1、分散颗粒溶解物胶体颗粒悬浮物颗粒尺寸0.1um（或1um）典型物质无机离子、小分子有机物等细小黏土颗粒、高分子有机物、腐质酸、病毒、细菌等黏土、粉砂、细菌等溶液体系真溶液（透明）胶体溶液（混浊）2.胶体的结构3.胶体的稳定与凝聚二.铝盐铁盐混凝剂在水中的反应1.水解反应Al3+H2OAl（OH）2+H+Al（OH）2+H2OAl（OH）2+H+Al（OH）2+ H2OAl（OH）3+H+2.缩聚反应2Al（OH）2+Al2（OH）24+ 2H2O三.水的混凝机理与混凝过程1.混凝机理（1）压缩双电层（2）吸附电中和（3）吸附架桥（4）沉淀物的卷扫或网捕2.混凝过程在水处理中，混凝的工艺过程实际
2、上分为“凝聚”与“絮凝”两个过程，对应的工艺或设备称为“混合”与“反应”。（1）凝聚在水处理工艺中，凝聚主要指加入混凝剂后的化学反应过程（胶体的脱稳）和初步的絮凝过程。（2）絮凝絮凝是指细小矾花逐渐长大的物理过程。3.混凝动力学（1）速度梯度令 式中G速度梯度，s-1;du相邻两水层中水流（颗粒）同向运动的速度差；dy相邻两水层垂直与水流方向和距离。推导G的计算公式：式中：F两层水流间的摩擦阻力；A两层水流间的接触面积水的动力粘度式中p对单位体积水体的搅拌功率，W/m3。得 （2）速度梯度计算对于机械搅拌，对单位容积水体的搅拌功率为:式中N电机功率，KW;1搅拌设备机械效率，约为0.75；2传
3、动系统的效率，0.60.9；总总效率，0.50.7。对于水力搅拌，水流对液体所作的功即为水流的水头损失。式中Q流量，m3/s;水的密度（约为1000kg/m3）h流过水池的水头损失，m;T水力停留时间，s;g重力加速度，9.81m/s2。混凝过程的动力学控制参数如下：对于混合池：G=5001000s-1T=1030对于絮凝反应池：G=2070s-1GT=104105四.混凝剂与助凝剂1.混凝剂（1）硫酸铝Al2O3的含量不小于15.6，液体产品中Al2O3的含量不小于7.8，适宜PH值为5.58，最佳范围6.57.5。（2）聚合氯化铝Al2（OH）nCl6-nm,式中m 为聚合度，通常m10，
4、n35。Al2O3的含量不小于32和29，液体产品Al2O3的含量不小于12和10，适宜PH值为59。（3）三氯化铁PH值的适应范围（511）（4）硫酸亚铁（5）聚合硫酸铁化学式为Fe2（OH）n（SO4）3-n/2m,式中n2,m=f（n）。PH值范围为511，最佳范围69。（6）其他复合式药剂，如聚合铝铁，聚合铝硅，混凝复合药剂2.助凝剂（1）活化硅酸（2）聚丙烯酰胺（3）石灰（4）其他3.混凝药剂的投加（1）投加量确定（2）投配系统（3）混凝药剂投加的自动控制1）数学模型法2）现场模拟试验法3）特性参数控制法五.混合设备混合时间一般1030s，速度梯度5001000s-1。1.机械混合水
5、力停留时间为12min,平均速度梯度500s-1左右。2.水力混合（1）管式静态混合器（2）压力水管混合（3）其他有：跌水混合、漩流混合等。六.絮凝反应池絮凝反应池的水力停留时间一般为1030min，GT值在1041051.机械搅拌总的水力停留时间一般为1520min，桨板边缘处的线速度从第一级的0.5m/s降到最后一级的0.2m/s。2.水力搅拌（1）隔板反应池起端流速一般为0.50.6m/s，末端流速一般为0.20.3m/s,水力停留时间2030min，总的水头损失0.30.5m。（2）折板反应池各段的流速可分别为：第一段：0.250.35m/s;第二段：0.150.25m/s;第三段：0
6、.100.15m/s。水力停留时间较短，一般为615min。（3）其他形式的反应池3.不同形式絮凝池的组合使用（1）往复式隔板与回转式隔板组合（2）机械反应与隔板反应组合七.影响混凝效果的因素1.水温2.浊度与悬浮物3.水的PH值一.颗粒沉淀特性1.沉淀分类（1）自由沉淀（2）絮凝沉淀（3）拥挤沉淀（4）压缩沉淀2.离散颗粒沉淀速度（1）颗粒沉速公式对于Re1000的紊流区，有Newton公式：式中 Re雷诺数 ，u颗粒沉速，d颗粒直径；水的动力粘度；水的密度；s颗粒的密度g重力加速度二.理想沉淀池特性分析1.理想沉淀池的构成在理想沉淀池中，对沉淀过程的基本假设是：（1）沉淀过程属于离散颗粒的
7、自由沉淀，在沉淀过程中各颗粒的沉速不变；（2）理想沉淀池中的水从左向右水平流动，进水均匀分布在整个过水断面上（AC断面）在池中各点水流速度均为v;（3）在沉淀过程中，各颗粒的水平运动分量等于水流的水平流速v；（4）颗粒沉到池底（CD线）就算已被去除。2.理想沉淀池对颗粒的去除率理想沉淀池对水中悬浮颗粒的总的去除率为：3.理想沉淀池中特定颗粒沉速与表面负荷的关系在理想沉淀池中：式中t0沉淀池的水力停留时间；B池宽；A沉淀池的表面面积；Q水的流量；q0沉淀池的表面负荷，也称为过流率，即单位时间内单位池表面面积所处理的水量。三.沉淀池的基本结构与基本设计参数1.基本结构（1）进水区与进水穿孔花墙（2
8、）沉淀区（3）出水区与出水堰（4）缓冲层、污泥区与排泥装置沉淀池排泥系统：1）多斗池底重力排泥2）穿孔管重力排泥3）机械排泥2.沉淀池基本设计参数对于采用混凝沉淀工艺的饮用水处理，沉淀池特定颗粒沉速设计值一般为u0=0.30.6mm/s。根据原水情况，又可采用以下设计数据：（1）对于原水浊度250NTU,u0=0.50.6mm/s（相当于；q0=1.802.16 m3/（m2h）四.沉淀池1.平流式沉淀池对平流式沉淀池的有关要求：（1）沉淀池的长度与宽度之比不得小于4，长度与深度之比不得小于10，以保证断面水流均匀。（2）平流式沉淀池的水力停留时间一般为1.03.0h；（3）池中水平流速一般为
9、1025mm/s；（4）沉淀池的有效水深一般采用3.03.5m;（5）沉淀池的每格宽度（或导流墙间距）一般为38m，最大不超过15m。衡量平流式水力状态的参数：弗劳德数Fr一般在110-4110-5,，雷诺数Re一般在400015000。2.斜板（管）沉淀池（1）斜板（管）沉淀池的优点：停留时间短、沉淀效率高、占地省等。缺点是：1）运行中斜板（管）中易产生积泥和藻类滋生问题，需定期放空对斜板进行冲洗，积泥过多还易发生斜板压塌事故；2）斜板（管）材料的费用高3）因水流在斜板之间停留时间极短（几分钟），斜板沉淀池的缓冲能力及稳定性较差（2）斜板沉淀池产水量的计算：斜板沉淀池的表面负荷u0= 式中
10、A斜各斜板总的水平投影面积之和；n斜板数；B斜板宽度（池宽）；l斜板长度；斜板倾角。在设计斜板沉淀池时应考虑乘以斜板效率系数斜，斜通常取0.60.8。斜板沉淀池的产水量计算公式为：斜板沉淀池的产水流量为与水流垂直的过水断面面积乘以流速：即 把v代入前式并整理，可以得到导向流斜板沉淀池产水量的计算式：A原斜板沉淀池的池表面面积，等于池的长度*宽度。同向流斜板沉淀池的计算公式为：异向流斜板沉淀池，在采用常用斜板结构数据的条件下，一般可采用q斜9.011.0m3/（m2h）.（3） 异向流斜（管）板沉淀池在给水处理中，异向流斜板沉淀池宜用于进水浊度长期低于1000NTU的原水，斜板（管）沉淀区的液面
11、负荷，应按相似条件下的经验确定，一般可采用9.011.0 m3/（m2h）。斜板部分常用的数据是：斜板长度l=1m,倾角为60度，板间距（或管径）3050mm。沉淀池斜板管下面的配水区高度不宜小于1.5m，斜板管上面的清水区保护高度一般不宜小于1.0m。（4）同向流斜板沉淀池同向流的斜板数据一般采用：板间距35mm，斜板的上部为沉淀区斜板，斜板长度l=2.02.5m,倾斜角为40度；斜板的下部为排泥区斜板，斜板长度不小于0.5m，倾斜角为60度。同向流斜板沉淀池沉淀区的液面负荷一般为3040 m3/（m2（5）侧向流斜板沉淀池给水处理中侧向流斜板沉淀池的数据是：斜板的结构尺寸一般为倾斜角506
12、0，板间距5080mm，斜板内的水平流速一般采用v=1020mm/s；侧向流斜板体的容积负荷约为810 m3/（m23.竖流式沉淀池4.福流式沉淀池五.澄清1.澄清池工作原理在澄清池中通过机械或水力作用悬浮保持着大量的矾花颗粒，其浓度一般在每升几克，进水中经混凝剂脱稳的细小颗粒与池中保持的大量矾花颗粒发生接触凝聚反应，被直接黏附在矾花上，然后再在澄清池的分离区与清水分离。2.机械搅拌澄清池水在机械搅拌澄清池中的总停留时间可采用1.21.5h。第一反应室和第二反应室的水力停留时间一般控制在2030min，其中第二反应室按计算流量的停留时间是3060s。u0=0.81.1mm/s。3.脉冲澄清池脉
13、冲澄清池的脉冲周期一般为3040s，其中充水与放水的时间比为3：14：1。清水区的上升流速一般可以采用0.71.0mm/s，悬浮层高度和清水区高度各为1.52.0m。六.气浮1.气浮原理原理是在水中加入大量的微小气泡，并使其黏附在颗粒上，共同快速上浮，从而大大加快了颗粒的分离速度。2.气浮池表面负荷一般采用5.49 m3/（m2h） （u0=1.52.5mm/s）,回流比为510。3.浮沉池浮沉池斜板区液面负荷一般采用10 m3/（m2h）左右。过滤一.过滤原理1.过滤技术分类（1）表层过滤表层过滤的颗粒去除机理是机械筛除。（2）深层过滤深层过滤颗粒去除的主要机理是接触凝聚，即颗粒的去除是通过
14、水中悬浮颗粒与滤料颗粒进行了接触凝聚，水中颗粒附着在滤料颗粒上而被去除。石英砂滤料的规格是：d=0.51.2mm,滤层厚度700mm。2.深层过滤的机理（1）迁移在滤料层孔隙中随水流动的小颗粒在下列作用下可以与滤料颗粒的表面进行接触，这些作用有：拦截、重力沉降、惯性、扩散、水动力作用等。（2）附着颗粒之间存在的附着力的作用下，水中颗粒被附着截留下来。二.滤池的运行1.滤池的运行周期（1）过滤状态正向过滤，反向过滤，双向过滤，辐流过滤。滤池的设计最大水头损失（滤池的最高水位与滤后水出水堰之间的高差）一般为22.5m，滤池的过滤周期一般在1224h。（2）反冲洗状态1）单独用水反冲洗2）水反冲洗加
15、表面辅助冲洗3）气水联合反冲洗滤料层的膨胀率一般需达到4050，一般需要冲洗57min，加上冲洗前后的操作过程，整个反冲洗过程用时一般约为10min。反冲洗用水采用过滤后的清水，由反冲洗水塔或反冲洗水泵提供，所用水量一般占过滤水量的5左右。滤间正在反冲洗和检修而停止进水期间，由于上游来水水量不变，因此正在运行的各滤间的进水流量将略有增加，水量为正常运行时的n/（n-1）倍，池中滤速也相应增加。此时的滤速为强制滤速。2.滤池过滤的运行方式变水头恒速过滤；恒水头恒速过滤；减速过滤（1）变水头恒速过滤变水头恒速过滤是滤池运行的一种主要方式，其滤池结构特点是进水口的水位高于滤池中的最高水位，一般采用进
16、流堰进水，每格滤间的进水流量基本相等。（2）恒水头恒速过滤与变水头恒速过滤不同相比，恒水头恒速过滤的进水口是在滤池水面以下，以淹没式进流。（3）减速过滤减速过滤的滤速在过滤周期中是逐渐降低的。三.滤料1.滤料的材质与规格（1）滤料材质1）适当的尺寸、形状、级配或均匀度；2）有一定的机械强度，使用中的磨损率低；3）有良好的化学稳定性，不得溶出对人体健康有害的物质；4）价格便宜。（2）滤料规格1）最小粒径（dmin）与最大粒径（dmax）若d=0.51.2mm,即dmin=0.5mm,dmax=1.2mm。2）滤料的有效粒径d10滤料中小于该粒径的颗粒的重量占滤料总重量的10。3）滤料的不均匀系数
17、K80式中 d10滤料中小于该粒径的颗粒的重量占滤料总重量的10。d80滤料中小于该粒径的颗粒的重量占滤料的总重量的80。K80代表了滤料的不均匀程度。越大，表示粗细颗粒分布越大，对于过滤和反冲洗越不利。K80越接近与1，滤料的大小越均匀，过滤和反冲洗的效果越好。4）其他粒径表示法，如当量粒径、中位粒径、平均粒径等2.水处理常用滤料（1）石英砂滤料1）粒径dmin=0.5mm,dmax=1.2mm,K802.0;2）滤料层厚度h=700mm;3）正常滤速v=810m/h,强制滤速v强1014m/h;4）反冲洗强度q=1215L/（sm2）,反冲洗膨胀率约45，冲洗时间75min.（2）无烟煤石
18、英砂双层滤料1）上层为无烟煤滤料，粒径dmin=0.8mm,dmax=1.8mm,K802.0,厚度h=300400mm;2）下部为石英砂滤料，粒径dmin=0.5mm,dmax=1.2mm,K802.0,厚度h=400mm3）正常滤速v=1014m/h,强制滤速v强=1418m/h;4）反冲洗强度q=1316L/（sm2）,反冲洗膨胀率约50，冲洗时间86min。（3）均质滤料均质滤料的含义是指使滤料层中上下颗粒分布均匀的滤料。基本运行参数：1）有效粒径d10=0.951.35mm,K60950mm,一般在10001500mm;3）设计滤速v=815m/h;4）反冲洗步骤为：先气擦洗12mi
19、n，再气水共同冲洗43min，最后水冲洗43min;5）气冲洗的空气冲洗强度1317L/（sm2）;水冲洗强度在气水共同冲洗时为34.5 L/（sm2），最后水冲洗时强度为46 L/（sm2）；表面横向扫洗强度为1.42.3 L/（sm2）。（4）其他滤料1）三层滤料2）纤维球滤料3）聚苯乙烯泡沫滤料4）锰砂滤料四.滤池的基本构造滤池由滤料层、承托层、配水系统、冲洗排水槽、集水渠等部分组成。1.滤料层2.配水系统和承托层（1）大阻力配水系统穿孔管上总的开孔率（孔口面积与滤池面积之比）很低，为0.200.28，在反冲洗时孔口流速v=56m/s,产生较大的水头损失，约为34m左右，孔口水头损失远高
20、于配水系统中各孔口处沿程损失的差别，由此相对消除了滤池中各孔口位置不同对配水均匀性的影响，实现了配水均匀。大阻力配水系统单池的面积最大可到100m2左右。孔口直径为912mm,布置在与中垂线45度角的下侧，交错排列。各层的粒径时1632mm、816mm、48/24,各层厚度100mm。大阻力配水系统滤池的反冲洗水由反冲洗水塔或反冲洗水泵提供，总的反冲洗水头68m。优点时：其配水均匀性好，单池面积大（可到100m2左右），基建造价低，工作可靠。不足之处：需单设反冲水塔或水泵，反冲洗所需水头大、能耗高。（2）小阻力配水系统开孔率一般在1.01.5，反冲洗水头只需1m左右。优点：不需设置反冲洗水塔或
21、水泵，反冲洗水头小，动力费省，易于实现滤池自动化运行。不足：单池面积小（最大约50m2左右），且基建费较高。中阻力配水系统，开孔率在0.60.8，配水系统多用双层滤砖。3.反冲洗排水系统（1）冲洗排水槽设计要求：1）池面的反冲废水应自由跌落入冲洗排水槽，槽中水面以上要有一定保护高；2）单位排水槽长度的服务面积应相等，槽面水平（误差在2mm以内），槽间距不得过大（一般为1.52.0m）；3）排水槽的底应略高于滤料层膨胀后的高度；4）冲洗排水槽的出水应自由跌落入集水渠。4.辅助系统（1）反冲洗水塔与水泵采用大阻力配水系统的滤池所需的反冲洗水头（H0）约为78m，包括1）从水塔或水泵至滤池的管道中的
22、水头损失（设计计算时可先按1m考虑）；2）滤池配水系统的水头损失（主要为孔口损失，大约为34m）；3）承托层的水头损失（约0.15m）;4）使滤料层膨胀的水头损失（约0.7m）;5）备用水头（1.52.0m）等。反冲洗水泵在滤池冲洗时直接从清水池中抽水进行反冲洗。反冲洗水泵的扬程H为：式中 H0反冲洗水头；He滤池冲洗排水槽槽顶与清水池最低水位之间的高程差。该系统的投资省，但操作较麻烦，且水泵较大，反冲洗期间用电量明显增大。反冲洗水塔的容量按一个滤间冲洗用水量的1.5倍设置，反冲洗水塔的池底与滤池冲洗排水槽槽顶的高程差按反冲洗水头H0设置。（2）管廊（3）滤池控制系统对滤池的过滤与反冲洗工控进
23、行自动控制的基本形式有：1）水力控制； 2）时间程序控制；3）以上两者的结合（4）表面冲洗装置滤池的表面冲洗装置是在砂面以上5070mm处设置穿孔管。五.滤池1.普通快滤池滤池单池面积小于100m2，一般在2050m2，滤池池深一般为3.23.6m。过滤方式为几个滤间为一组的恒水头恒速过滤（需控流阀）或减速过滤。2.双阀滤池3.虹吸滤池6-8个滤间组成一个系统，过滤运行方式为变水头恒速过滤，冲洗前的最大水头损失一般采用1.5m。4.重力式无阀滤池变水头恒速过滤，最大过滤水头一般采用1.5m。5.移动罩滤池设计过滤水头可采用1.21.5m。6.均质滤料滤池7.压力滤罐滤料厚度一般为1.01.2m
24、，最终允许水头损失一般可达56m。消毒一.消毒概论1.消毒目的饮用水消毒的目的是杀灭水中对人体健康有害的绝大部分病原微生物，包括病菌、病毒、原生动物的胞囊等，以防止通过饮用水传播疾病。细菌总数100CUF/mL,总大肠菌群和粪便大肠菌群每100ml水样中不得捡出（此外还有剩余消毒剂浓度的指标）。2.消毒方法（1）氯消毒对于受到有机污染（包括天然的腐殖质类污染、生活污染、工业污染等）的水体，加氯消毒可以产生对人体有害的卤代消毒副产物，如三卤甲烷（THMs）、卤乙酸（HAAs）等物质。（2）二氧化氯消毒（3）臭氧消毒（4）紫外线消毒3.消毒剂的投加点1）清水池前投加的消毒主工序；2）调整出厂水剩余
25、消毒剂浓度的补充投加（在二泵站处）；3）控制输水管渠和水厂构筑物内菌藻生长的水厂取水口或净水厂入口的预投加；4）配水管网中的补充投加等。二.氯消毒1.氯消毒的原理氯灭活微生物的机制包括：氯能氧化损坏细胞膜，使其渗透性增加，导致细胞内物质如蛋白质、RNA、DNA的漏出，影响钾的吸收和保留；氯进入细胞质后，能破坏干扰多种酶系统，并可损坏基因组，使细胞丧失生理能力。饮用水消毒通常以大肠杆菌作为肠道微生物的指示菌，衡量消毒处理的效果。对于不含氨的水，向水中加入氯后立即产生以下反应：Cl2+H2OHOCl+H+Cl-所生成的次氯酸（HOCL）是弱酸，在水中部分电离成次氯酸根和氢离子。HOClOCl-+H+水中HOCl和OCl-的比例与水的PH值和温度有关。HOCl和OCl-都被计入，称为是游离性氯或自由性氯。天然水体中一般含有少量的氨氮。加氯产生的HOCL会与氨氮反应，生成氯胺：NH3+HOClNH2Cl+H2ONH2Cl+HOClNHCl2+H2ONHCl2+HOClNCl3+H2O氯胺的存在形式同氯与氨的比例和
