水质工程学电子-水质工程学--污染与自净课件

水质工程学（下）电子教案水质工程学（下）电子教案 总论总论水质工程学水质工程学(下下)电子教案电子教案辽宁工程技术大学辽宁工程技术大学 建工学院市政系建工学院市政系水质工程学（下）电子教案水质工程学（下）电子教案 总论总论第第2 2章章 水体污染与自净水体污染与自净水体污染及其危害水体污染及其危害水体自净的基本规律水体自净的基本规律水环境保护（自学）水环境保护（自学）污水处理基本方法与系统污水处理基本方法与系统水质工程学（下）电子教案水质工程学（下）电子教案 总论总论水体污染及其危害水体污染及其危害环境容量：环境容量：自然环境自然环境容纳容纳污染物质污染物质能力的界限能力的界限。环境污染：环境污染：进入环境的进入环境的污染物超过其环境容量污染物超过其环境容量时，时，造成环境污染造成环境污染水体污染：水体污染：排入水体的污染物超过其环境容量时，排入水体的污染物超过其环境容量时，导致水体物理、化学、生物性质发生变导致水体物理、化学、生物性质发生变 化，使水体固有生态系统和水体功能受化，使水体固有生态系统和水体功能受 到破坏。到破坏。水体污染源：水体污染源：天然、人为（点源和面源）天然、人为（点源和面源）水质工程学（下）电子教案水质工程学（下）电子教案 总论总论水体的物理性污染及危害水体的物理性污染及危害无机物污染及危害无机物污染及危害有机物污染及危害有机物污染及危害病原微生物污染及危害病原微生物污染及危害水质工程学（下）电子教案水质工程学（下）电子教案 总论总论水体的物理性污染及危害水体的物理性污染及危害水温水温色度色度嗅和味嗅和味固体物质固体物质水质工程学（下）电子教案水质工程学（下）电子教案 总论总论无机物污染及危害无机物污染及危害氮、磷氮、磷酸、碱及无机盐酸、碱及无机盐硫酸盐与硫化物硫酸盐与硫化物氯化物氯化物有毒非重金属、重金属等有毒非重金属、重金属等水质工程学（下）电子教案水质工程学（下）电子教案 总论总论有机物污染及危害有机物污染及危害水质工程学（下）电子教案水质工程学（下）电子教案 总论总论病原微生物污染及危害病原微生物污染及危害数量多，分布广，存活时间长，数量多，分布广，存活时间长，繁殖速度快，随水流传播疾病繁殖速度快，随水流传播疾病水质工程学（下）电子教案水质工程学（下）电子教案 总论总论水体自净的基本规律水体自净的基本规律水质工程学（下）电子教案水质工程学（下）电子教案 总论总论 水体的自净作用水体的自净作用污染物进入水体后，通过物理、化学、生物的作污染物进入水体后，通过物理、化学、生物的作用，使污染物浓度降低或总量减少，将水体部分用，使污染物浓度降低或总量减少，将水体部分或全部恢复原状。或全部恢复原状。净化机制净化机制物理净化：物理净化：稀释、扩散、稀释、扩散、混合、沉淀混合、沉淀化学净化：化学净化：氧化、还原、分解、氧化、还原、分解、中和、吸附、凝聚中和、吸附、凝聚生物净化：生物净化：微生物对有机物微生物对有机物的氧化分解作用的氧化分解作用浓度降低浓度降低总量不减总量不减存在状态发生变化存在状态发生变化浓度降低浓度降低污染物总量降低污染物总量降低真正意义上的净化真正意义上的净化水质工程学（下）电子教案水质工程学（下）电子教案 总论总论污水排入河流的混合过程污水排入河流的混合过程 竖向混合阶段：竖向混合阶段：污染物排入河流后因污染物排入河流后因分子扩散、湍流扩散、分子扩散、湍流扩散、弥散作用逐步向河水弥散作用逐步向河水中分散，由于一般河中分散，由于一般河流的深度与宽度相比流的深度与宽度相比较小，所以首先在深较小，所以首先在深度方向上达到浓度分度方向上达到浓度分布均匀，从排放口到布均匀，从排放口到深度上达到浓度分布深度上达到浓度分布均匀的阶段称为竖向均匀的阶段称为竖向混合阶段，同时也存混合阶段，同时也存在横向混合作用。在横向混合作用。横向混合阶段：横向混合阶段：当深度上达到浓度当深度上达到浓度分布均匀后，在横分布均匀后，在横向上还存在混合过向上还存在混合过程。经过一定距离程。经过一定距离后污染物在整个横后污染物在整个横断面上达到浓度分断面上达到浓度分布均匀，这一过程布均匀，这一过程称为横向混合阶段。称为横向混合阶段。断面充分混合断面充分混合后阶段：后阶段：在横向在横向混合阶段后，污混合阶段后，污染物浓度在横断染物浓度在横断面上处处相等。面上处处相等。河水向下游流动河水向下游流动的过程中，持久的过程中，持久性污染物的浓度性污染物的浓度将不再变化，非将不再变化，非持久性污染物浓持久性污染物浓度将不断减少。度将不断减少。物理净化作用：物理净化作用：水质工程学（下）电子教案水质工程学（下）电子教案 总论总论 污染物在水体中产生污染物在水体中产生浓度梯度场浓度梯度场，污染物有高浓污染物有高浓度向低浓度迁移的过程。度向低浓度迁移的过程。分子扩散：布朗运动引起的物质分子扩散分子扩散：布朗运动引起的物质分子扩散-用于湖用于湖 泊、水库等静水体。泊、水库等静水体。紊流扩散：水体紊流流态引起的污染物浓度降低紊流扩散：水体紊流流态引起的污染物浓度降低-河流等动水体。河流等动水体。弥散：水体各层流速不同，引起的污染物浓度扩散弥散：水体各层流速不同，引起的污染物浓度扩散-异重流。异重流。污污染染物物沉沉于于河河底底，河河水水中中浓浓度度降降低低。（遇遇到到扰扰动动，产生二次污染）产生二次污染）扩散：扩散：沉淀：沉淀：水质工程学（下）电子教案水质工程学（下）电子教案 总论总论 水体的自净作用水体的自净作用水质工程学（下）电子教案水质工程学（下）电子教案 总论总论（1 1）氧化还原）氧化还原 Fe2+-Fe(OH)3 Mn2+-Mn(OH)4 Al3+-Al(OH)3 S2-SO42-Cr3+-Cr6+（2 2）酸碱反应酸碱反应（3 3）吸附与凝聚）吸附与凝聚 水体中存在的胶体微粒（表面带电），可以吸附水中的阴阳离子 化学净化作用：化学净化作用：水质工程学（下）电子教案水质工程学（下）电子教案 总论总论生物净化作用：生物净化作用：水质工程学（下）电子教案水质工程学（下）电子教案 总论总论河流氧垂曲线方程河流氧垂曲线方程菲里普斯（菲里普斯（PhelpsPhelps）方程方程 水质工程学（下）电子教案水质工程学（下）电子教案 总论总论水水体体污污染染与与恢恢复复水质工程学（下）电子教案水质工程学（下）电子教案 总论总论溶解氧溶解氧DO:DO:是划分污染程度的重要指标之一；保持自然生是划分污染程度的重要指标之一；保持自然生 态平衡的主要因素之一；衡量环境容量的主要指标之一。态平衡的主要因素之一；衡量环境容量的主要指标之一。1.1.河流中的溶解氧变化河流中的溶解氧变化 有机物被微生物降解，消耗水中的溶解氧，使有机物被微生物降解，消耗水中的溶解氧，使DODO下降；下降；有机物降解耗氧速率有机物降解耗氧速率-与有机物浓度成正比与有机物浓度成正比 河流流动过程中，接受大气复氧，使河流流动过程中，接受大气复氧，使DODO上升。上升。大气复氧速率大气复氧速率-与亏氧量成正比与亏氧量成正比 两种作用的结果两种作用的结果-形成氧垂曲线形成氧垂曲线2.2.河流氧垂曲线河流氧垂曲线 氧垂曲线：水氧垂曲线：水体受到污染后，水体中溶解氧逐渐被消耗，到体受到污染后，水体中溶解氧逐渐被消耗，到 临界点后又逐步回升的变化过程，称氧垂曲线。临界点后又逐步回升的变化过程，称氧垂曲线。水质工程学（下）电子教案水质工程学（下）电子教案 总论总论 第第一一段段（aoao）：有有机机物物浓浓度度高高，耗耗氧氧速速率率大大于于复复氧氧速速率率，DODO大幅度下降；大幅度下降；o o点溶解氧最低点溶解氧最低-氧垂点（最不利点）氧垂点（最不利点）第第二二段段（obob）：有有机机物物浓浓度度降降低低，耗耗氧氧速速率率小小于于复复氧氧速速率率，DODO开始逐渐回升。开始逐渐回升。第三段（第三段（b b以后）：溶解氧回升至起始阶段。以后）：溶解氧回升至起始阶段。水质工程学（下）电子教案水质工程学（下）电子教案 总论总论3.3.氧垂曲线方程氧垂曲线方程河水中有机物降解与溶解氧平衡的数学模式河水中有机物降解与溶解氧平衡的数学模式 （1 1）有机物耗氧动力学）有机物耗氧动力学 有机物生化降解的耗氧量正比于河水中有机物量有机物生化降解的耗氧量正比于河水中有机物量 =-K1 L ,t=0时,L=Lo Lt=Lo10-k1tLtt时刻水中残留的有机污染物的量；Lo初始时刻，有机物总量，即氧化全部有机物所需的氧量k1耗氧速率常数 k1=k2 T1-T2 k1=k20 20-T2 =1.047 k20=0.1水质工程学（下）电子教案水质工程学（下）电子教案 总论总论（2 2）DODO变化过程动力学变化过程动力学 大气氧溶于水的速率与亏氧量成正比大气氧溶于水的速率与亏氧量成正比 =K2D t=0时，D=Do Dt=Do 10-k2t Dtt 时刻河流中亏氧量；Do初始时刻河流中亏氧量；k2复氧速率常数。D 亏氧量,D=Co-Cx水质工程学（下）电子教案水质工程学（下）电子教案 总论总论（3 3 3 3）耗氧与复氧共同作用）耗氧与复氧共同作用）耗氧与复氧共同作用）耗氧与复氧共同作用某点处的氧不足量（某点处的氧不足量（某点处的氧不足量（某点处的氧不足量（亏氧量亏氧量亏氧量亏氧量）变化速率）变化速率）变化速率）变化速率:是该处耗氧速率和复氧速率之代数和是该处耗氧速率和复氧速率之代数和是该处耗氧速率和复氧速率之代数和是该处耗氧速率和复氧速率之代数和 =k k1 1L-kL-k2 2D D t=0 t=0时，时，D=Do,L=LoD=Do,L=Lo Dt=(10 Dt=(10-k1t-k1t-10-10-k2t-k2t)+Do)+Do 10 10-k2t-k2t 令令令令=0=0，可求出氧垂点的时间，可求出氧垂点的时间，可求出氧垂点的时间，可求出氧垂点的时间t tc c 水质工程学（下）电子教案水质工程学（下）电子教案 总论总论 （4 4）DtDt表达式的工程意义表达式的工程意义 是是是是用用用用于于于于分分分分析析析析受受受受有有有有机机机机物物物物污污污污染染染染的的的的河河河河水水水水中中中中溶溶溶溶解解解解氧氧氧氧的的的的变变变变化化化化动动动动态态态态，推推推推求求求求河河河河流流流流的的的的自自自自净净净净过过过过程程程程及及及及其其其其环环环环境境境境容容容容量量量量，进进进进而而而而确确确确定定定定可可可可排排排排入河流的有机物最大量，或污水处理厂的处理程度。入河流的有机物最大量，或污水处理厂的处理程度。入河流的有机物最大量，或污水处理厂的处理程度。入河流的有机物最大量，或污水处理厂的处理程度。用用用用于于于于推推推推算算算算确确确确定定定定缺缺缺缺氧氧氧氧点点点点及及及及氧氧氧氧垂垂垂垂点点点点的的的的位位位位置置置置及及及及到到到到达达达达时时时时间间间间，并依此制定河流水体防护措施。并依此制定河流水体防护措施。并依此制定河流水体防护措施。并依此制定河流水体防护措施。（5 5）Dt Dt 与与 t tc c的使用条件的使用条件 适适适适用用用用于于于于河河河河流流流流截截截截面面面面变变变变化化化化不不不不大大大大，藻藻藻藻类类类类等等等等水水水水生生生生植植植植物物物物和和和和底底底底泥泥泥泥影影影影响响响响可可可可忽略不计的河流；忽略不计的河流；忽略不计的河流；忽略不计的河流；仅适用于河流与污水在排放口处完全混合的条件；仅适用于河流与污水在排放口处完全混合的条件；仅适用于河流与污水在排放口处完全混合的条件；仅适用于河流与污水在排放口处完全混合的条件；所使用的所使用的所使用的所使用的k k1 1、k k2 2的值必须与水温相适应；的值必须与水温相适应；的值必须与水温相适应；的值必须与水温相适应；如如如如沿沿沿沿河河河河流流流流有有有有n n个个个个排排排排放放放放点点点点，则则则则应应应应根根根根据据据据情情情情况况况况合合合合并并并并成成成成一一一一个个个个排排排排放放放放点点点点计计计计算，或逐段计算。算，或逐段计算。算，或逐段计算。算，或逐段计算。水质工程学（下）电子教案水质工程学（下）电子教案 总论总论水环境保护水环境保护（自学）（自学）水体水质评价水体水质评价 评价一般采用的两种方法：评价一般采用的两种方法：（1 1 1 1）综合污染指数法）综合污染指数法）综合污染指数法）综合污染指数法 K=K=K K 0.30.3（2 2 2 2）水质质量系数法水质质量系数法水质质量系数法水质质量系数法 P=P=水质工程学（下）电子教案水质工程学（下）电子教案 总论总论水环境容量水环境容量水环境容量水环境容量定义：在满足水环境质量标准的条件下，水体最大允许定义：在满足水环境质量标准的条件下，水体最大允许定义：在满足水环境质量标准的条件下，水体最大允许定义：在满足水环境质量标准的条件下，水体最大允许的污染负荷量，又称水体纳污能力。的污染负荷量，又称水体纳污能力。的污染负荷量，又称水体纳污能力。的污染负荷量，又称水体纳污能力。（1 1）与水体本身有关）与水体本身有关）与水体本身有关）与水体本身有关（2 2）与所排放污染物的量有关）与所排放污染物的量有关）与所排放污染物的量有关）与所排放污染物的量有关W=fW=f（x x，QQ，C Ck k，CoCo，q q，t t）水环境法规与标准水环境法规与标准水环境法规与标准水环境法规与标准（1 1）我国环保立法）我国环保立法）我国环保立法）我国环保立法（2 2）我国水环境标准）我国水环境标准）我国水环境标准）我国水环境标准 水质工程学（下）电子教案水质工程学（下）电子教案 总论总论污水处理基本方法与系统污水处理基本方法与系统 污水处理方法的分类污水处理方法的分类污水处理方法的分类污水处理方法的分类:1.1.1.1.按作用原理：按作用原理：按作用原理：按作用原理：（1 1 1 1）物理法：）物理法：）物理法：）物理法：通过通过通过通过物理作用分离物理作用分离物理作用分离物理作用分离污水中主要呈污水中主要呈污水中主要呈污水中主要呈悬浮态悬浮态悬浮态悬浮态的的的的 污染物质污染物质污染物质污染物质。重力分离法重力分离法重力分离法重力分离法（沉淀法、上浮法）：沉砂池、沉淀池、隔油池（沉淀法、上浮法）：沉砂池、沉淀池、隔油池（沉淀法、上浮法）：沉砂池、沉淀池、隔油池（沉淀法、上浮法）：沉砂池、沉淀池、隔油池 筛滤法筛滤法筛滤法筛滤法（截留）：格栅、微滤机、砂滤池、真空过滤机（截留）：格栅、微滤机、砂滤池、真空过滤机（截留）：格栅、微滤机、砂滤池、真空过滤机（截留）：格栅、微滤机、砂滤池、真空过滤机 、压滤机、压滤机、压滤机、压滤机 离心分离法：离心分离法：离心分离法：离心分离法：离心机、旋流分离器等离心机、旋流分离器等离心机、旋流分离器等离心机、旋流分离器等 水质工程学（下）电子教案水质工程学（下）电子教案 总论总论（2 2 2 2）化学法：）化学法：）化学法：）化学法：利用利用利用利用化学反应来分离回收化学反应来分离回收化学反应来分离回收化学反应来分离回收污水中的污染物使污水中的污染物使污水中的污染物使污水中的污染物使 其无害化其无害化其无害化其无害化,处理多为处理多为处理多为处理多为溶解性溶解性溶解性溶解性物质。物质。物质。物质。中和法中和法中和法中和法（处理酸碱废水）（处理酸碱废水）（处理酸碱废水）（处理酸碱废水）化学沉淀法化学沉淀法化学沉淀法化学沉淀法 氧化还原法氧化还原法氧化还原法氧化还原法 电解法电解法电解法电解法（处理含铬、氰等废水）（处理含铬、氰等废水）（处理含铬、氰等废水）（处理含铬、氰等废水）（3 3 3 3）物理化学法：）物理化学法：）物理化学法：）物理化学法：利用利用利用利用物理化学作用来分离回收物理化学作用来分离回收物理化学作用来分离回收物理化学作用来分离回收污水中污水中污水中污水中 的污染物使其无害化的污染物使其无害化的污染物使其无害化的污染物使其无害化,可处理可处理可处理可处理溶解性、胶溶解性、胶溶解性、胶溶解性、胶 体、悬浮物体、悬浮物体、悬浮物体、悬浮物物质。物质。物质。物质。混凝混凝混凝混凝 吸附法吸附法吸附法吸附法（脱色，除臭，含砷、汞等废水）（脱色，除臭，含砷、汞等废水）（脱色，除臭，含砷、汞等废水）（脱色，除臭，含砷、汞等废水）离子交换法离子交换法离子交换法离子交换法 气浮法气浮法气浮法气浮法膜滤技术膜滤技术膜滤技术膜滤技术（电渗析法、反渗透法、超滤、纳滤）（电渗析法、反渗透法、超滤、纳滤）（电渗析法、反渗透法、超滤、纳滤）（电渗析法、反渗透法、超滤、纳滤）萃取法、萃取法、萃取法、萃取法、汽提法、汽提法、汽提法、汽提法、吹脱法吹脱法吹脱法吹脱法 水质工程学（下）电子教案水质工程学（下）电子教案 总论总论（4 4）生物法：）生物法：利用利用利用利用微生物微生物新陈代谢功能，使污水中新陈代谢功能，使污水中新陈代谢功能，使污水中新陈代谢功能，使污水中溶解溶解 、胶体状态的污染物质被降解为无害物、胶体状态的污染物质被降解为无害物好氧生物法：好氧生物法：活性污泥法活性污泥法活性污泥法活性污泥法:多种多种多种多种生物膜法：生物滤池、生物转盘、生物接触氧化、生物流化床生物膜法：生物滤池、生物转盘、生物接触氧化、生物流化床生物膜法：生物滤池、生物转盘、生物接触氧化、生物流化床生物膜法：生物滤池、生物转盘、生物接触氧化、生物流化床好氧自然处理法：氧化塘、土地处理好氧自然处理法：氧化塘、土地处理好氧自然处理法：氧化塘、土地处理好氧自然处理法：氧化塘、土地处理厌氧生物法：厌氧生物法：厌氧活性污泥法厌氧活性污泥法厌氧活性污泥法厌氧活性污泥法:（厌氧消化池、厌氧污泥床、化粪池）（厌氧消化池、厌氧污泥床、化粪池）（厌氧消化池、厌氧污泥床、化粪池）（厌氧消化池、厌氧污泥床、化粪池）厌氧生物膜法：厌氧生物滤池、厌氧流化床、厌氧生物膜法：厌氧生物滤池、厌氧流化床、厌氧生物膜法：厌氧生物滤池、厌氧流化床、厌氧生物膜法：厌氧生物滤池、厌氧流化床、厌氧自然处理：厌氧塘、高温堆肥厌氧自然处理：厌氧塘、高温堆肥厌氧自然处理：厌氧塘、高温堆肥厌氧自然处理：厌氧塘、高温堆肥水质工程学（下）电子教案水质工程学（下）电子教案 总论总论2.2.2.2.按处理程度：按处理程度：按处理程度：按处理程度：（1 1 1 1）一级处理）一级处理）一级处理）一级处理呈悬浮态的固体污染物，称预处理。呈悬浮态的固体污染物，称预处理。呈悬浮态的固体污染物，称预处理。呈悬浮态的固体污染物，称预处理。（2 2 2 2）二级处理）二级处理）二级处理）二级处理呈胶体或溶解态的污染物，称常规处理。呈胶体或溶解态的污染物，称常规处理。呈胶体或溶解态的污染物，称常规处理。呈胶体或溶解态的污染物，称常规处理。（3 3 3 3）三级处理）三级处理）三级处理）三级处理氮磷等营养物质，难降解的有机物等。氮磷等营养物质，难降解的有机物等。氮磷等营养物质，难降解的有机物等。氮磷等营养物质，难降解的有机物等。（出水回收利用，称深度处理）（出水回收利用，称深度处理）（出水回收利用，称深度处理）（出水回收利用，称深度处理）污泥处理：污泥处理：污泥处理：污泥处理：污泥中含有大量有机物、营养物、细菌、寄生虫污泥中含有大量有机物、营养物、细菌、寄生虫处理方法：处理方法：处理方法：处理方法：（1 1 1 1）减量化减量化减量化减量化（浓缩、脱水、自然干化）浓缩、脱水、自然干化）浓缩、脱水、自然干化）浓缩、脱水、自然干化）（2 2 2 2）稳定处理稳定处理稳定处理稳定处理（好氧或厌氧消化）（好氧或厌氧消化）（好氧或厌氧消化）（好氧或厌氧消化）（3 3 3 3）最终处置最终处置最终处置最终处置（填地、投海、焚烧、建筑材料）（填地、投海、焚烧、建筑材料）（填地、投海、焚烧、建筑材料）（填地、投海、焚烧、建筑材料）（4 4 4 4）综合利用综合利用综合利用综合利用（消化气利用、污泥农业利用）（消化气利用、污泥农业利用）（消化气利用、污泥农业利用）（消化气利用、污泥农业利用）写在最后写在最后成功的基成功的基础在于好的学在于好的学习习惯The foundation of success lies in good habits30谢谢大家荣幸这一路，与你同行ItS An Honor To Walk With You All The Way讲师：XXXXXX XX年XX月XX日