水污染控制技術

關于水污染控制技術第1頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三第1章總論第2章水污染控制的物理法第3章水污染控制的化學法第4章水污染控制的物理化學法第5章水污染控制的生化法第6章污泥處理第7章循環(huán)冷卻水的處理第8章污水處理廠設計與運行管理目錄第2頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三第1章總論1.1我國水資源現(xiàn)狀1.2污水的來源、水污染的途徑及危害1.3水體中主要污染物質及水質指標1.4水污染控制的基本原則與方法第3頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三

1.1.1水資源及其特性

1.水資源水資源是指可供人們經常使用的水量，即大陸上由大氣降水補給的各種地表、地下淡水的儲存量和動態(tài)水量。地表水包括河流、湖泊和冰川等，其動態(tài)水量為河流徑流量，因此，地表水資源由地表水體的儲存量和河流徑流量組成.地下水的動態(tài)水量為降水滲入和地表水滲入補給的水量，因此，地下水資源由地下水的儲存量和地下水的補給量組成。

2.水的特性（為非重點）

1.1我國水資源現(xiàn)狀第4頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三

1.1.2水資源的循環(huán)水資源的循環(huán)指自然界中的水通過蒸發(fā)、凝結、降水(雪)、滲透和徑流等作用而無終止地往復循環(huán)過程。

1.自然循環(huán)地球上的水在陽光照射下，通過江河、湖泊、海洋等地面水、表土水的蒸發(fā)，植物莖葉的蒸騰，形成水蒸氣，進入大氣,遇冷凝結，以雨、雪、雹等形式重返地面。圖1-1地球上水的分配比例地球上的水咸水97.2％冰雪．冰川77.2％地下水．土壤水22.4％湖泊．沼澤0.35％大氣0.04％河流0.01％淡水2.8％第5頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三返回地面的水，一部分滲入地下成為土壤水和地下水，再供植物蒸騰，或直接從地面蒸發(fā)；一部分流入江河、湖泊、海洋，再經過這些水面蒸發(fā)或植物蒸騰等，無終止地往復循環(huán)。自然界中的水在太陽照射和地心引力等的影響下不停地流動和轉化，通過降水、徑流、滲透和蒸發(fā)等方式循環(huán)不止，構成水的自然循環(huán)，形成各種不同的水源。水在自然循環(huán)中幾乎在每個環(huán)節(jié)都有雜質混入，使水質發(fā)生了變化。２.社會循環(huán)人類為了生存，從自然環(huán)境中大量取用天然水體中的水，作為維持生命活動的物質基礎，又不斷地通過新陳代謝把代謝產物排泄到自然環(huán)境中，如此周而復始。水在人類社會中構成的局部循環(huán)體系，被稱為社會循環(huán)。第6頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三

1.1.3我國的水資源我國淡水資源總量居世界第四位，但人均擁有量僅為世界平均水平的1/4、美國的1/5，在世界上名列第121位，是全球13個人均水資源最貧乏的國家之一。水污染更加劇了水的危機。我國的水資源空間分布很不均勻。因此，水資源對我國來說是十分寶貴的。保護水資源的一個不可忽視的方面就是防治水污染。污水的性質及危害取決于污水的來源。在實際生活中，污水一般來源于生活污水、工業(yè)廢水和降水。1.2污水的來源、水污染的途徑及危害第7頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三1.生活污水。是由家庭、學校、機關等排放的污水，如廚房污水、糞便污水、洗滌污水等的總稱（也叫城市下水）。生活污水中，有機物約占70％、無機物約占30％，同時含有大量的病菌和細菌，具有消耗環(huán)境氧量與傳播疾病的危害，生活污水一般夏季量多，冬季量少。

2.工業(yè)廢水。是指工業(yè)生產中排放出來的水。工業(yè)廢水成分復雜，涉及面廣，影響因素多，性質各異。工業(yè)廢水的性質及危害人類的程度主要取決于工業(yè)類別、原料品種、工藝過程等諸多因素。

3.降水。包括降雨和降雪。降水時，雨雪大面積地沖刷地面，將地面上的各種污染物淋洗后進入水道或水體，造成河流、湖泊等水源的污染。第8頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三降水對受納水體的污染很大，其中固體懸浮物、有機物、重金屬和污泥直接污染地面水源。1.3.1水體中主要污染物質

水體中主要污染物質的種類大致可作如下劃分：固體污染物、需氧污染物、營養(yǎng)性污染物、酸堿污染物、有毒污染物、油類污染物、生物污染物、感官性污染物和熱污染等。1.3.2水質指標為了表征廢水水質，規(guī)定了許多水質指標。水質是指水與水中雜質共同表現(xiàn)的綜合特征。水中雜質的具體衡量尺度稱為水質指標。水質指標可分為物理指標、化學指標和生物指標。1.3水體中主要污染物質及水質指標第9頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三

1.4.1水污染控制的基本原則水污染控制的基本原則，首先是從清潔生產的角度出發(fā)，改革生產工藝和設備，減少污染物，防止污水外排，進行綜合利用和回收。必須外排的污水，其處理方法隨水質和要求而異.1.4.2水污染控制的方法水污染控制的方法按對污染物實施的作用不同，大體上可分為兩類:一類是通過各種外力作用，把有害物質從廢水中分離出來，稱為分離法。另一類是通過化學或生化的作用，使其轉化為無害的物質或可分離的物質，后者再經過分離予以去除,稱為轉化法。1.4水污染控制的基本原則與方法第10頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三習慣上也按處理原理不同，將水污染控制的方法分為物理處理法、化學處理法、物理化學法和生物處理法四類。1.按對污染物實施的作用不同

（1）分離法廢水中的污染物有各種存在形式，大致有離子態(tài)、分子態(tài)、膠體和懸浮物。存在形式的多樣性和污染物特性的不同，決定了分離方法的多樣性，有混凝法、氣浮法、吸附法、離心分離法、磁力分離法、篩濾法等。

（2）轉化法轉化法可分為化學轉化和生化轉化兩類?，F(xiàn)代廢水處理技術，按處理程度可劃分為一級處理、二級處理和三級處理。第11頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三

一級處理，主要去除廢水中的懸浮固體和漂浮物質，同時還通過中和或均衡等預處理對廢水進行調節(jié)以便排入受納水體或二級處理裝置。

二級處理，主要去除廢水中呈膠體態(tài)和溶解態(tài)的有機污染物質，主要采用各種生物處理方法。

三級處理，是在一級、二級處理的基礎上，對難降解的有機物、氮、磷等營養(yǎng)性物質進行進一步處理。廢水中的污染物組成相當復雜，往往需要采用幾種方法的組合流程才能達到處理要求。對于某種廢水，采用哪幾種處理方法組合，要根據廢水的水質、水量，回收其中有用物質的可能性，經過技術和經濟的比較后才能決定，必要時還需進行實驗。第12頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三

2.按處理原理不同（1）物理處理法物理處理法是通過物理作用，分離、回收污水中不溶解的呈懸浮態(tài)的污染物質（包括油膜和油珠）的污水處理法。根據物理作用的不同，又可分為重力分離法、離心分離法和篩濾法等。（2）化學處理法化學處理法是通過化學反應來分離、去除廢水中呈溶解態(tài)、膠體態(tài)的污染物質或將其轉化為無害物質的污水處理法。

（3）物理化學法物理化學法是利用物理化學作用去除污水中的污染物質的污水處理法。第13頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三主要有吸附法、離子交換法、膜分離法、萃取法、氣提法和吹脫法等。

（4）生物處理法生物處理法是通過微生物的代謝作用，使廢水中呈溶解態(tài)、膠體態(tài)以及微細懸浮狀態(tài)的有機污染物質轉化為穩(wěn)定物質的污水處理方法。根據起作用的微生物不同，生物處理法又可分為好氧生物處理法和厭氧生物處理法。第14頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三第2章水污染控制的物理法2.1格柵與篩網2.2調節(jié)2.3沉淀法2.4隔油與氣浮2.5過濾法2.6離心分離2.7磁分離第15頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三篩濾是去除廢水中粗大的懸浮物和雜物，以保護后續(xù)處理設施能正常運行的一種預處理方法。篩濾的構件包括平行的棒、條、金屬絲織物、格網或穿孔板。其中由平行的棒和條構成的稱為格柵；由金屬絲織物、格網或穿孔板構成的稱為篩網。它們所去除的物質則稱為篩余物。其中格柵去除的是那些可能堵塞水泵機組及管道閥門的較粗大的懸浮物；而篩網去除的是用格柵難以去除的呈懸浮態(tài)的細小纖維。2.1格柵與篩網

第16頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三根據清洗方法不同，格柵和篩網都可設計成人工清渣和機械清渣兩類。

2.1.1格柵的構造、作用與分類格柵是一種最簡單的過濾設備，用來截留污水中粗大的懸浮物和漂浮物。格柵通常由一組或多組平行金屬柵條制成的框架組成，傾斜或直立地設立在進水泵站集水井的進口處。

格柵按形狀不同可分：平面格柵和曲面格柵兩種。

按格柵柵條間的間距可分：粗格柵、中格柵和細格柵三種.

格柵在應用中可分:固定格柵和活動格柵兩種。固定格柵，一般由間隔的固定金屬柵條構成，污水從間隙中流出。第17頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三

根據截留物被耙除的方式不同，固定格柵又可分:手耙式格柵和機械耙式格柵兩種。

活動格柵又可分:鋼索格柵和鼓輪格柵兩種。

2.1.2人工清渣格柵

2.1.3機械清渣格柵機械清渣格柵（簡稱機械格柵）適用于大型污水處理廠以及需要經常清除大量截留物的場合。一般當柵渣量大于0.2m3/d時，為改善勞動與衛(wèi)生條件，應采用機械清渣格柵。機械清渣的格柵，傾角一般為60°～70°，有時為90°。機械清渣格柵的過水面積一般應不小于進水管渠的有效面積的1.2倍。第18頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三表2－１我國常用的幾種機械格柵類型適用范圍優(yōu)點缺點鏈條式機械格柵深度不大的中小型格柵。主要清除長纖維、帶狀物①構造簡單，制造方便。②占地面積小。①雜物進入鏈條和鏈輪之間時，容易卡住。②套筒滾子鏈造價高，耐腐蝕差。移動式伸縮臂機械格柵中等深度的寬大格柵，現(xiàn)有類型耙斗適用于污水除污①不清污時，設備全部在水面上，維護檢修方便。②可不停水檢修。③鋼絲繩在水面上運行，壽命較長①需三套電動機、減速器,構造較復雜。②移動時，耙齒與柵條間隙的對位較困難。圓周回轉式機械格柵深度較淺的中小型格柵①構造簡單，制造方便。②動作可靠，容易檢修。①配置圓弧型格柵，制造較困難。②占地面積較大。鋼絲繩牽引式機械格柵分固定式和移動式。固定式適用于中小型格柵,深度范圍較大。移動式適用于寬大格柵①適用范圍廣泛。②無水下固定部件的設備,檢修維護方便。①鋼絲繩干濕交替，易腐蝕,宜用不銹鋼絲繩。②有水下固定部件的設備,設備檢修時需停水。第19頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三2.1.4常用格柵的選擇及設計

2.1.5篩網目前，應用于廢水處理或短小纖維回收的篩網主要有兩種,振動式篩網和水力篩網。

2.2.1調節(jié)的作用污水的水質和水量一般都隨時間的變化而變化。污水的水量和水質的變化對排水設施及污水處理設備，特別是生物處理設備正常發(fā)揮其凈化功能是不利的，甚至還可能破壞這些設備。2.2調節(jié)第20頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三為此，在污水處理前要設置調節(jié)池，對污水的水量、水質進行均衡和調節(jié)，使污水處理效果更好。調節(jié)池是調節(jié)水質和水量的構筑物。

2.2.2水量與水質調節(jié)的常用方法

1.水量調節(jié)污水處理中水量調節(jié)有兩種調節(jié)池，一種為線內調節(jié)池，另一種為線外調節(jié)池。

（1）線內調節(jié)池。進水一般采用重力流，出水用泵提升。（2）線外調節(jié)池。設在旁路上。當污水流量過高時，多余污水用泵打入調節(jié)池；當污水流量低于設計流量時，再從調節(jié)池回流至集水井，并送去后續(xù)處理。第21頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三線外調節(jié)池與線內調節(jié)池相比，不受進水管高度限制，但被調節(jié)的水量需要兩次提升，消耗動力大。2.水質調節(jié)水質調節(jié)的任務是將不同時間或不同來源的污水進行混合,使流出的水質比較均勻。水質調節(jié)的基本方法有兩種。

（1）外加動力調節(jié)外加動力就是采用外加葉輪攪拌、鼓風空氣攪拌及水泵循環(huán)等設備對水質進行強制調節(jié)。

（2）差流方式調節(jié)水質調節(jié)采用差流方式進行強制調節(jié)，使不同時間和不同濃度的污水進行水質自身水力混合。

①對角線調節(jié)池第22頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三這種形式的調節(jié)池的特點是出水槽沿對角線方向設置。污水由左右兩側進入池內后，經過一定時間的混合才流到出水槽，使出水槽中的混合污水在不同的時間內流出，就是說不同時間、不同濃度的污水進入調節(jié)池后，就能達到自動調節(jié)均衡水質的目的。

②折流調節(jié)池折流調節(jié)池在池內設置許多折流隔墻，污水在池內來回折流，得到充分混合、均衡。折流調節(jié)池配水槽設在調節(jié)池上，通過許多孔流入，投配到調節(jié)池的前后各個位置內，調節(jié)池的起端流量一般控制在進水流量的1/3～1/4，剩余的流量可通過其他各投配口等量地投入池內。2.2.3調節(jié)池容積的計算第23頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三

2.3.1沉淀過程的理論基礎

1.概述它是利用水中懸浮顆粒的可沉降性能，在重力作用下使其下沉，以達到固液分離的一種過程。2.沉淀的類型及其理論基礎（1）沉淀的基本類型根據懸浮顆粒的性質、凝聚性及其濃度的高低，沉淀可分為四種基本類型。

①自由沉淀2.3沉淀法第24頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三水中的懸浮固體濃度不高，不具有凝聚的性能，也不互相聚合、干擾，其形狀、尺寸、密度等均不改變，下沉速度恒定.懸浮物濃度不高且無絮凝性時常發(fā)生這類沉淀。

②絮凝沉淀當水中懸浮物濃度不高，但有絮凝性時，在沉淀過程中，顆?；ハ嗄?，其粒徑和質量增大，沉淀速度加快。

③擁擠沉淀（也稱集團沉淀、分層沉淀或成層沉淀）當懸浮物濃度較高時，每個顆粒的下沉都受到周圍其他顆粒的干擾，顆?；ハ酄砍缎纬删W狀的“絮毯”整體下沉，在顆粒群與澄清水層之間存在明顯的界面。沉淀速度就是界面下移的速度。④壓縮沉淀第25頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三當懸浮物濃度很高，顆?；ハ嘟佑|，互相支承時，在上層顆粒的重力作用下，下層顆粒間的水被擠出，污泥層被壓縮。

（2）沉淀理論基礎①沉淀基本原理污水中的懸浮物在重力作用下與水分離，實質是懸浮物的密度大于污水的密度時下沉，小于時上浮。污水中懸浮物下沉和上浮的速度，是污水處理設計中對沉降分離設備要求的主要依據，是有決定性作用的參數(shù)。

②沉淀池的工作原理

理想沉淀池的假定條件:一是從入口到出口，池內污水按水平方向等速流動，顆粒水平分布均勻。第26頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三二是懸浮顆粒沿整個水深均勻分布，處于自由沉淀狀態(tài)，顆粒的水平分速等于水平流速，沉淀速度固定不變。三是顆粒沉到池底即認為被除去。沉淀池內可分為流入區(qū)、流出區(qū)、沉淀區(qū)和污泥區(qū)四部分.圖2-14理想平流沉淀池示意圖

第27頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三某一顆粒從點A處進入沉淀區(qū)，它的運動軌跡為其水平分速和沉淀速度的矢量和，斜率為u/v。沉于池底的顆粒，其水平流經時間和垂直沉降時間是相同的，即設污水處理水量為Q(m3/h)，沉淀池面積為式中，B為理想沉淀池的寬度。則沉淀池的容積為第28頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三通過沉淀池流量為因為因此可寫成

Q/A的物理意義是：在單位時間內通過沉淀池單位表面積的流量，一般稱為表面負荷或稱沉淀池的過流率。第29頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三表面負荷以q表示，單位m3/(m2?h)或m3/(m2?s)。表面負荷的數(shù)值等于顆粒沉速。沉淀池的沉淀率僅與顆粒沉速或沉淀池的表面負荷有關，而與池深和沉淀時間無關。在可能的條件下，應該把沉淀池建得淺些，表面積大些，這就是顆粒沉淀的淺層理論。

2.3.2沉砂池沉砂池的作用是從污水中去除砂子、煤渣等相對密度較大的顆粒，以免這些顆粒影響后續(xù)處理構筑物的正常運行。一般沉砂池作為污水處理前的預處理。沉砂池的工作原理是以重力分離為基礎，即將進入沉砂池的污水流速控制在只能使相對密度大的無機顆粒下沉，而有機懸浮顆粒則隨水流帶走。第30頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三沉砂池可分為平流式沉砂池、豎流式沉砂池和曝氣沉砂池三種基本形式。

2.3.3沉淀池沉淀池的類型很多，按工藝布置不同，可分為初次沉淀池和二次沉淀池兩種。初次沉淀池設于生物處理前，二次沉淀池設于生物處理后.按池內水流方向，又可分為平流式沉淀池、輻流式沉淀池、豎流式沉淀池三種。2.3.3.1平流式沉淀池1.平流式沉淀池的構造如圖2-20所示是使用比較廣泛的一種平流式沉淀池。第31頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三2.平流式沉淀池的工作特征

（1）平流式沉淀池的組成①進水區(qū)進水區(qū)是平流式沉淀池的混合反應區(qū)，進水區(qū)的作用是使水流均勻地分布在整個進水斷面上，盡可能減少污水擾動，并使流速不致太大。圖2-20平流式沉淀池

第32頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三

②沉淀區(qū)沉淀區(qū)即工作區(qū)，其作用是使可沉顆粒與污水分離，使懸浮物沉降，池的設計應使進、出水均勻，池內水流穩(wěn)定，提高水池的有效容積，減少紊動影響，提高沉淀效率。

③出水區(qū)出水區(qū)的作用是使沉淀后的水盡量均勻地流出。它是通過由流出槽與擋板組成的出流裝置來實現(xiàn)的。流出槽設自由溢流堰，溢流堰嚴格水平，既可保證水流均勻，又可控制沉淀池水位。出流裝置多采用自由堰形式，堰前也設擋板，以阻攔浮渣,或設浮渣收集和排除裝置。

④存泥區(qū)存泥區(qū)一方面是用于存積下沉的泥，另一方面是供排泥用.第33頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三

（2）排泥方法①靜水壓力法利用池內的靜水壓力，將污泥排出池外。排泥管插入污泥斗，上端伸出水面以便清通。污泥通過靜水壓力排出池外。為了使池底污泥能滑入污泥斗，池底應有一定的坡度。②機械排泥法2.3.3.2輻流式沉淀池1.輻流式沉淀池的構造輻流式沉淀池的構造如圖2-28所示。

圖2-28輻流式沉淀池的構造第34頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三輻流式沉淀池常為直徑較大的圓形。2.輻流式沉淀池的工作特征污水從池中心處流出，沿半徑的方向向池周流動，因此其水力特征是污水的流速由大向小變化。在池中心處設中心管，污水從池底的進水管進入中心管，在中心管的周圍常用穿孔檔板圍成流入區(qū)，使污水在沉淀池內得以均勻流動。流出區(qū)設于池周，由于平口堰不易做到嚴格水平，所以常用三角堰或淹沒式溢流孔。為了攔截表面上的漂浮物質，在出水堰前設擋板和浮渣的收集、排出設備。輻流式沉淀池多采用機械刮泥。輻流式沉淀池適用范圍廣泛，城市污水及各種類型的工業(yè)廢水都可以使用，既能夠作為初次沉淀池，也可以作為二次沉淀池，一般適用于大型污水處理廠。第35頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三這種沉淀池的缺點是排泥設備龐大，維修困難，造價較高.

2.3.3.3豎流式沉淀池

1.豎流式沉淀池的構造豎流式沉淀池的表面多呈圓形，也有采用方形和多角形的。沉淀池上部呈圓柱狀的部分為沉淀區(qū)，下部呈截頭圓錐狀的部分為污泥區(qū)。其構造如圖2-29所示。

圖2-29豎流式沉淀池的構造第36頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三2.豎流式沉淀池的工作特征污水從中心管流入，由下部流出，通過反射板的阻攔向四周分布，然后沉淀區(qū)的整個斷面上升，沉淀后的出水由池四周溢出。流出區(qū)設于池四周，采用自由堰或三角堰。

豎流式沉淀池的優(yōu)點:是排泥容易，不需要機械刮泥設備，便于管理。

其缺點:是池深大，施工難，造價高;每個池子的容量小，污水量大時不適用;水流分布不易均勻等。

3.豎流式沉淀池的工作原理當屬于第一類沉淀時，在負荷相同的條件下，豎流式沉淀池的去除率將低于其他類型的沉淀池。第37頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三如果屬于第二類沉淀，則情況較為復雜，水流上升，顆粒下沉，顆?；ハ嗯鲎?、接觸，促進顆粒的絮凝，使粒徑變大，U值也增大，同時又可能在池的深部形成懸浮層。這樣，豎流式沉淀池的去除率可能高于表面負荷相同的其他類型的沉淀池.但由于池內布水不易均勻，去除率的提高會受到影響。

2.3.3.4斜板(管)沉淀池

2.3.4沉淀池的選擇及運行原理

1.沉淀池的選擇

2.沉淀池的運行原理沉淀池的組成，即進水區(qū)、出水區(qū)、沉淀區(qū)、貯泥區(qū)。進水區(qū)和出水區(qū)的功能是使水流的進入與流出保持均勻平穩(wěn)，以提高沉淀效率。第38頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三沉淀區(qū)是池子的主要部位。貯泥區(qū)是存放污泥的地方，它起到貯存、濃縮與排放污泥的作用。另外介于沉淀區(qū)和貯泥區(qū)之間還可再分出一個區(qū)稱做緩沖區(qū)，緩沖區(qū)的作用是避免水流帶走沉在池底的污泥。

3.提高沉淀池沉淀效果的有效途徑除可以用斜板（管）沉淀池提高沉淀池的分離效果和處理能力外，其他方法還有對污水進行曝氣攪動以及回流部分活性污泥等。將剩余活性污泥投加到入流污水中去，利用活性污泥的活性，產生吸附與絮凝作用，這一過程稱為生物絮凝。第39頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三在工業(yè)廢水處理中，由于水質、水量的不均勻性，一般均設置污水調節(jié)池，在調節(jié)池中布置一些曝氣設備，可以有效地提高污水處理程度，而且還可以減少調節(jié)池中沉積污泥的清理工作。

2.4.1隔油油品的種類：浮油，分散油，乳化油，溶解油

1.分離基本原理重力分離法是一種利用油水的密度差進行分離的方法。此法可用于去除粒徑60μm以上的油粒和污水中的大部分固體顆粒。2.4隔油與氣浮第40頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三采用重力分離法最常用的設備是隔油池。它是利用油比水密度小的特性，將油分離于水面并撇除。隔油池主要用于去除浮油或破乳后的乳化油。

2.隔油池隔油池的形式較多，主要有平流式隔油池(API)、平行板式隔油池(PPI)、波紋斜板式隔油池(CPI)和壓力差自動撇油裝置.圖2-32平流式隔油池示意圖

圖2-33波紋斜板式隔油池示意圖

第41頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三2.4.2氣浮1.概述氣浮法是利用高度分散的微細氣泡作為載體去黏附廢水中的污染物，利用其密度小于水的特性，使其上浮到水面，從而實現(xiàn)固液或液液分離的過程，又稱氣泡浮上法。

在水處理中，氣浮法廣泛應用于：（1）分離水中的細小懸浮物、藻類及微絮體；（2）回收工業(yè)廢水中的有用物質，如造紙廠廢水中的紙漿纖維及填料等；（3）代替二次沉淀池，分離和濃縮剩余活性污泥，特別適用于那些易于產生污泥膨脹的生化處理過程；（4）分離回收含油廢水中的懸浮油和乳化油；第42頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三（5）分離回收以分子或離子狀態(tài)存在的目的物，如表面活性物質和金屬離子等。2.氣浮原理

（1）氣浮原理氣浮過程包括氣泡產生、氣泡與顆粒（固體或液滴）附著以及上浮分離等連續(xù)步驟。①氣泡的產生產生微氣泡的方法主要有電解、分散空氣和溶解空氣再釋放三種。②懸浮物與氣泡附著

懸浮物與氣泡附著有三種基本形式：氣泡在顆粒表面析出,氣泡與顆粒吸附以及絮體中夾裹氣泡。第43頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三3.加壓溶氣浮上法

（1）基本工藝流程與工藝選擇加壓溶氣浮上法是目前常用的浮上法。這種方法使空氣在加壓的條件下溶解于水中，然后通過將壓力降至常壓而使過飽和的空氣以微細氣泡的形式釋放出來。

加壓溶氣浮上法有三種基本工藝流程：全溶氣流程如圖2-34所示。該法是將全部入流廢水進行加壓溶氣，再經過減壓釋放裝置進入氣浮池進行固液分離的一種流程。部分溶氣流程如圖2-35所示。圖2-34全溶氣流程

第44頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三該法是將部分入流廢水進行加壓溶氣，其余部分直接進入氣浮池。該法比全溶氣流程節(jié)省電能，同時因加壓泵所需加壓的溶氣水量與溶氣罐的容積比全溶氣流程小，故亦可節(jié)省一些設備。但是由于部分溶氣流程提供的空氣量亦較少，因此，如欲提供同樣的空氣量，部分溶氣流程就必須在更高的壓力下運行.回流溶氣流程如圖2-36所示。在這個流程中，將部分澄清液進行回流加壓，入流廢水則直接進入氣浮池。圖2-36回流溶氣流程圖2-35部分溶氣流程第45頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三（2）操作規(guī)程及運行中應該注意的問題加壓泵的作用，一是提升廢水，二是使介質——氣、水受到壓力作用。受壓空氣按亨利定律提高其在水中的溶解度。

空氣通入方式有兩種:當空氣吸入量小于該溫度下廢水中空氣的飽和量時，在泵前用水射器吸入，而不用空壓機。這種方式氣水混合好，水泵必須采用自吸方式進水，而且要保持1m以上的水頭。此外，其最大吸氣量不能大于水泵吸水量的10％，否則水泵應當具有的真空度將遭到破壞。當空氣吸入量大于空氣在廢水中的飽和量時，空氣應通過空壓機由水泵的出水管壓入，但也不宜大于水泵吸水量的25％.第46頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三廢水在溶氣罐內的停留時間為30～60s，一般認為在這個時間內可以完成空氣溶于水的過程，并使廢水中溶解空氣過飽和，多余的空氣必須通過排氣閥放出，否則由于游離氣泡的攪動，會影響氣浮池內的氣浮效果。減壓閥的作用，在于保持溶氣罐出口處的壓力恒定，從而可以控制出罐后氣泡的大小和數(shù)量，也可用低壓溶氣釋放器代替減壓閥。過濾是利用過濾材料分離污水中雜質的一種技術，完成過濾工藝的處理構筑物稱為濾池。2.5過濾法

第47頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三2.5.1過濾原理過濾機理分為三類，即遷移機理、附著機理和脫落機理。

1.遷移機理懸浮顆粒脫離流線而與濾料接觸的過程，就是遷移過程。

引起顆粒遷移的原因主要有以下幾種：

（1）篩分顆粒比濾層孔隙大的被機械篩分，截留于過濾表面上。

（2）攔截小顆粒隨流線流動在流線上與濾料表面接觸。其去除概率與顆粒直徑的平方成正比，與濾料粒徑的立方成反比。（3）慣性第48頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三當流線繞過濾料表面時，具有較大動量和密度的顆粒因慣性沖擊而脫離流線碰撞到濾料表面上。

（4）沉淀如果懸浮物的粒徑和密度較大，將存在一個沿重力方向的相對沉淀速度。在重力作用下，顆粒偏離流線沉淀到濾料表面上。

（5）布朗運動對于微小懸浮顆粒，由于布朗運動而擴散到濾料表面。

（6）水力作用由于濾層中的孔隙和懸浮顆粒的形狀是極不規(guī)則的，在不均勻的剪切流場中，顆粒受到不平衡力的作用不斷地轉動而偏離流線。第49頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三實際過濾中，懸浮顆粒的遷移將受到上述各種機理的作用,它們的相對重要性取決于水流狀況、濾層孔隙形狀及顆粒本身的性質（粒度、形狀、密度等）。2.附著機理

（1）接觸凝聚向原水中投加凝聚劑，在壓縮懸浮顆粒和濾料顆粒表面的雙電層后，且尚未生成微絮體時，立即進行過濾。此時水中脫穩(wěn)的膠體很容易與濾料表面凝聚，即發(fā)生接觸凝聚作用?？鞛V池操作通常投加凝聚劑，因此接觸凝聚是主要附著機理。（2）靜電引力由于顆粒表面上的電荷和由此形成的雙電層產生靜電引力和斥力，故當懸浮顆粒和濾料顆粒帶異號電荷時則相吸，反之則相斥。第50頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三

（3）吸附懸浮顆粒細小，具有很強的吸附趨勢，吸附作用也可能通過絮凝劑的架橋作用實現(xiàn)。絮凝物的一端附著在濾料表面，而另一端附著在懸浮顆粒上。

（4）分子引力原子、分子間的引力在顆粒附著時起重要作用。萬有引力可以疊加。

3.脫落機理普通快濾池通常用水進行反沖洗，有時先用或同時用壓縮空氣進行輔助表面沖洗。截留和附著于濾料上的懸浮物受到高速反沖洗水的沖刷而脫落；濾料顆粒在水流中旋轉、碰撞和摩擦，也使懸浮物脫落。第51頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三2.5.2濾池

按濾速大小可分為:

慢濾池、快濾池和高速濾池；

按水流過濾層的方向可分為:上向流濾池、下向流濾池和雙向流濾池；

按濾料種類可分為:砂濾池、煤濾池和煤－砂濾池；

按濾料層數(shù)可分為:單層濾池、雙層濾池和多層濾池；

按水流性質可分為:壓力濾池和重力濾池；

按進出水及反沖洗水的供給和排出方式可分為:普通快濾池、虹吸濾池和無閥濾池等。

1.構造濾池的種類雖然很多，但其基本構造是相似的。第52頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三在污水深度處理中使用的各種濾池都是在普通快濾池的基礎上加以改進而來的，如圖2-38所示為普通快濾池的構造。

（1）濾料層濾料層是濾池的核心部分。濾料粒徑、濾層高度和濾速是濾池的主要參數(shù)。圖2-38普通快濾池的構造第53頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三濾池的反沖洗可以用濾后水，也可以用原污水。有多種形式的濾料可供選擇，要根據實際需要和設計要求選配濾料。

不管使用哪一種濾料都要滿足以下要求：①要有足夠的機械強度，以免反沖洗時引起磨損。②要有足夠的化學穩(wěn)定性，不溶于水、不向水中釋放其他有害物質。③要有適當?shù)目紫堵屎土６?。④要有較大的表面積，以圓形為好。隨著過濾技術的進步，人們開始用纖維球濾料。

（2）墊料層墊料層的作用主要是承托濾料（故亦稱承托層），防止小濾料經配水系統(tǒng)上的孔眼隨水流走，同時保證反沖洗水更均勻地分布于整個濾池中。第54頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三墊料層要求不被反沖洗水沖動，形成的孔隙均勻，布水均勻，化學穩(wěn)定性好，不溶于水。

（3）排水系統(tǒng)排水系統(tǒng)的作用是均勻收集濾后水，更重要的是均勻分配反沖洗水，故亦稱配水系統(tǒng)。排水系統(tǒng)分為兩類，即大阻力排水系統(tǒng)和小阻力排水系統(tǒng).普通快濾池大多采用穿孔管式大阻力排水系統(tǒng)。

2.運行將污水通過一層帶孔眼的過濾裝置或介質，大于孔眼尺寸的懸浮顆粒物質被截留在介質的表面，從而使污水得到凈化。經過一定時間的使用以后，過水的阻力增加，就必須采取一定的措施，如通常采用反沖洗將截留物從過濾介質上除去。第55頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三

快濾池的運行分過濾和反沖洗兩個過程。

（1）過濾過程污水從進水總管、進水支管，經過水渠進入濾池，水經過濾料層后變清成為潔凈的濾后水。經底部配水支管匯集，再經配水干管、清水支管、清水總管流往清水池。

（2）反沖洗過程先關閉進水管與清水支管上的閥門，然后開排水管及反沖洗水的排水閥門，反沖洗水從反沖洗水管，經過配水管，從下而上流過墊料層和濾料層，濾料在上升水流的作用下，懸浮起來并逐步膨脹到一定高度，使得濾料中的雜質、淤泥沖洗下來,污水進入反沖洗水排出槽經污水渠、排水管排入溝渠，反沖洗直至排水清為止。第56頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三

4.常見故障及對策

（1）氣阻在過濾末期，局部濾層水頭損失可能大于該處實際的水壓力，即出現(xiàn)負水頭。此時，這部分濾層水中溶解的氣體將被釋放出來，積聚在孔隙中，阻礙水流通過，導致濾水量顯著減少.為防止氣阻現(xiàn)象產生，首先，應保持濾層上有足夠的水深，消除負水頭。在池深已定時，可采取調換表層濾料，增大濾料粒徑的辦法。其次，在配水系統(tǒng)末端應設排氣管，防止反沖洗水帶入氣體積聚在墊料層或濾料層中。有時也可適當加大濾速，促使整個濾層納污比較均勻。一旦發(fā)生氣阻，應停止過濾，進行反沖洗。第57頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三

（2）結泥球濾層表面的顆粒較細，截留的懸浮物較多。如果反沖洗不干凈，則互相黏結成泥球。在下一次反沖洗時，因質量較大而沉入濾層深處，造成布水不勻和再結泥球的惡性循環(huán)。這種污泥的主要成分是有機物，結球嚴重時會腐化發(fā)臭。防止辦法是改善反沖洗效果，增加表面沖洗。對已經結泥球的濾池，應翻池換濾料，也可在反沖洗時加氯浸泡12h，氧化污泥，加氯量約每平方米濾池1kg漂白粉。

（3）跑砂如果反沖洗強度過大或濾料級配不當，反沖洗會沖走大量細濾料。第58頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三另外，如果反沖洗水分配不勻，墊料層可能發(fā)生平移，進一步導致布水不勻，最后局部墊料層被沖走淘空，過濾時，濾料通過這些部位的配水系統(tǒng)漏失到清水池中。遇到這種情況，應檢查配水系統(tǒng)，并適當調整反沖洗強度。

（4）微生物繁殖在水溫較高時，沉淀池出水中常含有多種微生物，極易在濾池中繁殖。在快濾池中，微生物繁殖是不利的，往往會使濾層堵塞。可在過濾前加氯解決。

5.影響過濾的因素過濾是懸浮顆粒與濾料的相互作用，懸浮物的過濾效率受到多方面因素的影響。

（1）濾料第59頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三①粒度②形狀③孔隙率④厚度⑤表面性質2.懸浮物①粒度②形狀③密度④濃度⑤溫度⑥表面性質（3）濾速濾池的濾速不能太慢，因為濾速過慢，單位過濾面積的處理水量就小。為了達到一定的出水量，勢必要增大過濾面積，也就要增大投資。但如果濾速過快，不僅僅增加了水頭損失，過濾周期也會縮短，也會使出水的質量下降。

（4）反沖洗反沖洗是用來除去濾出的泥渣，以恢復濾料的過濾能力的.

第60頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三為了把泥渣沖洗干凈，必須要有一定的反沖洗速度和時間.這與濾料大小、密度、膨脹率及水溫都有關系。2.5.3其他濾池1.壓力過濾器壓力過濾器是一個承壓的密閉過濾裝置，內部構造與普通過濾池相似，其主要特點是承受壓力，可利用過濾后的余壓將出水送到用水地點或遠距離輸送。壓力過濾器過濾能力強、容積小、設備定型、使用的機動性大。但是，單個過濾器的過濾面積較小，只適用于污水量小的車間（或企業(yè)），或對某些污水進行的局部處理。

2.無閥濾池無閥濾池是利用水力學原理，通過進出水的壓差自動控制虹吸產生，實現(xiàn)自動運行的濾池。第61頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三3.虹吸濾池虹吸濾池是指濾池的進水和反沖洗水的排出都由虹吸管完成，所以叫虹吸濾池。虹吸濾池可以做成圓形或方形。一般是由數(shù)格濾池組成一個整體，便于管理和反沖洗。圖2-39壓力過濾器圖2-40開敞式無閥濾池示意圖第62頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三

2.6.1離心分離原理物體高速旋轉，產生離心力場。在離心力場內的各質點，都將承受較其本身重力大出許多倍的離心力，離心力的大小則取決于該質點的質量。這種方法也用于廢水處理，用以分離廢水中的懸浮固體。圖2-41虹吸濾池的構造

2.6離心分離

第63頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三

1.壓力式水力旋流分離器在離心力的作用下，水中較大的懸浮固體被甩向器壁，并在其本身重力的作用下，沿器壁向下滑動，在底部形成固體顆粒濃液經排出管連續(xù)排出。2.重力式水力旋流分離器重力式水力旋流分離器又稱水力旋流沉淀池。廢水以切線方向進入器內，借進、出水的水頭差在器內呈旋轉流動。圖2-42壓力式水力旋流分離器

圖2-42重力式水力旋流分離器

第64頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三

鐵磁性物質的顆粒在磁場所受的磁場力與磁場強度和磁場強度梯度（稱場強梯度）成正比。只有在磁場空間里，各點的磁場強度不相同，特別是在很短一段距離之內，磁場強度相差很大（即場強梯度大）時，磁性顆粒才會發(fā)生移動。含有鐵磁性懸浮顆粒的工業(yè)廢水通過高梯度磁分離器，磁性顆粒便被截留下來，從而被凈化。這便是高梯度磁分離法。由于高梯度磁分離器場強梯度很高，不僅強磁性微粒能被其截留，弱磁性微粒也能被其截留。2.7磁分離第65頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三對于含有油類、無機懸浮物、色素和細菌的污水，投加絮凝劑產生礬花，同時投加磁種。通過高梯度磁分離器，幾秒鐘便可使污水凈化。對于沒有磁性顆粒的城市污水，不投加磁種，僅僅進行磁化處理，也有一定效果。第66頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三第3章水污染控制的化學法3.1中和法3.2混凝3.3化學氧化還原第67頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三3.1.1概述污水的中和就是通過向污水中投加化學藥劑，使其與污染物發(fā)生化學反應，調節(jié)污水的酸堿度（pH），使污水呈中性或接近中性，pH范圍適宜下一步處理或排放。3.1.2酸性污水的中和處理

1.利用堿性污水中和法酸堿污水相互中和是一種既簡單又經濟的以廢治廢的處理方法。兩種污水相互中和時，由于水量和濃度難以保持穩(wěn)定，所以給操作帶來困難。在此情況下，一般在混合反應池前設有均質池。3.1中和法第68頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三2.投藥中和法投藥中和法是應用廣泛的一種中和方法。此法可處理各種酸性污水。

投藥中和法的工藝過程主要包括:中和藥劑的制備與投配、混合與反應、中和產物的分離、泥渣的處理與利用。酸性污水投藥中和流程如圖3-1所示。圖3-1酸性污水投藥中和流程第69頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三酸性污水投藥中和之前，有時需要進行預處理。預處理包括懸浮雜質的澄清、水質及水量的均和。前者可以減少投藥量,后者可以創(chuàng)造穩(wěn)定的處理條件。投加石灰有干投法和濕投法兩種方式。圖3-3石灰濕投法示意圖

圖3-2石灰干投法示意圖

第70頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三堿性藥劑中和法的缺點是勞動衛(wèi)生條件差，操作管理復雜,制備溶液、投配藥劑需要較多的機械設備。采用石灰藥劑時，其明顯的缺點是質量難于保證，灰渣較多，沉渣體積大，占處理水量的2％，且不易脫水。3.過濾中和法過濾中和法是指用堿性濾料形成的濾床來處理酸性污水，當酸性污水流過濾床的堿性濾料時，酸性污水即被中和。這種方法適用于含酸濃度不大于2～3mg/L、并生成易溶鹽的各種酸性污水的中和處理。當污水含有大量懸浮物、油脂、重金屬鹽和其他毒物時，不宜采用過濾中和法。（1）普通過濾中和濾池第71頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三普通過濾中和濾池中水的流向有平流和豎流兩種，豎流又分升流式和降流式兩種，如圖3-4所示。

（2）恒流速升流式膨脹中和濾池恒流速升流式膨脹中和濾池如圖3-5所示。圖3-4普通過濾中和濾池第72頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三

該濾池由底部大阻力穿孔管進水裝置、卵石墊層、濾料層（石灰石濾料）、清水層和出水槽等組成。水由下向上流動，整個筒體過水斷面不變，故上升流速為恒定。由于在中和反應過程中產生CO2氣體的作用，使濾料互相碰撞摩擦，濾料面不斷更新，濾料利用率高，中和效果較好。

（3）變流速升流式膨脹中和濾池該濾池是把上述恒流速升流式膨脹濾池的直筒形設計成倒圓錐狀，水流上升速度逐漸減小，這樣可以防止小濾料被出水帶走，使濾料反應更加完全。圖3-5恒流速升流式膨脹中和濾池第73頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三

3.1.3堿性污水的中和處理1.利用酸性物質的中和法堿性污水的中和一般要用酸性物質，通常采用的方法有利用廢酸進行中和或利用煙道氣進行中和。2.藥劑中和法藥劑中和法就是通過向污水中投加化學藥劑，使其與污染物發(fā)生化學反應。堿性污水的中和劑，常用的為工業(yè)硫酸，因為硫酸價格較低。3.1.4污水中和處理方法比較第74頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三混凝就是通過向水中投加一些藥劑（常稱混凝劑）使水中難以沉淀的細小顆粒及膠體顆粒脫穩(wěn)并互相聚集成粗大的顆粒而沉淀，從而實現(xiàn)與水分離，達到水質的凈化。3.2.1混凝基本原理1.膠體的基本知識（1）膠體結構膠體結構很復雜，是由膠核、吸附層及擴散層三部分組成.膠核是膠體粒子的核心，它由數(shù)百乃至數(shù)千個分散固體物質分子組成。3.2混凝

第75頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三在膠核表面有一層離子，稱電位形成離子或電位離子，膠核因電位離子而帶有電荷，為維持膠體離子的電中性，膠核表面的電位離子層通過靜電作用，從溶液中吸引了電量與電位離子層總電量相等而電性相反的離子，這些離子稱為反離子，并形成反離子層。這樣，膠核固相的電位離子層與液相中的反離子層就構成了膠體粒子的雙電層結構。圖3-7膠體粒子的結構及其電位分布第76頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三

（2）膠體顆粒的穩(wěn)定性與脫穩(wěn)膠體顆粒在水中能長期保持分散狀態(tài)而不下沉的特性稱為膠體顆粒的穩(wěn)定性。

膠體顆粒在污水中之所以具有穩(wěn)定性，其原因有三：首先，污水中的細小懸浮顆粒和膠體顆粒質量很輕，在污水中受水分子熱運動的碰撞而作無規(guī)則的布朗運動；同時，膠體顆粒本身帶電，同類膠體顆粒帶有同性電荷，彼此之間存在靜電排斥力，從而不能相互靠近以結成較大顆粒而下沉；另外，許多水分子被吸引在膠體顆粒周圍形成水化膜，阻止膠體顆粒與帶相反電荷的離子中和，妨礙顆粒之間接觸并凝聚下沉。第77頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三因此，污水中的細小懸浮顆粒和膠體顆粒不易沉降，總保持著分散和穩(wěn)定狀態(tài)。2.混凝機理污水中投入某些混凝劑后，膠體因ζ電位降低或消除而脫穩(wěn)。脫穩(wěn)的顆粒便相互聚集為較大顆粒而下沉，此過程稱為凝聚，此類混凝劑稱為凝聚劑。但有些混凝劑可使未經脫穩(wěn)的膠體也形成大的絮狀物而下沉，這種現(xiàn)象稱為絮凝，此類混凝劑稱為絮凝劑。按機理不同，混凝可分為壓縮雙電層、吸附電中和、吸附架橋、沉淀物網捕四種。（1）壓縮雙電層機理第78頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三當向溶液中投加電解質后，溶液中與膠體反離子帶相同電荷的離子濃度增高，這些離子與擴散層原有反離子之間的靜電斥力把原有部分反離子擠壓到吸附層中，從而使擴散層厚度減小，膠粒所帶電荷數(shù)減少，ζ電位相應降低。因此，膠粒間的相互排斥力也減少。當排斥力降至一定值，分子間以吸引力為主時，膠粒就相互聚合與凝聚，這就是壓縮雙電層機理。

（2）吸附電中和機理當向溶液中投加電解質作混凝劑，混凝劑水解后在水中形成膠體顆粒，其所帶電荷與水中原有膠粒所帶電荷相反，異性電荷之間有強烈的吸附作用，由于這種吸附作用中和了電位離子所帶電荷，減少了靜電斥力，降低了ζ電位，使膠體脫穩(wěn)并發(fā)生凝聚。但若混凝劑投加過多，混凝效果反而下降。因為膠粒吸附了過多的反離子，使原來的電荷變性，排斥力變大，從而發(fā)生了再穩(wěn)現(xiàn)象。第79頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三

（3）吸附架橋機理吸附架橋作用主要是指高分子聚合物與膠粒和細微懸浮物等發(fā)生吸附、橋聯(lián)的過程。高分子絮凝劑具有線性結構，含有某些化學活性基團，能與膠粒表面產生特殊反應而互相吸附，在相距較遠的兩膠粒間進行吸附架橋，使膠粒逐漸變大，從而形成較大的絮凝體。

（4）沉淀物網捕機理若采用硫酸鋁、石灰或氯化鐵等高價金屬鹽類作混凝劑，當投加量大得足以迅速沉淀金屬氫氧化物[如Al(OH)3、Fe(OH)3]或金屬碳酸鹽（如CaCO3）時，水中的膠粒和細微懸浮物可被這些沉淀物在形成時作為晶核或吸附質所網捕?；炷乃姆N機理，在污水處理中往往是同時或交叉發(fā)揮作用的，只是在一定情況下以某種機理為主而已。第80頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三向污水中投加藥劑，進行水和藥劑的混合，從而使水中的膠體物質產生凝聚和絮凝，這一綜合過程稱為混凝過程。3.2.2混凝劑與助凝劑1.混凝劑混凝劑具有破壞膠體的穩(wěn)定性和促進膠體絮凝的功能。其品種很多，按其化學成分可分為無機混凝劑和有機混凝劑兩大類。

（1）無機混凝劑目前廣泛使用的無機混凝劑是鋁鹽混凝劑和鐵鹽混凝劑。

鋁鹽有：硫酸鋁、明礬、鋁酸鈉、三氯化鋁及堿式氯化鋁.鐵鹽有:

硫酸亞鐵、硫酸鐵、三氯化鐵及聚合硫酸鐵。第81頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三

（2）有機混凝劑目前應用較為廣泛的有機混凝劑主要是人工合成的有機高分子絮凝劑。其分子結構一般為鏈狀，相對分子質量都很高，絮凝能力很強。常用的有聚丙烯酸鈉（陰離子型）、聚乙烯吡啶鹽（陽離子型）和聚丙烯酰胺（非離子型）等。

2.助凝劑助凝劑是指與混凝劑一起使用，以促進水的混凝進程的輔助藥劑。助凝劑本身可以起混凝作用，也可以不起混凝作用。

助凝劑按功能可分為三類：（1）pH調整劑（2）絮體結構改良劑（3）氧化劑

第82頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三

3.2.3影響混凝效果的因素

1.廢水水質的影響

（1）濁度濁度過高或過低都不利于混凝，濁度不同所需的混凝劑用量也不同。

（2）pH

在混凝過程中，都有一個相對最佳pH存在，使混凝反應速度最快，絮體溶解度最小。

（3）水溫水溫會影響無機鹽類的水解，水溫低，水解反應慢。另外，水溫低，水的黏度增大，布朗運動減弱，混凝效果下降。

（4）共存雜質有些雜質的存在能促進混凝過程，而有些物質不利于混凝的進行。2.混凝劑的影響第83頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三

（1）混凝劑種類混凝劑的選擇主要取決于膠體和細微懸浮物的性質、濃度。

（2）混凝劑投加量對任何污水的混凝處理，都存在最佳混凝劑和最佳投藥量的問題，應通過實驗確定。

（3）混凝劑投加順序

3.水力條件（攪拌）的影響攪拌的目的是幫助混合反應、凝聚和絮凝，過于激烈的攪拌會打碎已經凝聚和絮凝的絮狀沉淀物，反而不利于混凝沉淀,因此攪拌一定要適當，即要控制攪拌強度和攪拌時間。為確定最佳的工藝條件，一般情況下，可以用燒杯攪拌法進行混凝的模擬實驗。3.2.4混凝過程及設備第84頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三整個混凝沉淀處理工藝過程包括混凝劑的配制與投加、混合、反應及沉淀分離幾個部分。其流程示意圖如圖3-8所示。

1.混凝劑的配制與投加混凝劑的投配方法有干投法和濕投法。干投法就是將固體混凝劑（如硫酸鋁）破碎成粉末后定量地投入待處理水中。濕投法是將混凝劑和助凝劑先溶解配成一定濃度的溶液，然后按處理水量大小定量投加。此法應用較多。圖3-8混凝沉淀流程示意圖第85頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三

（1）混凝劑溶液的配制混凝劑溶液的配制過程包括溶解與調制兩步。溶解一般在溶解池（溶藥池）中進行，其作用是把塊狀或粒狀的藥劑溶解成濃溶液。調制則在溶液池中進行，其作用是把濃溶液配成一定濃度的溶液。

（2）混凝劑的投加混凝劑的投加有兩種方式，即重力投加和壓力投加。圖3-9濕投法過程第86頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三

①重力投加當采用水泵進行混合時，藥劑加在泵前吸水井或吸水管處，一般采用重力投加，即所謂的泵前重力投加。

②壓力投加壓力投加又分為兩種形式：

一是泵投加，采用耐酸泵配以轉子或電磁流量計，這是廣泛采用的方法，或者直接用計量泵，將藥液送到投藥點；

二是水射器投加，水射器利用高壓水通過噴嘴和喉管之間的真空抽吸作用將藥液吸入，同時隨水的余壓注入原水管中。

2.混合混合的作用是將藥劑迅速均勻地擴散到污水中，達到充分混合，以確保混凝劑的水解與聚合，使膠體顆粒脫穩(wěn)，并互相聚集成細小的礬花。

（1）借水泵的吸水管或壓力管混合

第87頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三當泵站與絮凝反應設備距離很近時，將藥液加于泵吸水管或吸水井中，通過水泵葉輪高速轉動達到快速而劇烈混合目的.當泵站與反應池距離較遠時，可將藥液投入離反應池前一定距離（應不小于50倍管道直徑）的進水管中，使藥劑與水在管道內混合，也有較好的凝聚效果。

（2）在專用混合設備中進行混合

①機械混合這是用電動機帶動槳板或螺旋槳進行強烈攪拌的一種有效的混合方法。

②水力混合水力混合是通過水的流動以達到藥劑與水的混合。水力混合池有多種形式，常見的有隔板混合池、穿孔板式混合池、渦流式混合池等。第88頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三

水力混合池的主要優(yōu)點:是混合效果較好，某些池型能調節(jié)水頭高低、適應流量變化，操作簡單，廣泛用于大中型水處理廠中；

缺點:是占地面積較大，某些進水方式要裹進大量氣體，給后續(xù)處理帶來一些不利影響。

3.反應水與藥劑混合后即進入反應池進行反應。反應階段的作用是促使混合階段所形成的細小礬花在一定時間內繼續(xù)形成大的、具有良好沉淀性能的絮凝體（可見的礬花），以使其在后續(xù)的沉淀池內下沉。反應池的型式也有機械攪拌和水力攪拌兩類。水力攪拌反應池在我國應用廣泛，類型也較多，主要有隔板反應池、渦流式反應池等。其中比較常用的是隔板反應池。第89頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三

4.沉淀進行混凝沉淀處理的污水經過投藥、混合、反應生成絮凝體后，要進入沉淀池使生成的絮凝體沉淀與水分離，最終達到凈化的目的。日常管理

P735.澄清池作用：用于給水系統(tǒng)或者污水處理，去除水中的絮凝體。3.3.1概述污水中的溶解性無機或有機污染物，可以通過化學反應過程將其氧化或還原，轉化成無毒或微毒的新物質，從而達到處理的目的。這類處理污水的方法，稱為氧化還原法。3.3化學氧化還原

第90頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三在氧化還原反應中，反應的實質是參加化學反應的原子或離子失去或得到電子，引起化合價的升高或降低。失去電子的過程稱為氧化，得到電子的過程稱為還原。反應中得到電子的物質稱為氧化劑，失去電子的物質稱為還原劑。氧化劑使還原劑失去電子而受到氧化，本身則被還原。相反，還原劑使氧化劑得到電子而受到還原，其本身則被氧化。對于有機物的氧化還原過程，難以用電子的得失來分析，常根據加氧或加氫反應來判斷。把加氧或去氫的反應稱為氧化反應，把加氫或去氧的反應稱為還原反應。

3.3.2氧化法氧化法就是向污水中投加氧化劑，將污水中的有毒、有害物質氧化成無毒或毒性小的新物質的方法。第91頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三氧化法的實質是在強氧化劑的作用下，水中的有機物被降解成簡單的無機物；溶解的污染物被氧化為不溶于水且易于從水中分離的物質。常用的氧化劑有氧類和氯類兩種。

1.空氣氧化空氣氧化是將空氣通入污水中，利用空氣中的氧氣氧化污水中可被氧化的有害物質?？諝庖蜓趸芰^弱，主要用于含有還原性較強物質的污水處理。焚燒也是利用空氣中的氧來氧化污水的一種方法，與濕式氧化不同，焚燒是在高溫下用空氣氧化處理污水的一種比較有效的方法。有機污水不能用其他方法有效處理時，常采用焚燒的方法。2.濕式氧化第92頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三濕式氧化（WAO）是指在較高溫度和壓力下，用空氣中的氧來氧化污水中溶解或懸浮的有機物和還原性無機物的一種方法。因氧化過程在液相中進行，故稱濕式氧化。濕式氧化與一般氧化方法相比，具有適用范圍廣（包括對污染物種類和濃度的適應性）、處理效率高、二次污染低、氧化速度快、裝置小、可回收能量和有用物料等優(yōu)點。

3.超臨界水氧化技術超臨界水氧化的主要原理是利用超臨界水作為介質來氧化分解有機物。超臨界水對有機物和氧都是極好的溶劑，有機物氧化是在超臨界水富氧均一相中進行的。在高的反應溫度下，氧化反應速率很高，很短時間內能夠有效地破壞有機物結構，反應完全、徹底，有機碳、氫轉化為二氧化碳和水。第93頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三

4.臭氧氧化它可用于水的消毒殺菌；除去水中的酚、氰等污染物質；除去水中鐵、錳等金屬離子；污水的脫色。臭氧氧化處理污水有很多優(yōu)點，臭氧的氧化能力強，使一些比較復雜的氧化反應能夠進行，反應速率快。因此臭氧氧化反應時間短、反應設備尺寸小、設備費用低，而且剩余的臭氧很容易分解為氧，既不產生二次污染，又能增加水中的溶解氧.

5.氯氧化污水氯氧化廣泛用于污水處理中，如醫(yī)院污水處理、無機物與有機物氧化、污水脫色除臭等。在氧化過程中，pH的影響與在消毒過程中有所不同。加氯量需由實驗確定。氯氣是普遍使用的氧化劑，既用于給水消毒，又用于污水氧化。

常用的含氯藥劑有液氯、漂白粉、次氯酸鈉、二氧化氯等.第94頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三

6.其他氧化劑氧化

（1）高錳酸鹽氧化劑高錳酸鹽是一種強氧化劑，能與污水中的有機物反應，殺死污水中很多藻類和微生物。與臭氧處理一樣，出水無異味。其投加與監(jiān)測很方便。

（2）過氧化氫氧化過氧化氫與催化劑Fe2+構成的氧化體系通常稱為Fenton試劑。在Fe2+催化下，H2O2能產生兩種活潑的氫氧自由基，從而引發(fā)和傳播自由基鏈反應，加快有機物和還原性物質的氧化。

3.3.3還原法還原法就是向污水中投加還原劑，將污水中的有毒、有害物質還原成無毒或毒性小的新物質的方法。第95頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三

常用的還原劑有：硫酸亞鐵、氯化亞鐵、鐵屑、鋅粉、二氧化硫、硼氫化鈉等。

3.3.4化學沉淀法化學沉淀法是向水中投加某些化學藥劑，使之與水中溶解性物質發(fā)生化學反應，生成難溶化合物，然后進行固液分離，從而除去污水中污染物的方法?；瘜W沉淀法的工藝流程和設備與混凝法相似，主要步驟：①化學沉淀劑的配制與投加；②沉淀劑與原水混合、反應；③固液分離；④泥渣處理與利用。根據采用的沉淀劑及反應中所生成的生成物不同，可將化學沉淀法分為氫氧化物沉淀法、硫化物沉淀法、鋇鹽沉淀法、碳酸鹽沉淀法和鐵氧體沉淀法等。第96頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三第4章水污染控制的物理化學法4.1吸附法4.2離子交換法4.3膜分離法4.4吹脫第97頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三吸附是一種物質附著在另一種物質表面上的過程，它可以發(fā)生在氣－液、氣－固、液－固兩相之間。在污水處理中，吸附是用多孔性固體吸附劑吸附污水中的一種或多種污染物，達到污水凈化的過程。

4.1.1吸附基本原理吸附過程是一種界面現(xiàn)象，其作用過程是發(fā)生在兩個相的界面上。

1.吸附機理及類型固體吸附劑與吸附質之間的作用力有靜電引力、分子引力（范德華力）和化學鍵力，根據固體表面吸附力的不同，吸附分為如下三個基本類型：4.1吸附法

第98頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三

（1）物理吸附物理吸附是吸附質與吸附劑之間的分子引力產生的吸附，其特征為吸附時放熱量小，約42kJ/mol，吸附時表面能降低。吸附沒有選擇性，對于各種物質來說，只不過是分子間力的大小有所不同，分子引力隨相對分子質量增大而增加，在同類化合物中，吸附能力隨相對分子質量增大而增大。

（2）化學吸附化學吸附是吸附質與吸附劑之間由于化學鍵力的作用，發(fā)生了化學反應，形成牢固的吸附化學鍵。其特征為吸附時放熱量大，與化學反應的反應熱相近，為84～420kJ/mol。吸附有選擇性，一種吸附劑只對某種或特定幾種物質有吸附作用，一般為單分子層吸附。第99頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三在低溫時，吸附速度較慢，通常需要一定的活化能。吸附質分子不能在吸附劑表面上自由移動。再生較困難，必須在高溫下才能脫附，脫附下來的物質可能是原吸附質，也可能是新的物質。

（3）離子交換吸附吸附質的離子由于靜電引力聚集到吸附劑表面的帶電點上,并置換出原先固定在這些帶電點上的其他離子的過程稱為離子交換吸附。離子所帶電荷越多，吸附能力越強。在污水處理中大多數(shù)的吸附現(xiàn)象往往是上述三種吸附作用的綜合結果，即幾種造成吸附作用的力常常相互作用。

2.吸附平衡與吸附等溫式（1）吸附平衡與吸附容量第100頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三吸附過程為一可逆過程，當污水、吸附劑兩相經充分接觸后，最終將達到吸附與脫附的動態(tài)平衡。當達到動態(tài)平衡時，吸附速度與脫附速度相等，吸附質在吸附劑及溶液中的濃度都將不再改變，此時，吸附質在液相中的濃度稱為平衡濃度。吸附劑對吸附質的吸收效果，一般用吸附容量和吸附速度來衡量。吸附容量是指單位質量吸附劑所吸附的吸附質的質量，吸附容量可由式（4-1）計算。式中—吸附容量,g/g；V—污水體積,L；第101頁，講稿共233頁，2023年5月2日，星期三—原水中吸附質濃度，g/L；

—吸附平衡時水中剩余的吸附質濃度，g/L；

W—吸附劑投加量，g；

（2）吸附等溫式描述吸附等溫線的數(shù)學表達式稱為吸附等溫式。

①朗格繆爾吸附等溫式

根據動力學方法可以推導出朗格繆爾吸附等溫式：式中Nm—單分子層覆蓋的