工業(yè)用水預(yù)處理

工業(yè)用水預(yù)處理第一頁(yè)，共九十二頁(yè)，2022年，8月28日

地表天然水中混入的懸浮物、膠體物構(gòu)成水的濁度，不除去則不能作鍋爐水和冷卻水使用。通常用混凝沉淀、過濾等方法去除。 以離子和分子狀態(tài)存在子水中的溶解鹽類．特別是硬度、鐵等不除去．不適用于鍋爐水，通常采用離子交換、軟化、除鐵等方法去除。 以自來水作鍋爐用水，在進(jìn)行離子交換軟化前還需除去水中存在的余氯．否則會(huì)影響離子交換樹脂的性能。第二講

工業(yè)用水預(yù)處理第二頁(yè)，共九十二頁(yè)，2022年，8月28日混凝可去除的顆粒大小是膠體及部分細(xì)小的懸浮物，是一種化學(xué)方法。范圍在：1nm~0.1m（有時(shí)認(rèn)為在1m）混凝目的：投加混凝劑使膠體脫穩(wěn)，相互凝聚生長(zhǎng)成大礬花。水處理中主要雜質(zhì)：粘土（50nm-4m）、細(xì)菌（0.2m-80m）、病毒（10nm-300nm、蛋白質(zhì)（1nm-50nm）、腐殖酸1637年我國(guó)開始使用明礬凈水1884年西方才開始使用混凝過程涉及到三個(gè)方面的問題：

水中膠體的性質(zhì)混凝劑在水中的水解與形態(tài)膠體與混凝劑的相互作用1.1 混凝的去除對(duì)象一、混凝第三頁(yè)，共九十二頁(yè)，2022年，8月28日一、混凝1.2混凝機(jī)理水的混凝現(xiàn)象比較復(fù)雜。至今尚未有統(tǒng)一認(rèn)識(shí)。

凝聚（Coagulation）、絮凝（Flocculation）混凝：包括兩者（1）壓縮雙電層根據(jù)DLVO理論，加入電解質(zhì)對(duì)膠體進(jìn)行脫穩(wěn)。電解質(zhì)加入――與反離子同電荷離子――壓縮雙電層――電位――穩(wěn)定性――凝聚第四頁(yè)，共九十二頁(yè)，2022年，8月28日一、混凝第五頁(yè)，共九十二頁(yè)，2022年，8月28日（2）電解質(zhì)對(duì)雙電層的作用機(jī)理

一、混凝第六頁(yè)，共九十二頁(yè)，2022年，8月28日

（3）吸附架橋作用機(jī)理

一、混凝第七頁(yè)，共九十二頁(yè)，2022年，8月28日（4）沉淀物卷掃作用機(jī)理一、混凝第八頁(yè)，共九十二頁(yè)，2022年，8月28日1.3影響混凝的因素一、水溫低溫，混凝效果差，原因是：無(wú)機(jī)鹽水解吸熱、溫度降低，粘度升高――布朗運(yùn)動(dòng)減弱、膠體顆粒水化作用增強(qiáng)，妨礙凝聚二、pH及堿度視混凝劑品種而異。

無(wú)機(jī)鹽水解，造成pH下降，影響水解產(chǎn)物形態(tài)。根據(jù)水質(zhì)、去除對(duì)象，最佳pH范圍也不同。需堿度來調(diào)整pH，堿度不夠時(shí)需要投加石灰。三、水中雜質(zhì)濃度雜質(zhì)濃度低，顆粒間碰撞機(jī)率下降，混凝效果差。對(duì)策：1）加高分子助凝劑；2）加粘土；3）投加混凝劑后直接過濾一、混凝第九頁(yè)，共九十二頁(yè)，2022年，8月28日2.1原理利用顆粒與水的密度之差，比重>1，下沉

比重<1，上浮沉淀工藝簡(jiǎn)單，應(yīng)用極為廣泛，主要用于去除100um以上的顆粒給水處理――混凝沉淀，高濁預(yù)沉廢水處理――沉砂池（去除無(wú)機(jī)物）

初沉池（去除懸浮有機(jī)物）

二沉池（活性污泥與水分離）

二、沉淀與澄清第十頁(yè)，共九十二頁(yè)，2022年，8月28日2.2分類

自由沉淀：離散顆粒、在沉淀過程中沉速不變

（沉砂池、初沉池前期）

絮凝沉淀(混凝沉淀)：先經(jīng)過混凝,形成絮凝性顆粒，在沉淀過程中沉速增加（初沉池后期、二沉池前期、給水混凝沉淀）

擁擠沉淀：顆粒濃度大，相互間發(fā)生干擾，分層

（高濁水、二沉池、污泥濃縮池）

壓縮沉淀：顆粒間相互擠壓，下層顆粒間的水在上層顆粒的重力下擠出，污泥得到濃縮。二、沉淀與澄清第十一頁(yè)，共九十二頁(yè)，2022年，8月28日1)平流沉淀池

平流沉淀池通常為矩形水池，水流平面流過水池，構(gòu)造簡(jiǎn)單，管理方便，可筑于地面，也可筑于地下，不僅適用于大型水處理廠，也適用于處理水量小的廠。它可作自然沉淀用，也可作混凝沉淀用。二、沉淀與澄清2.3常見的沉淀池第十二頁(yè)，共九十二頁(yè)，2022年，8月28日二、沉淀與澄清第十三頁(yè)，共九十二頁(yè)，2022年，8月28日二、沉淀與澄清2)輻射沉淀池

一般為圓形池子，其直徑通常不大于100M，可作自然沉淀池用，也可作混凝沉淀池用。(1)中央進(jìn)水式適用于大水量，但占地大，機(jī)械維修，配水條件差，水流速度由大――小第十四頁(yè)，共九十二頁(yè)，2022年，8月28日二、沉淀與澄清(2)向心流式周邊進(jìn)水――中心進(jìn)水：進(jìn)水?dāng)嗝娲?，進(jìn)水易均勻周邊進(jìn)水――周邊出水向心式的表面負(fù)荷可提高約1倍。第十五頁(yè)，共九十二頁(yè)，2022年，8月28日二、沉淀與澄清3)料板斜管沉淀池斜板沉淀池是根據(jù)淺池沉淀理論設(shè)計(jì)出的一種新型沉淀池，其特點(diǎn)是在沉降區(qū)域設(shè)置許多密集的斜板或斜管，使水中懸浮物在斜板上或斜管內(nèi)進(jìn)行沉淀，水沿著斜板或斜管上升，分離出的泥渣在重力作用下下滑至池底，進(jìn)而排出。

這種池子可以提高沉淀效率50-60%，在同一面積上可提高處理能力3-5倍。第十六頁(yè)，共九十二頁(yè)，2022年，8月28日

二、沉淀與澄清第十七頁(yè)，共九十二頁(yè)，2022年，8月28日二、沉淀與澄清常見構(gòu)造構(gòu)造第十八頁(yè)，共九十二頁(yè)，2022年，8月28日二、沉淀與澄清4)豎流式沉淀池適用于小水深，池深大，但沉淀效果較差,排泥方便，占地小。第十九頁(yè)，共九十二頁(yè)，2022年，8月28日2.4澄清池二、沉淀與澄清(1)加速澄清池

1920年美國(guó)infilco公司發(fā)明的1935年有工程實(shí)例1965年我國(guó)開始使用優(yōu)點(diǎn)：處理效果好，穩(wěn)定，適應(yīng)性強(qiáng),適用于大、中水廠缺點(diǎn)：機(jī)電維修(2)水力循環(huán)澄清池優(yōu)點(diǎn)：不需機(jī)械攪拌，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單缺點(diǎn)：反應(yīng)時(shí)間短，運(yùn)行不穩(wěn)定，泥渣回流控制較難，適應(yīng)性差，適用于小水廠。 第二十頁(yè)，共九十二頁(yè)，2022年，8月28日2.4澄清池二、沉淀與澄清(3)脈沖澄清池靠脈沖方式進(jìn)水，懸浮層發(fā)生周期性的收縮和膨脹：1）有利于顆粒和懸浮層接觸；2）懸浮層污泥趨于均勻。工作穩(wěn)定、單池面積大、造價(jià)低，但周期不易調(diào)整。(4)懸浮澄清池結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但運(yùn)行適應(yīng)性差（水溫、水量、變化時(shí)，泥渣層工作不穩(wěn)定） 澄清池中加斜板，注意反應(yīng)室的配套設(shè)計(jì) 歐洲過濾型澄清池多，美國(guó)機(jī)械加速澄清池多。第二十一頁(yè)，共九十二頁(yè)，2022年，8月28日加速澄清池二、沉淀與澄清第二十二頁(yè)，共九十二頁(yè)，2022年，8月28日二、沉淀與澄清水力循環(huán)澄清池第二十三頁(yè)，共九十二頁(yè)，2022年，8月28日二、沉淀與澄清脈沖澄清池第二十四頁(yè)，共九十二頁(yè)，2022年，8月28日二、沉淀與澄清懸浮澄清池第二十五頁(yè)，共九十二頁(yè)，2022年，8月28日三、過濾

第二十六頁(yè)，共九十二頁(yè)，2022年，8月28日三過濾(Filtration)

3.1概述過濾技術(shù)是利用一些多孔介質(zhì)，即濾料從水中分離不溶解固體的過程。這些過濾介質(zhì)可以允許水通過而對(duì)固體顆粒起到篩分。截留的作用。

使水通過過濾介質(zhì)常需要有一定的壓力，這種壓力可以分別由重度、真空或流體壓力來提供，使用壓力的大小則取決于過濾的面積、過濾的時(shí)間和反沖洗的流量等因素。三、過濾第二十七頁(yè)，共九十二頁(yè)，2022年，8月28日

根據(jù)上述原理，作為完成過濾技術(shù)的設(shè)備——過濾器可分為恒壓過濾和恒速過濾兩種。

恒壓過濾：是指在過濾過程中壓力保持恒定，隨著過濾過程的進(jìn)行，濾出水的流量將逐漸減小，當(dāng)達(dá)到特定的最小流量時(shí)，就需要進(jìn)行反沖洗。

恒速過濾：則指在過濾過程中濾出水的流量維持恒定，隨著過濾過程的進(jìn)行就需要不斷增加壓力，當(dāng)達(dá)到特定壓力時(shí)，濾器需進(jìn)行反沖洗。

三、過濾第二十八頁(yè)，共九十二頁(yè)，2022年，8月28日我們以恒壓過濾為例，通過過濾器的流量方檢式如下式所示式中t過濾時(shí)間；V過濾液體積；μ過濾液粘度；a每單位濾液體積的濾餅體積；rc濾餅的阻力；rs濾膜的阻力；A過濾面積；ΔP總壓力降；Ls濾膜的厚度。

式3－3適用于當(dāng)濾餅已建立后的穩(wěn)態(tài)過濾。3.2過濾技術(shù)的分析三、過濾第二十九頁(yè)，共九十二頁(yè)，2022年，8月28日3.3過濾介質(zhì)

過濾介質(zhì)又稱濾料，可以有很多種類型，如砂粒、布、無(wú)煙煤、金屬絲網(wǎng)、多孔板、微孔塑料、微孔陶瓷等。濾料基本要求：①有足夠的機(jī)械強(qiáng)度；②有良好的化學(xué)穩(wěn)定性；③外形接近球形，表面粗糙，吸附表面大；④可就地取材，價(jià)格低廉；⑤無(wú)毒性，對(duì)人體和環(huán)境不會(huì)造成不良影響等。現(xiàn)以水處理中常用的砂濾為例，典型砂粒性能如表3－8所三、過濾第三十頁(yè)，共九十二頁(yè)，2022年，8月28日三、過濾第三十一頁(yè)，共九十二頁(yè)，2022年，8月28日三、過濾第三十二頁(yè)，共九十二頁(yè)，2022年，8月28日三、過濾第三十三頁(yè)，共九十二頁(yè)，2022年，8月28日一、慢濾池濾速慢：V＝0.1-0.3m/h

表面生長(zhǎng)一層濾膜（1－2個(gè)星期后）效果：濁度可降到0，可不消毒。機(jī)理：微生物吞食細(xì)菌微生物分泌出起凝聚作用的酶藻類產(chǎn)生氧氣，起氧化作用。但生產(chǎn)效率低，1－3月后堵塞，需刮掉濾膜，重新補(bǔ)砂。3.4過濾池（器）三、過濾第三十四頁(yè)，共九十二頁(yè)，2022年，8月28日二、快濾池及其機(jī)理?xiàng)l件：濾速大于10m/h

必須先投加混凝劑作用：去除濁度，濁度<5度，同時(shí)可去除一部分細(xì)菌、病毒機(jī)理：表層細(xì)砂層粒徑為0.5mm，濾料孔隙率為80um，但進(jìn)入濾池的顆粒尺寸大部分小于30um，但仍能被去除。三、過濾第三十五頁(yè)，共九十二頁(yè)，2022年，8月28日

不光是簡(jiǎn)單的機(jī)械篩濾，還有接觸粘附的作用。主要有兩個(gè)過程：遷移和粘附遷移：是顆粒脫離流線接近濾料的過程，主要由以下作用力引起：攔截、沉淀、慣性、擴(kuò)散、水動(dòng)力（非球形顆粒在速度梯度作用下發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)）

對(duì)于這幾種力的大小，目前只能定性描述。

粘附：物理－化學(xué)作用力（范德華引力、靜電力、以及一些特殊化學(xué)力）但表層濾料的篩分作用也不能排除，特別是在過濾后期，當(dāng)濾層中的孔隙尺寸逐漸減少時(shí)。三、過濾第三十六頁(yè)，共九十二頁(yè)，2022年，8月28日三、過濾第三十七頁(yè)，共九十二頁(yè)，2022年，8月28日應(yīng)用：?給水處理原水－混凝沉淀/澄清－過濾原水－微絮凝－過濾（微絮凝過濾）原水－加藥－過濾（接觸過濾）?廢水處理原水－生物處理－過濾

三、過濾第三十八頁(yè)，共九十二頁(yè)，2022年，8月28日3.5快濾池

一、快濾池分類

普通快濾池虹吸濾池重力濾池壓力濾池移動(dòng)罩沖洗濾池三、過濾第三十九頁(yè)，共九十二頁(yè)，2022年，8月28日二、普通快濾池的構(gòu)造

組成：集水渠、洗砂排水渠、濾料層、承托層、配水系統(tǒng)

管廊：渾水進(jìn)水管、清水出水管、初濾水、沖洗來水、沖洗排水、四大閥門（至少）

過濾過程：最大過濾水頭損失1.5－2m

工作周期：過濾開始－沖洗結(jié)束＝12－24h三、過濾第四十頁(yè)，共九十二頁(yè)，2022年，8月28日三、過濾第四十一頁(yè)，共九十二頁(yè)，2022年，8月28日三、過濾方式1．變水頭等速過濾隨著過濾進(jìn)行，濾層孔隙率減少，水頭損失的增加，濾池內(nèi)水位自動(dòng)上升，自由進(jìn)流，以保持過濾速度不變。

――――虹吸濾池、無(wú)閥濾池三、過濾第四十二頁(yè)，共九十二頁(yè)，2022年，8月28日水頭損失與過濾時(shí)間的關(guān)系：

三、過濾第四十三頁(yè)，共九十二頁(yè)，2022年，8月28日

清潔水頭損失H0

過濾任意時(shí)的水頭損失H＝H0＋h＋Hth：配水系統(tǒng)、承托層及灌渠水頭損失之和

Ht：濾層的水頭損失增值

Ht與時(shí)間的關(guān)系反映了濾層截留雜質(zhì)與過濾時(shí)間的關(guān)系?？梢灾本€關(guān)系來表示。

Hmax為最大過濾水頭損失，一般為1.5–2.0m三、過濾第四十四頁(yè)，共九十二頁(yè)，2022年，8月28日2．等水頭等速過濾通過設(shè)置出水流速調(diào)節(jié)器，――普通快濾池

3．等水頭變速過濾如果過濾水頭始終保持不變，濾速必然要降低。――移動(dòng)罩濾池

多格濾池進(jìn)水渠連通，各池的水位和總水頭損失相等，但濾速v不等，主要是因?yàn)榻匚哿坎煌８蓛魹V料濾速大。

三、過濾第四十五頁(yè)，共九十二頁(yè)，2022年，8月28日

每座濾池的濾速是階梯性的下降，但在每一階梯段還是等速過濾，濾池內(nèi)的水位有一定程度上升，待某一個(gè)濾池反沖洗重新投入運(yùn)行時(shí)后，其它濾池的濾速下降一級(jí)，相應(yīng)地濾池組的水位也突然下降一些。

濾池組整體的總平均出水量是保持不變的。

三、過濾第四十六頁(yè)，共九十二頁(yè)，2022年，8月28日

濾料表層孔隙率較小。雜質(zhì)主要截留在濾料表層。下部濾層的截污能力還未得到充分發(fā)揮，由于水頭損失的提高，過濾就得停止，導(dǎo)致濾料層截污能力低。

四、濾層內(nèi)雜質(zhì)分布規(guī)律三、過濾第四十七頁(yè)，共九十二頁(yè)，2022年，8月28日改進(jìn)方向：提高濾層含污能力，延長(zhǎng)過濾周期。

1）上向流

當(dāng)流速太大時(shí)，表面應(yīng)加格網(wǎng)或格柵。缺點(diǎn)：反沖洗時(shí)膨脹受到限制

沖洗水流與過濾水流方向一致，沖洗效果不好，大量污泥需通過整個(gè)濾層才能排出，往往使污泥排除不凈。

五、提高濾池截污能力的途徑三、過濾第四十八頁(yè)，共九十二頁(yè)，2022年，8月28日2）雙向流

蘇聯(lián)發(fā)明的。此種過濾方式效果雖好，但濾池構(gòu)造復(fù)雜。

三、過濾第四十九頁(yè)，共九十二頁(yè)，2022年，8月28日3）雙層或多層濾料無(wú)煙煤石英砂無(wú)煙煤石英砂重質(zhì)礦石三、過濾第五十頁(yè)，共九十二頁(yè)，2022年，8月28日

一、配水系統(tǒng)的不均勻性

配水系統(tǒng)的目的：均勻分布反沖洗水均勻收集過濾水配水不均勻會(huì)造成：1）部分區(qū)域水量小，沖洗不凈

2）部分區(qū)域水量大，沖動(dòng)墊層3.6配水系統(tǒng)與反沖洗三、過濾第五十一頁(yè)，共九十二頁(yè)，2022年，8月28日配水不均勻原因：a點(diǎn)的沖洗水頭Hx：

Hx＝S1a(qaa)2+S2(aqa)2+S3(aqa)2+S4(aqa)2＋流速水頭

S1：配水系統(tǒng)的阻力系數(shù)

S2：孔眼出水的阻力系數(shù)

S3：承托層的阻力系數(shù)

S4：濾料層的阻力系數(shù)

q：沖洗強(qiáng)度(L/(sm2))

第五十二頁(yè)，共九十二頁(yè)，2022年，8月28日同樣對(duì)于b點(diǎn)而言

Hx＝S1b(bqb)2+S2(bqb)2+S3(bqb)2+S4(bqb)2＋流速水頭q最小/q最大0.95-------達(dá)到均勻兩種途徑：1）增大孔眼出水水力阻抗

2）降低配水系統(tǒng)水力阻抗

三、過濾第五十三頁(yè)，共九十二頁(yè)，2022年，8月28日1．大阻力配水系統(tǒng)使孔眼的水力阻力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其它部分的水力阻力――增加孔眼流速（5－6m/s）

配水孔眼面積為濾池面積的1/500

開孔比?。?.2－0.25%

特點(diǎn)：工作可靠、采用最廣、沖洗干凈但沖洗水頭要求高，需沖洗水箱或水泵一般為穿孔管大阻力配水系統(tǒng)。二、配水系統(tǒng)類型三、過濾第五十四頁(yè)，共九十二頁(yè)，2022年，8月28日三、過濾第五十五頁(yè)，共九十二頁(yè)，2022年，8月28日2．小阻力配水系統(tǒng)減少配水系統(tǒng)阻抗S1增大配水空間配水系統(tǒng)流速降低使孔眼處的壓力接近相應(yīng)降低S2，增加開孔比1.0-1.5%。特點(diǎn)：配水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，沖洗水頭小（2m左右）

適應(yīng)于面積小的濾池，其均勻性取決于開孔比

三、過濾第五十六頁(yè)，共九十二頁(yè)，2022年，8月28日三、過濾第五十七頁(yè)，共九十二頁(yè)，2022年，8月28日鋼筋混凝土穿孔板：板上鋪設(shè)一層或兩層尼龍網(wǎng)。造價(jià)低，孔口不易堵，配水均勻性好，強(qiáng)度高，耐腐蝕但尼龍網(wǎng)接縫應(yīng)接好，有時(shí)可鋪一層卵石。

穿孔濾磚：開孔比，上層1.07％，下層0.7%下層連通起配水渠的作用，上層不連通。鋼筋混凝土或陶瓷制成。由于濾磚整體性，反沖時(shí)不易上浮，所需承托層厚度不大，配水均勻性較好，但價(jià)格高。

三、過濾第五十八頁(yè)，共九十二頁(yè)，2022年，8月28日三、過濾第五十九頁(yè)，共九十二頁(yè)，2022年，8月28日復(fù)合氣水反沖洗濾磚：可單獨(dú)用于水反沖，也可用于氣水反沖洗。上層開孔比：0.5-0.8%，斜面開孔比：1.2-1.5%。一般可用ABS工程塑料制成。加工精度易控制，安裝方便，配水均勻性好，但價(jià)格高。

三、過濾第六十頁(yè)，共九十二頁(yè)，2022年，8月28日

濾頭：短柄濾頭用于單獨(dú)水沖洗濾池，長(zhǎng)柄濾頭用于氣水反沖洗濾池。三、濾池反沖洗恢復(fù)過濾能力1．反沖洗方式

1)高速水流反沖洗

2)

氣、水反沖洗氣沖強(qiáng)度：10－20L/m2s水沖強(qiáng)度：3－4L/m2s表面輔沖加高速水流反沖洗

三、過濾第六十一頁(yè)，共九十二頁(yè)，2022年，8月28日2．反沖洗影響因素沖洗強(qiáng)度：L/(sm2)濾層膨脹度：e沖洗強(qiáng)度大

e大剪切力增大但摩擦減少因此應(yīng)有一個(gè)要求。

濾層沖洗強(qiáng)度(L/sm2)膨脹度（％）沖洗時(shí)間（min）石英砂濾料雙層濾料三層濾料12－1513－1616－174550557－58－67－5三、過濾第六十二頁(yè)，共九十二頁(yè)，2022年，8月28日3．沖洗水排出與供給

1）沖洗排水槽與集水槽排水槽：均勻排水，中心間距：1.5-2.2m,槽總面積占濾池面積的25％以內(nèi)。

2）沖洗水塔與水泵

三、過濾第六十三頁(yè)，共九十二頁(yè)，2022年，8月28日三、過濾技術(shù)的新發(fā)展

1．

非粒狀的新型濾料研究活躍纖維球?yàn)V料、纖毛型濾料、纖維束狀濾料――提高濾床濾速，增大截污能力，擴(kuò)大應(yīng)用范圍

2．

過濾裝置朝自動(dòng)化、管理容易、智能型方向發(fā)展三、過濾第六十四頁(yè)，共九十二頁(yè)，2022年，8月28日四、氣浮

是一種固－液和液－液分離的方法。具體過程：通入空氣→產(chǎn)生微細(xì)氣泡→SS附著在氣泡上→上浮應(yīng)用：自然沉淀或上浮難于去除的懸浮物，以及比重接近1的固體顆粒。第六十五頁(yè)，共九十二頁(yè)，2022年，8月28日四、氣浮一、界面張力和潤(rùn)濕接觸角界面張力σ：任何不同介質(zhì)的相表面上都因受力不均衡而存在界面張力。

氣浮的情況涉及：氣、水、固三種介質(zhì)，每?jī)蓚€(gè)之間都存在界面張力σ。潤(rùn)濕周邊：三相間的吸附界面構(gòu)成的交界線。潤(rùn)濕接觸角θ：通過潤(rùn)濕周邊作水、粒界面張力作用線和水、氣界面張力作用線，二作用線的交角。θ>90，疏水性,易于氣浮θ<90,親水性4.1理論基礎(chǔ)第六十六頁(yè)，共九十二頁(yè)，2022年，8月28日四、氣浮4.1理論基礎(chǔ)第六十七頁(yè)，共九十二頁(yè)，2022年，8月28日四、氣浮二、懸浮物與氣泡的附著條件按照物理化學(xué)的熱力學(xué)理論,任何體系均存在力圖使界面能減少為最小的趨勢(shì)。界面能W=σSS：界面面積；σ：界面張力附著前W1=σ水氣+σ水粒（假設(shè)S為1）附著后W2=σ氣粒界面能的減少△Ｗ=σ水氣+σ水粒－σ氣粒σ水粒=σ氣粒+σ水氣COS(180-θ)所以:△Ｗ=σ水氣(1-COSθ)4.1理論基礎(chǔ)第六十八頁(yè)，共九十二頁(yè)，2022年，8月28日四、氣浮按照熱力學(xué)理論,懸浮物與氣泡附著的條件：△Ｗ>0△Ｗ越大，推動(dòng)力越大，越易氣浮。(1)θ0,COSθ--1,△Ｗ=0不能氣浮

θ<90,COSθ<1,△Ｗ<σ水氣顆粒附著不牢

θ>90,△Ｗ>σ水氣易氣浮――疏水吸附

θ180△Ｗ=2σ水氣最易被氣浮

(2)同時(shí),COSθ＝（σ氣粒－σ水粒）/σ水氣σ水氣增加，θ增大,有利于氣浮如石油廢水,表面活性物質(zhì)含量少,σ水氣大,乳化油粒疏水性強(qiáng)，直接氣浮效果好。而煤氣洗滌水中的乳化焦油，由于水中表面活性物質(zhì)含量多，σ水氣小，直接氣浮效果差。對(duì)于親水性顆粒的氣浮，表面需改性為疏水性→投加浮選劑浮選劑：松香油、煤油、脂肪酸，起連接顆粒和氣泡之間作用。4.1理論基礎(chǔ)第六十九頁(yè)，共九十二頁(yè)，2022年，8月28日四、氣浮三、氣泡的穩(wěn)定性氣浮中要求氣泡具有一定的分散度和穩(wěn)定性。氣泡粒徑在100m左右為好。

潔凈水中：?氣泡常達(dá)不到氣浮要求的細(xì)小分散度潔凈水表面張力大，氣泡有自動(dòng)降低自由能的傾向，即氣泡合并。?穩(wěn)定性不好。缺乏表面活性物質(zhì)的保護(hù)，氣泡易破滅，不穩(wěn)定。即使懸浮物已附著在氣泡上也易重新脫落會(huì)水中加入起泡劑，保護(hù)氣泡的穩(wěn)定性。

如何控制最佳的投加量？影響三個(gè)因素：穩(wěn)定性、表面張力、乳化效果第七十頁(yè)，共九十二頁(yè)，2022年，8月28日四、氣浮四、乳化現(xiàn)象與脫乳

疏水性顆粒易氣浮，但多數(shù)情況下并不好，主要是由于乳化現(xiàn)象。以油粒為例：▲ 表面活性物質(zhì)存在：非極性端吸附在油粒，極性端則伸向水中→乳化油→電離后帶電→雙電層現(xiàn)象→穩(wěn)定體系▲ 廢水中含有親水性固體粉末（固體乳化劑），如粉砂、粘土等（θ<90）：一小部分與油接觸，大部分為水潤(rùn)濕，見圖13－7?！榛头€(wěn)定體系帶電的穩(wěn)定體系是不利于氣浮的，應(yīng)→脫穩(wěn)、破乳→投加混凝劑→壓縮雙電層混凝劑包括：硫酸鋁、聚合氯化鋁、三氯化鐵等第七十一頁(yè)，共九十二頁(yè)，2022年，8月28日四、氣浮4.2氣浮分類與工藝過程一、氣浮分類1）電解氣浮法：直流電的電解作用下，正極產(chǎn)生氫氣，負(fù)極產(chǎn)生氧氣，微氣泡。氣泡小于溶氣法和散氣法。具有多種作用：除BOD、氧化、脫色等，去除污染物范圍廣，污泥量少，占地少。但電耗大。有豎流式和平流式裝置。第七十二頁(yè)，共九十二頁(yè)，2022年，8月28日四、氣浮4.2氣浮分類與工藝過程2）散氣氣浮法：擴(kuò)散板曝氣氣浮和葉輪氣浮法兩種擴(kuò)散板曝氣氣浮：壓縮空氣通過擴(kuò)散裝置以微小氣泡形式進(jìn)入水中。簡(jiǎn)單易行，但容易堵塞，氣浮效果不高。見圖13－11。第七十三頁(yè)，共九十二頁(yè)，2022年，8月28日四、氣浮4.2氣浮分類與工藝過程葉輪氣浮法：適用于處理水量不大,污染物濃度高的廢水。第七十四頁(yè)，共九十二頁(yè)，2022年，8月28日四、氣浮4.2氣浮分類與工藝過程3）溶氣氣浮法根據(jù)氣泡析出時(shí)所處的壓力不同，分為：溶氣真空氣浮和加壓溶氣氣浮。加壓溶氣氣浮特點(diǎn)：水中空氣的溶解度大，能提供足夠的微氣泡氣泡粒徑?。?0～100um）、均勻，設(shè)備流程簡(jiǎn)單第七十五頁(yè)，共九十二頁(yè)，2022年，8月28日四、氣浮4.2氣浮分類與工藝過程二、氣浮工藝▲全溶氣法：電耗高，但氣浮池容積小。第七十六頁(yè)，共九十二頁(yè)，2022年，8月28日四、氣浮4.2氣浮分類與工藝過程▲部分溶氣法省電，溶氣罐小。但若溶解空氣多，需加大溶氣罐壓力第七十七頁(yè)，共九十二頁(yè)，2022年，8月28日四、氣浮4.2氣浮分類與工藝過程▲回流加壓溶氣法：適用于SS高的原水，但氣浮池容積大。第七十八頁(yè)，共九十二頁(yè)，2022年，8月28日四、氣浮4.2氣浮分類與工藝過程三、加壓溶氣氣浮工藝的主要設(shè)備工藝組成：壓力溶氣系統(tǒng)、空氣釋放系統(tǒng)、氣浮池1)壓力溶氣系統(tǒng)：包括加壓水泵、壓力溶氣罐、空氣供給設(shè)備及其他附屬設(shè)備2〕釋放設(shè)備：將空氣以極細(xì)?。?0－100m）的氣泡釋放。3）氣浮池平流式，豎流式第七十九頁(yè)，共九十二頁(yè)，2022年，8月28日我國(guó)含鐵的地下水分布較廣，一般含鐵量在4~30mg/L左右。含鐵的地下水鐵以Fe2+存在，剛抽到地面時(shí)，清澈干凈，但有鐵腥味，時(shí)間略長(zhǎng)，水質(zhì)即發(fā)渾。

危害：作清洗用水會(huì)留下銹色斑點(diǎn)。作鍋爐水，使樹脂中毒，容易結(jié)垢，影響傳熱，引起管壁腐蝕。冷卻水中含鐵量超過0.5mg/L時(shí)，會(huì)促使鐵細(xì)菌繁殖，產(chǎn)生粘泥堵塞管路，加速換熱設(shè)備的腐蝕。常用的除鐵方法有曝氣除鐵和錳砂過濾除鐵。五、除鐵

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曝氣后的水再經(jīng)過濾處理即可除去Fe(OH)3沉淀物。曝氣氧化法除鐵一般適用于水中含鐵濃度在5~10mg/L，pH在6.5~7.0范圍內(nèi)，處理后水中含鐵可降至0.3mg/L以下。曝氣裝置常用的有蓮蓬頭曝氣裝置和跌水曝氣裝置。5.1曝氣除鐵地下水中的Fe2+常以Fe(HCO3)2化合物存在，當(dāng)水提到地面遇到空氣中的氧時(shí)，即被氧化位Fe3+，形成難溶的紅棕色Fe(OH)3沉淀。該過程稱曝氣除鐵。反應(yīng)為：五、除鐵第八十一頁(yè)，共九十二頁(yè)，2022年，8月28日

蓮蓬頭曝氣裝置—般直接置于重力式過濾池的上面，使噴頭淋水量與過濾池出水量保持相等即可。當(dāng)原水中Fe2+含量小于5mg/L時(shí)，噴頭距水面高1.5m即可；當(dāng)Fe2+含量大于10mg/L時(shí)，高度為2.5m較好。噴頭直徑為150~300mm，噴頭上孔徑直徑為3~6mm。這種裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，但噴淋時(shí)水易散失，噴頭孔眼易被鐵的沉積物堵塞，影響噴水效果。圖2-9蓮蓬頭曝氣裝置五、除鐵第八十二頁(yè)，共九十二頁(yè)，2022年，8月28日

跌水裝置是將地下水提至地面后經(jīng)溢流堰或者水管，自高處自由下落，使水變薄變細(xì)。水在下落過程中，可與空氣充分接觸，達(dá)到曝氣目的。

通?？蓪⒅亓κ綗o(wú)閥濾池的跌水裝置的高度適當(dāng)增加即可。跌水高度一般在0.5~1.0m時(shí)。即可滿足含鐵量在5~10mg/L的地下水除鐵的要求。如原水pH<6.5，則效果差，因在曝氣過程中，空氣中O2可充分溶入水中，但CO2不易逸出，pH值提高有限。低pH值不利除鐵反應(yīng)的進(jìn)行。可設(shè)置一個(gè)小型的跌水曝氣池，再將曝氣后的水經(jīng)過機(jī)械壓力過濾器進(jìn)行過濾凈化。五、除鐵第八十三頁(yè)，共九十二頁(yè)，2022年，8月28日5.2錳砂過濾除鐵法天然錳砂中含有MnO2，它是Fe2+氧化成Fe3+的良好催化劑，其催化反應(yīng)為：4MnO2+3O2═2Mn2O7Mn2O7+6Fe2++