污染变化规律第三节.ppt

第三章 污染变化规律 第一节 水体中污染物变化机理 第二节 污染物的迁移转化 第三节 水体的耗氧过程和复氧过程 第三节 水体的耗氧过程和复氧过程 一、水体的氧平衡 某水体在某一时段内溶解氧的变化量，将等于该时段补给水体的溶解氧量减去消耗的溶解氧量。当补给量大于消耗量时，水体的溶解氧将增加；反之，则减少。 水中溶解氧的变化是一个不断消耗又不断补充的动态平衡过程。 水中有机物耗氧过程 K1 水中有机物BOD氧化成无机物(CBOD) 水中氨氮转化为亚硝酸盐、硝酸盐过程中的耗氧(NBOD) 河床底泥有机物的发酵产物耗氧 水生生物，尤其是藻类，由于呼吸作用而耗氧 水中其他还原性物质引起的耗氧 流出本水体的水流，将带走部分溶解氧 水中有机物复氧过程 K2 大气对水体的复氧（溶解氧的主要来源） 水生生物（藻类）白天的光合作用 流入本水体的水流带来的部分溶解氧 二、水体的耗氧过程 1、水中有机物耗氧过程 有机废水排入水体后，在有氧条件下，可测得它的耗氧过程，首先是CBOD氧化分解（碳化阶段），然后NBOD氧化分解（氮化阶段） 1) CBOD阶段耗氧 CBOD的一级反应动力学方程 有机物LC随时间t的衰减过程 耗氧过程 2) NBOD阶段耗氧 NBOD的一级反应动力学方程 上式积分，得LN的降解过程 硝化耗氧过程 3) BOD的总耗氧过程 当水体的NBOD的作用不很突出时，为简化计算，常常将它合并在CBOD中一起考虑，此时剩余BOD的降解反应动力学方程即为 剩余BOD的降解衰减过程为 BOD的总耗氧过程 4) 影响耗氧系数K1的因素 污水特性 pH值—过高或过低的pH值都会影响酶的催化活性，从而严重影响有机物的生物降解速率 水温 水力特征 污水初始浓度 固体悬浮物 (1) 污水特性的影响 有机废水有的来自生活污水、有的来自造纸、制革、制糖等共业废水，来源不同，所含的碳水化合物、脂肪、蛋白质等成分与比例亦不同，微生物作用下的降解速度就会不同。 (2) pH值的影响 绝大多数有机污染物的生物降反应都具有酶催化的性质，过高或过低的pH值都会影响酶的催化活性，从而严重影响有机物在水环境中的生物降解速率。因此，在对BOD室内测定时，pH值一般都保持在7-8之间，或保持久天然状态，以反映原水样的情况。 （3）水温的影响 像其他的许多化学反应一样，生化需氧量的反应速度也随温度而变化。BOD降解系数K1与温度的关系可根据阿累尼乌斯（Arrhenius） 经验公式导得 式中 T1 、T2—分别为两种温度状态下的水温，℃； KT1、KT2—分别为T1、T2时的反应速率系 数，d-1； —温度系数，随水质不同而有所差异。 对于BOD的温度系数K1，对上式取K=K1，且取T1=20℃为标准状态,则KT1=K1,20,求T2=T的K1,于是上式变为 BOD的温度系数 ,可根据温度的变化范围按表3-1查取.一般取 ,这是由于它是塞里奥特(Theriault)在较宽的温度试验范围内求得的。对于KN，其温度改正公式与上式基本一致，只是其中的 取1.017,即 式中 —分别为T（℃）和20℃时的NBOD降 解系数（d-1）。 表3-1 各家温度系数值表 （4）水力特征的影响 许多研究者指出，实验室内测定的K1值K1，L与原实际河流中的K1在同样温度下也有很大差别。 波斯柯（Bosk）则提出用下述的经验公式修正实验室测定的数值 式中 K1—由河流实际监测资料计算的K1值,d-1； K1，L— 该河流水样实验室条件下测定的K1值，d-1，并已校正为河流的实际水温； U—该监测河段的平均流速，m/s； H—该监测河段的平均水深，m； a—经验系数，1974年蒂尔尼-扬（Tierndy-young）提出与河流比降J的关系如表3-2所示。 表3-2 随河流比降J的变化 研究我国南水北调中线工程的有机污染自净系数时，应用汉江下游水质滥测资料分析K1结果表明，式（3-14）的关系基本合适，a为0.1。 （5）污水初始浓度的影响 有些学者将K1 和LO的关系表达为 例如奥德（Order）河为 该河b的变化范围为0.766～2.23。 日本南部等学者曾研究了K1与BOD初始浓度LO的关系。将污水用琵琶湖水及蒸馏水稀释，得到不同BOD初始浓度的水样，分别测定它们的K1值，所得结果如图所示。表明：在0∠LO∠40m/L的范围内，K1随LO增大而有所增大；在LO大过40L后，K1基本为一固定数值。