当代给水与废水处理源理·12.凡是用地表水，特别是以低浊度山区河流为水源的自来水，贾第虫胞襄几乎是一种潜在的威胁。在1976年7月参加美国宾州退伍军人协会（Legion）年会的221人中暴发了一次神秘的肺炎，导致34人死亡。这种病后来就称为军团病（Legionellosis）。病原体是一种杆状菌，现定名为嗜肺军团菌（Legionellapneumophila）。军团病是通过吸人带有这种病菌的水的气溶胶而感染的。浴室莲蕉头下的水雾中，就很可能带有这种病菌。隐孢子虫病（Cryptosporidiosis）也是一种腹泻病，病因是小隐孢子虫（CrystosporidiumParvum）。这种原生动物的卵囊通过饮用水进人人体，引起感染。迄至1988年止，美国确认为由于饮用水引起的隐孢子虫病的流行性暴发只有两次，分别在1984年和1987年，病例总计15000人。隐孢子虫的感染首先是在一些有免疫性缺陷的患者中发现的，并且和艾滋病的出现同时引起医学界的注意，因为免疫性健康的隐孢子虫病患者在染病30天后就能痊愈。但是，当艾滋病的患者兼染上隐孢子虫病时，就永远不能摆脱这种病了。现认为，隐孢子虫卵囊的水传播可能性相当于或超过贾第虫的胞囊。饮用水中不断发现新的病原体，既反映了水质检验技术的进步.同时也反映了现代文明的一个侧面：人类空前规模的生活和生产活动对于自然环境所起的干扰以及被此间的高度频繁接触，为许多病原体的迅速增殖和传播创造了适宜的条件。类似的原因使自来水中不断出现新的沾污化学物质。据1977年的报导，1970年以前在水中检查出100种有机化合物，1975年末，数目已超过1500种，其中400~500种在世界范围内的饮用水中发现过。另据1981年报导，根据世界范围内的调查结果，在饮用水中已出现765种合成有机化合物，其中有117种是属于致癌的或与致癌有关的物质。另有文献还报导，近年来自来水中出现了许多沾污物，包括挥发性有机化合物、杀虫剂、消毒副产物，其它合成有机物以及氢等放射性核素。似乎约每一个月就能找到一种新的重要的自来水沾污物。当然，水中的沾污物还有无机化学物质，只是数量少得多而已。在美国1946一1980年暴发的水传播疾病中，由化学物质引起的虽然只占49次，但饮用水中的一些化学沾污物质还会在人体内累积起来，其危害性目前往往难于估计。根据中国和美国的资料表明、人体脂肪中已检出DDT和六六六两种农药，最高含量可达约70ng/g。另据报导，在美国某项研究的血液标本中，有35%含DDT，平均浓度3.3ngg。化学物质
绪论*13*的这种累积作用，尤其应该特别重视。人体内的累积化学物质，一般约有20%来源于饮用水。为了控制这些不断增加的不安全因素的数量，每个国家的饮用水水质标准中所列的水质参数项目，也就必然相应地迅速增加。中国1959年实施的第一个生活饮用水水质标准只包括16项水质参数，1976年的修订标准订为23项，1985年的GB5749一85号标准已增加到35项，2000年将达89项。美国的变化尤其突出。1914年的美国饮用水水质标准只有两个项目，在1925年、1942年、1946年和1962年的四次修订中，分别增加至11、18、19和28个项目，但1976年的标准则猛增成47个项目。1976年的标准是根据1974年的《安全饮用水法案》的要求制定的。从1980年起，美国环保局用6年的时间编制一个新饮用水水质标准，定出71种成分的最大沾污浓度。这些沾污物分成6类：（1）微生物和浊度共6项，包括总大肠菌类、独度、贾第虫、标准平板计数、病毒和军团菌：（2）无机化学物15项：（3）有机化学物28项：（4）放射性核素6项：（5）挥发性有机化学物9项；（6）消毒副产物7项。为了加快新的标准的出现，美国国会在1986年又通过了一项《安全饮用水法案》的修正案，把上述（1）~（5）类沾污物增加成83项，比原来多出20项，要求环保局在1988年6月订出这些成分的最大沾污浓度。这一修正案还要求环保局从1988年1月起，每3年编出一份25种新增加的沾污物的最大允许浓度并进行管制.1999年已达133种。修正案还要求列出推荐能满足新标准的可能获得的最佳自来水处理技术。在美国政府采取行动的同时，一种称为用水点和进水点工业的新工业也就蓬勃发展起来。这些工业推出一些小型的，大多是用于家庭的给水处理装置，采用诸如滤芯过滤、活性炭、离子交换以及反渗透这些常规处理以外的技术，以解决具体的水质超标问题。用水点装置接在室内的一个水龙头上，专为处理饮用水用。进水点装置则接在室外的进户管上，故能保证全户用水的安全性。虽然环保局不认为这种分散式的处理办法是一种长久之计，但也认为，对某些小的自来水公司的用户来说，为了满足《安全饮用水法案》修正案的水质要求，也不失为一种过渡性的可取措施。这一官方的着法进一步推动了用水点和进水点装置的销售量。据南加州大都会供水区的调查，该区有13%的用户装有这类装置，这是一个代表1300万人口的调查。在加拿大，按1988年的估计，每年用水点或进水点装置的销售量约为100000台。美国这一包括83项沾污物的水质标准，在过渡期和以后的施行效果
当代给水与废水处理原理14如何，前尚难估计。但对它所代表的路子，却可以从自来水的两条基本属性来进行初步议论。属性之一是，饮用水是参加人体内代谢过程的一种物质，它所含的任何沾污成分，都有可能对人体产生短期的、长期的甚至遗传性的影响。属性之二是，自来水是人们每天生活中，消耗量最大的一种商品，必须是低价格的。因此，对那些含有数以百计沾污物的原料水，即使在制成自来水成品后，对每种沾污物都有了浓度限制，仍然不能对它们在人体内所起的代谢效应，进行清楚的解释。这种原料水所导致的昂贵的水处理和监控技术，必然又使自来水的低价格属性受到损害。未来自来水水质的饮用安全性要靠原料水的水质来起基本性的作用，这可能是最合理的哲学。这样，一个国家在发展经济的同时，如何保护她的水源水质的清洁，就是一个根本性的更高层次的问题，也是现代人类所面临的一个值得着力研究解决的共同问题。参考文献[1] Schroeder E D. Water and Waslewaler Treatment.1977[2] Fair C M and Geyer J C. Water Supply and Wastewater Disposal.1954[3] Fair G M, CGeyer J C and Okun D A.Water and Wastewater Engineering.Vol 2.Wu-ler Purification and Wastewater Treatment.1968[4] Rich L G. Unit Operations of Sanitary Engineering.1961[5] Rich L G. Unit Processes of Sanitary Engineering.1963[6] Weber W J Jr,Physicochemical Processes for Water (Quality Contrul.1972[7] Metcalif and Eddy Inc,Wastewater Engineering.1972,1979[8] Benefieid L D and Randall C. W. Biological Process Design for Wastewater Treat-ment.1980[9jJAmWaterWorks Assoc.Vol62.543.1970[30] J Water Poll Control Fed. Vol 52,661.1980[11]JAmWaterWorksAsB0c.Yol82,No2.32.1990【12]李圭白."面向21世纪的水科学与水环境工程技术"高级研修班讲稿，饮用水水质及处理技术.1999【13］许保玖等，给水处理理论与设计.1992
第一章化学动力学81-1反应速率与反应级数1.反应速率化学动力学所研究的是反应的速率和反应的历程。反应的历程也就是反应的机理。在反应过程中，反应物的量总是不断减少的，而产物的量却是不断增加的。反应中任一反应物减少的快慢，或任一产物增长的快慢，都可以代表整个化学反应的速率。常用的反应速率表示方法如下：如果在液体容积V中的组分A由于反应在dt时间内所产生的物质的量变化为dn，时，A的反应速率表示为1(dna(1-1)Aa以dt式中的n可以和V组合成A的浓度，因此得_dA]_dcA(1 - 2)FA=dide式中，[A]及c均代表A的浓度，的单位为molm-3.s。当式(1-2)中A代表反应物时，由于其浓度是随时间降低的，反应速率应为负值，反之，当A代表产物时，T则应为正值，如图1-1所示。1A为反应物A为产物CA01图1-1反应物及产物浓度的历时曲线
当代给水与废水处理原理16在进一步讨论之前，最好对化学计量方程式（stoichiometricequation）有一个清楚的概念。现用下列一般化学方程式来说明：(1 - 3)xA+yBuP+ Q这个方程式主要是表示一个质量守恒的关系，只是说明反应物A的义个分子与B的个分子的质量与产物P的个分子及Q的个分子的质量相等，这种关系称为化学计量关系，这个方程式也就称为化学计量方程式。究竟分子A及B经过什么反应途径变成产物分子P及Q，以及反应的快慢如何，化学计量方程式则不能提供任何信息。上面已经指出，这些问题属于化学动力学的研究范围。但是，化学计量方程式却对其中所包含的全部物种的反应速率间规定了一定的数量关系。令nA，nB，np和no分别为相应物种在时刻的物质的量，则根据式（1-3)应存在下列关系：ldna=_1dng_1dnr.1dng(1 - 4)xdrd"ud-pdi由上式可得出-dn.-dngdnp_dno_dn;du(1 - 5)tJu"Vd称为反应进度，；为物种i的化学计量方程系数，反应物取负号，产物取正号，即按化学计量方程式写成如下形式取值：uP+ VQ-xQ-yB=0由式（1-4）与式（1-5）可得出f.dl.(1 - 6)式中r；与c,分别为物种i的反应速率与浓度，V为溶液的容积。由式(1-5)可知，当 A的初始物质的量为 nA,时,则反应进度专=（n。-na）/VA如以n代表A的转化率nA=（na-na)/nA，则得下列关系：A(1 - 7)2.反应级数如果通过试验数据的数学处理，得出产物P的反应速率可以表示为dPldcr- keacrp=(1-8)dtdt那末，产物P的反应称为：反应物A的a级反应；反应物B的b级反应：总称为（a+b)级反应。k称为反应的速率常数（rateconstant),其单位为