水处理复习

1杂质的种类杂质的特性主要单元处理方法物理化学法：混凝：凝聚,2min,混合絮凝,20~30分钟，反应沉淀和澄清：重力作用浮选：密度差过滤：表面过滤，滤层过滤膜分离：按分离物的尺寸，微滤、超滤、纳滤、反渗透吸附：在两相界面处的产生的积蓄离子交换：改变离子成分，但离子总当量数不变中和：使水的pH值达到或接近中性氧化还原：改变价态，变成不溶解的或无毒的生物处理方法：好氧，厌氧反应器的概念及在水处理中的应用反应器的类型：2物料的形态：均相，多相操作情况：间歇式，连续式，流化床，滴洒床等间歇式：所有物料反应时间相同；反应物浓度与反应速度；反应器内成分均匀连续流反应器：（1）活塞流反应器（管式）：流动方向无混合（2）恒流搅拌反应器：浓度均匀，反应速度不变（3）恒流搅拌反应器的串联：综合了前两者的优点物料在反应器内的流动模型1、理想混合流动模型：反应器内浓度完全均匀一致2、活塞流流动模型：各断面上流速一致，停留时间是管长的函数3、轴向扩散流动模型和多级串联流动模型反应器及期望的反应器设计：完全混合：快速混合器，软化，化学澄清活塞流：沉淀，砂滤池，吸附，离子交换，加氯，生物滤池局部完全混合的活塞流：絮凝器，污泥反应器完全混合及活塞流：活性污泥胶体稳定性胶体粒子在水中长期保持分散悬浮状态的特性。胶体稳定性:（1）动力学稳定性：无规则的布朗运动强，对抗重力影响的能力强。（2）聚集稳定性：①胶体带电相斥②水化膜的阻碍。在动力学稳定性和聚集稳定两者之中，聚集稳定性对胶体稳定性的影响起关键作用。胶体稳定性的原因：（1）动力学稳定性：布朗运动强，对抗重力影响的能力强。（2）带电稳定性。带同号电荷的胶体之间存在静电斥力。（2）溶剂化作用稳定性，胶体颗粒与分散介质水分子发生作用，形成水化层。胶体带电的原因：①晶格取代②化学基团电离③溶解、电离④吸附某些离子混凝机理电性中和作用机理包括压缩双电层与吸附电中和作用机理。1．压缩双电层:加入电解质，形成与反离子同电荷离子，产生压缩双电层作用。2．吸附电中和作用:这种现象在水处理中出现的较多。指胶核表面直接吸附带异号电荷的聚合离子、高分子物质、胶粒等，来降低电位。3．吸附架桥吸附架桥作用是指高分子链的一端吸附了某一胶粒，另一端又吸附另一胶粒,形成“胶粒-高分子-胶粒”絮凝体,高分子物质起了胶粒与胶粒之间相互结合的桥梁作用,故称吸附架桥作用4．网捕或卷扫混凝剂投量很大而形成大量氢氧化物沉淀时,对胶粒会网捕、卷扫导致沉淀分离。常用混凝剂的优缺点硫酸铝:价格便宜,来源广泛,应用经验丰富,低温时，水解困难，絮体松散。3聚合铝:在相同水质下，用量比硫酸铝少，对水的pH变化适应性强三氯化铁:对水的pH变化适应性强，絮体密实，对低温低浊水处理效果好腐蚀性较强聚合铁:混凝效率高，用量省腐蚀性比三氯化铁弱合成高分子:与无机混凝剂相比，用量少、絮凝速度快高聚物的残余单体具有“三致”效应，应用受限天然高分子:絮凝剂无毒或低毒、无二次污染絮凝活性低混凝动力学异向絮凝：由布朗运动引起的颗粒碰撞聚集.同向絮凝：由水力或机械搅拌所造成的流体运动引起的颗粒碰撞聚集.混凝控制指标混合过程：在混合阶段，对水流进行剧烈搅拌的目的主要是使药剂快速均匀分散以利于混凝剂快速水解、聚合、及颗粒脱稳。平均G＝700~1000s-1，时间通常在10～30s，不超过2min，此阶段，杂质颗粒微小，同时存在颗粒间异向絮凝。絮凝过程：在絮凝阶段，主要靠机械或水力搅拌促使颗粒碰撞凝聚，故以同向絮凝为主。同向絮凝效果不仅与G有关，还与时间有关。在絮凝阶段，通常以G值和GT值作为控制指标。平均G＝20~70s-1，GT＝104~105，随着絮凝的进行，G值应逐渐减小。混凝设备混合设备1.水泵混合：投加特点：混合效果好，节省动力，各种水厂均可用。2.管式混合：构造简单，安装方便，混合快速均匀。水头损失大，流量过小时混合效果下降。3.机械混合：混合效果好，不受水质影响，缺点是增加机械设备，增4加维修工作。絮凝设备1.隔板絮凝池：构造简单、管理方便，但对流量变化大的絮凝效果不稳定，水流条件不理想，能耗（水头损失）浪费大，池子大。适用于大、中水厂。2.折板絮凝池：与隔板式相比，水流条件大大改善，有效能量消耗比例提高，絮凝时间缩短，池体积减小。水流曲折流动，提高了颗粒碰撞絮凝效果。但安装维修较困难，折板费用较高。3机械絮凝池：灵活，可随水质、水量变化随时改变转速保证絮凝效果，适用于任何水厂。机械维修工作增加。4.穿孔旋流絮凝池：构造简单，施工方便，造价低，可用于中、小型水厂或与其他形式的絮凝池组合应用。5.网格、栅条絮凝池：网格絮凝池效果好，水头损失小，絮凝时间较短，但还存在末端池底积泥现象6.不同形式絮凝池组合应用沉淀沉淀：水中固体颗粒依靠重力作用，从水中分离出来的过程称为沉淀沉淀分类：（1）自由沉淀：自由沉淀的条件：颗粒离器壁较远；颗粒体积浓度小﹤0.002；水是静止的层流。单个颗粒在无边际水体中沉淀，其下沉的过程颗粒互不干扰，且不受器皿壁的干扰，下沉过程中颗粒的大小、形状、密度保持不变，经过一段时间后，沉速也不变。（2）絮凝沉淀：在沉淀的过程，颗粒由于相互接触絮聚而改变大小、形状、密度，并且随着沉淀深度和时间的增长，沉速也越来越快，絮凝沉淀由凝聚性颗粒产生。（3）拥挤沉淀：当水中含有的凝聚性颗粒或非凝聚性颗粒的浓度增加到一定值后，大量颗粒在有限水体中下沉时，被排斥的水便有一定的上升速度，使颗粒所受的摩擦阻力增加，颗粒处于相互干扰状态，此过程称为拥挤沉淀。理想沉淀池的基本假设：1.进水分布均匀，等速水平流动；2.颗粒分布均匀,等速自由沉降；3.颗粒:颗粒沉到池底即认为被去除。理想沉淀池的特性分析：颗粒的去除率仅决定于表面负荷q和颗粒的沉速ut，而与沉淀时间无关。颗粒在理想沉淀池的沉淀效率只与表面负荷和颗粒沉速有关，而与其它因素（如水深、池长、水平流速、沉淀时间）无关。平流式沉淀池：分为进水区、沉淀区、存泥区、出水区4部分影响平流式沉淀池沉淀效果的因素1.实际水流状况主要为短流的影响，产生的原因有：(1)进水的惯性作用；(2)出水堰产生的水流抽吸；(3)较冷或较重的进水产生的异重流；(4)风浪引起的短流；(5)池内存在的导流壁和刮泥设施等52.凝聚作用:实际沉淀池的沉淀时间和水深所产生的絮凝过程均影响沉淀效果实际沉淀池也就偏离了理想沉淀池的假定条件。斜板（管）沉淀池原理：由沉淀效率公式可知：在原体积不变时，增加沉淀面积，可使颗粒去除率提高。斜板（管）沉淀池与水平面成一定的角度（一般60°左右）的板（管）状组件置于沉淀池中构成，水流可从上向下或从下向上流动，颗粒沉于斜管底部，而后自动下滑。斜板（管）沉淀池的沉淀面积明显大于平流式沉淀池，因而可提高单位面积的产水量或提高沉淀效率。斜板（管）沉淀池优缺点：优点：1.沉淀面积增大；2.沉淀效率高，产水量大；3.水力条件好，Re小，Fr大，有利于沉淀。缺点：1.其缓冲能力差；2.对混凝要求高；3.维护管理较难，使用一段时间后需更换斜板（管）。澄清池：澄清池将絮凝和沉淀过程综合于一个构筑物完成，依靠活性泥渣层澄清。澄清池分为泥渣悬浮型和泥渣循环型两种。过滤工作过程：由过滤与反冲洗两部分组成。滤速：滤速是指单位时间、单位过滤面积上的过滤水量，单位为m3/（m2h）或m/h。工作周期：从过滤开始到冲洗结束的一段时间称为快滤池的工作周期。从过滤开始到过滤结束称为过滤周期。滤池的工作周期为12~24h。负水头现象：当过滤进行到一定时刻时，从滤料表面到某一深度处的滤层的水头损失超过该深度处的水深，该深度处就出现负水头。负水头会导致空气释放出来，危害：①是增加滤层局部阻力，增加了水头损失；②空气泡会穿过滤料层，滤料被随水带走。避免滤池中出现负水头的两个方法：一是增加砂面上的水深；二是令滤池出口位置等于或高于滤层表面。滤料要求:1.具有足够的机械强度。2.具有足够的稳定性。3.能就地取材、价廉。4.外形接近于球状，表面比较粗糙而有棱角。滤料性能参数：1.比表面积：粒状滤料的比表面积可以表示为单位重量或体积的滤料所具有的表面积，单位为cm2/g或cm2/cm3。2.有效粒径与不均匀系数：粒径级配可以用滤料的有效粒径和不均匀系数表示。常用的反冲洗方法有以下几种：①单水高速反冲洗：②气-水联合反冲洗；③表面助冲加高速水流反冲洗。配水系统：常见的配水系统有大阻力配水系统、小阻力配水系统、中阻力配水系统等三种，其作用：①反冲洗时，均匀分布反冲洗水；②过滤时，均匀集水。反冲洗时配水不均匀的危害：①滤池中砂层厚度分布不均；②产生短流现象，出水水质下降；③可能造成漏砂现象。大阻力配水系统的特点：①配水均匀性好；②结构复杂；③管道容易结垢；④孔口水头损失大，反冲洗水压高。6小阻力配水系统的特点：①反冲洗水头小；②配水均匀性较大阻力配水系统为差，当配水系统室内压力稍有不均匀，滤层阻力稍不均匀，滤板上孔口尺寸稍有差别或部分滤板受堵塞，配水均匀程度都会敏感地反映出来；③滤池面积较大时，不宜采用小阻力配水系统。冲洗水的供给：两种：①水泵冲洗；②冲洗水塔或水箱冲洗。水泵冲洗的特点：①造价低；②操作麻烦；③短时间内耗电量大。冲洗水箱的特点：①造价高；②操作简单；③耗电量较均匀。承托层的作用：①防止滤料层从配水系统流失；②均匀布置反冲洗水。吸附法：就是利用多孔性的固体物质，使水中的一种或多种物质被吸附在固体表面而分离去除的方法。活性炭的种类及性质：按来源分：木质炭，果壳炭，煤质炭按粒径分：粉末炭(PAC)粒状炭(GAC)特性：1、微孔构造提供巨大的比表面积；2、石墨型微晶体边缘的不饱和炭原子使活性炭具有一定极性；氯消毒原理：1.氯与水的作用：氯易溶于水中，在水中发生下列反应：Cl2+H2OHOCl+H++Cl-HOClH++OCl-2.氯与氨的作用：当水中有氨存在时，会发生如下反应：NH3+HOClNH2Cl+H2ONH2Cl+HOClNHCl2+H2ONHCl2+HOClNCl3+H2O采用氯氨消毒需要较长的接触时间。二氯氨消毒效果最好，但有嗅味。三氯氨消毒作用极差，且有恶嗅味。活性污泥法基本概念与流程：活性污泥：污水通气一段时间后，形成一种由大量微生物群体构成的易于沉淀的絮凝体。基本流程:污水→格栅→泵房→沉砂池→初沉池→活性污泥曝气池→二沉池→消毒。形态：多为黄褐色絮体，含水率超过99％，比重1.002~1.006组成：（1）Ma——活性污泥微生物；（2）Me——活性污泥代谢产物；（3）Mi——活性污泥吸附的难降解惰性有机物；（4）Mii——活性污泥吸附的无机物。微生物组成：细菌、真菌、原生动物、后生动物。数量的评价指标：（1）混合液悬浮固体浓度(mg/L)（2）混合液挥发性悬浮固体浓度(mg/L)7活性污泥微生物增殖规律：增殖速率主要取决于有机物量与微生物量的比值1.适应期：微生物不增殖。但个体增大，酶系统适应新环境，细胞开始分裂。2.对数增殖期：微生物以最大速率摄取有机物，最大速率增殖，合成新细胞，增殖速率与有机物浓度无关。3.减衰增殖期：增值速率和有机物降解速率大大降低。4.内源呼吸期：有机物下降直至耗尽，微生物进行内源代谢。环境因素对活性污泥微生物的影响1.营养物质：碳，氮，磷，无机盐类及某些生长素2.溶解氧：活性污泥法是需氧的代谢过程3.pH值：只有在适宜的酸碱环境下，微生物才能进行正常的生理活动4.温度：温度适宜能够强化促进微生物的生理活动5.有毒物质：有毒物质浓度应低于有毒物质极限允许浓度活性污泥反应的影响因素1.BOD负荷率过低，丝状菌膨胀，过高，絮体活性高，不易沉降2.污泥龄：在曝气池中微生物从其生成到排出的平均停留时间，是设计和运行的重要参数3.污泥回流比：QR与Q之比，应保持污泥回流比R相对稳定4.曝气时间：指污水进入曝气池后，在曝气池中的平均停留时间沉降性与浓缩性评价指标：（1）污泥沉降比：SV%，又称30min沉降比、混合液在量筒内静置30min后所形成沉淀污泥容积占混合液容积的百分比。（2）污泥容积指数：SVI：静置30min