给水处理2006.pptx

b）浊度和悬浮物的关系）浊度和悬浮物的关系 c）色度：黄色基调的水）色度：黄色基调的水n化学指标：单项指标化学指标：单项指标 无机物特性综合指标无机物特性综合指标 有机物特性综合指标，饮用水中采有机物特性综合指标，饮用水中采用用 a）耗氧量（）耗氧量（CODMn或或OC），也称高锰酸），也称高锰酸钾指数钾指数 b）总有机碳）总有机碳TOCn微生物指标：细菌总数、总大肠菌群、微生物指标：细菌总数、总大肠菌群、粪大肠粪大肠菌群菌群n放射性指标放射性指标 二、水质标准二、水质标准1、生活饮用水水质标准、生活饮用水水质标准（1）制定依据）制定依据n 终身饮用安全终身饮用安全n从从4个方面确保安全个方面确保安全n符合国情符合国情（2）生活饮用水卫生标准生活饮用水卫生标准 国标，国标，1986年实施，共年实施，共35项项（3）生活饮用水水质卫生规范生活饮用水水质卫生规范 卫生部标准，卫生部标准，2001年实施，共年实施，共96项（常项（常规检测规检测34项，非常规检测项，非常规检测62项）项）（2）与（）与（3）的主要区别：）的主要区别：n（3）常规增加）常规增加3项：项：CODMn、铝、粪型大肠、铝、粪型大肠菌群菌群 （2）减少）减少4项：银、项：银、DDT、六六六、苯并芘、六六六、苯并芘n浊度由浊度由3NTU降为降为1NTU，铅、镉、四氯化碳，铅、镉、四氯化碳更加严格，消毒副产物由更加严格，消毒副产物由1项增加到项增加到13项。项。n水源水质应达到水源水质应达到地面水环境质量标准地面水环境质量标准中的中的二类，达不到时应加强处理二类，达不到时应加强处理 （4）城市供水水质标准城市供水水质标准 建设部标准建设部标准(CJT 2062005)，2005年年6月月1日起实施。日起实施。n检测项目为检测项目为93项，包括一些分量检测，总项目项，包括一些分量检测，总项目达达101项，其中常规检测项目项，其中常规检测项目42项，非常规检项，非常规检测项目测项目59项。项。n微生物学指标微生物学指标 6项，与（项，与（2）相比，增加了粪）相比，增加了粪型链球菌群、耐热大肠菌群、贾第鞭毛虫和隐型链球菌群、耐热大肠菌群、贾第鞭毛虫和隐孢子虫等孢子虫等4项。项。原虫类病毒体的检测给各地供原虫类病毒体的检测给各地供水企业一年的准备期水企业一年的准备期。n感官性状和一般化学指标增加了氨氮等。感官性状和一般化学指标增加了氨氮等。n饮用水消毒增加：氯消毒时与水接触饮用水消毒增加：氯消毒时与水接触120 min后出水总氯后出水总氯0.5 mgL；二；二氧化氯和臭氧消毒副产物如亚氯酸盐、氧化氯和臭氧消毒副产物如亚氯酸盐、溴酸盐和甲醛等的限值。溴酸盐和甲醛等的限值。n有机物指标有机物指标27项项2、3（其他水质标准）（其他水质标准）P86三、给水处理的基本方法与基本工艺三、给水处理的基本方法与基本工艺1、基本方法、基本方法 P862、给水处理基本工艺、给水处理基本工艺 给水处理饮用水处理给水处理饮用水处理 工业用水处理工业用水处理（1）饮用水常规处理工艺）饮用水常规处理工艺地表水源工艺地表水源工艺去除悬浮物和胶体、杀菌去除悬浮物和胶体、杀菌地下水源工艺地下水源工艺杀菌杀菌（2）微污染水源的饮用水处理工艺）微污染水源的饮用水处理工艺 增加预处理和深度处理、强化常规处理增加预处理和深度处理、强化常规处理例题例题1：某工厂自用水系统，水源为江河水，浊度某工厂自用水系统，水源为江河水，浊度50150NTU，处理后的水用于锅炉补给水及循环，处理后的水用于锅炉补给水及循环冷却水的补充水，要求浊度冷却水的补充水，要求浊度5NTU，原水中原水中的钙、镁离子去除的钙、镁离子去除90，其他无特殊要求，其，其他无特殊要求，其处理工艺处理工艺 是必须的，也是经济合理的。是必须的，也是经济合理的。A 混凝沉淀过滤消毒混凝沉淀过滤消毒 B 混凝沉淀过滤消毒软化混凝沉淀过滤消毒软化C 混凝沉淀过滤软化（部分水）混凝沉淀过滤软化（部分水）（正确）（正确）D 混凝沉淀软化消毒混凝沉淀软化消毒例题例题2 按按生活饮用水卫生规范生活饮用水卫生规范要求，下列指标中要求，下列指标中哪一项是正确的？哪一项是正确的？A 浊度不大于浊度不大于1NTU，特殊情况不大于，特殊情况不大于5NTU，CODMn不大于不大于3mg/L;（正确）（正确）B 浊度不大于浊度不大于1NTU，特殊情况不大于，特殊情况不大于3NTU，CODMn无要求无要求;C 浊度不大于浊度不大于1NTU，特殊情况不大于，特殊情况不大于5NTU，CODMn不大于不大于2mg/L;4.2 混凝混凝作用投加混凝剂，破坏胶体的稳定性，使之作用投加混凝剂，破坏胶体的稳定性，使之脱稳，相互聚合，形成大的易于沉淀的絮体（矾脱稳，相互聚合，形成大的易于沉淀的絮体（矾花）。同时，对溶解性无机物、有机物、色、嗅花）。同时，对溶解性无机物、有机物、色、嗅也有一定的去除作用。也有一定的去除作用。一、胶体的基本性质一、胶体的基本性质1、胶体的特性、胶体的特性 水中杂质的分类水中杂质的分类 P91 表表144胶体特性：胶体特性：（1）颗粒尺寸很小，在水中处于稳定状态）颗粒尺寸很小，在水中处于稳定状态（2）使水产生混浊（光学性质）使水产生混浊（光学性质）（3）颗粒表面带电（电学性质）颗粒表面带电（电学性质）粘土、细菌带负电，粘土、细菌带负电，AL(OH)3胶体、胶体、Fe(OH)3胶体带胶体带正电。正电。稳定原因稳定原因动力学稳定性（布朗运动）动力学稳定性（布朗运动）聚集稳定性（带电）聚集稳定性（带电）2、胶体的结构、胶体的结构胶核，胶核，电位形成离子，束缚反离子电位形成离子，束缚反离子，自由反离子自由反离子 吸附层吸附层 扩散层扩散层-胶粒（带电）胶粒（带电）胶团（电中性）胶团（电中性）滑滑动动面面胶胶体体移移动动时时，胶胶粒粒和和扩扩散散层层脱脱离离。滑动面在吸附层边界或扩大一些。滑动面在吸附层边界或扩大一些。电位胶核表面电位，即总电位电位胶核表面电位，即总电位 电位胶体滑动面上的电位，即动电位，电位胶体滑动面上的电位，即动电位，胶体带电由此电位引起。胶体带电由此电位引起。双电层电位形成离子和反离子构成的双电层双电层电位形成离子和反离子构成的双电层3、胶体的稳定与凝聚、胶体的稳定与凝聚稳定的原因：静电斥力（或水化膜），布朗运动稳定的原因：静电斥力（或水化膜），布朗运动凝聚的原因：范德华引力，布朗运动凝聚的原因：范德华引力，布朗运动 胶体最终是否处于稳定状态取决于各种力产胶体最终是否处于稳定状态取决于各种力产生的能量对比。吸引势能与排斥势能的对比见图生的能量对比。吸引势能与排斥势能的对比见图145：有排斥势能峰，且布朗运动的动能无：有排斥势能峰，且布朗运动的动能无法克服，故胶体处于稳定状态。法克服，故胶体处于稳定状态。破坏胶体稳定性的方法：破坏胶体稳定性的方法：投加电解质，更多投加电解质，更多的反离子进入吸附层，降低动电位，使胶体脱稳的反离子进入吸附层，降低动电位，使胶体脱稳凝聚。此种使胶体脱稳凝聚的机理为凝聚。此种使胶体脱稳凝聚的机理为压缩双电层压缩双电层 离子价数越高，压缩双电层能力越强。离子价数越高，压缩双电层能力越强。胶体因动电位降低而失去稳定性的过程称为胶体因动电位降低而失去稳定性的过程称为胶体脱稳。胶体脱稳。二、铝盐、铁盐在水中的反应二、铝盐、铁盐在水中的反应水解反应：水解反应：生成单核羟基配合物，最终生成生成单核羟基配合物，最终生成AL(OH)3沉淀物，带正电。沉淀物，带正电。缩聚反应：缩聚反应：生成多核羟基配合物，带正电。生成多核羟基配合物，带正电。三、水的混凝机理与混凝过程三、水的混凝机理与混凝过程1、混凝机理、混凝机理（1）压缩双电层）压缩双电层（2）吸附电中和）吸附电中和 由于静电引力（范德华引力、氢键、共价由于静电引力（范德华引力、氢键、共价键）的作用，胶核表面直接吸附异号聚合离子或键）的作用，胶核表面直接吸附异号聚合离子或异号胶粒等，从而使动电位降低、胶体互相凝聚异号胶粒等，从而使动电位降低、胶体互相凝聚的现象称为吸附电中和。的现象称为吸附电中和。（3）吸附架桥）吸附架桥n正负胶体间的吸附架桥、异号电荷高分子混凝正负胶体间的吸附架桥、异号电荷高分子混凝剂对胶粒的吸附剂对胶粒的吸附n具有链状结构的高分子混凝剂通过氢键、共价具有链状结构的高分子混凝剂通过氢键、共价键的作用对胶粒的吸附键的作用对胶粒的吸附（4）沉淀物的卷扫或网捕）沉淀物的卷扫或网捕 水中颗粒直接吸附在已形成的大絮体上，水中颗粒直接吸附在已形成的大絮体上，随之下沉。随之下沉。2、混凝过程、混凝过程混凝凝聚（混合），投加混凝剂后胶体脱稳混凝凝聚（混合），投加混凝剂后胶体脱稳 发生初步凝聚的过程。发生初步凝聚的过程。絮凝（反应），脱稳胶体相互聚集长大絮凝（反应），脱稳胶体相互聚集长大 的过程的过程凝聚的要求：凝聚的要求：快速搅拌，瞬间完成，一般小于快速搅拌，瞬间完成，一般小于2分钟。粒径小于分钟。粒径小于5m。絮凝的要求：絮凝的要求：搅拌强度从强到弱，一般需搅拌强度从强到弱，一般需1030分钟。粒径可达分钟。粒径可达0.61mm。3、混凝动力学、混凝动力学胶体要发生絮凝，一定要有碰撞，碰撞的动力：胶体要发生絮凝，一定要有碰撞，碰撞的动力：n布朗运动，由此造成的颗粒碰撞聚集为异向絮布朗运动，由此造成的颗粒碰撞聚集为异向絮凝，也即凝聚凝，也即凝聚n流体运动，由此造成的颗粒碰撞聚集为同向絮流体运动，由此造成的颗粒碰撞聚集为同向絮凝，也即絮凝凝，也即絮凝衡量絮凝效果的参数为衡量絮凝效果的参数为G和和GT值值（1）速度梯度）速度梯度G G速度梯度，速度梯度，s1；p对单位水体的搅拌功率，对单位水体的搅拌功率，W/m3；水的动力粘度，水的动力粘度，Pas 。（2）速度梯度计算）速度梯度计算机械搅拌：机械搅拌：水力搅拌：水力搅拌：注意：各参数的单位要与书上一致注意：各参数的单位要与书上一致（3）G、GT值范围值范围混合池：混合池：G5001000s 1 T=1030s，（，（2min）絮凝反应池：絮凝反应池：G2070s1 GT10 410 5（1030min）例题：例题：P98四、混凝剂与助凝剂四、混凝剂与助凝剂1、混凝剂、混凝剂了解常用混凝剂的适宜了解常用混凝剂的适宜PH范围及优缺点，范围及优缺点，P992、助凝剂、助凝剂（1）活化硅酸）活化硅酸 作为矾花骨架与核心，用于低温低浊水，现作为矾花骨架与核心，用于低温低浊水，现场制备场制备（2）聚丙烯酰胺）聚丙烯酰胺 高分子助凝剂，非离子型（带阴离子）。在高分子助凝剂，非离子型（带阴离子）。在高浊水预沉淀时，可单独投加，作为混凝剂。高浊水预沉淀时，可单独投加，作为混凝剂。（3）石灰）石灰调整调整PH值值3、混凝剂的投加、混凝剂的投加（1）投加量）投加量通过实验确定通过实验确定（2）投加系统）投加系统湿法投加：湿法投加：固体溶解池溶液池计量设备投加固体溶解池溶液池计量设备投加固体储存量固体储存量1530天（规范天（规范7.3.12）溶解池容积溶解池容积W1=(0.20.3)W2 溶液池容积溶液池容积W2 aQ/417cnW1，W2m3；a混凝剂最大投加量，混凝剂最大投加量，mg/L；Q处理水量，处理水量，m3/h；c配制的溶液浓度，一般取配制的溶液浓度，一般取520(按固体按固体重量计重量计)，带入公式时为，带入公式时为520；n每日调制次数，一般不超过每日调制次数，一般不超过3次。次。（规范（规范7.3.4、7.3.5）五、混合设备五、混合设备混合要求、混合要求、G、T值范围值范围混合方式混合方式n机械混合：水泵叶轮混合（取水泵距反应池机械混合：水泵叶轮混合（取水泵距反应池100m以内）、机械混合池以内）、机械混合池n水力混合：管式静态混合器、压力水管混合水力混合：管式静态混合器、压力水管混合（投药点及流速要求（投药点及流速要求 P102）等）等六、絮凝反应池六、絮凝反应池絮凝要求；絮凝要求；G、GT值范围；反应池出口做法值范围；反应池出口做法絮凝池分类：机械搅拌、水力搅拌絮凝池分类：机械搅拌、水力搅拌1、机械搅拌絮凝池：水平轴式、垂直轴式、机械搅拌絮凝池：水平轴式、垂直轴式 分分34档，串连流过档，串连流过 各自的适用范围及设计参数各自的适用范围及设计参数 P103例题例题 P1032、水力搅拌、水力搅拌（1）隔板反应池：往复式、回转式）隔板反应池：往复式、回转式 净间距大于净间距大于0.5m，一般分为，一般分为46级级 设计参数、优缺点及适用范围设计参数、优缺点及适用范围 P104（2）折板反应池：单通道、多通道）折板反应池：单通道、多通道 同波折板、异波折板同波折板、异波折板 折板反应池优于隔板反应池，水力停折板反应池优于隔板反应池，水力停留时间较短留时间较短设计参数、优缺点及适用范围设计参数、优缺点及适用范围 P1053、不同形式反应池的组合、不同形式反应池的组合七、影响混凝效果的因素七、影响混凝效果的因素1、水温、水温原因原因：水温影响混凝剂的水解：水温影响混凝剂的水解提高低温水混凝效果的方法提高低温水混凝效果的方法 P1072、浊度与悬浮物、浊度与悬浮物原因原因：浊度大小决定了混凝剂的投量和矾花的核：浊度大小决定了混凝剂的投量和矾花的核 心心高浊水、低浊水所需混凝剂量都较大高浊水、低浊水所需混凝剂量都较大提高高浊水、低浊水混凝效果的方法提高高浊水、低浊水混凝效果的方法 P1071083、水的、水的PH值值原因原因：每种混凝剂都有其最佳的：每种混凝剂都有其最佳的PH值范围值范围 铝盐、铁盐水解时产生铝盐、铁盐水解时产生H离子，消耗水的碱离子，消耗水的碱度，碱度不足时投加石灰，石灰投量公式：度，碱度不足时投加石灰，石灰投量公式：nAL2(SO4）3：【CaO】=3【a】【x】+【】nFeCL 3：【CaO】=1.5【a】【x】+【】式中式中【CaO】纯石灰纯石灰CaO投量投量,mmol/L；【a】混凝剂投量，混凝剂投量，mmol/L;【x】原水碱度，原水碱度，mmol/L，按，按CaO计计;【】剩余碱度，一般取剩余碱度，一般取0.250.5mmol/L,按按CaO计。计。例题：原水总碱度为例题：原水总碱度为0.1mmol/L（以（以CaO计），投加精计），投加精制硫酸铝（含制硫酸铝（含Al2O3约约16）26 mg/L。若剩余碱度。若剩余碱度取取0.2mmol/L，试计算水厂石灰（市售品纯度为，试计算水厂石灰（市售品纯度为50%）投量需多少）投量需多少mg/L？（已知原子量（已知原子量Al=27，O=16，Ca=40）解：投药量折合解：投药量折合Al2O3为为26164.16 mg/L Al2O3分子量为分子量为102，故投药量相当于，故投药量相当于4.16/1020.041mmol/L则则【CaO】=3【a】【x】+【】30.0410.10.2=0.223 mmol/L 0.22356 mg/L=12.49 mg/L水厂需投加市售石灰水厂需投加市售石灰12.49/0.524.98 mg/L4.3 沉淀沉淀一、颗粒沉淀特性一、颗粒沉淀特性1、沉淀分类、沉淀分类 4种沉淀的特点种沉淀的特点 P108109 自由沉淀，不加混凝剂自由沉淀，不加混凝剂 絮凝沉淀，投加混凝剂絮凝沉淀，投加混凝剂 不论是否加混凝剂，只要颗粒浓度高到一定不论是否加混凝剂，只要颗粒浓度高到一定程度，就会形成拥挤沉淀或压缩沉淀程度，就会形成拥挤沉淀或压缩沉淀2、离散颗粒的沉淀速度（自由沉淀）、离散颗粒的沉淀速度（自由沉淀）三个区的沉淀速度公式三个区的沉淀速度公式 P109例题例题 P1103、水样的颗粒沉速分布曲线（离散颗粒）、水样的颗粒沉速分布曲线（离散颗粒）（1）沉淀柱试验）沉淀柱试验沉淀柱特点沉淀柱特点：n沉淀柱水深沉淀柱水深H不一定等于实际沉淀池水深不一定等于实际沉淀池水深n初始时水样各点浓度相同，为初始时水样各点浓度相同，为C0n试验中水面高度不变试验中水面高度不变（2）颗粒沉速分布曲线）颗粒沉速分布曲线ti时测时测Ci，计算，计算ui=H/ti，x i Ci/C0（x i为沉速小于为沉速小于ui的各种颗粒在原水总颗的各种颗粒在原水总颗粒重量中所占的比重）粒重量中所占的比重）二、理想沉淀池特性分析二、理想沉淀池特性分析1、理想沉淀池的构成、理想沉淀池的构成理想沉淀池的基本假设（条件）理想沉淀池的基本假设（条件）P111 2、理想沉淀池对颗粒的去除率、理想沉淀池对颗粒的去除率 n特定颗粒沉速（截流沉速）特定颗粒沉速（截流沉速）u0：沉淀池所能全：沉淀池所能全部去除的颗粒中最小颗粒的沉速部去除的颗粒中最小颗粒的沉速nuu0的颗粒被全部去除，其去除率为的颗粒被全部去除，其去除率为1x0nuu0的颗粒能够部分去除的颗粒能够部分去除n沉速为沉速为ui（u0）的颗粒占自身颗粒的去除）的颗粒占自身颗粒的去除率为率为Ei ui/u0；占全部颗粒的去除率为；占全部颗粒的去除率为 ui/u0 xi nuu0的颗粒在沉淀池中的去除率的颗粒在沉淀池中的去除率 式式1-4-17n理想沉淀池对颗粒的总去除率理想沉淀池对颗粒的总去除率 式式1-4-183、理想沉淀池中、理想沉淀池中u0与表面负荷与表面负荷q0的关系的关系nL=vt0nH=u0t0nu0=Q/A=q0n理想沉淀池的基本特性理想沉淀池的基本特性：特定颗粒沉速：特定颗粒沉速在数值上等于沉淀池的表面负荷（但两在数值上等于沉淀池的表面负荷（但两者在物理意义上完全不同）者在物理意义上完全不同）4、絮凝沉淀池对颗粒的去除率、絮凝沉淀池对颗粒的去除率 从理论上，絮凝沉淀的沉淀效果优于自由沉淀，从理论上，絮凝沉淀的沉淀效果优于自由沉淀，故对于某特定的表面负荷，故对于某特定的表面负荷，u0絮絮u0自自絮凝沉淀颗粒去除率通过试验计算絮凝沉淀颗粒去除率通过试验计算 P113 三、沉淀池的基本结构与基本设计参数三、沉淀池的基本结构与基本设计参数1、基本结构：进水区、沉淀区、出水区、污泥、基本结构：进水区、沉淀区、出水区、污泥 区区2、沉淀池基本设计参数、沉淀池基本设计参数（1）基本设计参数）基本设计参数u0（q0）、）、H、T、v，q0是最基本参数是最基本参数（2）参数取值）参数取值n若若u0由试验得到，则由试验得到，则u0设设 u0试试 0.60.8n查设计手册得到的查设计手册得到的u0值可直接应用，已考虑安值可直接应用，已考虑安全系数全系数 P117四、沉淀池四、沉淀池1、平流式沉淀池、平流式沉淀池n结构、优缺点结构、优缺点n室外给水设计规范室外给水设计规范规定的参数及要求规定的参数及要求 P118n衡量沉淀池水流状态的参数：衡量沉淀池水流状态的参数：Fr和和Re，希望，希望Fr大、大、Re小（方法，设隔墙，减小水力半径）小（方法，设隔墙，减小水力半径）n设计方法设计方法选选u0（q0），再从），再从H、T、v中选中选2个（按规范个（按规范要求）要求）例题：例题：P119例题：例题：V=18mm/s，B=3H，Fr0.6105。在池的。在池的1/3，2/3 处各加一道隔墙，处各加一道隔墙，忽略隔墙厚度，求新的忽略隔墙厚度，求新的Fr。解：解：（1）Fr=v2/Rg（2）（3）Fr2/Fr1=(3H/5)/(H/3)=9/5=1.6 Fr2=0.6105 1.6=1.081052、斜板（管）沉淀池、斜板（管）沉淀池（1）斜板（管）沉淀池的原理与特点）斜板（管）沉淀池的原理与特点n原理原理根据根据Ei ui/u0 ui/(Q/A)=uiA/Q A越大，越大，Ei越大；若越大；若Ei不变，不变，A也不变，池也不变，池中加隔板，原池中加隔板，原池A=BL，新池，新池A=BXn，则则XL/n。（。（n为层数）为层数）在去除率不变的情况下，池深越浅，池长在去除率不变的情况下，池深越浅，池长就越短，池容越小就越短，池容越小浅池理论浅池理论n斜板沉淀池分类：斜板沉淀池分类：按水和泥的运动方向异向流斜板沉淀池按水和泥的运动方向异向流斜板沉淀池 同向流斜板沉淀池同向流斜板沉淀池按水流方向上向流斜板沉淀池按水流方向上向流斜板沉淀池 下向流斜板沉淀池下向流斜板沉淀池 侧向流斜板沉淀池侧向流斜板沉淀池斜管沉淀池异向流斜管沉淀池异向流n优缺点优缺点 P121(2)斜板沉淀池产水量计算斜板沉淀池产水量计算n异向流斜板沉淀池异向流斜板沉淀池 式式1-4-23 式中式中斜斜0.60.8 n同向流斜板沉淀池同向流斜板沉淀池 式式1-4-24n侧向流斜板沉淀池侧向流斜板沉淀池 式式1-4-22从公式看出：斜板沉淀池的产水量远大于同体积从公式看出：斜板沉淀池的产水量远大于同体积的平流式沉淀池的平流式沉淀池n斜板沉淀池的液面负荷斜板沉淀池的液面负荷q斜斜Q/A，A为斜板区为斜板区池面面积，与平流式沉淀池中的表面负荷概念池面面积，与平流式沉淀池中的表面负荷概念基本一致。表面负荷基本一致。表面负荷 U0=q0=Q/A斜斜。异向流斜板沉淀池的异向流斜板沉淀池的q斜斜9.011.0m3/(m2.h)n斜管沉淀池利用斜管沉淀池利用q斜斜计算，见计算，见给水工程给水工程P306斜管中水流速度：斜管中水流速度：v=Q/(Asin)(3)异向流斜板（管）沉淀池异向流斜板（管）沉淀池适用范围：浊度小于适用范围：浊度小于1000NTU设计参数：设计参数：P124(或设计规范或设计规范)例题：异向流斜管沉淀池，设计能力例题：异向流斜管沉淀池，设计能力20000m3/d,平面平面净尺寸净尺寸1010m，结构系数，结构系数1.03,斜管长斜管长1m，安装角，安装角60 度。求斜管内轴向流速。（斜管中的停留时间）度。求斜管内轴向流速。（斜管中的停留时间）解：解：给水工程给水工程教材教材P306（1）v=Q/(Asin)式中式中 Q沉淀池流量沉淀池流量 A斜管净出口面积斜管净出口面积 斜管轴向与水平面夹角斜管轴向与水平面夹角（2）A(100.5)10/1.03=92.23m2（3）（4）同向流斜板沉淀池）同向流斜板沉淀池适用范围：浊度小于适用范围：浊度小于200NTU设计参数：设计参数：P125(或规范或规范)液面负荷液面负荷 3040m3/(m2.h)（5）侧向流斜板沉淀池）侧向流斜板沉淀池设计参数：设计参数：P1263、竖流式沉淀池、竖流式沉淀池4、辐流式沉淀池、辐流式沉淀池用于高浊度水的预沉淀处理用于高浊度水的预沉淀处理五、澄清五、澄清1、工作原理、工作原理n特点：集絮凝、沉淀于一身特点：集絮凝、沉淀于一身n原理：接触絮凝原理：接触絮凝n分类分类泥渣悬浮型澄清池：悬浮澄清池、脉冲澄清池泥渣悬浮型澄清池：悬浮澄清池、脉冲澄清池泥渣循环型澄清池：泥渣循环型澄清池：机械搅拌澄清池机械搅拌澄清池、水力循环、水力循环 澄清池澄清池2、机械搅拌澄清池、机械搅拌澄清池设计参数设计参数 P129适用范围：浊度小于适用范围：浊度小于5000NTU优缺点优缺点3、脉冲澄清池、脉冲澄清池六、气浮六、气浮气浮原理气浮原理适用范围适用范围:浊度小于浊度小于100NTU及含有藻类等密度及含有藻类等密度 小的悬浮物质的水小的悬浮物质的水设计参数：规范设计参数：规范4.4 过滤过滤 沉淀（澄清）池出水浊度沉淀（澄清）池出水浊度10NTU以下，滤以下，滤后可达后可达1NTU以下，可去除以下，可去除25m以上的颗粒。以上的颗粒。一、过滤原理一、过滤原理1、过滤技术分类、过滤技术分类（1）表层过滤机械筛滤）表层过滤机械筛滤（2）深层过滤机理为接触絮凝）深层过滤机理为接触絮凝滤池工作机理：滤池工作机理：接触絮凝和机械筛滤，前者为主接触絮凝和机械筛滤，前者为主2、深层过滤机理、深层过滤机理（1）迁移）迁移（2）附着）附着水流剪力颗粒附着力，附着稳定水流剪力颗粒附着力，附着稳定水流剪力颗粒附着力，颗粒脱落，向下运动水流剪力颗粒附着力，颗粒脱落，向下运动二、滤池的运行二、滤池的运行1、滤池的运行周期、滤池的运行周期过滤周期从过滤开始至过滤结束过滤周期从过滤开始至过滤结束工作周期从过滤开始至反洗结束工作周期从过滤开始至反洗结束（1）过滤状态）过滤状态实际运行中控制过滤周期的方法实际运行中控制过滤周期的方法n水头损失达到最大允许值，一般为水头损失达到最大允许值，一般为22.5m，各种滤池的水损见规范，各种滤池的水损见规范n运行时间工作周期一般为运行时间工作周期一般为1224小时小时（规范）（规范）（2）反冲洗状态）反冲洗状态n单独水反冲洗滤料膨胀，膨胀度单独水反冲洗滤料膨胀，膨胀度4050%，时间，时间57分钟，用水量分钟，用水量5左右左右n水反冲洗加表面辅助冲洗水反冲洗加表面辅助冲洗 n气水联合反冲洗用于均质滤料气水联合反冲洗用于均质滤料（新规范称（新规范称为为“均匀级配粗砂滤料均匀级配粗砂滤料”），滤料不膨胀或，滤料不膨胀或微膨胀微膨胀强制滤速用于校核滤池设计是否合理强制滤速用于校核滤池设计是否合理 全部滤池中的全部滤池中的1个或个或2个停产检修或反个停产检修或反冲洗时，其他滤池的滤速。不要太大。冲洗时，其他滤池的滤速。不要太大。平均强制滤速：平均强制滤速：2、滤池过滤的运行方式、滤池过滤的运行方式（1）变水头恒速过滤）变水头恒速过滤特点：特点：n进水口水位高于滤池最高设计水位进水口水位高于滤池最高设计水位n每格进水流量基本相等，过滤速度不变每格进水流量基本相等，过滤速度不变n滤池水位逐渐升高，直至达到最高设计滤池水位逐渐升高，直至达到最高设计水位水位优缺点：优缺点：P135采用此方式的滤池：虹吸、无阀采用此方式的滤池：虹吸、无阀（2）恒水头恒速过滤）恒水头恒速过滤特点：特点：n进水口在滤池水面以下，各滤池的水位进水口在滤池水面以下，各滤池的水位相同，并保持不变相同，并保持不变n由专用出水控流阀控制恒滤速由专用出水控流阀控制恒滤速n过滤周期由控流阀达到最大预订开启度过滤周期由控流阀达到最大预订开启度控制（或由过滤时间控制）控制（或由过滤时间控制）优缺点：优缺点：P136采用此方式的滤池：采用此方式的滤池：V型滤池型滤池（3）减速过滤）减速过滤特点：几个或多个滤池（格）组成一个滤池组，特点：几个或多个滤池（格）组成一个滤池组，滤池组的进水（出水）流量不变。滤池组的进水（出水）流量不变。n进水口在滤池水面以下，各滤间的水位相同，进水口在滤池水面以下，各滤间的水位相同，水位变化（普通快滤池，移动罩滤池基本不变）水位变化（普通快滤池，移动罩滤池基本不变）n各滤间轮流反冲洗，每间滤速阶梯式下降各滤间轮流反冲洗，每间滤速阶梯式下降n过滤周期由水位控制（或由过滤时间控制）过滤周期由水位控制（或由过滤时间控制）优缺点：优缺点：P137采用此方式的滤池：移动罩滤池（典型）采用此方式的滤池：移动罩滤池（典型）普通快滤池（近似）普通快滤池（近似）三、滤料三、滤料1、滤料材质与规格、滤料材质与规格（2）滤料规格）滤料规格表示滤料规格的参数表示滤料规格的参数ndmax和和dminn有效粒径有效粒径d10 反映细滤料尺寸反映细滤料尺寸n不均匀系数不均匀系数K80 越大，对过滤和反冲越不利越大，对过滤和反冲越不利 K80=d80/d101我国采用我国采用dmax、dmin和和K80 （新规范采用（新规范采用d10和和K80）2、常用滤料、常用滤料（1）石英砂滤料）石英砂滤料n参数参数 P138n优缺点：优缺点：水力筛分，纳污能力差，易穿透水力筛分，纳污能力差，易穿透（2）双层滤料）双层滤料n参数参数 P138n优缺点：优缺点：纳污能力强，滤速高（或过滤周期纳污能力强，滤速高（或过滤周期长），出水水质好长），出水水质好（3）均质滤料）均质滤料n定义：定义：沿整个滤料层深度方向的任一横断沿整个滤料层深度方向的任一横断面上，滤料组成和平均粒径均匀一致面上，滤料组成和平均粒径均匀一致n反冲洗方法：气水联合，滤料不膨胀或微膨胀反冲洗方法：气水联合，滤料不膨胀或微膨胀n参数：参数：P139n优缺点优缺点（4）其他滤料）其他滤料四、滤池的基本构造四、滤池的基本构造 1、滤料层、滤料层2、配水系统和承托层、配水系统和承托层（1）大阻力配水系统）大阻力配水系统n构成：构成：“丰丰”字型穿孔管卵石垫层冲洗水字型穿孔管卵石垫层冲洗水泵或高位水箱泵或高位水箱n参数：开孔比为参数：开孔比为0.20.28%v孔孔，h孔孔，d孔孔，h总总68m等，等，P140n优缺点：配水均匀；所需反冲洗水头大优缺点：配水均匀；所需反冲洗水头大（2）小阻力配水系统）小阻力配水系统n构成：底部进水空间穿孔板（滤头或滤砖）构成：底部进水空间穿孔板（滤头或滤砖）n参数：开孔比为参数：开孔比为1.01.5%h总总1m左右左右n优缺点：不需设反冲洗设备；配水均匀性比大优缺点：不需设反冲洗设备；配水均匀性比大阻力系统差阻力系统差（3）中阻力配水系统）中阻力配水系统n开孔比为开孔比为0.60.8%3、反冲洗排水、反冲洗排水（1）洗砂排水槽）洗砂排水槽要求要求 P143第三条：槽底距砂面（未膨胀）距离第三条：槽底距砂面（未膨胀）距离eHe滤层膨胀度，滤层膨胀度，4050；H滤层厚度滤层厚度例题：按规范要求，单层石英砂普通快滤池，滤例题：按规范要求，单层石英砂普通快滤池，滤层厚度层厚度0.7m，承托层厚度，承托层厚度0.45m，其反冲洗，其反冲洗水排水槽的底部到滤料面层的距离，最少不能水排水槽的底部到滤料面层的距离，最少不能小于小于_。nA 200mm B 250mmnC 315mm（选（选C）D 518mm（2）集（排）水渠）集（排）水渠4、辅助系统、辅助系统（1）反冲洗水塔或水泵）反冲洗水塔或水泵n水塔水塔反冲洗水塔高度：反冲洗水塔高度：H0=h1h2h3h4h5反冲洗水塔容积：反冲洗水塔容积：V=1.5qFtn水泵水泵 扬程扬程：H=H0+He 流量：一个滤间的反冲洗流量流量：一个滤间的反冲洗流量（2）管廊）管廊（3）控制系统）控制系统 水力控制、时间控制水力控制、时间控制（4）表面辅助冲洗装置）表面辅助冲洗装置五、滤池五、滤池1、普通快滤池、普通快滤池n结构：结构：4个阀门、大阻力、几个滤池组成一个个阀门、大阻力、几个滤池组成一个滤池组滤池组n运行方式：减速过滤运行方式：减速过滤n优缺点及适用范围优缺点及适用范围 P146例题例题解：解：强制滤速按强制滤速按10m/h考虑，考虑，n/(n-1)8=10则则n=52、双阀滤池、双阀滤池2个阀门、大阻力、减速过滤个阀门、大阻力、减速过滤3、虹吸滤池、虹吸滤池n结构：无阀门、结构：无阀门、68个滤间组成一个滤池、小个滤间组成一个滤池、小阻力系统、用滤后水进行反冲洗阻力系统、用滤后水进行反冲洗n运行方式：变水头恒速过滤运行方式：变水头恒速过滤n优缺点及适用范围优缺点及适用范围 P1484、重力式无阀滤池、重力式无阀滤池n结构：无阀门、一个滤间可自成一个系统、结构：无阀门、一个滤间可自成一个系统、进水设置进水设置U型管、小阻力系统、用滤后水型管、小阻力系统、用滤后水进行反冲洗进行反冲洗n运行方式：变水头恒速过滤运行方式：变水头恒速过滤n优缺点及适用范围优缺点及适用范围 P1525、移动罩滤池、移动罩滤池n结构：许多滤格组成一个滤池、各格轮流结构：许多滤格组成一个滤池、各格轮流反冲洗、小阻力系统、用滤后水进行反冲反冲洗、小阻力系统、用滤后水进行反冲洗洗n运行方式：每格为恒水头变速过滤运行方式：每格为恒水头变速过滤n优缺点及适用范围优缺点及适用范围 P1536、均质滤料滤池、均质滤料滤池n典型代表：典型代表：V型滤池型滤池n结构：均质滤料；进水槽为结构：均质滤料；进水槽为V型；反冲洗型；反冲洗时进水不停，进行表面扫洗；气水联合时进水不停，进行表面扫洗；气水联合反冲洗，滤料不膨胀或轻微膨胀；小阻反冲洗，滤料不膨胀或轻微膨胀；小阻力系统。力系统。n运行方式：恒水头恒速过滤运行方式：恒水头恒速过滤n优缺点及适用范围优缺点及适用范围 P1547、压力滤池、压力滤池4.5 消毒消毒一、消毒概论一、消毒概论1、消毒目的、消毒目的 消毒标准：细菌学指标消毒标准：细菌学指标2、消毒方法、消毒方法 氯、二氧化氯、臭氧、紫外线氯、二氧化氯、臭氧、紫外线 优点及问题优点及问题3、消毒剂的投加点、消毒剂的投加点n滤后加氯（清水池前投加）滤后加氯（清水池前投加）n出厂补充加氯（二泵站处）出厂补充加氯（二泵站处）n预加氯（取水口或水厂入口，防止藻类繁殖），预加氯（取水口或水厂入口，防止藻类繁殖），目前不提倡，改用目前不提倡，改用 KMnO4、O3、H2O2等。等。n中途补氯（用于大型管网）中途补氯（用于大型管网）二、氯消毒二、氯消毒1、氯消毒原理、氯消毒原理液氯转化为气态投加液氯转化为气态投加n若水中无氨，则生成若水中无氨，则生成HOCL和和OCL，1价的价的CL具有氧化、杀菌作用。具有氧化、杀菌作用。氯消毒原理氯消毒原理 P157,HOCL起主要作用起主要作用HOCL和和OCL的比例与水的的比例与水的PH值及水温有关，值及水温有关，低温、低低温、低PH值消毒效果好值消毒效果好n若水中有氨氮，则生成氯胺，消毒原理仍为若水中有氨氮，则生成氯胺，消毒原理仍为HOCL杀菌。各种氯胺的比例与杀菌。各种氯胺的比例与PH值及氯、氨值及氯、氨比有关比有关n有效氯包含：有效氯包含：自由性（游离性）氯（自由性（游离性）氯（HOCL和和OCL）化合性氯（各种氯胺）化合性氯（各种氯胺）n余氯剩余的有效氯余氯剩余的有效氯2、加氯量、加氯量加氯量需氯量余氯量加氯量需氯量余氯量规范规定规范规定 P1583、氯消毒工艺、氯消毒工艺（1）折点氯化法）折点氯化法水中氨氮含量少时采用。水中氨氮含量少时采用。经验：原水氨氮含量小于经验：原水氨氮含量小于0.3mg/L时折点加氯；时折点加氯；（2）氯胺消毒法）氯胺消毒法持续杀菌能力强；减少消毒副产物持续杀菌能力强；减少消毒副产物n先氯后氨有大型管网时先氯后氨有大型管网时清水池前折点加氯，出厂时加氨；清水池前折点加氯，出厂时加氨；CL2:NH3=36:1 (重量比重量比)。n化合性的氯胺消毒法原水氨氮含量高时化合性的氯胺消毒法原水氨氮含量高时清水池前投加氯，利用清水池接触（大于清水池前投加氯，利用清水池接触（大于2h）；）；含氨量不高时，可氯、氨同时投加含氨量不高时，可氯、氨同时投加4、加氯设备、加氯设备加氯要求加氯要求 规范规范7.7.17.7.16（新规范强制条（新规范强制条款很多）款很多）储氯量储氯量1530天天图图1465三、二氧化氯消毒三、二氧化氯消毒1、消毒原理及方法、消毒原理及方法原理原理 氧化作用氧化作用投加方法滤后投加，单独使用投加方法滤后投加，单独使用 二氧化氯预氧化二氧化氯预氧化+滤后加氯滤后加氯2、二氧化氯制备、二氧化氯制备 现场制备现场制备（1）（）（3）（）（4）都存在）都存在CL2，仍有消毒副产物，仍有消毒副产物问题问题3、优缺点、优缺点 P1634.6 地下水除铁除锰地下水除铁除锰一、含铁含锰地下水一、含铁含锰地下水存在形态：存在形态：Fe2、Mn2，常共存，常共存，一般浓度一般浓度Fe2 Mn2 二、地下水除铁除锰原理二、地下水除铁除锰原理1、除铁原理、除铁原理（1）原理）原理 Fe2 +O Fe3 ，Fe（OH）3过滤过滤（2）方法）方法n空气氧化空气氧化 P165 式式1-4-42要求：要求：PH 6，最好，最好7；含硅水；含硅水PH 7特点：属自催化氧化特点：属自催化氧化n药剂氧化药剂氧化 （CL2），需），需CL2计算计算 P166 2Fe2 Cl2 255.8 2 35.5 1 x2、除锰原理、除锰原理（1）原理）原理 Mn2 +O Mn4，MnO2过滤过滤（2）方法）方法n空气氧化空气氧化 P166 式式1-4-47,需需O2计算计算 n药剂氧化药剂氧化 （CL2）P166 式式1-4-48,需需CL2计算计算（3）特点）特点n反应慢，需自催化，滤料为锰砂反应慢，需自催化，滤料为锰砂n要求要求PH 7.5n铁锰共存时，先除铁后除锰。铁锰共存时，先除铁后除锰。Fe2、Mn2 浓度低时，采用一个滤池，上层浓度低时，采用一个滤池，上层除铁下层除锰；浓度高时，采用除铁下层除锰；浓度高时，采用