第一章水质指标

第1篇水质净化与水污染控制工程第1章水质与水体自净第一节水的循环与污染一.水的分布二.水的循环(Watercycle)•自然循环社会循环1.地球上水的总量——14亿KM3地球上的水(%)海水97.5淡水2.5淡水的分配(%)冰盖、冰川68.9地下水、土壤水、沼泽30.7湖泊、河流0.30大气0.04一、水的总量和分布1）水资源的储量：总的水资源：2.8万亿M3地面水径流量26100亿M3地下水储量8000亿M3冰山融水量(年)500亿M32.我国水资源的概况：2）水资源的主要问题●我国水资源人均和亩均水量少；●水资源在地区分布上很不均匀，水土资源组合不平衡●水量年内及年际变化大，水旱灾害频繁●水土流失严重，许多河流含沙量大；●我国水资源开发利用各地很不均衡我国水资源总量不算少，而人均占有水资源量却很贫乏，只有世界人均值的1／4（我国人均占有地表水资源约2700立方米，居世界第88位）。按人均占有水资源量比较，加拿大为我国的48倍、巴西为16倍、印度尼西亚为9倍、前苏联为7倍、美国为5倍，而且也低于日本、墨西哥、法国、前南斯拉夫、澳大利亚等国家。南水北调中线调水路线示意图1、水的自然循环自然界中的水并不是静止不动的，在太阳辐射及地球引力的作用下，水的形态不断发生由液态－气态－液态的循环变化，并在海洋、大气和陆地之间不停息地运动，从而形成了水的自然循环。例如，海水蒸发为云，随气流迁移到内陆，与冷气流相遇，凝为雨雪而降落，称为降水。一部分降水沿地表流动，汇于江河湖泊；另—部分渗于地下，形成地下水流。在流动过程中，两种水流不时地相互转化或补给，最后又复归大海。这种发生在海洋与陆地之间全球范围的水分运动，称为大循环或海陆循环，它是陆地水资源形成和赋存的基本条件，是海洋向陆地输送水分的主要作用。那些仅发生在海洋或陆地范围内的水分运动，称为小循环。不论何种循环，使水蒸发的基本动力是太阳热能，使云气运动的动力是密度差。自然界水分的循环和运动是陆地淡水资源形成、存在和永续利用的基本条件。二、水循环特点：①由降雨量自然循环的大致尺度②水的性质基本不变2.水的社会循环特点：①工业与生活污水的产生与排放是主要的污染源②水的性质不断变化水的社会循环是指人类为了满足生活和生产的需求，不断取用天然水体中的水，经过使用，一部分天然水被消耗，但绝大部分却变成生活污水和生产废水排放，重新进入天然水体。自然循环平衡破坏取水排放水污染控制工程平衡破坏给水处理社会循环水的社会循环对自然循环的影响1、概念：•水体自净能力：一定程度下能自身调节和降低污染的能力•水污染：水体因某种物质的介入，而导致其化学、物理、生物或者放射性等方面特性的改变，从而影响水的有效利用，危害人体健康或者破坏生态环境，造成水质恶化的现象。三.自然污染和人为(Man-made)污染下表列出了天然水中含有的各种物质：安徽省139476716.266405.38943.51118801宿州市985328.33589.21034.6481274淮北市27257.44200.2347.5372214亳州市837423.5536.1891.9438263阜阳市985231.1896.21041.8347299淮南市21416.28210.2177.7299353蚌埠市601219.37344582563333六安市1844492.21674.91022.51366902滁州市1332837.854331071.3874353合肥市726619.99454.3639.4440313巢湖市930441.82456.7597.4916700安庆市15466105.2611.8603.817201742马鞍山市16848.02121.173.86621087芜湖市331721.54222.3230.1969936铜陵市11137.0970.23810101868池州市842869.23156.420544273377宣城市1234091.72279.4258.232833552黄山市9829105.56149.5128.870618195各市面积（km2)水资源总量（亿m3）人口(万人)耕地（万亩）人均占有水资源量(m3/人)亩均占有水资源量（m3/亩）2005年安徽省各市人均及亩均水资源占有量当前对水体污染的概念有几种，一种意见是水体受人类活动或自然因素的影响，使水的感官性状、物理化学性能、化学成分、生物组成以及底质情况等方面产生了恶化，称为“水污染”。第二种意见是：排入水体的工业废水、生活污水及农业径流等的污染物质，超过了该水体的自净能力，引起的水质恶化称为“水污染”。第三种意见是：污染物质大量进入水体，使水体原有的用途遭到破坏谓之水污染。以上几种意见各有长处，但都不够全面或不够确切。从天然水的性质可知，各种水体中的水均为一种成分复杂的溶液，其中含有各类溶解物质，而并非纯的H2O。因此，对水污染的定义，不能仅从其含有什么物质及其含量来界定。其次，我们研究水污染的目的是为了保护水源，以便更好地利用水资源，因此，水污染定义又必须与水的使用价值联系起来。这样，水体污染可以定义为：“污染物进入河流、海洋、湖泊或地下水等水体后，使水体的水质和水体沉积物的物理、化学性质或生物群落组成发生变化，从而降低了水体的使用价值和使用功能的现象。”这样就同我们的用水要求联系起来了，也使我们保护水体有一定的目的，即不使其失去使用价值。危害人体健康降低农作物的产量与质量影响渔业生产的产量和质量制约工业发展的危害加速生态环境的退化与破坏造成经济损失2、水污染的危害四.水污染的分类和影响工业废水农业废水生活污水矿山废水来源污染物性质化学性污染物理性污染生物性污染1、水污染分类Ⅰ化学性污染（1）无机污染物质：eg.酸、碱、无机盐（2）无机有毒物质(这类物质具有强烈的生物毒性，它们排入天然水体，常会影响水中生物，并可通过食物链危害人体健康。这类污染物都具有明显的累积性，可使污染影响持久和扩大)：eg.重金属(5g/cm3)、氰化物(电镀20-70ppm）（3）有机有毒物质：eg.PAHs、农药（4）需氧污染物质：eg.碳水化合物、蛋白质、醇等（5）植物营养物质（富营养化）：eg.N、P（6）油类：eg.矿物油、动植物油、原油医院污水eg.SARsⅡ物理性污染（1）悬浮物质污染（2）热污染（3）放射性污染Ⅲ生物性污染第二节水质指标和水质标准一.水质指标1、概念（1）水质：水和其中所含的杂质共同表现出来的物理学、化学和生物学的综合特性（2）水质指标：水中杂质的种类、成分和数量，判断水质的具体衡量标准2、杂质分类悬浮物质胶体物质溶解物质～10-310-3～10-610-6～（mm)3、水质指标分类（1）物理性水质指标感官；其它：电导率、溶解固体（2）化学性水质指标一般化学性：pH等；有毒化学性：重金属；氧平衡（3）生物学水质指标细菌总数、大肠杆菌等4、几种重要的水质指标（1）浑浊度（2）颜色、色度（3）固体（4）总含盐量和离子平衡（5）碱度（6）硬度（7）化学需氧量和耗氧量（COD）（8）生物化学需氧量（BOD）（9）总有机碳（TOC）和总需氧量（TOD）（10）氮含量(11)溶解氧（DO）概念：不溶性物体对光线透过时所产生的阻碍程度.不仅与SS有关，而且还与悬浮杂质的成分、粒度大小、形状、和表面反射性能有关。规定：一升水中含有1mg的硅藻土或白陶土为1度。测定浊度的方法有目视比浊法、分光光度法、浊度计法等。（1）浑浊度浑浊度为水样光学性质的一种表达语，是由于水中存在不溶性物质引起的，它使光散射和吸收，而不是直线透过水样。它是反映天然水和饮用水的物理性状的一项指标，用以表示水的清澈或浑浊程度，是衡量水质良好程度的重要指标之一。水的颜色:真色;表色真色：由水中的溶解物质和/或胶体物质产生的颜色。水质分析中一般指真色表色：由水中的溶解物质和胶体物质以及悬浮物质综合产生的颜色真色测定方法：铂钴标准比色法（氯铂酸钾和氯化钴配成与天然水黄色色调相同的标准比色系列），度（TCU）规定一升水中含有相当于1mg铂时所产生的颜色为一度表色:稀释倍数法——比色管＋无色清洁水（2）颜色、色度图铂钴标准比色法标准色列（3）固体水中固体（蒸发残渣）：一定温度下将水样蒸发至干时所残余的固体物质总量；103～105℃时蒸发称“总固体”溶解固体(总可滤残渣):过滤后，取滤液103～105℃烘干后质量悬浮固体(总不可滤残渣):过滤后，取滤渣103～105℃烘干后质量挥发性固体(灼烧减重)：600℃蒸发干燥后固体失去的重量(一般表示有机物的含量)固定性固体＝总固体－挥发性固体溶解固体＋悬浮固体例题1-1（P20）可沉固体：则指1L水在一锥形玻璃筒内静置1h后所沉下的悬浮物质体积（污水和废水测定)。可沉固体可通过沉淀池、沉淀室和其他沉淀装置从水中分离出来。水和污水中固体成分的内部相关性总含盐量（总矿化度）：水体中所含各种溶解性矿物盐类的总量总含盐量＝∑阳离子＋∑阴离子天然水主要阳离子：Ca2+、Mg2+、Na+、K+阴离子：HCO3-、CO32-、SO42-、CL-（4）总含盐量和离子平衡（5）碱度概念：水接受质子的能力.指水中所含能与强酸发生中和作用的物质总量，包括强碱、弱碱、强碱弱酸盐等。来源：A、天然水：重碳酸盐、碳酸盐、氢氧化物等B、藻类吸收水中游离和化合的二氧化碳C、废水中的洗涤剂、农药、化肥等含有磷酸盐D、造纸、印染、化工、电镀等工业废水含有碱表1－3碱度计算（P23）碱度的分类碱度分类定义甲基橙碱度（总碱度）甲基橙终点时（pH4.4）的碱度酚酞碱度酚酞终点时（pH8.3)的碱度碱度的测定和计算酸碱指示剂滴定法由总碱度、酚酞碱度测定值计算•T——总碱度•P——酚酞碱度•M——由酚酞碱度滴定至总碱度时消耗的酸量•T＝P+MⅰM=0(或P=T）：水中只含有氢氧化物ⅱPM(或PT/2)：水中氢氧化物与碳酸盐共存ⅲP=M：水样中只含有碳酸盐ⅳPM(或PT/2)：碳酸盐与酸式碳酸盐共存ⅴP=0(或M=T)：只含有酸式碳酸盐三者之间可能的关系：测定结果OH-CO32-HCO3-P=TP00P1/2T2P-T2T-2P0P=1/2T02P0P1/2T02PT-2PP=0(M=T)00T碱度的组成测定实例水的混凝处理——酸化后影响效果水的软化处理——石灰苏打法水质稳定和管道腐蚀控制碱性工业废水的中和处理生物处理的适宜酸碱度（6）硬度概念：由于能与肥皂作用生成沉淀和与水中某些阴离子化合生成水垢的二价金属离子的存在而产生的。水的总硬度指水中钙、镁离子的总浓度，其中包括碳酸盐硬度(即通过加热能以碳酸盐形式沉淀下来的钙、镁离子，故又叫暂时硬度)和非碳酸盐硬度(即加热后不能沉淀下来的那部分钙、镁离子，又称永久硬度)。分为以下两种硬度：•碳酸盐硬度（暂时硬度）：受热煮沸除去•非碳酸盐硬度（永久硬度）•（钙和镁离子），多用EDTA络合滴定法测定•总硬度＝碳酸盐硬度＋非碳酸盐硬度我国《生活用水卫生标准》中规定，水的硬度不能过大，如果硬度过大，饮用后对人体健康与日常生活有一定的影响。如果没有经常饮硬水的人偶尔饮硬水，则会造成肠胃功能紊乱，即所谓的“水土不服”。如果用硬水烹饪鱼或蔬菜，常因不易煮熟而破坏或降低营养价值。用硬水泡茶会改变茶的色香味而降低饮用价值。用硬水做豆腐不仅使产量降低、而且会影响其营养成分。硬水问题也使工业上设备和管线的维修和更换每年耗资数千万。有资料显示说明饮用水硬度与心血管疾病、无脑畸形和多种癌症之间存在一定的关系。硬度的表示方法尚未统一，目前我国使用较多的表示方法有两种：一种是将所测得的钙、镁折算成CaO的质量，即每升水中含有CaO的毫克数表示，单位为mg·L-1；另一种以度(°)计：1硬度单位表示10万份水中含1份CaO(即每升水中含10mgCaO)，1°＝10mgCaO。这种硬度的表示方法称作德国度。【工业用水和生活饮用水对水的硬度的要求】我国生活饮用水卫生标准规定以CaCO3计的硬度不得超过450mg·L-1。化学需