水廠生產(chǎn)員工培訓(xùn)資料

1、第一部分 給 水 處 理 第 1 章 混 凝 混凝機(jī)理簡而言之，混凝就是水中膠體粒子以及微小懸浮物的聚集過程。這一過程 涉及三方面的問題：水中膠體粒子（包括微小懸浮物）的性質(zhì)；混凝劑在水中 的水解物種；膠體粒子與混凝劑之間的相互作用。水中膠體穩(wěn)定性所謂“膠體穩(wěn)定性” ，系指膠體粒子在水中長期保持分散懸浮狀態(tài)的特性， 分“動力學(xué)穩(wěn)定”和“聚集穩(wěn)定”兩種。動力學(xué)穩(wěn)定系指顆粒布朗運(yùn)動對抗重力影響的能力。粒子愈小，動力學(xué)穩(wěn) 定性愈高。聚集穩(wěn)定系指膠體粒子之間不能相互聚集的特性。膠體粒子很小，比表面 積大從而表面能很大，在布朗運(yùn)動作用下，有自發(fā)地相互聚集的傾向，但是由 于粒子表面同性電荷的斥力作用或者水

2、化膜的阻礙使這種自發(fā)聚集不能發(fā)生。 不言而喻，如果膠體粒子表面電荷或者水化膜消除，便失去聚集穩(wěn)定性，小顆 粒便可相互聚集成大的顆粒，從而動力學(xué)穩(wěn)定性也隨之破壞，沉淀就會發(fā)生。 因此，膠體穩(wěn)定性，關(guān)鍵在于聚集穩(wěn)定性?；炷龣C(jī)理水處理中的混凝現(xiàn)象比較復(fù)雜。不同種類的混凝劑以及不同的水質(zhì)條件， 混凝劑作用機(jī)理都有所不同?；炷齽λ心z體粒子的混凝作用有 3 種：電性 中和、吸附架橋和卷掃作用。這 3 種作用究竟以何者為主，取決于混凝劑種類和投加量、水中膠體粒子性質(zhì)、含量以及水的PH值等。這三種作用有時會同時 發(fā)生，有時僅其中1-2種機(jī)理起作用?；炷齽┖椭齽┗炷齽?yīng)用于飲用水處理的混凝劑應(yīng)符合以下基本

3、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?；炷齽┓N類很多，按化學(xué)成分可以分為無機(jī)和有機(jī)兩大類。無機(jī)混凝劑品 種較少，目前主要是鐵鹽和鋁鹽及其聚合物，在水處理中用的最多。有機(jī)混凝 劑種類很多，主要是高分子物質(zhì)，但在水處理中的應(yīng)用比無機(jī)少。（1）無機(jī)混凝劑常用的無機(jī)混凝劑列于表 1-1 0聚合鋁聚合鋁包括聚合氯化鋁和聚合硫酸鋁等，目前使用最多的是聚合氯化鋁。聚合氯化鋁又名堿式氯化鋁或羥基氯化鋁。它是以鋁灰或者含鋁礦物作為 原料，采用酸溶或堿溶法加工制成。由于原料和生產(chǎn)工藝不同，產(chǎn)品規(guī)格也不 一致。分子式 Al2 OH nCl6 n m中的m為聚合度，單體為鋁的羥基配合物Al

4、2 OH nCbn 0例如AgQH皿打?yàn)閙=8,n=5的聚合物或多核配合物,溶于水 后，即形成聚合陽離子，對水中膠粒起電性中和及架橋作用。聚合氯化鋁對水 的Ph值變化適應(yīng)性比較強(qiáng)，效果較好。常用的無機(jī)混凝劑表1-1名稱化學(xué)式鋁硫酸鋁系明磯KAl SO4 2 12H2O （鉀磯）NH 4 Al SO4 2 12H2O（胺磯）聚合氯化鋁（PAC聚合硫酸鋁（PAS鐵 系三氯化鐵硫酸亞鐵聚合硫酸鐵（PFS聚合氯化鐵（PFQ（2）有機(jī)咼分子混凝劑有機(jī)高分子混凝劑分為天然和人工合成兩類。使用最為廣泛的人工合成有 機(jī)高分子混凝劑（其中包括水解產(chǎn)品）為聚丙烯酰胺（ PAM。助凝劑當(dāng)單獨(dú)使用混凝劑不能取得預(yù)期效

5、果時，需投加某種輔助藥劑以提高混凝 效果，這種藥劑稱為助凝劑。助凝劑通常為高分子物質(zhì)。其作用往往是為了改 善絮凝體結(jié)構(gòu)，促使細(xì)小而松散的絮粒變得粗大而密實(shí)，作用機(jī)理是高分子物 質(zhì)的吸附架橋。水廠常用的助凝劑有：骨膠、聚丙烯酰胺及其水解產(chǎn)物、活化硅酸、海藻 酸鈉等。聚丙烯酰胺及其水解產(chǎn)物是高濁度水處理中使用最多的助凝劑。投加這類助凝劑可大大減少鋁鹽或者鐵鹽混凝劑用量上述各種高分子助凝劑往往也可單獨(dú)作混凝劑用，但是陰離子型高分子物 質(zhì)作混凝劑效果欠佳，作助凝劑配合鋁鹽或鐵鹽使用效果更顯著。從廣義來說，凡能夠提高或者改善混凝劑作用效果的化學(xué)藥劑都可以稱為 助凝劑。影響混凝效果的主要因素要使雜質(zhì)顆粒之

6、間或雜質(zhì)與混凝劑之間發(fā)生絮凝，一個必要條件是使顆粒 之間相互碰撞。推動水中顆粒相互碰撞的動力來自兩方面：顆粒在水中的布朗 運(yùn)動；在水力或機(jī)械攪拌下造成的流體運(yùn)動。由布朗運(yùn)動所造成的顆粒碰撞聚 集稱“異向絮凝” ；由流體運(yùn)動所造成的顆粒碰撞聚集稱“同向絮凝” 。在混合階段，藥劑快速、均勻分散于水中有利于混凝劑快速水解、聚合及 顆粒脫穩(wěn)。由于上述過程很快（特別對鋁鹽和鐵鹽混凝劑而言） ，故混合要快速 劇烈，通常在1030s至多不超過2min即告完成。在絮凝過程中，絮凝體尺寸 逐漸增大，由于大的絮凝體容易破碎，故自絮凝開始到絮凝結(jié)束，速度梯度（ G 值）應(yīng)該逐漸減小。采用水力絮凝池時，水流速度應(yīng)逐漸

7、減??；采用機(jī)械絮攪 拌時，攪拌強(qiáng)度應(yīng)逐漸減小。影響混凝效果的因素表較復(fù)雜，其中包括水溫、水化學(xué)特性、水中雜質(zhì)性 質(zhì)和濃度以及水力條件等。水溫影響水溫對混凝效果有明顯影響，其原因主要有： 1、無機(jī)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(yùn)動強(qiáng)度減弱，碰撞機(jī)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(qiáng)，妨礙膠體凝聚，而且水化膜內(nèi)的水由于粘度和重度增大，影響了顆粒之間的粘附強(qiáng)度。4、水溫和 pH 值有關(guān)。水溫低時，水的 pH 值提高，相應(yīng)的混凝最佳 pH 值也將 提高。為了提高低

8、溫水混凝效果，常用方法是增加混凝劑投加量和投加高分子助 凝劑。水的pH值和堿度影響水的pH值對混凝效果的影響程度，視混凝劑品種而異。水中懸浮物濃度的影響從混凝動力學(xué)可知，水中懸浮物濃度很低時，顆粒碰撞速率大大減少，混 凝效果差。為提高低濁度原水的混凝效果，常采取以下措施：1. 在投加鋁鹽或鐵鹽的同時，投加高分子助凝劑，如活化硅酸或者聚丙烯酰胺等。2. 投加礦物顆粒（如粘土等）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 加絮凝體密實(shí)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(jìn)入 過濾。如果原水懸浮物含量過高，為使懸浮物達(dá)到吸附電中和脫穩(wěn)作用，所需要 的鋁鹽或鐵鹽混凝劑量

9、將相應(yīng)的大大增加。為減少混凝劑用量，通常投加高分 子助凝劑，如聚丙烯酰胺及活化硅酸等?；炷齽┑呐渲煤屯都踊炷齽┤芙夂腿芤号渲没炷齽┩都臃譃楣腆w投加和液體投加兩種方式，固體投加方式在我國較少 采用 混凝劑投加（ 1） 計(jì)量設(shè)備電磁流量計(jì)；計(jì)量泵等（ 2） 投加方式常用投加方式有：1）泵前投加 藥液投加在水泵吸水管或者吸水喇叭口處， 這種方式一般適用于取水泵房距離水廠處理設(shè)施距離較近者。2）位溶液池重力投加3）水射器投加4）泵投加 泵投加有兩種方式：一是采用計(jì)量泵（柱塞泵或隔膜泵） ，一是采用離心泵配上流量計(jì)?；旌虾托跄O(shè)備混合設(shè)備混合設(shè)備的基本要求是：藥劑與水的混合必須快速均勻。常用的混合設(shè)備

10、有三類：水泵混合；管式混合；機(jī)械混合。（ 1） 水泵混合水泵混合是我國常用的混合方式。 藥液投加在取水泵吸水管或者吸水喇叭口 處，利用水泵葉輪的高速旋轉(zhuǎn)以達(dá)到快速混合目的。這種方式一般適用于取水泵房距離水廠處理設(shè)施較近者，因?yàn)楫?dāng)距離較遠(yuǎn)時，經(jīng)水泵混合后的原水在長距離管道輸送過程中，可能過早地在管道中形成絮凝體。已形成的絮凝體在管道中一經(jīng)破碎，往往難于重新聚集，不利于后續(xù)絮凝，并且當(dāng)管道流速低時，絮凝體還可能沉積管中。所以，水泵混合通常用于取水泵房與水處理設(shè)施距離不大于150m的情況。(2) 管式混合最簡單的方式為：將藥劑直接投入水泵壓水管中以借助管中流速進(jìn)行混合。管中流速不宜低于1m/s，投藥

11、點(diǎn)后的管內(nèi)水頭損失不小于。投藥點(diǎn)至末端出口距離以不小于50倍管道直徑為宜。為了提高混合效果，可在管道內(nèi)增設(shè)孔板或者文丘利管。此種混合效果不穩(wěn)定。目前廣泛采用的管式混合器為 “管式靜態(tài)混合器”。另一種管式混合器為“擴(kuò)散混合器”。(3) 機(jī)械混合池機(jī)械混合池是在池內(nèi)安裝攪拌裝置，以電動機(jī)驅(qū)動攪拌器使水和藥劑混合。這種方式的優(yōu)點(diǎn)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(diǎn)是增加機(jī)械設(shè)備并相應(yīng)增加維修工作。絮凝設(shè)備絮凝設(shè)備的基本要求是：原水與藥劑經(jīng)過混合后，通過絮凝設(shè)備應(yīng)形成肉眼可見的大的密實(shí)絮凝體。絮凝池形式較多，概括分為：水力攪拌式和機(jī)械攪拌式。各種絮凝池的特點(diǎn)見表格1-2 :絮凝池

12、的形式和特點(diǎn)。絮凝池的形式和特點(diǎn)表2類型特點(diǎn)使用條件隔 板 式 絮 凝 池往復(fù)式優(yōu)點(diǎn)：絮凝效果好，構(gòu)造簡單，施工方便；缺點(diǎn)：溶劑較大，水頭損失較大，轉(zhuǎn)折處磯花易破碎。水量大于30000 m3/d的水廠；水量變動小者。睥式優(yōu)點(diǎn)：絮凝效果好，水頭損失小，構(gòu)造簡單， 管理方便缺點(diǎn)：出水流量不易分配均勻，出口處易積 泥水量大于30000 m3/d的水廠；水量變動小者； 改建和擴(kuò)建舊池更適 用。折板式絮凝優(yōu)點(diǎn)：絮凝效果好，絮凝時間短，容積較小；水量變動較小的中小型池缺點(diǎn)：構(gòu)造較隔板絮凝池復(fù)雜，造價較咼。水廠渦流式絮凝池優(yōu)點(diǎn)：絮凝時間短，容積小，造價較低；缺點(diǎn)：池子較深，池底施工較困難，絮凝效 果較差。水

13、量小于30000 m3/d的水廠網(wǎng)格、柵條絮凝池優(yōu)點(diǎn)：絮凝效果好，水頭損失小，可適應(yīng)水質(zhì)、水量的變化；缺點(diǎn)：末端池底易積泥優(yōu)點(diǎn)：絮凝效果好，水頭損失小，可適應(yīng)水大小水量均適用，能適機(jī)械絮凝池質(zhì)、水量的變化；應(yīng)水量變動較大者缺點(diǎn)：需機(jī)械設(shè)備和經(jīng)常維修懸浮絮凝池優(yōu)點(diǎn)：絮凝效果好，水頭損失小，造價較低；中小型水廠加隔板絮凝缺點(diǎn)：斜擋板在結(jié)構(gòu)上處理較困難，重顆粒池泥砂易堵塞在斜扌當(dāng)板底部第2章沉淀和澄清懸浮顆粒在靜水中的沉淀 水中懸浮顆粒依靠重力作用，從水中分離出來的過程稱為沉淀 。給水處理中，常遇到兩種沉淀，一種是顆粒沉淀過程中，彼此沒有干擾，只受到顆粒本 身重力和水流阻力的作用，稱為自由沉淀；另一

14、種是顆粒在沉淀過程中，彼此 相互干擾，或者受到容器壁的干擾，雖然其粒度和第一種相同，但沉淀速度卻 較小，稱為擁擠沉淀。懸浮顆粒在靜水中的自由沉淀 顆粒在靜水中的沉淀速度取決于：顆粒在水中的重力和顆粒下沉?xí)r所受水 的阻力。懸浮顆粒在靜水中的擁擠沉淀 當(dāng)大量顆粒在有限的水體中下沉?xí)r，被排擠的水便有一定的速度，使顆粒 所受到的水阻力有所增加，顆粒處于相互干擾狀態(tài)，此過程稱為擁擠沉淀，此 時的沉速稱為擁擠沉速。懸浮顆粒在靜水中的擁擠沉速一般用實(shí)驗(yàn)方法來測定。平流式沉淀池 非凝聚性顆粒的沉淀過程分析所謂理想沉淀池，應(yīng)符合以下 3 個假定：1. 顆粒處于自由沉淀狀態(tài)；2. 水流沿著水平方向流動；3. 顆粒

15、沉到池底即認(rèn)為已被去除，不再返回水中。 平流式沉淀池為矩形水池。按照上述假定，理想沉淀池工作情況如圖 2-1 原水進(jìn)入沉淀池，在進(jìn)水區(qū)被均勻分配在截面 A-B上，其水平流速為:(2-1)Qh0B式中 v水平流速，m/sQ流量，m3/sho 水流截面 A-B的高度，mB水流截面A-B的寬度，m如圖2-1，直線I代表從池頂A點(diǎn)幵始下沉而能夠在池底最遠(yuǎn)處 B'點(diǎn)之前沉到池 底的顆粒的運(yùn)動軌跡；直線II代表從池頂A幵始而不能沉到池底的顆粒的運(yùn)動 軌跡；直線III代表從池頂A點(diǎn)幵始下沉而剛好沉到池底最遠(yuǎn)處B'點(diǎn)的運(yùn)動軌跡。設(shè)沉淀池的水平流速為 V，按直線III運(yùn)動的顆粒的響應(yīng)沉速為uo，

16、于是, 凡是沉速大于uo的一切顆粒都可以沿著類似直線I的方式沉到池底；凡是沉速小于uo的顆粒，如果從池頂 A點(diǎn)幵始下沉，肯定不能沉到池底而沿著類似直線 II的方式被帶出池外；可以看出，直線III所代表的顆粒沉速Uo具有特殊意義， 一般稱為“截留沉速”。實(shí)際上它反映了沉淀池所能全部去除的顆粒中的最小顆 粒的沉速，因?yàn)榉彩浅了俚扔诨蛘叽笥诔了賃o的顆粒能夠全部被沉掉。對于直線III所代表的一類顆粒而言，流速 V和Uo都與沉淀時間t有關(guān)：t -(2-2)vt 匹(2-3)Uo式中 L沉淀區(qū)的長度，mho 沉淀區(qū)的水深，mt水在沉淀區(qū)中的停留時間,uo 顆粒的截留沉降速度，m/ sv水平流速，m/s令

17、式（2-2 ）與（2-3 ）相等，并以式（2-1 ）代入，整理得下式:Uo(2-4)QLB上式中LB是沉淀池水面的表面積A，因此上式的右邊就是單位沉淀池表面積的產(chǎn)水量，可以用下式表示：Uo（2-5 ）A式中Q，一般稱為“表面負(fù)荷”或“溢流率”。式（2-5 ）表明：表面負(fù)荷A在數(shù)值上等于截留沉速，但含義不同。后者代表自沉頂A幵始下沉所能全部去除的顆粒中的最小顆粒的沉速。為了求得沉淀池的總的沉淀效率， 先討論某一特定顆粒即具有沉速 Ui的顆粒的去除百分比E o需要指出的是，此特定顆粒的沉速必定小于Uo o利用圖2-1，可以求得沉速為Ui的顆粒的去除率應(yīng)為:E唾屯 ho BvC ho(2-6 )另外

18、，因?yàn)槿切蜛BB'和三角形Abb'相似，所以有:h。LU0V，即h0LUov(2-7)同理有:(2-8 )將式（2-7 ）和（2-8 ）代入式（2-6 ），得到某特定顆粒的去除率公式為:(2-9)E UU0將式（2-5 ）代入式（2-9 ），得到下式:E（2-10 ）Q（）A由式（2-10 ）可知：懸浮顆粒在理想沉淀池中的去除率只與沉淀池的表面 負(fù)荷有關(guān)，而與其他因素（如水深、池長、水平流速和沉淀時間）均無關(guān)。這 一理論早在1904年已由哈真（Hazen）提出。需要指出的是，在實(shí)際沉淀池中，除了表面負(fù)荷以外，其他許多因素對去除率還是有一定影響的，這將在后面討論。公式（2-10

19、 ）反應(yīng)下列兩問題：（1）當(dāng)去除率一定時，顆粒的沉速 Ui越大則表面負(fù)荷也越高，亦即產(chǎn)水量越大；或者當(dāng)產(chǎn)水量和表面積不變時，ui越大則去除率E越咼。顆粒沉速的大小5與混凝效果有關(guān)，所以生產(chǎn)上一般均重視混凝工藝。（2）顆粒沉速Ui 一定時，增加沉淀池表面積可以提高去除率。當(dāng)沉淀池容積一定時，池身淺些則表面積大些，去除率可以高些，此即“淺池理論”，斜板、斜管沉淀池的發(fā)展即基于此理論。以上討論的是某一種特定的“具有沉速Ui的顆粒”（Ui<Uo ）的去除率。實(shí)際上，原水中沉速小于Uo的顆粒眾多，這些不同的顆粒的總的去除率是個別顆粒 去除率 ' 的總和。理想沉淀池總的去除率 P的計(jì)算為：式

20、中PoPo UjP (1 Po)0 -dpi所有沉速小于截留沉速(2-11 )Uo的顆粒重量占原水中全部顆粒重量的百分率;P 能夠在沉淀池內(nèi)去除的， 沉速小于Uo的所有顆粒重量占全部顆粒重量的百分率；Uo 理想沉淀池的截留速度；ui 小于截留沉速的顆粒沉速；pi 所有沉速小于的顆粒重量占原水中全部顆粒重量的百分率；dpi 具有沉速為的顆粒重量占原水中全部顆粒重量的百分率。影響平流式沉淀池沉淀效果的因素實(shí)際平流式沉淀池偏離理想沉淀池條件的主要原因有：（1）沉淀池實(shí)際水流狀況對沉淀效果的影響。實(shí)際沉淀池會因?yàn)椋哼M(jìn)水的慣性作用；出水堰產(chǎn)生的水流抽吸；較冷或較 重的進(jìn)水產(chǎn)生的異重流；風(fēng)浪引起的短流；池

21、內(nèi)存在的導(dǎo)流壁和刮泥設(shè)施等原 因而產(chǎn)生的短流而偏離理想沉淀池條件。短流：一部分水通過沉淀區(qū)的時間小于理想沉淀池理論時間，另一部分水流則大于理想沉淀池理論時間的現(xiàn)象。（2）凝聚作用的影響原水通過絮凝池后，懸浮雜質(zhì)的絮凝過程在平流式沉淀池內(nèi)仍繼續(xù)進(jìn)行， 這導(dǎo)致實(shí)際沉淀池偏離理想沉淀池的假定條件。第 3 章 過濾過濾概述在常規(guī)水處理過程中，過濾一般指一石英砂等粒狀濾料層截留水中懸浮雜 質(zhì)，從而使水獲得澄清的工藝過程。濾池進(jìn)水濁度一般在 1o 度以下，濾后水濁 度必須達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)。 當(dāng)原水濁度較低 （一般在 1oo 度以下），且水質(zhì)較好時， 也可用原水直接過濾。過濾的功效，不僅在于進(jìn)一步降低水的濁度

22、，而且水中 有機(jī)物、細(xì)菌乃至病毒等將隨水的濁度的降低而被部分去除。至于殘留在濾后 水中的細(xì)菌、病毒等在失去渾濁物的保護(hù)或依附時，在濾后消毒過程中也將容 易被消滅，這就為濾后消毒創(chuàng)造了良好條件。濾池工作過程：過濾一沖洗。從過濾幵始到?jīng)_洗結(jié)束的一段時間稱為濾池 工作周期；從過濾幵始到過濾結(jié)束稱為過濾周期。濾池有多種形式。常用濾池的特點(diǎn)及適用條件見表3-1 o常用濾池特點(diǎn)及適用條件表3-1名稱性能特點(diǎn)使用條件進(jìn)水濁度規(guī)格普優(yōu)點(diǎn)：1.運(yùn)行管理可靠，有成熟的運(yùn)一般不1.大、中、小型通行經(jīng)驗(yàn)超過20水廠均可適用單層塊2.池身較淺度2.單池面積般濾料濾缺點(diǎn)：1閥門較多不大于100仃池2.般為大阻力沖洗，需設(shè)

23、沖洗設(shè)備雙層濾料優(yōu)點(diǎn)：1.濾速較其他濾池咼2. 含污能力較大（約為單層濾料的倍），工作周期較長；3. 無煙煤作濾料易取得缺點(diǎn)：1.濾料粒徑選擇較嚴(yán)格2. 沖洗時操作要求較咼，常因煤粒不 符合規(guī)格，發(fā)生跑煤現(xiàn)象；3. 煤砂之間易積泥一般不超過20度。個別時 間不超過50度1. 大、中、小型水廠均可適用2. 單池面積一般不大于100仃3. 用于改建舊廠 普通快濾池（單 層濾料）以提高 出水量接觸雙層優(yōu)點(diǎn)：1.可一次性凈化原水，處理構(gòu)一般不據(jù)目前運(yùn)行經(jīng)濾料濾池筑物少，占地少；超過150驗(yàn)，用于2.基建投資低度5000 m3 /d 以下缺點(diǎn)1.加藥管理復(fù)雜小水廠較合適2.工作周期較短3.其他缺點(diǎn)同雙層

24、濾料普通快濾池優(yōu)點(diǎn)：1.不需大型閘閥，可節(jié)省閥井同單層1.適用于大、中虹2.不需沖洗水泵或水箱濾料普型水廠吸3.易于實(shí)現(xiàn)自動化控制通快濾2. 一般采用小阻濾缺點(diǎn)：1. 一般需設(shè)置抽真空的設(shè)備池力配水，每格池池2.池深較大，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜面積不易大于25m2無 閥 濾 池重力式優(yōu)點(diǎn)：1.般不設(shè)閘閥2.管理維護(hù)較簡單，能自動沖洗缺點(diǎn)：清砂較為不便同普通快濾池1. 適用于中、小 型水廠2. 單池面積一般不大于25仃壓 力 式優(yōu)點(diǎn)：1.可一次凈化，單獨(dú)成一小水 廠2. 可省去二級泵站3. 可作小型、分散、臨時性供水 缺點(diǎn)：輕砂較為不便其他缺點(diǎn)同接觸雙層濾池同接觸 雙層濾 池1. 適用于小型水 廠2. 單層

25、面積般不大于5仃移動 沖洗 罩濾 池泵吸式優(yōu)點(diǎn)：1. 一般不設(shè)閘閥2. 易于實(shí)現(xiàn)自動化控制，連續(xù)過濾3. 構(gòu)造簡單，占地省，池身淺4. 減速過濾缺點(diǎn)：1.管理、維修要求高2. 施工精度要求咼3. 設(shè)備復(fù)雜，反沖罩易壞一般不超過10度，個別 不超過15度1. 適用于大、中型水廠2. 單層面積般不大于10仃虹 吸 式優(yōu)點(diǎn)：1.般不設(shè)閘閥2. 不需沖洗水泵或水箱3. 易于實(shí)現(xiàn)自動化控制，連續(xù)過濾4. 構(gòu)造簡單，占地省，池身淺5. 減速過濾缺點(diǎn)：1.管理、維修要求高2. 施工精度要求咼3. 設(shè)備復(fù)雜，反沖罩易壞一般不超過10度，個別 不超過15度1. 適用于大、中型水廠2. 單層面積般不大于10仃優(yōu)點(diǎn)

26、：1.濾池多為鋼罐，可預(yù)制同普通1.適用于小型水2.移動方便，可作臨時性給水快濾池廠及工業(yè)給水3.用作接觸過濾時，可一次凈化原水（單層）2.可與除鹽、軟省去二級泵站或接觸化交換床串聯(lián)使壓力濾池缺點(diǎn)：1.需耗用鋼材雙層濾用2.清砂不夠方便池3.用作接觸過濾時，缺點(diǎn)同接觸雙層濾池V-型濾池優(yōu)點(diǎn)：1.均粒濾料，含污能力高2. 氣水反洗、表面沖洗結(jié)合，反洗效 果好3. 單池面積大缺點(diǎn)：1.池體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，濾料貴2. 增加反洗供氣系統(tǒng)3. 造價高一般不超過20度大、中型水廠均適用濾池工作過程：過濾一沖洗。從過濾幵始到?jīng)_洗結(jié)束的一段時間稱為濾池 工作周期；從過濾幵始到過濾結(jié)束稱為過濾周期。過濾理論過濾機(jī)理過

27、濾主要是懸浮顆粒與濾料顆粒之間粘附作用的結(jié)果。濾料層含污能力規(guī)律見圖 3-1 o濾料層分類：單層濾料，雙層濾料，三層濾料，均質(zhì)濾料雙層濾料：上層采用密度較小，粒徑較大的輕質(zhì)濾料（如無煙煤），下層采用密度較大、粒徑較小的重質(zhì)濾料（如石英砂）。三層濾料：上層采用密度較小，粒徑較大的輕質(zhì)濾料（如無煙煤） ，中層為 中等粒徑、中等密度的濾料（如石英砂），下層為密度大、粒徑小的重質(zhì)濾料（如 石榴石）。均質(zhì)濾料：所謂“均質(zhì)濾料”，并非指濾料粒徑完全相同（實(shí)際上很難做到）， 濾料粒徑仍存在一定程度的差別（差別比一般單層級配濾料?。?，而是指沿整個濾層深度方向的任一橫斷面上，濾料組成和平均粒徑均勻一致。要說明的

28、是：要做到這一點(diǎn)，必要條件是反沖洗時濾料層不能膨脹。過濾水力學(xué)過濾水力學(xué)所闡述的即是過濾時水流通過濾層的水頭損失變化及濾速的變化。（1）清潔濾層水頭損失介紹卡曼-康采尼公式：2ho 180V （1 號）（_）等速過濾中的水頭損失變化當(dāng)濾池過濾速度保持不變，亦即濾池產(chǎn)水量保持不變時，稱為等速過濾。虹吸濾池和無閥濾池即屬于等速過濾的濾池。lov（ 3-1）gmodo式中ho 水流通過清潔濾層水頭損失，cmv 水的運(yùn)動粘度，cm2/sg重力加速度，981cm/ s2mo 濾料孔隙率，do與濾料體積相同的球體直徑，cm10濾層厚度， cmv率速； cm/ s濾料顆粒球度系數(shù)說明：對于此公式，主要是了解

29、水頭損失和哪些因素有關(guān)。實(shí)際濾層為非均勻?yàn)V料，需要對公式進(jìn)行修正?？偹^損失為：H t H 0 h H t（ 3-2 ）式中 H0 清潔濾層水頭損失， cmh 配水系統(tǒng)、承托層及管（渠）水頭損失之和，cmHt 在時間為時的水頭損失增值， cm（ 3） 變速過濾中的濾速變化移動罩濾速隨過濾時間而逐漸減小的過濾稱“變速過濾”或“減速過濾” 。 濾池即屬于 變速過濾的濾池。普通快濾池可以設(shè)計(jì)成變速過濾，也可以設(shè)計(jì)成等速過濾。（ 4） 濾層中的負(fù)水頭在過濾過程中，當(dāng)濾層截留了大量雜質(zhì)以致砂面以下某一深度處的水頭損 失超過該處水深時，便出現(xiàn)負(fù)水頭現(xiàn)象。負(fù)水頭會導(dǎo)致溶解于水中的氣體釋放出來而形成氣囊。氣囊

30、對過濾有破壞 作用，一是減少有效果濾面積，使過濾時的水頭損失及濾層中孔隙流速增加， 嚴(yán)重時會影響濾后水質(zhì)；二是氣囊會穿過濾層上升，有可能把部分細(xì)濾料或輕 質(zhì)濾料帶出，破壞濾層結(jié)構(gòu)。反沖洗時，氣囊更易將濾料帶出濾池。避免出現(xiàn)負(fù)水頭的方法是增加砂面上水深，或令濾池出口位置等于或高于 濾層表面。濾料和承托層濾料濾料必須符合下述要求：1. 具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度2. 具有足夠的化學(xué)穩(wěn)定性3. 具有一定的顆粒級配和適當(dāng)?shù)目障堵蕿V料應(yīng)盡量就地取材，貨源充足，價廉。石英砂是使用最廣泛的濾料。（1）濾料粒徑級配濾料粒徑級配是指濾料中各種粒徑顆粒所占的重量比例，粒徑是指正好可通過某一篩孔的孔徑。一般采用下面兩種方法

31、表示：1. 有效粒徑和不均勻系數(shù)法：以濾料有效粒徑dg和不均勻系數(shù)K80表示濾料粒徑級配。K80 蝕（3-3）d io式中dio通過濾料重量10%的篩孔孔徑d8o通過濾料重量80%的篩孔孔徑2. 最大粒徑、最小粒徑和不均勻系數(shù)法：采用最大粒徑dmax、最小粒徑dmin和不均勻系數(shù)K80來控制濾料粒徑分布，這是我國規(guī)范中所采用的濾料粒徑級配法。以濾料有效粒徑d10和不均勻系數(shù)K80表示濾料粒徑級配。承托層承托層的作用，主要是防止濾料從配水系統(tǒng)中流失，同時對均布沖洗水也有一定作用。濾池沖洗沖洗的目的是清除濾層中截留的污物，使濾池恢復(fù)過濾能力。濾池沖洗方 法有以下幾種：高速水流反沖洗；氣、水反沖洗；

32、表面助沖加高速水流反沖洗。沖洗時控制參數(shù)主要有：沖洗強(qiáng)度；濾層膨脹度；沖洗時間。“最小流態(tài)化沖洗流速”：反沖時濾料剛剛幵始幵始流態(tài)化的沖洗流速。配水系統(tǒng)配水系統(tǒng)的作用在于使沖洗水在整個濾池面積上均勻分布，配水均勻性對 沖洗效果影響很大。配水系統(tǒng)有“大阻力配水系統(tǒng)”和“小阻力配水系統(tǒng)” 。大阻力配水系統(tǒng)涵義：減小孔口面積以增大孔口阻力系數(shù)，從而削弱承托 層、濾料層阻力系數(shù)及配水系統(tǒng)壓力不均勻的影響。大阻力配水系統(tǒng)配水均勻 性較好。不過結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜；孔口水頭損失大，沖洗時動力消耗大；管道易結(jié) 垢，增加檢修困難。小阻力配水系統(tǒng)涵義：小阻力配水系統(tǒng)基本原理可從大阻力配水系統(tǒng)原理 上引伸出來，即指配水系

33、統(tǒng)中孔口阻力較小。第 4 章消毒為了防止通過飲用水傳播疾病， 在生活飲用水處理中，消毒是必不可少的。 消毒并非要把水中 微生物全部消滅，只是要消除水中致病微生物的致病作用。致病微生物包括病菌、 病毒及原生物胞 囊等。 囊等。水的消毒方法很多，包括氯及氯化物消毒，臭氧消毒、紫外線消毒以及某 些重金屬離子消毒等。氯消毒經(jīng)濟(jì)有效，使用方便，應(yīng)用歷史最久也最廣泛。 但是自 20 世紀(jì) 70 年代發(fā)現(xiàn)受污染水源經(jīng)氯消毒后往往產(chǎn)生一些有害健康的副 產(chǎn)物，例如三鹵甲烷等后，人們便重視了其它消毒劑或者消毒方法的研究，比 如對二氧化氯消毒的日益重視。然而，氯消毒仍是應(yīng)用最廣泛的一種消毒方式。氯消毒氯消毒原理氯容

34、易溶解于水。當(dāng)氯溶解在清水中時，下列兩個反應(yīng)幾乎瞬時發(fā)生：Cl2 H 2O HOCl HCl（4-1）次氯酸HOCI部分離解為氫離子和次氯酸根:HOCIH OCI(4-2)其平衡常數(shù)為:(4-3)H OCI HOCI 在不同溫度下次氯酸根離解平衡常數(shù)見表4-1 0 HOCI和OCI的相對比例取決于溫度和pH值次氯酸根離解平衡常數(shù)表4-1溫度(0)0510152025Ki 10 8 (moI/L)氯消毒作用的機(jī)理，一般認(rèn)為主要通過次氯酸起作用，HOCI為很小的中性分子，只有它才能擴(kuò)散到帶負(fù)電的細(xì)菌表面，并通過細(xì)菌的細(xì)胞壁穿透到細(xì)菌 內(nèi)部。當(dāng)HOCI分子到達(dá)細(xì)菌內(nèi)部時，能起氧化作用破壞細(xì)菌的酶系統(tǒng)

35、而使細(xì)菌 死亡。OCI雖亦具有殺菌能力，但是帶有負(fù)電，難于接近帶負(fù)電的細(xì)菌表面， 殺菌能力比HOCI差得多。生產(chǎn)實(shí)踐表明，pH值越低則消毒作用越強(qiáng)，證明HOCI 是消毒的主要因素以上討論是基于水中沒有氨氮成分。實(shí)際上，很多地表水中，由于有機(jī)污染而含有一定的氨氮。氯加入這種水中，產(chǎn)生如下反應(yīng)：CI2 H2O HOCI HCI(4-4 )NH 3 HOCI NH2CI H2O(4-5 )NH 2CI HOCI NHCI2 H 2O4-6)NHCl 2 HOCl NCl 3 H 2O（4-7）從上述反應(yīng)可見：次氯酸、一氯胺、二氯胺、三氯胺都存在，它們在平衡狀態(tài)下的含量比例決定于氯、氨的相對濃度、pH

36、值和溫度。一般講，當(dāng)pH值大于 9 時，一氯胺占優(yōu)勢；當(dāng) pH 值為時，一氯胺和二氯胺同時存在，近視等量；當(dāng)pH值小于時，主要是二氯胺；三氯胺只能在 pH值低于時才存在。從消毒效果而言，水中有氯胺時，仍然可以理解為依靠次氯酸起消毒作用。從式（ 4-5 ）到式（ 4-7）可見：只有當(dāng)水中的 HOCl 因消毒而消耗后，反應(yīng)才向 左進(jìn)行，繼續(xù)產(chǎn)生消毒所需要的 HOCl 。因此當(dāng)水中存在氯胺時，消毒作用比較 緩慢，需要長時間的接觸時間。比較三種氯胺的消毒效果， NHCL要勝過NHCli，但是前者具有臭味。當(dāng)pH 值低時，NHCI2所占比例大，消毒效果較好。三氯胺 NCI3消毒作用極差，且具 有惡臭味（

37、到 L 含量時，已經(jīng)不能忍受） 。一般自來水中不太可能產(chǎn)生三氯胺， 而且它在水中溶解度很低，不穩(wěn)定而易氣化。水中所含的氯以氯胺存在時，稱為化合性氯或結(jié)合氯。自由性氯的消毒效 能比化合性氯要高得多。為此，可以將氯消毒分為兩大類：自由性氯消毒和化 合性氯消毒。加氯量水中加氯量，可以分為兩部分：需氯量和余氯。需氯量指用于滅活水中微 生物、氧化有機(jī)物和還原性物質(zhì)等所消耗的部分。為了抑制水中殘余病原微生 物的再度繁殖，管網(wǎng)中尚需要維持小量剩余氯。我國飲用水標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定出廠水游 離性余氯在接觸30min后不應(yīng)低于L,在管網(wǎng)末梢不應(yīng)低于 L。以下分析不同情況下加氯量和剩余氯量之間的關(guān)系：（ 1）如水中無微生物、

38、有機(jī)物和還原性物質(zhì)等，則需氯量為零，加氯量等于剩余氯量，如圖4-1中所示的虛線，該線與坐標(biāo)軸成45度角。（ 2）事實(shí)上天然水或多或少受到有機(jī)物和細(xì)菌等污染，氧化這些有機(jī)物和 殺滅細(xì)菌要消耗一定的氯量，即需氯量。加氯量必須超過需氯量才能保證一定 的剩余氯。當(dāng)水中有機(jī)物較少，而且主要不是游離氨和含氮化合物時，需氯量 0M滿足后就會出現(xiàn)余氯，如圖 4-1中的實(shí)線。這條曲線和橫坐標(biāo)交角小于45度，原因?yàn)椋篒 、水中有機(jī)物與氯作用的速度有快慢。有測定余氯時，有一部分有機(jī)物尚在繼 續(xù)與氯作用中；II 、水中余氯有一部分會自行分解，如次氯酸由于受水中某些雜質(zhì)或者光線的 作用，產(chǎn)生如下催化分解：2HOCl 2

39、HCl O2（4-8 ）（3）當(dāng)水中的有機(jī)物主要是氨和氮的化合物時，情況比較復(fù)雜。當(dāng)起始的 需氯量0A滿足以后（圖4-2），加氯量增加，剩余氯也增加（曲線 AH段），但是 后者增長的慢一些。超過 H 點(diǎn)加氯量后，雖然加氯量增加，余氯量反而下降， 如HB段，H點(diǎn)稱為峰點(diǎn)。此后隨著加氯量的增加，剩余氯又上升，如BC段，B點(diǎn)稱為折點(diǎn)。圖4-2中，曲線AHBC與斜虛線間的縱坐標(biāo)值 b表示需氯量；曲線 AHBC的 縱坐標(biāo)值 a 表示余氯量。曲線可以分為 4 區(qū)，分述如下：在第1區(qū)，即0A段，表示水中雜質(zhì)把氯消耗光， 余氯量為零，需氯量為b1, 這時消毒效果不可靠在第2區(qū)，即曲線AH段，加氯后，氯與氨發(fā)生

40、反應(yīng)，有余氯存在，所以有 一定消毒效果，但余氯為化合性氯，主要成分是一氯胺。在第3區(qū)，即曲線HB段，仍然產(chǎn)生化合性余氯，加氯量繼續(xù)增加，幵始下列化學(xué)反應(yīng)：2NH 2Cl HOCl N2 3HCl H 2O（4-9）反應(yīng)結(jié)果使氯胺被氧化成一些不起消毒作用的化合物，余氯反而逐漸減少，最 后到達(dá)折點(diǎn) B。超過折點(diǎn)B后，進(jìn)入第4區(qū)，即曲線BC段。此后已經(jīng)沒有消耗氯的雜質(zhì)了, 出現(xiàn)自由性余氯。該區(qū)消毒效果最好。從整個曲線看，到達(dá)峰點(diǎn) H 時，余氯最高，但這是化合性余氯而非自由性余氯。到達(dá)折點(diǎn)時，余氯最低。如繼續(xù)加氯，余氯增加，此時所增加的是自由 性余氯。 加氯量超過折點(diǎn)需要量時稱為折點(diǎn)氯化。上述曲線的測

41、定，應(yīng)結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際進(jìn)行。當(dāng)原水受到嚴(yán)重污染，采用普通的混凝沉淀和過濾加上一般加氯量的消毒 方法都不能解決問題時，折點(diǎn)加氯法可取得明顯效果，它能降低水的色度，去 除惡臭，降低水中有機(jī)物含量；還能提高混凝效果。需要說明的是：折點(diǎn)加氯 法過去常常應(yīng)用，但自從發(fā)現(xiàn)水中有機(jī)污染物能與氯生成三鹵甲烷后，采用折 點(diǎn)加氯來處理受污染水源已引起人們擔(dān)心，所以，現(xiàn)在正在尋求去除有機(jī)污染 物的預(yù)處理或者深度處理和其它消毒法，并且已經(jīng)取得一些成績。加氯點(diǎn)在過濾后加氯，因?yàn)橄穆鹊奈镔|(zhì)已經(jīng)大部分去除，所以加氯量少。在加混凝劑時同時加氯，可氧化水中的有機(jī)物，提高混凝效果。用硫酸亞鐵作為混凝劑時，可以同時加氯，將亞鐵氧化成

42、三價鐵，促進(jìn)硫酸亞鐵的凝聚 作用。這些氯化法稱為濾前氯化或預(yù)氯化。預(yù)氯化還能防止水廠內(nèi)各類建筑物 中滋生青苔和延長氯胺消毒的接觸時間，使加氯量維持在圖中的AH段，以節(jié)省加氯量。對于受污染水源，為避免消毒的副產(chǎn)物產(chǎn)生，濾前加氯或預(yù)氯化應(yīng)盡 量取消。當(dāng)城市管網(wǎng)延伸很長，管網(wǎng)末梢的余氯難以保證時，需要在管網(wǎng)中途補(bǔ)充 加氯。加氯設(shè)備、加氯間和氯庫現(xiàn)在一般采用自動檢測和自動加氯技術(shù)。所以加氯設(shè)備包括加氯機(jī)、氯瓶、 自動檢測和自動控制設(shè)備，還有真空調(diào)節(jié)器，水射器等。加氯間是安置加氯設(shè)備的操作間，氯庫是儲備氯瓶的倉庫。由于氯氣是有 毒氣體，所以要采取措施確保安全加氯，加氯間和氯庫在建筑上的通風(fēng)、照明、 防火、保溫等應(yīng)特別注意，還應(yīng)設(shè)置一系列安全報(bào)警、事故處理設(shè)施等。有關(guān) 加氯間和氯庫設(shè)計(jì)要求應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)劃和手冊進(jìn)行。其它消毒法除了加氯消毒，還有許多其它消毒方法。每一種方法都有其優(yōu)點(diǎn)和不足之處，具體采用何種消 毒