水质指标及标准.ppt

1 第一节 天然水水质第二节 水质指标及其指标分类第三节 工业用水要求及水质控制标准 水质指标和标准 2 1 主要离子2 一般无机物3 微量元素4 溶解气体5 有机物6 悬浮物7 微生物 第一节天然水水质 3 阳离子Ca2 Mg2 Na K 阴离子HCO3 SO42 Cl NO3 另外起重要作用的还有H OH CO32 等 1 主要离子 八大离子 硅酸及硅酸盐 占第二位 存在于各种矿物盐类中 在天然水体中并未离解 铝 占第三位 天然水中的含量小于0 5mg L 铁 占第四位 天然水中的含量小于1 0mg L 2 一般无机物 F I 与人体健康直接有关 天然水中F 由痕量到4 0mg L 在某些地下水甚至高达30mg L I 的含量更微 溴 硼 铍 锶 钡等在海水中略多 淡水中甚微 铜 铅 锌 镉 汞 砷 硒等含量甚微 但与人体有关 氮 硫等生物元素 稀土 放射性元素 3 微量元素 6 二氧化碳若与大气中分压平衡 水中只有约0 5 1 0mg L 但常处于过饱和状态 达数十mg L 氧常温饱和溶解量约8 14mg L 硫化氢 甲烷等污染性气体 天然水中存在的较少 4 溶解气体 7 天然水体中的有机物是光合作用的产物 种类甚多 碳水化合物 淀粉 纤维素 木质素等 脂肪类 油 脂 蜡 烃等 蛋白质 聚核苷酸等 植物素 叶绿素 高铁血红素等 它们在生物降解中生成多种中间产物 如氨基酸 脂肪酸 糖类 烃类等 可进一步降解为更多的一般有机物 还可生成复杂的化合物 如富里酸 腐植酸等 有机物大多以高分子形式存在 5 有机物 8 天然水体中的悬浮固体是水流冲刷卷带的岩石土壤颗粒和有机残渣等物质 无机的颗粒物大多是各种矿物 较主要的有石英 长石 石灰石和黏土矿物 黏土矿物主要类别有高龄土 蒙脱石 伊利石等 是细粒悬浮物的主要成分 有机悬浮物主要是动植物的残骸 废物 碎屑 它们常与无机微粒混杂 一起在水中漂浮 6 悬浮物 9 在水中自由活动的生物不包括在水质范围之内 微生物则随水流扰动而迁移 这主要指细菌 藻类等 藻类是构造简单 无根 茎 叶区分的低等植物 如兰藻 绿藻 硅藻等 细菌简单细菌是细胞生物 放线菌 酵母菌 霉菌 病毒等 7 微生物 10 需氧污染物植物营养物重金属有机毒物酸碱污染物生物污染物放射性物质 天然水体中的污染物 11 生活污水和某些工业废水中所含的碳水化合物 蛋白质 脂肪和木质素等有机化合物可在微生物作用下最终分解为简单的无机物质 这些有机物质在分解过程中需要消耗大量的氧气 故称之为需氧污染物 需氧污染物是水体中最经常和普遍存在的一种污染物 当溶解氧耗尽时 产生厌氧分解 引起腐败 使水质发臭变坏 1 需氧污染物 曾经的夫子庙景区内秦淮河 曾经的外秦淮河 植物营养物主要是氮 磷 钾 硫及其化合物 但过多的营养物质进入天然水体 将恶化水体质量 影响渔业的发展和危害人体健康 植物营养物污染的危害水体富营养化 水体中植物营养物质含量的增加 将导致水生生物 主要是各种藻类大量繁殖 而藻类过度旺盛的生长繁殖将造成水中的溶解氧急剧变化 使水体处于严重缺氧 而造成鱼类大量死亡 一般来讲 总磷超过20毫克 立方米 或无机氮超过300毫克 立方米 即可认为水体处于富营养化状态 2 植物营养物 海水赤潮 太湖赤潮 重金属主要是指汞 镉 铅 铬以及金属砷等生物毒性显著的重金属 有人称之为 五毒 也包括具有毒性的重金属锌 铜 钴 镍 锡等 重金属污染物最主要的特性是在水体中不能被微生物降解 而只能发生各种形态之间的相互转化 以及分散和富集的过程 这些过程统称为金属迁移 重金属在水体中的迁移主要是下列物理化学作用 a 沉淀 b 吸附 c 氧化还原 在天然水体中 一般重金属产生毒性的范围大致在1 10毫克 升 毒性较强的金属如汞 镉的范围在0 01 0 001毫克 升 3 重金属 镉污染 汞污染 常见的有酚 醛 苯 硝基化合物 多氯联苯和有机农药等 焦化 冶金 炼油 塑料 合成纤维 农药等许多工业排出的废水中均含有酚类 低浓度酚能使蛋白质变性 高浓度酚能使蛋白质沉淀 对各种细胞有直接损害 染料 制药 橡胶 农药和塑料等工业废水中含有较多的芳香胺类化合物及其衍生物 它们的共同特点是在人体内发生羟基化作用 活化致癌 化学工业 电机制造 船舶油漆中常用的多氯联苯是难以降解的氯化芳香烃类化合物 它们不仅存在于水和底质中 而且普遍蓄积在水生生物体内 造成严重的污染 4 有机毒物 19 酸性废水主要来源于矿山排水 冶金和金属加工酸洗废水 雨水淋洗含SO2烟气后流入水体而形成的酸雨 碱性废水主要来自碱法造纸 人造纤维 制碱 制革等工业废水 酸碱废水破坏水体的自然缓冲作用 消灭或抑制细菌和微生物的生长 妨碍水体的自净功能 腐蚀管道和船舶 它不仅能改变水体的pH值 而且可大大增加水中的一般无机盐类和水的硬度 5 酸碱污染物 20 主要指各种致病微生物和其它有害的有机体 比如肝炎 伤寒 霍乱 痢疾 脑炎的病毒和细菌 蛔虫和钩虫卵等 废水中生长有铁细菌 藻类 水草或贝壳类动物时 会堵塞管道和输水设备 6 生物污染物 21 放射性物质能释放出对人体有害的X射线 射线 射线 射线等主要危害为诱发症 损害孕妇和胎儿 缩短寿命 引起遗传性伤害 7 放射性物质 放射性污染 一 概述1 水质的定义2 水中杂质的分类二 水质指标1 水质指标的分类2 物理性水质指标3 化学性水质指标4 生物学水质指标 第二节 水质指标及其指标分类 24 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 成分和数量 是判断水质的具体衡量标准 水质的定义 25 按其在水中存在的状态分三类 悬浮物质 由大于分子尺寸的颗粒组成 它们靠浮力和粘滞力悬浮于水中 溶解物质 由分子和离子组成 被水的分子结构所支撑 胶体物质 介于悬浮物质与溶解物质之间 水中杂质的分类 26 1 物理性水质指标 感官物理性指标其它物理性水质指标 2 化学性水质指标 一般的化学性水质指标 有毒的化学性水质指标氧平衡指标 3 生物学水质指标 细菌总数 总大肠菌数 各种病原细菌 病毒等 水质指标的分类 27 A 感官物理性指标 温度 色度 嗅和味 浑浊度 透明度等B 其它的物理性指标 总固体 悬浮固体 溶解固体 可沉固体 电导率等 物理性水质指标 28 水的许多物理特性 物质在水中的溶解度以及水中进行的许多物理化学过程都和温度有关 地表水的温度随季节 气候条件而有不同程度的变化 地下水的温度比较稳定 8 12 工业废水的温度与生产过程有关 测定 现场测定 与地点和深度有关 温度 29 纯水是无色的 颜色有真色和表色之分 真色是由于水中所含溶解物质或胶体物质所致 即除去水中悬浮物质后所呈现的颜色 表色包括由溶解物质 胶体物质和悬浮物质共同引起的颜色 颜色和色度 1 30 一般只对天然水和用水作真色的测定对废水和污水的颜色常用文字描述 如定性的或深浅程度的一般描述 必要时辅以稀释倍数法 在比色管中将水样用无色清洁水稀释成不同倍数 并与液面高度相同的清洁水作比较 取其刚好看不见颜色时的稀释倍数者 即为色度 颜色和色度 2 31 水中由于含有悬浮及胶体状态的杂质而产生浑浊现象 水的浑浊程度可以用浑浊度来表示 浑浊度是一种光学效应 表现出光线透过水层时受到的阻碍的程度 与颗粒的数量 浓度 尺寸 形状和折射指数等有关 浑浊度和透明度 1 32 硅单位 以不溶性硅如高龄土 漂白土等在蒸馏水中所产生的光学阻碍现象为基础 规定1毫克 升的SiO2所构成的浑浊度为1度 标准烛单位 用蜂蜡和鲸脑蜡按一定规格制成标准烛 在直立的玻璃管下点燃 管中注入待测水样 自上方俯视 逐渐增大水柱高度 直到烛焰恰不能再见到时为止 此水柱高度即为标准烛光值 浑浊度和透明度 2 标准单位 33 散射浊度单位 FTU 或NTU 用硫酸肼和六次甲基四胺混合液作为标准浑浊液 可成为标准肼单位 即以1 000克硫酸肼加水配成100毫升溶液 10 00克六次甲基四胺也配成100毫升溶液 取两溶液各5 0毫升混合静置24小时 加水定容为100毫升 其浑浊度为400度 透明度与浑浊度相反 浑浊度和透明度 3 34 总固体 TotalSolids 水样在103 105 下蒸发干燥后所残余的固体物质总量 也称蒸发残余物 悬浮性固体 SuspendedSolids 和溶解固体 dissolvedSolids 水样过滤后 滤样截留物蒸干后的残余固体量称为悬浮性固体 滤过液蒸干后的残余固体量为溶解性固体 固定性固体 FixedSolids 在一定温度下 600 将水样中经蒸发干燥后的固体灼烧而失去的重量 可略表示有机物含量 灼烧后残余物质的重量称为固定性固体 固体含量 35 水中溶解的盐类均以离子状态存在 具有一定的导电能力 因此电导率可以间接地表示出溶解盐类的含量 电导率的大小受溶液浓度 离子种类及价态和测量方法的影响 电导率是指一定体积溶液的电导 即在25 时面积为1平方厘米 间距为1厘米的两片平板电极间溶液的电导 电导率 36 一般的化学性水质指标 pH 碱度 硬度 各种阳离子 阴离子 总含盐量 一般有机物质等有毒的化学性水质指标 各种重金属 氰化物 多环芳烃 各种农药等 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TOC等 化学性水质指标 37 重要的水质指标之一 一般天然水体的pH值在6 0 8 5之间 最测定可用试纸法 比色法 电位法 试纸法虽简单 但误差大 比色法用不同的显色剂进行 比较不方便 电位法用一般酸度计 pH值 38 碳酸盐硬度 由钙镁的碳酸盐 重碳酸盐所形成 可经煮沸而除去 暂时硬度 Ca HCO3 2 CaCO3 CO2 H2O非碳酸盐硬度 由钙 镁的硫酸盐 氯化物等形成 不受加热的影响 永久硬度 硬度 Hardness 1 39 总硬度 钙硬度 镁硬度 碳酸盐硬度 非碳酸盐硬度硬度的单位 mmol L mg L 以CaCO3计 法国度 10mg L的CaCO3德国度 10mg L的CaO 硬度 2 40 定义 水中能与强酸发生中和反应的全部物质 即水接受质子的能力 包括各种强碱 弱碱和强碱弱酸盐 有机碱等 天然水中的碱度主要有 CO32 HCO3 OH HSiO3 H2BO3 HPO4 HS 和NH30等 其中CO32 HCO3 OH 是主要的致碱度阴离子 碱度的测定 用中和滴定法进行 用酚酞为指示剂测得的碱度为酚酞碱度 用甲基橙为指示剂测得的碱度为甲基橙碱度 或称总碱度 碱度 1 41 酸度是指水中能与强碱发生中和作用的物质总量 总酸度包括 a 强酸 HCl HNO3 H2SO4等 b 弱酸 CO2 H2CO3 H2S及有机酸 c 强酸弱碱盐 FeCl3 Al2 SO4 3等 总酸度 氢离子浓度测定 中和滴定法 酸度和游离CO2 42 硫酸根SO42 水垢的重要阴离子 可转化成H2S恶臭和腐蚀现象 氯离子Cl 海水达到18000mg L 一般淡水数十到数百mg L 超过500 1000mg L时有明显的咸味 硝酸根NO3 主要来源于有机物的生物降解 酸根 43 Na K 其盐类是溶于水的 它们的特性相近 常常合在一起测定 对水质影响不很显著 反映水中的含盐量 碱金属 44 铁在水中以二价和三价铁的各种化合物形式存在 地表水中 铁以三价铁形式存在 可形成氢氧化铁沉淀或胶体微粒 地下水中 铁以二价铁的形式 可达数十毫克 升 沼泽水中铁可能以有机铁的形式存在 易生成沉淀或锈斑 水垢组成物 铁 Fe 45 常与铁伴随 许多表现与铁相似 在引用水比铁的危害性大 在水中以二价形式存在 有机锰会使水质变坏 带有异味 测定 比色法 锰 Mn 46 天然水中含量在6 120mg L之间 地下水比地表水中多 存在形态 单分子的正硅酸H4SiO4 Si OH 4 可电离成SiO OH 3 SiO2 OH 22等 在高浓度 低pH时 可聚合为多核络合物 高分子化合物以至胶体微粒 是水垢的主要离子 且难以去除 硅酸 47 定义 在一定严格的条件下 水中各种有机物质与外加的强氧化剂 K2Cr2O7 KMnO4 作用时所消耗的氧化剂量 以氧 O 的mg L表示 按氧化剂的不同 可分为 A 重铬酸钾耗氧量 化学耗氧量ChemicalOxygenDemand COD B 高锰酸钾耗氧量 化学需氧量和耗氧量 1 48 重铬酸钾法 在强酸性条件下 加热回流2小时 有时加入催化剂 使有机物质与重铬酸钾充分反应 可将水中绝大多数有机物质氧化 但对于苯 甲苯等芳香烃类化合物较难氧化 高锰酸钾法 不能代表水中有机物的全部含量 一般水中不含氮的有机物质在测定条件下易被高锰酸钾氧化 而含氮的有机物就难分解 一般用于测定天然水和含容易被氧化的有机物的一般废水 化学需氧量和耗氧量 2 49 BOD BiochemicalOxygenDemanded在人工控制的一定条件下 使水样中的有机物在有氧的条件下被微生物分解 在此过程中消耗的溶解氧的mg L数 按生物氧化的时间有 BOD5 BOD20 BOD不如COD彻底 BOD5只是一部分生化需氧量 所以BOD5比COD要低得多 生化需氧量 50 在900 950 高温下 以铂为催化剂 使水样气化燃烧 有机碳即氧化成CO2 测量所产生的CO2量 在此总量中减去碳酸盐等无机碳元素含量 即可求出水样中的TOC 注 需去除无机碳的干扰 因只考虑有机碳 排除了其他元素 仍不能直接反映有机物的真正浓度 已仪器化 用以间接表示水中有机物质含量的综合性指标 总有机碳 TotalOrgnicCarbon 51 在特殊的燃烧器中 以铂为催化剂 在900 高温下使一定量的水样气化 其中有机物燃烧变成稳定的氧化物时所需的氧量 结果以氧 O 的mg L表示 测定时间只需3分钟 可自动控制进行 快捷简便 测定结果比BOD COD更接近于需氧量 一般认为是真正的有机物完全氧化的总需氧量 总需氧量 TotalOxygenDemand 52 是测定有机物含量的最简单 最原始的方法 常用于含有机物量多的废渣 把样品在105 下烘干去掉水分 称重后用600 灼烧 然后称量得到减量 以此代表有机物 在此温度下可使含碳及其它有机物燃烧挥发 而无机盐挥发量却可降至最低 灼烧减量 53 有机氮是表明各种蛋白质 氨基酸 尿素等含氮有机物总量的水质指标 有机氮是利用浓硫酸把全部有机物中的氮都分解转化成氨 然后加以测定 有机氮在有氧条件下进行生物氧化 逐步分解成无机的NH3 NH4 NO2 NO3 等形态 NH3 NH4 称为氨氮 NO2 称为亚硝酸氮 NO3 称为硝酸氮 它们代表有机氮转化成无机氮的各个不同阶段 含氮化合物 54 溶解氧常温下水中氧的饱和量在4 14mg L 海水中的含氧量为淡水的80 用碘量法或仪器测定法进行 硫化氢浓度达1mg L时就有明显的臭气 油田地下水中可能含有大量的硫化氢 对混凝土和金属产生侵蚀破坏作用 用碘量法测定 其它 55 天然水中碳酸化合物 56 工业用水的水质要求1 原料用水2 产品工艺用水3 生产过程用水4 锅炉动力用水5 冷却用水6 纯水和超纯水 第三节 工业用水要求及水质控制 57 应满足生产用途的需要 保证产品的质量 同时不会产生副作用 造成生产故障 损害技术设备 所以不同的工业用水对水质提出多方面的要求 规定出一定的水质指标 规定往往不是由国家部门正式颁发的规范 而只是一些参考性质的技术数据 结合具体情况在使用中予以限制 工业用水的水质要求 58 主要指饮料 食品制造工业 电解水 医药 药剂制造工业等 1 饮料 食品制造工业的水质要求基本与生活饮用水相同 也有特殊 酿酒工业 考虑对微生物发酵过程的影响 钙镁作为营养料应有一定量 Cl 促进糖化作用50mg L左右 NO2 在0 2以下 NO3 在5 25mg L2 电解水 医药 药剂制造工业要求含盐量低 铁锰尽量低 最好是纯水 1 原料用水 59 轻工业和化学工业 制糖 造纸 纺织 染色 人造纤维 有机合成等 在生产过程中 水本身并不进入最终产物 但其所含成分可能进入产品影响产品质量 制糖用水要求尽量少含有机物 含氮化合物 细菌等 精制糖常用纯水 造纸用水对不同级别的纸