重點：給水工程復(fù)習(xí)資料(共12頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上給水工程概論【水源水質(zhì)】：原水雜質(zhì)： 原水雜質(zhì)來源： 自然過程：地層礦物質(zhì)溶解、水中微生物繁殖、水流沖刷、泥沙、腐殖質(zhì) 人為因素：工業(yè)廢水、農(nóng)業(yè)污水、生活污水 原水雜質(zhì)分類： 懸浮物1um-1mm；膠體10nm-100nm；溶解物0.1nm-1nm； 懸浮物與膠體雜質(zhì)： -懸浮物尺寸較大、易于在水中下沉或上浮。 -膠體顆粒尺寸較小、在水中長期靜止難以下沉。 -水中膠體：粘土、細菌、病毒、腐殖質(zhì)、蛋白質(zhì)、有極高分子物質(zhì)。 -天然水中膠體一般帶負電荷。注：使水中產(chǎn)生渾濁現(xiàn)象的根源：懸浮物和膠體。飲用水處理的主要去除對象：懸浮物和膠體。 【水質(zhì)標準】： 水質(zhì)標準：即用水對象

2、所要求的各項水質(zhì)參數(shù)應(yīng)達到的指標和限制。生活飲用水水質(zhì)標準：感性性狀和一般化學(xué)指標： 注：色度：不超過15度，并不得呈現(xiàn)異色。 渾濁度：不超過3，特殊情況不超過5度。 臭和味：不得有異臭、異味。 注：濁度即1L蒸餾水中含有1mg白陶土或高嶺土。毒理學(xué)指標：細菌學(xué)指標： 注：細菌總數(shù)：100個/mL； 總大腸菌數(shù)：3個/L; 游離余氯：在與水接觸30min后應(yīng)不低于0.3mg/L;放射性指標：【給水處理方法】：澄清和消毒： -生活飲用水地表水常用處理工藝：澄清和消毒。 -澄清工藝包括：混凝、沉淀、過濾。 -處理主要對象：水中懸浮物和膠體雜質(zhì)。 -消毒：滅活水中致病微生物； 通常在過濾之后。 -主

3、要消毒方法：投加消毒劑殺滅致病微生物。 -生活飲用水常規(guī)處理工藝： -即：“混凝-沉淀-過濾-消毒”。 除臭、除味： -有機物臭味：活性炭吸附/氧化法去除。 -溶解性氣體：曝氣法去除。 除鐵、除氯： -常用方法：自然氧化法、接觸氧化法。 軟化： -處理對象：主要是水中鈣、鎂離子 -軟化方法：離子交換法、藥劑軟化法。 淡化、除鹽： -除鹽：制取純水及高純水的處理過程。 -淡化和除鹽主要方法：蒸餾法、離子交換法、電滲析法、反滲透法。 水的冷卻： -水作為冷卻介質(zhì)：水熱容大-吸收和傳遞熱量的良好介質(zhì)。 -水的冷卻一般采用：冷卻塔。 生活飲用水預(yù)處理和深度處理： -飲用水主要處理對象：水中懸浮物、膠體

4、、致病微生物。 -常規(guī)處理工藝：混凝、沉淀、過濾、消毒。 -預(yù)處理和深度處理主要對象：水中有機污染物-飲用水處理廠 -預(yù)處理方法：活性炭法吸附法、臭氧氧化法、生物氧化法、 -深度處理主要：粒狀活性炭吸附法、生物活性碳法、 -深度處理法基本作用原理：吸附-氧化-生物降解-膜濾即：或者利用吸附劑的吸附能力去除水中有機物；或者利用氧化劑的強氧化能力分解有機物；或者利用生物氧化法降解有機物；或者利用膜濾法去除大分子有機物。 【混凝機理】： -混凝：水中膠體粒子以及微小懸浮物聚集過程。 或：向水中投加藥劑（混凝劑）使水中粒徑微小的懸浮物和膠體離子凝結(jié)成較大的絮凝體（礬花）。 -凝聚：水中膠體脫穩(wěn)-膠體失

5、去穩(wěn)定性的過程。 -絮凝：脫穩(wěn)膠體相互聚集。 -混凝：凝聚和絮凝。 水中膠體穩(wěn)定性： -膠體穩(wěn)定性：指膠體粒子在水中長期保持分散懸浮狀態(tài)的特性。 -膠體穩(wěn)定性：動力學(xué)穩(wěn)定+聚集穩(wěn)定。 動力學(xué)穩(wěn)定：指顆粒布朗運動對抗重力影響的能力.顆粒愈小，動力學(xué)穩(wěn)定性愈高 聚集穩(wěn)定性：指膠體粒子之間不能相互聚集的特性。粒子表面同性電荷斥力作用 -膠體穩(wěn)定性：關(guān)鍵-聚集穩(wěn)定性。 混凝機理： -混凝劑對水中膠體粒子混凝作用有三種： 電性中和、吸附架橋、卷掃作用 -混凝作用取決于：混凝劑種類、投加量、膠體粒子性質(zhì)、水的PH值。 電性中和： -根據(jù)DLVO理論：要使膠體粒子通過布朗運動相撞聚集，必須降低或消除排斥能峰

6、。 -吸收勢能與膠粒電荷無關(guān)，主要取決于構(gòu)成膠粒的物理性質(zhì)、尺寸和密度。 -降低排斥能峰的辦法即：降低或消除膠粒的電位即在水中投加電解質(zhì)。 【水中負電荷膠粒-投入的電解質(zhì)-混凝劑為正電荷離子或聚合離子；若正電荷離子是簡單離子-Na、Ca、Al-作用是壓縮膠體雙電層；排斥能峰Emax=0時，膠粒發(fā)生聚集作用，k電位：臨界電位 ；水中鋁巖投量過多，水中負電荷膠體變?yōu)檎姾赡z體；】 -“吸附-電性中和作用”吸附架橋: -吸附作用:帶異性電荷、不帶電、同性電荷?！净炷齽┖椭齽?-飲用水混凝劑基本要求：混凝效果好、對人體無害、使用方便、貨源充足。 -水處理使用的無機混凝劑主要是：鐵鹽、鋁鹽及混合物。

7、 -常用的無機混凝劑： 硫酸鋁、聚合鋁、三氯化鐵-硫酸亞鐵、聚合鐵。 硫酸鋁：-采用固態(tài)硫酸鋁：運輸方便 -缺點：水溫低，硫酸鋁水解困難，形成的絮凝體松散，效果不好。 聚合鋁：-包括：聚合氯化鋁（PAC）和聚合硫酸鋁(PAS)。 -聚合氯化鋁能形成聚合陽離子，起電性中和、吸附架橋作用。 -優(yōu)點：投加量少于硫酸鋁；對水的PH值變化適應(yīng)性強；聚合氯化鋁投入水中其產(chǎn)物的成分確定； -堿化度：主要決定羥基OH和鋁AL的摩爾數(shù)之比。 即：B=100 -一般鋁鹽（硫酸鋁、氯化鋁）投入水中進行水解聚合反應(yīng)，其產(chǎn)物受水PH值及鋁鹽濃度影響。三氯化鐵：-三氯化鐵：FeCl3H2O -水合鐵離子水解、聚合反應(yīng)。

8、-優(yōu)點：三價鐵適用的ph值范圍較寬；形成的絮凝體比鋁鹽絮凝體密實；處理低溫水或低濁水效果優(yōu)于硫酸鋁； -缺點：三氯化鐵腐蝕性較強，且固體產(chǎn)品易吸水潮解，不宜保管。 -聚合效果：聚合氯化鋁三氯化鐵硫酸鋁【助凝劑】 -通常是高分子物質(zhì)：作用是為了改善絮凝體結(jié)構(gòu)，促使絮粒密實 -作用機理：高分子物質(zhì)吸附架橋?！净炷齽恿W(xué)】： -要是雜質(zhì)顆?；螂s質(zhì)與混凝劑之間發(fā)生絮凝，其必要條件是：使顆粒之間相互碰撞。 -推動水中顆粒相互碰撞的動力來自： 顆粒在水中的布朗運動-異向絮凝：由布朗 運動造成的顆粒碰撞絮凝聚集 水力或機械攪拌造成的流體運動-同向絮凝：由流體運動造成的顆粒碰撞聚集 異向絮凝： -顆粒絮凝速率

9、取決于碰撞速率，即顆粒碰撞速率： Np=8dDbn2-Np：異向絮凝碰撞速率，即：1/cm3.S；-d：顆粒直徑；-Db：布朗運動系數(shù)；-n:顆粒數(shù)量濃度； 同向絮凝： -速度梯度：相鄰兩層水流的速度差與兩層間的距離之比。 機械攪拌： 即：G= -：水動力粘度-pa.S; -p:單位流體所消耗的功率-w/m3; -G:速度梯度； 水力絮凝： PV=pgGh; V=QT; G= -V：水流體積； -g：重力加速度； -h：水頭損失； -：水的運動粘度； -T:水流在混凝設(shè)備停留時間； 混凝控制指標： -混凝過程：混合+絮凝； 混合階段：劇烈攪拌水流-使藥劑快速均勻分散于水中利于混凝劑快速水解、聚

10、合、顆粒脫穩(wěn)； 混合要快速劇烈：10-30s 最多2min；攪拌強度：速度梯度G=700-1000s1；混合絮凝-異向絮凝； 絮凝階段：主要依靠機械或水力攪拌促使顆粒碰撞凝聚；絮凝-同向絮凝；同向絮凝效果：與G值、絮凝時間T有關(guān)；速度梯度：G=20-70s1；TN-整個絮凝時間內(nèi)單位體積流體顆粒碰撞次數(shù)；平均GT=1104-1105；影響混凝效果主要因素： 水溫影響： 無機鹽混凝劑水解是吸熱反應(yīng)，低溫水混凝劑水解困難，尤其是硫酸鋁； 低溫水粘度大，水中雜質(zhì)顆粒布朗運動強度減弱，碰撞機會減少，不利于顆粒脫穩(wěn)凝聚；水粘度大，水流剪力增大，影響絮凝體成長； 水溫低，導(dǎo)致膠體顆粒水化作用增強，妨礙膠體

11、凝聚； 水溫與水PH有關(guān)。水溫低時，其PH提高，則混凝最佳PH值也提高； 注：提高低溫水混凝效果的方法： 增加混凝劑投加量+投加高分子助凝劑。 -常用的助凝劑：活化硅酸。 水的ph值和堿度影響： 去除濁度：最佳ph值=6.5-7.5絮凝作用主要是氫氧化鋁聚合物-吸附架橋;羥基配合物-電性中和； 去除色度：ph值=4.5-5.5； -混凝劑為三價鐵：適用的ph值范圍較寬去除濁度：ph=6.0-8.4；去除色度：ph=3.5-5.0； -混凝劑為硫酸亞鐵：通常用氯化法; -聚合氯化鋁：對水的ph值變化范圍適應(yīng)性較強；石灰投量估算： 即：每投加1mmol/L Al2(SO4)3需石灰3mmol/L

12、CaO. 即：CaO=3a -x+ CaO-純石灰CaO投量：mmol/L； a-混凝劑投量：mmol/L； x-原水堿度：mmol/L CaO； -保證反應(yīng)順利進行的剩余堿度：取0.25-0.5mmol/L（CaO）；典型例題：某地表水源總堿度為0.2mmol/L。市售精制硫酸鋁（含Al2O3約16）投量28mmol/L。試估算石灰（純度為50）投量為多少mg/L。解：投藥量折合Al2O3為：28mmol/L16=4.48mg/LAl2O3分子量為102，故投藥量相當(dāng)于：4.48/102=0.044mmol/L.剩余堿度取0.37mmol/L，則：CaO=30.044-0.2+0.37=0.

13、3mmol/L。CaO分子量為56，則市售石灰投量為：0.356/0.5=33mg/L3、 水中懸浮物濃度影響： -為提高低濁度原水混凝效果，采取措施： 投加鋁鹽或鐵鹽時，投加高分子助凝劑。 投加礦物顆粒以增加混凝劑水解產(chǎn)物的凝結(jié)中心，提高顆粒碰撞速率，增加絮凝體密度。 采用直接過濾法。 聚合氯化鋁作為處理高濃度濁度水效果好。-投加高分子助凝劑；吸附架橋+電性中和；混合設(shè)備：-混合設(shè)備基本要求： 藥劑與水混合必須快速劇烈、混合均勻； 保證充分混合條件，水頭損失不易太大； 混合時間不超過2min；-主要混合設(shè)備：水泵混合、管式混合、機械混合； 1）水泵混合： -藥劑投加在取水泵房吸水管、吸水喇叭

14、口處-利用水泵葉輪高速旋轉(zhuǎn)以達到快速混合目的； -當(dāng)取水泵房距水廠處理構(gòu)筑物較遠時，不宜采用水泵混合； -水泵混合：通常用于取水泵房靠近水廠處理構(gòu)筑物，兩者間距不宜大于150m。 2）管式混合： 即：將藥劑直接投入水泵壓水管以借助管中流速進行混合。 -管中流速不宜小于1 m/s；投藥點管內(nèi)水頭損失不小于0.3-0.4m。 3)機械混合池： -混合時間：10-30s，最大不超過2min； -優(yōu)點：混合效果好，不受水量變化影響； -應(yīng)避免水流同步旋轉(zhuǎn)而降低混合效果；絮凝設(shè)備：-絮凝設(shè)備：水力攪拌式、機械攪拌式；1） 隔板絮凝池：-為避免絮凝體破碎，管道流速及水流轉(zhuǎn)彎處流速應(yīng)沿程減??；G值也沿程減小

15、；-優(yōu)點：構(gòu)造簡單，管理方便；缺點：流量變化大者，絮凝效果不穩(wěn)定，絮凝時間較長；-隔板絮凝池主要設(shè)計參數(shù)： 廊道流速：起端：0.5-0.6m/s 末端：0.2-0.3m/s；即：流速沿程減小； 為達到流速遞減目的：隔板間距逐段放寬，池底相平； 隔板間距相等，池底逐漸降低； 為減小水流轉(zhuǎn)彎處水頭損失，轉(zhuǎn)彎處過水?dāng)嗝妫?.2-1.5 絮凝時間一般采用20-30min； 隔板間凈距一般大于0.5m，以便于施工和減肥；為便于排泥，池底坡度：0.02-0.03，并設(shè)150mm排泥關(guān)； 2）折板絮凝池： -折板絮凝池組合順序：即異波同波平板； -折板絮凝池主要設(shè)計參數(shù); 第一段：0.25-0.35； 第二

16、段：0.15-0.25； 第三段：0.1-0.15； -折板絮凝池優(yōu)點：水流在同波、異波之間曲折流動，形成小漩渦，提高顆粒碰撞絮凝效果；水流條件得到改善；混凝劑溶解和溶液配制： -混凝劑投加分為：固體投加 + 液體投加。 -溶解池、攪拌裝置、配件，均應(yīng)有防腐措施：采用FeCl3要注意。 FeCl3溶解時要放出大量熱，當(dāng)溶液濃度為20時，溶液溫度可達到70左右。 -溶解池：一般建于地面以下便于操作，池頂一般高出地面約0.2m左右。 即：溶解池容積W1計算： W1 = （0.2-0.3）W2 -W2 ：溶液池容積。 -溶液池容積： W2 = = W2-溶液池容積；m3； Q-處理水量：m3/h;

17、a-混凝劑最大投加量：mg/L; C-溶液濃度：一般取5-20； N-每日調(diào)制次數(shù)，一般不超過3次；混凝劑投加：-混凝劑投加設(shè)備：計量設(shè)備、藥液提升設(shè)備、投藥箱、水封箱、注入設(shè)備。-投加方式：常用投加方式：泵前投加-藥液投加在水泵吸水管或吸水喇叭口處。-適用于取水泵房距水廠較近者。-水封箱：防止空氣進入而設(shè)。高位溶液池重力投加：安全可靠，但溶液池位置較高。 設(shè)備：溶解池、溶液池、提升泵、水封箱、浮球閥、流量計、調(diào)節(jié)閥、壓水管水射器投加：泵投加：-干投法優(yōu)點：設(shè)備占地少、易調(diào)節(jié)排渣容易。1、 沉淀和澄清1.1懸浮顆粒在靜水中沉淀-沉淀：水中懸浮物顆粒依靠重力作用從水中分離出來的過程。-沉淀分類：

18、自由沉淀；擁擠沉淀；絮凝沉淀；懸浮顆粒在靜水中的自由沉淀：-懸浮顆粒在靜水中沉淀速度取決于：顆粒在水中重力F1、顆粒下沉阻力F2；-沉速基本公式：=d1/2-沉淀池分類：豎流式、平流式、輻流式； 初沉池、二沉池;-選擇依據(jù)：水量規(guī)模、進水水質(zhì)條件、出水水質(zhì)、地形條件、占地面積、造價、運行經(jīng)驗；懸浮顆粒在靜水中擁擠沉淀：即：當(dāng)大量顆粒在水中下沉?xí)r，被排擠水體有一定流速，使顆粒受到的水阻力增加，顆粒相互干擾的過程。-擁擠過程：明顯的渾水、清水分界面：混液面氣浮：濁度低、色度大、藻類多、溶解氧耗氧量高的原水；1.2平流式沉淀池非凝聚性顆粒沉淀過程：理想沉淀池： 顆粒處于自由沉淀狀態(tài)：即沉淀過程中，顆

19、粒大小、密度不變。即：顆粒沉速始終不變； 水流沿著水平方向進行。過水?dāng)嗝妫毫魉俨蛔儭⒘鲃舆^程中流速不變； 顆粒沉到池底即認為被去除，不再返回水流中；-沉淀池原水其水平流速：= 式中：-水平流速，m/s; Q-流量，m3/s; H0-水平截面高度； B-水平截面寬度；-截留沉速0：反映沉淀池所能全部去除顆粒中的最小顆粒沉速。即：凡是沉速等于或大于沉速0的顆粒全部被沉淀。0-顆粒截留沉降速度； 即：截留沉速0= 式中：LB-即沉淀池水面表面積A； -單位沉淀池表面積產(chǎn)水量；-即：0=:表面負荷/溢流率；表明：表面負荷在數(shù)值上等于截留沉速。但含義不同。-截留沉速：表示沉淀池自池頂開始下沉所能全部去除

20、顆粒中的最小顆粒沉速；-表面負荷：單位沉淀池表面積產(chǎn)水量；-為求沉淀池總的沉淀效率，先求某一特定顆粒即具有沉速i的顆粒去除百分率E。注：特定顆粒沉速i截留沉速0。-某特定顆粒去除率公式：E= 即：E=注：懸浮顆粒在理想沉淀池中去除率唯一因素：沉淀池表面負荷；而與其他因素：水深、池長、水平流速、沉淀時間均無關(guān)；1）當(dāng)去除率一定時：顆粒沉速i越大則表面負荷越高，亦即產(chǎn)水量越大；或當(dāng)產(chǎn)水量和表面積不變時，i越大，則去除率E越高。顆粒沉速i大小與絮凝效果有關(guān)；2） 顆粒沉速i一定時：增加沉淀池表面積可以提高去除率。當(dāng)沉淀池容積一定時，池身淺則表面積大，去除率可以高。即“淺池理論”3） “具有沉速i顆粒

21、（i 0）去除率”影響平流式沉淀池沉淀效果因素：-實際平流式沉淀池偏離理想沉淀池條件的主要因素： 1）沉淀池實際水流狀況：-理想沉淀池水流穩(wěn)定、流速均勻，其理論停留時間： 即：t0 =V/Q-“短流原因： 進水慣性作用； 出水堰產(chǎn)生的水流抽吸； 較冷、較重的進水產(chǎn)生異重流； 風(fēng)浪引起短流； 池內(nèi)刮泥設(shè)施；-沉淀池：通常要求降低雷諾數(shù)以利于顆粒沉降。-異重流：即進入較靜而具有密度差異水體的一股水流；-水流穩(wěn)定性：FR=2/Rg 式中：FR-弗勞德數(shù)； R-水力半徑； -水平流速； G-重力加速度；即：FR越大，表明慣性力作用越大，重力作用相對減小，水流對溫差、密度差異重流等影響的抵抗能力強，使沉

22、淀池流態(tài)保持穩(wěn)定。一般平流式沉淀池：FR數(shù)宜大于10-5；-平流式沉淀池中，降低Re和提高FR數(shù)有效措施：減小水力半徑； 即：池中縱向分格、斜板、斜管沉淀池。-沉淀池增大水平流速：一方面提高了Re數(shù)：不利于沉淀；另一方面提高了FR數(shù)： 增加水流穩(wěn)定性，提高沉淀效果；-沉淀池水平流速：宜為10-25mm/s 2)凝聚作用影響：-實際沉淀池沉淀時間、水深：影響沉淀效果； 3）水流紊動性、穩(wěn)定性：平流式沉淀池構(gòu)造：-平流式沉淀池：進水區(qū)、沉淀區(qū)、存泥區(qū)、出水區(qū)。 1）進水區(qū)作用：使水流均勻分布在整個進水截面上，并盡量減小擾動。-使水流從絮凝池直接流入沉淀池。-為防止絮凝體破碎，孔口流速不宜大于：0.

23、15-0.2m/s; 2)沉淀區(qū)：要降低沉淀池水流Re數(shù)和提高水流FR數(shù)，必須設(shè)法減小水力半徑。-采用導(dǎo)流墻將平流式沉淀池進行縱向分割可減小水流半徑，改善水流條件。-沉淀區(qū)高度：與凈水構(gòu)筑物高程有關(guān)，一般為3-4m； 沉淀區(qū)長度：決定于水平流速和停留時間T; 即：L =T； 沉淀區(qū)寬度：決定于流量Q、池深H、水平流速： 即：B= 3)出水區(qū)：均勻收集沉淀池上層清水，避免帶出絮凝體；其孔口流速一般為0.6-0.7m/s;-為緩和出水區(qū)附近流線過于集中，應(yīng)盡量增加出水堰長度，以降低流量負荷；其堰口溢流率一般小于500m3/(md); 4)存泥區(qū)：平流式沉淀池基本采用機械排泥措施；-機械排泥措施：充分發(fā)揮沉淀池容積利用效率，且排泥可靠；平流式沉淀池設(shè)計計算：-設(shè)計平流式沉淀池主要控制指標：表面負荷或停留時間。-沉淀池停留時間或表