第一章 水質(zhì)指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)

第一章水質(zhì)指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)第一頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期四第一節(jié)水的物理化學(xué)特征一水的物理特性（1）比熱水的比熱在所有液體和固體物質(zhì)中是最大的，同時(shí)具有很大的蒸發(fā)熱和溶解熱，所以使得天然水體可以調(diào)節(jié)氣候溫度，冷卻、儲存及傳熱的優(yōu)良載體介質(zhì)。被大量地用作工業(yè)冷卻介質(zhì)或加熱介質(zhì)。水的高比熱是由于水能形成分子間氫鍵所引起的。第二頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期四（2）水是一種強(qiáng)極性分子（3）水與它的同族氫化物比較，熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、熔化焓、蒸發(fā)焓都異常高（4）水密度反常第三頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期四二水的化學(xué)性質(zhì)

（1）水的熱穩(wěn)定性水的離解度可以作為水的熱穩(wěn)定性的反應(yīng)。隨著溫度的升高，水的離解度增大，1000K時(shí)，水的離解度僅有3×10-5％，即使達(dá)到2400K，離解度也僅有2.94％，只占水的很小一部分。所以說水具有很高的熱穩(wěn)定性。（2）水合作用水分子是個(gè)極性分子，介電常數(shù)很大，當(dāng)水分子遇到極性化合物或離子化合物的正負(fù)離子時(shí)，水的偶極子將和這些化合物的正負(fù)端或離子間產(chǎn)生相互吸引，于是發(fā)生水合作用，增強(qiáng)溶質(zhì)的離解能力，形成具有一定數(shù)目的配位水分子的水合離子，如H3O+、[Fe(H2O)6]+、[Zn(H2O)4]+、[Cu(H2O)4]+

因此，水作為一種溶劑，是任何其它物質(zhì)都不能與之相比的。第四頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期四（3）水解作用（4）水分子間的質(zhì)子傳遞反應(yīng)水是一個(gè)弱電解質(zhì)，它可以產(chǎn)生微弱的電離，電離反應(yīng)式可表示為：

H2O+H2O===H3O++OH－第五頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期四第二節(jié)水質(zhì)及其指標(biāo)一、水質(zhì)水質(zhì)是指水和其中所含的雜質(zhì)共同表現(xiàn)出來的物理學(xué)、化學(xué)和生物學(xué)的綜合特性。各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)則表示水中雜質(zhì)的種類、成分和數(shù)量，是判斷水質(zhì)的具體衡量標(biāo)準(zhǔn)。雜質(zhì)按其在水中存在的狀態(tài)分三類：懸浮物質(zhì)：由大于分子尺寸的顆粒組成，它們靠浮力和粘滯力懸浮于水中。溶解物質(zhì)：由分子和離子組成，被水的分子結(jié)構(gòu)所支撐。膠體物質(zhì)：介于懸浮物質(zhì)與溶解物質(zhì)之間。第六頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期四物理性水質(zhì)指標(biāo)感官物理性狀指標(biāo)溫度、色度、嗅和味、渾濁度、透明度等其它物理性水質(zhì)指標(biāo)總固體、懸浮固體、溶解固體、可沉固體、電導(dǎo)率等.化學(xué)性水質(zhì)指標(biāo)一般的化學(xué)性水質(zhì)指標(biāo)pH、堿度、硬度、各種陽離子、陰離子、總含鹽量、一般有機(jī)物質(zhì)等有毒的化學(xué)性水質(zhì)指標(biāo)各種重金屬、氰化物、多環(huán)芳烴、各種農(nóng)藥等氧平衡指標(biāo)溶解氧DO、化學(xué)需氧量COD、生化需氧量BOD、總需氧量TOC等生物學(xué)水質(zhì)指標(biāo)細(xì)菌總數(shù)、總大腸菌數(shù)、各種病原細(xì)菌、病毒二水質(zhì)指標(biāo)第七頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期四1.物理性水質(zhì)指標(biāo)（1）感官物理性狀指標(biāo)：溫度、色度、嗅和味、渾濁度、透明度等（2）其它的物理性指標(biāo)：總固體、懸浮固體、溶解固體、可沉固體、電導(dǎo)率等.第八頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期四溫度水的許多物理特性、物質(zhì)在水中的溶解度以及水中進(jìn)行的許多物理化學(xué)過程都和溫度有關(guān)。地表水的溫度隨季節(jié)、氣候條件而有不同程度的變化，0.1-30℃地下水的溫度比較穩(wěn)定，8-12℃工業(yè)廢水的溫度與生產(chǎn)過程有關(guān)。飲用水的溫度在10℃比較適宜。測定：現(xiàn)場測定，與地點(diǎn)和深度有關(guān)，用0.1℃的汞溫度計(jì)。第九頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期四顏色和色度（1）純水是無色的。顏色有真色和表色之分。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。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。第十頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期四顏色和色度（2）一般只對天然水和用水作真色的測定。用鉑鈷標(biāo)準(zhǔn)比色法：氯鉑酸鉀K2PtCl6和氯化鈷CoCl2·6H2O配置的混合溶液作為色度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，規(guī)定1升水中含有2.491毫克K2PtCl6及2.00毫克CoCl2·6H2O時(shí)，即Pt的濃度為1毫克/升時(shí)所產(chǎn)生的顏色為1度（1。）測定水樣時(shí)，將水樣顏色與一系列具有不同色度的標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行比較或繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線在儀器上進(jìn)行測定。由于氯鉑酸鉀太貴，一般用重鉻酸鉀和硫酸鈷，稱鉻鈷比色法。第十一頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期四顏色和色度（3）對廢水和污水的顏色常用文字描述，如定性的或深淺程度的一般描述。必要時(shí)輔以稀釋倍數(shù)法：在比色管中將水樣用無色清潔水稀釋成不同倍數(shù)，并與液面高度相同的清潔水作比較，取其剛好看不見顏色時(shí)的稀釋倍數(shù)者，即為色度。第十二頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期四渾濁度和透明度（1）水中由于含有懸浮及膠體狀態(tài)的雜質(zhì)而產(chǎn)生渾濁現(xiàn)象。水的渾濁程度可以用渾濁度來表示。A.渾濁度與色度：B.渾濁度與懸浮物含量：懸浮物含量是水中可以用濾紙截留的物質(zhì)重量，是一種直接數(shù)量。渾濁度是一種光學(xué)效應(yīng)，表現(xiàn)出光線透過水層時(shí)受到的阻礙的程度，與顆粒的數(shù)量、濃度、尺寸、形狀和折射指數(shù)等有關(guān)。第十三頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期四渾濁度和透明度（2）-標(biāo)準(zhǔn)單位硅單位：以不溶性硅如高齡土、漂白土等在蒸餾水中所產(chǎn)生的光學(xué)阻礙現(xiàn)象為基礎(chǔ)，規(guī)定1毫克/升的SiO2所構(gòu)成的渾濁度為1度。標(biāo)準(zhǔn)燭單位：用蜂蠟和鯨腦蠟按一定規(guī)格制成標(biāo)準(zhǔn)燭，在直立的玻璃管下點(diǎn)燃，管中注入待測水樣，自上方俯視，逐漸增大水柱高度，直到燭焰恰不能再見到時(shí)為止，此水柱高度即為標(biāo)準(zhǔn)燭光值。第十四頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期四渾濁度和透明度（3）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(biāo)準(zhǔn)渾濁液，可成為標(biāo)準(zhǔn)肼單位：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，取兩溶液各5.0毫升混合靜置24小時(shí)，加水定容為100毫升，其渾濁度為400度。透明度與渾濁度相反，測定有鉛字法和十字法。第十五頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期四固體含量1.總固體（TotalSolids)：水樣在103-105℃下蒸發(fā)干燥后所殘余的固體物質(zhì)總量，也稱蒸發(fā)殘余物。2.懸浮性固體（SuspendedSolids)和溶解固體（dissolvedSolids):；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。3.揮發(fā)性固體（VolatileSolids)和固定性固體（FixedSolids):

在一定溫度下（600℃）將水樣中經(jīng)蒸發(fā)干燥后的固體灼燒而失去的重量。可略表示有機(jī)物含量。灼燒后殘余物質(zhì)的重量稱為固定性固體。第十六頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期四電導(dǎo)率水中溶解的鹽類均以離子狀態(tài)存在，具有一定的導(dǎo)電能力，因此電導(dǎo)率可以間接地表示出溶解鹽類的含量。電導(dǎo)率的大小受溶液濃度、離子種類及價(jià)態(tài)和測量方法的影響。電導(dǎo)率是指一定體積溶液的電導(dǎo)，即在25℃時(shí)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(dǎo)。mS/m或μS/cm。對天然水而言：TDS=（0.55-0.70）s第十七頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期四3.化學(xué)性水質(zhì)指標(biāo)（1）一般的化學(xué)性水質(zhì)指標(biāo)：

pH、堿度、硬度、各種陽離子、陰離子、總含鹽量、一般有機(jī)物質(zhì)等（2）有毒的化學(xué)性水質(zhì)指標(biāo)：各種重金屬、氰化物、多環(huán)芳烴、各種農(nóng)藥等。（3）氧平衡指標(biāo)：溶解氧DO、化學(xué)需氧量COD、生化需氧量BOD、總需氧量TOC等。第十八頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期四pH重要的水質(zhì)指標(biāo)之一。一般天然水體的pH值在6.0-8.5之間。最測定可用試紙法、比色法、電位法。試紙法雖簡單，但誤差大；比色法用不同的顯色劑進(jìn)行，比較不方便；電位法用一般酸度計(jì)。第十九頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期四硬度（Hardness)（1）致硬金屬離子有：

a.鈣、鎂離子;b.鐵、錳、鍶等二價(jià)陽離子;c.鋁離子、三價(jià)鐵離子按陰離子分：

碳酸鹽硬度：由鈣鎂的碳酸鹽、重碳酸鹽所形成，可經(jīng)煮沸而除去。暫時(shí)硬度。

Ca(HCO3)2=====CaCO3↓+CO2↑+H2O

非碳酸鹽硬度：由鈣、鎂的硫酸鹽、氯化物等形成，不受加熱的影響。永久硬度。第二十頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期四硬度（2）總硬度=鈣硬度+鎂硬度

=碳酸鹽硬度+非碳酸鹽硬度硬度的單位：

mmol/L、mg/L(以CaCO3計(jì)）法國度：10mg/L的CaCO3

德國度：10mg/L的CaO第二十一頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期四硬度(3)設(shè)S=碳酸鹽堿度+重碳酸鹽堿度

=2[CO3]+[HCO3-]1.當(dāng)1/2S＜H總時(shí):H碳酸鹽=1/2S,H非碳酸鹽=H總-1/2S2.當(dāng)1/2S=H總時(shí):H碳酸鹽=H總,H非碳酸鹽=03.當(dāng)1/2S＞H總時(shí):H碳酸鹽=H總,H非碳酸鹽=0,

負(fù)硬度=H總-1/2S,主要由鈉、鉀的碳酸鹽和重碳酸鹽構(gòu)成。第二十二頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期四堿度（1）定義：

水中能與強(qiáng)酸發(fā)生中和反應(yīng)的全部物質(zhì)。即水接受質(zhì)子的能力。包括各種強(qiáng)堿、弱堿和強(qiáng)堿弱酸鹽，有機(jī)堿等。天然水中的堿度主要有：CO32-、HCO3-、OH-、HSiO3-、H2BO3-、HPO4-、HS-和NH30等。其中CO32-、HCO3-、OH-是主要的致堿度陰離子。堿度的測定：用中和滴定法進(jìn)行。

用酚酞為指示劑測得的堿度為酚酞堿度P.

用甲基橙為指示劑測得的堿度為甲基橙堿度,或稱總堿度T。從酚酞變色到甲基橙變色之間的，所用去的H+的物質(zhì)的量，為M。

T=P+M第二十三頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期四三種堿度的計(jì)算表滴定結(jié)果氫氧化物堿度[OH-]碳酸鹽堿度2[CO32-]重碳酸鹽堿度[HCO3-]P=0

0

0

TP＜1/2T

0

2P

T-2PP=1/2T

0

T

0P＞1/2T

2P-T

2(T-P)

0P=T

T

0

0第二十四頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期四堿度（2）pH與碳酸鹽：

pH＞10，T=氫氧化物堿度;8.3＜pH＜10，T=2[CO32-]+[HCO3-];4.5＜pH＜8.3，T=[HCO3-];pH＜4.5，T=0。單位：

mg/L;meq/L;1meq/L=50mg/L的CaCO3=5法國度

=28mg/L的CaO=2.8德國度第二十五頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期四碳酸鹽的比例變化曲線第二十六頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期四酸度和游離CO2酸度是指水中能與強(qiáng)堿發(fā)生中和作用的物質(zhì)總量?？偹岫劝ǎ?/p>

a.強(qiáng)酸：HCl、HNO3、H2SO4等；

b.弱酸：CO2、H2CO3、H2S及有機(jī)酸；

c.強(qiáng)酸弱堿鹽：FeCl3、Al2(SO4)3等；總酸度≠氫離子濃度測定：中和滴定法。第二十七頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期四酸根硫酸根SO42-:

水垢的重要陰離子；可轉(zhuǎn)化成H2S惡臭和腐蝕現(xiàn)象。氯離子Cl-：海水達(dá)到18000mg/L;一般淡水?dāng)?shù)十到數(shù)百mg/L;超過500-1000mg/L時(shí)有明顯的咸味。硝酸根NO3-:

主要來源于有機(jī)物的生物降解。第二十八頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期四堿金屬Na+、K+:

其鹽類是溶于水的。它們的特性相近，常常合在一起測定。對水質(zhì)影響不很顯著。反映水中的含鹽量。第二十九頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期四鐵鐵在水中以二價(jià)和三價(jià)鐵的各種化合物形式存在。地表水中，鐵以三價(jià)鐵形式存在，可形成氫氧化鐵沉淀或膠體微粒。地下水中，鐵以二價(jià)鐵的形式，可達(dá)數(shù)十毫克/升。沼澤水中鐵可能以有機(jī)鐵的形式存在。易生成沉淀或銹斑、水垢組成物。第三十頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期四錳常與鐵伴隨，許多表現(xiàn)與鐵相似。在引用水水比鐵的危害性大。在水中以二價(jià)形式存在。有機(jī)錳會使水質(zhì)變壞，帶有異味。測定：比色法。第三十一頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期四硅酸天然水中含量在6-120mg/L之間；地下水比地表水中多。存在形態(tài)：單分子的正硅酸H4SiO4[Si(OH)4],可電離成SiO(OH)3-、SiO2(OH)22等。在高濃度、低pH時(shí)，可聚合為多核絡(luò)合物、高分子化合物以至膠體微粒。是水垢的主要離子，且難以去除。第三十二頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期四化學(xué)需氧量和耗氧量（1）定義：在一定嚴(yán)格的條件下，水中各種有機(jī)物質(zhì)與外加的強(qiáng)氧化劑（K2Cr2O4、KMnO4)作用時(shí)所消耗的氧化劑量，以氧（O）的mg/L表示。按氧化劑的不同，可分為；

A.重鉻酸鉀耗氧量（化學(xué)耗氧量ChemicalOxygenDemand=COD)B.高錳酸鉀耗氧量(耗氧量OxygenConsumed=OC)第三十三頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期四化學(xué)需氧量和耗氧量（2）

重鉻酸鉀法：在強(qiáng)酸性條件下，加熱回流2小時(shí)（有時(shí)加入催化劑），使有機(jī)物質(zhì)與重鉻酸鉀充分反應(yīng)。可將水中絕大多數(shù)有機(jī)物質(zhì)氧化，但對于苯、甲苯等芳香烴類化合物較難氧化。高錳酸鉀法：不能代表水中有機(jī)物的全部含量，一般水中不含氮的有機(jī)物質(zhì)在測定條件下易被高錳酸鉀氧化，而含氮的有機(jī)物就難分解。一般用于測定天然水和含容易被氧化的有機(jī)物的一般廢水。第三十四頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期四生化需氧量

BOD=BiochemicalOxygenDemanded

在人工控制的一定條件下，使水樣中的有機(jī)物在有氧的條件下被微生物分解，在此過程中消耗的溶解氧的mg/L數(shù)。按生物氧化的時(shí)間有；BOD5、BOD20。BOD包括不含氮有機(jī)物和含氮有機(jī)物中碳素部分。BOD不如COD徹底，BOD5只是一部分生化需氧量，所以BOD5比COD要低得多。第三十五頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期四總有機(jī)碳(TotalOrgnicCarbon)在900-950℃高溫下，以鉑為催化劑，使水樣氣化燃燒，有機(jī)碳即氧化成CO2，測量所產(chǎn)生的CO2量，在此總量中減去碳酸鹽等無機(jī)碳元素含量，即可求出水樣中的TOC。（注：需去除無機(jī)碳的干擾）因只考慮有機(jī)碳，排除了其他元素，仍不能直接反映有機(jī)物的真正濃度。已儀器化，用以間接表示水中有機(jī)物質(zhì)含量的綜合性指標(biāo)。第三十六頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期四總需氧量（TotalOxygenDemand)在特殊的燃燒器中，以鉑為催化劑，在900℃高溫下使一定兩的水樣氣化，其中有機(jī)物燃燒變成穩(wěn)定的氧化物時(shí)所需的氧量，結(jié)果以氧（O）的mg/L表示。測定時(shí)間只需3分鐘，可自動控制進(jìn)行。快捷簡便。測定結(jié)果比BOD、COD更接近于需氧量，一般認(rèn)為是真正的有機(jī)物完全氧化的總需氧量。第三十七頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期四灼燒減量是測定有機(jī)物含量的最簡單、最原始的方法。常用于含有機(jī)物量多的廢渣。把樣品在105℃下烘干去掉水分，稱重后用600℃灼燒，然后稱量得到減量，以此代表有機(jī)物。在此溫度下可使含碳及其它有機(jī)物燃燒揮發(fā)，而無機(jī)鹽揮發(fā)量卻可降至最低。第三十八頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期四含氮化合物有機(jī)氮是表明各種蛋白質(zhì)、氨基酸、尿素等含氮有機(jī)物總量的水質(zhì)指標(biāo)。有機(jī)氮是利用濃硫酸把全部有機(jī)物中的氮都分解轉(zhuǎn)化成氨，然后加以測定。有機(jī)氮在有氧條件下進(jìn)行生物氧化，逐步分解成無機(jī)的NH3、NH4+、NO2-

、NO3-等形態(tài)，NH3、NH4+稱為氨氮，NO2-

稱為亞硝酸氮，NO3-稱為硝酸氮。它們代表有機(jī)氮轉(zhuǎn)化成無機(jī)氮的各個(gè)不同階段。第三十九頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期四其它溶解氧常溫下水中氧的飽和量在4-14mg/L。海水中的含氧量為淡水的80%。用碘量法或儀器測定法進(jìn)行。硫化氫濃度達(dá)1mg/L時(shí)就有明顯的臭氣。油田地下水中可能含有大量的硫化氫。對混凝土和金屬產(chǎn)生侵蝕破壞作用。用碘量法測定。第四十頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期四第三節(jié)工業(yè)用水要求及水質(zhì)控制標(biāo)準(zhǔn)一、工業(yè)用水的水質(zhì)要求應(yīng)滿足生產(chǎn)用途的需要，保證產(chǎn)品的質(zhì)量，同時(shí)不會產(chǎn)生副作用，造成生產(chǎn)故障，損害技術(shù)設(shè)備，所以不同的工業(yè)用水對水質(zhì)提出多方面的要求，規(guī)定出一定的水質(zhì)指標(biāo)。規(guī)定往往不是由國家部門正式頒發(fā)的規(guī)范，而只是一些參考性質(zhì)的技術(shù)數(shù)據(jù)，結(jié)合具體情況在使用中予以限制。第四十一頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期四1.原料用水主要指飲料、食品制造工業(yè)、電解水、醫(yī)藥、藥劑制造工業(yè)等。

1.飲料、食品制造工業(yè)的水質(zhì)要求基本與生活飲用水相同。也有特殊，如：釀酒工業(yè)：考慮對微生物發(fā)酵過程的影響，鈣鎂作為營養(yǎng)料應(yīng)有一定量；Cl-

促進(jìn)糖化作用50mg/L