(E)2 水处理-3

1、l在沉淀池（或叫澄清池）中，在一定时间内沉淀下来的颗粒可以被去除。沉淀池通常为矩形或圆形，水流可以是辐流式或上流式。尽管沉淀池的形式不同，但是其设计上一般分成四个区域：。l设置进水区的目的是使水流均匀分布，且使悬浮颗粒通过截面进入沉淀区。进水区包括一系列进水管和挡板。挡板设置在沉淀池1m以下并延伸到池底。在挡板系统后面，水流依进水构造的不同，呈现不同的流动形式，l平流式沉淀池l上流式沉淀池l圆形沉淀池污泥收集系统的照片l圆形沉淀池污泥收集系统的示意图l设计良好的挡板系统，进水区就在沉淀池的长度方向上延伸约1.5米，进水区设计是否合理对去除效率有很大影响。l如果进水区的设计不合理，进水流速将无法

2、降低到沉淀区的设计流速。进水区的长度不能加到沉淀区的设计长度中去，两者的长度必须分开设计。l污泥储存区的构造和深度取决于清泥方式、清泥频率和估计的污泥量等参数。所有这些参数都可以估算。l如果沉淀池足够长，则储存深度可由池的底部深度提供，否则必须在进水末端设置污泥斗。l在沉淀池内水流会经过很大的面积。流速缓慢。如果澄清水的输出管道设置在沉淀池的末端，所有的水将会冲进管道，在沉淀池内形成较高流速，从而导致已经沉淀的絮体上升，并混入出水中。絮体洗出的现象称为“”（scouring）。产生的原因之一是出水区的设计不合理。较理想的方式是絮体类型堰溢流率/m3/d.m2轻铝盐絮体(低浊度水)143179重

3、铝盐絮体(高浊度水)179268石灰软化产生的重絮体268322l沉淀区设计需要了解两个重要参数：絮体沉降速率Vs和沉降池运行的设计速率V0。颗粒向下沉降的同时，水流垂直地上升。l颗粒从沉降池底部去除而不会随出水流走的条件： Vs V0。设计中需要确定颗粒的沉降速率，并将溢流率设定为较低的数值。对于上流式沉降池， V0 = 50% 70% Vs。（overflow rate）：水的上升速率 ，有时也称为表面负荷率，单位为m3/(d m2)，（ m3/d）。可以看成每天每平方米的沉淀池表面积上所流经的水量，与负荷类似。与液体速率相同（m/s）。l理想的平流式沉淀池符合以下三个假设： 颗粒与水流的

4、流速均匀地分布在沉淀池截面上； 颗粒均匀分布，沉速不变，等速下沉，水平分速等于v； 任何颗粒只要接触到池底就认为被去除。l假设一颗粒在A点，若要将其从水中去除，则该颗粒需要有足够大的沉降速度，以确保在水流通过沉淀池的停留时间内能够到达沉淀池的底部，即沉降速度至少应该等于沉淀池的深度除以停留时间：Vs=h/t0。l颗粒的沉降速率必须大于或等于沉降池的溢流率。 Vs=h/t0=h/(V/Q)=hQ/(lw h)=Q/(lw) 而(lw)即为沉淀池的表面积（As） 这表明平流式沉淀池的去除效果 与池的深度无关。hlVlVsAl当颗粒沉降速率Vs大于或等于溢流率V0时，去除该颗粒所需的沉淀池颗粒仅为h

5、/2，如果深度较大时则沉降速率等于V0的颗粒将无法完全去除。不过在较低深度处进入沉淀池的颗粒，可以到达底部，所以会发生部分去除的现象。l与上流式沉淀池不同，在平流式沉淀池中VsV0的颗粒仍有部分能够去除。例如，沉降速率为V0/2的颗粒均匀地进入沉降区，将有50%的颗粒会被去除。同样，沉降速率为V0/4的颗粒，有1/4的比例会被去除。在沉淀池中溢流率设计值为V0，沉降速率为Vs时，颗粒的去除率P为： 。l一平流式沉淀池，其溢流率为17m3/(d.m2)，希望去除沉降速率分别为0.1mm/s, 0.2mm/s和1mm/s的颗粒。试计算在理想沉淀池中不同沉降速率颗粒的去除率。lSolution： 转

6、换单位： V0 = 17m3/(d.m2) = 0.2mm/s； （1）Vs = 0.1mm/s V0，去除率P = 100%,，所有颗粒可以被轻易地除去。l在设计理想沉淀池时，首先需要确定欲被去除颗粒的沉降速率（ Vs），然后设定溢流率（ V0）的值小于或等于Vs。对于不同类型的颗粒，其沉降速率的确定方法不同。颗粒的沉淀类型通常氛围以下三种：颗粒以一定的沉降速率独立地沉淀。这些颗粒在沉淀过程中互不干扰，其形状、尺寸和质量均不会改变，下降速率也不改变。即颗粒以单一的形态沉降且在沉降期间不会发生絮凝或被其它颗粒粘附，例如沙与砾石的沉淀。常见于沉沙池、预沉池中。沉淀过程中颗粒会发生絮凝作用，其形状

7、、尺寸和质量会不断地改变，下降速率也会变化。常见于铝、铁的混凝过程、初级沉淀池等。颗粒在区域沉淀中具有较高的密度（大于1000mg/L），颗粒形成层状物，呈整体沉淀状，并形成较明显的固-液界面。清楚地呈现出澄清区和污泥区。区域沉淀发生于石灰软化沉淀、活性污泥沉淀和污泥浓缩池中。 有5种方法确定Vs，从而确定溢流率V0。lI型沉淀：落入静止流体中的颗粒会进行加速运动，直至颗粒受到的作用力（重力，摩擦力和浮力）均衡为止。l使颗粒加速运动的牵引力是重力与浮力之差：l当拖拽力等于此牵引力时，颗粒的速度将达到一个定值，称为终端沉降速度，Vs。此时， FG - FB = FD，从而pBgVFpsGgVF2

8、2vACFpDDpsBGgVFF)(2)(2spDpsvACgV由此可以得到终端速率的表达式：l拖拽系数或摩擦系数根据周围流体的流态不同而取不同的值。流态可以定性地分为层流、湍流和过渡流。 采用（Reynolds number）来定量地描述不同的流态。dddAVpp32)2()2(34332/13)(4DssCdgvssdvdvRl在高雷诺数（Re10,000）情况下，对球体所产生的涡流阻力而言，CD值约为0.4。在低雷诺数（Re0.5）时，对球体产生的粘滞阻力而言：l l在过渡区，0.5Re10,000，球体的拖拽系数可用下式近似计算：l在静态层流情况下，Vs采用：l可设定V0 = (0.3

9、30.7) Vs。34. 0Re3Re242/1DC18)(2dgvssl目前没有合适的数学关系式可用来描述II型沉淀。在沉淀过程中，絮体颗粒持续地改变形状、尺寸与密度，因此不能用Stokes公式计算。通常在实验室中用沉淀柱试验来获得设计数据。l首先将沉淀柱装满待分析的悬浮液，在一定的时间间隔内于采样口排水取样，分析每个样品的悬浮固体浓度。去除百分比可利用下式计算：lR表示在某一深度与时间下的去除率；Ct为在一定深度处，时间t时的浓度，mg/L。绘出沉淀柱中颗粒的去除率与深度的关系图，以5%或10%的间隔连接图中各点以组成等浓度曲线。以沉淀柱底部与等浓度曲线的交点求溢流率。01CCRtl溢流率

10、：V0 = H/ti 式中H为沉淀柱高度，m；，其中下标i表示第1，2，3等交点。l在 处绘制垂直线，与所有通过时间 的等浓度曲线相交，再利用等浓度曲线间的中点定义H1、H2、H3等高度。以计算固体物质的去除率。 该式为沉淀时间为Ta时的总的去除率。这些实验数据应用于沉淀池设计时，溢流率的放大系数为0.65，停留时间的放大系数为1.75。.)()(21bcabaTRRHHRRHHRRa对于区域沉淀而言，设计参数可以通过实验室实验得到。溢流率设计值设定为实验室数值的0.50.7倍。可确定混凝絮体的沉降速率。l所有形式的沉淀池均有典型的设计值。但这些设计值一般很保守。只有这样才能保证设计不佳的进水

11、区或出水区能正常地工作。典型沉淀池溢流率数值见下表：应用范围矩形或圆形 (m3/d m2)上流式沉淀池(m3/d m2)铝盐或铁盐混凝 浊度去除4050 色度去除3035 大量藻类去除20石灰软化 低浓度镁70130 高浓度镁57105l某水处理厂的设计流量为0.5m3/s，设计溢流率为32.5 m3/(d m2)，确定沉淀池的表面积。假设典型溢流设计值为20 m3/(d m2)，计算沉淀池的表面积，并将这两个值进行比较。停留时间为95分钟，确定沉淀池的深度。lSolution：（1）计算表面积： 首先换算流量单位：0.5m3/s=43200m3/d； As=Q/V0=43200/32.5=1

12、330m2。l利用保守设计值，计算表面积： As=Q/V0=43200/20=2160m2。 显然，在这种情况下使用保守设计值将会导致沉淀池表面积。l一般沉淀池的长宽比介于2：15：1之间，而长度很少超过100米。一般情况下，最少设计2个沉淀池。若按照2个池设计，假定池宽12米，总表面积为1330m2：1330m2/(2)(12m)=55m。 长宽比为55m/12m=45，符合一般沉淀池长宽比要求。l沉淀池的总体积：V = Qt0 = 0.5 95 60 =2850m3。l沉淀池深度：H=V/As=2850/1330=2米。该深度不包括污泥储存区。最终设计为两个沉淀池：宽12m长55m 2m，

13、加上污泥储存深度。1、概述 沉淀是利用水中的悬浮颗粒与水的密度差进行分离的基本方法。通过收集沉淀物和浮渣使水获得净化。沉淀法可去除水中的沙粒、化学沉淀物、混凝处理所形成的絮体和生物处理的污泥，也可用于沉淀污泥的浓缩。其设置通常在过滤池之前，或在污水生化系统的前后。在生化系统之前称为初沉池，其主要作用是保证生物处理设备净化功能的正常发挥；在生化系统之后，称为二沉池，主要用以分离生物污泥，使处理水得以澄清。 l 沉淀池是根据静置沉淀原理设计的，分离污水中固体悬浮物的重要设施，是水处理工程的最基本构筑物。污水中的绝大部分悬浮物都是依靠它进行沉淀分离处理。 沉淀池的形式按池内水流方向的不同，可分为：

14、平流式 竖流式 辐流式 斜流式 ll 竖流式沉淀池的表面多呈圆形，也有方形或多角形的。直径或边长一般在8m以下，多介于47m之间，池径与池深比一般不超过3:1。沉淀池上部呈圆柱状部分为沉淀区，下部呈截头圆锥状部分为污泥区，二区之间有0.3m的缓冲层，如图“竖流式沉淀池”。l 辐流式沉淀池是直径较大的圆形池。它的直径一般为2030m，最大可达到50100m，池中的深度约为2.55.0m。污水由池中心处流出后按半径方向向池周呈辐射状流动,故称为辐流式，其特征是污水的流速由大向小变化。 l从理想沉淀池的分析可知，沉淀池的处理效率仅与颗粒沉淀速度和表面负荷有关，与池的深度无关。若将该池分成n层浅池，每

15、池深度为h=H/n，当进入浅池的流量为q=Q/n（原水平流速不变）时，浅池沉速u=q/A=Q/nA=u0/n，即沉速减小了n倍，从而使效率大大提高的流量为q=u0A=Q，则n个浅池的总处理能力提高至原来的n倍。类型优点缺点适用条件平流式1、处理水量大小不限，沉淀效果好 2、对水量和温度变化的适应能力强3、平面布置紧凑，施工方便1、进、出配水不易均匀 2、多斗排泥时，每个斗均需设置排泥管（阀）,手动操作 ,工作繁杂。采用机械刮泥时，易锈蚀。1、适用于地下水位高、地质条件较差的地区 2、大、中、小型污水工程均可采用竖流式1、占地面积较小 2、排泥方便，管理简单 3、适用于絮凝性胶体沉淀1、池深度大

16、，施工困难，造价高 2、对水量冲击负荷和水温度变化适应能力不强3、池径不宜过大适用于小型污水处理厂辐流式1、对大型污水厂较为经济 2、机械排泥设备已定型系列化1、排泥设备复杂，操作管理技术要求较高 2、施工质量要求高1、适用于地下水位较高的地区 2、适用于大中型污水处理厂斜板式1、生产能力大，处理效率高 2、停留时间短，占地面积小1、构造复杂，斜板、斜管造价高，须定期更换，易堵塞 2、固体负荷不宜过大，耐冲击负荷能力较差1、适用于中小型污水厂的二次沉淀池 2、可用于已有平流沉淀池的挖潜改造l沉淀池的出水中仍含有絮体颗粒，且出水的浊度在110NTU之间。为了将浊度降低到0.3NTU，一般使用过滤

17、方法。水的过滤是利用沙或其它多孔介质，将流经的水与悬浮状或胶体状物质分开的过程。水充满沙粒之间的空隙，水中杂质因阻塞在空隙中或附着在沙粒表面而与水分离。l滤池分类方法有多种，一种根据使用的介质（沙、无烟煤等），另一种是根据允许的溶剂负荷率。负荷率是单位面积滤床上流过的水量。是水流经滤床表面的流速。saAQv l按 照 不 同 的 负 荷 率 ， 分 为 慢 砂 滤 池（）、快砂滤池（）、以及高速砂滤池。l快砂滤池的简化图如下。来自沉淀池的水进入滤池，渗过沙层和砾石床，经过隔板而流入过滤水储存槽。过滤时滤床越来越被堵塞，因水难以通过滤床而使水位上升到砂层以上。最后水位将上升到一个定点，此时滤床已

18、完全堵塞，必须加以清理，此点叫做终端水头损失(terminal head loss)。l此时，关闭阀门A和C，以停止进水并防止水流入过滤水储槽。然后打开阀门E和B，让大量的冲洗水从滤床的底部流入。冲洗水促使砂床膨胀，原来陷在胶体颗粒间的胶体杂质释放出来并进入冲洗水中。几分钟后，冲洗过程结束，而过滤过程重新开始。l粒状材料的大小分布是使样品材料通过一系列的标准筛来确定的。美国标准筛系列为其中的一种。以1mm的筛网开口为基准，按照(2)1/4倍数递增或递减，最大开口为5.66mm，最小为0.037mm。所有能够通过最小筛网的物质落在一个盘子里，成为系列筛筛出的最终物质。筛号开口尺寸/mm筛号开口尺

19、寸/mm2000.074200.841400.105(18)(1.00)1000.149161.19700.210121.68500.29782.38400.4263.36300.5944.76是将筛网从开口最大的到开口最小的由上而下放置，再将滤砂样品置于顶层的筛中，经过一段时间的振动以后，称量留在各筛上的砂粒质量。记录其累积质量，并换算成小于或等于各筛口尺寸的砂粒质量分数，然后 绘出质量累计平率分布曲线。l原水通过干净成层、空隙率均匀的砂滤池时所产生的压力损失（一般称为水头损失），可用Rose推导的公式表示如下：l式中va-流速，m/s；D-滤床深度, m；CD-拖拽系数；f-粒径为d的砂粒

20、的质量分数；d-粒径，m；-形状因子；g-重力加速度，m/s2；-空隙率。 niDaLdfCgDvh142067. 1l尽管Rose方程只限于干净滤床，但可用它检查过滤的初期状态和砂粒大小分布对水头损失的影响。当滤池堵塞时，水头损失将增大。此时的计算结果为期望的最小水头损失。最初水头损失大于0.6m时意味着负荷率太高，或细砂所占的比例太大。设计时，必须考虑到滤池运行时可能发生的其它水头损失。因此，滤池深度必须至少等于最大设计水头损失，应为3m左右。l计算反冲洗水头损失可确定滤槽上方反冲洗水槽的位置。反冲洗水槽的底部必须离膨胀滤床表面至少0.15m，以防止滤料损失,Fair 和Geyer提出预测

21、膨胀滤床深度的公式： 式中：D-原来滤床深度，m；-原来滤床空隙率；-膨胀滤床空隙率。vb-反冲洗流速，m/s；vs-沉淀速率，m/s。nieefDD11)1 (22. 0)(sbevvl严格地说，以上计算膨胀滤床空隙率的公式只适合于层流状况。所以Richardson和Zaki提出了更具代表性的方程式： 式中，d60%-通过率为60%时的颗粒直径，m。lDe的值可以直接确定。eVs; 而 ;必须计算CD, 而CD是Re的函数（例：湍流时CD=24/Re）; 因此也是沉降速率Vs的函数。所以出现一个怪圈（VsRe）：即必须利用Vs求出Vs。所以就必须采用试差法了。首先估计一个沉降速率值。如果知道

22、砂粒的直径和密度，则利用下图可以得到第一个沉降速率的估计值，以计算Re准数。l反冲洗速率选择的限制因素是那些留在滤池中的最小砂粒的终端沉降速率。反冲洗工艺实际上可看成是一个上流式澄清池，反冲洗速率即为澄清池的溢流率，它决定滤料颗粒是留在滤池中还是经洗砂水槽流出。1 . 0Re2247. 0)(sbevvsvd%60Re 2/13)(4DssCdgvl2.7.3.1概述过滤是去除悬浮物，特别是去除浓度比较低的浑浊液中微小颗粒的一种有效方法。格筛过滤 微孔过滤 膜过滤 深层过滤 l(1) 格筛过滤： 过滤介质为栅条或滤网，用以去除粗大的悬浮物，如杂草、破布、纤维、纸浆等。其典型设备有格栅、筛网和微

23、滤机。(2) 微孔过滤： 采用成型滤材，如滤布、滤片、烧结滤管、蜂房滤芯等，也可加入助滤剂(如硅藻土)便于在介质上形成一层结构疏松的滤饼，用以去除粒径细微的颗粒。 (3) 膜过滤： 采用特别的半透膜作过滤介质在一定的推动力下进行过滤，利用膜孔小且具有选择性，去除水中的细菌、病毒、有机物和溶解性物质。其主要设备有反渗透、超过滤和电渗析等。l(4) 深层过滤 采用颗粒状滤料，如石英砂、无烟煤等。由于滤料颗粒间存在孔隙，原水穿过一定深度的滤层，水中的固体微粒即被截留。为区别于上述三类表面或浅层过滤过程，将此类过滤称为深层过滤，简称过滤。在给水处理中，常用过滤处理沉淀或澄清池出水，使滤后出水浑浊度满足

24、用水要求。在污水处理中，过滤常作为吸附、离子交换、膜分离法等的预处理手段，也作为生化处理后的深度处理，使滤后水达到回用的要求。 过滤分离是一种较复杂的不稳定过程，随过滤的进行，阻力损失越来越大，速率也越来越慢，悬浮颗粒的过滤分离涉及多种因素，一般其机理可分为三类，即迁移机理、附着机理和脱落机理。 迁移机理附着机理脱落机理 (1) 迁移机理 悬浮颗粒脱离流线而与滤料接触的过程，就是迁移过程，引起颗粒迁移的原因主要有如下几种： 筛滤 拦截 惯性 沉淀 布朗运动 水力作用 （2）附着机理 由于上述迁移过程而与滤料接触的悬浮颗粒，附着在滤料表面上不再脱离，就是附着过程。引起颗粒附着的因素有如下几种：

25、接触凝聚 静电引力 吸附 分子引力 l（3）脱落机理 普通快滤池通常用水进行反冲洗，有时先用或同时用压缩空气进行辅助表面冲洗。在反冲洗时，滤层膨胀一定高度，滤料处于流化状态。截留和附着于滤料上的悬浮物受到高速反洗水的冲刷而脱落，滤料颗粒在水流中旋转，碰撞和摩擦，也使悬浮物脱落。反冲洗效果主要取决于冲洗强度和时间，当采用同向流冲洗时，还与冲洗流速的变动有关。 l快滤池 ：l(1)普通快滤池快滤池一般用钢筋混凝土建造，主要由过滤介质(滤料)与垫层、配水系统、排水槽及集水渠、表面冲洗装置等部分构成。 滤层：滤层：l 单层-细粒石英砂，给水和较清洁的工业污水，滤速4.820m/h； 粗粒石英砂或均匀陶

26、粒，滤速3.737m/h。适用条件：适用条件： l单层-细粒石英砂，给水和较清洁的工业污水；单层粗粒石英沙，二级处理出水，特别适合于生物膜消化和脱氮处理系统出水。优缺点：优缺点： l单池面积较大，有成熟运行经验，可采用降速过滤，出水水质较好；阀门多，易损坏，必须全套反冲洗设备。l快滤池的运行快滤池的运行是由过滤操作和反冲洗操作交替进行的间歇过程。（A）过滤操作及控制：原水流过滤床，悬浮颗粒被截留在滤料表面，使污水得以净化。随过滤的进行，由于滤层阻力不断增大， 滤速相应减小。为了保持一定的滤速，应设置流量调节装置，以保证滤池进水量与出水量的平衡， 防止因水位过高而溢流。在恒速过滤中，作用在滤池上

27、的水头恒定，而滤层中的阻力增加，由逐渐开大的出水阀来补偿，使总阻力和出水量维持不变。开始过滤时，滤层是干净的，阻力很小。如果全部推动力都用于穿过滤池，则滤速会很高。此时让一部分水头由出口阀消耗掉。继续进行过滤，滤池逐渐被悬浮物阻塞，阻力增大，因而流量控制阀应逐渐开大。当出水阀全开时，则过滤终止。 l(B) 滤池的冲洗：滤池冲洗的目的是清除截留在滤料孔隙中的悬浮物，恢复其过滤能力。一般滤池采用滤后水反冲洗，并辅以表面冲洗或空气冲洗。空气冲洗管常布设在滤料层与垫料层的交界处。用空气泡搅动滤料层，使截留的悬浮物脱落下来，被水洗带走。采用这种水-气联合冲洗方式不需要使滤层全部流化，所用的冲洗强度较小，

28、不会产生滤料流失，滤料也不会分层，但冲洗不够干净。大多数滤池都采用了较高的冲洗强度，使滤层全部流化。靠水力剪切和颗料摩擦清洗滤料。通常采用水流自下而上的反冲洗，使滤料层膨胀。l快滤池一般用钢筋混凝土建造，主要由过滤介质(滤料)与垫层、配水系统、排水槽及集水渠、表面冲洗装置等部分构成。过滤介质 配水系统 排水槽 集水渠表面冲洗装置 l滤层：滤层：无烟煤、石英砂；陶粒、石英砂；纤维球、石英砂；活性炭、石英砂；树脂、石英砂；树脂、无烟煤等。均匀-非均匀滤料，上层均匀滤料-均匀煤粒、塑料372、ABS颗粒l适用条件：适用条件： 滤速4.824m/h；大、中型给水和二级处理出水。l优缺点：优缺点： 采用

29、降速过滤，出水水质较好；方便旧池改造。料滤选择要求高，冲洗困难，易积泥，易流失。 滤层：滤层： 无烟煤、石英砂、石榴子石(磁铁矿石)。适用条件：适用条件： 滤速4.824m/h；大、中型给水和二级处理出水。优缺点：优缺点： 截污能力大，降速过滤，出水水质较好 。l(4)无阀滤池(见后) l(5)虹吸滤池(见后) l(1)压力滤池滤层：滤层： 单层、双层或三层滤料适用条件：适用条件： 小型给水厂；工业污水处理优缺点：优缺点： 立式滤层较探，卧式过滤面积较大；允许水头损失达67m；每个单元的出水可连接起来，互为反冲洗用水，省去反冲洗设备；清砂不便。 l(2)上向流滤池滤层： 单层石英砂滤料，滤层可

30、厚1.8m；滤层顶部设遏制格栅，以遏制滤层不致膨胀。适用条件： 小、中型给水厂；工业污水处理。优缺点: 反粒度过滤,效率高。配水系统同时是反冲洗水系统,要求布水均匀。可用待滤水作反冲洗用水，悬浮物多被截留在下部，不易反冲洗干净。(3)硅藻土滤池单层单层: 硅澡土。适用条件适用条件: 工业污水二级处理出水。优缺点优缺点: 可获取高质量出水，BOD、SS可达痕量；费用高，不适于处理悬浮物浓度变化较大的污水。 l(4)纤维球滤池滤层： 510mm纤维球作滤料。适用条件： 工业污水二级处理出水。优缺点： 滤速可达2030m/h，截污量达45kg/cm3；采用气水同时反冲洗，充分发挥过滤效果。ll（2）

31、虹吸滤池虹吸滤池的滤料组成和滤速选定，与普通快滤池相同，采用小阻力配水系统。所不同的是利用虹吸原理进水和排走反洗水，其构造和工作原理如图所示。 l滤层：滤层： 单层滤料适用条件：适用条件： 中型给水厂；不宜用于污水过滤优缺点：优缺点： 无大型阀门、无专用反冲洗设备、易于自动化；小阻力配水系统、恒速过滤、滤层不发生负水头现象；滤料粒径、层厚及反冲洗强度受限制。l一般快滤池都有复杂的管道系统， 并设有各种控制阀门，操作步骤相当复杂，同时也增加了建造费用。无阀滤池是利用水力学原理， 通过进出水的压差自动控制虹吸产生和破坏，实现自动运行的滤池。下图为敞开式无阀滤池示意图。 l滤层：滤层： 单层砂滤料小

32、型给水厂使用较多优缺点：优缺点： 无大型阀门。强制自动冲洗、工厂定型制造、安装快速；小阻力配水系统、变水头过滤；清砂不便、浪费部分冲洗水。滤速：4.824m/hl压力滤池的构造如图所示。它是一个承压的钢罐，内部构造与普通快滤池相似，在压力下工作，允许水头损失可达67m。进水用泵直接抽入，滤后水压力较高，常可直接送到用水装置或水塔中。压力滤池过滤能力强，容积小，设备定型，使用的机动性大。但是单个滤池的过滤面积较小，只适用于污水量小的场合。l微滤机是通过机械隔滤将悬浮固体从液体中分离出来的一种简单过滤设备。主要用以去除各种类型的浮游植物、藻类、浮游动物和一般的无机、有机碎片或纤维纸浆等。 l在水处

33、理中，通过消毒将水体中的病原菌（引起疾病的微生物）减少到可以接受的程度。消毒与灭菌不同，灭菌消灭了所有活的生物，饮用水不需要达到无菌。l人体内病原菌主要有三类：细菌、病毒和阿米巴胞囊。有目的的消毒必须能够消灭以上三类病原菌。水的消毒剂必须包括以下特性：（1）必须能够消灭一定温度范围下、在水中存在相当时间的所有种类和数目的病原微生物；（2）必须能够适应待处理水或废水的成分、浓度和其他情况的可能波动；（3）必须对人和动物无害。在所需浓度范围内无其他（如味觉上）不好的感觉；（4）必须成本低廉、安全、容易储存、输送、处理和使用；（5）消毒剂在处理水中的强度或浓度必须能容易地、迅速地和（最好能）自动测定

34、；（6）能在水中保持一定的浓度，以提供足够强的杀伤力，防止水在使用前被再次污染。残余杀菌力消失表示水可能受到二次污染。l在理想条件下，当具有单一敏感位点的微生物暴露于消毒剂中时，其死亡速率遵循Chick定律。即在单位时间内被消灭的微生物数目与其残余的数目成正比：kNdtdNl这是一个一级反应。在实际情况下，杀灭率可能偏离Chick定律。由于消毒剂进入生物细胞中心引起时间延迟，而可能使杀菌率增加。当消毒剂浓度减少或消毒剂与病原菌分布不均匀时，杀菌率可能逐渐降低。l氯是最常使用的消毒剂。其利用形式有氯气，NaOCl和Ca(OCl)2。 Cl2 + H2O HClO + HCl 几毫秒内完成反应。

35、HClO是一种弱酸，在pH值小于6.0时难于离解。 HClO H+ + ClO-，pK = 7.537 （25C）。 以HClO和ClO-形式存在的氯称为有效氯。l次氯酸盐溶于水中产生ClO-： NaOCl Na+ + ClO-l氯气倾向于降低pH，1mg/L的氯可降低CaCO3硬度1.4mg/L。l氯消毒涉及一系列复杂反应并且受到与氯反应物质的种类、反应程度、温度、pH、试验生物活性以及各种其它因素的影响。这些因素使氯对细菌及其它微生物的作用变得复杂化。一般情况下，假设消毒剂的杀菌作用遵循CT理论：溶液中消毒剂浓度（C）与杀菌时间（T）的乘积为一常数。CT理论广泛应用于胞囊与病毒消毒的标准。

36、CT是一种定义生物失活性能的经验公式： CT = 0.9847C0.1758pH2.7519t-0.1467 式中t表示温度，C。该式表示当游离氯浓度、pH、水温已知时，游离氯使梨形虫胞囊减少99.9%，所需要的浓度和时间的乘积。加氯设备通常都采用加氯机。国内最常用的加氯机有转子加氯机和真空加氯两种。使用时应按产品使用说明书的规定进行操作。因氯有毒，故氯的运输、贮存及使用应特别谨慎小心，确保安全。加氯设备的安装位置应尽量靠近加氯点。加氯设备应结构坚固，防冻保温，通风良好，并备有检修及抢救设备。NH3 + HOCl NH2Cl + H2O NH2Cl + HOCl NHCl2 + H2O NHC

37、l2 + HOCl NCl3 + H2Ol氯也会与有机氮，如蛋白质、氨基酸等反应生成有机氯胺化合物。氯与氨或有机氮化合物在水中结合形成的氯化合物称为结合有效氯。l游离氯溶液的氧化能力随pH变化，这是由HOCl与OCl-浓度的比值随pH变化所致。l一种很强的氧化剂。初期消毒、杀灭细菌和胞囊，然后利用氯胺在配水管网系统消毒。ClO2不能在配水系统中维持长时间的余氯量。l当ClO2处理水时会形成2种副产物：亚氯酸盐和氯酸盐，这些副产物会影响人体健康。l水氯化的实践应用：结合余氯和游离余氯。l使用ClO2还会产生味与嗅的问题。以及相对高的成本等因素限制了ClO2的使用。然而应用ClO2作为前期消毒剂取得了满意的结果。l臭氧是一种具有刺激性气味、不稳定的气体，分子式为O3。由于不稳定性，通常在使用地点生产臭氧。臭氧发生器的反应（1500020000V电压）： O2 2O；O + O2 O3。 从臭氧发生器出来的氧气中含有0.5%1.0%（体积分数）的臭氧。这样的气体混合物便被注入水中进行消毒。l臭氧、二氧化氯及氯胺去除99.9%的梨形虫胞囊的CT值：温度0.5C5C10C