环境工程学课件：第一章水质与水体自净
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第1章 水质与水体自净
化学性污染
来 源
污 染 物 性 质
物理性污染
生物性污染
酸碱和无机 盐类物质 氮、磷
无机污染物质 无机有毒物质 有机有毒物质
碳水化合物、蛋 白质、脂肪和酚、 醇等
需氧污染物质
分类 重金属
植物营养物质 油类污染物质
各种有机农药、 多环芳烃、芳 香胺
炼油、石油化工、 化学性污染 海底采油、油轮等 造成
固体物质和 泡沫等
总硬度＝碳酸盐硬度＋非碳酸盐硬度
在水处理工程中，有时要求分别知道碳酸盐硬度和非碳 酸盐硬度的含量。如果已经测得水样总硬度和各种碱度， 计算方法: 设S=碳酸盐碱度+重碳酸盐碱度= [HCO3-] + 2[CO32-] 则： (1)当1/2S﹤总硬度时：碳酸盐硬度=1/2S, 非碳酸盐硬度=总硬度－1/2S (2)当1/2S=总硬度时：碳酸盐硬度=总硬度, 非碳酸盐硬度=0 (3)当1/2S﹥总硬度时：碳酸盐硬度=总硬度, 非碳酸盐硬度=0。 这时1/2S与总硬度的差值称为“负硬度”。 即负硬度=1/2S －总硬度
在一定程度下，水体能自身调节和降低污染—水的自净能力
概念：水体因接受过多的杂质而导致其物理、化学及生 物学特性的改变和水质的恶化，从而影响水的有效利用， 危害人体健康的现象，就是人们常说的水污染。
自然污染
主要是自然原因造成的
人为污染
是人类生活和生产活动中产生的 废物对水的污染
水污染的分类和影响
工业废水 农业废水 生活污水 矿山废水
水体 海洋 冰川与永久积雪 地下水 水冻层中冰 湖泊水 土壤水 大气水 沼泽水 河流水 生物水 总计 水储量 103 km3 1,338,000.0 24,064.1 23,400.0 300.0 176.4 16.5 12.9 11.5 2.12 1.12 1,385,984.6 % 96.5379 1.7362 1.6883 0.0216 0.0127 0.0012 0.0009 0.0008 0.0002 0.0001 100 1,350,955.4 97.472 6 85.4 0.0062 12,870.0 0.9286 咸水 103 km3 1,338,000.0 % 96.537 9 24,064.1 10,530 300 91 16.5 12.9 11.5 2.12 1.12 35,029.24 1.7362 0.7597 0.0216 0.0066 0.0012 0.0009 0.0008 0.0002 0.0001 2.5274 淡水 103 km3 %
环境工程学第一章
总固体TS = 溶解固体DS（总可滤残渣）+悬浮固体SS = 挥发性固体VS（600℃）+固定性固体FS = 可沉固体(颗粒大于10μm)+漂浮固体
4、比电导（specific conductance) 亦称电导率。是指25℃时长1米、横截面积为1平方米水中 的电导值，单位：mS/m 水的导电能力大小可用比电导来衡量，水中所含溶解盐类 越多，水中的离子数目越多，水的比电导值就越高。 水中溶解固体值与电导率之间并没有确定的一一对应关系
2
颜色（color）
水的颜色有真色和表色之分。水的色度大部分是由有机质分 解所产生的复杂有机物引起的，而胶体状态的铁或锰的化合 物也会导致色度产生。大部分产生色度的颗粒介于3.5-10m 之间，属于胶体颗粒范围。
测定方法
（天然水）铂钴标准比色法：用氯铂酸钾和氯化钴配成与天然 水黄色色调相同的标准比色系列，将水样与此标准系列进行 比色。1升水中含有相当于1毫克铂时所产生的颜色为1度。 废水或污水：文字描述或稀释倍数法。
Байду номын сангаас
三种碱度计算表 滴定结果 ⑴ P=0 ⑵ P<T/2 [OH-] 0 0 2[CO32-] 0 2P [HCO3-] T T-2P
⑶ P=T/2
⑷ P>T/2 ⑸ P=T
0
2P-T T
T
2(T-P) 0
0
0 0
例：取某河水水样100ml，用0.1000mol/L 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。 试求该水样的总碱度和各致碱阴离子的含量（以mmol/L计）。 解： 酚酞碱度P=0.40*0.1000*1000/100=0.40 mmol/L 总碱度T=7.20*0.1000*1000/100=7.20 mmol/L 故今P<T/2 ，查表得： 氢氧化物碱度=[OH-]=0 碳酸盐碱度=2[CO32-]=2P 故 [CO32-]=P=0.40 mmol/L=0.40*2*50=40mg/l （以 CaCO3 计） 重碳酸盐碱度=[HCO3-]=T-2P=7.20-0.80 =6.40 mmol/L=320 mg/l（以CaCO3计）
《环境工程学》第一章水质与水体自净
K 2 C r 2 O 7 C H 3 O H 4 H 2 S O 4 K 2 S O 4 C r 2 ( S O 4 ) 3 C O 2 6 H 2 O
TOD
2 C H 3 O H 3 O 2 2 C O 2 8 H 2 O
重铬酸钾标准法
原理：
是在水样中加如一定量的重铬酸钾和催化剂 硫酸银，在强酸性介质中加热回流一定时间 ，部分重铬酸钾被水样中可氧化物质还原， 用硫酸亚铁铵滴定剩余的重铬酸钾，根据消 耗重铬酸钾的量计算COD的值。
总含盐量（mg/L ）＝Σ阳离子（mg/L ）+阴离子（ mg/L ）。
阳离子主要考虑 Ca2+，Mg2+ ，Na+，K+； 阴离子主要为 HCO3-，CO32-，SO42-，Cl-。 根据电荷平衡，ΣmC(Mm+)＝ΣaC(Aa-)，M和A单 位为molL-1或mmoL-1。
分析误差由下式：
mC(Mm)aC(Aa) 100% 5%
1[mC(Mm)aC(Aa)] 2
如果误差大于5％，则应该考虑是否测定有误或分析 项目不完全。
4、碱度
• 碱度：水接受质子的能力。与平常酸碱反应的概念 类似 。所以用水中所有能与强酸作用的物质的总量来表示碱度 。主要由HCO3-，CO32-，OH-产生
• 酚酞碱度：以酚酞为指示剂，用标准盐酸滴定至无色时用 去盐酸的物质的量，称为酚酞碱度（P）。
污水处理厂
排放渠 自
然
给
水
静
管
水
网
站
水
生产用水设备（2）
体
接续系统
或
直流系统（1）
生产用水设备（1）
土
直流系统（2） 壤 废水处理从厂
TOD
2 C H 3 O H 3 O 2 2 C O 2 8 H 2 O
重铬酸钾标准法
原理：
是在水样中加如一定量的重铬酸钾和催化剂 硫酸银，在强酸性介质中加热回流一定时间 ，部分重铬酸钾被水样中可氧化物质还原， 用硫酸亚铁铵滴定剩余的重铬酸钾，根据消 耗重铬酸钾的量计算COD的值。
总含盐量（mg/L ）＝Σ阳离子（mg/L ）+阴离子（ mg/L ）。
阳离子主要考虑 Ca2+，Mg2+ ，Na+，K+； 阴离子主要为 HCO3-，CO32-，SO42-，Cl-。 根据电荷平衡，ΣmC(Mm+)＝ΣaC(Aa-)，M和A单 位为molL-1或mmoL-1。
分析误差由下式：
mC(Mm)aC(Aa) 100% 5%
1[mC(Mm)aC(Aa)] 2
如果误差大于5％，则应该考虑是否测定有误或分析 项目不完全。
4、碱度
• 碱度：水接受质子的能力。与平常酸碱反应的概念 类似 。所以用水中所有能与强酸作用的物质的总量来表示碱度 。主要由HCO3-，CO32-，OH-产生
• 酚酞碱度：以酚酞为指示剂，用标准盐酸滴定至无色时用 去盐酸的物质的量，称为酚酞碱度（P）。
污水处理厂
排放渠 自
然
给
水
静
管
水
网
站
水
生产用水设备（2）
体
接续系统
或
直流系统（1）
生产用水设备（1）
土
直流系统（2） 壤 废水处理从厂
水污染和水体自净(课堂PPT)
HOME .22水处理的基本原则和方法
水处理
给水处理
废水处理
▪ 给水处理的基本方法
原水 混
沉
过
消 饮用水
凝
淀
滤
毒
最常用的地表水处理流程
.
23
水处理的基本原则和方法
废水处 理原则
改革生产工艺，大力推进清洁生产，减少废物排放量
例如，采用无水印染工艺可以消除印染废水的排放；采用无氰 电镀可使废水中不再含氰等。
溶解氧浓度随着有机物 被微生物氧化分解而大 量消耗，很快降到最低 点；随后，由于有机污 染物的无机化和藻类的 光合作用及其他好氧微 生物数量的下降，溶解 氧又渐渐恢复到原来的 水平。
.
17
水体自净
a——有机物分解的耗氧曲线（累积耗氧量） b——水体复氧曲线（累积复氧量） c——氧垂曲线 CP——最缺氧点（氧垂点）
娱乐旅游和
水
水上运动
水能利用
航运、景观用水
7
生态用水 .
水循环和污染
▪ 水污染：水体因某种物质的介入，而导致其化学、物理或放射性
等方面的特性的改变，从而影响水的有效利用，危害人 群健康或者破坏生态环境，造成水质恶化的现象。
无机污染物质、无机有 毒物质、有机有毒物质 、需氧污染物质、植物 营养物质、油类污染物 质 悬浮物质污染、热污 染、放射性污染
生物法
主要是利用微生物 的作用，使废水中 呈溶解和胶体状态 的有机污染物转化 为无害的物质。根 据微生物类别可分 为好氧生物处理和 厌氧生物处理。
实际废水处理中往往是多种方法组合使用
.
25
水处理的基本原则和方法
▪ 废水处理的基本方法（按照不同处理程度分）
一级处理
水处理
给水处理
废水处理
▪ 给水处理的基本方法
原水 混
沉
过
消 饮用水
凝
淀
滤
毒
最常用的地表水处理流程
.
23
水处理的基本原则和方法
废水处 理原则
改革生产工艺，大力推进清洁生产，减少废物排放量
例如，采用无水印染工艺可以消除印染废水的排放；采用无氰 电镀可使废水中不再含氰等。
溶解氧浓度随着有机物 被微生物氧化分解而大 量消耗，很快降到最低 点；随后，由于有机污 染物的无机化和藻类的 光合作用及其他好氧微 生物数量的下降，溶解 氧又渐渐恢复到原来的 水平。
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水体自净
a——有机物分解的耗氧曲线（累积耗氧量） b——水体复氧曲线（累积复氧量） c——氧垂曲线 CP——最缺氧点（氧垂点）
娱乐旅游和
水
水上运动
水能利用
航运、景观用水
7
生态用水 .
水循环和污染
▪ 水污染：水体因某种物质的介入，而导致其化学、物理或放射性
等方面的特性的改变，从而影响水的有效利用，危害人 群健康或者破坏生态环境，造成水质恶化的现象。
无机污染物质、无机有 毒物质、有机有毒物质 、需氧污染物质、植物 营养物质、油类污染物 质 悬浮物质污染、热污 染、放射性污染
生物法
主要是利用微生物 的作用，使废水中 呈溶解和胶体状态 的有机污染物转化 为无害的物质。根 据微生物类别可分 为好氧生物处理和 厌氧生物处理。
实际废水处理中往往是多种方法组合使用
.
25
水处理的基本原则和方法
▪ 废水处理的基本方法（按照不同处理程度分）
一级处理
第1章 水质与水体自净
9、生化需氧量（Biochemical Oxygen Demand）
BOD: 在有氧条件下，水中可分解的有机物由于好氧微生物的作用而被 氧化分解而无机化，这个过程所需的氧量叫做生物化学需氧量，简称生 化需氧量，以mg/L为单位）。 测定意义：反映水中可生物降解的有机物的量。 全部生物氧化需要100d完成，20d大约能完成95%~99%，5d大约完成 70%。 BOD5：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；通常以20℃为测定的标准温度。 方法原理： 1、测得原水样溶解氧量C1, 2、20℃培养5d后溶解氧量为C2， 则BOD5= C1 - C2 BOD/ COD > 0.3 则适宜用水物化学处理
生化需氧量的变化：
生化需氧量的变化符合一级反应动力学，即耗氧速率与残留 的可分解有机物的浓度成正比：
dLt = − k 1' Lt dt
（1-12）
其中：Lt 为不同时刻的有机物浓度，（在这里以氧的当量表示 ，即BODt，也就是在时间t（日）剩余的有机物的量mg/L）
k 1' 为反应速率常数，d-1,温度不同， k 1' 值不同，但可以
7、硬度：
水中某些二价金属离子能与肥皂作用生成沉淀和与某些阴离 子化合生成水垢。最重要的致硬离子是钙镁离子。 碳酸盐硬度：由钙镁的碳酸盐和重碳酸盐所形成，能经煮沸 而除去，也称“暂时硬度”。 非碳酸盐硬度：由钙镁的硫酸盐、氯化物等形成，不受加热 的影响，又称“永久硬度”。 总硬度：水中碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度之和。 总硬度的测定方法目前普遍采用EDTA络合滴定法。 碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度通过总硬度和各种碱度来计算， 方法见P25。
8、化学需氧量（Chemical Oxygen Demand）
《环境工程学》第一章 水质与水体自净
二、水质标准
（一）饮用水水质标准
《生活饮用水卫生标准》（GB 5749-2006）
（二）地表水环境质量标准
《地表水环3097-1997） 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：
Ⅰ类：主要适用于源头水、国家自然保护区。 Ⅱ类：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
由于废水中有机物的组成比较复杂，很难分别确定（定性）并测定其中 各类污染物的量（定量），因此，根据它们都消耗水中溶解氧这一特点，通 常采用的指标有：生物化学需氧量（BOD）、化学需氧量（COD）和总需氧 量（TOD），来反映水中好氧有机物的含量。
化学需氧量（COD，Chemical Oxygen Demand）
我国水资源总量占世界第6位，但人均占有量不足世界平均水平的三分 之一。我国的水资源存在着严重的时空分布不均衡性：空间上，东南多，西 北少；时间上，冬春少雨，夏季多雨。
我国是一个严重缺水的国家。按正常需要和不超采地下水，年缺水总量 约为300－400亿立方米。每年农田受旱面积700～2000万公顷。全国600余座 城市中有400座供水不足，100多座严重缺水。水资源短缺已经成为我国尤其 是北方地区经济社会发展的严重制约因素。
（二）化学性水质指标
一般化学性指标：pH、碱度、硬度、各种阳离子、各种阴离子、总 含盐量、一般有机物质等；
有毒化学性指标：重金属、氰化物、多环芳烃、农药等； 氧平衡指标：溶解氧(DO)、化学需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)、
总需氧量(TOD)等。
（三）生物学水质指标
细菌总数、总大肠菌群数、各种病原细菌、病毒等。
1、污染物的分类 P46
第一类污染物 能在环境或动植物体内蓄积，对人类健康产生长期不良影响者。 须在车间或车间处理设施排放口采样。
水质与水体自净PPT课件
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
-
16
第二节 水体污染（Water pollution)
水体是海洋、湖泊、河流、沼泽、水库、 地下水的总称。
按水体的类型 海洋水体和陆地水体
陆地水体---地表水水体和地下水水体。
-
17
第二节 水体污染（Water pollution)
-
8
第一节 水资源及水循环
一、水资源(Water resource)
现在或将来，一切可用于生产和生活的地表
水和地下水的总称。 ☆水资源总量：
降水形成的地表和地下产水量。
-
9
第一节 水资源及水循环
一、水资源(Water resource) ☆地表水资源量：
江河湖泊冰川等地表水体的动态水量。 ☆地下水资源量：
2、只反应可生物降解有机物含量。 3、时间较长。
-
38
化学性指标
化学需氧量（COD） 有 COD: chemical oxygen demand
用化学方法氧化分解废水水样中有机物过程中所
机 消耗的氧化剂量折合成氧量（O2）（mg/L）。
性 表示废水中还原性物质的物质的量。 （有机、无机）
指 COD=CODB+CODNB CODB=1.72BOD5 标 氧化剂:高锰酸钾 KMnO4 (称CODMn 或OC )
㈠ 水资源现状 1. 世界水资源总量 2. 我国水资源的特点 ⑴水量在地区分布上不平衡 ⑵水量在时程分配上很不均匀 ⑶水土资源组合不相适应
-
12
第一节 水资源及水循环
一、水资源(Water resource)
环境工程学课件第一章水质与水体自净
自净半衰期
污染物浓度降低一半所需的时间，反映自净 过程的快慢。
自净动力学模型
描述自净过程中污染物浓度随时间变化的数 学模型，可用于预测和评估自净效果。
自净能力评价
01
自净容量
水体在特定条件下所能容纳的污 染物的最大量，反映水体的自净 潜力。
自净效率
02
03
自净能力指数
单位时间内水体去除污染物的量 与水体中污染物总量的比值，反 映水体的自净效果。
水资源保护策略与措施
节约用水
通过提高水资源利用效率，减少浪费，推广节水技术和普及节水 意识。
治理水污染
加强污染源控制，推动工业废水治理和农业面源污染治理，保护水 体生态环境。
水资源调配
通过跨区域调水、蓄水工程和水资源市场等手段，实现水资源的优 化配置和高效利用。
可持续发展理念在水资源管理中应用
综合性管理
工业固废
工业生产过程中产生的固体废弃物 ，如废渣、废石、尾矿等，堆积或 填埋不当会对水体造成污染。
农业污染源及危害
农药污染
农业生产中使用的农药，部分残留在 土壤和农作物中，通过雨水冲刷进入 水体，对水生生物和人类健康造成危 害。
化肥污染
畜禽养殖污染
畜禽养殖产生的粪便和废水，含有大 量有机物和氮、磷等营养物质，未经 处理直接排放会对水体造成污染。
环境工程学课件第一章水 质与水体自净
汇报人：XX
目录
• 水质概述 • 水体自净原理 • 水质指标与检测方法 • 水污染来源与危害 • 水处理技术与方法 • 水资源保护与可持续发展
01
水质概述
水质定义及意义
水质定义
水质是指水体的物理、化学和生物特性的综合表现，反映了水体的纯净程度、污染状况及其对人类和生态环境 的影响。
环境生态工程之水体自净培训课件
环境工程学
水污染控制工程 大气污染控制工程 固体废物处理与资源化
1
第一篇 水质净化与水污染控制工程
环境工程学(第3版） 作者： 蒋展鹏 主编 出 版 社：高等教育出版社 出版时间：2013-3-1
第一章 水质与水体自净 第一节 水的循环与污染 第二节 水质指标与水质标准 第三节 废水的成分与性质 第四节 水体自净作用与水环境容量
7
《水污染控制工程》 (第三版)
作者： 高廷耀，顾国维，周琪 主编 出版社： 高等教育出版社 出版时间： 2007-3-1
第九章 污水水质和污水出路
第十章 污水的物理处理
上篇 排水管渠系统
第十一章 污水生物处理的基本概念
第一章 排水管渠系统
和生化反应动力学基础
第二章 排水管渠水力计算
第十二章 活性污泥法
第五节 水处理的基本原则和方法
本书全面、系统地论述了环境工程的 第二章 水的物理化学处理方法 基 及 第 内 化法 第 大 制 释工 固 术 终 性 学 材 使其学法本一容以二气、程体，处、、，用发处控本理 篇 包 及 篇 质 气 及 废 固 置 振 环 也 。展水 理大 制书论 括 水 量 态 其 物 体 ， 动 境 可质 方气 。可、 水 处 与 污 他 管 废 以 和 工 供趋净 法污 作污 质 理 大 染 污 理 物 及 光 程 相第势化、染为染 与 工 气 物 染 系 资 噪 污 、 关三。与 水 控 普防 水 程 污 控 防 统 源 声 染 化 领篇全水 的 制 通治 体 系 染 制 治 ， 化 、 的 工 域固书生 高污 工技 自 统 、 以 技 城 、 电 防 等 的体分废物 等染 程术 净 与 颗 及 术 市 综 磁 治 专 科为物化 院控 ，与 、 最 粒 污 ， 垃 合 辐 技 业 技3篇污学 校制 内控 水 终 污 染 内 圾 利 射 术 学 人，染处 环工 容制 的 处 染 物 容 处 用 、 。 生 员共控程包工 物 置 物 的 包 理 与 放 的 参理 境1制，括程理。控稀括技最射教考方科2章。第第三四第第第第第第第第第第第第第第第第章章一二三四五一二三四五六七八一二三节节节节节节节节节节节节节节节节废水水水水水水水水的废好好厌生水废废处给再废最中中中中的生水氧氧氧物处水水理水生水终粗悬溶有其物处悬附生脱理土人工与水的处大浮解害他化理浮着物氮厂地工程排系最置颗物物微物学微生生处除污处湿系水统终粒质质生理处生长长理磷泥理地统工处物和的物化理物处处技技处技处与程置质胶去的学方学理理术术理术理系的体除去处法基技技技技统去 物 除 理 础 术 术 术 术质 方除的 法去除
水污染控制工程 大气污染控制工程 固体废物处理与资源化
1
第一篇 水质净化与水污染控制工程
环境工程学(第3版） 作者： 蒋展鹏 主编 出 版 社：高等教育出版社 出版时间：2013-3-1
第一章 水质与水体自净 第一节 水的循环与污染 第二节 水质指标与水质标准 第三节 废水的成分与性质 第四节 水体自净作用与水环境容量
7
《水污染控制工程》 (第三版)
作者： 高廷耀，顾国维，周琪 主编 出版社： 高等教育出版社 出版时间： 2007-3-1
第九章 污水水质和污水出路
第十章 污水的物理处理
上篇 排水管渠系统
第十一章 污水生物处理的基本概念
第一章 排水管渠系统
和生化反应动力学基础
第二章 排水管渠水力计算
第十二章 活性污泥法
第五节 水处理的基本原则和方法
本书全面、系统地论述了环境工程的 第二章 水的物理化学处理方法 基 及 第 内 化法 第 大 制 释工 固 术 终 性 学 材 使其学法本一容以二气、程体，处、、，用发处控本理 篇 包 及 篇 质 气 及 废 固 置 振 环 也 。展水 理大 制书论 括 水 量 态 其 物 体 ， 动 境 可质 方气 。可、 水 处 与 污 他 管 废 以 和 工 供趋净 法污 作污 质 理 大 染 污 理 物 及 光 程 相第势化、染为染 与 工 气 物 染 系 资 噪 污 、 关三。与 水 控 普防 水 程 污 控 防 统 源 声 染 化 领篇全水 的 制 通治 体 系 染 制 治 ， 化 、 的 工 域固书生 高污 工技 自 统 、 以 技 城 、 电 防 等 的体分废物 等染 程术 净 与 颗 及 术 市 综 磁 治 专 科为物化 院控 ，与 、 最 粒 污 ， 垃 合 辐 技 业 技3篇污学 校制 内控 水 终 污 染 内 圾 利 射 术 学 人，染处 环工 容制 的 处 染 物 容 处 用 、 。 生 员共控程包工 物 置 物 的 包 理 与 放 的 参理 境1制，括程理。控稀括技最射教考方科2章。第第三四第第第第第第第第第第第第第第第第章章一二三四五一二三四五六七八一二三节节节节节节节节节节节节节节节节废水水水水水水水水的废好好厌生水废废处给再废最中中中中的生水氧氧氧物处水水理水生水终粗悬溶有其物处悬附生脱理土人工与水的处大浮解害他化理浮着物氮厂地工程排系最置颗物物微物学微生生处除污处湿系水统终粒质质生理处生长长理磷泥理地统工处物和的物化理物处处技技处技处与程置质胶去的学方学理理术术理术理系的体除去处法基技技技技统去 物 除 理 础 术 术 术 术质 方除的 法去除
环境工程学第章 水质与水体自净
环境工程学第章水质与水体自净水是生命之源，也是环境中不可或缺的组成部分。
然而，随着人类生产和生活活动的不断发展，水体受到严重的污染和破坏。
因此，环境工程学中水质与水体自净的研究变得越来越重要。
水质的定义和影响因素水质的定义水质是指水体中所包含的各种物质的质量和数量的总和。
通常，评价水质的指标有水温、pH值、溶解氧、COD（化学需氧量）、BOD（生化需氧量）、氨氮等。
污染物对水质的影响水体污染主要来源于人类的生产和生活活动，其中排放的污染物会对水质造成直接或间接的影响。
以下是一些常见的污染物及对水质的影响：1.悬浮物：会使水变浑浊，对水生生物造成危害。
2.有机物：会降低水体中溶解氧的含量，对水生生物造成危害。
3.氨氮、亚硝酸盐、硝酸盐：会引起藻类爆发，造成富营养化和水华。
4.重金属：会积累在水生生物体内，对人体健康造成危害。
水体自净的机理水体自净是指自然环境下，水体中的各种污染物质通过自我净化的过程被去除，达到水质净化的目的。
水体自净是一个复杂的生态系统过程，其发生机理有以下几个方面：物理过程物理过程包括水体流动、沉淀和过滤等，这些过程可以将悬浮物和一些溶解物质从水体中去除。
化学过程化学过程包括氧化、还原、沉淀和过滤等，化学反应可以将有机物、氨氮、硝酸盐等污染物质分解为无害物质，同时也可以将一些重金属离子和对水生生物有害的物质通过沉淀和吸附等方式去除。
生物过程生物过程包括微生物、植物和水生动物等，它们可以通过吸附、吞噬和生化反应等方式去除污染物质，并且生物过程还可以增加水中DO（溶解氧）的含量，改善水体环境。
水体自净的应用水体自净是一种自然的净化机制，它在水环境中发挥了重要的作用。
因此，如何应用水体自净机制减轻水污染，改善水环境，是环境保护的重要问题。
生态修复生态修复是指利用生态系统的自净能力减轻和消除水体污染的过程。
生态修复主要采用的方法包括生物修复、植物修复和综合修复等。
溪流修复溪流是自然环境中的一条重要的自然水体，在城市化快速发展的过程中，很多溪流已经被污染和破坏。
环境工程学-水质与水体自净培训课件PPT(共 66张)
胶体物质colloid
悬浮物质
～ 10-6
10-6 ～ 10-3
10-3 ～ mm
水体中杂质存在的状态决定水处理工艺（单元）如何选择
2.2 水质指标和水质标准
2.2.1水质指标Water quality indicators
3、水质指标分类
水质指标的作用： 污水和受纳水体的物理学、化学、生物学等方面的特征是通
水污染控制工程
第一章 绪 论 第二章 水质与水体自净 第三章 水污染物物化控制工程 第四章 水污染物生化控制工程
环境工程学 如 何 学 好 水 篇?
水污染 控制
大气污染 控制工程
噪声控 制工程
固废的处理 与处置
1.把握好表征（表示）水质以及水体污染物的各种概念、参数。 2.把握好各种水体污染物的物理化学性质。 3.熟知与水相关的各种环境标准（环境质量标准和污染物排放标准） 4.注意搜集、积累、熟知一些不同工业生产的工艺流程。（造纸印染钢 铁电厂石化水泥工业等） 5.把握好生活污水和各种典型工业所产生废水所具有的特点。 6.把握好各种水污染治理所涉及到的技术、原理、工艺、设备。 7.提高综合解决水污染问题的能力。
（1）无机污染物质：
如 ：酸、碱、无机盐
（2）无机有毒物质：
化
如：重金属、氰化物
学
（3）有机有毒物质：
性
污
如： PAHs、农药
染
（4）需氧污染物质：
如：碳水化合物、蛋白质、醇等
（5）植物营养物质（富营养化）
如：N、P
（6）油类：
如：矿物油、动植物油、原油
2.1 水的循环与污染
2.1.4 水污染的分类和影响
水污染分类(Classification)
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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。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
7.20mL HCl
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 水的生物化学处理方法
1
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
A
图1－4 污染的井水
2
第一章 水质与水体自净
第一节 水的循环与污染
一、水资源分布
地球水体 13.9亿km3
时间t
图A1－20
有机物质好氧分解的两个阶段
24
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
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）
A
第二节 水质指标与水质32标准
《污水综合排放标准》（GB8978-1996）
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。
A
第二节 水质指标与水质14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
灼烧减重
总可滤残渣
挥发性固体 固定性固体
灼烧 600℃
总硬度测定 —— EDTA络合滴定法
A
第二节 水质指标与水质22标准
化学需氧量（COD）
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
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。
A
第一节 水的循环与12污染
第二节 水质指标与水质标准
一、水质指标
溶解物质
10-5 10-4 10-3
社
会 循
天然水体
环
生产、生活 排放
生活污水 生产废水
A
第一节 水的循环与4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
总固体
过滤 0.45µm
溶解固体 悬浮固体
总不可滤残渣
A
15
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？
A
第二节 水质指标与水质31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
（4） 溶解性气体
氧气
生物呼吸所需，腐蚀金属，水体缺氧会产生
二氧化碳
CH4、H2S等有害气体。 大多数天然水系中碳酸体系的组成物。
A
第二节 水质指标与水质18标准
总含盐量 ——也称总矿化度，
水中各种溶解性矿物盐类的总称
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+
总有机碳(TOC) 近于理论有机碳量值。
石油类
影响空气—水界面间氧的交换，被微生物降
解时耗氧，使水质恶化。
A
第二节 水质指标与水1质7 标准
（3）无机物指标
铝
铁
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。 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。
水中主要的阴离子：HCO3－、CO32－、SO42－ 、Cl－
A
19
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
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
A
第二节 水质指标与水质20标准
例1-2：取某河水水样100mL，用0.1000mol/L的HCl溶液测定
大肠菌群
水体被粪便污染程度的指标。
藻类
水体营养状态指标。
4、放射性指标
总α、总β、铀、镭、钍等 生物体受过量辐照 (特别是内射) 可引起各种放射病或烧伤等。
A
第二节 水质指标与水质29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 地表水环境质量标准 GB5749-85 生活饮用水卫生标准 CJ3020-93 生活饮用水水源水质标准 GB/T14848-93 地下水质量标准 GB11607-89 渔业水质标准 GB5084-92 农田灌溉水质标准 GB3097-97 海水水质标准 GB12941-91 景观娱乐用水水质标准 B8978-96 污水综合排放标准
A
第二节 水质指标与水质23标准
生物化学需氧量（BOD）
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）
需
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
8
太湖蓝藻爆发
图1－15 纯净水缺货
图1－16 太湖蓝藻
A
9
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）
A
第一节 水的循环与10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）
A
第二节 水质指标与水质30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：
I类 主要适用于源头水、国家自然保护区； Ⅱ类 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； Ⅲ类 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； IV类 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； V类 主要适用于农业用水区及一般景观要求水域。
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
A
第一节 水的循环与11污染
水体污染物
2、物理性污染物质
1）悬浮污染物质：固体物质
46.5036 g
悬浮?固体
挥发?性悬浮固体
46.4718g
46.4848 g
溶解固体？
67.9624g 总固? 体 68.0138g
固定性悬浮固体？
A
第二节 水质指标与水质16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
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；
b 时空分布不均衡。
A
第一节 水的循环与3污染
二、水循环
7.20mL。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
7.20mL HCl
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 水的生物化学处理方法
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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
A
图1－4 污染的井水
2
第一章 水质与水体自净
第一节 水的循环与污染
一、水资源分布
地球水体 13.9亿km3
时间t
图A1－20
有机物质好氧分解的两个阶段
24
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
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）
A
第二节 水质指标与水质32标准
《污水综合排放标准》（GB8978-1996）
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。
A
第二节 水质指标与水质14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
灼烧减重
总可滤残渣
挥发性固体 固定性固体
灼烧 600℃
总硬度测定 —— EDTA络合滴定法
A
第二节 水质指标与水质22标准
化学需氧量（COD）
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
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。
A
第一节 水的循环与12污染
第二节 水质指标与水质标准
一、水质指标
溶解物质
10-5 10-4 10-3
社
会 循
天然水体
环
生产、生活 排放
生活污水 生产废水
A
第一节 水的循环与4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
总固体
过滤 0.45µm
溶解固体 悬浮固体
总不可滤残渣
A
15
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？
A
第二节 水质指标与水质31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
（4） 溶解性气体
氧气
生物呼吸所需，腐蚀金属，水体缺氧会产生
二氧化碳
CH4、H2S等有害气体。 大多数天然水系中碳酸体系的组成物。
A
第二节 水质指标与水质18标准
总含盐量 ——也称总矿化度，
水中各种溶解性矿物盐类的总称
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+
总有机碳(TOC) 近于理论有机碳量值。
石油类
影响空气—水界面间氧的交换，被微生物降
解时耗氧，使水质恶化。
A
第二节 水质指标与水1质7 标准
（3）无机物指标
铝
铁
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。 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。
水中主要的阴离子：HCO3－、CO32－、SO42－ 、Cl－
A
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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
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
A
第二节 水质指标与水质20标准
例1-2：取某河水水样100mL，用0.1000mol/L的HCl溶液测定
大肠菌群
水体被粪便污染程度的指标。
藻类
水体营养状态指标。
4、放射性指标
总α、总β、铀、镭、钍等 生物体受过量辐照 (特别是内射) 可引起各种放射病或烧伤等。
A
第二节 水质指标与水质29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 地表水环境质量标准 GB5749-85 生活饮用水卫生标准 CJ3020-93 生活饮用水水源水质标准 GB/T14848-93 地下水质量标准 GB11607-89 渔业水质标准 GB5084-92 农田灌溉水质标准 GB3097-97 海水水质标准 GB12941-91 景观娱乐用水水质标准 B8978-96 污水综合排放标准
A
第二节 水质指标与水质23标准
生物化学需氧量（BOD）
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）
需
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
8
太湖蓝藻爆发
图1－15 纯净水缺货
图1－16 太湖蓝藻
A
9
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）
A
第一节 水的循环与10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）
A
第二节 水质指标与水质30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：
I类 主要适用于源头水、国家自然保护区； Ⅱ类 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； Ⅲ类 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； IV类 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； V类 主要适用于农业用水区及一般景观要求水域。
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
A
第一节 水的循环与11污染
水体污染物
2、物理性污染物质
1）悬浮污染物质：固体物质
46.5036 g
悬浮?固体
挥发?性悬浮固体
46.4718g
46.4848 g
溶解固体？
67.9624g 总固? 体 68.0138g
固定性悬浮固体？
A
第二节 水质指标与水质16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
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；
b 时空分布不均衡。
A
第一节 水的循环与3污染
二、水循环