工業(yè)用水的預(yù)處理.ppt

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1、序言 第一節(jié) 水中懸浮物的預(yù)沉淀 第二節(jié) 混凝 第三節(jié) 澄清 第四節(jié) 過濾 第五節(jié) 氣浮 第六節(jié) 消毒 第七節(jié) 吸附 第八節(jié) 除鐵和錳 第九節(jié) 軟化處理,第二章 工業(yè)用水的預(yù)處理,1. 預(yù)處理的任務(wù)和內(nèi)容 2. 污染粒子尺寸和處理技術(shù) 3.原水預(yù)處理的水質(zhì)要求,序言,預(yù)處理是指進(jìn)入離子交換裝置或膜法脫鹽裝置前的處理過程。包括凝聚、澄清、過濾、消毒等技術(shù)。 （1）去除懸浮物、膠體物和有機(jī)物； （2）降低生物物質(zhì)，如浮游生物、藻類和細(xì)菌； （3）去除重金屬，如鐵、錳； （4）為減少除鹽設(shè)備的負(fù)擔(dān)，去除鈣鎂硬度和重碳酸鹽。,1. 預(yù)處理的任務(wù)和內(nèi)容,懸浮雜質(zhì)包括泥砂、蟲類、原生生物、藻類、細(xì)菌病毒、

2、高分子有機(jī)物等； 粒徑在0.1mm以上的泥砂顆粒，沉積速率在7.5mm/s以上時(shí)可靠自然沉淀把其除去； 當(dāng)粒徑為0.01mm時(shí)，沉積速率為0.075 mm/s，用自然沉降法就不經(jīng)濟(jì)了； 粒徑在0.001-1mm時(shí)的膠體溶液，必須用混凝技術(shù)。,2. 污染粒子尺寸和處理技術(shù),（1）各種脫鹽裝置都有不同的預(yù)處理要求，應(yīng)根據(jù)這些要求選擇合理的預(yù)處理系統(tǒng)。 凝膠型樹脂，正流再生床要求懸浮物小于5ppm，浮床要求小于1ppm, 游離氯小于0.1ppm； 反滲透（中空纖維式）要求濁度小于0.3。,3.原水預(yù)處理的水質(zhì)要求,（2）預(yù)處理水質(zhì)超標(biāo)時(shí)，脫鹽裝置就不能正常運(yùn)行。 浮床進(jìn)水濁度高時(shí)，會造成壓差增大，再

3、生比耗高； 電滲析進(jìn)口水濁度高時(shí)，壓差增大，產(chǎn)水量降低，耗電量增大，檢修周期變短； 高分子有機(jī)物會使凝膠型陰離子交換樹脂污染，造成吸收SiO2能力降低，正洗水量變大； 鐵、錳等金屬會使樹脂中毒，造成再生比耗變大； 微生物類會影響混凝效果，使濾池濾層結(jié)塊，濾層不易洗凈，影響出水濁度。,,一、沉淀理論基礎(chǔ) 二、普通沉淀池 三、斜板斜管沉淀池 四、預(yù)沉方式和系統(tǒng)選擇,第一節(jié) 水中懸浮物的預(yù)沉淀,懸浮顆粒在水中的沉降,根據(jù)其濃度及特性,可分為四種基本類型: (1)自由沉降 (2)絮凝沉降 (3)擁擠沉降 (4)壓縮沉降,一、沉淀理論基礎(chǔ),顆粒在沉降過程中呈離散狀態(tài),其形狀、尺寸和質(zhì)量均不改變，下沉速度

4、不受干擾。 ---如沉砂池。 對于低濃度的離散顆粒，如沙礫、鐵屑等。,(1)自由沉降,在沉降過程中各顆粒之間能相互黏結(jié)，其尺寸、質(zhì)量會隨深度的增加而逐漸變大，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。 懸浮物的去除率與沉淀速度、深度有關(guān)。,(2)絮凝沉降,顆粒在水中的濃度較大時(shí)，其間相互靠得很近，在下沉過程中彼此受到周圍顆粒作用力的干擾，但顆粒間的相對位置不變，作為一個(gè)整體而成層沉降。 在清水和渾水之間形成明顯的界面，沉降過程實(shí)際上就是這個(gè)界面的下沉過程。 --高濁度水的沉淀、二次沉淀池后期的沉降。 當(dāng)懸浮物質(zhì)的數(shù)量占液體體積的1%左右時(shí)就會出現(xiàn)此現(xiàn)象。,(3)擁擠沉降,

5、也稱作污泥濃縮。 顆粒在水中的濃度很高時(shí)會相互接觸。上層顆粒的重力作用可將下層顆粒間的水?dāng)D壓出界面，使顆粒群被壓縮。 ----沉淀池底部的污泥斗中或污泥濃縮池中。 濃縮的過程是不斷排除孔隙水的過程。,(4)壓縮沉降,按池內(nèi)水流方向的不同，可分為： 1. 平流式沉淀池 最早和最常用的型式。在較大流量的水處理廠。 2. 豎流式沉淀池 單池容量小，用的較少。 3. 輻射式沉淀池 直徑較大、水深相對較淺的圓形池子。適用于大型水廠。,二、普通沉降池,平流式沉淀池,,豎流式沉淀池,豎流式沉淀池,輻流式沉淀池,輻流式沉淀池,淺池沉淀原理： 理想沉淀池的水平流速u0=Q/A,如果水量不變，則增大

6、沉淀池面積A，就可減小u0，即有更多的懸浮物可以沉下，提高了沉淀效率。 又t=H/u1,則在保持u0不變的條件下，隨著有效深度H的減小，沉淀時(shí)間t就可按比例縮短，從而減小了沉淀池的體積。 若將水深為H的沉淀池分隔為n個(gè)水深為H/n的沉淀池，則當(dāng)沉淀區(qū)長度為原來長度的1/n時(shí)，就可處理與原來的沉淀池相同的水量，并達(dá)到完全相同的處理效果。---即池子越淺，越縮短時(shí)間。這就是淺池沉淀原理。,三、斜板斜管沉淀池,斜板（管）及斜板（管）,1-配水槽；2-穿孔墻；3-斜板或斜管； 4-淹沒孔口；5-水槽；6-排泥管；7-支架,自然沉降不能去除所有的懸浮物和膠體。 混凝即是通過投加化學(xué)藥劑來破壞膠體和懸浮物

7、在水中形成的穩(wěn)定體系，使其聚集為具有明顯沉降性能的絮凝體，然后用重力沉降法予以分離。 混凝過程包括凝聚和絮凝兩個(gè)步驟，統(tǒng)稱為混凝。 凝聚是指使膠體脫穩(wěn)并聚集成微絮粒的過程； 絮凝是指微絮粒通過吸附、卷帶和橋連而成長為更大的絮體的過程。,第二節(jié)、混凝,一、混凝的理論基礎(chǔ) 1. 膠體的穩(wěn)定性和膠體結(jié)構(gòu) 2. 混凝劑的作用機(jī)理 二、影響混凝的因素 三、混凝劑、助凝劑,混凝主要內(nèi)容,a. 膠核：由數(shù)十個(gè)至數(shù)千個(gè)不溶于水的分散相物質(zhì)分子組成的。 b. 膠粒的電位離子：膠核的表面上選擇性地吸附了層帶同號電荷的離子；其來源于膠核表層分子電離，或膠核從水中吸附來的。 ---決定了膠粒的帶電符號和電荷多少

8、，構(gòu)成雙電層的內(nèi)層。 c. 反離子：電位離子層通過靜電作用而吸引的水中相反電荷的離子，構(gòu)成雙電層的外層。,一、混凝的理論基礎(chǔ)1.膠體的結(jié)構(gòu),d. 反離子吸附層：反離子與電位離子之間。當(dāng)膠核運(yùn)動時(shí)，它也隨著一起運(yùn)動。構(gòu)成膠團(tuán)的固定層。 e. 反離子擴(kuò)散層：固定層以外。電位離子對其引力較弱，不隨膠核一起運(yùn)動，并有向水中擴(kuò)散的趨勢。 f. 膠粒：固定層和擴(kuò)散層之間的交接面稱為滑動面，滑動面以內(nèi)的部分稱為膠粒。 g. 膠團(tuán)：膠粒與擴(kuò)散層一起構(gòu)成了電中性的膠團(tuán)。,,h. 膠體的電動電位（電位） 當(dāng)膠粒運(yùn)動時(shí)，擴(kuò)散層中的大部分反離子就會脫離膠團(tuán)，向溶液主體擴(kuò)散。其結(jié)果必然使膠粒產(chǎn)生剩余電荷，使膠粒與擴(kuò)散

9、層之間形成一個(gè)電位差。 ---反映膠粒帶電的多少，衡量膠體穩(wěn)定性的大小。愈高，穩(wěn)定性愈高。 I. 總電位（電位） 膠核表面的電位離子與溶液主體之間的電位差。 --- 電位一定時(shí)，擴(kuò)散層愈厚，愈高。,不同的化學(xué)藥劑能使膠體以不同的方式脫穩(wěn)，其機(jī)理可歸結(jié)為四種： （1）壓縮雙電層 （2）吸附電中和 （3）吸附架橋作用 （4）網(wǎng)捕作用,2. 膠體的脫穩(wěn)和水的混凝,投加電解質(zhì)后，水中與膠粒上反離子具有相同電荷的離子濃度增加了。這些離子可與吸附的反離子發(fā)生交換或擠入吸附層，使膠粒帶電荷減少，降低電位，并使擴(kuò)散層厚度縮小。----壓縮雙電層。 各種電解質(zhì)壓縮能力是不同的。在濃度相同的條件下，破壞能

10、力隨離子價(jià)的增高而加大。 Schulze-Hardy法則： 能力與離子價(jià)的2-6次方成正比。 對同一膠體體系，要獲得相同的壓縮雙電層效果時(shí)，用一價(jià)離子的濃度需要25-150mmol/L;二價(jià)離子需要0.5-2mmol/L；三價(jià)離子需要0.01-0.1mmol/L。,（1）壓縮雙電層,在電解質(zhì)作用下膠團(tuán)雙電層的變化,膠體表面對異號離子、異號膠?；蜴湢罡叻肿訋М愄栯姾傻牟课挥袕?qiáng)烈的吸附作用。 由于這種吸附作用中和了它的部分或全部電荷，減少了靜電斥力，因而容易與其它顆粒接近而相互吸附。,（2）吸附電中和,若藥劑是具有能吸附膠粒的鏈狀高分子聚合物，或者兩個(gè)同號膠粒吸附在同一個(gè)異號膠粒上，膠粒間就能

11、連結(jié)、團(tuán)聚成絮體而被除去。,（3）吸附架橋作用,若藥劑含金屬離子，由于金屬離子的水解和聚合，會以水中的膠粒為晶核形成膠體狀沉淀物，或者在這種沉淀物從水中析出的過程中，會吸附和網(wǎng)捕膠粒而共同沉降下來。,（4）卷掃作用（網(wǎng)捕作用）,1.水溫 無機(jī)混凝劑溶于水時(shí)是放吸反應(yīng)，水溫低時(shí)不利于混凝劑的水解； 水溫低時(shí)，水的黏度大，膠粒的布朗運(yùn)動強(qiáng)度減弱，彼此間碰撞機(jī)會減少，不易凝聚。 水的黏度大時(shí)，水流阻力增大，使絮凝體的形成長大受到阻礙，從而影響混凝效果。 2. pH 和堿度 無機(jī)鹽混凝劑對水的pH值都有一定的要求。鋁鹽：5.5-8.5；鐵鹽：8.5 堿度對pH有緩沖作用，以保證鋁、鐵鹽在水解時(shí)pH變化

12、而效果下降。 3. 水質(zhì) 當(dāng)水的濁度較低，顆粒細(xì)小而均一，投加的混凝劑又少，僅靠混凝劑與懸浮微粒之間相互接觸，很難達(dá)到預(yù)期目的。--加大用量。 當(dāng)水中濁度較高時(shí)，用量要控制適當(dāng)。防止過量而引起膠粒再穩(wěn)。 對高濁度水，混凝劑主要起吸附架橋作用。用量隨捉度的增加而增大。 水中的有機(jī)物質(zhì)會降低混凝效果。,二、影響混凝的因素,1. 無機(jī)金屬鹽類混凝劑 2. 無機(jī)高分子絮凝劑 3. 有機(jī)高分子絮凝劑 4. 活化硅酸 5. 其它混凝劑,三、混凝劑、助凝劑,如硫酸鋁、氯化鋁、氯化鐵、硫酸亞鐵、硫酸鐵等； 鋁鹽的水解 （1）當(dāng) pH4，Al3+以六水合鋁離子Al(H2O)66+為主要存在形態(tài)，pH升高，發(fā)生水

13、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）當(dāng)pH4時(shí)，羥基合鋁離子增加，各離子的羥基之間還可能發(fā)生架橋連接（羥基架橋），產(chǎn)生多核羥基配合物，繼續(xù)水解。水解與縮聚交錯(cuò)進(jìn)行，生成聚合度極大的中性氫氧化鋁，最終沉淀。,1. 無機(jī)金屬鹽類混凝劑,在鋁鹽的水溶液中，存在著 簡單成分：Al3+、AlOH2+、Al(OH)2+、Al(OH)3、Al(OH)4-等 聚合成分：Al6(OH)144+、Al7(O

14、H)174+、Al8(OH)204+、 Al13(OH)345+ 等。 均發(fā)揮作用，其中以高價(jià)的聚合正離子作用尤為重要。 下圖是水中無其它復(fù)雜離子干擾時(shí)，濃度為10-4mol/L的鋁鹽在達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，各種水解產(chǎn)物的濃度與水的pH值間的關(guān)系。,三種作用： A. Al3+、Fe3+和低聚合度高電荷的多核羥基配合物的脫穩(wěn)凝聚作用； B. 高聚合度羥基配合物的橋連絮凝作用 C. 以氫氧化物沉淀形式存在時(shí)的網(wǎng)捕絮凝作用。 不同pH、雜質(zhì)濃度下的作用： A.在pH偏低、膠體及懸浮微粒濃度高、投藥量尚不足的反應(yīng)初期，以脫穩(wěn)凝聚為主； B.在pH較高、污染物濃度較低、投藥量充分時(shí)，網(wǎng)捕絮凝作用為主

15、； C.在pH和投藥量適中時(shí)，橋連絮凝則成為主要的作用形式。,鋁、鐵鹽的作用,在一定pH下用鋁鐵鹽混凝劑處理天然水的凝聚曲線。 圖中a列出四條曲線分別表示原水中膠體的平均濃度為S1、S2、S3、S4，且S1S2S3S4時(shí)出水剩余濁度隨混凝劑投加量而變化的規(guī)律。每條曲線分四個(gè)區(qū)域： (1) 混凝劑投量不足以起脫穩(wěn)作用； (2) 快速凝聚； (3) 膠體復(fù)穩(wěn)； (4)混凝劑大到足以生成氫氧化物沉淀而對膠體產(chǎn)生網(wǎng)捕作用。,圖中b是不同膠體濃度下發(fā)生凝聚的混凝劑投加量范圍。 (1)處理低濃度膠體水時(shí)，凝聚方式以網(wǎng)捕作用最為有效，此時(shí)投加量必須超過其氫氧化物在水中的極限溶解度，且最佳用量G1隨膠體濃度

16、的增大而降低； (2) 膠體濃度較高時(shí)，宜用電性中和和壓縮雙電層來脫穩(wěn)，此時(shí)最佳用量G2低于網(wǎng)捕絮凝用量，且與膠體濃度之間存在先行的化學(xué)計(jì)量關(guān)系； (3)膠體濃度很高時(shí)，用量低于(1)而高于(2)。此時(shí)用高分子絮凝劑比用無機(jī)金屬鹽更經(jīng)濟(jì)有效，其最佳用量與膠體濃度之間存在線性的化學(xué)計(jì)量關(guān)系； (4)不論使用何種絮凝劑，投加量都必須適當(dāng)，量不足，達(dá)不到應(yīng)有的混凝效果，量大則會造成膠體復(fù)穩(wěn)。,混凝投藥量與膠粒濃度和剩余濁度間的關(guān)系曲線,常見的有聚合鋁、聚合鐵等。 ()聚合氯化鋁 又稱堿式氯化鋁，并不是單一分子的化合物，而是同一類有不同形態(tài)的化合物，其通式為Al2(OH)nCl6-nm，其中n為1-5

17、，m為10的整數(shù)。如Al2(OH)5Cl、 Al6(OH)16Cl2、Al13(OH)34Cl5,以及Al2(OH)5Cln等，在水溶液中電離： Al13(OH)34Cl5 Al13(OH)345++5Cl-,2. 無機(jī)高分子絮凝劑,兩個(gè)重要指標(biāo)： A. 堿化度 B=OH/3Al 堿化度愈高，其分子量就愈高，黏結(jié)架橋能力愈好，但穩(wěn)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，一般只有數(shù)千左右。,（1）聚合氯化鋁,(1)應(yīng)用范圍廣，對各種廢水都可以達(dá)到好的混凝效果。 (2)易快速形成大的礬花，沉淀性能好，投藥量一般比硫酸鋁低，過量投加時(shí)也不會象硫酸鋁

18、那樣造成水渾濁。 (3)適應(yīng)的PH值范圍較寬(在5-9間)，且處理后水的pH值和堿度下降較小。 (4)水溫低時(shí)，仍可保持穩(wěn)定的混凝效果。 (5)其堿化度比其他鋁鹽、鐵鹽為高，因此藥液對設(shè)備的侵蝕作用小。,聚合氯化鋁的優(yōu)點(diǎn),簡稱聚鐵，F(xiàn)e(OH)n(SO4)3-n/2m。 是一種多羥基、多核絡(luò)合物，與聚合鋁鹽都是具有定堿化度的無機(jī)高分子聚合物，且作用機(jī)理也頗為相似。 適宜水溫10一50，pH5.0-8.5，但在pH4.0-11范圍內(nèi)仍可使用。 與普通鐵鋁鹽相比，它具有投加劑量少，絮體生成快，對水質(zhì)的適應(yīng)范圍廣以及水解時(shí)消耗水中堿度少等一系列優(yōu)點(diǎn)。,（2）聚合硫酸鐵,是能夠發(fā)揮絮凝作用的天然或人工

19、合成的有機(jī)高分子物質(zhì)。 天然產(chǎn)物多屬蛋白質(zhì)或多糖類化合物，如動物膠、淀粉、藻朊酸鈉等； 人工合成產(chǎn)品多是聚丙烯、聚乙烯類物質(zhì)，如聚丙烯酰胺、聚丙烯酸鈉、聚乙烯亞胺等。,.有機(jī)高分子絮凝劑,水溶性的線性高分子聚合物。 按可離解基團(tuán)的特性，可分： 陰離子型：-COOH、-SO3H、-OSO3H等； 陽離子型：-NH3OH、-NH2OH、-CONH3OH； 兩性型：同時(shí)含兩種基團(tuán)； 非離子型：不能電離的非電解質(zhì)。 分子呈鏈狀，并由很多鏈節(jié)組成，每一鏈節(jié)為一化學(xué)單體，各單體以共價(jià)鍵結(jié)合。 聚合物的分子量是單體的分子量的總和，單體的總數(shù)稱為聚合度。 作用-----吸附架橋作用： 陰離子型絮凝劑只發(fā)揮

20、絮凝作用，往往不單獨(dú)使用，而與鋁鐵鹽配合使用。 陽離子型絮凝劑發(fā)揮凝聚和絮凝作用，可單獨(dú)使用。,,活化硅酸是在30年代后期開始在水處理中應(yīng)用的。 活化硅酸實(shí)質(zhì)上是硅酸鈉在加酸條件下水解聚合反應(yīng)進(jìn)行到一定程度的中間產(chǎn)物，其組分特征，如電荷、大小、結(jié)構(gòu)，取決于水解反應(yīng)起始的硅濃度、反應(yīng)時(shí)間(從酸化到稀釋)和反應(yīng)時(shí)的PH值。 其組分為Na2O.3SiO2.xH2O，有效成分為硅酸鈉。 其水解過程中游離出來的硅酸單體在溶液中產(chǎn)生縮聚，產(chǎn)生羥基橋連和氧基橋連，從而形成各種高分子的陰離子，發(fā)展成為線狀、分支鏈或球狀顆粒等。,.活化硅酸,由于呈真溶液狀態(tài)的活化硅酸在通常pH條件下組分帶有負(fù)電荷，對膠體的

21、混凝是通過吸附架橋使粒子粘連而完成的，只起絮凝作用，而不能起凝聚作用，因而常被稱為絮凝劑或助凝劑。 活化硅酸一般無商品出售，需在水處理現(xiàn)場制備，其原因是活化硅酸在儲存時(shí)局析出硅膠而失去絮凝功能。,5.其它混凝劑,混凝,第三節(jié) 澄清,一、原理 二、分類 三、機(jī)械加速澄清池 四、水力循環(huán)澄清池 五、懸浮澄清池 六、脈沖澄清池,一、原理,澄清池是完成水和藥劑的混合、反應(yīng)以及絮凝體的分離三個(gè)階段。 水中起接觸絮凝作用的介質(zhì)是呈懸浮狀態(tài)的泥渣。當(dāng)水中的懸浮顆粒與混凝劑作用而形成微小絮凝體后，一旦在運(yùn)動中與相對巨大的泥渣接觸碰撞，就被吸附在泥渣顆粒表面而被迅速除去。 因此保持懸浮狀態(tài)的、濃度穩(wěn)定且均勻分布

22、的泥渣區(qū)就成為決定澄清處理效果的關(guān)鍵。,二、分類,根據(jù)泥渣與水接觸方式的不同，分為： A. 泥渣循環(huán)分離型：讓泥渣在垂直方向上不斷循環(huán)，在運(yùn)動中捕捉原水中形成的絮凝體，并在分離區(qū)加以分離；有機(jī)械加速澄清池。 B. 懸浮泥渣過濾型：靠上升水流的能量在池內(nèi)形成一層懸浮狀態(tài)的泥渣，當(dāng)原水自下而上通過這一泥渣層時(shí)，其中的絮凝體就被截留下來。有普通懸浮澄清池和脈沖澄清池。,三、機(jī)械加速澄清池,是利用機(jī)械攪拌作用來完成混合、泥渣循環(huán)和接觸絮凝過程的。 整個(gè)池體由一次混合反應(yīng)區(qū)、二次混合反應(yīng)區(qū)、導(dǎo)流筒、分離室和泥渣濃縮區(qū)等五個(gè)主要部分組成。 泥渣濃縮斗：排去多余的污泥； 機(jī)械刮泥機(jī)：清除池底污泥。 優(yōu)點(diǎn)：效

23、率較高，運(yùn)行比較穩(wěn)定，對原水水質(zhì)和處理水量的變化適應(yīng)性較強(qiáng)，操作比較方便。,機(jī)械加速攪拌澄清池,機(jī)械加速攪拌澄清池,四、水力循環(huán)澄清池,原水加混凝劑混合后，由池子底部中心進(jìn)入池內(nèi)，經(jīng)噴嘴噴出，進(jìn)入上面的混合室、喉管和第一反應(yīng)室。 噴嘴和混合室組成一個(gè)射流器，噴嘴高速水流把池子錐形底部含有大量礬花的泥水吸進(jìn)混合室內(nèi)，并和加藥后的原水混合，經(jīng)第一反應(yīng)室喇叭口溢流出來，進(jìn)入第二反應(yīng)室中。 第一反應(yīng)室和第二反應(yīng)室構(gòu)成了一個(gè)懸浮區(qū)，其中礬花發(fā)揮了接觸絮凝的作用，去除了進(jìn)水中的細(xì)小懸浮物。 第二反應(yīng)室出水進(jìn)入分離室，澄清后的水經(jīng)環(huán)形集水槽流出池外，沉淀泥渣則向下流動，經(jīng)噴嘴吸入與進(jìn)水混合，在重復(fù)上述水流過

24、程。,水力循環(huán)澄清池,五、懸浮澄清池,經(jīng)過混合反應(yīng)后的原水由池底進(jìn)入，在礬花懸浮層發(fā)生接觸絮凝作用，使進(jìn)水中的懸浮物得到去除。 懸浮物中的礬花在吸附了水中懸浮顆粒后會不斷增加，使懸浮層逐漸膨脹，當(dāng)超過一定高度時(shí)，則通過排泥窗口自動排入泥渣濃縮室，壓實(shí)后定期排除池外。 由于在進(jìn)水量或水溫發(fā)生變化時(shí)，懸浮層工作不穩(wěn)定，因此這種池型現(xiàn)在已很少采用。,懸浮澄清池,六、脈沖澄清池,進(jìn)水通過配水豎井在脈沖水流發(fā)生器的控制下向池內(nèi)脈沖式間歇進(jìn)水，使池內(nèi)泥渣一直處于周期性的膨脹懸浮和下沉壓縮狀態(tài)。 水流在穿過泥渣層時(shí)，其中已形成的絮凝體便被泥渣截留而去除，使水得到澄清。 脈沖作用可使懸浮層的工作穩(wěn)定，斷面上的

25、濃度分布均勻，加強(qiáng)了顆粒的接觸碰撞，從而改善混合絮凝的條件，提高了凈水效果。,脈沖澄清池,1. 預(yù)沉方式可選用自然沉淀或混凝沉淀工藝。 混凝沉淀的經(jīng)濟(jì)性優(yōu)于自然沉淀。斜板斜管技術(shù)用于自然沉淀或混凝沉淀后，能大大提高經(jīng)濟(jì)性。 2. 采用混凝工藝預(yù)沉?xí)r，應(yīng)注意絮凝劑的使用范圍。 3. 工業(yè)水處理澄清器對原水懸浮物有一定的適應(yīng)范圍，如機(jī)械攪拌或水力加速澄清池為3000 mg/L、懸浮澄清池為500mg/L；當(dāng)原水懸浮物大于上述數(shù)值時(shí)，就要考慮預(yù)沉。,七、預(yù)沉方式和系統(tǒng)選擇,一、定義 二、機(jī)理 1.阻力截留 2.重力沉降 3.接觸絮凝 三、過濾過程中的壓力降 四、濾料 五、影響過濾的因素 六、過濾

26、設(shè)備,第四節(jié) 過濾,水通過濾料床層時(shí)，其中的懸浮顆粒和膠體就被截留在濾料的表面和內(nèi)部空隙中，這種通過粒狀介質(zhì)層分離不溶物的方法稱為粒狀介質(zhì)過濾。 可用于活性炭吸附和離子交換等深度處理過程之前作為預(yù)處理，也可用于化學(xué)混凝和生化處理之后作為后處理過程。,一、定義,1. 阻力截留 2. 重力沉降 3. 接觸絮凝,二、機(jī)理,當(dāng)原水自上而下流過粒狀濾料層時(shí)，粒徑較大的懸浮顆粒首先被截留在表層濾料的空隙中，從而使此層濾料間的空隙越來越小，截污能力隨之變得越來越高，結(jié)果逐漸形成一層主要由被截留的固體顆粒構(gòu)成的濾膜，并由它起主要的過濾作用。 篩選作用的強(qiáng)度主要取決于表層濾料的最小粒徑和水中懸浮物的粒徑，并與過

27、濾速度有關(guān)。 懸浮物粒徑愈大，表層濾料和濾速愈小，就容易形成表層篩濾膜，濾膜的截污能力也愈高。,1.阻力截留,原水通過濾料層時(shí)，眾多的濾料表面提供了巨大的沉降面積。形成無數(shù)的小沉淀池，懸浮物極易在此沉降下來。 重力沉降的強(qiáng)度主要與濾料直徑和過濾速度有關(guān)。 濾料愈小，沉降面積愈大；濾速愈小，則水流愈平穩(wěn)，這些都有利于懸浮物的沉降。,2. 重力沉降,由于濾料具有巨大的表面積，它與懸浮物之間有明顯的物理吸附作用。 砂粒在水中常帶有表面負(fù)電荷，能吸附帶正電荷的鐵、鋁等膠體，從而在濾料表面形成帶正電荷的薄膜，并進(jìn)而吸附帶負(fù)電荷的黏土和多種有機(jī)物等膠體，在砂粒上發(fā)生接觸絮凝。 在大多數(shù)情況下，濾料表面對尚

28、未凝聚的膠體還起到接觸碰撞的媒介作用，促進(jìn)其凝聚過程。,3. 接觸絮凝,水流通過濾層的壓力降（水頭損失）、出水懸浮物含量是濾池運(yùn)行狀況的指標(biāo)。 濾池開始工作時(shí)，過濾介質(zhì)對水流的阻力一般只有幾百到幾千帕。隨著懸浮物在濾料顆粒間的小孔中和濾料表面漸漸堆積起來，濾層的水流阻力逐漸增大，過濾時(shí)的水頭損失也就隨之增大。 水頭損失是了解過濾過程的基礎(chǔ)。如果濾池進(jìn)出口的壓差保持不變，則隨著濾層污染深度的加深，濾速會逐漸減小，出水量就會漸漸降低；如果要保證出水量恒定，則此時(shí)必須不斷地調(diào)節(jié)閥門的開度，或用其它增大進(jìn)水壓力的辦法來增大其壓差。 當(dāng)濾池運(yùn)行到水頭損失達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，就應(yīng)停用進(jìn)行清洗。 濾池不能工作到

29、水頭損失過大的原因有： A. 防止濾層破裂，水質(zhì)變壞； B. 避免濾料污染嚴(yán)重，易結(jié)塊，反洗時(shí)不易洗凈； C. 設(shè)備耐壓一定，不能承受過高的壓力。,三、過濾過程中的壓力降,有石英砂、無煙煤屑、大理石粒等。 除應(yīng)考慮價(jià)廉易得外，還需考慮： （1）化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定 （2）機(jī)械強(qiáng)度足夠 （3）粒度合適,四、濾料,,石英砂,焦炭,,,沸石,陶瓷,在過濾過程中的主要參數(shù)是濾速、過濾周期和濾池的截污能力。 （1） 濾速 （2） 反洗效果 （3） 水流均勻性 （4） 過濾前水質(zhì) （5） 濾料污染狀況,五、影響過濾的因素,過濾過程是過濾層逐漸被懸浮物所飽和的過程，濾速的大小對截留懸浮物有影響。 濾速太

30、快，會促使已吸附的懸浮物剝落，導(dǎo)致水質(zhì)惡化和水頭損失增大，從而縮短過濾周期； 濾速太慢，會影響濾池單位過濾面積的出力，也影響水流中懸浮物顆粒向?yàn)V層顆粒表面輸送。 應(yīng)在具體條件下通過試驗(yàn)選定一個(gè)最佳的濾速。 對于過濾經(jīng)過混凝和澄清處理的水來說，濾速一般為10-12m/h。,（1）濾速,目的是除去已處于飽和狀態(tài)的濾層上吸附的懸浮物顆粒，恢復(fù)濾料的過濾能力?？克Φ臎_刷作用，而兼靠顆粒間相互摩擦和碰撞時(shí)產(chǎn)生的擦洗作用，使懸浮物從濾料顆粒表面脫落下來，并被反洗水流帶出濾池。 濾層膨脹現(xiàn)象：水自下向上流動時(shí)會推動或托起濾料顆粒。 濾層膨脹率：濾層膨脹后所增加的高度與膨脹前高度之比。--度量反洗強(qiáng)度。

31、 為了達(dá)到預(yù)期的反洗效果，需保持一定的膨脹率，一般大于18%（對一般砂濾池）。,（2）反洗效果,排水系統(tǒng)對水流均勻性影響最大。指安置在濾層下面，過濾時(shí)收集經(jīng)過濾的水，反洗時(shí)用來送入沖洗水的裝置。 小阻力排水系統(tǒng)： 使水流到濾池各部分時(shí)壓力損失的差別小。 水頭損失小，能耗低，節(jié)省動力。穩(wěn)定性差。 大阻力排水系統(tǒng)： 孔隙對水流的阻力遠(yuǎn)大于濾層和排水管道中的其它各種阻力。 穩(wěn)定性好，但動力消耗的大。,（3）水流均勻性,過濾前的水，若已經(jīng)混凝處理，則殘留在水中的懸浮物在過濾過程中具有較好的滲透性能，即能滲入到濾層的下層，產(chǎn)生接觸混凝過濾，從而提高了濾池的截污能力。 經(jīng)混凝處理后的水，愈

32、未經(jīng)混凝處理的水相比，水流經(jīng)濾層的阻力較小，約降低5%。,（4）過濾前水質(zhì),反洗時(shí)總有微量不易沖洗的污物殘留在濾池內(nèi)，導(dǎo)致濾料的污染。 濾料的污染會影響到濾池的運(yùn)行，出現(xiàn)過濾效果不好或過濾周期縮短。 必須進(jìn)行化學(xué)清洗。 一般用酸（鹽酸或硫酸）來清除碳酸鹽類、氫氧化鋁和氫氧化鐵等堿性物質(zhì)，用氫氧化鈉或碳酸鈉溶液來洗去有機(jī)物，必要時(shí)用氯水或漂白粉溶液。,（5）濾料污染狀況,(1) 普通快濾池 (2)虹吸濾池 (3)重力式無閥濾池 (4)壓力濾池,六、過濾設(shè)備,一、氣浮的原理 二、 特點(diǎn)及用途,第五節(jié) 氣浮,是利用高度分散的微小氣泡作為載體去除水中的懸浮物,使其隨氣泡升到水面而加以去除的方法。 氣浮

33、的對象是乳化油、疏水性細(xì)微固體懸浮物。 藥劑浮選法是在水中投加浮選劑，選擇性地將親水性的污染物變?yōu)槭杷?，從而能附在氣泡上，然后一起浮生到水面而加以去除的又一種水處理方法。 浮選的對象是親水性固體懸浮物、重金屬離子等。 兩者的理論基礎(chǔ)是相同的。,一、氣浮的原理,,,親水性和疏水性物質(zhì)與氣泡的接觸角,對細(xì)分散的親水性顆粒，需經(jīng)浮選劑處理，使被氣浮的物質(zhì)表面疏水化而附著于氣泡上，同時(shí)有促進(jìn)起泡的作用，使廢水中的空氣泡形成穩(wěn)定的小氣泡，從而有利于氣浮。 浮選劑大多數(shù)是由極性-非極性分子所組成，一般用-表示。圓頭表示極性基，尾端表示非極性基，有疏水性。 浮選劑的極性基團(tuán)能選擇性地被親水性物質(zhì)所吸附，非

34、極性基則朝向水，這樣親水性物質(zhì)的表面就被轉(zhuǎn)化成疏水性物質(zhì)而被黏附在空氣泡上，隨氣泡一起上浮到水面。 種類：松香胺、煤油產(chǎn)品、脂肪酸及鹽類等。,浮選劑,易于去除比重較輕的絮體及廢水中的纖維物。 對低濁度低溫水的處理效果較好。 對受污染的水體可取得較好的凈化效果 凈水效率高，排泥方便。 僅需15分鐘，而一般澄清設(shè)備需60-90分鐘。,二、特點(diǎn)及用途,,加壓溶氣氣浮流程,1吸水井；2加壓泵；3空氣機(jī)；4壓力溶氣罐；5減壓釋放閥；6浮上分液池； 7原水進(jìn)水管；8刮渣機(jī)；9集水系統(tǒng)；10填料層；11隔板,滅活水中絕大多數(shù)病原體，使水的微生物質(zhì)量滿足人類健康要求的技術(shù)，稱為消毒。 滅活原是用來指對病毒的

35、消滅。病毒是介于有生命的和無生命的之間的一種病原體，但必須在宿主內(nèi)才能“活”起來，因此不能用殺死一類的詞來表示病毒的消滅。 水經(jīng)過混凝、沉淀和過濾后也能除掉很多細(xì)菌，但由于水中的細(xì)菌很多，光靠這兩步還達(dá)不倒標(biāo)準(zhǔn)，還須用消毒來解決。,第六節(jié) 消毒,利用多孔性的固體物質(zhì)，使水中一種或多種物質(zhì)被吸附在固體表面。 用于除嗅、有機(jī)物、膠體、微生物及余氯等。,第七節(jié) 吸附,根據(jù)固體表面吸附力的不同，吸附分為物理吸附和化學(xué)吸附。 1.物理吸附：通過分子間力（范德華力）而產(chǎn)生的吸附。特點(diǎn)是沒有選擇性，吸附質(zhì)并不固定在吸附劑表面的專門格點(diǎn)上，在界面范圍內(nèi)可自由移動，吸附速度快。 2.化學(xué)吸附：通過化學(xué)鍵力等化學(xué)

36、作用而產(chǎn)生的吸附。特點(diǎn)是具有選擇性，吸附速度慢。 3.交換吸附：通過靜電引力作用，包括離子交換。其主要因素是離子電荷、水合半徑的大小。 幾種作用往往同時(shí)存在，一般低溫時(shí)物理吸附，高溫時(shí)化學(xué)吸附。,吸附類型,多孔或磨得很細(xì)的物質(zhì)，由于具有巨大的表面積，因而有明顯的吸附性能。 常用的吸附劑有：活性炭、磺化煤、沸石、活性白土、硅藻土、腐殖質(zhì)、焦炭、木炭、木屑等。 活性炭：在制造過程中，晶格間生成的空隙形成各種形狀和大小的細(xì)孔。吸附作用主要發(fā)生在細(xì)孔的表面上。其比表面積可達(dá)500-1700m2/g。 吸附量與比表面積、細(xì)孔的構(gòu)造和分布有關(guān)。,吸附劑,,活性炭細(xì)孔分布及作用圖,1.空氣曝氣法 2. 氯

37、氧 化 法 3.高錳酸鉀氧化法 4.接觸過濾法 5.離子交換法 6.化學(xué)沉淀法 7.混凝沉淀過濾法,第八節(jié) 除鐵和錳,是應(yīng)用最多的一種方法。 目的是為了向水中溶入氧，散去CO2提高pH值，使Fe2+向Fe3+轉(zhuǎn)化，然后形成Fe(OH)3的絮凝體沉淀過濾而除去。 錳砂過濾：3MnO2+O2=MnOMn2O7 MnOMn2O7+4Fe2++2H2O3MnO2+4Fe3++4OH- 速度大大加快，是一種催化劑。 曝氣的方式有：水射式曝氣、跌水曝氣、空氣壓縮機(jī)充氣、淋水或噴水曝氣、曝氣塔曝氣等。,1. 空氣曝氣法,2.氯氧化法 氯是比溶解氧更強(qiáng)的氧化劑，能迅速地將二價(jià)鐵氧化成三價(jià)鐵。 可減少反應(yīng)和

38、沉淀時(shí)間，簡化處理系統(tǒng)： 2Fe(HCO3)2+Cl2+Ca(HCO3)2=2Fe(OH)3+CaCl2+6CO2 在pH為4-10的范圍內(nèi)都可發(fā)生。 當(dāng)水中含銨鹽或含氮有機(jī)物時(shí)，加氯量增大。,2.氯氧化法,3.高錳酸鉀氧化法 比氯和氧更強(qiáng)烈的氧化劑，能迅速地將二價(jià)鐵氧化成三價(jià)鐵，生成密實(shí)的絮凝體，易于為砂濾池所截留。 用于硬度較大的含鐵地下水效果較好。,3.高錳酸鉀氧化法,4.接觸過濾法 以硫酸錳、氯化錳和高錳酸鉀反復(fù)處理錳砂、綠砂、人造沸石或其它陰離子交換劑，可使之表面附著一層高價(jià)錳的氧化物，當(dāng)含鐵水通過這種濾料時(shí)，二價(jià)鐵便被氧化除去。 適合于處理含鐵濃度不超過10mg/L的原水。,4.

39、接觸過濾法,5.離子交換法 水中溶解的亞鐵離子可用離子交換法除去，除去的過程和軟化法一樣。 適用于水需同時(shí)軟化的情況,5.離子交換法,6.化學(xué)沉淀法 加入石灰后，水中產(chǎn)生沉淀，然后直接由過濾除去。 在pH為8.0-8.5之間就可以發(fā)生反應(yīng)，一般要求一個(gè)密閉的壓力混合反應(yīng)器和壓力濾池系統(tǒng)。,6.化學(xué)沉淀法,7.混凝沉淀過濾法 當(dāng)?shù)叵滤杏袡C(jī)鐵或膠體狀鐵時(shí)，一般氧化法不能將鐵去除，需用混凝劑，通過混凝、沉淀、過濾可獲得良好的效果。,7.混凝沉淀過濾法,與除鐵相似。主要是將溶解的Mn2+氧化為不溶解的MnO2,從水中除掉。 要求條件比除鐵高：如用曝氣氧化法除錳時(shí)，須在水中加入石灰或堿，使pH略高于

40、10才能有效。,除錳,是化學(xué)水處理方法中的一大類，它把水中部分溶解雜質(zhì)以固態(tài)形式除去。 與離子交換相比，沒有酸堿的排放，有利于環(huán)境保護(hù)。 主要內(nèi)容： 一、石灰法處理降低水中暫硬和堿度 二、鎂劑除硅 三、石灰、蘇打、磷酸三鈉軟化,第九節(jié) 軟化處理,Ca(OH)2=Ca2++2OH- OH-+H+=H2O HCO3-=H++CO32- Ca2++CO32-=CaCO3 Mg2++2OH-=Mg(OH)2,石灰處理法,在凝聚石灰處理過程中加入還有MgO成分的藥劑，通過MgO離子與水中硅酸化合物的復(fù)雜反應(yīng)，達(dá)到去除硅酸的目的。,鎂劑除硅,石灰去除碳酸鹽硬度 純堿去除非碳酸鹽硬度 磷酸鈉去除剩余硬度,石灰、蘇打、磷酸三鈉軟化,