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第一章给水处理概论1.1天然水中杂质的种类与性质1.1.1天然水体中的杂质来源:大气、土壤、人类活动产生的各种污染物（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。溶解物（低分子、离子）:0.1nm~1.0nm胶体颗粒:10nm~100nm悬浮物:1μm~1mm悬浮物主要是泥砂类、和动植物生存过程中产生的物质、或死亡后的腐败产物。胶体细小的泥砂、矿物质等无机物和腐殖质等有机物。溶解物如Ca2+、Mg2+、Na+、K+、等阳离子，HCO33-、SO42-、Clˉ等阴离子，以及O2、CO2、H2S、SO2、NH3等溶解气体分子。水中的溶解氧含量一般为5~10mg/L，最高含量不超过14mg/L。当水体受到污染后，溶解氧含量降低，严重污染的水体，溶解氧甚至为零。地表水中的CO2来源于有机物的分解。地下水中CO2来源于有机物的分解外和一些地层反应，含量一般较高。海水中的CO2含量很小。(2)按化学结构无机物、有机物、生物等几类。无机杂质天然水中所含有的无机杂质主要是溶解性的离子（Ca2+、Mg2+、Na+等阳离子和HCO3-、SO42-、Clˉ）、气体及悬浮泥砂。有机杂质一般常见的有机杂质为腐殖质类以及一些蛋白质等。生物(微生物)杂质这类杂质包括原生动物、藻类、细菌、病毒等。这类杂质会使水产生异臭异味，增加水的色度、浊度，导致各种疾病等。(3)按杂质的来源天然人工污染物质（2）江河水江河水的含盐量和硬度都比较低。悬浮物和胶态杂质含量较多，浊度高于地下水。我国是世界上高浊度水河流众多的国家之一，如黄河水系，海水水系，及长江中上游水系均属高浊度水。河水水质受气候影响大。河水水质易受工业废水或生活污水污染（3）湖泊、水库水主要由江河水供给，水质特点与江河水类似。浊度一般较低，藻类含量一般较多。水质受风浪影响大。含盐量和硬度较江河水高。微咸水湖和咸水湖的含盐量在1000mg/L以上甚至数万mg/L，咸水湖的水不宜生活饮用。（4）海水海水的主要特点是高含盐量，且所含各种盐类或离子的重量比例基本一定。含量最多的约是氯化钠(NaCl)，约占89％，其他盐类还有MgCl2、CaSO4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通常用COD、BOD、TOD、TOC,UV254表示根据现有检测技术，已发现给水水源中有2221种有机物，饮用水中有765种，并确认其20种为致癌物，23种为可疑致癌物，18种为促癌物，56种为可凝致癌物，总计117种在机物成为优先控制有机物。1.2.2水体的富营养化(1)富含磷酸盐和某些形式的氮素的水；(2)光照和其他环境条件适宜；(3)使水体中的藻类过量生长；(4)藻类死亡和随之而来的异养微生物代谢(5)水体中的溶解氧很可能被耗尽；(6)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的推移，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。用两个相关的水质指标来描述: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；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。历时（流程）洁净段降质污染段恢复段又复洁净DOBODBODBODDO又复饱和DO污水源口BOD,DO含量O2一般在单一污染源的情况下，BOD与DO变化曲线如图2-1所示。图2-1BOD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(1)定义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(2)生活饮用水水质标准制定的原则人们终生用水的安全;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。水质指标:感官性状和一般化学指标毒理性指标细菌学指标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。不超过1度（NTU）①,特殊情况下不超过5度（NTU）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6.总硬度水中钙离子与镁离子含量的综合叫做水的总硬度。分为暂时硬度和永久硬度两种，总硬度是这两种硬度之和。总硬度不能大于450mg/L（以碳酸钙计）。7.铁含铁量在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。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/L4.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。“国标”规定不应超过0.01mg/L5.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0.005mg/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(六价铬)。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;“国标”规定铅浓度不得超过0.01mg/L。9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。10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。11.四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2μg/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.大肠菌群总大肠菌群\类大肠菌群不得检出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。放射性指标总α放射性0.5Bq/L。总β放射性为1.0Bq/L。