水质工程学ppt课件

1 水质工程学 上 水质工程学 2 水质工程学 第1篇水质与水处理概论第2篇物理 化学及物理化学处理工艺原理第3篇生物处理理论与技术第4篇水处理工艺系统 3 第1篇水处理概论 第1章水质与水质标准第2章水处理方法概论 水质工程学 4 学习方法 预习 听课 复习 思考 做习题 搞设计 第二篇给水处理 重点 第3章凝聚和絮凝第4章沉淀第5章过滤第6章吸附第7章氧化还原与消毒第19章特种水源水处理工艺系统第18章典型给水处理系统和水厂设计 第8章离子交换第9章膜滤技术第10章水的冷却 第17周净水厂课程设计 5 主要参考书目 1 严煦世 给水工程 第四版 中国建筑工业出版社2 范瑾初等 水质工程 中国建筑工业出版社3 许保玖 安鼎年 给水处理理论与设计 中国建筑工业出版社4 韩洪军 杜茂安 水处理工程设计计算中国建筑工业出版社 5 陈陪康等 给水净化新工艺 学术书刊出版社6 张玉先等 现代给水处理构筑物与工艺系统计算 化学工业出版社 6 主要相关网站 中国水星www h2o 中国水网给水技术博物馆给排水在线www e 华夏水网水网中国水处理网中国给水排水给水排水www awwa org美国供水协会 7 桂林山水甲天下 8 2012年1月31日广西龙江镉污染 9 镉的毒性较大 被镉污染的空气和食物对人体危害严重 日本 1930 1960年富山县某炼锌厂排放含镉污水污染神川流域 因镉中毒曾出现 痛痛病 镉是人体非必需元素 在自然界中常以化合物状态存在 一般含量很低 正常环境状态下 不会影响人体健康 10 11 12 13 据参与事故处置的专家估算 此次镉污染事件镉泄漏量约20吨 由于泄露量之大在国内历次重金属环境污染事件中都是罕见的 此次污染事件波及河段将达到约300公里 去除原理 往江水里投放烧碱或石灰 提高PH值让水呈弱碱性 使镉不溶于水并从水中分离 形成碳酸镉细小小颗粒 再往江水里投放聚合氯化铝混凝剂 是为了让悬浮在水中的细小颗粒絮凝成大颗粒 沉淀到河底的镉之后会缓慢释放 14 广西贺江 2013年7月初 广西贺州市发生水体镉 铊等重金属污染事件 据称 此次贺江被污染河段约110公里 从贺江马尾河段河口到广东省封开县 不同断面污染物浓度从1倍到5 6倍不等 污染源基本确定为上游沿岸冶炼 选矿企业 15 绪论 水的循环水的自然循环 淡水的自然循环水的社会循环我国水资源现状水资源总量缺乏 水资源形势严峻水资源开发量逐年增加 浪费严重水体污染普遍 16 水的自然循环 大气 降水 雨 雪 地下水 河 湖 水库 渗流 径流 冰川 海洋 蒸发 蒸发 水文学 水文地质学 水利工程等 17 2 用水的循环 水的社会循环 给水系统的水源和排水系统接纳水体的地方大多是邻近的河流 取之于水体 还之于水体 形成另一种受人类社会活动作用的水循环 水的社会循环 18 水的社会循环 天然水体 城市生活用水 工业用水 给水处理 污水处理 回用 水质工程学的研究内容 19 绪论 水的良性社会循环从天然水体取水 而不对水体生态环境产生不良影响 对城市污水和工业废水进行处理使其达到排放标准 排入水体不会造成水体污染 从而实现水资源的可持续利用 水质型缺水危机 水质工程学研究在水的社会循环中水质及其变化特性 研究为满足用水需要 为实现水的良性社会循环和水资源的可持续利用 而对水质进行控制及对水进行处理的科学技术 20 绪论 水的社会循环新认识给水处理 水的社会循环前半段 给水 物理 化学和物理化学法污废水处理 水的社会循环后半段 排水 生物处理法和物理化学法水质工程学以水的社会循环为目标将两者统一起来 拓展到水社会循环的全过程 从而形成一门完整的学科 21 千岛湖 江心取水 22 第1篇水质与水处理概论 Waterquality Watertreatmentsummary 第1章水质与水质标准 Waterquality Waterqualitystandard 1 1天然水中杂质的种类与性质 1 3饮用水水质与健康 1 4用水水质标准 23 1 1水中杂质的来源及其分类 水中杂质的来源自然过程 降水 渗透 冲刷等人为因素 使用中污染 水中杂质的分类按杂质尺度分 悬浮物 胶体和溶解物按化学结构分 无机杂质和有机杂质按照来源分 天然的和人为的 24 第1章水质与水质标准 1 按杂质尺度可分为 溶解物 胶体颗粒和悬浮物悬浮物 1um 1mm泥沙及腐殖质 可自然沉淀胶体 1nm 100nm细小泥沙及腐殖质 水中稳定溶解物 0 1nm 1nm与水形成均相体系 25 悬浮物特性 动水中呈悬浮状 静水中可下沉或上浮 包括泥砂 大颗粒粘土 矿物废渣等无机易沉悬浮物和草木 浮游生物体等有机易浮悬浮物 通常用重力沉降法去除 26 胶体特性 尺寸小 在水中长期静置不会下沉 包括粘土 细菌 病毒 腐殖质 蛋白质等 造成水的色 臭 味 须投加混凝剂方可去除 27 溶解物特性 稳定均匀分散在水中 外观清澈透明 包括阴离子 阳离子 Ca2 Mg2 Na K HCO3 SO42 Cl 等 和溶解气体 O2 CO2等 须用化学或物理化学等特殊方法去除 28 2 从化学结构上可将杂质分为无机物 有机物 生物等 无机杂质 溶解性的离子 气体及悬浮性的泥沙 表现不同的含盐量 硬度 pH值和电导率特性及浑浊 有机杂质 腐殖质类及某一些蛋白质 易与其他化合物作用 对健康有潜在危害 生物类杂质 原生动物 藻类 细菌 病毒等 产生异臭异味 改变水的色度 浊度 导致各种疾病 29 3 按来源可分为天然的和污染的物质 水中已检测出2000多种有机化合物 其中700多种微有机污染物 157种为致癌 促癌 致畸和致突变物质 数量最多的是人工合成的有机物 农药 杀虫剂 有机溶剂 30 典型天然水体的分类及水质特点 天然水体的分类 地下水地表水江河水湖泊水库水海水 31 1 1 2各种典型水体的水质特点 1 地下水水质清澈透明 含盐量 硬度比地表水高 不易受外界污染和气温影响 含盐量一般在100 500mg L 总硬度100 500mg L 以CaO计 32 2 江河水 水质变化大 同一条河流 上游和下游 夏季和冬季 晴天和雨天 浊度相差悬殊 华东 中南和西南年平均浊度在100 400NTU之间 含盐量和硬度较低 含盐量70 900mg L之间 总硬度50 400mg L 以CaO计 黄河 高浊水 夏季悬浮物可达几万毫克 升 33 3 湖泊 水库水 水质与江河水类似 浊度更低 藻类较多 含盐量比河水高 按含盐量分 有淡水湖 微咸水湖 咸水湖3种 咸水湖的形成 与水的补给来源及气候条件有关 青海湖 含盐量1000mg L 数万mg L 34 4 海水 含盐量高 在7 5 43 0g L之间 且所含各种盐类或离子的重量比例基本一定 氯化物含量最高 约占总盐量83 7 左右 硫化物次之 再次为碳酸盐 其它盐类含量极少 35 各天然水源的水质特点 36 第1章水质与水质标准 1 3饮用水水质与健康水是构成人体的重要成分 体内各种生理 生化活动绝大多数是在水的参与下完成的 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 水中生物对人体健康的影响 水中化学物质对人体健康的影响 水质与地方病 37 1 3 1水中的生物对人体健康的影响 主要有 细菌 病毒 致病原生动物 藻类 真菌 寄生虫 蠕虫等 1 细菌已发现饮用水中能引起肠道疾病的细菌有 志贺氏菌 属 是细菌性痢疾病原体 沙门氏菌 属 可致沙门氏菌病 它导致全身性较严重的疾患 引起毒血症 感染肝 脾 胆囊等 导致肠壁溃疡 出血 穿孔等 致病性大肠杆菌 可引起不同症状的腹泻 军团菌 可以使肺部受损 也可出现其他器官肝 肾 心等受损 引起多种症状 死亡率较高 致病性弧菌 属 霍乱弧菌引起的霍乱是一种烈性消化道传染病 38 第1章水质与水质标准 2 病毒水体中已检出100多种血清型肠道病毒 脊髓灰质病毒 最常见的一种病毒 严重时可导致脊髓灰质炎 小儿麻痹症 柯萨奇病毒 引起胸痛 脑膜炎等疾病 呼肠弧儿病毒 埃可病毒 可引起胃肠炎 脑膜炎等疾病 非特异性病毒 有的病毒可引起呼吸道疾病和急性出血结膜炎 有的可引起无菌性脑膜炎和脑炎等 腺病毒 能引起呼吸道疾病 眼部感染 胃肠炎等 甲型肝炎病毒 可引起病毒性肝炎 是一种典型而重要的水传染病毒疾 39 第1章水质与水质标准 3 寄生虫可导致人类疾病的典型寄生虫有 隐孢子虫 由隐孢子虫卵囊可引发隐孢子虫病 是一种介水消化道传染病 是胃肠炎的病原体 许多国家在用水卫生标准中将其列为控制指标 兰伯氏贾第鞭毛虫 进入水中的兰伯氏贾第鞭毛虫包囊使人感染形成甲第鞭毛虫病 该病是人类10种主要寄生虫病之一 临床症状腹泻为主 溶组织性变形虫 通过饮水途径 变形虫能在人体宿主引发慢性感染 引起阿米巴痢疾 最终发展成肝肿大 有时还能发展到其他器官 40 第1章水质与水质标准 4 藻类藻类污染是水体富营养化的结果 在水中繁殖令水带有腥味 使人产生恶心 呕吐的症状 蓝绿藻对人体健康危害较大 蓝绿藻中的一些藻类能产生微囊藻肝毒素 这是一种剧毒物质 对肝细胞有破坏作用 并能促进肝细胞癌变 是引起肝癌的危险因素之一 41 第1章水质与水质标准 世界卫生组织 WHO 推荐饮用水的微生物指标肠道病原体以指示菌计 100mL水样中不得检出埃希氏大肠杆菌或耐热型大肠杆菌 不得含肠道病毒 病原性原虫 寄生虫 蠕虫 蓝绿藻毒素的暂定值为1ug L 采用指示菌作为卫生控制指标是因为直接逐一测定致病因子是困难的 其他的指示菌还有粪大肠菌 粪球菌等 42 第1章水质与水质标准 1 3 2水中的化学物质对人体健康的影响1 微量元素及其他无机物微量元素 0 0001人体体重的元素为微量元素 是调节人体代谢的重要元素 但是也有有害成分 如Hg As等 存在一个阈值 铁 锌 锰 铬 钼 钴 硒 镍 铜 硅 氟 碘 锶等20多种元素 是人类和动物所必需的微量元素 微量元素含量虽然低微 对人体健康有重要作用 构成身体各个部分 调节生理功能 参加酶的活动 完成运送氧的任务和参与人体中激素的活动 43 第1章水质与水质标准 常量元素 氢 碳 氮 氧 钠 镁 磷 硫 氯 钾 钙等 钙是构成水的硬度的主要成分之一 人体内99 的钙存在于骨骼和牙齿中 体内缺钙会引起佝偻病和骨质软化 镁也是构成水的硬度的主要成分 70 存在于骨骼中 其余分布于各种软组织和体液内 缺镁可引起心肌病变 骨质脆弱和牙齿生长障碍等 维持钾 钠离子的动态平衡 是保证心肌正常活动的重要条件 钾对心肌坏死有预防作用 磷占人体重量的1 成年人体内含磷达700g 85 存在于骨骼中 它可强心健脑 增强记忆 这些元素大部分都含于自然界的天然水中 饮水是补充这些元素的重要途径之一 44 2 有机物 1 农药类 具有致癌性 能引起食管癌 胃癌 肝癌 肺癌 白血病等 或具有生殖毒性 改变人体的激素平衡等 严重影响人类健康 2 酚类化合物 酚是一种促癌剂 3 芳香烃类化合物 人类的各种恶性肿瘤的发生与之有关 3 放射性物质放射性物质通过饮水进入人体内可产生内照射 主要引起皮肤癌 骨肉瘤 肺癌 白血病等 特别是胎儿 青少年对放射性物质的敏感性比成人高 危害更大 45 4 消毒剂及消毒副产物 氯气投量过多不仅会影响水的味道 还会同天然有机物 腐殖质相结合 形成三卤甲烷 THMs 等氯化消毒副产物 三卤甲烷总的包括诸如氯仿 溴仿之类潜在的致癌物 以氯仿含量最高 二氧化氯会产生亚氯酸盐 氯酸盐副产物 还可与有机物生成多种氧化物 如甲醛 乙醛等 二氧化氯对呼吸道有刺激作用 长期饮用含二氧化氯的水可能损害肝 肾和中枢系统的功能 影响周围血液的生成 提高血浆胆固醇含量 46 1 3 3水质与地方病 甲状腺肿 碘冠心病 高硬度水 碘心血管和癌症 氟克山病 硒大骨节病 腐殖酸 47 48 前课回顾 1 水的自然循环与水的良性社会循环2 水体中杂质的分类3 天然水体的类型及特点 49 第1章水质与水质标准 1 4用水水质标准水质标准 用水对象所要求的各项水质参数应达到的限值 各种用户 居民 工业 不同 其水质标准不同 分类 国际标准 国家标准 地区标准 行业标准和企业标准等不同等级 50 第1章水质与水质标准 1 4 1生活饮用水水质标准1 生活饮用水水质标准制定的原则主要从3个方面来保障饮用水的卫生和安全 不得含有病原微生物 所含化学物质及放射性物质不得危害人体健康 感官性状良好 51 1 4 1生活饮用水水质标准 四大类指标 微生物学指标 一般以指示菌指标来表征 并限定消毒剂的残留量 感官性指标 外观 色 臭和味的角度 化学性指标 总硬度 铁 锰 铜 锌 挥发酚 洗涤剂等 毒理性指标 根据毒理学研究和人群流行病学调查确定 放射性指标 一般规定总 和 放射性参考值 52 影响制定生活饮用水水质标准的因素 用水安全 社会经济发展水平 水质参数的可测性 现有水处理工艺水平 用水者经济承受能力 53 有现代意义的饮用水标准是在上世纪初在美国出现 公共卫生署饮用水水质标准 1914年 只针对细菌数量 由此大大减少了伤寒病死亡的人数 到1962年期间 有过修订 但主要是针对化学物质 生物学指标和感官指标1974年通过了 安全饮用水法 Safedrinkingwateract 1975年颁布了 国家暂行饮用水基本规则 NationalInterimprimarydrinkingwaterregulations 美国饮用水水质标准上的里程碑 增加了6种有机物的限制 生活饮用水标准 国际情况 54 1979年修改 国家暂行饮用水基本规则 1986年提出了 安全饮用水法修正案 SafeDrinkingWaterActAmendments 暂行规定 国家饮用水基本规定 NationalPrimaryDrinkingWaterRegulations 提出了达到该标准的最佳可行技术 Bestavailabletechnology 1996年颁布 安全饮用水法案第二次修正案 即现行美国饮用水标准 85项指标 有机化学物质53项 美国的情况代表了国际上先进水平水质标准的发展趋势 有机物指标的数目超过了水质指标总数的2 3 特别是消毒副产物项目的增加 55 WHO 饮用水水质准则 126项 A微生物指标3项B与健康相关的化合物准则指标91项C放射性指标2项D引起用户不满的物质指标30项 欧盟 EEC 饮用水指令 48项 微生物指标2项化学物质指标26项指示性指标18项放射性指标2项 56