PAGE1PAGE7《水處理工程》第一篇水與廢水物化處理的原理與工藝主要參考書(shū)：顧夏聲等：《水處理工程》第一版，清華大學(xué)出版社，1985嚴(yán)煦世、范瑾初編著：《給水工程》第四版，中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1999張自杰等編著：《排水工程》第四版，中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2000GeorgeTchobanoglous,FranklinL.BurtonandH.DavidStensel:WastewaterEngineering,treatmentdisposalandreuse,Fourthedition,Metcalf&Eddy,Inc.,（清華大學(xué)出版社影印，2002年8月）RonaldL.Droste:TheoryandPracticeofWaterandWastewaterTreatment,JohnWiley&Sons,Inc.,1997《環(huán)境工程手冊(cè)》之《水污染防治卷》，張自杰等，高等教育出版社，1996緒論水資源循環(huán)與特點(diǎn)一、中國(guó)水資源特點(diǎn)人均占有量少淡水總量在全世界占第6位。但人均占有量只有2340m3/人年（以12億人口計(jì)），世界平均水準(zhǔn)的1/4，占88位。空間分布不均81％的水資源分布在長(zhǎng)江流域及其以南東南地區(qū)降水量可達(dá)1600mm，造成澇災(zāi)西北地區(qū)降水只有500mm，少的地區(qū)不到200mm年內(nèi)及年際變化大60－80％降水集中在夏季，7，8，9月；年際變化差3－6倍（大時(shí)）許多地區(qū)缺水嚴(yán)重三北（西北、華北、東北）和沿海（青島、大連）在640個(gè)城市中，300多個(gè)城市缺水。二、水資源的自然循環(huán)與社會(huì)循環(huán)三、水處理工程的任務(wù)給水工程：取水――給水處理――配水針對(duì)不同的水源水水質(zhì)，經(jīng)處理后滿足工農(nóng)業(yè)和生活的對(duì)水質(zhì)與水量的要求。排水工程：廢水收集（來(lái)源于生活、工業(yè)和農(nóng)業(yè)）――廢水處理――排放或回用第2節(jié)水污染現(xiàn)狀及來(lái)源一、水污染現(xiàn)狀污水處理率低：污水排放排放量接近400億m3。工業(yè)廢水處理率約80％，達(dá)標(biāo)排放的只有60％城市污水處理率<15％90％以上的城市水域受到污染，特別嚴(yán)重的水系：三河：淮河、海河、遼河湖泊富營(yíng)養(yǎng)化嚴(yán)重：滇池、巢湖（安徽）、太湖（江蘇）50％左右地下水水質(zhì)受到污染50％以上的重點(diǎn)城鎮(zhèn)飲用水源不符合標(biāo)準(zhǔn)二、水污染來(lái)源1．工業(yè)污染源2.生活污染源3.養(yǎng)殖業(yè)4.面污染源：污染物性質(zhì)與水質(zhì)指標(biāo)污染物性質(zhì)按化學(xué)物質(zhì)分：有機(jī)物無(wú)機(jī)物按物理形態(tài)大小分：懸浮物膠體溶解性2．廢水水質(zhì)指標(biāo)1)物理性質(zhì)：色，溫度，SS2)化學(xué)性質(zhì)：pH、有機(jī)物、溶解性固體、有毒物、N、P有機(jī)物：綜合指標(biāo)：BOD、COD、TOD（總需氧量）單項(xiàng)指標(biāo)3)生物學(xué)指標(biāo)：細(xì)菌總數(shù)、大腸菌數(shù)水污染原因1．人口增加和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的壓力：2．粗放型發(fā)展模式3.面源污染嚴(yán)重4．污水處理率偏低，大量污水直接排放5．環(huán)境意識(shí)淡薄、環(huán)境管理薄弱、環(huán)境執(zhí)法力度不夠6.排污收費(fèi)等經(jīng)濟(jì)政策未能起到對(duì)治污的刺激作用7.歷史欠帳太多，資金投入嚴(yán)重不足五、水污染防止戰(zhàn)略對(duì)策與保障措施戰(zhàn)略對(duì)策：1．加快城市廢水處理廠的建設(shè)步伐，實(shí)施廢水資源化2．盡快實(shí)現(xiàn)從末端治理向源頭控制的的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)移，大力推行清潔生產(chǎn)3．從單純的點(diǎn)污染源治理轉(zhuǎn)向點(diǎn)源、內(nèi)源和面源的流域綜合綜合治理4．切實(shí)保護(hù)飲用水源地，提高飲用水安全性保障措施：1.嚴(yán)格以法治水，制定并實(shí)施有效的法律、規(guī)章、制度2.完善水的管理體系，改變“多龍管水”的現(xiàn)象3.加大水污染治理投資4.采取有利于水污染防治的經(jīng)濟(jì)政策第3節(jié)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)回顧歷史，改善的方向：注重水的外觀、預(yù)防傳染病―去除重金屬――去除微量有機(jī)物內(nèi)分泌紊亂物質(zhì)。有關(guān)的內(nèi)分泌紊亂物質(zhì)的提出始于90年代初野生動(dòng)物學(xué)者的會(huì)議上。96年美國(guó)開(kāi)始食品、飲用水中內(nèi)分泌紊亂物的篩控方法研究。然后歐洲經(jīng)濟(jì)協(xié)力開(kāi)發(fā)組織開(kāi)始研究。97年日本，定出被懷疑的物質(zhì)67,包括：（1）殺蟲(chóng)劑、除草劑，45種；（2）工業(yè)原料，有機(jī)氯化合物；（3）副產(chǎn)物，如二惡英。國(guó)際上：有現(xiàn)代意義的飲用水標(biāo)準(zhǔn)是在本世紀(jì)初在美國(guó)出現(xiàn)――《公共衛(wèi)生署飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》1914年，只針對(duì)細(xì)菌數(shù)量由此大大減少了傷寒病死亡的人數(shù)。到1962年期間，有過(guò)修訂，但主要是針對(duì)化學(xué)物質(zhì)、生物學(xué)指標(biāo)和感官指標(biāo)1974年通過(guò)了《安全飲用水法》（Safedrinkingwateract），1975年頒布了《國(guó)家暫行飲用水基本規(guī)則》（NationalInterimprimarydrinkingwaterregulations）――美國(guó)飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)上的里程碑增加了6種有機(jī)物的限制1979年修改《國(guó)家暫行飲用水基本規(guī)則》1986年提出了《安全飲用水法修正案》（SafeDrinkingWaterActAmendments）《暫行規(guī)定》《國(guó)家飲用水基本規(guī)定》（NationalPrimaryDrinkingWaterRegulations）提出了達(dá)到該標(biāo)準(zhǔn)的最佳可行技術(shù)（Bestavailabletechnology）。以后，不斷改進(jìn)，增加限制有機(jī)物的種類。美國(guó)等的情況代表了國(guó)際上先進(jìn)水平水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展趨勢(shì)。有機(jī)物指標(biāo)的數(shù)目超過(guò)了水質(zhì)指標(biāo)總數(shù)的2/3，特別是消毒副產(chǎn)物項(xiàng)目的增加。國(guó)內(nèi)情況：1956年制訂了第1個(gè)「生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（試行）」，16項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)1976年項(xiàng)目修訂增加到23項(xiàng)1986年「――――」GB5749-85共35項(xiàng)，關(guān)于有機(jī)物指標(biāo)只有6項(xiàng)2001年6月新標(biāo)準(zhǔn)[生活飲用水衛(wèi)生規(guī)范]工業(yè)與其它用水標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)用水標(biāo)準(zhǔn)其它：游泳、漁業(yè)、灌溉廢水排放標(biāo)準(zhǔn)地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)首次發(fā)布1983年第1次修訂1988年第2次修訂1999年GHZB1-1999，2000年1月1日起實(shí)施。分成基本項(xiàng)目和特定項(xiàng)目特定項(xiàng)目適用于地表水域特定污染物的控制。共計(jì)75項(xiàng)，其中基本項(xiàng)目31項(xiàng)，以控制湖泊水庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化為目的的特定項(xiàng)目4項(xiàng)以控制地表水I，II，III類水域有機(jī)化學(xué)物質(zhì)為目的的特定項(xiàng)目40項(xiàng)。水體分類：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水源地一級(jí)保護(hù)區(qū)、珍貴魚(yú)類保護(hù)區(qū)、魚(yú)蝦產(chǎn)卵區(qū)III類主要適用于集中式生活飲用水水源地二級(jí)保護(hù)區(qū)、一般魚(yú)類保護(hù)區(qū)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(lè)用水區(qū)V類主要適用于農(nóng)業(yè)用水區(qū)及一般景觀要求區(qū)域污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)原有標(biāo)準(zhǔn)：GB8978－88污染物分成兩類：I類（9項(xiàng)）：對(duì)人體健康產(chǎn)生長(zhǎng)遠(yuǎn)影響，不允許稀釋，一律執(zhí)行嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)II類（20項(xiàng)）：長(zhǎng)遠(yuǎn)影響小于I類針對(duì)排放區(qū)域和新建、現(xiàn)有，執(zhí)行不同的標(biāo)準(zhǔn)。修訂標(biāo)準(zhǔn)：GB8978－1996頒布，98年1月1日開(kāi)始實(shí)施。I類：增加到了13項(xiàng)II類：增加到了56項(xiàng)目仍按排放區(qū)域不同執(zhí)行不同的標(biāo)準(zhǔn)。行業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)第4節(jié)水處理方法和工藝流程簡(jiǎn)介一、給水處理（一）給水處理的基本方法去除水中的懸浮物：混凝、澄清、沉淀、過(guò)濾、消毒變革水中溶解物質(zhì)：減少、調(diào)整如軟化、除鹽、水質(zhì)穩(wěn)定降低水溫：冷卻去除微量有機(jī)物常規(guī)處理工藝以沒(méi)有受到污染的地面水源為生活飲用水水源時(shí)：原水－混凝－沉淀－過(guò)濾－消毒－飲用水以去除濁度、滿足衛(wèi)生學(xué)標(biāo)準(zhǔn)。地面水源水質(zhì)：雜質(zhì)多、含鹽量較低。工業(yè)用除鹽水：濾過(guò)水－陽(yáng)離子交換－陰離子交換――除鹽水（三）其它水處理工藝高濁度水處理工藝低溫第濁水處理工藝微污染水處理工藝富營(yíng)養(yǎng)化湖泊水處理工藝（四）熱點(diǎn)問(wèn)題與發(fā)展方向有機(jī)污染物特別是80年代以后，對(duì)有機(jī)物的污染特別關(guān)注。已發(fā)現(xiàn)在給水水源中有機(jī)物種類在2000種以上；飲用水中有700多種。美國(guó)確立了117種優(yōu)先控制有機(jī)物。我國(guó)也確定了12類，58種。病原微生物：新的病原微生物：如賈第蟲(chóng)（GiardiaLamblia）、隱孢子蟲(chóng)等。管網(wǎng)水二次污染：細(xì)菌繁殖――水質(zhì)變差、管道堵塞水處理技術(shù)的發(fā)展方向：加強(qiáng)微量有機(jī)物去除：加強(qiáng)常規(guī)處理增加預(yù)處理（如生物預(yù)處理）增加后處理（如活性炭吸附、化學(xué)氧化）開(kāi)發(fā)新技術(shù)（如膜技術(shù)）加強(qiáng)消毒：防止各種致病微生物的影響消毒副產(chǎn)物的問(wèn)題：替代氯的其它消毒技術(shù)管網(wǎng)水二次污染控制：二、廢水處理（一）基本處理方法物理法：沉淀、氣浮、篩網(wǎng)化學(xué)法：處理溶解性物質(zhì)或膠體中和、吹脫、混凝、消毒3．生物處理方法：好氧、厭氧（二）城市污水處理一般流程預(yù)處理：Preliminarytreatment一級(jí)處理：Primarytreatment二級(jí)處理：Secondarytreatment三級(jí)或深度處理：Tertiaryoradvancedtreatment深度處理一般以污水回收、再用為目的。BOD去除率SS去除率一級(jí)處理20－4050－70二級(jí)處理75－9575－95存在問(wèn)題：基建與運(yùn)行費(fèi)用高，占地大，剩余污泥產(chǎn)量大，管理麻煩，不能除去氮磷。發(fā)展方向：低耗高效處理技術(shù)：天然處理厭氧處理技術(shù)深度處理與再生利用技術(shù)污泥處理技術(shù)傳統(tǒng)污水系統(tǒng)的變革（三）工業(yè)廢水處理根據(jù)水質(zhì)不同、處理程度工藝而異。一般大多以生物處理為主，但常有前處理（調(diào)節(jié)、氣浮除油、中和）根據(jù)需要有后處理：混凝、過(guò)濾、活性炭吸附重要課題：難降解有機(jī)物工業(yè)廢水的治理技術(shù)，如農(nóng)藥廢水、造紙廢水、染料廢水等。

第二章混凝混凝的去除對(duì)象混凝可去除的顆粒大小是膠體及部分細(xì)小的懸浮物，是一種化學(xué)方法。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。水處理中主要雜質(zhì)：粘土（50nm-4m）細(xì)菌（0.2m-80m）病毒（10nm-300nm）蛋白質(zhì)（1nm-50nm）、腐殖酸1637年我國(guó)開(kāi)始使用明礬凈水1884年西方才開(kāi)始使用混凝過(guò)程涉及到三個(gè)方面的問(wèn)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膠體的性質(zhì)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。二、膠體的雙電層結(jié)構(gòu)動(dòng)電位電位：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三、DLVO理論膠體的穩(wěn)定性和凝聚可由兩膠粒間的相互作用和距離來(lái)評(píng)價(jià)。由下列兩方面的力決定：靜電斥力：ER－1/d2范德華引力：EA－1/d6（有些認(rèn)為是1/d2或1/d3）由此可畫(huà)出兩者的綜合作用圖。另一方面，膠體的布朗運(yùn)動(dòng)能量Eb＝1.5kTk：波茲曼常數(shù)，T：溫度Eb<Emax（勢(shì)壘）膠體距離x<oa,凝聚（一次凝聚）x>oa，穩(wěn)定（二次凝聚除外）以上稱為DLVO理論。只適用于憎水性膠體。德加根（derjaguin）、蘭道（Landon）(蘇聯(lián)，1938年獨(dú)立提出〕伏維（Verwey）、奧貝克（Overbeek）（荷蘭，1941年獨(dú)立提出）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第3節(jié)水的混凝機(jī)理與過(guò)程一、鋁鹽在水中的化學(xué)反應(yīng)鋁鹽最有代表的是硫酸鋁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(guò)程。1．水解過(guò)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（多核羥基絡(luò)合物）……..其結(jié)果是：電荷升高，聚合度增大同時(shí)多核羥基絡(luò)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絡(luò)合物多核羥基絡(luò)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)。二、混凝機(jī)理水的混凝現(xiàn)象比較復(fù)雜。至今尚未有統(tǒng)一認(rèn)識(shí)。凝聚（Coagulation）、絮凝（Flocculation）混凝：包括兩者1．壓縮雙電層根據(jù)DLVO理論，加入電解質(zhì)對(duì)膠體進(jìn)行脫穩(wěn)。電解質(zhì)加入――與反離子同電荷離子――壓縮雙電層――電位――穩(wěn)定性――凝聚電位＝0，等電狀態(tài)，實(shí)際上混凝不需要電位＝0，只要使Emax=0即可，此時(shí)的電位稱為臨界電位。示例：河川到海洋的出口處，由于海水中電解質(zhì)的混凝作用，膠體脫穩(wěn)凝聚，易形成三角洲。叔采－哈代法則可以適用，即：凝聚能力離子價(jià)數(shù)6但該理論不能解釋：1）混凝劑投加過(guò)多，混凝效果反而下降；2）與膠粒帶同樣電號(hào)的聚合物或高分子混凝效果好。這些都與膠粒的吸附力有關(guān)，絕非只來(lái)源于靜電力，還來(lái)源于范得華力、氫鍵及共價(jià)鍵力（多出現(xiàn)在有聚合離子或高分子物質(zhì)存在時(shí)）。2．吸附-電性中和這種現(xiàn)象在水處理中出現(xiàn)的較多。指膠核表面直接吸附帶異號(hào)電荷的聚合離子、高分子物質(zhì)、膠粒等，來(lái)降低電位。這一點(diǎn)與第1條機(jī)理不同。在鋁鹽混凝劑的過(guò)程中，水解的多核羥基絡(luò)合物主要起吸附電性中和作用。在水處理中由水合的Al3+產(chǎn)生的單純的壓縮雙電層作用甚微。3．吸附架橋指高分子物質(zhì)和膠粒，以及膠粒與膠粒之間的架橋高分子投量過(guò)少，不足以形成吸附架橋，但投加過(guò)多，會(huì)出現(xiàn)“膠體保護(hù)”現(xiàn)象。4．網(wǎng)捕或卷掃金屬氫氧化物在形成過(guò)程中對(duì)膠粒的網(wǎng)捕小膠粒與大礬花發(fā)生接觸凝聚―――澄清池中發(fā)生的現(xiàn)象根據(jù)以上機(jī)理，可以解釋在不同pH條件下，鋁鹽可能產(chǎn)生的混凝機(jī)理。pH<3簡(jiǎn)單的水合鋁離子起壓縮雙電層作用pH=4－5多核羥基絡(luò)合物起吸附電性中和pH=6.5-7.5多核羥基絡(luò)合物起吸附電性中和；氫氧化鋁起吸附架橋、網(wǎng)捕天然水體一般pH=6.5-7.8三、混凝過(guò)程凝聚（coagulation）帶電荷的水解離子或高價(jià)離子壓縮雙電層或吸附電中和――電位――脫穩(wěn)――凝聚，生長(zhǎng)成約d=10特點(diǎn)：劇烈攪拌，瞬間完成在混合設(shè)備中完成2．絮凝（flocculation）高聚合物的吸附架橋脫穩(wěn)膠粒――生長(zhǎng)成大礬花d=0.6-1.2mm特點(diǎn)：需要一定時(shí)間，攪拌從強(qiáng)弱在絮凝中設(shè)備完成第4節(jié)混凝劑和助凝劑一、混凝劑種類有不少于200－300種。分類：無(wú)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(yáng)離子型：含氨基、亞氨基的聚合物國(guó)外開(kāi)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(shù)膠、甲殼素等微生物絮凝劑發(fā)展方向：無(wú)機(jī)復(fù)合聚合物混凝劑：聚合硫酸鋁鐵（PFAS）、聚合氯化鋁鐵（PFAC）、聚合硫酸氯化鐵（PFSC）、聚合硫酸氯化鋁（PASC）、聚合鋁硅（PASi）、聚合鐵硅（PFSi）、聚合硅酸鋁（PSA）、聚合硅酸鐵（PSF）無(wú)機(jī)－有機(jī)復(fù)合：聚合鋁/鐵-聚丙烯酰胺、聚合鋁/鐵-甲殼素、聚合鋁/鐵-天然有機(jī)高分子、聚合鋁/鐵-其它合成有機(jī)高分子有機(jī)高分子絮凝劑：陽(yáng)離子有機(jī)化合物天然改性高分子絮凝劑：無(wú)毒易降解，如甲殼素等多功能絮凝劑：絮凝、緩蝕阻垢、殺菌滅藻微生物絮凝劑二、助凝劑可以參加混凝，也可不參加混凝。1．酸堿類：調(diào)整水的pH，如石灰、硫酸等加大礬花的粒度和結(jié)實(shí)性：如活化硅酸（SiO2nH2O）、骨膠、高分子絮凝劑氧化劑類：破壞干擾混凝的物質(zhì)，如有機(jī)物。如投加Cl2、O3等第5節(jié)混凝動(dòng)力學(xué)顆粒間的碰撞是混凝的首要條件――混凝動(dòng)力學(xué)一、異向絮凝由布朗運(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)KTn2n：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(wú)關(guān)。當(dāng)顆粒的粒徑大于1m，布朗運(yùn)動(dòng)消失。二、同向絮凝由水力或機(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。碰撞速率N0＝4/3n2d3Gd：顆粒粒徑G＝U/Z(速度梯度)（相鄰兩流層的速度增量）可由水流所耗功率p來(lái)計(jì)算。p＝G：剪切應(yīng)力p：?jiǎn)挝惑w積流體所耗功率，W/m3按照牛頓定律＝G(1/s)(1943年發(fā)明的理論，甘布公式)：動(dòng)力粘度，Pasp：水流所耗功率，W/m3水力攪拌時(shí)pV＝gQh（由水流本身能量消耗提供）水流體積V＝QT：運(yùn)動(dòng)粘度，m2/sh：水頭損失，mT：水流在混凝設(shè)備中的停留時(shí)間但存在問(wèn)題：層流假設(shè)基于紊流理論的顆粒碰撞機(jī)率計(jì)算？微渦旋理論G增加碰撞機(jī)率增加絮凝效果增加但破碎程度也增加。此現(xiàn)象尚未很好從理論上得到描述。三、混凝控制指標(biāo)用G可以來(lái)判斷混合和絮凝的程度：混合（凝聚）過(guò)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(guò)程：不僅與G有關(guān)，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(guò)來(lái)校核GT或者平均G最近采用：GTC（建議值100），C：顆粒濃度混凝影響因素主要包括：水溫、水化學(xué)特性、雜質(zhì)性質(zhì)和濃度、水力條件（前面已有敘述）一、水溫低溫，混凝效果差，原因是：無(wú)機(jī)鹽水解吸熱溫度降低，粘度升高――布朗運(yùn)動(dòng)減弱膠體顆粒水化作用增強(qiáng)，妨礙凝聚二、pH及堿度視混凝劑品種而異。無(wú)機(jī)鹽水解，造成pH下降，影響水解產(chǎn)物形態(tài)。根據(jù)水質(zhì)、去除對(duì)象，最佳pH范圍也不同。需堿度來(lái)調(diào)整pH，堿度不夠時(shí)需要投加石灰。三、水中雜質(zhì)濃度雜質(zhì)濃度低，顆粒間碰撞機(jī)率下降，混凝效果差。對(duì)策：1）加高分子助凝劑2）加粘土3）投加混凝劑后直接過(guò)濾四、混凝效果的評(píng)價(jià)燒杯試驗(yàn)（Jartest）第7節(jié)混凝設(shè)備一、混凝劑的配制與投配一般采用液體投加的方式。1．投配流程：藥劑－溶解池－溶液池－計(jì)量設(shè)備－投加設(shè)備－混合設(shè)備－2．劑量與投加方式計(jì)量：流量計(jì)（轉(zhuǎn)子、電磁）、孔口、計(jì)量泵投加方式：泵前投加，虹吸投加，水射器投加，泵投加3．投加量自動(dòng)控制最佳投加量：既定水質(zhì)目標(biāo)的最小混凝劑投加量一般采用混凝攪拌試驗(yàn)，確定最佳混凝劑投加量，然后進(jìn)行人工調(diào)節(jié)。自動(dòng)控制方法：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(lái)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)水中絮凝顆粒變化二、混合設(shè)備水泵混合：投藥投加在水泵吸水口或管上。管式混合：管式靜態(tài)混合器、擴(kuò)散混合器，混合時(shí)間2－3秒機(jī)械混合：攪拌三、絮凝設(shè)備隔板絮凝池：由往復(fù)式和回轉(zhuǎn)式兩種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。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)大水廠設(shè)計(jì)參數(shù)：流速：起端0.5-0.6m/s，末端0.2-0.3m/s段數(shù)：4－6段絮凝時(shí)間：20－30分隔板間距：不大于0.5m折板絮凝池：通常采用豎流式，與隔板式相比，水流條件大大改善，有效能量消耗比例提高，絮凝時(shí)間10－15分但安裝維修較困難，折板費(fèi)用較高機(jī)械絮凝池：漿板式和葉輪式水平軸式和垂直軸式調(diào)節(jié)容易，效果好，大、中、小水廠均可但維修是問(wèn)題。穿孔旋流不同形式的組合第8節(jié)混凝的應(yīng)用一、給水處理以地面水為水源時(shí)，去除濁度和細(xì)菌。經(jīng)混凝沉淀后一般濁度小于10度二、廢水處理1．工業(yè)廢水：用于處理一些特殊的廢水，脫色、去除懸浮物等印染廢水處理：適用于含顏料、分散染料、水溶性分子量較大的等染料廢水處理。混凝劑的選擇與染料種類有關(guān)，需做混凝試驗(yàn)。可以單獨(dú)用無(wú)機(jī)混凝劑，也可和有機(jī)高分子絮凝劑聯(lián)用。例：某針織廠廢水TOC為50－60mg/L，pH值為7.5。采用PAC混凝劑，投加量為140mg/L時(shí)，TOC去除率為68％。含油廢水處理：乳化油顆粒小、表面帶電荷，加混凝劑，壓縮雙電層。通常采用混凝氣浮工藝。例：蘭州煉油廠廢水加PAC采用二級(jí)氣浮原水含油50-100mg/L投加PAC50mg/L一級(jí)氣浮出水，油20－30mg/LPAC30mg/L二級(jí)氣浮出水，油15－20mg/L肉類加工廠廢水處理：例：某肉類加工廠屠宰廢水COD為670mg/L，用聚合硫酸鐵處理后，COD去除率在77％以上。混凝優(yōu)點(diǎn)：上馬快、投資省、效果好，但運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)高，沉渣多2．廢水深度處理與回用如：1）加利福尼亞州橘子縣21世紀(jì)水廠再生水回灌地下化學(xué)澄清化學(xué)澄清汽提中和過(guò)濾活性炭消毒反滲透煅燒生化處理出水石灰沉渣空氣CO2回灌地下37850m3/d18925m3/d56775m3/d2）南非納米比亞的首都溫德和克：世界上第一座將城市污水再生水直接用作飲用水源3．改善污泥脫水性能

第三章沉淀與澄清(Sedimentation,orsettlingandClarification)第1節(jié)沉淀原理與分類一、原理利用顆粒與水的密度之差，比重>1，下沉比重<1，上浮沉淀工藝簡(jiǎn)單，應(yīng)用極為廣泛，主要用于去除100um以上的顆粒給水處理――混凝沉淀，高濁預(yù)沉廢水處理――沉砂池（去除無(wú)機(jī)物）初沉池（去除懸浮有機(jī)物）二沉池（活性污泥與水分離）二、分類自由沉淀：離散顆粒、在沉淀過(guò)程中沉速不變（沉砂池、初沉池前期）絮凝沉淀：絮凝性顆粒，在沉淀過(guò)程中沉速增加（初沉池后期、二沉池前期、給水混凝沉淀）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）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。第2節(jié)自由沉淀(discreteparticlesettling)一、顆粒沉速公式（Stokes’law）假設(shè)沉淀的顆粒是球形所受到的重力為F1=1/6d3(p-l)g所受到的水的阻力F2=CDlu2/2d2/4CD與顆粒大小、形狀、粗造度、沉速有關(guān)。平衡時(shí)：F1＝F2可得到沉速(terminalvelocity)計(jì)算公式（對(duì)球形顆粒）：對(duì)于非球形顆粒：：形狀系數(shù)CD與Re有關(guān)。Re<1,CD=24/Re：水的動(dòng)力粘度，Pas該公式難以反映實(shí)際，因?yàn)閷?shí)際中顆粒大小不一，不是球形。但可以了解u的影響因素。此外，一般d難以測(cè)定，在層流區(qū)，顆粒太小。可以通過(guò)測(cè)定u，算出d（注意是名義上的）。二、顆粒沉淀實(shí)驗(yàn)t=0t=0t=tih在ti時(shí)，從底部取樣，測(cè)定Ci計(jì)算tiui=h/tiCipi=Ci/C0pi：沉速小于ui的顆粒占全部顆粒的比重p－u曲線（顆粒粒度分布曲線）ppu=h/t4.顆粒去除率在t0時(shí)，uu0的顆粒全部去除u<u0的顆粒部分去除hi/h=uit0/(u0t0)=u/u0通過(guò)實(shí)驗(yàn)可繪制以下曲線：E-t曲線E－u曲線（與水深無(wú)關(guān)）中部取樣法：P=(C0-C)/C0*100%三、理想沉淀池假設(shè)：顆粒為自由沉淀水流水平流動(dòng)，在過(guò)水?dāng)嗝嫔希鼽c(diǎn)流速相等。顆粒到底就被去除。水平流速v=Q/(h0B)B:池寬考察頂點(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。uu0的顆粒可以全部去除u<u0的顆粒只能部分去除去除率為E＝ui/u0=ui/(Q/A)q=Q/A=u0表面負(fù)荷或溢流率對(duì)于顆粒沉速小于u0的顆粒來(lái)講，去除率為E＝ui/u0=ui/(Q/A)由上式可知，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(wú)關(guān)。(Hazen理論,1904年）但實(shí)際沉淀池是偏離理想沉淀池。從上式反映以下兩個(gè)問(wèn)題：1）E一定，ui越大，表面負(fù)荷越大，或q不變但E增大。ui與混凝效果有關(guān)，應(yīng)重視加強(qiáng)混凝工藝。2）ui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――“淺層理論”。第3節(jié)絮凝沉淀(flocculentsettling)一、特點(diǎn)在沉淀過(guò)程中，顆粒變大，沉淀變大。懸浮物的去除率不僅與沉速有關(guān)，而且與深度，時(shí)間有關(guān)。無(wú)理論描述公式，只能通過(guò)沉淀實(shí)驗(yàn)預(yù)測(cè)沉淀效果。二、沉淀實(shí)驗(yàn)沉淀柱高度＝實(shí)際沉淀池深度1）在時(shí)間ti，不同深度測(cè)Ci2)計(jì)算各深度處的顆粒去除百分率p＝(C0-Ci)/C0*100%3）繪制去除百分率等值線4）計(jì)算顆粒去除率方法1：按自由沉淀來(lái)類推（參考圖16－9）方法2：中部取樣法P＝（C0-C）/C0*100%C：h/2處的濃度三、沉淀效率、表面負(fù)荷和停留時(shí)間之間的關(guān)系要求一定的去除率設(shè)計(jì)停留時(shí)間和表面負(fù)荷假定不同的水力停留時(shí)間t計(jì)算總?cè)コ蔖得出相應(yīng)的表面負(fù)荷q繪制三者之間的關(guān)系曲線注意：曲線與水深有關(guān)。停留時(shí)間停留時(shí)間表面負(fù)荷沉淀效率第4節(jié)擁擠沉淀(Hindered(Zone)settling)一、特點(diǎn)發(fā)生在SS濃度較高的情況分層沉淀，出現(xiàn)清水－渾水交接面出現(xiàn)4個(gè)區(qū)，參見(jiàn)圖16－2。A：清水區(qū)B：等濃度區(qū)（與原水顆粒濃度相同）或稱受阻沉降層顆粒沉速等于界面（1－1面）沉降速度，等速下降（Vs）C：變濃度區(qū)顆粒濃度由小變大D：壓實(shí)區(qū)顆粒沉速?gòu)拇蟥D―小懸浮物緩慢下沉是這一區(qū)內(nèi)懸浮物緩慢壓實(shí)過(guò)程界面（2－2面）以一定速度上升沉淀開(kāi)始，1－1面下降，2－2面上升當(dāng)t＝tc時(shí)，1－1面和2－2面相遇時(shí)，臨界沉降點(diǎn)當(dāng)再延長(zhǎng)沉降時(shí)間，污泥層就會(huì)發(fā)生壓實(shí)。分區(qū)的條件：最大顆粒粒徑/最小顆粒粒徑<6發(fā)生在：混凝后的礬花（>2-3g/L）活性污泥>1g/L高濃度泥沙>5g/L二、沉降過(guò)程曲線以1－1界面的高度為坐標(biāo)，可以作出沉降過(guò)程曲線。b-c的斜率代表1－1界面的等速沉降Cc為臨界點(diǎn)最后壓實(shí)高度為H沉降過(guò)程曲線的相似性，與水深無(wú)關(guān)（當(dāng)原水顆粒濃度一樣時(shí)）。A11A21A11A21B11B21由一個(gè)水深的沉降過(guò)程曲線可以作出其它水深條件下的曲線證明見(jiàn)：Kynch理論界面沉降速度Vs與顆粒濃度有關(guān)Vs=f(C)對(duì)于活性污泥Vs=ac-n（n>1）臨界點(diǎn)圖解近似求解法第5節(jié)沉淀池一、分類平流式豎流式輻流式斜流式二、平流式沉淀池進(jìn)水區(qū)、沉淀區(qū)、存泥區(qū)、出水區(qū)1．構(gòu)造1）進(jìn)水區(qū)流量均勻分布可采用配水孔或者縫給水中，通常采用穿孔花墻v<0.15-0.2m/s2）沉淀區(qū)水力條件要求：減少紊動(dòng)性：紊動(dòng)性指標(biāo)Re=vR/：運(yùn)動(dòng)粘度提高穩(wěn)定性：弗勞德數(shù)Fr＝v2/Rg（Fr高，表明對(duì)溫差、密度差異重流和風(fēng)浪的抵抗能力強(qiáng)。同時(shí)滿足的只能降低水力半徑R，措施是加隔板L/B>4,L/H>10水流速度的控制也很重要適宜范圍：10-25mm/s（給水）5－7mm/s（污水）3）出水區(qū)出水均勻。通常采用：溢流堰（施工難）三角堰（對(duì)出水影響不大）淹沒(méi)孔口（容易找平）控制單位堰長(zhǎng)的出水量：給水：<500m3/(md)初沉：<2.9L/(ms)二沉：1.5-2.9L/(ms)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)）機(jī)械排泥帶刮泥機(jī)，池底需要一定坡度虹吸吸泥車2．設(shè)計(jì)計(jì)算1）設(shè)計(jì)參數(shù)的確定u0或T0由沉淀實(shí)驗(yàn)得到選u0時(shí)，絮凝性顆粒池深要與實(shí)驗(yàn)柱高相等選T0時(shí)，無(wú)論顆粒的性質(zhì)如何池深要與實(shí)驗(yàn)柱高相等考慮水流的影響u設(shè)＝u0/1.25-1.75T設(shè)＝1.5-2.0T0在數(shù)值上，q設(shè)＝u設(shè)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)：q設(shè)（m3/m2h）T設(shè)(h)給水處理（混凝后）1－21-3初次沉淀池1.5-31-2二次沉淀池（生物膜法后）1-21.5-2.5（活性污泥法后）1-1.51.5-2.52）設(shè)計(jì)計(jì)算以q來(lái)計(jì)算A＝Q/q設(shè)L=3.6vT；T：水力停留時(shí)間水流流速v＝10-25mm/s（給水）5－7mm/s（污水）寬度B＝A/L以T來(lái)計(jì)算計(jì)算有效體積V＝QT選池深H（3.0-3.5m）計(jì)算B＝V/(LH)L=3.6vT校核水流的穩(wěn)定性，F(xiàn)r＝10-4~10-5之間。二、豎流式沉淀池水流上升速度v顆粒沉速>v，下沉v,沉不下來(lái)根據(jù)沉淀實(shí)驗(yàn)得u0u設(shè)；v設(shè)≤u設(shè)沉淀去除率＝1－p0無(wú)沉淀資料時(shí)，對(duì)于生活污水，v設(shè)＝1.5-3m/h,T設(shè)＝1–2.0h由v設(shè)→A=Q/v設(shè)注意：A的算法→直徑由T設(shè)→H＝v設(shè)T設(shè)/H<3，使水流接近豎流，<10m注意：中心管的流速不宜太大，<30mm/s適用于小水深，池深大，但沉淀效果較差排泥方便，占地小。三、幅流式沉淀池1．中央進(jìn)水幅流式帶刮泥機(jī)：中央驅(qū)動(dòng)式周邊驅(qū)動(dòng)式（使用較多）＝20－30mm，>16mm適用于大水量，但占地大，機(jī)械維修，配水條件差由于水流速度由大――小顆粒沉降軌道是曲線。計(jì)算：由q設(shè)――A＝Q/q設(shè)H＝u設(shè)T設(shè)u設(shè):1.5-3m/h;T設(shè):1.5-2.5h2．向心幅流式周邊進(jìn)水――中心進(jìn)水：進(jìn)水?dāng)嗝娲螅M(jìn)水易均勻周邊進(jìn)水――周邊出水向心式的表面負(fù)荷可提高約1倍。四、斜板（管）沉淀池1．原理沉淀效率＝ui/Q/A在原體積不變時(shí)，較少H，加大A，可以提高沉淀效率或提高Q淺層理論1904年Hazen提出1945年Camp認(rèn)為池淺為好1955年多層沉淀池產(chǎn)生（Fr和Re可以同時(shí)滿足）1959年日本開(kāi)始應(yīng)用斜板1972年中國(guó)漢陽(yáng)正式應(yīng)用斷面形狀：圓形、矩形、方形、多邊形除園性以外，其余斷面均可同相鄰斷面共用一條邊。水力半徑R>d/3斜板R≤d/3斜管斜管比斜板的水力條件更好。材質(zhì)：輕質(zhì)，無(wú)毒紙質(zhì)蜂窩、薄塑料板（硬聚氯乙烯、聚丙烯）2．構(gòu)造1）異向流異向流基本參數(shù)：＝60度，L＝1-1.2m板間距50－150mm清水區(qū)0.5-1.0m布水區(qū)0.5-1.0mu0=0.2-0.4mm/s,v3mm/sQ設(shè)＝u0（A斜＋A原）：0.6-0.8，斜板效率系數(shù)；A斜：斜板在水平面的投影面積2）同向流水流促進(jìn)泥的下滑，斜角可減少到30－40度沉淀效果提高，但構(gòu)造比較復(fù)雜，使用少Q(mào)設(shè)＝u0（A斜－A原）3）橫向流使用少，結(jié)構(gòu)和平流式沉淀池較接近，易于改造，但水流條件差（Re大），難支撐Q設(shè)＝u0A斜3．優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：沉淀面積增大，水深降低，產(chǎn)水量增加q＝9－11m3/(m2h)平流式q<2m3/(m2h)層流狀態(tài)Re<200，平流式>500缺點(diǎn)：停留時(shí)間短（幾分鐘），緩沖能力差對(duì)混凝要求高耗材，有時(shí)堵，常用于給水處理，和污水隔油池五、沉砂池原理與沉淀池相同。功能：去除比重較大的無(wú)機(jī)顆粒（如泥沙、煤渣等）保證措施：流速控制常用的有：平流沉砂池、曝氣沉砂池平流式沉砂池：最大流速0.3m/s,最小流速0.15m/s最大流量時(shí)的停留時(shí)間不少于30s,一般30-60s曝氣沉砂池：旋流速度：0.25-0.3m/s最大流量時(shí)的T：1-3min,水平流速：0.1m/s第6節(jié)澄清池(Clarifier)污泥再懸浮起來(lái)，池中保持大量礬花，脫穩(wěn)膠體靠接觸凝聚粘附在活性泥渣上。（混合）澄清常用于給水處理需保持礬花一定濃度，通過(guò)排泥控制沉降比在20－30％。泥渣懸浮型（過(guò)濾型）：礬花容易沖出去，但對(duì)細(xì)小礬花具有過(guò)濾作用如懸浮澄清池、脈沖澄清池泥渣循環(huán)型（分離型）：效果與上相反如機(jī)械加速澄清池、水力循環(huán)澄清池一、加速澄清池1920年美國(guó)infilco公司發(fā)明的1935年有工程實(shí)例1965年我國(guó)開(kāi)始使用一反應(yīng)區(qū)容積：15－20分Q二反應(yīng)區(qū)容積：7－10分Q分離區(qū)v上＝1－1.2mm/st總＝1－1.5h，比平流式快需定期排泥回流泥量Q’＝3－5Q第2：第1：清水區(qū)＝1：2：7優(yōu)點(diǎn)：處理效果好，穩(wěn)定，適應(yīng)性強(qiáng),適用于大、中水廠缺點(diǎn)：機(jī)電維修啟動(dòng)時(shí)有時(shí)需人工加土和加大加藥量二、水力循環(huán)澄清池噴嘴速度過(guò)大、過(guò)小都不行，v＝4－7m/s喉管v＝2－3m/s一反應(yīng)室出口v=60mm/st＝15－30s二反應(yīng)室下降v＝40－50mm/s出口v＝5mm/st＝80－100s分離區(qū)v＝1－1.2mm/s,t＝1h回流泥量＝2－4Q優(yōu)點(diǎn)：不需機(jī)械攪拌，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單缺點(diǎn)：反應(yīng)時(shí)間短，運(yùn)行不穩(wěn)定，泥渣回流控制較難，適應(yīng)性差，適用于小水廠。三、脈沖澄清池靠脈沖方式進(jìn)水，懸浮層發(fā)生周期性的收縮和膨脹：1）有利于顆粒和懸浮層接觸；2）懸浮層污泥趨于均勻。配水方式：紊流板充水時(shí)間：25－30s放水時(shí)間：6－10s1956年法國(guó)首先發(fā)明工作穩(wěn)定、單池面積大、造價(jià)低，但周期不易調(diào)整。四、懸浮澄清池強(qiáng)制出水管出水20－30％，來(lái)保持池內(nèi)泥渣濃度一定。池內(nèi)水流上升速度v＝0.8-1.0mm/s結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但運(yùn)行適應(yīng)性差（水溫、水量、變化時(shí)，泥渣層工作不穩(wěn)定）澄清池中加斜板，注意反應(yīng)室的配套設(shè)計(jì)歐洲過(guò)濾型澄清池多，美國(guó)機(jī)械加速澄清池多。

第四章氣浮(Flotation)第1節(jié)理論基礎(chǔ)是一種固－液和液－液分離的方法。具體過(guò)程：通入空氣→產(chǎn)生微細(xì)氣泡→SS附著在氣泡上→上浮應(yīng)用：自然沉淀或上浮難于去除的懸浮物，以及比重接近1的固體顆粒界面張力和潤(rùn)濕接觸角任何不同介質(zhì)的相表面上都因受力不均衡而存在界面張力氣浮的情況涉及：氣、水、固三種介質(zhì)，每?jī)蓚€(gè)之間都存在界面張力σ。三相間的吸附界面構(gòu)成的交界線稱為潤(rùn)濕周邊。通過(guò)潤(rùn)濕周邊作水、粒界面張力作用線和水、氣界面張力作用線，二作用線的交角稱為潤(rùn)濕接觸角θ。見(jiàn)圖13－3和13－4。θ>90，疏水性,易于氣浮θ<90,親水性二、懸浮物與氣泡的附著條件按照物理化學(xué)的熱力學(xué)理論,任何體系均存在力圖使界面能減少為最小的趨勢(shì)。界面能W=σSS：界面面積；σ：界面張力附著前W1=σ水氣+σ水粒（假設(shè)S為1）附著后W2=σ氣粒界面能的減少△Ｗ=σ水氣+σ水粒－σ氣粒又圖13－4，σ水粒=σ氣粒+σ水氣COS(180-θ)所以:△Ｗ=σ水氣(1-COSθ)按照熱力學(xué)理論,懸浮物與氣泡附著的條件：△Ｗ>0△Ｗ越大，推動(dòng)力越大，越易氣浮。(1)θ0,COSθ--1,△Ｗ=0不能氣浮θ<90,COSθ<1,△Ｗ<σ水氣顆粒附著不牢θ>90,△Ｗ>σ水氣易氣浮――疏水吸附θ180△Ｗ=2σ水氣最易被氣浮(2)同時(shí),COSθ＝（σ氣粒－σ水粒）/σ水氣（由圖13-4）σ水氣增加，θ增大,有利于氣浮如石油廢水,表面活性物質(zhì)含量少,σ水氣大,乳化油粒疏水性強(qiáng)，直接氣浮效果好。而煤氣洗滌水中的乳化焦油，由于水中表面活性物質(zhì)含量多，σ水氣小，直接氣浮效果差。對(duì)于親水性顆粒的氣浮，表面需改性為疏水性→投加浮選劑浮選劑：松香油、煤油、脂肪酸，起連接顆粒和氣泡之間作用。三、氣泡的穩(wěn)定性氣浮中要求氣泡具有一定的分散度和穩(wěn)定性。氣泡粒徑在100左右為好。潔凈水中：氣泡常達(dá)不到氣浮要求的細(xì)小分散度潔凈水表面張力大，氣泡有自動(dòng)降低自由能的傾向，即氣泡合并。穩(wěn)定性不好。缺乏表面活性物質(zhì)的保護(hù)，氣泡易破滅，不穩(wěn)定。即使懸浮物已附著在氣泡上也易重新脫落會(huì)水中↓加入起泡劑（一種表面活性物質(zhì)），保護(hù)氣泡的穩(wěn)定性。見(jiàn)圖13－5對(duì)于有機(jī)污染物含量不多的廢水在進(jìn)行氣浮時(shí)，氣泡的穩(wěn)定性可能成為重要的影響因素。適當(dāng)?shù)谋砻婊钚詣┦潜匾摹５砻婊钚晕镔|(zhì)過(guò)多太多→σ水氣降低，同時(shí)→此時(shí)，盡管氣泡穩(wěn)定，污染粒子嚴(yán)重乳化但顆粒－氣泡附著不好如何控制最佳的投加量？影響三個(gè)因素：穩(wěn)定性、表面張力、乳化效果四、乳化現(xiàn)象與脫乳疏水性顆粒易氣浮，但多數(shù)情況下并不好，主要是由于乳化現(xiàn)象。以油粒為例：表面活性物質(zhì)存在：非極性端吸附在油粒，極性端則伸向水中→乳化油（圖13－6）→電離后帶電→雙電層現(xiàn)象→穩(wěn)定體系廢水中含有親水性固體粉末（固體乳化劑），如粉砂、粘土等（θ<90）：一小部分與油接觸，大部分為水潤(rùn)濕，見(jiàn)圖13－7。→乳化油穩(wěn)定體系帶電的穩(wěn)定體系是不利于氣浮的，應(yīng)→脫穩(wěn)、破乳→投加混凝劑→壓縮雙電層混凝劑包括：硫酸鋁、聚合氯化鋁、三氯化鐵等第2節(jié)氣浮分類與工藝過(guò)程一、氣浮分類電解氣浮法：直流電的電解作用下，正極產(chǎn)生氫氣，負(fù)極產(chǎn)生氧氣，微氣泡。氣泡小于溶氣法和散氣法。具有多種作用：除BOD、氧化、脫色等，去除污染物范圍廣，污泥量少，占地少。但電耗大。有豎流式和平流式裝置。2．散氣氣浮法：擴(kuò)散板曝氣氣浮和葉輪氣浮法兩種擴(kuò)散板曝氣氣浮：壓縮空氣通過(guò)擴(kuò)散裝置以微小氣泡形式進(jìn)入水中。簡(jiǎn)單易行，但容易堵塞，氣浮效果不高。見(jiàn)圖13－11。葉輪氣浮法：適用于處理水量不大,污染物濃度高的廢水。見(jiàn)圖13－12。3.溶氣氣浮法根據(jù)氣泡析出時(shí)所處的壓力不同，分為：溶氣真空氣浮和加壓溶氣氣浮加壓溶氣氣浮特點(diǎn)：水中空氣的溶解度大，能提供足夠的微氣泡氣泡粒徑小（20～100um）、均勻，設(shè)備流程簡(jiǎn)單1．氣浮工藝全溶氣法：電耗高，但氣浮池容積小。部分溶氣法：省電，溶氣罐小。但若溶解空氣多，需加大溶氣罐壓力回流加壓溶氣法：適用于SS高的原水，但氣浮池容積大。2．加壓溶氣氣浮工藝的主要設(shè)備工藝組成：壓力溶氣系統(tǒng)、空氣釋放系統(tǒng)、氣浮池壓力溶氣系統(tǒng)：包括加壓水泵、壓力溶氣罐、空氣供給設(shè)備及其他附屬設(shè)備加壓水泵：提升污水，將水、氣以一定壓力送至壓力溶氣罐。加壓泵壓力應(yīng)適當(dāng)，過(guò)高：溶解到水中的空氣增加，經(jīng)減壓后釋放的空氣多，會(huì)促進(jìn)微氣泡的聚集，不利氣浮；太低：增加溶氣水量，氣浮池容積增加。壓力溶氣罐：使水與空氣充分接觸，促進(jìn)空氣溶解。形式多樣，一般采用填充式。空氣在水中的溶解度遵循亨利定律：V＝KTP（L-氣/m3-水,或g-氣/m3-水）P：空氣所受的絕對(duì)壓力,以mmHg計(jì)。KT：溶解常數(shù)，與溫度有關(guān)實(shí)際氣浮操作中，空氣量應(yīng)適當(dāng)，氣水比：1－5％，氣固比（重量比）：0.5－1％。溶氣方式：水泵吸氣式，圖13－18，簡(jiǎn)單，但空氣量不能太大水泵壓水管射流，圖13－19，射流器能量損失大水泵－空壓機(jī)（常用），圖13－22，能耗少，但噪音大2〕釋放設(shè)備：將空氣以極細(xì)小（20－100）的氣泡釋放。3）氣浮池平流式，豎流式――圖13－27和圖13－28。HRT…10－20分組合式：見(jiàn)圖13-29～圖13-31。重要參數(shù)：氣固比a采用質(zhì)量比時(shí)，A＝Cs(fP-1)R/1000S=QSaCs：一定溫度下，一個(gè)大氣壓時(shí)的空氣溶解度，mg/L。P：溶氣絕對(duì)壓力，絕對(duì)壓力f：溶氣效率，與溶氣罐結(jié)構(gòu)、壓力和時(shí)間有關(guān)，0.5～0.8R：加壓溶氣水量，m3/dSa：廢水中的懸浮顆粒濃度，kg/m3Q：進(jìn)行氣浮處理的廢水量，m3/da的選擇影響氣浮效果（出水水質(zhì),浮渣濃度）,應(yīng)作試驗(yàn)確定。無(wú)資料時(shí)，可選取0.005－0.06。剩余污泥氣浮濃縮時(shí)一般采用0.03－0.04氣浮法在水處理中的應(yīng)用廢水：含油廢水（石油化工、機(jī)械加工、食品工業(yè)廢水等）：懸浮油（>10,隔油池）乳化油（<10,一般0.1-2氣浮）溶解性造紙廠白水回收纖維：時(shí)間短，SS去除率90％以上，COD去除率80％，浮渣濃度5％。染色廢水等毛紡工業(yè)洗毛廢水――羊毛脂及洗滌劑濃縮污泥（效果比沉淀法高）給水：高含藻水源的凈化：武漢東湖水廠，氣浮替代沉淀，藻類去除率達(dá)80％以上。低溫、低濁水的凈化：沈陽(yáng)市自來(lái)水廠。對(duì)受污染水體的凈化：對(duì)水體產(chǎn)生曝氣，減輕嗅味與色度。優(yōu)點(diǎn)：處理能力比沉淀池高，氣浮污泥濃度高，可以同時(shí)去除多種污染物（表面活性劑、嗅味物質(zhì)等）缺點(diǎn)：耗電、維修

第五章過(guò)濾(Filtration)第1節(jié)概述一、慢濾池濾速慢：V＝0.1-0.3m/h表面生長(zhǎng)一層濾膜（1－2個(gè)星期后）效果：濁度可降到0，可不消毒。機(jī)理：微生物吞食細(xì)菌微生物分泌出起凝聚作用的酶藻類產(chǎn)生氧氣，起氧化作用。但生產(chǎn)效率低，1－3月后堵塞，需刮掉濾膜，重新補(bǔ)砂。二、快濾池及其機(jī)理?xiàng)l件：濾速大于10m/h 必須先投加混凝劑作用：去除濁度，濁度<5度，同時(shí)可去除一部分細(xì)菌、病毒機(jī)理：表層細(xì)砂層粒徑為0.5mm，濾料孔隙率為80um，但進(jìn)入濾池的顆粒尺寸大部分小于30um，但仍能被去除。不光是簡(jiǎn)單的機(jī)械篩濾，還有接觸粘附的作用。主要有兩個(gè)過(guò)程：遷移和粘附遷移是顆粒脫離流線接近濾料的過(guò)程，主要由以下作用力引起：攔截、沉淀慣性擴(kuò)散水動(dòng)力（非球形顆粒在速度梯度作用下發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)）對(duì)于這幾種力的大小，目前只能定性描述。粘附：物理－化學(xué)作用力（范德華引力、靜電力、以及一些特殊化學(xué)力）但表層濾料的篩分作用也不能排除，特別是在過(guò)濾后期，當(dāng)濾層中的孔隙尺寸逐漸減少時(shí)。應(yīng)用：?給水處理原水－混凝沉淀/澄清－過(guò)濾原水－微絮凝－過(guò)濾（微絮凝過(guò)濾）原水－加藥－過(guò)濾（接觸過(guò)濾）?廢水處理原水－生物處理－過(guò)濾第2節(jié)快濾池一、快濾池分類普通快濾池虹吸濾池重力濾池壓力濾池移動(dòng)罩沖洗濾池二、普通快濾池的構(gòu)造組成：集水渠 洗砂排水渠 濾料層 承托層 配水系統(tǒng)管廊：渾水進(jìn)水管清水出水管初濾水沖洗來(lái)水沖洗排水 四大閥門（至少）過(guò)濾過(guò)程：最大過(guò)濾水頭損失1.5－2m工作周期：過(guò)濾開(kāi)始－沖洗結(jié)束＝12－24h三、過(guò)濾方式1．變水頭等速過(guò)濾隨著過(guò)濾進(jìn)行，濾層孔隙率減少，水頭損失的增加，濾池內(nèi)水位自動(dòng)上升，自由進(jìn)流，以保持過(guò)濾速度不變。――――虹吸濾池、無(wú)閥濾池水頭損失與過(guò)濾時(shí)間的關(guān)系：清潔水頭損失H0過(guò)濾任意時(shí)的水頭損失H＝H0＋h＋Hth：配水系統(tǒng)、承托層及灌渠水頭損失之和Ht：濾層的水頭損失增值Ht與時(shí)間的關(guān)系反映了濾層截留雜質(zhì)與過(guò)濾時(shí)間的關(guān)系。可以直線關(guān)系來(lái)表示。Hmax為最大過(guò)濾水頭損失，一般為1.5–2.0m2．等水頭等速過(guò)濾通過(guò)設(shè)置出水流速調(diào)節(jié)器，――普通快濾池3．等水頭變速過(guò)濾如果過(guò)濾水頭始終保持不變，濾速必然要降低。――移動(dòng)罩濾池多格濾池進(jìn)水渠連通，各池的水位和總水頭損失相等，但濾速v不等，主要是因?yàn)榻匚哿坎煌８蓛魹V料濾速大。每座濾池的濾速是階梯性的下降，但在每一階梯段還是等速過(guò)濾，濾池內(nèi)的水位有一定程度上升，待某一個(gè)濾池反沖洗重新投入運(yùn)行時(shí)后，其它濾池的濾速下降一級(jí)，相應(yīng)地濾池組的水位也突然下降一些。濾池組整體的總平均出水量是保持不變的。四、濾層內(nèi)雜質(zhì)分布規(guī)律濾料表層孔隙率較小。雜質(zhì)主要截留在濾料表層。下部濾層的截污能力還未得到充分發(fā)揮，由于水頭損失的提高，過(guò)濾就得停止，導(dǎo)致濾料層截污能力低。五、提高濾池截污能力的途徑改進(jìn)方向：提高濾層含污能力，延長(zhǎng)過(guò)濾周期。上向流當(dāng)流速太大時(shí)，表面應(yīng)加格網(wǎng)或格柵。缺點(diǎn)：反沖洗時(shí)膨脹受到限制沖洗水流與過(guò)濾水流方向一致，沖洗效果不好，大量污泥需通過(guò)整個(gè)濾層才能排出，往往使污泥排除不凈。雙向流蘇聯(lián)發(fā)明的。此種過(guò)濾方式效果雖好，但濾池構(gòu)造復(fù)雜。3）雙層或多層濾料無(wú)煙煤石英砂無(wú)煙煤石英砂無(wú)煙煤石英砂重質(zhì)礦石第3節(jié)濾料與承托層一、濾料1．種類石英砂、無(wú)煙煤、大理石、石榴石、白云石聚苯乙烯發(fā)泡塑料纖維球?yàn)V料2．粒狀濾料的粒徑與級(jí)配粒徑：假想球面直徑級(jí)配曲線：各種粒徑的顆粒所占重量比例的累積曲線。有效粒徑和不均勻系數(shù)d10和d80：分別通過(guò)濾料重量10％和80％的篩孔孔徑不均勻系數(shù)K80＝d80/d10d10反映了產(chǎn)生水頭損失的主要部分。K80愈大，顆粒愈不均勻，孔隙率下降，含污能力降低，反沖洗強(qiáng)度不好確定。最大與最小粒徑：dmax,dmin工程上為方便，一般dmind10,dmaxd80我國(guó)規(guī)范中，采用dmax,dmin,K80來(lái)控制濾料粒徑分布。濾料篩選方法可以按要求設(shè)計(jì)d10和d803．濾料層規(guī)格材質(zhì)、粒徑和厚度粒徑：小，比表面積大，有利于礬花的吸附但易堵塞厚度：礬花穿透深度＋保護(hù)厚度穿透深度與粒徑、濾速及水的混凝效果有關(guān)（大）（大）（高）（差）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(wú)煙煤dmax＝1.8dmin＝0.8石英砂dmax＝1.2dmin＝0.5<2.0<21414-18三層濾料無(wú)煙煤dmax＝1.6dmin＝0.8石英砂dmax＝0.8dmin＝0.5重質(zhì)礦石dmax＝0.5dmin＝0.2575<1.74502307018-2020-25二、承托層作用：阻擋濾料進(jìn)入配水系統(tǒng)均勻配水（反沖洗時(shí)）主要配合大阻力配水系統(tǒng)而使用。第4節(jié)配水系統(tǒng)與反沖洗一、配水系統(tǒng)的不均勻性配水系統(tǒng)的目的：均勻分布反沖洗水均勻收集過(guò)濾水配水不均勻會(huì)造成：1）部分區(qū)域水量小，沖洗不凈2）部分區(qū)域水量大，沖動(dòng)墊層配水不均勻原因：a點(diǎn)的沖洗水頭Hx：Hx＝S1a(qaa)2+S2(aqa)2+S3(aqa)2+S4(aqa)2＋流速水頭S1：配水系統(tǒng)的阻力系數(shù)S2：孔眼出水的阻力系數(shù)S3：承托層的阻力系數(shù)S4：濾料層的阻力系數(shù)q：沖洗強(qiáng)度(L/(sm2))同樣對(duì)于b點(diǎn)而言Hx＝S1b(bqb)2+S2(bqb)2+S3(bqb)2+S4(bqb)2＋流速水頭q最小/q最大0.95達(dá)到均勻兩種途徑：1）增大孔眼出水水力阻抗2）降低配水系統(tǒng)水力阻抗二、配水系統(tǒng)類型1．大阻力配水系統(tǒng)使孔眼的水力阻力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其它部分的水力阻力――增加孔眼流速（5－6m/s）配水孔眼面積為濾池面積的1/500開(kāi)孔比小＝0.2－0.25%特點(diǎn)：工作可靠、采用最廣、沖洗干凈但沖洗水頭要求高，需沖洗水箱或水泵一般為穿孔管大阻力配水系統(tǒng)。2．小阻力配水系統(tǒng)減少配水系統(tǒng)阻抗S1增大配水空間配水系統(tǒng)流速降低使孔眼處的壓力接近相應(yīng)降低S2，增加開(kāi)孔比1.0-1.5%。特點(diǎn)：配水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，沖洗水頭小（2m左右）適應(yīng)于面積小的濾池，其均勻性取決于開(kāi)孔比鋼筋混凝土穿孔板：板上鋪設(shè)一層或兩層尼龍網(wǎng)。造價(jià)低，孔口不易堵，配水均勻性好，強(qiáng)度高，耐腐蝕但尼龍網(wǎng)接縫應(yīng)接好，有時(shí)可鋪一層卵石。穿孔濾磚：開(kāi)孔比，上層1.07％，下層0.7%下層連通起配水渠的作用，上層不連通。鋼筋混凝土或陶瓷制成。由于濾磚整體性，反沖時(shí)不易上浮，所需承托層厚度不大，配水均勻性較好，但價(jià)格高。復(fù)合氣水反沖洗濾磚：可單獨(dú)用于水反沖，也可用于氣水反沖洗。上層開(kāi)孔比：0.5-0.8%，斜面開(kāi)孔比：1.2-1.5%。一般可用ABS工程塑料制成。加工精度易控制，安裝方便，配水均勻性好，但價(jià)格高。濾頭：短柄濾頭用于單獨(dú)水沖洗濾池，長(zhǎng)柄濾頭用于氣水反沖洗濾池。三、濾池反沖洗恢復(fù)過(guò)濾能力1．反沖洗方式1)高速水流反沖洗氣、水反沖洗氣沖強(qiáng)度：10－20L/m2s水沖強(qiáng)度：3－4L/m2s表面輔沖加高速水流反沖洗2．反沖洗影響因素沖洗強(qiáng)度：L/(sm2)濾層膨脹度：e沖洗強(qiáng)度大e大剪切力增大但摩擦減少因此應(yīng)有一個(gè)要求。濾層沖洗強(qiáng)度(L/sm2)膨脹度（％）沖洗時(shí)間（min）石英砂濾料雙層濾料三層濾料12－1513－1616－174550557－58－67－53．沖洗水排出與供給1）沖洗排水槽與集水槽排水槽：均勻排水，中心間距：1.5-2.2m,槽總面積占濾池面積的25％以內(nèi)。2）沖洗水塔與水泵第5節(jié)其它過(guò)濾設(shè)備改進(jìn)普通快濾池的操作方式一、虹吸濾池1960年初美GreenLeaf圓形六格1964年北京市政院第1座，北京印染廠圓形七格北京市政院標(biāo)準(zhǔn)圖1．構(gòu)造及工作原理最大水頭損失：1.5－2.0m沖洗水頭＝清水槽水位－沖洗排水槽頂，1.0－1.2m2．特點(diǎn)利用虹吸原理進(jìn)水和排走洗砂水――節(jié)省了兩個(gè)閥門小阻力配水系統(tǒng)――不用沖洗水泵或水箱，可用濾池本身的出水沖洗變水頭等速過(guò)濾――不需設(shè)置濾速調(diào)節(jié)器濾過(guò)水頭高于濾層――正水頭過(guò)濾易于自動(dòng)化控制但池深大，沖洗效果不夠理想，單池面積不宜大適用于中小水廠，造價(jià)比普快濾池低20－30％。3．濾池分格數(shù)滿足沖洗要求n3.6q/vq：沖洗強(qiáng)度（L/(sm2)）Q：每格濾池過(guò)濾流量（L/s）F：?jiǎn)胃駷V池面積（m2）n：一組濾池分格數(shù)v=8–12m/hn>5-7二、其它濾池重力式無(wú)閥濾池自動(dòng)運(yùn)行、操作方便結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低30－50％小阻力配水系統(tǒng)，沖洗水由上部水箱供給但高度大，沖洗時(shí)進(jìn)水被帶走一部分有頂蓋，裝卸濾料不變，觀察不到過(guò)濾情況。2.移動(dòng)罩沖洗濾池反沖洗來(lái)自其它格的濾過(guò)水―――與虹吸濾池相同移動(dòng)沖洗罩――與無(wú)閥濾池相同分格數(shù)不小于83.壓力濾池最大允許水頭損失：5-6m三、過(guò)濾技術(shù)的新發(fā)展非粒狀的新型濾料研究活躍纖維球?yàn)V料、纖毛型濾料、纖維束狀濾料――提高濾床濾速，增大截污能力，擴(kuò)大應(yīng)用范圍過(guò)濾裝置朝自動(dòng)化、管理容易、智能型方向發(fā)展

第六章消毒(disinfection)第1節(jié)概述一、消毒定義：將水體中的病原微生物(pathogenicorganisms)滅活，使之減少到可以接受的程度。人體內(nèi)致病微生物主要包括：病菌(bacteria)、原生動(dòng)物胞囊（protozoanoocystsandcysts）、病毒（viruses）（如傳染性肝炎病毒、腦膜炎病毒）等。消毒與滅菌(sterilization)不同：滅菌是消滅所有活的生物。評(píng)價(jià)指標(biāo)：（生活飲用水衛(wèi)生規(guī)范，衛(wèi)生部,2001.6）細(xì)菌總數(shù)：<100個(gè)/mL總大腸菌群：每100mL水樣中不得檢出糞大腸菌群：每100mL水樣中不得檢出二、消毒簡(jiǎn)史1854年JohnSnow在倫敦發(fā)現(xiàn)霍亂（cholera）與飲用水密切相關(guān)1881年Koch發(fā)現(xiàn)氯可以殺死細(xì)菌1902年比利時(shí)的Middleheike市首次在公共水處理中采用氯消毒三、消毒方法：化學(xué)藥劑（氧化劑等）物理法（熱和光）機(jī)械法（格網(wǎng)、膜）輻射（射線、電子束）四、消毒機(jī)理可能有以下幾個(gè)方面的作用：(1)破壞細(xì)胞壁；(2)改變細(xì)胞通透性：（3）改變微生物的DNA或RNA；(4)抑制酶的活性第2節(jié)氯消毒氯化作用（chlorination）常用作消毒的同義詞。一、氯消毒原理氯易溶于水中，在清水中，發(fā)生下列反應(yīng)：Cl2+H2OHOCl+H++Cl-HOClH++OCl-HOCl和OCl-的比例與水中溫度和pH有關(guān)。pH高時(shí)，OCl-較多。pH>9，OCl-接近100%。pH<6，HOCl接近100%。pH=7.54,[HOCl]=[OCl-]HOCl和OCl-都有氧化能力，但細(xì)菌是帶負(fù)電的，所以一般認(rèn)為主要是通過(guò)HOCl的作用來(lái)消毒的。只有它才能擴(kuò)散到細(xì)菌表面，并穿透細(xì)胞壁到細(xì)菌內(nèi)部，破壞細(xì)菌酶系統(tǒng)。實(shí)踐也表明pH越低，消毒作用越強(qiáng)。有關(guān)氯消毒理論仍有待研究。如果有氨存在：NH3+HOClNH2Cl+H2ONH2Cl+HOClNHCl2+H2ONHCl2+HOClNCl3+H2O其比例與pH有關(guān)。pH>9，一氯胺占優(yōu)勢(shì)pH為7時(shí)，一氯胺和二氯胺同時(shí)存在。pH<6.5時(shí)，二氯胺pH<4.5三氯胺氯氨的消毒也是依靠HOCl。只有HOCl消耗得差不多時(shí)，反應(yīng)才會(huì)向左移動(dòng)。因此，有氯胺存在時(shí)，消毒作用比較緩慢。如氯消毒5分鐘，殺滅細(xì)菌99％以上，而用氯胺消毒，相同條件下僅殺滅50％。三種氯胺中，二氯胺消毒效果最好，但有嗅味。三氯胺消毒作用極差，且有惡嗅味。自由性或游離性氯（freeavailablechlorine）：HOCl、OCl－化合性氯或結(jié)合性氯（combinedavailablechlorine）：二、消毒動(dòng)力學(xué)1.接觸時(shí)間的影響：在一定消毒劑的濃度下，消毒速度可用Chick定律（1908年）表示：-dN/dt＝kNN：t時(shí)刻活的微生物數(shù)目；k：反應(yīng)速率常數(shù)；t：反應(yīng)時(shí)間2.濃度的影響（modifiedChick/WatsonEquation）k’：比反應(yīng)速率常數(shù)在給定的滅活率條件下，在log-log坐標(biāo)上，作C和t之間的關(guān)系，可求得nn=1濃度和時(shí)間都同等影響n>1濃度影響大n<1時(shí)間影響大在一般情況下，可以視n=1。CT值作為消毒劑消毒能力的判斷指標(biāo)。三、加氯量加氯量＝需氯量＋余氯需氯量：滅活水中微生物、氧化有機(jī)物和還原性物質(zhì)所消耗的部分。余氯：出廠水接觸30分后余氯不低于0.3mg/L；在管網(wǎng)末梢不應(yīng)低于0.05mg/L。加氯曲線：水中無(wú)任何微生物、有機(jī)物等，加氯量＝余氯，圖18－2中的=1\*GB3①水中有機(jī)物較少時(shí)，需氯量滿足以后就是余氯。圖18－2中的=2\*GB3②當(dāng)水中的污染物主要是氨和氮化合物時(shí)，情況復(fù)雜。見(jiàn)圖18－3。H：峰點(diǎn)B：折點(diǎn)OA段：水中雜質(zhì)把氯消耗光。AH段：氯與氨反應(yīng)，有余氯存在，有一定消毒效果，但余氯為化合性氯，其主要成分是一氯氨。HB段：仍然是化合性余氯，加氯量繼續(xù)增加，氯氨被氧化成不起消毒作用的化合物，余氯反而減少。BC段：B點(diǎn)以后，出現(xiàn)自由性余氯。加氯量超過(guò)折點(diǎn)需要量：折點(diǎn)氯化當(dāng)原水游離氨<0.3mg/L時(shí)→→加氯量控制在折點(diǎn)后當(dāng)原水游離氨>0.5mg/L時(shí)→→加氯量控制在峰點(diǎn)前四、加氯點(diǎn)：濾后加氯濾前加氯――混凝劑投加時(shí)加氯，提高混凝效果。管網(wǎng)中途加氯五、加氯設(shè)備與工藝1.加氯設(shè)備一般用氯氣：有毒氣體，在6－8氣壓下變成液氯使用時(shí)采用氯瓶。干燥氯氣和液氯對(duì)鋼瓶無(wú)腐蝕作用，但遇水或受潮則會(huì)嚴(yán)重腐蝕金屬。因此，必須嚴(yán)格防止水和潮氣進(jìn)入氯瓶。加氯機(jī)：轉(zhuǎn)子加氯機(jī)2.加氯工藝六、氯化消毒副產(chǎn)物有機(jī)物與氯生成有機(jī)氯化物，三鹵甲烷。我國(guó)新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了三鹵甲烷(THMs)濃度，包括：氯仿、溴仿、二溴一氯甲烷和一溴二氯甲烷四種物質(zhì)。1993年美國(guó)制訂的消毒劑－消毒副產(chǎn)物方案中建議：THMs80g/L，鹵乙酸（HAAS）：一共五種（一氯乙酸、二氯乙酸、三氯乙酸、一溴乙酸、二溴乙酸），五種之和在1997年低于60g/L，2000年低于30g/L。第3節(jié)其它消毒法一、氯氨消毒優(yōu)點(diǎn)：水中含有有機(jī)物和酚時(shí)，氯氨消毒不會(huì)產(chǎn)生氯臭和氯酚臭，大大減少了THMs的產(chǎn)生，能保持水中余氯較久。但作用緩慢，殺菌能力比自由氯弱。單獨(dú)使用的情況較少。人工投加氨可以是液氨、硫酸氨或氯化氨。氯和氨的投加量視水質(zhì)不同而有所不同。一般采用氯：氨＝3：1～6：1采用氯氨消毒時(shí)，一般先加氨，再加氯。二、二氧化氯消毒ClO2在常溫下是一種黃綠色氣體，具有刺激性。溶解度是氯的5倍。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(chǎng)制取。制取方法：亞氯酸鈉和氯制取：Cl2+H2O→HOCl+HClHOCl+HCl+2NaClO2→2ClO2+2NaCl+H2O用酸與亞氯酸鈉制取:5NaClO2+4HCl→4ClO2+5NaCl+2H2OClO2既是消毒劑又是氧化能力很強(qiáng)的氧化劑。對(duì)細(xì)菌的細(xì)胞具有較強(qiáng)的吸附和穿透能力，滅活能力強(qiáng)。不會(huì)與水中有機(jī)物作用生成有機(jī)氯化物。甚至本身的氧化能力能去除THMs前驅(qū)體。ClO2消毒能力比氯強(qiáng)。ClO2不水解，消毒受pH影響較小。ClO2余量能在管網(wǎng)中保持很長(zhǎng)的時(shí)間。作為氧化劑，能去除或降低水的色度等。但ClO2本身和副產(chǎn)物ClO2－對(duì)人體血紅細(xì)胞有損害。有報(bào)道認(rèn)為還對(duì)人的神經(jīng)系統(tǒng)及生殖系統(tǒng)有損害。三、臭氧消毒作用：既是氧化劑，又是消毒劑，滲入細(xì)胞壁。作為消毒劑，不會(huì)產(chǎn)生三鹵甲烷副產(chǎn)物，殺菌和氧化能力比氯強(qiáng)。但由于臭氧在水中不穩(wěn)定，易散失，因此在O3之后，往往需要投加少量的氯等。歐洲普遍用臭氧處理飲用水，在美國(guó)也逐漸流行。但近年來(lái)臭氧化的副作用也開(kāi)始引起人們的關(guān)注。水中大分子物質(zhì)變成分子較小的中間產(chǎn)物，可能有毒性。或者中間產(chǎn)物和氯作用后致突變反而增強(qiáng)。四、其它次氯酸鈉消毒：次氯酸鈉發(fā)生器食鹽電解：NaCl+H2ONaOCl+H2紫外線消毒：消毒速度快，幾十秒鐘即能殺菌；不影響水的物理和化學(xué)性質(zhì)；操作簡(jiǎn)單電化學(xué)消毒：消毒效率高第4節(jié)污水消毒污水經(jīng)一級(jí)或二級(jí)處理以后，水質(zhì)大大改善，細(xì)菌含量也幅度降低，但細(xì)菌的絕對(duì)值仍很高，并存在有病原菌的可能。因此在排放之前或回用之前，應(yīng)進(jìn)行消毒。一般采用氯消毒：Cl2污水→混合池→接觸池→排放加氯量：一般城市污水二級(jí)處理出水：加5－10mg/L接觸時(shí)間：30分，余氯量：>0.5mg/L污水消毒的特點(diǎn)：一般氨氮含量高，因此一般為化合性余氯有機(jī)氯化物的產(chǎn)生問(wèn)題。

第七章氧化還原（OxidationandReduction）第1節(jié)概述一、氧化還原的基礎(chǔ)通過(guò)氧化或還原，將水中溶解性物質(zhì)→無(wú)害物無(wú)機(jī)物：失去電子過(guò)程→氧化過(guò)程，失去電子的物質(zhì)→還原劑得到電子過(guò)程→還原過(guò)程，得到電子的物質(zhì)→氧化劑每個(gè)物質(zhì)都有各自的氧化態(tài)和還原態(tài)。氧化還原能力（失去或得到電子的能力）：―――氧化還原電位作為指標(biāo)。標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位E0，以氫的電位值作為基準(zhǔn)，氧化態(tài)和還原態(tài)的濃度為1.0M時(shí)所測(cè)的值，由負(fù)值到正值依次排列。E0越大，氧化性越大，如：E0/(S/S2-)=-0.428VE0/(Cr2O72-/2Cr3+)=1.33V…E0/(Cl2/2Cl-)=1.36VE0/(MnO4-/Mn)=1.51V當(dāng)物質(zhì)濃度不為1.0M時(shí)可用能斯特方程計(jì)算：E＝E0＋RT/nFln[氧化態(tài)]/[還原態(tài)]R:氣體常數(shù)；T：絕對(duì)溫度F：法拉第常數(shù)；n：反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)位置在前者可以作位置在后者的還原劑，放出電子。◆有機(jī)物：難以用電子的轉(zhuǎn)移來(lái)分析（因?yàn)樯婕暗焦矁r(jià)健，電子的移動(dòng)很復(fù)雜，只是發(fā)生電子云密度變動(dòng)）氧化：加氧或去氫反應(yīng)，或生成CO2，H2O還原：加氫或去氧反應(yīng)二、氧化還原法分類分類方法氧化法常溫常壓空氣氧化法氯氧化法（液氯、NaClO、漂白粉等）Fenton氧化法臭氧氧化法電解（陽(yáng)極）光氧化法光催化氧化法高溫高壓濕式催化氧化超臨界氧化燃燒法還原法藥劑還原法（亞硫酸鈉、硫代硫酸鈉、硫酸亞鐵、二氧化硫）金屬還原法（金屬鐵、金屬鋅）電解（陰極）第2節(jié)氧化法一、氯氧化法投加藥劑：漂白粉、次氯酸鈉、液氯等。氯在水中瞬間水解：Cl2＋H2OHOCl＋HClHOClH++OCl-pH>9時(shí)，OCl-接近100％OCl-的標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位1.2V主要用途：氰化物、硫化物、酚、醛、油類的氧化去除以及脫色、脫臭、殺菌等下面主要介紹處理含氰廢水處理。氰的毒性與其結(jié)合狀態(tài)有關(guān)。一般游離CN－毒性大，絡(luò)合離子形態(tài)毒性小。第一階段（局部氧化法）：CN－＋OCl－＋H2O→CNCl（有毒）＋2OH－該式在任何pH下，