《水质工程学Ⅰ》学习指南.docx

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1、水质工程学学习指南目 录一、学习水质工程学所需预备学问2二、学习水质工程学 II 所需预备学问4三、学习水质工程学所需预备学问6四、水质工程学内容提要7五、水质工程学内容提要28六、水质工程学内容提要30七、与本课程学习相关的标准标准33八、学习本课程相关教材、辅导书35九、学习本课程相关手册图集37附件、大学专业课程学习指南手册39一、学习水质工程学所需预备学问1、学习本课程所需的水力学学问学习其次章 2.3 混凝动力学需要水力学方面关于布朗运动，菲克定律，层流流速分布， 等根底学问；学习其次章 2.6 混合和絮凝设备需要水力学方面关于局部和沿程水头损失的计算，学习第三章 3.1 悬浮颗粒在

2、静水中的沉淀需要水力学方面关于浮力计算，沉速公式，相像原理等根底学问。学习第三章 3.2 平流式沉淀池需要水力学方面关于雷诺数，弗劳得数判别，出口堰，漂移式孔口出流，变水头放空容积公式等根底学问。学习第三章 3.3 斜管与斜板沉淀池需要水力学方面关于水力半径，雷诺数，弗劳得数， 层流，紊流等根底学问。学习第三章 3.4 澄清池需要水力学方面关于拥挤沉淀水力学规律，孔口出流公式，孔口面积计算等根底学问。学习第四章 4.2 过滤理论需要水力学方面关于惯性力，集中理论，水动力学，水流剪力， 粘附力，管渠水头损失，测压管水头等根底学问。学习第四章 4.4 滤池冲洗需要水力学方面关于沿途泄流穿孔管水力计

3、算，穿孔管大阻力配水系统，孔口出流，小阻力配水系统的计算，水泵扬程等根底学问。学习第四章 4.6 无阀滤池需要水力学方面关于虹吸管，虹吸管道的水力计算，谢才公式等根底学问。2、学习本课程所需的水分析化学学问学习其次章 2.1 混凝机理和 2.4 影响混凝效果主要因素需要水分析化学方面关于水溶液中的酸碱平衡，酸碱平衡中有关组分浓度。酸碱溶液中H+的计算，包括强酸、强碱、弱酸、弱碱、多元酸、多元碱及缓冲溶液中H+的计算等根底学问；学习第五章 5 .1 氯消毒和第六章地下水除铁除锰需要水分析化学方面关于反响条件对氧化复原反响进展程度的影响，把握氧化复原反响中条件平衡等根底学问。3、学习本课程所需水泵

4、学问学习第七章 7.4 水厂平面和高程布置需要泵与泵站方面关于一级泵站概念学问； 4、学习本课程所需给排水管道工程学问学习第七章 7.4 水厂平面和高程布置需要给排水管道工程关于经济流速与经济管径的意义及确定管径的方法，水头损失的计算公式等根底学问。4、学习本课程所需水资源利用与保护学问学习第一章 1.1 原水水质需要水资源利用与保护关于水资源的概念及水源卫生防护的重要性和一般方法等根底学问。二、学习水质工程学 II 所需预备学问1. 所需数学学问：第 1 章中的水体自净容量和污水处理程度的估算、河流中溶解氧平衡关系的表达方式及其分析需要把握数学中关于模型建立、微积分、线性和非线性方程组等学问

5、；第 2 章中沉淀的类型分析需要微积分学问；第 2 章至第 8 章中各种类型的处理构筑物设计计算均需要数学中的根底计算学问。2. 所需水力学学问：第 2 章至第 7 章中各种处理构筑物上的各种管道或渠道的设计计算、污水处理和污泥处理高程计算均需要把握水力学中流淌形态、流量、流速、摩阻、水头损失计算、明渠均匀流计算等方面的学问；3. 所需水泵根底学问：污水处理厂内总泵站、污泥回流泵、污泥提升泵、以及污水处理工艺流程中各种需要污水回流提升的地方需要设计泵时均需把握水泵的各方面根底学问。4. 所需水分析化学根底学问：第 1 章中关于污水水质的各项评价指标、第 3 章内活性污泥的各项评价指标，第 7

6、章中污泥的各项评价指标均需把握水分析化学中的水质分析方法及计算学问。5. 所需水微生物学的学问第 3 章活性污泥中各种微生物的特性及生长规律和好氧代谢模式；第 4 章生物膜内各种微生物特性及生长规律；第 5 章稳定塘内各种生物的特点及生态系的关系等；第 6 章内生物脱氮除磷中硝化菌、除磷菌的特性及生长规律；第 7 章内污泥厌氧消化模式等内容均需要水微生物学的各方面学问。6. 所需工程制图及技能学问：污水处理厂内各构筑物的构造设计、污水处理厂平面及高程需要绘制构筑物平、立、剖面图、平面图和高程图等，需要全面把握工程制图的各方面学问及技能。三、学习水质工程学所需预备学问1、预备学问：水质工程学与物

7、理化学，水分析化学、水微生物学等课程有确定的联系，需要具备上述课程的根底学问。学习其次章 2.2 水的药剂软化法需要水分析化学关于化学沉淀等根底学问；学习第六章工业废水的化学处理需要水分析化学方面关于沉淀、溶解度等根底学问； 学习第四章水的腐蚀与结垢需要水微生物方面关于微生物方面的根底学问；学习第八章工业废水的生物处理需要水微生物方面关于微生物的增殖、养分与代谢等根底学问；学习其次章 2.3-2.4 离子交换软化需要物理化学方面关于离子交换原理等根底学问；学习其次章 2.5-2.6 离子交换除盐需要物理化学方面关于阴阳离子交换、中和等根底知识；学习第三章膜分别的原理与应用需要物理化学方面关于渗

8、透、渗析、超滤、纳滤等根底学问；学习第五章工业废水的物理处理需要物理化学方面关于离心分别、过滤等根底学问；学习第七章工业废水的物理化学处理需要物理化学方面关于胶体化学、混凝机理、气浮、吸附等根底学问；四、水质工程学内容提要1.1 原水水质1.1.1 原水中的杂质原水中的杂质的两种来源：自然过程和人为因素原水中杂质按尺寸大小可分成悬浮物、肢体和溶解物 3 类，1)悬浮物和胶体杂质(2) 溶解杂质 包括有机物和无机物两类。无机溶解物是指水中所含的无机低分子和离子。有机溶解物主要来源于水源污染，也有自然存在的，如腐质质等。受污染水个溶解杂质多种多样。这里重点介绍自然水体中原来含有的主要溶解杂质： 1

9、溶解气体 自然水中的溶解气体主要是氧、氨和二氧化碳、有时也含有少量硫化氢。2离子 自然水中所含主要阳离于有 Ca2+，Mg2+，Na+；主要阴离子有HCO3-，SO42-，Cl-等。此外还含有少量 K+，Fe2+，Mn2+，Cu2+等阳离子及HSiO3-，CO32-，NO3-等阴离子。1.1.2 各种自然水质的特点（1） 地下水水质清亮、水质、水温较稳定，一般宜作为饮用水和工业冷却用水的水源。硬度较高，含盐量较高。（2） 江河水江河水易受自然条件影响。水中悬浮物和胶态杂质含量较多，浊度高于地下水。江河水的含盐量和硬度较低。（3） 湖泊及水库水湖泊及水库水，主要由河水供给，水质与河水类似。（4）

10、 海水海水含盐量高，而且所含各种盐类或离子的重量比例根本上确定，这是与其它自然水源所不同的一个显著持点。其中氯化物含量最高。1.1.3 水源污染水源污染给人类安康带来厂严峻威逼。解决的方法：一是保护水源，把握污染源；二是强化水处理工艺。1.2 用户对水质的要求水质标准.水质标准是用水对象(包括饮用和工业用水等)所要求的各项水质参数应到达的指标和限值。水质参数指能反映水的使用性质的量，但不涉及具体数值。1.2.1 生活饮用水的水质标准1 生活饮用水卫生标准的工程：（1） 感官性状和一般化学指标色度、浑浊度、PH 值、硬度等。（2） 感官性状和一般化学指际氯化物和溶解性总固体。（3） 毒理学指标氟

11、化物，氰化物，汞等重金属和氯仿等有机物。（4） 细菌学指标细菌总数，总大肠菌数和游离余氯。（5） 放射线指标总 a 放射性和总 放射性。2 依据我国具体状况，将自来水公司(以下简称“水司”)分成四类，分别提出四类水司暂行水质目标。第一类水司指最高日供水量超过 100 万 m3 的直辖市、对外开放城市、重点旅游城市和国家一级企业的水司，水质目标共列出 88 项水质指标。其次类水司指最高日供水量为 50100 万 m3 的城市的水司。第三类水司指最高日供水量为 1050 万 m3 的城市的水司。第四类水司指最高日供水量小于 10 万 m3 的小城镇水司，水质标准按现行标准执行。3 在生活饮用水卫生

12、标准中所列的水质工程可分成以下几类：一类属于感官性状方面的要求，如水的浊度、色度、臭和味以及肉眼可见物等。二类是对人体安康有益但不期望过量的化学物质，如水中钠、钾、钙、铁、锌、镁、氯等是人体必需的化学元素但含量过多，往往会对生活使用产生种种不良影响。第三类是对人体安康无益但一般状况下毒性也很低的物质，如挥发酣类、阴离子合成洗涤剂等。第四类是有毒物质，如砷、汞、锦、销、氰化物、氯仿、苯并(a)芘等。1.2.3 工业用水水质标准工业用水种类繁多，水质要求各不一样。水质要求高的工艺用水，不仅要求去除水中悬浮杂质和胶体杂质，而且还需要不同程度冲击去除水中的溶解杂质。（1） 食品、酿造及饮料工业的原料用

13、水，水质要求应当高于生活饮用水的要求。（2） 纺织、造纸工业用水，要求水质清亮，且对易于在产品上产生斑点从而影响印染质量或漂白度的杂质含量，加以严格限制。(3) 对锅炉补给水水质的根本要求是：凡能导致锅炉、给水系统及其它热力设备腐蚀、结垢及引起汽水共腾现象的各种杂质，都应大部或全部去除。锅炉压力和构造不同，水质要求也不同。(4) 在电力行业中，零件的清洗及药液的配制等，都需要纯水。特别是半导体器件及大规模集成电路的生产，几乎每道工序均需“高纯水”进展清洗。(5) 此外，很多工业部门在生产过程中部需要大量冷却水，用以冷凝蒸汽以及工艺流体或设备降温。冷却水首先要求水温低，同时对水质也有要求，如水中

14、存在悬浮物、藻类及微生物等，会使管道和设备堵塞；在循环冷却系统中，还应把握在管道和设备中由于水质所引起的结垢、腐蚀和微生物生殖。1.3 给水处理方法概论；给水处理的任务是通过必要的处理方法去除水中杂质，使之符合生活饮用或工业使用所要求的水质。常见的给水处理方法：（1） 澄清和消毒澄清工艺通常包括混凝、沉淀和过滤。处理对象主要是水中悬浮物和胶体杂质。消毒是灭活水中的致病微生物，通常在过滤后进展。主要的消毒方法是在水中投加消毒剂消灭致病微生物。当前我国普遍承受的消毒剂是氯，也有承受漂白粉，二氧化氯及次氯酸钠等。臭氧消毒也是一种消毒方法。“混凝-沉淀-过滤-消毒”可称之为生活饮用水的常规处理工艺。（

15、2） 除臭、除味除臭、除味的方法取决于水中臭和味的来源。例如：对于水中有机物所产生的臭和味可用活性炭吸附或氧化法去除；对于溶解性气体或挥发性有机物所产生的臭和味可承受曝气法去除；因藻类生殖而产生的臭和味可承受微滤机或气浮法去除藻类，也可在水中投加除藻药剂；因溶解盐类所产生的臭和味可承受适当的除盐措施等（3） 除铁、除锰和除氟 1常用的除铁、锰方法是：自然氧化法和接触氧化法。前者通常设置曝气装置、氧化反应池和砂滤池；后者通常设置曝气装置相接触氧化滤池。 2除氟方法根本上分成两类，一是投入硫酸铝、氯化铝或碱式氯化铝等使氟化物产生沉淀；二是利用活性氧化铝或磷酸三钙等进展吸附交换。（4） 软化处理对象

16、主要是水中钙、镁离子。软化方法主要有：离子交换法和药剂软化法。（5） 淡化和除盐处理对象是水中各种溶解盐类，包括阴、阳离子。淡化和除盐主要方法有：蒸馏法、离子交换法、电渗析法及反渗透法等。6 水的冷却7 水的腐蚀和结垢把握水质调理往往是通过在水中投加化学药剂来完成。把握腐蚀的药剂称缓蚀剂，把握结垢的药剂称阻垢剂。有时也通过去除水中产生腐蚀和沉积物的成分来到达水质调理目的。8 生活饮用水预处理和深度处理预处理和深度处理的主要对象是水中有机污染物，主要用于饮用水处理厂。预处理方法主要有：粉末活性炭吸附法；臭氧或高锰酸钾氧化法；生物氧化法等等。 深度处理主要有以下几种方法：粒状活性炭吸附法；臭氧粒状

17、活性炭联用法或生物活性炭法；化学氧化法；光化学氧化法及超声波紫外线联用法等物理化学氧化法；膜滤法等等。其次章 水的混凝混凝就是水中胶体粒子以及微小悬浮物的聚拢过程。这一过程涉及三方面问题：水中胶体粒子(包括微小悬浮物)的性质、混凝剂在水中的水解物种、胶体粒子与混凝剂之间的相互作用。2.1 水的混凝机理2.1.1 水中胶体的稳定性胶体稳定性系指胶体粒子在水中长期保持分散悬浮状态的特性。胶体稳定性分： “动力学稳定”系指颗粒布朗运动对抗重力影响的力气“聚拢稳定” 聚拢稳定性系指胶体粒子之间不能相互聚拢的特性。粒子愈小，动力学稳定性愈高。胶体稳定性，关键在于聚拢稳定性。212 混凝机理混凝剂对水中胶

18、体粒子的混凝作用有 3 种：电性中和、吸附架桥和卷扫作用。这 3 种作用到底以何者为主，取决于混凝剂种类和投加量、水中胶体粒子性质、含量以及水的 pH 值等。(1)电性中和依据 DLVO 理论，要使胶粒通过布朗运动相撞聚拢，必需降低或消退排斥能峰，降低排斥能峰的方法即是降低或消退胶粒的电位、在水中参与电解质可达此目的。这种脱稳方式称压缩双电层作用。(2) 吸附架桥1） 高分子物质起了胶粒与胶粒之间相互结合的桥梁作用，故称吸附架桥作用。2） 当高分子物质投量过多时将产生“胶体保护”作用。3） 胶体保护可理解为；当全部胶粒的吸附面均被高分子掩盖以后，两胶粒接近时，就受到高分子的阻碍而不能聚拢。4）

19、 假设高分子物质为阳离子型聚合电解质，它具有电性小和和吸附架桥双重作用；假设为非离子型(不带电荷)或阴离子型(带负电荷)聚合电解质，只能起粒间架桥作用3)网铺或卷扫当铝盐或铁盐混凝剂投量很大而形成大量氢氧化物沉淀时可以网捕、卷扫水中胶粒以致产生沉淀分别，称卷扫或网捕作用。2.2 混凝剂和助凝剂2.2.1 混凝剂应用于饮用水处理的混凝剂应符合以下根本要求： 混凝效果好，对人体安康无害；使用便利；货源充分价格低廉。常用的无机混凝剂：硫酸铝， 聚合铝，三氯化铁，硫酸亚铁，聚合铁等。常用的有机混凝剂：凡基团离解后带正电荷者称阳离子型，带负电荷称阴离子型，分子中既有正电基团又含负电荷基团有称两性型，分子

20、中不含可离解基团者称非离子型。2.2.2 助凝剂助凝剂当单独使用混凝剂不能取得预期效果时，需投加某种关心药剂以提高混凝效果的药剂。助凝剂通常是高分子物质。助凝剂的作用往往是为了改善絮凝体构造，促使细小而松散的絮粒变得粗大而密实。助凝剂的作用机理是高分子物质的吸附架桥。水厂内常用的助凝剂是：骨胶、聚丙烯酰胺以及水解产物、活化硅酸、海藻酸钠等。2.3 混凝动力学推动水中颗粒相互碰撞的动力来自两方面：颗粒在水中的布朗运动；在水力或机械搅拌下所造成的流体运动。“异向絮凝”由布朗运动所造成的颗粒碰撞聚拢。“同向絮凝”由流体运动所造成的颗粒碰撞聚拢。异向絮凝中应用费克(Fick)定律，同向絮凝中应用甘布公

21、式。2.23 混凝把握指标在混合阶段通常在1030s 至多不超过 2min 即告完成。搅拌强度按速度梯度计，一般G 在 7001000s-1 之内。在絮凝阶段，主要靠机械或水力搅拌促使颗粒碰撞分散，故以同向絮凝为主。同向絮凝效果，不仅与 G 值有关，还与絮凝时间有关。絮凝阶段，平均 G2070s-1 , 平均 GT=11041105。2.4 影响混凝效果主要因素影响混凝效果的因素包括:水温、水化学持性、水中杂质性质和浓度以及水力条件等。(1) 水温影响水温对混凝效果有明显影响。其缘由主要有以下几点： 1无机盐混凝剂水解是吸热反响，低温水混凝剂水解困难；2） 低温水的粘度大，使水中杂质颗粒布朗运

22、动强度减弱，碰撞时机削减，不利；胶粒脱稳分散。同时，水的粘度大时，水流剪力增大，影响絮凝体的成长。3） 水温低时，胶体颗粒水化作用增加，阻碍胶体分散。而且水化膜内的水由于粘度和重度增大，影响颗粒之间粘附强度。4） 水温与水的 pH 值有关。水温低时，水的 PH 值提高，相应地混凝的最正确 pH 值也将提高。（2） 水的 pH 值影响（3） 水中悬浮物浓度的影响为提凹凸浊度原水的混凝效果，通常承受以下措施： 1在投加铝盐或铁盐的同时，投加高分子助凝剂2） 投加矿物颗粒(如粘土等)以增加混凝剂水解产物的分散中心，提高额粒碰撞速率并增加絮凝体密度。3） 承受直接过滤法。2.5 混凝剂的配制和投加25

23、1 混凝剂溶解和溶液配制混凝剂投加分固体投加和液体投加两种方式。前者我国很少应用，通常将固体溶解后 配成确定浓度的溶液投入水中。溶解设备往往打算于水厂规模和混凝剂品种。大、中型水厂通常建筑混凝土溶解池并配以搅拌装置。搅拌是为了加速药剂溶解。搅拌装置有机械搅拌、压缩空气搅拌及水力搅拌等，其中机械搅拌用的较多。它是以电动机驱动桨板或涡轮搅动溶液。压缩空气搅拌常用于大型水厂。2.52 混凝剂投加混凝剂投加设备包括计量设备、药液提升设备、投药箱、必要的水封箱以及注入设备等。依据不同投药方式或投药量把握系统，所用设备也有所不同。(1) 计量设备计量设备有：转子流量计；电磁流量计；苗嘴；计量泵等。承受苗嘴

24、计量仅适用人工把握，其它计量设备既可人工把握，也可自动把握。(2) 投加方式常用的投加方式有：1) 泵前投加药液投加在水泵吸水管或吸水喇叭口处。这种投加方式安全牢靠，一般适用于取水泵房距水厂较近者。2) 高位溶液池重力投加这种投加方式安全牢靠，但溶液池位置较高。3) 水射器投加利用高压水通过水射器喷嘴和喉管之间真空抽吸作用将药液吸入，同时随水的余压注入原水管中，这种投加方式设备简洁，使用便利，溶液池高度不受太大限制但水射器效率较低，且易磨损。4) 泵投加泵投加有两种方式：一是承受计量泵柱塞泵或隔膜泵)，一是承受离心泵配上流量计。2.6 混凝和絮凝2.6.1 混合设备1、水泵混合通常用于取水泵房

25、靠近水厂处理构筑物的场合两者间距不宜大于150m。2、管式混合“管式静态混合器”和 “集中混合器”两种。3、机械混合优点是混合效果好，且不受水量变化影响，适用于各种规模的水厂，缺点是增加机械设备并相应增加修理工作。2.6.2 、絮凝设备(1) 隔板絮凝池有往复式和回转式两种。隔板絮凝池优点是构造简洁、治理便利。缺点是流量变化大者，絮凝效果不稳定，与折板及网格式絮凝池相比，因水流条件不甚抱负， 能量消耗(即水头损失)中的无效局部比例较大，故需较长絮凝时间，池子容积较大。2)折板絮凝池通常承受竖流式。折板絮凝他的优点是：水流在同曲折板之间曲折流淌或在异曲折板之间缩、放流淌且连续不断，以至形成众多的

26、小涡旋，提高了板间碰撞絮凝效果。其缺点是安装修理较困难，折板费用较高。(3) 机械絮凝池优点是，可随水质、水量变化而随时转变转速以保证絮凝效果，能应用于任何规模水厂，唯需机械设备因而增加机械修理工作。(4) 其它形式絮凝池穿孔旋流絮凝池和网格或栅条絮凝池。第三章 沉淀和澄清3.1 概论悬浮颗粒在净水中的沉淀3.1.1 悬浮颗粒在净水中的自由沉淀自由沉淀是颗粒沉淀过程中彼此没有干扰，只受到颗粒本身在水中的重力和水流阻力的作用。自由沉淀是单个颗粒水在无边际水体中的沉淀，被排挤的水将以无限小的速度上升。3.1.2 悬浮颗粒在净水中的拥挤沉淀拥挤沉淀当大量颗粒在有限的水体中下沉时，被排挤的水便有确定的

27、速度，使颗粒所受到的水阻力有所增加，颗粒处于相互干扰状态，此过程称为拥挤沉淀此时的沉速称为拥挤沉速。浑液面清水区与等浓度区之间形成一个清楚的交界而，称浑液面。流速的测定方法用高浊度水的沉降过程来测定。3.2 平流沉淀池3.2.1 非絮凝颗粒沉淀过程分析抱负沉淀池的 3 个假定：1） 颗粒处于自由沉淀状态。即在沉淀过程中，颗粒之间互不干扰。颗粒的大小、外形和密度不变。因此，颗粒的沉速始终不变。2） 水流沿着水平方向流淌。在过水断面上，各点流速相等，并在流淌过程中流速始终不变。3） 颗粒沉到池底即认为已被去除，不再返回水流中。抱负沉淀池的工作状况：1) 但凡沉速大于“v ”的一切颗粒都可以沿着类似

28、直线 I 的方式沉到池底;02) 但凡沉速小于“v ”的颗粒如从池顶 A 点开头下沉，确定不能沉到池底而沿着类似直0线 n 的方式被带出池外；“截留沉速”v 反映了沉淀池所能全部去除的颗粒中的最小颗粒的沉速，由于但凡0沉速等于或大于沉速 v0的颗粒能够全部被沉掉。某特定颗粒去除率公式：E=u /(Q/A)i可知:悬浮颗粒在抱负沉淀池中的去除率只与沉淀他的外表负荷有关，而与其他因素如水深、池长、水平流速和沉淀时间均无关。公式反映以下两问题：(1) 当去除率确定时颗粒沉速 ui越大则外表负荷也越高，亦即产水量越大；或者当产水量和外表积不变时，ui越大则去除率 E 越高。颗粒沉速 ui的大小与分散效

29、果有关，所以生产上一般均重视混凝工艺。(2) 颗粒沉速 ui确定时，增加沉淀池外表积可以提高去除率。当沉淀池容积定时，池身浅些则外表积大些，去除率可以高些，此即“浅池理论”。斜板、斜管沉淀池的进展即基于此理论。3.2.2 分散性颗粒的沉淀过程分析1 有关分散性颗粒的沉降效果只能依据沉淀试验加以推想。可以承受沉淀试验筒。2 “去除百分数等值线”以沉淀筒取样口高度A 为纵坐标，以沉降时间c 为横坐标， 将各个深度处的颗粒去除百分数的数据点绘在坐标纸上，把去除百分比 A 一样的各点连成光滑曲线。3“去除百分数等值线”代表着：对应所指明去除百分数时取出水样中不复存在的颗粒的最远沉降途径。深度与时间的比

30、值则为指明去除百分数时的颗粒的最小平均沉速。3.2.3 影响平流式沉淀池沉淀效果的因素1 实际平流式沉淀池偏离抱负沉淀池条件的主要缘由有(1) 沉淀池实际水流状况对沉淀效果的影响。(2) 分散作用的影响2 在实际沉淀池中，停留时间总是偏离抱负沉淀池，表现在一局部水流通过沉淀区的时间小于 t ，而另一局部水流则大于 t ,这种现象称为短流，它是由于水流的流速和流程不同而产生00的。3 短流的缘由如下：1) 进水的惯性作用；2) 出水堰产生的水流抽吸；3) 较冷或较重的进水产生的异重流；4) 风浪引起的短流；5) 池内存在导流壁和刮泥设施等等。3.2.4 平流式沉淀池的构造平流式沉淀池的构造:1

31、进水区其作用是使水流均匀地分布在整个进水截面上，并尽量削减扰动。孔口流速不宜大于 0.150.2ms；为保证穿孔堵的强度，洞口总面积也不宜过大。洞口的断面外形宜沿水流方向渐渐扩大，以削减进口的射流。（2） 沉淀区长宽比不小于 4，长深比宜大于 10。每格宽度宜在 38m不宜大于 15m。（3） 出水区一股承受堰口布置，或承受漂移式出水孔口，为缓和出水区四周的流线过于集中，应尽量增加出水堰的长度，以降低堰口的流量负荷。堰口溢流率一般小于 500m3 (m.d)。（4） 存泥区和排泥措施沉淀池排泥方式有斗形底排泥、穿孔管排泥及机械排泥等。假设承受斗形底或穿孔管排泥，则需存泥区，但目前平流式沉淀池根

32、本上均承受机械排泥装置。3.2.5 平流式沉淀池的设计计算设计平流沉淀池的主要把握指标是外表负荷或停留时间。从理论上说，承受前者较为合 理。但是以停留时间作为指标所积存的阅历较多，设计时应两者兼顾；或者以停留时间把握， 以外表负荷校核，或者相反也可。沉淀池的停留时间或外表负荷的选用，应依据原水水质、 沉淀水水质要求、水温等设计资料，并参考相像条件下已有沉淀他的运行阅历确定，停留时间一般承受 13h。华东地区的水源，设计停留时间一般为12h。低温低浊水派停留时间往往超过 2h。计算方法如下(两者任选一种)：1) 依据外表负荷 QA 的关系计算出沉淀池外表积 A。2) 依据停留时间，用下式计算沉淀

33、池有效容积(不计污泥区) V=QT3.3 斜板与斜管沉淀池3.3.1 斜板与斜管沉淀池特点、1 斜板沉淀池是把与水平面成确定角度(一般 60。左右)的众多斜板放置于沉淀池中构成。水从下向上流淌(也有从上向下、或水平方向流淌)。颗粒则沉于斜板底部。当颗粒累积到确定程度时，便自动滑下。2 斜管沉淀池是把与水平面成确定角度(一般 60。左右)的管状组件(断面矩形或六角形等)置于沉淀池中构成。水流可从下向上或从上向下流淌，颗粒则沉于众多斜管底部，而后自动滑下。3.3.2 斜板与斜管沉淀池设计计算1、整流配水装置2. 倾斜角 q3. 斜管长度4. 斜板的板距5. 材料的选择6. 斜板斜管沉淀池的外表负荷

34、率7. 沉淀池高度3.4 澄清池3.4.1 澄清池特点澄清池是将絮凝和沉淀两个过程综合于一个构筑物中完成，主要依靠活性泥渣层与原水中的脱稳杂质相互接触，把杂质阻留下来到达澄清目的。（1） 泥渣净水的作用（2） 泥渣的形成3.4.2 澄清池的分类（1） 泥渣悬浮澄清池1悬浮澄清池2脉冲澄清池：真空泵脉冲发生器；钟罩式脉冲发生器（2） 泥渣循环澄清池1） 机械搅拌澄清池机械加速澄清池2） 水力循环澄清池（3） 不同类型澄清池的特点比较第四章过滤4.1 过滤概述在常规水处理过程中过滤一般是指以石英砂等粒状滤料层截留水中悬浮杂质，从而使水获得澄清的工艺过程。滤池通常置于沉淀池或澄清池之后。进水浊度一般

35、在 10 度以以下。滤出水浊度必需到达饮用水标准。滤池有多种形式。以石英砂作为滤料的一般快滤池使用历史最久。在此根底上，人们从不同的工艺角度进展出其它型式快滤池，为充分发挥滤料层截留杂质力气，消灭了滤料粒径循水流方向减小或不变的过滤层，例如，双层、多层及均质滤料滤地，上向流和双向流滤池等。为了削减滤池阀门，消灭了虹吸滤池、无阀滤池、移动冲洗罩滤池以及其它水力自动冲洗滤池等。在冲洗方式上，有单纯水冲洗和气水反冲洗两种。4.2 过滤理论4.2.1 过滤机理水流中的悬浮颗粒能够粘附于滤料颗粒外表上，涉及两个问题。首先，被水流挟带的颗粒如何与滤料颗粒外表接近或接触，这就涉及颗粒脱离水流流线而向滤料颗粒

36、外表靠近的迁移机理；其次，当颗粒与滤粒外表接触或接近时，依靠哪些力的作用使得他们粘附于滤粒外表上。这就涉及粘附机理。（1） 颗粒迁移（2） 颗粒粘附（3） 滤层内杂质分布规律（4） 直接过滤4.2.2 过滤水力学在过滤过程中，滤层中悬浮颗粒量不断增加，必定导致过滤过程中水力条件的转变，过滤水力学所阐述的即是过滤时水流通过滤层的水头损失变化及滤速的变化。(1) 清洁滤层水头损失过滤开头时，滤层是干净的。水流通过干净滤层的水头损失称“清洁滤层水头损失或称“起始水头损失”。就砂滤池而言，滤速为 810m/L 时，该水头损失约为 30-40cm。（2） 等速过滤中的水头损失变化当滤池过滤速度保持不变，

37、亦即滤池流量保持不变时，称“等速过滤”，虹吸滤池和无阀滤池即属等速过滤的滤池。在等速过滤状态下，水头损失随时间而渐渐增加，滤池中水位渐渐上升。当水位上升至最高允许水位时，过滤停顿以待冲洗。（3） 变速过滤中的滤速变化滤速随过滤时间而渐渐减小的过滤称“变速过滤”或“减速过滤”。移动罩滤池即属变速过滤的滤池。一般快滤池可以设计成变速过滤，也可设计成等速过滤，而且，承受不同的操作方式，滤速变化规律也不一样。(4)滤层中的负水头在过滤过程中，当滤层截留了大量杂质以致砂面以下某一深度处的水头损失超过该处水深时，便消灭负水头现象。由于上层滤料截留杂质最多，故负水头往往消灭在上层滤料中。负水头会导致溶解于水

38、中的气体释放出来而形成气囊。气囊对过滤有破坏作用：一是减少有效过滤面积，使过滤时的水头损失及滤层中孔隙流速增加，严峻时会影响滤后水质；二是气囊会穿过滤层上升，有可能把局部细滤料或轻质滤料带出，破坏滤层构造。反冲洗时， 气囊更易将滤料带出滤池。避开消灭负水头的方法是增加砂面上水深，或令滤池出口位置等于或高于滤层外表，虹吸滤池和无阀滤池所以不会消灭负水头现象即是这个缘由。4.3 滤料和承托层4.3.1 滤料给水处理所用的滤料，必需符合以下要求： 1具有足够的机械强度，以防冲洗时滤料产生磨损和裂开现象；2. 具有足够的化学稳定性以免滤料与水产生化学反响而恶化水质。对人类安康和生产有害物质；3. 具有

39、确定的颗粒级配和适当的空隙率。4.3.2 承托层承托层的作用，主要是防止滤料从配水系统中流失，同时对均布冲洗水也有确定作用。单层或双层滤料滤池承受大阻力配水系统时，承托层承受自然卵石或砾石。三层滤料滤池， 由于下层滤料粒径小而重度大，承托层必需与之相适应。即，上层应承受重质矿石，以免反冲洗时承托层移动。4.4 滤池冲洗冲洗目的是去除滤层中所截留的污物，使滤池恢复过滤力气。快滤池冲洗方法有以下几种：1、高速水流反冲洗；2、气、水反冲洗 3、外表助冲加高速水流反冲洗。4.4.1 高速水流反冲洗(简称高速反冲洗)(1) 冲洗强度、滤层膨胀度和冲洗时间冲洗强度以 cms 计的反冲洗流速，换算成单位面积

40、滤层所通过的冲洗流量，称“冲洗强度”滤层膨胀度反冲洗时，滤层膨胀后所增加的厚度与膨胀前厚度之比，称滤层膨胀度。冲洗时间当冲洗强度或滤层膨胀度符合要求但假设冲洗时间缺乏时，也不能充分地清洗掉包裹在滤料外表上的污泥，同时，冲洗废水也排解不尽而导致污泥重返滤层。如此长期下去，滤层外表将形成泥膜。因此，必要的冲洗时间应当保证。(2) 冲洗强度与滤层膨胀度关系(3) 冲洗强度确实定和非均匀滤料膨胀度的计算4.4.2 气、水反冲洗气、水反冲操作方式有以下几种： 1)先用空气反冲，然后再用水反冲。2) 先用气水同时反冲，然后再用水反冲。3) 先用空气反冲，然后用气水同时反冲，最终再用水反冲(或漂洗)。4.4

41、.3 配水系统配水系统的作用在于使冲洗水在整个滤池面积上均匀分布。配水均匀性对冲洗效果影响很大。配水不均匀，局部滤层膨胀缺乏，而局部滤层膨胀过甚，甚至会招致局部承托层发生移动，造成漏砂现象。配水系统有“大阻力配水系统”和“小阻力配水系统”水系统。(1) 大阻力配水系统1) 沿途泄流穿孔管中压力变化2) 大阻力配水系统原理3) 穿孔管大阻力配水系统设计2小阻力配水系统大阻力配水系统的优点是配水均匀性较好。但构造较简洁；孔口水头损失大，冲洗时动力消耗大；管道易结垢，增加检修困难。此外，对冲洗水头有限的虹吸滤池和无阀滤池，大阻力配水系统不能承受。小阻力配水系统可抑制上述缺点。4.4.4 冲洗废水的排

42、解1.冲洗排水槽为到达准时均匀地排出废水，冲洗排水槽设计必需符合以下要求：(1) 冲洗废水应自由跌落入冲洗排水槽。槽内水面以上一般要有 7cm 左右的保护高，以免槽内水面和滤池水面连成一片，使冲洗均匀性受到影响。(2) 冲洗排水槽内的废水，应自由跌落进入废水渠，以免废水渠干扰冲洗排水槽出流，引起溅水现象。为此废水渠水面应较排水槽低。(3) 每单位槽长的溢入流量应相等。故施工时冲洗排水槽口应力求水平，误差限制在2mm 以内。(4) 冲洗排水槽在水平面上的总面积一般不大于滤池面积的 25。否则，冲洗时，槽与槽之间水流上升速度会过分增大，以致上升水流均匀性受到影响。(5) 槽与槽中心间距一般为 1.

43、52cm。间距过大，从离开槽口最远一点和最近一点沉入排水槽的流线相差过远，也会影响排水均匀性。(6) 冲洗排水槽高度要适当。槽口太高，废水排解不净；槽口太低，会使滤料流失。冲洗时，由于两槽之间水流断面缩小，流速增高，为避开冲走滤科滤层膨胀面应在槽底以下。2.排水槽4.5 一般快滤池(1)滤池底部应设排空管，其人口处设栅罩，池底坡度约为 0.005，坡向排空管。(2)每个滤池宜装设水头损失计及取样管。(3) 各种密封渠道上应设人孔，以便检修。(4) 滤池壁与砂层接触处应拉毛成锯齿状，以免过滤水在该处形成“短路”而影响水质。一般快滤池运转效果良好，首先是冲洗效果得到保证，适用任何规模的水厂。主要缺

44、点是管配件及阀门较多，操作较其它滤池稍简洁。4.6 虹吸滤池虹吸滤池的主要优点是：无需大型阀门及相应的开闭把握设备；无需冲洗水塔(箱)或冲洗水泵；由于出水堰顶高于滤料层，故过滤时不会消灭负水头现象。主要缺点是：由于滤池构造持点，池深比一般快滤池大，一般在 5m 左右；冲洗强度受其余几格滤池的过滤水量影响， 故冲洗效果不像一般快滤池那样稳定。4.7 无阀滤池无阀滤池多用于中、小型给水工程。单池平面积一般不大于 16m2，少数也有达 25m2 以上的。主要优点是：节约大型阀门，造价较低；冲洗完全自动，因而操作治理较便利。缺点是： 池体构造较简洁；滤料处于封闭构造中，装、卸困难；冲洗水箱位于滤池上部

45、，出水标高较 高，相应抬高了滤前处理构筑物如沉淀或澄清池的标高，从而给水厂处理构筑物的总体高程 布置往往带来困难。第五章 消毒为防止通过饮用水传播疾病，在生活饮用水中消毒市不行少的。水的消毒方法：氯及氯化物消毒、臭氧消毒、紫外线消毒及某些重金属离子消毒等。5.1 氯消毒5.1.1 氯消毒原理消毒作用的机理，一般认为主要通过次氯酸 HClO 起作用。HClO 为很小的中性分子，只有它才能集中到带负电的细菌外表，并通过细菌的细胞壁穿透到细菌内部。当 HClO 分子到达细菌内部时，能起氧化作用破坏细菌的酶系统而使细菌死亡。ClO虽亦具有杀菌力气，但是带有负电，难于接近带负电的细菌外表，杀菌力气比 H

46、ClO 差得多。生产实践说明，pH 值越低则消毒作用越强，证明 HClO 是消毒的主要缘由。水中所含的氯以氯胺存在时，称为化合性氯或结合氯。自由性氯的消毒效能比化合性氯要高得多，将氯消毒自由性氯消毒和化合性氯消毒。5.1.2 加氯量水中加氯量需氯量和余氯。需氯量指用于灭活水中微生物、氧化有机物和复原性物质等所消耗的局部。 余氯为了抑制水中剩余病原微生物的再度生殖、管网中尚需维持少量剩余氯。我国饮用水标准规定：出水厂水游离性余氯在接触 30min 后不应低于 0.3mg/L，在管网末梢不应低于 005mg/L 三种不同状况下加氯量与剩余氯量之间的关系：(1) 如水中无微生物、有机构相复原性物质等，则需氯