第二章 污水的物理處理

1、第二章第二章 污水的物理處理污水的物理處理 第一節(jié)第一節(jié) 格柵格柵 第二節(jié)第二節(jié) 沉淀的基礎(chǔ)理論沉淀的基礎(chǔ)理論 第三節(jié)第三節(jié) 沉砂池沉砂池 第四節(jié)第四節(jié) 沉淀池沉淀池 第五節(jié)第五節(jié) 隔油和破乳隔油和破乳 第六節(jié)第六節(jié) 浮上法浮上法 第一節(jié)第一節(jié) 格柵格柵 選用柵條間距的原 則：不堵塞水泵和水處 理廠、站的處理設(shè)備。 格柵的 作用 格柵由一組（或多組） 相平行的金屬柵條與框架 組成，傾斜安裝在進(jìn)水的 渠道，或進(jìn)水泵站集水井 的進(jìn)口處，以攔截污水中 粗大的懸浮物及雜質(zhì)。 作用：去除可能堵 塞水泵機(jī)組及管道閥門 的較粗大懸浮物，并保 證后續(xù)處理設(shè)施能正常 運(yùn)行。 人工格柵 設(shè)計(jì)面積應(yīng)采用較大 的安全

2、系數(shù)，一般不小于 進(jìn)水渠道面積的2倍，以 免清渣過于頻繁。 與水平面傾角： 4560 機(jī)械格柵 過水面積一般應(yīng)不 小于進(jìn)水管渠的有效面 積的1.2倍。 與水平面傾角： 6070 格柵的分類 齒耙式機(jī)械格柵 階梯式機(jī)械格柵 轉(zhuǎn)鼓式機(jī)械格柵 回轉(zhuǎn)式固液分離機(jī) 格柵的設(shè)計(jì)要求 格柵柵條 斷面形狀 矩形 圓形 方形 圓形的水力條件較 方形好，但剛度較差 目前多采用斷面形 狀為矩形的柵條 過格柵渠道 的水流流速 一方面泥沙不至于 沉積在溝渠底部 另一方面截留的污染 物又不至于沖過格柵 通常采用0.40.9m/s 格柵渠道的寬度要設(shè)置得當(dāng)， 應(yīng)使水流保持適當(dāng)流速 污水過柵條 間距的流速 為防止柵條間隙堵塞

3、， 一般采用0.61.0m/s 最大流量時(shí)可高 于1.21.4m/s 第二節(jié)第二節(jié) 沉淀的基礎(chǔ)理論沉淀的基礎(chǔ)理論 沉淀法是利用水中懸浮顆粒的可沉降性能，在重力 作用下產(chǎn)生下沉作用，以達(dá)到固液分離的一種過程。 自由沉淀 懸浮顆粒濃度不高；沉淀過程中懸浮 固體之間互不干擾，顆粒各自單獨(dú)進(jìn)行沉 淀, 顆粒沉淀軌跡呈直線。沉淀過程中,顆 粒的物理性質(zhì)不變。發(fā)生在沉砂池中。 根據(jù)水中懸浮顆粒的凝聚性能和 濃度，沉淀可分成四種類型 懸浮顆粒濃度不高；沉淀過程中 懸浮顆粒之間有互相絮凝作用，顆粒 因相互聚集增大而加快沉降，沉淀軌 跡呈曲線。沉淀過程中，顆粒的質(zhì)量、 形狀、沉速是變化的。化學(xué)絮凝沉淀 屬于這種

4、類型。 絮凝沉淀 區(qū)域沉淀或 成層沉淀 壓縮沉淀 懸浮顆粒濃度較高（5000mg/L以 上）；顆粒的沉降受到周圍其他顆粒的 影響，顆粒間相對(duì)位置保持不變，形成 一個(gè)整體共同下沉，與澄清水之間有清 晰的泥水界面。二次沉淀池與污泥濃縮 池中發(fā)生。 懸浮顆粒濃度很高；顆粒相互之間 已擠壓成團(tuán)狀結(jié)構(gòu)，互相接觸，互相支 撐，下層顆粒間的水在上層顆粒的重力 作用下被擠出，使污泥得到濃縮。二沉 池污泥斗中及濃縮池中污泥的濃縮過程 存在壓縮沉淀。 理 論 假 定 沉淀過程中顆粒的大小、形狀、質(zhì)量等不變。 顆粒為球形 顆粒只在重力作用下沉淀，不受器壁和其他 顆粒影響。 靜水中懸浮顆粒開始沉淀時(shí), 因受重力作用

5、產(chǎn)生加速運(yùn)動(dòng),經(jīng)過很短的時(shí)間后,顆粒的重力與 水對(duì)其產(chǎn)生的阻力平衡時(shí), 顆粒即等速下沉。 沉降速率計(jì)算（自由沉淀） 1.懸浮顆粒在水中受到的 力沉降力Fg Fg是促使沉淀的作用力， 是顆粒的重力與水的浮力之 差： 式中：Fg水中顆粒受到的作 用力； V顆粒的體積； S顆粒的密度； L水的密度； g重力加速度。 2. 水對(duì)自由顆粒的阻力 式中：FD水對(duì)顆粒的阻力； 阻力系數(shù)； A自由顆粒的投影 面積； uS顆粒在水中的運(yùn) 動(dòng)速度，即顆粒 沉速。 懸 浮 顆 粒 在 水 中 的 受 力 分 析 )( LSLSg gVgVgVF )2/( 2 SLD uAF 球狀顆粒自由沉淀的沉速公式 當(dāng)顆粒所受外

6、力平衡時(shí)， Dg FF 2/1 LS S L 3 )(4 dg u 即)2/()( 2 SLLS uAgV 23 4 1 6 1 dAdV，因 得球狀顆粒自由沉淀的沉速公式： 式中：v顆粒的水平分速； qv進(jìn)水流量； A沉淀區(qū)過水?dāng)嗝?面積， Hb； H沉淀區(qū)的水深； b沉淀區(qū)寬度。 當(dāng)某一顆粒進(jìn)入沉淀池后 另一方面，顆粒在重力 作用下沿垂直方向下沉， 其沉速即是顆粒的自由 沉降速度u 一方面隨著水流在水平 方向流動(dòng)，其水平流速 v等于水流速度 顆粒運(yùn)動(dòng)的軌跡為其水平分速v和沉速u的矢量和，在 沉淀過程中，是一組傾斜的直線，其坡度i=u/v )/(/bHqAqv vv 沉淀池沉降速率分析 設(shè)u

7、0為某一指定顆粒的最 小沉降速度。 當(dāng)顆粒沉速uu0時(shí)，無論 這種顆粒處于進(jìn)口端的什 么位置，它都可以沉到池 底被去除，即左上圖中的 跡線xy與xy。 當(dāng)顆粒沉速uu0時(shí)，位于 水面的顆粒不能沉到池底， 會(huì)隨水流出，如左下圖中 軌跡xy所示；而當(dāng)其位 于水面下的某一位置時(shí)， 它可以沉到池底而被去除， 如圖中軌跡xy所示。 說明對(duì)于沉速u小于指定顆 粒沉速u0的顆粒，有一部 分會(huì)沉到池底被去除。 第三節(jié)第三節(jié) 沉砂池沉砂池 沉砂池 的作用 沉砂池的 工作原理 沉砂池的 幾種形式 從污水中去除砂子、煤渣等密 度較大的無機(jī)顆粒，以免這些雜質(zhì) 影響后續(xù)處理構(gòu)筑物的正常運(yùn)行 平流式、曝氣沉砂池、旋流式

8、沉砂池等 以重力或離心力分離為基礎(chǔ)， 即將進(jìn)入沉砂池的污水流速控制在 只能使相對(duì)密度大的無機(jī)顆粒下 沉，而有機(jī)懸浮顆粒則隨水流帶走 平流式沉砂池是一種最傳統(tǒng)的沉砂池，它構(gòu)造 簡(jiǎn)單，工作穩(wěn)定。 平流式沉砂池 污水在池內(nèi)的最大流速為0.3m/s，最小流速為 0.15m/s； 最大流量時(shí)，污水在池內(nèi)的停留時(shí)間不少于30s， 一般為3060s； 有效水深應(yīng)不大于1.2m，一般采用0.251.0m，池 寬不小于0.6m； 池底坡度一般為0.010.02，當(dāng)設(shè)置除砂設(shè)備時(shí)， 可根據(jù)除砂設(shè)備的要求，考慮池底形狀。 平流式沉砂池的系統(tǒng)參數(shù) 工作原理 污水在池中存在著兩種運(yùn)動(dòng)形式， 其一為水平流動(dòng)（一般流速0.

9、1m/s）， 同時(shí)在池的橫斷面上產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)流動(dòng)， 整個(gè)池內(nèi)水流產(chǎn)生螺旋狀前進(jìn)的流動(dòng) 形式。 由于曝氣以及水流的螺旋旋轉(zhuǎn)作用， 污水中懸浮顆粒相互碰撞、摩擦，并 受到氣泡上升時(shí)的沖刷作用，使粘附 在砂粒上的有機(jī)污染物得以去除，沉 于池底的砂粒較為純凈，有機(jī)物含量 只有5%左右，長(zhǎng)期擱置也不至于腐 化。 曝氣沉砂池 旋流沉砂池 水流切向進(jìn)入水流切向進(jìn)入 砂?？侩x心力去除砂粒靠離心力去除 第四節(jié)第四節(jié) 沉淀池沉淀池 按水流方向分 平流式輻流式豎流式 池型：長(zhǎng)方形 一端進(jìn)水,另一 端出水 貯泥斗在池進(jìn)口 池內(nèi)水流由下向上池內(nèi)水流向四周輻流 池型:多為圓形, 有方形或多角形 池中央進(jìn)水，池四周出水 貯泥斗

10、在池中央 沉淀池三種流態(tài)沉淀池三種流態(tài) 連續(xù)式 污水中可沉顆粒的沉 淀在流過水池時(shí)完成，這 時(shí)可沉顆粒受到重力所造 成的沉速與水流流動(dòng)的速 度兩方面的作用 污水連續(xù)不斷 地流入與排出 污水中可沉淀的懸浮 物在靜止時(shí)完成沉淀過 程，由設(shè)置在沉淀池壁 不同高度的排水管排出 工作過程：進(jìn)水、 靜止、沉淀、排水 間歇式 池型池型優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)缺點(diǎn)適用條件適用條件 平流式平流式 1. 對(duì)沖擊負(fù)荷和溫對(duì)沖擊負(fù)荷和溫 度變化的適應(yīng)能度變化的適應(yīng)能 力較強(qiáng)；力較強(qiáng)； 2. 施工簡(jiǎn)單，造價(jià)低施工簡(jiǎn)單，造價(jià)低 采用多斗排泥，每個(gè)泥斗采用多斗排泥，每個(gè)泥斗 需單獨(dú)設(shè)排泥管各自排泥，需單獨(dú)設(shè)排泥管各自排泥， 操作工作量

11、大，采用機(jī)械操作工作量大，采用機(jī)械 排泥，機(jī)件設(shè)備和驅(qū)動(dòng)件排泥，機(jī)件設(shè)備和驅(qū)動(dòng)件 均浸于水中，易銹蝕均浸于水中，易銹蝕 1. 適用地下水位較高適用地下水位較高 及地質(zhì)較差的地區(qū)；及地質(zhì)較差的地區(qū)； 2. 適用于大、中、小適用于大、中、小 型污水處理廠型污水處理廠 豎流式豎流式 1. 排泥方便，管理簡(jiǎn)排泥方便，管理簡(jiǎn) 單；單； 2. 占地面積較小占地面積較小 1. 池深度大，施工困難；池深度大，施工困難； 2. 對(duì)沖擊負(fù)荷和溫度變化對(duì)沖擊負(fù)荷和溫度變化 的適應(yīng)能力較差；的適應(yīng)能力較差； 3. 造價(jià)較高；造價(jià)較高； 4. 池徑不宜太大池徑不宜太大 適用于處理水量不大適用于處理水量不大 的小型污水處

12、理廠的小型污水處理廠 輻流式輻流式 1. 采用機(jī)械排泥，運(yùn)采用機(jī)械排泥，運(yùn) 行較好，管理較簡(jiǎn)單；行較好，管理較簡(jiǎn)單； 2. 排泥設(shè)備已有定型排泥設(shè)備已有定型 產(chǎn)品產(chǎn)品 1. 池水水流速度不穩(wěn)定；池水水流速度不穩(wěn)定； 2. 機(jī)械排泥設(shè)備復(fù)雜，對(duì)機(jī)械排泥設(shè)備復(fù)雜，對(duì) 施工質(zhì)量要求較高施工質(zhì)量要求較高 1. 適用于地下水位較適用于地下水位較 高的地區(qū)；高的地區(qū)； 2. 適用于大、中型污適用于大、中型污 水處理廠水處理廠 提高沉淀池沉淀效果的有效途徑 沉淀池均存在去除率不高的問題， 且占地面積較大，體積龐大 提高沉淀池的分離效果和去除能力的方法 斜流式沉淀池 對(duì)污水進(jìn)行 曝氣攪動(dòng) 回流部分 活性污泥

13、斜板沉淀池 第五節(jié)第五節(jié) 隔油和破乳隔油和破乳 含 油 廢 水 的 來 源 石油開采及 加工工業(yè) 固體燃料熱加工 紡織工業(yè)中的洗毛廢水 輕工業(yè)中的制革廢水 鐵路及交通運(yùn)輸工業(yè) 屠宰及食品加工 機(jī)械工業(yè)中車削工藝中的乳化液 石油開采 石油煉制 石油化工 帶水原油的分 離水 鉆井提鉆時(shí)的 設(shè)備沖洗水 井場(chǎng)及油罐區(qū) 的地面降水 生產(chǎn)的油水分 離過程,油品、 設(shè)備的洗滌、 沖洗過程 焦化含油廢水 焦?fàn)t氣的冷凝水 洗煤氣水 各種儲(chǔ)罐的排水 油 的 狀 態(tài) 可浮油 乳化油 溶解油 油滴的粒徑較大(100m以上)，可以依靠油 水密度差而從水中分離出來，對(duì)于石油煉廠 廢水而言，這種狀態(tài)的油一般占廢水中含油 量

14、的60%80%左右。 非常細(xì)小的油滴(粒徑 10m) ，由于其表面 有一層由乳化劑形成的穩(wěn)定薄膜，阻礙油滴合 并，故不能用靜沉法從廢水中分離出來； 以溶解態(tài)形式存在。油品在水中的溶解度非 常低，只有幾個(gè)毫克每升。 細(xì)分散油 油滴粒徑(10-100m)，長(zhǎng)期靜置可形成可浮 油。 常用隔油池有平流式和斜板式兩種形式。 隔油池 平流式隔油池 特點(diǎn)：構(gòu)造簡(jiǎn)單，便于運(yùn)行管理，油水分離效果穩(wěn)定。平流 式隔油池可去除的最小油滴直徑為100150m，相應(yīng)的上升速 度不高于0.9mm/s。 斜板式隔油池 斜板式隔油池可去除的最小油滴直徑為60m， 相應(yīng)的上升速度約為0.2mm/s。 當(dāng)油和水相混，又有乳化劑存在

15、時(shí)，乳化劑會(huì)在油滴與水滴 表面上形成一層穩(wěn)定的薄膜，這時(shí)油和水就不會(huì)分層，而呈一種 不透明的乳狀液。 乳化油及破乳方法 破乳的基本原理：破壞液滴界面上的穩(wěn)定薄膜，使油、水得 以分離。 破乳方法：（1）投加化學(xué)破乳劑，如含鈣、鎂、鐵、鋁的 鹽類或無機(jī)酸，堿等；（2）劇烈攪拌、振蕩或轉(zhuǎn)動(dòng)，使乳化的 液滴相互碰撞而合并；（3）改變溫度（加熱或冷凍）破壞乳狀 液的穩(wěn)定。 隔油池僅依靠油滴與水的密度差產(chǎn)生上浮而進(jìn)行油水分離，油 的去除率一般為70-80%左右，隔油池的出水一般仍含有一定數(shù)量 的乳化油和附著在懸浮固體上的油分，一般難降至排放標(biāo)準(zhǔn)以下。 通常需聯(lián)合氣浮法做進(jìn)一步處理。 第六節(jié)第六節(jié) 浮上法浮

16、上法 原理：浮上法處理是將空氣以微小氣泡形式通入 水中，使微小氣泡與在水中懸浮的顆粒粘附，形成水- 氣-顆粒三相混合體系，顆粒粘附上氣泡后，密度小于 水即上浮水面，從水中分離，形成浮渣層。 顆粒與氣泡界面能的變化是形成黏附的主要驅(qū)動(dòng)力。 一、基礎(chǔ)理論 氣氣 固固 固固 水 水氣氣 水 水粒粒 氣 氣粒粒 水 水氣氣 水 水粒粒 氣 氣粒粒 液液 90 90 界面能的變化 氣泡黏附顆粒后的運(yùn)動(dòng)形式 u 氣-顆粒吸附上升 u 氣泡頂托 u 氣泡裹挾 按生產(chǎn)細(xì)微氣泡的方法分 微氣泡曝 氣浮上法 剪切氣泡 浮上法 加壓溶氣 浮上法 真空 浮上法 電解浮上法分散空氣浮上法 溶解空氣浮上法 二、浮上法的工

17、藝類型 微氣泡曝氣浮上法剪切氣泡浮上法 電 解 浮 上 法 電解浮上法是將正負(fù)極相間的多組電極浸泡 在廢水中，當(dāng)通以直流電時(shí)，廢水電解，正負(fù)兩 級(jí)間產(chǎn)生的氫和氧的細(xì)小氣泡粘附于懸浮物上， 將其帶至水面而達(dá)到分離的目的。 電解浮上法產(chǎn)生的氣泡小于其他方法產(chǎn)生的 氣泡，故特別適用于脆弱絮狀懸浮物。電解浮上 法的表面負(fù)荷通常低于4m3/(m2h)。 電解浮上法主要用于工業(yè)廢水處理方面，處 理水量約在1020m3/h。由于電耗高、操作運(yùn)行 管理復(fù)雜及電極結(jié)垢等問題，較難適用于大型生 產(chǎn)。 電 解 浮 上 法 從溶解空氣和 析出條件來看 加壓溶氣浮上法：空 氣在加壓條件下溶解， 常壓下使過飽和空氣 以微

18、小氣泡形式釋放 出來 需要溶氣罐、空壓機(jī) 或射流器、水泵等設(shè) 備 真空浮上法：空氣在 常壓下溶解，真空條 件下釋放 優(yōu)點(diǎn)：無壓力設(shè)備 缺點(diǎn)：溶解度低，氣 泡釋放有限，需要密 閉設(shè)備維持真空，運(yùn) 行維護(hù)困難 溶解空氣浮上法 真空浮上法 壓力溶氣 浮上法系 統(tǒng)的組成 壓力溶氣系統(tǒng) 氣 浮 池 空氣釋放系統(tǒng) 壓力溶氣罐 溶氣釋放裝置 加壓水泵 附屬設(shè)備 溶氣水管路 空氣供給設(shè)備 加 壓 溶 氣 的 兩 種 方 式 存在問題： 填料長(zhǎng)膜； 壓縮氣含油； 調(diào)節(jié)不便； 時(shí)而需放氣。 存在問題： 設(shè)備較復(fù)雜； 造價(jià)偏高。 氣 浮 池 氣浮池的功能是提供一定的容積和池表面積，使微氣泡與水 中懸浮顆粒充分混合、

19、接觸、粘附，并使帶氣顆粒與水分離。 一、混凝原理一、混凝原理 化學(xué)混凝化學(xué)混凝 處理的對(duì)象主處理的對(duì)象主 要是水中的微要是水中的微 小懸浮物和膠小懸浮物和膠 體雜質(zhì)。體雜質(zhì)。 1. 膠體的穩(wěn)定性膠體的穩(wěn)定性 膠體所膠體所 受影響受影響 由于上述的膠體帶電現(xiàn)象，帶相同電由于上述的膠體帶電現(xiàn)象，帶相同電 荷的膠粒產(chǎn)生靜電斥力，而且荷的膠粒產(chǎn)生靜電斥力，而且電位越高，電位越高， 膠粒間的靜電斥力越大膠粒間的靜電斥力越大 受水分子熱運(yùn)動(dòng)的撞擊，使微粒在水受水分子熱運(yùn)動(dòng)的撞擊，使微粒在水 中作不規(guī)則的運(yùn)動(dòng)，即中作不規(guī)則的運(yùn)動(dòng)，即“布朗運(yùn)動(dòng)布朗運(yùn)動(dòng)” 膠粒之間還存在著相互引力膠粒之間還存在著相互引力范徳范

20、徳 華引力華引力 膠體間的相互斥力不僅與膠體間的相互斥力不僅與電位有關(guān)，還與膠粒的電位有關(guān)，還與膠粒的 間距有關(guān)，距離越近，斥力越大。而布朗運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能間距有關(guān)，距離越近，斥力越大。而布朗運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能 不足以將兩顆膠粒推進(jìn)到使范徳華引力發(fā)揮作用的距不足以將兩顆膠粒推進(jìn)到使范徳華引力發(fā)揮作用的距 離。因此，膠體微粒不能相互聚結(jié)而長(zhǎng)期保持穩(wěn)定的離。因此，膠體微粒不能相互聚結(jié)而長(zhǎng)期保持穩(wěn)定的 分散狀態(tài)。分散狀態(tài)。 混凝原理混凝原理 (1) 壓縮雙電層作用壓縮雙電層作用 混凝劑提供大量正離子會(huì)涌入膠體擴(kuò)散層甚至混凝劑提供大量正離子會(huì)涌入膠體擴(kuò)散層甚至 吸附層吸附層, 使使電位降低。當(dāng)電位降低。當(dāng)電位為零時(shí)

21、電位為零時(shí), 稱為等電狀稱為等電狀 態(tài)。此時(shí)膠體間斥力消失態(tài)。此時(shí)膠體間斥力消失, 膠粒最易發(fā)生聚結(jié)。膠粒最易發(fā)生聚結(jié)。 膠粒因膠粒因電位電位降低或消除以至失去穩(wěn)定性的電位電位降低或消除以至失去穩(wěn)定性的 過程，稱為膠體脫穩(wěn)。脫穩(wěn)的膠粒相互聚結(jié)，稱為過程，稱為膠體脫穩(wěn)。脫穩(wěn)的膠粒相互聚結(jié)，稱為 凝聚。凝聚。 (2) 吸附架橋作用吸附架橋作用 由高分子物質(zhì)吸附架橋作用而使微粒相互粘結(jié)的由高分子物質(zhì)吸附架橋作用而使微粒相互粘結(jié)的 過程。過程。 (3) 網(wǎng)捕作用網(wǎng)捕作用 沉淀物在自身沉降過程中，能集卷、網(wǎng)捕水中的沉淀物在自身沉降過程中，能集卷、網(wǎng)捕水中的 膠體等微粒，使膠體粘結(jié)。膠體等微粒，使膠體粘結(jié)

22、。 以硫酸鋁為例討論混凝過程以硫酸鋁為例討論混凝過程 硫酸鋁硫酸鋁AlAl2 2(SO(SO4 4) )3 318H18H2 2OO溶于水后，離解出溶于水后，離解出AlAl3+ 3+， ， 并結(jié)合有并結(jié)合有6 6個(gè)配位水分子，成為水合鋁離子個(gè)配位水分子，成為水合鋁離子 Al(HAl(H2 2O)O)6 6 3+ 3+。 。 水合鋁離子進(jìn)一步水解，形成單羥基單核絡(luò)合水合鋁離子進(jìn)一步水解，形成單羥基單核絡(luò)合 物：物： OHO)Al(OH)(HOHO)Al(H 3 2 522 3 62 單羥基單核絡(luò)合物又進(jìn)一步水解：?jiǎn)瘟u基單核絡(luò)合物又進(jìn)一步水解： OHO)(HAl(OH)OHO)Al(OH)(H 3

23、4222 2 52 OHO)(HAl(OH)OHO)(HAl(OH) 33232422 上述反應(yīng)中，降低水中上述反應(yīng)中，降低水中H H+ +( (或或H H3 3OO+ +) )濃度或提高濃度或提高 pHpH，使反應(yīng)趨向右方，水合羥基絡(luò)合物的電荷逐漸，使反應(yīng)趨向右方，水合羥基絡(luò)合物的電荷逐漸 降低，最終生成中性氫氧化鋁難溶沉淀物。降低，最終生成中性氫氧化鋁難溶沉淀物。 當(dāng)當(dāng)pH4pH4時(shí)，水解受到抑制，水中存在的主要是時(shí)，水解受到抑制，水中存在的主要是 Al(HAl(H2 2O)O)3 3 3+ 3+ 。 。 當(dāng)當(dāng)pHpH4545時(shí)，水中有時(shí)，水中有Al(OH)(HAl(OH)(H2 2O)O

24、)5 5 2+ 2+、 、 Al(OH)Al(OH)2 2(H(H2 2O)O)4 4 + +及少量及少量Al(OH)Al(OH)3 3(H(H2 2O)O)3 3 。 當(dāng)當(dāng)pHpH7878時(shí)，水中主要是時(shí)，水中主要是Al(OH)Al(OH)3 3(H(H2 2O)O)3 3 沉沉 淀物。淀物。 但在某一特定但在某一特定pHpH時(shí)，水解產(chǎn)物還有許多復(fù)雜的時(shí)，水解產(chǎn)物還有許多復(fù)雜的 高聚物和絡(luò)合物同時(shí)共存。高聚物和絡(luò)合物同時(shí)共存。 在由在由Al(HAl(H2 2O)O)6 6 3+ 3+轉(zhuǎn)向 轉(zhuǎn)向Al(OH)Al(OH)3 3(H(H2 2O)O)3 3 的中間過的中間過 程中，羥基可將單核絡(luò)合

25、物通過橋鍵縮聚成多核絡(luò)合程中，羥基可將單核絡(luò)合物通過橋鍵縮聚成多核絡(luò)合 物：物： OHO)Al(HOHO)Al(HO)Al(OH)(HO)Al(H 2 5 5252 2 52 3 62 或或 OHO)Al(OH)(HO)Al(OH)(HO)Al(H 2 5 102 2 52 3 62 兩個(gè)單羥基絡(luò)合物通過羥基橋聯(lián)可縮合成雙羥基兩個(gè)單羥基絡(luò)合物通過羥基橋聯(lián)可縮合成雙羥基 雙核絡(luò)合物：雙核絡(luò)合物： O2HO)(H(OH)AlO)2Al(OH)(H 2 4 8222 2 32 從上述反應(yīng)可以看出，三價(jià)鋁鹽發(fā)揮混凝作用的從上述反應(yīng)可以看出，三價(jià)鋁鹽發(fā)揮混凝作用的 是各種形態(tài)的水解聚合物。帶有正電的水解

26、聚合物，是各種形態(tài)的水解聚合物。帶有正電的水解聚合物， 同時(shí)起到壓縮雙電層的脫穩(wěn)和吸附架橋的作用。同時(shí)起到壓縮雙電層的脫穩(wěn)和吸附架橋的作用。 二、二、 影響混凝效果的主要因素影響混凝效果的主要因素 1. 水溫水溫 2. pH 3. 水中雜質(zhì)的成分、性質(zhì)和濃度水中雜質(zhì)的成分、性質(zhì)和濃度 4. 水力條件水力條件 水力條件：混凝過程分為兩個(gè)階段：混合和反應(yīng)。水力條件：混凝過程分為兩個(gè)階段：混合和反應(yīng)。 混合階段的要求是使藥劑迅速均勻擴(kuò)散到全部水中，混合階段的要求是使藥劑迅速均勻擴(kuò)散到全部水中， 以良好的水解和聚合條件使膠體脫穩(wěn)并借顆粒的布朗以良好的水解和聚合條件使膠體脫穩(wěn)并借顆粒的布朗 運(yùn)動(dòng)和紊動(dòng)水

27、流進(jìn)行凝聚，混合要求快速和劇烈攪拌；運(yùn)動(dòng)和紊動(dòng)水流進(jìn)行凝聚，混合要求快速和劇烈攪拌； 反應(yīng)階段要求使混凝劑通過絮凝形成大的具有良好沉反應(yīng)階段要求使混凝劑通過絮凝形成大的具有良好沉 淀性能的絮凝體，反應(yīng)階段攪拌強(qiáng)度較低，避免將絮淀性能的絮凝體，反應(yīng)階段攪拌強(qiáng)度較低，避免將絮 體打碎。體打碎。 三、三、 混凝工藝混凝工藝 (1) 水泵混合水泵混合 (2) 隔板混合隔板混合 (3) 機(jī)械混合機(jī)械混合 第一節(jié) 過濾操作的基本概念 第二節(jié) 過濾操作的過程分析 第三節(jié) 過濾操作的理論計(jì)算 本章主要內(nèi)容 一、基本原理 混合物中的流體在推動(dòng)力（重力、壓力、離心力） 的作用下通過過濾介質(zhì)，固體粒子被截留，而流體

28、通過 過濾介質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)流體與顆粒物的分離。 過濾分離的對(duì)象 粗大顆粒、細(xì)微粒子、細(xì)菌、病毒和高分子物質(zhì)等 第一節(jié) 過濾操作的基本概念 固體顆粒：由一定形狀的固體顆粒堆積而成，包括天 然的和人工合成的。 天然：石英砂、無煙煤、磁鐵礦粒等。 人工：聚苯乙烯發(fā)泡塑料球等。 固體顆粒過濾介質(zhì)在水處理中的各類濾池中應(yīng)用廣泛， 通常稱為濾料。 二、過濾介質(zhì) 第一節(jié) 過濾操作的基本概念 織物介質(zhì)：又稱濾布，如棉、麻、絲、毛、合成纖維、金 屬絲等編制成的濾布。 多孔固體介質(zhì)：如素?zé)沾砂寤蚬?、燒結(jié)金屬板或管等。 多孔膜：由高分子有機(jī)材料或無機(jī)材料制成的薄膜，根據(jù) 分離孔徑的大小，可分為微濾、超濾等。 第一節(jié)

29、 過濾操作的基本概念 按促使流體流動(dòng)的推動(dòng)力分： 重力過濾：在水位差的作用下被過濾的混合液通過過濾介 質(zhì)進(jìn)行過濾，如水處理中的快濾池。 真空過濾：在真空下過濾，如水處理中的真空過濾機(jī)。 壓力差過濾：在加壓條件下過濾，如水處理中的壓濾濾池。 離心過濾：使被分離的混合液旋轉(zhuǎn)，在所產(chǎn)生的慣性離心 力的作用下，使流體通過周邊的濾餅和過濾介質(zhì)，從而實(shí) 現(xiàn)與顆粒物的分離。 三、過濾分類 第一節(jié) 過濾操作的基本概念 一、表面過濾 被過濾的顆粒粒 徑較小的情況 表面過濾通常發(fā)生在過濾流體中顆粒物濃度較高或過 濾速度較慢的情況。 濾餅過濾 多孔性多孔性 介質(zhì)介質(zhì) 第二節(jié) 表面過濾的基本理論 第二節(jié) 過濾操作的過程分析 二、深層過濾 濾料內(nèi)部空隙大于懸浮顆粒粒徑。 懸浮顆粒隨流體進(jìn)入濾料內(nèi)部， 在攔截、慣性碰撞、擴(kuò)散沉淀等作 用下顆粒附著在濾料表面上而與流 體分開。 第三節(jié) 深層過濾的基本理論 第二節(jié) 過濾操作的過程分析 (1)遷移行為： 顆粒偏離流線運(yùn)動(dòng)到濾料內(nèi)部空隙表面 推動(dòng)力主要包括： a.擴(kuò)散作用力（布朗運(yùn)動(dòng)），主要對(duì)非常小的顆粒 （1m）起作用； b.重力沉降，當(dāng)顆粒較大時(shí)，重力沉降起主要作用； c.流體運(yùn)動(dòng)作用力（慣性力），如慣性離