01水质与水体自净1
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 %
水处理工程思考与练习题
习题第一章水质和水体自净1．什么叫水的自然循环和社会循环？它们之间存在着怎样的冲突？水体环境爱惜和给水排水工程技术的任务是什么？2．地下水和地面水的性质有哪些主要差别？为什么选择民用给水水源时，应尽先考虑地下水？工业给水的水源应当怎样来考虑？3．摸索讨自然水中可能含有的物质及其对饮用和工业生产的影响。
4．在我国饮用水水质标准中，最主要的有那几项？制定这几项标准的依据是什么？5．制定了饮用水水质标准，为什么对于给水水源的水质还要提出要求？主要有哪些要求？6．对于工业用水水质主要有哪些要求?7．废水是怎样分类的？8．废水水质指标主要有哪些？它们为什么重要？9．摸索讨生活污水和工业废水的特征。
10．为什么制定了地面水水中有害物质最高容许浓度标准，还要制定工业“废水”的排放标准？这些标准的主要内容有哪些？11．什么叫生化需氧量？试比较生化需氧量和化学需氧量。
12．有机物的生物氧化过程一般分两个阶段进行。
这是指哪些有机物来说的？对于不含氮有机化合物的状况是怎样的呢？为什么以五天作为标准时间所测得的生化需氧量（BOD5）一般已有确定的代表性？13．生化需氧量间接表示废水的有机物含量，废水中有机物的量是确定的为什么第一段生化需氧量随温度的不同而发生变更？14．如某工业区生产污水和生活污水的混合污水的２天20℃生化需氧量为200mg／L，求该污水20℃时５天的生化需氧量（BOD5）（20℃时，Ｋ1＝0.1d–1）。
15. 依据某污水处理厂的资料，每人每天所排BOD5为35克，如每人每天排水量为100升，试求该污水的BOD5浓度（以毫克／升计）。
16. 含水率为99％的活性污泥，浓缩至含水率97% 其体积将缩小多少？17．限制水体污染的重要意义何在？18．什么是水体的正常生物循环？向水体中排放的污染物质过多为什么能破坏水体的正常生物循环？19. 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？其变更规律如何？依据氧垂曲线，可以说明些什么问题？20．探讨水体自净在水污染限制工程中有何重要意义？21．进行水体污染的调查，主要要实行哪些步骤？22．在探讨水体污染问题时，为什么除毒物外，还要考虑溶解氧和生化需氧量这两个问题？在进行水体自净的计算时，关于溶解氧一般是以夏季水体中不低于4毫克／升为依据的，但在北方寒冷地区，对于溶解氧的要求往往提高，这是什么缘由？。
水体污染与水体自净
水体污染与水体自净水体污染与水体自净水是人类赖以生存的重要资源之一，然而，由于人类的不当行为和工业化进程的加速，水体污染已经成为一个严重的问题。
正因为如此，我们需要加强对水体污染的了解，并且研究水体自净的方法。
水体污染主要分为几个主要类别：有机污染物、无机污染物、重金属污染和生物污染。
每种污染物都对水体和生物环境造成不良影响。
有机污染物主要是由废水排放、农业和工业活动引起的，如农药、化肥、工业废料等。
无机污染物主要是来自于地下水中的氨氮、亚硝酸盐和硝酸盐等。
重金属污染来源于工业废料、矿山废料和燃煤废气等。
生物污染则主要是细菌、病毒和寄生虫等。
水体自净是指通过天然的生物和化学过程，将具有污染的水体完全净化的过程。
水体自净的过程可以分为物理净化、生物净化和化学净化等多个阶段。
物理净化主要是通过流动、沉淀和过滤等方法来清洁水体。
例如，在水体自然流动的过程中，碎屑颗粒会沉淀下来，从而净化水体。
在河流或湖泊中，过滤是一种重要的净化方式，通过过滤会去除水中的大颗粒物质，使水变得更清澈。
生物净化是指利用水体生态系统中的生物群落来去除污染物。
最常见的生物净化就是植物的吸附和分解。
例如，在湿地中，植物的根系可以吸附和分解大部分有机物质和重金属。
另外，水中的微生物如细菌和藻类也可以分解有机污染物，并净化水体。
化学净化主要通过一系列的化学反应来去除污染物。
例如，氧化反应可以将有机污染物氧化成无害的物质。
另外，还有一些化学添加剂可以将重金属和其他有毒化合物转变为不活跃或不溶于水的形态，从而净化水体。
除了以上的净化方式，水体的自净还依赖于温度、光照、pH 值等环境条件的变化。
这些因素都会影响水体中的微生物和化学反应速率。
当然，水体自净的能力也是有限的。
在目前人类活动频繁且污染源不断增加的情况下，水体的自净能力已经无法完全满足需求。
因此，我们仍然需要通过防止污染发生和控制污染源的排放来保护水体。
在减少水体污染的同时，水体的自净能力也是值得深入研究和探索的。
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。
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。
第1节 水体污染与水体自净
公式适用条件：
①公式只考虑了有机物生化耗氧和大气复 氧两个因素，固仅适用河流截面变化不 大、藻类等水生植物和底泥影响忽略不 计的河段； ②仅适用于河水与污水在排放点处完全混 合的条件： ③所使用的 k 值必须与水温相适应； ④如沿河有几个排放点，则应根据具体情 况合并成一个排放点计算或逐段计算。
2.转化处理 （1）化学转化：中和、氧化还原、化学沉 淀等 （2）生物转化：好氧、厌氧法。
三、污水处理方法按按处理程度分类
1.一级处理：主要去除污水中呈悬浮状态 的固体污染物质。 2.二级处理：主要去除污水中呈胶体和溶 解状态的有机污染物质。 3.三级处理：是在一级、二级处理后进一 步处理难降解的有机物、磷和氮等能够 导致水体富营养化的可溶性无机物等。
2.1 水体污染 一、基本概念 1.水体污染：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，从而导致水体的物理、 化学、及微生物性质发生改变 ，使水体固有的生态系统和功
能受到破坏。
两类污染：
（1）点源污染：未经妥善处理的污水集中排入水体引起
（2）面源污染：污染物随地面径流(农田肥料、农药）进入 水体或大气中污染物由于沉降、降雨进入水体。
城市污水处理流程
（2）水质质量系数（P）法
Ck—地面水体各种污染物的统一最高标准； C0i—各种污染物的地面水环境质量标准，见附录10 例：对于有机污染物，采用BOD、COD、NH3-Ni、 DO为指标，当P＜2表示河流未受有机物污染， P≥2表示河流受到有机物污染。
P=∑Ck/C0i
2.预断评价
是指人类活动对水质可能产生的影响进行 预先的断定和评价，其数学模式和生态 系统模式可参考有关文献
三、河流氧垂曲线方程
水处理题库
水处理题库第一章1.1水质与水质指标一单选题1、污水呈酸碱性，一般都用表示。
A.pH值B.CODC.SSD.TOC2、引起富营养化的物质是。
A.硫化物、氮B.氮、磷C•磷、有机物D.有机物、硫化物3、生化需氧量指标的测定，水温对生物氧化反应速度有很大影响，一般以为标准。
A.常温B.10°CC.30°CD.20°C4、城市污水一般是以物质为其主要去除对象的。
A.BODB.DOC.SSD.TS5、污水的物理处理法主要是利用物理作用分离污水中主要呈污染物质。
A.漂浮固体状态B.悬浮固体状态C.挥发性固体状态D.有机状态6._____________________ 生活污水的pH一般呈。
A.中性B.微碱性C.中性、微酸性D.中性、微碱性7、污水最后出路有三种，下面不在其中。
A.排放水体B.灌溉农田C.重复使用D.自然蒸发8.COD是指A.生物化学需氧量B.化学需氧量C.总需氧量D.高锰酸钾需氧量9、测定水中微量有机物的含量，通常用C指标来说明。
A.B0D5B.CODC.TOCD.DO10.水中无机物含量测定，通常用C指标来说明。
A.0、CB.DOC.SSD.BOD511.B005指标是反映污水中，B污染物的浓度。
A.无机物B.有机物C.固体物D.胶体物12.二级处理的主要处理对象是处理D有机污染物。
A.悬浮状态B.胶体状态C.溶解状态D.胶体，溶解状态13.二级城市污水处理，要求BOD5去除CA.50%左右B.80%左右C.90%左右D.100%14.生活污水中的杂质以C 为最多。
A.无机物B.SSC.有机物D.有毒物质15.生物化学需氧量表示污水及水体被D污染的程度。
A.悬浮物B.挥发性固体C.无机物D.有机物16.排放水体是污水的自然归宿，水体对污水有一定的稀释与净化能力，排放水体也称为污水的A处理法。
A.稀释B.沉淀C.生物D.好氧17.水体如严重被污染，水中含有大量的有机污染物，DO的含量为DA.0.1B.0.5C.0.3D.018.—般衡量污水可生化的程度为BOD/COD为CA.小于0.1B.小于0.3C.大于0.3D.0.5一0.619.关于氧垂曲线，说法不正确的是(A)A.受污点即亏氧量最大点B.曲线下降阶段耗氧速率〉复氧速率C.曲线上升阶段耗氧速率A.有机物B.放射性物质C.悬浮物D.病原微生物21、污水厂常用的水泵是（B）。