环境工程概论

面积 年降水 年径流 径流系 3 （万 m ） 量（mm） 量（mm） 数 4347.5 741 332 0.45 3012.0 740 151 0.20 2420.0 756 339 0.45 1780.0 1596 661 0.41 1398.0 165 165 1.00 1050.0 790 306 0.39 761.5 456 39 0.09 2704 798 1566 314 0.58 0.39
1053 2406 30
30.06 0.05 68.68 0.86
9.1 1.1 0.2 0.1 0.3 3500.8
0.26 0.08 0.006 0.003 0.04 100
各大洲年降水和年径流状况
亚洲 非洲 北美洲 南美洲 南极洲 欧洲 澳洲 大洋州 （诸岛） 133.5 全球陆地 14902.5
1.2 我国地表水水质现状
环境状态公报

近年，全国地表水国控断面总体为轻度污染。 十大流域的国控断面中，水质断面比例 Ⅰ～Ⅲ类 Ⅳ～Ⅴ类 劣Ⅴ类 2012 68.9% 20.9% 10.2% 2013 71.7% 19.3% 9.0%
2 水体污染和主要污染物
2.1 水体污染 2.1.1 水体概念与分类
（5）水体中的其他污染物 另外的污染物像石油类污染物，还有如火电站和原 子能发电站大量的热废水排入水体造成的热污染；原 子能反应堆、原子能电站等排泄物又引起水体的放射 性污染。
2.3
水体自净作用
水体能够在其环境容量的范围以内，经过水体的物理、 概念 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。 分类 按 作 （1）物理自净：稀释、扩散、挥发、沉淀等 用 （2）化学自净：氧化、还原、吸附、凝聚、中和等 机 理 （3）生物自净：微生物分解代谢等 分
d Q2 K dx
Q2——污染物质扩散量，mg/m2.s； d ——单位路程长度上的浓度变化值，mg/m3.s ； dx K——扩散系数，与河流的弯曲程度、河床底部的粗 糙度以及流速、水深有关，m2/s ；
（二）水体混合稀释
水体混合是一个逐渐进行而非瞬时完成的过程，其影响因素包括：
废水流量与河水流量的比值：比值越大，完全混合需要的距离越长；
2.3.2 水体的生化自净 （一）水体中氧的消耗与溶解
耗氧过程包括以下几方面：
有机物被微生物氧化分解的过程； 废水中的还原性物质（如SO32-等）和水底沉积淤泥的分解过程； 一些水生植物的夜间呼吸过程。
复氧过程包括以下几方面：
水体和废水中原来含有的氧；
大气中的氧向含氧不足的水体中扩散溶解，直至氧饱和；
1977年为161mm
1985年为321mm 2002年达484.6mm 沉降中心最大沉降 量超过2m的有上海、天 津、太原、西安、苏州、 无锡、常州等城市，天 津塘沽的沉降量达到 3.1m
1.2 水资源利用与保护

在可供淡水有限的情况下，应积极采取措施保护宝 贵的资源。一般采用以下几种措施： （1）提高水的利用效率，开辟第二水源 降低工业用水量，提高水的重复利用率 实行科学灌溉，减少农业用水浪费 回收利用城市污水，开辟第二水源 （2）调节水源流量，增加可靠供水 建造水库 ；跨流域调水 ；地下蓄水 ；海水淡 化 ；拖移冰山 ；恢复河、湖水质 ；合理利用地 下水 。 （3）加强水资源管理 （4）完善下水道建设，发展城市污水处理厂
。
2.3.3 水环境容量
一定水体在规定的环境目标下所能容纳污染物质的最大负荷，称为水环境容量。
其容量大小与下列因素有关：
（1）水体特征
水体的各种水文参数（河宽、河深、流量、流速等）；
背景参数（pH值、碱度、硬度、污染物背景值等）；
自净参数（物理的、物理化学的、生物化学的）； 工程因素（水上的闸、堤、坝等工程设施，污水排放方式和位置）。
2.3.1 废水在水体中的稀释和扩散 （一）稀释机理
污染物质进入河流后，产生了两种运动形式：
推流或平流：污染物质由于河流流速的推动沿着水流前进的方向运动；
Q1
Q1——污染物质推流量，mg/m2.s； v ——河流流速，m/s； ρ ——污染物质量浓度，mg/m3；
扩散：污染物质由高浓度处向低浓度处迁移。
水生植物白天的光合作用放出氧气，溶于水中。
废水排入点 10 DO (mg/L) 8 6 4 最缺氧点 DO浓度 时间/d 0 2 4 6 8 10 最初的亏氧量 亏氧量 水中实际DO值 饱和溶解氧
2
典型的氧垂曲线
意义：“氧垂曲线”表示了河流的自净过程，以及最缺氧点距离排污点
的位置和最低的DO含量，为控制河流污染、制定污染治理方案提供依据
概 念 水体系河流、湖泊、沼泽、水库、地下水、冰川和 海洋等“贮水体”的总称。在环境科学领域中，水 体不仅包括水，而且还包括水中的悬浮物、底泥及 水中生物等。从自然地理的角度看，水体是指地表 水被覆盖的自然综合体。 海洋水体 水体 陆地水体 地表水体 地下水体
分 类
2.1.2
概 念
水体污染
水体污染是指排入水体的污染物在数量上超过 了该物质在水体中的本底含量和水体的环境容 量，从而导致水体的物理特性、化学特性和生 物特性发生不良的变化，破坏了水中固有的生 态系统，破坏了水体的功能及其在经济发展和 人民生活中的作用。 按产生原因分 自然污染：如矿石的自然溶解 人为污染：对水体危害大 物理性污染 搂污染物类型分 化学性污染 生物性污染
废水排放口的形式：岸边集中排放，混合慢；河流中央分散排放，混
合快；
河流的水文条件：如河深、河水流速、河道弯曲状况、是否有急流、
跌水等。
混合系数：参与混合稀释的河水流量与河水总流量之比。
Q a 1 Q
a——混合系数；
ห้องสมุดไป่ตู้
(Q1 Q)
Q1——参与混合稀释的河水流量；
Q——河水总流量； 在完全混合断面前，a<1；完全混合断面上及其下游，a=1。
（3）有机无毒物 有机无毒物主要指需氧有机物。有机污染物排入河流 后，主要引起两个方面的影响，一是生态效应，一是 溶解氧效应。
（4）有机有毒物 这类物质多属于人工合成的有机物质，往往含量低， 毒性大，异构体多，毒性大小差别悬殊。常见的有：农 药、酚类化合物、多环芳烃（PAH）、多氯联苯（PCB）、 表面活性剂等。
总需氧量(TOD)等。
（三）生物学指标
细菌总数、总大肠菌群数、各种病原细菌、病毒等。
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。
可供人类直接利用的水资源是十分有限的 全球水资源的可利用量不到1%，仅是河流、湖泊等地 表水和地下水的一部分。只有约20%的淡水是人类易于利用 的，而能直接取用的河、湖泊水仅占淡水总量的0.3%.
地球上水资源的分布
水资源存在状态 1．海洋水 2．地下水 其中：地下咸水 地下淡水 3．土壤水 4． 冰川与永久积雪 5．永冻土底水 6．湖泊水 其中：咸水 淡水 7．沼泽水 8．河川水 9．生物水 10．大气水 总计 总水量 4 3 体积（10 km ） 占总水量% 133800 96.54 2340 1.69 1287 0.94 1053 0.75 1.7 0.001 2406 1.74 30 0.022 17.1 0.013 8.5 0.006 9.1 0.007 1.1 0.0008 0.2 0.0002 0.1 0.0001 1.3 0.001 138597.5 100 淡水量 4 3 体积（10 km ） 占总水量%
用两种指标表示水体被细菌污染的程度：1ml水中细菌（杂 菌）的总数与水种大肠菌的多少。水中含有大肠菌，即说明 已被污染。
生存的基本条件，一般含量低于 4mg/L时鱼类就会窒息死亡。
有毒物质指标：我国已制定了“地面水中有害物质的最高允
许浓度”的指标，列出汞、隔、铅、铬铜、锌、镍、砷、氰 化物、氟化物、挥发性酚、石油类、六六六、DDT等40种有 毒物质
时，C、H、N、S分别被氧化为CO2、H2O、NO和SO2时的需氧量。
TOC：Total Organic Carbon 总含碳量，污水中有机污染物
的总含碳量。
DO：dissolved oxygen 水中溶解氧的量。该指标是水生生物 悬浮物：指水中呈固体状的不溶解物质。 细菌污染指标：在水处理工程中，对污水进行细菌分析主要
3.2 水体中重金属的转化
目前大多数国家都采用5天（20℃）作为测定的标准时间，获得5天 生化需氧量，记作BOD5。
事实上，有机物彻底生化分解的时间很长，在20℃下需要100天以上， 经过20天时间大约能完成95％～99％，5天只能完成70％左右。
TOD：Total Oxygen Demand 总需氧量，当有机物完全被氧化
（2）污染物特征
污染物的扩散性、持久性、生物降解性等； 耗氧有机物>难降解有机物>重金属的水环境容量。
（3）水质目标
根据水体的用途和功能，确定水体中污染物的允许存在量； 水质目标的确定带有一定社会性。
体
3
水体中污染物的转化
3.1 水体中有机物的生物降解
有机物在水中的降解主要通过化学氧化、光化学氧 化和生物化学氧化来实现，其中生物化学氧化作用具 有最重要的意义。
分 类
2.1.3 水质（污染）指标
（一）物理性指标
感官物理性状指标：温度、色度、嗅和味、浑浊度、透明度等； 其他指标：总固体、悬浮固体、溶解固体、可沉固体、电导率等；
（二）化学性指标
一般化学性指标：pH、碱度、硬度、各种阳离子、各种阴离子、总