环保工程师考试《基础知识》辅导资料：混合稀释模型

发布时间：2019-03-02

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混合稀释模型

稀释作用的实质是污染物在水体中因扩散而降低了浓度，稀释并不能改变，也不能去除污染物质。但是对 于特定水体的生态系统而言，当污染物浓度降低到一定程度后，其对该水生环境或从某种使用角度出发来 考虑的水质的影响也就很小了，在一定程度上也就能够满足环境或人类的要求，也具有实际意义。

污染物质进入水体后，存在两种运动形式，一是由于水流的推动而产生的沿着水流前进方向的运动，称为推流或平流；另一是由于污染物质在水中浓度的差异而形成的污染物从高浓度处向低浓度处的迁移，这一运 动被称为扩散。废水排入河流后，由于推流和扩散作用，逐渐与河水相混合，污染物的浓度逐渐降低。 推流和扩散是两种同时存在而又相互影响的运动形式，其综合作用的结果是污染物浓度由排放口至水体下 游逐渐减低，即发生了稀释。研究水体的稀释作用时必须注意到，废水排入水体后并不能与全部河水完全 混合。影响混合的因素很多，主要有；

（1）废水流量与河水流量的比值。

比值越大，达到完全混合所需的时间就越长，或者说必须通过较长的距离， 才能使废水与整个河流断面上的河水达到完全均匀的混合。

（2）废水排放口的形式。

如废水在岸边集中一点排入水体，则达到完全混合所需的时间较长，如废水分散地

排放至河流中央，则达到完全混合所需的时间较短。

（3）河流的水文条件。

如河流水深、流速、河床弯曲情况以及是否有急流、跌水等都会影响混合程度。 显然，在没有达到完全混合的河道断面上，只有一部分河水参与了对废水的稀释。参与混合稀释的河水流 量与河水总流量之比，称为混合系数。

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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