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城市污水排放会对水环境造成影响,现有污染物评价指标多为定性评价或半定性评价指标,因此缺少对水环境中污染物影响评价的定量分析方法。根据热力学定律可以计算出城市污水中污染物对水环境造成的热力学熵增。污水熵增减小,则表明污水对水环境系统的热力学影响减小。可以将热力学熵作为水环境影响定量评价的综合指标。城市污水中的熵增主要由水量和水质两个方面导致。其水量导致的熵增主要是由于温度差导致的,水质导致的熵增主要是由污染物降解作用导致的。根据污水中的主要污染物:有机物、氮和磷在水环境中的不同生化反应电子当量方程,可以计算出污染物生化反应过程中的热力学焓变,进而得到污染物生化降解过程中对水环境造成的对应的热力学熵增。主要结论如下:(1)城市水循环过程中的熵增主要是有水量和水质两个方面导致的。对于水量的干扰所导致的熵增主要考虑取水和排水过程中水温变化所引起的,并得到水量的熵增(?S1)计算公式。(2)根据到14种常见有机物的好氧培养的生物质产率系数计算出对应的生化反应方程式,并得到当量BOD和反应焓变ΔH。发现BOD和ΔH之间存在线性关系:-?H=13.66?BOD(R2=0.915)。由于有机物生化反应焓变可以用来表示水环境热力学系统的能量变化,因此可以得到水环境中的有机物生化降解所导致的熵增(?SC)计算公式。(3)水环境中无机氮主要为氨氮(NH4+-N)和硝态氮(NO3--N)。氨氮先被硝化作用生成硝态氮再通过反硝化作用生成氮气,得到氨氮生化去除对水环境造成的熵增(?SNH4+)计算公式。反硝化过程需要碳源有机物,通过对12种有机物的反硝化反应方程,得到平均反应焓变和消耗有机物量。去除反硝化过程中有机物对应的熵增,得到反硝化过程对水环境造成的熵增(?SNO3-)计算公式。(4)磷元素对水环境的影响主要是藻类过量繁殖,导致富营养化。磷元素被藻类植物吸收后,藻类植物被好氧微生物氧化分解对水环境造成熵增。根据好氧微生物的能量转移效率ε=0.2~0.4得到藻类生物质(C106H181O45N15P)氧化分解的反应方程式。得到磷被藻类吸收后对水环境造成的熵增(?STP)计算公式。(5)通过案例分析评价全国污水回用效果,可得当回用率由0%提高到15%和30%时,污水的总熵增分别减少13.0%、25.7%。由此可以看出污水回用可以有效的减少污水对水环境的熵增。对污水水质导致的熵增分析中发现无机磷的藻类吸收作用对对水环境的影响较大;无机氮的生化降解作用对水环境的影响较小。