华北理工水质工程学Ⅰ课件14概论

水质工程学I序言Ø1、给排水专业性质：半土建、半化工、半机械、半自动化（参与水的社会循环，解决水的质量问题）Ø2、水的社会循环：天然水（地表水与地下水）、使用水（生活与生产用水）、污废水（生活和生产使用过的水），通过水处理使这三种水质不断转换，从而构成了水的社会循环。（原水）【给水处理】给水管网【建筑给排水】排水管网【污废水处理】天然水→水处理Ⅰ→使用水→用户使用→污废水→水处理Ⅱ→再生水（中水）达标排放水参考书：《水质工程学》《给水处理理论与设计》《当代给水与废水处理原理》《水处理工程》《反应工程》《工业水处理技术》《给水与污染控制工程》《论水的混凝》相关杂志：《给水排水》《中国给水排水》《水处理技术》《工业水处理》《环境科学》《环境工程学报》《EnvironmentalScience&Technology》《WaterResearch》《Desalination》第14章给水处理概论一、水处理：是给排水的主干课。1、目的：（1）去除水中影响使用水质的杂质以及污泥的处置。（2）为了满足用水要求，向水中加入新的成份以改变水的化学性质（缓蚀剂、阻垢剂）。（3）改变水的物理性质。（冷却、降低水的粘度）。给水处理：水处理污水处理：2、分类：达到用水所需水质要求（标准）城市给水处理：达到饮用水水质卫生标准。工业给水处理：达到相应的工业用水标准。达到排放标准。工业污水处理：达到排放标准或回用（再用）标准。污染物的多样性。城市（市政）污水处理：主要是去除有机物。给水处理与污水处理的区别和划分：•污水处理以排放为目的。•给水处理以供水（回用、再用）为目的。•工艺上：由于水源地水污染越来越重，与污水处理的回用、再用相比，其区别越来越小。•工业水处理工艺多种多样。•一、原水中的杂质•1、水源：江、河、湖（水库）、海、地下水（污水处理厂的出水）。取自任何水源的水中，都不同程度地含有各种各样的杂质。•2、水中杂质形成的原因：•由于水的性质：a、极性；使一些物质溶解。b、粘度小；c、比重适宜；d、易流动；使一些比重相近的杂质混杂在水种。•3、水中杂质的来源：•A、自然过程：例如，地层矿物质在水中的溶解，水中微生物的繁殖及其死亡残骸，水流对地表及河床冲刷所带入的泥砂和腐殖质等等。•B、人为因素：人类活动造成的污染，即工业废水、农业污水及生活污水的污染。`14.1水源水质水中杂质按尺寸大小分类（悬浮物、胶体和溶解物3类）水中杂质按尺寸大小分类（悬浮物、胶体和溶解物3类）4、水中杂质分类：•（1）、按尺寸分类：•I、溶解物质：离子，低分子。0.05nm(H+)~1nm，水呈透明状（真溶液）。•II、胶体：粘土、细菌、病毒、腐殖质、蛋白质等。特点：带电微粒。（天然水中的胶体一般带负电荷，有机高分子物质通常也属于胶体一类）1nm~1μm之间。•III、悬浮物：尺寸较大，大于100nm。特点：易于在水中下沉或上浮。注：胶体与悬浮物的区别在于电性的显著否，有一过渡段，100nm~1μm。`4、水中杂质分类：（2）按化学性质分类：•I、有机物杂质：（又分：可生物降解；难生物降解；不可生物降解。•II、无机物杂质。（3）溶解的气体，O2，CO2(H2CO3)，N2。（4）离子：I、阳离子：Ca2+，Mg2+，Na+。K+，Fe2+，Mn2+，Cu2+。（少量）II、阴离子：HCO3-，SO42-，Cl-；HSiO3-，CO32-，NO3-。（少量）`二、天然水质特点：1、地下水：I、水质清澈，水温稳定，不易受污染。II、硬度高60~300mg/L（CaO），少数地区可达300~700mg/L。III、含盐量高；含铁、锰高。（有时含有放射性物质；有毒物质。）2、江河水：I、含浊度：有四季变化，西北地区有高达数百Kg/m3。II、含盐量、硬度低于地下水，15~30mg/L。III、易受污染，水温不稳定。`二、天然水质特点：3、湖泊、水库：I、特点：流动性小，贮存时间长，经过了长期的自然沉淀，蒸发，补充等自然活动。II、常规下浊度低，（特大风浪时，暴雨时泛起湖底泥沙有较大浊度。）视湖的盐分分：淡水湖微咸水湖（含盐量1000mg/L以上）咸水湖（含盐量可达数万mg/L）III、易受污染，不稳定。4、海水：I、含盐量高，Cl化物为主，约占89%。硫化物次之。浊度低。II、已有污染情况，自净能力大。（并非无限）地表水：与地下水相对的所有的水体。`三、水源污染•人类活动是水体污染物的主要来源。•分类：有机污染物（已发现：源水中有2221种，饮用水中765种）无机污染物（其中包括重金属）。有机污染物：有些对人体具有毒害。毒害种类：直接、间接、急性、慢性、显性、隐性。其中有三致物质：致癌、致畸、致突变。这部分内容正处于研究阶段。14.2水质标准•什么是水质标准：用来规范水质的若干水质参数指标。给水水质标准是用水对象（包括饮用和工业用水等）所要求的各项水质参数应达到的指标和限值。•生活饮用水卫生标准：与人类健康和生活使用直接相关的水质参数指标。•工业用水标准：与该工业使用直接相关的水质参数指标。•污水综合排放标准：为保持水体良好状态的排放水水质参数指标。•自来水公司：自来水公司（简称“水司”）分四类：各类分别执行暂行水质目标。•第一类水司：指最高日供水量超过100万立方米的直辖市、对外开放城市、重点旅游城市和国家一级企业的水司，水质目标共列出88项水质指标。•第四类水司：最高日供水量小于10万立方米的小城镇水司，水质标准按现行《标准》执行。•第二和第三类水司：则介于第一和第四类水司之间。有条件时，应尽量提高饮用水水质。当水源污染较严重时，水质检测项目不能限于现行（标准），水质指标应力求向一类水司水质目标靠近。•一、生活饮用水卫生标准：（随着科学技术的发展而发展，是动态变化的。1956年首次，至2006年第5次修订现执行GB5749－2006）•1、感官性状和一般化学指标：•感官性状：又称物理性状，人的视觉，味觉，嗅觉等表中的前四项：主要是人的厌恶感，不一定对人健康构成危害。色、浑浊度—NTU(NephelometricTurbidityUnits)—散射浊度单位、臭和味、肉眼可见物。•1mgSiO2/L所构成的混浊度为1度。M(混浊度)相当MmgSiO2/L标准混浊度样。SiO2—高领土（过200目筛）。•按感官性状或使用要求制订标准物质：钠、钾、钙、铁、锌、镁、氯等是人体必需的化学元素，对人体健康有益的化学物质，但不希望过量，如含量过多，往往会对生活使用产生种种不良影响。•（1）铁：铁是合成血红蛋白和氧化酶等所必需的元素，但水中含铁量过高时，会使衣物器皿染色并形成令人厌恶的沉淀或异味。•（2）铜：铜能参与人体细胞的生长、增殖和某些酶系统的活化过程，但铜含量超过1mg/L时，可使衣物及白瓷器皿染成绿色。•（3）锌：锌是酶的组成部分，参与新陈代谢，但水中锌含量超过5mg／L时，便使水产生金属涩味甚至使水混浊。•（4）硬度：近年来国外有专家研究表明，人们长期饮用硬度过低（即钙、镁含量过低）的水，心血管疾病及癌症发病率增高，但硬度过高的水，会使烧水壶结垢并用以洗衣时浪费肥皂。•以上这类物质含量均按感官性状或使用要求制订标准。•按感官性状要求制订标准的还有：（第三类）是对人体健康无益但一般情况下毒性也很低的物质。•（1）挥发酚类：酚具有恶臭，饮水加氯消毒时所形成的氯酚恶臭更甚。•（2）阴离子合成洗涤剂：阴离子含成洗涤剂含量超过0.5mg/L时，水即有异味并起泡沫。•因为，水质标准中有些化学物质或化学指标是与感官性状相联系的。所以，将感官性状和一般化学指标安排在一起。•2、毒理学指标：有毒物质，砷、汞、镉、铬、氰化物、氯仿、苯并（a）芘等。•有毒物质一般由于水源污染造成，未受污染的天然水中，有毒物质很少（个别除外，高氟水源）。有些有毒物质含量高时会引起急性中毒，而大多数有毒物质往往在人体内积蓄引起慢性中毒。•各种有毒物质的毒性表现各不相同。（1）氰化物：有剧毒，一次摄入50～60mg会致死，主要作用于某些呼吸酶，引起组织内窒息，影响呼吸中枢及血管舒缩中枢。低剂量慢性中毒时，甲状腺激素生成量减少。氰化物会使水产生杏仁味，其嗅觉阈浓度为0.1mg/L，但此浓度对人体健康已会构成危害，故按毒理学要求，水中含量不得超过0.05mg/L。（2）汞及其化合物：在人体内积蓄。主要对人的神经系统、心脏、肾脏和肠胃有毒害作用。（3）镉的化合物：能积蓄于人体软组织中，引起肾脏器官病变并影响酶的正常活动。有资料认为，摄取过量镉还会引起骨痛病。（4）砷：（也是人体所需元素，它参与细胞代谢过程），但过量砷化物可引起毛细血管、新陈代谢和神经系统等病变。（5）硒：（也是人体所需元素。有关资料称，克山病与人体中硒摄入量过少有关。）过量硒对人的肝、肾、骨髓和中枢神经有破坏作用。（6）氟：（也是人体必需元素，人体缺氟会引起龋齿。）过量氟能引起牙斑釉和骨硬化。•砷、硒和氟等虽然都是人体所需元素，但毒性均较明显，故按毒理学要求限制水中的含量。•（7）四氯化碳、氯仿、苯并（a）芘等：属有机污染物，已确认为致癌物或可疑致癌物。当前，人们对饮水中有机污染物更加重视。•我国《标准》与欧盟和美国等水质标准的主要差距是在有机污染物方面所列项目较少。•一类水司暂行水质目标中所增项目，有机物占相当大比例。•水中各种化学物质与健康的关系实际上相当复杂，有些至今仍不很清楚。•近来美国有资料认为，水中含氟量过高会引起心血管病和癌症发病率增加。人体缺硒可能与恶性肿瘤有关。•进入人体内的各种元素之间还存在生理协同作用与拮抗作用。•协同作用：当两种元素在人体内所引起的共同作用大于同样含量下两者分别所起作用之和时，称协同作用。例如，铜和铁可能起协同作用，没有铜，铁就不能进入血红蛋白分子，故铁元素充足而缺铜时也同样会发生贫血症。1+12•拮抗作用：当两种元素共同作用，使其中一种或两种分别所起作用受到削弱时，称拮抗作用。有资料报导：硒对砷、汞、镉的毒性有缓和作用；锌对镉的毒性也有减弱作用。这些就是桔抗作用结果。1+12•近年还有研究资料报导：人体所需主要元素得到满足时，非主要元素就难被吸收。（浓度影响的化学位的变化。）例如，若水中钙、镁含量较高而铅含量少时，人体将会选择吸收主要元素钙、镁，而将非主要元素铅排泄掉；但若钙、镁含量也低，细胞就可能吸收非主要元素铅，从而导致蛋白质或酶机能障碍。•3、微生物指标：总大肠菌群等四项。•（1）总大肠菌群：反映病原菌消失程度，有些大肠菌本身就是致病菌。大肠杆菌不仅在人的粪便中普遍存在，而且数量最多，当水中大肠菌类很少时，病原菌将不复存在。因大肠杆菌的检验也较方便，故目前以总大肠菌数作为水质指标。但大肠杆菌作为病毒和原生动物胞囊替代指标还很不够。•（2）耐热大肠菌群：我国的饮水特点，喝开水。欧洲经常使用的水质及食品指标。•（3）大肠埃希氏菌：近年来发现的O175大肠菌和1975年引起肠泻流行病的产毒大肠埃希氏菌亚类，改变了多年来认为大肠菌不属于致病菌的概念。•（4）菌落总数：水为传媒的传染病很多。病原微生物包括：致病细菌、病毒及病原原生动物。要直接测定各种病原微生物显然不可能。指标采用细菌总数和总大肠菌数作为例行检测指标，间接反映水中病原微生物密度或致病的可能程度。•4、消毒剂指标：•（1）余氯：余氯量指用氯消毒时，加氯后经过一定接触时间，水中尚含的剩余游离性氯量。•作用：保证在供水过程中继续维持消毒效果，抑制水中残存的病原微生物在管网中再度繁殖；还可作为水质受到再度污染的指示信号。•（2）一氯胺：•（3）臭氧：•（4）二氧化氯：•水厂中浊度的去除程度，与病毒和原生动物的消失程度相关。降低水的浊度也有利于病原微生物的去除。•5、放射性指标：•（1）、总α放射性：0.1Bq/L(Bq—放射性活度，单位—贝可勒尔)•（2）、总β放射性：1Bq/L二、工业用水水质标准：•工业用水种类繁多，水质要求各不相同。水质要求高的工艺用水，不仅要求去除水中悬浮杂质和胶体杂质，而且还需要不同程度地去除水中的溶解杂质。•1、食品、酿造及