第三部分第七章后治理技术

第三部分污染后治理技术

第六章水质与水体自净

第一节水的循环与污染

水对生命至关重要，可以说没有水就没有生命。水普遍存在于自然界中，是人类生存环境的一个重要组成部分。

一、水的循环

水的循环分为自然循环和社会循环

1、自然循环

在太阳的作用下，水面、土表、植物等蒸发水分形成水蒸汽，上升至空中凝结为云，最终又以雨、雪、冰雹的形式返回地面，这种循环称为自然循环，属于非人为因素。

2、社会循环

人们为了满足生活和生产的需要，要从各种天然水体中取用大量的水，使用后成为生活污水和生产废水。排出后重新又流入天然水体。这种循环叫做水的社会循环。受人为因素影响。

水的社会循环示意图如图6-1。

图6-1 水的循环示意图

二、水的污染

水在自然循环中，空气中的粉尘和可溶性气体难免要进入水中，所以认为雨水是纯净的观点是绝对错误的。酸雨、黑雨、黄雨即是最好的说明。

另一方面，水在社会循环中，人类活动会使大量的废弃物排入水体，造成水质污染。

自然循环是一个动态平衡体系。它对各种物质的变化具有一定的自动调节能力，经过体系内部一系列的连锁反应和相互作用，又会建立新的平衡。

在一定程度下能通过自身调节和降低污染的能力称为水的自净能力。

但当外来杂质的含量超过了水的自净能力时这就是水的污染。

水体中因某种物质的介入，而导致其化学、物理、生物或放射性等方面特性的改变，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。

根据污染的方式区分可将水的污染分为自然污染和人为污染；而根据污染物的不同也可将水的污染分为化学污染、物理污染和生物性污染三类。

三、水污染种类

1、化学性污染

1）无机物污染

包括酸、碱、盐类污染，比如碱厂的NaCI、CaCI2废水，金加工过程中排放的酸洗废水。

2）无毒有害物质

主要是一些重金属盐、这些重金属离子有些可在人体内潜伏很久时间，量小时可影响人的骨骼生长，及新陈代谢。比如铬盐厂、钡盐厂等的排放水。

3）有机有毒物质

各种有机农药，多环芳烃、芳香胺等，有机工业废水。

4）需氧物质

碳水化合物、蛋白质、脂肪、酚、醇的废水可在微生物的作用下进行分解。但这种分解需要消耗氧气，而且常常分解出一些难闻的气体。

5）植物营养物质

农田排水中流失的肥料。N、P、K等。

6）油类污染物

石油系污染物，比如采油、炼油废水、油船泄漏。

2、物理性污染

1）悬浮物质污染

比重小于或等于1的固体颗粒，或粒度非常小的颗粒，悬浮于水中，妨碍了水中植物的光合作用，减少了氧气的溶入，对水生生物不利。比如造纸厂废液含有纤维。

2）热污染

温度较高的工业用水排入水体后，使水体温度升高，水中溶解氧含量降低，增加了有毒物质的毒性。比如热电厂换热器排水。

3）、放射性污染

含有锶Sr90、铯Cs137、碘I131等放射性物质，对人体有害。比如，原子能工业、工业探伤。

3、生物性污染

生活污水、医院污水、某些生化厂污水往往含有一些病原微生物。这些微生物分成如下三种：

①病原细菌：伤寒菌、霍乱菌、痢疾菌；

②病毒：肝炎病毒、腺病毒；

③寄生虫：血吸虫、阿米巴痢疾。

这些污染物进入水体后，可以随水而传播，影响人类健康。

第二节水质指标和水质标准

自然界中没有绝对纯净的水，无论是天然水还是各种污水，里面都含有一定数量的杂质。所有各种杂质，按它们在水中的存在状态可以分为三类：悬浮物质、溶解物质和胶体物质，各自的颗粒尺寸如图6-2所示。

溶解物质胶体物质悬浮物质

10-610-3mm

mm

图6-2不同杂质的存在形态及结构尺寸

仅凭颗粒尺寸并不能全面反映水的各方面性质，为了评价水的质量，必须建立水质和水质指标的概念。

一、水质指标

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，成份和数量，是判断水质的具体衡量标准。水质指标项目繁多，大致有上百种，本书仅介绍一些常用的水质指标。

1、物理性水质指标

①感观物理性指标

温度、色度、嗅味、浑浊度、透明度

②其它的物理性水质指标

总固体、悬浮固体、溶解固体、可沉固体、电导率。

2、化学性水质指标

①一般的化学性水质指标

PH值、碱度、硬度、总含盐量等。

②有毒的化学性水质指标

各种重金属、氰化物、多环芳烃、各种农药。

③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（TOD）。

3、生物学水质指标

一般包括：细菌总数、总大肠杆菌数、各种病原细菌、病毒。

二、常用水质指标

1、浑浊度

水中由于含有各种颗粒的大小不等的不溶解物质，从而使得水产生浑浊现象。所谓浑浊度是指水中不溶解物质对光线透过时所产生的阻碍程度。

一般来说浑浊度与含固量并不存在线性关系。浑浊度可用浊度计来测量，但只能是粗略计量。工业上一般以硅藻土配制一系列浊度的试样，与待测水样比较，以较近的试样浊度来表示。

2、颜色

色素不一定有害，但是带颜色的水令人生厌，因此颜色也是一个重要的污染指标。一般采用分光光度法进行颜色测定。

3、固含量

在一定温度下，将水样蒸发至干时所剩余的固体物质总量，因而有时也称作蒸发残渣。

水中固体按其溶解性能可分为：溶解固体和悬浮固体；按其挥发性能可分为挥发性固体和固定性固体。

挥发性固体是指在一定温度下（通常规定在600℃），将蒸发干燥后的固体

灼烧而失去的重量。亦可称为灼烧减重。它基本上可以代表固体中有机物的含量，因为在此温度下，有机物质将全部被分解成CO2、H2O和其它气体，而无机物的分解和挥发则很少。灼烧后残余物质的重量，则称为固定性固体，它可代表无机物质含量的多少。

总固体=悬浮固体+溶解固体=挥发性固体+固定性固体

4、比电导

水中溶解的盐类都是以离子状态存在的，它们具有一定的导电能力，水的导电能力的大小可用比电导来度量。水中所含溶解盐类越多，水中的离子数量也越多，水的比电导就越高。比电导也叫电导率，是电阻率的倒数。比电导的大小可由电导率仪测定。

电导S=1/R=S0∙A/L=S0∙m=1/Ω

S0=1/(Ωm)=S/m

式中：S---西门子，单位为：1/Ω

5、碱度

水的碱度是指水接受质子的能力。这个能力的大小可以由水中所有能与强酸发生中和作用的物质接受质子的总量来度量。因此水的碱度也就是水中所有能与强酸相作用的物质的量的总和。这类物质包括各种强碱、弱碱、强碱弱酸盐，也包括有机碱。其中以重碳酸盐（也叫作碳酸氢盐）中的HCO3-、碳酸盐中的CO32-和碱中的OH-是最主要的致碱阴离子。

水中的碱度常用中和滴定法来测定，即以标准浓度的盐酸溶液滴定水样，根据指示剂的不同，分为酚酞碱度（PH=8.3时变色）和甲基橙碱度（PH=4.4时变色）。用P表示某水样滴定到酚酞变色时所用去的H+的量，即酚酞碱度；用T表示某水样滴定到甲基橙变色时所用去的H+的量，即甲基橙碱度或总碱度。