污水的三级处理讲义

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1、 污水的三级处理v过滤v气浮v离子交换v膜分离法过滤一、过滤机理 1、阻力截留 2、重力沉降 3、接触絮凝二、快滤池的构造及工作过程（1）构造（2）工作过程 过滤过程：反冲洗过程：三、滤料和承托层1、滤料要求：有足够机械强度；有足够化学稳定性；有一定颗粒级配和适当空隙率。2、承脱层：天然卵石或碎石四、快滤池的冲洗目的：清除滤料中截留的污物，使滤池恢复工作 能力。方法：水流冲洗。 1、滤层膨胀率和冲洗强度 （1）滤层膨胀率 （2）冲洗强度单位面积滤层上所通过的冲洗流量称为冲洗强度 。2、配水系统 （1）大阻力配水系统（2）小阻力配水系统3、冲洗水的供应冲洗水泵供给：投资省、操作麻烦，耗电大； 高

2、位水箱供给：造价高、操作简单，耗电较少。4、排水设备及时将冲洗废水排出，使冲洗水均匀分布 在滤料面积上。五、快滤池的设计F=Q/vF滤池总面积m2Q设计流量m3/hv设计滤速m/h 每个滤池面积：f=F/NN滤池个数。六、管廊布置集中布置滤池的管渠、配件及法门的场 所称为管廊。布置形式：气浮作用：去除比重和水差不多的悬浮物质。 方法：向水中加入空气，使空气以高度分散的微小 气 泡形式将水中悬浮颗粒载浮于水面。基本条件： 必须向水中提供足够量的细微气泡； 必须使污水中的污染物质能形成悬浮状态； 必须使气泡与悬浮的物质产生粘附作用。有了上述这三个基本条件，才能完成浮上处理过 程，达到污染物质从水中

3、去除的目的。 （一）原理 必要条件：污染物必须黏附在气泡上。 接触角（二）气浮设备类型1、布气气浮设备 (1)叶轮气浮设备 (2)射流式空气扩散装置2、加压溶气气浮设备（1）全部加压溶气气浮（2）部分加压溶气气浮（3）回流加压溶气气浮（三）压力溶气浮上法系统的组成1、压力溶气浮上法系统的组成与主要工艺参数(1)压力溶气系统 压力溶气系统包括加压水 泵、压力溶气罐、空气供给设备 (空压机或射流器 )及其他附属设备。加压水泵的作用是提升污水，将水、气以一 定压力送至压力溶气罐，其压力的选择应考虑溶 气罐压力和管路系统的水力损失二部分。（1）溶气系统（三）压力溶气浮上法系统的组成(2)空气释放系统

4、由溶气释放装置和溶气水管路组成。常用的溶气释放装置有减压阀、溶气释放喷 嘴、释放器等。(3)气浮池常用的气浮池有平流式和竖流式二种。气浮池离子交换离子交换剂的分类、组成及结构1、分类按母体材质分为：无机和有机两大类。按其他分类2、组成和结构离子交换树脂的命名和型号1、命名2、型号离子交换产品的型号以三位阿拉伯数字组成，第一位数字代表产品的分类，第二位数字代表骨架的差异，第三位数 字为顺序号用以区别基因、交联剂等的差异。离子交换树脂的性能物理性能 1外观常用凝胶型离子交换树脂为透明或半透明的珠体，大孔树脂为乳白色或不透明珠体。优良的树 脂圆球率高，无裂纹，颜色均匀，无杂质。2粒度一般树脂粒径0.

5、31.2mm有效粒径（d10）0.360.61，均一系数（d40/d90）为1.221.66。3密度4含水率树脂的含水率以每克树脂（在水中充分膨胀）所含水分的百分比（约50%），树脂的含水率 相应地反映了树脂网架中的孔隙率。5溶胀性干树脂+水湿树脂6. 机械强度7. 耐热性8. 孔结构化学性能1.再生2.酸碱性：各种树脂在使用时都有适当的pH值范围。3.选择性：树脂对水中某种离子能优先交换的性能称为选择性，选择性大小用选择性系数来表征。4.交换容量：表示树脂的交换能力。离子交换树脂的选择、保存、使用和鉴别树脂选择选择树脂时应综合考虑原水水质、处理要求、交换工艺以及投资和运行费用等因素。 树脂保

6、存树脂宜在040下存放，通常强性树脂以盐型保存，弱酸树脂以氢型保存，弱碱树脂以游离胺型保存。 树脂使用树脂在使用前应进行适当的预处理，以除去杂质。最好分别用水、5HCl、24NaOH反复浸泡清洗两次，每次 48h。未知树脂的鉴别操作取未知树脂样品2mL，置于30mL试管中 操作加1N HCl15mL，摇1-2min，重复2-3次 操作水洗23次 操作加1OCuSO4(其中含1H2SO4)5mL，摇1min，放5min 检查浅绿色不变色 操作加5N氨液2mL，摇1min，水洗加1N NaOH15mL摇1min，水洗， 加酚酞，水洗 检查深蓝颜色不变红色不变色 结果强酸性阳树脂弱酸性阳树脂强碱性阴

7、树脂弱碱性阴树脂 离子扩散过程示意图离子交换工艺离子交换系统及应用离子交换过程1. 固定床离子交换器间歇工作过程2. 连续式离子交换器工作工程 离子交换系统及应用1. 在水的软化主要使用Na离子交换软化法 H离子交换软化法HNa串联及并联2. 在除盐中一级复床除盐系统 多极复床除盐系统混合床除盐系统3. 在处理工业废水中多级阴阳离子交换系统离子交换过程固定床离子交换器间歇工作过程1. 离子交换过程在床层穿透以前，树脂分属于饱和区、交换区和未用区，真正 工作的只有交换区内树脂交换区的厚度取决于所用的树脂、离 子种类和浓度以及工作条件。 2. 再生 （1) 再生剂种类强酸性阳树脂用HCl或H2SO

8、4等强酸及NaCl、Na2SO4再生 ；弱酸性阳树脂用HCl、H2SO4再生；强碱性阴树脂用NaOH等强碱及NaCl再生，弱碱性阴树脂用NaOH，Na2CO3、NaHCO3等再生。 （2) 再生剂用量树脂的交换和再生均按等当量进行。理论上，再生 剂可以恢复树脂的交换容量，但实际上再生剂用量比理 论值大得多。 连续式离子交换器工作过程左图为三塔式移动床，由 交换塔、再生塔和清洗塔 组成。运行时，原水由交 换塔下部逆流而上，把整 个树脂层承托起来并与之 交换离子。一段时间后， 当出水离子开始穿透时， 停止进水，并由塔下排水 。排水时树脂层下降(称为 落床)，由塔底排出部分已 饱和的树脂，同时浮球阀

9、 自动打开，放入等量已再 生好的树脂。膜分离法膜分离法膜分离法是利用特殊的薄膜对液体中是利用特殊的薄膜对液体中 的某些成分进行选择性透过的方法的统的某些成分进行选择性透过的方法的统 称。称。常用的膜分离方法有电渗析、反渗透、常用的膜分离方法有电渗析、反渗透、 超滤等。超滤等。电渗析 电渗析的原理与过程电渗析的原理与过程 电渗析器的构造电渗析器的构造 电渗析的操作控制电渗析的操作控制 电渗析除盐的设计计算电渗析除盐的设计计算 电渗析法在废水处理中的应用电渗析法在废水处理中的应用电渗析原理和工作过程电渗析原理和工作过程C阳膜 A阴膜阳极： Cl- Cl2 +2e 阴极 ： 2H+2e H2（氧化反

10、应）： H2O H+ +OH- （还原反应）： 4OH- O2+2H2O+4e电渗析工作原理图 电渗析器的构造电渗析器的构造1. 构造膜堆：一对阴阳膜和一对浓淡水隔板交替排列，组成最基本的 脱盐单元，称为膜对。一对电极之间若干膜对组成膜堆。极区：电极、极框、电极托板、橡胶垫板。紧固装置：压杆、螺杆紧固。配套设备：整流器、水泵、转子流量计等。 (1)离子交换膜 有关膜的内容前面已有介绍，这里只强调组装前对膜的处 理。首先将膜放在操作溶液中浸泡2448小时，使之与膜外溶 液平衡，然后剪裁打孔。膜的尺寸大小比隔板周边小1 mm，应 比隔板水孔大1 mm。电渗析停运时，应在电渗析器中充满溶液 ，以防膜

11、发霉变质，或膜因干燥收缩变形甚至破裂。 （2 2）隔板）隔板隔板放在阳、阴膜之间，其作用一是作为膜的支撑隔板放在阳、阴膜之间，其作用一是作为膜的支撑 体，使两层膜之间保持一段距离；二是作为水流通道，体，使两层膜之间保持一段距离；二是作为水流通道， 使两层膜之间的流体均匀分布，同时依靠水流的涡动作使两层膜之间的流体均匀分布，同时依靠水流的涡动作 用，减薄膜表面的滞流层，以提高净化效果和减少耗电用，减薄膜表面的滞流层，以提高净化效果和减少耗电 量。隔板上有进出水孔、配水槽及过水道，其结构如图量。隔板上有进出水孔、配水槽及过水道，其结构如图 9-39-3所示。为了支撑膜和加强搅拌作用，使液体产生紊所

12、示。为了支撑膜和加强搅拌作用，使液体产生紊 流，在大部分隔板的流道中，均粘贴或热压上一定形式流，在大部分隔板的流道中，均粘贴或热压上一定形式 的隔网。的隔网。 (3)(3)电极电极 电极设在膜堆两端，连接直流电源，作为电渗析的电极设在膜堆两端，连接直流电源，作为电渗析的 推动力，通过直流电时，在电极上会发生电极反应，要推动力，通过直流电时，在电极上会发生电极反应，要 求电极耐腐蚀、导电性能和机械性能好。石墨、炭板和求电极耐腐蚀、导电性能和机械性能好。石墨、炭板和 许多金属导体如铂、铜、铅、铁、钛等，都可以作为电许多金属导体如铂、铜、铅、铁、钛等，都可以作为电 极材料。常用铅板或石墨作阳极，不锈

13、钢作阴极。极材料。常用铅板或石墨作阳极，不锈钢作阴极。 (4)(4)夹紧装置夹紧装置 其作用是把圾区和膜堆组成不漏水的电渗析器整体其作用是把圾区和膜堆组成不漏水的电渗析器整体 。可采用压板和螺栓拉紧，也可采用液压压紧。可采用压板和螺栓拉紧，也可采用液压压紧。电渗析器的组成电渗析器的组成 将阴、阳离子交换膜和隔板交替排列、再配上阴、阳极将阴、阳离子交换膜和隔板交替排列、再配上阴、阳极就构成了电渗析器。其组装示意如图就构成了电渗析器。其组装示意如图9-49-4所示。所示。 电渗析器的组装方式有几种，如图电渗析器的组装方式有几种，如图9-59-5所示。所示。 电渗析法在废水处理中的应用电渗析法在废水

14、处理中的应用电渗析法用于废水处理的典型实例有：(1)处理碱法造纸废液，从浓液中回收碱，从淡液中回收木 质素； (2)从芒硝废液中制取硫酸和氢氧化钠； (3)从酸洗废液中制取硫酸和沉积重金属离子； (4)从放射性废水中分离放射性元素，然后将其浓缩液掩埋 ； (5)处理电镀废水和废液，含Cu2+、Ni2+、Zn2+、Cr6+等金属 离子的废水都适宜用电渗析处理，其中含铁废水处理技 术最为成熟，回收的NiSO4浓液可返回电镀槽。设备投资可在2年内收回。 反渗透反渗透反渗透原理反渗透膜及其传质机理反渗透装置反渗透工艺流程及操作控制反渗透法在废水处理中的应用举例反渗透原理 用一张半透膜将淡水和某种浓溶液

15、隔开，如图用一张半透膜将淡水和某种浓溶液隔开，如图9-79-7所示所示 ，该膜只让水分子通过，而不让溶质通过。，该膜只让水分子通过，而不让溶质通过。 实现反渗透过程实现反渗透过程 必须具备二个条必须具备二个条 件：一是必须有件：一是必须有 一种高选择性和一种高选择性和 高透水性的半透高透水性的半透 膜；二是操作压膜；二是操作压 力必须高于溶液力必须高于溶液 的渗透压。的渗透压。 反渗透膜及其传质机理反渗透膜及其传质机理反渗透膜反渗透膜反渗透膜反渗透膜是一类具有不带电荷的亲水性基 团的膜，是实现反渗透分离的关键，其种类很多。目前 研究得比较多和应用比较广的是醋酸纤维素膜(简称CA 膜)和芳香族聚酰胺膜两种。 1醋酸纤维素膜的结构及性能 CACA膜的特性膜的特性 (1)膜的方向性 由于CA膜是种不对称膜，因此，在 进行反渗透时，必须保持表皮层与待处理的溶液或废水 接触，而决不能倒置，否则达不到处理的目的。(2)选择透过性 CA膜对无机电解质和有机构具有选择 透过性。(3)压密效率 CA膜在压力作用