水質(zhì)工程學(xué)給水處理期末復(fù)習(xí)整理

1、第一章 水質(zhì)與水處理概論1、天然水體中的雜質(zhì)分類按水中雜質(zhì)的尺寸，可分為溶解物、膠體顆粒和懸浮物。從化學(xué)結(jié)構(gòu)上可分為無機物、有機物和生物。按雜質(zhì)的來源可分為天然雜質(zhì)和污染性雜質(zhì)。2、水體富營養(yǎng)化：指富含磷酸鹽和某些形式的氮素的水，在光照和其他環(huán)境條件適宜的情況下，這些營養(yǎng)物質(zhì)足以使水中的藻類過量生長，在隨后的藻類死亡和隨之而來的異氧微生物代謝活動中，水體中的溶解氧很可能被耗盡，造成水質(zhì)惡化和生態(tài)環(huán)境結(jié)構(gòu)破壞的現(xiàn)象。3、兩個相關(guān)的水質(zhì)指標(biāo)描述水體的自凈過程：生化需氧量BOD：該值越高說明有機物含量越高，水體受污染程度越嚴(yán)重。水中溶解氧DO：是維持水生物生態(tài)平衡和有機物能夠進行生化分解的條件，DO

2、值越高說明水中有機污染物越少。 水體中BOD值和DO值呈高低反差關(guān)系4、生活飲用水水質(zhì)常規(guī)檢驗項目和限制：項目限值色度不超過15度，并不得呈現(xiàn)其他顏色渾濁度不超過1度（NTU），特殊情況下不超過5度（NTU）砷0.05mg/L氟化物1.0mg/L細菌總數(shù)100（CFU/mL）總大腸桿菌群每100mL水樣中不得檢出游離余氯在與水接觸30分鐘后應(yīng)不低于0.3mg/L，管網(wǎng)末梢水不應(yīng)低于0.5mg/L（適用于加氯消毒）第四章 凝聚與絮凝1、膠體的穩(wěn)定性：從水處理角度而言，是指交替顆粒在水中長期保持分散狀態(tài)的特性。 動力穩(wěn)定性；帶電穩(wěn)定性；溶劑化作用穩(wěn)定性。2、膠體穩(wěn)定存在的原因：膠體的雙電層結(jié)構(gòu)：膠

3、體粒子可以通過吸附而帶有電荷，同種膠粒帶同種電荷，而同種電荷會相互排斥，要使膠體聚沉，就要克服排斥力，消除膠粒所帶電荷。膠體粒子在不停的做布朗運動。3、膠體的凝聚機理：壓縮雙電層作用：水處理所去除的膠體主要為帶負電的膠體，常用的鋁鹽、鐵鹽混凝劑產(chǎn)生的帶正電和的高價金屬羥基聚合離子可以起到壓縮雙電層的作用。高價電解質(zhì)壓縮雙電層的能力優(yōu)于低電解質(zhì)離子，所以，一般選作混凝劑的多為高價電解質(zhì)。如：Fe3、AL3。吸附電中和作用：指膠體微粒表面吸附異號離子、異號膠體顆粒或帶異號電荷的高分子，從而中和了膠體顆粒本身所帶部分電荷，減少了膠體顆粒間的靜電斥力，使膠體顆粒更易于聚沉。吸附架橋作用：指分散體系中的

4、膠體顆粒通過吸附有機物或無機高分子物質(zhì)架橋連接，凝集為大的聚集體而脫穩(wěn)聚沉，此時膠粒間并不直接接觸，高分子物質(zhì)在兩個膠體顆粒之間像一座橋一樣將它們連接起來。網(wǎng)捕卷掃作用：指投加到水中的鋁鹽、鐵鹽等混凝劑水解后形成較大量的具有三維立體結(jié)構(gòu)的水合金屬氧化物沉淀，當(dāng)這些水合金屬氧化物體積收縮沉降時，會像多孔的網(wǎng)一樣，將水中膠體顆粒和懸浮濁質(zhì)顆粒捕獲卷掃下來。4、絮凝機理：異向絮凝：有布朗運動引起的顆粒碰撞聚集稱為異向絮凝。同向絮凝：由水力或機械攪拌所造成的流體運動引起的顆粒碰撞聚集稱為同向絮凝。5、影響絮凝效果的主要因素：客觀因素：水溫（適宜20°30°）、PH值、堿度、水中濁質(zhì)

5、顆粒濃度。主觀因素：混凝劑的種類及投加方式，水力條件?；炷齽┯懈赏逗蜐裢秲煞N投加方式（硫酸鋁以稀溶液形式投加較好，而三氯化鐵則以干投或濃溶液投加較好）6、混凝劑的種類及其優(yōu)缺點：無機鹽類混凝劑：硫酸鋁：固體硫酸鋁需溶解投加，一般配成10%左右的重量百分濃度使用。采用硫酸鋁作混凝劑時，運輸方便，操作簡單，混凝效果較好，但水溫較低時，硫酸鋁水解困難，形成的絮凝體教松散，混凝效果變差。粗制硫酸鋁由于不溶性雜質(zhì)含量高，使用時廢渣較多，帶來排除廢渣方面的操作麻煩，且因酸度較高而腐蝕性強，溶解與投加設(shè)備需考慮防腐。三氯化鋁：其優(yōu)點是易溶解，形成的絮凝體比鋁鹽絮凝體密實，沉降速度快，處理低溫、低濁水時效果優(yōu)

6、于硫酸鋁，適用PH值范圍較寬，投加量比硫酸鋁小。其缺點是三氯化鐵固體產(chǎn)品極易吸水潮解，不易保存，腐蝕性較強，對金屬、混凝土、塑料等均有腐蝕性，處理后水色度比鋁鹽高，最佳投加量范圍較窄，不易控制等。硫酸亞鐵：通常是生產(chǎn)化工產(chǎn)品的副產(chǎn)品，價格低廉。當(dāng)硫酸亞鐵投加到水中時，混凝效果不如三價鐵離子，且水解的二價鐵離子殘留在水中使處理后水帶色，若二價鐵離子與水中有色物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)后會生成顏色更深的溶解性物質(zhì)，使處理后的水色度更大。高分子混凝劑：聚合氯化鋁（PCA）：有名堿式氯化鋁或羥基綠化鋁。具有很多優(yōu)點：形成絮凝體速度快，絮凝體大而密實，沉降性能好，投加量比無機鹽類混凝劑低，對原水水質(zhì)適應(yīng)性好，處理效果

7、較穩(wěn)定，最佳混凝PH值范圍較寬，最佳投量范圍寬，一定范圍內(nèi)過量投加不會造成水的PH值大幅下降，不會突然出現(xiàn)混凝效果很差的現(xiàn)象，由于聚合氯化鋁的鹽基度比無機鹽類高，因此在配制和投加過程中藥液對設(shè)備的腐蝕程度小，處理后水的PH值和堿度變化也較小。聚合硫酸鐵（PFS）：其優(yōu)點有：混凝劑用量少，絮凝體形成速度快，沉降速度也快，有效的PH值范圍寬，與三氯化鐵相比腐蝕性大大降低，處理后水的色度和鐵離子含量均較低。合成有機高分子混凝劑：聚丙烯酰胺PAM、聚氧化乙烯PEO。7、混凝過程：混凝劑的配制、計量、投加、快速混合、絮凝反應(yīng)。8、混合設(shè)施及方法：水泵混合：混合效果好，不需另建混合設(shè)施，節(jié)省動力，各種類型

8、的水廠均可采用。以下情況不宜采用水泵混合：當(dāng)所用混凝劑具有較強的腐蝕性時，長期運行可能對水泵葉輪有腐蝕作用；當(dāng)取水泵房距離凈水廠較遠時不宜采用，因為原水在長距離的輸送中，可能過早地在管中形成絮凝體，一經(jīng)破碎難于重新聚集。通常水泵混合用于取水泵房與凈水廠之間的距離小于150m時。水力混合：構(gòu)造簡單，但難以適應(yīng)水質(zhì)、水量等條件的變化，占地面積大，目前已很少采用。管式混合：構(gòu)造簡單，無活動部件，安裝方便，混合快速而均勻。其缺點是水頭損失稍大，流量過小時混合效果下降。機械混合：優(yōu)點是混合效果好，且不受水量變化影響，適用于各種規(guī)模的水廠；缺點是增加機械設(shè)備并相應(yīng)增加維修工作量。9、絮凝設(shè)施：隔板絮凝池：

9、通常用于大中型水廠，具有結(jié)構(gòu)簡單，管理方便的優(yōu)點；缺點是流量變化大時絮凝效果不穩(wěn)定，絮凝時間長，池子容積較大。機械絮凝池：優(yōu)點是可隨水質(zhì)、水量變化而隨時間改變轉(zhuǎn)速以保證絮凝效果；缺點是因增加了機械設(shè)備而增加了機械維修工作量。折板絮凝池：優(yōu)點是水流在同波折板之間曲折流動或在異波折板之間縮、放流動且連續(xù)不斷，形成眾多的小渦旋，提高了克里碰撞絮凝效果；缺點是安裝維修較困難，且費用較高。柵條絮凝池：效果好，水頭損失小，絮凝時間短，但存在末端池底積泥現(xiàn)象，或在網(wǎng)格上滋生藻類，堵塞網(wǎng)眼。第五章 沉淀和澄清1、沉淀的分類：自由沉淀：適用于低濃度的離散顆粒，顆粒在沉降過程中，其形狀、尺寸、質(zhì)量均不變，顆粒之間

10、無相互干擾，因此在沉降過程中顆粒沉降速度不變。絮凝沉淀：顆粒在沉淀過程中發(fā)生絮凝作用，顆粒絮凝長大，沉降速度逐漸增大。擁擠沉淀（受阻沉淀）：因顆粒的濃度過高，顆粒在沉淀的過程中相互干擾，不同顆粒以相同的速度成層下降，并形成明顯的固液界面。壓縮沉淀：在顆粒濃度極高的情況下，顆粒在相互支撐的條件下受重力的作用被進一步擠壓。壓縮沉淀主要用于污泥濃縮池的設(shè)計。2、理想沉淀池：一般平流沉淀池前部為進水區(qū)，后部為出水區(qū)，下部為沉泥區(qū)，中部為沉淀區(qū)，中部沉淀區(qū)若符合以下規(guī)定，稱為理想沉淀區(qū)：進水均勻地分布于沉淀區(qū)的始端，并以相同的速度水平地流向末端；進水中顆粒雜質(zhì)均勻地分布于沉淀區(qū)始端，并在沉淀區(qū)進行著等速

11、自由沉降；凡能沉降至沉淀區(qū)底的顆粒雜質(zhì)便認為已被除去，不再重新懸浮進入水中。3、表面負荷：指單位沉淀面積上承受的水流量（q=Q/BL）；對于理想沉淀區(qū)，表面負荷與截留沉速（也叫特定顆粒沉速）相等。沉淀效率等于沉速與截留沉速的比。4、斜管（板）沉淀池：在城市自來水的混凝沉淀池中，斜板、斜管的傾角多采用60°。斜管（板）沉淀池對原水濁度適應(yīng)性較平流沉淀池差；斜管（板）沉淀池是淺池理論在實際中的具體應(yīng)用，按照斜管（板）中的水流方向，斜管（板）沉淀池分為異向流、同向流和側(cè)向流三種。斜管（板）沉淀池具有停爐時間短、沉淀效率高、節(jié)省占地、適用范圍廣（在大、中、小型水廠均可用）等優(yōu)點，但存在斜管費

12、用較高，且需要定期更新等問題。5、澄清池：顆粒在某時刻的濃度值與水中絮體的體積濃度有關(guān)，在給定Gt值的條件下，隨水中絮體體積濃度的增大而減小。如果能在池內(nèi)形成一個絮體體積濃度足夠高的區(qū)域，使投藥后的原水進入該區(qū)域與具有很高體積濃度的粗粒絮體接觸，就能大大提高原水中細粒懸浮物的絮凝速率。澄清池就是按這個原理設(shè)計的。補充：1、 斜板（管）沉淀池的特點與工藝設(shè)計原理：由沉淀效率 E=ui/u0=ui/(Q/A)公式可知：在原體積不變時，增加沉淀面積，可使顆粒去除率提高。斜板（管）沉淀池與水平面成一定的角度（一般60°左右）的板（管）狀組件置于沉淀池中構(gòu)成，水流可從上向下或從下向上流動，顆粒

13、沉于斜管底部，而后自動下滑。斜板（管）沉淀池的沉淀面積明顯大于平流沉淀池，因而可提高單位面積的產(chǎn)水量或提高沉淀效率。優(yōu)點：1.沉淀面積增大；2.沉淀效率高，產(chǎn)水量大；3.水力條件好，Re小，F(xiàn)r大，有利于沉淀 缺點：1.由于停留時間短，其緩沖能力差；2.對混凝要求高；3.維護管理較難，使用一段時間后需要更換斜板（管）2、 澄清池 分泥渣懸浮型和泥渣循環(huán)型兩種脈沖澄清池：特點是澄清池的上升流速發(fā)生周期性的變化，這種變化是由脈沖發(fā)生器引起的。靠脈沖方式進水，懸浮層發(fā)生周期性的收縮和膨脹。有利于顆粒和懸浮層接觸；懸浮層污泥趨于均勻；還可以防止顆粒在池底沉積；處理效果受水量、水質(zhì)、水溫影響較大；構(gòu)造復(fù)

14、雜。3、 機械攪拌澄清池優(yōu)點：處理效果好，穩(wěn)定；適用于大、中水廠缺點：維修維護工作量較大；啟動時有時需人工加土和加大藥量。4、 水力循環(huán)澄清池優(yōu)點：不需機械攪拌，結(jié)構(gòu)簡單缺點：反應(yīng)時間短，運行不穩(wěn)定，泥渣回流控制較難，不能適應(yīng)水溫、水質(zhì)、水量的變化，只能用于小水廠。5、 沉砂池主要作用：分離比重較大的無機顆粒；減輕磨損；減輕沉淀池的負荷。主要類型：平流式沉砂池、曝氣沉砂池、多爾沉砂池、鐘式沉砂池。平流式沉砂池優(yōu)點：截留無機顆粒效果較好，工作穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡單，排沉砂方便。第六章 過濾1、濾速：單位時間、單位過濾面積上的過濾水量。水在慢濾池中的過濾速度一般為0.10.3m/h快濾池的慮速可達510m

15、/h。2快濾池：主要用來過濾經(jīng)過混凝以后的水?？鞛V池工作過程：主要包括過濾和反沖洗。配水系統(tǒng)：作用：1反沖洗時，均勻分布反沖洗水；2過濾時收集過濾水。承托層：作用：支持濾料，防止濾料層從配水系統(tǒng)流失；均勻布置反沖洗水。濾層：由濾料構(gòu)成。沖洗排水槽：用以均勻排除反沖洗水。過濾過程：過濾時，由進水管向池內(nèi)濾層上不引入濾前水，水由上向下經(jīng)過濾層過濾，濾后水由下部配水系統(tǒng)匯集后，經(jīng)出水管流出持外。過濾持續(xù)進行到濾層被堵塞，停止進水和排水，由反沖洗管向池內(nèi)送入反沖洗水，經(jīng)配水系統(tǒng)均勻分配后，由下向上對濾層進行沖洗，沖洗后的廢水溢流入上部排水槽，再經(jīng)排水管引出池外排入廢水渠道。反沖洗結(jié)束后，停止供應(yīng)反沖洗

16、水并關(guān)閉排水閥，恢復(fù)出水和進水，重新開始過濾過程。為了控制過濾和反沖洗的進行，在進水管、出水管、反沖洗管、排水管上都設(shè)有閥門。此外在下部出水管處還接出一個短管。3、濾料：濾料應(yīng)滿足的要求：具有足夠高的機械強度；具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性；具有用戶要求的顆粒尺寸和粒度組成。濾料的規(guī)格：包括濾料顆粒的大小和濾料的級配分布兩個方面。濾料的有效料徑d10：濾料中小于該粒徑的顆粒的質(zhì)量占濾料總質(zhì)量的10%。濾料的不均勻系數(shù)K80：d80與d10的比值。K80=d80/d10K80代表了材料的不均勻程度。K80越大，表示粗細顆粒分布越大，對于過濾和反沖洗越不利。K80越接近1，濾料的大小越均勻，過濾和反沖洗的效

17、果越好。為使濾料較均勻些，希望K80不大于2。表示濾料規(guī)格的參數(shù)：最小粒徑和最大粒徑。常用的濾料是：石英砂和無煙煤。比表面積：單位重量或體積的濾料所具有的變面積。單位cm2/g或cm2/cm3。4、快濾池的運行：濾池的過濾作用水頭：是指濾前水的最高水位與濾后水水位（常為清水池水位）之差。普通快濾池常取過濾作用水頭為2.53m。負水頭現(xiàn)象：當(dāng)過濾進行到一定時刻時，從濾料表面到某一深度處的濾層的水頭損失超過該深度處的水深，該深度處就出現(xiàn)負水頭。負水頭的危害：增加濾層局部阻力，增加了水頭損失；空氣泡會闖過濾料層，上升到濾池表面，甚至把煤粒這種輕質(zhì)濾料帶走。避免率池中出現(xiàn)負水頭的方法：一是增加砂面上的

18、水深；二是令濾池出口位置等于或高于濾層表面。濾層含污能力：單位體積濾層中的平均含污量。單位g.cm3或kg/m35、配水系統(tǒng)：大阻力配水系統(tǒng)、中阻力系統(tǒng)、小阻力系統(tǒng)。反沖洗時配水不均勻的危害：濾池中砂層厚度分布不同；過濾時，產(chǎn)生短流現(xiàn)象，使出水水質(zhì)下降；可能導(dǎo)致局部承托層發(fā)生移動，造成漏砂現(xiàn)象。大阻力配水系統(tǒng)：基本原理：由于承托層與濾料層的阻力系數(shù)之和S2不能改變，只有通過減小孔口總面積來增大孔口阻力系數(shù)S1，才能增大S1+S2。增大孔口阻力系數(shù)S1就削弱了承托層、濾料層阻力系數(shù)及配水系統(tǒng)壓力水頭不均勻?qū)卓诘某隽髁坑绊?。特點：a.配水均勻性好；b.結(jié)構(gòu)復(fù)雜；c.但管道容易結(jié)垢；d.孔口水頭損

19、失大，因而要求反沖洗水壓高。普通快濾池一般采用大阻力配水系統(tǒng)（穿孔管配水系統(tǒng)）小阻力配水系統(tǒng)：特點：a.反沖洗水頭小；b.配水均勻性較差；c.濾池面積較大時，不易采用小阻力配水系統(tǒng)。虹吸濾池、無閥濾池和移動沖洗罩濾池常采用小阻力配水系統(tǒng)（格柵、孔板、穿孔渠、濾頭）6、濾池沖洗：沖洗的目的是清除濾層中截留的污物，恢復(fù)濾池過濾能力。常用的方法有：高速水流反沖洗氣、水聯(lián)合反沖洗：該方法既能提高沖洗效果，又可節(jié)省沖洗水量。對濾層進行氣水反沖的形式：先氣后水；先氣水后水；先氣后氣水再水。表面助沖加高速水流反沖洗。7、過濾方式：恒速過濾：在恒速過濾狀態(tài)，由于濾層逐漸被都堵塞，水頭損失隨時間逐漸增加，濾池中

20、水位逐漸上升，當(dāng)水位上升到最高水位時，過濾停止以待沖洗。無閥濾池和虹吸濾池是典型的恒速過濾池。遞降速過濾：移動沖洗罩濾池是典型的遞降速過濾濾池。8、直接過濾：定義：原水不經(jīng)過沉淀而直接進入濾池的過濾。方式：a.原水加藥后只經(jīng)過混合就直接進入濾池過濾，稱為“接觸過濾”；b.原水加藥后經(jīng)過混合和微絮凝池后進入濾池過濾，稱為“微絮凝過濾”。特點：a.采用雙層或三層濾料濾池；b.采用聚合物為主混凝劑或助凝劑。要求：a.原水濁度和色度較低且水質(zhì)變化小，常年原水濁度低于50度；b.濾速應(yīng)根據(jù)原水水質(zhì)決定，濁度偏高時應(yīng)采用較低濾速。9、濾層含污能力：單位體積濾層中的平均含污量稱為“濾層含污能力”，單位g/c

21、m3或kg/m3。10、普通快濾池每一格上具有4個閥門：進水閥、清水出水閥、反沖洗進水閥、反沖洗出水閥；三閥濾池少一個進水閥。11、V型濾池：定義：是一種快濾池，采用氣、水聯(lián)合反沖，因進水槽設(shè)計成V字形而得名，其主要特點是采用較粗濾料或較厚濾層以增加過濾周期。優(yōu)點：采用均質(zhì)濾料過濾；濾料層含污容量大，出水水質(zhì)較好，過濾周期較長，過濾速度較高；采用氣-水聯(lián)合反沖洗，沖洗水量小，沖洗效果好；容易實現(xiàn)自動過濾和沖洗。缺點：對沖洗操作要求嚴(yán)格，需要鼓風(fēng)機等機械。12、無閥濾池：（重力式無閥濾池）：一般用于單位面積不大于16平米的小型水廠。優(yōu)點：不需大型閥門，沖洗完全自動，造價較低，操作管理較為方便，過

22、濾過程中不會出現(xiàn)負水頭現(xiàn)象。缺點：池體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，濾料裝卸困難，沖洗水箱位于濾池上部，出水標(biāo)高較高。13、移動沖洗罩濾池：適用于大、中型水廠優(yōu)點：池體結(jié)構(gòu)簡單，無需沖洗水箱（塔），無大型閥門，管件小，采用泵吸式?jīng)_洗罩時池深較淺，與同規(guī)模的普通快濾池相比造價較低。缺點：不能排放初濾水，機電及控設(shè)備較多，自動控制與維修較復(fù)雜；虹吸濾池：通常由68格濾池組成，雙排對稱布置，一般設(shè)計成矩形或圓形，每一濾格進水和排水采用虹吸管，省去普通快濾池所需的閥門。采用小阻力配水系統(tǒng)。因過濾時進水量恒定，屬等速過濾。濾池沖洗用水由其余各格過濾水提供，因此可不設(shè)沖洗水箱或沖洗水泵。虹吸濾池比普通快濾池高2m左右。設(shè)計要求：最少分格數(shù)應(yīng)按濾池在低負荷運行時，仍能滿足一格濾池沖洗水量的要求確定；沖洗時的壓力損失可采用1.5m；沖洗壓力應(yīng)計算確定，宜采用1.01.2m，并應(yīng)有調(diào)整沖洗壓力的措施；進水管和虹吸排水管的斷面面積根據(jù)流速計算確定：進水管0.61.0m/s；排水管1.41.6m/s。第七章 消毒1、水處理中常見的氧化劑：氯、臭氧、二氧化氯、過氧化氫、高錳酸鹽、高鐵酸鹽。2、氯消毒機理： 一般認為，氯消毒過程中主要通過次氯酸HOCL起消毒作用，當(dāng)HOCL分子到達細菌內(nèi)部時，與有機體發(fā)生氧化作用而使細菌死亡。3、臭氧預(yù)氧化對水處理效果的影響：除藻除