工業(yè)用水的預處.ppt

序言 第一節(jié) 水中懸浮物的預沉淀 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)用水的預處理,1. 預處理的任務和內容 2. 污染粒子尺寸和處理技術 3.原水預處理的水質要求,序言,預處理是指進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。 （1）去除懸浮物、膠體物和有機物； （2）降低生物物質，如浮游生物、藻類和細菌； （3）去除重金屬，如鐵、錳； （4）為減少除鹽設備的負擔，去除鈣鎂硬度和重碳酸鹽。,1. 預處理的任務和內容,懸浮雜質包括泥砂、蟲類、原生生物、藻類、細菌病毒、高分子有機物等； 粒徑在0.1mm以上的泥砂顆粒，沉積速率在7.5mm/s以上時可靠自然沉淀把其除去； 當粒徑為0.01mm時，沉積速率為0.075 mm/s，用自然沉降法就不經(jīng)濟了； 粒徑在0.001-1mm時的膠體溶液，必須用混凝技術。,2. 污染粒子尺寸和處理技術,（1）各種脫鹽裝置都有不同的預處理要求，應根據(jù)這些要求選擇合理的預處理系統(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.原水預處理的水質要求,（2）預處理水質超標時，脫鹽裝置就不能正常運行。 浮床進水濁度高時，會造成壓差增大，再生比耗高； 電滲析進口水濁度高時，壓差增大，產水量降低，耗電量增大，檢修周期變短； 高分子有機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，使濾池濾層結塊，濾層不易洗凈，影響出水濁度。,一、沉淀理論基礎 二、普通沉淀池 三、斜板斜管沉淀池 四、預沉方式和系統(tǒng)選擇,第一節(jié) 水中懸浮物的預沉淀,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,顆粒在沉降過程中呈離散狀態(tài),其形狀、尺寸和質量均不改變，下沉速度不受干擾。 -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，其尺寸、質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。,(2)絮凝沉降,顆粒在水中的濃度較大時，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，沉降過程實際上就是這個界面的下沉過程。 -高濁度水的沉淀、二次沉淀池后期的沉降。 當懸浮物質的數(shù)量占液體體積的1%左右時就會出現(xiàn)此現(xiàn)象。,(3)擁擠沉降,也稱作污泥濃縮。 顆粒在水中的濃度很高時會相互接觸。上層顆粒的重力作用可將下層顆粒間的水擠壓出界面，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個水深為H/n的沉淀池，則當沉淀區(qū)長度為原來長度的1/n時，就可處理與原來的沉淀池相同的水量，并達到完全相同的處理效果。-即池子越淺，越縮短時間。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藥劑來破壞膠體和懸浮物在水中形成的穩(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 1. 膠體的穩(wěn)定性和膠體結構 2. 混凝劑的作用機理 二、影響混凝的因素 三、混凝劑、助凝劑,混凝主要內容,a. 膠核：由數(shù)十個至數(shù)千個不溶于水的分散相物質分子組成的。 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，構成雙電層的內層。 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，構成雙電層的外層。,一、混凝的理論基礎 1.膠體的結構,d. 反離子吸附層：反離子與電位離子之間。當膠核運動時，它也隨著一起運動。構成膠團的固定層。 e. 反離子擴散層：固定層以外。電位離子對其引力較弱，不隨膠核一起運動，并有向水中擴散的趨勢。 f. 膠粒：固定層和擴散層之間的交接面稱為滑動面，滑動面以內的部分稱為膠粒。 g. 膠團：膠粒與擴散層一起構成了電中性的膠團。,h. 膠體的電動電位（電位） 當膠粒運動時，擴散層中的大部分反離子就會脫離膠團，向溶液主體擴散。其結果必然使膠粒產生剩余電荷，使膠粒與擴散層之間形成一個電位差。 -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，擴散層愈厚，愈高。,不同的化學藥劑能使膠體以不同的方式脫穩(wěn)，其機理可歸結為四種： （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，并使擴散層厚度縮小。-壓縮雙電層。 各種電解質壓縮能力是不同的。在濃度相同的條件下，破壞能力隨離子價的增高而加大。 Schulze-Hardy法則： 能力與離子價的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，用一價離子的濃度需要25-150mmol/L;二價離子需要0.5-2mmol/L；三價離子需要0.01-0.1mmol/L。,（1）壓縮雙電層,在電解質作用下膠團雙電層的變化,膠體表面對異號離子、異號膠?；蜴湢罡叻肿訋М愄栯姾傻牟课挥袕娏业奈阶饔谩?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，或者兩個同號膠粒吸附在同一個異號膠粒上，膠粒間就能連結、團聚成絮體而被除去。,（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 無機混凝劑溶于水時是放吸反應，水溫低時不利于混凝劑的水解； 水溫低時，水的黏度大，膠粒的布朗運動強度減弱，彼此間碰撞機會減少，不易凝聚。 水的黏度大時，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pH變化而效果下降。 3. 水質 當水的濁度較低，顆粒細小而均一，投加的混凝劑又少，僅靠混凝劑與懸浮微粒之間相互接觸，很難達到預期目的。-加大用量。 當水中濁度較高時，用量要控制適當。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。 水中的有機物質會降低混凝效果。,二、影響混凝的因素,1. 無機金屬鹽類混凝劑 2. 無機高分子絮凝劑 3. 有機高分子絮凝劑 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 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pH4時，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），產生多核羥基配合物，繼續(xù)水解。水解與縮聚交錯進行，生成聚合度極大的中性氫氧化鋁，最終沉淀。,1. 無機金屬鹽類混凝劑,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(OH)174+、Al8(OH)204+、 Al13(OH)345+ 等。 均發(fā)揮作用，其中以高價的聚合正離子作用尤為重要。 下圖是水中無其它復雜離子干擾時，濃度為10-4mol/L的鋁鹽在達到化學平衡時，各種水解產物的濃度與水的pH值間的關系。,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的網(wǎng)捕絮凝作用。 不同pH、雜質濃度下的作用： 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，網(wǎng)捕絮凝作用為主； C.在pH和投藥量適中時，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) 膠體復穩(wěn)； (4)混凝劑大到足以生成氫氧化物沉淀而對膠體產生網(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，凝聚方式以網(wǎng)捕作用最為有效，此時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隨膠體濃度的增大而降低； (2) 膠體濃度較高時，宜用電性中和和壓縮雙電層來脫穩(wěn)，此時最佳用量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計量關系； (3)膠體濃度很高時，用量低于(1)而高于(2)。此時用高分子絮凝劑比用無機金屬鹽更經(jīng)濟有效，其最佳用量與膠體濃度之間存在線性的化學計量關系； (4)不論使用何種絮凝劑，投加量都必須適當，量不足，達不到應有的混凝效果，量大則會造成膠體復穩(wěn)。,混凝投藥量與膠粒濃度和剩余濁度間的關系曲線,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，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. 無機高分子絮凝劑,兩個重要指標： A. 堿化度 B=OH/3Al 堿化度愈高，其分子量就愈高，黏結架橋能力愈好，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)應用范圍廣，對各種廢水都可以達到好的混凝效果。 (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，過量投加時也不會象硫酸鋁那樣造成水渾濁。 (3)適應的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，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，因此藥液對設備的侵蝕作用小。,聚合氯化鋁的優(yōu)點,簡稱聚鐵，F(xiàn)e(OH)n(SO4)3-n/2m。 是一種多羥基、多核絡合物，與聚合鋁鹽都是具有定堿化度的無機高分子聚合物，且作用機理也頗為相似。 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，對水質的適應范圍廣以及水解時消耗水中堿度少等一系列優(yōu)點。,（2）聚合硫酸鐵,是能夠發(fā)揮絮凝作用的天然或人工合成的有機高分子物質。 天然產物多屬蛋白質或多糖類化合物，如動物膠、淀粉、藻朊酸鈉等； 人工合成產品多是聚丙烯、聚乙烯類物質，如聚丙烯酰胺、聚丙烯酸鈉、聚乙烯亞胺等。,.有機高分子絮凝劑,水溶性的線性高分子聚合物。 按可離解基團的特性，可分： 陰離子型：-COOH、-SO3H、-OSO3H等； 陽離子型：-NH3OH、-NH2OH、-CONH3OH； 兩性型：同時含兩種基團； 非離子型：不能電離的非電解質。 分子呈鏈狀，并由很多鏈節(jié)組成，每一鏈節(jié)為一化學單體，各單體以共價鍵結合。 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)揮絮凝作用，往往不單獨使用，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，可單獨使用。,活化硅酸是在30年代后期開始在水處理中應用的。 活化硅酸實質上是硅酸鈉在加酸條件下水解聚合反應進行到一定程度的中間產物，其組分特征，如電荷、大小、結構，取決于水解反應起始的硅濃度、反應時間(從酸化到稀釋)和反應時的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生縮聚，產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條件下組分帶有負電荷，對膠體的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、反應以及絮凝體的分離三個階段。 水中起接觸絮凝作用的介質是呈懸浮狀態(tài)的泥渣。當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)定且均勻分布的泥渣區(qū)就成為決定澄清處理效果的關鍵。,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形成一層懸浮狀態(tài)的泥渣，當原水自下而上通過這一泥渣層時，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、機械加速澄清池,是利用機械攪拌作用來完成混合、泥渣循環(huán)和接觸絮凝過程的。 整個池體由一次混合反應區(qū)、二次混合反應區(qū)、導流筒、分離室和泥渣濃縮區(qū)等五個主要部分組成。 泥渣濃縮斗：排去多余的污泥； 機械刮泥機：清除池底污泥。 優(yōu)點：效率較高，運行比較穩(wěn)定，對原水水質和處理水量的變化適應性較強，操作比較方便。,機械加速攪拌澄清池,機械加速攪拌澄清池,四、水力循環(huán)澄清池,原水加混凝劑混合后，由池子底部中心進入池內，經(jīng)噴嘴噴出，進入上面的混合室、喉管和第一反應室。 噴嘴和混合室組成一個射流器，噴嘴高速水流把池子錐形底部含有大量礬花的泥水吸進混合室內，并和加藥后的原水混合，經(jīng)第一反應室喇叭口溢流出來，進入第二反應室中。 第一反應室和第二反應室構成了一個懸浮區(qū)，其中礬花發(fā)揮了接觸絮凝的作用，去除了進水中的細小懸浮物。 第二反應室出水進入分離室，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)噴嘴吸入與進水混合，在重復上述水流過程。,水力循環(huán)澄清池,五、懸浮澄清池,經(jīng)過混合反應后的原水由池底進入，在礬花懸浮層發(fā)生接觸絮凝作用，使進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，當超過一定高度時，則通過排泥窗口自動排入泥渣濃縮室，壓實后定期排除池外。 由于在進水量或水溫發(fā)生變化時，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,進水通過配水豎井在脈沖水流發(fā)生器的控制下向池內脈沖式間歇進水，使池內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，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，斷面上的濃度分布均勻，加強了顆粒的接觸碰撞，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)濟性優(yōu)于自然沉淀。斜板斜管技術用于自然沉淀或混凝沉淀后，能大大提高經(jīng)濟性。 2. 采用混凝工藝預沉時，應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范圍，如機械攪拌或水力加速澄清池為3000 mg/L、懸浮澄清池為500mg/L；當原水懸浮物大于上述數(shù)值時，就要考慮預沉。,七、預沉方式和系統(tǒng)選擇,一、定義 二、機理 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、過濾設備,第四節(jié) 過濾,水通過濾料床層時，其中的懸浮顆粒和膠體就被截留在濾料的表面和內部空隙中，這種通過粒狀介質層分離不溶物的方法稱為粒狀介質過濾。 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處理，也可用于化學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、機理,當原水自上而下流過粒狀濾料層時，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，結果逐漸形成一層主要由被截留的固體顆粒構成的濾膜，并由它起主要的過濾作用。 篩選作用的強度主要取決于表層濾料的最小粒徑和水中懸浮物的粒徑，并與過濾速度有關。 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，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。 重力沉降的強度主要與濾料直徑和過濾速度有關。 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，并進而吸附帶負電荷的黏土和多種有機物等膠體，在砂粒上發(fā)生接觸絮凝。 在大多數(shù)情況下，濾料表面對尚未凝聚的膠體還起到接觸碰撞的媒介作用，促進其凝聚過程。,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行狀況的指標。 濾池開始工作時，過濾介質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。如果濾池進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，則此時必須不斷地調節(jié)閥門的開度，或用其它增大進水壓力的辦法來增大其壓差。 當濾池運行到水頭損失達到一定數(shù)值時，就應停用進行清洗。 濾池不能工作到水頭損失過大的原因有： A. 防止濾層破裂，水質變壞； B. 避免濾料污染嚴重，易結塊，反洗時不易洗凈； C. 設備耐壓一定，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。 除應考慮價廉易得外，還需考慮： （1）化學性質穩(wěn)定 （2）機械強度足夠 （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 （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。 濾速太快，會促使已吸附的懸浮物剝落，導致水質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濾層顆粒表面輸送。 應在具體條件下通過試驗選定一個最佳的濾速。 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產生的擦洗作用，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。-度量反洗強度。 為了達到預期的反洗效果，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，過濾時收集經(jīng)過濾的水，反洗時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,反洗時總有微量不易沖洗的污物殘留在濾池內，導致濾料的污染。 濾料的污染會影響到濾池的運行，出現(xiàn)過濾效果不好或過濾周期縮短。 必須進行化學清洗。 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，用氫氧化鈉或碳酸鈉溶液來洗去有機物，必要時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、過濾設備,一、氣浮的原理 二、 特點及用途,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。 氣浮的對象是乳化油、疏水性細微固體懸浮物。 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。 兩者的理論基礎是相同的。,一、氣浮的原理,親水性和疏水性物質與氣泡的接觸角,對細分散的親水性顆粒，需經(jīng)浮選劑處理，使被氣浮的物質表面疏水化而附著于氣泡上，同時有促進起泡的作用，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。 浮選劑的極性基團能選擇性地被親水性物質所吸附，非極性基則朝向水，這樣親水性物質的表面就被轉化成疏水性物質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，而一般澄清設備需60-90分鐘。,二、特點及用途,加壓溶氣氣浮流程,1吸水井；2加壓泵；3空氣機；4壓力溶氣罐；5減壓釋放閥；6浮上分液池； 7原水進水管；8刮渣機；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，使水的微生物質量滿足人類健康要求的技術，稱為消毒。 滅活原是用來指對病毒的消滅。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菌，但由于水中的細菌很多，光靠這兩步還達不倒標準，還須用消毒來解決。,第六節(jié) 消毒,利用多孔性的固體物質，使水中一種或多種物質被吸附在固體表面。 用于除嗅、有機物、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吸附。 1.物理吸附：通過分子間力（范德華力）而產生的吸附。特點是沒有選擇性，吸附質并不固定在吸附劑表面的專門格點上，在界面范圍內可自由移動，吸附速度快。 2.化學吸附：通過化學鍵力等化學作用而產生的吸附。特點是具有選擇性，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。 幾種作用往往同時存在，一般低溫時物理吸附，高溫時化學吸附。,吸附類型,多孔或磨得很細的物質，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、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孔。吸附作用主要發(fā)生在細孔的表面上。其比表面積可達500-1700m2/g。 吸附量與比表面積、細孔的構造和分布有關。,吸附劑,活性炭細孔分布及作用圖,1.空氣曝氣法 2. 氯 氧 化 法 3.高錳酸鉀氧