第二章水的预处理

1、1 1第二章第二章 工业用水的预处理工业用水的预处理2 2第二章第二章 工业用水的预处理工业用水的预处理 对工业用水进行深层次处理之前，将有碍深对工业用水进行深层次处理之前，将有碍深层次处理的杂质预先除去的水处理工艺。层次处理的杂质预先除去的水处理工艺。工业用水处理工业用水处理（一级处理）一级处理）的作用是去除那些在尺寸上和的作用是去除那些在尺寸上和性质上对废水的输送、贮存、设备性质上对废水的输送、贮存、设备影响较大的物质影响较大的物质，还包括，还包括对后续对后续生化处理单元生化处理单元或或化学处理单元化学处理单元影响较大的水中影响较大的水中化学物化学物质的预处理质的预处理，另外，废水的流量和

2、水质的调节构筑物一般也，另外，废水的流量和水质的调节构筑物一般也属于一级处理的范畴。属于一级处理的范畴。3 3水中的颗粒物4 4通常采用通常采用混凝、沉淀（澄清）和过滤混凝、沉淀（澄清）和过滤的方法除掉水中的悬浮的方法除掉水中的悬浮杂质和胶体杂质。杂质和胶体杂质。一、混凝一、混凝(凝聚和絮凝凝聚和絮凝)处理处理1. 胶体的稳定性胶体的稳定性 (1) 微粒的布朗运动微粒的布朗运动 (2) 微粒间的静电斥力微粒间的静电斥力 (3) 微粒的水化作用微粒的水化作用2. 混凝机理混凝机理思路思路: 消除或减弱胶体稳定性的作用消除或减弱胶体稳定性的作用-胶体的脱稳胶体的脱稳. (1) 反离子的压缩作用反离

3、子的压缩作用 (2) 胶体吸附与混凝剂的架桥作用胶体吸附与混凝剂的架桥作用 (3) 沉淀物的网捕作用沉淀物的网捕作用5 5o 常用混凝剂硫酸铝的作用机理（P12）6 63. 影响混凝的因素影响混凝的因素 (1) 水温水温 温度高温度高,可增强无机混凝剂的混凝效果可增强无机混凝剂的混凝效果;用用Al2SO4为为混凝剂时混凝剂时,最佳水温为最佳水温为2530. (2) 水的碱度和水的碱度和pH值的影响值的影响 用铝盐作混凝剂时用铝盐作混凝剂时,最佳的最佳的pH值为值为5.77.5. 可采用加碱可采用加碱(烧碱烧碱纯碱纯碱重碱重碱(NaHCO3)石灰石灰)的的方法进行调节方法进行调节. (3) 水的

4、浊度的影响水的浊度的影响 低浊度水低浊度水-投加大量的混凝剂投加大量的混凝剂,形成絮凝沉淀物并对悬浮形成絮凝沉淀物并对悬浮微粒进行网捕微粒进行网捕, 一般效果不理想一般效果不理想. 中等浊度水中等浊度水-利用低投加量混凝区的吸附架桥作用和高利用低投加量混凝区的吸附架桥作用和高投加量混凝区网捕作用来去除浊度投加量混凝区网捕作用来去除浊度; 高浊度水高浊度水-混凝剂主要起吸附架桥作用混凝剂主要起吸附架桥作用,但悬浮物含量但悬浮物含量大大,混凝剂投加量也应大混凝剂投加量也应大.7 74. 混凝剂和助凝剂混凝剂和助凝剂 (1) 混凝剂混凝剂 无机混凝剂、有机混凝剂和高分子混凝剂。见无机混凝剂、有机混凝

5、剂和高分子混凝剂。见p13 (2) 助凝剂助凝剂 为了提高混凝效果而投加的辅助药剂为了提高混凝效果而投加的辅助药剂 根据其在根据其在混凝过程中所起作用混凝过程中所起作用的不同，可分为：的不同，可分为： a、调节、调节pH值的碱（常用石灰）；值的碱（常用石灰）； b、用来破坏对混凝剂有干扰的有机物的氧化剂，如氯、用来破坏对混凝剂有干扰的有机物的氧化剂，如氯 c、用来加快絮凝过程和增加牢固性的活化剂，如活性、用来加快絮凝过程和增加牢固性的活化剂，如活性SiO2、活、活性炭或各种泥土。性炭或各种泥土。8 8二、沉淀与澄清二、沉淀与澄清 经过混凝处理经过混凝处理的原水中的悬浮物和胶体杂质，被聚集成较的

6、原水中的悬浮物和胶体杂质，被聚集成较大的固体颗粒，由于重力作用从水中分离出来的过程叫做大的固体颗粒，由于重力作用从水中分离出来的过程叫做沉沉淀淀，进行分离沉淀的设备叫做，进行分离沉淀的设备叫做沉淀池沉淀池。 新形成的沉淀泥渣具有较大表面积和吸附活性（称为活性新形成的沉淀泥渣具有较大表面积和吸附活性（称为活性泥渣），对水中未能脱稳的胶体或微小悬浮物仍有良好的吸泥渣），对水中未能脱稳的胶体或微小悬浮物仍有良好的吸附作用而产生附作用而产生“二次混凝二次混凝”（称作接触混凝）。（称作接触混凝）。 利用活性泥渣与混凝处理后的水进一步接触，使未聚结成利用活性泥渣与混凝处理后的水进一步接触，使未聚结成较大颗

7、粒的悬浮杂质发生接触混凝，从而加快沉淀物与水分较大颗粒的悬浮杂质发生接触混凝，从而加快沉淀物与水分离的速度，该过程成为离的速度，该过程成为澄清澄清。这种设备为。这种设备为澄清池澄清池。9 9o 沉淀池沉淀池 间歇式 vs 连续式常采用连续式平流沉淀池和斜板沉淀池1010沉淀池的构造：见沉淀池的构造：见P15（连续式平流沉淀池）连续式平流沉淀池）沉淀池沉淀池o用于水及废水的一级处理、生物处理的后处理等用于水及废水的一级处理、生物处理的后处理等o可分为可分为进水区、沉淀区、污泥区、出水区及缓冲层进水区、沉淀区、污泥区、出水区及缓冲层等等o常用沉淀他的类型有常用沉淀他的类型有平流式沉淀池平流式沉淀池

8、、辐流式沉淀池辐流式沉淀池、竖流式沉淀池竖流式沉淀池和和斜板斜板(管管)沉淀池沉淀池o按照在工艺中的位置可分为按照在工艺中的位置可分为初次沉淀池初次沉淀池和和二次沉淀池二次沉淀池o衡量沉淀池的参数是衡量沉淀池的参数是表面水力负荷表面水力负荷(m3/m2h，即单，即单位时间单位面积的沉淀池处理的水体积位时间单位面积的沉淀池处理的水体积)o沉淀池沉淀效率与沉淀池沉淀效率与池水面积池水面积有关，和水深、体积无关有关，和水深、体积无关沉淀池三种流态沉淀池三种流态 平流式沉淀池（带刮泥装置）平流式沉淀池（带刮泥装置）平流式沉淀池平流式沉淀池最常用、构造简最常用、构造简单、工作稳定、单、工作稳定、截留效果

9、好。截留效果好。上部实际是加宽的明渠，出水堰上部实际是加宽的明渠，出水堰一般为锯齿三角堰（水面位于齿一般为锯齿三角堰（水面位于齿高高1/2处）。堰前设挡板（或浮处）。堰前设挡板（或浮渣收集排除装置）渣收集排除装置）竖流式沉淀池竖流式沉淀池辐 流 式 沉 淀 池 剖 面 中心进水中心进水周边进水周边进水辐流式沉淀池辐流式沉淀池辐流式沉淀池辐流式沉淀池三类沉淀池的性能比较三类沉淀池的性能比较斜板斜板(管管)式沉淀池式沉淀池2121o 浅池理论原理浅池理论原理o 设斜管沉淀池池长为设斜管沉淀池池长为L，池中水平流速为，池中水平流速为V，颗粒沉，颗粒沉速为速为u0，在理想状态下，在理想状态下，L/HV

10、/ u0。可见。可见L与与V值不变时，池身越浅，可被去除的悬浮物颗粒越小。值不变时，池身越浅，可被去除的悬浮物颗粒越小。o 若用水平隔板，将若用水平隔板，将H分成分成3层，每层层深为层，每层层深为H/3，在，在u0与与v不变的条件下，只需不变的条件下，只需L/3，就可以将，就可以将u0的颗粒的颗粒去除。也即总容积可减少到原来的去除。也即总容积可减少到原来的1/3。o 如果池长不变，由于池深为如果池长不变，由于池深为H/3，则水平流速可正，则水平流速可正加的加的3v，仍能将沉速为，仍能将沉速为u0的颗粒除去，也即处理能的颗粒除去，也即处理能力提高倍。力提高倍。o 同时将沉淀池分成同时将沉淀池分成

11、n层就可以把处理能力提高层就可以把处理能力提高n倍。倍。这就是这就是20世纪初，哈真（世纪初，哈真（Hazen）提出的浅池理论）提出的浅池理论。同向流斜板沉淀同向流斜板沉淀斜板（管）沉淀池工作原理斜板（管）沉淀池工作原理浅池沉淀理论相当于增加了相当于增加了4倍的沉淀面积，其水力负荷也增加倍的沉淀面积，其水力负荷也增加4倍倍2424澄清池澄清池 将反应池和沉淀池统一在一个设备内，利用活性泥渣与将反应池和沉淀池统一在一个设备内，利用活性泥渣与原水进行二次接触混凝的净水水池。原水进行二次接触混凝的净水水池。按照泥渣的工作情况可分为：按照泥渣的工作情况可分为：A、悬浮泥渣（泥渣过滤）型、悬浮泥渣（泥渣

12、过滤）型：原水与混凝剂混合后，由下：原水与混凝剂混合后，由下而上通过悬浮状态的泥渣层，该泥渣层如同栅栏，截留水而上通过悬浮状态的泥渣层，该泥渣层如同栅栏，截留水中的悬浮杂质并发生接触混凝，将固体颗粒从水中分离出中的悬浮杂质并发生接触混凝，将固体颗粒从水中分离出来而使原水得到净化。（优缺点？）来而使原水得到净化。（优缺点？）B、循环泥渣型：、循环泥渣型：泥渣在一定范围内循环利用，泥渣在循环泥渣在一定范围内循环利用，泥渣在循环过程中不断与原水中的悬浮颗粒发生接触混凝作用，加速过程中不断与原水中的悬浮颗粒发生接触混凝作用，加速了沉降速度，使水得到澄清。了沉降速度，使水得到澄清。 （优缺点？）（优缺点

13、？）2525澄清池构造见澄清池构造见P17、182626三、三、 过滤过滤 1。 过滤过程过滤过程 过滤过滤：较高浊度的原水，使其通过一定厚度的粒状或非粒：较高浊度的原水，使其通过一定厚度的粒状或非粒状材料（即滤料），有效地除去悬浮杂质使水澄清的过程。状材料（即滤料），有效地除去悬浮杂质使水澄清的过程。由滤料堆积起来的过滤层简称为滤层；起过滤作用的设备为由滤料堆积起来的过滤层简称为滤层；起过滤作用的设备为过滤器或过滤池。过滤器或过滤池。 过滤周期过滤周期：当滤层中截留的悬浮杂质较多时，滤层的孔隙：当滤层中截留的悬浮杂质较多时，滤层的孔隙被堵塞，水流阻力增大，过滤速度减慢，过滤被迫停止，需被堵塞

14、，水流阻力增大，过滤速度减慢，过滤被迫停止，需用清水进行反洗以消除滤层截留的悬浮杂质，恢复过滤能力，用清水进行反洗以消除滤层截留的悬浮杂质，恢复过滤能力，两次开始反洗间隔时间。两次开始反洗间隔时间。 滤料滤料一般为石英砂和无烟煤。也有专用的滤料：一般为石英砂和无烟煤。也有专用的滤料：a、除铁、除铁的锰砂滤料；的锰砂滤料；b、除臭、除游离性余氯的活性炭、除臭、除游离性余氯的活性炭2727影响过滤效率的因素：影响过滤效率的因素：A、滤料直径的大小（通常选用、滤料直径的大小（通常选用0.51.2mm)B、滤料的均匀程度、滤料的均匀程度(用不均匀系数用不均匀系数K80表示表示): K80指粒度在一指粒

15、度在一定范围内的滤料定范围内的滤料,按质量计按质量计,能通过能通过80%滤料的筛孔孔径滤料的筛孔孔径d80与与能通过能通过10%滤料的筛孔孔径滤料的筛孔孔径d10之比之比.C、滤层的高度、滤层的高度D、滤层的空隙率：指滤层中的空隙体积与滤层总体积之比，、滤层的空隙率：指滤层中的空隙体积与滤层总体积之比，与滤料粒径和不均匀系数有关。与滤料粒径和不均匀系数有关。粒径越小，不均匀系数越大，孔隙率就越小。滤层孔隙率太粒径越小，不均匀系数越大，孔隙率就越小。滤层孔隙率太大时，过滤器的截污能力差；孔隙率太小时，滤层水流阻力大时，过滤器的截污能力差；孔隙率太小时，滤层水流阻力增大。一般情况下，石英砂滤料的孔

16、隙率为增大。一般情况下，石英砂滤料的孔隙率为0.4，烟煤滤料，烟煤滤料为为0.5。2828过滤效率过滤效率o 衡量标准：除浊率 & 泥渣容量除浊率泥渣容量2929过滤设备过滤设备o 机械过滤器（压力式）o 无阀滤池（压力式、重力式）各自的特点？优缺点？3030四四 、处理系统、处理系统 自学自学3131一、水的除铁处理一、水的除铁处理水中铁离子的危害？水中铁离子的处理方法？ 曝气除铁 &接触催化3232一、水的除铁处理一、水的除铁处理1. 曝气除铁法： 利用空气中的O2对含铁地下水中Fe2+进行氧化处理。 4Fe2+ + O2 + 10H2O = Fe(OH)3 + 8H+注意：对pH要求？

17、如果pH7，需用石灰纯碱法调pH3333o 曝气的装置很多，有加气阀曝气、跌水曝气、气水混合器曝气、喷淋式曝气、曝气塔曝气等。其中喷淋式曝气和跌水曝气较为简单。o （1）喷淋式曝气（优缺点、适用情况）o （2）跌水曝气（优缺点、适用情况）10 mg/L3434o 2. 接触催化法o 接触催化法是一种使Fe2+的催化氧化和过滤同时进行的机械过滤法，接触催化除铁所用的滤料有天然锰砂和人造锈砂等。o 接触催化法除铁系统 在接触催化法除铁过程中，水中必须保持足够的溶解氧，不必散除CO2。3535o 天然蒙砂（成分MnO2） 水的pH5.5 主要化学反应？3636二、自来水的除氯处理二、自来水的除氯处理

18、 自来水是经过混凝、沉淀澄清和过滤处理的水，无需进行除浊处理。但是，一般自来水中含氯，在用作某些应用时，需要将水中余氯除去。1、化学还原法向含有游离性余氯的水中加入一定量的还原剂，使之发生脱氯反应。常用的还原剂有SO2和Na2SO3 SO2 的脱氯反应为 SO2 + HClO + H2O = 2H+ + Cl + SO4 2- 3737o Na2SO3的脱氯反应o Na2SO3 + HClO = Na2SO4 + HClo 2Na2SO3 + O2 = 2 Na2SO4o Na2SO3的加药量可按下式估算o Na2SO3 = 63（O2/8 + Cl2/71）o 式中Na2SO3需投加纯Na2

19、SO3的量，mg/Lo 设备简单、操作方便，以及同时实现脱氯和除氧功能等优点。38382、活性炭脱氯法、活性炭脱氯法 活性炭是用木炭、煤、果核和果壳经高温碳化和活化制得。活性炭固体颗粒具有多孔结构，内部充满互相连通的毛细管，因此具有很大的表面积，1g活性炭的表面积可达8002000m2，因此它的吸附能力很强。 活性炭用于除臭、脱色度或除去有机物时，其吸附能力在使用一定时期后便衰竭了。为了恢复吸附活性，需对其进行再生。再生方法较多，通常采用热力再生法，即将活性炭在5001000的高温条件下再生，使吸附在活性炭表面的有机物分解为CO2和水；也可以用高压蒸汽吹洗，或用NaOH溶液再生。3939o 活

20、性炭脱氯并非单独的物理吸附过程，在其表面同时发生了一系列化学反应。4040一、石灰处理1.原理 石灰处理采用的药剂是生石灰CaO，通过加水消化后制消石灰Ca(OH)2，投加时可制成一定浓度的石灰乳。对于硬度碱度的水 pH的影响？加等摩尔Ca(OH)2CO2Ca(HCO3)2Mg(HCO3)2MgCO3继续加Ca(OH)2MgCO34141n 石灰可同时与水中石灰可同时与水中Fe离子及硅化物反应离子及硅化物反应n 注：石灰处理不能除去非碳酸盐硬度和过剩碱度注：石灰处理不能除去非碳酸盐硬度和过剩碱度(缺点缺点) eg 镁的非碳酸盐硬度转变为钙的碳酸盐硬度（总硬度镁的非碳酸盐硬度转变为钙的碳酸盐硬度

21、（总硬度不变）不变） 碱性水的碱度不变碱性水的碱度不变42422、石灰的用量 根据石灰乳加入水中后的反应可知，石灰的用量DcaO可按下式估算 DCaO = CO2 + Ca(HCO3)2 + 2Mg(HCO3)2 + NaHCO3 + 式中DCaO估算的石灰用量，mmol/L； CO2、Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2、NaHCO3分别为该化合物的原水中的浓度，mmol/L； 石灰过剩量，mmol/L； 所需的加入量尚应考虑诸多因素的影响，难以精确地算出，一般可通过试验来确定。43433、石灰处理后的水质 水中残留的总硬度可由下式计算 H残 = H非 + H残碳 + D4、石灰处理系统

22、CaCO3、Mg(OH)2 性质差异 （1）澄清池石灰处理系统 （2）涡流反应器石灰处理系统4444二、石灰二、石灰-纯碱处理纯碱处理1、反应原理纯碱：除去水中的非碳酸盐硬度eg CaSO4 + NaCO3 Na2SO4 + CaCO32、加药量的计算45453、软化极限残留硬度（pH & T）？u沉淀-溶解（可逆过程）加入过量石灰/纯碱对溶解平衡的影响？u温度的影响？Ca(OH)2、MgCO3溶解度随温度的变化情况？冷法、温法、热法的出水硬度？ 4646o 4、水的酸化o （1）CO2酸化o （2）部分原水混合法4747o 5、石灰、纯碱处理系统o （1）纯碱清液的配制与孔板加药系统o （2

23、）热法石灰、纯碱软化处理系统4848 1 1、重力分离：、重力分离：自然下沉（沉砂池、沉淀池）自然下沉（沉砂池、沉淀池）自然上浮（隔油池）自然上浮（隔油池）气浮法气浮法2 2、筛滤截留：、筛滤截留：格栅格栅筛网筛网微滤机、滤池等微滤机、滤池等城市污水主要用：格栅、沉砂池、沉淀池、滤池等城市污水主要用：格栅、沉砂池、沉淀池、滤池等物理处理的主要方法物理处理的主要方法4949 2.1 2.1 隔栅隔栅 2.2 2.2 调节池调节池 2.3 2.3 沉砂池沉砂池 50502.12.1格栅格栅 1 1、格栅：一组金属栅条制成的框架，斜置（与水面成、格栅：一组金属栅条制成的框架，斜置（与水面成45754

24、575）在污水流经的渠道或泵站的集水池进口处。）在污水流经的渠道或泵站的集水池进口处。2 2、格栅的作用：拦截污水中较大的杂物，保护水泵和、格栅的作用：拦截污水中较大的杂物，保护水泵和后续处理构筑物。后续处理构筑物。3 3、格栅的类型：、格栅的类型：（1 1）按形状分：平面格栅、曲面格栅）按形状分：平面格栅、曲面格栅（2 2）按清渣方式分：人工清除格栅、机械清除格）按清渣方式分：人工清除格栅、机械清除格 （3 3）按栅条间隙分：粗格栅、中格栅、细格栅）按栅条间隙分：粗格栅、中格栅、细格栅 51512.12.1格栅格栅 52522.12.1格栅格栅 4 4、格栅的设计规定：、格栅的设计规定： （

25、1 1）格栅栅条间隙）格栅栅条间隙1)1)污水处理系统前格栅栅条间隙，应符合下列要求：污水处理系统前格栅栅条间隙，应符合下列要求： 人工清除人工清除 25254040亳米亳米 机械清除机械清除 16162525毫米毫米最大间隙最大间隙 4040毫米毫米 污水处理厂亦可设置粗，细两道格栅。污水处理厂亦可设置粗，细两道格栅。如水泵前格栅间隙不大于如水泵前格栅间隙不大于2525毫米时，污水处理系统前毫米时，污水处理系统前可不再设置格栅。可不再设置格栅。 53532.12.1格栅格栅 2)2)栅渣量与地区的特点、格栅的间隙大小，污水流栅渣量与地区的特点、格栅的间隙大小，污水流量以及下水道系统的类型等因

26、素有关。在无当地运量以及下水道系统的类型等因素有关。在无当地运行资料时，可采用：行资料时，可采用： 格栅间隙格栅间隙16162525毫米毫米 0.10 0.100.050.05米米3 3栅渣栅渣/10/103 3米米3 3污水污水格栅间隙格栅间隙30305050毫米毫米 0.03 0.030.010.01米米3 3栅渣栅渣/10/103 3米米3 3污水污水 栅渣的含水率一般为栅渣的含水率一般为80%80%，容重约为，容重约为960960公斤公斤/ /米米3 3。54542.12.1格栅格栅 (2)(2)在大型污水处理厂或泵站前的大型格栅在大型污水处理厂或泵站前的大型格栅( (每日栅渣每日栅渣

27、量大于量大于0.20.2米米3 3) )，一般应采用机械清渣。，一般应采用机械清渣。(3)(3)机械格栅不宜少于机械格栅不宜少于2 2台，如为台，如为l l台时，应设人工清除台时，应设人工清除格栅备用。格栅备用。(4)(4)过栅流速一般采用过栅流速一般采用0.60.61.01.0米秒。米秒。(5)(5)格栅前渠道内的水流速度一般采用格栅前渠道内的水流速度一般采用0.40.40.90.9米秒。米秒。55552.12.1格栅格栅 (6)(6)格栅倾角一般采用格栅倾角一般采用45457575。人工清除的格栅倾角。人工清除的格栅倾角小时，较省力，但占地多。小时，较省力，但占地多。(7)(7)通过格栅的水头损失一般采用通过格栅的水头损失一般采用0.080.080.150.15米。米。(8)(8)格栅间必须设置工作台，台面应高出栅前最高设计格栅间必须设置工作台，台面应高出栅前最高设计水位水位0.50.5米。工作台上应有安全和冲洗没施。米。工作台上应有安全和冲洗没施。56562.1 2.1 格栅格栅 自动机械格栅自动机械格栅钢丝绳牵引格栅钢丝绳牵引格栅WGWG型机械格栅型机械格栅57572.1 2.1 格栅格栅 弧形格栅除污机弧