第一章 水質(zhì)指標和標準

第一章水質(zhì)指標和標準第一頁，共四十七頁，2022年，8月28日第一節(jié)水的物理化學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，2022年，8月28日（2）水是一種強極性分子（3）水與它的同族氫化物比較，熔點、沸點、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，2022年，8月28日二水的化學性質(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。隨著溫度的升高，水的離解度增大，1000K時，水的離解度僅有3×10-5％，即使達到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極性分子，介電常數(shù)很大，當水分子遇到極性化合物或離子化合物的正負離子時，水的偶極子將和這些化合物的正負端或離子間產(chǎn)生相互吸引，于是發(fā)生水合作用，增強溶質(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，2022年，8月28日（3）水解作用（4）水分子間的質(zhì)子傳遞反應水是一個弱電解質(zhì)，它可以產(chǎn)生微弱的電離，電離反應式可表示為：

H2O+H2O===H3O++OH－第五頁，共四十七頁，2022年，8月28日第二節(jié)水質(zhì)及其指標一、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、化學和生物學的綜合特性。各項水質(zhì)指標則表示水中雜質(zhì)的種類、成分和數(shù)量，是判斷水質(zhì)的具體衡量標準。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，2022年，8月28日物理性水質(zhì)指標感官物理性狀指標溫度、色度、嗅和味、渾濁度、透明度等其它物理性水質(zhì)指標總固體、懸浮固體、溶解固體、可沉固體、電導率等.化學性水質(zhì)指標一般的化學性水質(zhì)指標pH、堿度、硬度、各種陽離子、陰離子、總含鹽量、一般有機物質(zhì)等有毒的化學性水質(zhì)指標各種重金屬、氰化物、多環(huán)芳烴、各種農(nóng)藥等氧平衡指標溶解氧DO、化學需氧量COD、生化需氧量BOD、總需氧量TOC等生物學水質(zhì)指標細菌總數(shù)、總大腸菌數(shù)、各種病原細菌、病毒二水質(zhì)指標第七頁，共四十七頁，2022年，8月28日1.物理性水質(zhì)指標（1）感官物理性狀指標：溫度、色度、嗅和味、渾濁度、透明度等（2）其它的物理性指標：總固體、懸浮固體、溶解固體、可沉固體、電導率等.第八頁，共四十七頁，2022年，8月28日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行的許多物理化學過程都和溫度有關。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。飲用水的溫度在10℃比較適宜。測定：現(xiàn)場測定，與地點和深度有關，用0.1℃的汞溫度計。第九頁，共四十七頁，2022年，8月28日顏色和色度（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，2022年，8月28日顏色和色度（2）一般只對天然水和用水作真色的測定。用鉑鈷標準比色法：氯鉑酸鉀K2PtCl6和氯化鈷CoCl2·6H2O配置的混合溶液作為色度的標準溶液，規(guī)定1升水中含有2.491毫克K2PtCl6及2.00毫克CoCl2·6H2O時，即Pt的濃度為1毫克/升時所產(chǎn)生的顏色為1度（1。）測定水樣時，將水樣顏色與一系列具有不同色度的標準溶液進行比較或繪制標準曲線在儀器上進行測定。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，2022年，8月28日顏色和色度（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的稀釋倍數(shù)者，即為色度。第十二頁，共四十七頁，2022年，8月28日渾濁度和透明度（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。渾濁度是一種光學效應，表現(xiàn)出光線透過水層時受到的阻礙的程度，與顆粒的數(shù)量、濃度、尺寸、形狀和折射指數(shù)等有關。第十三頁，共四十七頁，2022年，8月28日渾濁度和透明度（2）-標準單位硅單位：以不溶性硅如高齡土、漂白土等在蒸餾水中所產(chǎn)生的光學阻礙現(xiàn)象為基礎，規(guī)定1毫克/升的SiO2所構(gòu)成的渾濁度為1度。標準燭單位：用蜂蠟和鯨腦蠟按一定規(guī)格制成標準燭，在直立的玻璃管下點燃，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為止，此水柱高度即為標準燭光值。第十四頁，共四十七頁，2022年，8月28日渾濁度和透明度（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準渾濁液，可成為標準肼單位：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，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，2022年，8月28日固體含量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?？陕员硎居袡C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，2022年，8月28日電導率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。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。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μS/cm。對天然水而言：TDS=（）s第十七頁，共四十七頁，2022年，8月28日3.化學性水質(zhì)指標（1）一般的化學性水質(zhì)指標：

pH、堿度、硬度、各種陽離子、陰離子、總含鹽量、一般有機物質(zhì)等（2）有毒的化學性水質(zhì)指標：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：溶解氧DO、化學需氧量COD、生化需氧量BOD、總需氧量TOC等。第十八頁，共四十七頁，2022年，8月28日pH重要的水質(zhì)指標之一。一般天然水體的pH值在之間。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行，比較不方便；電位法用一般酸度計。第十九頁，共四十七頁，2022年，8月28日硬度（Hardness)（1）致硬金屬離子有：

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

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，2022年，8月28日硬度（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）法國度：10mg/L的CaCO3

德國度：10mg/L的CaO第二十一頁，共四十七頁，2022年，8月28日硬度(3)設S=碳酸鹽堿度+重碳酸鹽堿度

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

負硬度=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，2022年，8月28日堿度（1）定義：

水中能與強酸發(fā)生中和反應的全部物質(zhì)。即水接受質(zhì)子的能力。包括各種強堿、弱堿和強堿弱酸鹽，有機堿等。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，2022年，8月28日三種堿度的計算表滴定結(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，2022年，8月28日堿度（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，2022年，8月28日碳酸鹽的比例變化曲線第二十六頁，共四十七頁，2022年，8月28日酸度和游離CO2酸度是指水中能與強堿發(fā)生中和作用的物質(zhì)總量?？偹岫劝ǎ?/p>

a.強酸：HCl、HNO3、H2SO4等；

b.弱酸：CO2、H2CO3、H2S及有機酸；

c.強酸弱堿鹽：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，2022年，8月28日酸根硫酸根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-：海水達到18000mg/L;一般淡水數(shù)十到數(shù)百mg/L;超過500-1000mg/L時有明顯的咸味。硝酸根NO3-:

主要來源于有機物的生物降解。第二十八頁，共四十七頁，2022年，8月28日堿金屬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，2022年，8月28日鐵鐵在水中以二價和三價鐵的各種化合物形式存在。地表水中，鐵以三價鐵形式存在，可形成氫氧化鐵沉淀或膠體微粒。地下水中，鐵以二價鐵的形式，可達數(shù)十毫克/升。沼澤水中鐵可能以有機鐵的形式存在。易生成沉淀或銹斑、水垢組成物。第三十頁，共四十七頁，2022年，8月28日錳常與鐵伴隨，許多表現(xiàn)與鐵相似。在引用水水比鐵的危害性大。在水中以二價形式存在。有機錳會使水質(zhì)變壞，帶有異味。測定：比色法。第三十一頁，共四十七頁，2022年，8月28日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，可聚合為多核絡合物、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，2022年，8月28日化學需氧量和耗氧量（1）定義：在一定嚴格的條件下，水中各種有機物質(zhì)與外加的強氧化劑（K2Cr2O4、KMnO4)作用時所消耗的氧化劑量，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，2022年，8月28日化學需氧量和耗氧量（2）

重鉻酸鉀法：在強酸性條件下，加熱回流2小時（有時加入催化劑），使有機物質(zhì)與重鉻酸鉀充分反應?？蓪⑺薪^大多數(shù)有機物質(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：不能代表水中有機物的全部含量，一般水中不含氮的有機物質(zhì)在測定條件下易被高錳酸鉀氧化，而含氮的有機物就難分解。一般用于測定天然水和含容易被氧化的有機物的一般廢水。第三十四頁，共四十七頁，2022年，8月28日生化需氧量

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)。按生物氧化的時間有；BOD5、BOD20。BOD包括不含氮有機物和含氮有機物中碳素部分。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，2022年，8月28日總有機碳(TotalOrgnicCarbon)在900-950℃高溫下，以鉑為催化劑，使水樣氣化燃燒，有機碳即氧化成CO2，測量所產(chǎn)生的CO2量，在此總量中減去碳酸鹽等無機碳元素含量，即可求出水樣中的TOC。（注：需去除無機碳的干擾）因只考慮有機碳，排除了其他元素，仍不能直接反映有機物的真正濃度。已儀器化，用以間接表示水中有機物質(zhì)含量的綜合性指標。第三十六頁，共四十七頁，2022年，8月28日總需氧量（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，其中有機物燃燒變成穩(wěn)定的氧化物時所需的氧量，結(jié)果以氧（O）的mg/L表示。測定時間只需3分鐘，可自動控制進行。快捷簡便。測定結(jié)果比BOD、COD更接近于需氧量，一般認為是真正的有機物完全氧化的總需氧量。第三十七頁，共四十七頁，2022年，8月28日灼燒減量是測定有機物含量的最簡單、最原始的方法。常用于含有機物量多的廢渣。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，以此代表有機物。在此溫度下可使含碳及其它有機物燃燒揮發(fā)，而無機鹽揮發(fā)量卻可降至最低。第三十八頁，共四十七頁，2022年，8月28日含氮化合物有機氮是表明各種蛋白質(zhì)、氨基酸、尿素等含氮有機物總量的水質(zhì)指標。有機氮是利用濃硫酸把全部有機物中的氮都分解轉(zhuǎn)化成氨，然后加以測定。有機氮在有氧條件下進行生物氧化，逐步分解成無機的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。它們代表有機氮轉(zhuǎn)化成無機氮的各個不同階段。第三十九頁，共四十七頁，2022年，8月28日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行。硫化氫濃度達1mg/L時就有明顯的臭氣。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，2022年，8月28日第三節(jié)工業(yè)用水要求及水質(zhì)控制標準一、工業(yè)用水的水質(zhì)要求應滿足生產(chǎn)用途的需要，保證產(chǎn)品的質(zhì)量，同時不會產(chǎn)生副作用，造成生產(chǎn)故障，損害技術設備，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。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，2022年，8月28日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)料應有一定量；Cl-

促進糖化作用50mg/L左