给水处理技术基础知识 给水水质指标 1.物理指标 (1)浊度 (2)悬浮物 (3)臭和味 2.化学指标 (1)杂质或污染物质的单项指标 (2)无机特性的综合指标 (3)有机污染物的综合指标 3.微生物指标 4.放射性指标 二.水质标准 1.生活饮用水水质标准 (1)饮用水水质项目大为增加,从原35项增加到96项 (2)把检测项目分为常规检测项目(34项)和非常规检测项目(62项) (3)提高了对浊度的要求 (4)在饮用水常规检测项目中增加了耗氧量(高锰酸盐指数):耗氧量(以02计)不超过 3mg/L,特殊情况下不超过5mg/L (5)在无机物、有机物单项项目的选择和限制的确定上,既借鉴国外标准(Wo、欧盟、美 国),又考虑中国国情。 (6)重视消毒剂和消毒副产物的危害,从原有的1项,增加到13项。 (7)对部分原有项目的限制提出更严格的要求,共4项:浊度、铅、镉、四氯化碳。 (8)增加了粪性大肠菌群的项 2.工业用水水质标准 3.其他重要水质标准 (1)地表水环境质量标准 (2)其他水质标准 三给水处理的基本方法与基本工艺 1.给水处理的基本方法 (1)去除颗粒物 方法有:混凝、沉淀、澄清、气浮、过滤、筛滤(格栅、筛网、微滤机、滤网滤芯过滤器等)、 膜分离(微滤、超滤)、沉砂(粗大颗粒的沉淀)、离心分离(旋流沉砂)等 (2)去除、调整水中溶解(无机)离子、溶解气体的处理方法 处理方法有:石灰软化、离子交换、地下水除铁除锰、氧化还原、化学沉淀、膜分离(反渗
给水处理技术基础知识 一.给水水质指标 1.物理指标 （1）浊度 （2）悬浮物 （3）臭和味 2.化学指标 （1）杂质或污染物质的单项指标 （2）无机特性的综合指标 （3）有机污染物的综合指标 3.微生物指标 4.放射性指标 二.水质标准 1.生活饮用水水质标准 （1）饮用水水质项目大为增加，从原 35 项增加到 96 项 （2）把检测项目分为常规检测项目（34 项）和非常规检测项目（62 项） （3）提高了对浊度的要求 （4）在饮用水常规检测项目中增加了耗氧量（高锰酸盐指数）：耗氧量（以 O2 计）不超过 3mg/L，特殊情况下不超过 5mg/L。 （5）在无机物、有机物单项项目的选择和限制的确定上，既借鉴国外标准（WHO、欧盟、美 国），又考虑中国国情。 （6）重视消毒剂和消毒副产物的危害，从原有的 1 项，增加到 13 项。 （7）对部分原有项目的限制提出更严格的要求，共 4 项：浊度、铅、镉、四氯化碳。 （8）增加了粪性大肠菌群的项目。 2.工业用水水质标准 3.其他重要水质标准 （1）地表水环境质量标准 （2）其他水质标准 三.给水处理的基本方法与基本工艺 1.给水处理的基本方法 （1）去除颗粒物 方法有：混凝、沉淀、澄清、气浮、过滤、筛滤（格栅、筛网、微滤机、滤网滤芯过滤器等）、 膜分离（微滤、超滤）、沉砂（粗大颗粒的沉淀）、离心分离（旋流沉砂）等 （2）去除、调整水中溶解（无机）离子、溶解气体的处理方法 处理方法有：石灰软化、离子交换、地下水除铁除锰、氧化还原、化学沉淀、膜分离（反渗
透、纳滤、电渗析、浓差渗析等方法)、水质稳定(水中溶解离子的平衡,防止结垢和腐蚀 等,详见本书第五章)、除氟(高氟水的饮用水除氟)、氟化(低氟水的饮用水加氟)、吹 脱(去除游离二氧化碳、硫化氢等)、曝气(充氧)、除气(锅炉水除氧等)等 (3)去除有机物的处理方法 方法有:粉状炭吸附、原水曝气、生物预处理、臭氧预氧化、高锰酸钾预氧化、过氧化氢预 氧化、预氯化、臭氧氧化、活性炭吸附、生物活性炭、膜分离、大孔树脂吸附(用于工业纯 水、高纯水制备中有机物的去除)等 (4)消毒方法 方法有:氯消毒、二氧化氯消毒、臭氧消毒、紫外线消毒、电化学消毒、加热消毒等 (5)冷却方法 2.给水处理的基本工艺 饮用水处理的工艺分成:(1)饮用水常规处理工艺 (2)在饮用水常规处理工艺的基础上,增加预处理和(或)深度处理的饮用水处理工艺 (3)其他特殊处理工艺 混凝 胶体的基本性质 1.胶体的特性 水中杂质按其颗粒大小,可以分成为溶解物、胶体颗粒和悬浮物三大类。 分散颗粒 溶解物 胶体颗粒 悬浮物 颗粒尺寸 <0.1nm 1~100m(或100m)>0.1um(或1um) 细小黏士颗粒、高分 无机离子、小分子有 典型物质 子有机物、腐质酸、黏土、粉砂、细菌等 机物等 病毒、细菌等 溶液体 真溶液(透明) 胶体溶液(混浊) 2.胶体的结构 3.胶体的稳定与凝聚 二.铝盐铁盐混凝剂在水中的反应 1.水解反应 Al3++H2O→A1(OH2++H+ Al(OH)2++H20-Al(OH)2++H+ Al(OH2++H20→Al(0H3↓+H
透、纳滤、电渗析、浓差渗析等方法）、水质稳定（水中溶解离子的平衡，防止结垢和腐蚀 等，详见本书第五章）、除氟（高氟水的饮用水除氟）、氟化（低氟水的饮用水加氟）、吹 脱（去除游离二氧化碳、硫化氢等）、曝气（充氧）、除气（锅炉水除氧等）等 （3）去除有机物的处理方法 方法有：粉状炭吸附、原水曝气、生物预处理、臭氧预氧化、高锰酸钾预氧化、过氧化氢预 氧化、预氯化、臭氧氧化、活性炭吸附、生物活性炭、膜分离、大孔树脂吸附（用于工业纯 水、高纯水制备中有机物的去除）等 （4）消毒方法 方法有：氯消毒、二氧化氯消毒、臭氧消毒、紫外线消毒、电化学消毒、加热消毒等 （5）冷却方法 2.给水处理的基本工艺 饮用水处理的工艺分成：（1）饮用水常规处理工艺 （2）在饮用水常规处理工艺的基础上，增加预处理和（或）深度处理的饮用水处理工艺 （3）其他特殊处理工艺 混凝 一.胶体的基本性质 1.胶体的特性 水中杂质按其颗粒大小，可以分成为溶解物、胶体颗粒和悬浮物三大类。 分散颗粒 溶解物 胶体颗粒 悬浮物 颗粒尺寸 <0.1nm 1～100nm(或 100nm) >0.1um(或 1um) 典型物质 无机离子、小分子有 机物等 细小黏土颗粒、高分 子有机物、腐质酸、 病毒、细菌等 黏土、粉砂、细菌等 溶液体系 真溶液（透明） 胶体溶液（混浊） 2.胶体的结构 3.胶体的稳定与凝聚 二.铝盐铁盐混凝剂在水中的反应 1.水解反应 Al3++H2O→Al(OH)2++H+ Al(OH)2++H2O→Al(OH)2++H+ Al(OH)2++ H2O→Al(OH)3↓+H+
2.缩聚反应 2[A1(OH]2+→[A12(OH)2]4++2H20 水的混凝机理与混凝过程 混凝机理 (1)压缩双电层 (2)吸附电中和 (3)吸附架桥(4)沉淀物的卷扫或网捕 2.混凝过程 在水处理中,混凝的工艺过程实际上分为“凝聚”与“絮凝”两个过程,对应的工艺或设备 称为“混合”与“反应”。 (1)凝聚 在水处理工艺中,凝聚主要指加入混凝剂后的化学反应过程(胶体的脱稳)和初步的絮凝过 程。 (2)絮凝 絮凝是指细小矾花逐渐长大的物理过程。 3.混凝动 (1)速度梯度 令 式中G一速度梯度,S-1 du—相邻两水层中水流(颗粒)同向运动的速度差; dy-相邻两水层垂直与水流方向和距离。 推导G的计算公式 式中:F一两层水流间的摩擦阻力; A一两层水流间的接触面积 u一水的动力粘度 式中p-对单位体积水体的搅拌功率,W/m3。 (2)速度梯度计算
2.缩聚反应 2[Al(OH)]2+→[Al2(OH)2]4++ 2H2O 三.水的混凝机理与混凝过程 1.混凝机理 （1）压缩双电层 （2）吸附电中和 （3）吸附架桥（4）沉淀物的卷扫或网捕 2.混凝过程 在水处理中，混凝的工艺过程实际上分为“凝聚”与“絮凝”两个过程，对应的工艺或设备 称为“混合”与“反应”。 （1）凝聚 在水处理工艺中，凝聚主要指加入混凝剂后的化学反应过程（胶体的脱稳）和初步的絮凝过 程。 （2）絮凝 絮凝是指细小矾花逐渐长大的物理过程。 3.混凝动力学 （1）速度梯度 令 式中 G—速度梯度，s-1; du—相邻两水层中水流（颗粒）同向运动的速度差； dy—相邻两水层垂直与水流方向和距离。 推导 G 的计算公式： 式中：F—两层水流间的摩擦阻力； A—两层水流间的接触面积 μ—水的动力粘度 式中 p—对单位体积水体的搅拌功率，W/m3。 得 （2）速度梯度计算
对于机械搅拌,对单位容积水体的搅拌功率为 式中N一电机功率,KW; n1—一搅拌设备机械效率,约为0.75 n2—一传动系统的效率,0.6~0.9; n总一一总效率,0.5~0.7。 对于水力搅拌,水流对液体所作的功即为水流的水头损失。 式中Q一流量,m3/s 水的密度(约为1000kg/m3) h-流过水池的水头损失,m; T一水力停留时间, g一重力加速度,9.81m/s2 混凝过程的动力学控制参数如下 对于混合池:G=500~1000s-1 对于絮凝反应池:G=20~70s-1 GT=104~105 四.混凝剂与助凝剂 1.混凝剂 (1)硫酸铝 A1203的含量不小于15.6%,液体产品中A1203的含量不小于7.8%,适宜理值为5.5~8, 最佳范围6.5~7.5。 (2)聚合氯化铝 [A12(OH)nCl6-n]m,式中m为聚合度,通常m≤10,n=3~5。A1203的含量不小于32%和 29%,液体产品A1203的含量不小于12%和10%,适宜PH值为5~9。 (3)三氯化铁 PH值的适应范围(5~11)
对于机械搅拌，对单位容积水体的搅拌功率为: 式中 N—电机功率，KW; η1――搅拌设备机械效率，约为 0.75； η2――传动系统的效率，0.6～0.9； η 总――总效率，0.5～0.7。 对于水力搅拌，水流对液体所作的功即为水流的水头损失。 式中 Q—流量，m3/s; 水的密度（约为 1000kg/m3） h—流过水池的水头损失，m; T—水力停留时间，s; g—重力加速度，9.81m/s2。 混凝过程的动力学控制参数如下： 对于混合池：G=500～1000s-1 T=10～30 对于絮凝反应池：G=20～70s-1 GT=104～105 四.混凝剂与助凝剂 1.混凝剂 （1）硫酸铝 Al2O3 的含量不小于 15.6％，液体产品中 Al2O3 的含量不小于 7.8％，适宜 PH 值为 5.5～8， 最佳范围 6.5～7.5。 （2）聚合氯化铝 [Al2(OH)nCl6-n]m,式中 m 为聚合度，通常 m≤10，n＝3～5。Al2O3 的含量不小于 32％和 29％，液体产品 Al2O3 的含量不小于 12％和 10％，适宜 PH 值为 5～9。 （3）三氯化铁 PH 值的适应范围（5～11）
(4)硫酸亚铁 (5)聚合硫酸铁 化学式为[Fe2(OHn(S04)3-n/2]m,式中n<2,mf(m)。PH值范围为5~11,最佳范围6~9。 (6)其他 复合式药剂,如聚合铝铁,聚合铝硅,混凝复合药剂 2.助凝剂 (1)活化硅酸 (2)聚丙烯酰胺 (3)石灰 (4)其他 3.混凝药剂的投加 (1)投加量确定 (2)投配系统 (3)混凝药剂投加的自动控制 1)数学模型法 2)现场模拟试验法 3)特性参数控制法 五.混合设备 混合时间一般10~30s,速度梯度500~1000s-1 1.机械混合 水力停留时间为1~2min,平均速度梯度500s-1左右。 2.水力混合 (1)管式静态混合器 (2)压力水管混合 (3)其他有:跌水混合、漩流混合等。 六.絮凝反应池 絮凝反应池的水力停留时间一般为10~30min,GT值在104~105 1.机械搅拌 总的水力停留时间一般为15~20min,桨板边缘处的线速度从第一级的0.5m/s降到最后· 级的0.2m/s 2.水力搅拌 (1)隔板反应池 起端流速一般为0.5~0.6m/s,末端流速一般为0.2~0.3m/s,水力停留时间20~30min,总 的水头损失0.3~0.5m
（4）硫酸亚铁 （5）聚合硫酸铁 化学式为[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m,式中 n<2,m=f(n)。PH 值范围为 5～11，最佳范围 6～9。 （6）其他 复合式药剂，如聚合铝铁，聚合铝硅，混凝复合药剂 2.助凝剂 （1）活化硅酸 （2）聚丙烯酰胺 （3）石灰 （4）其他 3.混凝药剂的投加 （1）投加量确定 （2）投配系统 （3）混凝药剂投加的自动控制 1）数学模型法 2）现场模拟试验法 3）特性参数控制法 五.混合设备 混合时间一般 10～30s，速度梯度 500～1000s-1。 1.机械混合 水力停留时间为 1～2min,平均速度梯度 500s-1 左右。 2.水力混合 （1）管式静态混合器 （2）压力水管混合 （3）其他有：跌水混合、漩流混合等。 六.絮凝反应池 絮凝反应池的水力停留时间一般为 10～30min，GT 值在 104～105 1.机械搅拌 总的水力停留时间一般为 15～20min，桨板边缘处的线速度从第一级的 0.5m/s 降到最后一 级的 0.2m/s。 2.水力搅拌 （1）隔板反应池 起端流速一般为 0.5～0.6m/s，末端流速一般为 0.2～0.3m/s,水力停留时间 20～30min，总 的水头损失 0.3～0.5m