第十一章水质特性分析
水质分析
例题：
有一混合气样20.00ml，通O2燃烧后体积减少 21.00ml，生成CO218.00ml，已知只含CO、 CH4、N2，求各成分%？
三、仪器
奥氏气体分析仪 主要组成部分： ① 量气管 100ml ② 吸收瓶：作用部分（直立玻璃管） 承受部分 每部分120~150mL ③ 燃烧瓶 ④ 梳形管：三通，两通，水准瓶
溶解氧的测定（DO）碘量法
在碱性条件下：Mn2++2OH-=Mn(OH)2 与水中氧作用 ：2Mn(OH)2+O2=2H2MnO3 4Mn(OH)2+O2+2H2O=4Mn(OH)3 c.酸化 H2MnO3+4H++2I-=Mn2++I2+3H2O 2Mn(OH)3+6H++2I-=2Mn2++I2+6H2O d.滴定 I2+2S2O32-=2I-+S4O62O2mg/L=(mv)Na2s2O3×8×1000/V水
吸收重量法
吸收后称重 如有机物燃烧生成H2O和CO2通过碱石棉CO2 被吸收，再通过过氯酸镁H2O被吸收，根据 增重，计算C、H
二、燃烧法
有些气体性质较稳定，如H2、CH4等，没有 适当的吸收剂，可用燃烧法。根据燃烧前后 体积的变化，生成CO2 量，消耗O2 及生成水 来列方程 求解。
燃烧方法
有一含H2、CH4、N2，气样20.00ml，精确加 入空气80.00mL燃烧后，KOH吸收CO2，剩 余 气 体 68.00mL ， 再 吸 收 O2 后 体 积 为 66.28mL，求各成分%？（空气中O2：21%， N2：79%）
第十一章 钢铁分析
第1章 污水的水量水质特性
第1章污水的水量水质特性Mogens Henze著1.1 污水水量污水流量具有不稳定和不均匀性，每年、每月、每日、每时都不相同。
当筹建一座污水处理厂时，对现有污水量、未来污水量及其变化的掌握是相当重要的。
以污水知识为基础，考虑将要处理的污水，可以进行污水处理厂的设计。
与此相关，进行水量的测定是有用的，若没有这样的测定数据，就应该做一下估算。
对未来污水水量，当然要考虑发展变化，例如，应该做一下分析预测。
1.1.1 污水水量的确定污水水量可用曲线法或图表法（计量）确定，图1.1给出了某处理厂的污水量变化情形，该曲线为生活污水量、工业废水量、公共设施污水量、入渗水量和渗漏水量的加和。
没理由把各个具体排放者的污水量作为曲线，以表示到达处理厂的污水量。
但在预测污水量及其变化时，建议通过分解各支流污水，来分析该曲线和汇水面积，这是因为分别预测各支流污水比较容易，这将在1.2节和1.5节中作简要论述。
在处理厂取样和测定往往是困难的，必须注意回流水（如上清液）的流量，它们一般在格栅和沉砂池之前混入原污水之中，使原污水难以准确测定。
图1.1所示的曲线，可用来查找所要查询的日期的最大小时流量（190m3/h）和平均小时流量。
若能得到足够数量的日流量测定值，就可计算出构成处理厂设计组成部分的两个重要参数，也就是：Q h,max某日最大小时流量的平均值（m3/h）Q h,av多日平均小时流量（m3/h）最大小时流量Q h,max，可根据若干个最大小时流量计算出来。
最大小时平均流量Q h,max，还可用作污水管道和塘的水力设计基础。
平均小时水量Q h,av，或2第1章废水，水量与水质每日的水量Q d,av，用于运行费用的计算。
1.1.2 污水水量的统计分析通过数据的统计处理，可得到一个更详细的污水变化信息。
水量的变化（24小时内的流量、最大小时流量、最大秒流量等）通常呈正态分布或对数正态分布。
由于不规则数据的存在，污水数据组不可能是理想的，若不规则数据太多，就需要对数据进行特殊处理。
南北方污水处理厂进水水质特性分析
南北方污水处理厂进水水质特性分析一、引言污水处理厂是为城市的废水处理提供有效解决方案的重要设施。
由于南北方气候和地质条件的不同，进水水质特性可能存在显著差异。
本文旨在对南北方污水处理厂的进水水质特性进行系统分析，以增进对污水处理过程的深度理解和优化。
二、南北方气候差异对水体影响1.降水状况南方地区气候潮湿多雨，年降水量较高，而北方地区气候干燥少雨，年降水量相对较低。
这导致南北方流域水量差异巨大，南方进水水质中水分含量较高。
2.温度影响由于南方气候暖和，水体温度较高，有利于细菌繁殖，导致进水水质中微生物浓度较高。
北方气候寒冷，水体温度较低，进水水质中微生物浓度相对较低。
三、南北方地质差异对水体影响1.土壤类型南方地区土壤多为红壤和黄壤，含有丰富的有机质，进水中有机物浓度较高。
北方则以黄土和草原土壤为主，有机质含量较低。
2.地下水条件南方地区地下水丰富，是许多地区的主要水源之一。
地下水中的溶解物质会通过降水和地下水循环进入城市污水，带入污水处理厂。
而北方地区地下水资源相对较少，进水中的溶解物质含量低。
四、南北方污水进水水质特性对处理过程的影响1. COD浓度差异由于南方进水水质中有机物浓度较高，COD（化学需氧量）浓度相对较高，污水处理厂需要实行更多的COD去除措施。
而北方进水水质中有机物浓度较低，COD浓度较低，COD去除工艺的处理难度较低。
2.微生物浓度差异由于南方进水水质中微生物浓度较高，处理过程中需要更多地重视细菌和病原体的去除。
而北方进水水质中微生物浓度较低，处理过程中对微生物的去除工艺要求相对较低。
五、南北方污水处理工艺选型1.南方选择适合高COD浓度污水处理的工艺，例如活性污泥法、生物接触氧化法等。
2.北方选择适合低COD浓度污水处理的工艺，例如运动床生物反应器、高级氧化反应器等。
六、南北方污水处理厂进水水质特性差异的影响因素1.地理因素南北方地理环境的差异导致了气候和地质条件的差异，从而影响进水水质特性。
水质工程11
水质工程11水质工程简介水质工程是指通过一系列的处理和改良工艺，提高水源的水质以满足不同用途的需求。
它对于人类的生活和工业制造都具有重要意义。
本文将从水质工程的定义、影响水质的因素、水质工程的处理方法等多个方面进行探讨。
一、水质工程定义水质工程是指对水源进行处理和改良，以从源头上提高水质的一系列工程技术和方法。
目的是使水源符合人类所需的各类水质标准，包括饮用水、工业生产用水以及农业用水等。
二、影响水质的因素1. 水源：不同的水源具有不同的水质特点。
地下水、河水、湖水等存在着不同程度的污染物，如重金属、细菌、氨氮等。
2. 城市排放：城市中的污水排放、工业废水排放等也是影响水质的重要因素。
其中，含有大量有机物和无机盐类的工业废水对水质的影响较大。
3. 农业活动：农业中使用的农药和化肥会通过排水系统进入水源，对水质产生负面影响。
4. 大气沉降：大气中的污染物，如酸雨、大气悬浮颗粒物等会通过降水作用进入水源，造成水质污染。
5. 自然因素：水环境中的自然因素，如流速、温度、氧含量等，也会对水质产生一定的影响。
三、水质工程的处理方法1. 细菌和病原体的处理：常见的方法包括消毒、紫外线辐射、臭氧氧化等。
其中，消毒是最常用的方法，可以通过加入氯来杀灭细菌。
2. 重金属的去除：重金属的去除通常采用物化方法，如沉淀、浮选和离子交换等。
这些方法可以将重金属离子与其他物质结合形成固体，从而达到去除的效果。
3. 有机物的处理：有机物的处理方法较为复杂，常见的方法有生物降解、活性炭吸附等。
其中，生物降解利用微生物将有机物分解为无害物质，而活性炭吸附则是利用活性炭对有机物进行吸附和去除。
4. 悬浮颗粒物的过滤：悬浮颗粒物的去除通常采用过滤方法。
过滤介质可以是石英砂、活性炭等，通过不同粒径的过滤介质，可以实现对不同大小颗粒的去除。
5. 温度和氧含量的调节：通过水质工程可以对水温和氧含量进行调节，以满足特定用途的需求。
常见的方法包括加热、降温和气体曝气等。
环境工程学实验教案
环境工程学实验教案第一章：环境工程学实验安全与规范1.1 实验安全教育介绍实验安全的重要性，强调实验过程中安全操作的必要性。
讲解实验室内的安全设施和急救设备的使用方法。
1.2 实验操作规范讲解实验操作的基本规范，包括实验衣着、个人防护装备的使用。
强调实验过程中的注意事项，如遵守实验流程、正确使用实验仪器等。
第二章：水环境污染实验2.1 污水水质分析学习使用化学分析方法对污水中的主要污染物进行定量分析。
实践操作污水采样、样品处理和分析实验。
2.2 污水处理技术实验学习并操作常见的污水处理技术，如沉淀、过滤、生物处理等。
探讨不同处理技术对水环境污染物的去除效果。
第三章：大气环境污染实验3.1 空气质量监测学习使用便携式空气质量监测设备进行大气污染物浓度的测定。
实践操作大气采样、样品处理和分析实验。
3.2 空气质量模拟实验通过模拟实验，研究不同来源的大气污染物对空气质量的影响。
探讨空气污染物的迁移、转化和控制策略。
第四章：固体废物处理与资源化实验4.1 固体废物特性分析学习使用物理、化学方法对固体废物进行特性分析。
实践操作固体废物的采样、样品处理和分析实验。
4.2 固体废物处理技术实验学习并操作常见的固体废物处理技术，如压实、破碎、焚烧等。
探讨不同处理技术对固体废物的资源化和减量化效果。
第五章：噪声环境污染实验5.1 噪声级测量实验学习使用噪声计测量噪声级，并分析不同噪声源的特性。
实践操作噪声采样、数据记录和分析实验。
5.2 噪声控制技术实验学习并操作常见的噪声控制技术，如隔声、吸声、消声等。
探讨不同控制技术对噪声环境污染的减轻效果。
第六章：土壤环境污染实验6.1 土壤采样与预处理学习土壤采样的方法和技术，了解土壤污染物的种类和来源。
实践操作土壤样品的采集、处理和分析实验。
6.2 土壤污染物分析学习使用化学分析方法对土壤中的污染物进行定量分析。
探讨土壤污染物的迁移转化规律及其对环境的影响。
第七章：环境监测与评价实验7.1 环境监测方法学习环境监测的基本方法，包括样品采集、分析方法和数据处理。
水质全分析项目
水质全分析项目引言概述：水质全分析项目是一项重要的环境监测活动，旨在评估水体的质量和安全性。
通过对水质进行全面的分析，可以了解水体中的各种物质含量，进而判断其是否符合相关的水质标准和要求。
本文将从五个大点出发，详细阐述水质全分析项目的内容和重要性。
正文内容：1. 水质参数分析1.1 pH值分析：pH值是衡量水体酸碱性的重要指标，对于不同的水体有不同的要求。
通过分析水体的pH值，可以判断其是否酸性或碱性，进而评估其对生态环境和人体健康的影响。
1.2 溶解氧分析：溶解氧是水体中生物生存和生态平衡的重要指标。
通过分析水体中的溶解氧含量，可以判断水体的富氧程度，进而评估其对水生生物的适宜性。
1.3 氨氮分析：氨氮是水体中常见的污染物之一，其含量超过一定标准会对水质造成严重影响。
通过分析水体中的氨氮含量，可以判断其是否受到污染，进而采取相应的治理措施。
1.4 高锰酸盐指数分析：高锰酸盐指数是评估水体中有机物氧化能力的指标。
通过分析水体中的高锰酸盐指数，可以判断水体中有机物的含量，进而评估其自净能力和水质状况。
1.5 水中微生物分析：水中微生物是评估水体卫生状况的重要指标。
通过分析水体中的微生物含量和种类，可以判断水体是否受到细菌、病毒等微生物的污染，进而评估其对人体健康的安全性。
2. 水质污染物分析2.1 重金属分析：重金属是水体中常见的污染物之一，其含量超过一定标准会对水质造成严重影响。
通过分析水体中的重金属含量，可以判断水体是否受到重金属污染，进而评估其对生态环境和人体健康的影响。
2.2 有机污染物分析：有机污染物是水体中常见的污染物之一，其含量超过一定标准会对水质造成严重影响。
通过分析水体中的有机污染物含量，可以判断水体是否受到有机污染物的污染，进而评估其对生态环境和人体健康的影响。
2.3 农药残留分析：农药残留是水体中常见的污染物之一，其含量超过一定标准会对水质造成严重影响。
通过分析水体中的农药残留含量，可以判断水体是否受到农药污染，进而评估其对生态环境和人体健康的影响。
11 裂隙水
层状岩层构造裂隙示意图
1-横裂隙； 2-斜裂隙； 3-纵裂隙； 4-层面裂隙； 5-顺层裂隙
夹于塑性岩层中的脆性岩层裂隙发育特征
单层厚度小的脆性岩层中裂隙密集均匀； 单层厚度大的脆性岩层中裂隙稀疏而不均匀
11.3 裂隙介质及其渗流 ▲裂隙及裂隙网络 a.不同规模、不同方向的裂隙通道相互连通构成 导水裂隙网络形成裂隙含水系统。 b.组成这一网络的裂隙按其规模可划分为三个级 别： (1)微小裂隙，这些裂隙导水能力很差，但由于 数量众多，具有一定的贮水意义（几十条/m） (2)中裂隙，是野外肉眼观察所能见到的最普遍 的裂隙，连通作用，储水导水作用（几条/m） (3)大裂隙（包括断层）在岩层中数量很少，但 张开宽度大，延伸远，在裂隙网络传输地下水的 功能上起主要控制作用 （1条/几m）
★断裂带的导水性
导水断层带是具有特殊水文地质意义的水文地质体， 它可以起到贮水空间、集水廊道与导水通道的作用。 ▲围岩本身裂隙不发育仅断层带局部破碎时，构成局部的 带状贮水空间，涌水量小； ▲发育于透水围岩的导水断层，不仅是贮水空间，还兼具 集水廊道功能，涌水量较大且稳定； ▲导水断层沟通若干个含水层及地表水体时，断层兼具贮 水空间、集水廊道与导水通道的功能，涌水量极大且长 期保持稳定； ▲当存在厚层隔水层且断层断距较大时，原来连通的含水 层可被切割成为相对独立的块段，断层构成隔水边界(阻 水作用）
物中的孔隙水相比较，具有以下特点： a.埋藏和分布具有不均匀性和各向异性。因为裂隙在岩层 中分布不均匀，裂隙发育带透水性强，含水丰富；反之含 水少。例如两个相距只有几米的钻孔，水量却相差数十倍。 b.形态多种多样。与孔隙水相比，除有与地层层位一致的 层状含水层外，还有断层带中的脉状水。它们不受层位限 制，具有复杂形态。 c.明显受地质构造因素控制。地质构造发育地带，构造裂 隙也发育，是裂隙水的富水地段；反之则差。 d.水动力条件复杂。埋藏在同一基岩中的裂隙水，不一定 具有统一的地下水面。而是由在含水系统中的各种成因的 裂隙相互切割、相互连通性不同决定的（见下图）。
《水文学与水资源》PPT课件
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Zuo Qiting
水资源学是对水资源进行评价、合理配置、综 合开发与合理利用和保护，为社会和经济的可持 续发展提供水的保证，处理好水资源和经济社会 发展及环境、生态系统间关系，以及对水资源实 行科学管理和保护经验的系统总结所形成的知识 体系，是指导水资源业务的理论基础（陈家琦等， 2002）。
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Zuo Qiting
单元水体水箱模型
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Zuo Qiting
对于单元水体，第n时段水量平衡关系式如下：
V n 1V n(InQ n) t （n=1,2,3……）
（13.3.1）
式单平中元均，水出V体流n 第量，。nV时n+1段—t —的——平第单均n位时输时段入段初量。和。末Q n单—元—水第体n时蓄段水单量元。水I n 体—的—
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Zuo Qiting
11.3.3.4 计算结果与分析
可再生性指数 的计n 算，关键涉及到单元水体的 蓄水容量 和维Vm持ax 水循环再生系统所需的最小蓄水 量降水的和确径定流Vmi。n系在列实资例料中，，并参根考据流单域V元m的ax 子地流形域数的据多进年行 确定。 则需要兼Vm顾in 经济、社会和生态环境需水量 进行综合确定。在计算时由于缺少上述资料， 可 按 的1V0min%进行V取max 值。
27
Zuo Qiting
11.3.3.2 研究方法
在数字高程模型（DEM）基础上，将马连河流 域分成7个子流域，并提取各子流域的水文特征 值。本例利用SWAT模型方法来建立马连河流域 分布式水文模型。
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第十一章 水质特性
主要内容
一．
地球上水的物理性质
地球上水的化学性质
二．
三．
地球上水的分布与水资源
一、物理性质
1.
水的形态及其转化
水的热力学性质
2.
3.
水的温度
水的密度 水色与透明度
4.
5.
1. 水的形态及其转化
（1）水分子的结构
由一个氧原子和两个氢原子组成。键角104031’,O-H 键长为0.9568埃。
天然水中各种元素的离子、分子与化合物的总量称为矿化 度。 各种溶解质在天然水中的累积和转化，是天然水的矿化过 程。
2. 天然水的矿化过程
1）溶滤作用：土壤和岩石中某些成分进入水中的过程。 2）吸附性阳离子交替作用：天然水中离子从溶液中再转移
到胶体上是吸附过程。
H+＞Fe3+＞Al3+＞Ba2+＞Ca2+＞Mg2+＞K+＞NH4+＞Na+＞Li+
二、化学性质
1.
天然水的化学成分
天然水的矿化过程
2.
3.
天然水的分类
水体的化学性质
4.
1. 天然水的化学成分
目前各种水体里已发现80多种元素。 天然水中各种物质按性质通常分为三大类：
悬浮物质：粒径＞100nm的物质颗粒;
胶体物质：粒径为100。
和比重是相等的。
海水的密度状况，是决定海流运动的最重要因子之一。
4. 水的密度
2）海水的密度
海水密度是实用盐度（s）、温度（t）和压力（p）的函
数。因此，海水密度可用海水状态方程表示：
ρ (s,t,p)=ρ (s,t,0)/[110ρ /k(s,t,p)]
式中，ρ 为海水密度；k为海水正割体积弹性模量。
1）海水的温度
2）河水温度
3. 水的温度
3）湖泊、水库水温
受水气界面上增温与冷却和湖泊内部紊动、对流混合 作用影响，使水温分布存在差异。
有日、月、年的变化。月平均最高值出现在7、8月，
最低值出现在1、2月。
我国水温年变幅最大是太湖，达38℃。 高山、高原年变幅最小。
3. 水的温度
水的密度随温度变化
0(冰) 0.9167 0(水) 0.9999 3.98 1.0000 10 0.9997 100(水) 0.9584
4. 水的密度
2）海水的密度
指单位体积内所含海水的质量，其单位为g/cm3。 海水的比重即指在一个大气压力条件下，海水的密度 与水温3.98℃时蒸馏水密度之比。因此在数值上密度
水色计由21种颜色组成，由深蓝到黄绿直到褐色，并
以号码1-21代表水色。
号码越小，水色越高；号码越大，水色越低。
5. 水色与透明度
2）水的透明度
透明度是表示各种水体能见程度的一个量度，以透明 度板测量。 水色和透明度，都反映了水体的光学特性。 水面上光线越强，透入越深，透明度就越大；反之则 小。水色越高透明度越大，水色越低透明度越小。
因此，水具有极性结构，以单分子、双分子、三分 子聚合体形式存在。
1. 水的形态及其转化
（2）水的三态及其转化
随着水温升高，聚合水分子减少，而单分子增多；水 温降低，聚合水分子增多，单水分子减少；水温 3.98℃时，双分子最多，密度最大，比重为1。 固态水结构水分子有完整正四面体结构形态，键角增 为109028’。 键距增至1.01埃。冰晶内在矛盾主要是氢键的凝聚力 和氢核的振动、水分子的热运动，前者为吸引因素， 后二者为排斥因素。 液态水结构理论模型大体分连体理论和混合理论，但 其忽略液态任意性特点，因此，提出“闪动簇团”模 型。
2. 水的热学性质
水是所有固体和流体中热容量最大的物质之一，能 吸收相当多的热量而不损害其稳定性。
0℃水直接蒸发潜热为2500J/g，100℃汽化潜热为 2257J/g，0℃冰融解潜热为1404J/g，冰直接升华潜 热为1401＋2500＝3901J/g。
3. 水的温度
水的温度是一很重要的物理特性，影响水中生物、水体净 化和人类对水的利用。太阳辐射是主要热源之一。 热量收支、水平和垂直分布、时间变化（日、月、 年）、海冰（24.695*10-3、-1.332℃）。 农田灌溉、水生养殖、水工建筑物等有重要意义。 受太阳辐射、气温等地带性因素控制，因而体现地带 性规律。 还受补给源影响，有时空上变化。 我国河流水温受大陆性气候影响年变幅大日变幅小。
4）地下水的水温
地下水的埋藏深度不同，温度变化规律不同。 近地表受气温影响；年常温层变化小，＜0.1℃；常温 层下随着深度增加升高。
地下水在一定地质条件下，受内部热能影响而形成地
下热水。地热异常区为地热田。
表1-4 地下水温度分类(℃)
类型 温度
非常冷水 ＜0
极冷水 0-4
冷水 4-20
温水 20-37
热水 37-42
极热水 42-100
沸腾水 ＞100
4. 水的密度
1）纯水的密度
水分子有三种结构形式：①四面体结构；②类石英晶 体结构；③最紧密的堆积结构。
分子数相同时，第一种结构体积最大，第三种结构体
积最小。温度一旦增减，三种形式分布就要发生变化。
表1 －6
水温℃ 密度(g/cm3) -20 0.9403 -10 0.9186
3）氧化作用：围岩的矿物氧化和使水中有机物氧化。
2FeS2+7O2+2H2O=2FeSO4+2H2SO4 12FeSO4+3O2+6H2O=4Fe2(SO4)3+2Fe2O3· 3H2O 游离的硫酸进而侵入围岩中的CaCO3。 CaCO3+H2SO4=CaSO4+CO2↑+2H2O
k(s,t,p)=k(s,t,0) + Ap + Bp2
式中，A、B为系数。
在一个标准大气压（p=0）下的海水密度，称条件密度， 在现场温度、盐度和压力条件下所测定的海水密度，称为 现场密度或当场密度。
5. 水色与透明度
1）水的颜色
水体对光的选择吸收和散射作用的结果，以水色计测 量。
水色常用水色计测定。
1. 天然水的化学成分
K+、Na+、Ca2+、Mg2+和Cl-、SO42-、HCO3-、CO32-为天然水中 的八大离子。 还有Fe、Mn、Cu、F、Ni、P、I等重金属、稀有金属、卤 素和放射性元素等微量元素；水中溶解的气体有O2、CO2、 N2，特殊条件下也有H2S、CH4等。
总之，无论哪种天然水，八种主要离子的含量都占溶解质 总量的95-99％以上。