1、第第4章章 水质工程学下水质工程学下4.2 水体污染与自净水体污染与自净4.3 活性污泥处理工艺活性污泥处理工艺4.4 生物膜处理法生物膜处理法4.5 厌氧生物处理厌氧生物处理4.1 污水的性质与特征4.1.1 污水污水4.1.1.1 污水的分类污水的分类1.生活污水：日常生活生活污水：日常生活中被生活废料所污染的水中被生活废料所污染的水2.工业废水工业废水 （1）生产污水：污染重，生产中被原料污染的废水）生产污水：污染重，生产中被原料污染的废水 （2 2）生产废水：污染轻，未被直接污染的废水，如：）生产废水：污染轻，未被直接污染的废水，如：冷却水冷却水3.3.初降雨水：被空气、地面初降雨水：
2、被空气、地面的污染物污染的废水的污染物污染的废水 *城市污水：生活污水与工业废水的混合水城市污水：生活污水与工业废水的混合水4.1.1.2 污水净化后的出路污水净化后的出路1.排放水体（达标排放）排放水体（达标排放）2.灌溉农田灌溉农田 3.水产养殖水产养殖4.重复利用重复利用 分为分为 直接复用和间接复用直接复用和间接复用 直接直接复用又分为复用又分为 循序使用和循环使用循序使用和循环使用4.1.1.3 污水的危害污水的危害1.危害人体健康危害人体健康 2.影响工农业生产影响工农业生产 3.影响景观环境影响景观环境 4.影响渔业资源影响渔业资源 5.破坏生态平衡破坏生态平衡4.1.2 城市污
3、水的性质与污染指标城市污水的性质与污染指标 4.1.2.1 污水的物理性质及指标污水的物理性质及指标1.1.感官性状指标感官性状指标（1）温度）温度（2）色度）色度（3）臭味）臭味 有机物厌氧腐败有机物厌氧腐败-氨、胺类，硫化氢等氨、胺类，硫化氢等（4）固体含量（）固体含量（TS)固体物质按存在形态分为：悬浮的、胶体和溶解的固体物质按存在形态分为：悬浮的、胶体和溶解的 1)悬浮固体（悬浮固体（SS）：粒径）：粒径0.1m，有机和无机悬，有机和无机悬浮物浮物 2)胶体：胶体：粒径粒径0.001m0.1m 3)溶解型固体：粒径溶解型固体：粒径0.001m，无机盐和溶解性，无机盐和溶解性有机物有机物
4、（一）无机物及指标（一）无机物及指标 分为无直接毒害作用和有直接毒害作用二类分为无直接毒害作用和有直接毒害作用二类1.无直接毒害作用无机物质无直接毒害作用无机物质 酸碱酸碱 氮、磷氮、磷 水中的营养物质水中的营养物质，可导致水体的富营养化。可导致水体的富营养化。4.1.2.2、污水的化学性质及指标、污水的化学性质及指标氮及其化合物氮及其化合物 氮的评价指标：氮的评价指标：总氮（总氮（TN）：）：包括有机氮、氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮包括有机氮、氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮 氨氮：氨氮：NH3与与NH4+，属于污水中的碱性物质，为微生物提供，属于污水中的碱性物质，为微生物提供 氮氮源源 凯氏氮（凯
5、氏氮（KN）：）：有机氮有机氮+氨氮氨氮-能为微生物所利用能为微生物所利用 亚硝酸盐氮和硝酸盐氮亚硝酸盐氮和硝酸盐氮=总氮凯氏氮总氮凯氏氮 有机氮有机氮=凯氏氮氨氮凯氏氮氨氮 磷及其化合物磷及其化合物 分为有机磷和无机磷，一般测总磷分为有机磷和无机磷，一般测总磷TP 硫化物与硫酸盐硫化物与硫酸盐 S2-消耗溶解氧消耗溶解氧 H2S-H2SO4 H2SO4 腐蚀腐蚀 影响生物处理影响生物处理 氯化物氯化物 浓度过高浓度过高-抑制生物生长，腐蚀设备抑制生物生长，腐蚀设备 2.有直接毒害作用有直接毒害作用 重金属离子：重金属离子：汞、镉、铬、铅汞、镉、铬、铅-对生物和人体有对生物和人体有毒（蓄积），
6、毒性慢、危害大。毒（蓄积），毒性慢、危害大。非重金属毒物：氰化物、砷化物，非重金属毒物：氰化物、砷化物，-毒性快毒性快 重金属的危害：重金属的危害：不能降解，只能形态上转换不能降解，只能形态上转换-离子变沉淀离子变沉淀 常以底泥形式存在于底泥之中，形成次生污染源常以底泥形式存在于底泥之中，形成次生污染源 形态转换增强毒性，甲基汞形态转换增强毒性，甲基汞无机汞无机汞 易通过食物链成千上万的富集易通过食物链成千上万的富集（二）有机物及评价指标（二）有机物及评价指标分为易生物降解和难生物降解二类分为易生物降解和难生物降解二类1.易生物降解有机物易生物降解有机物 自然界中存在的蛋白质、碳水化合物、脂肪
7、等自然界中存在的蛋白质、碳水化合物、脂肪等2.难生物降解有机物难生物降解有机物 大多为人工合成有机物，例如：塑料、合成橡胶、大多为人工合成有机物，例如：塑料、合成橡胶、合成洗涤剂、有机农药等。合成洗涤剂、有机农药等。（三）有机物污染指标（三）有机物污染指标 1.生物化学需氧量（生物化学需氧量（BOD）:水温在水温在20条件下，由于条件下，由于微生物活动微生物活动（主要指细（主要指细菌），将有机物氧化成无机物所消耗的菌），将有机物氧化成无机物所消耗的溶解氧量溶解氧量。BOD 优点优点:（1）表示水体被有机物污染程度）表示水体被有机物污染程度（2）表示污水可生化降解程度）表示污水可生化降解程度 缺
8、点缺点：（：（1）测定时间长测定时间长 （2）受水质条件限制）受水质条件限制2.化学需氧量（化学需氧量（COD）用用强氧化剂强氧化剂，在酸性条件下将有机物氧化成，在酸性条件下将有机物氧化成CO2和和 H2O所消耗的氧量。所消耗的氧量。用重铬酸钾作为氧化剂用重铬酸钾作为氧化剂-CODCr-污水中常污水中常用用-氧化能力强（氧化能力强（8090%）用高锰酸钾作为氧化剂用高锰酸钾作为氧化剂-CODMn（OC）-给水给水中常用中常用-氧化能力差氧化能力差-值偏低值偏低-耗氧量耗氧量 对于同一水样：对于同一水样：CODCrBODBOD5CODMnCOD的特点的特点 快速准确，几小时快速准确，几小时 氧化
9、能力强，可氧化难降解物质氧化能力强，可氧化难降解物质 不能反映可被生物降解的有机物的量不能反映可被生物降解的有机物的量 水中还原性物质干扰测定水中还原性物质干扰测定(Cl-、S2-)可生化性指标：可生化性指标：常用常用BOD5/CODCr来表示污水的可生化性来表示污水的可生化性 BOD5/COD0.5易生化易生化lBOD5/COD0.3可生化可生化lBOD5/CODCODBODCODBOD=COD视具体情况而定ABCD提交单选题1分BOD/COD又叫B/C比，表征了污废水的什么性质含氧量可生化性酸碱度大肠菌群数ABCD提交单选题1分第第4章章 水质工程学水质工程学4.3 活性污泥处理工艺活性污
10、泥处理工艺4.4 生物膜处理法生物膜处理法4.5 厌氧生物处理厌氧生物处理4.2 水体污染与自净水体污染与自净4.2.1 水体污染与危害水体污染与危害4.2.2 水体自净规律水体自净规律4.2.3 污水处理的基本方法与系统（书中第污水处理的基本方法与系统（书中第4.6节）节）4.2.1 水体污染与危害水体污染与危害v一、概一、概 念：念：水体污染：水体污染：指排入水体的污染物在数量上超过该物质在指排入水体的污染物在数量上超过该物质在水体中的水体中的和水体的和水体的，从而导致水的物，从而导致水的物理、化学及微生物性质发生变化，使水体固有的生态系理、化学及微生物性质发生变化，使水体固有的生态系统和
11、功能受到破坏。统和功能受到破坏。环境容量：环境容量：在满足水环境质量标准的条件下，水体所能在满足水环境质量标准的条件下，水体所能接纳的最大允许污染物负荷量，又称水体纳污能力。接纳的最大允许污染物负荷量，又称水体纳污能力。本底含量：本底含量：水体本来所含有的污染物数量和浓度。水体本来所含有的污染物数量和浓度。造成水体污染的原因造成水体污染的原因（1）：未经妥善处理的城市污水集中排入：未经妥善处理的城市污水集中排入 水水体；工业废水集中排放；体；工业废水集中排放；（2）（非点源污染）：农田施肥、农药等随雨（非点源污染）：农田施肥、农药等随雨水径流进入水体造成的污染水径流进入水体造成的污染二、水体的
12、物理污染与危害二、水体的物理污染与危害1.水温水温一般一般1025，热污染（超过，热污染（超过60 ）的危害：）的危害：水温增加，化学反应速率加快，使水的物理化学性水温增加，化学反应速率加快，使水的物理化学性质发生变化（溶解度、粘度、电导率）质发生变化（溶解度、粘度、电导率）水温增加，细菌、藻类繁殖加快，富营养化水温增加，细菌、藻类繁殖加快，富营养化2.色度色度 ：由悬浮固体（泥沙、纸浆）形成的颜色，容：由悬浮固体（泥沙、纸浆）形成的颜色，容易去易去 除，沉淀或混凝方法去除；除，沉淀或混凝方法去除；：由溶解性物质或胶体形成的颜色，不易去除，：由溶解性物质或胶体形成的颜色，不易去除，如印染废水，
13、人工合成的高分子有机化合物，高级氧如印染废水，人工合成的高分子有机化合物，高级氧化等方法去除。化等方法去除。引起感官不悦；引起感官不悦；影响透光率影响透光率-影响光合作用，妨碍水体自净影响光合作用，妨碍水体自净 3.固体物质污染：悬浮、胶体及溶解固体固体物质污染：悬浮、胶体及溶解固体。危害：危害：与色度相似；与色度相似；有机悬浮固体可消耗水中有机悬浮固体可消耗水中DO；悬浮固体可使其它污染物随水流迁移悬浮固体可使其它污染物随水流迁移三、三、无机物污染及危害无机物污染及危害1.酸碱度酸碱度危害：危害：酸碱会使水体酸碱会使水体pH值发生变化，影响值发生变化，影响水体自净能力，导致一些水生动植物的死
14、亡；水体自净能力，导致一些水生动植物的死亡；对管道、污水处理构筑物及设备产生腐蚀作；对管道、污水处理构筑物及设备产生腐蚀作；2.氮、磷的污染氮、磷的污染（1 1）含氮化合物的转化）含氮化合物的转化ammonification,nitrification,denitrification（2 2）磷化合物的转化）磷化合物的转化有机磷和无机磷两大类有机磷和无机磷两大类（3 3）水体富营养化）水体富营养化 eutrophication （1）含氮化合物的转化）含氮化合物的转化 阶段阶段1：含氮有机物如蛋白质、多肽、有机酸和尿素：含氮有机物如蛋白质、多肽、有机酸和尿素等通过氨化过程，转化为无机态的氨氮；
15、等通过氨化过程，转化为无机态的氨氮；阶段阶段2：氨氮化为亚硝酸盐和硝酸盐的过程，称为：氨氮化为亚硝酸盐和硝酸盐的过程，称为硝化过程硝化过程 以上两阶段均在微生物的作用下完成以上两阶段均在微生物的作用下完成含氮化合物在水体中的转化：含氮化合物在水体中的转化：第一步：有机氮第一步：有机氮-NH3 (有氧或无氧有氧或无氧)-氨化阶段氨化阶段第二步：第二步：NH3-NO2-NO3-(有氧有氧)-硝化阶段硝化阶段第三步：第三步：NO3-N2-缺氧缺氧-反硝化阶段反硝化阶段（2）磷的转化）磷的转化 大多呈胶体和颗粒状，可溶性的有机磷只占大多呈胶体和颗粒状，可溶性的有机磷只占30%左右。左右。几乎都是以可溶
16、性磷酸盐形式存在，偏磷酸几乎都是以可溶性磷酸盐形式存在，偏磷酸盐、正磷酸盐盐、正磷酸盐 水质指标总磷，是将所有含磷化合物转化为正磷酸水质指标总磷，是将所有含磷化合物转化为正磷酸盐后（盐后（PO43-），测定），测定PO43-（3）水体富营养化）水体富营养化概念：概念：由于人类活动而使氮、磷等大量植物营养盐类进由于人类活动而使氮、磷等大量植物营养盐类进入湖泊、水库、海湾等缓流水体中，出现的藻类异常增入湖泊、水库、海湾等缓流水体中，出现的藻类异常增长现象，也称长现象，也称“赤潮赤潮”水体富营养化影响：水体富营养化影响：藻类异常生长，降低水体作为游览区的价值；藻类异常生长，降低水体作为游览区的价值；
17、水生植物茂盛和水花产生影响行船；水生植物茂盛和水花产生影响行船；作饮用水源时，易使滤池堵塞和产生臭味，增加作饮用水源时，易使滤池堵塞和产生臭味，增加水处理的技术难度；水处理的技术难度；藻类过度生长，枯死时分解而产生恶臭并消耗大藻类过度生长，枯死时分解而产生恶臭并消耗大量的溶解氧，使鱼类死亡；量的溶解氧，使鱼类死亡；3.重金属等有毒物质对水体的污染及其迁移转化重金属等有毒物质对水体的污染及其迁移转化迁移转化：重金属在水体中不能为微生物降解，迁移转化：重金属在水体中不能为微生物降解，只能产生各种形态之间的相互转化以及分散和富只能产生各种形态之间的相互转化以及分散和富集。集。危害：危害：毒性效应；毒
18、性效应；迁移转化；迁移转化；在人体及动植物体内的富集。在人体及动植物体内的富集。有机汞如甲基汞、烷基汞、苯基汞等，毒性强于无机汞有机汞如甲基汞、烷基汞、苯基汞等，毒性强于无机汞（HgClHgCl2 2），有很强的），有很强的脂溶性脂溶性，易进入，易进入生物组织生物组织，并有很高的，并有很高的蓄积蓄积作用。作用。慢性汞中毒时脑组织受损害先于其它各组织，慢性汞中毒时脑组织受损害先于其它各组织，主要损主要损害部位为大脑皮层、小脑和末梢神经。此外胃肠道、泌尿系害部位为大脑皮层、小脑和末梢神经。此外胃肠道、泌尿系统、皮肤、眼睛均可出现一系列症状。急性汞中毒其症候为统、皮肤、眼睛均可出现一系列症状。急性汞
19、中毒其症候为肝炎、肾炎、蛋白尿、血尿和尿毒症。金属汞被消化道吸收肝炎、肾炎、蛋白尿、血尿和尿毒症。金属汞被消化道吸收甚微，一般不会引起中毒。甚微，一般不会引起中毒。汞在无脊椎动物体中的富集可达汞在无脊椎动物体中的富集可达1010万倍，日本的万倍，日本的水俣病水俣病就是人长期吃富集就是人长期吃富集甲基汞甲基汞的鱼而造成的。的鱼而造成的。汞汞 Hg Hg（）镉的化合物毒性大，蓄积性也很强，动物吸收的镉很镉的化合物毒性大，蓄积性也很强，动物吸收的镉很少能排出体外。受镉污染的河水用作灌溉农田，可引起土少能排出体外。受镉污染的河水用作灌溉农田，可引起土壤镉污染，进而污染农作物，最后影响到人体。日本的痛壤
20、镉污染，进而污染农作物，最后影响到人体。日本的痛痛病就是吃了被含镉污水生产的稻米所致。痛病就是吃了被含镉污水生产的稻米所致。镉进入人体后，主要贮存在肝、肾组织中不易排出。镉进入人体后，主要贮存在肝、肾组织中不易排出。镉的慢性毒性主要使肾脏吸收能力不全，降低机体免疫能镉的慢性毒性主要使肾脏吸收能力不全，降低机体免疫能力及导致骨质疏松、软化，如骨痛病所出现的骨萎缩、变力及导致骨质疏松、软化，如骨痛病所出现的骨萎缩、变形、骨折等。形、骨折等。镉镉CdCd（）-铅锌矿废水和有关工业废水铅锌矿废水和有关工业废水水俣病，汞中毒痛痛病，镉中毒四、有机物的污染四、有机物的污染分可生物降解和难生物降解两大类；分
21、可生物降解和难生物降解两大类；危害：主要是消耗水中大量危害：主要是消耗水中大量 的的DO，导致水体恶导致水体恶臭、水质恶化等现象。臭、水质恶化等现象。1.油脂类污染油脂类污染 （1）形成油膜后会阻碍大气复氧。）形成油膜后会阻碍大气复氧。（2）水体中的油消耗水中溶解氧。）水体中的油消耗水中溶解氧。（3）在土壤形成油膜，隔绝空气，阻碍土壤微生）在土壤形成油膜，隔绝空气，阻碍土壤微生物的增殖，破坏土层团粒结构。物的增殖，破坏土层团粒结构。（4）含油废水对排水设备和城市污水处理厂都会）含油废水对排水设备和城市污水处理厂都会造成影响。造成影响。2.酚污染酚污染 炼油、石油化工及合成树脂等工业，难生物降解
22、，炼油、石油化工及合成树脂等工业，难生物降解，对微生物有毒性或抑制作用对微生物有毒性或抑制作用3.表面活性剂表面活性剂 烷基苯磺酸盐（烷基苯磺酸盐（ABS),含磷，不可生物降解含磷，不可生物降解 烷基芳基磺酸盐（烷基芳基磺酸盐（LAS),含磷，可生物降解含磷，可生物降解4.病原微生物污染病原微生物污染 随水流传播疾病随水流传播疾病 4.4.2.2 2.2 水体自净规律水体自净规律v一、概念：一、概念：污染物进入水体后，水体能够在其环境容量的范污染物进入水体后，水体能够在其环境容量的范围内，经过物理的、化学的与生物化学的作用，围内，经过物理的、化学的与生物化学的作用，使污染的浓度降低或总量减少，
23、受污染水体部分使污染的浓度降低或总量减少，受污染水体部分或完全恢复原状，这种现象称为或完全恢复原状，这种现象称为水体自净水体自净或或水体水体净化净化。水体所具备的这种能力称为水体水体所具备的这种能力称为水体自净能力自净能力或或自净自净容量容量。4.4.2.2 2.2 水体自净规律水体自净规律v二、自净过程：二、自净过程：1.物理自净过程物理自净过程：污染物通过稀释、扩散、混合、：污染物通过稀释、扩散、混合、沉淀及挥发，使其浓度降低，改变其分布状态。沉淀及挥发，使其浓度降低，改变其分布状态。2.化学净化过程：化学净化过程：污染物通过水体的氧化还原，酸碱反应、分解化合、吸污染物通过水体的氧化还原，酸碱反应、分解化合、吸附与凝聚作用，使污染物的存在形态发生变化和浓度降附与凝聚作用，使污染物的存在形态发生变化和浓度降低。低。3.生物化学净化过程：生物化学净化过程：能使污染物的总量降低，使水体真正净化，能使污染物的总量降低，使水体真正净化，是水体自净过程中的主体，生物体在水体自是水体自净过程中的主体，生物体在水体自净作用中最活跃、最积极的因素。净作用中最活跃、最积极的因素。生物净化作用在水体自净中起主要作用生物净化作用在水体自净中起主要作用 是是的起源的起源
