给水卫生学.ppt

第三章给水卫生学,第一节饮水与健康第二节水源第三节饮用水水质第四节饮用水处理第五节军队给水卫生第六节特殊条件下给水,第三节水质,一、生活饮用水卫生标准（本课重点）二、其它(自学)农村生活饮用水卫生标准水源水质的卫生要求水源水质评价水源防护,生活饮用水的定义,人类饮水+日常生活用水（包括个人卫生用水），但不包括水生生物用水及特殊用途的水。,生活饮用水卫生要求,流行病学安全饮水中不能含有病原体，以防止水媒传染病的发生对人体无害饮水中化学物质及放射性物质不会产生急慢性中毒，不会对子孙后代健康产生影响感官性状良好对人体的感官无不良刺激，使人乐于饮用其他水量充沛、使用方便、不损坏衣物和用具、不使食物变色变质等,生活饮用水水质标准制定原则*：满足生活饮用水卫生要求适用于居民终身饮用要考虑老弱病残孕幼等敏感人群,GB5749-85感官性状和一般化学指标毒理学指标细菌学指标（包括消毒剂）放射性指标,GB5749-2006类别水质常规指标及限值饮用水中消毒剂常规指标及限值水质非常规指标及限值农村小型集中式供水部分水质指标及限值指标种类微生物指标毒理指标感官性状和一般化学指标放射性指标消毒剂,生活饮用水水质标准指标类别及种类*,一、感官性状和一般化学指标,种类感官性状色、浑浊度、臭和味、肉眼可见物一般化学指标（毒性较小，但对水的感官性状影响较大）pH、总硬度、铁、锰、铜、锌、挥发性酚类、阴离子合成洗涤剂、硫酸盐、氯化物、溶解性总固体、CODMn制定限值的依据感官性状阈浓度,色度（colour）,定义指真色（非表色），即水中悬浮物质去除后，仅由溶解性物质形成的颜色卫生学意义影响感官；也提示可能含有有毒物质标准不得超过15度（色度1度=1L蒸馏水中含铂1mg时的颜色）；不呈现异色,清洁水无色含腐殖质黄色、棕色含藻类亮绿色、棕褐色、兰绿色含铁锰黄褐色污染物各种颜色,浑浊度（turbidity）,定义表示水中悬浮物质含量的多少（包括泥沙、黏土、微生物等1nm1mm的颗粒）。反映水散射和吸收光的能力。卫生学意义影响感官；影响净化和消毒效果（可以吸附包裹微生物和有毒物）标准不超过1NTU(nephelometricturbidityunit，散射浊度)，特殊情况下不超过5NTU。,浑浊度（turbidity）,泥沙、黏土白色、浅黄色浑浊含低铁盐（见空气氧化成高铁）黄乳状浑浊有机物、藻类、粪污等浑浊,TurbidityismeasuredinunitsreferredtoasNTUs600mg/L极硬水,重庆市自来水168mg/L净化水104mg/L凉开水160mg/L纯净水20mg/L,铁（iron）,存在状况自然界水中普遍存在地下水为二价铁盐Fe(HCO3(溶解、无色)地面水中二价铁氧化成Fe(OH3)(黄棕色沉淀)卫生学意义过多可使色度增加、水带金属味、饮料易发生沉淀标准0.3mg/L,其它一般化学指标,铝：新规范增加的指标，铝盐作为混凝剂广泛使用。锰铜锌挥发酚类阴离子合成洗涤剂硫酸盐氯化物耗氧量（COD）：新规范增加的综合性指标,二、毒理学指标,定义对人的毒性大，而对水感官性状影响较小的指标种类砷、镉、汞、铬(六价)、铅、硒、氰化物、氟化物、硝酸盐、四氯化碳新标准增加了几种消毒剂副产物原DDT、六六六被列为非常规检测指标,共同特点天然水中均少或无摄入过多均可引起特异性中毒，故需限定含量制定水标时均采取了一定的安全系数：如汞的标准是最大无作用阈浓度/10,三、细菌学指标（新标准：微生物指标）,定义：保证饮水生物学安全性的综合指标或者指示菌,MPN表示最可能数；CFU表示菌落形成单位。当水样检出总大肠菌群时，应进一步检验大肠埃希氏菌或耐热大肠菌群；水样未检出总大肠菌群，不必检验大肠埃希氏菌或耐热大肠菌群。,旧标准：细菌总数(Totalnumberofbacteria)新标准：菌落总数（Totalcolonies）,定义1ml水样在营养琼脂培养基中，于37经24h培养所生长的菌落数。卫生学意义细菌总数愈多，说明水受污染的可能性愈大但不能直接说明是否有致病菌存在标准100(CFU/mL),总大肠菌群(TotalColiform),定义一群以大肠埃希氏杆菌为主的需氧的及兼性厌氧的革兰氏阴性无芽孢杆菌，在37、24h内能发酵乳糖并产酸产气。主要来自人畜粪便，也有部分来自于自然环境卫生学意义为肠道致病菌（intestinalpathogen,IP）指示菌：有检出提示水受到人畜粪便污染，并认为可能存在IP污染。而且需要进一步检测大肠埃希氏菌或耐热大肠菌群,Why?,肠球菌,产气荚膜杆菌,大肠菌群,量最多生存时间与IP接近抵抗力比IP强检出方法较易不能指示抵抗力较大的芽胞、病毒和原虫也存在于一般温血动物的粪便以及土壤等自然环境中,量中等生存时间比IP短抵抗力比IP弱,量最少生存时间比IP长抵抗力比IP强,人类肠道正常菌群及其特点,耐热大肠菌群(ThermotolerantColiforms),定义将培养温度提高到44.5后仍然能生长并发酵乳糖的大肠菌群（在37能生长的称为“总大肠菌群”）由埃希氏菌属以及克雷伯菌属、肠杆菌属和柠檬酸杆菌属中的一些菌种组成（但只有埃希氏菌属是唯一粪源性的）卫生学意义主要来源于人类和温血动物粪便，检出证明受到粪便污染（而且可能是近期污染），可能含有对人有威胁的IP为了区别土壤等自然环境来源的大肠菌群。,大肠埃希氏菌(大肠杆菌，Escherichiacoli）,卫生学意义埃希氏大肠杆菌是最准确和专一的粪便污染指示菌，但检测方法较为复杂。而耐热大肠菌群在水中的浓度直接和埃希氏大肠杆菌的浓度相关，所以将其应用于水质监测被认为是可接受的。,因此，水标规定：当水样检出总大肠菌群时，应进一步检验大肠埃希氏菌或耐热大肠菌群；水样未检出总大肠菌群，则不必检验它们.,Escherichiacoli有些血清型与人类疾病有关，统称为致泻性大肠杆菌。包括五种：肠毒素性大肠杆菌（ETEC）肠致病性大肠杆菌（EPEC）肠出血性大肠杆菌（EHEC）（大肠杆菌O157：H7）肠侵袭性大肠杆菌（EIEC）肠粘附性大肠杆菌（EAEC）,MembraneMethod(CFU/TotalColiforms),MultipleTubeFermentationMethod(MPN/TotalColiforms),隐孢子虫CryptosporidiumTyzzer,生活史：分为有繁殖能力的滋养体（trophozoite）和对环境有抗性的包囊（oocyst）阶段感染情况：肠道原虫，人畜共患，人群普遍易感。发达国家0.620%；发展中国家420%；非洲国家50%以上。感染剂量小，10个卵囊可使人和动物致病。国内外均有供水污染而爆发疾病的报道接触途径：动物或人粪便传染源饮用水和游泳池水。卵囊抗氯，且直径小（约45m，常规过滤难以除掉），但65以上加热30min可使其感染力消失（提倡饮用开水）危害：回肠感染症状有腹泻、腹痛、呕吐。可能伴随流感样症状,CryptosporidiumOocyst,贾第鞭毛虫Giardia蓝贾第鞭毛虫G.lamblia,生活史：分为有繁殖能力的滋养体（trophozoite）和对环境有抗性的包囊（cyst）阶段大小：812m710m接触途径：饮用水和游泳池水被包囊污染（除隐孢子虫外，贾第鞭毛虫是所有水媒性原虫中最容易通过饮用水传播的。对氯的抵抗力相当强。健康效应：无症状感染76%。常见症状有腹泻、胃气涨、腹痛、呕吐。少有死亡。,Giardiaduodenalis,消毒剂常规指标及要求,旧标准：游离性余氯（freeresidualchlorine）新标准：氯气及游离氯制剂（freechlorine）,定义饮水加氯消毒，经过一定的接触时间后，水中所剩余的氯称为余氯（分为结合性余氯及游离性余氯两类）,A段：氯被还原性化合物消耗B段：有余氯，但与有机化合物形成结合性余氯C段：结合性余氯被破坏（形成折点）D段：结合性余氯饱和，游离性余氯形成,卫生学意义消毒效果的评价指标：接触时间30min以上，如果游离氯不小于0.3-0.5mg/L时，对肠道致病菌有完全杀灭作用，对肠道病毒也有灭活作用二次污染的信号：余氯不能防止二次污染，但余氯耗尽，说明有再污染标准接触30分钟后出厂水应不低于0.3mg/L，管网末稍水不应低于0.05mg/L,我国新的生活饮用水卫生标准简介,中华人民共和国国家标准批准发布公告2006年第12号（总第99号）卫生部、国家标准化管理委员会批准发布以下14项生活饮用水卫生标准及检测方法国家标准，现予以公告（见附件）。标准自2007年7月1日起实施。中华人民共和国卫生部中国国家标准化管理委员会,新标准与国际水质标准的比较,我室研究成果引起国家领导和相关专家高度重视，并引发修订水质标准的强烈呼声。,其它,农村生活饮用水卫生标准考虑了饮水水质复杂和农村经济发展不平衡的情况，并参考发展中国家及WHO饮水卫生标准基础上制订的，水质卫生要求适当降低我军边远地区部队分散给水参照农村要求实行水源水质的卫生要求水源水质评价水源防护,第四节饮用水处理,一、沉淀二、混凝三、过滤四、消毒五、特殊水质改善法,水源水Waterresource,饮用水Drinkingwater,经过处理消除污染物质,水处理watertreatment,净化(purification)改善水的物理化学性状,消毒（disinfection）杀灭水中病原微生物,人类有史以来就一直在寻找改善饮用水的途径和技术,中国古代将明矾置于带孔木杖中搅动水，使汲取的黄河水澄清,古埃及用捣碎杏仁抹在水池内壁，帮助池中尼罗河水澄清,4000年前的印度利用木炭对水过滤，并储存在银和铜器中保鲜,17世纪发现氯，用于大规模水处理,20世纪臭氧、紫外线、反渗透等技术,人类饮用水处理技术发展历程,水深度处理目标,现代水处理目标,水特殊处理目标,现代水处理技术主要类型,筛除(screening)去除肉眼可见物沉淀(sedimentation)*主要去除颗粒物质（自然沉淀、混凝沉淀）过滤(filtration)*主要去除颗粒物物质消毒(disinfection)*杀灭病原微生物解析(precipitation)去除溶解性有害化学物质吸附(adsorption)去除有机分子氧化分解(oxidation)去除有机分子,颗粒小于1nm,颗粒1nm-1000nm,颗粒大于1000nm,真溶液(透明),悬浮液(浑浊)可自然沉淀,胶体溶液(浑浊)(有布朗运动难自然沉淀)需要混凝沉淀,沉淀(sedimentation),紧急情况时也需要混凝沉淀,混凝(coagulation),混凝机理：,水中胶体颗粒带有相同的负电荷，互相排斥，形成稳定的悬浮状态不下沉,絮状物下沉水澄清,带阳电荷的混凝剂使胶体颗粒凝聚结絮而沉降（电中和）,絮状物又通过吸附架桥吸收周围的杂质，逐渐增大体积和重量,_,_,_,_,_,_,_,_,_,_,_,_,_,_,+,+,+,+,+,+,+,_,这种结构松散、有吸附能力的绒体，也叫“矾花”（floc）,混凝(coagulation),混凝过程：包括两个阶段混凝（coagulation）：混凝剂水解，使胶体脱稳，开始生成细小矾花的化学过程（直径小于0.5m），异向碰撞，一般2min可以完成絮凝（flocculation）：矾花逐渐长大并因重力而下沉的物理过程（直径可达0.61m），同向絮凝，需要1030min,混凝效果好对人体健康无害使用方便价廉易得,混凝剂(coagulant)和助凝剂（coagulantaid）,混凝剂和助凝剂种类及特点,水的pH值水温水中杂质搅拌方式,影响混凝的因素,水的pH值:铝盐在5.77.8范围内较好三价铁盐适宜的pH值为6.08.4（3.511）高分子混凝剂受pH值影响较小,影响混凝的因素,水温:低温时应增大剂量、延长时间、投加高分子助凝剂水中杂质:浑浊或稍浑浊的水较透明的水更易凝聚悬浮物极少时，要增加剂量或投加粘土或助凝剂。,搅拌方式:混凝阶段：初加时应迅速充分搅动使快速混和均匀，形成微细絮状物絮凝阶段：慢速同方向搅拌，以增加絮状物集聚机会形成较大的絮状物下沉,剧烈长时间搅拌或经常改变搅拌方向，都可导致絮状物不可逆的破坏,过滤(filtration),意义：主要去除颗粒物（浊度），也可去除部分色度、化学物质及微生物野外可能是唯一可进行的水处理方式滤料种类颗粒状:石英砂、无烟煤、木炭、活性炭等。纤维状:树脂、布、棉花、羊毛等。多孔成型物质:陶瓷、活性炭等制成管状或板状。薄膜型:微滤膜和超滤膜等。,野外,水厂,消毒（disinfection）,污染的原水经混凝、沉淀、过滤仍将有一部分微生物未能去除，有可能引发介水传染病消毒是水处理最重要的一个环节原则上不论平战时，凡饮用水必需经消毒才能饮用,水消毒的各种物理化学法,物理方法热:煮沸;声:超声波;辐射:紫外线（UV）、微波、射线;压力:超滤化学方法卤族元素:氯、碘、溴卤间化合物:氯化溴、氯化碘、溴化碘过氧化物:臭氧、过锰酸钾、高铁酸钾、过氧乙酸金属:银、铜协同方法氯胺与碘化钾、氧与溴化碘、铜：维生素C：过氧化物、臭氧和紫外线、银与超声波、载银树脂,最常用的仍然是煮沸氯消毒法,一些国家及地区的水消毒方法,氯消毒法（chlorination）,1774瑞典scheele发现氯元素1785年用于病房消毒降低产褥热1896年开始用于饮用水消毒，因效果好、价廉在世界范围内普及1970年代发现DBPs,引起广泛争议，但无更好的替代品，因此仍然广泛应用,Historicalcontextforchlorination,氯消毒剂种类（液态氯、无机氯、有机氯）,氯的消毒作用主要通过HOCl产生HOCl是小的中性分子，极易穿过细菌的细胞膜进入细菌内部，通过Cl的氧化作用，破坏细菌磷酸丙糖巯基酶活性导致细菌死亡OCl带负电，不能靠近带负电的细菌，难起消毒作用HOCl的杀菌能力比OCl大80倍,氯消毒机理,氯的水解：C12十H20H-十C1-十HOCl次氯酸的离解：HOClH+十OCl,ChlorineChemistry,水中病原体对氯的敏感性,G-肠道致病菌最敏感，G+菌抵抗力较强（细胞壁较厚）无芽胞菌敏感，有芽胞菌、结核杆菌、立克氏体对氯抵抗力强肠道病毒的抵抗力一般比肠道细菌强，但不同的病毒对氯抵抗力差别很大各种包囊对氯抵抗力强（抗氯），如隐孢子虫、鞭毛虫、阿米巴原虫等,影响氯消毒的因素,水的性质加氯量及接触时间,影响氯消毒的因素,水的性质pH值:酸性环境下杀菌能力强水温:水温升高，杀菌作用也增强水中杂质:应先经过处理，才能保证氯消毒效果能与氯作用而消耗氯还可将细菌包裹在内而影响杀菌效果,加氯量与接触时间消毒时，加氯量必须满足需氯量，并在充分的接触时间后，还余留有一定的余氯量，才能保证消毒的可靠。,加氯量与接触时间接触时间长，消毒剂需要的量小，接触时间短，消毒剂需要的量大。可以用浓时积常数来调整两个因素不可单方面无限的过大（长）过小（短），如剂量过小，时间再长也达不到消毒目的，反之亦然一般接触时间不应短于15min，游离余氯不宜低于0.3mg/L，也不宜超过1mg/L,浓时积常数CntKpH7.07.5，水温10时，浓时积(K)为8,氯消毒的方法*常氯消毒法,用于经常性消毒水源良好时，单独用常氯消毒即可水质污染严重时必须先净化处理再用常量氯消毒有机物污染严重时也可在混凝前预加氯以分解有机物、防止藻类生长一般加氯量为13mg/l，消毒30min后，应保持游离余氯0.30.5mg/L,氯消毒的方法*超氯消毒法,适用于污染严重或紧急情况时行军、野营、战时紧急情况下发生肠道传染病流行生物战时水源受到严重污染新开井用超过正常氯量510倍或更大的氯量，消毒1015min，测定余氯，脱氯（必须）,氯消毒步骤,计算水量,确定加氯制剂量,加氯消毒,测定余氯,脱氯（超氯消毒时用）,熟悉水井、水池的水量计算方法记住军队常用容器水桶、行军锅、面盆的容量,氯消毒步骤,计算水量,确定加氯制剂量,加氯消毒,测定余氯,脱氯（超氯消毒时用）,估计法：根据水质清浊估计加氯制剂量。简便但不太准确试验法：可用三杯法或三桶法。以余氯量评判正确的氯制剂加量计算法：必须先知道氯制剂有效氯含量，再根据水质确定加氯量，按公式计算加氯制剂量(g),氯消毒步骤,计算水量,确定加氯制剂量,加氯消毒,测定余氯,脱氯（超氯消毒时用）,应先将氯制剂溶解后再加入，并充分搅拌，作用30min。,氯消毒步骤,计算水量,确定加氯制剂量,加氯消毒,测定余氯,脱氯（超氯消毒时用）,保证消毒效果的重要环节。一般要求游离余氯0.30.5mg/L。战时或有肠道传染病流行时，应不低于12mg/L。水被生物战剂污染时不低于5mg/L。,氯消毒步骤,计算水量,确定加氯制剂量,加氯消毒,测定余氯,脱氯（超氯消毒时用）,1mg余氯可用3.5mg硫代硫酸钠脱去加漂白粉量一半的硫代硫酸钠即可亦可将水通过活性炭或木炭过滤器脱氯每片100mg维生素C可脱氯64.7mg,ChlorinationMechanics,Gaschlorination,其它消毒法,紫外线臭氧银离子其它,其它饮水消毒法：紫外线（UV-C）,可由低压汞灯产生，波长250265m破坏DNA，导致细胞死亡。优点:不改变水的理化性质，不产生嗅味，消毒快。缺点:杀灭芽胞、病毒效果差受水质、水层厚度影响较大无余留作用价格较贵适用于水质较好的地下水。,U-VTube,U-VSterilizer,其它饮水消毒法：臭氧（O3）,将干燥空气或氧气通过高压放电而制得常温下为无色气体，有特殊臭味