給水處理總復(fù)習(xí)

1、給水處理4.1給水處理概論一.給水水質(zhì)指標(biāo)1.物理指標(biāo)（1）濁度 （2）懸浮物 （3）臭和味 2.化學(xué)指標(biāo)（1）雜質(zhì)或污染物質(zhì)的單項指標(biāo)（2）無機特性的綜合指標(biāo)（3）有機污染物的綜合指標(biāo)3.微生物指標(biāo)4.放射性指標(biāo)二.水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)1.生活飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（1）飲用水水質(zhì)項目大為增加，從原35項增加到96項（2）把檢測項目分為常規(guī)檢測項目（34項）和非常規(guī)檢測項目（62項）（3）提高了對濁度的要求（4）在飲用水常規(guī)檢測項目中增加了耗氧量（高錳酸鹽指數(shù)）：耗氧量（以O(shè)2計）不超過3mg/L，特殊情況下不超過5mg/L。（5）在無機物、有機物單項項目的選擇和限制的確定上，既借鑒國外標(biāo)準(zhǔn)（WHO、歐盟、美國

2、），又考慮中國國情。（6）重視消毒劑和消毒副產(chǎn)物的危害，從原有的1項，增加到13項。（7）對部分原有項目的限制提出更嚴(yán)格的要求，共4項：濁度、鉛、鎘、四氯化碳。（8）增加了糞性大腸菌群的項目。2.工業(yè)用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)3.其他重要水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（1）地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) （2）其他水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)三.給水處理的基本方法與基本工藝1.給水處理的基本方法（1）去除顆粒物方法有：混凝、沉淀、澄清、氣浮、過濾、篩濾（格柵、篩網(wǎng)、微濾機、濾網(wǎng)濾芯過濾器等）、膜分離（微濾、超濾）、沉砂（粗大顆粒的沉淀）、離心分離（旋流沉砂）等（2）去除、調(diào)整水中溶解（無機）離子、溶解氣體的處理方法處理方法有：石灰軟化、離子交換、地下水除鐵除錳

3、、氧化還原、化學(xué)沉淀、膜分離（反滲透、納濾、電滲析、濃差滲析等方法）、水質(zhì)穩(wěn)定（水中溶解離子的平衡，防止結(jié)垢和腐蝕等，詳見本書第五章）、除氟（高氟水的飲用水除氟）、氟化（低氟水的飲用水加氟）、吹脫（去除游離二氧化碳、硫化氫等）、曝氣（充氧）、除氣（鍋爐水除氧等）等（3）去除有機物的處理方法方法有：粉狀炭吸附、原水曝氣、生物預(yù)處理、臭氧預(yù)氧化、高錳酸鉀預(yù)氧化、過氧化氫預(yù)氧化、預(yù)氯化、臭氧氧化、活性炭吸附、生物活性炭、膜分離、大孔樹脂吸附（用于工業(yè)純水、高純水制備中有機物的去除）等（4）消毒方法方法有：氯消毒、二氧化氯消毒、臭氧消毒、紫外線消毒、電化學(xué)消毒、加熱消毒等（5）冷卻方法2.給水處理的基

4、本工藝飲用水處理的工藝分成：（1）飲用水常規(guī)處理工藝 （2）在飲用水常規(guī)處理工藝的基礎(chǔ)上，增加預(yù)處理和（或）深度處理的飲用水處理工藝 （3）其他特殊處理工藝混凝一.膠體的基本性質(zhì)1.膠體的特性水中雜質(zhì)按其顆粒大小，可以分成為溶解物、膠體顆粒和懸浮物三大類。分散顆粒溶解物膠體顆粒懸浮物顆粒尺寸0.1um(或1um)典型物質(zhì)無機離子、小分子有機物等細小黏土顆粒、高分子有機物、腐質(zhì)酸、病毒、細菌等黏土、粉砂、細菌等溶液體系真溶液（透明）膠體溶液（混濁）2.膠體的結(jié)構(gòu)3.膠體的穩(wěn)定與凝聚二.鋁鹽鐵鹽混凝劑在水中的反應(yīng)1.水解反應(yīng)Al3+H2OAl(OH)2+H+Al(OH)2+H2OAl(OH)2+H

5、+Al(OH)2+ H2OAl(OH)3+H+2.縮聚反應(yīng)2Al(OH)2+Al2(OH)24+ 2H2O三.水的混凝機理與混凝過程1.混凝機理（1）壓縮雙電層 （2）吸附電中和 （3）吸附架橋（4）沉淀物的卷掃或網(wǎng)捕2.混凝過程在水處理中，混凝的工藝過程實際上分為“凝聚”與“絮凝”兩個過程，對應(yīng)的工藝或設(shè)備稱為“混合”與“反應(yīng)”。（1）凝聚在水處理工藝中，凝聚主要指加入混凝劑后的化學(xué)反應(yīng)過程（膠體的脫穩(wěn)）和初步的絮凝過程。（2）絮凝絮凝是指細小礬花逐漸長大的物理過程。3.混凝動力學(xué)（1）速度梯度令 式中G速度梯度，s-1; du相鄰兩水層中水流（顆粒）同向運動的速度差； dy相鄰兩水層垂直與

6、水流方向和距離。推導(dǎo)G的計算公式： 式中：F兩層水流間的摩擦阻力； A兩層水流間的接觸面積 水的動力粘度 式中p對單位體積水體的攪拌功率，W/m3。得 （2）速度梯度計算對于機械攪拌，對單位容積水體的攪拌功率為: 式中N電機功率，KW; 1攪拌設(shè)備機械效率，約為0.75； 2傳動系統(tǒng)的效率，0.60.9； 總總效率，0.50.7。對于水力攪拌，水流對液體所作的功即為水流的水頭損失。 式中Q流量，m3/s; 水的密度（約為1000kg/m3） h流過水池的水頭損失，m; T水力停留時間，s; g重力加速度，9.81m/s2?；炷^程的動力學(xué)控制參數(shù)如下：對于混合池：G=5001000s-1 T=

7、1030對于絮凝反應(yīng)池：G=2070s-1 GT=104105四.混凝劑與助凝劑1.混凝劑（1）硫酸鋁Al2O3的含量不小于15.6，液體產(chǎn)品中Al2O3的含量不小于7.8，適宜PH值為5.58，最佳范圍6.57.5。（2）聚合氯化鋁Al2(OH)nCl6-nm,式中m 為聚合度，通常m10，n35。Al2O3的含量不小于32和29，液體產(chǎn)品Al2O3的含量不小于12和10，適宜PH值為59。（3）三氯化鐵 PH值的適應(yīng)范圍（511）（4）硫酸亞鐵（5）聚合硫酸鐵化學(xué)式為Fe2(OH)n(SO4)3-n/2m,式中n2,m=f(n)。PH值范圍為511，最佳范圍69。（6）其他復(fù)合式藥劑，如聚

8、合鋁鐵，聚合鋁硅，混凝復(fù)合藥劑2.助凝劑（1）活化硅酸（2）聚丙烯酰胺 （3）石灰 （4）其他3.混凝藥劑的投加（1）投加量確定（2）投配系統(tǒng) （3）混凝藥劑投加的自動控制1）數(shù)學(xué)模型法 2）現(xiàn)場模擬試驗法 3）特性參數(shù)控制法五.混合設(shè)備混合時間一般1030s，速度梯度5001000s-1。1.機械混合水力停留時間為12min,平均速度梯度500s-1左右。2.水力混合（1）管式靜態(tài)混合器 （2）壓力水管混合 （3）其他 有：跌水混合、漩流混合等。六.絮凝反應(yīng)池絮凝反應(yīng)池的水力停留時間一般為1030min，GT值在1041051.機械攪拌總的水力停留時間一般為1520min，槳板邊緣處的線速度

9、從第一級的0.5m/s降到最后一級的0.2m/s。2.水力攪拌（1）隔板反應(yīng)池起端流速一般為0.50.6m/s，末端流速一般為0.20.3m/s,水力停留時間2030min，總的水頭損失0.30.5m。（2）折板反應(yīng)池各段的流速可分別為：第一段：0.250.35m/s; 第二段：0.150.25m/s; 第三段：0.100.15m/s。水力停留時間較短，一般為615min。（3）其他形式的反應(yīng)池3.不同形式絮凝池的組合使用（1）往復(fù)式隔板與回轉(zhuǎn)式隔板組合（2）機械反應(yīng)與隔板反應(yīng)組合七.影響混凝效果的因素1.水溫 2.濁度與懸浮物 3.水的PH值沉淀一.顆粒沉淀特性1.沉淀分類（1）自由沉淀 （

10、2）絮凝沉淀 （3）擁擠沉淀 （4）壓縮沉淀2.離散顆粒沉淀速度（1）顆粒沉速公式對于Re1000的紊流區(qū)，有Newton公式： 式中 Re雷諾數(shù) ， u顆粒沉速， d顆粒直徑； 水的動力粘度； 水的密度； s顆粒的密度 g重力加速度二.理想沉淀池特性分析1.理想沉淀池的構(gòu)成在理想沉淀池中，對沉淀過程的基本假設(shè)是：（1）沉淀過程屬于離散顆粒的自由沉淀，在沉淀過程中各顆粒的沉速不變；（2）理想沉淀池中的水從左向右水平流動，進水均勻分布在整個過水?dāng)嗝嫔希ˋC斷面）在池中各點水流速度均為v;（3）在沉淀過程中，各顆粒的水平運動分量等于水流的水平流速v；（4）顆粒沉到池底（CD線）就算已被去除。2.理

11、想沉淀池對顆粒的去除率理想沉淀池對水中懸浮顆粒的總的去除率為： 3.理想沉淀池中特定顆粒沉速與表面負荷的關(guān)系在理想沉淀池中： 式中 t0沉淀池的水力停留時間； B池寬； A沉淀池的表面面積； Q水的流量；q0沉淀池的表面負荷，也稱為過流率，即單位時間內(nèi)單位池表面面積所處理的水量。三.沉淀池的基本結(jié)構(gòu)與基本設(shè)計參數(shù)1.基本結(jié)構(gòu) （1）進水區(qū)與進水穿孔花墻（2）沉淀區(qū)（3）出水區(qū)與出水堰（4）緩沖層、污泥區(qū)與排泥裝置沉淀池排泥系統(tǒng)：1）多斗池底重力排泥 2）穿孔管重力排泥 3）機械排泥2.沉淀池基本設(shè)計參數(shù)對于采用混凝沉淀工藝的飲用水處理，沉淀池特定顆粒沉速設(shè)計值一般為u0=0.30.6mm/s。

12、根據(jù)原水情況，又可采用以下設(shè)計數(shù)據(jù)：（1）對于原水濁度250NTU,u0=0.50.6mm/s(相當(dāng)于；q0=1.802.16 m3/(m2h)四.沉淀池1.平流式沉淀池對平流式沉淀池的有關(guān)要求：（1）沉淀池的長度與寬度之比不得小于4，長度與深度之比不得小于10，以保證斷面水流均勻。（2）平流式沉淀池的水力停留時間一般為1.03.0h；（3）池中水平流速一般為1025mm/s；（4）沉淀池的有效水深一般采用3.03.5m;(5)沉淀池的每格寬度（或?qū)Я鲏﹂g距）一般為38m，最大不超過15m。衡量平流式水力狀態(tài)的參數(shù)：弗勞德數(shù)Fr一般在110-4110-5,，雷諾數(shù)Re一般在400015000。

13、2.斜板（管）沉淀池(1)斜板（管）沉淀池的優(yōu)點：停留時間短、沉淀效率高、占地省等。缺點是：1）運行中斜板（管）中易產(chǎn)生積泥和藻類滋生問題，需定期放空對斜板進行沖洗，積泥過多還易發(fā)生斜板壓塌事故；2）斜板（管）材料的費用高3）因水流在斜板之間停留時間極短（幾分鐘），斜板沉淀池的緩沖能力及穩(wěn)定性較差（2）斜板沉淀池產(chǎn)水量的計算：斜板沉淀池的表面負荷u0= 式中 A斜各斜板總的水平投影面積之和； n斜板數(shù)； B斜板寬度（池寬）； l斜板長度； 斜板傾角。在設(shè)計斜板沉淀池時應(yīng)考慮乘以斜板效率系數(shù)斜，斜通常取0.60.8。斜板沉淀池的產(chǎn)水量計算公式為： 斜板沉淀池的產(chǎn)水流量為與水流垂直的過水?dāng)嗝婷娣e乘

14、以流速： 即 把v代入前式并整理，可以得到導(dǎo)向流斜板沉淀池產(chǎn)水量的計算式： A原斜板沉淀池的池表面面積，等于池的長度*寬度。同向流斜板沉淀池的計算公式為： 異向流斜板沉淀池，在采用常用斜板結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的條件下，一般可采用q斜9.011.0m3/(m2h).(3) 異向流斜(管)板沉淀池在給水處理中，異向流斜板沉淀池宜用于進水濁度長期低于1000NTU的原水，斜板（管）沉淀區(qū)的液面負荷，應(yīng)按相似條件下的經(jīng)驗確定，一般可采用9.011.0 m3/(m2h)。斜板部分常用的數(shù)據(jù)是：斜板長度l=1m,傾角為60度，板間距（或管徑）3050mm。沉淀池斜板管下面的配水區(qū)高度不宜小于1.5m，斜板管上面的清水

15、區(qū)保護高度一般不宜小于1.0m。（4）同向流斜板沉淀池同向流的斜板數(shù)據(jù)一般采用：板間距35mm，斜板的上部為沉淀區(qū)斜板，斜板長度l=2.02.5m,傾斜角為40度；斜板的下部為排泥區(qū)斜板，斜板長度不小于0.5m，傾斜角為60度。同向流斜板沉淀池沉淀區(qū)的液面負荷一般為3040 m3/(m2h)。（5）側(cè)向流斜板沉淀池給水處理中側(cè)向流斜板沉淀池的數(shù)據(jù)是：斜板的結(jié)構(gòu)尺寸一般為傾斜角5060，板間距5080mm，斜板內(nèi)的水平流速一般采用v=1020mm/s；側(cè)向流斜板體的容積負荷約為810 m3/(m2h).3.豎流式沉淀池4.福流式沉淀池五.澄清1.澄清池工作原理在澄清池中通過機械或水力作用懸浮保持

16、著大量的礬花顆粒，其濃度一般在每升幾克，進水中經(jīng)混凝劑脫穩(wěn)的細小顆粒與池中保持的大量礬花顆粒發(fā)生接觸凝聚反應(yīng)，被直接黏附在礬花上，然后再在澄清池的分離區(qū)與清水分離。2.機械攪拌澄清池水在機械攪拌澄清池中的總停留時間可采用1.21.5h。第一反應(yīng)室和第二反應(yīng)室的水力停留時間一般控制在2030min，其中第二反應(yīng)室按計算流量的停留時間是3060s。u0=0.81.1mm/s。3.脈沖澄清池脈沖澄清池的脈沖周期一般為3040s，其中充水與放水的時間比為3：14：1。清水區(qū)的上升流速一般可以采用0.71.0mm/s，懸浮層高度和清水區(qū)高度各為1.52.0m。六.氣浮1.氣浮原理原理是在水中加入大量的微

17、小氣泡，并使其黏附在顆粒上，共同快速上浮，從而大大加快了顆粒的分離速度。2.氣浮池表面負荷一般采用5.49 m3/(m2h) (u0=1.52.5mm/s),回流比為510。3.浮沉池浮沉池斜板區(qū)液面負荷一般采用10 m3/(m2h)左右。過濾一.過濾原理1.過濾技術(shù)分類（1）表層過濾表層過濾的顆粒去除機理是機械篩除。（2）深層過濾深層過濾顆粒去除的主要機理是接觸凝聚，即顆粒的去除是通過水中懸浮顆粒與濾料顆粒進行了接觸凝聚，水中顆粒附著在濾料顆粒上而被去除。石英砂濾料的規(guī)格是：d=0.51.2mm,濾層厚度700mm。2.深層過濾的機理(1)遷移在濾料層孔隙中隨水流動的小顆粒在下列作用下可以與

18、濾料顆粒的表面進行接觸，這些作用有：攔截、重力沉降、慣性、擴散、水動力作用等。（2）附著顆粒之間存在的附著力的作用下，水中顆粒被附著截留下來。二.濾池的運行1.濾池的運行周期（1）過濾狀態(tài)正向過濾，反向過濾，雙向過濾，輻流過濾。濾池的設(shè)計最大水頭損失（濾池的最高水位與濾后水出水堰之間的高差）一般為22.5m，濾池的過濾周期一般在1224h。（2）反沖洗狀態(tài)1）單獨用水反沖洗2）水反沖洗加表面輔助沖洗3）氣水聯(lián)合反沖洗濾料層的膨脹率一般需達到4050，一般需要沖洗57min，加上沖洗前后的操作過程，整個反沖洗過程用時一般約為10min。反沖洗用水采用過濾后的清水，由反沖洗水塔或反沖洗水泵提供，所

19、用水量一般占過濾水量的5左右。濾間正在反沖洗和檢修而停止進水期間，由于上游來水水量不變，因此正在運行的各濾間的進水流量將略有增加，水量為正常運行時的n/(n-1)倍，池中濾速也相應(yīng)增加。此時的濾速為強制濾速。2.濾池過濾的運行方式變水頭恒速過濾； 恒水頭恒速過濾； 減速過濾（1）變水頭恒速過濾變水頭恒速過濾是濾池運行的一種主要方式，其濾池結(jié)構(gòu)特點是進水口的水位高于濾池中的最高水位，一般采用進流堰進水，每格濾間的進水流量基本相等。（2）恒水頭恒速過濾與變水頭恒速過濾不同相比，恒水頭恒速過濾的進水口是在濾池水面以下，以淹沒式進流。（3）減速過濾減速過濾的濾速在過濾周期中是逐漸降低的。三.濾料1.濾

20、料的材質(zhì)與規(guī)格（1）濾料材質(zhì)1）適當(dāng)?shù)某叽?、形狀、級配或均勻度?2）有一定的機械強度，使用中的磨損率低；3）有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，不得溶出對人體健康有害的物質(zhì)；4）價格便宜。（2）濾料規(guī)格1)最小粒徑（dmin）與最大粒徑（dmax）若d=0.51.2mm,即dmin=0.5mm,dmax=1.2mm。2）濾料的有效粒徑d10濾料中小于該粒徑的顆粒的重量占濾料總重量的10。3）濾料的不均勻系數(shù)K80 式中 d10濾料中小于該粒徑的顆粒的重量占濾料總重量的10。 d80濾料中小于該粒徑的顆粒的重量占濾料的總重量的80。K80代表了濾料的不均勻程度。越大，表示粗細顆粒分布越大，對于過濾和反沖洗越不

21、利。K80越接近與1，濾料的大小越均勻，過濾和反沖洗的效果越好。4）其他粒徑表示法，如當(dāng)量粒徑、中位粒徑、平均粒徑等2.水處理常用濾料（1）石英砂濾料1）粒徑dmin=0.5mm,dmax=1.2mm,K802.0;2）濾料層厚度h=700mm;3)正常濾速v=810m/h,強制濾速v強1014m/h;4)反沖洗強度q=1215L/(sm2),反沖洗膨脹率約45，沖洗時間75min.（2）無煙煤石英砂雙層濾料1）上層為無煙煤濾料，粒徑dmin=0.8mm,dmax=1.8mm,K802.0,厚度h=300400mm;2）下部為石英砂濾料，粒徑dmin=0.5mm,dmax=1.2mm,K802

22、.0,厚度h=400mm3)正常濾速v=1014m/h,強制濾速v強=1418m/h;4)反沖洗強度q=1316L/(sm2),反沖洗膨脹率約50，沖洗時間86min。（3）均質(zhì)濾料均質(zhì)濾料的含義是指使濾料層中上下顆粒分布均勻的濾料?；具\行參數(shù)：1）有效粒徑d10=0.951.35mm,K60950mm,一般在10001500mm;3)設(shè)計濾速v=815m/h;4)反沖洗步驟為：先氣擦洗12min，再氣水共同沖洗43min，最后水沖洗43min;5）氣沖洗的空氣沖洗強度1317L/(sm2);水沖洗強度在氣水共同沖洗時為34.5 L/(sm2)，最后水沖洗時強度為46 L/(sm2)；表面橫

23、向掃洗強度為1.42.3 L/(sm2)。（4）其他濾料1）三層濾料 2）纖維球濾料 3）聚苯乙烯泡沫濾料 4）錳砂濾料四.濾池的基本構(gòu)造濾池由濾料層、承托層、配水系統(tǒng)、沖洗排水槽、集水渠等部分組成。1.濾料層2.配水系統(tǒng)和承托層（1）大阻力配水系統(tǒng)穿孔管上總的開孔率（孔口面積與濾池面積之比）很低，為0.200.28，在反沖洗時孔口流速v=56m/s,產(chǎn)生較大的水頭損失，約為34m左右，孔口水頭損失遠高于配水系統(tǒng)中各孔口處沿程損失的差別，由此相對消除了濾池中各孔口位置不同對配水均勻性的影響，實現(xiàn)了配水均勻。大阻力配水系統(tǒng)單池的面積最大可到100m2左右?？卓谥睆綖?12mm,布置在與中垂線45

24、度角的下側(cè)，交錯排列。各層的粒徑時1632mm、816mm、48/24,各層厚度100mm。大阻力配水系統(tǒng)濾池的反沖洗水由反沖洗水塔或反沖洗水泵提供，總的反沖洗水頭68m。優(yōu)點時：其配水均勻性好，單池面積大（可到100m2左右），基建造價低，工作可靠。不足之處：需單設(shè)反沖水塔或水泵，反沖洗所需水頭大、能耗高。（2）小阻力配水系統(tǒng)開孔率一般在1.01.5，反沖洗水頭只需1m左右。優(yōu)點：不需設(shè)置反沖洗水塔或水泵，反沖洗水頭小，動力費省，易于實現(xiàn)濾池自動化運行。不足：單池面積?。ㄗ畲蠹s50m2左右），且基建費較高。中阻力配水系統(tǒng)，開孔率在0.60.8，配水系統(tǒng)多用雙層濾磚。3.反沖洗排水系統(tǒng)（1）沖

25、洗排水槽設(shè)計要求：1）池面的反沖廢水應(yīng)自由跌落入沖洗排水槽，槽中水面以上要有一定保護高；2）單位排水槽長度的服務(wù)面積應(yīng)相等，槽面水平（誤差在2mm以內(nèi)），槽間距不得過大（一般為1.52.0m）；3）排水槽的底應(yīng)略高于濾料層膨脹后的高度；4）沖洗排水槽的出水應(yīng)自由跌落入集水渠。（2）集水渠4.輔助系統(tǒng)（1）反沖洗水塔與水泵采用大阻力配水系統(tǒng)的濾池所需的反沖洗水頭（H0）約為78m，包括1）從水塔或水泵至濾池的管道中的水頭損失（設(shè)計計算時可先按1m考慮）；2）濾池配水系統(tǒng)的水頭損失（主要為孔口損失，大約為34m）；3）承托層的水頭損失（約0.15m）;4）使濾料層膨脹的水頭損失（約0.7m）;5）

26、備用水頭（1.52.0m）等。反沖洗水泵在濾池沖洗時直接從清水池中抽水進行反沖洗。反沖洗水泵的揚程H為： 式中 H0反沖洗水頭； He濾池沖洗排水槽槽頂與清水池最低水位之間的高程差。該系統(tǒng)的投資省，但操作較麻煩，且水泵較大，反沖洗期間用電量明顯增大。反沖洗水塔的容量按一個濾間沖洗用水量的1.5倍設(shè)置，反沖洗水塔的池底與濾池沖洗排水槽槽頂?shù)母叱滩畎捶礇_洗水頭H0設(shè)置。（2）管廊（3）濾池控制系統(tǒng)對濾池的過濾與反沖洗工控進行自動控制的基本形式有：1）水力控制； 2）時間程序控制； 3）以上兩者的結(jié)合（4）表面沖洗裝置濾池的表面沖洗裝置是在砂面以上5070mm處設(shè)置穿孔管。五.濾池1.普通快濾池濾池

27、單池面積小于100m2，一般在2050m2，濾池池深一般為3.23.6m。過濾方式為幾個濾間為一組的恒水頭恒速過濾（需控流閥）或減速過濾。2.雙閥濾池3.虹吸濾池6-8個濾間組成一個系統(tǒng)，過濾運行方式為變水頭恒速過濾，沖洗前的最大水頭損失一般采用1.5m。4.重力式無閥濾池變水頭恒速過濾，最大過濾水頭一般采用1.5m。5.移動罩濾池設(shè)計過濾水頭可采用1.21.5m。6.均質(zhì)濾料濾池7.壓力濾罐濾料厚度一般為1.01.2m，最終允許水頭損失一般可達56m。消毒一.消毒概論1.消毒目的飲用水消毒的目的是殺滅水中對人體健康有害的絕大部分病原微生物，包括病菌、病毒、原生動物的胞囊等，以防止通過飲用水傳

28、播疾病。細菌總數(shù)100CUF/mL,總大腸菌群和糞便大腸菌群每100ml水樣中不得撿出（此外還有剩余消毒劑濃度的指標(biāo)）。2.消毒方法（1）氯消毒對于受到有機污染（包括天然的腐殖質(zhì)類污染、生活污染、工業(yè)污染等）的水體，加氯消毒可以產(chǎn)生對人體有害的鹵代消毒副產(chǎn)物，如三鹵甲烷（THMs）、鹵乙酸（HAAs）等物質(zhì)。（2）二氧化氯消毒（3）臭氧消毒（4）紫外線消毒3.消毒劑的投加點1）清水池前投加的消毒主工序；2）調(diào)整出廠水剩余消毒劑濃度的補充投加（在二泵站處）；3）控制輸水管渠和水廠構(gòu)筑物內(nèi)菌藻生長的水廠取水口或凈水廠入口的預(yù)投加；4）配水管網(wǎng)中的補充投加等。二.氯消毒1.氯消毒的原理氯滅活微生物的

29、機制包括：氯能氧化損壞細胞膜，使其滲透性增加，導(dǎo)致細胞內(nèi)物質(zhì)如蛋白質(zhì)、RNA、DNA的漏出，影響鉀的吸收和保留；氯進入細胞質(zhì)后，能破壞干擾多種酶系統(tǒng)，并可損壞基因組，使細胞喪失生理能力。飲用水消毒通常以大腸桿菌作為腸道微生物的指示菌，衡量消毒處理的效果。對于不含氨的水，向水中加入氯后立即產(chǎn)生以下反應(yīng)：Cl2+H2OHOCl+H+Cl-所生成的次氯酸（HOCL）是弱酸，在水中部分電離成次氯酸根和氫離子。HOClOCl-+H+水中HOCl和OCl-的比例與水的PH值和溫度有關(guān)。HOCl和OCl-都被計入，稱為是游離性氯或自由性氯。天然水體中一般含有少量的氨氮。加氯產(chǎn)生的HOCL會與氨氮反應(yīng)，生成氯

30、胺：NH3+HOClNH2Cl+H2O NH2Cl+HOClNHCl2+H2O NHCl2+HOClNCl3+H2O氯胺的存在形式同氯與氨的比例和水的PH值有關(guān)。在Cl2:NH3的重量比5：1、PH值在79的范圍內(nèi)，水中氯胺基本上為一氯胺。在Cl2:NH3的重量比5：1、PH值為6的條件下，一氯胺仍占優(yōu)勢（約80）。三氯胺只在水的PH值小于4.5的條件下才存在。氯胺的滅活微生物的機理類似于氯，能破壞膜的完整性，從而能影響膜的滲透性和微生物的呼吸，并能對細胞的重要代謝功能造成不可逆的損害。氯胺被計為化合性氯。游離氯和化合性氯都具有消毒功能，兩者之和稱為有效氯。經(jīng)一定接觸時間后水中剩余的有效氯稱之

31、為余氯。余氯又可劃分為游離性余氯和化合性余氯。2.加氯量水與氯應(yīng)充分混合，其接觸時間不應(yīng)小于30min,氯胺消毒的接觸時間不應(yīng)小于2h。我國生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)和生活飲用水衛(wèi)生規(guī)范都規(guī)定：水中游離性余氯的濃度，在與水接觸時間30分鐘后應(yīng)不低于0.3mg/L,管網(wǎng)末梢水不應(yīng)低于0.05mg/L。3.氯消毒工藝（1）折點氯化法生活飲用水水源水標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，水源水中氨氮的最大允許濃度為0.5mg/L。（2）氯胺消毒法1）先氯后氨 的氯胺消毒法一般采用液氨瓶加氨，Cl2與NH3的重量比為3：16：1，使水中游離性余氯轉(zhuǎn)化為化合性余氯，以減少氯味和余氯的分解速度。2）化合性氯的氯胺消毒法4.加氯設(shè)備（1）加氯

32、機（2）氯瓶三.二氧化氯消毒1.二氧化氯消毒原理2.二氧化氯制備（1）亞氯酸鈉加氯制取法：Cl2+H2OHOCl+HCl 2NaClO2+HOCl+HCl2ClO2+2NaCl+H2O即總的反應(yīng)式為2NaClO2+Cl22ClO2+2NaCl（2）亞氯酸鈉加酸制取法利用亞氯酸鈉在酸性條件下生成二氧化氯的特性，加入鹽酸或硫酸來制備，其反應(yīng)5NaClO2+4HCl4ClO2+5NaCl+2H2O 或10NaClO2+4H2SO48ClO2+4Na2SO4+2NaCl+4H2O（3）氯酸鈉鹽酸復(fù)合式二氧化氯制取法該法以氯酸鈉和鹽酸為原料，反應(yīng)生成二氧化氯和氯氣的混合氣體，二氧化氯與氯氣的摩爾比為2：

33、1，其反應(yīng)式為：NaClO3+2HClClO2+0.5Cl2+NaCl+H2O（4）電解法二氧化氯發(fā)生器（5）穩(wěn)定型二氧化氯溶液3.二氧化氯消毒的優(yōu)點二氧化氯消毒的優(yōu)點是：對細菌和病毒的消毒效果好；在水的PH值為69的范圍內(nèi)消毒效果不受PH值的影響；不與氨反應(yīng)，當(dāng)水中存在氨時不影響消毒效果；二氧化氯在水中的穩(wěn)定性次于氯胺，但高于游離氯，能在管網(wǎng)中保存較長時間，起剩余保護作用；二氧化氯既是消毒劑，又是強氧化劑，對水中多種有機物都有氧化分解作用，并且不生成三鹵甲烷等鹵代消毒副產(chǎn)物。但是二氧化氯的費用很高，這在很大程度上限制了該法的使用。地下水除鐵除錳一.含鐵含錳地下水我國飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，鐵0.

34、3mg/L,錳0.1mg/L。二.地下水除鐵除錳原理1.除鐵原理（1）二價鐵氧化成三價鐵的反應(yīng)式為Fe2+OFe3+氧化成的三價鐵將作為氫氧化鐵固體從水中析出：Fe3+H2OFe(OH)3+3H+（2）二價鐵的空氣氧化對于含鐵的地下水，可以通過曝氣，利用空氣中的O2將Fe+2氧化成Fe+3，后者再與水中的氫氧根作用形成Fe(OH)3沉淀析出物而被過濾去除。4Fe2+10H2O4Fe(OH)3+8H+每氧化1mg/L的二價鐵，理論上需氧216/(455.8)=0.14mg/L。生產(chǎn)中實際需氧量遠高于此值。（3）鐵的藥劑氧化用作地下水除鐵的氧化藥劑主要為氯。Cl2+H2OHOCl+H+Cl- 2F

35、e2+HOCl2Fe3+Cl-+OH-按此理論反應(yīng)式，每氧化1mg/L的Fe2+理論上需要235.5/(255.8)=0.64mg/L的Cl2。2.除錳原理（1）技術(shù)原理 Mn2+OMnO2（2）錳氧化的需氧量二價錳與氧反應(yīng)的反應(yīng)式為：2Mn2+O2+2H2O2MnO2+4H+理論上，每氧化1mg/L的Mn2+需要216/(254.9)=0.29mg/L的氧。二價錳與氯反應(yīng)的反應(yīng)式為：Cl2+H2OHOCl+H+Cl- Mn2+HOCl+H2OMnO2+Cl-+3H+理論上，每氧化1mg/L的Mn2+需要235.5/54.9=1.29mg/L的氯。三.地下水除鐵除錳工藝與設(shè)備1.處理方法（1）

36、原水曝氣接觸氧化過濾法曝氣方法可使用射流曝氣、跌水曝氣、壓縮空氣曝氣、穿孔管或蓮蓬頭曝氣等。適用于含鐵量小于5mg/L（北方地區(qū)2mg/L），含錳量小于1.5mg/L的原水，或是含鐵量再高，但不含錳的水。對于較高鐵錳原水，應(yīng)適當(dāng)降低濾速或增加濾層厚度，必要時采用二級過濾。（2）原水曝氣氧化過濾法（3）藥劑氧化過濾法（4）其他1）錳沸石過濾吸附法2）充氧回灌地下水層除鐵除錳2.處理工藝流程（1）原水只含鐵不含錳的除鐵工藝1）曝氣單級接觸氧化工藝該工藝適用于原水中含鐵量較低的條件。2）曝氣氧化過濾工藝當(dāng)處理水量較大，含鐵量較高，或是要求充分曝氣，以排出CO2，大幅度提高PH值時，有必要獨立設(shè)置較大

37、型的曝氣裝置，如曝氣塔、葉輪式表面曝氣裝置等。（2）原水鐵錳共存的除鐵除錳工藝1）曝氣單級接觸氧化過濾工藝適用于原水含鐵量5mg/L（北方地區(qū)2mg/L），含錳量5mg/L（北方地區(qū)1.5mg/L。3)原水氧化二級壓力過濾工藝適用于原水含鐵量510mg/L，含錳量13mg/L。3.曝氣設(shè)備（1）水射器曝氣可用于原水中鐵錳含量較低的小型給水系統(tǒng)。（2）跌水曝氣適用于水中鐵錳含量較低（3）穿孔管或蓮蓬頭噴淋曝氣適用于原水含鐵量小于10mg/L.（4）曝氣塔適用于對曝氣要求較高的處理。（5）葉輪表面曝氣4.過濾設(shè)備濾料可以采用石英砂濾料、無煙煤石英砂雙層濾料，或者是錳砂濾料。錳砂濾料dmin=0.6

38、mm,dmax=1.22.0mm。除鐵除錳的濾料層略厚，一般為8001200mm。對于原水含鐵量15mg/L的二級過濾工藝第一級過濾宜采用煤砂雙層濾料，以提高濾層納污能力。濾速一般采用58m/h,沖洗時間一般10min左右。對于錳砂濾料采用較大的反沖洗強度，d=0.61.2mm的錳砂濾料，反沖洗強度18L/(sm2),膨脹率在30左右。水的軟化與除鹽一.軟化與除鹽概述1.軟化與除鹽的目的與基本處理方法去除水中的溶解離子或改變其組成，從而滿足某些工業(yè)用水或生活用水要求的處理。(1)軟化處理目的是去除水中產(chǎn)生硬度的鈣離子和鎂離子。 基本方法是：藥劑軟化法，離子交換法等（2）除鹽處理目的是去除水中各

39、種溶解離子，滿足中高壓鍋爐、醫(yī)藥工業(yè)、電子工業(yè)等的用水要求?；痉椒ㄊ牵弘x子交換法，反滲透法、電滲析法、蒸餾法等2.水中常見溶解離子與軟化除鹽濃度表示方法（1）水中常見溶解離子天然水中所含的溶解性物質(zhì)包括：溶解的無機離子，少量的溶解氣體、微量的溶解性有機物等。天然水中溶解性陽離子主要有：鈣離子Ca2+、鎂離子Mg2+、鈉離子Na+、鉀離子K+等。天然水中溶解性陰離子主要有：重碳酸根離子HCO3-、硫酸根離子SO42、氯離子Cl-等。（2）硬度的表達方法水中硬度由鈣鎂離子構(gòu)成。我國現(xiàn)行的水的硬度計量單位是以CaCO3計。例如，生活飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)重規(guī)定“飲用水的總硬度（以CaCO3計450mg/L

40、”。（3）水的純度的表達方法一般用水的導(dǎo)電常數(shù)來表示。水的純度的表達方法有：1）電阻率，常用單位：106cm(106歐姆厘米) 2）電導(dǎo)率，常用單位：S/cm(微西門子/厘米) （4）軟化除鹽計算的離子濃度常用單位摩爾單位與原來的當(dāng)量單位完全相同。陽離子當(dāng)量粒子摩爾質(zhì)量（mg/mmol）陰離子當(dāng)量粒子摩爾質(zhì)量（mg/mmol）酸堿鹽當(dāng)量粒子摩爾質(zhì)量（mg/mmol）Ca2+40/2=20HCO3-61HCl36.5Mg2+24/2=12SO42-96/2=48H2SO498/2=49Na+23Cl-35.5NaOH40K+39CO32-60/2=30CaO56/2=28H+1OH-17CaCO

41、3100/2=50（5）水中陰陽離子關(guān)系組合圖關(guān)系：陽離子同陰離子的正負電荷相平衡，各種陽離子當(dāng)量粒子摩爾濃度的總和等于各種陰離子當(dāng)量粒子摩爾濃度的總和。陽離子按下列順序與陰離子組合：Ca2+Mg2+Na+（包括K+）；陰離子按下列順序與陽離子組合：CO32-HCO3-SO42- Cl-二.藥劑軟化法1.石灰軟化法（1）反應(yīng)原理屬于化學(xué)沉淀法，其原理是向水中加入石灰乳，石灰乳是堿性藥劑，與水中的重碳酸根發(fā)生反應(yīng)，生成碳酸根。石灰軟化的石灰用量計算公式：CaO=CO2+Ca(HCO3)2+2Mg(HCO3)2+Fe+a式中 當(dāng)量粒子摩爾濃度，mmol/L; Fe鐵鹽混凝劑的投量；a過量投加石灰，

42、一般為0.20.4mmol/L。（2）特點1）只能去除碳酸鹽硬度，不能去除非碳酸鹽硬度；2）軟化后，水中陽離子濃度、陰離子濃度和總含鹽量均降低；3）處理后殘余硬度較高石灰軟化法可用于要求較低的軟化處理，或是作為離子交換的預(yù)處理，適用于較大規(guī)模。（3）石灰軟化設(shè)備1）石灰乳配置系統(tǒng) 2）混凝沉淀過濾系統(tǒng)2.石灰純堿軟化法用于同時去除水中的碳酸鹽硬度和非碳酸鹽硬度的軟化處理。三.離子交換法1.離子交換法的基本原理（1）離子交換樹脂離子交換樹脂由樹脂母體（骨架）和交換基團構(gòu)成。（2）離子交換劑的性能指標(biāo)主要性能指標(biāo)：1）全交換容量，單位mol/g(干樹脂)表示樹脂理論上總的交換能力的大小，等于交換基

43、團的總量。2）工作交換容量，單位：或mol/L,或mol/g(干樹脂)是指樹脂在使用中實際可以交換的容量。3）濕真密度，單位：g/cm3是指樹脂在水中吸收了水分后的密度，用來確定樹脂床的反沖洗強度。4）濕視密度，單位：g/cm3是指單位體積內(nèi)堆積的濕樹脂重量，用來計算樹脂在交換容器中的用量。5）含水率，單位一般在50左右。6）轉(zhuǎn)型膨脹率，單位：是指離子交換樹脂從一種離子型轉(zhuǎn)為另一種離子型時體積變化的百分數(shù)。（3）離子交換反應(yīng)特性1）離子交換樹脂對水中離子的選擇性離子交換樹脂對水中某種離子能選擇交換的性能稱為離子交換樹脂的選擇性。對于強酸性陽樹脂，與水中陽離子交換的選擇性次序為：Fe3+Al3+

44、Ca2+Mg2+K+=NH4+Na+H+對于強堿性陽樹脂，與水中陰離子交換的選擇性次序為：SO42-NO3-Cl-HCO3-OH-HSiO3-2）離子交換的交換平衡與可逆性離子交換反應(yīng)是可逆反應(yīng)。例如，RH與水中Na+的反應(yīng)為：RH+Na+RNa+H+存在平衡關(guān)系式： （4）離子交換軟化除鹽基本原理1）離子交換軟化2RNa+Ca2+R2Ca+2Na+2）離子交換除鹽2.離子交換軟化除鹽工藝（1）軟化工藝流程分為只去除硬度的軟化工藝和同時去除硬度和堿度的軟化工藝。1）鈉樹脂（RNa）軟化單級鈉離子交換軟化一般適用于總硬度小于5mmol/L的原水，出水殘余硬度小于0.03mmol/L。雙級鈉離子交

45、換適用于進水堿度較低（一般小于1mmol/L）的原水，出水殘余硬度小于0.005mmol/L。2）氫鈉樹脂（RH-RNa）并聯(lián)軟化除堿系統(tǒng)（2）除鹽工藝流程離子交換法除鹽的基本工藝流程是：1）一級復(fù)床 2）二級復(fù)床 3）一級復(fù)床混合床 4）其他更為復(fù)雜的組合一級復(fù)床是由：陽離子交換單元、除二氧化碳器、陰離子交換單元三部分組成。對于二級復(fù)床系統(tǒng)，因第二級的陽樹脂出水中已經(jīng)沒有多少CO2了，第二級復(fù)床中不再設(shè)置除二氧化碳器。3.離子交換軟化除鹽設(shè)備（1）離子交換器1）固定床離子交換器順流式固定床離子交換器 逆流（對流）式固定床離子交換器2）連續(xù)床離子交換器3）混合床離子交換器（2）再生液系統(tǒng)1）鹽

46、液再生系統(tǒng) 2）酸液再生系統(tǒng) 3）堿液再生系統(tǒng)（3）除二氧化碳器四.膜分離法除鹽與純水生產(chǎn)的基本方法1.電滲析方法采用離子選擇性透過膜作為分離膜，以電位差為推動力，使水中陰陽離子定向遷移，從而把離子從水中分離出來。2.反滲透法除鹽給水廠的設(shè)計一.水廠的廠址選擇1.給水廠位置的設(shè)置方式2.廠址選擇的原則二.設(shè)計步驟與設(shè)計原理1.工程建設(shè)的基本建設(shè)程序包括：立項、勘查、設(shè)計、施工、驗收等多個環(huán)節(jié)。其中與工程設(shè)計有關(guān)的三個主要工作步驟是：設(shè)計前期；設(shè)計階段；設(shè)計后期。2.總體設(shè)計原則1）水處理構(gòu)筑物的生產(chǎn)能力，應(yīng)按最高日供水量（水廠規(guī)模）加自用水量確定；2）水廠應(yīng)按近期設(shè)計，考慮遠期發(fā)展；3）水廠設(shè)

47、計中應(yīng)考慮任一構(gòu)筑物和設(shè)備進行檢修，清洗或停止工作時仍能滿足供水要求三.水廠工藝流程與主要處理構(gòu)筑物的選擇1.工藝流程選擇水源水的特性是確定凈水工藝的主要因素：（1）地下水水源的凈水工藝（2）一般地表水水源的凈水工藝（3）低溫、低濁、高藻水源水的凈水工藝（4）微污染水源水的凈水工藝（5）高濁度水源水的凈水工藝2.水處理構(gòu)筑物的選擇3.濾池沖洗廢水回用與水廠污泥外排問題四.水廠平面與高程布置1.水廠平面布置（1）水廠內(nèi)部功能分區(qū)1）生產(chǎn)區(qū)2）生產(chǎn)輔助區(qū)3）辦公區(qū)與生活輔助區(qū)（2）生產(chǎn)區(qū)平面布置原則1）水處理構(gòu)筑物宜分為可以獨立操作的兩組2）系統(tǒng)力求簡單、凈水構(gòu)筑物宜按流程布置成直線3）分期建設(shè)的

48、水廠，遠近期凈水處理構(gòu)筑物宜平行布置4）構(gòu)筑物間距應(yīng)滿足各構(gòu)筑物和管線的施工要求，布置要緊湊5）絮凝池與沉淀池宜建成一體2.水廠高程布置1）應(yīng)充分利用原有地形坡度，減少施工的土方量2）各構(gòu)筑物之間的水流應(yīng)為重力流3）各處理構(gòu)筑物的水頭損失和連接管中的允許流速詳見有關(guān)設(shè)計手冊。五.水廠生產(chǎn)過程監(jiān)測與自動控制1.水廠生產(chǎn)過程監(jiān)測（1）監(jiān)測參數(shù) （2）過程檢測和控制儀表2.水廠自動控制（1）分散控制、集中監(jiān)測的方式（2）集中監(jiān)測、集中控制的方式水的冷卻5.1水的冷卻一.冷卻構(gòu)筑物類型1.水面冷卻池 2.噴水冷卻池 3.濕式冷卻塔二.冷卻塔的工藝構(gòu)造1.冷卻塔的組成部分及其作用（1）配水系統(tǒng) （2）淋水填料 （3）風(fēng)機 （4）風(fēng)筒 （5）空氣分配裝置（6）除水器 （7）集水池 （8）塔體2.冷卻塔各組成部分簡介（1）配水系統(tǒng)1）管式配水系統(tǒng)（固定、旋轉(zhuǎn)） 2）槽式配水系統(tǒng) 3）池式配水系統(tǒng)（2）淋水填料1）點滴式淋水填料 2）薄膜式淋水填料 3）點滴薄膜式淋水填料（3）通風(fēng)及空氣分配裝 1）風(fēng)機 2）通風(fēng)筒 3）空氣分配裝置（4）其他裝置 1）除水器 2）集水池 3）塔體三.水冷卻的原理及冷卻塔熱力計算的基本方法四.循環(huán)冷卻水系統(tǒng)通常按循環(huán)水是否與空氣直接接觸而分為密閉式系統(tǒng)和敞