第2章 水的預(yù)處理

第二章水的預(yù)處理

除去天然水中懸浮物和膠體雜質(zhì)，通常采用的方法是混凝沉淀(澄清)及過(guò)濾處理。水的預(yù)處理的工藝流程通常為：原水→混凝→沉淀澄清→過(guò)濾第一節(jié)水的混凝處理第二節(jié)水的沉淀和澄清處理第三節(jié)水的過(guò)濾處理第四節(jié)水的吸附處理第五節(jié)預(yù)處理系統(tǒng)及運(yùn)行第一節(jié)水的混凝處理

混凝處理就是在水中投加適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)藥劑，使水中微小的懸浮物以及膠體結(jié)合成大的絮凝體，并在重力作用下沉淀出來(lái)。投加的化學(xué)藥劑稱(chēng)為混凝劑。一、膠體的穩(wěn)定性促使水中膠體具有聚集穩(wěn)定性的原因有以下三種：

(1)膠體表面帶電；

(2)膠體表面有水化層；

(3)膠體表面吸附有某些促使膠體穩(wěn)定的物質(zhì)；

(4)膠體顆粒布朗運(yùn)動(dòng)。二、膠體的脫穩(wěn)

(1)投加電解質(zhì)。電中和、壓縮雙電層

(2)投加與天然水中膠體電荷相反的膠體。電中和、壓縮雙電層

(3)投加高分子絮凝劑。吸附架橋膠體的結(jié)構(gòu)三、影響混凝效果的因素

（1）水的ＰH值（2）混凝劑的用量水溫（3）水和混凝劑的混合速度（4）水中雜質(zhì)（5）接觸介質(zhì)

四、混凝處理后水質(zhì)變化除掉部分：懸浮物；60%～80%有機(jī)物；部分重碳酸鹽硬度；占全硅25%～50%的膠態(tài)硅。增加部分：

SO４２－、Cl－等；CO２；HF；溶解固形物。第二節(jié)水的沉淀和澄清處理一、平流式沉淀池

1-進(jìn)水區(qū)；2-多孔隔墻；3-沉淀區(qū)；

4-出水區(qū)；5-存泥區(qū)，6-出水槽顆粒在靜水中的沉降

沉降速度公式，又稱(chēng)為司篤克斯公式：1、u與d的平方成正比，因此顆粒直徑d對(duì)沉降速度的影響很大。2、顆粒與水之間的密度差(s-L)越大，沉降速度越快，增大絮狀物的密度，可提高沉淀效果。3、通過(guò)混凝處理將水中細(xì)小顆粒凝聚成絮狀物，可大大增加沉降速度，提高沉淀效果。水溫越高，水的動(dòng)力粘度系數(shù)μ越小，沉降速度增加。二、斜管(板)沉淀池三、泥渣懸浮式澄清池

1-分離器；2-噴嘴；3-混合區(qū)；4-水平隔板；5-垂直隔板；6-反應(yīng)區(qū)；7-過(guò)渡區(qū)；8-出水區(qū)；9-水柵；10-集水槽；11-拌泥系統(tǒng)；12-泥渣濃縮器；13-采樣管：14-可動(dòng)罩子四、機(jī)械攪拌加速澄清池

1-進(jìn)水管；2-進(jìn)水槽；3-第一反應(yīng)室(混合室)；

4-第二反應(yīng)室；5-導(dǎo)流室；6-分離室；7-集水槽；

8-泥渣濃縮室；9-加藥管；10-機(jī)械攪拌器；

11-導(dǎo)流板；12-傘形板五、水力循環(huán)澄清池1-進(jìn)水管；2-噴嘴；3-棍合室；4-喉管；

5-第一反應(yīng)室；6-第二反應(yīng)室；8-集水槽；

9-泥渣濃縮室；7-分離室；10-調(diào)節(jié)器；

11-傘形擋板六、監(jiān)督項(xiàng)目清水層的高度；懸浮泥渣量：反應(yīng)室、泥渣濃縮和池底等部位。進(jìn)水流量、加藥量、水溫、排泥時(shí)間、排泥門(mén)開(kāi)度等。出水水質(zhì)：懸浮物含量或濁度

懸浮泥渣量，通常采用的是一種稱(chēng)為沉降比的方法，這使用一直徑為40～60mm、高250～350mm的量筒，將含泥渣的樣品裝入，經(jīng)靜置一定時(shí)間后，觀察其泥渣沉降情況。靜置時(shí)間2，5，20，60min，只要選取一個(gè)適當(dāng)?shù)臅r(shí)間作為標(biāo)準(zhǔn)就可以。其結(jié)果可用沉降后泥渣的體積占樣品總體積的百分率(沉降比)表示。澄清池各部分取得水樣的沉降比究竟以多大為合適，無(wú)法預(yù)定，要由各臺(tái)澄清池的具體運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)來(lái)決定。第三節(jié)水的過(guò)濾處理

水通過(guò)濾料層除去其中懸浮物的工藝稱(chēng)為過(guò)濾，按濾料類(lèi)別分為粒狀濾料過(guò)濾、膜狀濾料過(guò)濾、線狀濾料過(guò)濾。一、過(guò)濾機(jī)理二、濾料及濾層三、濾層中濾料的排布方式與過(guò)濾效果四、過(guò)濾工藝五、過(guò)濾設(shè)備六、混凝過(guò)濾一、過(guò)濾機(jī)理

過(guò)濾主要取決于懸浮顆粒和濾料的性質(zhì)、相對(duì)粒徑的大小以及過(guò)水?dāng)嗝娴乃鳡顟B(tài)。過(guò)濾機(jī)理有以下兩種作用：

(1)機(jī)械篩濾作用：當(dāng)濾料粒度較小時(shí)，粒徑大于濾料層孔隙的懸浮物由于吸附和機(jī)械篩濾作用彼此重疊和架橋作用，在濾層表面形成了一層附加的濾膜，在以后的過(guò)濾過(guò)程中，這層濾膜主要起機(jī)械截留作用，這種過(guò)濾稱(chēng)為膜過(guò)濾或表面過(guò)濾。

(2)接觸絮凝作用。當(dāng)濾料粒度較大時(shí)，懸浮顆粒的水流經(jīng)濾層中的孔道時(shí)，在范德華力、靜電力的作用下，靠吸附和架橋作用而粘附在濾料表面，這種過(guò)濾稱(chēng)為深層過(guò)濾。二、濾料及濾層

1、顆粒狀濾料：（1）化學(xué)性能穩(wěn)定，不影響出水水質(zhì)；（2）機(jī)械強(qiáng)度良好，使用中不碎裂；（3）粒度適當(dāng)。常用“粒徑”和“不均勻系數(shù)”兩個(gè)指標(biāo)表示。粒徑表示濾料顆粒大小的概況，不均勻系數(shù)表示濾料中不同大小的濾料顆粒的分布情況。（4）廉價(jià)，便于取材。常用的濾料為石英砂、無(wú)煙煤、大理石、活性炭等；2．濾層

(1)濾層空隙率。濾層中濾料顆粒與顆粒之間的空間體積占濾層總體積的百分率，即為濾層空隙率。空隙率愈大，過(guò)濾水頭損失增加緩慢，過(guò)濾周期可以延長(zhǎng)，因此濾層的截污能力得以提高；但穿透厚度也隨之增大。

(2)濾層厚度。達(dá)到某規(guī)定水質(zhì)所需要的濾層厚度稱(chēng)懸浮雜質(zhì)的穿透厚度，穿透厚度加上一定安全因素的厚度即為濾層的設(shè)計(jì)厚度。三、濾層中濾料的排布方式與過(guò)濾效果

四、濾料的級(jí)配

五、過(guò)濾工藝

過(guò)濾處理是由過(guò)濾、反洗和正洗三個(gè)步驟交替循環(huán)操作。

1．過(guò)濾過(guò)濾器通常運(yùn)行到出水濁度達(dá)到規(guī)定的允許值或進(jìn)出口壓差達(dá)到規(guī)定的允許值時(shí)停止運(yùn)行，這時(shí)稱(chēng)過(guò)濾器失效。表示過(guò)濾設(shè)備運(yùn)行的技術(shù)指標(biāo)主要有出水濁度、濾料的截污容量和濾層的水頭損失。

2．反沖洗

反沖洗的目的是除去濾層中截留的雜質(zhì)、氣泡、破碎濾料，恢復(fù)濾料的截污能力。反沖洗方法主要有兩種：水反沖洗；輔以空氣擦洗的水反洗。反沖洗效果：反洗強(qiáng)度或反洗膨脹率，反沖洗時(shí)間。反洗膨脹率：反沖洗時(shí)，濾層膨脹時(shí)增加的厚度與濾層原厚度比值的百分?jǐn)?shù)。反沖洗強(qiáng)度：反沖洗時(shí)單位時(shí)間單位過(guò)濾面積上通過(guò)的反沖洗水量稱(chēng)為，用g表示，單位：L/(s·m2)

六、過(guò)濾設(shè)備

1．壓力式過(guò)濾器

壓力式機(jī)械過(guò)濾器2．無(wú)閥濾池

六、混凝過(guò)濾當(dāng)原水懸浮物較低(如低于50mg/L)，而膠體雜質(zhì)(如膠體硅)含量較高時(shí)，可以將混凝和過(guò)濾在一個(gè)設(shè)備中進(jìn)行，這種處理工藝就是所謂的混凝過(guò)濾。也有稱(chēng)接觸過(guò)濾?；炷^(guò)濾有兩種作法：一種是當(dāng)加有混凝劑的水中生成微小絮狀物時(shí)，將水引入過(guò)濾器，這稱(chēng)為絮凝過(guò)濾；另一種為，在微小絮狀物生成之前，水已到達(dá)濾層中，水中膠體和濾料疑聚在一起，此法稱(chēng)為凝聚過(guò)濾。第四節(jié)水的吸附處理

水的吸附處理的主要目的是去除水中有機(jī)物，降低水的COD值。還可以去除游離氯?；钚蕴渴欠菢O性吸附劑，所以它對(duì)于某些有機(jī)物有較強(qiáng)的吸附力?；钚蕴康奈搅σ晕锢砦綖橹?，一般是可逆的?；钚蕴窟^(guò)濾法能較徹底除去水中的游離氯：