水污染控制原理與技術

1、LOGO第二章 水污染組分及衡量指標LOGO工業(yè)廢水一般不含有毒物質(zhì)，但是含有大量有機物、細菌、病原體。污染程度比工業(yè)廢水輕；水渾濁，色深，惡臭。PH 78；固體物質(zhì)含量0.1%0.2%。一種廢水含有多種污染物，根據(jù)污染物組分分為有機工業(yè)污染廢水，無機工業(yè)污染廢水，混合工業(yè)廢水；污染強度大，污染物質(zhì)多，治理難度大生活污水廢水的分類LOGOn水質(zhì)指標：能夠以切實可行的方法進行定量測定，同時又能夠表征所測水樣的水質(zhì)特性的指標稱為水質(zhì)指標。n 既適用于表征廢水性質(zhì)，也適用于表征所測水樣的是指特征的指標稱為水質(zhì)指標。n 用于表征廢水性質(zhì)時，習慣稱為污染指標LOGO水質(zhì)指標項目繁多 , 可以分為三大類

2、第一類 , 物理性水質(zhì)指標 第二類 , 化學性水質(zhì)指標 第三類 , 生物學水質(zhì)指標LOGO2.1物理組分及特征指標n 2.1.1 溫度n水溫是重要的水質(zhì)物理參數(shù)n水的許多物理特性、物質(zhì)在水中的溶解度以及水中進行的許多物理化學過程都和溫度有關。n地表水的溫度隨季節(jié)、氣候條件而有不同程度的變化，0-30。n地下水的溫度比較穩(wěn)定，8-12n工業(yè)廢水的溫度與生產(chǎn)過程有關。n飲用水的溫度在10比較適宜。LOGO2.1.1 溫度n 由于氣候條件的自然變化，水溫的指標也應該是改變的，標準規(guī)定： 認為造成的環(huán)境的水溫變化，應限制在：夏季周平均最大溫升1C，冬季周平均最大溫降2C。n 測定：現(xiàn)場測定，與地點和深

3、度有關n觀測儀器:分度值為0.2C，溫度范圍為0100C的普通水銀溫度計；可將溫度計提出水面度數(shù)的專用水銀溫度計；熱敏電阻溫度計；可同時測量水溫和氣溫的顛倒溫度計。LOGO2.1.2 色度n 色度是一項感官性指標。n 水的色度一般指真色而言：n顏色有真色和表色之分。n真色是由于水中所含溶解物質(zhì)或膠體物質(zhì)所致，即除去水中懸浮物質(zhì)后所呈現(xiàn)的顏色。n表色包括由溶解物質(zhì)、膠體物質(zhì)和懸浮物質(zhì)共同引起的顏色。n 主要測定方法：鉑鈷標準比色法（GB 11903-89)、鉻鈷比色法、稀釋倍數(shù)法(GB 11903-89)、分光光度法LOGO2.1.3 濁度n 天然水中由于含有各種顆粒大小不等的不溶解物質(zhì)，如泥沙

4、、纖維、有機物和微生物等而會產(chǎn)生渾濁現(xiàn)象。水的渾濁程度可用渾濁度的大小來表示。n 所謂渾濁度是指水中的不溶解物質(zhì)對光線透過時所產(chǎn)生的阻礙程度。n 渾濁現(xiàn)象是水的一種光學性質(zhì)。n 最早采用在蒸餾水中含有1mg/L的SiO2稱為1個渾濁度單位或1度；現(xiàn)在采用散射濁度單位（FTU）或甲NTU（用硫酸肼和六次甲基四胺混合液作為標準渾濁液0LOGO2.1.4 懸浮物n 水中的固體污染物主要以懸浮狀態(tài)、膠體狀態(tài)、和溶解狀態(tài)存在。而固體污染物，主要指固體懸浮物（SS）。n 水質(zhì)標準規(guī)定:水樣過濾后，濾樣截留物蒸干后的殘余固體量稱為懸浮性固體，濾過液蒸干后的殘余固體量。LOGO2.1.5 臭n 臭是檢驗原水和

5、處理水質(zhì)必測項目之一。n 測定臭的方法：n定性描述n臭強度近似定量法（臭閾試驗）n 自來是通過顆?；钚蕴恐o臭水LOGO2.1.6 電導率n 水中溶解的鹽類均以離子狀態(tài)存在，具有一定的導電能力，因此電導率可以間接地表示出溶解鹽類的含量。n 電導率的大小受溶液濃度、離子種類及價態(tài)和測量方法的影響。n 電導率是指一定體積溶液的電導，即在25時面積為1平方厘米，間距為1厘米的兩片平板電極間溶液的電導。mS/m或S/cm。n 對天然水而言：TDS=（0.55-0.70）sn 常用方法：電導儀法LOGO2.2 化學組分及特征指標2.2.1 pH值n pH 反映水的酸堿性質(zhì)。n 天然水體的 pH 一般在

6、 7.28.0 之間，決定于水體所在環(huán)境的物理、化學和生物特性。飲用水的適宜 pH 應在 6.58.5 之間。生活污水一般呈弱堿性，而某些工業(yè)廢水的 pH 偏離中性范圍很遠，它們的排放會對天然水體的酸堿特性產(chǎn)生較大的影響。大氣中的污染物質(zhì)如 SO2 、 NO2 等也會影響水體的 pH 。但由于水體中含有各種碳酸化合物，它們一般具有一定的緩沖能力。LOGO2.2.2 堿度n 水的堿度是指水接受質(zhì)子的能力。n 這個能力的大小可以由水中所有能與強酸發(fā)生中和作用的物質(zhì)所接受質(zhì)子的總量來量度。因此水的堿度也就是水中所有能與強酸相作用的物質(zhì)所接受H+的“物質(zhì)的量”之總和。這類物質(zhì)應包括各種強堿、弱堿和強堿

7、弱酸鹽，也包括有機堿等。n 天然水中的HCO3-、C032-、OH-和NH3等都會引起堿度。n 最主要的致堿陰離子：重碳酸鹽HCO3-、碳酸鹽C032-和氫氧化物OH-。 n 酸堿指示劑滴定法試用與一般非混濁、低色度地面水；電位滴定法適用于渾濁有色干擾水樣的測定。LOGO2.2.3 水中氯化物和余氯n 氯化物幾乎存在于所有水和廢水中，氯離子含量隨著礦物質(zhì)的增加而增加。n 氯離子含量較低時對人體無害；過多的氯離子會對金屬管道、鍋爐和構筑物造成腐蝕，阻礙植物生長。n 氯化消毒法：給水常規(guī)處理工藝。n 水中氯離子的測定采用容量法，包括硝酸銀滴定法（GB 11895-89、硝酸汞滴定法、。電位滴定法、

8、離子色譜法。LOGO2.2.4 水中含氮化合物n 水中含氮化合物是一項衛(wèi)生指標，可以反映水體受污染的程度和進程。n 氨氮、亞硝酸鹽氨等對人體和生物有毒害作用。n 氨氮對生物的危害主要是游離氨，測定方法有氣象分子吸收光譜法（HJ/T 195-2005)、納氏試劑比色法（GB 7479-87)、水楊酸分光光度法（GB 7478-87)、蒸餾-滴定法（GB 7481-87)、和電極法等。n 亞硝酸鹽的測定方法有氣相分子吸收光譜法（HJ/T 197-2005)、N-（1-萘基）-乙二胺比色法（GB 13589.7-92)、分光光度法（GB 7493-87)、離子色譜法等。n 總氮包括溶液中含氮化合物，

9、測試方法包括氣相分子吸收光譜法（HJ/T 199-2005)、過硫酸鉀氧化-紫外分光光度法（GB 11894-89)和加和法（凱氏氮、硝態(tài)氮）兩種。LOGO2.2.6 水中含硫化合物n 硫酸根是天然水體中八個主要離子之一。（CaCa2+2+、MgMg2+2+、NaNa+ +、K K+ +、HCOHCO3 3- -、SOSO4 42-2-、ClCl- -、NONO3 3- - )n硫酸鹽的測試方法有氣相分子吸收光譜法（HJ/T 200-2005)、硫酸鋇重量法（GB 11899-89）、鉻酸鋇光度法、鉻酸鋇間接原子吸收法(GB 13196-91)、EDTA容量法和離子色譜法等。n 地下水、特別是

10、溫泉水中常含有硫化物。n水中硫化物測定方法有碘量滴定法、亞甲基藍分光光度法（GB/T 16489-1996),直接顯色分光光度法（GB/T 17133-1997）、和硫離子選擇電極法等LOGO2.2.7 金屬離子n 水中的金屬離子，有些是人體必須的常量元素和微量元素，有些對人體有害的，如鎘、鉛、鉻、鋅、鎳、銅、鈷、砷等。 n 重金屬主要是指汞、鎘、鉛、鉻以及金屬砷等生物毒性顯著的重金屬(有人稱之為“五毒”) ，也包括具有毒性的重金屬鋅、銅、鈷、鎳、錫等。 n 金屬元素的測定廣泛采用分光光度法，原子吸收分光光度法、陽極溶出伏安法及容量法；容量法適用于常量元素測定LOGO2.2.7 金屬離子n 重

11、金屬污染物最主要的特性是在水體中不能被微生物降解, 而只能發(fā)生各種形態(tài)之間的相互轉化, 以及分散和富集的過程。這些過程統(tǒng)稱為金屬遷移。n 重金屬在水體中的遷移主要是下列物理化學作用: a.沉淀; b.吸附; c.氧化還原。n 在天然水體中, 一般重金屬產(chǎn)生毒性的范圍大致在110毫克/升, 毒性較強的金屬如汞、鎘的范圍在0.010.001毫克/升。 LOGO 鎘污染LOGO 汞污染LOGO2.3 有機污染物組分及指標n 水體中的有機物分類，按其最初的來源，可分為：n天然來源n植物n動物n礦物n人工合成：上述三個方面來源的有機物經(jīng)分解、合成等化學反應的產(chǎn)物。LOGOn 在環(huán)境監(jiān)測中，除了對必要的、

12、特定的有機化合物做單項測定外，一般采用簡潔方法，即測定一些綜合性能指標來反映水中有機物的相對含量。最常用的測定手段是利用大部分有機物比較容易被氧化這一共同特性，氧化方式大致有化學氧化、生物氧化和燃燒氧化三類，均是以有機物在氧化過程中所消耗的氧化劑的量換算成氧的數(shù)量來代表有機物的數(shù)量，如化學需氧量（COD）、生化需氧量你（BOD）和總需氧量（TOD）都屬于綜合性指標。而總有機碳（TOC）則是根據(jù)碳的變化來反映有機物的總量。LOGO2.3.1 化學需氧量（COD）n 化學需氧量指在一定條件下，水中易被氧化劑氧化的還原性物質(zhì)所消耗氧化劑的量（在酸性條件下，用強氧化劑特有機物氧化為CO2、H20所消耗

13、的氧量），結果以氧的質(zhì)量濃度（mg/L）表示。n 化學需氧量是一個條件性指標，會受加入的氧化劑的種類、濃度、反應液的酸度、溫度，反應時間及催化劑等條件的影響。LOGOn 氧化劑一般采用重鉻酸鉀。由于重鉻酸鉀氧化作用很強，所以能夠較完全地氧化水中大部分有機物和無機性還原物質(zhì)(但不包括硝化所需的氧量)，此時化學需氧量用CODcr，或COD表示。如采用高錳酸鉀作為氧化劑，則寫作CODMn。n 重鉻酸鉀法已經(jīng)成為國際上認定的COD測定的標準方法，適用于生活污水、工業(yè)廢水和收受污染水體的測定。LOGO2.3.2 生化需氧量(BODn）n 生化需氧量(BODn）是在一定條件下，一定時間內(nèi)（n指天數(shù)或時數(shù)）

14、氧化水樣（20）中的有機物時，微生物所需溶解的分子氧的總量。n 生化需氧量可評估某一水體中有機污染對氧含量影響的程度。n第一階段，有機物大部分分解為無機物；此階段消耗的氧才是要求的BOD；n第二階段，又稱硝化階段，主要是氨氧化過程。LOGOnBOD5是指在20下，微生物在5d的培養(yǎng)期間內(nèi)氧化分解水中有機質(zhì)所用的溶解氧分子的量。nBOD5存在一些缺點：n(1)當污水中含大量難降解物質(zhì)時，BOD5測定誤差較大；n(2)每次測定需5天，不能及時指導實際工作；n(3)廢水中如存在抑制微生物生長繁殖的物質(zhì)或不含微生物生長所需的營養(yǎng)時，將影響測定結果。 LOGOCOD和BOD的區(qū)別與意義項目BOD5COD

15、定義在有氧條件下，有機物可被微生物氧化分解所需的氧量（O2，mg/L）一定嚴格條件下，有機物被K2Cr2O7氧化所需的氧量（O2，mg/L）氧化動力微生物的生物氧化作用強氧化劑的化學氧化作用氧源水中的溶解氧（分子態(tài)氧）強氧化劑中的化合態(tài)氧意義測定生物可降解物質(zhì)的多少，可生化性判據(jù)（BODCOD），判斷生物可降解性的大小測定所有耗氧物質(zhì)（有機物和無機物），一般較BOD高，其差值表示不能被生物降解的有機物含量對研究水體的污染與自凈和污水的凈化效果來說，起數(shù)值都是重要資料，具有廣泛的應用價值和可比性。LOGOn 化學需氧量和生化需氧量的測定都是用定量的數(shù)值來間接地、相對地表示水中有機物質(zhì)數(shù)量的重要水

16、質(zhì)指標。如果同廢水中各種有機物質(zhì)的相對組成沒有變化，則這二者之間的相應關系應是CODBOD5。n 化學需氧量幾乎可以表示出水中有機物質(zhì)全部氧化所需的氧量，而生化需氧量則反映了能被微生物氧化分解的有機物質(zhì)氧化時所需的氧量。如果同一廢水的BOD5/COD0.3，一般認為此種廢水是適宜于采用生物化學處理方法的。比值越大，可生物處理性越強。如果此比值小于0.3，則說明該廢水中不可生物分解的有機物質(zhì)數(shù)量很多，需尋求其它的處理途徑。LOGO2.3.3 總有機碳（TOC）n 有機物都含有碳，通過測定廢水中的總含碳量可以表示有機物含量。n TOC和DOC可以由它們所含有有機結合碳的量正確地定義，并能采用現(xiàn)代化

17、儀器分析方法比較準確地測量。然而，目前并不知道這些化合物的組成，所以這兩個參數(shù)僅代表部分的總有機質(zhì)，不能定量地轉變成總值LOGOn 總有機碳(TOC)的測定方法是：向氧含量已知的氧氣流中注入定量的水樣，并將其送入以鉑為觸媒的燃燒管中，在900高溫下燃燒，用紅外氣體分析儀測定在燃燒過程中產(chǎn)生的CO2量，再折算出其中的含碳量，就是總有機碳T0C值。為排除無機碳酸鹽的干擾，應先將水樣酸化，再通過壓縮空氣吹脫水中的碳酸鹽。TOC的測定時間也僅需幾分鐘。LOGO2.3.4 可吸收紫外線的有機組分n 為確定溶于水中有機物的全部參數(shù)，作為重鉻酸鉀法得到的化學需氧量和溶解有機碳的一種補充，紫外吸收測量已成為一

18、種快速測定光譜吸收系數(shù)的方法，它可作為測定溶解有機物含量的一種間接方法。n 應用此方法時，必須保證水樣清亮，因為渾濁會產(chǎn)生錯誤結果。LOGO2.3.5 表面活性劑 n 表面活性物質(zhì)就是通常所說的去垢劑或表面活性劑，可用于清潔劑、洗潔劑、化妝品，也可作為工業(yè)產(chǎn)品的助劑，其應用范圍寬廣。n 大多數(shù)表面活性劑可溶于乙醇。因此，蒸發(fā)水樣的殘余物中可溶于乙醇的物質(zhì)的含量，即表示水樣中表面活性劑的含量（其他可溶于乙醇的物質(zhì)有干擾作用，所以第一次提取液再進行第二次提取很有必要）。LOGO2.3.6 酚n 酚是羥基和芳香環(huán)直接相連的一類物質(zhì)的總稱。廢水中通常含有多種酚，因為不能都進行測定，現(xiàn)在僅監(jiān)測揮發(fā)酚。n

19、 酚污染源分布比較廣泛，主要來自鋼鐵工業(yè)、煤氣發(fā)生站、焦化廠、煉油廠、石油化工廠、木材防腐廠、造紙廠、生產(chǎn)苯酚及苯類化合物的車間、絕緣材料和合成纖維、樹脂（如酚醛樹脂）等工業(yè)廢水LOGO2.3.7 礦物油 n 水中礦物油來自工業(yè)廢水和生活污水。n 測定礦物油的方法有重量法、非色散紅外法、紫外分光光度法、熒光法、比濁法。LOGO2.4 微生物學特征及指標n 2.4.1 水中的微生物 n 藻類可以當做水生微生物，通常用顯微鏡來監(jiān)測和計數(shù)。n 水中生物分析一般不做病毒分析。LOGO2.4.2 指示生物n 通常用來指示水中糞便污染的細菌是埃希氏大腸桿菌、糞鏈球菌、硫還原菌和孢子生物。此外，大腸桿菌、偽

20、單孢銅綠菌也可用于指示水中是否有影響衛(wèi)生的細菌點玷污。LOGOn 埃希氏大腸桿菌 規(guī)定飲用水的合格標準是在100ml水中（歐洲的礦泉水為250ml）未檢測出埃希氏大腸桿菌。n 糞鏈球菌 糞鏈球菌可以用富養(yǎng)培養(yǎng)的方法方便的檢出。規(guī)定在250ml水中不得監(jiān)測出糞鏈球菌。n 硫還原菌和生成孢子的厭氧菌 規(guī)定在20ml飲用水中不得多于1個硫還原菌和生成孢子的厭氧菌，在50ml礦泉水中不能檢出上述細菌。LOGOn 大腸桿菌 規(guī)定在100ml飲用水中不應檢測出類大腸桿菌，在250ml礦泉水中不得檢出n 偽單孢菌屬銅綠菌 規(guī)定偽單孢菌屬銅綠菌應在100ml飲用水中不被檢出，在250ml礦泉水中不得檢出LOG

21、O2.4.3 細菌學檢測法n 由于致病菌在水體中存在的數(shù)量較少，檢測技術比較復雜，因此常常不是直接檢測水中致病菌，而是選用間接指標即糞便污染的指示菌作為代表。常用腸道正常細菌在水中的存在及數(shù)量情況作為糞便污染的指示。 只有在特殊情況下才直接檢驗水中病原菌。n 常采用的細菌學檢測指標有細菌總數(shù)、總大腸菌群和糞大腸菌群等。LOGOn 1.細菌總數(shù)n 細菌總數(shù)是指1ml水樣在營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基中，于37經(jīng)24h培養(yǎng)后，所生長的細菌菌落的總數(shù)。n 2.總大腸菌群n 總大腸菌群是指一種需氧及兼性厭氧的，37生長是能時乳糖發(fā)酵，在24h內(nèi)產(chǎn)酸產(chǎn)氣的革蘭氏隱形無芽孢桿菌。 總大腸菌群的檢驗方法有發(fā)酵法及濾膜法兩

22、種。LOGOn 3.糞大腸菌群n 由于總大腸菌群既包括糞便污染，同時也包括非糞便污染的大腸菌總數(shù)，因此有必要在飲用水標準中增加糞大腸菌群這個指標，以便直接反映出水源是否受到糞便污染的信息，進一步確保流行病學的安全。LOGO2.5 病毒學特征及指標2.5.1 環(huán)境毒理學實驗的任務及意義 環(huán)境毒理學是用毒理學方法，研究環(huán)境污染物對人體健康的影響及其機理的學科。它是環(huán)境醫(yī)學的一個組成部分，也是毒理學的一個分支。 環(huán)境毒理學主要通過動物實驗來研究環(huán)境污染物的毒作用。環(huán)境污染物對機體的作用特點一般有：接觸劑量較小，長時間內(nèi)反復接觸甚至終生接觸，多種環(huán)境污染物同時作用于機體，接觸的人群易感性差異大事。LOGOn 環(huán)境毒理學的任務主要有三項:n 探索環(huán)境污染物及其在環(huán)境中的降解和轉化產(chǎn)物對機體造成的損害和作用機理n探索環(huán)境污染物對人體健康的早期觀察指標，即用最靈敏的探索手段，找出環(huán)境污染物作用于機體后最初出現(xiàn)的生物學變化；n定量評定有毒環(huán)境污染物對機體的影響，確定其劑量與效應的對應關系，為制定環(huán)境衛(wèi)生標準提供依據(jù)。LOGO2.5.2 毒理學實驗n 環(huán)境污染物對機體毒作用的評定，主要通過以下幾種動物實驗的方法進行：n急性毒性試驗 ：其目的是探明環(huán)境污染物與機體短時間接觸后所引起的損害作用，找出污染物的作用途徑、劑與效應的關系，并為進行各種動物試驗提供設計依據(jù)。n亞