給水工程14-15復(fù)習(xí)資料(共6頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 第十四章    給水處理概論14.1 水源水質(zhì) 14.1.1 原水中的雜質(zhì) 1、水源水中的雜質(zhì)來源不外乎兩種來源：一是自然過程； 二是認為因素。 2、水中雜質(zhì)按尺寸大小可分為懸浮物、膠體、溶解物三類。 3、懸浮物尺寸較大，易于在水中上浮或下沉。上浮或下沉主要與雜質(zhì)自身密度有關(guān)。 4、水中所存在的膠體主要粘土、某些細菌及病毒、腐殖質(zhì)及蛋白質(zhì)等。工業(yè)廢水排入水體，會引入各式各樣膠體或有機高分子物質(zhì)。 5、懸浮物和膠體是使水體產(chǎn)生渾濁

2、現(xiàn)狀的根源。 6、溶解雜質(zhì)包括無機物和有機物兩類。無機溶解物是指水中所含的無機低分子和離子。它們與水所構(gòu)成的均勻體系，外觀透明，屬于真溶液。有的無機溶解物可使水產(chǎn)生色、臭、味。 7、天然水中的溶解氣體主要是氧、氮、二氧化碳，有時也含有少量的硫化氫。 8、天然水中的氧主要來源于空氣中氧的溶解、部分來自藻類和其他水生生物的光合作用。 9、地表水中溶解氧的量與水溫、水壓及水中有機物含量有關(guān)。 10、地表水中二氧化碳主要來源于有機物的分解。地下水中二氧化碳除來源于有機物的分解外，還有在地層中所進行的化學(xué)反應(yīng)。 11、水中氮主要來自空氣中氮的溶

3、解，部分有機物的分解及含氮 化合物的細菌還原等生化過程的產(chǎn)物。 12、水中硫化氫的存在與某些含硫礦物的還原及水中有機物腐爛有關(guān)。 13、天然水中所含主要陽離子有鈣離子、鎂離子、鈉離子；主要陰離子有碳酸氫根、硫酸根、氯離子。 14.1.2 各種天然水源的水質(zhì)特點 14、地下水：1）水質(zhì)清澈，且水源不易受外界污染和氣溫影響； 2）水質(zhì)、水溫較穩(wěn)定； 3）含鹽量高于地表水； 4）硬度高于地表水； 5）地下水中的鐵、錳含量較高，但鐵比錳少。 15、江河水：1）易受自然條件影響。水中懸浮物和膠態(tài)

4、雜質(zhì)含量較多，濁度高于地下水； 2）含鹽量和硬度較低； 3）水質(zhì)、水溫不穩(wěn)定，水質(zhì)易受污染。 16、湖泊水及水庫水：1）主要由河水供給，水質(zhì)與河水類似； 2）水流動性小，貯存時間長，經(jīng)長期自然沉淀，濁度低； 3）一般含有較多藻類； 4）水生物殘骸沉積于湖底，產(chǎn)生腐殖，使水質(zhì)惡化，湖水也易受廢水污染； 5）含鹽量比河水高。 17、湖泊按含鹽量分，可分為咸水湖、微咸水湖、淡水湖。 18、海水的主要特點是含鹽量高。 14.1.3 受污染水源中的雜質(zhì) 19、按污染物毒性分為有毒污染物

5、和無毒污染物。 20、解決水污染的辦法：一是保護水源，控制污染源； 二是強化水處理工藝。  14.2 水質(zhì)標準 1、水質(zhì)標準是用水對象所要求的各項水質(zhì)參數(shù)應(yīng)達到的指標和限值。水質(zhì)參數(shù)指能夠反映水的使用性質(zhì)的量。 14.2.1 生活飲用水衛(wèi)生標準 2、我國水質(zhì)標準主要分為以下四類：一類感官性狀方面要求； 二類是對人體健康有益但不希望過量的化學(xué)物質(zhì)； 三類是對人體健康無益但一般情況下毒性也很低的物質(zhì)； 四類是有毒物質(zhì)。 3、當兩種元素在人體內(nèi)所引起的共同作用大于同樣含量

6、下兩者分別所起的作用之和時，稱為協(xié)同作用。 4、當兩種元素共同作用使其中一種或兩種分別所起的作用受到削弱時，稱為拮抗作用。  14.3 給水處理方法概述 1、給水處理的任務(wù)是通過必要的處理方法去除水中的雜質(zhì)，使之符合生活飲用水或工業(yè)用水所要求的水質(zhì)。 2、澄清工藝通常包括混凝、沉淀和過濾。處理對象主要是水中懸浮物和膠體雜質(zhì)。 3、目前我國主要采用的除臭、除味的方法有活性炭吸附法、氧化法、曝氣法、微濾機法、氣浮法等 4、常用除鐵、錳的方法是接觸氧化法和自然氧化法。 5、除氟的方法基本有兩類：一是投加硫酸鋁、

7、氯化鋁或堿式氯化鋁等使氟化物產(chǎn)生沉淀； 二是利用活性氧化鋁或磷酸三鈣等進行吸附交換。 6、軟化的處理對象主要是水中的鈣、鎂離子。軟化方法主要有：離子交換法和藥劑軟化法。 7、淡化和除鹽主要的處理對象是水中各種溶解鹽類，包括陰、陽離子。主要方法有：蒸餾法、離子交換法、電滲析法和反滲透法等。8、對于不受污染的天然地表水而言，飲用水的處理對象主要是去除水中的懸浮物、膠體和致病微生物。常規(guī)的處理工藝混凝、沉淀、過濾、消毒就十分有效。 9、預(yù)處理和深度處理的主要對象是水中的有機污染物，主要用于飲用水處理廠。 10、預(yù)處理的主要方法有：粉末活性炭吸附法、臭

8、氧或高錳酸鉀氧化法、生物氧化法。 11、深度處理的主要方法：粒狀活性炭吸附法、臭氧-粒狀活性炭聯(lián)用法或生物活性炭法、化學(xué)氧化法、光化學(xué)氧化法、膜慮法等。 14.4  反應(yīng)器 1、物料衡算方程    變化量=輸入量-輸出量+反應(yīng)量 2、對于上述方程的幾點說明：1）如果反應(yīng)區(qū)內(nèi)，組分i的濃度不隨時間變化，則濃度變化速率=0，稱為穩(wěn)定狀態(tài)； 2）物質(zhì)的輸入和輸出，是由質(zhì)量傳遞引起的； 3）反應(yīng)速率一般指化學(xué)反應(yīng)速率，由化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)決定。 3、物質(zhì)的輸入和輸出是質(zhì)量傳遞的

9、結(jié)果。傳遞機理可分：主流傳遞（物質(zhì)隨水流主體而移動）、分子傳遞（由于濃度梯度引起的傳遞）、紊流擴散傳遞（物質(zhì)隨紊流而移動）。 4、主流傳遞與液體中物質(zhì)濃度分布無關(guān)，而與流速有關(guān)。傳遞速度與流速相等，方向與水流方向一致。 5、在紊流狀態(tài)下，液體質(zhì)點不僅具有隨水流前進的運動，還具有上下左右的脈動，且伴有渦旋。紊流擴散傳質(zhì)速度也與濃度梯度成正比。 6、完全混合間歇式反應(yīng)器（CMB）：反應(yīng)物投入反應(yīng)器后，通過攪拌使使容器內(nèi)物質(zhì)均勻混合，同時進行反應(yīng)，直至反應(yīng)產(chǎn)物達到預(yù)期要求時停止操作，排除反應(yīng)物。在整個過程中，既無新的反應(yīng)物自外界投入，也無反應(yīng)產(chǎn)物排除容器外。 

10、7、完全混合連續(xù)式反應(yīng)器（CSTR）：當反應(yīng)物投入反應(yīng)器后，經(jīng)攪拌立即與反應(yīng)器內(nèi)的物料達到完全均勻混合。新的反應(yīng)物連續(xù)輸入，反應(yīng)產(chǎn)物也連續(xù)輸出。 8、推流型反應(yīng)器（PF）：反應(yīng)器內(nèi)的物料以相同流速平行流動，而無擴散作用。物料濃度在垂直于液流方向完全均勻，而沿著液流方向?qū)l(fā)生變化。這是紅流型唯一的質(zhì)量傳遞就是平行流動的主流傳遞。 第十五章   混凝15.1  混凝的機理 1、混凝：通過投加化學(xué)藥劑使水中膠體顆粒和細小的懸浮顆粒相互聚集的過程。簡而言之就是水中膠體粒子以及微小懸浮物的聚集過程。 1、膠體的穩(wěn)定

11、性是指膠體粒子在水中長期保持分散懸浮狀態(tài)的特征。 2、膠體的穩(wěn)定性分為動力學(xué)穩(wěn)定（指膠體顆粒布朗運動對抗重力影響的能力）和聚集穩(wěn)定（指膠體粒子之間不能相互聚集的特征）。 3、對憎水性膠體而言，聚集穩(wěn)定性主要決定于膠體顆粒表面的動電位，動電位愈高，同性電荷排斥力就愈大；對親水性膠體而言，聚集穩(wěn)定性主要是由于水化膜的阻礙。4、硫酸鋁是使用歷史最久，應(yīng)用最為廣泛的一種無極混凝劑。目前最常用的混凝劑即為鋁鹽和鐵鹽。 5、硫酸鋁作為混凝劑的原理：硫酸鋁溶于水后，立即解離出鋁三價離子。在一定條件下，鋁三價離子經(jīng)過水解、聚合和配合反應(yīng)可形成多種形態(tài)的配合物或聚合物以及氫氧化鋁。

12、各種物質(zhì)的組成成分的含量的多少以至存在與否，決定于鋁離子水解的條件，包括水溫、pH、鋁鹽投加量等。 6、混凝劑對水中膠體粒子的混凝作用（即膠體脫穩(wěn)的原理）主要有三種：吸附架橋、電性中和和卷掃作用。 7、電性中和作用：指膠體粒子表面對異號離子、異號膠?；蜴湢罡叻肿訋М愄栯姾傻牟课挥袕娏业奈阶饔?，由于這種吸附作用中和了它的部分或全部電荷，降低了動電位，減少了靜電斥力，因而容易與其他顆粒相互接近而互相吸附。 吸附架橋：向水中投加高分子化學(xué)藥劑，高分子的一端吸附另一膠體粒子聚集成為更大的聚集體而脫穩(wěn)聚沉，此時膠體粒子之間并不直接脫穩(wěn)，高分子物質(zhì)在這里起了膠粒與膠粒之間相

13、互結(jié)合的橋梁作用。 網(wǎng)捕或卷掃：當鋁鹽或鐵鹽投加量很大而形成大量氫氧化物沉淀時，可以網(wǎng)捕、卷掃水中膠粒以致產(chǎn)生沉淀分離的作用。 8、壓縮雙電層作用不能解釋混凝劑投加過量膠體重新穩(wěn)定的現(xiàn)象；吸附架橋作用對膠體的長度有一定的要求，起架橋作用的高分子都是線性分子，且需要一定長度，當膠體長度不夠時不能起到吸附架橋的作用，只能被單個分子吸附；  15.2  混凝劑和助凝劑 1、飲用水處理的混凝劑應(yīng)滿足的要求：混凝效果好、對人體健康無害、使用方便、貨源充足、價格低廉。 2、聚合氯化鋁（PAC）的特點：1）形成絮凝體的速度快，絮

14、體大而密實，沉降性能好；2）投藥量??； 3）對原水的適應(yīng)性較好，混凝效果好且穩(wěn)定； 4）適用的pH范圍寬； 5）腐蝕性小。 3、混凝劑的種類很多主要分為無機混凝劑（硫酸鋁、聚合鋁、三氯化鐵、硫酸亞鐵和聚合鐵等）和有機混凝劑（聚丙烯酰胺PAM、聚氧化乙烯PEO、淀粉、動物膠等）兩種。 4、硫酸鋁（固態(tài)）的優(yōu)點：運輸方便、使用方便、混凝效果好、對處理過后的水質(zhì)無不良影響。缺點：質(zhì)量不穩(wěn)定，含雜質(zhì)較多，處理低溫低濁水時水解較困難，形成的絮凝體比較松散，效果不及鐵鹽混凝劑。 5、三氯化鐵的混凝機理與硫酸鋁相似，但混凝特性與硫酸鋁略有區(qū)別：1）

15、三價鐵適用的pH范圍較廣； 2）形成的絮凝體比鋁鹽的絮凝體密實； 3）處理低溫或低濁水效果優(yōu)于硫酸鋁； 4）三價鐵腐蝕性較強，且固體產(chǎn)品易水潮解，不易保管； 5）除色效果不好。 15.2.2  助凝劑 6、當單獨使用混凝劑不能取得預(yù)期效果時，需投加某種輔助藥劑以提高混凝效果，這種藥劑就稱為助凝劑。 7、常用的助凝劑有骨膠、聚丙烯酰胺及其水解產(chǎn)物、活化硅膠、海藻酸鈉等。 8、助凝劑通常是高分子物質(zhì)，其作用是：為了改善絮體結(jié)構(gòu)，促使細小而松散的絮粒變得粗大密實，作用機理是高分子物質(zhì)的吸附架橋。15.

16、3  混凝動力學(xué) 1、由布朗運動所造成的顆粒碰撞聚集稱為“異向絮凝”；由流體運動所造成的的顆粒聚集稱為“同向絮凝”。 2、顆粒的絮凝速率取決于碰撞速率。 3、Np=8KTn²/(3)    由布朗運動所造成的顆粒碰撞速率與水溫成正比，與顆粒的數(shù)量濃度平方成反比，而與顆粒尺寸無關(guān)。 4、同向絮凝理論：1）外部施加的能量造成大渦旋的形成； 2）大渦旋將能量傳遞給小渦旋； 3）小渦旋又將能量傳遞給更小的渦旋； 4）只有尺度與顆粒尺寸相近的渦旋才會引起顆粒間的相互

17、碰撞。 5、同向絮凝公式No= 15.3.3 混凝控制指標 6、自藥劑與水均勻混合起直至大顆粒絮凝體形成為止，在工藝上總稱混凝過程。 7、在混合階段，對水流進行劇烈攪拌的目的主要是使藥劑快速均勻地分散于水中以利于混凝劑快速水解、聚合及顆粒脫穩(wěn)。 8、在絮凝階段，主要靠機械或水力攪拌促使顆粒碰撞聚集，故以同向絮凝為主。  15.4  影響混凝效果主要因素     1、影響混凝效果的因素比較復(fù)雜，主要包括：1）原水性質(zhì)，主要包括水溫、水化學(xué)性質(zhì)、雜質(zhì)

18、性質(zhì)和濃度等； 2）投加混凝劑的種類和數(shù)量； 3）使用的絮凝設(shè)備及其相關(guān)水力參數(shù)。 2、水溫過低對絮凝的影響形成絮體緩慢，絮凝顆粒細小、松散。其主要原因有以下幾點：1）無機鹽混凝劑水解是吸熱反應(yīng)，低溫水混凝劑水解困難； 2）低溫水的粘度大，使水中雜質(zhì)顆粒布朗運動強度減弱，碰撞機會減少，不利于膠粒脫穩(wěn)凝聚。同時，水的粘度大時，水流剪力增大，影響絮凝體的成長； 3）水溫低時，膠體顆粒水化作用增強，妨礙膠體凝聚。而且水化膜內(nèi)的水由于粘度和重度增大，影響了顆粒之間粘附強度；4）水溫與水的pH值有關(guān)。 3、為提高低溫水混凝效果，常用方法是增加混

19、凝劑投加量和投加高分子助凝劑。常用的助凝劑是活化硅膠，對膠體起吸附架橋作用。4、絮凝作用主要是氫氧化鋁聚合物的吸附架橋和羥基配合物的電性中和作用。  5、提高低濃度原水混凝效果的措施：1）在投加鋁鹽或鐵鹽的同時，投加高分子助凝劑； 2）投加礦物顆粒以增加混凝劑水解產(chǎn)物的凝結(jié)中心，提高顆粒碰撞速率并增加絮凝體密度； 3）采用直接過濾法。即原水投加混凝劑后經(jīng)過混合直接進入濾池過濾。   15.5  混凝劑的配制與投加 1、混凝劑投加分固體和液體投加兩種方式。 2、硫酸鋁以稀溶液投加較好，而

20、三氯化鐵以固體投加較好。 3、攪拌式為了加速藥劑溶解。攪拌裝置有機械攪拌（使用最多）、壓縮空氣攪拌及水力攪拌。 4、機械攪拌是以電動機驅(qū)動槳板或渦輪攪動溶液；壓縮空氣攪拌是向溶解池內(nèi)通入空氣進行攪拌，優(yōu)點是沒有與溶液直接接觸的機械設(shè)備使用維修方便，但與機械攪拌相比，動力消耗較大，溶解速度稍慢。 5、混凝劑投加設(shè)備包括計量設(shè)備、藥液提升設(shè)備、投藥箱、必要的水封箱以及注入設(shè)備等。 6、常用的投加方式：泵前投加、高位溶液池重力投加、水射器投加、泵投加等。 7、混凝劑最佳投加量是指達到既定水質(zhì)目標的最小混凝劑投加量。  15.6&#

21、160; 混合和絮凝設(shè)備 1、 我國常用的混合設(shè)備有三類：水泵混合、管式混合、機械混合2、 水泵混合是我國常用的混合方式。藥劑投加在取水泵吸水管或吸水喇叭口處，利用水泵葉輪的高速旋轉(zhuǎn)以達到快速混合的目的。起優(yōu)點是：混合效果好，不需要另建混合設(shè)施，節(jié)省動力，大、中、小型水廠均實用；缺點是：三氯化鐵作為混凝劑時，若投藥量過大，藥劑對水泵葉輪可能有輕微的腐蝕作用。 3、 管式混合，最簡單的管式混合即將藥劑直接投入水泵壓水管中以借助管中流速進行混合。其優(yōu)點是：管道混合簡單易行，無需另建混合設(shè)備；缺點是：混合效果不穩(wěn)定，管中流速低時，混合不充分。目前廣泛使用的是管式靜態(tài)混合器。 4、 機械混合是在機械混合池中安裝攪拌裝置，以電動機驅(qū)動攪拌器使水和藥劑混合。攪拌器可以是槳板式、螺旋漿式或透平式。其優(yōu)點是：混合效果好，不受水量變化影響，適用于各種規(guī)模的水廠；缺點是：增加機械設(shè)備并相應(yīng)增加維修工作。 15.6.2 絮凝設(shè)備 5、 絮凝設(shè)備的基本要求是，原水與藥劑經(jīng)混合后，通過絮凝設(shè)備應(yīng)形成肉眼可見的大的密實絮凝體。絮凝池的形式較多，主要有水力攪拌式和機械攪拌式。 6、 我