給水處理培訓教材

主要內(nèi)容第一章給水處理概論第二章混凝第三章沉淀和澄清第四章過濾第五章水的其它處理法第六章消毒第七章飲用水處理廠設(shè)計第八章軟化第九章水的除鹽與咸水淡化第十章水的冷卻第十一章循環(huán)冷卻水水質(zhì)處理第一章給水處理概論第一節(jié)水源水質(zhì)與健康水中雜質(zhì)分類雜質(zhì)溶解物（低分子、離子）膠體懸浮物顆粒尺寸0.1nm1nm10nm100nm1μ10μ100μ1mm分辨工具電子顯微鏡超顯微鏡顯微鏡肉眼水的外觀透明渾濁渾濁

自然過程：水在自然循環(huán)過程中的溶解作用水中雜質(zhì)來源人為因素：污染污水廢氣固體垃圾水中物質(zhì)與人體健康人體需要的主要元素（11種）：人體需要微量元素：碳、氧、氮、氫、鈣、硫、磷、鈉、鉀、氯、鎂鐵、碘、銅、錳、鋅、鈷、鉻、硒、鉬、氟、硅、錫、礬、鎳、溴、鋁、硼等17種水源污染一、污染物質(zhì)

有機物重金屬生物污染二、污染來源工業(yè)農(nóng)業(yè)生活其它2006年與1998年河流污染對比2006年1998年第二節(jié)標準與規(guī)范1.《生活飲用水衛(wèi)生標準》GB5749-2006

共106項指標2.《二次供水設(shè)施衛(wèi)生規(guī)范》GB17051-19973.《生活飲用水水源水質(zhì)標準》CJ3020-93

6.《室外給水設(shè)計規(guī)范》GB50013-20064.《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》GB3838-20027.工業(yè)用水水質(zhì)標準8.其它標準5.《地下水質(zhì)量標準》GB/T14848-93

除濁度和懸浮物:澄清過濾第三節(jié)處理方法軟化除鹽:離子交換、反滲透除鐵錳:接觸氧化除有機物:化學氧化、生物氧化、吸附降水溫：冷卻循環(huán)冷卻水穩(wěn)定處理：阻垢、防腐、殺菌飲用水常規(guī)處理工藝1第二章混凝第一節(jié)混凝機理一、水中膠體穩(wěn)定性二、硫酸鋁在水中的化學反應(yīng)三、混凝機理一、水中膠體穩(wěn)定性

（一）膠體的基本性質(zhì)-膠體的特性（1）顆粒尺寸很小，比表面積大（2）穩(wěn)定而不沉淀（3）使水產(chǎn)生混濁（4）膠體表面帶電，有電泳現(xiàn)象（二）

膠體結(jié)構(gòu)吸附層擴散層具有雙電層結(jié)構(gòu)（三）膠體的穩(wěn)定性（1）布朗運動（2）靜電斥力（3）水化膜作用1.動力學穩(wěn)定2.聚集穩(wěn)定膠體間的靜電斥力與聚集穩(wěn)定排斥能峰吸引排斥吸引二、硫酸鋁在水中的化學反應(yīng)水解反應(yīng)：釋放H+，增加OH-。水的pH值有降低趨勢2.縮聚反應(yīng)：形成多核聚合物三、混凝機理1.壓縮雙電層機理2.吸附電中和機理3.吸附架橋機理4.沉淀物的網(wǎng)捕和卷掃機理第二節(jié)混凝劑和助凝劑第二節(jié)混凝劑和助凝劑一、混凝劑有機混凝劑無機混凝劑復(fù)合混凝劑1.無機混凝劑硫酸鋁明礬聚合氯化鋁(PAC)

三氯化鐵硫酸亞鐵聚合硫酸鐵（PFS）聚合氯化鐵（PFC）2、有機型混凝劑聚丙烯酰胺

（1）合成高分子混凝劑分子量在150-800萬（2)天然高分子混凝劑淀粉類半乳甘露聚糖類纖維素衍生物類微生物多糖類動物骨膠類等（改性殼聚糖（VCG））（3）微生物高分子混凝劑3、復(fù)合型絮凝劑（1）無機一無機復(fù)合型（2）無機一有機復(fù)合型聚合氯化鋁鐵(PAFC)、聚合硫酸鋁鐵(PAFS)、聚合硅酸氯化鋁鐵(PSAF)、聚合硅酸硫酸鋁(PASS)、聚硫氯化鋁(PACS)、聚磷酸氯化鋁(PPAC)、聚硅氯化鋁(PASC)、聚硅硫酸鐵(PSFS)、聚合氯化硫酸鐵(PFCS)、聚合磷硫酸鐵(PFPS)、聚合硫酸氯化鋁鐵(PAFCS)、聚合硫基硅酸鋁鐵(PAFSSC)、硅鈣復(fù)合型聚合氯化鋁鐵(SCPAFC)、鈣型聚合氯化鋁硅復(fù)合混凝劑(SCPAC）二、助凝劑助凝劑：凡能提高或改善混凝劑作用效果的化學藥劑可稱為助凝劑。助凝劑可以參加混凝，也可不參加混凝。廣義上可分為以下幾類：①酸堿類：調(diào)整水的pH，如石灰、硫酸等；②加大礬花的粒度和結(jié)實性：如活化硅酸（SiO2nH2O）、骨膠、高分子絮凝劑；③氧化劑類：破壞干擾混凝的物質(zhì)，如有機物。如投加Cl2、O3等。第三節(jié)混凝動力學1.異向絮凝2.同向絮凝3.混凝控制指標3.混凝控制指標（1）混合脫穩(wěn)顆粒碰撞的動力：布朗運動作用和目的：藥劑快速、均勻地與水混合要求：快速劇烈控制指標：時間10-30s，≯2min。

G值700-1000/s。（2）絮凝絮體碰撞的動力：機械攪拌或水力攪拌作用和目的：使脫穩(wěn)膠體碰撞聚集要求：有一定強度，但不能過大?？刂浦笜耍篏值20-70/s。平均GT值104-105。時間10-30min。第四節(jié)影響混凝效果主要因素1.水溫的影響2.水的pH值和堿度的影響3.水中懸浮物濃度與性質(zhì)的影響3.水中懸浮物濃度與性質(zhì)的影響混合時膠體顆粒的碰撞速率絮凝時絮體顆粒的碰撞速率層流條件導(dǎo)出的公式紊流條件導(dǎo)出的公式第五節(jié)混凝劑的配制和投加PAM低位投加系統(tǒng)第六節(jié)混合和絮凝設(shè)施柵條網(wǎng)格絮凝池靜態(tài)混合器隔板絮凝池

混凝1第三章沉淀和澄清第一節(jié)懸浮顆粒在靜水中的沉淀第二節(jié)平流沉淀池第三節(jié)斜板斜管沉淀池第四節(jié)澄清池沉淀類型一、在靜水中的沉淀

1.自由沉淀

2.擁擠沉淀

3.壓縮沉淀

4.絮凝沉淀二、在沉淀池中的沉淀

1.非凝聚性顆粒的沉淀

2.凝聚性顆粒的沉淀（絮凝沉淀）第一節(jié)懸浮顆粒在靜水中沉淀1.懸浮顆粒在靜水中的自由沉淀2.懸浮顆粒在靜水中的擁擠沉淀1.懸浮顆粒在靜水中的自由沉淀

以球型顆粒為例，在水中作沉降運動時將受重力、浮力、摩擦阻力三種力的作用。顆粒下沉的速度可得自牛頓第二定律：（一）顆粒在水中的重力為：

F1=1/6

d3（

p-

l）

g

u——顆粒下沉速度；m——顆粒質(zhì)量；t——時間。p——顆粒的密度；d—顆粒直徑；（二）顆粒受到的阻力為：1——水的密度。

與顆粒在運動方向上的投影面積A及動壓1/2lu2有關(guān)。CD——阻力系數(shù)A—顆粒在運動方向垂直面上的投影面積沉速基本公式

顆粒下沉時，起始沉速為零，故以加速度下沉，隨著u增加，阻力也相應(yīng)增加，很快顆粒即等速下沉。du/dt=0不同水流流態(tài)下的沉速公式（1）層流下的Stokes公式（Re＜1）（2）紊流下的沉速公式（1000＜Re＜25000）（3）過渡區(qū)的Allen公式2.懸浮顆粒在靜水中的擁擠沉淀第二節(jié)平流沉淀池第二節(jié)平流沉淀池符合以下三個假定一、理想沉淀池1.顆粒處于自由沉淀狀態(tài)。即在沉淀過程中顆粒之間互不干擾，不在凝聚和破碎，顆粒的大小、形狀和密度不變，因此顆粒沉速始終不變。2.水流沿著水平方向流動，在過水斷面上，各點流速相等。在流動過程中，v始終不變。3.顆粒沉到池底即認為已被去除。一、理想沉淀池出水區(qū)進水區(qū)沉淀區(qū)存泥區(qū)Amvu0u0v出水理想沉淀池(1)Hazen理論：懸浮顆粒在理想沉淀池的去除率只與沉淀池的表面負荷有關(guān)，與其他因素無關(guān)。(2)混凝效果與沉淀效果的關(guān)系：混凝效果好，則ui大，沉淀效果好。(3)淺池理論：當顆粒沉速一定，有效溶容積一定時，池身淺些，則明表面積大，去除率高。具有沉速ui（ui<u0

）的顆粒去除率平流沉淀池去除率二、凝聚性顆粒的沉淀過程分析時間th水深h凝聚性顆粒的沉淀試驗與去除百分率等值線P1P2P30三、影響平流沉淀池效果因素（1）沉淀池實際水流狀況的影響短流：進水的慣性作用出水堰產(chǎn)生的水流抽吸較冷或較重的進水產(chǎn)生的異重流風浪池內(nèi)存在導(dǎo)流墻和刮泥設(shè)施短流的結(jié)果，使沉淀池總的沉淀效果下降。平流沉淀池的水流狀況水流紊動性：Re=4000-15000水流穩(wěn)定性：Fr>10-5改善水流狀況：降低Re，提高Fr減小水力半徑RRR（2）凝聚作用的影響池深越大、停留時間越長，絮凝越完善，效果越好。實際沉淀池偏離理想沉淀池。四、平流沉淀池的構(gòu)造出水區(qū)進水區(qū)沉淀區(qū)存泥區(qū)出水出水集水堰桁車式吸泥機五、平流沉淀池設(shè)計計算控制指標：停留時間T表面負荷Q/A第三節(jié)斜板斜管沉淀池異向流斜管沉淀池其它沉淀池豎流式沉淀池輻流式沉淀池在給水處理中的應(yīng)用：預(yù)沉第四節(jié)澄清池機械攪拌澄清池構(gòu)造鐘罩脈沖澄清池鐘罩脈沖澄清池1第四章過濾第一節(jié)概述第二節(jié)過濾理論第三節(jié)濾料和承托層第四節(jié)濾池沖洗第五節(jié)濾池第一節(jié)概述普通快濾池透視圖第二節(jié)過濾理論一、過濾機理

1.遷移機理攔截沉淀慣性擴散水動力2.黏附機理水流剪力增大，雜質(zhì)深入濾層濾層截污量示意截污量（g/cm3）濾層深度cm石英砂無煙煤石英砂單層濾料雙層濾料反粒度過濾：

·：…···…·∶··：：：··：：··：·∶·：…∶．···…∶·∶··∶：：：∶·。∶·：…?！茫ぁぁぁ茫海海??！谩??！谩！ぃ骸！！谩！谩！?/p>

?！ぁ谩ぁぁ谩ぁ谩ぁぁ！茫海?。：∶·∶··∶：：：∶∶·：·。∶·：…。∶．···…∶·∶··∶·：∶·：常規(guī)過濾反粒度過濾反粒度過濾方式：1.雙層濾料2.三層濾料3.均質(zhì)濾料（4）直接過濾接觸過濾微絮凝過濾二、過濾水力學(一)清潔濾層水頭損失水頭損失H與濾速v、孔隙率m0的關(guān)系m0是變化的。H變化，v不變----等速過濾v變化，H不變----變速過濾H、v都變化----變速過濾(二)等速過濾中的水頭損失變化

濾池過濾過程中，如果濾速始終不變，稱為等速過濾。1.等速過濾概念

HMAXH0h等速過濾濾池進水進水量與池內(nèi)狀況無關(guān)等速過濾過程中水頭損失Ht=H0+h+ΔHt等速過濾水頭損失與濾速

T

T'

水頭損失H0’

v'

v

α'

α

ΔHt

H0

hHmax1.變速過濾概念

過濾過程中，如果過濾水頭損失始終不變，由上式可知，濾層孔隙率的逐漸減小，必然使濾速逐漸降低，這種過濾方式稱為等水頭變速過濾。（三）變速過濾中的濾速變化2.變速過濾濾池

當快濾池①進水渠相互連通、②且每座濾池進水閥均處于濾池最低水位以下時（保證每池進水量由池內(nèi)濾層孔隙率調(diào)節(jié)）可實現(xiàn)變速過濾。第三節(jié)濾料和承托層一、給水處理濾料基本要求1.安全。足夠的化學穩(wěn)定性。2.足夠的機械強度。3.一定的顆粒級配和適當?shù)目紫堵省?/p>

二、濾料（填料）種類及特點1.石英砂濾料天然河砂、海砂、天然石英礦石破碎砂。密度約2.60-2.66

。主要成分二氧化硅。2.無煙煤濾料突出優(yōu)點是在于化學性能穩(wěn)定好。在一般的酸性、中性、堿性水中都不溶解。具有足夠的機械強度。密度約1.4-1.6。

在三層過濾池中通常與無煙煤、石英砂濾料配合。密度約4.7-5.0。

3、磁鐵礦濾料或重質(zhì)礦石4、石榴石濾料

石榴石又有“玉砂”或“天然金剛砂”之稱，是一種島狀結(jié)構(gòu)的鋁（鈣）硅酸鹽，由于它具有硬度大（7.54-7.9摩爾）、熔點高（1313-1318℃）、比重大（3.5-4.3g/cm3）、耐酸度強、化學穩(wěn)定性好等特點。第四節(jié)濾池沖洗濾池沖洗方式表9.5.16沖洗方式和程序濾料組成沖洗方式、程序單層細砂級配濾料(1)水沖(2)氣沖－水沖單層粗砂均勻級配濾料氣沖－氣水同時沖—水沖雙層煤、砂級配濾料(1)水沖(2)氣沖－水沖三層煤、砂、重質(zhì)礦石級配濾料水沖一、高速水流沖洗水沖洗強度q沖洗時間t濾層膨脹度e水沖洗強度及沖洗時間水沖洗強度及沖洗時間(水溫20℃時)濾料組成沖洗強度[L/(m2·s)]膨脹率(%)沖洗時間(min)單層細砂級配濾料12～15457～5雙層煤、砂級配濾料13～16508～6三層煤、砂、重質(zhì)礦石級配濾料16～17557～5水沖洗強度與膨脹度的關(guān)系h=ρs-ρρ（1-m0）L0膨脹后：對水流懸浮狀態(tài)的濾料的阻力，等于濾料在水中的重力。膨脹前：歐根公式水頭損失與沖洗流速的關(guān)系水頭損失反沖洗流速歐根公式濾層膨脹后，再增大沖洗強度，膨脹度增加，而水頭損失不再增加二、氣水反沖洗氣水沖洗強度及沖洗時間濾料種類先氣沖洗氣水同時沖洗后水沖洗表面掃洗強度[L/(m2·s)]時間(min)氣強度[L/(m2·s)]水強度[L/(m2·s)]時間(min)強度[L/(m2·s)]時間(min)強度[L/(m2·s)]時間(min)單層細砂級配濾料15～203～1－－－8～107～5－－雙層煤、砂級配濾料15～203～1－－－6.5～106～5－－三、配水系統(tǒng)大阻力穿孔管配水系統(tǒng)：孔眼總面積與濾池面積之比為0.20%～0.28%；中阻力濾磚配水系統(tǒng)孔眼總面積與濾池面積之比為0.6%～0.8%；小阻力濾頭配水系統(tǒng)縫隙總面積與濾池面積之比為1.25%～2.00%。

a

c1.反沖洗大阻力配水系統(tǒng)配水干管配水支管斷面大阻力配水系統(tǒng)45°2.小阻力配水系統(tǒng)長柄濾頭濾板濾頭φ30φ1010035707035水沖小阻力濾池用濾板1.普通快濾池2.雙閥濾池3.虹吸濾池4.重力式無閥濾池5.移動罩濾池6.均質(zhì)濾料濾池7.壓力濾罐濾池1第五章水的其它處理法第一節(jié)概述第二節(jié)地下水除鐵除錳第三節(jié)水的除氟第一節(jié)概述

鐵是人體代血紅蛋白和肌紅蛋白的組成部分，參與氧的轉(zhuǎn)運，是人體內(nèi)生物氧化反應(yīng)的成分之一。人體利用氧產(chǎn)生能量，必須有鐵的參與。錳是機體必需的微量元素之一,作為某些代謝酶的組成部分或酶的激動劑,參與許多生物化學反應(yīng).但攝入過量的錳,則會對機體產(chǎn)生不良作用。主要為慢性中毒，損害中樞神經(jīng)系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)。

一、鐵錳氟的作用與危害鐵、錳、氟是人體必須的14種微量元素之三。二、氟的作用與危害

氟是人體生命活動不可缺少的必須微量元素之一。在必需元素中,人體對氟含量最為敏感,從滿足人體對氟的需要到由于氟過多而導(dǎo)致中毒的量之間相差不多,因此氟對人體的安全范圍比其他微量元素更窄。須更加注意自然界、飲水及食物中氟含量對人體健康的影響。

氟在人體中主要分布在骨胳、牙齒、指甲和毛發(fā)中,尤以牙釉質(zhì)中含量多,氟的攝入量或多或少也最先表現(xiàn)在牙齒上。當人體缺氟時,會患齲齒,氟多了又會患斑釉齒,如果再多,會患氟骨癥等系列病癥。

人體中氟的主要來源是飲水,我國現(xiàn)行的飲用水標準規(guī)定含氟量不超過1.0mg/L,最高不得超過1.5mg/L。

貴州省燃煤污染型氟中毒

貴州省織金縣普翁鄉(xiāng)化落村，2003年初步調(diào)查，這個地區(qū)受氟中毒威脅的人口達1700多人。燃煤污染型氟中毒，主要分布在我國西南部地區(qū)的云南、四川、貴州、湖南、湖北等幾個省的交界處。據(jù)了解，目前世界上燃煤污染型氟中毒只有我國存在，整個病區(qū)人口有3300萬，貴州省是我國燃煤污染型氟中毒最嚴重的地方。全省87個縣市有37個病區(qū)，受威脅人口1900萬，氟斑牙患者1000多萬，氟骨癥患者64萬。

2001年11月，貴州省氟中毒的重災(zāi)區(qū)織金縣對全縣32個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，8至12歲的17878名小學生進行了氟斑牙調(diào)查，平均患病率達到99.8％。貴州有1000萬氟斑牙患者，64萬氟骨病人，以縣為單位，氟中毒的人口1900萬，占貴州人口的一半。

我國有4000多萬人“笑不敢露齒”！

氟斑牙氟骨癥第二節(jié)地下水除鐵除錳一、地下水除鐵（1）藥劑氧化：氧化（反應(yīng)沉淀）―過濾法（2）接觸氧化法：原水曝氣―接觸氧化過濾法（3）自然氧化法：原水曝氣―氧化反應(yīng)（沉淀）―過濾法（4）地層除鐵法地下水除鐵除錳二、地下水除錳1.除錳方法2.除錳原理三、含鐵含錳地下水的曝氣1.工藝流程（1）原水只含鐵不含錳的除鐵工藝（2）原水鐵錳共存的除鐵除錳工藝地下水除鐵除錳四.地下水除鐵除錳工藝與設(shè)備

2曝氣設(shè)備

（1）水射器曝氣（2）跌水曝氣（3）穿孔管或蓮蓬頭噴淋曝氣（4）曝氣塔（5）葉輪表面曝氣地下水除鐵除錳2.設(shè)備第三節(jié)水的除氟主要是活性氧化鋁法1第六章消毒第一節(jié)概述第二節(jié)氯消毒第二節(jié)其它消毒法水傳疾病病原體病原體主要疾病主要貯主及來源細菌傷寒沙門氏菌副傷寒沙門氏菌其他沙門氏菌志賀氏菌霍亂弧菌腸病原埃希氏大腸菌小結(jié)腸炎耶爾森氏菌空腸彎曲桿菌嗜肺軍團菌及有關(guān)細菌結(jié)核分支桿菌其他（非典型）分支桿菌機會致病菌傷寒副傷寒沙門氏菌細菌性痢疾霍亂胃腸炎胃腸炎胃腸炎軍團病結(jié)核病肺病多種人類糞便人類糞便人類及動物糞便人類糞便人類糞便人類糞便人類及動物糞便人類及動物（？）糞便富熱水體人類呼吸道滲出物土壤及水天然水體水傳疾病病原體病原體主要疾病主要貯主及來源腸病毒腸病毒脊髓灰質(zhì)炎病毒柯薩奇甲型病毒柯薩奇乙型病毒埃可病毒其他腸病毒呼吸道腸道弧病毒輪狀病毒腺病毒甲型肝炎病毒Norwalk及有關(guān)腸胃病毒脊髓灰質(zhì)炎無菌性腦膜炎無菌性腦膜炎無菌性腦膜炎大腦炎輕上呼吸道及胃腸病胃腸炎上呼吸道及胃腸病傳染性肝炎胃腸炎人類糞便人類糞便人類糞便人類糞便人類糞便人類糞便人類及動物糞便人類糞便人類糞便人類糞便水傳疾病病原體病原體主要疾病主要貯主及來源原生動物卡氏棘變形蟲結(jié)腸腸袋蟲隱孢子蟲痢疾內(nèi)變形蟲表吮賈第蟲福氏納歸蟲藍藻水華魚腥藻銅銹微囊藻水華束絲藻裂須藻阿米巴氏腦膜腦炎小袋蟲病隱孢子蟲病阿米巴氏痢疾賈第蟲病原發(fā)性阿米巴腦膜炎腸胃炎腸胃炎腸胃炎腸胃炎土壤及水人類糞便人類及動物糞便人類糞便人類及動物糞便土壤及水天然水體天然水體天然水體天然水體

為了保障飲用者的身體健康，防止水致疾病的傳播，飲用水中不應(yīng)含有致病微生物，其中主要是指細菌性病原微生物和病毒性病原微生物。

消毒目的飲用水消毒水質(zhì)標準生活飲用水衛(wèi)生標準GB5749-2006細菌總數(shù)不超過100CFU/mL，總大腸菌群（MPN/100mL或CFU/100mL）不得檢出，耐熱大腸菌群（MPN/100mL或CFU/100mL）不得檢出。大腸埃希氏菌（MPN/100mL或CFU/100mL）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)末梢水應(yīng)不低于0.05mg/L（適用于加氯消毒）。飲用水中消毒劑常規(guī)指標及要求消毒劑名稱與水接觸時間出廠限值出廠余量管網(wǎng)末梢水中余量氯氣及游離氯制劑（游離氯,mg/L）至少30min4≥0.3≥0.05一氯胺（總氯，mg/L）至少120min3≥0.5≥0.05臭氧（O3，mg/L）至少12min0.3

0.02如加氯，總氯≥0.05二氧化氯（ClO2，mg/L）至少30min0.8≥0.1≥0.02第二節(jié)氯消毒一、氯消毒原理二、加氯量三、加氯點四、加氯設(shè)備和加氯間五、消毒副產(chǎn)物問題一、氯消毒原理1.液氯消毒原理氯易溶于水（20℃和98kPa時，溶解度為7160mg/L）。當氯溶解在清水中時，下列兩個反應(yīng)幾乎同時發(fā)生：Cl2+H2OHOCl+HClHOClH++OCl-次氯酸離解平衡常數(shù)Ki=溫度(℃)0510152025Ki×10-8(mol/L)2.02.32.63.03.33.7表1不同溫度下次氯酸離解平衡常數(shù)Ki=圖1水中HOCl與OCl-的比例關(guān)系水中HOCl與OCl-的相對比例取決于溫度和pH值。HOCl(%)OCl-(%)pH20℃0℃氯消毒原理

主要通過HOCl起作用。HOCl為很小的中性分子，能擴散到帶負電的細菌表面，并通過細菌的細胞壁穿透到細菌內(nèi)部。當HOCl分子到達細菌內(nèi)部時，能起氧化作用破壞細菌的酶系統(tǒng)而使細菌死亡。OCl-雖亦為具有殺菌能力的有效氯，但帶有負電，難于接近帶負電的細菌表面，殺菌能力比HOCl差得多。生產(chǎn)實踐表明，pH值越低則消毒作用越強，證明HOCl是消毒的主要因素。

當水中含有氨氮成分或向水中投加氨時，起主要消毒作用的依然是HOCl。氯加入水中產(chǎn)生如下反應(yīng)：

Cl2+H2OHOCl+HClNH3+HOClNH2Cl+H2ONH2Cl+HOClNHCl2+H2ONHCl2+HOClNCl3+H2O2.氯氨消毒原理二、加氯量有關(guān)概念：加氯量可分為兩部分：需氯量和余氯。余氯：包括自由性余氯和化合性余氯自由性余氯：Cl2、HOCl、OCl-化合性余氯：

NH2Cl、NHCl2、NCl3BH0余氯（mg/L）加氯量（mg/L）Cab化合性余氯自由性余氯1區(qū)折點加氯A2區(qū)3區(qū)4區(qū)2NH2Cl+HOCl→N2↑+3HCl+H2O三、加氯設(shè)備和加氯間五、氯化消毒副產(chǎn)物三鹵甲烷（trihalomethanes，THMs）:一氯二溴甲烷、三氯甲烷、二氯一溴甲烷、三溴甲烷等。鹵乙酸（HAAS）：共五種（一氯乙酸、二氯乙酸、三氯乙酸、一溴乙酸、二溴乙酸）。安全問題室外給水設(shè)計規(guī)范GB50013-2006液氯吸收系統(tǒng)安全問題事例

江蘇一自來水廠發(fā)生氯氣泄漏事故近百居民中毒2004-8-138月11日，金壇市自來水廠發(fā)生氯氣泄漏事故，水廠周圍近百位居民相繼出現(xiàn)咳嗽、身體局部水腫等中毒癥狀。一次為上午10點左右，另一次則發(fā)生在晚上7點左右，兩次泄漏共有一百多當?shù)鼐用癫煌潭戎卸?。廠內(nèi)工人在對廢舊氯氣瓶進行更換閥門時，不慎引起瓶內(nèi)殘留氯氣泄漏，由于氯氣的比重較空氣大，加之當時風小，突然泄漏的氯氣不易擴散，濃度較高，導(dǎo)致附近一些居民中毒。金壇市人民醫(yī)院急診科沈醫(yī)生處了解到，昨晚，該醫(yī)院門診共接收48位中毒居民，中毒較輕的患者癥狀為不停地咳嗽，嚴重者身體局部甚至出現(xiàn)了水腫現(xiàn)象，到今天上午記者采訪時，仍有少量中毒居民陸續(xù)趕到醫(yī)院就診。

(揚子晚報毛茜肖蔚)第三節(jié)其它消毒法1.二氧化氯消毒2.臭氧消毒3.次氯酸鈉消毒4.紫外線消毒5.高頻電場消毒6.微電解消毒1.特性二氧化氯（ClO2）在常溫下是一種黃綠色氣體，極不穩(wěn)定，氣態(tài)和液態(tài)ClO2均易爆炸。故必須以水溶液的形式現(xiàn)場制取。2.制取方法（1）亞氯酸鈉和氯制取（2）酸與亞氯酸鈉制取二氧化氯消毒作用機理ClO2既是消毒劑又是氧化能力很強的氧化劑，對細菌的細胞具有較強的吸附和穿透能力，能有效地破壞細菌內(nèi)含巰基地酶；消毒能力比氯強。

ClO2的投加量約為1.0～2.0mg/L。

4.特點（1）不會與水中有機物作用生成三鹵甲烷,不會生成氯酚。（2）ClO2余量能在管網(wǎng)中保持很長的時間，即衰減速度比氯慢。（3）ClO2不水解，消毒受pH影響較小。（4）作為氧化劑，能去除或降低水的色、嗅及鐵、錳、酚等物質(zhì)。副產(chǎn)物問題ClO2本身和副產(chǎn)物ClO2對人體血紅細胞有損害。有報道認為還對人的神經(jīng)系統(tǒng)及生殖系統(tǒng)有損害。因此，美國對水的剩余ClO2和亞氯酸鹽ClO2-的總量規(guī)定不超過1.0mg/L。歐洲一些國家有自己的一些規(guī)定，但目前我國還沒有規(guī)定。

冷卻器干燥器空氣投加出水空壓機加壓過濾器臭氧發(fā)生器溶解接觸器高壓放電空壓機將空氣送至冷卻器，然后再經(jīng)過濾器加以凈化，再經(jīng)過1~2級硅膠或分子篩干燥器，將空氣干燥至0點（-50C）以下，最后經(jīng)臭氧發(fā)生器，通過15000-175000伏高壓電，在空氣中放電后產(chǎn)生臭氧。據(jù)報道，生產(chǎn)1kg臭氧，需耗電20-30kw.臭氧消毒的主要缺點：1.基本建設(shè)的投資大、電耗量大、推廣受限制。2.O3不能在配水管網(wǎng)中保持殺菌能力，因O3在水中不穩(wěn)定，容易消失。3.不能儲存，需邊生產(chǎn)邊使用。4.當水量和水質(zhì)發(fā)生變化時，調(diào)節(jié)投加量比較困難。臭氧消毒臭氧是空氣中的氧通過高壓放電產(chǎn)生的。其系統(tǒng)布置如下：臭氧發(fā)生器臭氧消毒的副產(chǎn)物

臭氧消毒的副產(chǎn)物比氯消毒時少，但也有可能產(chǎn)生三鹵甲烷，溴酸鹽等副產(chǎn)物，此外臭氧消毒的生產(chǎn)設(shè)備復(fù)雜，投資較大，電耗也較高，目前我國很少應(yīng)用。臭氧將大分子有機物氧化成小分子，可能存在有毒物，或更易產(chǎn)生氯消毒副產(chǎn)物。臭氧消毒產(chǎn)生的尾氣對人有危害。紫外線消毒紫外線

依據(jù)不同波長范圍,分a、b、c三種波段,其中的c波段紫外線波長在240-260nm之間,為最有效的殺菌波段,波段中之波長最強點是253.7nm?，F(xiàn)代紫外線消毒技術(shù)是基于現(xiàn)代防疫學、光學、生物學和物理化學的基礎(chǔ)上，利用特殊設(shè)計的高效率，高強度和長壽命的c波段紫外光發(fā)生裝置，產(chǎn)生的強紫外c光照射水、空氣、物體表面，當水、空氣、物體表面中的各種細菌、病毒、寄生蟲、水藻以及其它病原體受到一定劑量的紫外c光輻射后，其細胞中的DNA結(jié)構(gòu)受到破壞，達到消毒和凈化的目的。紫外線消毒作用◆紫外線V-UV的TOC降解及產(chǎn)生臭氧的功能

超純水中V-UV能夠與H2O發(fā)生光學反應(yīng)，產(chǎn)生具有強氧化能力的羥基自由基·OH。

空氣中氧氣（O2）在V-UV紫外光的照射下，發(fā)生光解作用，產(chǎn)生臭氧（O3）。

◆紫外線的光催化作用

水中的有機污染物在紫外光的作用下能夠逐步氧化成低分子的中間產(chǎn)物，最終生成CO2和H2O。1第七章飲用水處理廠設(shè)計廠址選擇工藝流程與主要構(gòu)筑物的選擇平面及高程布置生產(chǎn)過程監(jiān)控與自動控制7.1廠址選擇廠址選擇應(yīng)在整個給水系統(tǒng)設(shè)計方案中全面規(guī)劃，綜合考慮，通過技術(shù)經(jīng)濟比較確定。在選擇廠址時，一般應(yīng)考慮以下幾個問題：（1）廠址應(yīng)選擇在工程地址條件較好的地方。（2）水廠應(yīng)盡可能選擇在不受洪水威脅的地方。（3）水廠應(yīng)盡量設(shè)置在交通方便、靠近電源的地方，以利于施工管理和降低輸電線路的造價。（4）當取水地點距離用水區(qū)較近時，水廠一般設(shè)置在取水構(gòu)筑物附近，通常與取水構(gòu)筑物建在一起；當取水地點距離用水區(qū)較遠時，廠址選擇有兩種方案：一是將水廠設(shè)置在取水構(gòu)筑物附近；二是將水廠設(shè)置在離用水區(qū)較近的地方。7.2工藝流程與主要構(gòu)筑物的選擇7.2.1生活飲用水處理工藝由于水源不同，水質(zhì)各異，飲用水處理系統(tǒng)的組成和工藝流程由多種多樣。以地表水作為水源時，處理工藝流程中通常包括混合、絮凝、沉淀或澄清、過濾及消毒。當原水濁度較低（一般在50度以下）、不受工業(yè)廢水污染且水質(zhì)變化不大者，可省略混凝沉淀（或沉淀）構(gòu)筑物，原水采用雙層濾料或多層濾料濾池直接過濾，也可在過濾前設(shè)一微絮凝池，稱為微絮凝過濾。直接過濾當原水濁度高，含沙量大時，為了達到預(yù)期的混凝沉淀（或澄清）效果，減少混凝劑用量，應(yīng)增設(shè)預(yù)沉池。增設(shè)預(yù)沉池受污染水源還有其他處理工藝。例如有的在常規(guī)處理工藝前增加生物預(yù)處理；有的在常規(guī)處理工藝中投加粉末活性炭等。增加生物預(yù)處理工藝生物處理與物化處理結(jié)合水廠總平面圖2.高程布置在處理工藝流程中，各構(gòu)筑物之間水流應(yīng)為重力流。兩構(gòu)筑物之間水面高差即為流程中的水頭損失，包括構(gòu)筑物本身，連接管道、計量設(shè)備等水頭損失在內(nèi)。水頭損失應(yīng)通過計算確定，并留有余地。圖7－7為圖7－6中構(gòu)筑物高程布置圖。各構(gòu)筑物之間水面高差由計算確定。1第一節(jié)概述第二節(jié)藥劑軟化法第三節(jié)離子交換基本原理第四節(jié)離子交換軟化方法與系統(tǒng)第八章軟化第一節(jié)概述一、硬度的危害導(dǎo)熱系數(shù)：1515.9卡/m2.h.℃二.水中常見溶解離子與離子關(guān)系三、軟化基本處理方法鍋爐鋼碳酸鈣垢硅酸鈣垢43.01卡/m2.h.℃2.93卡/m2.h.℃鍋爐的壓力范圍

名稱壓力范圍MPa名稱壓力范圍MPa低壓鍋爐不大于2.5超高壓鍋爐12.0～15.0中壓鍋爐30.～5.0亞臨界鍋爐16.0～20.0高壓鍋爐8.0～11.0超臨界鍋爐大于22.5二.水中常見溶解離子與離子關(guān)系陽離子：Ca2+、Mg2+

、Na+（K+）（1）水中常見溶解離子陰離子：HCO3-、SO42-、Cl-

HSiO32-

、CO32-三、軟化基本處理方法1.藥劑軟化法2.離子交換法石灰軟化法（1）反應(yīng)原理（2）特點：能除碳酸鹽硬度不能除非碳酸鹽硬度（3）石灰軟化設(shè)備與參數(shù)第二節(jié)藥劑軟化法一、離子交換樹脂的結(jié)構(gòu)特點第三節(jié)離子交換基本原理二、離子交換樹脂型號與類型三、離子交換樹脂的基本性能四、離子交換平衡五、離子交換速度六、樹脂層離子交換過程一、離子交換樹脂的結(jié)構(gòu)Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+一、離子交換樹脂的結(jié)構(gòu)特點可交換離子孔道離子交換樹脂的型號001×7活性基團代號骨架代號順序號聯(lián)接符交聯(lián)度強酸性苯乙烯型樹脂交聯(lián)度7%離子交換樹脂的類型離子交換樹脂性能1.交聯(lián)度2.含水率3.溶脹性4.密度交聯(lián)劑用量百分比每克濕樹脂含水百分數(shù)樹脂吸水或轉(zhuǎn)型產(chǎn)生的膨脹濕真密度濕視密度5.交換容量全交換容量：一定量樹脂所具有的活性基團或可交換離子的數(shù)量。mol/g。一般>4.5mol/g。樹脂交換容量比較（由大到?。喝跛嵝裕緩娝嵝裕救鯄A性＞強堿性工作交換容量：一定量樹脂在實際工作條件下可利用的交換能力，mol/L。四、離子交換平衡

2RNa+CaCl2=R2Ca+2NaCl交換再生強酸性樹脂對水中離子選擇順序條件：常溫、稀濃度Fe3+>Al3+>Ca2+>Mg2+>K+>或=NH4+>Na+>H+>Li+

離子Li+H+Na+NH4+K+Mg2+Ca2+系數(shù)0.81.02.03.03.02642強酸陽離子交換樹脂的選擇系數(shù)五、離子交換速度Ca2+Na+Na+Na+Na+Na+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+離子擴散與交換過程：1.水中離子向樹脂表面擴散，并穿過樹脂表面水膜2.水中離子在孔道中擴散到達交換位置4.樹脂離子在孔道中擴散5.樹脂離子穿過樹脂表面水膜，進入水中3.Ca2+與Na+交換樹脂表面水膜Ca2+Ca2+Na+膜擴散孔道擴散孔道擴散膜擴散六、樹脂層離子交換過程形成中的交換帶已經(jīng)形成的交換帶即工作交換帶厚度保護層厚度全飽和層正在交換的工作層含硬度的水第四節(jié)離子交換軟化方法與系統(tǒng)一、離子交換軟化方法二、離子交換軟化裝置三、離子交換軟化系統(tǒng)的選擇四、再生附屬設(shè)備一、離子交換軟化方法Na離子交換軟化法H離子交換軟化法H--Na離子交換軟化法串聯(lián)并聯(lián)二、離子交換軟化裝置離子交換系統(tǒng)（無頂壓逆流再生）離子交換軟化裝置分類離子交換裝置固定床單層床連續(xù)床雙層床混合床移動床流動床浮動床1.固定床離子交換裝置固定床順流再生固定床逆流再生固定床水再生液水再生液（1）順流再生固定床構(gòu)造進水管出水管進再生液管排再生廢液管排氣管（2）逆流再生固定床構(gòu)造進水管上配水裝置樹脂層下配水裝置中間排液管壓脂層出水口進再生液進排氣口鈉離子交換器順流、鹽耗量(g/mol)出水硬度（1/2Ca2+）μmol/L順流逆流節(jié)約（%）逆流鹽比耗順流逆流A廠109.586.720.81.55-100B廠109.68819.71.54-62C廠12474.6401.310-16<3逆流再生鹽耗量和出水水質(zhì)逆流再生固定床效果好的原因順流再生逆流再生關(guān)鍵：再生時樹脂層不亂2.浮動床進水出水進再生液再生廢液特點1.逆流再生2.清洗須在體外3.流速高4.不須頂壓5.樹脂層易亂3.流動床三、離子交換軟化系統(tǒng)的選擇1.Na離子交換軟化2.H離子交換軟化3.H--Na離子交換軟化串聯(lián)并聯(lián)低壓鍋爐用水不單獨成系統(tǒng)原水硬度高、堿度大四、再生附屬設(shè)備1.食鹽系統(tǒng)2.酸系統(tǒng)3.除二氧化碳器1.食鹽系統(tǒng)2.酸系統(tǒng)1第九章水的除鹽與咸水淡化第一節(jié)概述第二節(jié)離子交換除鹽方法與系統(tǒng)第三節(jié)電滲析法第四節(jié)反滲透與超濾第五節(jié)蒸餾法第一節(jié)概述一、水的純度概念

電阻率：1cm×1cm×1cm體積的水所測得的電阻（Ω·cm）

1.淡化水：生活及生產(chǎn)用的淡水

2.脫鹽水：含鹽量為1～5mg/l，強電解質(zhì)大部分去除（普通蒸餾水）25℃電阻率0.1～1.0×106Ω·cm

3.純水：去離子水，含鹽量為＜0.1mg／Ｌ，強電解質(zhì)絕大部分被去除，弱電解質(zhì)也去除到一定程度25℃，0.1～1.0×106Ω·cm。

４.高純水：超純水，導(dǎo)電介質(zhì)幾乎全被去除，水中膠粒，微生物，溶解氣體和有機物等亦去除到最低程度。含鹽量＜0.1mg/L，25℃，＞10×106Ω·cm二、海水淡化與水的除鹽方法海水淡化方法與能耗

淡化方法能耗（kW.h/m3）多級閃蒸法30-37反滲透法8-14電滲析法8-16冷凍法28離子交換第二節(jié)離子交換除鹽方法與系統(tǒng)一、陰離子交換樹脂的交換特性二、復(fù)床除鹽三、混合床除鹽四、離子交換雙層床五、樹脂的沾污與復(fù)蘇處理第三節(jié)電滲析法電滲析系統(tǒng)

第四節(jié)反滲透與超濾血透用純水工藝流程示意圖

混合床構(gòu)造進水進堿進酸出水中間排水排廢液進壓縮空氣1第十章水的冷卻第一節(jié)冷卻構(gòu)筑物類型第二節(jié)冷卻塔的工藝構(gòu)造第三節(jié)水冷卻的理論基礎(chǔ)一、循環(huán)冷卻系統(tǒng)1.生產(chǎn)設(shè)備中的熱交換器2.冷卻構(gòu)筑物3.循環(huán)水水泵及水池第一節(jié)冷卻構(gòu)筑物類型一、循環(huán)冷卻系統(tǒng)地表水、地下水、海水、自來水冷卻水系統(tǒng)的水源冷卻水系統(tǒng)的形式直流式冷卻水系統(tǒng)最簡單的冷卻水系統(tǒng)混合式冷卻水系統(tǒng)水溫較低且系統(tǒng)較小利用噴水池的冷卻水系統(tǒng)機械通風冷卻塔循環(huán)系統(tǒng)氣候比較干燥地區(qū)的小型系統(tǒng)應(yīng)用最廣泛的冷卻水系統(tǒng)10

水的冷卻1.水面冷卻池（1）水面面積有限的水體（2）水面面積很大的水體二、冷卻構(gòu)筑物類型2.噴水池3.冷卻塔濕式干式10

水的冷卻1.水面冷卻池2.冷卻塔5.1

水的冷卻3.濕式冷卻塔自然通風冷卻塔自然通風式冷卻塔是利用空氣自然對流來使水冷卻的，水流運動形式有噴淋、濺滴等多種.主要有進水管、出水管、分配水管、噴頭和通風百葉窗等部件組成。缺點是：占地面積大；冷卻效率低；冷卻效果不穩(wěn)定，易受風速和風向的影響，水被吹散的損失大優(yōu)點是；構(gòu)造簡單；設(shè)備投資少；運行維護方便。機械通風冷卻塔冷卻塔水系統(tǒng)通風式冷卻塔需要消耗電能，而且維護管理比較復(fù)雜。但是它的冷卻效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，適用范圍廣抽風式機械通風橫流鋼制冷卻塔逆流式機械通風冷卻塔（1）在塔內(nèi)空氣和水通過填料時的流動方向是相逆的：熱水從上向下淋灑，而空氣從下向上流動。冷卻效果比較好，橫斷面積相對較小，其缺點是配水不夠均勻，而且塔體高度較大。（1）配水系統(tǒng)（2）淋水填料（3）風機（4）風筒（5）空氣分配裝置（6）除水器（7）集水池（8）塔體5.1

水的冷卻第二節(jié)冷卻塔的工藝構(gòu)造1.冷卻塔的組成部分機械通風逆流冷卻塔（1）配水系統(tǒng)10

水的冷卻2.冷卻塔各組成部分作用與要求均勻分配熱水10

水的冷卻(1)配水管系10

水的冷卻（2）淋水填料點滴式淋水填料是冷卻塔的關(guān)鍵部分。要有大的比表面積，使水與空氣有大的接觸面積，阻力小10

水的冷卻（3）通風及空氣分配裝置風機均勻分配空氣10

水的冷卻（4）其他裝置百葉窗10

水的冷卻（4）其他裝置收水器風筒形成風的自然對流流線形，小阻力，有一定的高度。集水池塔體集水、排污、補水支撐作用。一.濕空氣的性質(zhì)（1）濕空氣的壓力

P=Pg+PqP=RT×10-3Pg=gRg×10-3Pq=gRqT×10-3Pg、Pq—干空氣和水蒸汽在其本身分壓下的密度，Kg/m3。

Rg—干空氣的氣體常數(shù)，Rg=287.145J/（Kg·K）。Rq——水蒸氣的氣體常數(shù)，Rq=461.53J/Kg·K1.濕空氣的熱力學參數(shù)第四節(jié).水冷卻的理論基礎(chǔ)（2）飽和水蒸氣分壓力

當空氣在一定溫度下，吸濕能力達到最大時，空氣中的水蒸氣處于飽和狀態(tài)。水蒸氣的分壓稱為飽和水蒸汽壓（Pq＂）。濕空氣的飽和水蒸氣分壓只與溫度有關(guān)，與大氣壓力無關(guān)。

0<Pq<Pq＂（3）絕對濕度

絕對濕度——每M3濕空氣中所含水蒸汽的質(zhì)量稱為空氣的絕對溫度。其數(shù)值等于水蒸汽在分壓Pq和濕空氣溫度T時的密度。(ρq)（4）相對濕度φ=ρq/ρq＂=Pq/Pq＂（5）含濕量在含有1kg干空氣的濕空氣混合氣體中，其所含水蒸汽的質(zhì)量x（kg）稱為濕空氣含濕量，也稱為比濕，單位為kg/kg(干空氣)（6）濕空氣的密度ρ（7）濕空氣的比熱（Csh）使總質(zhì)量為（１＋x）kg的濕空氣（包括１kg干空氣和xkg水蒸汽）溫度升高１℃所需的熱量，稱為濕空氣的比熱，用Csh表示。

Csh＝Ｃg+CqxCsh=1.00+1.84xCsh一般采用１.０５KJ/(kg·℃)（8）濕空氣的焓i濕空氣的焓等于１Kg干空氣和含濕量x公斤水蒸汽的含熱量之和。

i＝ig＋x·ig以０℃的水的熱量為零：水蒸汽的焓以兩部分組成：a.汽化熱r0=2500kJ／kgb.1kg干空氣由０℃升至θ℃所需的熱量。焓是相對的二、濕球溫度τ和水的冷卻理論極限干、濕球溫度是空氣的主要熱力學參數(shù)，干球溫度為一般溫度計測得的氣溫。測定濕球溫度時：１）紗布必須完全包住水銀球２）風速３—５m/s以上。濕球溫度代表在當?shù)貧鉁貤l件下，水可能被冷卻的最