第02章 水污染及其控制技術(shù)2

1、第二章第二章 水的物理化學(xué)處理方法水的物理化學(xué)處理方法本章內(nèi)容本章內(nèi)容第一節(jié)第一節(jié) 水中粗大顆粒物質(zhì)的去除（理水中粗大顆粒物質(zhì)的去除（理解）解）第二節(jié)第二節(jié) 水中懸浮物質(zhì)和膠體物質(zhì)的去除水中懸浮物質(zhì)和膠體物質(zhì)的去除（掌握（掌握 計算計算 應(yīng)用）應(yīng)用）第三節(jié)第三節(jié) 水中溶解物質(zhì)的去除（掌握）水中溶解物質(zhì)的去除（掌握）第四節(jié)第四節(jié) 水中有害微生物的去除（理解）水中有害微生物的去除（理解）第五節(jié)第五節(jié) 水的其他物理化學(xué)處理方法（了水的其他物理化學(xué)處理方法（了解）解）粒徑在粒徑在0.1或或1mm以上以上第一節(jié)第一節(jié) 水中粗大顆粒物質(zhì)的去除水中粗大顆粒物質(zhì)的去除去除方法去除方法篩濾篩濾截留截留沉降沉降離

2、心離心相應(yīng)設(shè)備相應(yīng)設(shè)備格柵格柵篩網(wǎng)篩網(wǎng)微濾機(jī)微濾機(jī)離心機(jī)離心機(jī)旋流分離器旋流分離器預(yù)處理預(yù)處理1.格柵、篩網(wǎng)、微濾機(jī)格柵、篩網(wǎng)、微濾機(jī) 1.1 格柵格柵1.1.1 格柵的結(jié)構(gòu)格柵的結(jié)構(gòu)格柵的隙縫：格柵的隙縫： 進(jìn)水泵站前進(jìn)水泵站前50 mm沉砂池或沉淀池前沉砂池或沉淀池前1530mm，最大為，最大為40mm若水泵前格柵隙縫不大于若水泵前格柵隙縫不大于 25 mm ，則處理，則處理系統(tǒng)前不再設(shè)格柵。系統(tǒng)前不再設(shè)格柵。1.1.2 格柵的分類格柵的分類 按柵條間隙分按柵條間隙分粗格柵粗格柵細(xì)格柵細(xì)格柵中格柵中格柵 按清除方式分按清除方式分人工清除格柵人工清除格柵水力清除格柵水力清除格柵機(jī)械清除格柵機(jī)

3、械清除格柵平面格柵平面格柵曲面格柵曲面格柵 按格柵形狀分按格柵形狀分簡單格柵簡單格柵水頭損失水頭損失機(jī)械格柵格柵回轉(zhuǎn)式機(jī)械格柵實物回轉(zhuǎn)式機(jī)械格柵實物格柵回轉(zhuǎn)式格柵無動力水力格柵無動力水力格柵NC格柵常用的機(jī)械格柵設(shè)備常用的機(jī)械格柵設(shè)備NC型格柵型格柵 工作原理：由機(jī)架、動力裝置、齒耙和電控工作原理：由機(jī)架、動力裝置、齒耙和電控箱組成。斜置于污水通道中，與地面形成一箱組成。斜置于污水通道中，與地面形成一定的傾角，柵條與機(jī)架固定在一起，柵條用定的傾角，柵條與機(jī)架固定在一起，柵條用于攔截水中污物，以傳動鏈條固定數(shù)組除污于攔截水中污物，以傳動鏈條固定數(shù)組除污齒耙，齒耙伸入柵條縫隙中，連續(xù)不斷地將齒耙，

4、齒耙伸入柵條縫隙中，連續(xù)不斷地將柵條攔截下的固體提升至頂端，在鏈條運動?xùn)艞l攔截下的固體提升至頂端，在鏈條運動時，固體物掉落到柵條后的收集筐中。時，固體物掉落到柵條后的收集筐中。設(shè)計主要參數(shù)設(shè)計主要參數(shù)設(shè)備寬度、有設(shè)備寬度、有效柵寬、有效效柵寬、有效柵隙、運動速柵隙、運動速度、水流速度、度、水流速度、電機(jī)功率、安電機(jī)功率、安裝角度、柵槽裝角度、柵槽深度、格柵地深度、格柵地面高度。面高度。討論：當(dāng)通過格柵的水流速度過快時會出當(dāng)通過格柵的水流速度過快時會出現(xiàn)什么問題？當(dāng)通過格柵的水流速現(xiàn)什么問題？當(dāng)通過格柵的水流速度過慢時又會出現(xiàn)什么問題？度過慢時又會出現(xiàn)什么問題？格柵設(shè)計安裝要求格柵設(shè)計安裝要求通

5、過格柵的水流速度應(yīng)保持在通過格柵的水流速度應(yīng)保持在0.61.0ms之間，一般可取之間，一般可取0.7ms(平均流量時平均流量時)。一般當(dāng)通過格柵時的水頭損失達(dá)一般當(dāng)通過格柵時的水頭損失達(dá)1015cm時應(yīng)予清撈。為了避免造成壅水現(xiàn)象，柵后時應(yīng)予清撈。為了避免造成壅水現(xiàn)象，柵后的渠底應(yīng)比柵前低的渠底應(yīng)比柵前低1015cm。 如果只安裝一套格柵時，應(yīng)設(shè)置溢流旁通道。如果只安裝一套格柵時，應(yīng)設(shè)置溢流旁通道。旁通道進(jìn)口處設(shè)有間距為旁通道進(jìn)口處設(shè)有間距為75一一l00m的垂直柵的垂直柵條。條。 1.21.2 篩網(wǎng)篩網(wǎng)當(dāng)需要去除水中纖維、，紙漿，藻類等稍小當(dāng)需要去除水中纖維、，紙漿，藻類等稍小的雜物時，可選

6、用不同孔徑的篩網(wǎng)?？讖叫〉碾s物時，可選用不同孔徑的篩網(wǎng)?？讖叫∮谟?0mm的篩網(wǎng)主要用于工業(yè)廢水的預(yù)處理，的篩網(wǎng)主要用于工業(yè)廢水的預(yù)處理，它可將尺寸大于它可將尺寸大于3mm的漂浮物截留在網(wǎng)上。的漂浮物截留在網(wǎng)上?？讖叫∮诳讖叫∮?1mm的細(xì)篩網(wǎng)則用于處理后出的細(xì)篩網(wǎng)則用于處理后出水的最終處理或作為重復(fù)利用水的處理。水的最終處理或作為重復(fù)利用水的處理。篩網(wǎng)裝置有轉(zhuǎn)鼓式、旋轉(zhuǎn)式、轉(zhuǎn)盤式和振動篩網(wǎng)裝置有轉(zhuǎn)鼓式、旋轉(zhuǎn)式、轉(zhuǎn)盤式和振動篩等。篩等。在大型地面水處理廠的取水口處常裝有旋轉(zhuǎn)在大型地面水處理廠的取水口處常裝有旋轉(zhuǎn)式篩網(wǎng)，它是由繞在上、下兩個旋轉(zhuǎn)軸上的式篩網(wǎng)，它是由繞在上、下兩個旋轉(zhuǎn)軸上的連續(xù)金屬

7、絲網(wǎng)組成的。網(wǎng)絲直徑常為連續(xù)金屬絲網(wǎng)組成的。網(wǎng)絲直徑常為2mm，網(wǎng)絲間凈距一般為網(wǎng)絲間凈距一般為4一一l0mm。旋轉(zhuǎn)篩網(wǎng)由電。旋轉(zhuǎn)篩網(wǎng)由電機(jī)帶動，線速度機(jī)帶動，線速度4mmin?？勺詣舆B續(xù)進(jìn)行?？勺詣舆B續(xù)進(jìn)行高壓水清洗。高壓水清洗。 轉(zhuǎn)鼓式篩網(wǎng)的示意圖轉(zhuǎn)鼓式篩網(wǎng)的示意圖1.3 1.3 微濾機(jī)微濾機(jī) 微濾機(jī)具有占地面積小、過濾能力微濾機(jī)具有占地面積小、過濾能力大、操作方便等優(yōu)點，可用于自來水廠大、操作方便等優(yōu)點，可用于自來水廠原水過濾以去除藻類、水蚤等浮游生物，原水過濾以去除藻類、水蚤等浮游生物，也可用于工業(yè)用水的過濾處理、工業(yè)廢也可用于工業(yè)用水的過濾處理、工業(yè)廢水中有用物質(zhì)的回收水中有用物質(zhì)的

8、回收(如造紙廢水的白如造紙廢水的白水微濾凈化和紙漿回收水微濾凈化和紙漿回收)以及污水的最以及污水的最終處理等。終處理等。微濾機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖微濾機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)鼓鼓池池水槽水槽出出水水集渣斗集渣斗排排渣渣沖洗沖洗設(shè)備設(shè)備 微濾機(jī)是個鼓狀的金屬框架，微濾微濾機(jī)是個鼓狀的金屬框架，微濾機(jī)的處理能力與濾網(wǎng)孔徑及懸浮物的性機(jī)的處理能力與濾網(wǎng)孔徑及懸浮物的性質(zhì)和濃度有關(guān)。質(zhì)和濃度有關(guān)。 例如用孔徑為例如用孔徑為35 m的濾網(wǎng)處理含藻的濾網(wǎng)處理含藻湖水時，產(chǎn)水率可達(dá)湖水時，產(chǎn)水率可達(dá)30127m3m2h，除藻率在，除藻率在60以上，用孔徑以上，用孔徑65 m的濾網(wǎng)處理造紙白水時，紙漿回收的濾網(wǎng)處理造紙白水時，

9、紙漿回收率達(dá)率達(dá)8090。 分離因素？分離因素？ 壓力式水力旋流器壓力式水力旋流器重力式水力旋流器重力式水力旋流器離心力離心力產(chǎn)生方產(chǎn)生方式類型式類型水旋分離設(shè)備水旋分離設(shè)備器旋分離設(shè)備：離心機(jī)器旋分離設(shè)備：離心機(jī)a=離心力離心力重力重力C= （m m0) u2/ rF = （m m0) gr n2 / 9002. 2. 離心分離離心分離重力式水力旋流器重力式水力旋流器重力式水力旋流器也稱水力旋流沉淀池。廢重力式水力旋流器也稱水力旋流沉淀池。廢水由切線方向進(jìn)入池內(nèi)，造成旋流。與壓力水由切線方向進(jìn)入池內(nèi)，造成旋流。與壓力式旋流器相比，這種水力旋流沉淀池直徑要式旋流器相比，這種水力旋流沉淀池直徑要

10、大得多，離心力的作用減弱，顆粒的分離主大得多，離心力的作用減弱，顆粒的分離主要是由重力決定的。在這兩種力的作用下，要是由重力決定的。在這兩種力的作用下，顆粒被拋向池壁并沉于池底，定期由抓斗排顆粒被拋向池壁并沉于池底，定期由抓斗排渣。渣。壓力式水力旋流器的表面負(fù)荷比較高，可達(dá)壓力式水力旋流器的表面負(fù)荷比較高，可達(dá)1000m3m2h，但水力旋流沉淀池的表面，但水力旋流沉淀池的表面負(fù)荷一般只有負(fù)荷一般只有2530m3 m2h 。 離心機(jī)離心機(jī)按分按分離因離因素素 的大的大小可小可 3000 高速離心機(jī)高速離心機(jī)常速常速離心機(jī)離心機(jī)離心離心機(jī)分機(jī)分離容離容器幾器幾何形何形狀狀轉(zhuǎn)筒式離心機(jī)轉(zhuǎn)筒式離心機(jī)管

11、式離心機(jī)管式離心機(jī)盤式離心機(jī)盤式離心機(jī)板式離心機(jī)板式離心機(jī)離心機(jī)離心機(jī)離心機(jī)的種類很多，按分離因素離心機(jī)的種類很多，按分離因素 的大小可的大小可分為低速離心機(jī)分為低速離心機(jī)(a3000)。中、。中、低速離心機(jī)又統(tǒng)稱常速離心機(jī)。低速離心機(jī)又統(tǒng)稱常速離心機(jī)。按離心機(jī)分離容器幾何形狀的不同，又可分按離心機(jī)分離容器幾何形狀的不同，又可分為轉(zhuǎn)筒式離心機(jī)、管式離心機(jī)、盤式離心機(jī)為轉(zhuǎn)筒式離心機(jī)、管式離心機(jī)、盤式離心機(jī)和板式離心機(jī)等。和板式離心機(jī)等。在水處理工程中，常速離心機(jī)多用于污泥或在水處理工程中，常速離心機(jī)多用于污泥或化學(xué)沉渣的脫水，而高速離心機(jī)化學(xué)沉渣的脫水，而高速離心機(jī)(轉(zhuǎn)速達(dá)轉(zhuǎn)速達(dá)50001500

12、0rmin)則適用于廢水中乳化則適用于廢水中乳化油的分離等，例如用高速離心機(jī)來處理洗毛油的分離等，例如用高速離心機(jī)來處理洗毛廢水，不僅可凈化水質(zhì)，還可回收經(jīng)濟(jì)價值廢水，不僅可凈化水質(zhì)，還可回收經(jīng)濟(jì)價值甚高的羊毛脂。甚高的羊毛脂。 第二節(jié)第二節(jié) 水中懸浮物質(zhì)和膠體物水中懸浮物質(zhì)和膠體物質(zhì)的去除質(zhì)的去除一、沉淀一、沉淀（一）沉淀基礎(chǔ)理論（一）沉淀基礎(chǔ)理論過流率過流率u u的計算的計算在沉淀池設(shè)計中，兩個最重要的參數(shù)兩個最重要的參數(shù)。第一個為絮體沉降速率 u0，第二個為沉淀池的設(shè)計速率，稱之為過流率u 通常我們選擇一終端速度為通常我們選擇一終端速度為u0的顆粒，即全部終端的顆粒，即全部終端速度等于或

13、大于速度等于或大于u0的顆粒都會被去除。產(chǎn)生澄清水的顆粒都會被去除。產(chǎn)生澄清水的速率等于的速率等于Qmax A u0沉砂池的水流斷面積沉砂池的水流斷面積 A = Qmax / u0過流率u ：也稱之為表面負(fù)荷率p ，可以看作每天每1m2的沉淀池表面積上所流經(jīng)的水量（m3/d)。 理想的沉淀池示意圖理想的沉淀池示意圖Hh沉淀區(qū)沉淀區(qū)污泥區(qū)污泥區(qū)L uOOxx 進(jìn)水區(qū)進(jìn)水區(qū)出水區(qū)出水區(qū) （一）沉淀理論基礎(chǔ)（一）沉淀理論基礎(chǔ)沉降類型沉降類型自由沉降自由沉降絮凝沉降絮凝沉降擁擠沉降擁擠沉降壓縮沉降壓縮沉降顆粒參數(shù)顆粒參數(shù)下沉速度下沉速度產(chǎn)生條件產(chǎn)生條件初沉池初初沉池初期沉淀期沉淀初沉池中期沉淀初沉池中

14、期沉淀和二沉初期和二沉初期二沉池后期二沉池后期污泥濃縮池污泥濃縮池不變，離不變，離散狀態(tài)散狀態(tài)尺寸質(zhì)量尺寸質(zhì)量漸大漸大不變，顆粒相不變，顆粒相對位置不變對位置不變不變，顆不變，顆粒擠壓粒擠壓不受干擾不受干擾漸大漸大界面沉速界面沉速沉速加上重沉速加上重力擠壓力擠壓1 1、自由沉降、自由沉降特性：懸浮物為低濃度離散顆粒，如沙礫、特性：懸浮物為低濃度離散顆粒，如沙礫、鐵屑等，沉降不受周圍其他顆粒的影響鐵屑等，沉降不受周圍其他顆粒的影響。（1）由公式計算得到過流量）由公式計算得到過流量（2）由試驗作圖得到過流量）由試驗作圖得到過流量（1 1）由公式計算得到過流量）由公式計算得到過流量牛頓提出：牛頓提出

15、：落入靜止流體中的顆粒會進(jìn)行加速落入靜止流體中的顆粒會進(jìn)行加速運動，直到作用于顆粒上的摩擦阻力與顆粒的運動，直到作用于顆粒上的摩擦阻力與顆粒的牽引力相等為止，這時顆粒作勻速運動。牽引力相等為止，這時顆粒作勻速運動。浮力浮力fb重力重力fg平衡態(tài)平衡態(tài)浮力浮力重力重力阻力阻力fd合力合力fn= fg -fb =(s- )gVs阻力阻力fd= CdAs u2/2 公式導(dǎo)出公式導(dǎo)出當(dāng)當(dāng)fn = fd時，顆粒將以等速下沉，對時，顆粒將以等速下沉，對球形球形均質(zhì)顆粒有：均質(zhì)顆粒有： CdAs u2/2 =(s- )gVs 由于由于Cd 不是常數(shù)，隨表征水流紊亂情況的雷諾數(shù)不是常數(shù)，隨表征水流紊亂情況的雷

16、諾數(shù)Re而改變，而改變，當(dāng)當(dāng)Re 2時有：時有： Cd 24/Re， Re= u d/ 代如上式則導(dǎo)出代如上式則導(dǎo)出Stokes Formula gdCuDs)(3422)(18dgusStokes Formula2)(18dgus：水的動力粘度，Pasd : 顆粒直徑，m :顆粒密度，kgm-3 g：重力加速度，ms-2S司托克公式 對于雷諾數(shù)不同的水流環(huán)境，顆粒沉降情對于雷諾數(shù)不同的水流環(huán)境，顆粒沉降情況差別很大，必須通過沉降實驗來確定水樣的況差別很大，必須通過沉降實驗來確定水樣的沉降性能。沉降性能。（2 2）自由沉降實驗得到）自由沉降實驗得到過流率過流率u u在水處理實踐中遇到的顆粒情況

17、，計算是困難的試驗在沉淀柱中進(jìn)行，首先將沉淀柱裝滿待分析的懸浮液。然后，懸浮液開始沉降，經(jīng)過一定時間后，從水深為H處取水樣，測量其懸浮物濃度。 這時 u0H/t0繪制沉淀時間與沉淀效率的關(guān)系曲線、顆繪制沉淀時間與沉淀效率的關(guān)系曲線、顆粒沉速與沉淀效率粒沉速與沉淀效率E的關(guān)系曲線；的關(guān)系曲線； H有效水深有效水深C0 水樣中懸浮物的原始濃度沉降開始后，在水樣中懸浮物的原始濃度沉降開始后，在時間為時間為t1，時從水深為，時從水深為H處取一水樣，測出其懸處取一水樣，測出其懸浮物濃度為浮物濃度為c1，則，則沉速大于沉速大于u u1 1=H=H1 1/t/t1 1的所有顆粒的所有顆粒均已通過取樣點，沉速

18、小于均已通過取樣點，沉速小于u u1 1的顆粒與全部顆的顆粒與全部顆粒的比例為粒的比例為x x1 1= c= c1 1 / c / c0 0 。對于指定的沉淀時間。對于指定的沉淀時間t0，沉速為，沉速為u0 ，這時在整個有效深度，這時在整個有效深度(H)上，沉上，沉速速uu0的顆粒在的顆粒在t0時可全部去除，而沉速時可全部去除，而沉速u4。 池深采用試驗柱有效水深池深采用試驗柱有效水深1.8m。池子的有效容積池子的有效容積w=417X1.8=750.6m3。設(shè)計停留時間設(shè)計停留時間t=750.6/500=1.5h。進(jìn)水區(qū)、出水區(qū)長度可分。進(jìn)水區(qū)、出水區(qū)長度可分別取別取0.5m、0.3m。于是池

19、子總長度為：于是池子總長度為：L=23+0.5+0.3=23.8m。 取排泥周期取排泥周期T=1天，則污泥體積為天，則污泥體積為V=24QT（C0-C） 100/ （100-P） 103沉淀池設(shè)計3.2豎流式沉淀池3.3 3.3 輻流式沉淀池輻流式沉淀池沉淀軌跡豎流式沉淀池設(shè)計要點池直徑與沉淀區(qū)的比值不超過池直徑與沉淀區(qū)的比值不超過3池子直徑一般為池子直徑一般為47m，不超過，不超過10m中心管流速不大于中心管流速不大于30mm/s沉淀區(qū)上流速度不應(yīng)大于設(shè)計的顆沉淀區(qū)上流速度不應(yīng)大于設(shè)計的顆粒截流速度粒截流速度沉淀時間沉淀時間1.52.0小時小時適用：小水量。適用：小水量。其他輻流式沉淀池其他

20、輻流式沉淀池輻流式沉淀池設(shè)計要點沉淀池面積按過流率計算 A=Q/u池深按停留時間計算 H=ut污泥斗坡度0.050.10沉淀池類型的選擇考慮以下因素：考慮以下因素：(1)水量的大??；水量的大??；(2)水中懸浮物質(zhì)的物理性質(zhì)及其水中懸浮物質(zhì)的物理性質(zhì)及其沉降特性；沉降特性；(3)處理廠的總體布置與地形地質(zhì)處理廠的總體布置與地形地質(zhì)情況等。情況等。 注意參照表注意參照表2-6和表和表2-74 4、斜板斜管沉淀池、斜板斜管沉淀池沉砂池的水流斷面積沉砂池的水流斷面積 A = Q / u u = Q / A t=H/u淺池沉降原理：若將水深為淺池沉降原理：若將水深為H的沉淀的沉淀池分隔為池分隔為n個水深

21、為個水深為H/n的沉淀池，則的沉淀池，則當(dāng)沉淀區(qū)長度為原來長度的當(dāng)沉淀區(qū)長度為原來長度的1n時，時，就可處理與原來的沉淀池相同的水量，就可處理與原來的沉淀池相同的水量，并達(dá)到完全相同的處理效果并達(dá)到完全相同的處理效果. 這說明，這說明，沉淀池越淺，就越能縮短沉淀時間。沉淀池越淺，就越能縮短沉淀時間。與普通沉淀池相比，斜板斜管沉淀池之所以能大幅度提與普通沉淀池相比，斜板斜管沉淀池之所以能大幅度提高生產(chǎn)能力，主要是由于增加了沉淀池的面積和改善了高生產(chǎn)能力，主要是由于增加了沉淀池的面積和改善了水力條件的緣故。水力條件的緣故。 斜板斜管沉淀池的設(shè)計斜板斜管沉淀池的設(shè)計分類分類異向流異向流(逆向流逆向流

22、)同向流同向流側(cè)向流側(cè)向流(橫向流橫向流)水流和泥水流和泥流的相對流的相對方向方向 泥泥水水11.2板間距為板間距為80120mm板材料板材料斜板斜管沉淀的優(yōu)缺點與普通沉淀池相比，沉淀效率大幅度提高；與普通沉淀池相比，沉淀效率大幅度提高；池子占地面積大幅度減??；池子占地面積大幅度減??；池子體積小，單位面積上池子體積小，單位面積上 量增加，易泛泥，量增加，易泛泥，影響出水水質(zhì)；影響出水水質(zhì)；污水停留時間短，因而耐沖擊負(fù)荷的能力差；污水停留時間短，因而耐沖擊負(fù)荷的能力差；施工質(zhì)量要求嚴(yán)格；施工質(zhì)量要求嚴(yán)格；材料若過薄易變形，造成污泥淤積；材料若過薄易變形，造成污泥淤積；斜管上部易孽生藻類；斜管上部

23、易孽生藻類；應(yīng)用范圍：給水凈化，隔油應(yīng)用范圍：給水凈化，隔油優(yōu)點與缺點是相對的，斜板沉淀容易出現(xiàn)優(yōu)點與缺點是相對的，斜板沉淀容易出現(xiàn)什么問題呢？什么問題呢？課外閱讀課外閱讀 斜板沉淀池的設(shè)計及計算斜板沉淀池的設(shè)計及計算沉淀小結(jié) 沉淀的原理沉淀的原理（四種類型）重點、難點（四種類型）重點、難點平流式（實例）平流式（實例）豎流式（略）豎流式（略）曝氣式（實例）曝氣式（實例）沉砂池設(shè)計沉砂池設(shè)計平流式（實例）平流式（實例）豎流式（略）豎流式（略）輻射式（實例）輻射式（實例）沉淀池設(shè)計沉淀池設(shè)計斜板式沉淀池斜板式沉淀池 二二 混混 凝凝當(dāng)懸浮顆粒不能自發(fā)的沉淀時，我們需要將小顆粒轉(zhuǎn)變?yōu)檩^大的絮體，再將

24、其沉淀?；炷阂环N改變膠體顆粒性質(zhì)，使它們能夠彼此接近并附著，從而產(chǎn)生較大的絮體顆粒的方法。 1、膠體的穩(wěn)定性顆粒的粒徑太小了，無法短時間內(nèi)沉淀或被慮床的孔隙攔截。大部分膠體帶負(fù)電荷，在與其他膠體顆粒碰撞前，彼此間有排斥作用?；炷^程理論混凝過程理論斥力斥力吸引力吸引力溶液中加入大量的高價反離子電解質(zhì)可以有效地壓縮膠體離子的擴(kuò)散層，使膠體之間的距離小于C0，引力大于斥力，膠體聚合，發(fā)生沉降。EmaxC0C0斥力斥力引力引力2 2、膠體的脫穩(wěn)、膠體的脫穩(wěn)膠體的脫穩(wěn)膠體的脫穩(wěn)壓縮雙電層壓縮雙電層吸附電中和作用吸附電中和作用吸附架橋作用吸附架橋作用網(wǎng)捕作用網(wǎng)捕作用3、混凝劑（1 1）加什么混凝劑？）

25、加什么混凝劑？（2 2）加多少混凝劑？）加多少混凝劑？（3 3）怎么加混凝劑？）怎么加混凝劑？問題藥劑作為混凝劑應(yīng)該滿足那些要求？1）三價陽離子2）無毒性3）在中性pH范圍內(nèi)為不溶性的4）便宜易得膠狀膠狀片狀片狀粉狀粉狀（1 1）常用混凝劑）常用混凝劑鋁鹽鋁鹽硫酸鋁硫酸鋁明礬明礬聚合氯化鋁聚合氯化鋁鐵鹽鐵鹽有機(jī)合成有機(jī)合成高分子絮凝劑高分子絮凝劑陰離子型陰離子型：主要含主要含COOM或或SO3H的聚合物的聚合物 ：部分水解聚丙烯酰胺（部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）、聚）、聚苯乙烯磺酸鈉（苯乙烯磺酸鈉（PSS）陽離子型：含有陽離子型：含有NH3+ NH2+ 或或N+R4的聚的聚 合物，如聚二甲基

26、氨甲基聚丙烯酰胺合物，如聚二甲基氨甲基聚丙烯酰胺（APAM）、聚乙烯吡啶鹽等）、聚乙烯吡啶鹽等非離子型非離子型聚丙烯酰胺（聚丙烯酰胺（PAM）、甲叉基聚丙）、甲叉基聚丙烯酰胺（烯酰胺（MPAM）、聚氧化乙烯）、聚氧化乙烯天然高分子絮凝劑天然高分子絮凝劑常用助凝劑pH調(diào)整劑調(diào)整劑：H2SO4、CO2、Ca（OH)2、NaOH、Na2CO3絮體結(jié)構(gòu)調(diào)整劑絮體結(jié)構(gòu)調(diào)整劑: 水玻璃、活性硅酸、粉煤灰、粘土水玻璃、活性硅酸、粉煤灰、粘土氧化劑氧化劑：有機(jī)物高時，加：有機(jī)物高時，加Cl2、 Ca（ClO)2和和Na ClO等；用鐵鹽作混凝劑時，加等；用鐵鹽作混凝劑時，加O2和和Cl2將將Fe2+ 氧化為氧

27、化為Fe3+ ，以提高混凝效果。以提高混凝效果。易形成泡沫易形成泡沫助凝劑：與混凝劑一起使用，以促進(jìn)水的混凝的輔助藥劑。助凝劑本身可以起混凝作用，也可以不起混凝作用。（2）混凝劑投加量的選擇）混凝劑投加量的選擇 不同的pH對混凝劑的形態(tài)影響很大，直接影響到混凝劑的混凝機(jī)理。 pH較低，膠體濃度和混凝劑濃度不高時，以脫穩(wěn)凝聚為主； pH較高，膠體濃度不高，但混凝劑濃度較高時，以網(wǎng)捕絮凝為主； pH接近中性，膠體濃度和混凝劑濃度適量時，橋連絮凝為主藥劑投加量的一般規(guī)律藥劑投加量的一般規(guī)律一般而言，藥劑與膠體濃度之間存在線一般而言，藥劑與膠體濃度之間存在線性的化學(xué)計量關(guān)系，那么混凝劑是否是性的化學(xué)計

28、量關(guān)系，那么混凝劑是否是這樣呢？這樣呢？混凝劑投加量的一般規(guī)律混凝劑投加量的一般規(guī)律1）當(dāng)用鋁鐵鹽處理含當(dāng)用鋁鐵鹽處理含低濃度低濃度膠體廢水時，凝聚方式以膠體廢水時，凝聚方式以網(wǎng)捕作用網(wǎng)捕作用最為有效，此時混凝劑的投加量必須超過它們最為有效，此時混凝劑的投加量必須超過它們的氫氧化物在水中的極限溶解度，且最佳用量的氫氧化物在水中的極限溶解度，且最佳用量G1隨膠體隨膠體濃度的增大而降低；濃度的增大而降低；2）膠體）膠體濃度較高濃度較高時，宜用時，宜用電性中和和壓縮雙電層電性中和和壓縮雙電層來脫穩(wěn)，來脫穩(wěn)，此時凝聚劑的最佳用量此時凝聚劑的最佳用量G2低于網(wǎng)捕絮凝用量，且與膠體低于網(wǎng)捕絮凝用量，且與膠

29、體濃度之間存在線性的化學(xué)計量關(guān)系；濃度之間存在線性的化學(xué)計量關(guān)系；3 ）膠體）膠體濃度很高濃度很高時，混凝劑用量低于時，混凝劑用量低于1）而高于）而高于2）；）；此時，采用高分子絮凝劑比用無機(jī)金屬鹽更經(jīng)濟(jì)有效，此時，采用高分子絮凝劑比用無機(jī)金屬鹽更經(jīng)濟(jì)有效，其最佳用量與膠體濃度之間亦存在線性的化學(xué)計量關(guān)系，其最佳用量與膠體濃度之間亦存在線性的化學(xué)計量關(guān)系，4 ）不論使用何種混凝劑，投加量都必須適當(dāng)。量不足，）不論使用何種混凝劑，投加量都必須適當(dāng)。量不足，達(dá)不到應(yīng)有的混凝效果，量過大則會造成膠體復(fù)穩(wěn)。達(dá)不到應(yīng)有的混凝效果，量過大則會造成膠體復(fù)穩(wěn)。 （3 3）混凝劑的投加方法）混凝劑的投加方法方法

30、方法干法干法濕法濕法水力攪拌水力攪拌機(jī)械攪拌機(jī)械攪拌計量泵計量泵水射器水射器孔口計量設(shè)備重力投加孔口計量設(shè)備重力投加水泵混合水泵混合管道混合管道混合機(jī)械攪拌混合槽機(jī)械攪拌混合槽溶解池溶解池溶液溶液池甲池甲溶液溶液池乙池乙定量控定量控制設(shè)備制設(shè)備投藥設(shè)備投藥設(shè)備混合混合設(shè)備設(shè)備藥藥劑劑水水?dāng)嚁嚢璋杷當(dāng)嚢钄嚢钄嚢钄嚢韫艿阑旌霞铀?劑量：普通鐵鋁鹽劑量：普通鐵鋁鹽1030mg/l；聚合鹽為；聚合鹽為普通鹽的普通鹽的1/21/3；有；有機(jī)高分子絮凝劑通常機(jī)高分子絮凝劑通常只需只需15mg/l混凝的工藝條件混凝的工藝條件水溫水溫 2030C為宜為宜pH值和堿度值和堿度混凝劑的種類和加量混凝劑的種類

31、和加量攪拌強(qiáng)度和攪拌時間攪拌強(qiáng)度和攪拌時間高分子絮凝劑除在離解時產(chǎn)高分子絮凝劑除在離解時產(chǎn)生生H+和和OH-外，一般受外，一般受pH影影響較?。昏F、鋁鹽水解時不響較??；鐵、鋁鹽水解時不斷產(chǎn)生斷產(chǎn)生H+ ，導(dǎo)致，導(dǎo)致pH下降，下降，應(yīng)用堿性物質(zhì)中和，可采取應(yīng)用堿性物質(zhì)中和，可采取投加石灰的方法。投加量：投加石灰的方法。投加量：C=84CR/AR-28(B-d)CR為混凝劑中鐵、鋁含量為混凝劑中鐵、鋁含量AR為鐵、鋁原子量為鐵、鋁原子量B為原水堿度為原水堿度d為剩余堿度，一般取為剩余堿度，一般取0.51.0mg當(dāng)量當(dāng)量/l若水中的污染物主要是細(xì)微若水中的污染物主要是細(xì)微懸浮物或次生化學(xué)沉淀物，懸浮

32、物或次生化學(xué)沉淀物，可單獨采用高分子絮凝劑；可單獨采用高分子絮凝劑；若污染物主要呈膠體狀態(tài)，若污染物主要呈膠體狀態(tài)，且且 電位較高，則應(yīng)首先投加電位較高，則應(yīng)首先投加 無機(jī)混凝劑使其脫穩(wěn)凝聚，無機(jī)混凝劑使其脫穩(wěn)凝聚，如絮體細(xì)小，還需投加高分如絮體細(xì)小，還需投加高分子絮凝劑或配合使用活性硅子絮凝劑或配合使用活性硅酸等助凝劑。原則：陰離子酸等助凝劑。原則：陰離子型和非離子型主要用于去除型和非離子型主要用于去除濃度較高的細(xì)微懸浮物，但濃度較高的細(xì)微懸浮物，但前者適合中性和堿性水質(zhì)，前者適合中性和堿性水質(zhì)，后者適合中性至酸性水質(zhì)；后者適合中性至酸性水質(zhì)；陽離子主要用于去除膠體狀陽離子主要用于去除膠體狀

33、有機(jī)物，酸性和堿性均可。有機(jī)物，酸性和堿性均可。攪拌強(qiáng)度是關(guān)鍵攪拌強(qiáng)度是關(guān)鍵的設(shè)計參數(shù)的設(shè)計參數(shù)攪拌強(qiáng)度和攪拌時間攪拌強(qiáng)度和攪拌時間藥劑進(jìn)入水體中一般經(jīng)過兩個過程：混合 ：是化學(xué)藥劑快速且均勻地分散于水體中地過程。絮凝：藥劑在水中形成礬花并在與其他礬花接觸過程中聚集，形成更大的顆粒的過程。反應(yīng)設(shè)備參數(shù)設(shè)計反應(yīng)設(shè)備參數(shù)設(shè)計 水流速度梯度水流速度梯度G=dudyPGP為單位體積所需功率， 為水的動力粘滯系數(shù)用機(jī)械攪拌時，VNG102N為電機(jī)的功率用水力攪拌時，TrhGr為水的容重，H為水流過池子的水頭損失混合階段混合階段G=5001000s-1，混合時間，混合時間1030秒秒反應(yīng)階段反應(yīng)階段G=1

34、0100，反應(yīng)時間，反應(yīng)時間1030分鐘分鐘GT值：速度梯度和停留時間的乘積。值：速度梯度和停留時間的乘積。GTC值：值： GT值和顆粒濃度的乘積。值和顆粒濃度的乘積。用用GT值和值和GTC值來控制反應(yīng)效果，通常值來控制反應(yīng)效果，通常GT值大值大約在約在10000100000之間；之間； GTC值大約值大約100?；炷〗Y(jié)混凝小結(jié) 混凝的原理混凝的原理混凝劑混凝劑常用混凝劑常用混凝劑混凝劑的投加量混凝劑的投加量混凝的工藝條件混凝的工藝條件混凝劑的投加方法混凝劑的投加方法三、澄清池三、澄清池泥渣循環(huán)分離型泥渣循環(huán)分離型懸浮泥渣過濾型懸浮泥渣過濾型機(jī)械加速澄清池機(jī)械加速澄清池普通懸浮澄清池普通懸浮

35、澄清池脈沖澄清池脈沖澄清池水力循環(huán)澄清池水力循環(huán)澄清池池池型型原水自上而下流過粒狀濾料層時，粒原水自上而下流過粒狀濾料層時，粒徑較大的懸浮顆粒首先被截留在表層徑較大的懸浮顆粒首先被截留在表層濾料的空隙中，從而使此層濾料間的濾料的空隙中，從而使此層濾料間的空隙越來越小，截污能力隨之變得越空隙越來越小，截污能力隨之變得越來越高，結(jié)果逐漸形成一層主要由被來越高，結(jié)果逐漸形成一層主要由被截留的固體顆粒構(gòu)成的濾膜，并由它截留的固體顆粒構(gòu)成的濾膜，并由它起主要的過濾作用。這種作用屬于阻起主要的過濾作用。這種作用屬于阻力截留或篩濾作用。力截留或篩濾作用。四、過濾四、過濾過濾機(jī)理：過濾機(jī)理：1、阻力截留、阻力

36、截留2、重力沉降、重力沉降3、接觸絮凝、接觸絮凝原水通過濾料層時，眾多的濾料表面提原水通過濾料層時，眾多的濾料表面提供了巨大的沉降面積。據(jù)估計，供了巨大的沉降面積。據(jù)估計，1立方米粒徑為立方米粒徑為05毫米的濾料中就擁毫米的濾料中就擁有有400平方米不受水力沖刷而可供懸浮平方米不受水力沖刷而可供懸浮牧沉降的有效面積，形成無數(shù)的小牧沉降的有效面積，形成無數(shù)的小“沉沉淀池淀池”，懸浮物極易在此沉降下來。，懸浮物極易在此沉降下來。 由于濾料具有巨大的表面積，它與懸浮由于濾料具有巨大的表面積，它與懸浮物之間有明顯的物理吸附作用。此外，物之間有明顯的物理吸附作用。此外，砂粒在水中常帶有表面負(fù)電荷，能吸附

37、砂粒在水中常帶有表面負(fù)電荷，能吸附帶正電荷的鐵，鋁等膠體，從而在濾料帶正電荷的鐵，鋁等膠體，從而在濾料表面形成帶正電荷的薄膜，并進(jìn)而吸附表面形成帶正電荷的薄膜，并進(jìn)而吸附帶負(fù)電荷的粘土和多種有機(jī)物等膠體，帶負(fù)電荷的粘土和多種有機(jī)物等膠體，在砂粒上發(fā)生接觸絮凝。在大多數(shù)情況在砂粒上發(fā)生接觸絮凝。在大多數(shù)情況下，濾料表面對尚未凝聚的膠體還能起下，濾料表面對尚未凝聚的膠體還能起接觸碰撞的媒介作用，促進(jìn)其凝聚過程。接觸碰撞的媒介作用，促進(jìn)其凝聚過程。 對粒徑較大的懸浮顆粒，以對粒徑較大的懸浮顆粒，以阻力截留為主，由于這一過程主阻力截留為主，由于這一過程主要發(fā)生在濾料表層，通常稱為表要發(fā)生在濾料表層，通

38、常稱為表面過濾。面過濾。 對于細(xì)微懸浮物，以發(fā)生在濾對于細(xì)微懸浮物，以發(fā)生在濾料深層的重力沉降和接觸絮凝為料深層的重力沉降和接觸絮凝為主，稱為深層過濾主，稱為深層過濾。 水和廢水通過粒狀濾料水和廢水通過粒狀濾料(如石英砂如石英砂)床層時，其中床層時，其中的懸浮顆粒和肢體就被的懸浮顆粒和肢體就被截留在濾料的表面和內(nèi)截留在濾料的表面和內(nèi)部空隙中，這種通過粒部空隙中，這種通過粒狀介質(zhì)層分離不溶性污狀介質(zhì)層分離不溶性污染物的方法稱為粒狀介染物的方法稱為粒狀介質(zhì)過濾。質(zhì)過濾。 濾池類型濾池類型按濾料按濾料種類分種類分單層濾池單層濾池雙層濾池雙層濾池多層濾池多層濾池按水頭按水頭分分重力式濾池重力式濾池壓力

39、濾池壓力濾池按進(jìn)出按進(jìn)出水及排水及排除方式除方式分分普通快濾池普通快濾池虹吸濾池虹吸濾池?zé)o閥濾池?zé)o閥濾池45米水頭米水頭1520米水頭米水頭普通快濾池 是應(yīng)用較廣的池型之一，一般是矩形的是應(yīng)用較廣的池型之一，一般是矩形的鋼筋混凝土池子，可以幾個池子相連成鋼筋混凝土池子，可以幾個池子相連成單行或雙行排列單行或雙行排列 ,過濾工藝過程包括過濾工藝過程包括過過濾和反洗濾和反洗兩個基本階段。兩個基本階段。普通快濾池普通快濾池濾料濾料是慮池中最重要的組成部分，是完成過濾的主要介質(zhì)。優(yōu)良的料須滿足： 機(jī)械強(qiáng)度機(jī)械強(qiáng)度 化學(xué)穩(wěn)定性化學(xué)穩(wěn)定性 空隙率空隙率濾料的性能指標(biāo)（1）有效直徑和不均勻系數(shù)：）有效直徑和

40、不均勻系數(shù)： 有效直徑是指能使有效直徑是指能使10的濾料通過的篩孔直的濾料通過的篩孔直徑徑(mm)，以，以d10表示，即粒徑小于表示，即粒徑小于d10的濾料的濾料占總量的占總量的10。同樣，。同樣，d80表示能使表示能使80的的濾料通過的篩孔直徑濾料通過的篩孔直徑(mm)。 d80與與d10的比值的比值就稱為濾料的不均勻系數(shù)，以就稱為濾料的不均勻系數(shù)，以K80表示。表示。 不均勻系數(shù)越大，則濾料越不均勻，小顆粒不均勻系數(shù)越大，則濾料越不均勻，小顆粒會填充于大顆粒的間隙內(nèi)，從而使濾料的空會填充于大顆粒的間隙內(nèi)，從而使濾料的空隙率和納污能力降低，水頭損失增大，因此隙率和納污能力降低，水頭損失增大，

41、因此不均勻系數(shù)以小為佳。不均勻系數(shù)以小為佳。 1.651.8（2）濾料的納污能力：）濾料的納污能力：指濾料層承納污染物的容量。指濾料層承納污染物的容量。其含義是在保證出水水質(zhì)的前提下，在過濾周期內(nèi)其含義是在保證出水水質(zhì)的前提下，在過濾周期內(nèi)單位體積濾料中能截留的污物量，以單位體積濾料中能截留的污物量，以kgm3或或gcm3表示。其大小與濾料的粒徑，形狀等因素有關(guān)。表示。其大小與濾料的粒徑，形狀等因素有關(guān)。（3）濾料的空隙率：）濾料的空隙率：空隙率是指在一定體積的濾層空隙率是指在一定體積的濾層中空隙所占的體積與總體積的比值。常用的石英砂中空隙所占的體積與總體積的比值。常用的石英砂和白煤濾料的空隙

42、率分別為和白煤濾料的空隙率分別為04和和05。（4）濾料的比表面積）濾料的比表面積：是指單位重量或單位體積濾：是指單位重量或單位體積濾料所具有的表面積，以料所具有的表面積，以cm2g或或cm2 c m3 表示。表示。多層濾料床層的粒徑分布圖問題： 對于單層濾料，細(xì)砂置于最頂層時會出對于單層濾料，細(xì)砂置于最頂層時會出現(xiàn)什么問題？細(xì)砂置于最底層時會出現(xiàn)什么現(xiàn)什么問題？細(xì)砂置于最底層時會出現(xiàn)什么問題？問題？過濾時的水頭損失過濾時的水頭損失假設(shè)在整個過假設(shè)在整個過濾濾周期內(nèi)，濾池的水位和濾速周期內(nèi)，濾池的水位和濾速都保持不變，那么如果測得濾池進(jìn)水、出水都保持不變，那么如果測得濾池進(jìn)水、出水以及出水閥后

43、的水頭，就能得出濾池各部位以及出水閥后的水頭，就能得出濾池各部位水頭損失的變化情況。濾池的總水頭可分解水頭損失的變化情況。濾池的總水頭可分解為：為：流經(jīng)濾料層的水頭損失流經(jīng)濾料層的水頭損失: Ht流經(jīng)墊層和集水系統(tǒng)的水頭損失流經(jīng)墊層和集水系統(tǒng)的水頭損失: h1流經(jīng)流量控制閥的水頭損失流經(jīng)流量控制閥的水頭損失: ht出水管內(nèi)流速水頭出水管內(nèi)流速水頭損失損失: v2/2g剩余水頭剩余水頭: h普通快濾池設(shè)計要點設(shè)計濾速設(shè)計濾速: 單層砂濾池的濾速單層砂濾池的濾速v一般為一般為812m/h，雙層濾池一般為雙層濾池一般為1216 m/h。濾池總表面積：濾池總表面積：A=Q/v Q為設(shè)計最大流量為設(shè)計最

44、大流量濾池形狀：濾池形狀：長寬比一般為長寬比一般為1.251.5：1濾池總深度濾池總深度：墊層為：墊層為0.40.5m，濾層為，濾層為0.70.75m，濾池上面水深，濾池上面水深1.5-2m。濾池總水深約濾池總水深約2.53.5m快濾池的反沖洗濾池反沖洗的質(zhì)量的好壞，對濾池的工作有很大的影響。濾池反沖洗的目的是恢復(fù)濾料的工作能力。沉積于濾層內(nèi)的污染物是靠上升的反沖洗水剪切力以及濾料顆粒間的碰撞，摩擦而剝落下來，并隨水洗沖走。 反沖洗強(qiáng)度 小 大快濾池的反沖洗膨脹率膨脹率:e=(L-L0)/L0100%一般一般e值取值取4550。反沖洗強(qiáng)度：反沖洗強(qiáng)度：單層濾池一般為單層濾池一般為1215m/h

45、，雙層濾池為，雙層濾池為1316m/h。反沖水濾 層L0L普通快濾池普通快濾池 粗礫石粗礫石 石英砂石英砂配水系統(tǒng)配水系統(tǒng)五五 氣氣 浮浮問題：肥皂能夠去除衣物上的污垢的原理是什么？洗面奶能夠洗去臉上的污垢的原理是什么？氣氣 浮浮一、氣浮理論基礎(chǔ)一、氣浮理論基礎(chǔ) 氣浮法是利用高度分散的微小氣泡作為氣浮法是利用高度分散的微小氣泡作為載體去粘附廢水中的懸浮物，使其隨氣泡浮載體去粘附廢水中的懸浮物，使其隨氣泡浮升到水面而加以分離去除的一種水處理方法。升到水面而加以分離去除的一種水處理方法。 氣浮分離的對象是乳化油以及疏水性細(xì)微氣浮分離的對象是乳化油以及疏水性細(xì)微固體懸浮物。固體懸浮物。 實現(xiàn)氣浮分離

46、的三個條件：實現(xiàn)氣浮分離的三個條件：1、必須使待分離的污染物形成不溶性、必須使待分離的污染物形成不溶性的固體或液體懸浮體；的固體或液體懸浮體； 2、必須使氣泡能夠與懸浮粒子相粘附；、必須使氣泡能夠與懸浮粒子相粘附；3、必須在水中產(chǎn)生足夠數(shù)量的細(xì)微氣、必須在水中產(chǎn)生足夠數(shù)量的細(xì)微氣泡。泡。（一）氣浮的理論基礎(chǔ)l 實現(xiàn)氣浮分離過程的必要條件是使污染物能實現(xiàn)氣浮分離過程的必要條件是使污染物能夠粘附在氣泡上。氣、液、固夠粘附在氣泡上。氣、液、固(液液)三相介質(zhì)三相介質(zhì)的問題。的問題。l 界面能的大小可用下式表示：界面能的大小可用下式表示：l = Sl 式中式中r界面張力界面張力(Nm)l S 界面面積

47、界面面積(m2) 界面能有降低到最小的趨勢，當(dāng)水中有氣泡存在時，懸浮顆粒就力圖黏附在氣泡上而降低其界面能。懸浮顆粒與氣泡的黏附性懸浮顆粒與氣懸浮顆粒與氣泡的黏附性取泡的黏附性取決于水對該種決于水對該種物質(zhì)的潤濕性物質(zhì)的潤濕性。水對各種物質(zhì)潤濕性的大小可用它們與水的接觸角來衡量。水對顆粒物質(zhì)的潤濕性當(dāng)當(dāng)0時，這種時，這種物質(zhì)不能氣??；物質(zhì)不能氣??； 1,反應(yīng)向右邊進(jìn)行反應(yīng)向右邊進(jìn)行（一）離子交換劑（一）離子交換劑紿水處理中常用的離子交換劑有磺化煤和紿水處理中常用的離子交換劑有磺化煤和離子交換樹脂。離子交換樹脂。廢水處理中使用的主要是離子交換樹脂。廢水處理中使用的主要是離子交換樹脂。 按活性基團(tuán)不

48、同按活性基團(tuán)不同 按樹脂類型和孔按樹脂類型和孔隙結(jié)構(gòu)不同隙結(jié)構(gòu)不同離子交換樹脂按樹脂的類型離子交換樹脂按樹脂的類型 分類分類凝膠型樹脂凝膠型樹脂大孔型樹脂大孔型樹脂 多孔凝膠性樹脂多孔凝膠性樹脂 巨孔型巨孔型(MR型型)樹脂樹脂 高巨孔型高巨孔型(超超MR型型)樹脂樹脂 分類分類含酸性基團(tuán)的陽離子交換樹脂含酸性基團(tuán)的陽離子交換樹脂 含堿性基團(tuán)的陰離子交換樹脂含堿性基團(tuán)的陰離子交換樹脂含有胺羧基團(tuán)等的含有胺羧基團(tuán)等的 螯合樹脂螯合樹脂含有氧化還原基團(tuán)的氧化還原樹脂含有氧化還原基團(tuán)的氧化還原樹脂 兩性樹脂兩性樹脂 （二）離子交換樹脂的性質(zhì)（二）離子交換樹脂的性質(zhì) 1、離子交換樹脂的有效離子交換樹脂

49、的有效pH值范圍：值范圍： 2、交換容量：交換容量：mol/kg（干樹脂）或（干樹脂）或mol/L（濕樹脂）（濕樹脂） 3、交聯(lián)度：、交聯(lián)度： 4、交換勢：、交換勢： (1)離子的交換勢，除同它本身和離子的交換勢，除同它本身和離子交換樹脂的化學(xué)性質(zhì)有關(guān)外，離子交換樹脂的化學(xué)性質(zhì)有關(guān)外，溫度和濃度的影響很大。溫度和濃度的影響很大。 (2)在常溫和低濃度水溶液中，陽在常溫和低濃度水溶液中，陽離子的原子價愈高，它的交換勢離子的原子價愈高，它的交換勢愈大。愈大。 (3)在常溫和低濃度水溶液中，同在常溫和低濃度水溶液中，同價陽離子的交換勢大致上是原子序價陽離子的交換勢大致上是原子序數(shù)愈高，交換勢愈大，但

50、是稀土元數(shù)愈高，交換勢愈大，但是稀土元素情況正好相反。素情況正好相反。 (4)氫離子對陽離子交換樹脂的交換氫離子對陽離子交換樹脂的交換勢，決定于樹脂的性質(zhì)。對強(qiáng)酸性陽勢，決定于樹脂的性質(zhì)。對強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂，氫離子的交換勢介于離子交換樹脂，氫離子的交換勢介于鈉離子和鋰離子之間，但是，對弱酸鈉離子和鋰離子之間，但是，對弱酸性陽離子交換樹脂、氫離子具有最強(qiáng)性陽離子交換樹脂、氫離子具有最強(qiáng)的交換勢，居于交換序列的首位。的交換勢，居于交換序列的首位。 (5)在常溫和低濃度水溶液中，對在常溫和低濃度水溶液中，對弱堿性陰離子交換樹脂講，酸根弱堿性陰離子交換樹脂講，酸根(陰陰離子離子)的交換遵循一定序列

51、。的交換遵循一定序列。 (6)對強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂講，對強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂講，離子的交換勢隨樹脂的性質(zhì)而異，沒離子的交換勢隨樹脂的性質(zhì)而異，沒有一般性的規(guī)律。有一般性的規(guī)律。 (8)離子量高的有機(jī)離子和金屬絡(luò)離子量高的有機(jī)離子和金屬絡(luò)合離子的交換勢特別大。合離子的交換勢特別大。 (9)大孔型樹脂具有很強(qiáng)的吸附性大孔型樹脂具有很強(qiáng)的吸附性能，往往可以吸附廢水中的非離子型能，往往可以吸附廢水中的非離子型雜質(zhì)。例如，弱堿性陰離子交換樹脂雜質(zhì)。例如，弱堿性陰離子交換樹脂能吸附廢水中的氯苯酚。能吸附廢水中的氯苯酚。 (7)氫氧基對陰離子交換樹脂的交氫氧基對陰離子交換樹脂的交換勢決定于樹脂類型。對弱堿

52、性陰離換勢決定于樹脂類型。對弱堿性陰離子交換樹脂，氫氧基居于首位；對強(qiáng)子交換樹脂，氫氧基居于首位；對強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂，則介于氯離子堿性陰離子交換樹脂，則介于氯離子和氟離子之間。和氟離子之間。（三）離子交換的工藝及其應(yīng)用（三）離子交換的工藝及其應(yīng)用離子交離子交換裝置換裝置固定床固定床連續(xù)床連續(xù)床單層床單層床雙層床雙層床混合床混合床移動床移動床流動床流動床離子交離子交換的運換的運行步驟行步驟交換交換反洗反洗再生再生清洗清洗應(yīng)用實例應(yīng)用實例三、吸附法l2005年十二月的松花江污染事件發(fā)生后，中國緊急修建活性炭攔截壩治污。并且運送150噸的活性炭送往俄羅斯。 活性炭怎么樣起作用的呢？l吸附是什么？

53、l吸附的分類l常見的吸附劑有哪些？l吸附劑的重要的特性是什么？l吸附的工藝操作有哪些？l吸附劑的再生方法有哪些？三、吸附法（一）吸附的概念（一）吸附的概念吸附產(chǎn)生的根本的原因：吸附產(chǎn)生的根本的原因：降低表面能降低表面能吸附法吸附法就是利用多孔性的固體物質(zhì)，使水中的一種或多就是利用多孔性的固體物質(zhì)，使水中的一種或多種物質(zhì)被吸附在固體表面而分離去除的方法。種物質(zhì)被吸附在固體表面而分離去除的方法。應(yīng)用范圍：用于除去用生化法難于降解的有機(jī)物，或用一般氧化法難于氧化的溶解性有機(jī)物，包括木質(zhì)素、雜環(huán)化合物、合成染料等，或汞、銻、鉍、錫、鈷、鎳、鉻、銅、鎘、金等金屬離子。在相界面上，物質(zhì)的在相界面上，物質(zhì)的

54、濃度自動發(fā)生累積或濃度自動發(fā)生累積或濃集的現(xiàn)象濃集的現(xiàn)象（二）吸附的分類（二）吸附的分類物理吸附物理吸附化學(xué)吸附化學(xué)吸附范德華力范德華力 吸附熱小吸附熱小 可逆可逆化學(xué)作用化學(xué)作用 吸附熱大吸附熱大 有選擇性有選擇性物理吸附與化學(xué)吸附并不是孤立的。（三）吸附劑（三）吸附劑活性炭的特性：活性炭的特性：1、細(xì)孔構(gòu)造提供巨大的比表面積；、細(xì)孔構(gòu)造提供巨大的比表面積；2、石墨型微晶體邊緣的不飽和炭原子使活性炭、石墨型微晶體邊緣的不飽和炭原子使活性炭具有一定極性；具有一定極性；活性炭、磺化煤、活化煤、沸石、硅藻土、活性炭、磺化煤、活化煤、沸石、硅藻土、腐殖質(zhì)、焦碳、木炭、木屑等腐殖質(zhì)、焦碳、木炭、木屑等

55、吸附劑要求：吸附能力強(qiáng)，吸附的選擇性 好，吸附平衡濃度低，容易再生，機(jī)械強(qiáng)度好，化學(xué)穩(wěn)定性好，價廉易得。（四）吸附等溫線（四）吸附等溫線在一定溫度下，吸附劑與被處理的水接觸并達(dá)到平衡時達(dá)到平衡時，吸附質(zhì)在溶液中的濃度和吸附濃度和吸附劑吸附量劑吸附量之間的關(guān)系曲線叫做吸附等溫線叫做吸附等溫線。吸附量的測定：在一定體積和一定濃度的吸附質(zhì)溶液中，投加一定量的吸附劑，攪拌混合，直至吸附平衡（即測定溶液中吸附質(zhì)的剩余濃度穩(wěn)定不變時）為止此時 q=V(0-e)/m案例分析取0.200g干離子交換纖維5份，分別加入質(zhì)量濃度20mg/L自制Cr()溶液150mL。不同溫度下放置不同時間后，測定自制廢水中殘留C

56、r()的質(zhì)量濃度，并計算纖維與自制廢水中Cr()的交換量。圖中給出了纖維與自制廢水中Cr()的離子交換等溫曲線。問題：這是等溫曲線嗎？問題：這是等溫曲線嗎？（四）經(jīng)典吸附等溫線（四）經(jīng)典吸附等溫線活性炭的平衡吸附：在一定溫度下，使活性活性炭的平衡吸附：在一定溫度下，使活性炭與被處理的水接觸，并達(dá)到平衡時的溶液炭與被處理的水接觸，并達(dá)到平衡時的溶液濃度和活性炭所吸附的有機(jī)物數(shù)量之間的關(guān)濃度和活性炭所吸附的有機(jī)物數(shù)量之間的關(guān)系系吸附等溫線通過靜態(tài)吸附實驗繪出吸附等溫線通過靜態(tài)吸附實驗繪出Langmuir型吸附：吸附劑表面與被吸附的分子之間只有弱化學(xué)吸附力，吸附層為單分子層。bCabCq1吸附量與濃

57、度的關(guān)系：其中，其中，a為與最大吸附量有關(guān)的常數(shù)，為與最大吸附量有關(guān)的常數(shù)，b為于吸附能量有關(guān)的常數(shù)。為于吸附能量有關(guān)的常數(shù)。變換公式：aabCq111被吸附物濃度很低：abCq 被吸附物濃度很高： q = a BET 型：吸附劑對分子進(jìn)行多層吸附。)/)(1(1)(smsmmCCACCCAVqCs: 水中被吸附物的飽和濃度； C：水中被吸附物的濃度Am：吸附量常數(shù)； Vm：單分子吸附層最大吸附量上式可改寫為：smmmmmsCCVAAVACCqC)1(1)(當(dāng)C很小時：AmbCs，則（1）式化為：（1）)/)(1(1)(ssssmCCbCCCCbCVqbCbCVqm1Freundlich吸附：

58、經(jīng)驗公式吸附量與濃度的關(guān)系有：nKCq1取對數(shù)：CnKqlg1lglg適應(yīng)范圍比Langmuir型吸附大一些，但是在高溫下偏離較大。自學(xué)請翻到課本151頁，計算例題。小組討論設(shè)計測試沸石吸附鉻離子的吸附等溫線的實驗方案 （1）鉻離子濃度的測量方法？ （2）吸附什么時候算到達(dá)了平衡狀態(tài)？（3）沸石吸附鉻離子的過程中會受到哪些因素的影響？ 問題：想一想吸附劑的吸附容量會受問題：想一想吸附劑的吸附容量會受哪些條件影響？哪些條件影響？1、吸附劑結(jié)構(gòu)（比表面積、孔結(jié)構(gòu)、表面化學(xué)性質(zhì)）2、吸附質(zhì)性質(zhì)（有機(jī)物鏈長、極性大小）3、操作條件（時間、溫度、pH、濃度、吸附劑再生方法）活性炭種類與操作設(shè)計活性炭種類

59、與操作設(shè)計種類：粒狀炭（種類：粒狀炭（GAC）和粉末炭）和粉末炭（PAC）連續(xù)操作：固定床、移動床、流動床連續(xù)操作：固定床、移動床、流動床固定床固定床重力式重力式壓力式壓力式降流式降流式升流式升流式吸附劑的再生吸附劑的再生再生方法再生方法加熱法加熱法蒸汽法蒸汽法溶劑法溶劑法臭氧氧化法臭氧氧化法生物法生物法(立式多段爐、轉(zhuǎn)爐、直接電流加熱、微波再生、高頻脈沖放電）-降低吸附質(zhì)濃度和升溫可增加溶解度，改變吸附平衡。（有機(jī)溶劑苯、丙酮、甲醇、鹵代烷，無機(jī)酸堿）-改變體系的親水憎水平衡，改變吸附劑與吸附質(zhì)之間的分子引力，改變介質(zhì)的介電常數(shù)；對于能夠電離的物質(zhì)最好以分子形式吸附，以離子形式脫附，即酸性物

60、質(zhì)宜在酸里吸附，在堿里脫附，堿性物質(zhì)宜在堿里吸附，在酸里脫附。四四 膜分離技術(shù)膜分離技術(shù)膜的概念：半透膜膜的概念：半透膜膜分離法：用一種特殊的半透膜將溶液膜分離法：用一種特殊的半透膜將溶液隔開，使溶液中的某種溶質(zhì)或溶劑滲透隔開，使溶液中的某種溶質(zhì)或溶劑滲透出來，達(dá)到分離的目的。出來，達(dá)到分離的目的。膜分離優(yōu)點：常溫操作，不消耗熱量，膜分離優(yōu)點：常溫操作，不消耗熱量，無相變化。無相變化。膜分離分類：擴(kuò)散滲析、電滲析、反滲膜分離分類：擴(kuò)散滲析、電滲析、反滲透、超濾透、超濾離子交換膜分類離子交換膜分類按膜的結(jié)按膜的結(jié)構(gòu)分類構(gòu)分類按活性基按活性基團(tuán)分類團(tuán)分類按材料性按材料性質(zhì)分類質(zhì)分類異相膜異相膜均相