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水知识
2019-4-8 0:00:00

第一部份:水与人体

  1. 水与人体

  ① 水份在胎儿肌体内占体重的90%,婴儿占80%,成年人为60-70%;

  ② 人体各器官水的含量:眼球99%,血液83%,肾脏82.7%,心脏79.3%,肺79%,肌肉76%,脑74.8%,皮肤72%,骨22%;

  ③ 人一旦失去2%的水份就会感到口渴,失去10%的水份就会出现昏迷,失去20%的水份就会死亡。

  ④ 实验证明:人没有食物可存活一个月,没有水则只能存活一周。

  2. 水在人体内的作用

  ① 维持细胞形态、增强新陈代谢作用;

  ② 促使血液、组织液循环顺利进行;

  ③ 溶解营养、将它吸收、运输、供给所需的细胞;

  ④ 将体内不必要的杂质排出到体外;

  ⑤ 将血液维持在中性或弱碱性状态;

  ⑥ 散发体内热量、调整体温等;

  ⑦ 循环系统、消化系统、排泄系统、同化作用、体温调节、润滑作用。

  第二部份:水环境

  1. 废污水排放情况

  废污水排放量是指工业、第三产业和城镇居民生活等用水户排放的水量,但不包括火电直流冷却水排放量和矿坑排水量。2006年全国废污水排放总量731亿t,其中工业废水占2/3,第三产业和城镇居民生活污水占1/3。

  2. 世界卫生组织(WHO)调查显示:

  ① 人体所患疾病80%以上、癌症50%以上与水有关;

  ② 全世界50%儿童的死亡是由饮用被污染的水造成的;

  ③ 全世界12亿人因饮用被污染的水而患上多种疾病;

  ④ 每15秒钟就有1名儿童因水质不良而死亡;

  ⑤ 全世界因水污染引发的霍乱、痢疾和疟疾等传染病的人数超过了500万;

  ⑥ 据WHO检测发现,当今世界水体中已有2221种污染物质,有害有机物756种,其中20种确认致癌,24种疑至癌,18种助癌促癌,47种致突变物,以上109种微量有机污染物,对人体明显有害,引起生物内分泌紊乱等不堪设想的后果……

  第三部份:水污染

  1. 水污染定义

  1984年颁布的中华人民共和国水污染防治法中为“水污染”下了明确的定义,即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。

  2. 水污染分类

  根据污染杂质的不同,主要分为化学性污染、物理性污染和生物性污染三大类。具体如下:

  1) 化学性污染:

  ① 无机污染物质:有酸、碱和一些无机盐类。

  ② 无机有毒物质:主要是重金属等有潜在长期影响的物质,如汞、镉、铅、砷等元素。

  ③ 有机有毒物质:主要是各种有机农药、多环芳烃、芳香烃等。化学性质很稳定,很难被生物所分解。

  ④ 需氧污染物质:水中所含的碳水化合物、蛋白质、脂肪和酚、醇等有机物质可在微生物的作用下进行分解,需要大量氧气,故称之为需氧污染物质。

  ⑤ 植物营养物质:主要是污水中的含氮、磷等植物营养物质,以及农田排水中残余的氮和磷。

  ⑥ 油类污染物质

  2) 物理性污染:

  ① 悬浮物质污染:指水中含有的不溶性物质,泥砂、铁锈、其他固体物质和泡沫塑料等。

  ② 热污染:来自各种工业过程的冷却水,直接排入水体,可能引起水温升高、溶解氧含量降低、水中存在的某些有毒物质的毒性增加等现象。

  ③ 放射性污染:由于原子能工业的发展,核试验和核电站的建立以及同位素的应用,使放射性废水、废物显著增加,造成一定的放射性污染。

  3) 生物性污染:

  生活污水、医院污水和某些工业废水污染水体后,可以带入一些病原微生物:细菌、病毒、寄生虫。

  3. 自来水污染问题

  1) 市政供水目前存在的问题

  ① 感官性状指标(如:色度、浑浊度、肉眼可物)——>供水管网的二次污染

  ② 化学指标超限(PH值、总硬度、耗氧量) ——>水厂传统处理工艺的局限

  ③ 毒性指标(铬、砷、氰化物、氟化物、铅、汞等)——>工业排放

  ④ 细菌指标超标(总大肠菌群、真大肠菌群,余氯)——>管网二次污染、蓄水系统水质下降

  ⑤ 放射性指标( α放射性 β放射性)——>矿山开采

  2) 自来水里包含以下物质:

  ① 颗粒物:泥砂,泥土和其它颗粒物——>成为其他污染物的载体,影响消毒效果

  ② 异味: Cl2、 有机酸——>形成潜在的致癌物

  ③ 硬度: Ca2+、 Mg2+——>各种结石

  ④ 有毒离子:铜、铁、铬、锌、镉、汞、锡——>肾损伤,影响儿童智力发育,高血压等

  ⑤ 有毒有机物:杀虫剂、肥料、洗涤剂和其它溶解物——>肝脏及神经系统发生问题,生白内障,再生繁殖困难

  ⑥ 放射性物质——>致癌风险增加

  ⑦ 微生物: 细菌、真菌、藻类和病毒——>肠胃疾病

  3) 二次供水污染与健康

  ① 供水单位将生活饮用水贮存于水箱或贮水池中,再通过机械加压或凭借高层建筑形成的自然压差,二次输送至水站或用户的供水系统。我国通常5~6层以上的饮用水依靠二次供水系统输送。

  ② 二次供水的贮水箱(池)和末梢水中,浊度、细菌数、大肠菌群数、铁、锰、氯仿等含量均较出厂水有增加。

  4) 二次供水污染的主要原因

  ① 贮水箱设计不合理;水不能完全循环,致使杂质沉淀、微生物繁殖;

  ② 贮水箱容积过大,超过正常用水量,导致余氯耗尽,微生物繁殖(实验表明,自来水在水箱中储存6小时余氯极低,12小时后余氯即为0);

  ③ 水箱、管道壁的腐蚀、结垢、沉积物;

  ④ 基础设施和设计安装不合理;

  ⑤ 卫生管理不善。

  第四部份:水污染解决办法

  1. 分质供应,用途合理,技术可行,经济性好

  民众生活用水的量,一般约占市政自来水总量的1/10(其余的9/10为工业、养殖业、园林、市政工程、消防等用水)。民众用于烧开水、煮饭、煲汤的饮

  用水约占生活用水的1/10,因此民众真正饮用的水约占市政供水总量的1/100。市政供水因当前国力有限,不可能也不需要为了1%把99%都改供纯净

  水。而分质供水则可:因地制宜、因需设施、投资省、见效快,符合国情,其技术性和经济性均可行。

  分质供水以其先进性、经济性、技术可行性得到政府支持、社会认可;以其安全、卫生、方便、环保的特点赢得了消费者的信赖;产生了良好的经济效益和社会效益。分质供水符合国情、适应民生需要,是社会发展的必然产物,势在必行。

  2. 水处理技术

  1) 物理过滤法

  ① 微滤

  a) 作用:截留微粒

  b) 用途:饮用水的预处理(粗过滤)

  c) 孔径:0.1微米—几十微米

  d) 分类:平板(不锈钢板)、筒式(折叠、熔喷)

  e) 截留机理:机械、吸附、架桥

  ② 超滤

  a) 作用:去除大分子物质(细菌)和胶体等

  b) 用途:饮用水的深度处理、RO系统的前处理

  c) 孔径:1纳米(纳滤)—0.2微米(微滤)

  d) 种类:板式、中空纤维、管式、卷式

  e) 使用注意事项 :断丝、抗污染、冲洗、材质

  ③ 纳滤

  a) 概念:处于反渗透和超滤之间,一般孔径1—2nm。

  b) 作用:细菌、病毒、胶体、有机物、硝酸盐、硬度等

  c) 用途:饮用水深度处理、软化

  ④ 反渗透

  a) 作用:除盐、细菌、病毒、有机物、杀虫剂等。

  b) 用途:海水淡化、饮用水深度净化、高纯水的制备等。

  c) 孔径:<0.1nm

  d) 进展:超低压膜、低污染膜等

  e) 分类:平板、中空纤维、卷式

  f) 基本概念: 回收率、除盐率、水通量及其衰减系数、级与段

  g) 影响因素:温度、压力、进水含盐量、pH值、回收率等

  h) 注意问题:控制回收率、进水水质、污染的防治与清洗、防止背压和密封圈泄漏等。

  2) 活性炭吸附法

  a) 作用:吸附游离余氯、有机物、重金属等

  b) 用途:饮用水深度处理、饮用水的预处 理、家用净水器

  c) 分类:状态——粉状、粒状;材料——椰壳、其它果壳、木质炭、煤质

  d) 工艺:原料——成型——炭化——活化——产品

  e) 孔隙分布:微孔<4nm 占95%以上;中孔(过渡孔)4—100nm 占5%以下;大孔>100nm 占不到1%

  f) 孔隙率:0.6—0.9cm3/g,比表面积700—1200m2/g

  3) 清毒法——臭氧,紫外线,二氧化氯,液氯

  ① 臭氧(O3)

  a) 臭氧:一种不稳定的淡蓝色气体

  b) 对氢的氧化势为2.07V,直接氧化微生物使其致死。

  c) 应用:消毒、降低BOD和COD、脱色等

  d) 优缺点:优点——高效、方便经济、消毒产物为O2,无污染;缺点——在水中的稳定性差,半衰期短。

  ② 紫外线

  a) 紫外C(200-280nm)、紫外B(280-315nm)、紫外A(315-400nm)

  b) 原理:通过光化学反应使DNA发生断链或DNA中的基团发生聚合。

  c) 效果:强度为30000μW/cm2,接触时间大于1s时,能杀灭多数细菌和病毒。

  d) 用途:饮用水的处理

  e) 优缺点:优点——杀菌选择性低、土建成本低、无污染;缺点——无持续杀菌能力、灯管污垢的清洗。

  f) 注意:灯管的材质、灯管的清洗、处理水的水质、距离

  ③ 二氧化氯(ClO2)

  a) 原理:强氧化性

  b) 用途:饮用水和污水处理的消毒,是理想的消毒剂。

  c)

  优缺点:优点——高效:杀菌速度快、效果好,能杀灭多数细菌、藻类、病毒、浮游生物等。控制气味:在水中无味、且能有效去除水中微量的产生气味的化合物。

  可持续杀菌:在水中能保持微量,防止水的在污染;缺点——制备成本较高,产生亚氯酸盐对人体有影响不稳定,多用于小水厂

  ④ 液氯

  a) 集中供水中最常用的消毒剂

  b) 优缺点:优点——价格低、便于操作;缺点——主要的副产物为卤代有机物,在动物实验中有致突变性和/或致癌性;长期饮用与某些癌症发病率增加有关系;对生殖有影响;氯仿和二氯一溴甲烷已被WHO列在《饮用水水质标准》中,作为有致癌性物质而确定其限量)。

  4) 离子交换软化

  a) 作用:去除硬度离子(Mg2+、 Ca2+等 )

  b) 用途:家用水的软化、工业用水的软化除盐等

  c) 原理: Ca2++ 2NaR=CaR2+2 Na2+

  5) 其他处理方法

  ① 电渗析(EDI)

  a) 作用:除盐生产纯水

  b) 用途:锅炉水、要求高的行业

  c) 原理:

  d) 优点:系统简单,不需再生系统

  e) 缺点:浓水排放、产水能力低、能耗高、膜的污染

  ② 膜生物反应器

  a) 概念:膜分离技术和生物反应器的结合

  b) 作用:去除可生物降解物质,同时通过膜截留不可生物降解物质。

  c) 应用:生活污水及工业废水处理、饮用水深度处理。

  d) 优缺点:优点:固液分离率高、出水水质好、占地小、运行简单、剩余污泥少;缺点:能耗较大、膜污染及清洗、膜寿命短、制造成本、规模限制。

  ③ 光催化

  a) 光催化:将TiO2光催化剂(TiO2/Ti)固定在紫外光(254)源周围,即为光催化装置。

  b) 应用:去除小分子有机物、降解藻毒素等

  3. 水质的基本指标

  ① 色度:反映水颜色的指标,颜色的定量程度就是色度。通常要求生活饮用水的色度小于15度。

  ② 浊度:水中悬浮物对光线透过时所发生的阻碍程度。生活饮用水的浊度不能超过5度(NTU)。

  ③ pH值:pH值是水中氢离子的负对数,是反映水酸碱性的一个指标,pH值为7的溶液为中性,pH值越大溶液碱性越强,pH值越小酸性越强。略显碱性的适合人体饮用,反渗透出水显酸性。

  ④ 硬度:水中的一些金属离子容易同一些阴离子结合在一起产生沉淀,我们把这些金属离子的总浓度称为硬度。一般我们把水中含有的钙镁离子总量叫“硬度”,每升水中含有相当于10毫克氧化钙为1度。硬度高的水容易结垢产生沉淀。

  ⑤ TDS:总残渣,水在一定的温度下蒸发、烘干后剩余的物质。它是由总可滤残渣(矿物盐类)和总不可滤残渣(ss)组成。单位为mg/l。

  ⑥ 电导率:反应水的导电能力的一个参数,与水中的含盐量呈正相关。电导率的单位为μs/cm。

  ⑦ SDI:淤泥密度指数,水中胶体物质浓度的表示,用标准仪器测定,可间接表示反渗透膜被杂质微粒堵塞的速度,数值越小,堵塞的速度越慢,数值越大,堵塞的速度越快。

  ⑧ COD:化学需氧量,指在一定条件下采用一定的强氧化剂处理水样时所消耗的氧化剂的量。COD越大,说明水体受有机物的含量越高污染也就越严重。

  ⑨ BOD:生物需氧量,在有氧的条件下,由于微生物的作用,水中能分解的有机物质在完全氧化分解时所消耗氧的量。BOD是反映水中有机物含量和污染程度的一个指标。

  ⑩ 菌落总数:反映水质受生物污染程度的一个指标。单位为cfu/mL。

  大肠杆菌数:有害菌指标之一,自然水体中常见有害菌之一。单位为MPN/100mL。 


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