第2章水质与水质标准

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1、第2章水质与水质标准2.1水中的杂质与性质水是溶解能力很强的天然溶剂，在口然界中，它与土壤、空气等接触后不可避免地带入各种物质。在制定水质标准或者进行水处理工程设计中，必须掌握水中的各种杂质及其变化规律，了解水与健康的关系。2.1.1水体中的杂质来源与分类在水处理工程中，首先要了解水中存在的各种杂质及其性质。水中存在的朵质主要來源于其所接触的大气、土壤等口然坏境，以及人类活动中产生的各种污染物。水中杂质的种类很多，按其性质又可分为无机物、冇机物和生物。按水中杂质的尺寸,可以分为溶解物、胶体颗粒和悬浮物三种；按颗粒人小分可分为悬浮物、胶体、离子和分子(即溶解物质)。其尺寸和外观特征如表2・1

2、所示。表中杂质的颗粒尺寸只是大体的概念，不是严格的界限。表2-1水中杂质的尺寸与外观特征项目溶解物胶体颗粒悬浮物颗粒大小0.1〜l.Onm1.0〜100nm100nm〜lpm外观特征透明光照下浑浊浑浊甚至肉眼町见(1)溶解物主耍是呈真溶液状态的离子和分子，天然水中的大多数是离子和对溶气体。如Ca2Mg牛等离了，C1'HCO3SO/■等酸根,O?、CO?、H2S^SO?、NH3等溶解气体。表2・2给出了天然水屮的各种离子，其中以第I类最为常见。在外观上，含有这些杂质的水与无杂质的清水没有区别。含盐量较低的天然水中，钙离子通常占阳离子的首位。天然水中的Ca”主要来自于地层中的石灰石和石膏

3、(CaSCU・2H2O)的溶解。CaCO3的溶解度很小，但当水中含有CO?时，易转化为溶解度较大的Ca(HC03)2oMg?*主耍来源于含CO2的水溶解了地层中的白云石(MgCO3-CaCO3)o白云石的溶解度和石灰石相似。表2-2溶解在天然水中的各种离子类别阳离了阴离了浓度范阳INaKCa2+>Mg2+HCO）、ClSO42H3SiO4'儿mg/L〜儿万mg/LIINH4Fc2Mn2+FNO3CO32'0」mg/L〜儿mg/LIIICu2Zn2Ni2+HSBO2->NO2BrIHPO42_、H2PO4_小于0.1mg/L天然水中的K*和N/统称为碱金属离子，其

4、盐易溶于水。碱金属离子主要是岩石和土壤中盐的溶解带来的。N/的变化幅度很大，从基本为0到上万mg/L；K+的含量一般远低于Na由于二者特性相近，通常合在一起测定。HCO3-是天然水屮主要的阴离了之一，多数是水屮溶解的CO?和碳酸盐反M示产生的。犬然水屮都含氯离子，C「是氯化合物溶解产牛的，一般淡水屮C「浓度为10mg/L到数百mg/L。一般氯化合物溶解度很大，随着河流或地下水带入海洋，海水中的CT浓度可达18000mg/L,内陆咸水湖中C「浓度高达150000mg/L。天然水中的SO/-主要来自于矿物盐的溶解(如CaSO4-2H2O)或冇机物的分解。NO,有可能来自它的盐类的溶解，但主要

5、是有机物的分解。铁是犬然水中帘见杂质。地表水屮溶解氧充足，主要以Fe"形态存在，为氢氧化铁沉淀物或者胶体微粒。沼泽水中铁可被腐植酸等有机物吸附或络合称为有机铁化合物。天然水中硅酸来源硅酸盐矿物的溶解。硅是地球上第二种含屋丰富的元素,硅酸(H4SiO4)X称可溶性二氧化硅，其慕木形态是单分了的正硅酸H4SiO4,4以电离出H3SiO4HpSiO占等。天然水中硅酸浓度从约6mg/L到120mg/Lo当浓度较高、pH较低时，单分了硅酸町以聚合成多核络合物、高分子化合物其至胶体微粒。水屮硅酸通常以SiO2(mg/L)计算,地下水中的硅酸的浓度高于地表水。(2)可溶性气体多数天然水屮都溶有CO?气

6、体，主要是水体或土壤屮的有机体在进行生物氧化分解时的产物。深层地下水冇时含冇大fiCO2,是石油的地球化学过程产物。大气中的CO?可溶于水，浓度一般为0.5〜lmg/L。地表水屮溶解的CO?—般不超过20〜30mg/L,地卜•水中为15〜40mg/L,不超过150mg/L。某些矿泉水，CO?浓度可达数百mg/L。水屮的溶解氧主要來源于空气，其次是水牛•牛•物的光合作用释放的氧。常温时，水中溶解氧的含量约为8〜14mg/L。在藻类繁殖的水中，溶解氧可达到饱和状态。海水中含盐量较高，溶解氧含量较低，约为淡水的80%。地表水中很少含有硫化氮，特殊地质环境中的地下水，有时含有人暈的硫化氢。（3）胶

7、体胶体颗粒主要是细小的泥砂、矿物质等无机物和腐殖质等冇机物，是许多分子和离子的集合体。由于这些微粒的表而积很大，有很强的吸附性，表面常因吸附离子而带电。同类胶体因带相同电荷相斥，在水中不能互相结合形成更大的颗粒，因此以微小胶体颗粒稳定存在于水屮。这些胶体主要是腐殖质以及铁、铝、硅等的化合物。（4）悬浮物悬浮物主要是泥砂类、粘土等无机质，以及动植物牛存过程屮产牛的腐殖质等有机质；它们颗粒较大，水静止时，密度较小的悬浮物浮于