化学水污染及其治理

≤
饱和率90%
≤
15以下
≤
3以下
≤
1.0以下
≤
0.01以下
≤
0.05
≤
0.00005
≤
0.001
≤
0.01
≤
0.01
≤
0.005
≤
0.002
≤
0.05
≤
0.2以下
≤
200
≤
0.5
≤
0.05
6 15 3 1.0 0.01 0.05 0.00005 0.005 0.05 0.05 0.05(渔0.005) 0.002 0.05 0.2 1000 0.5 0.1
0.1
0.1
0.5
1.0
≤
0.01以下
1.0(渔0.01)
1.0(渔0.01)
1.0
1.0
8 总锌
≤
0.05
1.0(渔0.1)
1.0(渔0.1)
2.0
2.0
9 硝酸盐(以N计)
≤
10以下
10
20
20
25
10 亚硝酸盐(以N计)
≤
0.06
0.1
0.15
1.0
1.0
11 非离子氨
≤
0.02
0.02
0.02
半透膜
渗透，浓
稀 反渗透，浓
稀
高纯水的制备
高纯水生产流水线
石 1英
砂 池
活性 2 炭净
水器
阳离 3 子交
换柱
脱 4气
机
阴离 5 子交
换柱
阴阳离 6 子混合
床
活性 7 炭净
水器
灭 8菌
器
灌 9装
机
1封 0口
机
1贴 1标
机
水的污染
Water Pollution
▪ 酸碱盐等无机物污染 ▪ 重金属污染 ▪ 有机物污染 ▪ 水体富营养化 Eutrophication ▪ 热污染 Thermal Pollution
软化 softened water
▪ 降低硬水中钙离子和镁离子含量使硬水
变成软水的处理叫做作水的软化。
▪ 软化水能防止锅炉、冷冻机组、空调系
统等用水设备的结垢。
▪ 水的软化方法主要有两种。
1. 石灰软化法 2. 离子交换法
石灰软化法
▪ 加入石灰（CaO），可使水中的二氧化碳、
碳酸氢钙和碳酸氢镁生成碳酸钙和氢氧 化镁的沉淀，由镁永久硬度转化为钙永 久硬度。然后用纯碱、磷酸钠等除去过 量的钙离子，使水软化。
人为造成的环境水温变化应限制在：周平均最大温升<=1;周平均最大温降<=2
6.5--8.5
6--9
3 硫酸盐(以SO4-2计)
≤
250以下
250
250
250
250
4 氯化物(以CL-计)
≤
250以下
250
250
250
250
5 溶解性铁 6 总锰 7 总铜
≤
0.3以下
0.3
0.5
0.5
1.0
≤
0.1以下
2 40 10 1.5 0.02 0.1 0.001 0.01 0.1 0.1 0.2 0.1 1.0 0.3 10000 1.5 1.0
生活饮用水水质标准
生活饮用水水质标准
生活饮用水水质标准
生活饮用水水质标准
水的净化
▪ 澄清与消毒 ▪ 软化 ▪ 除盐 ▪ 高纯水的制备
澄清与消毒
▪ 澄清是除去水中悬浮物体和胶体物质的过
水污染概况
▪ 世界各城市每天产生的２００万吨人类粪便，只有不到２
０％经过处理，其余都倒入江河中了。全国约有1／3以上 的工业废水和9／10以上的生活污水未经处理就排入河湖， 资料显示，近年来全国年排放污水量近６００亿吨，其中 大部分未经处理直接排入水域。使得全国90％的城市水环 境恶化，加剧了可利用水资源的不足。据对全国５３２条 河流污染状况调查，已有４３６条河流受到不同程度的污 染，占调查总数的８２％，我国七大水系中近一半河段污 染严重，86%的城市河段水质普遍超标。全国7亿多人饮 用大肠杆菌超标的水，1.64亿人饮用有机污染严重的水， 3500万人饮用硝酸盐超标的水。
水缺乏
▪ 目前世界上已有29个国家或轻或重地遭到缺水
的折磨，到2025年，缺水国家将达34个；在今 后50年内，世界将有10亿至24亿人面临缺少淡 水的威胁。
▪ 据估计，世界上每8秒钟就有一名儿童死于饮
用不卫生的水所引起的疾病。
▪ 在全国七大流域中，有近50％的河段受到不同
程度的污染，其中10％的河段污染极为严重， 已丧失了水体的使用功能，75％的城市河段已 不适宜作为饮用水的水源。
中国水资源的供需现状
严重缺水区 缺水区 供需基本平衡或有余区
水污染 使水荒更加严重
防治污染，保护水资源
内容提要
•评价水质的指标 •水的净化 •水的污染
• 工业废水的处理
天然水中所含物质
▪ 溶解物质：钙、镁、钠、铁等的盐类
及其他化合物，溶解的氧及其他有机 物。
▪ 胶体物质：硅胶、腐殖酸胶体。 ▪ 悬浮物质：粘土、泥沙、细菌等。
疾病传染的威胁，世界卫生组织的调查表明， 全世界每年至少有1500万人死于水污染引起的 疾病。
▪ 据世界卫生组织（WHO）调查，人类疾病的
80%与水有关。
▪ 联合国提供的材料表明，如果不能设法提供干
净安全的饮用水，到2025年世界上无法获得安 全饮用水的人数将增加到23亿，而由饮用水不 卫生致死的人数将大大超过目前的每年530 万。
硬度 Hardness of water
▪ 水的硬度是指水中所含的钙、镁离子的总
量（一般以碳酸钙来计算）。表示水中结 垢物质的含量的指标。
▪ 硬度单位：mg/L（毫克每升），
mmol/L(毫摩尔每升)。
永久硬度与暂时硬度
▪ 在天然水中Ca2+、Mg2+以碳酸盐、重碳
酸盐形式存在，所构成的硬度叫“碳酸 盐硬度（KH）” ，可通过煮沸而转变 成碳酸盐沉淀除去，又称 “暂时硬度 Temporary Hardness ” 。
电渗析法
反渗透法
▪ 反渗透法（超滤技术）是以压力为驱动力，
提高水的压力来克服渗透压，使水穿过功 能性的半透膜而除盐净化。反渗透法也能 除去胶体物质，对水的利用率可达７５％ 以上；反渗透法产水能力大，操作简便， 能有效使水净化到符合国家标准。
渗透过程示意图
半透膜 纯溶剂
渗 透 压
Leabharlann Baidu盐 溶 液
渗透与反渗透
▪ 测定方法不同，分为化学耗氧量（COD）
和生物耗氧量（BOD）。
生物化学需氧量
▪ 生物化学需氧量(biochemical oxygen
demand) 简称“生化需氧量。常以符号BOD 表示。
▪ 水中有机物质在微生物的作用下，进行氧化分
解所消耗的溶解氧量，单位为mg／L。
▪ 水中有机物的生物氧化过程与水温和时间有密
切关系，BOD的测定皆规定温度和时间条件。 实际工作中以20℃培养5日后lL水样中消耗溶 解氧的mg数来表示，称五日生化需氧量，缩 写为BOD5。
化学耗氧量
chemical oxygen demand
▪ 化学耗氧量(chemical oxygen demand) 亦称
“化学需氧量”，简称“耗氧量”。用化学氧化 剂(如高锰酸钾、重铬酸钾)氧化水中需氧污染物 质时所消耗的氧气量，常以符号COD表示。计 量单位为mg／L。是评定水质污染程度的重要综 合指标之一。
0.2
0.2
12 凯氏氮
≤
0.5
0.5(渔0.05)
1(渔0.05)
2
3
13 总磷(以P计)
≤
0.02
0.1
0.1
0.2
0.2
14 高锰酸盐指数
≤
2
4
8
10
15 溶解氧 16 化学需氧量(CODcr) 17 生化需氧量(BOD5) 18 氟化物(以F-计) 19 硒(四价) 20 总砷 21 总汞 22 总镉 23 铬(六价) 24 总铅 25 总氰化物 26 挥发酚 27 石油类 28 阴离子表面活性剂 29 粪大肠菌群(个/L) 30 氨氮 31 硫化物
5 20 4 1.0 0.01 0.05 0.0001 0.005 0.05 0.05 0.2(渔0.005) 0.005 0.05 0.2 2000 0.5 0.2
3 30 6 1.5 0.02 0.1 0.001 0.005 0.05 0.05 0.2 0.01 0.5 0.3 5000 1.0 0.5
除盐
▪ 除去水中各种阳离子和阴离子杂质所得之
纯水称去离子或除盐。
离子交换法Ion Exchange 电渗析法 electrodialysis 反渗透 Reverse Osmosis
电渗析法
▪ 电渗析法是在外加直流电
场的作用下，利用阴、阳 离子交换膜对水中离子的 选择透过性，使水中阴、 阳离子分别通过阴、阳离 子交换膜向阳极和阴极移 动，从而达到净化作用。 这项技术常用于将自来水 制备初级纯水。
在电场作用下的导电能力。其大小间接反 应了水中溶解性盐类的总量，也反映了水 中矿物质的总量。
▪ 电导率的单位为 S·m-1
pH
▪ pH值是指水的酸碱度，表示水中H+和OH-
的含量比例（范围为0-14）。
▪ 人体对pH值的反应非常敏感，身体内大部
分物质的pH值为6.8，血液和细胞水的pH 值为7.2-7.3。
▪ COD的数值越大，则水体污染越严重。一般洁
净饮用水的COD值为几至十几mg／L。COD测 定较易且快。
微生物学指标
▪ 水受人蓄粪便、生活污水的污染时，水中
细菌含量大增。检测水中细菌总数和大胞 肠杆菌群数可判断水质受粪便污物污染的 情况。
表1 地表水环境质量标准基本项目标准值 单位：mg/L
序 号
消毒
▪ 生活饮用水常用液氯或臭氧消毒。目前
采取液氯消毒较多，氯气注入水中产生 次氯酸，次氯酸能够杀死水体中的致病 菌，使自来水清洁卫生，适于饮用。
臭氧消毒
▪ 臭氧是很强的氧化剂，
瞬时灭菌性质优于氯。 臭氧水的作用比氯快 600～1000倍，强一倍， 而剂量只是氯的万分之 一。臭氧水致死细菌的 浓度为0.4 ～ 0.5ppm， 时间只需0.5 ～ 5min； 致死病毒的浓度为4ppm， 远低于臭氧气的杀菌浓 度。
基本要求
I类
II类
III类
IV类
V类
所有水体不应有非自然原因导致的下述物质：A，能形成令人感观不快的沉淀物的物质；B，令人感官不
快的漂浮物，诸如碎片、浮渣、油类等；C，产生令人不快的色、臭、味或浑浊度的物质；D，对人类、
动植物有毒、有害或带来不良生理反应的物质；E，易滋生令人不快的水生生物的物质。
1 水温（°C） 2 pH
程。
▪ 加入混凝剂，以中和水中胶体微粒表面的
电荷，破坏胶体稳定性，使水中细小悬浮 物及胶体微粒互相吸附结合成较大的颗粒， 凝聚沉淀。
▪ 混凝剂主要有铝盐和铁盐，铝盐有明矾、
硫酸铝、碱式氯化铝等；铁盐有硫酸亚铁、 硫酸铁和三氯化铁。
新型混凝剂
▪ 有机高分子混凝剂聚丙烯酰胺，无机高分
子混凝剂聚合氯化铝，广泛用于工业、生 活污水处理和污泥脱水。
我国的水环境
我国的水环境面临三个主要问题:
▪ 一是水资源短缺; ▪ 二是水污染; ▪ 三是用水的极大浪费。
水体的自净能力
水当然体污而自染，净物水机进体理入的包水自括体净沉后能淀，力、经是稀过有释一限、系度混列的合的，等物当物理、
评价水质的指标
water quality assessment
▪ 浑浊度 ▪ 电导率 ▪ pH ▪ 硬度 ▪ 耗氧量 ▪ 微生物学指标
浑浊度
▪ 浑浊度：简称浊度，衡量水中所含悬浮物
质的多少。
▪ 国家《生活饮用水卫生标准》规定浊度不
得超过5度。
电导率
▪ 电导率(electric conductivity)电解质溶液
化学水污染及其治理
水资源
▪ 地球上总的水体积大约为14亿km3，其中只有
2.5%是淡水。
▪ 大部分的淡水以永久性冰或雪的形式封存于南极
洲和格陵兰岛，或成为埋藏很深的地下水。
▪ 能被人类所利用的水资源主要是湖泊、河流、土
壤湿气和埋藏相对较浅的地下水盆地。这些水资 源中可用的部分仅有20万km3――不足淡水总量 的1%，仅为地球上水资源总量的0.01％。
▪ 以硫酸盐、氯化物形式构成的硬度叫
“非碳酸盐硬度”，又叫 “永久硬度 permanent hardness”。
▪ 这两种硬度就组成“总硬度（GH）”。
耗氧量
▪ 水中发生化学或生物化学氧化还原反应
所消耗氧化剂或溶解氧的量。
▪ 间接反映水中有机物的含量。水中有机
物愈多，耗氧量就愈高，从而溶解氧减 少。
离子交换法Ion Exchange
▪ 离子交换法是利用离子交换剂，把水
中的离子与离子交换剂中可扩散的离 子进行交换作用，使水得到软化的方 法。
▪ 天然水通过软化器时，器内的钠型阳
离子交换树脂即与水中的钙镁离子置 换产出软化水,其残余硬度 ≤0.03mmol。
2R-Na+Ca2+(Mg2+)→2R2-Ca(Mg)+2Na+
何谓水污染？
▪ 水体因某种物质的介入，而导致其化学、物理、
生物或者放射性等方面特征的改变，从而影响水 的有效利用，危害人体健康或者破坏生态环境， 造成水质恶化的现象称为水污染。
▪ 水的污染有两类：
▪ 一类是自然污染； ▪ 另一类是人为污染。当 ▪ 前对水体危害较大的是 人为污染。
水污染概况
▪ 全世界约有10亿多人由于饮用水被污染，受到