给水处理概论.ppt

1、湖南科技大学土木工程学院,水质工程学,教材：给水工程（第四版） 参考教材：水质工程学,湖南科技大学土木工程学院,给 水 工程,1、给水处理概论2、混凝3、沉淀和澄清4、过滤5、消毒6、水的其他处理方法和研究进展7、水厂的初步设计,湖南科技大学土木工程学院,第14章 给水处理概论,给水处理的任务： 用不同的方法、装置或构筑物等改变原水的主要质量指标以满足用户的要求，提高水的质量，解决原水不能满足用户要求的矛盾。,湖南科技大学土木工程学院,14-1 水源水质,一、天然水中的杂质 天然水中存在的杂质主要来源于所接触的大气、土壤等自然环境，同时人类活动产生的各种污染物也会进入天然水体。 按水中杂质的尺

2、寸，可以分为溶解物、胶体颗粒和悬浮物3种。,湖南科技大学土木工程学院,水中杂质的分类,湖南科技大学土木工程学院,（1）悬浮物和胶体杂质,悬浮物尺寸较大，易于沉淀和上浮。 胶体颗粒尺寸小，难于沉淀和上浮，一般带电荷。 悬浮物和胶体是使水体浑浊的主要原因。 悬浮物和胶体是给水工程中主要去除的对象。,湖南科技大学土木工程学院,（2）溶解杂质,溶解杂质包括无机物和有机物两类。 无机溶解杂质是工业给水处理的主要对象。 有机溶解杂质的去除是目前饮用水处理的研究重点之一。,湖南科技大学土木工程学院,1.地下水 水质较好、矿化度较高。在南方使用较少。 2.江河水 河水的矿化度较低；化学成分变化剧烈；河水溶解气

3、体丰富，且表层与底层的差别很小；河水中的有机物质大多来自陆地和邻近的静水水体，河水的初级生产力比较低。河流是多沙河流，泥沙是河水的重要组分。,14.1.2 各种天然水体的水质特点,湖南科技大学土木工程学院,3.湖泊及水库水 矿化度较高，干旱地区的湖泊中甚至发生盐类结晶沉淀现象。湖泊中温度（热）、溶解气体和营养盐类等空间分布的特点引起湖水分层现象。 4.海水 矿化度较高及含盐量很高。,湖南科技大学土木工程学院,14.1.3 受污染水中的杂质,水中有机物的种类越来越多； 致癌、致畸、致突变的物质越来越多； 优先污染物控制名单，包括12大类，58种。 随着检测技术手段的不断更新、提高和人们对环境要求

4、的提高，优先污染物控制名单会增加。,湖南科技大学土木工程学院,14.2 水质标准,水质标准是用水对象所要求的各项水质参数应达到的指标和限值。 制定的原则：卫生安全可靠；化学成分对人无害；使用时不致造成其他不良影响。 1、生活饮用水卫生标准（GB5749-2006) 由85版的35项增加至106项，增加了71项 常规检测项目为42项，非常规检测项目为64项 2、城市供水水质标准（CJ/T206-2005) 常规检测项目为42项，非常规检测项目为61项 3、生活饮用水水质卫生规范（卫生部） 常规检测项目为34项，非常规检测项目为61项,湖南科技大学土木工程学院,生活饮用水卫生标准（GB5749-2

5、006),1.感官性状和一般化学指标 20项 2.毒理性指标 74项 ，其中无机21项，有机为53项 3.细菌学指标 6项 4.放射性指标 2项 5.饮用水消毒指标 4项,水质标准的确定主要保证： 1. 对人体健康无害； 2. 水应具有良好的性状； 3. 对生活使用无不良影响。,湖南科技大学土木工程学院,工业用水水质标准,1.原料用水 水质要求同生活饮用水。 2.工艺用水 水质不能影响产品质量。 3.锅炉用水 严格限制水的硬度和碱度。 4.特种工业用水 对水中的离子和杂质的存在有 严格要求。 5.冷却用水 水质要求不高，但水温较低。,湖南科技大学土木工程学院,14-3 给水处理方法概论,给水处

6、理方法应根据水源水质和用户对水质的要求确定。 悬浮杂质沉淀方法去除； 胶体状态存在水中的杂质混凝沉淀过滤去除； 离子、分子状态存在水中的杂质生成沉淀物将这种杂质去除； 有机物、臭味用活性炭吸附； 微生物、细菌等消毒方法。,湖南科技大学土木工程学院,由于单一的水处理单元方法是难以满足要求，所以将多种基本单元过程互相配合，组成一个水处理工艺过程，称为水处理工艺流程。 选择水处理流程的基本出发点是： (1) 以较低的成本、安全稳定的运行过程； (2) 获得满足水质要求的水； (3) 水处理设施所在的地区气候、地形地质、技术经济条件的差异，也会影响到水处理工艺流程的选择。,14-3 给水处理方法概论,

7、湖南科技大学土木工程学院,（1） 地面水常规处理工艺系统 （2） 典型的地表水处理流程； （3） 典型除污染给水处理流程； （4） 采用活性炭吸附除污染的水处理工艺系统； （5） 臭氧活性炭水处理工艺系统； （6） 高锰酸钾除污染工艺系统。,典型的给水处理工艺流程有：,湖南科技大学土木工程学院,常规的地表水处理以去除水中的浑浊物质和细菌、病毒为主，水处理系统主要由澄清和消毒工艺组成，典型的水处理流程如下所示：,地面水常规处理工艺系统,湖南科技大学土木工程学院,湖南科技大学土木工程学院,湖南科技大学土木工程学院,湖南科技大学土木工程学院,混凝、澄清过滤系统,湖南科技大学土木工程学院,生物膜过滤系

8、统 臭氧化系统,湖南科技大学土木工程学院,臭氧、活性炭联用系统 反渗透工艺系统,湖南科技大学土木工程学院,14.4 反应器,反应器发生化学反应的核心容器。 水处理的许多单元是化学工程移植、发展而来的。 给水处理是应用反应器的基本原理来研究水处理单元污染物除去的特性，基本单元包括：消毒池、絮凝池、沉淀池、生物滤池、除铁除锰过滤器等。 反应器为研究分析水处理工艺和设备提供了思路和方法。,湖南科技大学土木工程学院,1、 物料衡算方程 设在反应器内某一指定部位，任选某一物组分i，可写出如下物料平衡式： 单位时间变化量=单位时间输入量-单位时间输出量+单位时间反应量,14.4.1 物料衡算与质量传递,湖

9、南科技大学土木工程学院,物料衡算方程解释,（1）当变化量为零时，称为稳态，即： 单位时间输入量-单位时间输出量+单位时间反应量0 （2）物质的输入和输出，是有物质传递引起的，包括主体流动、分子扩散和稳流扩散。 （3）反应速度一般指化学反应速度。,湖南科技大学土木工程学院,传递机理可分：主流传递；分子扩散传递；紊流扩散传递。 1.主流传递 物质随水流主体而移动，称主流传递。它与液体中物质浓度分布无关，而与流速有关。传递速度与流速相等，方向与水流方向一致。 物质在水平方向的浓度变化是有主流迁移和化学反应引起的。,2、质量传递,湖南科技大学土木工程学院,2.分子扩散传递,式中: J物质扩散通量，单位

10、：摩尔/面积/时间或质量单位/面积/时间 DB分子扩散系数，单位：面积/时间 Ci组分I的浓度，单位：摩尔/体积或质量单位/体积 x浓度梯度方向的坐标,湖南科技大学土木工程学院,紊流扩散通量可写成类似于分子扩散通量式； 式中：DC称紊流扩散系数。 无论是分子扩散还是紊流扩散，如果在扩散的起始端不断的投入新的物质，在终端将扩散的物质输出，扩散将不断的进行下去，空间各点的物质浓度不变，成为稳定扩散。,3.紊流扩散传递,湖南科技大学土木工程学院,14.4.2 理想反应器模型,理想反应器根据操作情况分类： 1、有完全混合间歇式反应器（CMB型） 2、完全混合连续式反应器（CSTR型） 3、推流式反应器

11、（PF型） 各反应器,湖南科技大学土木工程学院,湖南科技大学土木工程学院,超过 100G的市政课件下载地址： 访问密码 9e0d 访问密码 d5cf 十一月市政培训班的网址： 12年过的一级市政和造价师 一次性八门 ,携手十一 通过市政 qq群：136816564,湖南科技大学土木工程学院,物料衡算式为： t=0，Ci=C0；t=t，C=Ci，积分上式得： 设为一级反应，r（Ci）=-kCi，则 设为二级反应，r（Ci）=-kCi2，则： ),1、完全混合间歇式反应器（CMB型）,湖南科技大学土木工程学院,物料衡算式为： 按稳态考虑，即 ，于是： 设为一级反应， r（Ci）=-kCi，则 因，

12、 故,2、完全混合连续式反应器,湖南科技大学土木工程学院,如果采用多个体积相等的CSTR反应器串联使用，则前一个反应器输出的物料浓度为后一个反应器输入的物料浓度，则：公式14-10可以改写为： 将所有的左右两边分别相乘：,2、完全混合连续式反应器串联,湖南科技大学土木工程学院,现取长为dx的微元体积，列物料平衡式： 稳态时 ， ，则： x=0，Ci=C0；x=t，C=Ci，积分上式得,3、推流型反应器,湖南科技大学土木工程学院,4、三种反应器的比较,湖南科技大学土木工程学院,14.4.3 非理想反应器,1、一般概念 PF型和CSTR型反应器是两种极端的、假想的流型。图14-3表示两种理想反应器自进口端至出口端的浓度分布。 PF型反应器在进口端是在高浓度C0下进行反应，只是在出口端才在低浓度Ce下进行反应。而CSTR型始终在低浓度Ce下进行反应，故反CSTR型反应器生产能力低于PF型。 CSTR型反应器中存在返混，即停留时间不同的物料之间混合。,湖南科技大学土木工程学院,