《环境工程学》PPT课件.ppt

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1、环境工程学环境工程学水的物理化学处理方法水的物理化学处理方法第一节第一节 水中粗大颗粒物质的去除（理解）水中粗大颗粒物质的去除（理解）第二节第二节 水中悬浮物质和胶体物质的去除水中悬浮物质和胶体物质的去除（掌握（掌握 计算计算 应用）应用）第三节第三节 水中溶解物质的去除（掌握）水中溶解物质的去除（掌握）第四节第四节 水中有害微生物的去除（理解）水中有害微生物的去除（理解）第五节第五节 水的其他物理化学处理方法（了水的其他物理化学处理方法（了解）解）粒径在粒径在0.1或或1mm以上以上第一节第一节 水中粗大颗粒物质的去除水中粗大颗粒物质的去除去除方法去除方法筛滤筛滤截留截留沉降沉降离心离心相应

2、设备相应设备格栅格栅筛网筛网微滤机微滤机离心机离心机旋流分离器旋流分离器预处理预处理1.格栅、筛网、微滤机格栅、筛网、微滤机 1.1 格栅格栅1.1.1 格栅的结构格栅的结构格栅的隙缝：格栅的隙缝：进水泵站前进水泵站前50 mm沉砂池或沉淀池前沉砂池或沉淀池前1530mm，最大为，最大为40mm若水泵前格栅隙缝不大于若水泵前格栅隙缝不大于 25 mm，则处理，则处理系统前不再设格栅。系统前不再设格栅。格栅的分类格栅的分类按栅条间隙分按栅条间隙分粗格栅粗格栅细格栅细格栅中格栅中格栅按清除方式分按清除方式分人工清除格栅人工清除格栅水力清除格栅水力清除格栅机械清除格栅机械清除格栅平面格栅平面格栅曲面

3、格栅曲面格栅 按格栅形状分按格栅形状分简单格栅简单格栅水头损失水头损失机械格栅格栅回转式机械格栅实物回转式机械格栅实物格栅回转式格栅无动力水力格栅无动力水力格栅NC格栅常用的机械格栅设备常用的机械格栅设备NC型格栅型格栅 工作原理：由机架、动力装置、齿耙和电控工作原理：由机架、动力装置、齿耙和电控箱组成。斜置于污水通道中，与地面形成一箱组成。斜置于污水通道中，与地面形成一定的倾角，栅条与机架固定在一起，栅条用定的倾角，栅条与机架固定在一起，栅条用于拦截水中污物，以传动链条固定数组除污于拦截水中污物，以传动链条固定数组除污齿耙，齿耙伸入栅条缝隙中，连续不断地将齿耙，齿耙伸入栅条缝隙中，连续不断地

4、将栅条拦截下的固体提升至顶端，在链条运动栅条拦截下的固体提升至顶端，在链条运动时，固体物掉落到栅条后的收集筐中。时，固体物掉落到栅条后的收集筐中。设计主要参数设计主要参数设备宽度、有设备宽度、有效栅宽、有效效栅宽、有效栅隙、运动速栅隙、运动速度、水流速度、度、水流速度、电机功率、安电机功率、安装角度、栅槽装角度、栅槽深度、格栅地深度、格栅地面高度。面高度。讨论：当通过格栅的水流速度过快时会出当通过格栅的水流速度过快时会出现什么问题？当通过格栅的水流速现什么问题？当通过格栅的水流速度过慢时又会出现什么问题？度过慢时又会出现什么问题？格栅设计安装要求格栅设计安装要求通过格栅的水流速度应保持在通过格

5、栅的水流速度应保持在0.61.0ms之间，一般可取之间，一般可取0.7ms(平均流量时平均流量时)。一般当通过格栅时的水头损失达一般当通过格栅时的水头损失达1015cm时时应予清捞。为了避免造成壅水现象，栅后的应予清捞。为了避免造成壅水现象，栅后的渠底应比栅前低渠底应比栅前低1015cm。如果只安装一套格栅时，应设置溢流旁通道。如果只安装一套格栅时，应设置溢流旁通道。旁通道进口处设有间距为旁通道进口处设有间距为75一一l00m的垂直栅的垂直栅条。条。1.2 筛网筛网当当需需要要去去除除水水中中纤纤维维、，纸纸浆浆，藻藻类类等等稍稍小小的的杂杂物物时时，可可选选用用不不同同孔孔径径的的筛筛网网。

6、孔孔径径小小于于10mm的的筛筛网网主主要要用用于于工工业业废废水水的的预预处处理理，它它可可将将尺尺寸寸大大于于3mm的的漂漂浮浮物物截截留留在在网网上上。孔孔径径小小于于01mm的的细细筛筛网网则则用用于于处处理理后后出出水的最终处理或作为重复利用水的处理。水的最终处理或作为重复利用水的处理。筛筛网网装装置置有有转转鼓鼓式式、旋旋转转式式、转转盘盘式式和和振振动动筛等。筛等。在在大大型型地地面面水水处处理理厂厂的的取取水水口口处处常常装装有有旋旋转转式式筛筛网网，它它是是由由绕绕在在上上、下下两两个个旋旋转转轴轴上上的的连连续续金金属属丝丝网网组组成成的的。网网丝丝直直径径常常为为2mm，

7、网网丝丝间间净净距距一一般般为为4一一l0mm。旋旋转转筛筛网网由由电电机机带带动动，线线速速度度4mmin。可可自自动动连连续续进进行行高压水清洗。高压水清洗。转鼓式筛网的示意图转鼓式筛网的示意图1.3 微滤机微滤机 微微滤滤机机具具有有占占地地面面积积小小、过过滤滤能能力力大大、操操作作方方便便等等优优点点，可可用用于于自自来来水水厂厂原原水水过过滤滤以以去去除除藻藻类类、水水蚤蚤等等浮浮游游生生物物，也也可可用用于于工工业业用用水水的的过过滤滤处处理理、工工业业废废水水中中有有用用物物质质的的回回收收(如如造造纸纸废废水水的的白白水水微微滤滤净净化化和和纸纸浆浆回回收收)以以及及污污水水

8、的的最最终处理等。终处理等。微滤机结构示意图微滤机结构示意图转转鼓鼓池池水槽水槽出出水水集渣斗集渣斗排排渣渣冲洗冲洗设备设备 微微滤滤机机是是个个鼓鼓状状的的金金属属框框架架，微微滤滤机机的的处处理理能能力力与与滤滤网网孔孔径径及及悬悬浮浮物物的的性性质和浓度有关。质和浓度有关。例例如如用用孔孔径径为为35 m的的滤滤网网处处理理含含藻藻湖湖水水时时，产产水水率率可可达达30127m3m2h，除除藻藻率率在在60以以上上，用用孔孔径径65 m的的滤滤网网处处理理造造纸纸白白水水时时，纸纸浆浆回回收收率率达达8090。分离因素？分离因素？压力式水力旋流器压力式水力旋流器重力式水力旋流器重力式水力

9、旋流器离心力离心力产生方产生方式类型式类型水旋分离设备水旋分离设备器旋分离设备：离心机器旋分离设备：离心机a=离心力离心力重力重力C=（m m0)u2/rF=（m m0)gr n2/9002.离心分离离心分离重力式水力旋流器重力式水力旋流器重重力力式式水水力力旋旋流流器器也也称称水水力力旋旋流流沉沉淀淀池池。废废水水由由切切线线方方向向进进入入池池内内，造造成成旋旋流流。与与压压力力式式旋旋流流器器相相比比，这这种种水水力力旋旋流流沉沉淀淀池池直直径径要要大大得得多多，离离心心力力的的作作用用减减弱弱，颗颗粒粒的的分分离离主主要要是是由由重重力力决决定定的的。在在这这两两种种力力的的作作用用下

10、下，颗颗粒粒被被抛抛向向池池壁壁并并沉沉于于池池底底，定定期期由由抓抓斗斗排排渣。渣。压力式水力旋流器的表面负荷比较高，可达压力式水力旋流器的表面负荷比较高，可达1000m3m2h，但水力旋流沉淀池的表面，但水力旋流沉淀池的表面负荷一般只有负荷一般只有2530m3 m2h。离心机离心机按分按分离因离因素素 的大的大小可小可 3000 高速离心机高速离心机常速常速离心机离心机离心离心机分机分离容离容器几器几何形何形状状转筒式离心机转筒式离心机管式离心机管式离心机盘式离心机盘式离心机板式离心机板式离心机离心机离心机离心机的种类很多，按分离因素离心机的种类很多，按分离因素 的大小可的大小可分为低速离

11、心机分为低速离心机(a3000)。中、。中、低速离心机又统称常速离心机。低速离心机又统称常速离心机。按离心机分离容器几何形状的不同，又可分按离心机分离容器几何形状的不同，又可分为转筒式离心机、管式离心机、盘式离心机为转筒式离心机、管式离心机、盘式离心机和板式离心机等。和板式离心机等。在水处理工程中，常速离心机多用于污泥或在水处理工程中，常速离心机多用于污泥或化学沉渣的脱水，而高速离心机化学沉渣的脱水，而高速离心机(转速达转速达500015000rmin)则适用于废水中乳化油则适用于废水中乳化油的分离等，例如用高速离心机来处理洗毛废的分离等，例如用高速离心机来处理洗毛废水，不仅可净化水质，还可回

12、收经济价值甚水，不仅可净化水质，还可回收经济价值甚高的羊毛脂。高的羊毛脂。第二节第二节 水中悬浮物质和胶体物水中悬浮物质和胶体物质的去除质的去除一、沉淀一、沉淀（一）沉淀基础理论（一）沉淀基础理论过流率过流率u的计算的计算在沉淀池设计中，两个最重要的参数两个最重要的参数。第一个为絮体沉降速率 u0，第二个为沉淀池的设计速率，称之为过流率u 通常我们选择一终端速度为通常我们选择一终端速度为u0的颗粒，即全部终端速的颗粒，即全部终端速度等于或大于度等于或大于u0的颗粒都会被去除。产生澄清水的速的颗粒都会被去除。产生澄清水的速率等于率等于Qmax A u0沉砂池的水流断面积沉砂池的水流断面积 A=Q

13、max/u0过流率u：也称之为表面负荷率p，可以看作每天每1m2的沉淀池表面积上所流经的水量（m3/d)。理想的沉淀池示意图理想的沉淀池示意图Hh沉淀区沉淀区污泥区污泥区L uOOxx进水区进水区出水区出水区 （一）沉淀理论基础（一）沉淀理论基础沉降类型沉降类型自由沉降自由沉降絮凝沉降絮凝沉降拥挤沉降拥挤沉降压缩沉降压缩沉降颗粒参数颗粒参数下沉速度下沉速度产生条件产生条件初沉池初初沉池初期沉淀期沉淀初沉池中期沉淀初沉池中期沉淀和二沉初期和二沉初期二沉池后期二沉池后期污泥浓缩池污泥浓缩池不变，离不变，离散状态散状态尺寸质量尺寸质量渐大渐大不变，颗粒相不变，颗粒相对位置不变对位置不变不变，颗不变，

14、颗粒挤压粒挤压不受干扰不受干扰渐大渐大界面沉速界面沉速沉速加上重沉速加上重力挤压力挤压1、自由沉降、自由沉降特性：悬浮物为低浓度离散颗粒，如沙砾、特性：悬浮物为低浓度离散颗粒，如沙砾、铁屑等，沉降不受周围其他颗粒的影响铁屑等，沉降不受周围其他颗粒的影响。（1）由公式计算得到过流量）由公式计算得到过流量（2）由试验作图得到过流量）由试验作图得到过流量（1）由公式计算得到过流量）由公式计算得到过流量牛顿提出：牛顿提出：落入静止流体中的颗粒会进行加速落入静止流体中的颗粒会进行加速运动，直到作用于颗粒上的摩擦阻力与颗粒的运动，直到作用于颗粒上的摩擦阻力与颗粒的牵引力相等为止，这时颗粒作匀速运动。牵引力

15、相等为止，这时颗粒作匀速运动。浮力浮力fb重力重力fg平衡态平衡态浮力浮力重力重力阻力阻力fd合力合力fn=fg-fb=(s-)gVs阻力阻力fd=CdAs u2/2 公式导出公式导出当当fn=fd时，颗粒将以等速下沉，对时，颗粒将以等速下沉，对球形球形均质颗粒有：均质颗粒有：CdAs u2/2=(s-)gVs 由于由于Cd 不是常数，随表征水流紊乱情况的雷诺数不是常数，随表征水流紊乱情况的雷诺数Re而改变，而改变，当当Re 2时有：时有：Cd 24/Re，Re=u d/代如上式则导出代如上式则导出StokesFormulaStokes Formula：水的动力粘度，Pasd:颗粒直径，m:颗

16、粒密度，kgm-3g：重力加速度，ms-2司托克公式对于雷诺数不同的水流环境，颗粒沉降情对于雷诺数不同的水流环境，颗粒沉降情况差别很大，必须通过沉降实验来确定水样的况差别很大，必须通过沉降实验来确定水样的沉降性能。沉降性能。（2）自由沉降实验得到）自由沉降实验得到过流率过流率u在水处理实践中遇到的颗粒情况，计算是困难的试验在沉淀柱中进行，首先将沉淀柱装满待分析的悬浮液。然后，悬浮液开始沉降，经过一定时间后，从水深为H处取水样，测量其悬浮物浓度。这时 u0H/t0绘制沉淀时间与沉淀效率的关系曲线、颗绘制沉淀时间与沉淀效率的关系曲线、颗粒沉速与沉淀效率粒沉速与沉淀效率E的关系曲线；的关系曲线；H有

17、效水深有效水深C0 水水样样中中悬悬浮浮物物的的原原始始浓浓度度沉沉降降开开始始后后，在在时时间间为为t1，时时从从水水深深为为H处处取取一一水水样样，测测出出其其悬悬浮浮物物浓浓度度为为c1，则则沉沉速速大大于于u u1 1=H=H1 1/t/t1 1的的所所有有颗颗粒粒均均已已通通过过取取样样点点，沉沉速速小小于于u u1 1的的颗颗粒粒与与全全部部颗颗粒粒的的比比例例为为x x1 1=c c1 1 /c c0 0。对对于于指指定定的的沉沉淀淀时时间间t0，沉沉速速为为u0，这这时时在在整整个个有有效效深深度度(H)上上，沉沉速速uu0的的颗颗粒粒在在t0时时可可全全部部去去除除，而而沉沉

18、速速u4。池深采用试验柱有效水深池深采用试验柱有效水深1.8m。池子的有效容积池子的有效容积w=417X1.8=750.6m3。设设计计停停留留时时间间t=750.6/500=1.5h。进进水水区区、出出水水区区长长度度可可分分别取别取0.5m、0.3m。于是池子总长度为：于是池子总长度为：L=23+0.5+0.3=23.8m。取排泥周期取排泥周期T=1天，则污泥体积为天，则污泥体积为V=24QT（C0-C）100/（100-P）103沉淀池设计3.2竖流式沉淀池3.3 3.3 辐流式沉淀池辐流式沉淀池沉淀轨迹竖流式沉淀池设计要点池直径与沉淀区的比值不超过池直径与沉淀区的比值不超过3池子直径一

19、般为池子直径一般为47m，不超过，不超过10m中心管流速不大于中心管流速不大于30mm/s沉淀区上流速度不应大于设计的颗沉淀区上流速度不应大于设计的颗粒截流速度粒截流速度沉淀时间沉淀时间1.52.0小时小时适用：小水量。适用：小水量。其他辐流式沉淀池其他辐流式沉淀池辐流式沉淀池设计要点沉淀池面积按过流率计算 A=Q/u池深按停留时间计算 H=ut污泥斗坡度0.050.10沉淀池类型的选择考虑以下因素：考虑以下因素：(1)水量的大小；水量的大小；(2)水中悬浮物质的物理性质及其水中悬浮物质的物理性质及其沉降特性；沉降特性；(3)处理厂的总体布置与地形地质处理厂的总体布置与地形地质情况等。情况等。

20、注意参照表注意参照表2-6和表和表2-74、斜板斜管沉淀池、斜板斜管沉淀池沉砂池的水流断面积沉砂池的水流断面积 A=Q/u u=Q/A t=H/u浅池沉降原理：若将水深为浅池沉降原理：若将水深为H的沉淀的沉淀池分隔为池分隔为n个水深为个水深为H/n的沉淀池，则的沉淀池，则当沉淀区长度为原来长度的当沉淀区长度为原来长度的1n时，时，就可处理与原来的沉淀池相同的水量，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并达到完全相同的处理效果.这说明，这说明，沉淀池越浅，就越能缩短沉淀时间。沉淀池越浅，就越能缩短沉淀时间。与与普普通通沉沉淀淀池池相相比比，斜斜板板斜斜管管沉沉淀淀池池之之所所

21、以以能能大大幅幅度度提提高高生生产产能能力力，主主要要是是由由于于增增加加了了沉沉淀淀池池的的面面积积和和改改善善了了水力条件的缘故。水力条件的缘故。斜板斜管沉淀池的设计斜板斜管沉淀池的设计分类分类异向流异向流(逆向流逆向流)同向流同向流侧向流侧向流(横向流横向流)水流和泥水流和泥流的相对流的相对方向方向 泥泥水水11.2板间距为板间距为80120mm板材料板材料斜板斜管沉淀的优缺点与普通沉淀池相比，沉淀效率大幅度提高；与普通沉淀池相比，沉淀效率大幅度提高；池子占地面积大幅度减小；池子占地面积大幅度减小；池子体积小，单位面积上池子体积小，单位面积上 量增加，易泛泥，量增加，易泛泥，影响出水水质

22、；影响出水水质；污水停留时间短，因而耐冲击负荷的能力差；污水停留时间短，因而耐冲击负荷的能力差；施工质量要求严格；施工质量要求严格；材料若过薄易变形，造成污泥淤积；材料若过薄易变形，造成污泥淤积；斜管上部易孽生藻类；斜管上部易孽生藻类；应用范围：给水净化，隔油应用范围：给水净化，隔油优点与缺点是相对的，斜板沉淀容易出现优点与缺点是相对的，斜板沉淀容易出现什么问题呢？什么问题呢？课外阅读课外阅读 斜板沉淀池的设计及计算斜板沉淀池的设计及计算沉淀小结 沉淀的原理沉淀的原理（四种类型）重点、难点（四种类型）重点、难点平流式（实例）平流式（实例）竖流式（略）竖流式（略）曝气式（实例）曝气式（实例）沉砂

23、池设计沉砂池设计平流式（实例）平流式（实例）竖流式（略）竖流式（略）辐射式（实例）辐射式（实例）沉淀池设计沉淀池设计斜板式沉淀池斜板式沉淀池 二二 混混 凝凝当悬浮颗粒不能自发的沉淀时，我们需要将小颗粒转变为较大的絮体，再将其沉淀。混凝：一种改变胶体颗粒性质，使它们能够彼此接近并附着，从而产生较大的絮体颗粒的方法。1、胶体的稳定性颗粒的粒径太小了，无法短时间内沉淀或被虑床的孔隙拦截。大部分胶体带负电荷，在与其他胶体颗粒碰撞前，彼此间有排斥作用。混凝过程理论混凝过程理论斥力斥力吸引力吸引力溶液中加入大量的高价反离子电解质可以有效地压缩胶体离子的扩散层，使胶体之间的距离小于C0，引力大于斥力，胶体

24、聚合，发生沉降。EmaxC0C0斥力斥力引力引力2、胶体的脱稳、胶体的脱稳胶体的脱稳胶体的脱稳压缩双电层压缩双电层吸附电中和作用吸附电中和作用吸附架桥作用吸附架桥作用网捕作用网捕作用3、混凝剂（1 1）加什么混凝剂？）加什么混凝剂？（2 2）加多少混凝剂？）加多少混凝剂？（3 3）怎么加混凝剂？）怎么加混凝剂？问题药剂作为混凝剂应该满足那些要求？1）三价阳离子2）无毒性3）在中性pH范围内为不溶性的4）便宜易得胶状胶状片状片状粉状粉状（1）常用混凝剂）常用混凝剂铝盐铝盐硫酸铝硫酸铝明矾明矾聚合氯化铝聚合氯化铝铁盐铁盐有机合成有机合成高分子絮凝剂高分子絮凝剂阴离子型阴离子型：主要含主要含COOM

25、或或SO3H的聚合物的聚合物：部分水解聚丙烯酰胺（：部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）、）、聚苯乙烯磺酸钠（聚苯乙烯磺酸钠（PSS）阳离子型：含有阳离子型：含有NH3+NH2+或或N+R4的聚的聚 合物，如聚二甲基氨甲基聚丙烯酰胺合物，如聚二甲基氨甲基聚丙烯酰胺（APAM）、聚乙烯吡啶盐等）、聚乙烯吡啶盐等非离子型非离子型聚丙烯酰胺（聚丙烯酰胺（PAM）、甲叉基聚丙）、甲叉基聚丙烯酰胺（烯酰胺（MPAM）、聚氧化乙烯）、聚氧化乙烯天然高分子絮凝剂天然高分子絮凝剂常用助凝剂pH调整剂调整剂：H2SO4、CO2、Ca（OH)2、NaOH、Na2CO3絮体结构调整剂絮体结构调整剂:水玻璃、活性硅酸、粉煤

26、灰、粘土水玻璃、活性硅酸、粉煤灰、粘土氧化剂氧化剂：有机物高时，加：有机物高时，加Cl2、Ca（ClO)2和和Na ClO等；用铁盐作混凝剂时，加等；用铁盐作混凝剂时，加O2和和Cl2将将Fe2+氧化为氧化为Fe3+，以提高混凝效果。，以提高混凝效果。易形成泡沫易形成泡沫助凝剂：与混凝剂一起使用，以促进水的混凝的辅助药剂。助凝剂本身可以起混凝作用，也可以不起混凝作用。（2）混凝剂投加量的选择）混凝剂投加量的选择不同的pH对混凝剂的形态影响很大，直接影响到混凝剂的混凝机理。pH较低，胶体浓度和混凝剂浓度不高时，以脱稳凝聚为主；pH较高，胶体浓度不高，但混凝剂浓度较高时，以网捕絮凝为主；pH接近中

27、性，胶体浓度和混凝剂浓度适量时，桥连絮凝为主药剂投加量的一般规律药剂投加量的一般规律一般而言，药剂与胶体浓度之间存在线一般而言，药剂与胶体浓度之间存在线性的化学计量关系，那么混凝剂是否是性的化学计量关系，那么混凝剂是否是这样呢？这样呢？混凝剂投加量的一般规律混凝剂投加量的一般规律1）当用铝铁盐处理含当用铝铁盐处理含低浓度低浓度胶体废水时，凝聚方式以胶体废水时，凝聚方式以网网捕作用捕作用最为有效，此时混凝剂的投加量必须超过它们的最为有效，此时混凝剂的投加量必须超过它们的氢氧化物在水中的极限溶解度，且最佳用量氢氧化物在水中的极限溶解度，且最佳用量G1随胶体浓随胶体浓度的增大而降低；度的增大而降低；

28、2）胶体）胶体浓度较高浓度较高时，宜用时，宜用电性中和和压缩双电层电性中和和压缩双电层来脱稳，来脱稳，此时凝聚剂的最佳用量此时凝聚剂的最佳用量G2低于网捕絮凝用量，且与胶体低于网捕絮凝用量，且与胶体浓度之间存在线性的化学计量关系；浓度之间存在线性的化学计量关系；3）胶体）胶体浓度很高浓度很高时，混凝剂用量低于时，混凝剂用量低于1）而高于）而高于2）；此）；此时，采用高分子絮凝剂比用无机金属盐更经济有效，其时，采用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亦存在线性的化学计量关系，最佳用量与胶体浓度之间亦存在线性的化学计量关系，4）不论使用何种混凝剂，投加量都必须适当。量不足

29、，）不论使用何种混凝剂，投加量都必须适当。量不足，达不到应有的混凝效果，量过大则会造成胶体复稳。达不到应有的混凝效果，量过大则会造成胶体复稳。（3）混凝剂的投加方法）混凝剂的投加方法方法方法干法干法湿法湿法水力搅拌水力搅拌机械搅拌机械搅拌计量泵计量泵水射器水射器孔口计量设备重力投加孔口计量设备重力投加水泵混合水泵混合管道混合管道混合机械搅拌混合槽机械搅拌混合槽溶解池溶解池溶液溶液池甲池甲溶液溶液池乙池乙定量控定量控制设备制设备投药设备投药设备混合混合设备设备药药剂剂水水搅搅拌拌水水水水搅拌搅拌搅拌搅拌管道混合加药 剂量：普通铁铝盐剂量：普通铁铝盐1030mg/l；聚合盐为；聚合盐为普通盐的普通

30、盐的1/21/3；有；有机高分子絮凝剂通常机高分子絮凝剂通常只需只需15mg/l混凝的工艺条件混凝的工艺条件水温水温 2030C为宜为宜pH值和碱度值和碱度混凝剂的种类和加量混凝剂的种类和加量搅拌强度和搅拌时间搅拌强度和搅拌时间高分子絮凝剂除在离解时产高分子絮凝剂除在离解时产生生H+和和OH-外，一般受外，一般受pH影影响较小；铁、铝盐水解时不响较小；铁、铝盐水解时不断产生断产生H+，导致，导致pH下降，下降，应用碱性物质中和，可采取应用碱性物质中和，可采取投加石灰的方法。投加量：投加石灰的方法。投加量：C=84CR/AR-28(B-d)CR为混凝剂中铁、铝含量为混凝剂中铁、铝含量AR为铁、铝

31、原子量为铁、铝原子量B为原水碱度为原水碱度d为剩余碱度，一般取为剩余碱度，一般取0.51.0mg当量当量/l若水中的污染物主要是细微若水中的污染物主要是细微悬浮物或次生化学沉淀物，悬浮物或次生化学沉淀物，可单独采用高分子絮凝剂；可单独采用高分子絮凝剂；若污染物主要呈胶体状态，若污染物主要呈胶体状态，且且 电位较高，则应首先投加电位较高，则应首先投加 无机混凝剂使其脱稳凝聚，无机混凝剂使其脱稳凝聚，如絮体细小，还需投加高分如絮体细小，还需投加高分子絮凝剂或配合使用活性硅子絮凝剂或配合使用活性硅酸等助凝剂。原则：阴离子酸等助凝剂。原则：阴离子型和非离子型主要用于去除型和非离子型主要用于去除浓度较高

32、的细微悬浮物，但浓度较高的细微悬浮物，但前者适合中性和碱性水质，前者适合中性和碱性水质，后者适合中性至酸性水质；后者适合中性至酸性水质；阳离子主要用于去除胶体状阳离子主要用于去除胶体状有机物，酸性和碱性均可。有机物，酸性和碱性均可。搅拌强度是关键的搅拌强度是关键的设计参数设计参数搅拌强度和搅拌时间搅拌强度和搅拌时间药剂进入水体中一般经过两个过程：混合：是化学药剂快速且均匀地分散于水体中地过程。絮凝：药剂在水中形成矾花并在与其他矾花接触过程中聚集，形成更大的颗粒的过程。反应设备参数设计反应设备参数设计 水流速度梯度水流速度梯度G=dudyP为单位体积所需功率，为水的动力粘滞系数用机械搅拌时，N为

33、电机的功率用水力搅拌时，r为水的容重，H为水流过池子的水头损失混合阶段混合阶段G=5001000s-1，混合时间混合时间1030秒秒反应阶段反应阶段G=10100，反应时间反应时间1030分钟分钟GT值：速度梯度和停留时间的乘积。值：速度梯度和停留时间的乘积。GTC值：值：GT值和颗粒浓度的乘积。值和颗粒浓度的乘积。用用GT值和值和GTC值来值来控制反应效果，通常控制反应效果，通常GT值值大约大约在在10000100000之间；之间；GTC值值大约大约100。混凝小结混凝小结 混凝的原理混凝的原理混凝剂混凝剂常用混凝剂常用混凝剂混凝剂的投加量混凝剂的投加量混凝的工艺条件混凝的工艺条件混凝剂的投

34、加方法混凝剂的投加方法三、澄清池三、澄清池泥渣循环分离型泥渣循环分离型悬浮泥渣过滤型悬浮泥渣过滤型机械加速澄清池机械加速澄清池普通悬浮澄清池普通悬浮澄清池脉冲澄清池脉冲澄清池水力循环澄清池水力循环澄清池池池型型原水自上而下流过粒状滤料层时，粒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，并由它截留的固体颗粒构成的滤膜，并由它起主要

35、的过滤作用。这种作用属于阻起主要的过滤作用。这种作用属于阻力截留或筛滤作用。力截留或筛滤作用。四、过滤四、过滤过滤机理：过滤机理：1、阻力截留、阻力截留2、重力沉降、重力沉降3、接触絮凝、接触絮凝原水通过滤料层时，众多的滤料表面提原水通过滤料层时，众多的滤料表面提供了巨大的沉降面积。据估计，供了巨大的沉降面积。据估计，1立方米粒径为立方米粒径为05毫米的滤料中就拥毫米的滤料中就拥有有400平方米不受水力冲刷而可供悬浮平方米不受水力冲刷而可供悬浮牧沉降的有效面积，形成无数的小牧沉降的有效面积，形成无数的小“沉沉淀池淀池”，悬浮物极易在此沉降下来。，悬浮物极易在此沉降下来。由由于于滤滤料料具具有有

36、巨巨大大的的表表面面积积，它它与与悬悬浮浮物物之之间间有有明明显显的的物物理理吸吸附附作作用用。此此外外，砂砂粒粒在在水水中中常常带带有有表表面面负负电电荷荷，能能吸吸附附带带正正电电荷荷的的铁铁，铝铝等等胶胶体体，从从而而在在滤滤料料表表面面形形成成带带正正电电荷荷的的薄薄膜膜，并并进进而而吸吸附附带带负负电电荷荷的的粘粘土土和和多多种种有有机机物物等等胶胶体体，在在砂砂粒粒上上发发生生接接触触絮絮凝凝。在在大大多多数数情情况况下下，滤滤料料表表面面对对尚尚未未凝凝聚聚的的胶胶体体还还能能起起接触碰撞的媒介作用，促进其凝聚过程。接触碰撞的媒介作用，促进其凝聚过程。对对粒粒径径较较大大的的悬悬

37、浮浮颗颗粒粒，以以阻阻力力截截留留为为主主，由由于于这这一一过过程程主主要要发发生生在在滤滤料料表表层层，通通常常称称为为表表面过滤。面过滤。对对于于细细微微悬悬浮浮物物，以以发发生生在在滤滤料料深深层层的的重重力力沉沉降降和和接接触触絮絮凝凝为为主，称为深层过滤主，称为深层过滤。水和废水通过粒状滤料水和废水通过粒状滤料(如石英砂如石英砂)床层时，其中床层时，其中的悬浮颗粒和肢体就被截的悬浮颗粒和肢体就被截留在滤料的表面和内部空留在滤料的表面和内部空隙中，这种通过粒状介质隙中，这种通过粒状介质层分离不溶性污染物的方层分离不溶性污染物的方法称为粒状介质过滤。法称为粒状介质过滤。滤池类型滤池类型按

38、滤料按滤料种类分种类分单层滤池单层滤池双层滤池双层滤池多层滤池多层滤池按水头按水头分分重力式滤池重力式滤池压力滤池压力滤池按进出按进出水及排水及排除方式除方式分分普通快滤池普通快滤池虹吸滤池虹吸滤池无阀滤池无阀滤池45米水头米水头1520米水头米水头普通快滤池 是应用较广的池型之一，一般是矩形的是应用较广的池型之一，一般是矩形的钢筋混凝土池子，可以几个池子相连成钢筋混凝土池子，可以几个池子相连成单行或双行排列单行或双行排列,过滤工艺过程包括过滤工艺过程包括过过滤和反洗滤和反洗两个基本阶段。两个基本阶段。普通快滤池普通快滤池滤料滤料是虑池中最重要的组成部分，是完成过滤的主要介质。优良的料须满足：

39、机械强度机械强度 化学稳定性化学稳定性 空隙率空隙率滤料的性能指标（1）有效直径和不均匀系数：）有效直径和不均匀系数：有有效效直直径径是是指指能能使使10的的滤滤料料通通过过的的筛筛孔孔直直径径(mm)，以以d10表表示示，即即粒粒径径小小于于d10的的滤滤料料占占总总量量的的10。同同样样，d80表表示示能能使使80的的滤滤料料通通过过的的筛筛孔孔直直径径(mm)。d80与与d10的的比比值值就称为滤料的不均匀系数，以就称为滤料的不均匀系数，以K80表示。表示。不均匀系数越大，则滤料越不均匀，小颗粒不均匀系数越大，则滤料越不均匀，小颗粒会填充于大颗粒的间隙内，从而使滤料的空会填充于大颗粒的间

40、隙内，从而使滤料的空隙率和纳污能力降低，水头损失增大，因此隙率和纳污能力降低，水头损失增大，因此不均匀系数以小为佳。不均匀系数以小为佳。1.651.8（2）滤滤料料的的纳纳污污能能力力：指指滤滤料料层层承承纳纳污污染染物物的的容容量量。其其含含义义是是在在保保证证出出水水水水质质的的前前提提下下，在在过过滤滤周周期期内内单单位位体体积积滤滤料料中中能能截截留留的的污污物物量量，以以kgm3或或gcm3表示。其大小与滤料的粒径，形状等因素有关。表示。其大小与滤料的粒径，形状等因素有关。（3）滤滤料料的的空空隙隙率率：空空隙隙率率是是指指在在一一定定体体积积的的滤滤层层中中空空隙隙所所占占的的体体

41、积积与与总总体体积积的的比比值值。常常用用的的石石英英砂砂和白煤滤料的空隙率分别为和白煤滤料的空隙率分别为04和和05。（4）滤滤料料的的比比表表面面积积：是是指指单单位位重重量量或或单单位位体体积积滤滤料所具有的表面积，以料所具有的表面积，以cm2g或或cm2 c m3 表示。表示。多层滤料床层的粒径分布图问题：对于单层滤料，细砂置于最顶层时会出现对于单层滤料，细砂置于最顶层时会出现什么问题？细砂置于最底层时会出现什么问什么问题？细砂置于最底层时会出现什么问题？题？过滤时的水头损失过滤时的水头损失假设在整个过假设在整个过滤滤周期内，滤池的水位和滤速周期内，滤池的水位和滤速都保持不变，那么如果

42、测得滤池进水、出水都保持不变，那么如果测得滤池进水、出水以及出水阀后的水头，就能得出滤池各部位以及出水阀后的水头，就能得出滤池各部位水头损失的变化情况。滤池的总水头可分解水头损失的变化情况。滤池的总水头可分解为：为：流经滤料层的水头损失流经滤料层的水头损失:Ht流经垫层和集水系统的水头损失流经垫层和集水系统的水头损失:h1流经流量控制阀的水头损失流经流量控制阀的水头损失:ht出水管内流速水头出水管内流速水头损失损失:v2/2g剩余水头剩余水头:h普通快滤池设计要点设计滤速设计滤速:单层砂滤池的滤速单层砂滤池的滤速v一般为一般为812m/h，双层滤池一般为双层滤池一般为1216 m/h。滤池总表

43、面积：滤池总表面积：A=Q/v Q为设计最大流量为设计最大流量滤池形状：滤池形状：长宽比一般为长宽比一般为1.251.5：1滤池总深度滤池总深度：垫层为：垫层为0.40.5m，滤层为，滤层为0.70.75m，滤池上面水深，滤池上面水深1.5-2m。滤池总水深约滤池总水深约2.53.5m快滤池的反冲洗滤池反冲洗的质量的好坏，对滤池的工作有很大的影响。滤池反冲洗的目的是恢复滤料的工作能力。沉积于滤层内的污染物是靠上升的反冲洗水剪切力以及滤料颗粒间的碰撞，摩擦而剥落下来，并随水洗冲走。反冲洗强度 小 大快滤池的反冲洗膨胀率膨胀率:e=(L-L0)/L0100%一般一般e值取值取4550。反冲洗强度：

44、反冲洗强度：单层滤池一般为单层滤池一般为1215m/h，双层滤池为，双层滤池为1316m/h。反冲水滤层L0L普通快滤池普通快滤池粗砾石粗砾石石英砂石英砂配水系统配水系统五五 气气 浮浮问题：肥皂能够去除衣物上的污垢的原理是什么？洗面奶能够洗去脸上的污垢的原理是什么？气气 浮浮一、气浮理论基础一、气浮理论基础 气浮法是利用高度分散的微小气泡作为气浮法是利用高度分散的微小气泡作为载体去粘附废水中的悬浮物，使其随气泡浮载体去粘附废水中的悬浮物，使其随气泡浮升到水面而加以分离去除的一种水处理方法。升到水面而加以分离去除的一种水处理方法。气浮分离的对象是乳化油以及疏水性细微气浮分离的对象是乳化油以及疏

45、水性细微固体悬浮物。固体悬浮物。实现气浮分离的三个条件：实现气浮分离的三个条件：1、必须使待分离的污染物形成不溶性、必须使待分离的污染物形成不溶性的固体或液体悬浮体；的固体或液体悬浮体；2、必须使气泡能够与悬浮粒子相粘附；、必须使气泡能够与悬浮粒子相粘附；3、必须在水中产生足够数量的细微气、必须在水中产生足够数量的细微气泡。泡。（一）气浮的理论基础l实实现现气气浮浮分分离离过过程程的的必必要要条条件件是是使使污污染染物物能能够够粘粘附附在在气气泡泡上上。气气、液液、固固(液液)三三相相介介质质的问题。的问题。l界面能的大小可用下式表示：界面能的大小可用下式表示：l =Sl式中式中r界面张力界面

46、张力(Nm)l S 界面面积界面面积(m2)界面能有降低到最小的趋势，当水中有气泡存在时，悬浮颗粒就力图黏附在气泡上而降低其界面能。悬浮颗粒与气泡的黏附性悬浮颗粒与气悬浮颗粒与气泡的黏附性取泡的黏附性取决于决于水对该种水对该种物质的润湿性物质的润湿性。水对各种物质润湿性的大小可用它们与水的接触角来衡量。水对颗粒物质的润湿性当当0时，这种时，这种物质不能气浮；物质不能气浮；1,反应向右边进行反应向右边进行（一）离子交换剂（一）离子交换剂绐绐水水处处理理中中常常用用的的离离子子交交换换剂剂有有磺磺化化煤煤和和离子交换树脂。离子交换树脂。废水处理中使用的主要是离子交换树脂。废水处理中使用的主要是离子

47、交换树脂。按活性基团不同按活性基团不同 按树脂类型和孔按树脂类型和孔隙结构不同隙结构不同离子交换树脂按树脂的类型离子交换树脂按树脂的类型 分类分类凝胶型树脂凝胶型树脂大孔型树脂大孔型树脂 多孔凝胶性树脂多孔凝胶性树脂 巨孔型巨孔型(MR型型)树脂树脂 高巨孔型高巨孔型(超超MR型型)树脂树脂 分类分类含酸性基团的阳离子交换树脂含酸性基团的阳离子交换树脂 含碱性基团的阴离子交换树脂含碱性基团的阴离子交换树脂含有胺羧基团等的含有胺羧基团等的 螯合树脂螯合树脂含有氧化还原基团的氧化还原树脂含有氧化还原基团的氧化还原树脂 两性树脂两性树脂（二）离子交换树脂的性质（二）离子交换树脂的性质 1、离子交换树

48、脂的有效离子交换树脂的有效pH值范围：值范围：2、交换容量：交换容量：mol/kg（干树脂）或（干树脂）或mol/L（湿树脂）（湿树脂）3、交联度：、交联度：4、交换势：、交换势：(1)离子的交换势，除同它本身和离子的交换势，除同它本身和离子交换树脂的化学性质有关外，离子交换树脂的化学性质有关外，温度和浓度的影响很大。温度和浓度的影响很大。(2)在常温和低浓度水溶液中，在常温和低浓度水溶液中，阳离子的原子价愈高，它的交换阳离子的原子价愈高，它的交换势愈大。势愈大。(3)在常温和低浓度水溶液中，同在常温和低浓度水溶液中，同价阳离子的交换势大致上是原子序价阳离子的交换势大致上是原子序数愈高，交换势

49、愈大，但是稀土元数愈高，交换势愈大，但是稀土元素情况正好相反。素情况正好相反。(4)氢离子对阳离子交换树脂的交换氢离子对阳离子交换树脂的交换势，决定于树脂的性质。对强酸性阳势，决定于树脂的性质。对强酸性阳离子交换树脂，氢离子的交换势介于离子交换树脂，氢离子的交换势介于钠离子和锂离子之间，但是，对弱酸钠离子和锂离子之间，但是，对弱酸性阳离子交换树脂、氢离子具有最强性阳离子交换树脂、氢离子具有最强的交换势，居于交换序列的首位。的交换势，居于交换序列的首位。(5)在常温和低浓度水溶液中，对在常温和低浓度水溶液中，对弱碱性阴离子交换树脂讲，酸根弱碱性阴离子交换树脂讲，酸根(阴阴离子离子)的交换遵循一定

50、序列。的交换遵循一定序列。(6)对强碱性阴离子交换树脂讲，对强碱性阴离子交换树脂讲，离子的交换势随树脂的性质而异，没离子的交换势随树脂的性质而异，没有一般性的规律。有一般性的规律。(8)离子量高的有机离子和金属络离子量高的有机离子和金属络合离子的交换势特别大。合离子的交换势特别大。(9)大孔型树脂具有很强的吸附性大孔型树脂具有很强的吸附性能，往往可以吸附废水中的非离子型能，往往可以吸附废水中的非离子型杂质。例如，弱碱性阴离子交换树脂杂质。例如，弱碱性阴离子交换树脂能吸附废水中的氯苯酚。能吸附废水中的氯苯酚。(7)氢氧基对阴离子交换树脂的交氢氧基对阴离子交换树脂的交换势决定于树脂类型。对弱碱性阴