第1章 污水物理化学工程基础

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1、第2篇水污染防治工程基础与实践授课人：Tel:E-mail:1注册环保工程师专业考试复习教材2工程基础水污染防治工程基础与实践工程实践相关环境法规、标准和技术政策第一章污水物理化学处理工程基础第二章污水生物处理工程基础第三章城市污水处理工程实践第四章工业废水处理工程实践第五章污水再生利用工程实践第六章污水自然净化工程实践3掌握混凝、沉淀和气浮的技术和方法。掌握过滤的过程和方法。熟悉吸附的过程和方法，了解主要吸附剂的性能与影响因素。熟悉离子交换的技术与方法，了解主要离子交换剂的性能。熟悉膜分离的技术和方法，了解膜及膜组件的分类和性能。熟悉中和及化学沉淀

2、的技术和方法。了解氧化还原处理技术；熟悉消毒机理和方法。了解萃取、吹脱和汽提的技术要点。第一章污水物理化学处理工程基础4二、紫外可见吸收光谱区分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，使之能与水分离的过程称为混凝。1.定义一、概述1.1混凝凝聚:胶体脱稳的过程絮凝：脱稳胶体相互聚集的过程混凝：凝聚＋絮凝混凝去除对象：胶体及部分细小的悬浮物尺寸范围：1nm~0.1µm（有时认为在1µm）水处理中主要杂质：粘土（50nm~4µm）细菌（0.2µm~80µm）病毒(10nm~300nm)蛋白质（1nm~50nm）腐殖酸5

3、一、概述1.1混凝2.混凝目的：投加混凝剂使胶体脱稳，相互凝聚生长成大矾花,以便在后续沉淀工艺中去除。以地面水为水源的给水处理工艺：原水混凝沉淀过滤消毒饮用水混凝沉淀过滤二级生物处理出水消毒废水深度处理：一、概述1.1混凝7胶体表面存在电荷电位：胶体滑动面上（或称胶粒表面）的电位。电位越高，同性电荷斥力越大吸附层扩散层一般粘土电位＝-15~-40mV细菌电位＝-30~-70mV1.双电层模型二、胶体的基本性质1.1混凝8胶体表面分子的电离胶体颗粒表面的溶解胶体表面对溶液中离子的吸附2.胶体的表面电荷二、胶体的基本性质1.1混凝R-C

4、OOHR-COO－+H+91.动力学稳定性：布朗运动对抗重力2.聚集稳定性：3.胶体的稳定性二、胶体的基本性质1.1混凝胶体带电相斥（憎水性胶体）水化膜的阻碍（亲水性胶体）1微米的颗粒沉淀10厘米需要20小时。10要实现絮凝，颗粒物之间必须发生碰撞。根据碰撞过程的不同有两种情况：（1）异向絮凝：由颗粒的热运动即布朗运动引起（2）同向絮凝：由水流运动过程产生的速度梯度引起，在剪切力的作用下是颗粒物产生不同速度三、混凝动力学1.1混凝11当颗粒物的粒径小于1um时，以异向絮凝为主；随着颗粒物粒径的增大，同向絮凝和差速沉降絮凝的重要性逐渐急剧增长。三、混凝

5、动力学1.1混凝12三、混凝动力学1.1混凝G＝U/Z(速度梯度，velocitygradient,1/s)（相邻两流层的速度增量）同向絮凝G增加碰撞机率增加絮凝效果增加，但破碎程度也增加13三、混凝动力学1.1混凝混凝过程的控制参数混合池：G＝500～1000s-1T＝10～60s（若需要延长搅拌时间，但一般均小于2min）GT＝（1～3）×104絮凝池：G＝20～70s-1T＝15～20minGT＝104～10514（1）电性中和压缩双电层吸附电中和（2）吸附架桥（3）沉淀物的卷扫（网捕）四、混凝机理1.1混凝1．压缩双电层四、混凝机理1

6、.1混凝降低静电斥力电位势垒脱稳凝聚加入电解质只适用于憎水性胶体2.吸附电性中和作用机理范德华力、氢键及共价键力++异号聚合离子高分子＋＋＋＋＋＋＋＋＋胶粒四、混凝机理1.1混凝四、混凝机理1.1混凝3．吸附架桥机理（链状高分子聚合物）“胶体保护”再稳现象使小胶体变大（絮凝）4.网捕或卷扫机理金属氢氧化物沉淀物在形成过程中对胶粒的网捕。小胶粒与大矾花发生接触凝聚―――澄清池中发生的现象在实际水处理过程中，往往是四种机理综合作用。目前仅限于定性描述，有关定量研究近年也已开始。四、混凝机理1.1混凝19（1）水温（2）pH值（3）碱度（4）水中杂质

7、的性质、组成和浓度五、影响混凝的主要因素1.1混凝1、水温低温，混凝效果差，原因是：无机盐水解吸热温度降低，粘度升高――布朗运动减弱胶体颗粒水化作用增强，妨碍凝聚对策：提高投药量、添加高分子助凝剂五、影响混凝的主要因素1.1混凝2、pH视混凝剂品种而异。无机盐水解，造成pH下降，影响水解产物形态。根据水质、去除对象，最佳pH范围也不同。五、影响混凝的主要因素1.1混凝硫酸铝：去除浊度时，pH6.5-7.5去除色度时，pH4.5-5.5三价铁盐：去除浊度时，pH6.0-8.4去除色度时，pH3.5-5.03、碱度需碱度来调整pH，碱度不够时需投加石灰。

8、五、影响混凝的主要因素1.1混凝[CaO]＝3[a]－[X]＋[δ]式中：[CaO]——纯石灰投量，mmol