蒋展鹏：环境工程学课件：第一章水质与水体自净
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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
环境课件环境工程学教案——水质净化与水污染控制工程部分
《环境工程学》课程教案——水质净化与水污染控制工程部分2007年4月20日第一章水质与水体自净一、教学目的和基本要求：1.了解地球上水资源的状况，水的循环种类及其过程，掌握水污染的定义、种类及各自起因；2.了解水质指标定义、作用和种类，掌握固体、COD、OC、BOD等重要指标，了解水质标准的定义和作用；3.掌握水体自净过程、氧垂曲线的作用和水环境容量的定义；4.了解解决废水问题的基本原则，给水处理和废水处理的基本方法。
二、教学重点和难点1、重点：水污染的定义；COD、OC和BOD的定义及相互比较；水体自净过程、水环境容量。
2、难点：水体自净过程, 氧垂曲线的作用。
三、教学方式与教学学时1、教学方法：采取互动式课堂教学，以水污染的产生与水质控制作为切入点进行讲解，通过设疑、提问、讨论等形式开展启发式教学。
2、教学手段：运用Powerpoint课件上课。
3、教学学时：4学时四、教学内容及学时分配第一节水的循环与污染（1学时）一、地球上水的分布二、水循环三、自然污染和人为污染第二节水质指标与水质标准（1学时）一、水质指标二、水质标准第三节水体自净作用与水环境容量（1学时）一、废水在水体中的稀释和扩散二、水体的生化自净三、水环境容量第四节水处理的基本原则和方法（1学时）一、给水处理的基本方法二、废水处理的基本方法五、思考题和习题1、说明水污染、水环境容量、水体自净的含义。
2、什么是废水的一级、二级和三级处理系统？各有什么特点？3、说明废水处理中物理法、化学法及生物法各包括有哪些具体的方法？主要去除哪类污染物质？4、举例说明废水处理与利用的物理法、化学法和生物法三者之间的主要区别。
5、高锰酸钾耗氧量、化学需氧量和生化需氧量有何区别？除了它们之外，还有哪些水质指标可以判别水中有机物质含量的多少？6、解决废水问题的基本原则有哪些？7、有机物好氧生物氧化两个阶段是什么？为什么通常所说的生化需氧量不包括硝化阶段对氧的消耗？8、通常所说的水质标准和水质要求有什么区别？六、主要参考书目1、教材：蒋展鹏主编，环境工程学（第二版），高等教育出版社。
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）
水质与水体自净PPT课件
（3）水体遭受油污染后，油膜覆盖水面，阻止气液界面问的气体交换，造成溶 解氧短缺，促使发生恶臭。油脂亦可堵塞鱼鳃，使鱼呼吸困难，引起死亡。 鱼受石油污染，肉有异味，使食用品质降低或不堪食用。
（4）水体遭受高毒性的酚类有机物污染，能使蛋白质变性或沉淀，对生物细胞 有直接损害，对皮肤和粘膜有强腐蚀作用。长期饮用酚类污染水，可引起头 晕、出疹、发痒、贫血及各种神经系统疾病。低浓度酚影响鱼类回游、繁殖， 引起鱼肉酚臭；高浓度酚可使鱼类大批死亡。
同一污染源有多种分类名称
化学污染
• 水中元素及其化合物数量异常的一种水污染现象。天然水 是溶有多种元素和化合物的一种混合溶液，其中有天然的 和人工合成的物质、有无机物和有机物。在正常情况下， 水中元素和化合物含量很低，不致影响水的使用。但人类 不断地向水中排放废弃物和污水，使污染水体的化学物质 愈来愈多。据估计，水中化学物质种类达100多万种。因 此，化学污染物是当今世界性水污染中最大的一类污染物。
额 尔古 纳 河
嫩江
和田河(喀拉喀什河)
奎屯 河 伊 犁 河 (特 克 斯 河 ) 塔 里 木 河 (叶 尔羌 河 )
当却 藏 布 (马泉 河 )
纳文 河
额尔 齐 斯 河
开都 河 车尔 臣 河 ( 卡墙 河 、 且末 河 )
海拉尔河
呼和诺尔
新开湖
克 鲁 伦 河 呼伦湖
五大连池
贝尔湖
西居延海 东居延海
水中有机污染物
主要来源是城市污水、农业污水、工业废水和石油废水。 ①城市污水。水中含有碳水化合物、蛋白质、油脂和合成洗涤剂。 ②农业污水。来源广，数量大，危害严重。农业污水包括农田排水和农
副产品加工的有机污水，其中含有化肥、农药、农家肥（人和农畜的 粪便，以及动植物残体）和农副产品加工的有机废弃物。 ③工业废水。来自造纸、制革、石油化工、农药、药品、染料、化纤、 炼焦、煤气、纺织印染、食品、木材加工等工厂。这类废水所含的有 机物种类多，人工合成物所占的比例高，有机毒物多，生物不易降解。 ④石油废水。主要污染物是各种烃类化合物——烷烃、环烷烃和芳香烃， 其中多环芳香烃具有致癌性。
（4）水体遭受高毒性的酚类有机物污染，能使蛋白质变性或沉淀，对生物细胞 有直接损害，对皮肤和粘膜有强腐蚀作用。长期饮用酚类污染水，可引起头 晕、出疹、发痒、贫血及各种神经系统疾病。低浓度酚影响鱼类回游、繁殖， 引起鱼肉酚臭；高浓度酚可使鱼类大批死亡。
同一污染源有多种分类名称
化学污染
• 水中元素及其化合物数量异常的一种水污染现象。天然水 是溶有多种元素和化合物的一种混合溶液，其中有天然的 和人工合成的物质、有无机物和有机物。在正常情况下， 水中元素和化合物含量很低，不致影响水的使用。但人类 不断地向水中排放废弃物和污水，使污染水体的化学物质 愈来愈多。据估计，水中化学物质种类达100多万种。因 此，化学污染物是当今世界性水污染中最大的一类污染物。
额 尔古 纳 河
嫩江
和田河(喀拉喀什河)
奎屯 河 伊 犁 河 (特 克 斯 河 ) 塔 里 木 河 (叶 尔羌 河 )
当却 藏 布 (马泉 河 )
纳文 河
额尔 齐 斯 河
开都 河 车尔 臣 河 ( 卡墙 河 、 且末 河 )
海拉尔河
呼和诺尔
新开湖
克 鲁 伦 河 呼伦湖
五大连池
贝尔湖
西居延海 东居延海
水中有机污染物
主要来源是城市污水、农业污水、工业废水和石油废水。 ①城市污水。水中含有碳水化合物、蛋白质、油脂和合成洗涤剂。 ②农业污水。来源广，数量大，危害严重。农业污水包括农田排水和农
副产品加工的有机污水，其中含有化肥、农药、农家肥（人和农畜的 粪便，以及动植物残体）和农副产品加工的有机废弃物。 ③工业废水。来自造纸、制革、石油化工、农药、药品、染料、化纤、 炼焦、煤气、纺织印染、食品、木材加工等工厂。这类废水所含的有 机物种类多，人工合成物所占的比例高，有机毒物多，生物不易降解。 ④石油废水。主要污染物是各种烃类化合物——烷烃、环烷烃和芳香烃， 其中多环芳香烃具有致癌性。
《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。
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第二节 水质指标与水质标准
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 挥发性固体 固定性固体 总可滤残渣 溶解固体 悬浮固体
灼烧 600℃
总固体
过滤 0.45µ m
总不可滤残渣
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？
)
k与T
k1(T2 ) k1(T1 ) T2 T1
k1(T ) k1(20)1.047T 20
θ、 T
L与 T
La (T ) La (20) (0.02T 0.6)
第二节 水质指标与水质标准
例1-3：某废水20℃时的BOD5是150mg/L，已知此时 k1=0.10d-1，求该废水15℃时的BOD5。
B8978-96
污水综合排放标准
第二节 水质指标与水质标准
《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。
46.5036 g ? 悬浮固体 ? 挥发性悬浮固体
46.4718g
67.9624g 溶解固体？ ? 总固体 68.0138g
46.4848 g
固定性悬浮固体？
第二节 水质指标与水质标准
2、化学水质指标
（1） 非专一性指标
电导率 总含盐量 碱度 硬度 表示水样中可溶解性电解质总量。 水中各种溶解性矿物盐类的总称。 一般来源于水样中OH-、CO32-、HCO3-离子。 关系到水的许多化学反应过程。 可溶性钙盐和镁盐组成，引起沉积和结垢现象。
第二节 水质指标与水质标准
100mL水样
0.40mL HCl
100mL水样
7.20mL HCl
硬 度
水中的两价金属离子与肥皂作用生成沉淀和与
水中某些阴离子化合生成水垢而产生硬度。
Ca2+ Mg2+
HCO3－、 CO32－、 SO42－、 Cl－、 NO3－、 SiO32+ 碳酸盐硬度——由钙、镁的碳酸盐和重碳酸盐形成 （暂时硬度） 非碳酸盐硬度——由钙、镁的硫酸盐和氯化物形成 （永久硬度）
时间t
图1－20 有机物质好氧分解的两个阶段
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) k1 L dt
dL k1 L dt
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
Lt ln k1 t La
图1－5 武汉东湖大面积死鱼 第一节 水的循环与污染
图1－6 海底油田井喷
图1－8 赤潮
图1－7 原油污染的海岸 第一节 水的循环与污染
图1－9 微山湖被污染
图1－10 云南滇池爆发蓝藻
第一节 水的循环与污染
太湖天下秀
图1－11龙头马迹
图1－12太湖风光
图1－13太湖风光
图1－14 太湖春晓
太湖蓝藻爆发
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 GB5749-85 CJ3020-93 GB/T14848-93 GB11607-89 GB5084-92 GB3097-97 GB12941-91 地表水环境质量标准 生活饮用水卫生标准 生活饮用水水源水质标准 地下水质量标准 渔业水质标准 农田灌溉水质标准 海水水质标准 景观娱乐用水水质标准
冰川、冰帽（77.2%）
淡水（<3%）
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。
第一节 水的循环与污染
二、水循环
水循环分为自然循环和社会循环
凝结
自 然 循 环 社 会 循 环
水汽
蒸腾 蒸发
云
雨、雪、雹
地表水
生产、生活
地下水、 土壤水 生活污水 生产废水
（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 CH4、H2S等有害气体。 大多数天然水系中碳酸体系的组成物。
第二节 水质指标与水质标准
二氧化碳
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+ 水中主要的阴离子：HCO3－、CO32－、SO42－ 、Cl－
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 酚酞 酚酞碱度 强碱、弱碱、 强碱弱酸盐、 有机碱等中和滴源自法P甲基橙碱度 T
红→无 甲基橙 黄→红
第二节 水质指标与水质标准
例1-2：取某河水水样100mL，用0.1000mol/L的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。求该水样的酚酞碱度、甲基橙碱度、总碱度。 0.1000moL/L HCl 酚酞 0.1000moL/L HCl 甲基橙 单位：mmoL/L
lg Lt k1t La
k1=0.434k1' — 耗氧速率常数
Lt La 10 k1t
第二节 水质指标与水质标准
第一阶段生化需氧量反应动力学公式 xt
xt La Lt La (1 10 )
xt La Lt La (1 e
k1t
k1t
Lt La 10 k1t
第二节 水质指标与水质标准
《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
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）
第二节 水质指标与水质标准
总需氧量TOD —— 将水样中的有机物在900℃ 高温下燃烧
变成稳定氧化物时所需的氧量，常用mgO/L表示。 总有机碳TOC —— 将水样在900~950℃ 高温下燃烧，有机碳 即氧化成CO2，测量所产生的CO2的量，即可求出水样的总 有机碳值，常用mgC/L表示。
图1－21 TOC测定仪
图1－15 纯净水缺货
图1－16 太湖蓝藻
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
化学性污染 水体污染 物理性污染
根据其性质
生物性污染
图1－17 受污染的长江流域（1）
第一节 水的循环与污染
水体污染物
1、化学性污染物
图1－17 受污染的长江流域（2）
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
第二节 水质指标与水质标准
一、水质指标
溶解物质
10-5 10-9 10-4 10-7 10-3 10-6
胶体物质
10-2 10-5 10-1 10-4 1 10-3
悬浮物质
10 10-2 100 (μ m ) 10-1 ( mm )
图1－19 按颗粒尺寸进行物质分类
水质 —— 水的品质，指水与其中所含的杂质共同表现 出来的物理学、化学和生物学的综合特性。 水质指标 —— 水中杂质的种类、成分和数量，是判 断水质的具体衡量标准。 物理性指标 化学性指标 生物学指标
第二节 水质指标与水质标准
1、物理学水质指标
（1）感官物理性状指标：温度、混浊度、嗅和味 、色度等
（2）其它物理性状指标：总固体、悬浮固体、电导率等
浊度
水中不溶性物质对光线透过时产生的阻碍程度。 （水中悬浮物或胶体状颗粒物质） 色度 感官性指标，水中悬浮物、胶体或溶解物质均可生色。
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。
第二节 水质指标与水质标准
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）
碳化＋硝化
有机物有 氧生物分 解过程
碳化阶段 硝化阶段
需 氧 量
碳化
LN(NOD)
第一阶段 BOD
La(BODu)
20℃ BOD5
第二节 水质指标与水质标准
总硬度测定 —— EDTA络合滴定法
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 挥发性固体 固定性固体 总可滤残渣 溶解固体 悬浮固体
灼烧 600℃
总固体
过滤 0.45µ m
总不可滤残渣
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？
)
k与T
k1(T2 ) k1(T1 ) T2 T1
k1(T ) k1(20)1.047T 20
θ、 T
L与 T
La (T ) La (20) (0.02T 0.6)
第二节 水质指标与水质标准
例1-3：某废水20℃时的BOD5是150mg/L，已知此时 k1=0.10d-1，求该废水15℃时的BOD5。
B8978-96
污水综合排放标准
第二节 水质指标与水质标准
《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。
46.5036 g ? 悬浮固体 ? 挥发性悬浮固体
46.4718g
67.9624g 溶解固体？ ? 总固体 68.0138g
46.4848 g
固定性悬浮固体？
第二节 水质指标与水质标准
2、化学水质指标
（1） 非专一性指标
电导率 总含盐量 碱度 硬度 表示水样中可溶解性电解质总量。 水中各种溶解性矿物盐类的总称。 一般来源于水样中OH-、CO32-、HCO3-离子。 关系到水的许多化学反应过程。 可溶性钙盐和镁盐组成，引起沉积和结垢现象。
第二节 水质指标与水质标准
100mL水样
0.40mL HCl
100mL水样
7.20mL HCl
硬 度
水中的两价金属离子与肥皂作用生成沉淀和与
水中某些阴离子化合生成水垢而产生硬度。
Ca2+ Mg2+
HCO3－、 CO32－、 SO42－、 Cl－、 NO3－、 SiO32+ 碳酸盐硬度——由钙、镁的碳酸盐和重碳酸盐形成 （暂时硬度） 非碳酸盐硬度——由钙、镁的硫酸盐和氯化物形成 （永久硬度）
时间t
图1－20 有机物质好氧分解的两个阶段
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) k1 L dt
dL k1 L dt
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
Lt ln k1 t La
图1－5 武汉东湖大面积死鱼 第一节 水的循环与污染
图1－6 海底油田井喷
图1－8 赤潮
图1－7 原油污染的海岸 第一节 水的循环与污染
图1－9 微山湖被污染
图1－10 云南滇池爆发蓝藻
第一节 水的循环与污染
太湖天下秀
图1－11龙头马迹
图1－12太湖风光
图1－13太湖风光
图1－14 太湖春晓
太湖蓝藻爆发
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 GB5749-85 CJ3020-93 GB/T14848-93 GB11607-89 GB5084-92 GB3097-97 GB12941-91 地表水环境质量标准 生活饮用水卫生标准 生活饮用水水源水质标准 地下水质量标准 渔业水质标准 农田灌溉水质标准 海水水质标准 景观娱乐用水水质标准
冰川、冰帽（77.2%）
淡水（<3%）
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。
第一节 水的循环与污染
二、水循环
水循环分为自然循环和社会循环
凝结
自 然 循 环 社 会 循 环
水汽
蒸腾 蒸发
云
雨、雪、雹
地表水
生产、生活
地下水、 土壤水 生活污水 生产废水
（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 CH4、H2S等有害气体。 大多数天然水系中碳酸体系的组成物。
第二节 水质指标与水质标准
二氧化碳
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+ 水中主要的阴离子：HCO3－、CO32－、SO42－ 、Cl－
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 酚酞 酚酞碱度 强碱、弱碱、 强碱弱酸盐、 有机碱等中和滴源自法P甲基橙碱度 T
红→无 甲基橙 黄→红
第二节 水质指标与水质标准
例1-2：取某河水水样100mL，用0.1000mol/L的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。求该水样的酚酞碱度、甲基橙碱度、总碱度。 0.1000moL/L HCl 酚酞 0.1000moL/L HCl 甲基橙 单位：mmoL/L
lg Lt k1t La
k1=0.434k1' — 耗氧速率常数
Lt La 10 k1t
第二节 水质指标与水质标准
第一阶段生化需氧量反应动力学公式 xt
xt La Lt La (1 10 )
xt La Lt La (1 e
k1t
k1t
Lt La 10 k1t
第二节 水质指标与水质标准
《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
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）
第二节 水质指标与水质标准
总需氧量TOD —— 将水样中的有机物在900℃ 高温下燃烧
变成稳定氧化物时所需的氧量，常用mgO/L表示。 总有机碳TOC —— 将水样在900~950℃ 高温下燃烧，有机碳 即氧化成CO2，测量所产生的CO2的量，即可求出水样的总 有机碳值，常用mgC/L表示。
图1－21 TOC测定仪
图1－15 纯净水缺货
图1－16 太湖蓝藻
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
化学性污染 水体污染 物理性污染
根据其性质
生物性污染
图1－17 受污染的长江流域（1）
第一节 水的循环与污染
水体污染物
1、化学性污染物
图1－17 受污染的长江流域（2）
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
第二节 水质指标与水质标准
一、水质指标
溶解物质
10-5 10-9 10-4 10-7 10-3 10-6
胶体物质
10-2 10-5 10-1 10-4 1 10-3
悬浮物质
10 10-2 100 (μ m ) 10-1 ( mm )
图1－19 按颗粒尺寸进行物质分类
水质 —— 水的品质，指水与其中所含的杂质共同表现 出来的物理学、化学和生物学的综合特性。 水质指标 —— 水中杂质的种类、成分和数量，是判 断水质的具体衡量标准。 物理性指标 化学性指标 生物学指标
第二节 水质指标与水质标准
1、物理学水质指标
（1）感官物理性状指标：温度、混浊度、嗅和味 、色度等
（2）其它物理性状指标：总固体、悬浮固体、电导率等
浊度
水中不溶性物质对光线透过时产生的阻碍程度。 （水中悬浮物或胶体状颗粒物质） 色度 感官性指标，水中悬浮物、胶体或溶解物质均可生色。
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。
第二节 水质指标与水质标准
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）
碳化＋硝化
有机物有 氧生物分 解过程
碳化阶段 硝化阶段
需 氧 量
碳化
LN(NOD)
第一阶段 BOD
La(BODu)
20℃ BOD5
第二节 水质指标与水质标准
总硬度测定 —— EDTA络合滴定法