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水质工程学（上）主讲：王爱军[e-mail]水质工程学水质工程学•第1篇水质与水处理概论•第2篇物理、化学及物理化学处理工艺原理•第3篇生物处理理论与技术•第4篇水处理工艺系统第1篇水处理概论•第1章水质与水质标准•第2章水处理方法概论水质工程学学习方法：预习-听课-复习-思考、做习题、搞设计第二篇给水处理（重点）•第3章凝聚和絮凝•第4章沉淀•第5章过滤•第6章吸附•第7章氧化还原与消毒•第19章特种水源水处理工艺系统•第18章典型给水处理系统和水厂设计•第8章离子交换•第9章膜滤技术•第10章水的冷却第17周净水厂课程设计主要参考书目1.严煦世，给水工程（第四版），中国建筑工业出版社2.范瑾初等，水质工程，中国建筑工业出版社3.许保玖、安鼎年，给水处理理论与设计，中国建筑工业出版社4.韩洪军、杜茂安，水处理工程设计计算中国建筑工业出版社。5.陈陪康等，给水净化新工艺，学术书刊出版社6.张玉先等，现代给水处理构筑物与工艺系统计算，化学工业出版社。主要相关网站中国水星中国水网给水技术博物馆给排水在线华夏水网水网中国水处理网中国给水排水给水排水日广西龙江镉污染镉的毒性较大，被镉污染的空气和食物对人体危害严重，日本（1930~1960年富山县某炼锌厂排放含镉污水污染神川流域）因镉中毒曾出现“痛痛病”。镉是人体非必需元素，在自然界中常以化合物状态存在，一般含量很低，正常环境状态下，不会影响人体健康。据参与事故处置的专家估算，此次镉污染事件镉泄漏量约20吨。由于泄露量之大在国内历次重金属环境污染事件中都是罕见的，此次污染事件波及河段将达到约300公里。去除原理：往江水里投放烧碱或石灰，提高PH值让水呈弱碱性，使镉不溶于水并从水中分离，形成碳酸镉细小小颗粒。再往江水里投放聚合氯化铝混凝剂，是为了让悬浮在水中的细小颗粒絮凝成大颗粒。沉淀到河底的镉之后会缓慢释放。广西贺江2013年7月初，广西贺州市发生水体镉、铊等重金属污染事件。据称，此次贺江被污染河段约110公里，从贺江马尾河段河口到广东省封开县，不同断面污染物浓度从1倍到5.6倍不等。污染源基本确定为上游沿岸冶炼、选矿企业。绪论水的循环水的自然循环－－淡水的自然循环水的社会循环我国水资源现状水资源总量缺乏，水资源形势严峻水资源开发量逐年增加，浪费严重水体污染普遍水的自然循环大气降水雨雪地下水河、湖、水库渗流径流冰川海洋蒸发蒸发水文学、水文地质学、水利工程等2.用水的循环——水的社会循环给水系统的水源和排水系统接纳水体的地方大多是邻近的河流。取之于水体，还之于水体，形成另一种受人类社会活动作用的水循环——水的社会循环。水的社会循环天然水体城市生活用水、工业用水给水处理污水处理回用水质工程学的研究内容绪论•水的良性社会循环•从天然水体取水，而不对水体生态环境产生不良影响；对城市污水和工业废水进行处理使其达到排放标准，排入水体不会造成水体污染，从而实现水资源的可持续利用。（水质型缺水危机）•水质工程学•研究在水的社会循环中水质及其变化特性，研究为满足用水需要，为实现水的良性社会循环和水资源的可持续利用，而对水质进行控制及对水进行处理的科学技术。绪论•水的社会循环新认识•给水处理---水的社会循环前半段（给水）物理、化学和物理化学法•污废水处理---水的社会循环后半段（排水）生物处理法和物理化学法•水质工程学以水的社会循环为目标将两者统一起来，拓展到水社会循环的全过程，从而形成一门完整的学科。千岛湖江心取水第1篇水质与水处理概论(Waterquality&Watertreatmentsummary)•第1章水质与水质标准（Waterquality&Waterqualitystandard）1.1天然水中杂质的种类与性质1.3饮用水水质与健康1.4用水水质标准1.1水中杂质的来源及其分类水中杂质的来源自然过程：降水、渗透、冲刷等人为因素：使用中污染水中杂质的分类按杂质尺度分：悬浮物、胶体和溶解物按化学结构分：无机杂质和有机杂质按照来源分：天然的和人为的第1章水质与水质标准•（1）按杂质尺度可分为：溶解物、胶体颗粒和悬浮物悬浮物：1um—1mm泥沙及腐殖质，可自然沉淀胶体：1nm—100nm细小泥沙及腐殖质，水中稳定溶解物：0.1nm—1nm与水形成均相体系，悬浮物特性动水中呈悬浮状，静水中可下沉或上浮。包括泥砂、大颗粒粘土、矿物废渣等无机易沉悬浮物和草木、浮游生物体等有机易浮悬浮物。通常用重力沉降法去除。胶体特性尺寸小，在水中长期静置不会下沉。包括粘土、细菌、病毒、腐殖质、蛋白质等，造成水的色、臭、味。须投加混凝剂方可去除。溶解物特性稳定均匀分散在水中，外观清澈透明。包括阴离子、阳离子（Ca2+、Mg2+、Na+、K+、HCO3-、SO42-、Cl–等）和溶解气体（O2、CO2等）。须用化学或物理化学等特殊方法去除。（2）从化学结构上可将杂质分为无机物、有机物、生物等。•无机杂质：溶解性的离子、气体及悬浮性的泥沙。表现不同的含盐量、硬度、pH值和电导率特性及浑浊。•有机杂质：腐殖质类及某一些蛋白质。易与其他化合物作用，对健康有潜在危害。•生物类杂质：原生动物、藻类、细菌、病毒等。产生异臭异味，改变水的色度、浊度。导致各种疾病。（3）按来源可分为天然的和污染的物质水中已检测出2000多种有机化合物，其中700多种微有机污染物，157种为致癌、促癌、致畸和致突变物质。数量最多的是人工合成的有机物：农药、杀虫剂、有机溶剂。典型天然水体的分类及水质特点天然水体的分类：地下水地表水江河水湖泊水库水海水1.1.2各种典型水体的水质特点•(1)地下水水质清澈透明，含盐量、硬度比地表水高。不易受外界污染和气温影响。含盐量一般在100-500mg/L，总硬度100-500mg/L（以CaO计）。（2）江河水水质变化大。同一条河流，上游和下游，夏季和冬季，晴天和雨天，浊度相差悬殊。华东、中南和西南年平均浊度在100~400NTU之间。含盐量和硬度较低。含盐量70-900mg/L之间，总硬度50-400mg/L(以CaO计)。•黄河（高浊水）：夏季悬浮物可达几万毫克/升。（3）湖泊、水库水水质与江河水类似。①浊度更低。②藻类较多。③含盐量比河水高。按含盐量分，有淡水湖、微咸水湖，咸水湖3种。咸水湖的形成，与水的补给来源及气候条件有关。青海湖，含盐量1000mg/L~数万mg/L。（4）海水•含盐量高，在7.5~43.0g/L之间，且所含各种盐类或离子的重量比例基本一定；氯化物含量最高，约占总盐量83.7%左右；硫化物次之，再次为碳酸盐，其它盐类含量极少。各天然水源的水质特点悬浮物和胶体含量浊度水质稳定性硬度及含盐量地下水少最低稳定高江河水较多最高不稳定低湖库水较少较低较稳定较低海水较少低较稳定高第1章水质与水质标准•1.3饮用水水质与健康水是构成人体的重要成分，体内各种生理、生化活动绝大多数是在水的参与下完成的。世界卫生组织认为，80％的成人疾病和50％的儿童死亡率都与饮用水水质不良有关。＊水中生物对人体健康的影响＊水中化学物质对人体健康的影响＊水质与地方病1.3.1水中的生物对人体健康的影响•主要有：细菌、病毒、致病原生动物；藻类、真菌、寄生虫、蠕虫等。*1.细菌已发现饮用水中能引起肠道疾病的细菌有：志贺氏菌（属），是细菌性痢疾病原体；沙门氏菌（属），可致沙门氏菌病，它导致全身性较严重的疾患，引起毒血症，感染肝、脾、胆囊等，导致肠壁溃疡、出血、穿孔等；致病性大肠杆菌，可引起不同症状的腹泻；军团菌，可以使肺部受损，也可出现其他器官肝、肾、心等受损，引起多种症状，死亡率较高；致病性弧菌（属），霍乱弧菌引起的霍乱是一种烈性消化道传染病。第1章水质与水质标准•2．病毒水体中已检出100多种血清型肠道病毒。脊髓灰质病毒：最常见的一种病毒，严重时可导致脊髓灰质炎（小儿麻痹症）；柯萨奇病毒：引起胸痛、脑膜炎等疾病；呼肠弧儿病毒（埃可病毒）：可引起胃肠炎、脑膜炎等疾病；非特异性病毒：有的病毒可引起呼吸道疾病和急性出血结膜炎，有的可引起无菌性脑膜炎和脑炎等；腺病毒：能引起呼吸道疾病、眼部感染、胃肠炎等；甲型肝炎病毒：可引起病毒性肝炎，是一种典型而重要的水传染病毒疾。第1章水质与水质标准3．寄生虫可导致人类疾病的典型寄生虫有：隐孢子虫，由隐孢子虫卵囊可引发隐孢子虫病，是一种介水消化道传染病，是胃肠炎的病原体，许多国家在用水卫生标准中将其列为控制指标；兰伯氏贾第鞭毛虫，进入水中的兰伯氏贾第鞭毛虫包囊使人感染形成甲第鞭毛虫病，该病是人类10种主要寄生虫病之一，临床症状腹泻为主；溶组织性变形虫，通过饮水途径，变形虫能在人体宿主引发慢性感染，引起阿米巴痢疾，最终发展成肝肿大，有时还能发展到其他器官。第1章水质与水质标准4．藻类藻类污染是水体富营养化的结果，在水中繁殖令水带有腥味，使人产生恶心、呕吐的症状。蓝绿藻对人体健康危害较大。蓝绿藻中的一些藻类能产生微囊藻肝毒素，这是一种剧毒物质，对肝细胞有破坏作用，并能促进肝细胞癌变，是引起肝癌的危险因素之一。第1章水质与水质标准世界卫生组织（WHO）推荐饮用水的微生物指标•肠道病原体以指示菌计，100mL水样中不得检出埃希氏大肠杆菌或耐热型大肠杆菌，不得含肠道病毒、病原性原虫、寄生虫、蠕虫。•蓝绿藻毒素的暂定值为1ug／L。•采用指示菌作为卫生控制指标是因为直接逐一测定致病因子是困难的。其他的指示菌还有粪大肠菌、粪球菌等。第1章水质与水质标准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微量元素：＜0.0001人体体重的元素为微量元素。是调节人体代谢的重要元素，但是也有有害成分，如Hg、As等，存在一个阈值。•铁、锌、锰、铬、钼、钴、硒、镍、铜、硅、氟、碘、锶等20多种元素，是人类和动物所必需的微量元素。•微量元素含量虽然低微，对人体健康有重要作用：构成身体各个部分，调节生理功能，参加酶的活动，完成运送氧的任务和参与人体中激素的活动。第1章水质与水质标准常量元素：氢、碳、氮、氧、钠、镁、磷、硫、氯、钾、钙等。钙是构成水的硬度的主要成分之一。人体内99％的钙存在于骨骼和牙齿中，体内缺钙会引起佝偻病和骨质软化。镁也是构成水的硬度的主要成分，70％存在于骨骼中，其余分布于各种软组织和体液内。缺镁可引起心肌病变、骨质脆弱和牙齿生长障碍等。维持钾、钠离子的动态平衡，是保证心肌正常活动的重要条件。钾对心肌坏死有预防作用。磷占人体重量的1％，成年人体内含磷达700g，85％存在于骨骼中，它可强心健脑，增强记忆。这些元素大部分都含于自然界的天然水中，饮水是补充这些元素的重要途径之一。•2．有机物（1）农药类：具有致癌性，能引起食管癌、胃癌、肝癌、肺癌、白血病等，或具有生殖毒性，改变人体的激素平衡等，严重影响人类健康。（2）酚类化合物：酚是一种促癌剂。（3）芳香烃类化合物：人类的各种恶性肿瘤的发生与之有关。•3．放射性物质放射性物质通过饮水进入人体内可产生内照射，主要引起皮肤癌、骨肉瘤、肺癌、白血病等，特别是胎儿、青少年对放射性物质的敏感性比成人高，危害更大。•4．消毒剂及消毒副产物氯气投量过多不仅会影响水的味道，还会同天然有机物、腐殖质相结合，形成三卤甲烷（THMs）等氯化消毒副产物。三卤甲烷总的包括诸如氯仿、溴仿之类潜在的致癌物，以氯仿含量最高。二氧化氯会产生亚氯酸盐、氯酸盐副产物，还可与有机物生成多种氧化物，如甲醛、乙醛等。二氧化氯对呼吸道有刺激作用，长期饮用含二氧化氯的水可能损