1、第2章 水质与水质标准,2.1 水中的杂质与性质2.2 水体污染与自净 2.3 饮用水与健康 2.4 水质指标与用水水质标准 2.5 污水的排放标准本章重点：杂质来源及其变化规律，水污染的危害，我国主要的水质指标与水质标准。本章难点：水体自净与水质标准。,2.1 水中的杂质与性质,2.1.1 水体中的杂质来源与分类 杂质的来源：自然过程（降水、渗透溶解、冲刷等）人为因素（使用中产生的各种污染物）杂质的分类： 按性质分为：无机物、有机物、生物按尺寸分为：悬浮物、胶体、溶解物,表2-1 水中杂质的尺寸与外观特征,悬浮物与胶体是水产生浑浊的主要根源（浊度），是 饮用水处理的主要去除对象。,悬浮物特性
2、,悬浮物主要是泥砂类、粘土等无机质，以及动植物生存过程中产生的腐殖质等有机质；它们颗粒较大，水静止时，密度较小的悬浮物浮于水面，密度较大的则下沉。通常用重力沉降法去除。,胶体特性,主要是细小的泥砂、矿物质等无机物和腐殖质等有机物。胶体微粒尺寸小而带电。同类胶体因带相同电荷相斥，因此以微小胶体颗粒稳定存在于水中，长期静置也很难下沉。须投加混凝剂方可去除。,溶解物特性,气体分子（O2、CO2、H2S、SO2、NH3等）；离子（Ca2+、Mg2+、Na+、HCO3-、SO42-、Cl-等）。稳定均匀分散在水中，须用化学或物化等特殊方法去除。,无机杂质天然水中的无机杂质主要是溶解性离子、气体及悬浮性泥
3、砂。溶解性离子的存在使水表现出不同的含盐量、硬度、pH值和电导率特性，进而表现出不同的物理化学性质。泥砂的存在使水混浊。 有机杂质天然水中所含有机杂质一般为腐殖质类及一些蛋白质等。有机物会造成水的色、臭、味。生物（微生物）杂质包括原生动物、藻类、细菌、病毒等。使水产生异臭异味，增加水的色度、浊度，导致各种疾病。,2.1.2 各种典型水体的水质特点,地下水天然水体的类型 江河水地表水 湖泊及水库水海水地下水特点水质清澈，细菌较少，水温和水质较稳定，但含盐量、硬度、铁和锰高于地表水。含盐量一般在100-5000mg/L，硬度通常在100-500mg/L。一般宜作饮用水和工业冷却用水的水源。,江河水
4、特点悬浮物和胶态杂质含量较多，细菌含量和浊度高于地下水，水的色、臭、味变化较大，有毒、有害物质易进入水体，水温不稳定，受自然条件的影响较大。但含盐量、硬度较低。含盐量一般在70-900mg/L，硬度通常在50-400mg/L。宜作饮用水水源。 湖泊及水库水特点水质类似于河水，含盐量较河水高，但浊度较低，藻类易于繁殖，易受污染而产生水体富营养化。淡水湖的水宜作生活饮用水水源。咸水湖的水不宜作为生活饮用水水源。海水特点含盐量高，其中以氯化钠含量最高，须经淡化处理后方可作为居民生活用水。,2.2 水体污染与自净,2.2.1 水中常见的污染物及其来源按化学性质：无机污染物、有机污染物按物理性质：悬浮性
5、物质、胶体物质、溶解性物质按污染物的污染特征：,可生物降解有机污染物 有机物难生物降解有机污染物 污染物无直接毒害作用的无机污染物无机物有直接毒害作用的无机污染物,1.可生物降解的有机污染物,又称耗氧有机污染物主要包括碳水化合物、蛋白质、脂肪等天然有机物、有机酸碱、表面活性剂等。性质：自然环境中极不稳定，可被生物氧化分解，分解时消耗水中的溶解氧。污染评价指标： BOD - 生化需氧量 COD - 化学需氧量 TOD - 总需氧量 TOC - 总有机碳, 生化需氧量(BOD),定义：指在有氧的条件下，水中有机污染物在微生物作用下分解时所需的氧量，单位为mg/L。意义：间接反映可被微生物氧化分解的
6、有机物的量。微生物降解有机物过程分两个阶段：碳氧化阶段：有机物+O2 CO2+H2O+NH3（20需20天完成）硝化阶段： 将NH3氧化为亚硝酸盐和硝酸盐（20需百日完成）通常将在20，历时20天生化需氧量以BOD20表示。为缩短检测时间，常以20，5天生化需氧量BOD5作为常用有机物的水质指标，一般BOD5约为BOD20的70%左右。, 化学需氧量（COD）,定义：化学氧化剂氧化有机物时所需的氧量，单位mg/L。重铬酸钾（以CODCr或COD表示)氧化剂高锰酸钾（以CODMn或OC表示)意义：能精确表示污水中有机物量，且测定时间短；但存在一定误差，不能反映可生物降解的有机物量。BOD5/CO
7、D称为可生化性指标。比值越高越易于生化处理，一般要求BOD5/COD大于0.3。生活污水约为0.4-0.65。, 总需氧量（TOD） 定义：水中所有有机物经燃烧生成稳定性氧化物(如CO2、NOx、SO2 )所耗的氧。单位为mg/L。近似接近于理论需氧量ThOD，同一水样TODCOD。 总有机碳（TOC）定义：水中含碳有机物在高温下燃烧转化为CO2所耗的氧量，通常用专门仪器进行燃烧及测定CO2含量。单位为mg/L。生活污水的TOC值一般略低于BOD5。对于同一污水，一般有：ThODTODCODBODuBOD5TOC,2.难生物降解的有机污染物,多为人工合成有机物，如农药、脂类化合物、酚类化合物、
8、芳香族氨基化合物、杀虫剂、除草剂等。 特点： 化学稳定性极强，不易被微生物降解。 易在生物体内富集，多为较强的“三致”物质。污染评价指标： COD -化学需氧量 TOD -总需氧量 TOC -总有机碳 专用指标（如DDT）,3.无直接毒害作用的无机污染物,类型： 颗粒状无机杂质，如泥沙、矿渣等。影响水体的透明度。 酸、碱物质。对其使用功能及处理过程影响极大。 氮、磷等植物营养性物质。是导致水体富营养化的主要物质。特点：无直接毒害作用，但影响水体的使用功能。,4.有直接毒害作用的无机污染物,主要包括：汞（Hg）镉（Cd）铅（Pb） 五毒 六大毒性物质铬（Cr）砷（As）氰化物（CN）特点：毒性强
9、，对生物体的毒害大；生物富集性强，可通过食物链转移到人体。,2.2.2 水体的富营养化,定义：水体中的N、P含量较高时，导致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，将会使水体中的溶解氧耗尽，造成水质恶化和水生生态环境破坏的现象。水体富营养化的危害：使水味变得腥臭难闻；降低水的透明度；消耗水中溶解氧；向水体中释放有毒物质；影响供水水质并增加供水成本；对水生生态的影响。破坏水生态平衡。,水体富营养化产生的原因主要是水体受到氮、磷污染的结果。氮、磷进入水体的途径： 生活污水、工业废水未经适当处理排放水体；采用常规处理工艺的污水处理厂排放水中含有相当数量的氮和磷 ；面源
10、性农业污染；大量使用高磷洗涤剂。解决水体富营养化的措施对富营养化水体进行修复，恢复其水体功能；强化污水处理工艺和控制面源污染，减少营养物质的排放量；强化给水处理工艺，有效去除藻类等物质，保证饮用水卫生安全。,2.2.3 水体的自净,定义：指水体在流动中或随着时间的推移，水体中的污染物自然降低或者降解的现象。水体自净过程包括：物理作用：扩散、迁移、吸附沉降等，稀释其浓度，使污染物浓度降低。化学作用：氧化分解等。生物作用：对水体中有机物的氧化分解，使污染物浓度衰减。有机物在生化分解过程中，需要消耗水中的氧。因此，常用BOD与DO来描述水体的自净过程。水体中BOD值与DO值呈高低反差关系。正常情况下
11、，清洁水中DO值接近饱和状态。,影响自净能力的因素有污染物的性质、水体性质、水生生物种类和数量、水面形态、水流要素等。水体的自净能力是有限的。当水体污染程度超过水体的自净能力最终导致水体污染。,河流中BOD和DO的变化规律,o,a,b,第一段（ao） 耗氧速率大于复氧速率，水 中DO含量急剧下降，直至耗 氧速率等于复氧速率。o点 处DO量最小，亏氧量最大， 称o点为临界亏氧点。,第二段（ob） 复氧速率开始超过耗氧速率， 水中DO开始回升，亏氧量逐 渐减少，直至转折点b。,第三段（b点以后） DO继续回升，亏氧量继续 减少，直至恢复到排污点 前的饱和状态。,2.3 饮用水与健康,水质不良可引发
12、多种疾病，严重时威胁人的生命。世界卫生组织认为，80的成人疾病和50的儿童死亡率都与饮用水水质不良有关。2.3.1 水生物对人体健康的影响对人体健康的影响较大：细菌、病毒、致病原生物。此外还有藻类、真菌、寄生虫、蠕虫等。病毒 例如甲型肝炎病毒可引起病毒性肝炎，是典型水传染疾病。细菌 例如沙门氏菌，它引起毒血症，感染肝、脾、胆囊等。寄生虫 可导致人类疾病的典型寄生虫有隐孢子虫，兰伯氏贾第鞭毛虫，变形虫等。藻类 对人体健康危害较大的是蓝绿藻，其中有些藻类能产生微囊藻肝毒素，是剧毒物，对肝细胞有破坏作用，是引起肝癌的危险因素之一。,2.3.2 水中的化学物质对人体健康的影响微量元素与其他无机物 微量
13、元素如硒在人体的含量极微，但人体许多重要的生理功能与硒有直接关系。长期危害我国人民健康的克山病和大骨节病都与硒缺乏有关。有机物 有报道，在各种水体中已检出有机化合物达2220余种，多数是人工合成的有机物，其中饮用水中已经检出765种，117种被认为或怀疑为致癌物。典型的有机污染物有：农药类 、酚类化合物、芳香烃类化合物等。放射性物质 电离辐射对动物都有不同程度的致癌作用。消毒剂与消毒副产物 例如氯投量过多不仅影响水的味道，还会同天然有机物、腐殖质相结合，形成三卤甲烷等氯化消毒副产物，已证明是典型的致癌物。 2.3.3 水质与地方病许多地方病都与饮用水水质有密切的关系。研究证明，饮用氟化物含量高
14、、含硫的不饱和烃及受微生物和化学物质污染的水，可能诱发甲状腺肿。,2.4 水质指标与用水水质标准,水质指标：是水质特性及其量化的具体表现。水质标准：是用水对象所要求的各项水质参数应达到的指标和限值。水质标准分为：国际标准、国家标准、地区标准、行业标准、企业标准等。水质标准是确定水处理工艺或排放要求的主要依据。,2.4.1 水质指标,用水水质指标,物理性水质指标：包括温度、色度、浊度、嗅与味、悬浮物及电导率等。,污水水质指标,生物性指标 主要有细菌总数、总大肠菌群和病毒三项,物理性指标：包括水温、色度、臭味和固体物质等,化学性指标：包括BOD等有机物指标、酸碱度、无机盐类、氮磷、重金属离子、非重
15、金属无机有毒物质等,化学性水质指标：BOD5、COD、TOC、TOD、植物营养素、无机性非金属化合物、重金属等。,微生物学指标：常以指示菌如细菌总数、总大肠菌群和耐热大肠菌群等来表征,毒理学指标,放射性指标,生活饮用水水质标准制订的原则考虑人们终生用水的卫生与安全 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； 水的感官性状和一般化学指标良好。 考虑社会经济发展水平如所选择的指标及相应限值的可测性、现有水处理工艺水平是否能达到标准的要求、经济上的承受能力等。随着对饮用水水质安全的要求及检测水平和处理能力不断提 高，生活饮用水水质标准将会不断的修订与提高。,2.4.2
16、生活饮用水水质标准,生活饮用水水质标准通常包括以下几项指标,水的感官性状指标和一般化学指标毒理学指标微生物学指标放射性指标,世界卫生组织及发达国家和地区的生活饮用水水质标准,世界卫生组织(WHO)水质准则是最具有代表性和权威性，它是各国制定本国饮用水水质标准的基础和依据。欧共体制定的饮用水水质标准称为饮用水指令(98/83/EEC)。指令列出了48项水质参数，其中，微生物学参数2项、化学物质参数26项、指示参数8项和放射性参数2项。美国现行的饮用水水质标准是1986年制定的“国家饮用水基本规则和二级饮用水规则”，前者是强制性标准，后者是非强制性的指导标准。日本和南非参考了WHO/EEC/EPA
17、三种标准。香港地区则以WHO为标准。,我国生活饮用水水质标准,1956年，颁布第一部饮用水水质标准，有15项指标。1976年，颁布TJ20-1976生活饮用水卫生标准，增加到23项。1985年，颁布GB5749-1985生活饮用水卫生标准，共35项。2001年，卫生部颁布新标准生活饮用水水质卫生规范。生活饮用水水质卫生规范分两类：1.感官性状指标和一般化学指标 常规检验项目 2.毒理学指标 （共34项） 3.细菌学指标 4.放射性指标非常规检验项目（62项）,表2-3 生活饮用水水质常规检验项目及限值,（续表）,（续表）,食品、饮料类水质标准一般食品、饮料用水采用生活饮用水水质标准。城市杂用水
18、水质标准详见我国制定的(GB/T189202002)城市杂用水水质标准。游泳池用水我国的相应标准规定游泳池补充水应符合生活饮用水水质标准。工业用水水质标准工业种类繁多，对用水的要求也不尽相同，制定相应的水质标准。,表2-5 工业用水水质标准,2.4.3 其他用水的水质标准,2.5 污水排放标准,2.5.1 污水排放标准制定的依据污水的排放直接影响地表水环境质量制定污水排放标准的出发点：受纳水体的自净能力制定污水排放标准的基本依据：地表水环境质量标准我国的地表水环境质量标准（GB3838-2002）地表水按功能高低分五类：I类：主要适用于源头水、国家自然保护区；II类：主要适用于集中式生活饮用水
19、水源地一级保护区、珍贵鱼类保护区、鱼虾产卵区；III类：主要适用于集中式生活饮用水水源地二级保护区、一般鱼类保护区及游泳区；IV类：主要适用于一般工业用水区及人体非直接接触的娱乐用水区；V类：主要适用于农业用水区及一般景观要求区域。,2.5.3 我国的污水排放标准,现行标准为1996年修订的GB89781996污水综合排 放标准特点：该标准将排放的污染物按性质及控制方法分为两类：第一类污染物共13项（见表2-6）第二类污染物共56项（见表2-7）将第II类污染物的排放分三级控制：排入地表水环境质量标准类水域和排入海水水质标准中二类海域的污水，执行一级标准。排入地表水环境质量标准、类水域和排入海水水质标准中三类海域的污水，执行二级标准。排入设置二级污水处理的污水，执行三级标准。,表2-6 第一类污染物最高允许排放浓度 （单位mg/L),表2-7 第二类污染物最高允许排放浓度 （单位mg/L）,（续表）,（续表）,
