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水污染及其防治Waterpollutionandprevention水是人类赖以生存的宝贵资源水资源•地球上总的水体积大约为14亿km3，其中只有2.5%是淡水。•大部分的淡水以永久性冰或雪的形式封存于南极洲和格陵兰岛，或成为埋藏很深的地下水。•能被人类所利用的水资源主要是湖泊、河流、土壤湿气和埋藏相对较浅的地下水盆地。这些水资源中可用的部分仅有20万km3――不足淡水总量的1%，仅为地球上水资源总量的0.01％。水缺乏•目前世界上已有29个国家或轻或重地遭到缺水的折磨，到2025年，缺水国家将达34个；在今后50年内，世界将有10亿至24亿人面临缺少淡水的威胁。•据估计，世界上每8秒钟就有一名儿童死于饮用不卫生的水所引起的疾病。•在全国七大流域中，有近50％的河段受到不同程度的污染，其中10％的河段污染极为严重，已丧失了水体的使用功能，75％的城市河段已不适宜作为饮用水的水源。中国水资源的供需现状严重缺水区缺水区供需基本平衡或有余区水污染使水荒更加严重防治污染，保护水资源•评价水质的指标•水的净化•水的污染内容提要•工业废水的处理天然水中所含物质•溶解物质：钙、镁、钠、铁等的盐类及其他化合物，溶解的氧及其他有机物。•胶体物质：硅胶、腐殖酸胶体。•悬浮物质：粘土、泥沙、细菌等。评价水质的指标waterqualityassessment•浑浊度•电导率•pH•硬度•耗氧量•微生物学指标浑浊度•浑浊度：简称浊度，衡量水中所含悬浮物质的多少。•国家《生活饮用水卫生标准》规定浊度不得超过5度。电导率•电导率(electricconductivity)电解质溶液在电场作用下的导电能力。其大小间接反应了水中溶解性盐类的总量，也反映了水中矿物质的总量。•电导率的单位为S·m-1纯水去离子水蒸馏水天然水电导率/S·m-15.5×10-610-410-30.5~5×10-2pH•pH值是指水的酸碱度，表示水中H+和OH-的含量比例（范围为0-14）。•人体对pH值的反应非常敏感，身体内大部分物质的pH值为6.8，血液和细胞水的pH值为7.2-7.3。硬度Hardnessofwater•水的硬度是指水中所含的钙、镁离子的总量（一般以碳酸钙来计算）。表示水中结垢物质的含量的指标。•硬度单位：mg/L（毫克每升），mmol/L(毫摩尔每升)。永久硬度与暂时硬度•在天然水中Ca2+、Mg2+以碳酸盐、重碳酸盐形式存在，所构成的硬度叫“碳酸盐硬度（KH）”，可通过煮沸而转变成碳酸盐沉淀除去，又称“暂时硬度TemporaryHardness”。•以硫酸盐、氯化物形式构成的硬度叫“非碳酸盐硬度”，又叫“永久硬度permanenthardness”。•这两种硬度就组成“总硬度（GH）”。耗氧量•水中发生化学或生物化学氧化还原反应所消耗氧化剂或溶解氧的量。•间接反映水中有机物的含量。水中有机物愈多，耗氧量就愈高，从而溶解氧减少。•测定方法不同，分为化学耗氧量（COD）和生物耗氧量（BOD）。生物化学需氧量•生物化学需氧量(biochemicaloxygendemand)简称“生化需氧量。常以符号BOD表示。•水中有机物质在微生物的作用下，进行氧化分解所消耗的溶解氧量，单位为mg／L。•水中有机物的生物氧化过程与水温和时间有密切关系，BOD的测定皆规定温度和时间条件。实际工作中以20℃培养5日后lL水样中消耗溶解氧的mg数来表示，称五日生化需氧量，缩写为BOD5。化学耗氧量chemicaloxygendemand•化学耗氧量(chemicaloxygendemand)亦称“化学需氧量”，简称“耗氧量”。用化学氧化剂(如高锰酸钾、重铬酸钾)氧化水中需氧污染物质时所消耗的氧气量，常以符号COD表示。计量单位为mg／L。是评定水质污染程度的重要综合指标之一。•COD的数值越大，则水体污染越严重。一般洁净饮用水的COD值为几至十几mg／L。COD测定较易且快。微生物学指标•水受人蓄粪便、生活污水的污染时，水中细菌含量大增。检测水中细菌总数和大胞肠杆菌群数可判断水质受粪便污物污染的情况。表1地表水环境质量标准基本项目标准值单位：mg/L表1地表水环境质量标准基本项目标准值单位：mg/L序号I类II类III类IV类V类基本要求所有水体不应有非自然原因导致的下述物质：A，能形成令人感观不快的沉淀物的物质；B，令人感官不快的漂浮物，诸如碎片、浮渣、油类等；C，产生令人不快的色、臭、味或浑浊度的物质；D，对人类、动植物有毒、有害或带来不良生理反应的物质；E，易滋生令人不快的水生生物的物质。1水温（°C）人为造成的环境水温变化应限制在：周平均最大温升=1;周平均最大温降=22pH6.5--8.56--93硫酸盐(以SO4-2计)≤250以下2502502502504氯化物(以CL-计)≤250以下2502502502505溶解性铁≤0.3以下0.30.50.51.06总锰≤0.1以下0.10.10.51.07总铜≤0.01以下1.0(渔0.01)1.0(渔0.01)1.01.08总锌≤0.051.0(渔0.1)1.0(渔0.1)2.02.09硝酸盐(以N计)≤10以下1020202510亚硝酸盐(以N计)≤0.060.10.151.01.011非离子氨≤0.020.020.020.20.212凯氏氮≤0.50.5(渔0.05)1(渔0.05)2313总磷(以P计)≤0.020.10.10.20.214高锰酸盐指数≤2481015溶解氧≤饱和率90%653216化学需氧量(CODcr)≤15以下1520304017生化需氧量(BOD5)≤3以下3461018氟化物(以F-计)≤1.0以下1.01.01.51.519硒(四价)≤0.01以下0.010.010.020.0220总砷≤0.050.050.050.10.121总汞≤0.000050.000050.00010.0010.00122总镉≤0.0010.0050.0050.0050.0123铬(六价)≤0.010.050.050.050.124总铅≤0.010.050.050.050.125总氰化物≤0.0050.05(渔0.005)0.2(渔0.005)0.20.226挥发酚≤0.0020.0020.0050.010.127石油类≤0.050.050.050.51.028阴离子表面活性剂≤0.2以下0.20.20.30.329粪大肠菌群(个/L)≤2001000200050001000030氨氮≤0.50.50.51.01.531硫化物≤0.050.10.20.51.0生活饮用水水质标准编号项目标准感官性状指标1色色度不超过15度，并不得呈现其他异色2浑浊度不超过5度3嗅和味不得有异臭异味4肉眼可见物不得含有生活饮用水水质标准编号项目标准化学指标5pH值6.5~8.56总硬度（以CaO计）不超过250毫克/升7铁不超过0.3毫克/升8锰不超过0.1毫克/升9铜不超过1.0毫克/升10锌不超过1.0毫克/升11挥发酚类不超过0.002毫克/升12阴离子合成洗涤剂不超过0.3毫克/升生活饮用水水质标准编号项目标准病理学指标13氟化物不超过1.0毫克/升，适宜浓度0.5~1.0毫克/升14氰化物不超过0.05毫克/升15砷不超过0.04毫克/升16硒不超过0.01毫克/升17汞不超过0.001毫克/升18镉不超过0.01毫克/升19铬（6价）不超过0.05毫克/升20铅不超过0.1毫克/升生活饮用水水质标准编号项目标准细菌学指标21细菌总数1毫克水中不超过100个22大肠杆菌1升水中不超过3个23游离性余氯在接触30分钟后，应不低于0.3毫克/升•澄清与消毒•软化•除盐•高纯水的制备水的净化澄清与消毒•澄清是除去水中悬浮物体和胶体物质的过程。•加入混凝剂，以中和水中胶体微粒表面的电荷，破坏胶体稳定性，使水中细小悬浮物及胶体微粒互相吸附结合成较大的颗粒，凝聚沉淀。•混凝剂主要有铝盐和铁盐，铝盐有明矾、硫酸铝、碱式氯化铝等；铁盐有硫酸亚铁、硫酸铁和三氯化铁。新型混凝剂•有机高分子混凝剂聚丙烯酰胺，无机高分子混凝剂聚合氯化铝，广泛用于工业、生活污水处理和污泥脱水。消毒•生活饮用水常用液氯或臭氧消毒。目前采取液氯消毒较多，氯气注入水中产生次氯酸，次氯酸能够杀死水体中的致病菌，使自来水清洁卫生，适于饮用。臭氧消毒•臭氧是很强的氧化剂，瞬时灭菌性质优于氯。臭氧水的作用比氯快600～1000倍，强一倍，而剂量只是氯的万分之一。臭氧水致死细菌的浓度为0.4～0.5ppm，时间只需0.5～5min；致死病毒的浓度为4ppm，远低于臭氧气的杀菌浓度。软化softenedwater•降低硬水中钙离子和镁离子含量使硬水变成软水的处理叫做作水的软化。•软化水能防止锅炉、冷冻机组、空调系统等用水设备的结垢。•水的软化方法主要有两种。1.石灰软化法2.离子交换法石灰软化法•加入石灰（CaO），可使水中的二氧化碳、碳酸氢钙和碳酸氢镁生成碳酸钙和氢氧化镁的沉淀，由镁永久硬度转化为钙永久硬度。然后用纯碱、磷酸钠等除去过量的钙离子，使水软化。离子交换法IonExchange•离子交换法是利用离子交换剂，把水中的离子与离子交换剂中可扩散的离子进行交换作用，使水得到软化的方法。•天然水通过软化器时，器内的钠型阳离子交换树脂即与水中的钙镁离子置换产出软化水,其残余硬度≤0.03mmol。2R-Na+Ca2+(Mg2+)→2R2-Ca(Mg)+2Na+除盐•除去水中各种阳离子和阴离子杂质所得之纯水称去离子或除盐。离子交换法IonExchange电渗析法electrodialysis反渗透ReverseOsmosis电渗析法•电渗析法是在外加直流电场的作用下，利用阴、阳离子交换膜对水中离子的选择透过性，使水中阴、阳离子分别通过阴、阳离子交换膜向阳极和阴极移动，从而达到净化作用。这项技术常用于将自来水制备初级纯水。电渗析法反渗透法•反渗透法（超滤技术）是以压力为驱动力，提高水的压力来克服渗透压，使水穿过功能性的半透膜而除盐净化。反渗透法也能除去胶体物质，对水的利用率可达７５％以上；反渗透法产水能力大，操作简便，能有效使水净化到符合国家标准。渗透过程示意图半透膜纯溶剂盐溶液渗透压反渗透，浓稀渗透，浓稀渗透与反渗透半透膜高纯水的制备高纯水生产流水线1石英砂池2活性炭净水器3阳离子交换柱4脱气机5阴离子交换柱6阴阳离子混合床7活性炭净水器8灭菌器9灌装机10封口机11贴标机水的污染WaterPollution•酸碱盐等无机物污染•重金属污染•有机物污染•水体富营养化Eutrophication•热污染ThermalPollution何谓水污染？•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征的改变，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称为水污染。•水的污染有两类：–一类是自然污染；–另一类是人为污染。–当前对水体危害较大的是人为污染。水污染概况•全世界约有10亿多人由于饮用水被污染，受到疾病传染的威胁，世界卫生组织的调查表明，全世界每年至少有1500万人死于水污染引起的疾病。•据世界卫生组织（WHO）调查，人类疾病的80%与水有关。•联合国提供的材料表明，如果不能设法提供干净安全的饮用水，到2025年世界上无法获得安全饮用水的人数将增加到23亿，而由饮用水不卫生致死的人数将大大超过目前的每年530万。水污染概况•世界各城市每天产生的２００万吨人类粪便，只有不到２０％经过处理，其余都倒入江河中了。全国约有1／3以上的工业废水和9／10以上的生活污水未经处理就排入河湖，资料显示，近年来全国年排放污水量近６００亿吨，其中大部分未经处理直接排入水域。使得全国90％的城市水环境恶化，加剧了可利用水资源的不足。据对全国５３２条河流污染状况调查，已有４３６条河流受到不同程度的污染，占调查总数的８２％，我国七大水系中近一半河段污染严重，86%的城市河段水质普遍超标。全国7亿多人饮用大肠杆菌超标的水，1.64亿人饮用有机污染严重的水，