由式(1-1),当L用降解百分数表示时,L。=100,则式 (1-1)可写为 lgL;“2-k1t (1-2) 由式(1-2)可求得不同温度下需氧有机物分解过程的实验曲 线,见图12。由此曲线即可求得不同温度下的k1值。 当温度为20℃,k1=0.1时,由图12可得水体中有机物的正 常氧化速度,见表1-1。 表1-1水体中有机物的正常氧化速度(20℃) 占总有机质的百分率/% 时间d 备注 剩余量 当F氧化量累积氧化簟 5 0 .0 短线上的数据表明 79.4 2(.6 半衰期为3d 37.0 12345678 31.6 N.2 5.0 15.8 10.0 2.6 90.0 7.9 2.l 92.1 ILItx元 6.3 95.0 5.D 95.0 111 4.0 3.2 f.8 97.s 0.5 18 1.6 98.4 19 〔.3 0.3 99.0
11.2复氧作用定律 当耗氧使水中溶解氧下降到饱和浓度以下时,大气中的氧便向 河流补充,这种作用称为复氧作用。复氧作用受溶解定律与扩散定 律所控制。当其他条件一定时.氧溶解于水的速度主要取决于水中 的氧亏量D(即氧不足量),且与其成正比关系,即 dD k,D (1-3) 式中,k2为溶氧速度常数,其取值与河流的水温及水文条件等 有关。 1.1.3河流溶解氡下垂曲线及方程 当有机耗氧污染物进入清洁的河流后,在耗氧与复氧的综合作 用下,沿河流断面形成一条溶解氧(DO: Dissolved Oxygen)下 垂曲线(图1-3)。它对评价河流污染状况及控制污染有十分重要 的意义。 100% 起 Do下 曲线 临界点 一近亟曲线B 耗氧曲线C l临界时 图13溶解氧下垂曲线 河流实际的氧亏量的变化速度是耗氧速度与复氧速度的代数 和,即 k11一k2 将上式积分可得氧垂曲线上任何一点的数值方程 D), - kLo k2-k 10-4·10-k)+D×10k (1-5) 式中D4一—任一点的氧亏值;
初始BOl值 D 初始氧亏值 其他符号同前。 在工程上,k1、k2可按经验取值,叮参见表1-2、表1-3。 表1-2耗瓤常数k1值 温度∧ k 0.039990.0502.00320.07950.10000.12600.1583 表1-3溶解氧常数k2值 温度 水体特征 0 15 缓流水体 ).1L0 0.150 <1m/的水体 〔}.17 0.185 0.215 v>1m/s的水体 0.425 t.460 0.540 急流水体 0.684 0).7400.800 0.865 当耗氧速度与复氧速皮相等时所需的时间称为临界时间tε Do(k2-k1 k2-k1kI Lok (1-6) 清洁带 ;染带 复带 清洁带 BOD) 好l2 1Oi饱和 毫 BOD 23456789 污水 河流流卜时/d 图1-4有杋物分解与溶解氧平衡及需氧有机物污染模式图 5
此时的氧亏量称为临界点氧亏量D D,=1L0×10-k (1-7) 氧垂曲线与水中有机物BOD的变化规律密切相关,其平衡模 式见图14。 需氧有机物由于造成水体缺氧,对水生生物中的鱼类危害最 大。需氧有机物的来源多,排放量大,所以污染范围广,大多数污 水都含有这类污染物质,见表14,对需氧有机物污染的控制一般 采取从根本上减少排放量,避免这类污染物直接进入水体;对需要 排入水体的污水一般应进行生化处理。 表1-4我国某些工业污水、城市污水中的BOD5与COD值 污水类型 BODs 污水类型 BOOs COD 石油加工 200~25075-20印染厂 350 油页岩石油厂 5700-700化纤厂酸性污水50 108 焦化厂 420~20705245~7778 碱性污水180 皮革厂 i220-2250 般城市污水 38-65111-162 造纸厂 2077-2767混有工业污 83-207395-828 腈纶生产饱和塔 1856水的城市污水 碱性污水815 266 12富营养化污染 富营养化污染( Eutrophication)主要指水流缓慢、更新周期 长的地表水体,接纳大量氮、磷、有机碳等富营养素引起的藻类等 浮游生物急剧增殖的水体污染。自然界的湖泊中存在富营养化现象 通常按贫营养→富营养→沿泽→干地的规律变化,但速率很慢;而 人为污染所致的宫营养化,速率则很快。在海湾地区,在一定的水 温、盐度、日照、降雨等水文和气象条件下,细胞中含有红色色素 的甲藻或者其他浮游生物大量繁殖而产生的富营养化污染通常称 赤潮”,在地下水中发生的富营养化污染则称为“肥水”。富营养 化的污染程度可用其营养水平指标来表示
1.2,1宫营养化过程 有机污染物(CHON)随污水进入湖泊、海湾,成为异 养性生物的营养源,产生新细胞合成,结果向水中放出CO2、N及 P等。即 CaHBON,P+(a+b+dtac+2e)0 a CO2+HO+dNO3 +ePOa 自养性生物从阳光获取能量,利用(O2及无机磷等无杋盐类, 通过下列反应合成新的藻类 106CO2+90H2O+16O3+PO3-太阳能, CIosHi8nosN,sP+154. 50, 老化衰亡的生物沉于沏底成为底泥,进行厌氧分解,并放出能 够再次利用的溶解性有机物及无机物。即 CLohiyoO45 N1oP--R-COOH CO2+CH4+NH+H2S↑+PO+H2O+细菌合成 上述三个反应体系中C1H1sO4N6P代表藻类物质。 1.2.2富营养化参数及其危害 富营养化主要发生在湖泊、近海海湾及其他缓流水体中。湖泊 营养水平指标分级以及危害情况如表1-5,表16则列举了日本及 中国天津近海赤潮的主要参数 表15湖泊演化过程的主要指标及危害 中营养 项目 贫营养 富背养 前期 后期 Bors/(mg/L) 3~10 主细菌/(个/m) <100 00-100001000-100000>10000 指 浮游生物密度 3~5 >5 标 磷/(ngA) <0.0010.0-0.0050.005-0.01 >Q.01 氮/(ngL) <0. 0.1-0.2 0.2-0.3 >0.3