给水处理讲稿绪论、混凝机理.docx

水质工程 A 第1篇 总论第1章 水的循环和水质工程学科的任务第2篇 给水处理第3章 水源水质和水质标准3.1 水源水质水中杂质的分类： 悬浮物: 1m-1mm 浊、色、臭、味、菌杂质 胶体*（稳定性）： 10nm-100nm 生活水处理常见: Ca2+ Mg2+ K+ Na+ Cl- SO42- HCO3- 溶解杂质： 自然：F- 锰、铁污染：Pd+ Hg+3.2 水质标准1.生活饮用水水质标准 1）生活饮用水卫生标准GB 574985 感官性状和一般化学指标：浊度3度 毒理学指标：氟化物、氰化物、砷、汞等 细菌学指标：细菌总数 不 100个/ml 总大肠菌数不 3个/l 游离余氯 接触30min 不 0.3mg/l 管网末梢 不 0.05mg/l 放射性指标：总放射性 0.1Bq/L; 总放射性 1 Bq/L2）生活饮用水水质卫生规范 （卫生部 2001年） 水质常规检验项目34项，非常规检验项目 62项 浊 度 不超过l度(NTU) ，特殊：不超过3度(NTU) 细菌总数 80(CFU/mL) （CFU为菌落形成单位）总大肠菌群 每100mL水样中不得检出；粪大肠菌群 每100mL水样中不得检出（总大肠菌群：适宜温度25oC，37oC仍可生长，44.5 oC不再生长粪大肠菌群：习惯温度37o，44.5 oC仍可生长） 耗氧量(CODMn法，以O2计) 3 (mgL)，特殊：不超过5mgL （高锰酸盐指数是反映水体中有机及无机可氧化物质污染的常用指标。定义为：在一定的条件下，用高锰酸钾氧化水样中的某些有机物及无机还原性物质，由消耗的高锰酸钾量计算相当的氧量，为了与重铬酸钾耗氧量(CODcr,)相区别，又称其为高锰酸钾耗氧量或锰法COD(简写CODMn )。有的书上干脆简称为耗氧量，英文简称OC ） 3）城市供水水质标准 （建设部 2005年） 水质常规检验项目42项，非常规检验项目 61项 浊 度 不超过l NTU ，特殊：不超过3 NTU 细菌总数 80(CFU/mL) （CFU为菌落形成单位） 总大肠菌群 耐热大肠菌群 粪型链球菌群 每100 mL水样不得检出 （粪大肠菌群 / 粪型链球菌群 4 ： 污染来源于人类粪大肠菌群 / 粪型链球菌群0.7：污染来源于温血动物） 两虫：贾第鞭毛虫 1（个/10L） 隐孢子虫 0.3mg/l地表水消毒过滤沉淀混凝预处理高浊水加药消毒过滤低浊水消毒地下水2、 生活饮用水特殊处理方法：1） 除臭、除味：对于有机物产生的臭和味，可用活性炭吸附或氧化法去除；因藻类繁殖而产生臭和味可用微滤或气浮法去除藻类等； 2） 除铁、锰、氟：多用氧化法和离子交换；2）3） 预处理、深度处理 预处理+常规处理 或 常规处理+深度处理预处理、深度处理原理：氧化；吸附；生物降解；膜滤二. 工业水处理方法电渗析、反渗透、离子交换去除阴、阳离子 除盐电渗析、反渗透、离子交换降低阴、阳离子 淡化药剂、离子交换去除 Ca2+ Mg2+ 软化工 艺目 的 方 法第四章 混凝4.1混凝机理混凝：水中胶体粒子以及微小悬浮物的聚集过程。工艺：投药、凝聚、絮凝 这一过程涉及三个方面的问题：水中胶体粒子的性质、混凝剂在水中的水解物种以及胶体粒子与混凝剂之间的相互作用。一、 水中胶体稳定性胶体的稳定性：胶体颗粒在水中长期保持分散悬浮状态的特性。沉降稳定性：指颗粒布朗运动对抗重力影响的能力；聚集稳定性：胶体颗粒之间不能相互聚集的特性。静电斥力和水化膜是其发生的主要因素。1. 微粒的布朗运动布朗运动是胶体稳定的一个因素；布朗运动又是胶体不稳定的因素。2. 静电斥力 胶体的带电性双电层特点： 1）反离子浓度不均； 2）反离子吸附强度不同电位：1）总电位胶核表面带电2）电位电动电位 静电斥力：胶粒间的静电斥力F的大小与电位有关， 电位愈大，F愈大；电位的大小与扩散层厚度有关，d愈大,愈大。结论：1）胶核带电愈多，总电位愈大。2）电位表示颗粒间静电斥力的大小。d愈大,愈大， F愈大。2.DLVO理论斥力：F 1 / X2 ERK1 e-K2x引力：EA 1/ X2 布朗：Eb=1.5KT 假若: Eb Emax 凝聚实际： Eb Emax 分散3.水化膜憎水胶体愈大，水化膜作用越大 稳定亲水胶体水化膜 稳定 胶体稳定性讨论结论： 胶体状态取决于静电斥力、布朗运动、范德华引力的相对大小； 静电斥力 稳定； 颗粒凝聚 减小；二、硫酸铝在水中的化学反应AL2(SO4) 18H2O AL(H2O)6 3+ 水合铝离子水解反应： 羟基铝离子AL(H2O)6 3+ + H2O AL(OH)( H2O)5 2+ + H3O +AL(OH) (H2O)5 2+ + H2O AL(OH)2(H2O)4 + + H3O +AL(OH)2 (H2O)4 + + H2O AL(OH)3(H2O)3 + H3O + 聚合反应： 羟基架桥 OH 2AL(OH)( H2O)5 2+ ( H2O)4AL AL( H2O)4 4+ 2H2O OH OH OH nAL(OH)( H2O)5 2+ AL( H2O)4AL 2n+ nH2O OH OH 水解 AL(OH)3 (H2O)3 n pH与铝离子水解产物含量关系：铝水解产物ALX(OH) y(3x-y)+相对含量pH3 AL3+ 4pH5 AL2(OH)2 4+ , AL2(OH)4 5+, AL2(OH)2 4+ （一般投量）, 6.5pH8.5 AL (OH)4-三、混凝机理1、电性中和 压缩双电层投电解质C0 增大 C扩增大 C吸增大 减小 脱稳等电状态：=0临界电位：k= Emax =0 叔采-哈代法则：反离子价数越高，混凝剂投量越小M+: M2+: M3+=1: (1/2)6: (1/3)6压缩双电层作用机理解释港湾沉积现象。压缩双电层作用机理不能解释下列混凝现象： 混凝剂投量多，发生胶体变号、再稳； 投非反离子，也有好的混凝效果； 实际 0 比 = 0 混凝效果更好。（2）吸附-电性中和吸附胶粒 异号物质 减小 胶粒脱稳异号物质：离子、带正电小胶粒、高分子带正电部位吸附作用：静电引力、范德华引力、氢键、共价键吸附-电性中和与压缩双电层对比胶体变号，再稳胶体不变号投药过量静电、范德华引力、氢键、共价键静电平衡作用机理脱稳能力强 脱稳能力弱投量适中C12H25NH3+Na+例：钠离子、十二烷基铵离子做脱稳实验高价电解质的吸附脱稳作用吸附强度：羟基铝离子分子量越大, 吸附能力越强.Al13O4(OH)247+ Al3(OH)45+ Al2(OH)24+特点：1）分子量大的羟基铝优先吸附；2）分子量大的羟基铝置换分子量小者。2. 吸附架桥高分子特点： 链状，线性结构； 具有吸附性 (共价键、氢键、范德华力）。与电性中和不同点： 胶粒不必脱稳； 高分子链长 颗粒之间距离。注意: 投量，胶体保护 高分子混凝剂分类： 阳离子型，R-A+ （带正电基团）;阴离子型, R-A- （带负电基团）;非离子型（不带可离解的基团） ；两性型（带正、负电基团） 。3. 沉淀物的卷扫（网捕作用）当铝盐或铁盐混凝剂投量很大而形成大量氢氧化物沉淀时，可以网捕、卷扫水中胶粒以至产生沉淀分离，称卷扫或网捕作用。这种作用，基本上是一种机械作用，所需混凝剂量与原水杂质含量成反比，即原水胶体杂质含量少时，所需混凝剂多，反之亦然。电性中和与吸附架桥作用比较搅拌强度从大变小搅拌强度从大变小絮凝不必脱稳要求脱稳（快速）混合投高分子投反离子投药吸附架桥电性中和工艺硫酸铝混凝特点： pH3 AL3+ 压缩双电层投药 4pH5 AL2(OH)24+ 吸附-电性中和 微絮粒 絮凝体 AL3(OH)45+6.5pH7.5 AL (OH)3n 吸附架桥，效果好控制pH：6.5-7.5，假如pH 6.5-7.5，加碱校核:原水pH，碱度投药 再稳投药 网捕复+回转；机械+隔板