第14章给水处理概论课件.ppt

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1、第14章给水处理概论第1页，此课件共40页哦给给水水工程工程1、给水处理概论、给水处理概论2、混凝、混凝3、沉淀和澄清、沉淀和澄清4、过滤、过滤5、消毒、消毒6、水的其他处理方法和研究进展、水的其他处理方法和研究进展7、水厂的初步设计、水厂的初步设计第2页，此课件共40页哦第第14章章给水处理概论给水处理概论l给水处理的任务：给水处理的任务：l用不同的方法、装置或构筑物等改变原水的主用不同的方法、装置或构筑物等改变原水的主要要质量指标质量指标以满足用户的要求，提高水的以满足用户的要求，提高水的质量，解决原水不能满足用户要求的矛盾。质量，解决原水不能满足用户要求的矛盾。第3页，此课件共40页哦1

2、4-1水源水质水源水质一、天然水中的杂质一、天然水中的杂质天然水中存在的杂质主要来源于所接触的大气、土天然水中存在的杂质主要来源于所接触的大气、土壤等自然环境，同时人类活动产生的各种污染物壤等自然环境，同时人类活动产生的各种污染物也会进入天然水体。也会进入天然水体。按水中杂质的尺寸，可以分为按水中杂质的尺寸，可以分为溶解物溶解物、胶体颗粒胶体颗粒和和悬浮物悬浮物3种。种。第4页，此课件共40页哦水中杂质的分类水中杂质的分类杂质溶解物溶解物胶体胶体悬浮物悬浮物颗粒尺寸0.1nm1nm10nm100nm1101001mm分辨工具电子电子显微镜显微镜超超显微镜显微镜显微镜显微镜肉眼肉眼水的外观透明透

3、明浑浊浑浊浑浊浑浊第5页，此课件共40页哦（1）悬浮物和胶体杂质）悬浮物和胶体杂质l悬浮物尺寸较大，易于沉淀和上浮。悬浮物尺寸较大，易于沉淀和上浮。l胶体颗粒尺寸小，难于沉淀和上浮，一般带电荷。胶体颗粒尺寸小，难于沉淀和上浮，一般带电荷。l悬浮物和胶体是使水体浑浊的主要原因。悬浮物和胶体是使水体浑浊的主要原因。l悬浮物和胶体是给水工程中主要去除的对象。悬浮物和胶体是给水工程中主要去除的对象。第6页，此课件共40页哦（2）溶解杂质）溶解杂质l溶解杂质包括无机物和有机物两类。溶解杂质包括无机物和有机物两类。l无机溶解杂质是工业给水处理的主要对象。无机溶解杂质是工业给水处理的主要对象。l有机溶解杂质

4、有机溶解杂质的去除是目前饮用水处理的研究重的去除是目前饮用水处理的研究重点之一。点之一。第7页，此课件共40页哦l1.地下水 水质较好、矿化度较高。在南方使用较少。水质较好、矿化度较高。在南方使用较少。l2.江河水 河水的矿化度较低；化学成分变化剧烈；河河水的矿化度较低；化学成分变化剧烈；河水溶解气体丰富，且表层与底层的差别很小；水溶解气体丰富，且表层与底层的差别很小；河水中的有机物质大多来自陆地和邻近的静水河水中的有机物质大多来自陆地和邻近的静水水体，河水的初级生产力比较低。河流是多沙水体，河水的初级生产力比较低。河流是多沙河流，泥沙是河水的重要组分。河流，泥沙是河水的重要组分。14.1.2

5、各种天然水体的水质特点各种天然水体的水质特点第8页，此课件共40页哦l3.3.湖泊及水库水湖泊及水库水l矿化度较高，干旱地区的湖泊中甚至发生盐类结矿化度较高，干旱地区的湖泊中甚至发生盐类结晶晶沉淀现象。湖泊中温度（热）、溶解气体和沉淀现象。湖泊中温度（热）、溶解气体和营养盐类等空间分布的特点引起湖水分层现象。营养盐类等空间分布的特点引起湖水分层现象。l4.4.海水海水l矿化度较高及含盐量很高。矿化度较高及含盐量很高。第9页，此课件共40页哦14.1.3受污染水中的杂质受污染水中的杂质l水中有机物的种类越来越多；水中有机物的种类越来越多；l致癌、致畸、致突变的物质越来越多；致癌、致畸、致突变的物

6、质越来越多；l优先污染物控制名单，包括优先污染物控制名单，包括12大类，大类，58种。种。l随着检测技术手段的不断更新、提高和人们对随着检测技术手段的不断更新、提高和人们对环境要求的提高，优先污染物控制名单会增加。环境要求的提高，优先污染物控制名单会增加。第10页，此课件共40页哦类别类别优先控制污染物优先控制污染物挥发性卤代烃类挥发性卤代烃类二氯甲烷、四氯化酸、二氯甲烷、四氯化酸、1 1，2-2-二氯乙烷、二氯乙烷、1 1，1 1，1-1-二氯乙烷二氯乙烷苯系物苯系物苯、甲苯、乙苯、邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯苯、甲苯、乙苯、邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯氯代苯类氯代苯类氯苯、邻二氯苯、对二氯

7、苯、六氯苯氯苯、邻二氯苯、对二氯苯、六氯苯酚类酚类苯酚、间甲酚、苯酚、间甲酚、2 2，4-4-二氯酚、二氯酚、2 2，4 4，6-6-三氯酚、对三氯酚、对-硝基酚硝基酚硝基苯类硝基苯类硝基苯、对硝基甲苯、硝基苯、对硝基甲苯、2 2，4-4-二硝基甲苯、三硝基甲苯、二硝基甲苯、三硝基甲苯、2,4-2,4-硝基苯硝基苯苯胺类苯胺类苯胺、二硝基苯胺、对硝基苯胺、苯胺、二硝基苯胺、对硝基苯胺、2 2，6-6-二氯硝基苯胺二氯硝基苯胺多环芳烃类多环芳烃类萘、荧蒽、苯并萘、荧蒽、苯并bb荧蒽、苯并荧蒽、苯并kk荧蒽、苯并荧蒽、苯并aa芘、茚并芘、茚并(1(1，2,3-c2,3-c，d)d)芘、芘、苯并苯并

8、ghighi芘芘酞酸酯类酞酸酯类酞酸二甲酯、酞酸二丁酯、酞酸二辛酯酞酸二甲酯、酞酸二丁酯、酞酸二辛酯农药农药六六六、滴滴涕、敌敌畏、乐果、对硫磷、甲基对硫磷、除草醚、敌百虫六六六、滴滴涕、敌敌畏、乐果、对硫磷、甲基对硫磷、除草醚、敌百虫丙烯腈丙烯腈丙烯腈丙烯腈亚硝胺类亚硝胺类N-N-亚硝基二甲胺、亚硝基二甲胺、N-N-亚硝基二正丙胺亚硝基二正丙胺氰化物氰化物氰化物氰化物重金属及其化合物重金属及其化合物砷及其化合物、铍及其化合物、镉及其化合物、铬及其化合物、汞及其化合物、砷及其化合物、铍及其化合物、镉及其化合物、铬及其化合物、汞及其化合物、镍及其化合物、铊及其化合物、铜及其化合物、铅及其化合物镍

9、及其化合物、铊及其化合物、铜及其化合物、铅及其化合物第11页，此课件共40页哦14.2水质标准水质标准水质标准水质标准是用水对象所要求的各项水质参数应达是用水对象所要求的各项水质参数应达到的指标和限值。到的指标和限值。制定的原则：制定的原则：卫生安全可靠；化学成分对人无害；卫生安全可靠；化学成分对人无害；使用时不致造成其他不良影响。使用时不致造成其他不良影响。1、生活饮用水卫生标准生活饮用水卫生标准（GB5749-2006)由由85版的版的35项增加至项增加至106项，增加了项，增加了71项项常规检测项目为常规检测项目为42项，非常规检测项目为项，非常规检测项目为64项项2、城市供水水质标准城

10、市供水水质标准（CJ/T206-2005)常规检测项目为常规检测项目为42项，非常规检测项目为项，非常规检测项目为61项项3、生活饮用水水质卫生规范生活饮用水水质卫生规范（卫生部）（卫生部）常规检测项目为常规检测项目为34项，非常规检测项目为项，非常规检测项目为61项项第12页，此课件共40页哦生活饮用水卫生标准生活饮用水卫生标准（GB5749-2006)1.1.感官性状和一般化学指标感官性状和一般化学指标 20 20项项 2.2.毒理性指标毒理性指标7474项项 ，其中无机，其中无机2121项，有机为项，有机为5353项项3.3.细菌学指标细菌学指标6 6项项 4.4.放射性指标放射性指标2

11、 2项项5.5.饮用水消毒指标饮用水消毒指标4 4项项水质标准的确定主要保证：水质标准的确定主要保证：1.1.对人体健康无害；对人体健康无害；2.2.水应具有良好的性状；水应具有良好的性状；3.3.对生活使用无不良影响对生活使用无不良影响。第13页，此课件共40页哦工业用水水质标准工业用水水质标准1.1.原料用水原料用水 水质要求同生活饮用水。水质要求同生活饮用水。2.2.工艺用水工艺用水 水质不能影响产品质量。水质不能影响产品质量。3.3.锅炉用水锅炉用水 严格限制水的硬度和碱度。严格限制水的硬度和碱度。4.4.特种工业用水特种工业用水 对水中的离子和杂质的存在有对水中的离子和杂质的存在有

12、严格要求。严格要求。5.5.冷却用水冷却用水 水质要求不高，但水温较低。水质要求不高，但水温较低。第14页，此课件共40页哦14-3给水处理方法概论给水处理方法概论 给水处理方法应根据水源水质和用户对水质的要给水处理方法应根据水源水质和用户对水质的要求确定。求确定。悬浮杂质悬浮杂质沉淀方法去除；沉淀方法去除；胶体状态存在水中的杂质胶体状态存在水中的杂质混凝沉淀过滤去除；混凝沉淀过滤去除；离子、分子状态存在水中的杂质离子、分子状态存在水中的杂质生成沉淀物将生成沉淀物将这种杂质去除；这种杂质去除；有机物、臭味有机物、臭味用活性炭吸附；用活性炭吸附；微生物、细菌等微生物、细菌等消毒方法。消毒方法。第

13、15页，此课件共40页哦 由于单一的水处理单元方法是难以满足要求，所以将多种基本由于单一的水处理单元方法是难以满足要求，所以将多种基本单元过程互相配合，组成一个水处理工艺过程，称为水处理单元过程互相配合，组成一个水处理工艺过程，称为水处理工艺流程。工艺流程。选择水处理流程的选择水处理流程的基本出发点基本出发点是：是：(1)(1)以较低的成本、安全稳定的运行过程；以较低的成本、安全稳定的运行过程；(2)(2)获得满足水质要求的水；获得满足水质要求的水；(3)(3)水处理设施所在的地区气候、地形地质、技术经济条件的水处理设施所在的地区气候、地形地质、技术经济条件的差异，也会影响到水处理工艺流程的选

14、择。差异，也会影响到水处理工艺流程的选择。14-3给水处理方法概论给水处理方法概论第16页，此课件共40页哦（1 1）地面水常规处理工艺系统地面水常规处理工艺系统（2 2）典型的地表水处理流程；典型的地表水处理流程；（3 3）典型除污染给水处理流程；典型除污染给水处理流程；（4 4）采用活性炭吸附除污染的水处理工艺系统；采用活性炭吸附除污染的水处理工艺系统；（5 5）臭氧活性炭水处理工艺系统；臭氧活性炭水处理工艺系统；（6 6）高锰酸钾除污染工艺系统。高锰酸钾除污染工艺系统。典型的给水处理工艺流程有：典型的给水处理工艺流程有：第17页，此课件共40页哦 常规的地表水处理以去除水中的浑浊物质和细

15、菌、病毒常规的地表水处理以去除水中的浑浊物质和细菌、病毒为主，水处理系统主要由澄清和消毒工艺组成，典型的为主，水处理系统主要由澄清和消毒工艺组成，典型的水处理流程如下所示水处理流程如下所示：地面水常规处理工艺系统地面水常规处理工艺系统第18页，此课件共40页哦 第19页，此课件共40页哦 第20页，此课件共40页哦 第21页，此课件共40页哦混凝、澄清过滤系统混凝、澄清过滤系统第22页，此课件共40页哦生物膜过滤系统生物膜过滤系统臭氧化系统臭氧化系统第23页，此课件共40页哦臭氧、活性炭联用系统臭氧、活性炭联用系统反渗透工艺系统反渗透工艺系统第24页，此课件共40页哦14.4反应器反应器反应器

16、反应器发生化学反应的核心容器。发生化学反应的核心容器。水处理的许多单元是化学工程移植、发展而来的。水处理的许多单元是化学工程移植、发展而来的。给水处理是应用反应器的基本原理来研究水处理给水处理是应用反应器的基本原理来研究水处理单元污染物除去的特性，基本单元包括：消毒池、单元污染物除去的特性，基本单元包括：消毒池、絮凝池、沉淀池、生物滤池、除铁除锰过滤器等。絮凝池、沉淀池、生物滤池、除铁除锰过滤器等。反应器为研究分析水处理工艺和设备提供了反应器为研究分析水处理工艺和设备提供了思路思路和和方法方法。第25页，此课件共40页哦 1、物料衡算方程物料衡算方程设在反应器内某一指定部位，任选某一物组分设在

17、反应器内某一指定部位，任选某一物组分i，可写出，可写出如下物料平衡式：如下物料平衡式：单位时间变化量单位时间变化量=单位时间输入量单位时间输入量-单位时间输出量单位时间输出量+单单位时间反应量位时间反应量14.4.1物料衡算与质量传递物料衡算与质量传递第26页，此课件共40页哦物料衡算方程解释物料衡算方程解释（1）当变化量为零时，称为稳态，即：）当变化量为零时，称为稳态，即：单位时间输入量单位时间输入量-单位时间输出量单位时间输出量+单位时间反应单位时间反应量量0 （2）物质的输入和输出，是有物质传递引起的，）物质的输入和输出，是有物质传递引起的，包括主体流动、分子扩散和稳流扩散。包括主体流动

18、、分子扩散和稳流扩散。（3）反应速度一般指化学反应速度。）反应速度一般指化学反应速度。第27页，此课件共40页哦 传递机理可分：传递机理可分：主流传递；分子扩散传递；紊流扩散主流传递；分子扩散传递；紊流扩散传递。传递。1.1.主流传递主流传递物质随水流主体而移动，称主流传递。它与液体中物质随水流主体而移动，称主流传递。它与液体中物质浓度分布无关，而与流速有关。传递速度与流物质浓度分布无关，而与流速有关。传递速度与流速相等，方向与水流方向一致。速相等，方向与水流方向一致。物质在水平方向的浓度变化是有主流迁移和化学物质在水平方向的浓度变化是有主流迁移和化学反应引起的。反应引起的。2、质量传递质量传

19、递第28页，此课件共40页哦2.分子扩散传递式中式中:J物质扩散通量，单位：物质扩散通量，单位：摩尔摩尔/面积面积/时时间间或或质量单位质量单位/面积面积/时间时间DB分子扩散系数，单位：分子扩散系数，单位：面积面积/时间时间Ci组分组分I的浓度，单位：的浓度，单位：摩尔摩尔/体积体积或或质量质量单位单位/体积体积x浓度梯度方向的坐标浓度梯度方向的坐标第29页，此课件共40页哦 紊流扩散通量可写成类似于分子扩散通量式；紊流扩散通量可写成类似于分子扩散通量式；式中：式中：DC称紊流扩散系数。称紊流扩散系数。无论是分子扩散还是紊流扩散，如果在扩散的起始无论是分子扩散还是紊流扩散，如果在扩散的起始端

20、不断的投入新的物质，在终端将扩散的物质输出，端不断的投入新的物质，在终端将扩散的物质输出，扩散将不断的进行下去，空间各点的物质浓度不变，扩散将不断的进行下去，空间各点的物质浓度不变，成为成为稳定扩散稳定扩散。3.3.紊流扩散传递紊流扩散传递第30页，此课件共40页哦 14.4.2 理想反应器模型理想反应器根据理想反应器根据操作情况操作情况分类：分类：1、有完全混合间歇式反应器（、有完全混合间歇式反应器（CMB型）型）2、完全混合连续式反应器（、完全混合连续式反应器（CSTR型）型）3、推流式反应器（、推流式反应器（PF型）型）各反应器各反应器第31页，此课件共40页哦 第32页，此课件共40页

21、哦超过超过 100G的市政课件下载地址：的市政课件下载地址：http:/ 访问密码 9e0dhttp:/ 访问密码 d5cf十一月市政培训班的网址：http:/ http:/ 12年过的一级市政和造价师年过的一级市政和造价师 一次性八门一次性八门http:/ 通过市政通过市政 qqqq群：群：136816564136816564第33页，此课件共40页哦 物料衡算式为：物料衡算式为：t=0t=0，Ci=C0Ci=C0；t=tt=t，C=CiC=Ci，积分上式得：，积分上式得：设为一级反应，设为一级反应，r r（CiCi）=-kCi=-kCi，则，则设为二级反应，设为二级反应，r r（CiCi）

22、=-kCi2=-kCi2，则：，则：)1 1、完全混合间歇式反应器（、完全混合间歇式反应器（CMBCMB型）型）第34页，此课件共40页哦 物料衡算式为：物料衡算式为：按稳态考虑，即按稳态考虑，即 ，于是：，于是：设为一级反应，设为一级反应，r r（C Ci i）=-kC-kCi i，则，则 因，因，故故2 2、完全混合连续式反应器、完全混合连续式反应器第35页，此课件共40页哦 如果采用多个体积相等的如果采用多个体积相等的CSTRCSTR反应器串联使用，则前一个反应反应器串联使用，则前一个反应器输出的物料浓度为后一个反应器输入的物料浓度，则：公器输出的物料浓度为后一个反应器输入的物料浓度，则

23、：公式式14-1014-10可以改写为：可以改写为：将所有的左右两边分别相乘：将所有的左右两边分别相乘：2 2、完全混合连续式反应器串联、完全混合连续式反应器串联第36页，此课件共40页哦 现取长为现取长为dxdx的微元体积，列物料平衡式：的微元体积，列物料平衡式：稳态时稳态时 ，则：，则：x=0 x=0，C Ci i=C0=C0；x=tx=t，C=CC=Ci i，积分上式得，积分上式得 3 3、推流型反应器、推流型反应器第37页，此课件共40页哦4 4、三种反应器的比较、三种反应器的比较第38页，此课件共40页哦 14.4.3 14.4.3 非理想反应器非理想反应器1 1、一般概念、一般概念

24、 PFPF型和型和CSTRCSTR型反应器是两种极端的、假想的流型。图型反应器是两种极端的、假想的流型。图14-314-3表示两表示两种理想反应器自进口端至出口端的浓度分布。种理想反应器自进口端至出口端的浓度分布。PFPF型反应器在进口端是在高浓度型反应器在进口端是在高浓度C0C0下进行反应，只是在出口端才下进行反应，只是在出口端才在低浓度在低浓度CeCe下进行反应。而下进行反应。而CSTRCSTR型始终在低浓度型始终在低浓度CeCe下进行反应，下进行反应，故反故反CSTRCSTR型反应器生产能力低于型反应器生产能力低于PFPF型。型。CSTR CSTR型反应器中存在返混，即停留时间不同的物料之间混合。型反应器中存在返混，即停留时间不同的物料之间混合。第39页，此课件共40页哦 第40页，此课件共40页哦