1、水质工程学（上）水质工程学（上）水质工程学 水质工程学水质工程学水质工程学学习方法：预习学习方法：预习-听课听课-复习复习-思考、思考、做习题、搞设计做习题、搞设计第第17周周 净水厂课程设计净水厂课程设计主要参考书目主要参考书目桂林山水甲天下桂林山水甲天下镉的毒性较大，被镉污染的空气和食物镉的毒性较大，被镉污染的空气和食物对人体危害严重，对人体危害严重，日本日本（19301960年富山县年富山县某炼锌厂排放含镉污水污染神川流域）某炼锌厂排放含镉污水污染神川流域）因镉中毒曾出现因镉中毒曾出现“痛痛病痛痛病”。镉是人体非必需元素，镉是人体非必需元素，在自然界中常以化合物状态存在，在自然界中常以化
2、合物状态存在，一般含量很低，正常环境状态下，一般含量很低，正常环境状态下，不会影响人体健康。不会影响人体健康。据参与事故处置的专家估算，据参与事故处置的专家估算，此次镉污染事件镉泄漏量约此次镉污染事件镉泄漏量约20吨。吨。 由于泄露量之大在国内历次重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，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此次污染事件波及河段将达到约300公里。公里。去除原理：往江水里投放烧碱或石灰，去除原理：往江水里投放烧碱或石灰，提高提高PH值让水呈弱碱性，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。使镉不溶于水并从水中分离，形成
3、碳酸镉细小小颗粒。再往江水里投放聚合氯化铝混凝剂，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。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沉淀到河底的镉之后会缓慢释放。广西贺江广西贺江2013年年7月初，广西贺州市发生水体镉、铊等重金属污染事件。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据称，此次贺江被污染河段约110公里，公里，从贺江马尾河段河口到广东省封开县，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不同断面污染物浓度从1倍到倍到5.6倍不等。倍不等。污染源基本确定为上游沿岸冶炼、选矿企业。
4、污染源基本确定为上游沿岸冶炼、选矿企业。水的循环水的循环水的水的自然循环自然循环淡水的自然循环淡水的自然循环水的水的社会循环社会循环水资源总量缺乏，水资源形势严峻水资源总量缺乏，水资源形势严峻水资源开发量逐年增加，浪费严重水资源开发量逐年增加，浪费严重水体污染普遍水体污染普遍 大气大气降降 水水雨雨雪雪地下水河、湖、水库渗流径流径流冰川冰川海海 洋洋蒸蒸发发蒸蒸发发水文学、水文地质学、水文学、水文地质学、水利工程等水利工程等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，形成另一是邻近的河流
5、。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种受人类社会活动作用的水循环水水的社会的社会循环循环。天然水体天然水体城市生活用水、城市生活用水、工业用水工业用水给水处理给水处理污水处理污水处理回回 用用水质工程学的研究水质工程学的研究内容内容千岛湖江心取水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1.3 饮用水水质与健康饮用水水质与健康1.4 用水水质标准用水水质标准水中杂质的分类水中杂质的分类按杂质尺度分：按杂质尺度分：悬浮物悬浮物、胶体胶体和和溶解物溶解物按化学结构分：按化学结构分：无机杂质和有机杂质无机杂质和有机杂质按照来源分：按照来源分： 天然的和人为的天
6、然的和人为的1）按杂质尺度可分为：溶解物、胶体颗粒和）按杂质尺度可分为：溶解物、胶体颗粒和 悬浮物悬浮物 悬浮物：悬浮物：1um1mm 泥沙及腐殖质，泥沙及腐殖质， 可自然沉淀可自然沉淀 胶胶 体：体： 1nm100nm 细小泥沙及腐殖质，细小泥沙及腐殖质， 水中稳定水中稳定溶解物：溶解物：0.1nm1nm 与水形成均相体系，与水形成均相体系， 无机杂质：无机杂质：溶解性的离子、气体及悬浮性的泥沙。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、表现不同的含盐量、硬度、pH值和电值和电 导率特性及浑浊。导率特性及浑浊。有机杂质：有机杂质：腐殖质类及某一些蛋白质。腐殖质类及某一些蛋白
7、质。 易与其他化合物作用，对健康有潜在易与其他化合物作用，对健康有潜在 危害。危害。生物类杂质：生物类杂质：原生动物、藻类、细菌、病毒等。原生动物、藻类、细菌、病毒等。 产生异臭异味，改变水的色度、产生异臭异味，改变水的色度、 浊度。导致各种疾病。浊度。导致各种疾病。水中已检测出水中已检测出2000多种有机化合物，多种有机化合物， 其中其中700多种微有机污染物，多种微有机污染物， 157种为致癌、促癌、致畸和致突变物质。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：数量最多的是人工合成的有机物： 农药、杀虫剂、有机溶剂。农药、杀虫剂、有机溶剂。天然水体的分类：天然水体的分类
8、：地下水地下水地表水地表水江河水江河水湖泊水库水湖泊水库水海水海水(1)(1)地下水地下水 水质清澈透明，水质清澈透明， 含盐量、硬度比地表水高。含盐量、硬度比地表水高。 不易受外界污染和气温影响。不易受外界污染和气温影响。 含盐量一般在含盐量一般在100-500mg/L， 总硬度总硬度100-500mg/L（以（以CaO计）计）水质变化大水质变化大 。 同一条河流，上游和下游，夏季和冬季，同一条河流，上游和下游，夏季和冬季， 晴晴 天和雨天，浊度相差悬殊。天和雨天，浊度相差悬殊。 华东、中南和西南年平均浊度在华东、中南和西南年平均浊度在100400NTU之间。之间。含盐量和硬度较低。含盐量和
9、硬度较低。 含盐量含盐量70-900mg/L之间，之间， 总硬度总硬度50-400mg/L(以以CaO计计) 。 黄河（高浊水）：夏季悬浮物可达几万毫克黄河（高浊水）：夏季悬浮物可达几万毫克/升。升。水质与江河水类似。水质与江河水类似。 浊度更低。浊度更低。 藻类较多。藻类较多。 含盐量比河水高。含盐量比河水高。 按含盐量分，有淡水湖、微咸水湖，咸水湖按含盐量分，有淡水湖、微咸水湖，咸水湖3种。种。咸水湖的形成，与水的补给来源及气候条件有关。咸水湖的形成，与水的补给来源及气候条件有关。 青海湖，含盐量青海湖，含盐量1000mg/L数万数万mg/L。含盐量高，在含盐量高，在7.543.0g/L之
10、间，之间， 且所含各种盐类或离子的重量比例基本一且所含各种盐类或离子的重量比例基本一 定；定； 氯化物含量最高，氯化物含量最高，约占总盐量约占总盐量83.7%左右；左右； 硫化物次之，硫化物次之， 再次为碳酸盐，再次为碳酸盐， 其它盐类含量极少。其它盐类含量极少。悬浮物和胶悬浮物和胶体含量体含量浊浊度度 水质水质稳定性稳定性 硬度及含硬度及含盐量盐量 地下水地下水少少 最低最低稳定稳定高高江河水江河水较多较多最高最高不稳定不稳定低低湖库水湖库水较少较少 较低较低 较稳定较稳定 较低较低 海水海水较少较少 低低 较稳定较稳定 高高 水是构成人体的重要成分，水是构成人体的重要成分， 体内各种生理、
11、生化活动绝大多数体内各种生理、生化活动绝大多数 是在水的参与下完成的。是在水的参与下完成的。 世界卫生组织认为，世界卫生组织认为， 80的成人疾病和的成人疾病和50的儿童死亡率的儿童死亡率 都与饮用水水质不良有关。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中化学物质对人体健康的影响 水质与地方病水质与地方病主要有：细菌、病毒、致病原生动物；主要有：细菌、病毒、致病原生动物； 藻类、真菌、寄生虫、蠕虫等。藻类、真菌、寄生虫、蠕虫等。 * 1.细菌细菌 已发现饮用水中能引起肠道疾病的细菌有：已发现饮用水中能引起肠道疾病的细菌有： 志贺
12、氏菌（属），志贺氏菌（属），是细菌性痢疾病原体；是细菌性痢疾病原体； 沙门氏菌（属），沙门氏菌（属），可致沙门氏菌病，它导致全身性较严重可致沙门氏菌病，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；等，导致肠壁溃疡、出血、穿孔等； 致病性大肠杆菌致病性大肠杆菌，可引起不同症状的腹泻；，可引起不同症状的腹泻； 军团菌军团菌，可以使肺部受损，也可出现其他器官肝、肾、心，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；等受损，引起多种症状，死亡率较高； 致病性弧菌（属），致病性弧菌（属），霍
13、乱弧菌引起的霍乱是一种烈性消化道霍乱弧菌引起的霍乱是一种烈性消化道 传染病。传染病。病毒病毒 水体中已检出水体中已检出100多种血清型肠道病毒。多种血清型肠道病毒。脊髓灰质病毒脊髓灰质病毒：最常见的一种病毒，严重时可导致脊：最常见的一种病毒，严重时可导致脊 髓灰髓灰 质炎（小儿麻痹症）；质炎（小儿麻痹症）；柯萨奇病毒：柯萨奇病毒：引起胸痛、脑膜炎等疾病；引起胸痛、脑膜炎等疾病；呼肠弧儿病毒呼肠弧儿病毒（埃可病毒）：可引起胃肠炎、脑膜炎（埃可病毒）：可引起胃肠炎、脑膜炎 等疾等疾 病；病；非特异性病毒：非特异性病毒：有的病毒可引起呼吸道疾病和急性出有的病毒可引起呼吸道疾病和急性出 血结膜炎，有的
14、可引起无菌性脑膜炎和脑炎等；血结膜炎，有的可引起无菌性脑膜炎和脑炎等；腺病毒：腺病毒：能引起呼吸道疾病、眼部感染、胃肠炎等；能引起呼吸道疾病、眼部感染、胃肠炎等；甲型肝炎病毒：甲型肝炎病毒：可引起病毒性肝炎，是一种典型而重可引起病毒性肝炎，是一种典型而重 要的水传染病毒疾。要的水传染病毒疾。3寄生虫寄生虫 可导致人类疾病的典型寄生虫有：可导致人类疾病的典型寄生虫有：隐孢子虫隐孢子虫，由隐孢子虫卵囊可引发隐孢子虫病，是，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；多国家在用水卫生标准
15、中将其列为控制指标；兰伯氏贾第鞭毛虫兰伯氏贾第鞭毛虫，进入水中的兰伯氏贾第鞭毛虫，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；种主要寄生虫病之一，临床症状腹泻为主；溶组织性变形虫溶组织性变形虫，通过饮水途径，变形虫能在人体，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。展成肝肿大，有时还能发展到其他器官。4藻类藻类 藻类污染是水体富营养化的结果，藻类污染是水体富营养化的结果， 在水中繁殖令水带
16、有腥味，在水中繁殖令水带有腥味， 使人产生恶心、呕吐的症状。使人产生恶心、呕吐的症状。蓝绿藻对人体健康危害较大。蓝绿藻对人体健康危害较大。 蓝绿藻中的一些藻类能产生蓝绿藻中的一些藻类能产生微囊藻肝毒素，微囊藻肝毒素， 这是一种剧毒物质，对肝细胞有破坏作用，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，并能促进肝细胞癌变， 是引起肝癌的危险因素之一。是引起肝癌的危险因素之一。世界卫生组织（世界卫生组织（WHO）推荐饮用水的微生物指标）推荐饮用水的微生物指标 肠道病原体以指示菌计，肠道病原体以指示菌计， 100mL水样中不得检出水样中不得检出埃希氏大肠杆菌或耐热型埃希氏大肠杆菌或耐热
17、型大肠杆菌大肠杆菌，不得含肠道病毒、病原性原虫、寄生虫、不得含肠道病毒、病原性原虫、寄生虫、蠕虫。蠕虫。 蓝绿藻毒素的暂定值为蓝绿藻毒素的暂定值为1ugL。 采用采用指示菌指示菌作为卫生控制指标是因为直接逐一测定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、致病因子是困难的。其他的指示菌还有粪大肠菌、粪球菌等。粪球菌等。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 1微量元素及其他无机物微量元素及其他无机物微量元素：微量元素：0.0001人体体重的元素为微量元素。人体体重的元素为微量元素。 是调节人体代谢的重要元素，是调节人体代谢的重
18、要元素， 但是也有有害成分，如但是也有有害成分，如Hg、As等，等， 存在一个阈值。存在一个阈值。 铁、锌、锰、铬、钼、钴、硒、镍、铜、硅、氟、铁、锌、锰、铬、钼、钴、硒、镍、铜、硅、氟、碘、锶等碘、锶等20多种元素，是人类和动物所必需的微多种元素，是人类和动物所必需的微量元素。量元素。微量元素含量虽然低微，对人体健康有重要作用：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，构成身体各个部分，调节生理功能， 参加酶的活动，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。完成运送氧的任务和参与人体中激素的活动。 常量元素：氢、碳、氮、氧、钠、镁、磷、硫、氯
19、、钾、钙常量元素：氢、碳、氮、氧、钠、镁、磷、硫、氯、钾、钙等。等。 钙钙是构成水的硬度的主要成分之一。人体内是构成水的硬度的主要成分之一。人体内99的钙存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。在于骨骼和牙齿中，体内缺钙会引起佝偻病和骨质软化。 镁镁也是构成水的硬度的主要成分，也是构成水的硬度的主要成分，70存在于骨骼中，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、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。骨质脆弱和牙齿生长障碍等。 维持维持钾、钠钾、钠离子的动态平衡，是保证心肌正常活动的重离子的动态平衡，是保证心肌正常活
20、动的重要条件。钾对心肌坏死有预防作用。要条件。钾对心肌坏死有预防作用。 磷磷占人体重量的占人体重量的1，成年人体内含磷达，成年人体内含磷达700g，85存存在于骨骼中，它可强心健脑，增强记忆。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。这些元素的重要途径之一。2有机物有机物 （1）农药类：）农药类：具有致癌性，能引起食管癌、胃癌、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。性，改
21、变人体的激素平衡等，严重影响人类健康。 （2）酚类化合物：）酚类化合物：酚是一种促癌剂。酚是一种促癌剂。 （3）芳香烃类化合物：）芳香烃类化合物：人类的各种恶性肿瘤的发生与人类的各种恶性肿瘤的发生与 之有关。之有关。3放射性物质放射性物质 放射性物质通过饮水进入人体内可产生内照射，主放射性物质通过饮水进入人体内可产生内照射，主要引起要引起皮肤癌、骨肉瘤、肺癌、白血病皮肤癌、骨肉瘤、肺癌、白血病等，特别是胎等，特别是胎儿、青少年对放射性物质的敏感性比成人高，危害更儿、青少年对放射性物质的敏感性比成人高，危害更大。大。4消毒剂及消毒副产物消毒剂及消毒副产物氯气氯气投量过多不仅会影投量过多不仅会影响
22、水的味道，还会同天响水的味道，还会同天然有机物、腐殖质相结然有机物、腐殖质相结合，形成合，形成三卤甲烷三卤甲烷（THMs）等氯化消毒等氯化消毒副产物。副产物。三卤甲烷三卤甲烷总的包括诸如总的包括诸如氯仿、溴仿氯仿、溴仿之类潜在的之类潜在的致癌物，以氯仿含量最致癌物，以氯仿含量最高。高。 二氧化氯二氧化氯会产生会产生亚氯酸亚氯酸盐、氯酸盐副产物，盐、氯酸盐副产物，还可还可与有机物生成多种氧化物，与有机物生成多种氧化物，如如甲醛、乙醛甲醛、乙醛等。等。 二氧化氯二氧化氯对呼吸道有刺激对呼吸道有刺激作用，长期饮用含二氧化作用，长期饮用含二氧化氯的水可能损害肝、肾和氯的水可能损害肝、肾和中枢系统的功能
23、，影响周中枢系统的功能，影响周围血液的生成，提高血浆围血液的生成，提高血浆胆固醇含量。胆固醇含量。1、水的自然循环与水的良性社会循环、水的自然循环与水的良性社会循环2、水体中杂质的分类、水体中杂质的分类3、天然水体的类型及特点、天然水体的类型及特点水质标准：水质标准： 用水对象所要求的各项水质参数应达到的用水对象所要求的各项水质参数应达到的限值限值。各种用户（居民、工业）不同，各种用户（居民、工业）不同，其水质标准不同。其水质标准不同。分类：国际标准、分类：国际标准、 国家标准、国家标准、 地区标准、地区标准、 行业标准和企业标准等不同等级。行业标准和企业标准等不同等级。四大类指标：四大类指标
24、： 微生物学指标：微生物学指标：一般以指示菌指标来表征、并一般以指示菌指标来表征、并 限定消毒剂的残留量；限定消毒剂的残留量； 感官性指标：感官性指标：外观、色、臭和味的角度；外观、色、臭和味的角度； 化学性指标：化学性指标：总硬度、铁、锰、铜、锌、挥发总硬度、铁、锰、铜、锌、挥发 酚、洗涤剂等；酚、洗涤剂等； 毒理性指标：毒理性指标：根据毒理学研究和人群流行病学根据毒理学研究和人群流行病学 调查确定；调查确定； 放射性指标：放射性指标：一般规定总一般规定总和和放射性参考值。放射性参考值。用水安全用水安全社会经济发展水平社会经济发展水平水质参数的可测性水质参数的可测性现有水处理工艺水平现有水处
25、理工艺水平用水者经济承受能力用水者经济承受能力WHO：饮用水水质准则饮用水水质准则（126项）项） A微生物指标微生物指标3项项 B与健康相关的化合物准则指标与健康相关的化合物准则指标91项项 C放射性指标放射性指标2项项 D引起用户不满的物质指标引起用户不满的物质指标30项项欧盟（欧盟（EEC）：）：饮用水指令饮用水指令（48项）项） 微生物指标微生物指标2项项 化学物质指标化学物质指标26项项 指示性指标指示性指标18项项 放射性指标放射性指标2项项8585标准标准(35(35项）项）20062006标准（标准（106106项）项）感观性状及化学指标感观性状及化学指标 1515项项 202
26、0项项毒理学指标毒理学指标 1515项项 7474项项微生物指标微生物指标 3 3项项 1010项（消毒剂）项（消毒剂）放射性指标放射性指标 2 2项项 2 2项项包涵：生活饮用水水质卫生要求、包涵：生活饮用水水质卫生要求、 生活饮用水水源水质卫生要求、生活饮用水水源水质卫生要求、 集中式供水单位卫生要求、集中式供水单位卫生要求、 二次供水卫生要求。二次供水卫生要求。水质指标（水质指标（106项）：项）： 水质常规指标、水质常规指标、 饮用水中消毒剂常规指标、饮用水中消毒剂常规指标、 水质非常规指标。水质非常规指标。规定了农村小型集中式供水和分散式供水部分水质指标及限值。规定了农村小型集中式供
27、水和分散式供水部分水质指标及限值。生活饮用水卫生标准生活饮用水卫生标准GB5749-20061食品及饮料类水质标准食品及饮料类水质标准 参见参见饮用净水水质标准饮用净水水质标准(CJ94-1999)2城市杂用水水质标准（中水）城市杂用水水质标准（中水） 主要包括厕所便器冲洗、城市绿化、洗车、主要包括厕所便器冲洗、城市绿化、洗车、扫除、建筑施工及有同样水质要求的其他用途的扫除、建筑施工及有同样水质要求的其他用途的水。水。 城市杂用水水质标准城市杂用水水质标准(GBT 189202002) 3游泳池用水游泳池用水 符合生活饮用水水质标准符合生活饮用水水质标准 4工业用水水质标准（行业标准）工业用水水质标准（行业标准）
