專業(yè)英語A教材

譯文：（第一課）給水工程眾所周知，水的供應(yīng)對生命的生存至關(guān)重要。人類需要喝水，動物需要喝水，植物也需要喝水。社會的基本功能需要水：公共衛(wèi)生設(shè)施的沖洗，工業(yè)生產(chǎn)過程耗水，電能生產(chǎn)過程的冷卻用水。在這里，我們從兩方面討論水的供給：）1、地下水供給2、地表水供給地下水是通過打井而得到的重要直接供水水源，也是一種重要的間接供水水源，因?yàn)榈乇硐鳎ɑ蛐『樱?jīng)常得到地下水的補(bǔ)給。在靠近地表的通氣層中，土壤孔隙內(nèi)同時(shí)包含著空氣和水。這一地層，其厚度在沼澤地可能為零，在山區(qū)則可能厚達(dá)數(shù)百英尺，蘊(yùn)涵三種類型的水分。重力水，是在暴雨過后進(jìn)入較大的土壤孔隙中的水。毛細(xì)水是在毛細(xì)作用下進(jìn)入較小的土壤孔隙中的水，它能夠被植物吸收。吸濕水是在不是最干燥的氣候條件下由于分子間引力而被土壤穩(wěn)定下來的水。地表通氣層的濕氣是不能通過鑿井方式作為供水水源的。位于通氣層以下的飽和層，土壤孔隙中充滿著水，這就是我們通常所說的地下水。包含大量地下水的地層稱為含水層。通氣層和含水層之間的水面稱為地下水位或淺層地下水面，地下水靜壓力與大氣壓力相等。含水層可延伸相當(dāng)深度）,butbecausetheweightofoverburdenmaterialgenerallyclosesporespaces（但因?yàn)榈貙迂?fù)荷過重會壓縮（封閉、關(guān)閉）土壤孔隙，深度超過600m，即2000英寸，就基本找不到地下水了。能夠含水層中自由流出的水量稱為單位產(chǎn)水量。TheflowofwateroutofasoilcanbeillustratedusingFigure1（土壤中水流如圖1所示）.Theflowratemustbeproportionaltotheareathroughwhichflowoccurstimesthevelocity（流量與流水面積成比例，流經(jīng)該土壤面積的流量等于面積與速率成的乘積）,orQ=Av

Where（此式中）

Q=flowrate,inm3/sec（流量，單位為m3/s）【cubicmeterpersecond】

A=areaofporousmaterialthroughwhichflowoccurs,inm2（滲透性土壤的流水?dāng)嗝?，單位為m2）

v=superficialvelocity,inm/sec（表觀流速（表面流速），單位為m/s）表觀流速當(dāng)然不是水在土壤中流動的真實(shí)速度，因?yàn)橥寥拦腆w顆粒所占據(jù)的體積大大地降低了水流通過的空間。如果a代表水的流經(jīng)斷面面積，那么Q=Av=av＇Where（此式中）v＇=actualvelocityofwaterflowingthroughthesoil（水流在土壤中的真實(shí)流速）a=areaavailableforflow（水的流經(jīng)斷面面積）Solvingforv＇,（求解v＇）v＇=Av/a

IfasampleofsoilisofsomelengthL,then（如果土壤樣品具有一定長度）v＇=Av/a=AvL/(aL)=v/porosity（v/孔隙率）

因?yàn)榭偟耐寥罉悠敷w積為AL，實(shí)際的水流動空間則為aL。Waterflowingthroughthesoilatavelocityv＇losesenergy（水在以v＇速度流動的過程中會損失能量）,justaswaterflowingthroughapipelineoranopenchanneldoes（這與水在管道或明渠中流動是一樣的）.Thisenergylossperdistancetraveledisdefinedas（單位長度的能量損失定義為）energylose（能量損失）=△h/△LWhere（此式中）h=energy,measuredaselevationofthewatertableinanunconfinedaquiferoraspressureinaconfinedaquifer,inm（能量，在非承壓含水層中，即水位線的標(biāo)高；在承壓含水層中，即壓力；單位為m）L=horizontaldistanceindirectionofflow,inm（水流水平距離的長度，m）Thesymbol(delta)simplymeans“achangein,”asin“achangeinlength,L.”（符號△僅僅表示一種變化，如在長度上出現(xiàn)的一種變化）Thusthisequationmeansthatthereisachange(loss)ofenergy,h,aswaterflowsthroughthesoilsomedistance,L.（這個(gè)公式表示的是當(dāng)水在土壤間隙中的流動距離為L是，出現(xiàn)能量上的變化為h）Inanunconfinedaquifer（在非承壓含水層）,thedropintheelevationofthewatertablewithdistanceistheslopeofthewatertableinthedirectionofflow（水位線高度在水流距離上的落差是一個(gè)沿水流方向的水位斜坡）.Theelevationofthewatersurfaceisthepotentialenergyofthewater（水面的高度表示著水的勢能）,andwaterflowsfromahigherelevationtoalowerelevation（水從高處流向低處時(shí)）,losingenergyalongtheway（沿程會有能量的損失）.FlowthroughaporousmediumsuchassoilisrelatedtotheenergylossusingtheDarcyequation（水在類似于土壤的多孔性介質(zhì)中流動時(shí)的水頭損失按達(dá)西公式計(jì)算）Q=KA(△h/△L)Where（式中）K=coefficientofpermeability,inm/day（滲透系數(shù)，單位為m/d）A=cross-sectionalarea,inm2（過水?dāng)嗝婷娣e，單位為m2）TheDarcyequationmakesintuitivesense（達(dá)西公式給人直覺）,inthattheflowrate(Q)increaseswithincreasingarea(A)throughwhichtheflowoccursandwiththedropinpressure,△h/△L（流量隨著過流面積和壓降的增大而增大）.Thegreaterthedrivingforce(thedifferenceinupstreamanddownstreampressures),thegreatertheflow（驅(qū)動水的壓力差越大[指上下游間的不同水壓]，水的流量越大）.Thefactor,K（系數(shù)K）,isthecoefficientofpermeability（指滲透性系數(shù)）,anindirectmeasureoftheabilityofasoilsampletotransmitwater（土壤樣品透水能力的間接指標(biāo)）,canbemeasuredbyapermeametershowninFigure2（能夠通過圖2所示的滲透測試儀測得）;itvariesdramaticallyfordifferentsoils（不同土壤的滲透系數(shù)相差很大）,rangingfromabout0.005m/dayforclay（粘土僅0.005m/d）toover5000m/dayforgravel（礫石則超過5000m/d）.Thecoefficientofpermeabilityismeasuredcommonlyinthelaboratoryusingpermeameters（滲透系數(shù)一般在實(shí)驗(yàn)室通過滲透測試儀測得）,whichconsistofasoilsamplethroughwhichafluidsuchaswaterisforced（滲透測試儀含有一些土壤樣品，在壓力的作用下使諸如水的液體通過它們）.Theflowrateismeasuredforagivendrivingforce(differenceinpressures)througha

knownareaofsoilsample（在已知的過流斷面面積下，測定不同驅(qū)動壓力下水的流量）,andthepermeabilitycalculated（然后通過計(jì)算得到滲透系數(shù)K）.如果一口井打到潛水含水層（如圖3所示），并將水抽出，含水層中的水將會流向井。當(dāng)水到達(dá)井時(shí)水流經(jīng)的面積逐漸變小，因此需要得到較高的表面（以及實(shí)際）流速。較高的流速當(dāng)然會導(dǎo)致能量損失的增加，和能量梯度必然增加，形成下降漏斗。地下水的水位的降低稱為水位降低。如果流向井的水流量等于從井中抽出的水流量，這種狀態(tài)為平衡狀態(tài)，水位降低保持不變。然而，如果抽出的水流量增加，必需由流向井的徑向流（放射流、輻射流）來補(bǔ)償，這樣就會導(dǎo)致形成更深的地下漏斗。假設(shè)（考慮）有一個(gè)圓柱體（如圖4所示），水流從圓柱表面流向中心。運(yùn)用達(dá)西公式：（7）式中，r是圓柱體的半徑，是圓柱體的過流表面積。當(dāng)水從圓柱的表面流入時(shí)，如果以相同的速度將水從圓柱的中心抽出，那么將上述等式求積分得出產(chǎn)水量。（8）式中，h1和h2分別表示井的半徑為r1和r2時(shí)的地下水位高度。這個(gè)等式可以利用潛水含水層中兩個(gè)觀測井的水平面測量來估算一個(gè)距井任何距離的給定水位降低量的抽水量，如圖5所示。而且，知道了井的半徑，就可以估算井的水位下降量，這是下降漏斗的臨界點(diǎn)。如果抽水后的水位一直下降到含水層的底部，說明井干涸了——無法抽不出你所需求的水量。盡管上術(shù)公式的推導(dǎo)是就潛水含水層而言的，應(yīng)用在承壓含水層中也會遇到同樣的情形，這里的壓力可以通過觀測井來測得。一個(gè)含水層中開鑿多個(gè)水井會彼此產(chǎn)生干擾導(dǎo)致抽水后水位的過度下降。假設(shè)這種情況如圖6所示，一個(gè)井產(chǎn)生一個(gè)下降漏斗。如果開鑿第二個(gè)抽水井，圓錐體會重疊，導(dǎo)致每個(gè)井出現(xiàn)更大的水位下降。如果在一個(gè)含水層中開鑿多個(gè)水井，井的組合效應(yīng)可以使地下水資源耗竭，所有的水井將會枯竭（干涸）。當(dāng)然，反過來也是一正確的。假設(shè)以多個(gè)水井中的一個(gè)井作為回灌井，那么回灌的水就會從這個(gè)井流向其他的井，增加地下水位，減少抽水后水位的下降。合理地使用抽水井和回灌井是控制來自危險(xiǎn)廢棄物或垃圾場的流動污染物的一個(gè)途徑。最后，在上述討論中做了許多假設(shè)。首先，我們假設(shè)含水層是均質(zhì)的和無限大的，也就是說，它位于同一個(gè)水平的不透水層上，在無限大的距離上各個(gè)方向各個(gè)地方的土壤的滲透性相同。假設(shè)井穿過整個(gè)含水層，并且對含水層的整個(gè)深度開放。最后，假設(shè)抽水量恒定。很顯然，任何一個(gè)條件都會導(dǎo)致分析結(jié)果出現(xiàn)錯(cuò)誤，而含水層的這個(gè)行為模型只是故事的開始。地下水的行為建模是一門錯(cuò)綜復(fù)雜的、需要專門技術(shù)的科學(xué)。地表水的供給地表水的供給不如地下水資源可靠，因?yàn)樗吭谝荒曛猩踔猎谝恢軆?nèi)經(jīng)常出現(xiàn)大的波動，并且水質(zhì)也會受到污染源的影響。如果一條河流平均流量為10立方英尺每秒，這并不意味著一個(gè)社區(qū)可供使用的水源總是可以依靠這可得到的10立方英尺每秒。流量的變化很大以至于在枯水期（干旱期）連很一個(gè)小小的需求也得不到滿足，因此必須建造貯存設(shè)施來貯存豐水期（潮濕期、多雨時(shí)期）的水。水庫應(yīng)該足夠大以便可以提供可靠的供給水源。然而，水庫的造價(jià)很昂貴，并且如果水庫過大則會浪費(fèi)社區(qū)資源。估算正確的水庫容量的一個(gè)方法是利用累積曲線計(jì)算歷史貯存的需求量，然后利用統(tǒng)計(jì)學(xué)估計(jì)風(fēng)險(xiǎn)和費(fèi)用。歷史貯存需求量取決于流入計(jì)劃建造水庫所在地的溪流的總水流量（總流入量）以及根據(jù)總水流量隨時(shí)間變化繪制的曲線。接著，隨時(shí)間變化的需水量被畫在同一個(gè)曲線圖上?？偭魅肓亢托杷康膮^(qū)別在于如果需水量要得到滿足水庫必須保存的量。如果僅得到有限的水流數(shù)據(jù)（資料），如圖7的累積曲線并不是十分有用。一年的數(shù)據(jù)所能給予的關(guān)于長期變化的信息極少。當(dāng)?shù)貌坏秸鎸?shí)的數(shù)據(jù)時(shí)，長期的變化可以用統(tǒng)計(jì)學(xué)來進(jìn)行估算。水的供應(yīng)通常是設(shè)計(jì)為滿足20年周期的需求，一旦過了20年水庫的容量就不足以抵御干旱。社區(qū)可能會建造更大容量的水庫以證實(shí)：比如僅每50年才會出現(xiàn)一次水量不足。對比因供水量增加的（額外）好處而作的額外投資作一個(gè)計(jì)算可以幫助我們作出這樣的決定。一種計(jì)算方法是需要若干年水庫最初裝配容量的數(shù)據(jù)，根據(jù)干旱的嚴(yán)重程度將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行排列，并計(jì)算每年發(fā)生干旱的機(jī)率。如果水庫的裝配容量為n年，并且指定的等級為m，m=1代表在最干旱的時(shí)期水庫需要最大的容量，對任何一年都保證供水量充足的機(jī)率由m/(n+1)給出。比如，如果平均每20年有一年水庫貯存容量不足：（9）如果平均每100年有一年水庫貯存容量不足：（10）這個(gè)過程就是對反復(fù)出現(xiàn)的自然事件的頻率分析。為調(diào)查研究所選擇的頻率一般為10年一次和5年一次，或者10年干旱和5年干旱，但是連續(xù)3年發(fā)生干旱后此后30年都不再發(fā)生仍然相當(dāng)于10年干旱。計(jì)劃滿足30年干旱需要建造一個(gè)大而昂貴的水庫，計(jì)劃滿足10年干旱則需要建造一個(gè)較小的、相對便宜的水庫。第2課廢水的收集在中世紀(jì)的英國城市如倫敦和約克，屠宰場是一條街道或是一個(gè)區(qū)域。18和19世紀(jì)，屠宰場是商業(yè)化領(lǐng)域，以肉類加工作為主要工業(yè)。屠宰場的肉販（屠夫，賣肉者）將全部廢物都扔到大街上，廢物會被雨水沖進(jìn)排水溝中和。街道的條件很差以致于最初在英語中將它的名字視為屠宰場或血的戰(zhàn)場的同義詞。在老城市，建造像屠宰場里那樣的排水溝唯一的目的就是將暴雨排出城市外。實(shí)際上，將人類糞便排入到這些水溝非法的。最后，排水溝覆蓋起來成了我們現(xiàn)在所知道的雨水管。隨著給水工程的發(fā)展和室內(nèi)盥洗室（廁所）使用的增加，生活廢水（家庭廢水）（稱為生活廢水）輸送的必要顯而易見。在美國生活廢水最初是排入雨水管中，這種同時(shí)輸送生活廢水和雨水的管道稱為合流制下水道。最后一個(gè)被稱為生活污水管的地下管道系統(tǒng)建成用來輸送生活廢水。20世紀(jì)建成的城市或城市的一部分幾乎都是建成分流制下水道分別輸送生活廢水和雨水。廢水量的估計(jì)在一個(gè)家庭里生活廢水（污水）有各種各樣的來源，包括洗衣機(jī)，洗碗機(jī)，沐浴器，污水盆，當(dāng)然還有廁所。在歐洲，廁所或抽水馬桶仍然被認(rèn)為是都市社會的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)施。然而，和這項(xiàng)發(fā)明一樣重要的是對它的發(fā)明者存在著一些爭議。一些作者把這項(xiàng)發(fā)明歸功于約翰.布拉馬先生（JohnBramah）于1778年的發(fā)明，而另一些作者則認(rèn)為它是約翰·哈靈頓（哈林頓）先生于1956年發(fā)明的。后者的論據(jù)由約翰先生對裝置的原始描述得到加強(qiáng)，盡管沒有任何關(guān)于他名字對發(fā)明貢獻(xiàn)的記錄。第一個(gè)使用抽水馬桶記錄的委婉說法在哈佛大學(xué)1735年頻布的一條規(guī)章中找到：“NoFreshmanshallgototheFellows’John”大一新生不得去約翰的那個(gè)家伙（同伙）。“生活污水”這個(gè)術(shù)語在這里僅是指生活廢水。生活廢水的流量隨著季節(jié)、（一周的）天數(shù)，（一天的）小時(shí)（數(shù)）變化面變動。記錄在流量和強(qiáng)度上大的變動。通常，平均污水流量在100加侖每天第人，但特別的是在較小的社區(qū)生活污水的平均流量變動很大。污水管通常也輸送工業(yè)廢水。工業(yè)廢水的數(shù)量通?？梢杂捎盟涗泚泶_定，或者流量可以在特定行業(yè)的人孔中用一個(gè)小的流量計(jì)來測定。工業(yè)水流量也經(jīng)常隨著小時(shí)、天數(shù)和季節(jié)發(fā)生相當(dāng)大的變動。除了生活污水和工業(yè)廢水，污水管也輸送滲漏進(jìn)管道中的地下水和地表水。因?yàn)槲鬯艿郎贤鶗谝恍┬】祝ㄓ捎诮ㄔ焐系娜毕?，樹根?dǎo)致的開裂，或者其他原因），如果管道低于地下水的最高水位，下下水可以滲漏進(jìn)污水管中。像這樣流入污水管道稱為滲透。對于新的、建造較好的污水管發(fā)生滲透的極少，但可以高達(dá)500m3/(km.day)（2000000gal/(mi.day)）(mi:英里)。對于舊的系統(tǒng)，普遍的滲透估計(jì)值為700m3/(km.day)（3000000gal/(mi.day)）。滲流是有害的，因?yàn)轭~外的水量必須流經(jīng)污水管和污水處理廠。應(yīng)該盡可能地通過維護(hù)污水管和使污水附屬構(gòu)筑物避開其根莖可能導(dǎo)致污水管嚴(yán)重破壞的大樹來減少滲流量。（水）流入（名詞）是指通過生活污水管無意中收集的雨水。（水）流入的一個(gè)普遍來源是設(shè)置在低洼處的穿孔檢查井蓋（人孔蓋），以致于雨水流入檢查井（人孔）。在比檢查井高程高的溪流或排水道旁敷設(shè)、或者此處的檢查井已被破壞的污水管也是一個(gè)主要的來源。天旱流量與雨天流量之比通常在1：1.2到1：4之間。由于這些原因，污水管尺寸的確定通常很困難，因?yàn)椴⒉皇撬械念A(yù)期流量都可以估量，并且不知道他們的變化性。越重要、越難以更換的污水管，保證污水管道足夠大到可以處理可預(yù)見的未來的預(yù)期流量就越重要。系統(tǒng)布置污水管從住所和工業(yè)設(shè)施收集廢水。為收集廢水而設(shè)置的污水管道系統(tǒng)稱為排水系統(tǒng)（不是污水系統(tǒng)）。污水管幾乎總是以明渠或無壓管道的方式運(yùn)行。除了維護(hù)費(fèi)用昂貴并且僅當(dāng)在用水方面有嚴(yán)格限制或者是地形導(dǎo)致無壓管不能有效地維護(hù)時(shí)有用外，壓力管在極少的地方使用。住宅區(qū)的典型（排水）系統(tǒng)如圖1所示。敷設(shè)在街道下的污水支管通常由直徑為6英寸的瓦管或塑料管來連接。污水支管的尺寸按照輸送最大洪峰而沒有充滿來確定，并且支管通常由塑料、粘土、水泥、混凝土或者鑄鐵管制成。從大面積收集來的污水排入截流污水管或攔截器，最后排入污水處理廠。為了使在低流量時(shí)能夠得到足夠的流速，在建造污水支管和截流污水管時(shí)必須有足夠的坡度。但坡度不能太陡而使得在最大流量時(shí)流速提升過高。此外，污水管必須設(shè)有檢查井，通常每隔120至180米（400至600尺）設(shè)置一個(gè)，是為了便于清理和維修。每當(dāng)污水管改變坡度、尺寸或方向時(shí)都必須設(shè)檢查井。典型的檢查井如圖2所示。在某些地方不能形成重力流或者不經(jīng)濟(jì)因此必須用泵來提升廢水（污水）。這就需要在整個(gè)系統(tǒng)的不同地方安裝泵站。泵站從污水支管收集廢水并通過壓力干管將其泵送到更高的地方。最后流經(jīng)壓力干管進(jìn)入檢查井。停電將導(dǎo)致水泵無法運(yùn)行，并最終使得污水倒流進(jìn)入各個(gè)家庭。你可以想像，這將是最不希望出現(xiàn)的情況，因此，一個(gè)好的系統(tǒng)要將泵站減到最少并且/或者提供備用的電力。結(jié)論幾千年來污水管已經(jīng)成為文明居所的一部分。在現(xiàn)代的美國我們已經(jīng)習(xí)慣甚至以為我們社區(qū)服務(wù)的污水管為豪。他們似乎永遠(yuǎn)都不會失?。ㄊъ`），而且似乎不存在什么問題。最重要的是我們可以傾倒任何我們想倒進(jìn)排水溝的東西，并且消失了。當(dāng)然它并不是消失了。它流經(jīng)污水管并最后進(jìn)入污水處理廠。我們經(jīng)常毫不猶豫地傾倒到排水溝的東西實(shí)際上在污水處理廠里會導(dǎo)致嚴(yán)重問題，甚至可能會在將來飲用水的供應(yīng)上導(dǎo)致健康問題。因此，我們必須認(rèn)識到并承認(rèn)我們沖進(jìn)排水溝的東西是不會消失的。第3課水質(zhì)的檢測方法在水污染得到控制之前對污染物的定量測量顯然是必要的。然而這些污染物的測定充滿著困難。有時(shí)不知道污染是由特殊的物質(zhì)引起的。而且，這些污染物通常以很低的濃度存在，需要非常準(zhǔn)確的檢測方法。在本節(jié)內(nèi)容我們只討論測定水污染的一些有代表性的分析試驗(yàn)。用于給水排水工程的完整的分析技術(shù)文件集（書籍）是作為《水和廢水檢測標(biāo)準(zhǔn)方法》而遵守的。這個(gè)文件集（這本書籍）是使試驗(yàn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化需要的結(jié)果。在它的領(lǐng)域里被視為權(quán)威并具有法律權(quán)威的重量。許多污染物以每升多少毫克物質(zhì)（毫克/升）來計(jì)量。為了發(fā)表（出版）污染物濃度以百萬分率（ppm），一個(gè)重量/重量的參數(shù)來表示。如果所涉及的液體是水，百萬分率（ppm）等同于毫克/升，因?yàn)橐簧闹亓繛?000克。因?yàn)槲廴疚镆苑浅５偷臐舛却嬖?，ppm近似地等于mg/L。然而，因?yàn)橛行U物的比重可能不同于水，以mg/L來表示比以ppm來表示更好。第三處比較常用的參數(shù)是百分率（百分比），一種重量/重量的關(guān)系。注意到只有當(dāng)1mL為1g時(shí)10000ppm等于1%，并且10000mg/L。取樣有些試驗(yàn)需要在水流（溪流）中進(jìn)行測定的方法，因?yàn)楂@得樣品的過程可能會改變測定的結(jié)果。例如，如果有必要測定水流中的溶解氧，測定應(yīng)在水流中進(jìn)行，或者必須非常小心地提取樣品以保證沒有氧氣從空氣和水中發(fā)生轉(zhuǎn)移（轉(zhuǎn)入或轉(zhuǎn)出）。大多數(shù)的試驗(yàn)以取自溪流的樣品作為試樣。然而取樣的過程可能會以結(jié)果有很大的影響。三種基本類型的樣品是隨機(jī)樣品、混合樣品，和流量加權(quán)混合樣品。隨機(jī)樣品，如其名字所指，僅在一個(gè)取樣點(diǎn)測定水質(zhì)。它的測定值準(zhǔn)確地代表采樣時(shí)的水質(zhì)，但不能說明采樣前后的水質(zhì)（情況）?；旌蠘悠肥遣杉幌盗械碾S機(jī)樣品并將它們混合。流量加權(quán)混合樣品的采集是每取一個(gè)樣品都使得樣品的體積與采樣時(shí)的流量成比例。當(dāng)污水處理廠的日負(fù)荷可以計(jì)算時(shí)最后一種方法特別有用。然而，不管是技術(shù)或方法，分析結(jié)果只能對樣品是準(zhǔn)確的（分析結(jié)果只能是和樣品一個(gè)準(zhǔn)確），通常采樣方法遠(yuǎn)比分析測定要馬虎（草率）得多。固體物廢水處理由于廢水中的溶解的和懸浮的無機(jī)物質(zhì)而復(fù)雜化。對水處理，溶解的和懸浮的物質(zhì)都稱為固體物質(zhì)。從水中分離出這些固體物質(zhì)是處理的一個(gè)最主要的目標(biāo)之一。嚴(yán)格來說，在廢水中除了水之外的其他任何東西都?xì)w類為固體物質(zhì)。然而，固體物質(zhì)通常定義為在103℃（稍高于水的沸點(diǎn)）下蒸發(fā)后得到的殘留物。這樣測量出的固體物質(zhì)稱為總固體?？偣腆w可以兩部分：總?cè)芙庑怨腆w（TDS）和總懸浮性固體(TSS)。過濾這個(gè)步驟就是將總懸浮性固體(TSS)與總?cè)芙庑怨腆w（TDS）分離開來?？倯腋」腆w：因?yàn)槭褂脼V紙來分離總懸浮固體(TSS)和總?cè)芙庑怨腆w，總懸浮固體試驗(yàn)具有一定的隨意性，依賴于試驗(yàn)所使用的濾紙孔徑的尺寸。用于TSS試驗(yàn)的濾紙的公稱孔徑在0.45μm至2.0μm之間。隨著所用的濾紙孔徑的減少將會測得更多的總懸浮固體?？?cè)芙庑怨腆w：根據(jù)定義，通過公稱孔徑為2.0μm或更小孔徑濾紙的濾液里所包含的固體物質(zhì)歸類為溶解性固體。然而眾所周知，廢水中含有一部分膠態(tài)固體（膠體顆粒）。廢水中膠體粒子的尺寸通常在0.01μm到1.0μm之間。應(yīng)該注意，一些研究者將膠體粒子的尺寸分為0.001μm到1.0μm之間，另一些研究都為0.003μm到1.0μm之間。在這篇課文里認(rèn)為膠體粒子的尺寸為0.01μm到1.0μm之間。在未經(jīng)處理的廢水和經(jīng)一次沉淀的廢水中所含有的膠體粒子數(shù)量通常在108到1012/mL范圍內(nèi)。沒有對膠體粒子和真正的溶解性物質(zhì)進(jìn)行常規(guī)地區(qū)分使得在處理廠性能的分析和處理工藝設(shè)計(jì)上出現(xiàn)混亂。pH溶液的pH是氫離子濃度的量度，反過來也是溶液酸度的量度。氫離子濃度與水分子的電離程度有密切的聯(lián)系。純水輕微電離得到相同濃度的氫離子和氫氧根離子。（1）過多的H+使溶液呈酸性，然而缺乏H+或過多的OH-使溶液呈堿性。這個(gè)反應(yīng)式的平衡常數(shù)Kw為H+和OH-濃度的乘積等于10-14。這個(gè)關(guān)系可以表達(dá)為：(2)式中和分別是H+和OH-濃度，單位是mol/L。聯(lián)立方程1和方程2，在純水中：（3）氫離子濃度是天然水和廢水的一個(gè)重要的質(zhì)量參數(shù)。氫離子濃度常用的表達(dá)方法是pH，定義為氫離子濃度的負(fù)對數(shù)。（4）或者（5）對于中性溶液，為10-7，或pH=7。對于較大的溶液，pH＜7。例如，如果=10-4，pH=7，溶液呈酸性。在這個(gè)溶液中我們知道為10-14/10-4=10-10。因?yàn)?0-4＞＞10-10，溶液中含有大量過量的H+，確認(rèn)溶液是真正地呈酸性。如果溶液中缺乏必有＜10-7或pH＜7，呈堿性。稀釋溶液的pH在0（絕對的酸性，=1mol/L）到14（絕對堿性）范圍內(nèi)。溶液的＞1mol/L具有負(fù)的pH。目前pH的測定幾乎普遍地采用電子方法。對（嚴(yán)格講是氫離子活度）敏感的電極將信號轉(zhuǎn)化為電流。在一定的pH值下改變顏色的各種pH試紙和指示溶液也被使用。pH的確定通過對比試紙的顏色或溶液的系列顏色標(biāo)準(zhǔn)。在水和廢水處理的各個(gè)階段pH都是非常重要的。水生生物對pH的改變很敏感，因此生物處理需要對pH控制（酸度控制）或監(jiān)測。在如消毒和腐蝕控制（防腐）的水處理中，pH對保證適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)處理是非常重要的。礦山排水通常伴隨著硫酸(高)的形成，對水生生物非常有害。大氣中的持續(xù)酸沉積作用可能引起湖泊的pH值相當(dāng)大的降低。堿度相對于pH的參數(shù)是堿度，或者水抗酸性的緩沖能力。堿度高的水可以接納大劑量的酸而不會較大地降低其pH值。堿度較低的水如雨水僅加入少量的H+就會使pH降低。在天然水中許多堿度由碳酸鹽/重碳酸鹽緩沖系統(tǒng)提供。CO2溶在水里與重碳酸鹽和碳酸鹽離子相平衡。(6)這個(gè)方程式的組成發(fā)生任何改變會影響到CO2的溶解度。如果在水中加入酸，增加，H+與碳酸鹽和重碳酸鹽離子結(jié)合，使得碳酸鹽和重碳酸鹽平等向左移到，釋放CO2到大氣中。加入的H+通過重新調(diào)節(jié)所有的平衡而被吸收，并且pH并不會明顯地改變。僅當(dāng)所有的碳酸鹽和重碳酸鹽離子都被耗盡時(shí)加入的酸才會使得水的pH降低。堿度通過用酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定來確定，結(jié)果以CaCO3表示，mg/L（以CaCO3記）。大多數(shù)實(shí)際用途的堿度可以用摩爾數(shù)為單位來定義。如：（7）在當(dāng)量為單位的相應(yīng)表達(dá)為（8）在實(shí)踐中（實(shí)際上），堿度以CaCO3為單位來表示。將meq/L轉(zhuǎn)化為mg/L（以CaCO3記），有助于記憶：（9）（CaCO3的毫當(dāng)量質(zhì)量）這樣3meq/L堿度可以用150mg/L（以CaCO3記）來表示：（10）溶解氧最重要的水質(zhì)測量可能溶解氧。盡管在水中難以溶解，氧氣對水生生物是最重要的。沒有游離的DO河流和湖泊將不適合用腮呼吸的水生生物生存。存在于溶液中的實(shí)際氧量（其他氣體也如此）取決于（1）氣體的溶解度，（2）氣體在大氣中的分壓，（3）溫度，（4）水中的雜質(zhì)濃度（如鹽分、懸浮固體等）因?yàn)樯锓磻?yīng)對氧的利用率隨著溫度的升高而增加，在夏季溶解氧水平就顯得更加重要（關(guān)鍵）。在夏季問題比較復(fù)雜因?yàn)樗髁客ǔ１容^低，從而獲得的總氧量也較低。在廢水中存在溶解氧是我們所希望的因?yàn)樗梢苑乐褂泻馕兜漠a(chǎn)生。水中溶解氧量的測量通常是用定氧探頭或碘量滴定法。后面一種方法是測量DO的溫克勒試驗(yàn)，發(fā)展于約100年前，相對于其他測量方法它是標(biāo)準(zhǔn)方法。生化需氧量氧的利用率可能比DO的測定更重要。非常低的利用率也表明水是潔凈的水：可利用的微生物對可利用有機(jī)化合物不感興趣，或者微生物已經(jīng)死亡或即將死亡。氧的利