《水污染防治工程讲》ppt课件

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1、徐仲均zhongjunxu@163.com第一章污水物理化学处理水污染控制工程掌握：混凝、沉淀和气浮的技术和方法；过滤的过程和方法。熟悉：吸附的过程和方法；离子交换的技术和方法；膜分离的技术和方法；中和及化学沉淀的技术和方法；消毒机理和方法。了解：主要吸附剂的性能与影响因素；主要离子交换剂的性能；膜及膜组件的分类和性能；氧化还原处理技术；萃取、吹脱和汽提的技术要点。一、混凝概念：通过投加混凝剂使水中难以自然沉淀的胶体物质以及细小的悬浮物聚集成较大的颗粒使之与水分离的过程。主要去除浊度和色度（一）胶体的基本性质1.胶体的双电层结构2.胶体表面电荷的来源（1）胶体表面分子的电离；（2）

2、胶体颗粒表面的溶解；（3）胶体颗粒表面对溶液中离子的吸附。（1）稳定性：胶体颗粒在水中保持分散状态的性质。（2）对憎水性胶体，其稳定性可用双电层结构来说明。对于亲水性胶体，其稳定性主要由于它所吸附的大量水分子所构成的水壳来说明。3.胶体的稳定性一、混凝（二）混凝动力学1.异向絮凝细小颗粒在水中的布朗运动造成的颗粒间碰撞聚集。当颗粒粒径大于1um时，异向絮凝可忽略2.同向絮凝在外力作用下颗粒的定向移动发生的碰撞聚集。胶体颗粒的最终沉淀，同向絮凝更为重要。同向絮凝发生的条件（假设有颗粒i、j）：△z(颗粒间距)≤(ri+rj)颗粒半径和；有速度差存在一、混凝3.混凝控制指标混凝工艺的控

3、制指标为速度梯度G和水力停留时间T。混凝控制参数混合池：G=500~1000s-1T=10~60s絮凝池：G=20~70s-1T=15~20min一、混凝（三）混凝工艺1.混凝机理（1）电性中和压缩双电层作用:通过向水中投加电解质等混凝剂，消除或降低胶粒的ζ地位，使颗粒碰撞聚结，失去稳定性（凝聚）；吸附电中和作用：水中异号胶粒之间的吸附中和而凝聚。一、混凝三价铝盐或铁盐以及其他高分子混凝剂溶于水后，经水解和缩聚反应形成具有线性结构高分子聚合物，当它一端吸附某一颗粒后，另一端又吸附另一颗粒，在相距较远的两胶粒间进行吸附架桥，使颗粒逐渐结大，形成肉眼可见的粗大絮凝体（絮凝）（2）吸附架

4、桥作用三价铝盐或铁盐等水解而生成沉淀物。这些沉淀物在自身沉降过程中，能集卷、网捕水中的胶体等颗粒，使胶体粘结。（3）沉淀物的卷扫（网捕作用）一、混凝2.影响混凝效果的主要因素（1）水温因无机盐类混凝剂的水解是吸热反应，水温低时（尤其低于5℃），水解速率非常缓慢。且水湿温低时，粘度大，不利于脱稳胶粒相互絮凝。（2）PH水的PH值对混凝剂的影响程度视混凝剂的品种而异。（3）水中杂质的组成、性质和浓度一、混凝3.混凝剂的配制与投加（1）混凝剂和助凝剂混凝剂:在水处理中凡能起到凝聚或（和）絮凝作用的药剂①无机盐类混凝剂：铝盐（硫酸铝、明矾）、铁盐（三氯化铁、硫酸亚铁、硫酸铁）。②高分子混凝

5、剂：无机类（聚合氯化铝、聚合氯化铁）、有机类（聚丙烯酰胺）助凝剂：当单用助凝剂不能取得良好效果时，可投加某些辅助药剂以提高絮凝效果。如调节碱度的石灰或重碳酸钠；氧化剂氯气；增加吸附架桥作用的高分子助凝剂：聚丙烯酰胺、活化硅胶、骨胶、海藻酸钠、红花树等。一、混凝混凝剂的配置和投加设备：溶解池、溶液池、计量设备（转子流量计，电磁流量计）、投加设备（泵前重力投加、水射器投加、计量泵投加）（2）混凝剂的配制和投加一、混凝二、沉淀、澄清及浓缩（一）沉淀的原理和分类1.沉淀原理利用某些悬浮颗粒的密度大于水的特性，将其从水中去除的过程。2.沉淀分类沉砂池、初沉池的沉淀为自由沉淀；活性污泥在二沉池

6、中沉淀为絮凝沉淀；二沉池下部污泥沉淀为拥挤沉淀；活性污泥在二沉池污泥斗和污泥浓缩池中的浓缩过程为压缩沉淀。二、沉淀、澄清及浓缩四种沉淀类型在二沉池中的应用：活性污泥在二沉池中的沉淀过程上清水自由沉淀絮凝沉淀区域沉淀压缩沉淀ABCDEF水深时间二、沉淀、澄清及浓缩3.离散颗粒的沉速当颗粒所受外力平衡时：Fd=Fg-Ff，对于球形颗粒us二、沉淀、澄清及浓缩层流区（Re<1）:斯托克斯（stokes）公式：紊流区（1000

7、、澄清及浓缩3.沉淀试验（1）自由沉淀u0：指定时间t0内沉降距离为柱高H的颗粒沉速；x0：沉速小于u0的颗粒所占百分数（2）絮凝沉淀（3）拥挤沉淀二、沉淀、澄清及浓缩（二）沉淀池1.沉淀池分类2.平流式沉淀池（1）平流式沉淀池的工作原理——理想沉淀池其假设条件是：（1）进出水均匀分布在整个横断面，污水在池内沿水平方向作等速流动；（2）颗粒的水平分速等于水平流速；（3）悬浮颗粒在沉淀区等速下沉；（4）颗粒一经沉到水底视为被去除。二、沉淀、澄清及浓缩入流区出流区污泥区u