环保工程师基础知识:河流的生化自净和氧垂曲线模型

发布时间:2019-01-16 16:28:58 来源:中公建设工程网 浏览次数:

河流的生化自净和氧垂曲线模型

有机污染物进入水体后在微生物作用下逐渐氧化分解为无机物质,从而使有机污染物的浓度大大减少的过程就是水体的生化自净作用。

生化自净作用需要消耗水中的溶解氧,所消耗的氧如得不到及时的补充,生化自净过程就要停止,水体水 质就要恶化。因此,生化自净过程实际上包括了氧的消耗(耗氧)和氧的补充(复氧)两方面的作用。

氧的消耗过程主要决定于排入水体的有机污染质的数量,也要考虑排入水体中氨氮的数量,以及废水中无 机性还原物质(如SO32-)的数量。氧的补充和恢复一般有以下两个途径:①大气中的氧向含氧不足(低于饱 和溶解氧)的水体扩散,使水体中的溶解氧增加;②水生植物在阳光照射下进行光合作用放出氧气。

水体中有机污染物的种类繁多,不同污染物的毒性和危害也各不相同,因此,不能仅用水体中某一种或几 种有机污染物的浓度大小来评价水体的污染程度,为此,在前一章中提出可以用一些综合的水质指标,如 生化需氧量BOD 等来反映水体受有机物质污染的水平。BOD 值越高,说明水中有机污染物越多。因此, 水体中有机污染物的生化自净过程,可以用水体的BOD 值随时间的衰减变化规律来反映。

若不考虑硝化作用、底泥的分解、水生植物的光合作用及有机物的沉降作用等,而将有机污染物的自净衰 减过程简化为仅由好氧微生物参加的生化降解反应,并且认为这种反应符合一级反应动力学,那么: 河流接受有机废水后,从受污点至下游各断面的累积耗氧量曲线、累积复氧量曲线和亏氧变化曲线(氧垂曲 线)。受污染前,河水中的溶解氧几乎饱和,亏氧接近于零。在受到污染后,开始时河水中的有机物大量增 加,好氧分解剧烈,耗氧速率超过复氧速率,河水中的溶解氧下降,亏氧量增加。

随着有机物因分解而减少,耗氧速率逐渐减慢,终于等于复氧速率,河水中的溶解氧达到最低点。接着,耗氧速率低于复氧速率,河水溶解氧逐渐回升。最后,河水溶解氧恢复或接近饱和状态。当有机物污染程度超过河流的自净能力时,河流将出现无氧河段,这时开 始厌氧分解,河水出现黑色,产生臭气,河流的氧垂曲线发生中断现象。

氧垂曲线的形状会因排放的有机污染物量、废水和河水的流量、河道的弯曲情况、水流速度等因素而有一 定的差别,例如当河流受到的污染负荷较轻时,最缺氧点距排放口的距离较远,其时的溶解氧浓度也较高; 当河流受到的污染负荷较重时,最缺氧点将很快出现,该点的溶解氧浓度也会很低。

当溶解氧低于4mg/L 时,河道中局部地段的鱼类生长将受到影响,当溶解氧达到零时,河水出现厌氧状态。 这种情况下的氧垂曲线将是一条被横坐标切断的曲线,有时甚至不可能再通过复氧作用而重新出现溶解氧。 这是最严重的水污染状况,此时的水体不仅将鱼虾绝迹,也将丧失一切使用功能。

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