課程名稱：《水質(zhì)工程學(xué)I》第_J_周，第講次

摘要

第1章水處理概論

|一1水源水質(zhì)

授課題目（章、節(jié)）

1—2水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)

1一3水處理方法概述

【目的要求】使學(xué)生了解水處理分類：水源水質(zhì)；水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)：水處理方法

【重點(diǎn)】水源水質(zhì)；水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；水在自然界及生產(chǎn)生活中的循環(huán)與利用；

【難點(diǎn)】

內(nèi)容

【本講課程的引入】

【本講課程的內(nèi)容】

城市給水處理

1、參考書：《給水處理理論與設(shè)計(jì)》

《當(dāng)代給水與廢水處理原理》

《水處理工程》

《水處理技術(shù)》

《反應(yīng)工程》

《工業(yè)水處理技術(shù)》

《給水與污染控制工程》

《論水的混凝》

《冷卻塔》

《水工業(yè)工程設(shè)計(jì)手冊(cè)》

《給排水設(shè)計(jì)手冊(cè)》

第1章水處理概論

一、水處理：是給排水的主干課。

1、目的：

（1）去除水中影響使用水質(zhì)的雜質(zhì)以及污泥的處置。

（2）為了滿足用水要求，向水中加入新的成份與改變水的化學(xué)性質(zhì)（緩

蝕劑、阻垢劑）。

（3）改變水的物理性質(zhì)。（冷卻、降低水的粘度）

2、分類:

（城市給水處理：達(dá)到飲用

〔給水處理：\水水質(zhì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。

達(dá)到用水所〔工業(yè)給水處理：達(dá)到相應(yīng)

水處理<需水質(zhì)要求的工業(yè)用水標(biāo)準(zhǔn)C

（標(biāo)準(zhǔn)）

（城市（市政）污水處理：

I污水處理:r達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。主要是去除有機(jī)物。

〔工業(yè)污水處理：達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)或回用

（再用）標(biāo)準(zhǔn)。污染物的多樣性。

給水處理與污水處理的區(qū)別和劃分：

1、污水處理以排放為目的。

2、給水處理以供水（回用、再用）為目的。

3、工藝上：由于水源地水污染越來(lái)越重，

4、和污水處理的回用、再用。其區(qū)別越來(lái)越小。

5、工業(yè)水處理工藝多種多樣。

§1一1水源水質(zhì)

一、原水中的雜質(zhì)

1、水源：江、河、湖（水庫(kù)）、海、地下水（污水處理廠的出水）。取

自任何水源的水中，都不同程度地含有各種各樣的雜質(zhì)。

2、水中雜質(zhì)形成的原因：

由于水的性質(zhì)：a、極性；使一些物質(zhì)溶解。b、粘度小；c、比重適宜;

d、易流動(dòng)；使一些比重相近的雜質(zhì)混雜在水種。

3、水中雜質(zhì)的來(lái)源：

A、自然過(guò)程：例如，地層礦物質(zhì)在水中的溶解，水中微生物的繁殖及

其死亡殘骸，水流對(duì)地表及河床沖刷所帶入的泥砂和腐殖質(zhì)等等。

B、人為因素：人類活動(dòng)造成的污染，即工業(yè)廢水、農(nóng)業(yè)污水及生活污

水的污染。

4、水中雜質(zhì)分類：

（1）、按尺寸分類：

I、溶解物質(zhì):離子，低分子。0.05nm（ir）-lnm,水呈透明狀（真溶液）。

II、膠便：粘土、細(xì)菌、病毒、腐殖、蛋白質(zhì)等。特點(diǎn)：帶電微粒。（天

然水中的膠體一般帶負(fù)電荷，有機(jī)高分子物質(zhì)通常也屬于膠體一

類。）Inm?1pm之間。

III、懸浮物:尺寸較大，大于lOOnm。

特點(diǎn)：易于在水中下沉或上浮。

注：膠體與懸浮物的區(qū)別在于電性的顯著否，有一過(guò)渡段，lOOnm?1pm。

（2）按化學(xué)性質(zhì)分類：

I、有機(jī)物雜質(zhì):（又分：可生物降解；難生物降解；不可生物降解。

IK無(wú)機(jī)物雜質(zhì)。

（3）溶解的氣體，02,C02,（H2CO3）,N2O

（4）離子：

I、陽(yáng)離子：Ca2',Mg2*,Na'o

K，屋1，虻，魚＞（少量）

口、陰離子：HCO-so：-,cr；

HSi（V,CO："Wo（少量）

二、天然水質(zhì)特點(diǎn)：

1、地卜.水:

I、水質(zhì)清澈，水溫穩(wěn)定，不易受污染。

H、硬度高60?300mg/L（CaO）,少數(shù)地區(qū)可達(dá)300?700mg/L。

IH、含鹽量高；含鐵、缽高。（有時(shí)含有放射性物質(zhì)；有毒物質(zhì)。）

2、江河水:I、含濁度：由四季變化，西北地區(qū)有高達(dá)數(shù)百Kg/n?。

II、含鹽量、硬度低于地下水，15~30ng/L。

I1K易受污染，水溫不穩(wěn)定。

3、湖泊、水庫(kù)：I、特點(diǎn)：流動(dòng)性小，貯存時(shí)間長(zhǎng)，經(jīng)過(guò)了長(zhǎng)期的自然沉

淀，蒸發(fā)，補(bǔ)充等自然活動(dòng)。

II、常規(guī)下濁度低，（特大風(fēng)浪時(shí)，暴雨時(shí)泛起湖底泥沙

有較大濁度。）視湖的鹽分分：淡水湖

微咸水湖（含鹽量1000mg/L以上）

咸水湖（含鹽量可達(dá)數(shù)萬(wàn)mg/L）

III、易受污染,不穩(wěn)定。

4、海水：I、含鹽量高，C1化物為主，約占89機(jī)硫化物次之。濁度低。

II、已有污染情況，自凈能力大。（并非無(wú)限）

地表水：與地下水相對(duì)的所有的水體。

三、水源污染

1、人類活動(dòng)是水體污染物的主要來(lái)源。

2、分類：有機(jī)污染物（已發(fā)現(xiàn)：源水中有2221種，飲用水中765種）

無(wú)機(jī)污染物（其中包括重金屬）。

有機(jī)污染物：有些對(duì)人體具有毒害。

毒害種類：直接、簡(jiǎn)接、急性、慢性、顯性、隱性。

其中有三致物質(zhì)：致癌、致畸、致突變。

這部分內(nèi)容正處于研究階段。

§1—2水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)

什么是水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)：用來(lái)規(guī)范水質(zhì)的若干水質(zhì)參數(shù)指標(biāo)。給水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)

是用水對(duì)象（包括飲用和工業(yè)用水等）所要求的各項(xiàng)水質(zhì)參數(shù)應(yīng)達(dá)

到的指標(biāo)和限值。

生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn):與人類健康和生活使用直接相關(guān)的水質(zhì)參數(shù)指標(biāo)。

工業(yè)用水標(biāo)準(zhǔn):與該工業(yè)使用直接相關(guān)的水質(zhì)參數(shù)指標(biāo)。

污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn):為保持水體良好狀態(tài)的排放水水質(zhì)參數(shù)指標(biāo)。

自來(lái)水公司：自來(lái)水公司（簡(jiǎn)稱水司）分四類：各類分別執(zhí)行暫行水

質(zhì)目標(biāo)。

第一類水司：指最高日供水量超過(guò)100萬(wàn)立方米的直轄市、對(duì)外開(kāi)放城

市、重點(diǎn)旅游城市和國(guó)家一級(jí)企業(yè)的水司，水質(zhì)目標(biāo)共列出88項(xiàng)

水質(zhì)指標(biāo)。

第四類水司：最高日供水量小于10萬(wàn)立方米的小城鎮(zhèn)水司，水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)

按現(xiàn)行《標(biāo)準(zhǔn)》執(zhí)行。

第二和第三類水司：則介于第一和第四類水司之間。有條件時(shí)，應(yīng)盡

量提高飲用水水質(zhì)。當(dāng)水源污染較嚴(yán)重時(shí)，水質(zhì)檢測(cè)項(xiàng)目不能限于

現(xiàn)行（標(biāo)準(zhǔn)），水質(zhì)指標(biāo)應(yīng)力求向一類水司水質(zhì)目標(biāo)靠近。

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一、生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)：(隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展，是動(dòng)態(tài)變化

的。1956年首次，至1985年第4次修訂現(xiàn)執(zhí)行GB5749-85)

1、感官性狀和一般化學(xué)指標(biāo)：

感官性狀:又稱物理性狀，人的視覺(jué)，味覺(jué)，嗅覺(jué)等表中的前四項(xiàng)：

主要是人的厭惡感，不一定對(duì)人健康構(gòu)成危害。色、渾濁度NTU

(NephelometricTurbidityUnits)散射濁度單位、臭和味、肉眼

可見(jiàn)物。

按感官性狀或使用要求制訂標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)：鈉、鉀、鈣、鐵、鋅、鎂、氯

等是人體必需的化學(xué)元素，對(duì)人體健康有益的化學(xué)物質(zhì)，但不希望

過(guò)量，如含量過(guò)多，往往會(huì)對(duì)生活使用產(chǎn)生種種不良影響。

(1)鐵：鐵是合成血紅蛋白和氧化酶等所必需的元素，但水中含鐵量

過(guò)高時(shí)，會(huì)使衣物器皿染色并形成令人厭惡的沉淀或異味。

（2）銅：銅能參與人體細(xì)胞的生長(zhǎng)、增殖和某些酶系統(tǒng)的活化過(guò)程，

但銅含量超過(guò)lmg/L時(shí)，可使衣物及白瓷器皿染成綠色。

（3）鋅：鋅是酶的組成部分，參與新陳代謝，但水中鋅含量超過(guò)5mg

/L時(shí)，便使水產(chǎn)生金屬澀味甚至使水混濁。

（4）硬度：近年來(lái)國(guó)外有專家研究表明，人們長(zhǎng)期飲用硬度過(guò)低（即

鈣、鎂含量過(guò)低）的水，心血管疾病及癌癥發(fā)病率增高，但硬度過(guò)高

的水，會(huì)使燒水壺結(jié)垢并用以洗衣時(shí)浪費(fèi)肥皂。

以上這類物質(zhì)含量均按感官性狀或使用要求制訂標(biāo)準(zhǔn)。

按感官性狀要求制訂標(biāo)淮的還有：（第三類）是對(duì)人體健康無(wú)益但一般情

況下毒性也很低的物質(zhì)。

（1）揮發(fā)酚類：酚具有惡臭，飲水加氯消毒時(shí)肝形成的氯酚惡臭更甚。

（2）陰離子合成洗滌劑：陰離子含成洗滌劑含量超過(guò)0.5mg/L時(shí)，水

即有異味并起泡沫。

因?yàn)椋|(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中有些化學(xué)物質(zhì)或化學(xué)指標(biāo)是與感官性狀相聯(lián)系的。

所以，將感官性狀和一般化學(xué)指標(biāo)安排在一起。

2、毒理學(xué)指標(biāo)：有毒物質(zhì)，伸、汞、鎘、銘、氟化物、氯仿、苯并（a）

花等。

有毒物質(zhì)一般由于水源污染造成，未受污染的天然水中，有毒

物質(zhì)很少（個(gè)別除外，高氟水源）。有些有毒物質(zhì)含量高時(shí)會(huì)引起

急性中毒，而大多數(shù)有毒物質(zhì)往往在人體內(nèi)積蓄引起慢性中毒。各

種有毒物質(zhì)的毒性表現(xiàn)各不相同。

（1）鼠化物：有劇毒，一次攝入50?60mg會(huì)致死，主要作用于某些呼

吸酶，引起組織內(nèi)窒息，影響呼吸中樞及血管舒縮中樞。低劑量慢

性中毒時(shí)，甲狀腺激素生成量減少。飄化物會(huì)使水產(chǎn)生杏仁味，其

嗅覺(jué)閾濃度為0.lmg/L,但此濃度對(duì)人體健康己會(huì)構(gòu)成危害，故按

毒理學(xué)要求，水中含量不得超過(guò)0.05mg/L。

（2）汞及其化合物：在人體內(nèi)積蓄。主要對(duì)人的神經(jīng)系統(tǒng)、心臟、腎

臟和腸胃有毒害作用。

（3）鎘的化合物：能積蓄于人體軟組織中，引起腎臟器官病變并影響

酶的正常活動(dòng)。有資料認(rèn)為，攝取過(guò)量鎘還會(huì)引起骨痛病。

（4）伸：（也是人體所需元素，它參與細(xì)胞代謝過(guò)程），但過(guò)量碑化

物可引起毛細(xì)血管、新陳代謝和神經(jīng)系統(tǒng)等病變。

（5）硒：（也是人體所需元素。有關(guān)資料稱，克山病與人體中硒攝入

量過(guò)少有關(guān)。）過(guò)量硒對(duì)人的肝、腎、骨髓和中樞神經(jīng)有破壞作用。

（6）氟：（也是人體必需元素，人體缺氟會(huì)引起踽齒。）過(guò)量氟能引起

牙斑釉和骨硬化。

碑、硒和氟等雖然希是人體所需元素，但毒性均較明顯，故按毒理學(xué)

要求限制水中的含量。

（7）四氯化碳、氯仿、苯并（a）花等：屬有機(jī)污染物，已確認(rèn)為致

癌物或可疑致癌物。當(dāng)前，人們對(duì)飲水中有機(jī)污染物更加重視。

我國(guó)《標(biāo)準(zhǔn)》與歐共體國(guó)家和美國(guó)等水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的主要差距是在有機(jī)污

染物方面所列項(xiàng)目較少。

一類水司暫行水質(zhì)目標(biāo)中所增項(xiàng)目，有機(jī)物占相當(dāng)大比例。

水中各種化學(xué)物質(zhì)與健康的關(guān)系實(shí)際上相當(dāng)復(fù)雜，有些至今仍不很清

楚。

近來(lái)美國(guó)有資料認(rèn)為，水中含氟量過(guò)高會(huì)引起心血管病和癌癥發(fā)病率

增加。人體缺硒可能與惡性腫瘤有關(guān)。

進(jìn)入人體內(nèi)的各種元素之間還存在生理協(xié)同作用與拮抗作用。

協(xié)同作用:當(dāng)兩種元素在人體內(nèi)所引起的共同作用大于同樣含量下兩

者分別所起作用之和時(shí)，稱協(xié)同作用。例如，銅和鐵可能起協(xié)同作

用，沒(méi)有銅，鐵就不能進(jìn)入血紅蛋白分子，故鐵元素充足而缺銅時(shí)

也同樣會(huì)發(fā)生貧血癥。

桔抗作用:當(dāng)兩種元素共同作用，使其中一種或兩種分別所起作用受

到削弱時(shí)，稱桔抗作用。有資料報(bào)導(dǎo)：硒對(duì)抻、汞、鎘的毒性有緩

和作用：鋅對(duì)鎘的毒性也有減弱作用。這些就是桔抗作用結(jié)果。

近年還有研究資料報(bào)導(dǎo)：人體所需主要元素得到滿足時(shí)，非主要元素

就難被吸收。(濃度影響的化學(xué)位的變化。)

例如，若水中鈣、鎂含量較高而鉛含量少時(shí)，人體將會(huì)選擇吸收主要

元素鈣、鎂，而將非主要元素鉛排泄掉；但若鈣、鎂含量也低，細(xì)

胞就可能吸收非主要元素鉛，從而導(dǎo)致蛋白質(zhì)或酶機(jī)能障礙。

3、細(xì)菌學(xué)指標(biāo)：細(xì)菌總數(shù)、總大腸菌數(shù)和余氯三項(xiàng)。

(1)細(xì)菌總數(shù)：水為傳媒的傳染病很多。病原微生物包括：致病細(xì)菌、

病毒及病原原生動(dòng)物。要直接測(cè)定各種病原微生物顯然不可能。指

標(biāo)采用細(xì)菌總數(shù)和總大腸菌數(shù)作為例行檢測(cè)指標(biāo)，間接反映水中病

原微生物密度或致病的可能程度。

(2)總大腸菌數(shù)：反映病原菌消失程度，有些大腸菌本身就是致病菌。

大腸桿菌不僅在人的糞便中普遍存在，而且數(shù)量最多，當(dāng)水中大腸

菌類很少時(shí)，病原菌將不復(fù)存在。因大腸桿菌的檢驗(yàn)也較方便，故

目前以總大腸菌數(shù)作為水質(zhì)指標(biāo)。但大腸桿菌作為病毒和原生動(dòng)物

胞囊替代指標(biāo)還很不夠。

近年來(lái)發(fā)現(xiàn)的0175大腸菌和1975年引起腸瀉流行病的產(chǎn)毒大腸埃希氏

菌亞類，改變了多年來(lái)認(rèn)為大腸菌不屬于致病菌的概念。

(3)余氯：余氯量指用氯消毒時(shí)，加氯后經(jīng)過(guò)一定接觸時(shí)間，水中尚

含的剩余游離性氯量。

作用：保證在供水過(guò)程中繼續(xù)維持消毒效果，抑制水中殘存的病原微

生物在管網(wǎng)中再度繁殖；還可作為水質(zhì)受到再度污染的指示信號(hào)。

故《標(biāo)準(zhǔn)》中將余氯列入細(xì)菌學(xué)指標(biāo)中。

水廠中濁度的去除程度，與病毒和原生動(dòng)物的消失程度相關(guān)。降低水

的濁度也有利于病原微生物的去除。

4、放射性指標(biāo)：

（1）、總a放射性：0.IBq/L

（Bq放射性活度，單位貝可勒爾）

（2）、總B放射性：IBq/L

工業(yè)用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)：

工業(yè)用水種類繁多，水質(zhì)要求各不相同。水質(zhì)要求高的工藝用水，不

僅要求去除水中懸浮雜質(zhì)和膠體雜質(zhì)，而且還需要不同程度地去除

水中的溶解雜質(zhì)。

1、食品、釀造及飲料工業(yè)的原料用水，水質(zhì)要求應(yīng)當(dāng)高于生活飲用水

的要求。

2、紡織、造紙工業(yè)用水，要求水質(zhì)清澈，且對(duì)易于在產(chǎn)品上產(chǎn)生斑點(diǎn)

從而影響印染質(zhì)量或漂白度的雜質(zhì)含量，加以嚴(yán)格限制。如鐵和缽

會(huì)使織物或紙張產(chǎn)生銹斑。水的硬度過(guò)高也會(huì)使織物或紙張產(chǎn)生鈣

斑。

3、對(duì)鍋爐補(bǔ)給水水質(zhì)的基本要求是：凡能導(dǎo)致鍋爐、給水系統(tǒng)及其它

熱力設(shè)備腐蝕、結(jié)垢及引起汽水共騰現(xiàn)象的各種雜質(zhì)，都應(yīng)大部或

全部去除。

鍋爐壓力和構(gòu)造不同，對(duì)水質(zhì)要求也不同。汽包鍋爐和直流鍋爐的補(bǔ)

給水水質(zhì)要求相差懸殊。鍋爐壓力愈高，水質(zhì)要求愈高。

低壓鍋爐（壓力小于2450kPa）,主要限制給水中的鈣、鎂離子含量，

氧量及pH值。水的硬度符合要求時(shí)，即可避免水垢的產(chǎn)生。

電子工業(yè)：需要純水。電子工業(yè)零件的清洗及藥液的配制等，都需要

純水。特別是半導(dǎo)體器件及大規(guī)模集成電路的生產(chǎn)，幾乎每道工序

均需高純水進(jìn)行清洗。高靈敏度的晶體管和微型電路所需的高純

水，總固體殘?jiān)鼞?yīng)小于lmg/Lo電阻率（在25c左右）應(yīng)大于10

X106℃Qcmo水中微粒尺寸即使在1即左右，也會(huì)直接影響產(chǎn)品

質(zhì)量甚至成次品。

工業(yè)冷卻水：（水是最廉價(jià)、最優(yōu)良的傳熱介質(zhì)。）生產(chǎn)過(guò)程中常需要

大量冷卻水用以冷凝蒸氣以及工藝流體或設(shè)備降溫。冷卻水首先要求

水溫低，同時(shí)對(duì)水質(zhì)還有其它要求：懸浮物；藻類；微生物。危害：

使管道和設(shè)備堵塞；在循環(huán)冷卻系統(tǒng)中的結(jié)垢、腐蝕和微生物繁殖。

§1-3給水處理方法概述

水處理工藝特點(diǎn)：經(jīng)濟(jì)；實(shí)用；技術(shù)成熟。

1、地表水常規(guī)處理工藝：（澄清）

加藥混凝一沉淀f過(guò)濾f消毒

去處對(duì)象：懸浮物；膠體；滅活致病微生物。

2、預(yù)處理：在常規(guī)處理工藝之前的工藝。

預(yù)處理一常規(guī)處理工藝

包括：沙預(yù)沉池或沉沙池、粉末活性炭吸附法；臭氧或高缽酸鉀氧化

法；生物氧化法、曝氣法，水庫(kù)蓄存法等。

目的：去除水中有機(jī)污染物，除味、除臭、除色作用。使原水適宜常

規(guī)處理工藝正常工作。

3、深度處理：置于常規(guī)處理后的水處理工藝。

常規(guī)處理一深度處理

包括：粒狀活性炭吸附法；臭氧切粒狀活性炭聯(lián)用法、生物活性炭法：化

學(xué)氧化法：光化學(xué)氧化法、超聲波於紫外線聯(lián)用法。（物理化學(xué)氧化法。）

膜濾法等。

目的：去除水中溶解性的有毒有害物質(zhì)，三致物質(zhì)（具有致癌、致畸、

致突變的有機(jī)污染物）或三致前體物（如所腐植酸等）

基本原理：吸附、黛化、生物降解、膜濾。

澄清和消毒

地表水為水源的生活飲用水、工業(yè)用水的常用處理工藝。

澄清工藝通常包括:混凝、沉淀（過(guò)濾）。

處理對(duì)象：水中懸浮物和膠體雜質(zhì)。

過(guò)程：原水加藥一混凝（懸浮物和膠體形成大顆粒絮凝體）一沉淀（重

力分離包括氣浮）。

過(guò)濾

過(guò)濾：利用粒狀濾料截留水中雜質(zhì)的構(gòu)筑物。置于混凝和沉淀構(gòu)筑物

之后，進(jìn)一步降低水的渾濁度。

有效的混凝、沉淀和過(guò)濾，能有效地降低水的濁度，并對(duì)水中某些有

機(jī)物。細(xì)菌及病毒等的去除也有很大效果

消毒

消毒：滅活水中致病微生物的過(guò)程。

主要消毒方法：水中投加消毒劑以殺滅致病微生物。普遍采用的消毒

劑是氯，也有采用漂白粉、二氧化氯及次氯酸鈉等。臭氧消毒也是

一種消毒方法。

除臭、除味

屬飲用水凈化中所需的特殊處理法。

工藝：活性炭吸附；氧化法；曝氣法；微濾；氣浮法等。

活性炭吸附或氧化法：去除水中有機(jī)物所產(chǎn)生的臭和味：

曝氣法：去除溶解性氣體或揮發(fā)性有機(jī)物所產(chǎn)生的臭和味：

微濾或氣浮法：去除因藻類繁殖而產(chǎn)生的臭和味。也可在水中投加除

藻藥劑；

除鹽措施：去除因溶解鹽類所產(chǎn)生的臭和味。

除鐵、除鎰

常用方法：自然氧化法和接觸氧化法。

設(shè)置曝氣裝置、氧化反應(yīng)池和砂濾池；

設(shè)置曝氣裝置和接觸氧化濾池。

工藝系統(tǒng)的選擇：根據(jù)是否單純除鐵還是同時(shí)除鐵、除鎰，原水中鐵、