第一節 天然水中的雜質

一、雜質的來源

水是地球上分布最廣的自然資源，在自然界中通過降水徑流、滲透的方式進行著永不停息的循環運動，形成了各種水源。

水的溶解能力較強，水在自然界的循環過程中不僅混入了泥沙、黏土等雜質，還可溶解各種固體、液體和氣體等物質。動植物的殘骸在水中極易腐敗分解而形成腐殖質等各類有機化合物。生活污水和工業廢水的排放，嚴重地破壞了天然水中物質平衡，致使天然水體遭受污染，給人類的生活和工農業生產造成極其惡劣的影響。

二、雜質顆粒的分類

不同來源的水中雜質，按照存在的狀態和顆粒尺寸的大小，通常分為溶解物、膠體顆粒、懸浮物3類，詳見表2-1。

表2-1中的顆粒尺寸人為地按照球形顆粒來計，實際上，分散于水中的各種雜質顆粒形狀是極不規則的，并非球形。表中的數據只是顆粒大小的一個尺寸概念，而且各類雜質顆粒的尺寸界限也不是截然劃分的。在膠體和懸浮物兩種雜質中，盡管顆粒尺寸大小有所區別，但顆粒在水中的狀態還與其顆粒本身的性質、形狀和密度等因素有關。一般而言0.1～1μm之間的顆粒屬于膠體和懸浮物的過渡階段，也就是說，小顆粒的懸浮物往往也具有一定的膠體特征，只有當顆粒尺寸大于10μm的懸浮顆粒才與膠體的特征有明顯的差別。

三、雜質成分

按照給水處理的需要，天然水中雜質成分可分為溶解物、懸浮物、膠體、溶解性有機高分子化合物和微生物5類。

（1）溶解物。水中的溶解物主要是鹽類和氣體。鹽類以陽離子（Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺、K⁺）、陰離子 （F^-。溶解性氣體主要有O₂和CO₂兩種，有時也含有少量的N₂、SO₂、H₂S等氣體。這些來自于自然界的無毒無機鹽類，對人體的健康無害，它與水構成了均勻的分散體系，對光的照射能全部通過，外觀透明。但是，隨著工農業的發展，各種對人身健康、環境及生態平衡有嚴重危害的物質隨工業廢水排入天然水體，如無機類有毒物質 Hg、Cr、Cd、Pb、Se等；有機類有毒物質如多環芳烴、芳香族氨基化合物、有機汞、酚類化合物、有機氯、有機磷農藥等。如果生活飲用水水源中含有這些有害物質將給現有的水處理工藝造成極大的困難，甚至不能作為生活飲用水水源。

（2）懸浮物。天然水中的懸浮物主要是泥沙、動植物和浮游生物的殘骸以及有機高分子物質（如蛋白質、腐殖酸等）。粒徑較大的雜質顆粒，在動水中基本上呈懸浮狀態，在靜水中易于下沉，在水力的作用下能在水中懸浮或上浮水面，主要成分是有機類物質和極為微小的雜質顆粒。

懸浮物的顆粒對光線具有反射和散射作用，使水體產生渾濁現象。因此懸浮物是生活飲用水水處理的對象之一。

（3）膠體。膠體顆粒的粒徑一般小于100nm，在水中相當穩定，在長時間的靜置后也不會自然下沉，膠體顆粒多帶負電荷，光照下水體渾濁；這些膠體顆粒又是細菌、病毒等有害物質的載體，是生活飲用水水處理的主要對象。

（4）溶解性有機高分子化合物。比較典型的腐殖質一類的雜質，是水體產生色、臭、味的主要原因之一，使水的感觀性狀不好。這一類雜質是呈分子狀態，不屬于膠體。但由于分子較大，也與膠體特征有類似之處，而與低分子溶解性物質不完全相同，也可通過投加混凝劑將其去除，但這比去除懸浮物和膠體顆粒困難，也是生活飲用水處理的對象之一。

（5）微生物。水體中的細菌、病毒、藻類，原生動物等活動生物統稱為微生物。按照尺寸大小劃分，藻類和原生動物屬懸浮物，細菌和病毒屬膠體范圍，微生物對生活飲用水水源的危害遠比無機懸浮物、膠體嚴重。尤其是來自于生活污水的病源微生物，經過混凝、沉淀、過濾常規處理不可能全部去除，必須進行消毒將其殺滅。水中的藻類和浮游生物大量地繁殖會使水體產生色、臭、味，給水處理帶來極大的困難，造成混凝劑消毒劑投、Cl^-）的形式存在，有的地下水中還含有Fe²⁺、Mn²⁺和加量猛增，堵塞濾池，嚴重地影響水質和水量。