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1第一章污水水质与污染指标污水：生活污水、工业废水、初降雨一、污水的物理性指标1感官性状指标（1）温度：工业废水厂引起水体热污染。危害①水中的化学反应②生化反应③水生生物的生命活动④可溶性盐类的溶解度⑤溶解氧在水体中的溶解度⑥可溶性有机物的溶解度⑦水体自净及其速率⑧细菌与微生物的增殖速度。各地生活污水平均水温为10~20℃。（2）色度：主要来源于金属化合物或有机化合物。所含杂质不同，色度不同。危害：色度升高，透光性下降，水生植物的光合作用受到影响，水体自净作用减弱。（3）嗅与味：主要来源于还原性硫和氮的化合物、挥发性有机物和氯气等。2固体含量危害：产生色度，堵塞鱼腮，消耗溶解氧，恶化水质，吸附其他物质随水流迁移。性质：有机、无机、生物水中各种固体物的形态：水样蒸发总固体（TS）TS：定量水样在105~110℃烘箱中烘干至恒重所得重量。水样沉降可沉降固体温度升高，饱和溶解氧浓度越低，亏氧量越低，大气复氧速率越低，溶解氧含量减少。温度升高，化学反应速度越高，耗氧量越高，溶解氧含量减少。水样过滤可过滤固体FS（溶解性固体DS）悬浮固体SS挥发性可过滤固体VFS：尿素、淀粉、糖类、脂肪、蛋白质以及洗涤剂等有机物质非挥发性可过滤固体FFS：碳酸盐、氨盐、磷酸盐、氧化物等无机物挥发性悬浮固体VSS：在马福炉中灼烧至恒重所失去的重量非挥发性悬浮固体FSS：灰分2二、污水的化学性指标1无机污染物指标（1）酸碱度，无机盐及指标：一般要求后污水的pH值在6~9之间。当天然水体遭受酸碱污染时，pH值发生变化，消灭或抑制水体中生物的生长，妨碍水体自净，还腐蚀船舶。碱度指水中能与强酸发生中和作用的全部物质，按离子状态可分为三类：氮氧化合物碱度，碳酸盐碱度，重碳酸盐碱度。（2）植物性营养元素：过多的氮、磷进入天然水体易导致富营养化，导致水体植物尤其是藻类的大量繁殖，造成水中溶解氧的急剧变化，影响鱼类生存，并可能使某些湖泊由贫营养湖发展为沼泽和干地。含氮化合物：氮是有机物中除碳以外的一种主要元素，也是微生物生长的重要元素。它消耗水体中的溶解氧，促进藻类等浮游生物的繁殖，形成水花、赤潮，引起鱼类死亡，水质迅速恶化。关于氮的几个指标：有机氮：主要指蛋白质和尿素总氮（TN）一切含氮化合物以氮计的总称TKN：总氮中的有机氮和氨氮，不包括亚硝酸盐氮、硝酸盐氮；氨氮：有机化合物的分解或直接来自含氮工业废水NOX-N：亚硝酸盐氮和硝酸盐氮含磷化合物：磷也是有机物中的一种主要元素，是仅次于氮的微生物生长的重要元素，主要来自于人体排泄物以及合成洗涤剂，牲畜饲养及含磷工业废水。它易导致藻类等浮游生物大量繁殖，破坏水体耗氧和复氧平衡，使水质迅速恶化，危害水产资源。（3）重金属：微量金属元素危害：生物毒性，抑制微生物生长，使蛋白质凝固；逐级富集至人体，影响人体健康。2有机污染物指标按被生物降解的难易程度有机物可分为2类4种：可生物降解有机物：包括可生物降解有机物对微生物的无毒害及抑制作用，可生物降解有机物但对微生物有毒害和抑制作用。难生物降解有机物：难生物降解有机物对微生物无毒害或抑制作用，难生物降解有机物对微生物有毒害和抑制作用。（1）BOD（生化需氧量）：在水温为20℃的条件下，由于微生物（主要是细菌）的生活活动，将有机物氧化成无机物所消耗的氧量。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天－100天完成。实际中，常以5天作为测定生化需氧量的标准时间，称五日生化需氧量（BOD5）。（2）COD（化学需氧量）：用强氧化剂在酸性条件下，将有机物氧化成二氧化碳和水所消耗的氧量。※BOD/COD：可生化性指标，比值越大越容易被生物处理。（3）TOD：（4）ThOD：（5）TOC：※对于同一种污水来说，ThOD﹥TOD﹥CODCr﹥BOD5﹥TOC33污水的生物性质指标（1）来源及危害：生活污水：肠道传染病、肝炎病毒、SARS、寄生虫卵等制革、屠宰等工业废水：炭疽杆菌、钩端螺旋体等医院污水：各种病原体危害：传播疾病、影响卫生、导致水体缺氧（2）细菌总数：水中细菌总数反映了水体有机污染物程度和受细菌污染的程度。常以：细菌个数/mL计。如：饮用水小于100个/mL，医院排水小于500个/mL（3）大肠菌群：可表明水样被粪便污染的程度，间接表明有肠道病菌存在的可能性。常以：大肠菌群数/L计如：饮用水小于3个/L，城市排水小于10000个/L，游泳池小于1000个/L。※从几个水质标准看水处理工程的任务水质标准中主要指标浓度值（mg/L）主要指标CODCrBOD5SSNH3-NTP一般污水250~300100~150150~20030（TKN=40）4~5国家排放标准GB18918一A5010105（8）1一B6020208（15）1.5二级100303025（30）3三级1206050—5中水回用（冲厕）—10510—地表水Ⅰ类小于15小于3无漂浮沉积物0.50.02Ⅱ类小于1530.50.1（0.25）Ⅲ类15410.1（0.05）Ⅳ类20620.2Ⅴ类251020.2一般景观用水CODMn8透明度大于0.5m0.50.05生活饮用水感官性状与一般化学指标；毒理学指标；细菌学指标；反射性指标4第二章水体污染与自净一、水体的自净作用污染物随污水排入水体后，经过物理的、化学的与生物化学作用，使污染的浓度降低或总量减少，受污染的水体部分地或完全地恢复原状，这种现象称为水体自净作用。按照净化机理可分为3类：物理净化作用，化学净化作用，生物化学净化1物理净化作用水体中的污染物通过稀释、混合、沉淀与挥发，使浓度降低，但总量不减。（1）稀释：污水排入水体后，在流动的过程中，逐渐和水体水相混合，使污染物的浓度不断降低的过程。稀释效果受两种运动形式的影响，即对流与扩散。（2）混合：1)竖向混合阶段：污染物排入河流后因分子扩散、湍流扩散、弥散作用逐步向河水中分散，由于一般河流的深度与宽度相比较小，所以首先在深度方向上达到浓度分布均匀，从排放口到深度上达到浓度分布均匀的阶段称为竖向混合阶段，同时也存在横向混合作用。2)横向混合阶段：当深度上达到浓度分布均匀后，在横向上还存在混合过程。经过一定距离后污染物在整个横断面上达到浓度分布均匀，这一过程称为横向混合阶段。3)断面充分混合后阶段：在横向混合阶段后，污染物浓度在横断面上处处相等。河水向下游流动的过程中，持久性污染物的浓度将不在变化，非持久性污染物浓度将不断减少。（3）沉淀与挥发：污染物中的可沉物质，可通过沉淀去除，使水体中污染物的浓度降低，但易对河水造成二次污染。2化学净化作用水体中的污染物通过氧化还原、酸碱反应、分解合成、吸附凝聚等过程，使存在形态发点源污水流量：Qw污染物浓度：Cw河水流量：Qs本底浓度：Cs混合污水羽流海岸线河水总流量Qs+Qw稀释后浓度Cd海岸线5生变化及浓度降低，但总量不减。（1）氧化还原：水体化学净化的主要作用。（2）酸碱反应：水体中存在的地表矿物质以及游离二氧化碳、碳酸系碱度等，对排入的酸、碱有一定的缓冲能力，使水体的pH值维持稳定。（3）吸附与凝聚：胶体微粒的存在3生物化学净化作用以水体中氮的迁移转化为例介绍有机氮NH4+NO2—NO3—N2二、河流氧垂曲线方程1氧垂曲线水体受到污染后，水体中溶解氧逐渐被消耗，到临界点后又逐步回升的变化过程，如图所示。2氧垂曲线方程——菲里普斯方程的建立（1）有机物耗氧动力学（2）溶解氧变化过程动力学某点处的氧不足量变化速率是该处耗氧速率和复氧速率之和：氨化细菌氨化作用亚硝化细菌＋O2硝化细菌＋O2反硝化细菌＋C源碱度增大好氧或厌氧条件碱度减小好氧条件碱度增大低氧、缺氧条件6求解得某点的亏氧量：某点的溶解氧ρc=ρcs-ρD到达缺氧点时间dρD/dt=0第三章污水的物理处理教学要求：1)掌握沉淀理论，理解各种沉淀类型的内在联系和区别，并学会分析沉淀池的影响因素。2)了解各种沉淀池的适用范围，掌握其相关的工程设计，并结合流体力学理解其设计要求。生活污水和工业废水中都含有大量的漂浮物与悬浮物，其进入水处理构筑物会沉入水底或浮于水面，对设备的正常运行带来影响，使其难以发挥应有的功效，必须予以去除。物理处理的去除对象：漂浮物、悬浮物。物理处理方法：1)筛滤：筛网、格栅（去除漂浮物、纤维状物质和大块悬浮物），滤池、微滤机（去除中细颗粒悬浮物）。2)重力分离：沉砂池、沉淀池（去除不同密度、不同粒径悬浮物）、隔油池与气浮池（去除密度小于1或接近1的悬浮物）。3)离心分离：离心机、旋流分离器（去除比重大、刚性颗粒）。本章主要就城市生活污水处理中使用的格栅、沉砂池、沉淀池进行讲授。第一节格栅格栅由一组平行的金属栅条、带钩的塑料栅条或金属筛网组成。安装在污水沟渠、泵房集水井进口、污水处理厂进水口及沉砂池前。根据栅条间距，截留不同粒径的悬浮物和漂浮物，以减轻后续构筑物的处理负荷，保证设备的正常运行。被截留的污染物称为栅渣，其含水率70～80％，容重750kg/m3。一、格栅分类平面格栅：按形状分为曲面格栅：粗格栅：大于40mm按栅条间距分为细格栅：10~30mm密格栅：小于10mm7栅条间隙e：10、15、20、25、30、40mm（细格栅）；50、60、70………150mm（中或粗格栅）。人工清渣：小型污水处理厂按清渣方式分为机械清渣：栅渣量大于0.2m3/d二、格栅的设计计算格栅的设计计算实际上主要是栅室、栅槽的设计计算，包括栅槽断面、水力计算、栅渣量计算机清渣机械的选用。1注意的问题1)B、L、e和b的相关尺寸见p55表3-1。2)长度L：取决于水深，以200mm为一级增长值。当L1000mm时，框架应加横向肋条。栅条材质为A3钢制，栅条偏差≦1/1000，总偏差≦2mm。3)水泵前：人工清渣e≦20mm；对大中型泵站，采用机械清渣，e＝20~150mm。4)污水处理系统前：人工清渣e＝25~40mm，机械清渣e＝15~25mm。污水处理厂前可设粗细二道格栅，粗格栅e＝50~150mm，细格栅e＝15~40mm；当提升泵站前格栅e≦25mm时，泵后可不设格栅。5)格栅数量：当每日渣量0.2m3时，一般采用机械清渣，格栅台组数不宜少于2台。若仅为1台时，应另设一条人工清渣格栅备用。6)格栅安装角度：一般45~75°,对人工清渣，为省力一般角度≦60°；对机械清渣，角度一般60~75°,特殊时为90°；对回转式一般60~90°。7)流速：栅前渠道流速V＝0.4~0.9m/s，过栅流速0.6~1.0m/s，通过格栅水头损失宜采用0.08～0.15m。流速过大不仅过栅水头损失增加，还可能将已截流在格栅上的栅渣冲过格栅；流速过小栅槽内将发生沉淀。8)高度：设水深h，格栅水头损失h1，栅前渠道超高h2（一般采用0.3m），则后槽总高度H＝h1＋h2＋h。9)格栅工作台高度：高出栅前最高设计水位0.5m10)工作台宽度：人工清渣≧1.2m，机械清渣≧1.5m。11)栅条断面形状、尺寸：正方形20×20mm；圆形ø=20；长方形10×50mm，迎水面半圆矩形10×50mm。2设计计算（1）栅槽宽度：已知B或Qmax、水深h、流速V，则栅条间隙数：n＝Qmax(sinα)0.5/ehvB＝en＋(n-1)s其中：n－1为栅条数，s为栅条宽度。（2）格栅的水头损失：h1＝kh0其中：k为倍数，一般取3。h0＝ζ·V·sinα/2gζ为阻力系数：ζ＝β(s/e)4/3圆形β＝1.79，矩形β＝2.42，迎面半园β＝1.83，迎背面半园β＝1.67。（3）栅槽总高度：H＝h1＋h2＋h，h2为超高。（3）栅槽总长度：8L＝L1＋L2＋1.0＋0.5＋H1/tgα，L1＝(B－B1)/2tgα1L2＝L1/2H1＝h2＋h其中：L1为进水渠渐宽部分长度；L2为