水质和水质标准课件.ppt
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1、关于水质和水质标准第1页,此课件共93页哦水质工程学的研究内容水质工程学的研究内容 研究水在社会循环过程中的水质及其变化特性,研究水在社会循环过程中的水质及其变化特性,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其对水进行资源的可持续利用,而对水质进行控制及其对水进行处理的科学技术。处理的科学技术。第2页,此课件共93页哦第第1章章 水质与水质标准水质与水质标准1.1 天然水中杂质的种类与性质天然水中杂质的种类与性质 1.2 水体的污染和自净水体的污染和自净 1.3 饮用水水质与健康饮用水水质与健康 1.4 用
2、水水质标准用水水质标准 1.5 污水的排放标准污水的排放标准 第3页,此课件共93页哦 1.1天然水中杂质的种类与性质天然水中杂质的种类与性质 1.1.1 天然水体中的杂质天然水体中的杂质天然水中存在的杂质主要来源于所接触的大天然水中存在的杂质主要来源于所接触的大气、土壤等自然环境,同时人类活动产生的各种污气、土壤等自然环境,同时人类活动产生的各种污染物也会进入天然水体。染物也会进入天然水体。(1)(1)按水中杂质的尺寸,可以分为溶解物、胶按水中杂质的尺寸,可以分为溶解物、胶体颗粒和悬浮物体颗粒和悬浮物3 3种。种。(2)(2)从化学结构上可以将水中杂质分为无机物、从化学结构上可以将水中杂质分
3、为无机物、有机物、生物等几类。有机物、生物等几类。(3)(3)按杂质的来源可以分为天然的和污染性的物按杂质的来源可以分为天然的和污染性的物质。质。第4页,此课件共93页哦1.0nm100nm100nm1mm泥砂类及动植物残体细小泥砂矿物质腐殖质离子和分子0.1nm1.0nm悬浮物悬浮物胶体颗粒胶体颗粒溶解性溶解性按尺寸分类第5页,此课件共93页哦1.1.2 各种典型水体的水质特点各种典型水体的水质特点 一般可以将天然水分为地表水和地下水两类,地表水又可以分为江河水、湖泊水库水、海水等。第6页,此课件共93页哦第7页,此课件共93页哦第8页,此课件共93页哦第9页,此课件共93页哦按化学性质按化
4、学性质无机性污染物质无机性污染物质有机性污染物质有机性污染物质难生物降解的难生物降解的有机污染物有机污染物可生物降解的可生物降解的有机污染物有机污染物有直接毒害的有直接毒害的无直接毒害的无直接毒害的纤维素人工合成化合物(农药、杀虫剂)木质素蛋白质碳水化合物脂肪氰化物砷化物重金属离子酸碱氮磷颗粒无机物1.2 水体的污染与自净水体的污染与自净1.2.1 水中常见污染物及来源水中常见污染物及来源第10页,此课件共93页哦1 可生物降解有机污染物可生物降解有机污染物共同特征:共同特征:耗氧,所以又称作耗氧,所以又称作耗氧有机污染物。耗氧有机污染物。这类物质多为碳水化合物、蛋白质、脂肪等自然生成的有这类
5、物质多为碳水化合物、蛋白质、脂肪等自然生成的有机物,很不稳定,能够在微生物的作用下转化成稳定的无机物,很不稳定,能够在微生物的作用下转化成稳定的无机物机物BOD:Biochemical Oxygen Demand,生物化学需氧量生物化学需氧量COD:Chemical Oxygen Demand,化学需氧量,化学需氧量TOD:Total Oxygen Demand,总需氧量,总需氧量 TOC:Total Organic Carbon,总有机碳,总有机碳第11页,此课件共93页哦化 学 性 指 标有机物生化需氧量(BOD)BODBOD的定义中规定有机物质被氧化分解至无机物的定义中规定有机物质被氧化
6、分解至无机物质,第一阶段生物氧化中,有机物中的质,第一阶段生物氧化中,有机物中的C C已经氧已经氧化至化至COCO2 2,N N氧化成氧化成NHNH3 3,都已经无机化了。所,都已经无机化了。所以氨的继续氧化不在考虑之内,即不考虑第二阶以氨的继续氧化不在考虑之内,即不考虑第二阶段生物氧化。段生物氧化。BOD:biological oxygen demand 水中有机污染物被好氧微生物分解至无机物时水中有机污染物被好氧微生物分解至无机物时所消耗的溶解氧的量叫做生化需氧量。所消耗的溶解氧的量叫做生化需氧量。第12页,此课件共93页哦BODL与BOD5时间/d第13页,此课件共93页哦n由于有机物的
7、生化过程延续时间很长,在由于有机物的生化过程延续时间很长,在2020水温下,完成两阶段约需水温下,完成两阶段约需100d100d以上。从上图可见,以上。从上图可见,5d5d的生化需氧量约占总碳氧化需氧量的生化需氧量约占总碳氧化需氧量BODBODu u的的7070一一8080;20d20d以后的生化反应过程速度趋于平缓,因此常用以后的生化反应过程速度趋于平缓,因此常用20d20d的生化需氧量的生化需氧量BODBOD2020天,天,BODBOD2020作为总生化需氧量作为总生化需氧量L La a。n在工程实用上,在工程实用上,20d20d时间太长,故用时间太长,故用5d5d生化需氧量生化需氧量BO
8、DBOD5 5作为可生物降作为可生物降解有机物的综合浓度指标,即解有机物的综合浓度指标,即BODBOD5 5天,天,2020 。n由于硝化菌的世代由于硝化菌的世代(即繁殖周期即繁殖周期)较长,一般要在碳化阶段开始后的较长,一般要在碳化阶段开始后的57d57d,甚至,甚至10d10d,才能繁殖出一定数量的硝化菌,并开始氮氧化,才能繁殖出一定数量的硝化菌,并开始氮氧化阶段,因此,硝化需氧量不对阶段,因此,硝化需氧量不对BODBOD5 5产生干扰。产生干扰。BOD 5天,天,20 第14页,此课件共93页哦BODBOD的意义的意义n1、具有直接的卫生定义,反应了自然水中的情况、具有直接的卫生定义,反
9、应了自然水中的情况 n2、能测定易降解的有机物、能测定易降解的有机物 n3、BOD/COD0.3才认为可以采用生物处理才认为可以采用生物处理第15页,此课件共93页哦BOD的缺点的缺点n1 1、耗时、不及时、耗时、不及时 n2 2、当水中难生物降解物质含量较大时,误差大、当水中难生物降解物质含量较大时,误差大 n3 3、工业废水中若缺少微生物生长的元素或含有抑制、工业废水中若缺少微生物生长的元素或含有抑制微生物生长的物质,则影响测定。微生物生长的物质,则影响测定。所以有机污染指标还可以采用所以有机污染指标还可以采用CODCOD、TOCTOC、TODTOD等等指标。指标。第16页,此课件共93页
10、哦化 学 性 指 标有机物化学需氧量(COD)常用的氧化剂主要是重铬酸钾K2Cr2O7(称 CODCr)和高锰酸钾 KMnO4(称CODMn 或OC)。如果废水中有机物的组成相对稳定,则化学需氧量和生化需氧量之 间应有一定的比例关系:生活污水通常在0.40.5。COD:chemical oxygen demand用化学方法氧化分解废水水样中有机物过程中所消耗的氧化剂量折合 成氧量(O2)(mg/L)。第17页,此课件共93页哦化 学 性 指 标有机物总有机碳(TOC)和总需氧量(TOD)TOC:total organism carbon在950高温下,以铂作为催化剂,使水样气化燃烧,然后测定气
11、体 中的CO2含量,从而确定水样中碳元素总量。测定中应该去除无机碳的含量。各种水质之间TOC或TOD与BOD不存在固定的相关关系。在水质条 件基本不变的条件下,BOD与TOC或TOD 之间存在一定的相关关系。TOD:total oxygen demand在900950高温下,将污水中能被氧化的物质(主要是有机物,包括难分解的有机物及部分无机还原物质),燃烧氧化成稳定的氧 化物后,测量载气中氧的减少量,称为总需氧量(TOD)。TOD测定方便而快速。第18页,此课件共93页哦污水有机物指标之间的关系有机碳量需氧量TOCTODCODcrBODLBOD5CODMn第19页,此课件共93页哦No.20
12、NoImage2 难于生物降解的有机污染物难于生物降解的有机污染物第20页,此课件共93页哦No.21 NoImage第21页,此课件共93页哦NoImage国际首批控制的国际首批控制的12种持久性有机污染物种持久性有机污染物快速认识快速认识第22页,此课件共93页哦No.23 NoImage3 无直接毒害作用的无机污染物无直接毒害作用的无机污染物无直接毒害无直接毒害作用的作用的无机污染物无机污染物颗粒状无机物质颗粒状无机物质酸碱及其无机盐类酸碱及其无机盐类氮、磷等植物性营养氮、磷等植物性营养物质物质第23页,此课件共93页哦No.24 NoImage(1)颗粒状的无机物颗粒状的无机物 泥砂、
13、矿渣泥砂、矿渣密度小于水密度小于水密度接近水密度接近水密度大于水密度大于水浮渣浮渣悬浮悬浮可沉固体可沉固体颗粒状的颗粒状的无机物无机物第24页,此课件共93页哦No.25 NoImage(2 2)酸、碱度)酸、碱度(3)N、P等植物性营养物质等植物性营养物质第25页,此课件共93页哦No.26 NoImage4 有直接毒害作用的无机污染物有直接毒害作用的无机污染物六大毒物六大毒物 n1 1、非金属的无机有毒物质、非金属的无机有毒物质 氰化物氰化物CNCN 砷砷As As n2 2、重金属毒性物质、重金属毒性物质 汞汞HgHg、铬、铬CrCr、镉、镉CdCd、铅、铅PbPb特点:特点:n1 1、
14、浓度不高、毒性巨大、浓度不高、毒性巨大 n2 2、微生物不能降解、微生物不能降解 n3 3、生物对这些毒物有富集作、生物对这些毒物有富集作用用第26页,此课件共93页哦No.27 NoImage第27页,此课件共93页哦 1.2.2 水体的富营养化水体的富营养化 水体的富营养化是指富含磷酸盐和某些形式的氮素的水,在光照和其他环境条件适宜的情况下,水中所含的这些营养物质足以使水体中的藻类过量生长,在随后的藻类死亡和随之而来的异养微生物代谢活动中,水体中的溶解氧很可能被耗尽,造成水体质量恶化和水生态环境结构破坏的现象。第28页,此课件共93页哦 水体的富营养化危害很大,对人类健康、水体的富营养化危
15、害很大,对人类健康、水体功水体功能等都有损害,包括:能等都有损害,包括:n(1 1)使水味变得腥臭难闻。)使水味变得腥臭难闻。n(2 2)降低水的透明度。)降低水的透明度。n(3 3)消耗水中的溶解氧。)消耗水中的溶解氧。n(4 4)向水体中释放有毒物质。)向水体中释放有毒物质。n(5 5)影响供水水质并增加供水成本。)影响供水水质并增加供水成本。n(6 6)对水生生态的影响。)对水生生态的影响。第29页,此课件共93页哦1.2.3 水体的自净作用 污染物进入水体后,通过物理、化学、生物的作用污染物进入水体后,通过物理、化学、生物的作用,使污染物浓度降低或总量减少,将水体部分或全部,使污染物浓
16、度降低或总量减少,将水体部分或全部恢复原状。恢复原状。根据净化机制分为三类物理净化:稀释、扩散、沉淀化学净化:氧化、还原、分解生物净化:水中微生物对有机物的氧化分解作用第30页,此课件共93页哦污水排入河流的混合过程竖向混合阶段:污染物排入河流逐步向河水中分散,由于一般河流的深度与宽度相比较小,所以首先在深度方向上达到浓度分布均匀。横向混合阶段:当深度上达到浓度分布均匀后,在横向上还存在混合过程。经过一定距离后污染物在整个横断面上达到浓度分布均匀。断面充分混合后阶段:在横向混合阶段后,污染物浓度在横断面上处处相等。河水向下游流动的过程中,持久性污染物的浓度将不再变化,非持久性污染物浓度将不断减
17、少。第31页,此课件共93页哦水体的自净作用第32页,此课件共93页哦 河断面达到充分混合后,污染物浓度受到纵向分散作用和污染物的自身分解作用不断减小。根据质量守恒原理,其变化过程可用下式描述:式中:u河水流速;x初始点至下游x断面处的距离;Mx纵向分散系数;K污染物分解速度常数;0初始点的污染物浓度;x断面处的污染物浓度。KxMxux22dddd204112expuKMMuxxx水体自净第33页,此课件共93页哦氧垂曲线:水体受到污染后,水体中溶解氧逐渐被消耗,到临界点后又逐步回升的变化过程,称氧垂曲线。有机物降解速率:L1LddKttK1eL0L)e1(1L0tKx复氧速率:D2dd Kt
18、第34页,此课件共93页哦D2L1DddKKt)ee(e21221L01D0DtKtKtKKKK)ee(e)(21221L01C0CSCSCtKtKtKKKK 某点处的氧不足量变化速率是该处耗氧速率和复氧速率之和:求解得某点的亏氧量:某点的溶解氧:c=cs-D 到达最缺氧点时间dD/dt=0:12L0112D0121lnKKKKKKKtk第35页,此课件共93页哦水体污染与恢复第36页,此课件共93页哦 1.3 饮用水水质与健康饮用水水质与健康1.3.1 水中的生物对人体健康的影响水中的生物对人体健康的影响n水中的生物水中的生物(主要是微生物主要是微生物)与人体健康关系密切,影响比较与人体健康
19、关系密切,影响比较大的主要有细菌、病毒、致病原生动物,此外还有藻类、真菌、大的主要有细菌、病毒、致病原生动物,此外还有藻类、真菌、寄生虫、蠕虫等。寄生虫、蠕虫等。1.3.2 水中的化学物质对人体健康的影响水中的化学物质对人体健康的影响n1 1微量元素及其他无机物。微量元素及其他无机物。n2 2有机物有机物n3 3放射性物质放射性物质n4 4消毒剂及消毒副产物消毒剂及消毒副产物第37页,此课件共93页哦No.38 NoImage1.3.3 1.3.3 水质与地方病水质与地方病n甲状腺肿甲状腺肿-碘碘 n冠心病冠心病-高硬度水高硬度水 n心血管和癌症心血管和癌症-氟氟 n克山病克山病-硒硒 n大骨
20、节病大骨节病-腐殖酸腐殖酸第38页,此课件共93页哦 1.4 用水水质标准用水水质标准 水质标准是用水对象水质标准是用水对象(包括饮用和工业用水对象等包括饮用和工业用水对象等)所所要求的各项水质参数应达到的限值。可分为国际标准要求的各项水质参数应达到的限值。可分为国际标准、国家标准、地区标准、行业标准和企业标准等不同、国家标准、地区标准、行业标准和企业标准等不同等级。等级。第39页,此课件共93页哦1.4.1 生活饮用水水质标准生活饮用水水质标准n 生活饮用水水质标准制定的原则:生活饮用水水生活饮用水水质标准制定的原则:生活饮用水水质标准的制定主要是根据人们终生用水的安全来考质标准的制定主要是
21、根据人们终生用水的安全来考虑的,水中不得含有病原微生物;水中所含化学物虑的,水中不得含有病原微生物;水中所含化学物质及放射性物质不得危害人体健康;水的感官性状质及放射性物质不得危害人体健康;水的感官性状良好。良好。第40页,此课件共93页哦 1.1.感官性状和一般化学指标感官性状和一般化学指标 2.2.毒理性指标毒理性指标3.3.细菌学指标细菌学指标4.4.放射性指标放射性指标1.4.1.1 水质指标水质指标第41页,此课件共93页哦 感官性状和一般化学指标感官性状和一般化学指标 1.色度色度 饮用水的颜色是由于带色有机物、金属或高色度的工业废水造成。水色的存在使饮用者饮用水的颜色是由于带色有
22、机物、金属或高色度的工业废水造成。水色的存在使饮用者不快甚至感到厌恶。衡量水中的色度用铂钴标准比色法,规定相当于不快甚至感到厌恶。衡量水中的色度用铂钴标准比色法,规定相当于1mg1mg铂在铂在1L1L水中所具有水中所具有的颜色称为的颜色称为1 1度。度。“国标国标”规定色度不超过规定色度不超过1515度,并不得呈现其他异色。度,并不得呈现其他异色。2.混浊度混浊度 混浊度本身并不直接代表水的性质,而是综合性地反映水的混浊程度,属于感官性混浊度本身并不直接代表水的性质,而是综合性地反映水的混浊程度,属于感官性质。混浊度大小与水中的悬浮物质、胶体物质的含量有关。混浊度用白陶土标准比浊法质。混浊度大
23、小与水中的悬浮物质、胶体物质的含量有关。混浊度用白陶土标准比浊法测定,相当于测定,相当于1mg1mg白陶土在白陶土在1L1L水中所产生的混浊程度作为一个混浊度单位,用度表示。水中所产生的混浊程度作为一个混浊度单位,用度表示。“国标国标”规规定不超过定不超过3 3度,特殊情况不超过度,特殊情况不超过5 5度。度。3.臭和味臭和味 “国标国标”规定饮用水不得有异臭、异味。测定水中臭气没有标准的单位表示,一般常以水样规定饮用水不得有异臭、异味。测定水中臭气没有标准的单位表示,一般常以水样在在4040及及6060时测者的感觉用文字定性描述并以臭气强度表示。描述臭气强度分为时测者的感觉用文字定性描述并以
24、臭气强度表示。描述臭气强度分为6 6级。味在强度级。味在强度上也分为上也分为6 6级。级。第42页,此课件共93页哦 4.肉眼可见物肉眼可见物 “国标国标”规定水中不得含有肉眼可见物。规定水中不得含有肉眼可见物。5.pH值值 pHpH值是水中氢离子浓度倒数的对数值。是衡量水中酸碱度的一项重要指标。值是水中氢离子浓度倒数的对数值。是衡量水中酸碱度的一项重要指标。6.总硬度总硬度 含有钙与镁离子的水叫做具有含有钙与镁离子的水叫做具有“硬度硬度”的水。水中钙离子与镁离子含量的综合叫做水的总的水。水中钙离子与镁离子含量的综合叫做水的总硬度。水的硬度有分为暂时硬度和永久硬度两种,总硬度是这两种硬度之和。
25、硬度。水的硬度有分为暂时硬度和永久硬度两种,总硬度是这两种硬度之和。“国标国标”规定:生活饮用水的总硬度不能大于规定:生活饮用水的总硬度不能大于450mg/L450mg/L(以碳酸钙计)。(以碳酸钙计)。7.铁铁 铁在天然水中普遍存在,是人体不可缺少的营养素。水中含铁量在铁在天然水中普遍存在,是人体不可缺少的营养素。水中含铁量在0.30.30.5mg/L0.5mg/L时无任时无任何异味,达何异味,达1mg/L1mg/L时便有明显的金属味,在时便有明显的金属味,在0.5mg/L0.5mg/L时色度可大于时色度可大于3030度。度。“国标国标”规定:规定:生活饮用水中含铁生活饮用水中含铁不应超过不
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