水处理工程过滤.doc

第五章 过滤(Filtration)第1节 概述一、慢滤池 滤速慢：V0.1-0.3 m/h 表面生长一层滤膜（12个星期后）效果：浊度可降到0，可不消毒。机理：微生物吞食细菌 微生物分泌出起凝聚作用的酶 藻类产生氧气，起氧化作用。但生产效率低，13月后堵塞，需刮掉滤膜，重新补砂。二、快滤池及其机理条件：滤速大于10 m/h 必须先投加混凝剂作用：去除浊度，浊度5度，同时可去除一部分细菌、病毒机理：表层细砂层粒径为0.5mm，滤料孔隙率为80um，但进入滤池的颗粒尺寸大部分小于30um，但仍能被去除。不光是简单的机械筛滤，还有接触粘附的作用。主要有两个过程：迁移和粘附迁移是颗粒脱离流线接近滤料的过程，主要由以下作用力引起： 拦截、 沉淀 惯性 扩散 水动力（非球形颗粒在速度梯度作用下发生转动） 对于这几种力的大小，目前只能定性描述。 粘附：物理化学作用力（范德华引力、静电力、以及一些特殊化学力）但表层滤料的筛分作用也不能排除，特别是在过滤后期，当滤层中的孔隙尺寸逐渐减少时。应用：给水处理原水混凝沉淀/澄清过滤原水微絮凝过滤（微絮凝过滤）原水加药过滤（接触过滤）废水处理原水生物处理过滤 第2节 快滤池一、快滤池分类普通快滤池虹吸滤池重力滤池压力滤池移动罩冲洗滤池二、普通快滤池的构造 组成：集水渠洗砂排水渠滤料层承托层配水系统管廊：浑水进水管 清水出水管 初滤水 冲洗来水 冲洗排水 四大阀门（至少）过滤过程：最大过滤水头损失1.52m工作周期：过滤开始冲洗结束1224h三、过滤方式1变水头等速过滤 随着过滤进行，滤层孔隙率减少，水头损失的增加，滤池内水位自动上升，自由进流，以保持过滤速度不变。虹吸滤池、无阀滤池水头损失与过滤时间的关系：清洁水头损失H0 过滤任意时的水头损失HH0h DHt h：配水系统、承托层及灌渠水头损失之和 DHt：滤层的水头损失增值 DHt与时间的关系反映了滤层截留杂质与过滤时间的关系。可以直线关系来表示。 Hmax 为最大过滤水头损失，一般为1.5 2.0 m2等水头等速过滤通过设置出水流速调节器，普通快滤池3等水头变速过滤如果过滤水头始终保持不变，滤速必然要降低。移动罩滤池 多格滤池进水渠连通，各池的水位和总水头损失相等，但滤速v不等，主要是因为截污量不同。干净滤料滤速大。 每座滤池的滤速是阶梯性的下降，但在每一阶梯段还是等速过滤，滤池内的水位有一定程度上升，待某一个滤池反冲洗重新投入运行时后，其它滤池的滤速下降一级，相应地滤池组的水位也突然下降一些。 滤池组整体的总平均出水量是保持不变的。四、滤层内杂质分布规律滤料表层孔隙率较小。杂质主要截留在滤料表层。下部滤层的截污能力还未得到充分发挥，由于水头损失的提高，过滤就得停止，导致滤料层截污能力低。五、提高滤池截污能力的途径 改进方向：提高滤层含污能力，延长过滤周期。1） 上向流 当流速太大时，表面应加格网或格栅。缺点：反冲洗时膨胀受到限制 冲洗水流与过滤水流方向一致，冲洗效果不好，大量污泥需通过整个滤层才能排出，往往使污泥排除不净。2） 双向流苏联发明的。此种过滤方式效果虽好，但滤池构造复杂。3）双层或多层滤料无烟煤石英砂无烟煤石英砂重质矿石第3节 滤料与承托层一、滤料1种类 石英砂、无烟煤、大理石、石榴石、白云石 聚苯乙烯发泡塑料 纤维球滤料2粒状滤料的粒径与级配 粒径：假想球面直径 级配曲线：各种粒径的颗粒所占重量比例的累积曲线。 有效粒径和不均匀系数 d10和d80：分别通过滤料重量10和80的筛孔孔径 不均匀系数K80d80/d10 d10反映了产生水头损失的主要部分。 K80愈大，颗粒愈不均匀，孔隙率下降，含污能力降低，反冲洗强度不好确定。 最大与最小粒径：dmax, dmin 工程上为方便，一般dmind10, dmaxd80 我国规范中，采用dmax, dmin, K80来控制滤料粒径分布。 滤料筛选方法 可以按要求设计d10和d803滤料层规格 材质、粒径和厚度 粒径：小，比表面积大，有利于矾花的吸附但易堵塞 厚度：矾花穿透深度保护厚度穿透深度与粒径、滤速及水的混凝效果有关（大） （大）（高） （差）类 别滤料组成滤速(m/h)强制滤速(m/h)粒径(mm)不均匀系数K80厚度(mm)单层石英砂滤料dmax1.2dmin0.52.07008-1010-14双层滤料无烟煤dmax1.8dmin0.8石英砂dmax1.2dmin0.52.021414-18三层滤料无烟煤dmax1.6dmin0.8石英砂dmax0.8dmin0.5重质矿石dmax0.5dmin0.251. 71. 5 5- 7二、其它滤池1. 重力式无阀滤池自动运行、操作方便结构简单、造价低3050小阻力配水系统，冲洗水由上部水箱供给但高度大，冲洗时进水被带走一部分 有顶盖，装卸滤料不变，观察不到过滤情况。2.移动罩冲洗滤池反冲洗来自其它格的滤过水与虹吸滤池相同移动冲洗罩与无阀滤池相同分格数不小于83.压力滤池最大允许水头损失：5-6m三、过滤技术的新发展1 非粒状的新型滤料研究活跃纤维球滤料、纤毛型滤料、纤维束状滤料提高滤床滤速，增大截污能力，扩大应用范围2 过滤装置朝自动化、管理容易、智能型方向发展第六章 消毒(disinfection)第1节 概述一、消毒定义：将水体中的病原微生物(pathogenic organisms)灭活，使之减少到可以接受的程度。人体内致病微生物主要包括：病菌(bacteria)、原生动物胞囊（protozoan oocysts and cysts）、病毒（viruses）（如传染性肝炎病毒、脑膜炎病毒）等。消毒与灭菌(sterilization)不同：灭菌是消灭所有活的生物。 评价指标：（生活饮用水卫生规范，卫生部, 2001.6）细菌总数：9，OCl-接近100%。pH9，一氯胺占优势 pH为7时，一氯胺和二氯胺同时存在。 pH6.5时，二氯胺 pH1 浓度影响大n1 时间影响大在一般情况下，可以视n=1。CT 值作为消毒剂消毒能力的判断指标。三、加氯量 加氯量需氯量余氯需氯量：灭活水中微生物、氧化有机物和还原性物质所消耗的部分。余氯：出厂水接触30分后余氯不低于0.3mg/L；在管网末梢不应低于0.05mg/L。加氯曲线：l 水中无任何微生物、有机物等，加氯量余氯，图182中的l 水中有机物较少时，需氯量满足以后就是余氯。图182中的l 当水中的污染物主要是氨和氮化合物时，情况复杂。见图183。H：峰点B：折点OA段：水中杂质把氯消耗光。AH段：氯与氨反应，有余氯存在，有一定消毒效果，但余氯为化合性氯，其主要成分是一氯氨。HB段：仍然是化合性余氯，加氯量继续增加，氯氨被氧化成不起消毒作用的化合物，余氯反而减少。BC段：B点以后，出现自由性余氯。加氯量超过折点需要量：折点氯化当原水游离氨0.5mg/L时加氯量控制在峰点前 四、加氯点： 滤后加氯 滤前加氯混凝剂投加时加氯，提高混凝效果。 管网中途加氯五、加氯设备与工艺1. 加氯设备一般用氯气：有毒气体，在68气压下变成液氯 使用时采用氯瓶。干燥氯气和液氯对钢瓶无腐蚀作用，但遇水或受潮则会严重腐蚀金属。因此，必须严格防止水和潮气进入氯瓶。加氯机：转子加氯机2.加氯工艺六、氯化消毒副产物有机物与氯生成有机氯化物，三卤甲烷。我国新标准规定了三卤甲烷(THMs)浓度，包括：氯仿、溴仿、二溴一氯甲烷和一溴二氯甲烷四种物质。1993年美国制订的消毒剂消毒副产物方案中建议： THMs 80 mg/L， 卤乙酸（HAAS）：一共五种（一氯乙酸、二氯乙酸、三氯乙酸、一溴乙酸、二溴乙酸），五种之和在1997年低于60 mg/L，2000年低于30mg/L。第3节 其它消毒法一、氯氨消毒优点：水中含有有机物和酚时，氯氨消毒不会产生氯臭和氯酚臭，大大减少了THMs的产生，能保持水中余氯较久。但作用缓慢，杀菌能力比自由氯弱。单独使用的情况较少。人工投加氨可以是液氨、硫酸氨或氯化氨。氯和氨的投加量视水质不同而有所不同。一般采用氯：氨3：16：1采用氯氨消毒时，一般先加氨，再加氯。二、二氧化氯消毒 ClO2在常温下是一种黄绿色气体，具有刺激性。溶解度是氯的5倍。极不稳定，气态和液态ClO2均易爆炸。故必须以水溶液的形式现场制取。 制取方法： 亚氯酸钠和氯制取：Cl2 + H2O HOCl + HClHOCl + HCl +2NaClO2 2 ClO2 + 2NaCl +H2O用酸与亚氯酸钠制取:5NaClO2 + 4HCl 4 ClO2 + 5NaCl + 2H2O ClO2既是消毒剂又是氧化能力很强的氧化剂。 对细菌的细胞具有较强的吸附和穿透能力，灭活能力强。 不会与水中有机物作用生成有机氯化物。甚至本身的氧化能力能去除THMs前驱体。ClO2消毒能力比氯强。ClO2不水解，消毒受pH影响较小。ClO2余量能在管网中保持很长的时间。 作为氧化剂，能去除或降低水的色度等。 但ClO2本身和副产物ClO2对人体血红细胞有损害。有报道认为还对人的神经系统及生殖系统有损害。 三、臭氧消毒作用：既是氧化剂，又是消毒剂，渗入细胞壁。作为消毒剂，不会产生三卤甲烷副产物，杀菌和氧化能力比氯强。但由于臭氧在水中不稳定，易散失，因此在O3之后，往往需要投加少量的氯等。欧洲普遍用臭氧处理饮用水，在美国也逐渐流行。但近年来臭氧化的副作用也开始引起人们的关注。水中大分子物质变成分子较小的中间产物，可能有毒性。或者中间产物和氯作用后致突变反而增强。 四、其它次氯酸钠消毒：次氯酸钠发生器食盐电解：NaCl+H2ONaOCl+H2紫外线消毒：消毒速度快，几十秒钟即能杀菌；不影响水的物