教案--第4章水环境演化原理.ppt

第1节污染物在水中的迁移转化污染物在水中的迁移水中有机污染物降解与转化污水生化反应动力学污染物在水中的迁移过程污染物在水中的迁移过程

----对流对流迁移通量的计算式中：fx，fy，fz分别为x，y，z方向上的污染物对流迁移通量；ux，uy，uz环境介质在x，y，z方向上的时均流速分量；C是污染物在环境介质中的时均浓度。过水断面污染物输移率断面A上污染物输移率为断面平均流速和平均浓度及断面面积乘积。扩散是由于物理量在空间上存在梯度使之在空间上趋于均化的物质迁移现象。分子扩散：水中污染物由于分子的无规则运动，从高浓度区向低浓度区的运动过程。Fick第一定律：分子扩散质量通量与扩散物质的浓度梯度成正比。式中:I分别表示x，y，z方向上的污染物扩散通量；Em为分子扩散系数m2/s，C是时均浓度。紊动扩散：紊流流场中质点的瞬时值相对于平均值的随机脉动导致的分散现象。式中:I分别表示x，y，z方向上由湍流扩散引起的污染物扩散通量；Ex,Ey,Ez为紊动扩散吸系数m2/s；C为环境介质中的污染物的时间平均浓度。弥散输移：为了补偿由于采用状态的空间平均值描述实际的空间分布不均所产生的输移。式中，I表示x，y，z方向上由湍流扩散引起的污染物扩散通量；D为离散系数；为环境介质中的污染物的时间平均浓度。湍流扩散和弥散的引进是为了弥补在实际计算中采用时间和空间平均值而引起的误差。废水在河流中的混合由于移流、扩散、离散作用的存在，废水排入河流后在河流中一般出现三种不同混合状态的区段。竖向混合河段：沿垂直方向达到混合均匀（三维）横向混合河段：从竖向均匀混合到下游污染物在整个横断面上均匀混合的区段（二维）纵向混合河段：横向混合均匀河段之后的河段（一维）环境介质的推流迁移作用,污染物的分散作用和衰减过程费希尔（H.B.Fischer)公式吸附：水中溶解的污染物或胶状物,当与悬浮于水中的泥沙等固相物质接触时,将被吸附在泥沙表面,并在适宜的条件下随泥沙一起沉入水底,使水的污染物浓度降低,起到净化作用;解吸：被吸附的污染物质当水体条件(流速、浓度、PH）改变时，又溶于水中的过程。吸附-解吸作用总的趋势：水体污染浓度减少吸附作用一是弗劳德利希（Freundlich)吸附等温式;二是海纳利(Henery)吸附等温式；一、河流动力学原理：先计算河段含沙量变化过程和冲淤过程，然后考虑泥沙对污染物的吸附－解析作用，进一步计算出污染物的沉淀与再悬浮。二、采用一个系数直接对污染成分的减少和增加进行估算。降解：有机污染物在水中迁移扩散的同时，还有微生物的生物化学作用下分解和转化为其它物质，从而使水体中有机污染浓度降低的现象。根据溶解氧情况：分好氧和厌氧情况；并且在好氧或厌氧微生物的代谢作用下发生分解和转化；好氧降解转化在DO的条件下，水中有机污染物由于好氧微生物的作用，被氧化分解无机化，从而使有机污染得以净化的过程。（1）异养微生物：以有机物为底物，最终产物为二氧化碳、氨和水等无机物，同时释放能量。C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O+2817.3KJC11H29O7N+14O2+H+→11CO2+13H20+NH4++能量（2）自养微生物：以无机物为底物，其最终产物也是无机物，同时释放能量。H2S+2O2→H2SO4+能量NH4++2O2→NO3-+2H++H2O+能量好氧生物处理过程中有机物转化示意图好氧生物处理是利用微生物的新陈代谢功能，把1/3有机物分解为无机物，把2/3有机物合成为微生物自身。当活性污泥进入二沉池时，作为剩余污泥排放，达到了有机物的稳定化和无害化。基本概念分解代谢是微生物在利用底物的过程中，一部分底物在酶的催化作用下降解并同时释放出能量的过程。合成代谢是微生物利用另一部分底物或分解代谢过程中产生的中间产物，在合成酶的作用下合成微生物细胞的过程。内源呼吸是微生物利用自身内部储存的能源物质进行呼吸。厌氧降解转化是指在无分子氧但有化合态氧的情况下（如NO3-,NO2-,SO42-,S2O32-,CO2），依赖兼性厌氧菌和专性厌氧菌的生物化学作用，对有机物进行生物降解的过程，最终达到无机化。如反硝化作用：C6H12O6+6H2O