水质工程学-水体污染与自净.ppt

水质工程学 水体污染与自净扩散：污染物进入水体后，在水体中产生浓度梯度场，污染物有高浓度向低浓度迁移的过程。包括：分子扩散：布朗运动引起的物质分子扩散-用于湖泊、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-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-异重流。混合混合效果-混合系数（）-通过混合达到稀释的目的 =Q总-河水总流量Q混-与污水混合的河水流量混合系数受河流形状、排污口形式、排水量影响。特定断面混合系数的计算：=L计算-排污口到计算断面的距离（距离好算，流量不好算）L全混-排污口到混合断面的距离（已知，可实测或查表）沉淀 污染物沉于河底，河水中浓度降低。（遇到扰动，产生二次污染）3.化学净化作用通过化学反应使污染物的存在状态发生变化，使污染物浓度降低。（1）氧化还原Fe2+-Fe(OH)2Mn2+-Mn(OH)Al3+-Al(OH)3S2-SO42-Cr3+-Cr6+（2）酸碱反应（3）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4、生物净化作用 生物净化作用可以降低污染物总量，是真正意义上的净化。、水质基本模型1、零维水质模型-各方向完全混合，理想状态；2、一维水质模型-宽度、深度分布均匀，长度方向浓度变化；3、二维水质模型-深度分布均匀，长度、宽度方向浓度变化；4、三维水质模型-各方向均存在浓度变化。、河流的氧垂曲线方程研究河流中DO的变化规律-DO的重要性（生态平衡）1、河流中的溶解氧变化存在两种变化趋势：有机物被微生物降解，消耗水中的溶解氧，使DO下降；降解耗氧速率-与有机物浓度成正比河流流动过程中，接受大气复氧，使DO上升。复氧速率-与亏氧量成正比两种作用的结果-形成氧垂曲线2.河流氧垂曲线第一段（AO）：有机物浓度高，耗氧速率大于复氧速率，DO大幅度下降；O点溶解氧最低-氧垂电（最不利点）第二段（OB）：有机物浓度降低，耗氧速率小于复氧速率，DO开始逐渐回升。第三段（B以后）：溶解氧回升至起始阶段。3.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（1）有机物耗氧动力学当沿水流方向输移的有机物量扩散稀释量，Q河,q污不变，T水不变时，有机物的生化降解的耗氧量正比于河水中有机物量=-k1LLt=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=k2T1-T2k1=k220-T2=1.047,k20=0.1（2）DO变化过程动力学氧溶与水的速率与氧亏量成正比=k2Dt=0时，D=DoDt=Do*10-k2tDtt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。（3）耗氧与复氧共同作用=k1L-k2Dt=0时，D=0,L=LoDt=(10-k1t-10-k2t)+Do*10-k2t令=0，可求出氧垂点的时间tctc=（4）Dt表达式的工程意义 是用于分析受有机物污染的河水中溶解氧的变化动态，推求河流的自净过程及其环境容量，进而确定可排入河流的有机物最大用量，或污水处理厂的处理程度。用于推算确定缺氧点及氧垂点的位置及到达时间，并依此制定河流水体防护措施。（5）Dt与tc的使用条件 适用于河流截面变化不大，藻类等水生植物和底泥影响可忽略不计的河流；仅适用于河流与污水在排放口处完全混合的条件；所使用的k1、k2的值必须与水温相适应；如沿河流有n个排放点，则应根据情况合并成一个排放点计算，或逐段计算。2.3 水环境保护水环境保护 2.3.1水体水质评价评价一般采用的两种方法：（1）综合污染指数法K=K0.3（2）水质质量系数法P=2.3.2 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，水体最大允许的污染负荷量，又称水体纳污能力。（1）与水体本身有关（2）与所排放污染物的量有关W=f（x，Q，Ck，Co，q，t）2.3.3 水环境法规与标准水环境法规与标准（1）我国环保立法（2）我国水环境标准2.4 污水处理基本方法与系统污水处理基本方法与系统 2.4.1污水处理方法的分类污水处理方法的分类1.1按作用原理分（1）物理法：通过物理作用分离污水中主要呈悬浮态的污染物质。沉淀法（重力分离）沉砂池、沉淀池、隔油池 筛滤法（截留）格栅、微滤机、砂滤、真空过滤机、压滤机 气浮法加压空气气浮反渗透法（半渗透膜）（2）化学法：利用化学反应来分离回收污水中的污染物使其无害化处理多为溶解性物质混凝中和法（处理酸碱废水）氧化还原电解法（处理含铬、氰等废水）吸附法（脱色，除臭，含砷、汞等）电渗析法（3）生物法：利用微生物新陈代谢功能，使污水中溶解、胶体状态的污染物质被降解为无害化合物。活性污泥法生物膜法生物滤池、转盘、接触氧化、流化床、自然处理氧化塘、土地处理厌氧处理高浓度有机废水、污泥2.按处理程度分（1）一级处理呈悬浮态的固体污染物，称预处理。（2）二级处理呈胶体或溶解态的污染物，称常规处理（3）三级处理氮磷等营养物质，难降解的有机物，出水回收利用，称深度处理、污泥处理、污泥处理 污泥中含有大量有机物、营养物、细菌、寄生虫的处理方法：（1）减量（浓缩、脱水）（2）稳定处理（好氧或厌氧消化）（3）最终处置（填地、投海、焚烧、建筑材料）（4）综合利用2.4.3 污水污泥典型工艺流程污水污泥典型工艺流程由简到繁，污水处理原则：由简到繁先易后难：物理法化学法生物法，先除大块悬浮物再去除胶体和溶解性物质化学法生