工业用水的预处理.ppt

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1、第二章工业用水的预处理序序 言言第一节第一节 混凝混凝第二节第二节 沉淀与澄清沉淀与澄清第三节第三节 过滤过滤第四节第四节 气浮气浮第五节第五节 消毒消毒第六节第六节 吸附吸附第七节第七节 除铁和锰除铁和锰第八节第八节 沉淀沉淀序言1.预处理的任务2.污染粒子尺寸和处理技术3.原水预处理的水质要求1.预处理的任务 预处理是指进入离子交换装置或膜法脱盐装置前的预处理是指进入离子交换装置或膜法脱盐装置前的处理过程。包括凝聚、澄清、过滤、消毒等技术。处理过程。包括凝聚、澄清、过滤、消毒等技术。主要任务：主要任务：（1 1）去除悬浮物、胶体物和有机物；）去除悬浮物、胶体物和有机物；（2 2）降低生物物

2、质，如浮游生物、藻类和细菌；）降低生物物质，如浮游生物、藻类和细菌；（3 3）去除重金属，如铁、锰；）去除重金属，如铁、锰；（4 4）为减少除盐设备的负担，去除钙镁硬度和重碳酸盐。）为减少除盐设备的负担，去除钙镁硬度和重碳酸盐。2.污染粒子尺寸和处理技术悬浮杂质包括泥砂、虫类、原生生物、藻类、细菌病毒、悬浮杂质包括泥砂、虫类、原生生物、藻类、细菌病毒、高分子有机物等；高分子有机物等；粒径在粒径在0.1mm0.1mm以上的泥砂颗粒，沉积速率在以上的泥砂颗粒，沉积速率在7.5mm/s7.5mm/s以以上时可靠自然沉淀把其除去；上时可靠自然沉淀把其除去；当粒径为当粒径为0.01mm0.01mm时，沉

3、积速率为时，沉积速率为0.075mm/s0.075mm/s，用自然，用自然沉降法就不经济了；沉降法就不经济了；粒径在粒径在0.0010.0011mm1mm时的胶体溶液，必须用混凝技术。时的胶体溶液，必须用混凝技术。3.原水预处理的水质要求（1）各种脱盐装置都有不同的预处理要求，应根据这些要求选择合理的预处理系统。例如：例如：凝胶型树脂，正流再生床要求悬浮物小于凝胶型树脂，正流再生床要求悬浮物小于5ppm5ppm，浮床要求小于浮床要求小于1ppm,1ppm,游离氯小于游离氯小于0.1ppm0.1ppm；反渗透（中空纤维式）要求浊度小于反渗透（中空纤维式）要求浊度小于0.30.3。（2 2）预处理

4、水质超标时，脱盐装置就不能正常运行。）预处理水质超标时，脱盐装置就不能正常运行。例如：例如：浮床进水浊度高时，会造成压差增大，再生比耗高；浮床进水浊度高时，会造成压差增大，再生比耗高；电渗析进口水浊度高时，压差增大，产水量降低，耗电电渗析进口水浊度高时，压差增大，产水量降低，耗电量增大，检修周期变短；量增大，检修周期变短；高分子有机物会使凝胶型阴离子交换树脂污染，造成吸高分子有机物会使凝胶型阴离子交换树脂污染，造成吸收收SiOSiO2 2能力降低，正洗水量变大；能力降低，正洗水量变大；铁、锰等金属会使树脂中毒，造成再生比耗变大；铁、锰等金属会使树脂中毒，造成再生比耗变大；微生物类会影响混凝效果

5、，使滤池滤层结块，滤层不易微生物类会影响混凝效果，使滤池滤层结块，滤层不易洗净，影响出水浊度。洗净，影响出水浊度。第一节混凝 混凝混凝即是通过投加化学药剂来破坏胶体和悬浮物在即是通过投加化学药剂来破坏胶体和悬浮物在水中形成的稳定体系，使其聚集为具有明显沉降性能的絮凝水中形成的稳定体系，使其聚集为具有明显沉降性能的絮凝体，然后用重力沉降法予以分离。体，然后用重力沉降法予以分离。混凝过程包括凝聚和絮凝两个步骤，统称为混凝。混凝过程包括凝聚和絮凝两个步骤，统称为混凝。凝聚是指使胶体脱稳并聚集成微絮粒的过程；凝聚是指使胶体脱稳并聚集成微絮粒的过程；絮凝是指微絮粒通过吸附、卷带和桥连而成长为更大的絮凝是

6、指微絮粒通过吸附、卷带和桥连而成长为更大的絮体的过程。絮体的过程。一、胶体的稳定性和结构一、胶体的稳定性和结构1胶体的稳定性 水中的同种胶体微粒带有同号电荷，在静电斥力的作用下，不易相互聚集，具有一定的稳定性。2胶体的结构a.胶核：由数十个至数千个不溶于水的分散相物质分子组成的。胶核：由数十个至数千个不溶于水的分散相物质分子组成的。b.胶粒的电位离子：胶核的表面上选择性地吸附了胶粒的电位离子：胶核的表面上选择性地吸附了层带同号层带同号电荷的离子；其来源于胶核表层分子电离，或胶核从水中吸电荷的离子；其来源于胶核表层分子电离，或胶核从水中吸附来的。决定了胶粒的带电符号和电荷多少，构成双电层的附来的

7、。决定了胶粒的带电符号和电荷多少，构成双电层的内层。内层。c.反离子：电位离子层通过静电作用而吸引的水中相反电荷的反离子：电位离子层通过静电作用而吸引的水中相反电荷的离子，构成双电层的外层。离子，构成双电层的外层。d.反离子吸附层：反离子与电位离子之间。当胶核运动时，它反离子吸附层：反离子与电位离子之间。当胶核运动时，它也随着一起运动。构成胶团的固定层。也随着一起运动。构成胶团的固定层。e.反离子扩散层：固定层以外。电位离子对其引力较弱，不随反离子扩散层：固定层以外。电位离子对其引力较弱，不随胶核一起运动，并有向水中扩散的趋势。胶核一起运动，并有向水中扩散的趋势。f.胶粒：固定层和扩散层之间的

8、交接面称为滑动面，滑动胶粒：固定层和扩散层之间的交接面称为滑动面，滑动面以内的部分称为胶粒。面以内的部分称为胶粒。g.胶团：胶粒与扩散层一起构成了电中性的胶团。胶团：胶粒与扩散层一起构成了电中性的胶团。h.胶体的电动电位（胶体的电动电位（电位）电位）：当胶粒运动时，扩散层中当胶粒运动时，扩散层中的大部分反离子就会脱离胶团，向溶液主体扩散。其结的大部分反离子就会脱离胶团，向溶液主体扩散。其结果必然使胶粒产生剩余电荷，使胶粒与扩散层之间形成果必然使胶粒产生剩余电荷，使胶粒与扩散层之间形成一个电位差，其可反映胶粒带电的多少，衡量胶体稳定一个电位差，其可反映胶粒带电的多少，衡量胶体稳定性的大小。性的大

9、小。愈高，稳定性愈高。愈高，稳定性愈高。i.总电位（总电位（电位）：胶核表面的电位离子与溶液主体之电位）：胶核表面的电位离子与溶液主体之间的电位差。间的电位差。电位一定时，扩散层愈厚，电位一定时，扩散层愈厚，愈高。愈高。二、混凝机理二、混凝机理吸附电中和吸附架桥作用卷扫作用（网捕作用）压缩双电层 吸附电中和 胶胶体体表表面面对对异异号号离离子子、异异号号胶胶粒粒或或链链状状高高分分子子带带异异号号电电荷荷的的部部位位有有强强烈烈的的吸吸附附作作用用。由由于于这这种种吸吸附附作作用用中中和和了了它它的的部部分分或或全全部部电电荷荷，减减少少了了静静电电斥斥力力，因因而而容容易易与其它颗粒接近而相

10、互吸附。与其它颗粒接近而相互吸附。压缩双电层对扩散层有直接压缩作用对扩散层有直接压缩作用把一部分反离子压缩到吸附层使电动电位降低把一部分反离子压缩到吸附层使电动电位降低高价离子进入扩散或吸附层置换出低价离子使双电高价离子进入扩散或吸附层置换出低价离子使双电层中离子数降低层中离子数降低吸附架桥作用 若药剂是能吸附胶粒的链状高分子聚合物，或者若药剂是能吸附胶粒的链状高分子聚合物，或者两个同号胶粒吸附在同一个高分子链上，胶粒间就能连两个同号胶粒吸附在同一个高分子链上，胶粒间就能连结、团聚成絮体而被除去。结、团聚成絮体而被除去。卷扫作用（网捕作用）若药剂含金属离子，若药剂含金属离子，由于金属离子的水解

11、和聚由于金属离子的水解和聚合，会以水中的胶粒为晶合，会以水中的胶粒为晶核形成胶体状沉淀物，在核形成胶体状沉淀物，在这种沉淀物从水中析出的这种沉淀物从水中析出的过程中，会吸附和网捕胶过程中，会吸附和网捕胶粒而共同沉降下来。粒而共同沉降下来。三三 影响混凝的因素影响混凝的因素水温水温水温水温 水的水的水的水的pHpHpHpH、碱度、碱度、碱度、碱度水质水质水质水质 水 温无机混凝剂溶于水时是吸热反应，水温低时不利于无机混凝剂溶于水时是吸热反应，水温低时不利于混凝剂的水解。混凝剂的水解。水温低时，水的黏度大，胶粒的布朗运动强度减弱，水温低时，水的黏度大，胶粒的布朗运动强度减弱，彼此间碰撞机会减少，不

12、易凝聚；且水流阻力增大，彼此间碰撞机会减少，不易凝聚；且水流阻力增大，使絮凝体的形成长大受到阻碍，从而影响混凝效果。使絮凝体的形成长大受到阻碍，从而影响混凝效果。pH和碱度无机盐混凝剂对水的无机盐混凝剂对水的pHpH值都有一定的要求。如，值都有一定的要求。如，铝盐：铝盐：5.55.58.58.5；铁盐：；铁盐：pHpH 8.58.5 碱度对碱度对pHpH有缓冲作用，以保证铝、铁盐在水解有缓冲作用，以保证铝、铁盐在水解时不会引起时不会引起pHpH大幅度变化而混凝效果下降大幅度变化而混凝效果下降。水 质当水的浊度较低，颗粒细小而均一，投加的混凝剂又少，仅当水的浊度较低，颗粒细小而均一，投加的混凝剂

13、又少，仅靠混凝剂与悬浮微粒之间相互接触，很难达到预期目的，需靠混凝剂与悬浮微粒之间相互接触，很难达到预期目的，需加大用量。加大用量。当水中浊度较高时，用量要控制适当，防止过量而引起胶粒当水中浊度较高时，用量要控制适当，防止过量而引起胶粒再稳。再稳。对高浊度水，混凝剂主要起吸附架桥作用，用量随浊度的增对高浊度水，混凝剂主要起吸附架桥作用，用量随浊度的增加而增大。加而增大。水中的有机物质会降低混凝效果。水中的有机物质会降低混凝效果。四四 混凝剂混凝剂最常用的有：无机盐类、无机盐的聚合物、有机类化合物1.无机盐类混凝剂无机盐类混凝剂铝盐的水解铝盐的水解铝盐的水解铝盐的水解 当当pH4pH4，AlAl

14、3+3+以六水合铝离子以六水合铝离子 Al(HAl(H2 2O)O)6 6 3+3+为主要存在形态，为主要存在形态，pHpH升高，升高，发生水解：发生水解：Al(HAl(H2 2O)O)6 6 3+3+=Al(OH)(H2O)=Al(OH)(H2O)5 5 2+2+H+H+Al(OH)(HAl(OH)(H2 2O)O)5 5 2+2+=Al(OH)=Al(OH)2 2(H(H2 2O)O)4 4+H+H+Al(OH)Al(OH)2 2(H(H2 2O)O)4 4+=Al(OH)=Al(OH)3 3(H(H2 2O)O)3 3+H+H+当当 pH4pH4时，羟基合铝离子增加，各离子的羟基之间还可

15、能发生架桥连时，羟基合铝离子增加，各离子的羟基之间还可能发生架桥连接（羟基架桥），产生多核羟基配合物，继续水解。水解与缩聚交错进接（羟基架桥），产生多核羟基配合物，继续水解。水解与缩聚交错进行，生成聚合度极大的中性氢氧化铝，最终沉淀。行，生成聚合度极大的中性氢氧化铝，最终沉淀。OHOH2Al(OH)(H2Al(OH)(H2 2O)O)5 5 3+3+=(H=(H2 2O)O)4 4AlAl(HAlAl(H2 2O)O)4 4 4+4+2H+2H2 2O OOHOH 在铝盐的水溶液中，存在着：在铝盐的水溶液中，存在着：简单成分：简单成分：AlAl3+3+、AlOHAlOH2+2+、Al(OH)A

16、l(OH)2+2+、Al(OH)Al(OH)3 3、Al(OH)Al(OH)4 4等；等；聚合成分：聚合成分：AlAl6 6(OH)(OH)1414 4+4+、AlAl7 7(OH)(OH)1717 4+4+、AlAl8 8(OH)(OH)2020 4+4+、AlAl1313(OH)(OH)3434 5+5+等。等。其中以高价的聚合正离子作用尤为重要。其中以高价的聚合正离子作用尤为重要。图2-6 不同pH值相对应的三价铝水解产物2.无机盐的聚合物常见的有聚合铝、聚合铁等。常见的有聚合铝、聚合铁等。()聚合氯化铝聚合氯化铝 又又称称碱碱式式氯氯化化铝铝，并并不不是是单单一一分分子子的的化化合合物

17、物，而而是是同同一一类类有有不不同同形形态态的的化化合合物物，其其通通式式为为AlAl2 2(OH)(OH)n nClCl6-n6-n mm，其其中中n n为为 1-51-5，mm为为 1010的的 整整 数数。如如 AlAl2 2(OH)(OH)5 5ClCl、AlAl6 6(OH)(OH)1616ClCl2 2、AlAl1313(OH)(OH)3434ClCl5 5,以及以及AlAl2 2(OH)(OH)5 5ClCln n等，在水溶液中电离：等，在水溶液中电离：AlAl1313(OH)(OH)3434ClCl5 5 AlAl1313(OH)(OH)34345+5+5Cl+5Cl-铝、铁盐

18、的铝、铁盐的三种作用：三种作用：a.Ala.Al3+3+、FeFe3+3+和低聚合度高电荷的多核羟基配合物的和低聚合度高电荷的多核羟基配合物的稳凝稳凝稳凝稳凝聚作用聚作用聚作用聚作用；b.b.高聚合度羟基配合物的高聚合度羟基配合物的桥连絮凝作用桥连絮凝作用桥连絮凝作用桥连絮凝作用 c.c.以氢氧化物沉淀形式存在时的以氢氧化物沉淀形式存在时的网捕絮凝作用网捕絮凝作用网捕絮凝作用网捕絮凝作用。不同。不同pHpH、杂质浓度下的作用：杂质浓度下的作用：a.a.在在pHpH偏低、胶体及悬浮微粒浓度高、投药量尚不足的反偏低、胶体及悬浮微粒浓度高、投药量尚不足的反应初期，以脱稳凝聚为主；应初期，以脱稳凝聚为

19、主；b.b.在在pHpH较高、污染物浓度较低、投药量充分时，网捕絮凝较高、污染物浓度较低、投药量充分时，网捕絮凝作用为主；作用为主；c.c.在在pHpH和投药量适中时，桥连絮凝则成为主要的作用形式。和投药量适中时，桥连絮凝则成为主要的作用形式。聚合氯化铝的优点a a 应用范围广，对各种废水都可以达到好的混凝效果。应用范围广，对各种废水都可以达到好的混凝效果。b b 易快速形成大的矾花，沉淀性能好，投药量一般比硫酸铝易快速形成大的矾花，沉淀性能好，投药量一般比硫酸铝低，过量投加时也不会象硫酸铝那样造成水浑浊。低，过量投加时也不会象硫酸铝那样造成水浑浊。c c 适应的适应的PHPH值范围较宽值范围

20、较宽(在在5 59 9间间)，且处理后水的，且处理后水的pHpH值和碱值和碱度下降较小。度下降较小。d d 水温低时，仍可保持稳定的混凝效果。水温低时，仍可保持稳定的混凝效果。e e 其碱化度比铝盐、铁盐为高，因此药液对设备的侵蚀作用其碱化度比铝盐、铁盐为高，因此药液对设备的侵蚀作用小。小。（2 2）聚合硫酸铁）聚合硫酸铁 简称聚铁，简称聚铁，Fe(OH)Fe(OH)n n(SO(SO4 4)3-n/23-n/2 m m。是一种多羟基、多是一种多羟基、多核络合物，与聚合铝盐都是具有核络合物，与聚合铝盐都是具有定碱化度的无机高定碱化度的无机高分子聚合物，且作用机理也颇为相似。分子聚合物，且作用机

21、理也颇为相似。适宜水温适宜水温10105050，pH5.0pH5.08.58.5，但在但在pH4.0pH4.01111范范围内仍可使用。围内仍可使用。与普通铁铝盐相比，它具有投加剂量少，絮体生成与普通铁铝盐相比，它具有投加剂量少，絮体生成快，对水质的适应范围广以及水解时消耗水中碱度少等快，对水质的适应范围广以及水解时消耗水中碱度少等一系列优点。一系列优点。.有机类化合物主要是能够发挥絮凝作用的天然或人工合成的主要是能够发挥絮凝作用的天然或人工合成的有机高分子物质。有机高分子物质。天然产物多属蛋白质或多糖类化合物，如动物天然产物多属蛋白质或多糖类化合物，如动物胶、淀粉、藻朊酸钠等；胶、淀粉、藻朊

22、酸钠等；人工合成产品多是聚丙烯、聚乙烯类物质，如人工合成产品多是聚丙烯、聚乙烯类物质，如聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、聚乙烯亚胺等。聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、聚乙烯亚胺等。水溶性的线性高分子聚合物。水溶性的线性高分子聚合物。按可离解基团的特性，可分：按可离解基团的特性，可分：阴离子型：阴离子型：-COOH-COOH、-SO-SO3 3H H、-OSO-OSO3 3H H等；等；阳离子型：阳离子型：-NH-NH3 3OHOH、-NH-NH2 2OHOH、-CONH-CONH3 3OHOH；两性型：同时含两种基团；两性型：同时含两种基团；非离子型：不能电离的非电解质。非离子型：不能电离的非电解质。分子呈链

23、状，并由很多链节组成，每一链节为一化学单体，各单分子呈链状，并由很多链节组成，每一链节为一化学单体，各单体以共价键结合。体以共价键结合。聚合物的分子量是单体的分子量的总和，单体的总数称为聚合度。聚合物的分子量是单体的分子量的总和，单体的总数称为聚合度。作用作用-吸附架桥作用：吸附架桥作用：阴离子型絮凝剂只发挥絮凝作用，往往不单独使用，而与铝阴离子型絮凝剂只发挥絮凝作用，往往不单独使用，而与铝铁盐配合使用。铁盐配合使用。阳离子型絮凝剂发挥凝聚和絮凝作用，可单独使用。阳离子型絮凝剂发挥凝聚和絮凝作用，可单独使用。.活化硅酸活化硅酸是在上世纪活化硅酸是在上世纪3030年代后期开始在水处理中应用的。年

24、代后期开始在水处理中应用的。活化硅酸实质上是硅酸钠在加酸条件下水解聚合反应进活化硅酸实质上是硅酸钠在加酸条件下水解聚合反应进行到一定程度的中间产物，其组分特征，如电荷、大小、行到一定程度的中间产物，其组分特征，如电荷、大小、结构，取决于水解反应起始的硅浓度、反应时间结构，取决于水解反应起始的硅浓度、反应时间(从酸化从酸化到稀释到稀释)和反应时的和反应时的PHPH值。值。其组分为其组分为NaNa2 2O O.3SiO3SiO2 2.xHxH2 2O O，有效成分为硅酸钠。，有效成分为硅酸钠。其水解过程中游离出来的硅酸单体在溶液中产生缩聚，其水解过程中游离出来的硅酸单体在溶液中产生缩聚，产生羟基桥

25、连和氧基桥连，从而形成各种高分子的阴离产生羟基桥连和氧基桥连，从而形成各种高分子的阴离子，发展成为线状、分支链或球状颗粒等。子，发展成为线状、分支链或球状颗粒等。由于呈真溶液状态的活化硅酸在通常由于呈真溶液状态的活化硅酸在通常PHPH条件下组分带条件下组分带有负电荷，对胶体的混凝是通过吸附架桥使粒子粘连有负电荷，对胶体的混凝是通过吸附架桥使粒子粘连而完成的，只起絮凝作用，而不能起凝聚作用，因而而完成的，只起絮凝作用，而不能起凝聚作用，因而常被称为絮凝剂或助凝剂。常被称为絮凝剂或助凝剂。活化硅酸一般无商品出售，需在水处理现场制备，其活化硅酸一般无商品出售，需在水处理现场制备，其原因是活化硅酸在储

26、存时局析出硅胶而失去絮凝功能。原因是活化硅酸在储存时局析出硅胶而失去絮凝功能。无无机机类类低分子（现场投加）低分子（现场投加）三价金属三价金属盐盐铝盐铝盐硫酸铝、氯化铝、铝酸钠硫酸铝、氯化铝、铝酸钠铁盐铁盐硫酸铁、硫酸亚铁、氯化铁硫酸铁、硫酸亚铁、氯化铁二价金属二价金属盐盐镁盐镁盐硫酸镁、碳酸氢镁硫酸镁、碳酸氢镁锌盐锌盐氯化锌、硫酸锌氯化锌、硫酸锌高分子（预制）高分子（预制）阳离子型阳离子型聚合氯化铝、聚合硫酸铝聚合氯化铝、聚合硫酸铝阴离子型阴离子型活化硅酸活化硅酸有有机机类类表面活性物质表面活性物质阳离子型阳离子型十八烷胺醋酸盐、十八烷三甲基氨基氯化物十八烷胺醋酸盐、十八烷三甲基氨基氯化物阴

27、离子型阴离子型硬脂酸钠、油酸钠、十二烷基苯磺酸钠硬脂酸钠、油酸钠、十二烷基苯磺酸钠低聚合高分子（低聚合高分子（M=1000-M=1000-数万）数万）阳离子型阳离子型水溶性苯胺树脂、聚硫脲、聚乙烯亚胺水溶性苯胺树脂、聚硫脲、聚乙烯亚胺阴离子型阴离子型藻朊酸钠、羧四基纤维素钠藻朊酸钠、羧四基纤维素钠非离子型非离子型淀粉、水溶性尿素树脂淀粉、水溶性尿素树脂两性型两性型动物胶、蛋白质动物胶、蛋白质低聚合高分子低聚合高分子（M=M=数十万至数百万）数十万至数百万）阳离子型阳离子型聚乙烯吡啶类、乙烯吡啶共聚物聚乙烯吡啶类、乙烯吡啶共聚物阴离子型阴离子型聚丙烯酸钠、水解聚丙烯酰胺、马来酸共聚物聚丙烯酸钠、

28、水解聚丙烯酰胺、马来酸共聚物非离子型非离子型聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯pHpH调整剂调整剂石灰、碳酸钠、苛性钠、盐酸、硫酸石灰、碳酸钠、苛性钠、盐酸、硫酸其它辅助剂其它辅助剂高龄土、膨润土高龄土、膨润土第二节沉淀和澄清一、沉淀理论基础二、沉淀池三、澄清和澄清池四、预沉方式和系统选择一、沉淀理论基础悬浮颗粒在水中的沉降,根据其浓度及特性,可分为四种基本类型:(1)自由沉降(2)絮凝沉降(3)拥挤沉降(4)压缩沉降(1)自由沉降颗粒在沉降过程中呈离散状态,其形状、尺寸和质量均不改变，下沉速度不受干扰。如沉砂池中的沉降。(2)絮凝沉降 在沉降过程中各颗粒之间能相互黏结，其尺寸、质量

29、会随深度的增加而逐渐变大，沉速也增大。悬浮物的去除率与沉淀速度、深度有关。如：混凝沉淀池、初沉池的后期、二沉池中初期的沉降。(3)拥挤沉降 颗粒在水中的浓度较大时，其间相互靠得很近，在下颗粒在水中的浓度较大时，其间相互靠得很近，在下沉过程中彼此受到周围颗粒作用力的干扰，但颗粒间的相沉过程中彼此受到周围颗粒作用力的干扰，但颗粒间的相对位置不变，作为一个整体而成层沉降。对位置不变，作为一个整体而成层沉降。在清水和浑水之间形成明显的界面，沉降过程实际上在清水和浑水之间形成明显的界面，沉降过程实际上就是这个界面的下沉过程。就是这个界面的下沉过程。当悬浮物质的量占液体体积的当悬浮物质的量占液体体积的1%

30、1%左右时就会出现此现象。左右时就会出现此现象。如：高浊度水的沉淀、二次沉淀池后期的沉降。如：高浊度水的沉淀、二次沉淀池后期的沉降。(4)压缩沉降 也称作污泥浓缩。颗粒在水中的浓度很高时也称作污泥浓缩。颗粒在水中的浓度很高时会相互接触。上层颗粒的重力作用可将下层颗粒会相互接触。上层颗粒的重力作用可将下层颗粒间的水挤压出界面，使颗粒群被压缩。间的水挤压出界面，使颗粒群被压缩。浓缩的过程是不断排除孔隙水的过程。浓缩的过程是不断排除孔隙水的过程。如：沉淀池底部的污泥斗中或污泥浓缩池中。如：沉淀池底部的污泥斗中或污泥浓缩池中。二、沉淀池 根据沉淀池的结构类型可分为：根据沉淀池的结构类型可分为：1.1.

31、平流式沉淀池平流式沉淀池 2.2.竖流式沉淀池竖流式沉淀池 3.3.辐射式沉淀池辐射式沉淀池 4.4.斜板和斜管沉淀池斜板和斜管沉淀池平流式沉淀池竖流式沉淀池辐流式沉淀池斜板斜管沉淀池1-配水槽；2-穿孔墙；3-斜板或斜管；4-淹没孔口；5-水槽；6-排泥管；7-支架 理理想想沉沉淀淀池池的的水水平平流流速速u u0 0为为水水的的流流量量与与沉沉淀淀池池的的面面积积的的比比值值（Q/AQ/A），如如果果Q Q不不变变，则则增增大大A A，就就可可减减小小u u0 0，即即有有更更多多的的悬悬浮浮物物可可以以沉沉下下，提提高高了了沉沉淀淀效效率率。又又因因为为t=H/ut=H/u0 0，则则在

32、在保保持持u u0 0不不变变的的条条件件下下，随随着着有有效效深深度度H H的的减减小小，沉沉淀淀时时间间t t就就可可按按比比例例缩缩短，从而减小了沉淀池的体积。短，从而减小了沉淀池的体积。若若将将水水深深为为H H的的沉沉淀淀池池分分隔隔为为n n个个水水深深为为H/nH/n的的沉沉淀淀池池，则则当当沉沉淀淀区区长长度度为为原原来来长长度度的的1/1/n n时时，就就可可处处理理与与原原来来的的沉沉淀淀池池相相同同的的水水量量，并并达达到到完完全全相相同同的的处处理理效效果果，即即池池子子越越浅浅，越越缩缩短短时时间间。这就是浅池沉淀原理。这就是浅池沉淀原理。为为了了让让沉沉到到底底部部

33、的的污污泥泥便便于于去去除除，将将这这些些浅浅的的沉沉淀淀区区倾倾斜斜6060，以以使使污污泥泥顺顺利利滑滑下下，则则称称之之为为斜斜板板沉沉淀淀池池；若若将将沉沉淀淀区区内进一步分隔成波纹形管或蜂窝形板，则称之为斜管沉淀池。内进一步分隔成波纹形管或蜂窝形板，则称之为斜管沉淀池。三澄清和澄清池1.1.澄清澄清2.2.利用活性泥渣与混凝处理后的水进一步接触，加速沉淀速度的过程利用活性泥渣与混凝处理后的水进一步接触，加速沉淀速度的过程新形成的沉淀泥渣具有较大的表面积和吸附活性，称为活性泥渣。新形成的沉淀泥渣具有较大的表面积和吸附活性，称为活性泥渣。2.2.澄清池澄清池 特点：利用活性泥渣与原水进行

34、接触絮凝特点：利用活性泥渣与原水进行接触絮凝将反应池和沉淀池统一在一个设备将反应池和沉淀池统一在一个设备 分类：分类：机械加速澄清池机械加速澄清池是利用机械搅拌作用来完成混合、泥渣循环和接触絮凝过程的。是利用机械搅拌作用来完成混合、泥渣循环和接触絮凝过程的。水力循环澄清池水力循环澄清池利用水射器形成真空自动吸入活性泥渣与加药原水充分混合利用水射器形成真空自动吸入活性泥渣与加药原水充分混合水力循环澄清池机械搅拌加速澄清池四、预沉方式和系统选择1.1.预沉方式可选用自然沉淀或混凝沉淀工艺。预沉方式可选用自然沉淀或混凝沉淀工艺。混凝沉淀的经济性优于自然沉淀。斜板斜管技术用于自混凝沉淀的经济性优于自然

35、沉淀。斜板斜管技术用于自然沉淀或混凝沉淀后，能大大提高经济性。然沉淀或混凝沉淀后，能大大提高经济性。2.2.采用混凝工艺预沉时，应注意絮凝剂的使用范围。采用混凝工艺预沉时，应注意絮凝剂的使用范围。3.3.工业水处理澄清器对原水悬浮物有一定的适应范围，工业水处理澄清器对原水悬浮物有一定的适应范围，如机如机械搅拌或水力加速澄清池为械搅拌或水力加速澄清池为3000 mg/L3000 mg/L、悬浮澄清池、悬浮澄清池500mg/L500mg/L；当原水悬浮物大于上述数值时，就要考虑预沉。；当原水悬浮物大于上述数值时，就要考虑预沉。第三节第三节 过滤过滤水通过滤料床层时，其中的悬浮颗粒和胶体水通过滤料床

36、层时，其中的悬浮颗粒和胶体就被截留在滤料的表面和内部空隙中，这种通过就被截留在滤料的表面和内部空隙中，这种通过粒状介质层分离不溶物的方法称为粒状介质过滤。粒状介质层分离不溶物的方法称为粒状介质过滤。可用于活性炭吸附和离子交换等深度处理过可用于活性炭吸附和离子交换等深度处理过程之前作为预处理，也可用于化学混凝和生化处程之前作为预处理，也可用于化学混凝和生化处理之后作为后处理过程。理之后作为后处理过程。一一 原理原理 阻力截留阻力截留阻力截留阻力截留 当原水自上而下流过粒状滤料层时，粒径较大的悬浮颗粒当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滤料的空隙中，从而使此层滤料间的

37、空隙越来越首先被截留在表层滤料的空隙中，从而使此层滤料间的空隙越来越小，截污能力随之变得越来越高，结果逐渐形成一层主要由被截留小，截污能力随之变得越来越高，结果逐渐形成一层主要由被截留的固体颗粒构成的滤膜，并由它起主要的过滤作用。的固体颗粒构成的滤膜，并由它起主要的过滤作用。重力沉降重力沉降重力沉降重力沉降 原水通过滤料层时，众多的滤料表面提供了巨大的沉降面原水通过滤料层时，众多的滤料表面提供了巨大的沉降面积。形成无数的小沉淀池，悬浮物极易在此沉降下来。积。形成无数的小沉淀池，悬浮物极易在此沉降下来。接触絮凝接触絮凝接触絮凝接触絮凝 由于滤料具有巨大的表面积，它与悬浮物之间有明显的物由于滤料具

38、有巨大的表面积，它与悬浮物之间有明显的物理吸附作用。此外，砂粒在水中常带有表面负电荷，能吸附带正电理吸附作用。此外，砂粒在水中常带有表面负电荷，能吸附带正电荷的铁、铝等胶体，从而在滤料表面形成带正电荷的薄膜，并进而荷的铁、铝等胶体，从而在滤料表面形成带正电荷的薄膜，并进而吸附带负电荷的黏土和多种有机物等胶体，在砂粒上发生接触絮凝。吸附带负电荷的黏土和多种有机物等胶体，在砂粒上发生接触絮凝。二二 滤料滤料 常用滤料有石英砂、无烟煤屑、大理石粒等。除常用滤料有石英砂、无烟煤屑、大理石粒等。除应考虑价廉易得外，还需考虑：应考虑价廉易得外，还需考虑：（1 1）化学性质稳定；）化学性质稳定；（2 2）机

39、械强度足够；）机械强度足够；（3 3）粒度合适）粒度合适 三三 影响过滤的因素影响过滤的因素滤速滤速 滤速太快，会促使已吸附的悬浮物剥落，导致水质恶滤速太快，会促使已吸附的悬浮物剥落，导致水质恶化和水头损失增大，从而缩短过滤周期；滤速太慢，会影化和水头损失增大，从而缩短过滤周期；滤速太慢，会影响滤池单位过滤面积的出力，也影响水流中悬浮物颗粒向响滤池单位过滤面积的出力，也影响水流中悬浮物颗粒向滤层颗粒表面输送。对于过滤经过混凝和澄清处理的水来滤层颗粒表面输送。对于过滤经过混凝和澄清处理的水来说，滤速一般为说，滤速一般为101012m/h12m/h。反洗效果反洗效果反洗的目的是除去已处于饱和状态的

40、滤层上吸附的悬浮反洗的目的是除去已处于饱和状态的滤层上吸附的悬浮物颗粒，恢复滤料的过滤能力。物颗粒，恢复滤料的过滤能力。水流均匀性水流均匀性 排水系统对水流均匀性影响最大。排水系统对水流均匀性影响最大。过滤前水质过滤前水质 过滤前的水，若已经混凝处理，则残留在水中的悬浮物过滤前的水，若已经混凝处理，则残留在水中的悬浮物在过滤过程中具有较好的渗透性能，即能渗入到滤层的下层，在过滤过程中具有较好的渗透性能，即能渗入到滤层的下层，产生接触混凝过滤，从而提高了滤池的截污能力。产生接触混凝过滤，从而提高了滤池的截污能力。滤料污染状况滤料污染状况反洗时总有微量不易冲洗的污物残留在滤池内，导致滤反洗时总有微

41、量不易冲洗的污物残留在滤池内，导致滤料的污染，影响滤池的运行，出现过滤效果不好或过滤周期料的污染，影响滤池的运行，出现过滤效果不好或过滤周期缩短。缩短。可采用进行化学清洗。可采用进行化学清洗。四、过滤设备四、过滤设备第四节第四节 气浮气浮一一 气浮与浮选气浮与浮选二二 气浮的原理气浮的原理三三 气浮设备气浮设备四四 特点及用途特点及用途一、气浮与浮选一、气浮与浮选气浮气浮气浮气浮是利用高度分散的微小气泡作为载体去除水中的悬浮物，是利用高度分散的微小气泡作为载体去除水中的悬浮物，使其随气泡升到水面而加以去除的方法。使其随气泡升到水面而加以去除的方法。气浮的对象是乳化油、疏水性细微固体悬浮物。气浮

42、的对象是乳化油、疏水性细微固体悬浮物。浮选浮选浮选浮选 是是在在水水中中投投加加浮浮浮浮选选选选剂剂剂剂，选选择择性性地地将将亲亲水水性性的的污污染染物物变变为为疏疏水水性性，从从而而能能附附在在气气泡泡上上，然然后后一一起起浮浮生生到到水水面面而而加加以以去去除除的又一种水处理方法。的又一种水处理方法。浮选的对象是亲水性固体悬浮物、重金属离子等。浮选的对象是亲水性固体悬浮物、重金属离子等。浮选剂浮选剂浮选剂浮选剂 对对细细分分散散的的亲亲水水性性颗颗粒粒，需需经经浮浮选选剂剂处处理理，使使被被气气浮浮的的物物质质表表面面疏疏水水化化而而附附着着于于气气泡泡上上，同同时时有有促促进进起起泡泡的

43、的作作用用，使使废废水水中中的的空空气气泡泡形形成成稳稳定定的的小小气气泡泡，从从而而有有利利于于气气浮浮。浮浮选选剂剂大大多多数数是是由由极极性性-非非极极性性分分子子所所组组成成，极极性性基基团团能能选选择择性性地地被被亲亲水水性性物物质质所所吸吸附附，非非极极性性基基则则朝朝向向水水，这这样样亲亲水水性性物物质质的的表表面面就就被被转转化化成成疏疏水水性性物物质质而而被被黏黏附附在在空空气气泡泡上上，随随气气泡泡一一起起上上浮浮到水面。到水面。种类：松香胺、煤油产品、脂肪酸及盐类等种类：松香胺、煤油产品、脂肪酸及盐类等 二、气浮的原理二、气浮的原理 实现气浮分离过程的必要条件是使杂质能够

44、黏附实现气浮分离过程的必要条件是使杂质能够黏附在气泡上，这是一个涉及到气、液、固三相介质的问在气泡上，这是一个涉及到气、液、固三相介质的问题。颗粒能否黏附到气泡上去，取决于水对该种颗粒的题。颗粒能否黏附到气泡上去，取决于水对该种颗粒的润湿性。一般是疏水性颗粒易于与气泡黏附，而亲水性润湿性。一般是疏水性颗粒易于与气泡黏附，而亲水性颗粒难以与气泡黏附。颗粒难以与气泡黏附。水对各种物质润湿性大小可用水对各种物质润湿性大小可用它们与水的接触角它们与水的接触角来衡量。来衡量。9090。为亲水性物质，为亲水性物质，9090。为疏水性物质。为疏水性物质。并非所有物质都能黏附到气泡上并非所有物质都能黏附到气泡

45、上 0 0，不能气浮；不能气浮；9090。，附着不牢易于分离；附着不牢易于分离；180180。，易气浮，如乳化油。易气浮，如乳化油。三三 气浮设备气浮设备 气浮设备按气泡产生的方法分：气浮设备按气泡产生的方法分：(1)(1)加压溶气气浮加压溶气气浮 (2)(2)叶轮气浮叶轮气浮 (3)(3)曝气气浮曝气气浮 (4)(4)射流气浮射流气浮 (5)(5)电解气浮等电解气浮等 四四 特点及用途特点及用途易于去除比重较轻的絮体及废水中的纤维物。对低浊度低易于去除比重较轻的絮体及废水中的纤维物。对低浊度低温水的处理效果较好。对受污染的水体可取得较好的净化温水的处理效果较好。对受污染的水体可取得较好的净化

46、效果；净水效率高，排泥方便。效果；净水效率高，排泥方便。处理时间短，仅需处理时间短，仅需1515分钟，而一般澄清设备需分钟，而一般澄清设备需60609090分钟分钟。第五节消毒 灭灭活活水水中中绝绝大大多多数数病病原原体体，使使水水的的微微生生物物质质量满足人类健康要求的技术，称为消毒。量满足人类健康要求的技术，称为消毒。水水经经过过混混凝凝、沉沉淀淀和和过过滤滤后后也也能能除除掉掉很很多多细细菌菌，但但由由于于水水中中的的细细菌菌很很多多，光光靠靠这这两两步步还还达达不不倒标准，还须用消毒来解决。倒标准，还须用消毒来解决。水的消毒是通过消毒剂来完成的水的消毒是通过消毒剂来完成的,消毒剂可分为

47、四类消毒剂可分为四类:1)1)氧化剂；氧化剂；2)2)金、银、汞等重金属离子，铜离子能杀死藻类；金、银、汞等重金属离子，铜离子能杀死藻类；3)3)阳离子表面活性剂季铵类与吡啶嗡的化合物；阳离子表面活性剂季铵类与吡啶嗡的化合物；4)4)物理媒剂：紫外线（物理媒剂：紫外线（=253.7=253.7265nm 265nm）紫外线消毒是目前高纯饮用水及各种饮料常用方法。紫外线消毒是目前高纯饮用水及各种饮料常用方法。水中菌类微生物受到紫外线照射后，紫外光谱能量被细水中菌类微生物受到紫外线照射后，紫外光谱能量被细菌的核酸所吸收，并使核酸结构破坏，影响其新陈代谢过程菌的核酸所吸收，并使核酸结构破坏，影响其新

48、陈代谢过程而死亡。而死亡。紫外线波长为紫外线波长为200-300200-300nmnm时消毒效果最好，时消毒效果最好，260260最佳。最佳。第六节第六节 吸吸 附附 利用多孔性的固体物质，使水中一种或多种物质被吸附在固体表面。用于除嗅、有机物、胶体、微生物及余氯等。一、一、吸附类型吸附类型物理吸附物理吸附 通过分子间力（范德华力）而产生的吸附。特点是没有通过分子间力（范德华力）而产生的吸附。特点是没有选择性，吸附质并不固定在吸附剂表面的专门格点上，在界选择性，吸附质并不固定在吸附剂表面的专门格点上，在界面范围内可自由移动，吸附速度快。面范围内可自由移动，吸附速度快。化学吸附化学吸附通过化学键

49、力等化学作用而产生的吸附。特点是具有选通过化学键力等化学作用而产生的吸附。特点是具有选择性，吸附速度慢。择性，吸附速度慢。交换吸附交换吸附通过静电引力作用，包括离子交换。通过静电引力作用，包括离子交换。几种作用往往同时存在，一般低温时物理吸附，高温时几种作用往往同时存在，一般低温时物理吸附，高温时化学吸附。化学吸附。二、二、吸附剂吸附剂常用的吸附剂有：活性炭、磺化煤、沸石、活性常用的吸附剂有：活性炭、磺化煤、沸石、活性白土、硅藻土、腐殖质、焦炭、木炭、木屑等。白土、硅藻土、腐殖质、焦炭、木炭、木屑等。多孔或磨得很细的物质，由于具有巨大的表面积，多孔或磨得很细的物质，由于具有巨大的表面积，因而有

50、明显的吸附性能。吸附量与比表面积、细因而有明显的吸附性能。吸附量与比表面积、细孔的构造和分布有关。孔的构造和分布有关。吸附剂的再生：加热法、蒸汽法、溶剂法、臭氧吸附剂的再生：加热法、蒸汽法、溶剂法、臭氧氧化法、生物法等。氧化法、生物法等。第七节除铁和锰1.1.空气曝气法空气曝气法 6.6.化学沉淀法化学沉淀法2.2.氯氧化法氯氧化法 7.7.混凝沉淀过滤法混凝沉淀过滤法3.3.高锰酸钾氧化法高锰酸钾氧化法 8.8.电解法电解法4.4.接触过滤法接触过滤法 9.9.用铁细菌处理用铁细菌处理5.5.离子交换法离子交换法 10.10.稳定处理稳定处理1.空气曝气法是应用最多的一种方法。是应用最多的一