浓度取10%，每天调制两次，采用计量泵（两台，一用一备，轮流使用）湿投，应用自动控制系统。
第一章 污水水质与污染指标
第一章 污水水质与污染指标污水：生活污水、工业废水、初降雨一、污水的物理性指标1 感官性状指标（1）温度：工业废水厂引起水体热污染。
危害① 水中的化学反应 ② 生化反应③ 水生生物的生命活动④ 可溶性盐类的溶解度⑤ 溶解氧在水体中的溶解度 ⑥可溶性有机物的溶解度 ⑦ 水体自净及其速率⑧ 细菌与微生物的增殖速度。
各地生活污水平均水温为10~20℃。
（2）色度：主要来源于金属化合物或有机化合物。
所含杂质不同，色度不同。
危害：色度升高，透光性下降，水生植物的光合作用受到影响，水体自净作用减弱。
（3）嗅与味：主要来源于还原性硫和氮的化合物、挥发性有机物和氯气等。
2 固体含量危害：产生色度，堵塞鱼腮，消耗溶解氧，恶化水质，吸附其他物质随水流迁移。
性质：有机、无机、生物 水中各种固体物的形态：水样 蒸发 总固体（TS ）TS ：定量水样在105~110℃烘箱中烘干至恒重所得重量。
水样 沉降 可沉降固体温度升高，饱和溶解氧浓度越低，亏氧量越低，大气复氧 速率越低，溶解氧含量减少。
温度升高，化学反应速度越高，耗氧量越高，溶解氧含量减少。
水样FS DS 悬浮固体SS挥发性可过滤固体VFS ：尿素、FFS ：化物等无机物VSS ：在马福FSS ：灰分二、污水的化学性指标1 无机污染物指标（1）酸碱度，无机盐及指标：一般要求后污水的pH值在6~9之间。
当天然水体遭受酸碱污染时，pH值发生变化，消灭或抑制水体中生物的生长，妨碍水体自净，还腐蚀船舶。
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：氮氧化合物碱度，碳酸盐碱度，重碳酸盐碱度。
（2）植物性营养元素：过多的氮、磷进入天然水体易导致富营养化，导致水体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，并可能使某些湖泊由贫营养湖发展为沼泽和干地。
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。
它消耗水体中的溶解氧，促进藻类等浮游生物的繁殖，形成水花、赤潮，引起鱼类死亡，水质迅速恶化。
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1.2.2.水体的自净作用
（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
（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。
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
1.3.2.2 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：0Βιβλιοθήκη 0.0010.0005
淡水 湖
咸水 湖
河 流
土壤 深层地下水 冰帽及地下水
冰川 大气 海 生物 洋 体内
存在状态
1.1.2.2中国水资源的利用状况
（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
❖ 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。
1.2 水体污染与自净
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。
1.2.2.水体的自净作用
（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
❖ 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。
return
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。
工业用水
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。
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。
1.3.1.2 污染类型
（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 .2 水体中主要污染物的性质及危害
耗氧有机物 有毒有机物
1.3.2.2 耗氧污染物
（2）耗氧污染物的分解与溶解氧平衡
1.3.2.2 耗氧污染物
❖ 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
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
据据废废水水的来的源 生活废水（domestic)
来源
工业废水 (industrial)
据污染物的化学 类别
有机废水(organic) 无机废水(inorganic）
1.3.1.2污染类型
（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
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。
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
（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。
生活污染源
❖ 生活污水中杂质很多，但其总量只占0.1—1％， 其余都是水分。
❖ 生活污水一般呈弱碱性，pH约为7.2—7.8。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。
1.3 水体污染源与污染物
1.3.1 水体污染源与污染类型
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、湖泊水仅占淡水总量的0.3%
分布率/%
地球上水资源及其存在状态分布
2.15
97.2
0.4
0.31 0.31
0.2
0.009 0.008 0.0001 0.005
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， 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1-2
1.3 水体污染源与污染物
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
第一章
绪论、污水的水质指标
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
1.1.1.2. 社会循环
水的社会循环对自然循环的影响
平衡 破坏
给水 处理
自然循环
取水
排放 社会循环
平衡 破坏
水污染 控制工
程
1.1.2 水资源
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