污水的三級(jí)處理講義

污水的三級(jí)處理講義第一頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日過(guò)濾一、過(guò)濾機(jī)理1、阻力截留2、重力沉降3、接觸絮凝第二頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日第三頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日二、快濾池的構(gòu)造及工作過(guò)程（1）構(gòu)造第四頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日（2）工作過(guò)程過(guò)濾過(guò)程：第五頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日反沖洗過(guò)程：第六頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日三、濾料和承托層1、濾料要求：有足夠機(jī)械強(qiáng)度；有足夠化學(xué)穩(wěn)定性；有一定顆粒級(jí)配和適當(dāng)空隙率。2、承脫層：天然卵石或碎石第七頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日四、快濾池的沖洗目的：清除濾料中截留的污物，使濾池恢復(fù)工作能力。方法：水流沖洗。1、濾層膨脹率和沖洗強(qiáng)度（1）濾層膨脹率（2）沖洗強(qiáng)度

單位面積濾層上所通過(guò)的沖洗流量稱為沖洗強(qiáng)度。第八頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日2、配水系統(tǒng)（1）大阻力配水系統(tǒng)（2）小阻力配水系統(tǒng)第九頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日3、沖洗水的供應(yīng)沖洗水泵供給：投資省、操作麻煩，耗電大；高位水箱供給：造價(jià)高、操作簡(jiǎn)單，耗電較少。第十頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日4、排水設(shè)備及時(shí)將沖洗廢水排出，使沖洗水均勻分布在濾料面積上。第十一頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日第十二頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日五、快濾池的設(shè)計(jì)

F=Q/vF—濾池總面積m2Q—設(shè)計(jì)流量m3/hv—設(shè)計(jì)濾速m/h每個(gè)濾池面積：f=F/NN—濾池個(gè)數(shù)。第十三頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日六、管廊布置

集中布置濾池的管渠、配件及法門的場(chǎng)所稱為管廊。布置形式：第十四頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日第十五頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日第十六頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日氣浮作用：去除比重和水差不多的懸浮物質(zhì)。方法：向水中加入空氣，使空氣以高度分散的微小氣泡形式將水中懸浮顆粒載浮于水面?；緱l件：①必須向水中提供足夠量的細(xì)微氣泡；②必須使污水中的污染物質(zhì)能形成懸浮狀態(tài)；③必須使氣泡與懸浮的物質(zhì)產(chǎn)生粘附作用。有了上述這三個(gè)基本條件，才能完成浮上處理過(guò)程，達(dá)到污染物質(zhì)從水中去除的目的。第十七頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日（一）原理必要條件：污染物必須黏附在氣泡上。接觸角第十八頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日（二）氣浮設(shè)備類型1、布?xì)鈿飧≡O(shè)備(1)葉輪氣浮設(shè)備(2)射流式空氣擴(kuò)散裝置

第十九頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日第二十頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日2、加壓溶氣氣浮設(shè)備第二十一頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日（1）全部加壓溶氣氣浮第二十二頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日（2）部分加壓溶氣氣浮第二十三頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日（3）回流加壓溶氣氣浮第二十四頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日（三）壓力溶氣浮上法系統(tǒng)的組成1、壓力溶氣浮上法系統(tǒng)的組成與主要工藝參數(shù)(1)壓力溶氣系統(tǒng)壓力溶氣系統(tǒng)包括加壓水泵、壓力溶氣罐、空氣供給設(shè)備(空壓機(jī)或射流器)及其他附屬設(shè)備。加壓水泵的作用是提升污水，將水、氣以一定壓力送至壓力溶氣罐，其壓力的選擇應(yīng)考慮溶氣罐壓力和管路系統(tǒng)的水力損失二部分。第二十五頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日（1）溶氣系統(tǒng)（三）壓力溶氣浮上法系統(tǒng)的組成第二十六頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日(2)空氣釋放系統(tǒng)

由溶氣釋放裝置和溶氣水管路組成。常用的溶氣釋放裝置有減壓閥、溶氣釋放噴嘴、釋放器等。

(3)氣浮池常用的氣浮池有平流式和豎流式二種。第二十七頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日氣浮池第二十八頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日離子交換離子交換劑的分類、組成及結(jié)構(gòu)1、分類按母體材質(zhì)分為：無(wú)機(jī)和有機(jī)兩大類。按其他分類第二十九頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日2、組成和結(jié)構(gòu)第三十頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日離子交換樹脂的命名和型號(hào)1、命名2、型號(hào)離子交換產(chǎn)品的型號(hào)以三位阿拉伯?dāng)?shù)字組成，第一位數(shù)字代表產(chǎn)品的分類，第二位數(shù)字代表骨架的差異，第三位數(shù)字為順序號(hào)用以區(qū)別基因、交聯(lián)劑等的差異。第三十一頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日離子交換樹脂的性能物理性能1．外觀常用凝膠型離子交換樹脂為透明或半透明的珠體，大孔樹脂為乳白色或不透明珠體。優(yōu)良的樹脂圓球率高，無(wú)裂紋，顏色均勻，無(wú)雜質(zhì)。2．粒度一般樹脂粒徑0.3～1.2mm有效粒徑（d10）0.36～0.61，均一系數(shù)（d40/d90）為1.22～1.66。第三十二頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日

3．密度第三十三頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日4．含水率樹脂的含水率以每克樹脂（在水中充分膨脹）所含水分的百分比（約50%），樹脂的含水率相應(yīng)地反映了樹脂網(wǎng)架中的孔隙率。5．溶脹性干樹脂+水→濕樹脂6.機(jī)械強(qiáng)度7.耐熱性8.孔結(jié)構(gòu)第三十四頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日

化學(xué)性能1.再生2.酸堿性：各種樹脂在使用時(shí)都有適當(dāng)?shù)膒H值范圍。3.選擇性：樹脂對(duì)水中某種離子能優(yōu)先交換的性能稱為選擇性，選擇性大小用選擇性系數(shù)來(lái)表征。4.交換容量：表示樹脂的交換能力。第三十五頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日離子交換樹脂的選擇、保存、使用和鑒別樹脂選擇選擇樹脂時(shí)應(yīng)綜合考慮原水水質(zhì)、處理要求、交換工藝以及投資和運(yùn)行費(fèi)用等因素。樹脂保存樹脂宜在0～40℃下存放，通常強(qiáng)性樹脂以鹽型保存，弱酸樹脂以氫型保存，弱堿樹脂以游離胺型保存。樹脂使用樹脂在使用前應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)處理，以除去雜質(zhì)。最好分別用水、5％HCl、2％～4％NaOH反復(fù)浸泡清洗兩次，每次4～8h。第三十六頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日未知樹脂的鑒別操作①取未知樹脂樣品2mL，置于30mL試管中操作②加1NHCl15mL，搖1--2min，重復(fù)2--3次操作③水洗2～3次操作④加1O％CuSO4(其中含1％H2SO4)5mL，搖1min，放5min檢查淺綠色不變色操作⑤加5N氨液2mL，搖1min，水洗加1NNaOH15mL搖1min，水洗，加酚酞，水洗檢查深藍(lán)顏色不變紅色不變色結(jié)果強(qiáng)酸性陽(yáng)樹脂弱酸性陽(yáng)樹脂強(qiáng)堿性陰樹脂弱堿性陰樹脂第三十七頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日離子擴(kuò)散過(guò)程示意圖第三十八頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日離子交換工藝離子交換系統(tǒng)及應(yīng)用離子交換過(guò)程1.固定床離子交換器間歇工作過(guò)程2.連續(xù)式離子交換器工作工程第三十九頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日離子交換系統(tǒng)及應(yīng)用1.在水的軟化主要使用Na＋離子交換軟化法H＋離子交換軟化法H－Na串聯(lián)及并聯(lián)2.在除鹽中一級(jí)復(fù)床除鹽系統(tǒng)多極復(fù)床除鹽系統(tǒng)混合床除鹽系統(tǒng)3.在處理工業(yè)廢水中多級(jí)陰陽(yáng)離子交換系統(tǒng)第四十頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日離子交換過(guò)程固定床離子交換器間歇工作過(guò)程1.離子交換過(guò)程在床層穿透以前，樹脂分屬于飽和區(qū)、交換區(qū)和未用區(qū)，真正工作的只有交換區(qū)內(nèi)樹脂交換區(qū)的厚度取決于所用的樹脂、離子種類和濃度以及工作條件。

第四十一頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日2.再生（1)再生劑種類強(qiáng)酸性陽(yáng)樹脂用HCl或H2SO4等強(qiáng)酸及NaCl、Na2SO4再生；弱酸性陽(yáng)樹脂用HCl、H2SO4再生；強(qiáng)堿性陰樹脂用NaOH等強(qiáng)堿及NaCl再生，弱堿性陰樹脂用NaOH，Na2CO3、NaHCO3等再生。（2)再生劑用量樹脂的交換和再生均按等當(dāng)量進(jìn)行。理論上，再生劑可以恢復(fù)樹脂的交換容量，但實(shí)際上再生劑用量比理論值大得多。

第四十二頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日連續(xù)式離子交換器工作過(guò)程左圖為三塔式移動(dòng)床，由交換塔、再生塔和清洗塔組成。運(yùn)行時(shí)，原水由交換塔下部逆流而上，把整個(gè)樹脂層承托起來(lái)并與之交換離子。一段時(shí)間后，當(dāng)出水離子開始穿透時(shí)，停止進(jìn)水，并由塔下排水。排水時(shí)樹脂層下降(稱為落床)，由塔底排出部分已飽和的樹脂，同時(shí)浮球閥自動(dòng)打開，放入等量已再生好的樹脂。第四十三頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日膜分離法膜分離法是利用特殊的薄膜對(duì)液體中的某些成分進(jìn)行選擇性透過(guò)的方法的統(tǒng)稱。常用的膜分離方法有電滲析、反滲透、超濾等。第四十四頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日電滲析電滲析的原理與過(guò)程電滲析器的構(gòu)造電滲析的操作控制電滲析除鹽的設(shè)計(jì)計(jì)算電滲析法在廢水處理中的應(yīng)用第四十五頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日電滲析原理和工作過(guò)程

C——陽(yáng)膜A——陰膜陽(yáng)極：Cl-→Cl2↑+2e陰極：2H++2e→H2↑（氧化反應(yīng)）：H2O→H++OH-（還原反應(yīng)）：4OH-→O2↑+2H2O+4e電滲析工作原理圖

第四十六頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日電滲析器的構(gòu)造1.構(gòu)造膜堆：一對(duì)陰陽(yáng)膜和一對(duì)濃淡水隔板交替排列，組成最基本的脫鹽單元，稱為膜對(duì)。一對(duì)電極之間若干膜對(duì)組成膜堆。極區(qū)：電極、極框、電極托板、橡膠墊板。緊固裝置：壓桿、螺桿緊固。配套設(shè)備：整流器、水泵、轉(zhuǎn)子流量計(jì)等。

(1)離子交換膜

有關(guān)膜的內(nèi)容前面已有介紹，這里只強(qiáng)調(diào)組裝前對(duì)膜的處理。首先將膜放在操作溶液中浸泡24～48小時(shí)，使之與膜外溶液平衡，然后剪裁打孔。膜的尺寸大小比隔板周邊小1mm，應(yīng)比隔板水孔大1mm。電滲析停運(yùn)時(shí)，應(yīng)在電滲析器中充滿溶液，以防膜發(fā)霉變質(zhì)，或膜因干燥收縮變形甚至破裂。

第四十七頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日（2）隔板隔板放在陽(yáng)、陰膜之間，其作用一是作為膜的支撐體，使兩層膜之間保持一段距離；二是作為水流通道，使兩層膜之間的流體均勻分布，同時(shí)依靠水流的渦動(dòng)作用，減薄膜表面的滯流層，以提高凈化效果和減少耗電量。隔板上有進(jìn)出水孔、配水槽及過(guò)水道，其結(jié)構(gòu)如圖9-3所示。為了支撐膜和加強(qiáng)攪拌作用，使液體產(chǎn)生紊流，在大部分隔板的流道中，均粘貼或熱壓上一定形式的隔網(wǎng)。第四十八頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日

(3)電極

電極設(shè)在膜堆兩端，連接直流電源，作為電滲析的推動(dòng)力，通過(guò)直流電時(shí)，在電極上會(huì)發(fā)生電極反應(yīng)，要求電極耐腐蝕、導(dǎo)電性能和機(jī)械性能好。石墨、炭板和許多金屬導(dǎo)體如鉑、銅、鉛、鐵、鈦等，都可以作為電極材料。常用鉛板或石墨作陽(yáng)極，不銹鋼作陰極。(4)夾緊裝置

其作用是把圾區(qū)和膜堆組成不漏水的電滲析器整體。可采用壓板和螺栓拉緊，也可采用液壓壓緊。第四十九頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日電滲析器的組成將陰、陽(yáng)離子交換膜和隔板交替排列、再配上陰、陽(yáng)極就構(gòu)成了電滲析器。其組裝示意如圖9-4所示。

第五十頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日電滲析器的組裝方式有幾種，如圖9-5所示。

第五十一頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日電滲析法在廢水處理中的應(yīng)用

電滲析法用于廢水處理的典型實(shí)例有：(1)處理堿法造紙廢液，從濃液中回收堿，從淡液中回收木質(zhì)素；(2)從芒硝廢液中制取硫酸和氫氧化鈉；(3)從酸洗廢液中制取硫酸和沉積重金屬離子；(4)從放射性廢水中分離放射性元素，然后將其濃縮液掩埋；(5)處理電鍍廢水和廢液，含Cu2+、Ni2+、Zn2+、Cr6+等金屬離子的廢水都適宜用電滲析處理，其中含鐵廢水處理技術(shù)最為成熟，回收的NiSO4濃液可返回電鍍槽。設(shè)備投資可在2年內(nèi)收回。

第五十二頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日反滲透反滲透原理反滲透膜及其傳質(zhì)機(jī)理反滲透裝置反滲透工藝流程及操作控制反滲透法在廢水處理中的應(yīng)用舉例第五十三頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日反滲透原理用一張半透膜將淡水和某種濃溶液隔開，如圖9-7所示，該膜只讓水分子通過(guò)，而不讓溶質(zhì)通過(guò)。實(shí)現(xiàn)反滲透過(guò)程必須具備二個(gè)條件：一是必須有一種高選擇性和高透水性的半透膜；二是操作壓力必須高于溶液的滲透壓。

第五十四頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日反滲透膜及其傳質(zhì)機(jī)理反滲透膜

反滲透膜反滲透膜是一類具有不帶電荷的親水性基團(tuán)的膜，是實(shí)現(xiàn)反滲透分離的關(guān)鍵，其種類很多。目前研究得比較多和應(yīng)用比較廣的是醋酸纖維素膜(簡(jiǎn)稱CA膜)和芳香族聚酰胺膜兩種。1．醋酸纖維素膜的結(jié)構(gòu)及性能

第五十五頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日

CA膜的特性

(1)膜的方向性由于CA膜是—種不對(duì)稱膜，因此，在進(jìn)行反滲透時(shí)，必須保持表皮層與待處理的溶液或廢水接觸，而決不能倒置，否則達(dá)不到處理的目的。

(2)選擇透過(guò)性CA膜對(duì)無(wú)機(jī)電解質(zhì)和有機(jī)構(gòu)具有選擇透過(guò)性。

(3)壓密效率CA膜在壓力作用下，外觀厚度一般減少1/4～1/2，同時(shí)，透水性反對(duì)溶質(zhì)的脫除率也相應(yīng)降低，這種現(xiàn)象稱為膜的壓密效應(yīng)。

(4)膜的水解作用和生物分解作用CA膜是一種酯，易于水解，水解速率與PH值、水溫有關(guān)。第五十六頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日2.反滲透膜的透過(guò)機(jī)理

(1)氫鍵理論

這是最早提出的反滲透膜透過(guò)理論。該理論認(rèn)為，水透過(guò)膜是由于水分子和膜的活化點(diǎn)(或極性基團(tuán)，如CA膜的羥基和?；?形成氫鍵及斷開氫鍵之故。即在高壓作用下，溶液中水分子和膜表皮層活化點(diǎn)締合，原活化點(diǎn)上的結(jié)合水解離出來(lái)，解離出來(lái)的水分子繼續(xù)和下一個(gè)活化點(diǎn)締合，又解離出下一個(gè)結(jié)合水。這樣，水分子通過(guò)一連串的締合-解離過(guò)程(即氫鍵形成-斷開過(guò)程)，依次從一個(gè)活化點(diǎn)轉(zhuǎn)移到下一個(gè)活化點(diǎn)，直至離開表皮層，進(jìn)入多孔層。由于膜的多孔層含大量的毛細(xì)管水，水分子便能暢通流出膜外。由上可知，溶質(zhì)能否透過(guò)膜與表皮層厚度關(guān)系不大。換言之，只要表皮層僅含一級(jí)結(jié)合水，而又無(wú)缺陷和破洞，不管其厚薄如何，溶質(zhì)均不能透過(guò)。

根據(jù)氫鍵理論，只有適當(dāng)極性的高聚物才能作為反滲透膜材料，許多實(shí)驗(yàn)也說(shuō)明了這一結(jié)論。第五十七頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日(2)優(yōu)先吸附毛細(xì)管流理論優(yōu)先吸附--毛細(xì)管流理論把反滲透膜看作一種微細(xì)多孔結(jié)構(gòu)物質(zhì)，它有選擇吸附水分子而排斥溶質(zhì)分子的化學(xué)特性。當(dāng)水溶液同膜接觸時(shí)，膜表面優(yōu)先吸附水分子，在界面上形成一層不含溶質(zhì)的純水分于層，其厚度視界面性質(zhì)而異，或?yàn)閱畏肿訉踊驗(yàn)槎喾肿訉?。在外壓作用下，界面水層在膜孔?nèi)產(chǎn)生毛細(xì)管流，連續(xù)地透過(guò)膜，溶質(zhì)則被膜截留下來(lái)。毛細(xì)管流機(jī)理第五十八頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日反滲透裝置第五十九頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日2.管式裝置管式反滲透裝置是把膜和支撐物均制成管狀，兩者裝在一起，再將一定數(shù)量的管，以一定方式聯(lián)成一體而組成。管式裝置形式較多，可分為：?jiǎn)喂苁胶凸苁?，?nèi)壓型管式和外壓型管式等，如圖9-10所示。圖9-10管式反滲透裝置第六十頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022年，8月28日3．螺旋卷式裝置

螺旋卷式裝置的膜組件是在兩層膜中間夾一層多孔的柔性格網(wǎng)，并將它們的三邊粘合密封起來(lái)、再在下面鋪一層供廢水通過(guò)的多孔透水格網(wǎng)，然后將另一開放邊與一根多孔集水管密封聯(lián)接，使進(jìn)水與凈化水完全隔開，最后以集水管為軸，將膜葉螺旋卷緊而成。把幾個(gè)膜組件串聯(lián)起來(lái)，裝入圓筒形耐壓容器中，便組成螺旋卷式反滲透裝置。如圖9-11所示。這種裝置的膜堆密度大，結(jié)構(gòu)緊湊，但密封較困難，易堵塞，清洗不使。第六十一頁(yè)，共六十五頁(yè)，2022