给水工程课件(一)

水质工程学Ⅰ总学时：45 学时课程设计： 1 . 5 周主讲：张朝升荣宏伟教授水质工程学Ⅰ第一章给水处理概论主讲：荣宏伟教授第一章给水处理概论给水处理的任务：用不同的方法与装置改变原水的主要质量指标以满足用户的要求，提高水的质量，解决原水不能满足用户要求的矛盾。

一部分排放水作为水源水又进入了新的循环，不进行或不完全进行废水处理，将使天然水体受到污染，致使水源水质恶化，给用水处理带来极大困难。

天然水体用水处理废水处理工业用水农业用水城市生活用水取水供水排水废水§1-1 原水的水质一、天然水中的杂质天然水中所合成分包括溶解的以及混合在水中的各种无机物、有机物以及有机体。

1. 按杂质的来源性质分：无机物:气体、泥沙、粘土、各种溶解盐类，如造成浊度的泥沙微粒，造成硬度、水垢的钙、镁盐,影响使用的铁、锰等。

有机物：如粪便、使水带有色度的腐植酸、使水具有臭味的酚、藻类、细菌等。

2.按杂质的颗粒大小或存在形态分可分为三大类：悬浮物、胶体、溶解物悬浮物：颗粒尺寸较大，﹥1μm ，它在水中的状态受颗粒本身质量影响较大。

在动水中，常呈悬浮状态。

在净水中，比重大的颗粒易于在重力作用下自然下沉，如密度小于水则可上浮到水面。

如：各种大颗粒的泥沙及矿物质废渣，颗粒尺寸﹥1μm，因颗粒较大，沉淀速度较快，能自行下沉，容易去除，特别是颗粒粒径>0.1mm的颗粒。

体积较大而密度较小的某些有机物能够上浮。

胶体：颗粒尺寸微小，1 nm～1 μm之间。

如：粘土微粒、溶解性的有机高分子物质、细菌及病毒、腐殖质及蛋白质等。

胶体在水中相当稳定，虽然长期静置也不会自然沉淀，光线照射时被散射而呈浑浊现象。

粘土微粒是造成原水浑浊的主要原因，腐植质是造成原水色度的主要原因，水中含有这种杂质，外观性状不佳，用于生活饮用必须处理，是自来水厂的主要处理对象。

粒径在100nm～1 μm之间属于胶体和悬浮物的过渡段，小颗粒悬浮物也具有一定的胶体特性。

溶解杂质：以溶解状态存在水中的杂质，一些低分子和离子，颗粒﹤1 nm。

低分子主要是O2、CO2、H2S、N2。

离子主要有：阳离子：Ca2+、Mg2+、Na+、K+、Fe2+、Mn2+、Cu2+……………阴离子：HCO3-、SO42-、Cl-、HSiO3-、CO32-、NO3-………肉眼看不到，光线照射时能全部透过，故外观透明，从生活饮用水来看，它们的存在，没有什么不良影响，一般不用处理，但用于生产时，由于外界条件的变化，其中某些离子可转变其存在状态，给生产造成损害，如：Ca2+、Mg2+变成沉淀，在锅炉内形成水垢，Fe2+变成Fe(OH)沉淀在产品上（如：纸、布），3 ，产生次品，因此这时就需要处理了，（主要在工业给水处理中加以讨论）。

二、水质参数1.水质水的质量简称水质。

水质实际也是指水的使用性质。

2.水质参数凡是能反映水的使用性质的一种量都称为水质参数。

水的温度、水的pH值、水中每一种溶解离于都是水质参数的例子。

注意这里水质参数的定义并不涉及水质参数的具体数值，而水质的好坏则取决于水质参数的具体数值。

例如pH是一个水质参数，但是只有知道水的pH值超出6.5～8.5范围时，才能肯定它不宜作为饮用水。

3、替代参数水质参数都是指一种水中的具体成分(除温度外)，绝大多数的水质参数都是属于这一类。

另外，还有一类称为替代参数的水质参数。

替代参数也称集体参数。

总溶解固体TDS就是这类参数的一个例子。

TDS这一参数有两个特点：(1)测定的操作并不需要知道水中有哪些溶解无机离子；(2)它却能且接代表水中全部溶解无机离子。

因此，TDS这一参数能“替代”全部无机离子的测定，这就是称为替代参数的原因。

电导率起了间接代表了水中的溶解性固体的作用，所以也是一个水质替代参数。

三、各种天然水源的水质特点1.地下水水质清澈、水流不易受外界污染、水温稳定、一般宜作为生活饮用水和工业冷却用水的水源。

含盐量通常高于地面水，我国水文地质条件比较复杂，各地区地下水中含盐量相差很大，含盐量高的约达1000～40000 mg/L，称苦咸水，大部分地区含盐量在200～500 mg/L。

地下水的硬度高于地面水，我国地下水总硬度通常在60～300 mg/L之间（以CaO计），少数地区高达300～700 mg/L。

我国很多地区的地下水含铁，锰，特别是松花江流域和长江流域中、下游以及珠江下游地区，地下水含铁量一般<10mg/L，个别地区可达30mg/L。

锰含量一般不超过2～3mg/L，个别高达10mg/L。

由于地下水含盐量及硬度较高，故用以作为某些工业用水水源未必经济。

2.江河水江河水易受自然条件影响，水中悬浮物和胶体杂质较多，浊度高于地下水，各地区江河水的温度相差很大。

流经我国西北黄土高原的黄河水系，其含砂量最高每立方米可达数百公斤，河水浊度受降水的影响很大，在雨季水的浑浊度就高，其它季节水的浑浊度就低。

凡是土质、植被和气候条件较好的地区大部分河流浊度均较低，一年中大部分时间内河水较清，只是在雨季河水浊度较浑，一般平均浑浊度在50～400mg/L之间。

江河水的含盐量和硬度均较低。

含盐量一般在50～500mg/L之间，硬度一般在15～150mg/L之间（以CaO计)，总的来说，河水含盐量和硬度一般均无碍于生活饮用。

江河水的最大缺点是受工业废水、生活污水及其他各种人为因素污染，有害物质极易归入水体，因而水的色、臭、味变化多端，水的卫生安全性较差，水温不稳定，夏季不能满足工业冷却用水的要求。

3.湖泊及水库水湖泊及水库水主要由河水补给，水质与河水类似，但由于湖（水库）水流动性小、贮存时间长，经过长期自然沉淀，浊度较低。

但它的流动性小和透明度高又给水中浮游物特别是藻类的繁殖创造了良好的条件，因而湖水一般含藻类较多，使水产生色、臭、味。

由于湖水不断蒸发浓缩，故含盐量往往比河水高。

微咸水湖和咸水湖含盐量在1000mg/L以上直至数万mg/L。

4.海水海水含盐量特别高，是其显著特点，总含盐量约35g/L左右，其中主要是氯化物，海水不能作为居民生活饮用水和工业用水，但海水可直接作为工业冷却水。

四、水源污染概述地面水源污染是全世界所面临的普遍问题。

特别是有机物污染是当今非常严重的问题。

目前已知的有机化合物种类多达2000万种，其中人工合成化学物质已上百万种，而且每年然有新合成的化合物数量达30余万，其中90％以上是有机化合物。

这些化学物质中相当大的一部分是通过人类活动进入水体，如：生活污水和工业废水的排放，农业上使用的化肥、除草剂和杀虫剂的流失等。

使水源中杂质种类和数量在不断增加，水质不断恶化。

在进入水体繁多的化学物质中，有机物种类和数量最多，还有一些重金属离子等。

随着人类的生命活动范围以及工业生产种类和规模的不断扩大，天然水体的污染物的数目和相应的污染物浓度也就不断地增加，其中数量最多的是合成的有机物。

90年代中期.70年代中期80年代初期2001年清净污染据1977年报导，1970年以前约有100种有机化合物在水中被检查出来，1975年末，数目已超过1500种，其中400～500种在世界范围内的饮用水中发现过。

另据1981年报导，根据世界范围内的调查结果，鉴别了2221种合成有机物，其中765种出现在饮用水中，765种中有20种为公认的致癌沾污物，23种为可疑的致癌沾污物，18种为癌促进剂，56种为诱变剂。

¾西方国家经济经历了先污染后治理过程，使水环境恶化。

目前点源特别是面源污染不可避免，所以在世界上水环境污染仍是21世纪长期存在的问题。

¾我国水环境污染更为严重，目前我国80%水域、45%地面水受到污染，90%以上城市水源严重污染，其特征主要是有机污染。

水源污染给人类健康带来了严重的威胁，近几年我国很多城市已提出水质深度处理，很多水处理专家都在研究水源微污染及饮用水微污染问题。

主要解决途径就是c保护好水源，控制污染源；d强化水处理工艺。

强化水处理工艺预臭氧接触池§1-2用户对水质的要求—水质标准一、饮用水水质与健康1、臭和味水的臭和味是由于水中所含的某些物质产生的，一般虽然只限于直接影响水的可饮性，但是产生臭和味的某些合成化合物，本身可能就是对人体健康有害的物质。

水中某些无机离子和溶解总固体的浓度较高时，就会产生异味，影响水的可饮性。

水中溶解的无机气体会产生臭，最讨厌的就是硫化氢。

2、水中病原微生物19世纪末，由于人类认识到严重危害生命的霍乱、伤寒、痢疾等传染病是通过饮用水传播的，才第一次把水质与健康直接联系起来。

20世纪初首次出现了饮用水的水质标准，但只对细菌质量做出定量的规定。

据美国78个城市的资料，从提出细菌质量标准起在水质控制的不断发展过程中，每10万人中的伤寒病死亡人数从1910年的20.54人降低为1946年的0.15人。

20世纪中期以后，由于天然水体中的污染成分的数量和浓度迅速增长，以及医学、微生物学、化学分析等学科对水质的不断研究，对于水质与健康的关系累积了极其丰富的资料。

数据充分说明了水质与一些流行病爆发的关系。

3、饮用水中的元素与健康人体需要的主要元素有11种，即碳、氧、氮、氢、钙、硫、磷、钠、钾、氯和镁。

在微量元素中，现已知道铁、碘、铜、锰、锌、钴、铬、硒、钼、氟、硅、锡、钒、镍、溴、铝和硼等l7种微最元素与人类的生理活动有关。

¾美国心血管病流行病学研究，认为水中铝和早老年性痴呆病及脑软化病有关。

¾硬度中镁与心血管死亡率呈负相关共系的现象比钙更多，即饮用镁含量高的水，死亡率较低。

¾钠与高血压并不是直接关系，但水中钠小于100mg/L有好处。

¾硅与冠心病有一定联系，饮用含高硅(17m/L)水地区的冠心病死亡率，较之饮用低硅(7.6mg/L)水地区低。

人类健康还应考虑元素间的协同作用与拮抗用铜和铁起生理协同作用。

没有铜，铁就不能进入血红蛋白分子。

铁充足而缺铜时一样可发生贫血症。

铜和锌与镉间显示桔抗作用。

锌能取代铜，低铜或缺铜时，对镉的耐受性降低。

缺铁时锰的吸收显著减少，铁可拮抗锡的毒性。

硫、砷和硒互相拮抗，可以减弱彼此的毒性。

烷基汞的毒性可显著地被硒所减弱。

元素间还存在取代关系¾如锂能取代钠，铷或铯能取代钾，锶能取代钙，铍能取代镁，汞、铜、银和金能取代铜，钨能取代钼，铅能取代锰，砷能取代磷，硒可取代硫，溴可取代氯，这种取代就可能出现一些人体必需的元素被非必需的元素所取代，从而危害健康，甚至引起疾病。

¾甲状腺肿现已公认是饮水(和食物)中缺碘所引起的。

饮用水中含碘量与心血管病发病率呈显著的负相关关系，当饮水中含碘量低于2～3μg/L时，居民对冠心病的敏感性显著地增强。

4、中国的地方病与水质¾克山病是以心肌病为主的地方病，本病因于1935年在黑龙江省克山县发生大流行而得名。