水的物理化学处理方法学习教案.pptx

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1、会计学1水的物理化学水的物理化学(w l hu xu)处理方法处理方法第一页，共111页。格栅的种类格栅的种类(zhngli)n n按栅条按栅条按栅条按栅条(shn tio)(shn tio)(shn tio)(shn tio)的间距的间距的间距的间距n n粗：粗：粗：粗：50-100mm50-100mm50-100mm50-100mmn n中：中：中：中：10-40mm10-40mm10-40mm10-40mmn n细细细细:1.5-10mm:1.5-10mm:1.5-10mm:1.5-10mmn n按清渣方式按清渣方式按清渣方式按清渣方式:人工和机械人工和机械人工和机械人工和机械n n形状

2、：平面和曲面形状：平面和曲面形状：平面和曲面形状：平面和曲面第2页/共111页第二页，共111页。第3页/共111页第三页，共111页。回转式格栅除砂机及栅渣皮带(p di)输送机第4页/共111页第四页，共111页。5第5页/共111页第五页，共111页。6第6页/共111页第六页，共111页。填埋焚烧(fn sho)（820以上）堆肥当有回收利用价值 时,可送至粉碎机或破碎机被破碎后再用格栅、筛网截留(ji li)的污染物的处置方法：第7页/共111页第七页，共111页。沉砂池的作用(zuyng)沉砂池的工作(gngzu)原理沉砂池的几种(j zhn)形式 从污水中去除砂子、煤渣等密度较大

3、的无机颗粒，以免这些杂质影响后续处理构筑物的正常运行 平流式、曝气沉砂池、旋流式沉砂池等 以重力或离心力分离为基础，即将进入沉砂池的污水流速控制在只能使相对密度大的无机颗粒下沉，而有机悬浮颗粒则随水流带走二、沉砂池第8页/共111页第八页，共111页。沉砂池工程设计(shj)中的设计(shj)原则与主要参数城市污水厂一般均设置沉砂池，个数或分格数应不小于2；设计流量应按分期建设考虑：最大时流量、最大组合流量、合流制流量沉砂池去除的砂粒相对密度为2.65，粒径为0.2mm以上。城市污水的沉砂量可按每106m3污水沉砂30m3计算(j sun)，其含水率约为60%，容重约1500kg/m3。贮砂斗

4、的容积应按2d沉砂量计算(j sun)，贮砂斗壁的倾角不应小于55,排砂管直径不应小于200mm。沉砂池的超高不宜小于0.3m。第9页/共111页第九页，共111页。平流式沉砂池是一种最传统的沉砂池，它构造简单，工作(gngzu)稳定。1.平流(pn li)式沉砂池第10页/共111页第十页，共111页。污水在池内的最大流速为0.3m/s，最小流速为0.15m/s；最大流量时，污水在池内的停留时间不少于30s，一般为3060s；有效水深应不大于1.2m，一般采用0.251.0m，池宽不小于0.6m；池底坡度(pd)一般为0.010.02，当设置除砂设备时，可根据除砂设备的要求，考虑池底形状。平

5、流(pn li)式沉砂池的系统参数 第11页/共111页第十一页，共111页。平流沉砂池设计平流沉砂池设计(shj)步骤步骤n n沉砂部分的长度n n水流断面积n n池的总宽度n n贮砂斗的容积(rngj)、尺寸第12页/共111页第十二页，共111页。3.池总宽度b 式中：h2设计有效水深。4.贮砂斗所需容积(rngj)V式中:X城市污水的沉砂量,一般采用30m3/(106m3污水）;T排砂时间的间隔,d;kz 生活污水流量的总 变化系数。平流(pn li)式沉砂池的计算公式 1.长度L 式中：v最大设计流量时 的速度，m/s；t最大设计流量时 的停留时间,s。2.水流断面面积A式中：qvm

6、ax最大设计流 量，m3/s。第13页/共111页第十三页，共111页。7.池总高度h式中:h1超高，m；h2有效水深,m;h3贮砂斗高度,m。8.核算(h sun)最小流速vmin 式中:qvmin 设计最小流量，m3/s；n1最小流量时工作 的沉砂池数目;Amin 最小流量时沉砂 池中的水 流断面面积，m2。平流(pn li)式沉砂池 的计算公式 5.贮砂斗个部分尺寸计算设贮砂斗底宽b1=0.5m；斗壁与水平面的倾角为60；则贮砂斗的上口宽b2为：贮砂斗的容积V1：式中:h3 贮砂斗高度，m；S1，S2 贮砂斗上口和下口的面积。6.贮砂室的高度h3设采用重力排砂，池底坡度i=6%，坡向砂斗

7、，则第14页/共111页第十四页，共111页。例题例题(lt)n n某城市污水(w shu)最大设计流量0.3m3/s，最小设计流量为0.15m3/s，总变化系数Kz=1.45，请为该污水(w shu)处理厂设计平流式沉砂池。第15页/共111页第十五页，共111页。第16页/共111页第十六页，共111页。第17页/共111页第十七页，共111页。第18页/共111页第十八页，共111页。第19页/共111页第十九页，共111页。第20页/共111页第二十页，共111页。第21页/共111页第二十一页，共111页。曝气沉砂池剖面(pumin)示意2.曝气沉砂池第22页/共111页第二十二页，

8、共111页。曝气沉砂池的构造曝气沉砂池的构造(guzo)曝气沉砂池是一个长形渠道，沿渠道壁一侧的整个长度上，距池底约6090cm处设置曝气装置；在池底设置沉砂斗，池底有i=0.10.5的 坡度，以保证砂粒滑入砂槽；为了使曝气能起到池内回流作用，在必要时可在设置曝气装置的一侧装设(zhun sh)挡板。第23页/共111页第二十三页，共111页。沉砂中含有机物的量低于5%；由于池中设有曝气设备，它还具有预曝气、脱臭、防止污水厌氧分解、除泡以及加速污水中油类的分离(fnl)等作用。曝气沉砂池的特点(tdin)：第24页/共111页第二十四页，共111页。水平流速一般取 0.080.12m/s。污水

9、在池内的停留时间为 24min；雨天最大流量时为 13 min。如作为预曝气，停留时间为 1030min。池的有效水深为 23m，池宽与池深比为 11.5，池的长宽比可达 5，当池长宽比大于 5时，应考虑设置横向(hn xin)挡板。曝气沉砂池多采用穿孔管曝气，孔径为2.56.0mm，距池底约为 0.60.9m，并应有调节阀门。曝气沉砂池的形状应尽可能不产生偏流和死角，在砂槽上方宜安装纵向挡板，进出口布置，应防止产生短流。曝气量：0.10.2m3/m3污水，或35m3/h.曝气沉砂池的设计(shj)参数第25页/共111页第二十五页，共111页。曝气沉砂池实景(sh jn)第26页/共111页

10、第二十六页，共111页。第27页/共111页第二十七页，共111页。28第二节 水中悬浮(xunf)物质和胶体物质的去除一、一、沉淀的理论沉淀的理论(lln)基础基础（一）理论基础（一）理论基础(jch)（四种类型）（四种类型）（1）自由自由沉淀：离散颗粒、沉速不变（沉砂池、初沉池前期）沉淀：离散颗粒、沉速不变（沉砂池、初沉池前期）（2）絮凝絮凝沉淀：絮凝性颗粒，沉速增加（初沉池后期、二沉沉淀：絮凝性颗粒，沉速增加（初沉池后期、二沉 池中前期、混凝沉淀）池中前期、混凝沉淀）（3）拥挤（成层）拥挤（成层）沉淀：颗粒浓度大，相互间发生干扰，分沉淀：颗粒浓度大，相互间发生干扰，分 层（高浊水、二沉池

11、后期）层（高浊水、二沉池后期）（4）压缩压缩沉淀：颗粒间相互挤压，下层颗粒间的水在上层颗沉淀：颗粒间相互挤压，下层颗粒间的水在上层颗 粒的重力下挤出。（沉淀池污泥斗、污泥浓缩池）粒的重力下挤出。（沉淀池污泥斗、污泥浓缩池）沉淀法是利用水中悬浮颗粒的可沉降性能，在重力作用下产生下沉作用，以达到固液分离的一种过程。第28页/共111页第二十八页，共111页。自由(zyu)沉淀及其理论基础 分析的假定沉淀过程中颗粒的大小、形状、质量等不变颗粒为球形颗粒只在重力作用下沉淀，不受器壁和其他颗粒影响静水中悬浮颗粒开始沉淀时,因受重力作用产生加速运动,经过很短的时间后,颗粒的重力与水对其产生的阻力平衡时,颗

12、粒即等速下沉第29页/共111页第二十九页，共111页。悬浮(xunf)颗粒在水中的受力：重力、浮力重力大于浮力时，下沉(xi chn)；重力等于浮力时，相对静止；重力小于浮力时，上浮。第30页/共111页第三十页，共111页。1.悬浮颗粒在水中受到的 力Fg Fg是促使沉淀的作用力，是颗粒的重力与水的浮力(fl)之差：式中：Fg水中颗粒受到的作 用力；V颗粒的体积；S颗粒的密度；L水的密度；g重力加速度。2.水对自由颗粒的阻力式中：FD水对颗粒的阻力；CD阻力系数；A自由颗粒的投影面积；u颗粒在水中的运动 速度，即颗粒沉速。悬 浮 颗 粒 在 水 中 的 受 力 分 析第31页/共111页第

13、三十一页，共111页。球状颗粒(kl)自由沉淀的沉速公式 当颗粒所受外力(wil)平衡时，即因得球状颗粒自由沉淀(chndin)的沉速公式：第32页/共111页第三十二页，共111页。当颗粒粒径较小、沉速小、颗粒沉降过程中其周围的绕流速度亦小时，颗粒主要受水的黏滞阻力作用，惯性力可以忽略不计，颗粒运动是处于层流状态。在层流状态下，CD=24/Re，Re（雷诺数）=l u d/带入式中，整理得自由(zyu)颗粒在静水中的运动公式（亦称斯托克斯定律）：式中:水的动力(dngl)黏度。第33页/共111页第三十三页，共111页。由上式可知，颗粒(kl)沉降速度us与下述因素有关：斯托克斯定律:当s大

14、于L时，s-L为正值，颗粒以us下沉(xi chn)；当s与L相等时，u=0，颗粒在水中呈悬浮状态，这种颗粒不能用沉淀去除；s小于L时，s-L为负值，颗粒以us上浮，可用浮上法去除。u与颗粒直径d的平方成正比，因此增加颗粒直径有助于提高沉淀速度（或上浮速度），提高去除效果。us与成反比，随水温上升而下降；即沉速受水温影响，水温上升，沉速增大。第34页/共111页第三十四页，共111页。沉淀池的工作(gngzu)原理理想(lxing)沉淀池理论分为：进口区域、沉淀(chndin)区域、出口区域、污泥区域四个部分第35页/共111页第三十五页，共111页。沉淀区过水断面上各点的水流速度均相同，水平

15、流速为v；悬浮(xunf)颗粒在沉淀区等速下沉，下沉速度为u；在沉淀池的进口区域，水流中的悬浮(xunf)颗粒均匀分布在整个过水断面上；颗粒一经沉到池底，即认为已被去除。理想(lxing)沉淀池的几个假定：由上述假定得到(d do)的悬浮颗粒自由沉降迹线：第36页/共111页第三十六页，共111页。式中：v颗粒的水平分速；qv进水流量；A沉淀(chndin)区过水断面 面积，Hb；H沉淀(chndin)区的水深；b沉淀(chndin)区宽度。当某一颗粒(kl)进入沉淀池后另一方面，颗粒在重力作用下沿垂直方向下沉，其沉速即是颗粒的自由沉降速度u一方面随着水流在水平方向流动，其水平流速v等于水流速

16、度颗粒运动的轨迹为其水平分速v和沉速u的矢量和，在沉淀过程中，是一组倾斜的直线，其坡度i=u/v第37页/共111页第三十七页，共111页。设u0为某一指定颗粒(kl)的最小沉降速度。当颗粒(kl)沉速uu0时，无论这种颗粒(kl)处于进口端的什么位置，它都可以沉到池底被去除，即左上图中的迹线xy与xy。当颗粒(kl)沉速uu0时，位于水面的颗粒(kl)不能沉到池底，会随水流出，如左下图中轨迹xy所示；而当其位于水面下的某一位置时，它可以沉到池底而被去除，如图中轨迹xy所示。说明对于沉速 u小于指定颗粒(kl)沉速u0的颗粒(kl)，有一部分会沉到池底被去除。第38页/共111页第三十八页，共

17、111页。上页图的运动(yndng)迹线中的相似三角形存在着如下的关系：将上式带入式中 并简化后得出 qv/A反映沉淀池效力的参数，一般称为沉淀池的表面负荷率，或称沉淀池的过流率，用符号 q表示：理想沉淀池中，u0与q在数值上相同，但它们的物理概念不同：u0的单位是m/h；q表示单位面积的沉淀池在单位时间内通过的流量，单位是 m3/（m2h）。故只要确定颗粒的最小沉速 u0，就可以求得理想沉淀池的过流率或表面负荷率。第39页/共111页第三十九页，共111页。重要重要(zhngyo)结论结论n n理想沉淀池的沉淀效率与池的水面面积理想沉淀池的沉淀效率与池的水面面积理想沉淀池的沉淀效率与池的水面

18、面积理想沉淀池的沉淀效率与池的水面面积(min j)A(min j)A有关，与池深有关，与池深有关，与池深有关，与池深HH无关，即与池的无关，即与池的无关，即与池的无关，即与池的体积体积体积体积V V无关。无关。无关。无关。n n理想沉淀池中，理想沉淀池中，理想沉淀池中，理想沉淀池中，u0u0与与与与q q在数值上相同，但在数值上相同，但在数值上相同，但在数值上相同，但它们的物理概念不同，只要确定颗粒的最它们的物理概念不同，只要确定颗粒的最它们的物理概念不同，只要确定颗粒的最它们的物理概念不同，只要确定颗粒的最小沉速小沉速小沉速小沉速u0u0，就可以求得表面负荷率。，就可以求得表面负荷率。，就

19、可以求得表面负荷率。，就可以求得表面负荷率。第40页/共111页第四十页，共111页。41总去除率总去除率：对于对于(duy)沉淀时间沉淀时间t0，沉速，沉速u0t0 时刻时刻(shk)沉速沉速u颗粒颗粒(kl)去除率：去除率：1234第41页/共111页第四十一页，共111页。422、絮凝沉降、絮凝沉降(chnjing)在沉淀过程中，颗粒变大，沉速变大。在沉淀过程中，颗粒变大，沉速变大。悬浮物的去除率不仅与沉速有关，而且与深度，时间有关。悬浮物的去除率不仅与沉速有关，而且与深度，时间有关。无理论描述公式，只能无理论描述公式，只能(zh nn)通过沉淀试验模拟沉淀效果。通过沉淀试验模拟沉淀效果

20、。沉淀柱高度实际沉淀池深度沉淀柱高度实际沉淀池深度1）在时间）在时间ti，不同深度测，不同深度测2)计算各时间各深度处的颗粒去除计算各时间各深度处的颗粒去除(q ch)百分率百分率 3）绘制去除）绘制去除(q ch)百分率等值线百分率等值线0.30.51.01.520%30%40%50%60%70%0t第42页/共111页第四十二页，共111页。433、拥挤（成层）沉降、拥挤（成层）沉降(chnjing)和压缩沉降和压缩沉降(chnjing)第43页/共111页第四十三页，共111页。444理想理想(lxing)沉淀池沉淀池1）进口区域，悬浮颗粒均匀分布在整个过水断面上。）进口区域，悬浮颗粒均

21、匀分布在整个过水断面上。2）水流水平流动，在过水断面上，各点流速相等，水平流速为）水流水平流动，在过水断面上，各点流速相等，水平流速为v。3）悬浮颗粒在沉淀）悬浮颗粒在沉淀(chndin)区等速下沉，速度为区等速下沉，速度为u。4）颗粒到底就被去除。）颗粒到底就被去除。假定假定(jidng)：第44页/共111页第四十四页，共111页。沉淀池 按使用功能分生物处理法中的预处理，去除约30%的BOD5，55%的悬浮物生物处理构筑物后,是生物处理工艺的组成部分 初次沉淀池 二次沉淀池第45页/共111页第四十五页，共111页。沉淀池 按水流方向分 平流式 辐流式 竖流式池型：长方形一端进水,另一端

22、出水贮泥斗在池进口池内水流由下向上池内水流向四周辐流池型:多为圆形,有方形或多角形池中央进水，池四周出水贮泥斗在池中央第46页/共111页第四十六页，共111页。沉淀池三种沉淀池三种(sn zhn)流态流态平流平流(pn li)(pn li)式式竖流式竖流式辐流式辐流式第47页/共111页第四十七页，共111页。沉淀池特点(tdin)与适用条件池型池型优点优点缺点缺点适用条件适用条件平平流流式式1.对冲击负荷和温对冲击负荷和温度变化的适应能度变化的适应能力较强；力较强；2.施工简单，造价低施工简单，造价低采用多斗排泥，每个泥斗采用多斗排泥，每个泥斗需单独设排泥管各自排泥，需单独设排泥管各自排泥

23、，操作工作量大，采用机械操作工作量大，采用机械排泥，机件设备和驱动件排泥，机件设备和驱动件均浸于水中，易锈蚀均浸于水中，易锈蚀1.适用地下水位较高适用地下水位较高及地质较差的地区；及地质较差的地区；2.适用于大、中、小适用于大、中、小型污水处理厂型污水处理厂竖竖流流式式1.排泥方便，管理简排泥方便，管理简单；单；2.占地面积较小占地面积较小1.池深度大，施工困难；池深度大，施工困难；2.对冲击负荷和温度变化对冲击负荷和温度变化的适应能力较差；的适应能力较差；3.造价较高；造价较高；4.池径不宜太大池径不宜太大适用于处理水量不大适用于处理水量不大的小型污水处理厂的小型污水处理厂辐辐流流式式1.采

24、用机械排泥，运采用机械排泥，运行较好，管理较简单；行较好，管理较简单；2.排泥设备已有定型排泥设备已有定型产品产品1.池水水流速度不稳定；池水水流速度不稳定；2.机械排泥设备复杂，对机械排泥设备复杂，对施工质量要求较高施工质量要求较高1.适用于地下水位较适用于地下水位较高的地区；高的地区；2.适用于大、中型污适用于大、中型污水处理厂水处理厂第48页/共111页第四十八页，共111页。平流(pn li)式沉淀池第49页/共111页第四十九页，共111页。进水区有整流措施，保证入流污水均匀稳定(wndng)地进入沉淀池。出水区设出水堰，控制沉淀池内的水面高度，保证沉淀池内水流的均匀分布。锯齿形三角

25、堰应用最普遍，水面宜位于齿高的 1/2处.为适应水流的变化或构筑物的不均匀沉降，在堰口处需要设置能使堰板上下移动的调节装置，使出口堰口尽可能水平。堰前应设置挡板，以阻拦漂浮物，或设置浮渣收集和排除装置。多斗式沉淀池，不设置机械刮泥设备。每个贮泥斗单独设置排泥管，各自独立排泥，互不干扰，保证沉泥的浓度。平流平流(pn li)式沉淀池的构造及工作特点式沉淀池的构造及工作特点第50页/共111页第五十页，共111页。平流平流(pn li)沉淀池的构沉淀池的构造及工作特点造及工作特点第51页/共111页第五十一页，共111页。平流式沉淀池的构造平流式沉淀池的构造(guzo)及工作特点（进水）及工作特点

26、（进水）第52页/共111页第五十二页，共111页。平流式沉淀池的构造平流式沉淀池的构造(guzo)及工作特点（出水）及工作特点（出水）第53页/共111页第五十三页，共111页。第54页/共111页第五十四页，共111页。第55页/共111页第五十五页，共111页。第56页/共111页第五十六页，共111页。3.沉淀区有效容积 V1或4.沉淀池长度 L式中：v 最大设计流量(liling)时的水平流速,mm/s;一般不大于 5mm/s。5.沉淀池总宽度 b1.沉淀池的表面积A式中：qvmax 最大设计流量,m3/s；q 表面水力负荷,m3/(m2h),初沉池一般取 1.53 m3/(m2h)

27、，二沉池一般取 12m3/(m2h)。2.沉淀区有效水深 h2式中：t 沉淀时间,h,初沉池一般取12h,二沉池一般取 1.52.5h。沉淀区有效水深 h2通常取23m。平 流 式 沉 淀 池 的 设 计第57页/共111页第五十七页，共111页。7.污泥区容积 对于生活污水，污泥区的总容积V：式中：S 每人(mi rn)每日的污泥量，L/(d人),可参考教材表 10-8；N 设计人口数，人；T 污泥贮存时间，d。6.沉淀池的个数n式中:b每个沉淀池宽度。平流式沉淀池的长度一般为3050m，为了保证污水在池内分布均匀，池长与池宽比不小于4，以45为宜。平 流 式 沉 淀 池 的 设 计第58页

28、/共111页第五十八页，共111页。平 流 式 沉 淀 池 的 设 计 9.污泥斗的容积 V1式中:S1 污泥斗的上口面积,m2；S2 污泥斗的下口(xi ku)面积，m2。10.污泥斗以上梯形部分污泥容 积V2式中：L1 梯形上底边长,m；L2 梯形上底边长，m。8.沉淀池的总高度h式中：h1 沉淀池超高,m;一般 取0.3m；h2 沉淀区的有效深度，m；h3 缓冲层高度，m；无机械刮泥设备时,取0.5m；有机械刮泥设备时，其上缘应高出刮板0.3m；h4 污泥区高度，m；h4泥斗高度，m；h4梯形的高度，m。第59页/共111页第五十九页，共111页。平流沉淀池设计平流沉淀池设计(shj)实

29、例实例n n某城市污水处理厂日均流量为0.2 m3/s，设计人口100，0000人，沉淀时间1.5h，采用机械刮泥，求平流沉淀池的各部分尺寸。n n根据实际废水特征和设计经验参数n n 设：表面负荷(fh)q=2 m3/m2.hn n 1、池表面积A=360m2n n 2、池有效水深h2=3.0mn n 3、沉淀区的有效容积 n n V=Qt3600=1080m3第60页/共111页第六十页，共111页。n n4 4、沉淀池长度、沉淀池长度、沉淀池长度、沉淀池长度L=vt3.6=20m(L=vt3.6=20m(设水平流速为设水平流速为设水平流速为设水平流速为3.7 3.7 mm/s 5)mm/

30、s 25=3525n n1111、总高度：、总高度：、总高度：、总高度：H=6.82m(H=6.82m(设缓冲层高度设缓冲层高度设缓冲层高度设缓冲层高度0.5m0.5m）第61页/共111页第六十一页，共111页。辐流式沉淀池第62页/共111页第六十二页，共111页。辐流式沉淀池是一种大型沉淀池，池径可达100m,池周水深1.53.0m。有中心进水、周边进水、周进周出、旋转臂配水等几种形式。沉淀与池底的污泥(w n)一般采用刮泥机刮除，对辐流式沉淀池而言，目前常用的刮泥机械有中心传动式刮泥机和吸泥机以及周边传动式的刮泥机与吸泥机等。辐流式沉淀池的构造辐流式沉淀池的构造(guzo)及特点及特点

31、第63页/共111页第六十三页，共111页。设计设计(shj)一般规定一般规定n n池子(ch zi)的直径与有效水深之比一般为6-12n n池子(ch zi)的直径一般大于16mn n池底坡度0.05-0.10n n中心筒穿孔率10%-20%n n周边进水设计表面负荷应是中心进水的1倍第64页/共111页第六十四页，共111页。中心中心(zhngxn)进水周边出水辐流式沉淀池示意图进水周边出水辐流式沉淀池示意图进水进水出出水水(ch shu)排排泥泥第65页/共111页第六十五页，共111页。辐流式沉淀池刮泥机中心(zhngxn)移动系统第66页/共111页第六十六页，共111页。67第67

32、页/共111页第六十七页，共111页。68第68页/共111页第六十八页，共111页。69第69页/共111页第六十九页，共111页。70（三）斜流式沉淀池（三）斜流式沉淀池1.原理原理(yunl)沉淀效率沉淀效率 ui=Q/A 在原体积在原体积(tj)不变时，加大不变时，加大A，可以提高效率；，可以提高效率；t=H/u0 减小减小H/n，池长可缩短，池长可缩短(sudun)为为1/n，可以提高效率。，可以提高效率。第70页/共111页第七十页，共111页。712.构造构造(guzo)第71页/共111页第七十一页，共111页。72二、二、混凝混凝（一）混凝过程的理论（一）混凝过程的理论(ll

33、n)基础基础去除的是胶体及部分细小的悬浮物。去除的是胶体及部分细小的悬浮物。范围在：范围在：1nm0.1m混凝目的：使胶体脱稳，凝聚生长成大矾花。混凝目的：使胶体脱稳，凝聚生长成大矾花。水处理中主要杂质水处理中主要杂质(zzh)：粘土（：粘土（50nm-4 m）细菌（）细菌（0.2m-80m）病毒（病毒（10nm-300nm）蛋白质（蛋白质（1nm-50nm）、腐殖酸）、腐殖酸胶体的稳定性胶体的稳定性:动力学稳定性：布朗运动对抗重力。动力学稳定性：布朗运动对抗重力。聚集稳定性：胶体带电相斥（憎水性胶体）聚集稳定性：胶体带电相斥（憎水性胶体）水化膜的阻碍水化膜的阻碍(z i)（亲水性胶体）（亲水

34、性胶体）两者之中，聚集稳定性对胶体稳定性的影响起关键作用。两者之中，聚集稳定性对胶体稳定性的影响起关键作用。第72页/共111页第七十二页，共111页。双电层内双电层内层层外外层层（中性）（中性）（负电）（负电）总电总电位位总电位一定，扩散层越厚，总电位一定，扩散层越厚，电位越高。电位越高。电位越高，斥力电位越高，斥力(chl)越大，胶粒越稳定。越大，胶粒越稳定。（1）压缩双电层：）压缩双电层：距离近范德华引力距离近范德华引力(ynl)占优，远则库仑斥力占优占优，远则库仑斥力占优电解质加入电解质加入与反离子同电荷离子与反离子同电荷离子 与反离子交换或挤入，使胶粒带电荷数与反离子交换或挤入，使胶

35、粒带电荷数 电位电位压缩压缩(y su)双电层双电层稳稳定性定性凝聚凝聚第73页/共111页第七十三页，共111页。74（2）吸附）吸附(xf)电中和电中和（3）吸附）吸附(xf)架桥架桥（4）网捕）网捕(wn b)作用作用胶粒为晶核胶粒为晶核第74页/共111页第七十四页，共111页。751、铝盐和铁盐混凝剂、铝盐和铁盐混凝剂（二）混凝剂、助凝剂及其作用（二）混凝剂、助凝剂及其作用(zuyng)第75页/共111页第七十五页，共111页。762、有机合成、有机合成(yuj hchng)高分子絮凝剂高分子絮凝剂3、助凝剂、助凝剂第76页/共111页第七十六页，共111页。77（三）混合（三）混

36、合(hnh)和反应设备和反应设备1、混凝剂的配制、混凝剂的配制(pizh)和投配和投配2、混合（、混合（2min）设备）设备3、反应（、反应（10-30min）设备）设备第77页/共111页第七十七页，共111页。78（机械（机械(jxi)搅搅拌）拌）（水力（水力(shul)搅拌）搅拌）速度速度(sd)梯度梯度甘布甘布（TRCamp）斯泰因（PCStein）公式：公式：第78页/共111页第七十八页，共111页。79第79页/共111页第七十九页，共111页。80三、澄清三、澄清(chngqng)（一）机械加速澄清（一）机械加速澄清(chngqng)池池（二）水力循环澄清（二）水力循环澄清(c

37、hngqng)池池（三）悬浮澄清（三）悬浮澄清(chngqng)池池（四）脉冲澄清（四）脉冲澄清(chngqng)池池泥渣循环泥渣循环(xnhun)分离型：分离型：悬浮泥渣悬浮泥渣过滤型：过滤型：第80页/共111页第八十页，共111页。81第81页/共111页第八十一页，共111页。82四、过滤四、过滤(gul)1、阻力截留、阻力截留2、重力沉降、重力沉降3、接触、接触(jich)絮凝絮凝滤池类型：按滤料种类（单层、双层）、作用水头（重力式、滤池类型：按滤料种类（单层、双层）、作用水头（重力式、压力）、过滤速度（慢、快）、进出水及反洗水的供给与排除压力）、过滤速度（慢、快）、进出水及反洗水的

38、供给与排除方式（普通快滤池、虹吸滤池、无阀滤池）等分类方式（普通快滤池、虹吸滤池、无阀滤池）等分类（一）过滤（一）过滤(gul)机理机理粒状介质过滤粒状介质过滤使用场合使用场合悬浮物粒径越大悬浮物粒径越大滤料和滤速越小滤料和滤速越小滤料越小，沉降面积越大滤料越小，沉降面积越大滤速越小，水流越平稳滤速越小，水流越平稳吸附正电离子，形成正电荷薄膜吸附正电离子，形成正电荷薄膜胶体接触碰撞的媒介，促其凝聚胶体接触碰撞的媒介，促其凝聚第82页/共111页第八十二页，共111页。831、快滤池的基本构造和过滤工艺、快滤池的基本构造和过滤工艺(gngy)过程（过滤和反洗过程（过滤和反洗2个个阶段）阶段）（二

39、）普通（二）普通(ptng)快滤池快滤池过滤过滤(gul)进进水水过滤过滤出水出水反冲洗反冲洗进水进水反冲洗反冲洗出水出水第83页/共111页第八十三页，共111页。842、滤料和垫层结构、滤料和垫层结构(jigu)滤料需满足滤料需满足(mnz)的的要求要求滤料的性能指标滤料的性能指标有效直径（有效直径（d10 10%通过）和不均匀通过）和不均匀(jnyn)系数（系数（d80/d10）滤料的纳污能力（滤料的纳污能力（kg/m3）滤料的孔隙率（滤料的孔隙率（0.4）和比表面积）和比表面积机械强度机械强度化学稳定化学稳定适宜的适宜的级配级配和足够的孔隙率和足够的孔隙率第84页/共111页第八十四页

40、，共111页。853.过滤时的水头过滤时的水头(shutu)损失损失第85页/共111页第八十五页，共111页。864.滤速、滤池总表面积及滤池数的确定滤速、滤池总表面积及滤池数的确定(qudng)5.快滤池的反冲洗快滤池的反冲洗(chngx)单位单位(dnwi)面积滤料体面积滤料体积不变：积不变：滤层高滤层高度度孔隙率孔隙率第86页/共111页第八十六页，共111页。876.配水系统配水系统小阻力小阻力(zl)配水系配水系统统管式大阻力管式大阻力(zl)配水配水系统系统第87页/共111页第八十七页，共111页。88（三）虹吸滤池（三）虹吸滤池虹吸控制虹吸控制(kngzh)第88页/共111

41、页第八十八页，共111页。89（四）重力（四）重力(zhngl)式无阀滤池式无阀滤池第89页/共111页第八十九页，共111页。90（五）压力（五）压力(yl)滤池滤池第90页/共111页第九十页，共111页。91五、气浮五、气浮（一）气浮理论（一）气浮理论(lln)基础基础定义定义(dngy)气浮分离的对象气浮分离的对象药剂浮选法药剂浮选法界面界面(jimin)能能界面张力，界面张力，N/m界面面积，界面面积，m2界面能有降低到最小的趋势。界面能有降低到最小的趋势。接触角接触角90 亲水性物质亲水性物质90 疏水性物质疏水性物质对着水的角对着水的角第91页/共111页第九十一页，共111页。

42、92气泡气泡(qpo)与颗与颗粒附着前粒附着前附着附着(fzhu)后：后：减小值：减小值：平衡时界面平衡时界面(jimin)张力张力减小值：减小值：气固固固LGLSGSLGLSGS液 90 90 0，E 0，不能吸附。180，E 2 LG，易吸附。u浮选剂的极性基团能选择性的吸附亲水性物浮选剂的极性基团能选择性的吸附亲水性物质，而非极性基团则朝向水。质，而非极性基团则朝向水。第92页/共111页第九十二页，共111页。93（二）气浮设备（二）气浮设备(shbi)1.加压溶气气浮加压溶气气浮2.叶轮气浮叶轮气浮3.曝气气浮和射流曝气气浮和射流(shli)气浮气浮4.电解气浮（第五节）电解气浮（第

43、五节）5.用途用途6.气浮法的优点和缺点气浮法的优点和缺点第93页/共111页第九十三页，共111页。94第三节第三节 水中溶解水中溶解(rngji)物质物质的去除的去除一一、水的软化、水的软化(runhu)和除盐和除盐去除水中溶解物质的方法主要有软化去除水中溶解物质的方法主要有软化(runhu)除盐、离子交换、除盐、离子交换、吸附和膜分离等。吸附和膜分离等。（一）软化：降低水中（一）软化：降低水中Ca2、Mg2的含量，以防止它们在管道和设备中的含量，以防止它们在管道和设备中结垢。结垢。基本方法基本方法：加热软化法；药剂软化法；离子交换法：加热软化法；药剂软化法；离子交换法（二）除盐：减少水中

44、溶解盐类（包括各种阳离子和阴离子）的总量。（二）除盐：减少水中溶解盐类（包括各种阳离子和阴离子）的总量。基本方法基本方法：蒸馏法；电渗析法；反渗透法；离子交换法：蒸馏法；电渗析法；反渗透法；离子交换法第94页/共111页第九十四页，共111页。实质：是不溶性离子化合物（离子交换实质：是不溶性离子化合物（离子交换(l z jio hun)剂）上的可交换离子与溶液中的其他同性离子之间的交换反应。是一种特剂）上的可交换离子与溶液中的其他同性离子之间的交换反应。是一种特殊的吸附过程，通常称为离子交换殊的吸附过程，通常称为离子交换(l z jio hun)吸附。吸附。（一）离子交换（一）离子交换(l z

45、 jio hun)剂：磺化煤和离子交换剂：磺化煤和离子交换(l z jio hun)树脂树脂（二）离子交换（二）离子交换(l z jio hun)树脂的性质：树脂的性质：离子交换离子交换(l z jio hun)树脂的物理性能指标：粒度、密度、含水率、溶胀性、机械强度、耐热性等；树脂的物理性能指标：粒度、密度、含水率、溶胀性、机械强度、耐热性等；离子交换离子交换(l z jio hun)树脂的化学性能指标：交联度、酸碱性、离子交换树脂的化学性能指标：交联度、酸碱性、离子交换(l z jio hun)选择性、交换容量等。选择性、交换容量等。（三）离子交换（三）离子交换(l z jio hun)的

46、工艺及其应用的工艺及其应用 离子交换离子交换(l z jio hun)的工艺与操作：的工艺与操作：操作步骤：交换操作步骤：交换 反洗反洗 再生再生 清洗清洗 离子交换离子交换(l z jio hun)法在给水处理中的应用：主要用于水质软化与除盐。法在给水处理中的应用：主要用于水质软化与除盐。软化应用：采用软化应用：采用Na型阳离子交换型阳离子交换(l z jio hun)柱固定型单床，原水（硬水）通过交换柱后，水中柱固定型单床，原水（硬水）通过交换柱后，水中Ca2、Mg2被交换去被交换去除，转化为除，转化为Na十盐，使水得到软化。十盐，使水得到软化。除盐应用：水的除盐则需用除盐应用：水的除盐则

47、需用H型阳离子交换型阳离子交换(l z jio hun)柱与柱与OH型阴离子交换型阴离子交换(l z jio hun)柱串联工艺，当原水（含柱串联工艺，当原水（含盐水）通过阳离子交换盐水）通过阳离子交换(l z jio hun)柱时，各金属离子柱时，各金属离子M被被H交换去除，其出水交换去除，其出水pH显酸性，再通过阴离子交换显酸性，再通过阴离子交换(l z jio hun)柱时，水中的各类酸根柱时，水中的各类酸根A被被OH交换去除，出水即得到脱盐。交换去除，出水即得到脱盐。离子交换离子交换(l z jio hun)法在废水处理中的应用：应用于含重金属废水的处理与金属回收方面。法在废水处理中的

48、应用：应用于含重金属废水的处理与金属回收方面。二、离子交换二、离子交换(l z jio hun)法法用于去除废水中的用于去除废水中的金属离子金属离子第95页/共111页第九十五页，共111页。三、吸附三、吸附 主要用于去除溶解性的有机物质。此外还能除去合成洗涤剂、微生物、病毒和痕量主要用于去除溶解性的有机物质。此外还能除去合成洗涤剂、微生物、病毒和痕量重金属等，并能脱色、除臭。重金属等，并能脱色、除臭。（一）吸附类型（一）吸附类型物理吸附：吸附剂和吸附质之间通过分子间作用力（范德华力）产生的吸附。物理吸附：吸附剂和吸附质之间通过分子间作用力（范德华力）产生的吸附。低温，无选择性，多层吸附，可逆

49、低温，无选择性，多层吸附，可逆化学吸附：吸附剂和吸附质之间发生化学作用而产生的吸附，是由化学键力引起化学吸附：吸附剂和吸附质之间发生化学作用而产生的吸附，是由化学键力引起 高温，有选择性，单层吸附，不可逆高温，有选择性，单层吸附，不可逆吸附过程（吸附速度）：吸附过程（吸附速度）：颗粒外部扩散（膜扩散）：溶液浓度颗粒外部扩散（膜扩散）：溶液浓度(nngd)颗粒外表面积颗粒外表面积 搅拌程度搅拌程度颗粒内部扩散：细孔和污染物质颗粒相对大小颗粒内部扩散：细孔和污染物质颗粒相对大小吸附反应阶段（速度快）吸附反应阶段（速度快）第96页/共111页第九十六页，共111页。（二）吸附剂（二）吸附剂活性炭、磺

50、化煤、活化煤、沸石、活性白土、硅藻土、焦炭、活性炭、磺化煤、活化煤、沸石、活性白土、硅藻土、焦炭、木炭、木屑等。木炭、木屑等。活性炭小孔的表面积占比表面积的活性炭小孔的表面积占比表面积的95%以上。吸附量主要受小孔支配。以上。吸附量主要受小孔支配。（三）吸附平衡和吸附等温线（三）吸附平衡和吸附等温线吸附平衡：当吸附速度和解吸速度相等，即单位时间内吸附的数量等于解吸的吸附平衡：当吸附速度和解吸速度相等，即单位时间内吸附的数量等于解吸的数量时，吸附质在吸附剂表面的浓度与在溶液中的浓度都不再改变。数量时，吸附质在吸附剂表面的浓度与在溶液中的浓度都不再改变。吸附量：就是吸附平衡时单位质量吸附剂上所吸附