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1、1,第一节、天然水水质第二节、水质指标及其指标分类第三节、工业用水要求及水质控制标准,水质指标和标准,2,1.主要离子2.一般无机物3.微量元素4.溶解气体5.有机物6.悬浮物7.微生物,第一节 天然水水质,3,阳离子 Ca2+、Mg2+、Na+、K+；阴离子 HCO3-、SO42-、Cl-、NO3-。另外起重要作用的还有 H+、OH-、CO3 2-等。,1.主要离子（八大离子）,硅酸及硅酸盐：占第二位，存在于各种矿物盐类中。在天然水体中并未离解。铝：占第三位，天然水中的含量小于0.5mg/L。铁：占第四位，天然水中的含量小于1.0mg/L。,2.一般无机物,F-、I-:与人体健康直接有关。天
2、然水中F-由痕量到4.0mg/L，在某些地下水甚至高达30mg/L。I-的含量更微。溴、硼、铍、锶、钡等在海水中略多，淡水中甚微；铜、铅、锌、镉、汞、砷、硒等含量甚微，但与人体有关；氮、硫等生物元素；稀土、放射性元素。,3.微量元素,6,二氧化碳 若与大气中分压平衡,水中只有约0.5-1.0mg/L,但常处于过饱和状态,达数十mg/L.氧 常温饱和溶解量约8-14mg/L。硫化氢、甲烷等 污染性气体，天然水中存在的较少。,4.溶解气体,7,天然水体中的有机物是光合作用的产物，种类甚多。碳水化合物：淀粉、纤维素、木质素等；脂肪类：油、脂、蜡、烃等；蛋白质：聚核苷酸等；植物素：叶绿素、高铁血红素等
3、。它们在生物降解中生成多种中间产物，如氨基酸、脂肪酸、糖类、烃类等。可进一步降解为更多的一般有机物，还可生成复杂的化合物，如富里酸、腐植酸等。有机物大多以高分子形式存在。,5.有机物,8,天然水体中的悬浮固体是水流冲刷卷带的岩石土壤颗粒和有机残渣等物质。无机的颗粒物大多是各种矿物，较主要的有石英、长石、石灰石和黏土矿物。黏土矿物主要类别有高龄土、蒙脱石、伊利石等，是细粒悬浮物的主要成分。有机悬浮物主要是动植物的残骸、废物、碎屑，它们常与无机微粒混杂，一起在水中漂浮。,6.悬浮物,9,在水中自由活动的生物不包括在水质范围之内，微生物则随水流扰动而迁移，这主要指细菌、藻类等。藻类 是构造简单、无根
4、、茎、叶区分的低等植物，如兰藻、绿藻、硅藻等；细菌 简单细菌是细胞生物；放线菌、酵母菌、霉菌、病毒等。,7.微生物,10,需氧污染物植物营养物重金属有机毒物酸碱污染物生物污染物放射性物质,天然水体中的污染物,11,生活污水和某些工业废水中所含的碳水化合物、蛋白质、脂肪和木质素等有机化合物可在微生物作用下最终分解为简单的无机物质,这些有机物质在分解过程中需要消耗大量的氧气,故称之为需氧污染物。需氧污染物是水体中最经常和普遍存在的一种污染物。当溶解氧耗尽时,产生厌氧分解,引起腐败,使水质发臭变坏。,1、需氧污染物,曾经的夫子庙景区内秦淮河,曾经的外秦淮河,植物营养物主要是氮、磷、钾、硫及其化合物。
5、但过多的营养物质进入天然水体,将恶化水体质量,影响渔业的发展和危害人体健康。植物营养物污染的危害水体富营养化。水体中植物营养物质含量的增加,将导致水生生物,主要是各种藻类大量繁殖,而藻类过度旺盛的生长繁殖将造成水中的溶解氧急剧变化,使水体处于严重缺氧,而造成鱼类大量死亡。一般来讲,总磷超过20毫克/立方米,或无机氮超过300毫克/立方米,即可认为水体处于富营养化状态。,2、植物营养物,海水赤潮,太湖赤潮,重金属主要是指汞、镉、铅、铬以及金属砷等生物毒性显著的重金属(有人称之为“五毒”)，也包括具有毒性的重金属锌、铜、钴、镍、锡等。重金属污染物最主要的特性是在水体中不能被微生物降解,而只能发生各
6、种形态之间的相互转化,以及分散和富集的过程。这些过程统称为金属迁移。重金属在水体中的迁移主要是下列物理化学作用:a.沉淀;b.吸附;c.氧化还原。在天然水体中,一般重金属产生毒性的范围大致在110毫克/升,毒性较强的金属如汞、镉的范围在0.010.001毫克/升。,3、重金属,镉污染,汞污染,常见的有酚、醛、苯、硝基化合物、多氯联苯和有机农药等。焦化、冶金、炼油、塑料、合成纤维、农药等许多工业排出的废水中均含有酚类。低浓度酚能使蛋白质变性,高浓度酚能使蛋白质沉淀,对各种细胞有直接损害。染料、制药、橡胶、农药和塑料等工业废水中含有较多的芳香胺类化合物及其衍生物。它们的共同特点是在人体内发生羟基化
7、作用,活化致癌。化学工业、电机制造、船舶油漆中常用的多氯联苯是难以降解的氯化芳香烃类化合物。它们不仅存在于水和底质中,而且普遍蓄积在水生生物体内,造成严重的污染。,4、有机毒物,19,酸性废水主要来源于矿山排水、冶金和金属加工酸洗废水、雨水淋洗含SO2烟气后流入水体而形成的酸雨。碱性废水主要来自碱法造纸、人造纤维、制碱、制革等工业废水。酸碱废水破坏水体的自然缓冲作用,消灭或抑制细菌和微生物的生长,妨碍水体的自净功能,腐蚀管道和船舶。它不仅能改变水体的pH值,而且可大大增加水中的一般无机盐类和水的硬度。,5、酸碱污染物,20,主要指各种致病微生物和其它有害的有机体,比如肝炎、伤寒、霍乱、痢疾、脑
8、炎的病毒和细菌,蛔虫和钩虫卵等。废水中生长有铁细菌、藻类、水草或贝壳类动物时,会堵塞管道和输水设备。,6、生物污染物,21,放射性物质能释放出对人体有害的X射线、射线、射线、射线等 主要危害为诱发症、损害孕妇和胎儿,缩短寿命、引起遗传性伤害。,7、放射性物质,放射性污染,一、概述 1.水质的定义 2.水中杂质的分类 二、水质指标 1.水质指标的分类 2.物理性水质指标 3.化学性水质指标 4.生物学水质指标,第二节、水质指标及其指标分类,24,水质是指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。各项水质指标则表示水中杂质的种类、成分和数量，是判断水质的具体衡量标准。,水质的
9、定义,25,按其在水中存在的状态分三类：悬浮物质：由大于分子尺寸的颗粒组成，它们靠浮力和粘滞力悬浮于水中。溶解物质：由分子和离子组成，被水的分子结构所支撑。胶体物质：介于悬浮物质与溶解物质之间。,水中杂质的分类,26,（1）物理性水质指标：感官物理性指标 其它物理性水质指标（2）化学性水质指标：一般的化学性水质指标、有毒的化学性水质指标 氧平衡指标（3）生物学水质指标：细菌总数、总大肠菌数、各种病原细菌、病毒 等,水质指标的分类,27,A.感官物理性指标：温度、色度、嗅和味、浑浊度、透明度等B.其它的物理性指标：总固体、悬浮固体、溶解固体、可沉固体、电导率等.,物理性水质指标,28,水的许多物
10、理特性、物质在水中的溶解度以及水中进行的许多物理化学过程都和温度有关。地表水的温度随季节、气候条件而有不同程度的变化。地下水的温度比较稳定，8-12工业废水的温度与生产过程有关。测定：现场测定，与地点和深度有关,温 度,29,纯水是无色的。颜色有真色和表色之分。真色是由于水中所含溶解物质或胶体物质所致，即除去水中悬浮物质后所呈现的颜色。表色包括由溶解物质、胶体物质和悬浮物质共同引起的颜色。,颜色和色度（1）,30,一般只对天然水和用水作真色的测定对废水和污水的颜色常用文字描述，如定性的或深浅程度的一般描述。必要时辅以稀释倍数法：在比色管中将水样用无色清洁水稀释成不同倍数，并与液面高度相同的清洁
11、水作比较，取其刚好看不见颜色时的稀释倍数者，即为色度。,颜色和色度（2）,31,水中由于含有悬浮及胶体状态的杂质而产生浑浊现象。水的浑浊程度可以用浑浊度来表示。浑浊度是一种光学效应，表现出光线透过水层时受到的阻碍的程度，与颗粒的数量、浓度、尺寸、形状和折射指数等有关。,浑浊度和透明度（1）,32,硅单位：以不溶性硅如高龄土、漂白土等在蒸馏水中所产生的光学阻碍现象为基础，规定1毫克/升的SiO2所构成的浑浊度为1度。标准烛单位：用蜂蜡和鲸脑蜡按一定规格制成标准烛，在直立的玻璃管下点燃，管中注入待测水样，自上方俯视，逐渐增大水柱高度，直到烛焰恰不能再见到时为止，此水柱高度即为标准烛光值。,浑浊度和
12、透明度（2）-标准单位,33,散射浊度单位（FTU）或NTU：用硫酸肼和六次甲基四胺混合液作为标准浑浊液，可成为标准肼单位：即以1.000克硫酸肼加水配成100毫升溶液，10.00克六次甲基四胺也配成100毫升溶液，取两溶液各5.0毫升混合静置24小时，加水定容为100毫升，其浑浊度为400度。透明度与浑浊度相反,浑浊度和透明度（3）,34,总固体（Total Solids)：水样在103-105下蒸发干燥后所残余的固体物质总量，也称蒸发残余物。悬浮性固体（Suspended Solids)和溶解固体（dissolved Solids):水样过滤后，滤样截留物蒸干后的残余固体量称为悬浮性固体，
13、滤过液蒸干后的残余固体量为溶解性固体。固定性固体（Fixed Solids):在一定温度下（600）将水样中经蒸发干燥后的固体灼烧而失去的重量。可略表示有机物含量。灼烧后残余物质的重量称为固定性固体。,固体含量,35,水中溶解的盐类均以离子状态存在，具有一定的导电能力，因此电导率可以间接地表示出溶解盐类的含量。电导率的大小受溶液浓度、离子种类及价态和测量方法的影响。电导率是指一定体积溶液的电导，即在25时面积为1平方厘米，间距为1厘米的两片平板电极间溶液的电导。,电导率,36,一般的化学性水质指标：pH、碱度、硬度、各种阳离子、阴离子、总含盐量、一般有机物质等有毒的化学性水质指标：各种重金属、
14、氰化物、多环芳烃、各种农药等。氧平衡指标：溶解氧DO、化学需氧量COD、生化需氧量BOD、总需氧量TOC等。,化学性水质指标,37,重要的水质指标之一。一般天然水体的pH值在6.0-8.5之间。最测定可用试纸法、比色法、电位法。试纸法虽简单，但误差大；比色法用不同的显色剂进行，比较不方便；电位法用一般酸度计。,pH值,38,碳酸盐硬度：由钙镁的碳酸盐、重碳酸盐所形成，可经煮沸而除去。暂时硬度。Ca(HCO3)2=CaCO3+CO2+H2O 非碳酸盐硬度：由钙、镁的硫酸盐、氯化物等形成，不受加热的影响。永久硬度。,硬度（Hardness)（1）,39,总硬度=钙硬度+镁硬度=碳酸盐硬度+非碳酸盐
15、硬度硬度的单位：mmol/L、mg/L(以CaCO3 计）法国度：10mg/L的CaCO3 德国度：10mg/L的CaO,硬度（2）,40,定义：水中能与强酸发生中和反应的全部物质。即水接受质子的能力。包括各种强碱、弱碱和强碱弱酸盐，有机碱等。天然水中的碱度主要有：CO32-、HCO3-、OH-、HSiO3-、H2BO3-、HPO4-、HS-和NH30等。其中CO32-、HCO3-、OH-是主要的致碱度阴离子。碱度的测定：用中和滴定法进行。用酚酞为指示剂测得的碱度为酚酞碱度.用甲基橙为指示剂测得的碱度为甲基橙碱度,或称总碱度。,碱度（1）,41,酸度是指水中能与强碱发生中和作用的物质总量。总酸
16、度包括：a.强酸：HCl、HNO3、H2SO4等；b.弱酸：CO2、H2CO3、H2S及有机酸；c.强酸弱碱盐：FeCl3、Al2(SO4)3等；总酸度 氢离子浓度测定：中和滴定法。,酸度和游离CO2,42,硫酸根SO42-:水垢的重要阴离子；可转化成H2S恶臭和腐蚀现象。氯离子Cl-：海水达到18000mg/L;一般淡水数十到数百mg/L;超过500-1000mg/L时有明显的咸味。硝酸根NO3-:主要来源于有机物的生物降解。,酸根,43,Na+、K+:其盐类是溶于水的。它们的特性相近，常常合在一起测定。对水质影响不很显著。反映水中的含盐量。,碱金属,44,铁在水中以二价和三价铁的各种化合物
17、形式存在。地表水中，铁以三价铁形式存在，可形成氢氧化铁沉淀或胶体微粒。地下水中，铁以二价铁的形式，可达数十毫克/升。沼泽水中铁可能以有机铁的形式存在。易生成沉淀或锈斑、水垢组成物。,铁（Fe）,45,常与铁伴随，许多表现与铁相似。在引用水比铁的危害性大。在水中以二价形式存在。有机锰会使水质变坏，带有异味。测定：比色法。,锰(Mn),46,天然水中含量在6-120mg/L之间；地下水比地表水中多。存在形态：单分子的正硅酸H4SiO4Si(OH)4,可电离成SiO(OH)3-、SiO2(OH)22等。在高浓度、低pH时，可聚合为多核络合物、高分子化合物以至胶体微粒。是水垢的主要离子，且难以去除。,
18、硅酸,47,定义：在一定严格的条件下，水中各种有机物质与外加的强氧化剂（K2Cr2O7、KMnO4)作用时所消耗的氧化剂量，以氧（O）的mg/L表示。按氧化剂的不同，可分为；A.重铬酸钾耗氧量（化学耗氧量Chemical Oxygen Demand=COD)B.高锰酸钾耗氧量,化学需氧量和耗氧量（1）,48,重铬酸钾法：在强酸性条件下，加热回流2小时（有时加入催化剂），使有机物质与重铬酸钾充分反应。可将水中绝大多数有机物质氧化，但对于苯、甲苯等芳香烃类化合物较难氧化。高锰酸钾法：不能代表水中有机物的全部含量，一般水中不含氮的有机物质在测定条件下易被高锰酸钾氧化，而含氮的有机物就难分解。一般用于
19、测定天然水和含容易被氧化的有机物的一般废水。,化学需氧量和耗氧量（2）,49,BOD=Biochemical Oxygen Demanded 在人工控制的一定条件下，使水样中的有机物在有氧的条件下被微生物分解，在此过程中消耗的溶解氧的mg/L数。按生物氧化的时间有:BOD5、BOD20。BOD不如COD彻底，BOD5只是一部分生化需氧量，所以BOD5比COD要低得多。,生化需氧量,50,在900-950高温下，以铂为催化剂，使水样气化燃烧，有机碳即氧化成CO2，测量所产生的CO2量，在此总量中减去碳酸盐等无机碳元素含量，即可求出水样中的TOC。（注：需去除无机碳的干扰）因只考虑有机碳，排除了其
20、他元素，仍不能直接反映有机物的真正浓度。已仪器化，用以间接表示水中有机物质含量的综合性指标。,总有机碳(Total Orgnic Carbon),51,在特殊的燃烧器中，以铂为催化剂，在900高温下使一定量的水样气化，其中有机物燃烧变成稳定的氧化物时所需的氧量，结果以氧（O）的mg/L表示。测定时间只需3分钟，可自动控制进行。快捷简便。测定结果比BOD、COD更接近于需氧量，一般认为是真正的有机物完全氧化的总需氧量。,总需氧量（Total Oxygen Demand),52,是测定有机物含量的最简单、最原始的方法。常用于含有机物量多的废渣。把样品在105 下烘干去掉水分，称重后用600 灼烧，
21、然后称量得到减量，以此代表有机物。在此温度下可使含碳及其它有机物燃烧挥发，而无机盐挥发量却可降至最低。,灼烧减量,53,有机氮是表明各种蛋白质、氨基酸、尿素等含氮有机物总量的水质指标。有机氮是利用浓硫酸把全部有机物中的氮都分解转化成氨，然后加以测定。有机氮在有氧条件下进行生物氧化，逐步分解成无机的NH3、NH4+、NO2-、NO3-等形态，NH3、NH4+称为氨氮，NO2-称为亚硝酸氮，NO3-称为硝酸氮。它们代表有机氮转化成无机氮的各个不同阶段。,含氮化合物,54,溶解氧 常温下水中氧的饱和量在4-14mg/L。海水中的含氧量为淡水的80%。用碘量法或仪器测定法进行。硫化氢 浓度达1mg/L
22、时就有明显的臭气。油田地下水中可能含有大量的硫化氢。对混凝土和金属产生侵蚀破坏作用。用碘量法测定。,其它,55,天然水中碳酸化合物,56,工业用水的水质要求 1.原料用水 2.产品工艺用水 3.生产过程用水 4.锅炉动力用水 5.冷却用水 6.纯水和超纯水,第三节、工业用水要求及水质控制,57,应满足生产用途的需要，保证产品的质量，同时不会产生副作用，造成生产故障，损害技术设备，所以不同的工业用水对水质提出多方面的要求，规定出一定的水质指标。规定往往不是由国家部门正式颁发的规范，而只是一些参考性质的技术数据，结合具体情况在使用中予以限制。,工业用水的水质要求,58,主要指饮料、食品制造工业、电
23、解水、医药、药剂制造工业等。1.饮料、食品制造工业的水质要求基本与生活饮用水相同。也有特殊：酿酒工业：考虑对微生物发酵过程的影响，钙镁作为营养料应有一定量；Cl-促进糖化作用50mg/L左右；NO2-在0.2以下，NO3-在5-25 mg/L 2.电解水、医药、药剂制造工业要求含盐量低，铁锰尽量低，最好是纯水。,1.原料用水,59,轻工业和化学工业：制糖、造纸、纺织、染色、人造纤维、有机合成等。在生产过程中，水本身并不进入最终产物，但其所含成分可能进入产品影响产品质量。制糖用水要求尽量少含有机物、含氮化合物、细菌等；精制糖常用纯水；造纸用水对不同级别的纸有不同的水质要求。浑浊度、色度、铁锰以致
24、钙镁会影响光洁度和颜色，氯化物和含盐量影响纸的吸湿性；纺织染色工业对硬度和含铁量要求较高，生成的沉积物会减弱纤维的强度，使染料分解变质，色泽鲜明度降低。,2.产品工艺用水,60,不直接进入产品，只是一般接触或清洗表面，大多对产品质量影响不大。这类用水没有共同的水质要求，视具体用途提出不同标准。a.油田注水：无沉积物，不致堵塞油层；b.电镀清洗用水：在金属表面没有沉积生成斑点，要求硬度、金属离子、固体盐类含量尽量低。,3.生产过程用水,61,按锅炉的压力和温度提出不同的要求，对硬度要求较高，易生成水垢；溶解氧会造成设备腐蚀；油脂会产生泡沫和促进沉垢；游离 CO2、pH、含盐量、碱度、Cl-、Si
25、O2、等与结垢、腐蚀、泡沫等有关。工业锅炉 以蒸汽做热源或一般动力，多为中低压锅炉，对水质要求较低；电站锅炉 以蒸汽驱动汽轮机，多为高压甚至超高压，同时要考虑蒸汽对汽轮机的沉积结垢和腐蚀问题，对水质要求十分严格。,4.锅炉动力用水,62,基本要求：水温尽可能低，不随气候剧烈变化；不产生水垢、泥垢等堵塞管路现象；对金属无腐蚀性；不繁殖微生物和生物等。无统一的标准，一般应考虑藻类、微生物、悬浮物、硬度盐类、溶解气体、有机物、酸、油脂等项目。,5.冷却用水,63,纯水是指进行一定深度除盐处理的水，一般包括除盐水、纯水和超纯水。纯水又称去离子水或深度除盐水，含盐量降到1.0mg/L以下，电导率降低到1-0.1/cm;超纯水或高纯水，是在进一步除盐外，还把水中的气体、胶体、有机物、细菌等各种杂质都去除到最低限度，含盐量降到0.1mg/L以下，电导率降低到0.1/cm以下。,6.纯水和超纯水,
