水质工程学 第1章水质与水质标准

第1章水质与水质标准1.1天然水中杂质的种类与性质1.1.1天然水体中的杂质天然水中存在的杂质主要来源于所接触的大气、土壤等自然环境，同时人类活动产生的各种污染物也会进入天然水体。（1）按水中杂质的尺寸，可以分为溶解物、胶体颗粒和悬浮物3种。(2)从化学结构上可以将水中杂质分为无机物、有机物、生物等几类。1.1.2各种典型水体的水质特点一般可以将天然水分为地表水和地下水两类，地表水又可以分为江河水、湖泊水库水、海水等。1.2水体的污染与自净1.2.1水中常见污染物及来源按化学性质，可以分为无机污染物和有机污染物；按物理性质，可以分为悬浮性物质、胶体物质和溶解性物质。1．可生物降解的有机污染物——耗氧有机污染物2．难生物降解的有机污染物3．无直接毒害作用的无机污染物4．有直接毒害作用的无机污染物1.2.2水体的富营养化水体的富营养化是指富含磷酸盐和某些形式的氮素的水，在光照和其他环境条件适宜的情况下，水中所含的这些营养物质足以使水体中的藻类过量生长，在随后的藻类死亡和随之而来的异养微生物代谢活动中，水体中的溶解氧很可能被耗尽，造成水体质量恶化和水生态环境结构破坏的现象。水体的富营养化危害很大，对人类健康、水体功能等都有损害，包括：（1）使水味变得腥臭难闻。（2）降低水的透明度。（3）消耗水中的溶解氧。（4）向水体中释放有毒物质。（5）影响供水水质并增加供水成本。（6）对水生生态的影响。1.2.3水体的自净水体的自净是指水体在流动中或随着时间推移，水体中的污染物自然降低的现象。通过化学作用和生物作用对水体中有机物的氧化分解，使污染物质浓度衰减，是水体自净的主要过程。可以用两个相关的水质指标来描述水体的自净过程。一个是生化需氧量BOD，该值越高说明有机物含量越多，水体受污染程度越严重；另一个是水中溶解氧DO，它是维持水生物生态平衡和有机物能够进行生化分解的条件。图1-1BOD和DO变化曲线1.3饮用水水质与健康1.3.1水中的生物对人体健康的影响水中的生物(主要是微生物)与人体健康关系密切，影响比较大的主要有细菌、病毒、致病原生动物，此外还有藻类、真菌、寄生虫、蠕虫等。1.3.2水中的化学物质对人体健康的影响1．微量元素及其他无机物。2．有机物3．放射性物质4．消毒剂及消毒副产物1.4用水水质标准水质标准是用水对象(包括饮用和工业用水对象等)所要求的各项水质参数应达到的限值。可分为国际标准、国家标准、地区标准、行业标准和企业标准等不同等级。生活饮用水水质标准制定的原则生活饮用水水质标准的制定主要是根据人们终生用水的安全来考虑的，水中不得含有病原微生物；水中所含化学物质及放射性物质不得危害人体健康；水的感官性状良好。1.感官性状和一般化学指标2.毒理性指标3.细菌学指标4.放射性指标感官性状和一般化学指标1.色度饮用水的颜色是由于带色有机物、金属或高色度的工业废水造成。水色的存在使饮用者不快甚至感到厌恶。衡量水中的色度用铂钴标准比色法，规定相当于1mg铂在1L水中所具有的颜色称为1度。“国标”规定色度不超过15度，并不得呈现其他异色。2.混浊度混浊度本身并不直接代表水的性质，而是综合性地反映水的混浊程度，属于感官性质。混浊度大小与水中的悬浮物质、胶体物质的含量有关。混浊度用白陶土标准比浊法测定，相当于1mg白陶土在1L水中所产生的混浊程度作为一个混浊度单位，用度表示。“国标”规定不超过3度，特殊情况不超过5度。3.臭和味“国标”规定饮用水不得有异臭、异味。测定水中臭气没有标准的单位表示，一般常以水样在40℃及60℃时测者的感觉用文字定性描述并以臭气强度表示。描述臭气强度分为6级。味在强度上也分为6级。4.肉眼可见物“国标”规定水中不得含有肉眼可见物。5.pH值pH值是水中氢离子浓度倒数的对数值。是衡量水中酸碱度的一项重要指标。6.总硬度含有钙与镁离子的水叫做具有“硬度”的水。水中钙离子与镁离子含量的综合叫做水的总硬度。水的硬度有分为暂时硬度和永久硬度两种，总硬度是这两种硬度之和。“国标”规定：生活饮用水的总硬度不能大于450mg/L（以碳酸钙计）。7.铁铁在天然水中普遍存在，是人体不可缺少的营养素。水中含铁量在0.3～0.5mg/L时无任何异味，达1mg/L时便有明显的金属味，在0.5mg/L时色度可大于30度。“国标”规定：生活饮用水中含铁不应超过0.3mg/L。8.锰锰也是人体需要的微量元素之一。水中含锰量如超过0.15mg/L时，水就会产生金属涩味。毒性较小，“国标”规定不应超过0.1mg/L，是从感官和危害角度提出的。9.铜水中含铜量达1.5mg/L时就会有明显的金属味，超过1mg/L的水，可以使衣服器皿及白瓷器染成绿色。但铜也是人体需要的微量元素之一。“国标”规定主要从感官出发，不应超过1.0mg/L。10.锌当水中含锌量达10mg/L时，水是浑浊的，在5mg/L时水中有金属涩味。“国标”规定不应超过1.0mg/L也是根据感官性状要求制定的。11.挥发酚类酚分为挥发酚与不挥发酚，水中含酚主要来自工业废水污染，特别时炼焦和石油的工业废水，其中以苯酚为主要成分。“国标”规定：根据感官要求，定为饮用水中挥发酚类含量不应超过0.002mg/L。12.阴离子合成洗涤剂其化学性质稳定，较难分解和消除，毒性极低。“国标”规定为不应超过0.3mg/L。13.硫酸盐硫酸盐在天然水中普遍存在，但含量过高就会使水具有苦涩味，且能使人腹痛、腹泻、甚至便血。“国标”规定不应超过250mg/L。14.氯化物水中氯化物含量过高，使水产生令人厌恶的味道，长期饮用氯化物含量过高的水还会引起高血压、心脏病和婴儿猝死，“国标”主要根据味觉考虑规定为不应超过250mg/L。15.溶解性总固体水中溶解性总固体主要成分为钙、镁、钠的重碳酸盐、氯化物和硫酸盐等无机物。“国标”规定溶解性总固体不应超过1000mg/L。毒理性指标1.氟化物氟化物在自然界广泛存在；使人体正常组织成分之一。“国标”综合考虑饮用水氟含量堆牙齿的轻度影响和氟的防龋，以及堆广大高氟区饮水进行除氟或更换水源所付的经济代价，规定饮用水中氟含量不得超过1mg/L。2.氰化物水中氰化物有剧毒，氰化物使水呈杏仁气味，其嗅觉阈浓度为0.1mg/L。“国标”采用一定安全系数，规定饮用水中氰化物不得超过0.05mg/L（以游离氰根计）。3.砷水中的砷化物有毒，“国标”规定不应超过0.05mg/L使安全的。4.硒硒使人体必需的元素之一。但硒的化合物有毒，在人体内有明显的蓄积作用。5.汞汞，是剧毒物质。汞化合物分为有机汞与无机汞，无机汞中的氯化汞和硝酸汞的毒性较高，汞在人体内蓄积性高，残毒性久，浓缩性大。“国标”规定不得超过0.001mg/L。6.镉镉是有毒元素，食用镉污染的食物可能会蓄积于体内造成慢性中毒。“国标”规定饮用水中镉含量不超过0.01mg/L。7.铬铬的化合物有二价、三价和六价，其中六价铬毒性最大，可引起皮肤、粘膜、肝、胃、肾、口腔、血液部分的疾患，并有导致肺癌的可能。“国标”规定为不得超过0.05mg/L。8.铅铅常随饮水和食物进入人体，摄入量过多可引起中毒。世界卫生组织于1972年规定每人每周摄入铅的总耐受量为3mg，当饮用水中铅含量为0.1mg/l时可能引起儿童血铅浓度的增高，根据国内管网水含铅量一般均低于0.05mg/L的实际情况，“国标”规定铅浓度不得超过0.05mg/L。9.银银的主要毒性表现为皮肤、眼和粘膜着色，称为银质沉着症。由于银一旦被吸收，就能长期保存在组织中。“国标”根据国外饮水中银的限量标准，规定饮水中银的浓度不得超过0.05mg/L。10.硝酸盐硝酸盐含量过高可引起婴儿得变性血红蛋白血症，还可能引发癌症。“国标”定为饮用水中硝酸盐氮含量不得超过20mg/L。11.氯仿当水源被污染，原水中含有机物或腐殖质时，加氯消毒就可能生成许多有机氯化合物，其中以氯仿为最常见。世界卫生组织《饮用水水质准则》中推荐氯仿在饮用水中得建议值为30μg/L，考虑到我国国情，“国标”建议饮用水中氯仿含量得试行标准为60μg/L。12.四氯化碳四氯化碳也是致癌物质，“国标”根据世界卫生组织《饮用水水质准则》得建议值，建议饮用水中四氯化碳含量试行标准为3μg/L。13.苯并（α）芘凡是含碳物质在燃烧（特别试400～900℃）时都能产生苯并芘等多环芳烃。“国标”推荐饮用水中苯并（α）芘含量得试行标准为0.01μg/L。14.滴滴涕滴滴涕是一种持久性农药，在人体内有很强得蓄积性。“国标”从严考虑，建议在饮用水中滴滴涕得试行标准为1μg/L。15.六六六六六六可在水中稳定，有强烈异臭。工业品六六六可使小鼠致癌，考虑到六六六目前已停用，但仍有残留，“国标”建议饮用水中六六六含量得试行标准为5μg/L。细菌学指标1.细菌总数细菌总数是指一毫升水样在普通琼脂培养基中经37℃24小时得培养所生长得各种细菌菌落总数.“国标”定为每毫升不超过100个。2.大肠菌群水中所含大肠杆菌得数量，通常用大肠杆菌群来表示，其意义为一升水中所含得大肠杆菌数。“国标”规定大肠杆菌3个/L，这在流行病学上是安全的。3.游离性余氯自来水必须经过消毒，因此有适量的余氯在水中，以保持持续的杀菌能力防止外来的再污染。“国标”规定，用氯消毒时出厂水游离性余氯不低于0.3mg/L，管网末梢水不低于0.05mg/L。放射性指标世界卫生组织《饮用水水质准则》规定饮用水中放射线性物质总γ放射性为0.1Bq/L，总β放射性为1.0Bq/L。这是基于假设每人每天摄入2L水时所摄入的放射性物质按成年人的生物代谢参数估算出一年内对成年人产生的剂量确定的。因为有较大的安全系数可以不考虑年龄的差异和饮水量的不同。“国标”据此确定的放射性指标限值时世界卫生组织的推荐值。1.5污水的排放标准污水排放标准制定的依据依据地表水水域环境功能和保护目标，按功能高低划分为5类：Ⅰ类主要适用于源头水，国家自然保护区；Ⅱ类主要适用于集中式生活饮用水地表水源地一级保护区、珍稀水生生物栖息地、鱼虾类产卵场、仔稚幼鱼的梭饵场等；Ⅲ类主要适用于集中式生活饮用水地表水源地二级保护区、鱼虾类越冬场、洄游通道、水产养殖区等渔业水域及游泳区；Ⅳ类主要适用于一般工业用水区及人体非直接接触的娱乐用水区；Ⅴ类主要适用于农业用水区及一般景观要求水域。