第二章 水的物理化学处理方法.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,1,第一节 水中粗大颗粒物质的去除,第二章 水的物理化学处理方法,一、格栅、筛网和微滤机,（一）格栅,（二）筛网,（三）微滤机,作用,：去除水中粗大物质，保护后续设备。,选用栅条间距的原则：不,堵塞水泵和水处理厂、站,的处理设备。,规模、污水,性质、后续构筑物,格栅的,作用,格栅由一组（或多组）相平行的金属栅条与框架组成，倾斜安装在进水的渠道，或进水泵站集水井的进口处，以拦截污水中粗大的,悬浮物及杂质,。,作用：去除可能堵塞水泵机组及管道阀门的较粗大悬浮物，并保证后续处理设施能正常运行。,水泵机组、曝气器管道阀门、,配水设施，进出水口,格栅的种类,按栅条的间距,粗：,50-100mm,中：,10-40mm,细,:1.5-10mm,按清渣方式,:,人工和机械,形状：平面和曲面,回转式格栅除砂机及栅渣皮带输送机,6,7,填埋,焚烧（,820,以上）,堆肥,当有回收利用价值 时,可送至粉碎机或破碎机被破碎后再用,格栅、筛网截留的污染物的处置方法：,沉砂池,的作用,沉砂池的,工作原理,沉砂池的,几种形式,平流式、曝气沉砂池、旋流式,沉砂池等,以重力或离心力分离为基础，,即将进入沉砂池的污水流速控制在,只能使相对密度大的无机颗粒下,沉，而有机悬浮颗粒则随水流带走,二、沉砂池,沉砂池工程设计中的设计原则与主要参数,城市污水厂一般均设置沉砂池，个数或分格数应不小于,2,；,设计流量应按分期建设考虑：,最大时流量、最大组合流量、合流制流量,沉砂池去除的砂粒相对密度为,2.65,，粒径为,0.2mm,以上。,城市污水的沉砂量可按每,10,6,m,3,污水沉砂,30m,3,计算，其含水率约为,60%,，容重约,1500kg/m,3,。,贮砂斗的容积应按,2d,沉砂量计算，贮砂斗壁的倾角不应小于,55,排砂管直径不应小于,200mm,。,沉砂池的超高不宜小于,0.3m,。,平流式沉砂池是一种最传统的沉砂池，它构造简单，工作稳定。,1.,平流式沉砂池,污水在池内的最大流速为,0.3m/s,，最小流速为,0.15m/s,；,最大流量时，污水在池内的停留时间不少于,30s,，一般为,3060s,；,有效水深应不大于,1.2m,，一般采用,0.251.0m,，池宽不小于,0.6m,；,池底坡度一般为,0.010.02,，当设置除砂设备时，可根据除砂设备的要求，考虑池底形状。,平流式沉砂池的系统参数,平流沉砂池设计步骤,沉砂部分的长度,水流断面积,池的总宽度,贮砂斗的容积、尺寸,3.,池总宽度,b,式中：,h,2,设计有效水深。,4.,贮砂斗所需容积,V,式中,:,X,城市污水的沉砂量,一般采用,30m,3,/,(10,6,m,3,污水）,;,T,排砂时间的间隔,d;,k,z,生活污水流量的总,变化系数。,平流式沉砂池的计算公式,1.,长度,L,式中：,v,最大设计流量时,的速度，,m/s,；,t,最大设计流量时,的停留时间,s,。,2.,水流断面面积,A,式中：,q,vmax,最大设计流,量，,m,3,/s,。,7.,池总高度,h,式中,:,h,1,超高，,m,；,h,2,有效水深,m;,h,3,贮砂斗高度,m,。,8.,核算最小流速,v,min,式中,:,q,v,min,设计最小流量，,m,3,/s,；,n,1,最小流量时工作,的沉砂池数目,;,A,min,最小流量时沉砂,池中的水 流断面面积，,m,2,。,平流式沉砂池 的计算公式,5.,贮砂斗个部分尺寸计算,设贮砂斗底宽,b,1,0.5m,；斗,壁与水平面的倾角为,60,；则贮,砂斗的上口宽,b,2,为：,贮砂斗的容积,V,1,：,式中,:,h,3,贮砂斗高度，,m,；,S,1,，,S,2,贮砂斗上口和,下口的面积。,6.,贮砂室的高度,h,3,设采用重力排砂，池底坡度,i,=,6%,，坡向砂斗，则,例题,某城市污水最大设计流量,0.3m,3,/s,，最小设计流量为,0.15m,3,/s,，总变化系数,K,z,=1.45,，请为该污水处理厂设计平流式沉砂池。,曝气沉砂池剖面示意,2.,曝气沉砂池,曝气沉砂池的构造,曝气沉砂池是一个长形渠道，沿渠道壁一侧的整个长度上，距池底约,6090cm,处设置曝气装置；,在池底设置沉砂斗，池底有,i,=0.10.5,的 坡度，以保证砂粒滑入砂槽；,为了使曝气能起到池内回流作用，在必要时可在设置曝气装置的一侧装设挡板。,沉砂中含有机物的量低于,5%,；,由于池中设有曝气设备，它还具有预曝气、脱臭、防止污水厌氧分解、除泡以及加速污水中油类的分离等作用。,曝气沉砂池的特点,：,水平流速一般取,0.080.12m/s,。,污水在池内的停留时间为,24min,；雨天最大流量时为,13 min,。如作为预曝气，停留时间为,1030min,。,池的有效水深为,23m,，池宽与池深比为,11.5,，池的长宽比可达,5,，当池长宽比大于,5,时，应考虑设置横向挡板。,曝气沉砂池多采用穿孔管曝气，孔径为,2.56.0mm,，距池底约为,0.60.9m,，并应有调节阀门。,曝气沉砂池的形状应尽可能不产生偏流和死角，在砂槽上方宜安装纵向挡板，进出口布置，应防止产生短流。,曝气量：,0.10.2m,3,/m,3,污水，或,35m,3,/h.,曝气沉砂池的设计参数,曝气沉砂池实景,29,第二节 水中悬浮物质和胶体物质的去除,一、沉淀的理论基础,（一）理论基础（四种类型）,（,1,）,自由,沉淀：离散颗粒、沉速不变（沉砂池、初沉池前期）,（,2,）,絮凝,沉淀：絮凝性颗粒，沉速增加（初沉池后期、二沉,池中前期、混凝沉淀）,（,3,）,拥挤（成层）,沉淀：颗粒浓度大，相互间发生干扰，分,层高浊水、二沉池后期）,（,4,）,压缩,沉淀：颗粒间相互挤压，下层颗粒间的水在上层颗,粒的重力下挤出。（沉淀池污泥斗、污泥浓缩池）,沉淀法是利用水中悬浮颗粒的可沉降性能，在重力,作用下产生下沉作用，以达到固液分离的一种过程。,自由沉淀及其理论基础,分,析,的,假,定,沉淀过程中颗粒的大小、形状、质量等不变,颗粒为球形,颗粒只在重力作用下沉淀，不受器壁和其他,颗粒影响,静水中悬浮颗粒开始沉淀时,因受重力作用,产生加速运动,经过很短的时间后,颗粒的重力与,水对其产生的阻力平衡时,颗粒即等速下沉,悬浮颗粒在水中的受力：重力、浮力,重力大于浮力时，下沉；,重力等于浮力时，相对静止；,重力小于浮力时，上浮。,1.,悬浮颗粒在水中受到的,力,F,g,F,g,是促使沉淀的作用力，,是颗粒的重力与水的浮力之,差：,式中：,F,g,水中颗粒受到的作,用力；,V,颗粒的体积；,S,颗粒的密度；,L,水的密度；,g,重力加速度。,2.,水对自由颗粒的阻力,式中：,F,D,水对颗粒的阻力；,C,D,阻力系数；,A,自由颗粒的投影面积；,u,颗粒在水中的运动,速度，即颗粒沉速。,悬 浮 颗 粒 在 水 中 的 受 力 分 析,球状颗粒自由沉淀的沉速公式,当颗粒所受外力平衡时，,即,因,得球状颗粒自由沉淀的沉速公式：,当颗粒粒径较小、沉速小、颗粒沉降过程中其周围的绕流速度亦小时，颗粒主要受水的黏滞阻力作用，惯性力可以忽略不计，,颗粒运动是处于层流状态。,在层流状态下，,C,D,=24/,Re,，,Re,（雷诺数）,=,l,u d/,带入式中，整理得自由颗粒在静水中的运动公式（亦称斯托克斯定律）：,式中,:,水的动力黏度。,由上式可知，颗粒沉降速度,u,s,与下述因素有关：,斯托克斯定律,:,当,s,大于,L,时，,s,-,L,为正值，颗粒以,u,s,下沉；,当,s,与,L,相等时，,u,=0,，颗粒在水中呈悬浮状态，这种颗粒不能用沉淀去除；,s,小于,L,时，,s,-,L,为负值，颗粒以,u,s,上浮，可用浮上法去除。,u,与颗粒直径,d,的平方成正比，因此增加颗粒直径有助于提高沉淀速度（或上浮速度），提高去除效果。,u,s,与,成反比，,随水温上升而下降；即沉速受水温影响，水温上升，沉速增大。,沉淀池的工作原理,理想沉淀池理论,分为：,进口区域、沉淀区域、出口区域、污泥区域四个部分,沉淀区过水断面上各点的水流速度均相同，水平流速为,v,；,悬浮颗粒在沉淀区等速下沉，下沉速度为,u,；,在沉淀池的进口区域，水流中的悬浮颗粒均匀分布在整个过水断面上；,颗粒一经沉到池底，即认为已被去除。,理想沉淀池的几个假定：,由上述假定得到的悬浮颗粒自由沉降迹线：,式中：,v,颗粒的水平分速；,q,v,进水流量；,A,沉淀区过水断面,面积，,H,b,；,H,沉淀区的水深；,b,沉淀区宽度。,当某一颗粒进入沉淀池后,颗粒运动的轨迹为其水平分速,v,和沉速,u,的矢量和，在沉淀过程中，是一组倾斜的直线，其坡度,i,=,u/v,设,u,0,为某一指定颗粒的最小沉降速度。,当颗粒沉速,u,u,0,时，无论这种颗粒处于进口端的什么位置，它都可以沉到池底被去除，即左上图中的迹线,xy,与,x,y,。,当颗粒沉速,u,u,0,时，位于水面的颗粒不能沉到池底，会随水流出，如左下图中轨迹,xy,所示；而当其位于水面下的某一位置时，它可以沉到池底而被去除，如图中轨迹,x,y,所示。,说明对于沉速,u,小于指定颗粒沉速,u,0,的颗粒，有一部分会沉到池底被去除。,上页图的运动迹线中的相似三角形存在着如下的关系：将上式带入式,中 并简化后得出,q,v,/,A,反映沉淀池效力的参数，一般称为沉淀池的表面负荷,率，或称沉淀池的过流率，用符号,q,表示：,理想沉淀池中，,u,0,与,q,在数值上相同，但它们的物理概念不同：,u,0,的单位是,m/h,；,q,表示单位面积的沉淀池在单位时间内通过的流,量，单位是,m,3,/,（,m,2,h,）,。,故只要确定颗粒的最小沉速,u,0,，就可以,求得理想沉淀池的过流率或表面负荷率。,重要结论,理想沉淀池的沉淀效率与池的水面面积,A,有关，与池深,H,无关，即与池的体积,V,无关。,理想沉淀池中，,u,0,与,q,在数值上相同，但它们的物理概念不同，只要确定颗粒的最小沉速,u,0,，就可以求得表面负荷率。,42,总去除率,：,对于,沉淀时间,t,0,，沉速,u,0,t,0,时刻,沉速,u,颗粒去除率：,1,2,3,4,43,2,、絮凝沉降,在沉淀过程中，颗粒变大，沉速变大。,悬浮物的去除率不仅与沉速有关，而且与深度，时间有关。,无理论描述公式，只能通过沉淀试验模拟沉淀效果。,沉淀柱高度实际沉淀池深度,1,）在时间,t,i,，不同深度测,2),计算各时间各深度处的颗粒去除百分率,3,）绘制去除百分率等值线,0.3,0.5,1.0,1.5,20%,30%,40%,50%,60%,70%,0,t,44,3,、拥挤（成层）沉降和压缩沉降,45,4,理想沉淀池,1,）进口区域，悬浮颗粒均匀分布在整个过水断面上。,2,）水流水平流动，在过水断面上，各点流速相等，水平流速为,v,。,3,）悬浮颗粒在沉淀区等速下沉，速度为,u,。,4,）颗粒到底就被去除。,假定,：,沉淀池,按使用功能分,生物处理法中的预处,理，去除约,30%,的,BOD,5,，,55%,的悬浮物,生物处理构筑物后,是生物处理工艺的,组成部分,初次沉淀池,二次沉淀池,沉淀池,按水流方向分,平流式,辐流式,竖流式,池型：长方形,一端进水,另一,端出水,贮泥斗在池进口,池内水流由下向上,池内水流向四周辐流,池型,:,多为圆形,有方形或多角形,池中央进水，池四周出水,贮泥斗在池中央,沉淀池三种流态,平流式,竖流式,辐流式,沉淀池特点与适用条件,池型,优点,缺点,适用条件,平流式,1.对冲击负荷和温,度变化的适应能,力较强；,2.施工简单，造价低,采用多斗排泥，每个泥斗需单独设排泥管各自排泥，操作工作量大，采用机械排泥，机件设备和驱动件均浸于水中，易锈蚀,1.适用地下水位较高及地质较差的地区；,2.适用于大、中、小型污水处理厂,竖流式,1.排泥方便，管理简单；,2.占地面积较小,1.池深度大，施工困难；,2.对冲击负荷和温度变化的适应能力较差；,3.,造价较高；,4.,池径不宜太大,适用于处理水量不大的小型污水处理厂,辐流式,1.采用机械排泥，运行较好，管理较简单；,2.排泥设备已有定型产品,1.池水水流速度不稳定；,2.机械排泥设备复杂，对施工质量要求较高,1.适用于地下水位较高的地区；,2.适用于大、中型污水处理厂,平流式沉淀池,进水区有整流措施，保证入流污水均匀稳定地进入沉淀池。,出水区设出水堰，控制沉淀池内的水面高度，保证沉淀池内水流的均匀分布。锯齿形三角堰应用最普遍，水面宜位于齿高的,1/2,处,.,为适应水流的变化或构筑物的不均匀沉降，在堰口处需要设置能使堰板上下移动的调节装置，使出口堰口尽可能水平。堰前应设置挡板，以阻拦漂浮物，或设置浮渣收集和排除装置。,多斗式沉淀池，不设置机械刮泥设备。每个贮泥斗单独设置排泥管，各自独立排泥，互不干扰，保证沉泥的浓度。,平流式沉淀池的构造及工作特点,平流沉淀池的构造及工作特点,平流式沉淀池的构造及工作特点,（进水）,平流式沉淀池的构造及工作特点,（出水）,3.,沉淀区有效容积,V,1,或,4.,沉淀池长度,L,式中：,v,最大设计流量时的水,平流速,mm/s,;,一般不大于,5,mm/s,。,5.,沉淀池总宽度,b,1.,沉淀池的表面积,A,式中：,q,v,max,最大设计流量,m,3,/s,；,q,表面水力负荷,m,3,/(m,2,h),初沉池一般取,1.53 m,3,/(m,2,h),，,二沉池一般取,12m,3,/(m,2,h),。,2.,沉淀区有效水深,h,2,式中：,t,沉淀时间,h,初沉池,一般取,12h,二沉池一般取,1.5,2.5h,。,沉淀区有效水深,h,2,通常取,23m,。,平 流 式 沉 淀 池 的 设 计,7.,污泥区容积,对于生活污水，污泥区的总,容积,V,：,式中：,S,每人每日的污泥量，,L/(d,人,),可参考教材表,10-8,；,N,设计人口数，人；,T,污泥贮存时间，,d,。,6.,沉淀池的个数,n,式中,:,b,每个沉淀池宽度。,平流式沉淀池的长度一般为,3050m,，为了保证污水在池内,分布均匀，池长与池宽比不小于,4,，以,45,为宜。,平 流 式 沉 淀 池 的 设 计,平 流 式 沉 淀 池 的 设 计,9.,污泥斗的容积,V,1,式中,:,S,1,污泥斗的上口面积,m,2,；,S,2,污泥斗的下口面积,，,m,2,。,10.,污泥斗以上梯形部分污泥容,积,V,2,式中：,L,1,梯形上底边长,m；,L,2,梯形上底边长，,m,。,8.,沉淀池的总高度,h,式中：,h,1,沉淀池超高,m;,一般,取,0.3m,；,h,2,沉淀区的有效深度，,m,；,h,3,缓冲层高度，,m,；无机械,刮泥设备时,取,0.5m,；有机械刮,泥设备时，其上缘应高出刮板,0.3m,；,h,4,污泥区高度，,m,；,h,4,泥斗高度，,m,；,h,4,梯形的高度，,m,。,平流沉淀池设计实例,某城市污水处理厂日均流量为,0.2 m3/s,，设计人口,100,，,0000,人，沉淀时间,1.5h,，采用机械刮泥，求平流沉淀池的各部分尺寸。,根据实际废水特征和设计经验参数,设：表面负荷,q,=2 m,3,/m,2,.h,1,、池表面积,A=360m,2,2,、池有效水深,h,2,=3.0m,3,、沉淀区的有效容积,V=Qt3600=1080,m,3,4,、沉淀池长度,L=vt3.6=20m(,设水平流速为,3.7 mm/s 25,11,、总高度：,H=6.82m(,设缓冲层高度,0.5m,）,辐流式沉淀池,辐流式沉淀池是一种大型沉淀池，池径可达,100m,池周水深,1.53.0m,。,有中心进水、周边进水、周进周出、旋转臂配水等几种形式。,沉淀与池底的污泥一般采用刮泥机刮除，对辐流式沉淀池而言，目前常用的刮泥机械有中心传动式刮泥机和吸泥机以及周边传动式的刮泥机与吸泥机等。,辐流式沉淀池的构造及特点,设计一般规定,池子的直径与有效水深之比一般为,6-12,池子的直径一般大于,16m,池底坡度,0.05-0.10,中心筒穿孔率,10%-20%,周边进水设计表面负荷应是中心进水的,1,倍,中心进水周边出水辐流式沉淀池示意图,进水,出水,排泥,辐流式沉淀池刮泥机中心移动系统,68,69,70,71,（三）斜流式沉淀池,1.,原理,沉淀效率,u,i,=Q/A,在原体积不变时，加大,A,，可以提高效率；,t=H/u,0,减小,H/n,，池长可缩短为,1/n,可以提高效率。,72,2.,构造,73,二、混凝,（一）混凝过程的理论基础,去除的是,胶体及部分细小的悬浮物,。范围在：,1nm0.1,m,混凝,目的,：使胶体脱稳，凝聚生长成大矾花。,水处理中,主要杂质,：粘土（,50nm-4,m,）细菌（,0.2,m-80,m,）,病毒（,10nm-300nm,）蛋白质（,1nm-50nm,）、腐殖酸,胶体的稳定性,:,动力学,稳定性：,布朗运动,对抗重力。,聚集,稳定性：胶体带电相斥（憎水性胶体）,水化膜的阻碍（亲水性胶体）,两者之中，,聚集,稳定性对胶体稳定性的影响起,关键,作用。,双电层内层,外层,（中性）,（负电）,总电位,总电位一定，扩散层越厚电位,越高。,电位越高，斥力越大，胶粒越稳定。,（,1,）压缩双电层：,距离近范德华引力占优，远则库仑斥力占优,电解质加入,与反离子同电荷离子,与反离子交换或挤入，使胶粒带电荷数,电位,压缩双电层,稳定性,凝聚,75,（,2,）吸附电中和,（,3,）吸附架桥,（,4,）网捕作用,胶粒为晶核,76,1,、铝盐和铁盐混凝剂,（二）混凝剂、助凝剂及其作用,77,2,、有机合成高分子絮凝剂,3,、助凝剂,78,（三）混合和反应设备,1,、混凝剂的配制和投配,2,、,混合（,2min,）,设备,3,、,反应（,10-30min,）,设备,79,（,机械,搅拌）,（,水力,搅拌）,速度梯度,甘布,（,T,R,Camp,）,斯泰因（,P,C,Stein,）,公式：,80,81,三、澄清,（一）,机械加速澄清池,（二）水力循环澄清池,（三）悬浮澄清池,（四）脉冲澄清池,泥渣循环,分离型：,悬浮泥渣,过滤型：,82,83,四、过滤,1,、阻力截留,2,、重力沉降,3,、接触絮凝,滤池类型：,按,滤料,种类（单层、双层）、,作用水头,（重力式、压力）、,过滤速度,（慢、快）、,进出水及反洗水的供给与排除方式,（普通快滤池、虹吸滤池、无阀滤池）等分类,（一）过滤机理,粒状介质过滤,使用场合,悬浮物粒径越大,滤料和滤速越小,滤料越小，沉降面积越大,滤速越小，水流越平稳,吸附正电离子，形成正电荷薄膜,胶体接触碰撞的媒介，促其凝聚,84,1,、快滤池的基本构造和过滤工艺过程（,过滤和反洗,2,个阶段,）,（二）普通快滤池,过滤,进水,过滤,出水,反冲洗,进水,反冲洗,出水,85,2,、滤料和垫层结构,滤料需满足的要求,滤料的性能指标,有效直径,（,d,10,10%,通过）和,不均匀系数,（,d,80,/d,10,）,滤料的纳污能力（,kg/m,3,）,滤料的孔隙率（,0.4,）和比表面积,机械强度,化学稳定,适宜的,级配,和足够的孔隙率,86,3.,过滤时的水头损失,87,4.,滤速、滤池总表面积及滤池数的确定,5.,快滤池的反冲洗,单位面积滤料体积不变：,滤层高度,孔隙率,88,6.,配水系统,小阻力配水系统,管式大阻力配水系统,89,（三）虹吸滤池,虹吸控制,90,（四）重力式无阀滤池,91,（五）压力滤池,92,五、气浮,（一）气浮理论基础,定义,气浮分离的对象,药剂,浮选法,界面能,界面张力，,N/m,界面面积，,m,2,界面能有降低到最小的趋势。,接触角,90,亲水性物质,90,疏水性物质,对着水的角,93,气泡与颗粒附着前,附着后：,减小值：,平衡时界面张力,减小值：,气,固,固,L,G,L,S,G,S,L,G,L,S,G,S,液,90,90,0,，,E 0,，不能吸附。,180,，,E 2,L,G,，易吸附。,浮选剂的极性基团能选择性的吸附亲水性物质，而非极性基团则朝向水。,94,（二）气浮设备,加压溶气气浮,叶轮气浮,曝气气浮和射流气浮,电解气浮（第五节）,用途,气浮法的优点和缺点,95,第三节 水中溶解物质的去除,一、水的软化和除盐,去除水中溶解物质的方法主要有软化除盐、离子交换、吸附和膜分离等。,（一）软化：降低水中,Ca,2,、,Mg,2,的含量，以防止它们在管道和设备中结垢。,基本方法,：加热软化法；药剂软化法；离子交换法,（二）除盐：减少水中溶解盐类（包括各种阳离子和阴离子）的总量。,基本方法,：蒸馏法；电渗析法；反渗透法；离子交换法,实质,：是不溶性离子化合物（离子交换剂）上的可交换离子与溶液中的其他同性离子之间的交换反应。是一种特殊的吸附过程，通常称为,离子交换吸附,。,（一）离子交换剂：磺化煤和离子交换树脂,（二）离子交换树脂的性质：,离子交换树脂的,物理性能,指标：粒度、密度、含水率、溶胀性、机械强度、耐热性等；,离子交换树脂的,化学性能,指标：交联度、酸碱性、离子交换选择性、交换容量等。,（三）离子交换的工艺及其应用,离子交换的工艺与操作：,操作步骤：,交换,反洗,再生,清洗,离子交换法在给水处理中的应用：主要用于水质软化与除盐。,软化应用：采用,Na,型阳离子交换柱固定型单床，原水（硬水）通过交换柱后，水中,Ca,2,、,Mg,2,被交换去除，转化为,Na,十,盐，使水得到软化。,除盐应用：水的除盐则需用,H,型阳离子交换柱与,OH,型阴离子交换柱串联工艺，当原水（含盐水）通过阳离子交换柱时，各金属离子,M,被,H,交换去除，其出水,pH,显酸性，再通过阴离子交换柱时，水中的各类酸根,A,被,OH,交换去除，出水即得到脱盐。,离子交换法在废水处理中的应用：应用于含重金属废水的处理与金属回收方面。,二、离子交换法,用于去除废水中的金属离子,三、吸附,主要用于去除溶解性的有机物质。此外还能除去合成洗涤剂、微生物、病毒和痕量重金属等，并能脱色、除臭。,（一）吸附类型,物理,吸附：吸附剂和吸附质之间通过分子间作用力（范德华力）产生的吸附。,低温，无选择性，多层吸附，可逆,化学,吸附：吸附剂和吸附质之间发生化学作用而产生的吸附，是由化学键力引起,高温，有选择性，单层吸附，不可逆,吸附过程（吸附速度）：,颗粒,外,部扩散（膜扩散）：溶液浓度 颗粒外表面积 搅拌程度,颗粒,内,部扩散：细孔和污染物质颗粒相对大小,吸附,反应,阶段（速度快）,（二）吸附剂,活性炭、磺化煤、活化煤、沸石、活性白土、硅藻土、焦炭、木炭、木屑等。,活性炭小孔的表面积占比表面积的,95%,以上。吸附量主要受,小孔,支配。,（三）吸附平衡和吸附等温线,吸附平衡：当吸附速度和解吸速度相等，即单位时间内吸附的数量等于解吸的数量时，吸附质在吸附剂表面的浓度与在溶液中的浓度都不再改变。,吸附量,：就是吸附平衡时单位质量吸附剂上所吸附的吸附质的质量。测定方法：公式（,2-91,）,吸附等温线：在一定温度下，活性炭与被处理的水接触并达到,平衡时,，,吸附质,在溶液中的,浓度,和活性炭,吸附量,之间的关系曲线。有代表性类型为：,Langmuir,型,、,BET,型和,Freundlich,型。,99,穿透点,吸附终点,100,四、膜分离技术,膜分离法是用一种特殊的半透膜将溶液隔开，使一侧溶液中的某种溶质透过膜或者溶剂（水）渗透出来，从而达到分离溶质的目的。根据膜种类的不同和推动力的不同，膜分离法可分为不同的过程见下表。优点：可在一般温度下操作、没有相的变化、设备可工厂化生产、容易操作等；缺点：需要消耗相当的能量（扩散渗析除外），处理能力较小1,、电渗析：,原理：,应用：海水和苦咸水（盐度小于,10g,L,）的淡化是电渗析最主要的用途。,2,、反渗透：,原理：,应用：反渗透工艺已在海水及苦咸水淡化、饮用水处理、高纯水制备等给水领域得到了较多的应用。在电镀、食品工业等废水处理方面也有应用。,3,、微滤、超滤和纳滤,微滤技术适合于去除胶体、悬浮固体和细菌；超滤能去除相对分子质量大于,l 000,100 000,的物质；纳滤也称为低级反渗透，可分离相对分子质量大于,200,400,的物质。,4,、液膜分离技术,原理：,应用,:,含酚废水的处理；含,NH,3,废水的处理；含重金属废水的处理,101,102,103,第四节 水中有害微生物的去除,一、概述,水的消毒：目的是杀死水中的病原细菌和其他对人体健康有害的微生物。,水消毒的方法：水煮沸、氯消毒、臭氧消毒、二氧化氯消毒和紫外线消毒等。,二、氯消毒,（一）氯的性质,1.,氯与,水,的作用,氯气溶于水后发生水解反应（,HOCl,作用,）,2.,氯与,氨,的作用,氯和次氯酸极易与氨化合成各种氯胺,3.,氯与,其他杂质,的作用,氯与水中其他还原性物质起化学作用，如,Fe,2,、,Mn,2,、,N0,2,、,S,2,等无机性还原物质以及一些有机性还原物质。,（二）余氯及其分类 消毒效果与氯的剂量和接触时间有关（加氯,30min,后，,游离性余氯,0.3,，末梢,0.05,）,游离,性余氯（自由性余氯）：,Cl,2,、,H0Cl,、,OC l,化合,性余氯：,NH,2,Cl,、,NHCl,2,及其他氯胺化合物二者之和是,总余氯,。,3,、需氯量：就是指在一定的条件,（如温度、,pH,、接触时间等）下，,单位体积水样中所投加的氯量,与为达到预期氯化结果所需的剩余氯量之差，,即,需氯量,加氯量余氯量。,原水游离氨,0.3mg/L,折,点后加氯,原水游离氨,0.5 mg/L,峰,点前加氯,加氯,1-2mg/L,常规,加氯量,104,105,三、其他消毒法,1.,加热,消毒,2.,紫外线,消毒,细菌受紫外线照射后，紫外光谱的能量为细菌的重要组成部分核酸所吸收，使核酸的结构破坏。,一）物理消毒法,臭氧能氧化水中的有机物，可用于去除水中的铁、锰，并能去除嗅、味和色度。臭氧还能完全去除水中的酚。,（二）,臭氧,消毒,细菌和病毒的蛋白质胨外膜吸附了,ClO,2,，渗透进入细胞内，有效地氧化破坏含巯基的酶，抑制了生长。,（三）,二氧化氯,消毒,1.,重金属消毒,2.,其他氧化剂消毒：卤素如溴和碘以及高锰酸钾等氧化剂,（四）其他化学消毒法,（五）各种消毒法的结合使用,一、,中和,法,酸、碱废水中和法,氯气溶于水后发生水解反应,类型 药剂中和法,氯和次氯酸极易与氨化合成各种氯胺,过滤中和法,重力式中和滤池、升流式膨胀滤池、变速膨胀滤池和滚筒中和滤池。,第五节,水的其他物理化学处理方法,通过化学或物理化学的方法将污水中的污染物直接氧化成无机物，或将其转化为低毒的易生物降解的中间产物。,（一）,臭氧,氧化技术,反应类型：臭氧分子的直接反应；臭氧转化为羟基自由基的链式反应,（二）,过氧化氢,氧化技术,应用：去除废水中的氰化物；将地下水中的铁和锰氧化为不溶于水的氢氧化物，再通过沉淀而得以去除；在废水好氧生物处理中可以促进处理效果；,用于含有亚硫酸盐和银离子的光化学废水处理；,应用于废水脱硫除臭、去除纺织品漂白废水中的剩余次氯酸盐等方面。,（三）,光化学氧化,技术,是利用光和催化剂或氧化剂产生很强的氧化作用来氧化分解废水中有机物和无机物的一种方法。最常用的催化剂是,Ti0,2,氧化剂有臭氧、氯、次氯酸盐、过氧化氢及空气等，光源多用紫外灯。,（四）,湿式氧化,技术（,WAO,）和,超临界氧化,技术（,SCWO,）,湿式氧化技术,是在高温、高压下，利用氧气或空气中的氧将废水中的有机物氧化成,CO,2,和,H,2,0,，从而达到去除污染物的目的。,条件：温度,150,350,，压力,2,l5MPa,，停留时间,15,120min,。,应用：处理焦化废水、化工废水、染料中间体废水和农药废水等，,COD,去除率可达,95,99,。,（五）组合高级氧化技术和其他高级氧化技术,二、,高级氧化,技术,主要用于含铬和含汞废水的处理以及水的脱氯。,硫酸亚铁石灰法除铬：,化学还原法除汞水的还原法脱氯：除可用活性炭吸附外，还原法脱氯是经济而常用的，其中尤以二氧化硫脱氯最为常见。,四、化学,沉淀,法,氢氧化物沉淀法：适用于处理低浓度金属废水（如,Cd,2,、,Zn,2,等）的处理。,硫化物沉淀法：适用于除去水中的重金属离子，沉淀剂有,H,2,S,、,NaHS,、,Na,2,S,、（,NH,4,）,2,S,、,FeS,等。,钡盐沉淀法：适用于处理含六价铬的废水，沉淀剂为,BaCO,3,、,BaCl,2,、,Ba,（,NO,3,）,2,、,Ba,（,OH,）,2,等。,化学沉淀法除磷：通过投加二价或三价金属盐来产生微溶磷酸盐沉淀而分离除磷的，常用的金属盐有,Ca,2,、,F,3,、,Al,3,等。,五、,电化学,法,电化学氧化法：处理含氰、含酚废水。,电化学还原法：使废水中的重金属还原并沉积于阴极，如电解除铬。,电解气浮法：捕获杂质微粒能力强，气浮效果显著、经处理后的水质较好。,电解凝聚法：用于废水脱色、除油以及含重金属离子的废水和造纸制浆废水的处理。,三、化学,还原,法,六、,磁力分离,法,磁力分离法是,种利用磁场力截留废水中污染物的固液分离方法。,应用：去除钢铁工业废水中的磁性及非磁性悬浮物；去除重金属离子；去除废水中的有机物和植物营养元素；去除生活污水中的细菌和病毒；去除废水中的油类物质。,七、溶剂,萃取,萃取法用于水处理过程，主要以含高浓度重金属离子的废水与某些高浓度有机工业废水（如含酚或染料废水等）为对象，提取回收其中的有用资源，从而达到综合治理的目的。,常用的萃取剂有：含氧萃取剂；含磷萃取剂；含氮萃取剂等。,应用：溶剂萃取法除处理含重金属的废水外，对高浓度含酚废水的处理已有比较成熟的工艺。,八、,吹脱,与,汽提,吹脱法,去除废水中溶解气体或某些易挥发溶质的处理方法。,实质：让废水与空气充分接触，使水中的溶解气体或易挥发物质通过气液界面向空气中扩散的传质过程，从而达到除污的目的，并可回收有用资源。,应用：对含有乳化油或浮油、高浓度悬浮物废水进行预处理。,汽提法,实质：采用热蒸汽与废水接触，使废水升温至沸点，利用蒸馏作用使废水中挥发性溶解污染物挥发到大气中的一种处理方法。,应用：处理含挥发酚的废水与含氨废水的有效方法。,九、,蒸发,、,结晶,和,冷冻,蒸发,过程：主要应用在回收废水中有用成分过程中，作为浓缩富集环节。,结晶,过程：以回收盐的纯净产品为目的。,冷冻,过程：回收净化水，进一步处理或回收有用物质。,