水污染控制工程讲义+笔记 同济大学环境学院硕士研究生复试参考资料(水污染控制工程)

目录

目录 (1)

专题一污水水质与污水出路 (2)

专题二污水的物理处理(1) (7)

专题三废水生物处理的基本概念和生化反应动力学基础 (13)

专题四稳定塘和污水的土地理 (22)

专题五污水的好氧生物处理（二）——活性污泥法 (26)

专题六污水的厌氧生物处理 (29)

专题七城市污水的深度处理 (36)

专题八污泥的处理和处置 (39)

专题一污水水质与污水出路

污水水质

国际通用三大类指标：物理性指标化学性指标生物性指标

水质分析指标

物理性指标

温度：工业废水常引起水体热污染造成水中溶解氧减少加速耗氧反应，最终导致水体缺氧或水质恶化色度：感官性指标，水的色度来源于金属化合物或有机化合物

嗅和味：感官性指标，水的异臭来源于还原性硫和氮的化合物、挥发性有机物和氯气等污染物质固体物质：溶解物质

悬浮固体物质挥发性物质

固定性物质

水和污水中固体成分的内部相关性

水和污水中杂质颗粒分布

化学性指标有机物

生化需氧量（BOD）biological oxygen demand

在一定条件下，好氧微生物氧化分解水中有机物所需要的氧量。（20℃，5d）。

反映了在有氧的条件下，水中可生物降解的有机物的量主要污染特性（以mg/L为单位）。

有机污染物被好氧微生物氧化分解的过程，一般可分为两个阶段：第一个阶段主要是有机物被转化成二氧化碳、水和氨；第二阶段主要是氨被转化为亚硝酸盐和硝酸盐。

污水的生化需氧量通常只指第一阶段有机物生物氧化所需的氧量，全部生物氧化需要20~100d完成。

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（BOD5）；通常以20℃为测定的标准温度。

讨论：①任何日BOD与第一阶段BOD(L0)的关系

生化研究试验表明,生化反应的速度决定于微生物和有机物的含量,至于水中溶解氧的含量只要满足微生物的生命活动就可以,在反应初期,微生物的数量是增加的,但到一定时间后,微生物的量就受到有机物含量的限制而达到最大值,此时反应速度受到有机物含量的限制,即有机物的降解速度和该时刻水中有机物的含量成正比,由于有机物可以用生化需氧量表示,所以水中的耗氧速率和该时刻的生化需氧量成正比

d(L0-L t)/dt=KL t dL t/dt=-KL t

式中: L0、L t─分别表示开始、t时刻水中剩余的第一阶段的BOD

K─反应速率常数，d-1

积分得：任何时刻水中剩余的BOD为Lt=L0 e -Kt

从而求得经t时间反应消耗的溶解氧BODt为:

BODt=L0-L t=L0(1-e-Kt)=L0(1-10-kt) (k =K /2.303)

(经验表明:20℃时,k=0.1 日-1,若t=5天,则 BOD5=0.68L0)系

②反应速度常数k与温度的关系

利用阿累尼乌斯经验公式可求得: K(t)=k(20)θ(T-20)

式中:K(t)─20℃时反应速率常数，d-1

k(20)─T℃时反应速率常数，d-1

θ──温度系数(经验:在10--30℃时，θ=1.047)

③第一阶段BOD(L0)与温度的关系

L0随温度增加而增大,关系式为: L0(t)=L0(20)〔0.02T+0.6〕

式中: L0(t)─T℃时的第一阶段的BOD

L0(20)─20℃时的第一阶段的BOD

化学性指标有机物

化学需氧量（COD） chemical oxygen demand

用化学方法氧化水中有机物过程中所消耗的氧化剂量折合成的氧量（O2）（mg/L）。

常用的氧化剂主要是重铬酸钾（称 COD Cr）和高锰酸钾(称COD Mn 或OC ) 。

酸性条件下，硫酸银作为催化剂，氧化性最强。

废水中无机的还原性物质同样被氧化。

如果废水中有机物的组成相对稳定，则化学需氧量和生化需氧量之间应有一定的比例关系：生活污水通常在0.4~0.5。

当前测定COD常用的方法有:

(1)重铬酸钾法(CODCr):以0.25N重铬酸钾溶液为氧化剂,以硫酸银为催化剂,加入水样,加热回流两小

时,然后将重铬酸钾的消耗量折算成每升水样耗氧的毫克数。此法氧化程度高，用于污染严重的水和工业废水的测定。

(2)高锰酸钾法(OC或CODMn):用0.01N高锰酸钾溶液为氧化剂,加入水样,煮沸10分钟(水浴为30分

钟),然后将高锰酸钾的消耗量折算成每升水样耗氧的毫克数。此法用于较清洁的水样。

讨论：COD与BOD5的比较

比较COD BOD5

测试时间耗时短 2小时时间长 5天

代表性较全面反映有机物只反映可生物降解的有机物

成本仅需化学试剂需要培养微生物

COD与BOD5优缺点：

BOD5优点：基本上反映了有机物进入水体后，能被生物氧化分解的有机物的量，比较符合实际情况，较为确切的说明问题。

缺点：完成全部检验需时5天，对于指导生产实践不够迅速、及时，且毒性强的废水可抑制微生物的作用而影响测定结果，有时甚至无法测定。

COD优点：几乎可以表示出有机物全部氧化所需要的氧量,它的测定不受废水水质的限制,并且在3个小时内即能完成。

缺点：不能反映出被生物氧化分解的有机物的量。

BOD5虽有不少缺点,但从有机物对水体的影响角度看,还没有比BOD5更好的指标。在没有条件测定BOD 时，可采用COD方法。

化学性指标有机物

总有机碳（TOC）和总需氧量（TOD）

TOC: total organism carbon在950℃高温下，以铂作为催化剂，使水样气化燃烧，然后测定气体中的CO2含量，从而确定水样中碳元素总量。

测定中应该去除无机碳的含量。

TOD: total oxygen demand在900~950℃高温下，将污水中能被氧化的物质（主要是有机物，包括难分解的有机物及部分无机还原物质），燃烧氧化成稳定的氧化物后，测量载气中氧的减少量，称为总需氧量（TOD）。

TOD测定方便而快速。

各种水质之间TOC或TOD与BOD不存在固定的相关关系。在水质条件基本不变的条件下，BOD与TOC 或TOD 之间存在一定的相关关系。

污水有机物指标之间的关系

化学性指标有机物油类污染物

石油类：来源于工业含油污水。

动植物油脂：产生于人的生活过程和食品工业。

油类污染物进入水体后影响水生生物的生长、降低水体的资源价值。

油膜覆盖水面阻碍水的蒸发，影响大气和水体的热交换。

油类污染物进入海洋，改变海水的反射率和减少进入海洋表层的日光辐射，对局部地区的水文气象条件可能产生一定影响。