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1、序言序言第一第一节 水中水中悬浮物的浮物的预沉淀沉淀第二第二节 混凝混凝第三第三节 澄清澄清第四第四节 过滤第五第五节 气浮气浮第六第六节 消毒消毒第七第七节 吸附吸附第八第八节 除除铁和和锰第九第九节 软化化处理理第二章 工业用水的预处理1. 1. 预处理的任理的任务和内容和内容2. 2. 污染粒子尺寸和染粒子尺寸和处理技理技术 3.3.原水原水预处理的水理的水质要求要求 序言预处理是指理是指进入离子交入离子交换装置或膜法脱装置或膜法脱盐装置前的装置前的处理理过程。包程。包括凝聚、澄清、括凝聚、澄清、过滤、消毒等技、消毒等技术。（1 1）去除）去除悬浮物、胶体物和有机物；浮物、胶体物和有机物
2、；（2 2）降低生物物）降低生物物质，如浮游生物、藻，如浮游生物、藻类和和细菌；菌；（3 3）去除重金属，如）去除重金属，如铁、锰；（4 4）为减少除减少除盐设备的的负担，去除担，去除钙镁硬度和重碳酸硬度和重碳酸盐。1. 预处理的任务和内容悬浮浮杂质包括泥砂、虫包括泥砂、虫类、原生生物、藻、原生生物、藻类、细菌病毒、菌病毒、高分子有机物等；高分子有机物等；粒径在粒径在0.1mm以上的泥砂以上的泥砂颗粒，沉粒，沉积速率在速率在7.5mm/s以上以上时可靠自然沉淀把其除去；可靠自然沉淀把其除去；当粒径当粒径为0.01mm时，沉，沉积速率速率为0.075 mm/s，用自然沉，用自然沉降法就不降法就不
3、经济了；了；粒径在粒径在0.001-1mm时的胶体溶液，必的胶体溶液，必须用混凝技用混凝技术。2. 污染粒子尺寸和处理技术（1 1）各种脱）各种脱盐装置都有不同的装置都有不同的预处理要求，理要求，应根据根据这些要求些要求选择合理的合理的预处理系理系统。 凝胶型凝胶型树脂，正流再生床要求脂，正流再生床要求悬浮物小于浮物小于5ppm5ppm，浮，浮床要求小于床要求小于1ppm, 1ppm, 游离游离氯小于小于0.1ppm0.1ppm；反渗透（中空反渗透（中空纤维式）要求式）要求浊度小于度小于0.30.3。3.原水预处理的水质要求（2 2）预处理水理水质超超标时，脱，脱盐装置就不能正常运行。装置就不
4、能正常运行。浮床浮床进水水浊度高度高时，会造成，会造成压差增大，再生比耗高；差增大，再生比耗高；电渗析渗析进口水口水浊度高度高时，压差增大，差增大，产水量降低，耗水量降低，耗电量增大，量增大，检修周期修周期变短；短；高分子有机物会使凝胶型阴离子交高分子有机物会使凝胶型阴离子交换树脂脂污染，造成吸收染，造成吸收SiOSiO2 2能力降低，正洗水量能力降低，正洗水量变大；大；铁、锰等金属会使等金属会使树脂中毒，造成再生比耗脂中毒，造成再生比耗变大；大；微生物微生物类会影响混凝效果，使会影响混凝效果，使滤池池滤层结块，滤层不易洗不易洗净，影响出水影响出水浊度。度。一、沉淀理一、沉淀理论基基础二、普通
5、沉淀池二、普通沉淀池三、斜板斜管沉淀池三、斜板斜管沉淀池四、四、预沉方式和系沉方式和系统选择第一节 水中悬浮物的预沉淀悬浮浮颗粒在水中的沉降粒在水中的沉降,根据其根据其浓度及特性度及特性,可分可分为四种基本四种基本类型型:(1)自由沉降自由沉降 (2)絮凝沉降絮凝沉降 (3)拥挤沉降沉降(4)压缩沉降沉降一、沉淀理论基础颗粒在沉降粒在沉降过程中呈离散状程中呈离散状态,其形状、尺寸和其形状、尺寸和质量量均不改均不改变，下沉速度不受干，下沉速度不受干扰。-如沉砂池。如沉砂池。对于低于低浓度的离散度的离散颗粒，如沙粒，如沙砾、铁屑等。屑等。(1)自由沉降在沉降在沉降过程中各程中各颗粒之粒之间能相互黏
6、能相互黏结，其尺寸、，其尺寸、质量会随深度的增加而逐量会随深度的增加而逐渐变大，沉速也增大。大，沉速也增大。-混凝沉淀池、初沉池的后期、二沉池中初期的沉降。混凝沉淀池、初沉池的后期、二沉池中初期的沉降。悬浮物的去除率与沉淀速度、深度有关。浮物的去除率与沉淀速度、深度有关。(2)絮凝沉降颗粒在水中的粒在水中的浓度度较大大时，其，其间相互靠得很近，在相互靠得很近，在下沉下沉过程中彼此受到周程中彼此受到周围颗粒作用力的干粒作用力的干扰，但，但颗粒粒间的相的相对位置不位置不变，作，作为一个整体而成一个整体而成层沉降。沉降。在清水和在清水和浑水之水之间形成明形成明显的界面，沉降的界面，沉降过程程实际上就
7、是上就是这个界面的下沉个界面的下沉过程。程。-高高浊度水的沉淀、二次沉淀池后期的沉降。度水的沉淀、二次沉淀池后期的沉降。当当悬浮物浮物质的数量占液体体的数量占液体体积的的1%左右左右时就会出就会出现此此现象。象。(3)拥挤沉降也称作也称作污泥泥浓缩。颗粒在水中的粒在水中的浓度很高度很高时会相互接触。上会相互接触。上层颗粒的粒的重力作用可将下重力作用可将下层颗粒粒间的水的水挤压出界面，使出界面，使颗粒粒群被群被压缩。-沉淀池底部的沉淀池底部的污泥斗中或泥斗中或污泥泥浓缩池中。池中。浓缩的的过程是不断排除孔隙水的程是不断排除孔隙水的过程。程。(4)压缩沉降按池内水流方向的不同，可分为：1. 平流式
8、沉淀池 最早和最常用的型式。在较大流量的水处理厂。2. 竖流式沉淀池单池容量小，用的较少。3. 辐射式沉淀池直径较大、水深相对较浅的圆形池子。适用于大型水厂。二、普通沉降池平流式沉淀池竖流式沉淀池 竖流式沉淀池竖流式沉淀池 辐流式沉淀池辐流式沉淀池 辐流式沉淀池辐流式沉淀池 浅池沉淀原理：理想沉淀池的水平流速u0=Q/A,如果水量不变，则增大沉淀池面积A，就可减小u0，即有更多的悬浮物可以沉下，提高了沉淀效率。又t=H/u1,则在保持u0不变的条件下，随着有效深度H的减小，沉淀时间t就可按比例缩短，从而减小了沉淀池的体积。若将水深为H的沉淀池分隔为n个水深为H/n的沉淀池，则当沉淀区长度为原来
9、长度的1/n时，就可处理与原来的沉淀池相同的水量，并达到完全相同的处理效果。-即池子越浅，越缩短时间。这就是浅池沉淀原理。三、斜板斜管沉淀池斜板（管）及斜板（管） 1-配水槽；2-穿孔墙；3-斜板或斜管；4-淹没孔口；5-水槽；6-排泥管；7-支架 自然沉降不能去除所有的悬浮物和胶体。混凝即是通过投加化学药剂来破坏胶体和悬浮物在水中形成的稳定体系，使其聚集为具有明显沉降性能的絮凝体，然后用重力沉降法予以分离。混凝过程包括凝聚和絮凝两个步骤，统称为混凝。 凝聚是指使胶体脱稳并聚集成微絮粒的过程； 絮凝是指微絮粒通过吸附、卷带和桥连而成长为更大的絮体的过程。第二节、混凝一、混凝的理论基础 1. 胶
10、体的稳定性和胶体结构 2. 混凝剂的作用机理二、影响混凝的因素三、混凝剂、助凝剂混凝主要内容a. 胶核胶核：由数十个至数千个不溶于水的分散相物质分子组成的。b. 胶粒的胶粒的电位离子位离子：胶核的表面上选择性地吸附了层带同号电荷的离子；其来源于胶核表层分子电离，或胶核从水中吸附来的。 -决定了胶粒的带电符号和电荷多少，构成双双电层的内的内层。 c. 反离子反离子：电位离子层通过静电作用而吸引的水中相反电荷的离子，构成双双电层的外的外层。一、混凝的理论基础1.胶体的结构d. 反离子吸附反离子吸附层：反离子与电位离子之间。当胶核运动时，它也随着一起运动。构成胶团的固定层。e. 反离子反离子扩散散层
11、：固定层以外。电位离子对其引力较弱，不随胶核一起运动，并有向水中扩散的趋势。f. 胶粒胶粒：固定层和扩散层之间的交接面称为滑动面，滑动面以内的部分称为胶粒。g. 胶胶团：胶粒与扩散层一起构成了电中性的胶团。h. 胶体的胶体的电动电位（位（电位位） 当胶粒运动时，扩散层中的大部分反离子就会脱离胶团，向溶液主体扩散。其结果必然使胶粒产生剩余电荷，使胶粒与扩散层之间形成一个电位差。 -反映胶粒带电的多少，衡量胶体稳定性的大小。愈高，稳定性愈高。I. 总电位（位（电位）位） 胶核表面的电位离子与溶液主体之间的电位差。 - 电位一定时，扩散层愈厚，愈高。不同的化学药剂能使胶体以不同的方式脱稳，其机理可归
12、结为四种：（1）压缩双电层（2）吸附电中和（3）吸附架桥作用（4）网捕作用2. 胶体的脱稳和水的混凝投加电解质后，水中与胶粒上反离子具有相同电荷的离子浓度增加了。这些离子可与吸附的反离子发生交换或挤入吸附层，使胶粒带电荷减少，降低电位，并使扩散层厚度缩小。-压缩双电层。各种电解质压缩能力是不同的。在浓度相同的条件下，破坏能力随离子价的增高而加大。 Schulze-Hardy法则： 能力与离子价的2-6次方成正比。 对同一胶体体系，要获得相同的压缩双电层效果时，用一价离子的浓度需要25-150mmol/L;二价离子需要0.5-2mmol/L；三价离子需要0.01-0.1mmol/L。（1）压缩双
13、电层在电解质作用下胶团双电层的变化胶体表面对异号离子、异号胶粒或链状高分子带异号电荷的部位有强烈的吸附作用。由于这种吸附作用中和了它的部分或全部电荷，减少了静电斥力，因而容易与其它颗粒接近而相互吸附。（2）吸附电中和若药剂是具有能吸附胶粒的链状高分子聚合物，或者两个同号胶粒吸附在同一个异号胶粒上，胶粒间就能连结、团聚成絮体而被除去。（3）吸附架桥作用若药剂含金属离子，由于金属离子的水解和聚合，会以水中的胶粒为晶核形成胶体状沉淀物，或者在这种沉淀物从水中析出的过程中，会吸附和网捕胶粒而共同沉降下来。（4）卷扫作用（网捕作用）1.1.水温水温无机混凝剂溶于水时是放吸反应，水温低时不利于混凝剂的水解
14、；水温低时，水的黏度大，胶粒的布朗运动强度减弱，彼此间碰撞机会减少，不易凝聚。水的黏度大时，水流阻力增大，使絮凝体的形成长大受到阻碍，从而影响混凝效果。2. pH 2. pH 和碱度和碱度无机盐混凝剂对水的pH值都有一定的要求。铝盐：5.5-8.5；铁盐：8.5碱度对pH有缓冲作用，以保证铝、铁盐在水解时pH变化而效果下降。3. 3. 水水质当水的浊度较低，颗粒细小而均一，投加的混凝剂又少，仅靠混凝剂与悬浮微粒之间相互接触，很难达到预期目的。-加大用量。当水中浊度较高时，用量要控制适当。防止过量而引起胶粒再稳。对高浊度水，混凝剂主要起吸附架桥作用。用量随捉度的增加而增大。水中的有机物质会降低混
15、凝效果。二、影响混凝的因素1. 无机金属盐类混凝剂2. 无机高分子絮凝剂3. 有机高分子絮凝剂4. 活化硅酸5. 其它混凝剂三、混凝剂、助凝剂如硫酸铝、氯化铝、氯化铁、硫酸亚铁、硫酸铁等；铝盐的水解（1）当 pH4，Al3+以六水合铝离子Al(H2O)66+为主要存在形态，pH升高，发生水解： Al(H2O)66+= Al(OH)(H2O)52+ + H+ Al (OH)(H2O)52+= Al(OH)2(H2O)4+ + H+ Al (OH)2(H2O)4+= Al(OH)3(H2O)3 + H+（2）当pH4时，羟基合铝离子增加，各离子的羟基之间还可能发生架桥连接（羟基架桥），产生多核羟基
16、配合物，继续水解。水解与缩聚交错进行，生成聚合度极大的中性氢氧化铝，最终沉淀。1. 无机金属盐类混凝剂在铝盐的水溶液中，存在着 简 单 成 分 ： Al3+、 AlOH2+、Al(OH)2+、Al(OH)3、Al(OH)4-等 聚 合 成 分 ： Al6(OH)144+、Al7(OH)174+、Al8(OH)204+、Al13(OH)345+ 等。 均发挥作用，其中以高价的聚合正离子作用尤为重要。下图是水中无其它复杂离子干扰时，浓度为10-4mol/L的铝盐在达到化学平衡时，各种水解产物的浓度与水的pH值间的关系。三种作用三种作用： A. Al3+、Fe3+和低聚合度高电荷的多核羟基配合物的脱
17、脱稳凝聚作用凝聚作用； B. 高聚合度羟基配合物的桥连絮凝作用絮凝作用 C. 以氢氧化物沉淀形式存在时的网捕絮凝作用网捕絮凝作用。不同不同pHpH、杂质浓度下的作用度下的作用： A.在pH偏低、胶体及悬浮微粒浓度高、投药量尚不足的反应初期，以脱稳凝聚为主； B.在pH较高、污染物浓度较低、投药量充分时，网捕絮凝作用为主； C.在pH和投药量适中时，桥连絮凝则成为主要的作用形式。铝、铁盐的作用在一定pH下用铝铁盐混凝剂处理天然水的凝聚曲线。图中a列出四条曲线分别表示原水中胶体的平均浓度为S1、S2、S3、S4，且S1S2S3S4时出水剩余浊度随混凝剂投加量而变化的规律。每条曲线分四个区域：(1)
18、 混凝剂投量不足以起脱稳作用；(2) 快速凝聚；(3) 胶体复稳；(4)混凝剂大到足以生成氢氧化物沉淀而对胶体产生网捕作用。图中b是不同胶体浓度下发生凝聚的混凝剂投加量范围。(1)处理低低浓度度胶体水时，凝聚方式以网捕网捕作用作用最为有效，此时投加量必须超过其氢氧化物在水中的极限溶解度，且最佳用量G1随胶体浓度的增大而降低；(2) 胶体浓度较高高时，宜用电性中和和性中和和压缩双双电层来脱稳，此时最佳用量G2低于网捕絮凝用量，且与胶体浓度之间存在先行的化学计量关系；(3)胶体浓度很高很高时，用量低于(1)而高于(2)。此时用高分子絮凝高分子絮凝剂比用无机金属盐更经济有效，其最佳用量与胶体浓度之间
19、存在线性的化学计量关系；(4)不论使用何种絮凝剂，投加量都必投加量都必须适适当当，量不足，达不到应有的混凝效果，量大则会造成胶体复稳。混凝投药量与胶粒浓度和剩余浊度间的关系曲线常见的有聚合铝、聚合铁等。()聚合氯化铝又称碱式氯化铝，并不是单一分子的化合物，而是同一类有不同形态的化合物，其通式为Al2(OH)nCl6-nm，其中n为1-5，m为10的整数。如Al2(OH)5Cl、Al6(OH)16Cl2、Al13(OH)34Cl5,以及Al2(OH)5Cln等，在水溶液中电离：Al13(OH)34Cl5 Al13(OH)345+5Cl-2. 无机高分子絮凝剂两个重要指标： A. 碱化度 B=OH
20、/3Al 碱化度愈高，其分子量就愈高，黏结架桥能力愈好，但稳定性差。 一般在50-80%。 B. 聚合度 即分子中的n值，表明其分子量，一般只有数千左右。（1）聚合氯化铝(1)应用范围广，对各种废水都可以达到好的混凝效果。(2)易快速形成大的矾花，沉淀性能好，投药量一般比硫酸铝低，过量投加时也不会象硫酸铝那样造成水浑浊。(3)适应的PH值范围较宽(在5-9间)，且处理后水的pH值和碱度下降较小。(4)水温低时，仍可保持稳定的混凝效果。(5)其碱化度比其他铝盐、铁盐为高，因此药液对设备的侵蚀作用小。聚合氯化铝的优点简称聚铁，Fe(OH)n(SO4)3-n/2m。是一种多羟基、多核络合物，与聚合铝
21、盐都是具有定碱化度的无机高分子聚合物，且作用机理也颇为相似。适宜水温10一50，pH5.0-8.5，但在pH4.0-11范围内仍可使用。与普通铁铝盐相比，它具有投加剂量少，絮体生成快，对水质的适应范围广以及水解时消耗水中碱度少等一系列优点。（2）聚合硫酸铁是能够发挥絮凝作用的天然或人工合成的有机高分子物质。天然产物多属蛋白质或多糖类化合物，如动物胶、淀粉、藻朊酸钠等；人工合成产品多是聚丙烯、聚乙烯类物质，如聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、聚乙烯亚胺等。.有机高分子絮凝剂水溶性的线性高分子聚合物。按可离解基团的特性，可分：阴离子型：-COOH、-SO3H、-OSO3H等；阳离子型：-NH3OH、-NH2
22、OH、-CONH3OH；两性型：同时含两种基团；非离子型：不能电离的非电解质。分子呈链状，并由很多链节组成，每一链节为一化学单体，各单体以共价键结合。聚合物的分子量是单体的分子量的总和，单体的总数称为聚合度。作用-吸附架桥作用：阴离子型絮凝剂只发挥絮凝作用，往往不单独使用，而与铝铁盐配合使用。阳离子型絮凝剂发挥凝聚和絮凝作用，可单独使用。 活化硅酸是在30年代后期开始在水处理中应用的。活化硅酸实质上是硅酸钠在加酸条件下水解聚合反应进行到一定程度的中间产物，其组分特征，如电荷、大小、结构，取决于水解反应起始的硅浓度、反应时间(从酸化到稀释)和反应时的PH值。其组分为Na2O.3SiO2.xH2O
23、，有效成分为硅酸钠。其水解过程中游离出来的硅酸单体在溶液中产生缩聚，产生羟基桥连和氧基桥连，从而形成各种高分子的阴离子，发展成为线状、分支链或球状颗粒等。.活化硅酸由于呈真溶液状态的活化硅酸在通常pH条件下组分带有负电荷，对胶体的混凝是通过吸附架桥使粒子粘连而完成的，只起絮凝作用，而不能起凝聚作用，因而常被称为絮凝剂或助凝剂。活化硅酸一般无商品出售，需在水处理现场制备，其原因是活化硅酸在储存时局析出硅胶而失去絮凝功能。5.其它混凝剂无机类低分子（现场投加）三价金属盐铝盐硫酸铝、氯化铝、铝酸钠铁盐硫酸铁、硫酸亚铁、氯化铁二价金属盐镁盐硫酸镁、碳酸氢镁锌盐氯化锌、硫酸锌高分子（预制）阳离子型聚合氯
24、化铝、聚合硫酸铝阴离子型活化硅酸有机类表面活性物质阳离子型十八烷胺醋酸盐、十八烷三甲基氨基氯化物阴离子型硬脂酸钠、油酸钠、十二烷基苯磺酸钠低聚合高分子（ M=1000-数万）阳离子型水溶性苯胺树脂、聚硫脲、聚乙烯亚胺阴离子型藻朊酸钠、羧四基纤维素钠非离子型淀粉、水溶性尿素树脂两性型动物胶、蛋白质低聚合高分子（ M=数十万至数百万）阳离子型聚乙烯吡啶类、乙烯吡啶共聚物阴离子型聚丙烯酸钠、水解聚丙烯酰胺、马来酸共聚物非离子型聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯 pH调整剂 石灰、碳酸钠、苛性钠、盐酸、硫酸 其它辅助剂 高龄土、膨润土混凝第三节 澄清一、原理二、分类三、机械加速澄清池四、水力循环澄清池五、悬浮澄清
25、池六、脉冲澄清池一、原理一、原理澄清池是完成水和澄清池是完成水和药剂的混合、反的混合、反应以及絮凝体的分离三个以及絮凝体的分离三个阶段。段。水中起接触絮凝作用的介水中起接触絮凝作用的介质是呈是呈悬浮状浮状态的泥渣。当水中的的泥渣。当水中的悬浮浮颗粒与混凝粒与混凝剂作用而形成微小絮凝体后，一旦在运作用而形成微小絮凝体后，一旦在运动中与相中与相对巨巨大的泥渣接触碰撞，就被吸附在泥渣大的泥渣接触碰撞，就被吸附在泥渣颗粒表面而被迅速除去。粒表面而被迅速除去。因此保持因此保持悬浮状浮状态的、的、浓度度稳定且均匀分布的泥渣区就成定且均匀分布的泥渣区就成为决定决定澄清澄清处理效果的关理效果的关键。 二、分类
26、根据泥渣与水接触方式的不同，分根据泥渣与水接触方式的不同，分为：A. A. 泥渣循泥渣循环分离型：分离型：让泥渣在垂直方向上不断循泥渣在垂直方向上不断循环，在运，在运动中捕捉原水中捕捉原水中形成的絮凝体，并在分离区加以分离；有中形成的絮凝体，并在分离区加以分离；有机械加速澄清池机械加速澄清池。B. B. 悬浮泥渣浮泥渣过滤型：靠上升水流的能量在池内形成一型：靠上升水流的能量在池内形成一层悬浮状浮状态的泥渣，的泥渣，当原水自下而上通当原水自下而上通过这一泥渣一泥渣层时，其中的絮凝体就被截留下来。有，其中的絮凝体就被截留下来。有普通普通悬浮澄清池浮澄清池和和脉冲澄清池脉冲澄清池。三、机械加速澄清池
27、是利用机械是利用机械搅拌作用来完成混合、泥渣循拌作用来完成混合、泥渣循环和接触絮凝和接触絮凝过程程的。的。整个池体由一次混合反整个池体由一次混合反应区、二次混合反区、二次混合反应区、区、导流筒、分流筒、分离室和泥渣离室和泥渣浓缩区等五个主要部分区等五个主要部分组成。成。泥渣泥渣浓缩斗：排去多余的斗：排去多余的污泥；泥；机械刮泥机：清除池底机械刮泥机：清除池底污泥。泥。优点：效率点：效率较高，运行比高，运行比较稳定，定，对原水水原水水质和和处理水量的理水量的变化适化适应性性较强，操作比，操作比较方便。方便。机械加速搅拌澄清池机械加速搅拌澄清池四、水力循环澄清池原水加混凝剂混合后，由池子底部中心进
28、入池内，经喷嘴喷出，进入上面的混合室、喉管和第一反应室。喷嘴和混合室组成一个射流器，喷嘴高速水流把池子锥形底部含有大量矾花的泥水吸进混合室内，并和加药后的原水混合，经第一反应室喇叭口溢流出来，进入第二反应室中。第一反应室和第二反应室构成了一个悬浮区，其中矾花发挥了接触絮凝的作用，去除了进水中的细小悬浮物。第二反应室出水进入分离室，澄清后的水经环形集水槽流出池外，沉淀泥渣则向下流动，经喷嘴吸入与进水混合，在重复上述水流过程。水力循环澄清池五、悬浮澄清池经过混合反应后的原水由池底进入，在矾花悬浮层发生接触絮凝作用，使进水中的悬浮物得到去除。悬浮物中的矾花在吸附了水中悬浮颗粒后会不断增加，使悬浮层逐
29、渐膨胀，当超过一定高度时，则通过排泥窗口自动排入泥渣浓缩室，压实后定期排除池外。由于在进水量或水温发生变化时，悬浮层工作不稳定，因此这种池型现在已很少采用。悬浮澄清池六、脉冲澄清池进水通过配水竖井在脉冲水流发生器的控制下向池内脉冲式间歇进水，使池内泥渣一直处于周期性的膨胀悬浮和下沉压缩状态。水流在穿过泥渣层时，其中已形成的絮凝体便被泥渣截留而去除，使水得到澄清。脉冲作用可使悬浮层的工作稳定，断面上的浓度分布均匀，加强了颗粒的接触碰撞，从而改善混合絮凝的条件，提高了净水效果。脉冲澄清池1. 预沉方式可选用自然沉淀或混凝沉淀工艺。 混凝沉淀的经济性优于自然沉淀。斜板斜管技术用于自然沉淀或混凝沉淀后
30、，能大大提高经济性。2. 采用混凝工艺预沉时，应注意絮凝剂的使用范围。3. 工业水处理澄清器对原水悬浮物有一定的适应范围，如机械搅拌或水力加速澄清池为3000 mg/L、悬浮澄清池为500mg/L；当原水悬浮物大于上述数值时，就要考虑预沉。七、预沉方式和系统选择一、定义二、机理 1.阻力截留 2.重力沉降 3.接触絮凝三、过滤过程中的压力降四、滤料五、影响过滤的因素六、过滤设备第四节 过滤水通过滤料床层时，其中的悬浮颗粒和胶体就被截留在滤料的表面和内部空隙中，这种通过粒状介质层分离不溶物的方法称为粒状介质过滤。可用于活性炭吸附和离子交换等深度处理过程之前作为预处理，也可用于化学混凝和生化处理之
31、后作为后处理过程。一、定义1. 阻力截留2. 重力沉降3. 接触絮凝二、机理当原水自上而下流过粒状滤料层时，粒径较大的悬浮颗粒首先被截留在表层滤料的空隙中，从而使此层滤料间的空隙越来越小，截污能力随之变得越来越高，结果逐渐形成一层主要由被截留的固体颗粒构成的滤膜，并由它起主要的过滤作用。筛选作用的强度主要取决于表层滤料的最小粒径和水中悬浮物的粒径，并与过滤速度有关。悬浮物粒径愈大，表层滤料和滤速愈小，就容易形成表层筛滤膜，滤膜的截污能力也愈高。1.阻力截留原水通过滤料层时，众多的滤料表面提供了巨大的沉降面积。形成无数的小沉淀池，悬浮物极易在此沉降下来。重力沉降的强度主要与滤料直径和过滤速度有关
32、。滤料愈小，沉降面积愈大；滤速愈小，则水流愈平稳，这些都有利于悬浮物的沉降。2. 重力沉降由于滤料具有巨大的表面积，它与悬浮物之间有明显的物理吸附作用。砂粒在水中常带有表面负电荷，能吸附带正电荷的铁、铝等胶体，从而在滤料表面形成带正电荷的薄膜，并进而吸附带负电荷的黏土和多种有机物等胶体，在砂粒上发生接触絮凝。在大多数情况下，滤料表面对尚未凝聚的胶体还起到接触碰撞的媒介作用，促进其凝聚过程。3. 接触絮凝水流通过滤层的压力降（水头损失）、出水悬浮物含量是滤池运行状况的指标。滤池开始工作时，过滤介质对水流的阻力一般只有几百到几千帕。随着悬浮物在滤料颗粒间的小孔中和滤料表面渐渐堆积起来，滤层的水流阻
33、力逐渐增大，过滤时的水头损失也就随之增大。水头损失是了解过滤过程的基础。如果滤池进出口的压差保持不变，则随着滤层污染深度的加深，滤速会逐渐减小，出水量就会渐渐降低；如果要保证出水量恒定，则此时必须不断地调节阀门的开度，或用其它增大进水压力的办法来增大其压差。当滤池运行到水头损失达到一定数值时，就应停用进行清洗。滤池不能工作到水头损失过大的原因有： A. 防止滤层破裂，水质变坏； B. 避免滤料污染严重，易结块，反洗时不易洗净； C. 设备耐压一定，不能承受过高的压力。 三、过滤过程中的压力降有石英砂、无烟煤屑、大理石粒等。除应考虑价廉易得外，还需考虑：（1）化学性质稳定（2）机械强度足够（3）
34、粒度合适四、滤料石英砂石英砂焦炭焦炭沸石沸石陶瓷陶瓷在在过滤过程中的主要参数是程中的主要参数是滤速、速、过滤周期和周期和滤池的截池的截污能力。能力。（1 1） 滤速速（2 2） 反洗效果反洗效果（3 3） 水流均匀性水流均匀性（4 4） 过滤前水前水质（5 5） 滤料料污染状况染状况五、影响过滤的因素过滤过程是程是过滤层逐逐渐被被悬浮物所浮物所饱和的和的过程，程，滤速的速的大小大小对截留截留悬浮物有影响。浮物有影响。滤速太快，会促使已吸附的速太快，会促使已吸附的悬浮物剥落，浮物剥落，导致水致水质恶化化和水和水头损失增大，从而失增大，从而缩短短过滤周期；周期；滤速太慢，会影响速太慢，会影响滤池池
35、单位位过滤面面积的出力，也影响水的出力，也影响水流中流中悬浮物浮物颗粒向粒向滤层颗粒表面粒表面输送。送。应在具体条件下通在具体条件下通过试验选定一个最佳的定一个最佳的滤速。速。对于于过滤经过混凝和澄清混凝和澄清处理的水来理的水来说，滤速一般速一般为10-10-12m/h12m/h。（1）滤速目的是除去已目的是除去已处于于饱和状和状态的的滤层上吸附的上吸附的悬浮物浮物颗粒，粒，恢复恢复滤料的料的过滤能力。靠水力的冲刷作用，而兼靠能力。靠水力的冲刷作用，而兼靠颗粒粒间相互摩擦和碰撞相互摩擦和碰撞时产生的擦洗作用，使生的擦洗作用，使悬浮物从浮物从滤料料颗粒表面脱落下来，并被反洗水流粒表面脱落下来，并
36、被反洗水流带出出滤池。池。滤层膨膨胀现象：水自下向上流象：水自下向上流动时会推会推动或托起或托起滤料料颗粒。粒。 滤层膨膨胀率：率：滤层膨膨胀后所增加的高度与膨后所增加的高度与膨胀前高度前高度之比。之比。-度量反洗度量反洗强度。度。 为了达到了达到预期的反洗效果，需保持一定的膨期的反洗效果，需保持一定的膨胀率，一率，一般大于般大于18%18%（对一般砂一般砂滤池）。池）。（2）反洗效果排水系统对水流均匀性影响最大。指安置在滤层下面，过滤时收集经过滤的水，反洗时用来送入冲洗水的装置。小阻力排水系统： 使水流到滤池各部分时压力损失的差别小。 水头损失小，能耗低，节省动力。稳定性差。大阻力排水系统：
37、 孔隙对水流的阻力远大于滤层和排水管道中的其它各种阻力。 稳定性好，但动力消耗的大。（3）水流均匀性过滤前的水，若已经混凝处理，则残留在水中的悬浮物在过滤过程中具有较好的渗透性能，即能渗入到滤层的下层，产生接触混凝过滤，从而提高了滤池的截污能力。经混凝处理后的水，愈未经混凝处理的水相比，水流经滤层的阻力较小，约降低5%。（4）过滤前水质反洗时总有微量不易冲洗的污物残留在滤池内，导致滤料的污染。滤料的污染会影响到滤池的运行，出现过滤效果不好或过滤周期缩短。必须进行化学清洗。一般用酸（盐酸或硫酸）来清除碳酸盐类、氢氧化铝和氢氧化铁等碱性物质，用氢氧化钠或碳酸钠溶液来洗去有机物，必要时用氯水或漂白粉
38、溶液。（5）滤料污染状况(1) (1) 普通快普通快滤池池(2)(2)虹吸虹吸滤池池(3)(3)重力式无重力式无阀滤池池(4)(4)压力力滤池池六、过滤设备一、气浮的原理二、特点及用途第五节 气浮是利用高度分散的微小气泡作为载体去除水中的悬浮物,使其随气泡升到水面而加以去除的方法。气浮的对象是乳化油、疏水性细微固体悬浮物。药剂浮选法是在水中投加浮选剂，选择性地将亲水性的污染物变为疏水性，从而能附在气泡上，然后一起浮生到水面而加以去除的又一种水处理方法。浮选的对象是亲水性固体悬浮物、重金属离子等。两者的理论基础是相同的。一、气浮的原理亲水性和疏水性物质与气泡的接触角 对细分散的亲水性颗粒，需经浮
39、选剂处理，使被气浮的物质表面疏水化而附着于气泡上，同时有促进起泡的作用，使废水中的空气泡形成稳定的小气泡，从而有利于气浮。浮选剂大多数是由极性-非极性分子所组成，一般用-表示。圆头表示极性基，尾端表示非极性基，有疏水性。浮选剂的极性基团能选择性地被亲水性物质所吸附，非极性基则朝向水，这样亲水性物质的表面就被转化成疏水性物质而被黏附在空气泡上，随气泡一起上浮到水面。种类：松香胺、煤油产品、脂肪酸及盐类等。浮选剂易于去除比重较轻的絮体及废水中的纤维物。对低浊度低温水的处理效果较好。对受污染的水体可取得较好的净化效果净水效率高，排泥方便。 仅需15分钟，而一般澄清设备需60-90分钟。 二、特点及用
40、途加压溶气气浮流程加压溶气气浮流程1吸水井；2加压泵；3空气机；4压力溶气罐；5减压释放阀；6浮上分液池；7原水进水管；8刮渣机；9集水系统；10填料层；11隔板灭活水中绝大多数病原体，使水的微生物质量满足人类健康要求的技术，称为消毒。灭活原是用来指对病毒的消灭。病毒是介于有生命的和无生命的之间的一种病原体，但必须在宿主内才能“活”起来，因此不能用杀死一类的词来表示病毒的消灭。水经过混凝、沉淀和过滤后也能除掉很多细菌，但由于水中的细菌很多，光靠这两步还达不倒标准，还须用消毒来解决。 第六节 消毒利用多孔性的固体物质，使水中一种或多种物质被吸附在固体表面。用于除嗅、有机物、胶体、微生物及余氯等。
41、 第七节 吸附根据固体表面吸附力的不同，吸附分为物理吸附和化学吸附。1.物理吸附物理吸附：通过分子分子间力力（范德华力）而产生的吸附。特点是没有选择性，吸附质并不固定在吸附剂表面的专门格点上，在界面范围内可自由移动，吸附速度快。2.化学吸附化学吸附：通过化学化学键力力等化学作用而产生的吸附。特点是具有选择性，吸附速度慢。3.交交换吸附吸附：通过静电引力作用，包括离子交换。其主要因素是离子电荷、水合半径的大小。几种作用往往同时存在，一般低温时物理吸附，高温时化学吸附。吸附类型多孔或磨得很细的物质，由于具有巨大的表面积，因而有明显的吸附性能。常用的吸附剂有：活性炭、磺化煤、沸石、活性白土、硅藻土、
42、腐殖质、焦炭、木炭、木屑等。活性炭：在制造过程中，晶格间生成的空隙形成各种形状和大小的细孔。吸附作用主要发生在细孔的表面上。其比表面积可达500-1700m2/g。吸附量与比表面积、细孔的构造和分布有关。吸附剂活性炭细孔分布及作用图1.空气曝气法2. 氯 氧 化 法3.高锰酸钾氧化法4.接触过滤法5.离子交换法6.化学沉淀法7.混凝沉淀过滤法第八节 除铁和锰是应用最多的一种方法。目的是为了向水中溶入氧，散去CO2提高pH值，使Fe2+向Fe3+转化，然后形成Fe(OH)3的絮凝体沉淀过滤而除去。锰砂过滤：3MnO2+O2=MnOMn2O7 MnOMn2O7+4Fe2+2H2O3MnO2+4Fe
43、3+4OH- 速度大大加快，是一种催化剂。曝气的方式有：水射式曝气、跌水曝气、空气压缩机充气、淋水或喷水曝气、曝气塔曝气等。1. 空气曝气法2.氯氧化法氯是比溶解氧更强的氧化剂，能迅速地将二价铁氧化成三价铁。可减少反应和沉淀时间，简化处理系统：2Fe(HCO3)2+Cl2+Ca(HCO3)2=2Fe(OH)3+CaCl2+6CO2在pH为4-10的范围内都可发生。当水中含铵盐或含氮有机物时，加氯量增大。 2.氯氧化法3.高锰酸钾氧化法比氯和氧更强烈的氧化剂，能迅速地将二价铁氧化成三价铁，生成密实的絮凝体，易于为砂滤池所截留。用于硬度较大的含铁地下水效果较好。3.高锰酸钾氧化法4.接触过滤法以硫
44、酸锰、氯化锰和高锰酸钾反复处理锰砂、绿砂、人造沸石或其它阴离子交换剂，可使之表面附着一层高价锰的氧化物，当含铁水通过这种滤料时，二价铁便被氧化除去。适合于处理含铁浓度不超过10mg/L的原水。 4.接触过滤法5.离子交换法水中溶解的亚铁离子可用离子交换法除去，除去的过程和软化法一样。适用于水需同时软化的情况5.离子交换法6.化学沉淀法加入石灰后，水中产生沉淀，然后直接由过滤除去。在pH为8.0-8.5之间就可以发生反应，一般要求一个密闭的压力混合反应器和压力滤池系统。 6.化学沉淀法7.混凝沉淀过滤法当地下水含有有机铁或胶体状铁时，一般氧化法不能将铁去除，需用混凝剂，通过混凝、沉淀、过滤可获得
45、良好的效果。 7.混凝沉淀过滤法与除铁相似。主要是将溶解的Mn2+氧化为不溶解的MnO2,从水中除掉。要求条件比除铁高：如用曝气氧化法除锰时，须在水中加入石灰或碱，使pH略高于10才能有效。除锰是化学水处理方法中的一大类，它把水中部分溶解杂质以固态形式除去。与离子交换相比，没有酸碱的排放，有利于环境保护。主要内容：一、石灰法处理降低水中暂硬和碱度二、镁剂除硅三、石灰、苏打、磷酸三钠软化第九节 软化处理Ca(OH)2=Ca2+2OH-OH-+H+=H2OHCO3-=H+CO32-Ca2+CO32-=CaCO3Mg2+2OH-=Mg(OH)2石灰处理法在凝聚石灰处理过程中加入还有MgO成分的药剂，通过MgO离子与水中硅酸化合物的复杂反应，达到去除硅酸的目的。镁剂除硅石灰去除碳酸盐硬度纯碱去除非碳酸盐硬度磷酸钠去除剩余硬度石灰、苏打、磷酸三钠软化
