《水質(zhì)與水處理概論》

水質(zhì)與水處理概論內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)市政系劉宇紅精選課件第1章水質(zhì)與水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)1.1天然水中雜質(zhì)的種類與性質(zhì)一.雜質(zhì)分類種類1.按尺寸懸浮物：尺寸較大，在水中不穩(wěn)定，易被去除。（100nm～1mm，渾濁甚至肉眼可見)膠體：尺寸較小，比表面大，帶電荷，穩(wěn)定存在于水中。（1.0nm～100nm，光照下渾濁）溶解物：真溶液狀態(tài)的離子和分子。（0.1nm～1.0nm，透明）2.按化學(xué)結(jié)構(gòu)：無機(jī)物、有機(jī)物、生物（微生物）3.按來源：天然的物質(zhì)、污染性的物質(zhì)精選課件二.各種典型水體的水質(zhì)特點(diǎn)地表水江河水湖泊水庫水

海水地下水精選課件

1.2.1水中常見污染物及來源

按污染物的污染特征分類：

1.可生物降解的有機(jī)污染物---耗氧有機(jī)污染物

2.難生物降解的有機(jī)污染物

3.無直接毒害作用的無機(jī)污染物4.有直接毒害作用的無機(jī)污染物生活污水中的主要雜質(zhì)表示：COD、BOD、TOD、TOC人工合成化合物（主要）纖維素、木質(zhì)素等植物殘?bào)w顆粒狀無機(jī)雜質(zhì)酸、堿氮、磷等營(yíng)養(yǎng)雜質(zhì)氰化物砷化物重金屬離子：汞、鎘、鉛、鉻、砷（五毒重金屬）1.2水體的污染與自凈精選課件1.2.2水體的富營(yíng)養(yǎng)化水體的富營(yíng)養(yǎng)化

由于N、P等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)輸入過量而引起的一種水體效應(yīng)。主要特征：水中藻類和水中植物過度生長(zhǎng)，引起水體及其生態(tài)的變化。產(chǎn)生富營(yíng)養(yǎng)化的因素：1.自然因素：如水流（急緩、深淺）、光照、溫度、地質(zhì)環(huán)境等。2.人為因素：①地理特征的人為改變②大量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的輸入點(diǎn)源—工業(yè)污水、生活污水的排入面源—農(nóng)業(yè)面源（施肥）、家禽養(yǎng)殖內(nèi)源—底泥營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)釋放精選課件危害1.使水味變得腥臭難聞

2.降低水的透明度

3.消耗水中的溶解氧

4.向水體中釋放有毒物質(zhì)

5.影響供水水質(zhì)并增加供水成本

6.對(duì)水生生態(tài)的影響圖片精選課件1.2.3水體的自凈1.什么是水體自凈？

污染物進(jìn)入水體后，通過物理、化學(xué)、生物的作用，使污染物濃度降低或總量減少，將水體部分或全部恢復(fù)原狀。

水體自凈按作用機(jī)制可分為三類：

①物理過程：稀釋、擴(kuò)散、揮發(fā)、沉淀等等

②化學(xué)和物理化學(xué)過程：氧化、還原、吸附、凝聚、中和等等

③生物學(xué)和生物化學(xué)過程：進(jìn)入水體中的污染物質(zhì)，特別是有機(jī)物質(zhì)，由于水中的微生物的代謝活動(dòng)而被分解氧化并轉(zhuǎn)化為無機(jī)物的過程。精選課件精選課件精選課件1.3飲用水水質(zhì)與健康一.水中的生物對(duì)人體健康的影響

細(xì)菌病毒寄生蟲藻類二.水中的化學(xué)物質(zhì)對(duì)人體健康的影響微量元素及其他無機(jī)物有機(jī)物放射性物質(zhì)消毒劑及消毒副產(chǎn)物三.水質(zhì)與地方病精選課件1.4用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)一.生活飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)制定原則

不得含有病原微生物所含化學(xué)物質(zhì)及放射性物質(zhì)不得危害人體健康感官性狀良好2.生活飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的4大類指標(biāo)微生物學(xué)指標(biāo)水的感官性狀指標(biāo)和一般化學(xué)指標(biāo)毒理學(xué)指標(biāo)放射性指標(biāo)3.我國(guó)的生活飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（GB5749-2006）精選課件二.其他用水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)

1.食品及飲料類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)

2.城市雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)

3.游泳池用水

4.工業(yè)用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)精選課件1.5污水的排放標(biāo)準(zhǔn)我國(guó)地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)將水體分為5類：Ⅰ類主要適用于源頭水，國(guó)家自然保護(hù)區(qū)；Ⅱ類主要適用于集中式生活飲用水地表水源地一級(jí)保護(hù)區(qū)、珍稀水生生物棲息地、魚蝦類產(chǎn)卵場(chǎng)、仔稚幼魚的梭餌場(chǎng)等；Ⅲ類主要適用于集中式生活飲用水地表水源地二級(jí)保護(hù)區(qū)、魚蝦類越冬場(chǎng)、洄游通道、水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)等漁業(yè)水域及游泳區(qū)；Ⅳ類主要適用于一般工業(yè)用水區(qū)及人體非直接接觸的娛樂用水區(qū)；Ⅴ類主要適用于農(nóng)業(yè)用水區(qū)及一般景觀要求水域。精選課件思考題1.天然水體中雜質(zhì)的分類2.各種天然水體的水質(zhì)特點(diǎn)3.水體富營(yíng)養(yǎng)化(eutrophication)的定義4.什么是水體自凈，結(jié)合河流的氧垂曲線描述水體的自凈過程，并說明其在污水處理中的實(shí)際意義？5.什么是水體富營(yíng)養(yǎng)化？富營(yíng)養(yǎng)化有哪些危害？6.BOD、COD、TOC、TOD7.生活飲用水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)分為哪幾類?精選課件本章參考文獻(xiàn)[1]生活飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（GB5749-2006）[2]吳薇薇,周律,邢麗貞等.再生水回用人工景觀水體優(yōu)勢(shì)藻和水華指示指標(biāo)的研究.給水排水,2007,33（增刊）:72~73.[3]張自杰,林榮忱,金儒霖主編.排水工程.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1999,6:1~44.精選課件第2章水的處理方法概論內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)市政系劉宇紅精選課件2.1主要單元處理方法2.1.1水的物理化學(xué)處理方法混凝沉淀和澄清浮選過濾膜分離吸附離子交換中和氧化與還原精選課件2.1.2水的生物處理方法

好氧處理

厭氧處理精選課件2.2反應(yīng)器的概念及其在水處理中的應(yīng)用一.反應(yīng)器的概念二.理想反應(yīng)器分類及物料在反應(yīng)器內(nèi)的流動(dòng)模型見圖2-1,有完全混合間歇式反應(yīng)器（CMB型）、完全混合連續(xù)式反應(yīng)器（CSTR型）、推流式反應(yīng)器（PF型）三種。精選課件反應(yīng)物產(chǎn)物反應(yīng)物產(chǎn)物反應(yīng)物C0產(chǎn)物(1)CMB型(2)CSTR型(3)PF型圖2-1理想反應(yīng)器圖示精選課件三.物料衡算方程

設(shè)在反應(yīng)器內(nèi)某一指定部位，任選某一物組分i，可寫出如下物料平衡式：

單位時(shí)間變化量=單位時(shí)間輸入量-單位時(shí)間輸出量+單位時(shí)間反應(yīng)量(2—1)

當(dāng)變化量為零時(shí)，稱為穩(wěn)態(tài)，即：?jiǎn)挝粫r(shí)間輸入量-單位時(shí)間輸出量+單位時(shí)間反應(yīng)量＝0精選課件容積VA的濃度CAA的反應(yīng)速率RA流量QA的進(jìn)口濃度CAi流量QA的出口濃度CA圖2-2連續(xù)攪拌反應(yīng)器

在進(jìn)口流量Q和A的進(jìn)口濃度CAi的條件下，反應(yīng)器內(nèi)的濃度總是永遠(yuǎn)為CA，而出口的濃度完全與反應(yīng)器內(nèi)的濃度一樣，也是CA。

列物料A的衡算方程：例：精選課件QCA0體積V濃度CA產(chǎn)生CA的速率=RACA的變化速率=dCAdtQCAi流量Q濃度CAi流量Q濃度CA0圖2-3物料衡算方程在V中，物料A由于化學(xué)反應(yīng)（或其他作用）有一個(gè)產(chǎn)生（或消失）的速度rA（如果按一級(jí)反應(yīng)來說，rA==kCA，k為反應(yīng)速率常數(shù)；rA根據(jù)A的產(chǎn)生或消失，即CA的增加或減少分別取正值或負(fù)值。dCAdtVdCAdt=QCAi-QCA0+VrA物料衡算方程當(dāng)濃度CA保持恒定，則上式中

值為0，物料衡算方程為：QCAi+VrA=QCA0

穩(wěn)態(tài)的物料衡算方程式dCAdt精選課件四.反應(yīng)器概念在水處理中的應(yīng)用反應(yīng)器期望的反應(yīng)器設(shè)計(jì)反應(yīng)器期望的反應(yīng)器設(shè)計(jì)快速混合器絮凝器沉淀砂濾池吸附離子交換完全混合局部完全混合的活塞流活塞流活塞流活塞流活塞流軟化加氯污泥反應(yīng)器生物濾池化學(xué)澄清活性污泥完全混合活塞流局部完全混合的活塞流活塞流完全混合完全混合及活塞流表2-1水處理工程中若干反應(yīng)器的類型精選課件2.3水處理工藝流程1.典型給水處理工藝流程（1）常規(guī)處理工藝流程原水混凝沉淀過濾消毒飲用水圖2－4典型地表水處理流程精選課件（2）預(yù)處理＋常規(guī)處理工藝預(yù)處理方法：粉末活性炭吸附法、臭氧或高錳酸氧化、生物氧化法等。受污染水源水出水清水池顆?；钚蕴繛V池過濾池沉淀池絮凝池混合裝置投粉末活性炭混凝劑圖2－5采用活性炭吸附除污染的水處理工藝系統(tǒng)精選課件（3）常規(guī)處理工藝＋深度處理深度處理方法：粒狀活性炭吸附法、臭氧—活性炭吸附聯(lián)用、化學(xué)氧化、光化學(xué)氧化法等?；炷齽┩痘旌涎b置絮凝池沉淀池過濾池顆?；钚蕴繛V池清水池出水受污染水源水臭氧接觸池臭氧圖2－6臭氧－活性炭水處理工藝系統(tǒng)精選課件2.典型污水處理工藝流程進(jìn)水格珊沉沙池初次沉淀池曝氣池二次沉淀池消毒設(shè)備出水污泥剩余污泥回流污泥圖2-7典型城市污水處理工藝流程(1)典型城市污水處理工藝流程精選課件（2）典型的焦化廢水處理流程蒸氨廢水調(diào)節(jié)池容器罐除油池冷卻塔曝氣池二次沉淀池排放江河終冷水渣油池外運(yùn)污泥濃縮池外排圖2-8典型的焦化廢水處理流程精選課件（3）典型的洗浴廢水回用處理流程原水格柵調(diào)節(jié)池混凝-沉淀池濾池生物活性炭膜濾消毒Uv中水污泥污泥圖2-9典型的洗浴廢水回用處理流程精選課件思考題1.何謂“反應(yīng)器”？2.反應(yīng)器原理用于水處理有何特點(diǎn)？3種理想反應(yīng)器的假定條件是什么？研究理想反應(yīng)器對(duì)水處理設(shè)備的設(shè)計(jì)和操作有何作用？3.為什么串聯(lián)的CSTR型反應(yīng)器比同容積的單個(gè)CSTR型反應(yīng)器效果好？4.混合與返混在概念上有何區(qū)別？5.常用的水處理方法有哪些？6.典型給水處理工藝流程；典型城市污水處理工藝流程。精選課件本章參考文獻(xiàn)[1]嚴(yán)煦世,范瑾初主編.給水工程.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1999,12:230~251.[2]張自杰,林榮忱,金儒霖主編.排水工程.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1996,6:44~47.[3]許保玖，安鼎年著.給水處理理論與設(shè)計(jì).北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1992,11:94~99.精選課件

第3章凝聚和絮凝內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)市政系劉宇紅精選課件混凝(coagulation)的定義

混凝的去除對(duì)象

膠體及部分細(xì)小的懸浮物

粒徑范圍在1nm~0.1m（有時(shí)認(rèn)為在1m）混凝目的

投加混凝劑使膠體脫穩(wěn),相互凝聚生長(zhǎng)成大礬花?；炷亩x

包括凝聚(aggregation)和絮凝(flocculation)兩個(gè)步驟,凝聚是指使膠體脫穩(wěn)并生成微小聚集體的過程,而絮凝是指使脫穩(wěn)的膠體或微小懸浮物聚結(jié)成大的絮凝體的過程?；炷^程涉及到三個(gè)方面的問題

水中膠體的性質(zhì)混凝劑在水中的水解與形態(tài)膠體與混凝劑的相互作用精選課件3.1膠體的穩(wěn)定性一.膠體的穩(wěn)定性

動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性布朗運(yùn)動(dòng)對(duì)抗重力。

聚集穩(wěn)定性膠體帶電相斥（憎水性膠體）水化膜的阻礙（親水性膠體）兩者之中,聚集穩(wěn)定性對(duì)膠體穩(wěn)定性的影響起關(guān)鍵作用。精選課件二.膠體的雙電層結(jié)構(gòu)ⅠδdⅡ膠核滑動(dòng)面ζの圖3-1膠體雙電層結(jié)構(gòu)示意

電位：決定了膠體的聚集穩(wěn)定性。

一般粘土電位＝-15~-40mV

細(xì)菌電位＝-30~-70mV精選課件

膠體的凝聚：降低靜電斥力—電位――勢(shì)壘—脫穩(wěn)—凝聚辦法：加入電解質(zhì)，但只適用于憎水性膠體三.DLVO理論3-2精選課件一.鋁鹽在水中的化學(xué)反應(yīng)

鋁鹽最有代表性的是硫酸鋁Al2(SO4)318H2O,溶于水后,立即離解鋁離子,通常是以[Al(H2O)6]3+存在.在水中,會(huì)發(fā)生下列過程。1.水解過程

配位水分子發(fā)生水解：

[Al(H2O)6]3+――[Al(OH)(H2O)5]2++H+…….

其結(jié)果是：價(jià)數(shù)降低，pH降低，最終產(chǎn)生――Al(OH)3沉淀3.2混凝機(jī)理精選課件2.縮聚反應(yīng)

－OH－發(fā)生架橋,產(chǎn)生高價(jià)聚合離子(多核羥基配合物)

……..

其結(jié)果是：電荷升高，聚合度增大同時(shí)多核羥基配合物還會(huì)繼續(xù)水解。因此,產(chǎn)物包括：未水解的水合鋁離子單核羥基配合物多核羥基配合物氫氧化鋁沉淀各種產(chǎn)物的比例多少與水解條件(水溫、pH、鋁鹽投加量)有關(guān)。精選課件二.膠體的凝聚機(jī)理目前比較公認(rèn)的凝聚機(jī)理有四個(gè)方面：壓縮雙電層作用吸附-電中和作用吸附-架橋作用網(wǎng)捕-卷掃作用精選課件（1）壓縮雙電層作用加入電解質(zhì)，形成與反離子同電荷離子，產(chǎn)生壓縮雙電層作用，使ξ電位降低，從而膠體顆粒失去穩(wěn)定性，產(chǎn)生凝聚作用。該機(jī)理認(rèn)為電位最多可降至0。因而不能解釋以下兩種現(xiàn)象：①混凝劑投加過多，混凝效果反而下降；②與膠粒帶同樣電號(hào)的聚合物或高分子也有良好的混凝效果。精選課件

3-3精選課件

（2）吸附－電中和作用（3）吸附架橋作用是指高分子物質(zhì)和膠粒，以及膠粒與膠粒之間的架橋，架橋模型示意見圖3-4。高分子絮凝劑投加后，通常可能出現(xiàn)以下兩個(gè)現(xiàn)象：①高分子投量過少，不足以形成吸附架橋；②但投加過多,會(huì)出現(xiàn)“膠體保護(hù)”現(xiàn)象，見圖3-5。

(4)網(wǎng)捕或卷掃精選課件

吸附架橋作用模型示意圖

3-43-5精選課件三.絮凝機(jī)理異向絮凝（perikineticflocculation）由布朗運(yùn)動(dòng)所引起的膠體顆粒碰撞聚集。同向絮凝（orthokineticflocculation）

由外力（水力或機(jī)械力）推動(dòng)所引起的膠體顆粒碰撞聚集。精選課件四.影響混凝效果的主要因素(1)水溫的影響(2)水的pH值的影響(3)水的堿度的影響(4)水中濁質(zhì)顆粒濃度的影響(5)水中有機(jī)污染物的影響(6)混凝劑種類與投加量的影響(7)混凝劑投加方式的影響(8)水力條件的影響精選課件3.3混凝劑一.混凝劑

種類有不少于200－300種其分類見表3-1精選課件無機(jī)鋁系硫酸鋁明礬聚合氯化鋁（PAC）聚合硫酸鋁（PAS）適宜pH：5.5~8鐵系三氯化鐵硫酸亞鐵硫酸鐵（國(guó)內(nèi)生產(chǎn)少）聚合硫酸鐵聚合氯化鐵適宜pH：5~11，但腐蝕性強(qiáng)有機(jī)人工合成陽離子型：含氨基、亞氨基的聚合物國(guó)外開始增多，國(guó)內(nèi)尚少陰離子型：水解聚丙烯酰胺（HPAM）非離子型：聚丙烯酰胺（PAM），聚氧化乙烯（PEO）兩性型：使用極少天然淀粉、動(dòng)物膠、樹膠、甲殼素等微生物絮凝劑表3-1常用混凝劑精選課件無機(jī)復(fù)合聚合物混凝劑

無機(jī)－有機(jī)復(fù)合

有機(jī)高分子絮凝劑

發(fā)展方向精選課件二.助凝劑

凡能提高或改善混凝劑作用效果的化學(xué)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(shí)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(jī)物。可投加Cl2、O3等。精選課件三.混凝劑選用原則①混凝效果好②無毒害作用③貨源充足④成本低⑤新型藥劑的衛(wèi)生許可⑥借鑒已有經(jīng)驗(yàn)

精選課件3.4混凝動(dòng)力學(xué)一.異向絮凝動(dòng)力學(xué)由布朗運(yùn)動(dòng)造成的碰撞，主要發(fā)生在凝聚階段。顆粒的碰撞速率Np＝8/(3)KTn2(3-1)n：顆粒數(shù)量濃度

：運(yùn)動(dòng)粘度凝聚速度決定于顆粒碰撞速率。Np只與顆粒數(shù)量有關(guān)，而與顆粒粒徑無關(guān)。當(dāng)顆粒的粒徑大于1m，布朗運(yùn)動(dòng)消失。

精選課件二.同向絮凝動(dòng)力學(xué)由水力或機(jī)械攪拌產(chǎn)生。其理論仍在發(fā)展之中。最初的理論基于層流的假定。層流條件下顆粒的碰撞示意見圖3-6。精選課件

ΔΔτΔx·ΔyΔΔ△θ扭轉(zhuǎn)方向圖3-7速度梯度計(jì)算圖示圖3-6層流條件下顆粒碰撞示意ΔΔ△Δx精選課件

1.層流理論

層流條件下顆粒的碰撞示意見圖6-7。顆粒的碰撞速率按下式計(jì)算：(3-2)

在被攪動(dòng)的水流中，考慮一個(gè)瞬間受煎而扭轉(zhuǎn)的隔離體，見圖3-7。設(shè)在時(shí)間內(nèi)，隔離體扭轉(zhuǎn)了角度，于是角速度為：

(3-3)精選課件

轉(zhuǎn)矩為：(3-4)

于是單位體積水所耗功率p為：(3-5)

由于，故(3-6)

精選課件

當(dāng)采用機(jī)械攪拌時(shí)，p由機(jī)械攪拌器提供。當(dāng)采用水力絮凝池時(shí)，p應(yīng)為水流本身所消耗的能量，由下式?jīng)Q定：(3-7)

則采用水力絮凝池時(shí)，(3-8)

精選課件

2.同向紊流理論

①外部施加的能量形成大渦旋；②大渦旋將能量輸送給不渦旋；③小渦旋將能量輸送給更小的渦旋；④只有尺度與顆粒尺寸相近的渦旋才會(huì)引起顆粒碰撞。（3-9）式中，紊流擴(kuò)散系數(shù)，為相應(yīng)于尺度的脈動(dòng)速度，為（3-10）故（3-11）

精選課件三.混凝過程的控制指標(biāo)用G可以來判斷混合和絮凝的程度：

混合(凝聚)過程：G＝700－1000s-1，但劇烈攪拌是為盡快分散藥劑,時(shí)間通常在10～30s,一般<2min.

絮凝過程：不僅與G有關(guān)(隨著絮凝的進(jìn)行,G值應(yīng)逐漸減小)，還與時(shí)間有關(guān)。平均G＝20－70s-1，GT＝1～104－105實(shí)際設(shè)計(jì)，采用V和T，反過來校核GT或者平均G最近采用：GTC(建議值100),C：顆粒濃度精選課件一.混凝劑的溶解和溶液配制溶解池容積W1：W1=（0.2~0.3）W2

（3-12）式中W2為溶液池容積。（3-13）式中：W2——溶液池容積，m3Q——處理的水量m3/ha——混凝劑最大投加量，mg/Lc——溶液濃度，一般取5%~20%n——每日調(diào)制次數(shù)，一般不超過3次3.5混凝過程精選課件

二.混凝劑的計(jì)量

常用的計(jì)量設(shè)備

計(jì)量泵流量計(jì)（轉(zhuǎn)子、電磁）孔口苗嘴等。精選課件三.混凝劑的投加方式（1）泵前投加（2）高位溶液池重力投加（3）水射器投加（4）泵投加精選課件

123456h578910圖3-8泵前投加1-溶解池；2-提升泵；3-溶液池；4-恒位箱；5-浮球閥；6-投藥苗嘴；7-水封箱；8-吸水管；9-水泵；10-壓水管；精選課件

325687圖3-9高位水箱溶液重力投加1-溶解池；2-溶液池；3-提升泵；4-水封箱；5-浮球閥；6-流量計(jì)；7-調(diào)節(jié)閥；8-壓力水；14123645高壓水圖3-10水射器投加1-溶液池；2-投藥箱；3-漏斗；4-水射器；5-壓水管；6-高壓水管精選課件

1-溶液池；2-計(jì)量泵；3-壓水管圖3-11計(jì)量泵投加321精選課件四.混凝劑投加量自動(dòng)控制數(shù)學(xué)模型法：需要大量的生產(chǎn)數(shù)據(jù)、涉及儀表多現(xiàn)場(chǎng)模擬試驗(yàn)法：根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果反饋到投藥，仍有一定滯后。流動(dòng)電流檢測(cè)器（SCD）：流動(dòng)電流是指膠體擴(kuò)散層中反離子在外來作用下隨流體流動(dòng)而產(chǎn)生的電流。絮凝監(jiān)測(cè)器：利用光電原理檢測(cè)水中絮凝顆粒變化精選課件五.快速混合

目的使膠體顆粒凝聚脫穩(wěn)

要求強(qiáng)烈、快速、短時(shí)六.絮凝反應(yīng)

目的促使細(xì)小顆粒有效碰撞逐漸增長(zhǎng)成大顆粒

要求

G由大小

有足夠的反應(yīng)時(shí)間精選課件3.6混凝設(shè)施一.混合設(shè)施（1）水力混合（2）水泵混合（3）管式混合（4）機(jī)械混合精選課件水泵混合投藥投加在水泵吸水口或管上?；旌闲Ч?，節(jié)省動(dòng)力，各種水廠均可用，常用于取水泵房靠近水廠處理構(gòu)筑物的場(chǎng)合，兩者間距不大于150m。管式混合

管式靜態(tài)混合器：流速不宜小于1m/s，水頭損失不小于0.3~0.4m，簡(jiǎn)單易行，見圖3-12。擴(kuò)散混合器是在管式孔板混合器前加一個(gè)錐形帽，錐形帽夾角90°。順流方向投影面積為進(jìn)水管總截面面積的1/4，開孔面積為進(jìn)水管總截面面積的3/4，流速為1.0~1.5m/s，混合時(shí)間2~3s。管節(jié)長(zhǎng)度不小于500mm。水頭損失約0.3~0.4，直徑在DN200~DN1200，見圖3-13。

精選課件

圖3-12管式靜態(tài)混合器圖3-13擴(kuò)散混合器藥劑原水管道管道單元混合體靜態(tài)混合器原水原水管投藥套管塑料管孔板錐帽擋板支架精選課件

機(jī)械混合在池內(nèi)安裝攪拌裝置，攪拌器可以是槳板式、螺旋槳式或透平式，速度梯度700~1000s-1，時(shí)間10~30s以內(nèi)，優(yōu)點(diǎn)是混合效果好，不受水質(zhì)影響，缺點(diǎn)是增加機(jī)械設(shè)備，增加維修工作。精選課件

二.絮凝設(shè)施水力絮凝反應(yīng)設(shè)施隔板絮凝池折板絮凝池柵條（網(wǎng)格）絮凝池穿孔旋流絮凝池機(jī)械絮凝反應(yīng)設(shè)施其他形式的絮凝池

精選課件1.隔板絮凝池隔板絮凝池

往復(fù)式（見圖3-14）回轉(zhuǎn)式（見圖3-15）隔板絮凝池的水頭損失由局部水頭和沿程水頭損失組成。往復(fù)式總水頭損失一般在0.3~0.5m，回轉(zhuǎn)式的水頭損失比往復(fù)式的小40％左右。隔板絮凝池特點(diǎn)：構(gòu)造簡(jiǎn)單、管理方便，但絮凝效果不穩(wěn)定，池子大。適應(yīng)大水廠。

精選課件

圖3-14往復(fù)式隔板絮凝池19.7m22.0m進(jìn)水接沉淀池2.8m接沉淀池進(jìn)水管進(jìn)水管圖3-15回轉(zhuǎn)式隔板絮凝池

精選課件

①流速：起端0.5-0.6m/s,末端0.2-0.3m/s段數(shù)：4~6段;②轉(zhuǎn)彎處過水?dāng)嗝娣e為廊道過水?dāng)嗝娣e的1.2~1.5倍；③絮凝時(shí)間：20~30min；④隔板間距：不小于0.5m，池底應(yīng)有0.02~0.03坡度直徑不小于150mm的排泥管；

⑤各段的水頭損失，總水頭損失隔板絮凝池的設(shè)計(jì)參數(shù)：精選課件

通常采用豎流式，它將隔板絮凝池的平板隔板改成一定角度的折板。折板波峰對(duì)波谷平行安裝稱“同波折板”，波峰相對(duì)安裝稱“異波折板”。與隔板式相比，水流條件大大改善，有效能量消耗比例提高，但安裝維修較困難，折板費(fèi)用較高。其示意圖見圖3-16與圖3-17。2.折板絮凝池精選課件

圖3-16單通道折板絮凝池剖面示意進(jìn)水出水進(jìn)水出水（）（）（a）同波折板（b）異波折板精選課件

圖3-17多通道折板絮凝池示意AA水流向上水流向下出水進(jìn)水ⅢⅡⅠ平面圖進(jìn)水A-A剖面折板精選課件

網(wǎng)格、柵條絮凝池設(shè)計(jì)成多格豎井回流式。每個(gè)豎井安裝若干層網(wǎng)格或柵條，各豎井間的隔墻上、下交錯(cuò)開孔，進(jìn)水端至出水端逐漸減少，一般分3段控制。前段為密網(wǎng)或密柵，中段為疏網(wǎng)或疏柵，末段不安裝網(wǎng)、柵。網(wǎng)格（柵條）絮凝池的示意圖見圖3-18。3.網(wǎng)格、柵條絮凝池精選課件

圖3-18網(wǎng)格（或柵條）絮凝池平面示意圖（圖中數(shù)字表示網(wǎng)格層數(shù)）進(jìn)水平面布置（2）網(wǎng)格（3）柵條下面進(jìn)出水上面進(jìn)出水水流向上水流向下精選課件

網(wǎng)格絮凝池效果好，水頭損失小，絮凝時(shí)間較短，但還存在末端池底積泥現(xiàn)象，小數(shù)水廠發(fā)現(xiàn)網(wǎng)格上滋生藻類、堵塞網(wǎng)眼現(xiàn)象。其設(shè)計(jì)參數(shù)見表3-2。

網(wǎng)格和柵條絮凝池在不斷完善和發(fā)展之中，絮凝池宜與沉淀池合建，一般布置成兩組并聯(lián)形式。每組設(shè)計(jì)水量一般為1.0～2.5萬m3/d之間。精選課件表3-2柵條、網(wǎng)格絮凝池主要設(shè)計(jì)參數(shù)

絮凝池型1絮凝池分段柵條縫隙或網(wǎng)格孔眼尺寸（mm）板條寬度（mm）豎井平均流速（m/s）過柵或過網(wǎng)流速（m/s）豎井之間孔洞流訴（m/s)柵條或間格構(gòu)件布設(shè)層數(shù)（層）/層距（cm）絮凝時(shí)間（mm）流速梯度（s-1）柵條絮凝池前段（安放密柵格）50500.12～0.140.25～0.300.30～0.20≥16/603～570～100中段（安裝疏柵條）80500.12～0.140.22～0.250.20～0.15≥8/603～540～60末段（不安放柵條）0.10～0.140.10～0.144～510～20網(wǎng)格絮凝池前段（安放密網(wǎng)格）80×80350.12～0.140.25～0.300.30～0.20≥16/60～703～570～100中段（安裝疏網(wǎng)格）100×100350.12～0.140.22～0.350.20～0.15≥16/60～703～540～50末段（不安放網(wǎng)格）0.10～0.140.10～0.144～510～20精選課件

由若干方格組成。分格數(shù)一般不少于6格。流速逐漸減小，G也相應(yīng)減小以適應(yīng)絮凝體形成，孔口流速宜取0.6～1.0m/s，末端流速宜取0.2～0.3m/s。絮凝時(shí)間15～25min。穿孔旋流絮凝池的平面示意圖見圖3-19。穿孔旋流絮凝池的優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)單，施工方便，造價(jià)低，可用于中、小型水廠或與其他形式的絮凝池組合應(yīng)用。

4.穿孔旋流絮凝池精選課件

圖3-19穿孔旋流絮凝池平面示意圖上面進(jìn)水下面進(jìn)水精選課件

機(jī)械絮凝池的剖面示意見圖3-20。攪拌器有漿板式和葉輪式，按攪拌軸的安裝位置分水平軸式和垂直軸式。第一格攪拌強(qiáng)度最大，而后逐步減小，G值也相應(yīng)減小，攪拌強(qiáng)度決定于攪拌器轉(zhuǎn)速和槳板面積。

機(jī)械絮凝池精選課件

圖3-20機(jī)械絮凝池剖面示意進(jìn)水進(jìn)水接沉淀池接沉淀池（）（）（）水平軸式；（）垂直軸式漿板；2-葉輪；3-旋轉(zhuǎn)軸；4-隔墻精選課件

水流對(duì)槳板的阻力就是槳板施于水的推力，在dA微面積上水流阻力阻力dFi所耗功率，即槳板施于水的功率：

式中：，為水流旋轉(zhuǎn)線速度，為槳板旋轉(zhuǎn)角速度，為旋轉(zhuǎn)半徑因此（1）功率計(jì)算精選課件

第塊槳板克服水的阻力所耗功率：

設(shè)每根旋轉(zhuǎn)軸在不同旋轉(zhuǎn)半徑上裝相同數(shù)量的槳板，則每根旋轉(zhuǎn)軸全部槳板所耗功率：每根旋轉(zhuǎn)軸所需電動(dòng)機(jī)功率：精選課件

①絮凝時(shí)間10~15分。②池內(nèi)一般設(shè)3～4擋攪拌機(jī)。③攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速按葉輪半徑中心點(diǎn)線速度計(jì)算確定，線速度第一擋0.5m/s逐漸減小至末擋的0.2m/s。④槳板總面積宜為水流截面積的10～20％，不宜超過75％，槳板長(zhǎng)度不大于葉輪半徑的75％，寬度宜取10～30cm。

（3）優(yōu)缺點(diǎn)機(jī)械絮凝池的優(yōu)點(diǎn)是調(diào)節(jié)容易，效果好，大、中、小水廠均可，但維修是問題。（2）設(shè)計(jì)參數(shù)精選課件

每種形式的絮凝池各有其優(yōu)缺點(diǎn)。不同形式的絮凝池組合應(yīng)用可以相互補(bǔ)充，取長(zhǎng)補(bǔ)短。往復(fù)式和回轉(zhuǎn)式隔板絮凝池在豎向組合是常用方式之一，穿孔旋流與隔板絮凝池也往往組合應(yīng)用。不同形式絮凝池配合使用，效果良好，但設(shè)備形式增多，應(yīng)根據(jù)具體情況決定。不同形式絮凝池組合應(yīng)用精選課件1、目前，比較公認(rèn)的凝集機(jī)理有哪四個(gè)方面?2、根據(jù)快速混合的原理，混合設(shè)施主要有哪四類？3、混凝的定義4、異向混凝5、同向混凝6、ζ電位、壓縮雙電層7、速度梯度G8、復(fù)合混凝劑9、試敘述脫穩(wěn)和凝聚的原理10、鋁鹽和鐵鹽作為混凝劑在水處理過程中發(fā)揮的三種作用本章思考題精選課件11、混凝法主要用于去除水中哪些污染物？12、膠體顆粒表面帶電的原因是什么？13、影響水的混凝的主要因素有哪些？14、水的混凝對(duì)水力條件的要求是什么？15、混合和絮凝反應(yīng)同樣都是解決攪拌問題，它們對(duì)攪拌的要求有何不同？為什么？16、混凝藥劑的選用應(yīng)遵循哪些原則？17、什么叫助凝劑？助凝劑按投加的目的劃分為哪幾類？精選課件本章參考文獻(xiàn)[1]嚴(yán)煦世,范瑾初主編.給水工程.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1999,12:251~285.[2]上海市政設(shè)計(jì)院主編.《給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)》（第3冊(cè)、第5冊(cè)）.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1986.[3]上海市基本建設(shè)委員會(huì)編.《室外給水設(shè)計(jì)規(guī)范》（GBJ13—86），1997.[4]陸柱，蔡蘭坤，陳中興等編著.水處理藥劑.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2002,3:3~5，15~100.精選課件第4章沉淀內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)市政系劉宇紅精選課件沉淀與澄清

(Sedimentation,orsettlingandClarification)原理

利用顆粒與水的密度之差,比重>1,下沉;比重<1,上浮分類

自由沉淀：離散顆粒、在沉淀過程中沉速不變（沉砂池、初沉池前期）

擁擠沉淀：顆粒濃度大，相互間發(fā)生干擾，分層（高濁水、二沉池、污泥濃縮池）絮凝沉淀：絮凝性顆粒，在沉淀過程中沉速增加（初沉池后期、二沉池前期、給水混凝沉淀）

壓縮沉淀：顆粒間相互擠壓，下層顆粒間的水在上層顆粒的重力下擠出，污泥得到濃縮。精選課件

一.雜質(zhì)顆粒在水中的自由沉降假設(shè)沉淀的顆粒是球形，其所受到的重力為：

(4-1)

所受到的水的阻力：(4-2)

CD與顆粒大小、形狀、粗造度、沉速有關(guān)。

4.1雜質(zhì)顆粒在靜水中的沉降精選課件

根據(jù)牛頓第二定律可知：(4-3)

達(dá)到重力平衡時(shí)，加速度為零，令式（4-3）左邊為零，加以整理，得沉速公式：

（4-4）

精選課件

CD與Re有關(guān)，見圖4-1。1010101010.40.1阻力系數(shù)CDC=24/ReC=10/Re雷諾數(shù)Re圖4-1CD與Re的關(guān)系（球型顆粒）10-2-31010-1110102103451010106精選課件

當(dāng)Re<1時(shí)：呈層流狀態(tài)(4-5)斯篤克斯公式：(4-6)

1.斯篤克斯公式精選課件

當(dāng)1000<Re<25000時(shí)，呈紊流狀態(tài)，CD接近于常數(shù)0.4代入（4-5）得牛頓公式：（4-7）

3.當(dāng)1<Re<1000時(shí)，屬于過渡區(qū)，CD近似為（4-8）代入得阿蘭公式：（4-9）2.牛頓公式精選課件二.雜質(zhì)顆粒在靜水中的擁擠沉降1．沉降過程分析

如圖4-2，整個(gè)沉淀筒中可分為清水、等濃度區(qū)、變濃度區(qū)、壓實(shí)區(qū)等四個(gè)區(qū)。精選課件

CtC0HHtH∞∞H

濃度Ct

CtABCDabcdt1t∞t時(shí)間t(b)(c)(d)(e)H0Ht交界面a'C04-2精選課件4.2平流沉淀池一.理想沉淀池理論理想沉淀池的基本假設(shè)：①顆粒處于自由沉淀狀態(tài)，顆粒的沉速始終不變。②水流沿水平方向流動(dòng)，在過水?dāng)嗝嫔?，各點(diǎn)流速相等，并在流動(dòng)過程中流速始終不變。③顆粒沉到底就被認(rèn)為去除，不再返回水流中。理想沉淀池的工作情況見圖4-4。精選課件

圖4-3理想沉淀池工作狀態(tài)沉淀區(qū)出水區(qū)進(jìn)水區(qū)污泥區(qū)ⅠⅢⅡ精選課件

原水進(jìn)入沉淀池,在進(jìn)水區(qū)被均勻分配在A-B截面上其水平流速為：

考察頂點(diǎn),流線III：正好有一個(gè)沉降速度為u0的顆粒從池頂沉淀到池底,稱為截留速度。

u≥u0的顆粒可以全部去除,u<u0的顆粒只能部分去除對(duì)用直線Ⅲ代表的一類顆粒而言,流速和沉速都與沉淀時(shí)間有關(guān)（4-13）（4-14）令（4-13）和（4-14）相等,代入（4-12）得：

（4-15）精選課件

（4-16）一般稱為“表面負(fù)荷”或“溢流率”。表面負(fù)荷在數(shù)值上等于截留速度，但含義不同。由圖4-3分析沉速為ui的顆粒的去除率：（4-17）

q精選課件

根據(jù)相似關(guān)系得：（4-18）同理得：（4-19）將式（4-18）和（4-19）代入（4-17）得特定顆粒去除率：

（4-20）

將（4-16）代入（4-20）得：

(4-21)

精選課件

結(jié)論：

（1）顆粒在理想沉淀池的沉淀效率只與表面負(fù)荷有關(guān)，而與其它因素（如水深、池長(zhǎng)、水平流速、沉淀時(shí)間）無關(guān)。（2）E一定，越大，表面負(fù)荷越大，或q不變但E增大。與混凝效果有關(guān)，應(yīng)重視加強(qiáng)混凝工藝。（3）一定，增大A，可以增加產(chǎn)水量Q或增大E。當(dāng)容積一定時(shí)，增加A，可以降低水深――“淺池理論”。精選課件

所有能夠在沉淀池中去除的，沉速小于uo的顆粒的去除率為：（4-22）沉速大于和等于u0的顆粒全部下沉去除率為（1-p0），因此理想沉淀池的總?cè)コ蕿椋海?-23）

式中p0—沉速小于u0的顆粒重量占所有顆粒重量的百分率。理想沉淀池的總?cè)コ示x課件

1.基本結(jié)構(gòu)平流式沉淀池分為進(jìn)水區(qū)、沉淀區(qū)、存泥區(qū)、出水區(qū)4部分。

1)進(jìn)水區(qū)進(jìn)水區(qū)的作用是使流量均勻分布在進(jìn)水截面上，盡量減少擾動(dòng)。一般做法是使水流從絮凝池直接流入沉淀池，通過穿孔墻將水流均勻分布在沉淀池的整個(gè)斷面上，見圖4-9。為使礬花不宜破碎，通常采用穿孔花墻V<0.15-0.2m/s，洞口總面積也不宜過大。

四.平流沉淀池的基本結(jié)構(gòu)精選課件

2)沉淀區(qū)沉淀區(qū)的高度一般約3～4m，平流式沉淀池中應(yīng)減少紊動(dòng)性，提高穩(wěn)定性。紊動(dòng)性指標(biāo)為雷諾數(shù)，(4-25)

穩(wěn)定性指標(biāo)為弗勞德數(shù)，(4-26)

能同時(shí)降低雷諾數(shù)和提高弗勞德數(shù)的方法只能是降低水力半徑R，措施是加隔板，使平流式沉淀池L/B>4,L/H>10，每格寬度應(yīng)在3～8m不宜大于15m。精選課件圖4-9穿孔墻12

圖4-10出水口布置

1-出水堰2-非淹沒式孔口精選課件

3)出水區(qū)通常采用：溢流堰（施工難），淹沒孔口（容易找平）見圖4-10?？卓诹魉僖藶?.6～0.7m/s，孔徑20～30mm，孔口在水面下15cm，水流應(yīng)自由跌落到出水渠。為了不使流線過于集中，應(yīng)盡量增加出水堰的長(zhǎng)度，降低流量負(fù)荷。堰口溢流率一般小于500m3/md，目前我國(guó)增加堰長(zhǎng)的辦法如圖4-11。

精選課件圖4-11增加出水堰長(zhǎng)度的措施出水支渠出水支渠精選課件

4)存泥區(qū)及排泥措施泥斗排泥：靠靜水壓力1.5–2.0m，下設(shè)有排泥管，多斗形式，可省去機(jī)械刮泥設(shè)備（池容不大時(shí)）穿孔管排泥：需存泥區(qū)，池底水平略有坡度以便放空。機(jī)械排泥：帶刮泥機(jī)，池底需要一定坡度，適用于3m以上虹吸水頭的沉淀池，當(dāng)沉淀池為半地下式時(shí)，用泥泵抽吸。還有一種單口掃描式吸泥機(jī)，無需成排的吸口和吸管裝置。沿著橫向往復(fù)行走吸泥。

精選課件

1)沉淀池實(shí)際水流狀況對(duì)沉淀效果的影響主要為短流的影響，產(chǎn)生的原因有：

(1)進(jìn)水的慣性作用；

(2)出水堰產(chǎn)生的水流抽吸；

(3)較冷或較重的進(jìn)水產(chǎn)生的異重流；

(4)風(fēng)浪引起的短流；

(5)池內(nèi)存在的導(dǎo)流壁和刮泥設(shè)施等

2)凝聚作用的影響。由于實(shí)際沉淀池的沉淀時(shí)間和水深所產(chǎn)生的絮凝過程均影響了沉淀效果，實(shí)際沉淀池也就偏離了理想沉淀池的假定條件。2.影響平流式沉淀池沉淀效果的因素精選課件

設(shè)計(jì)平流沉淀池的主要控制指標(biāo)是表面負(fù)荷或停留時(shí)間。應(yīng)根據(jù)原水水質(zhì)、沉淀水質(zhì)要求、水溫等設(shè)計(jì)資料、運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)確定。停留時(shí)間一般采用1～3h。華東地區(qū)水源一般采用1～2h。低溫低濁水源停留時(shí)間往往超過2h。

3.平流沉淀池的工藝設(shè)計(jì)精選課件

1)各參數(shù)間關(guān)系(4-27)

(4-28)

(4-29)精選課件

2)第一種設(shè)計(jì)計(jì)算方法（實(shí)驗(yàn)計(jì)算方法）

①根據(jù)沉淀實(shí)驗(yàn)結(jié)果選取u0

，用uo=Q/A可以計(jì)算得到沉淀池的面積A；②選取沉淀時(shí)間t和沉淀池的水平流速v，用L=vt可以得到沉淀池的長(zhǎng)度L；③用公式B=A/L得到B；④用公式H=Qt/A得到H；精選課件

3)第二種計(jì)算方法（經(jīng)驗(yàn)計(jì)算方法）

①根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取平流式沉淀池的沉淀時(shí)間t，得到其體積V=Qt

②選取沉淀池的深度H，用公式A=V/H得到沉淀池的面積A；

③選取沉淀池的水平流速v，用L=vt可以得到沉淀池的長(zhǎng)度L；

④用公式B=A/L得到B；精選課件

4)其它參數(shù)平流式沉淀池的放空排泥管直徑，根據(jù)水力學(xué)中變水頭放空容器公式計(jì)算：（4-30）當(dāng)渠道底坡度為零時(shí)，渠道起端水深可根據(jù)下式計(jì)算：（4-31）

式中Q—沉淀池的流量，m3/s；

g—重力加速度9.81m/s2；

B—渠道寬度，m。精選課件

一.沉淀原理由沉淀效率公式可知：在原體積不變時(shí)，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(dòng)，顆粒沉于斜管底部，而后自動(dòng)下滑。斜板（管）沉淀池的沉淀面積明顯大于平流式沉淀池，因而可提高單位面積的產(chǎn)水量或提高沉淀效率。4.3斜板、斜管沉淀池精選課件

二.分類有異向流、同向流、橫向流三種，目前在實(shí)際工程中應(yīng)用的是異向流斜板（管）沉淀池，其結(jié)構(gòu)見圖4-12。精選課件圖4-12斜管沉淀池示意清水區(qū)斜管區(qū)配水區(qū)積泥區(qū)500穿孔排泥管穿孔集水管絮疑池Ⅱ-Ⅱ剖面精選課件

三.優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：

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(diǎn)：

1.由于停留時(shí)間短，其緩沖能力差；

2.對(duì)混凝要求高；

3.維護(hù)管理較難，使用一段時(shí)間后需更換斜板（管）精選課件

四.設(shè)計(jì)計(jì)算

1.沉淀池面積A

（4-32）選定表面負(fù)荷（2.5~3.0mm/s），計(jì)算得到面積A。

2.沉淀池總高度

H=h1+h2+h3+h4+h5

（4-33）式中：h1為超高0.3m，h2為清水層高度1.2mh3為自身高度0.866m，h4為配水區(qū)高度1.5mh5為污泥斗高度0.8m精選課件

澄清池將絮凝和沉淀過程綜合于一個(gè)構(gòu)筑物完成,主要依靠活性泥渣層達(dá)到澄清目的。當(dāng)脫穩(wěn)雜質(zhì)隨水流與泥渣層接觸時(shí)被阻留下來使水獲得澄清的現(xiàn)象,稱為接觸絮凝。

在原水中加入較多絮凝劑,并適當(dāng)降低負(fù)荷,經(jīng)過一段時(shí)間,便能形成泥渣層,常用于給水處理。澄清池分為泥渣懸浮型和泥渣循環(huán)型兩種。4.4澄清池精選課件

一.澄清池的工作原理二.機(jī)械攪拌澄清池機(jī)械攪拌澄清池的構(gòu)造如圖4~14所示

精選課件438109111252671放空、排泥進(jìn)水出水排泥

圖4-14機(jī)械攪拌澄清池剖面泥示意圖1-進(jìn)水管；2-三角配水槽；3-透氣管；4-投藥管；5-攪拌槳；6-提升葉輪；7-集水槽8-出水管；9-泥渣濃縮室；10-排泥閥；11-放空管；12-排泥罩；13-攪拌軸；Ⅰ-第一絮凝室；Ⅱ-第二絮凝室；Ⅲ-導(dǎo)流室；Ⅳ-分離室ⅠⅡⅢⅣ5Q5Q13Q清水區(qū)4Q精選課件

機(jī)械攪拌澄清池的設(shè)計(jì)要點(diǎn)：①清水區(qū)上升流速為0.8~1.1mm/s；②水在澄清池內(nèi)總的停留時(shí)間可采用1.2~1.5h；③葉輪提升流量為進(jìn)水流量的3~5倍；④原水進(jìn)水管、三角配水槽的水流流速分別為1m/s、0.4m/s；⑤第一絮凝室的容積：第二絮凝室的容積（含導(dǎo)流室）：分離室為2：1：7,第二絮凝室與導(dǎo)流室的水流流速一般為40~60mm/S；⑥直徑大于6m時(shí)用6~8條集水槽,直徑小于6m時(shí)用4~6條集水槽精選課件

機(jī)械攪拌澄清池的優(yōu)點(diǎn)：①處理效果好，穩(wěn)定；②適用于大、中水廠

機(jī)械攪拌澄清池的缺點(diǎn)：①維修維護(hù)工作量較大；②啟動(dòng)時(shí)有時(shí)需人工加土和加大加藥量。精選課件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?？棵}沖方式進(jìn)水，懸浮層發(fā)生周期性的收縮和膨脹，見圖4~15。

脈沖澄清池的特點(diǎn)如下：

(1)有利于顆粒和懸浮層接觸；

(2)懸浮層污泥趨于均勻。

(3)還可以防止顆粒在池底沉積

(4)處理效果受水量、水質(zhì)、水溫影響較大；

(5)構(gòu)造復(fù)雜。三．脈沖澄清池精選課件

最高水位最低水位懸浮層32146587

圖4-15采用真空泵脈沖發(fā)生器的澄清池的剖面圖

1-進(jìn)水室；2-真空泵；3-進(jìn)氣閥；4-進(jìn)水管

5-水位電極；6-集水槽；7-穩(wěn)流板；8-配水管精選課件4.5水中造粒定義原理自我造粒型流化床精選課件4.6輻流沉淀池輻流式沉淀池直徑16～100m，池周水深1.5～3.0m,機(jī)械排泥,池底坡度不小于0.05,見圖4-16。為使布水均勻,設(shè)穿孔擋板,穿孔率10％～20％.精選課件

圖4-16輻流沉淀池工藝圖排泥總管進(jìn)水桁架精選課件設(shè)計(jì)要求

1.D/H有效=6～122.池底坡度

3.機(jī)械刮泥、靜水壓力排泥（圓形）無機(jī)械刮泥、靜水壓力排泥（正方形）

4.進(jìn)、出水有三種布置方式

(1)中心進(jìn)水，周邊出水：輻流式

(2)周邊進(jìn)水，中心出水：向心式

(3)周邊進(jìn)水，周邊出水

5.刮泥機(jī)旋轉(zhuǎn)角度：1～1.5m/min（周邊線速）

6.穿孔擋板開孔面積為擋板處池?cái)嗝婷娣e的10～20%精選課件

設(shè)計(jì)計(jì)算1.每座沉淀池表面積A1與池徑D

（4-34）（4-35）2.有效水深h2（4-36）3.污泥量W（與平流式相同）4.污泥區(qū)容積（4-37）

（4-38）精選課件

（4-39）

5.總高度（H）和周邊處的高度（Hˊ）（4-40）其中：h1為超高，h2為有效水深，h3為緩沖高度層，

h4為底坡落差，h5為污泥斗高度。

（4-41）精選課件4.7氣浮氣浮的基本原理氣浮的分類與特點(diǎn)氣浮法在廢水處理中的應(yīng)用精選課件

1.基本概念利用高度分散的微小氣泡作為載體粘附于廢水中的懸浮污染物，使其浮力大于重力和阻力，從而使污染物上浮至水面，形成泡沫，然后用刮渣設(shè)備自水面刮除泡沫，實(shí)現(xiàn)固液或液液分離的過程稱為氣浮。懸浮顆粒與氣泡粘附的原理：水中懸浮固體顆粒能否與氣泡粘附主要取決于顆粒表面的性質(zhì)。親水性與疏水性可用氣、液、固三相接觸時(shí)形成的接觸角大小來解釋。在氣、液、固三相接觸時(shí)，固、液界面張力線和氣液張力線之間的夾角稱為潤(rùn)濕接觸角以θ表示。精選課件2.投加化學(xué)藥劑對(duì)氣浮效果的促進(jìn)作用(1)投加表面活性劑維持泡沫的穩(wěn)定性(2)利用混凝劑脫穩(wěn)(3)投加浮選劑改變顆粒表面性質(zhì)精選課件3.氣浮的分類與特點(diǎn)根據(jù)氣泡產(chǎn)生的方式氣浮法分為：電解氣浮法散氣氣浮法溶氣氣浮法加壓溶氣氣浮：全溶氣流程、部分溶氣流程、回流加壓溶氣流程。精選課件本章思考題1.什么叫自由沉淀、擁擠沉淀和絮凝沉淀？2.理想沉淀池應(yīng)符合哪些條件？根據(jù)理想沉淀?xiàng)l件，沉淀效率與池子深度、長(zhǎng)度和表面積關(guān)系如何？3.影響平流沉淀池沉淀效果的主要因素有哪些？沉淀池縱向分格有何作用？4.沉淀池表面負(fù)荷和顆粒截留沉速關(guān)系如何？?jī)烧吆x有何區(qū)別？5.平流沉淀池進(jìn)水為什么要采用穿孔隔墻？出水為什么往往采用出水支渠？6.斜管沉淀池的理論根據(jù)是什么？7.澄清池的基本原理和主要特點(diǎn)是什么？

精選課件本章參考文獻(xiàn)[1]嚴(yán)煦世,范瑾初主編.給水工程.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1999,12:285~312.[2]上海市政設(shè)計(jì)院主編.《給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)》（第3冊(cè)、第5冊(cè)）.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1986.[3]上海市基本建設(shè)委員會(huì)編.《室外給水設(shè)計(jì)規(guī)范》（GBJ13—86），1997.精選課件

第5章過濾

云霞

市政工程系

精選課件

5.1慢濾池和快濾池一、慢濾池

濾速低：0.1~0.3m/h

慢濾池是最早出現(xiàn)的用于水處理的過濾設(shè)備，能有效地去除水的色度、嗅和味。由于慢濾池占地面積大、操作麻煩、寒冷季節(jié)時(shí)其表層容易冰凍，在城鎮(zhèn)水廠中使用的慢濾池逐漸被快濾池所代替。精選課件

二、快濾池濾速：5~10m/h構(gòu)造

工作過程由過濾與反沖洗兩部分組成。

過濾周期:

工作周期：從過濾開始到?jīng)_洗結(jié)束的一段時(shí)間稱為快濾池的工作周期。濾池的工作周期為12~24h。精選課件

三、現(xiàn)代慢濾池

表5-1現(xiàn)代慢濾池的適用的進(jìn)水條件與出水水質(zhì)適用的進(jìn)水條件出水水質(zhì)細(xì)菌的去除效率顆粒物去除效率濁度10ntu以下；總大腸菌類10~1000個(gè)/100mL；藻類不太多；10000人以下的給水處理小于1.0ntu總大腸菌類<1個(gè)/100mL細(xì)菌總數(shù)99%能去除逗號(hào)弧菌(Vibriocomma)2.7~7m99%7~12m99.9%較大顆粒99%~99.9%精選課件

5.2顆粒濾料一、基本要求

足夠的機(jī)械強(qiáng)度；足夠的化學(xué)穩(wěn)定性；能就地取材、價(jià)廉；具有一定的顆粒級(jí)配和孔隙率。二、濾料粒徑級(jí)配濾料粒徑級(jí)配：濾料中各種粒徑顆粒所占的重量比例。

1.表示方法：

（1）有效粒徑和不均勻系數(shù)；（2）最大粒徑、最小粒徑和不均勻系數(shù)。精選課件

常用的數(shù)據(jù)見表5-2。表5-2濾料級(jí)配與濾速類別濾料組成濾速（m/h）強(qiáng)制濾速（m/h）粒徑（mm）不均勻系數(shù)K80厚度（mm）單層石英砂濾料dmax=1.2dmin=0.5<2.07008~1010~14雙層濾料無煙煤dmax=1.8dmin=0.8<2.0300~40010~1414~18石英砂dmax=1.2dmin=0.5<2.0400三層濾料無煙煤dmax=1.6dmin=0.8<1.745018~2020~25石英砂dmax=0.8dmin=0.5<1.5230重質(zhì)礦石dmax=0.5dmin=0.25<1.770精選課件

2.濾料篩選方法

例1：見教材P130例題

例2：篩分試驗(yàn)記錄見表5-3.表5-3篩分試驗(yàn)記錄篩孔（mm）留在篩上的砂量通過該號(hào)篩的砂量質(zhì)量（g）%質(zhì)量（g）%2.3620.80.4199.299.61.65118.49.2180.890.40.99140.620.3140.270.10.58985.042.555.227.60.24643.421.711.85.90.2089.24.62.61.3篩底盤2.61.3––合計(jì)200100精選課件

篩分方法：見下圖，大粒徑（d>1.54）顆粒約篩除13.0%，小粒徑（d<0.44）顆粒約篩除19.0%。精選課件

三、濾料的孔隙率和表面積

1.孔隙率（孔隙度）：?jiǎn)挝惑w積濾層中孔隙的體積。測(cè)定方法：取一定量的濾料，在105℃下烘干稱重，并用比重瓶測(cè)出其密度。然后放入過濾筒中，用清水過濾一段時(shí)間后，量出濾層體積，則孔隙率為式中，G——烘干后的濾料,g；

——濾料的密度，g/cm3；

V——濾料層的堆積體積，cm3。2.濾料的表面積

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5.3快濾池的運(yùn)行一、出水水質(zhì)的一般狀況濾后水水質(zhì)在過濾周期開始時(shí)一般較差，如果周期延長(zhǎng)足夠的時(shí)間，在過濾末期水質(zhì)也會(huì)下降。重視初濾水：

二、濾層內(nèi)雜質(zhì)分布規(guī)律

1.雜質(zhì)分布規(guī)律：

2.濾層的含污能力：在一個(gè)過濾周期內(nèi)，如果按整個(gè)濾層計(jì)，單位體積濾料中的平均含污量，單位g/cm3、kg/m3。

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3.提高濾層含污能力的途徑：

（1）采用多層濾料濾池：接近理想濾料濾池，最常見為雙層和三層濾見圖