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1、水的硬度:硬度是指水中离子沉淀肥皂的能力 通常，与水中的钙、镁离子相比，其他离子的含量很小，所以水的硬度的大小，一般指水中钙、镁离子盐类的含量 硬脂酸钠+钙或镁离子硬脂酸钙或镁 (肥皂) (沉淀物) 硬度分为总硬度、碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度 碳酸盐硬度(又称暂时硬度)主要成分是钙、镁的酸式碳酸盐(工业上常称之为重碳酸盐)其次是钙、镁的碳酸盐，由于这些盐类一经加热煮沸就分解成为溶解度很小的碳酸盐，硬度大部分可以除去，故又称暂时硬度 Ca(HCO3)2CaCO3+CO2+H2O Mg(HCO3)2Mg(OH)2+2CO2 非碳酸盐硬度(又称永久硬度)表示水中钙、镁的氯化物(CaCl2、MgCl2)
2、硫酸盐(CaSO4、MgSO4)、硝酸盐Ca(NO3)2、Mg(NO3)2等盐类的含量，这些盐类经加热煮沸不会产生沉淀，使硬度不变化，故又称永久硬度 总硬度是碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度之和 硬度的单位是mmol/L或mg/LcaCO3过去使用的有meq/L(毫克当量/升)和德国度(1L水中含有lO mgCaO为1度) : 表4 不同硬度表示方法之间的关系硬度的单位 mmol/L meq/L 德国度 mg/LcaCO3mmol/L 1 1 2.804 50.045meq/L 1 1 2.804 50.045德国度 0.35663 0.35663 1 17.847mg/LcaCO3 0.01998
3、0.01998 0.0560 1表-5 水的硬度分类(总 硬 度)水的性质 mmol/L 德国度 mg/LcaCO3很软水 0-1.4265 0-4度 0-71.388 软水 1.4625-2.8530 4-8度 71.388-142.776中等硬水 2.8530-5.7061 8-16度 142776-285.552硬水 5.7061-10.6989 16-30度 285.552-535.410很硬水 10.6989285 30度 535410混凝和过滤(一)混凝 混凝的目的在于向水中投加一些药剂(混凝剂)，使水中难以沉淀的胶体颗粒能互相聚合，长大至能自然沉淀的程度在水处理中，凝聚、絮凝和混
4、凝这三个词义常有不同的解释，有时又含混相同.一般认为:凝聚(coaguIation)是指胶体被压缩双电层而脱稳的过程絮凝(floculation)则指胶体脱稳后(或由于高分子物质的吸附交联作用)聚结成大颗粒絮状物的过程混凝则包括凝聚与絮凝两种过程 凝聚是瞬时的，只需有将化学药剂扩散到全部水中的时间即可絮凝则与凝聚作用不同,它需要一定的时间去完成但一般情况下两者也不好绝然分开因此把能起凝聚与絮凝作用的药剂统称为混凝剂 可用的混凝剂有:明矾硫酸钾铝，KAl(S04)224H2O硫酸铝Al2(S04)318H20聚合氯化铝AI2(OH)nCl6-n m 其中n为l一5之间的任何整数，m为10的整数、
5、硫酸亚铁(FeSO4.7H2O)三氯化铁(FeCl36H2O)等水处理中最常用的混凝剂是铝盐和铁盐 在软饮料工厂中，以使用硫酸亚铁作混凝剂者居多，混凝过程常和石灰处理法(后述)结合为了加速混凝过程，在混凝中还使用混凝助剂如藻酸钠、活化硅酸钠、碱性淀粉、CMC、粘土等合成高分子物质聚丙烯酰胺虽也可以作为混凝助剂，而且效果很好，但因为丙烯酰胺单体对人体有毒，所以有些国家禁用1明矾 明矾是一种复盐，在水中Al 2(S04)3发生水解作用生成氢氧化铝: Al 2(S04)3一2Al3+3S042- Al3+十H2O一一Al (OH)2+H+ Al(OH)2+十H2O一一Al(OH)2+ H+ Al(O
6、H)2+十H2O一一Al(OH)3 + H+ 氢氧化铝是溶解度很小的化合物，它经聚合后，以胶体状态从水中析出 在近乎中性的 天然水中，氢氧化铝带正电荷，而天然水中的自然胶体大多带有负电荷，它们中间可起电性 中和作用 同时，氢氧化铝胶体又可吸附水中的自然胶体和悬浮物。在这种中和和吸附作用 下水中的胶体微粒渐渐凝聚成粗大的絮状物而下沉，在沉降过程中，可将悬浮物裹带同时沉降下来 明矾的用量一般是0001%一002% 2硫酸铝 硫酸铝是强酸弱碱所成的盐，水解时会使水的酸度增加。水解产物Al(OH)3是两 性化合物，水中的pH太高或过低都会促使其溶解，结果使水中残留的铝含量增加当pH在5.5以下时，氢氧
7、化铝有明显的碱的作用 当pH在7.5以上时，氢氧化铝又有酸的作用，开始有偏铝酸根AlO2-生成 当pH9时,水中不再有Al(OH)3存在当水的pH为55一75时生成的Al(OH)3量最大 所以在使用硫酸铝为混凝剂时，往往要用石灰、氧氧化钠或酸调节原水的pH近中性，一般取6.5一75根据试验确定加药量: 采用Al2(S04)318H20时的有效剂量为20一100mg/L 每投lmg/L Al2(S04)3需加0.5mg/L石灰(CaO)3.聚合氯化铝(PAC) 聚合氯化铝作为混凝剂处理水时，有下列优点: 对污染严重或低浊度、高浊度、高色度的原水郡可达到好的混凝效果 水温低时,仍可保持稳定的混凝效
8、果，因此在我国北方地区更适用 矾花形成快,颗粒大而重，沉淀性能好,投药量一般比硫酸铝低 (4)适宜的pH范围较宽,在5一9之间，当过量投加时也不会像硫酸铝那样造成水浑浊的反效果 聚合氯化铝的一般用量为0005%一001%，在相同的效果下，其用量仅为硫酸铝的91/2一1/44铁盐 一般将铁盐的化学反应表示为: FeSO4+Ca(HCO3)2一+Fe(OH)2十CaSO4+2CO2 4Fe(OH)2+2H2O+02一4Fe(OH)3 Fe2(SO4)3+3Ca(HCO3一2Fe(OH)3+3CaSO4+6C02 铁盐在水中发生水解，生成Fe(OH)3胶体，其过程与铝盐相似 由于Fe(OH)2氧化产
9、生Fe(OH)3的反应在pH大于80时才能完成，因此在水处理时需要加石灰去除水中的CO2 Ca(OH)2+CO2一CaCO3+ H2O 每投加lmg/LfeSO4，需要加037mg/L的CaO 用FeSO47 H2O时的有效剂量一般为14一7Omg/L 当pH大于6时，铁离子与水中的腐植酸能生成不沉淀的有色化合物 所以处理含有机物较多的水质时，铁盐是不适合的影响混凝反应的条件:原水的性质混凝剂的种类混凝剂的添加量混凝时的pH搅拌的时间搅拌的强度水温 混凝反应的条件要通过试验确定 (二)过滤细砂、无烟煤常在结合混凝、石灰软化和水消毒的综合水处理中作初级过滤材料对原水水质基本满足软饮料用水要求者，
10、可采用砂滤棒过滤器;为除去水中的色和味，用活性炭过滤器;要达到精滤效果，可以采用微孔滤膜过滤器 1砂过滤 砂过滤原理: 原水通过粒状过滤材料(简称滤料)层时，其中-些悬浮物和胶体物被截留在孔隙中或介质表面上，这种通过粒状介质层分离不溶性杂质的方法称为过滤 过滤过程是-系列不同过程的综合，包括阻力截留(筛滤)、重力沉降和接触凝聚 阻力截留: 单层滤料层中粒状滤料的级配特点是上粗下细，也就是上层孔隙小, 下层孔隙大 当原水由上而下流过滤料层时，直径较大的悬浮物首先被截留在滤料层的孔隙间，从而使表面的滤料孔隙越来越小，拦截住后来的颗粒，在滤层表面逐渐形成一层主要由截留的颗粒组成的薄膜，起到过滤作用。
11、 重力沉降: 当原水通过滤层时，众多滤料颗粒提供了大量的沉降面积 例如1m3粒径为51O-2cm的球形砂粒，可供悬浮物沉淀的有效面积约400m2 当原水经过滤料层时只要速度适宜，其中的悬浮物就会向这些沉淀面沉淀l接触凝聚: 构成滤料的砂粒等物质，具有巨大的表面积，它和悬浮物的微小颗粒之间有着吸附作用 因此砂粒在水中带有负电荷，能吸附带正电荷的微粒(如铁、铝的胶体微粒及硅酸)，形成带正电荷的薄膜，因而能使带负电荷的胶体(粘土及其他有机物)凝聚在砂粒上接触凝聚和重力沉降是发生在滤料深层的过滤作用，而阻力截留主要发生在滤料表层过滤的工艺过程 : 过滤的工艺过程基本上由两个过程组成，即过滤和冲洗两个循
12、环的过程过滤:为生产清水的过程冲洗:是从滤料表面冲洗掉污物，使之恢复过滤能力的过程 多数情况下，冲洗和过滤的水流方向相反，因而一般把冲洗称为反冲或反洗 2其他过滤器(1)砂滤棒过滤器 当用水量较少，原水中硬度、碱度指标基本合乎要求，只含有少量 的有机物、细菌及其他杂质时，可采用砂滤棒过滤器 砂滤棒又叫砂芯，是雪松细微颗粒的硅藻土和骨灰等可燃性物质在高温下焙烧、熔化制成的 在制作过程中，可燃性物质变为气体逸散，形成直径为016一041m的小孔 处理水在外压的作用下通过砂滤棒的微小孔隙时， 水中存在的少量有机物及微生物即被微孔截留在砂滤棒表面，滤出的水可达到基本无菌 过滤器的过滤效果取决于: 操作压力、原水水质及砂滤棒的体积 (2)微孔膜过滤器: 微孔膜过滤器外壳为一立式不锈钢圆筒，内置一只或多只滤芯 滤芯为高分子材料的滤膜 滤膜的材料结构决定了过滤效果 (3)活性炭过滤器 : 活性炭是一种多孔性物质，具有很强的吸附能力，能吸附水中的气体、臭味、氯离子、有机物、细菌及铁与锰等杂质
