SUSTech《水处理工程》Ch01CH06要点总结.docx

SUSTech水处理工程Ch01CH06要点总结Ch 01 * 我国水资源特点：1.人均占有量少； 2.空间分布不均； 3.年内及年际变化大； * 常规饮用水处理以去除浊度、满足卫生学标准为目的。 * 高浊度水：强化预沉淀； * 含铁含锰地下水： 除铁除锰； * 高硬度地下水： 软化； * 低温低浊水： 强化混凝； * 富营养化湖泊水： 强化藻类去除。 * 预处理：一般指工业废水在排入城市下水道之前在工厂内部的预先处理； 一级处理：去除悬浮物，物理法； 二级处理：去除胶体和溶解态有机物，生物法； 三级或深度处理：去除氮磷溶解性有机物等，物理/化学/生物法。 深度处理一般以污水回收、 再用为目的。 Ch 02 混凝 * 混凝：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。混凝步骤在二级生物处理出水及过滤中间。 * 胶体动力学稳定性：布朗运动。 * 极性基团：-COOH，-OH，-NH2。 * 聚集稳定性：憎水性胶体 胶体带电相斥，亲水性胶体 水化膜的阻碍。 * DLVO：排斥势能ER随间距x指数减少；吸引EA=-1/x6；总Eb=1.5KT；玻尔兹曼，温度。 * 加入电解质 - 降低静电斥力 - m电势减小 - 能峰降低 - 脱稳 - 凝聚。 * 硫酸铝，历史最长的混凝剂。Al2(SO4)3·18H2O Al(H20)63+ * 配位水分子水解 水解反应Al(H20)63+ Al(OH)(H2O)5 2+ H+*价数，PH，Al(OH)3. * 水解需要碱度，碱度不足需投加石灰：Al2(SO4)3 + 3H2O + 3CaO = 2Al(OH)3+3CaSO4 * 纯石灰投加量CaO=3a-x+d，a混凝剂投加量，x原水咸度，d保证反应继续的剩余碱度，一般取0.250.5mmol/L。 * 缩聚反应：相邻两个-OH-发生架桥，产生高价聚合离子。电荷，聚合度。 * 水解产物：未水解的水合铝离子、单核羟基配合物、多核羟基配合物或聚合物、氢氧化铝沉淀。各种产物的比例多少与水解条件有关。 * 压缩双电层机理：电解质加入 - 与反离子同电荷离子 - 压缩双电层 - d电势 - 稳定性 - 凝聚。d电势0 效果最好，d电势=dk临界，Emax0。 * 不能解释：混凝剂过多，混凝效果；与胶粒带同样电号的聚合物或高分子混凝效果好。 * 在实际水处理中，混凝过程是几种机理综合作用的结果。混凝机理和效果不仅与混凝剂的物化特性有关，而且与所处理水的水质特性，如浊度、碱度、 pH以及水中杂质等有关。 * 凝聚(coagulation):胶体脱稳凝聚；带电荷的水解离子或高价离子压缩双电层或吸附电中和 胶体d电势胶体脱稳脱稳胶体凝聚生长成d=10的小矾花 特点： 剧烈搅拌，使混凝剂快速分散，在混合设备中完成。 * 絮凝(flocculation):脱稳胶体变大；混凝:包括两者。高聚合物的吸附架桥 脱稳胶粒一生长成大矾花(Floc)，d=0.6mm1.2mm。 特点：需要一定时间使矾花长大， 搅拌从强弱，在絮凝设备中完成。 * PAC聚氯化铝。事先已水解聚合，有效成份多，投加量少；对pH变化适应性强。机理:吸附电中和与吸附架桥协同作用。B (盐基度)OH/3Al×100%，生活40-90%，工业30-95。 * 有机混凝剂：HPAM水解聚丙烯酰胺，PAM聚丙烯酰胺。 * 混凝剂发展方向：无机复合聚合物混凝剂。 * 铁盐形成的絮体比铝盐絮体密实，但腐蚀性强，有颜色。 * 助凝剂：酸碱类(石灰硫酸)，絮体结构改良剂(活化硅酸、高分子絮凝剂)，氧化剂(破坏干扰絮凝的物质，如用Cl2，O3破坏有机物)。 * 影响因素：低温(1)无机盐水解吸热(2)温度降低，粘度升高布朗运动减弱(3) 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；采用其他方法代替沉淀法作为混凝的后续处理。PH及碱度。水中杂志浓度杂质浓度低，颗粒间碰撞机率下降，混凝效果差。对策：(1)加高分子助凝剂.(2)加粘土等矿物颗粒(3)投加混凝剂后直接过滤 Ch03沉淀与澄清 * 沉淀：依靠重力利用颗粒与水的密度之差， 将颗粒物从水中分离出来的过程。 主要用于除去100m以上的颗粒。 胶体混凝后沉淀。 * 沉砂池：除无机物； 初沉池：除悬浮有机物； 二沉池：活性污泥与水分离 * 自由沉淀：离散颗粒，在沉淀过程中沉速不变 * 絮凝沉淀：絮凝性颗粒，沉淀过程中沉速增加 * 拥挤沉淀：颗粒浓度大，相互间干扰，分层 * 压缩沉淀：下层颗粒间的水在上层颗粒的重力下挤出，污泥得到浓缩。 Re<1,层流区，CD=24/Re 103<Re<105，湍流状态，CD=0.44 1<Re<103，过渡区 中部取样浓度代替t时间内平均浓度 颗粒总去除率P=/C0×100% * 絮凝沉淀：沉淀时颗粒变大，沉速变大；颗粒去除率与沉速、深度、时间都相关。 * 拥挤沉淀/分层沉淀：颗粒浓度大时，沉淀过程中颗粒相互干扰，形成明显的交界面。 * 平流式沉淀池：沉淀效果好；对冲击负荷适应能力较大；施工简单；排泥设备已定型化。 * 泥区：刮板式刮泥机、真空吸泥排泥 Re=vR/v Fr=v2/gR Fr>10(-5) L/B>4,L/H>8，B在38m，不宜大于15m * 竖流式：D/H<3，D<10m；中心管流速<30mm/s. 占地小 排泥方便，深 沉淀效果差。 * 幅流式：圆形/正方形，直径2030m，中心深度2.55m，周边深度1.53m。直径与有效水深之比一般为612。池内水流流态为辐射形，中心/周边进水。 * 向心幅流式：进水渠沿周边设置，进水断面大，使布水比较均匀； 沉淀池容积利用效率提高； 表面负荷比中心进水幅流式沉淀提高约1 倍。 特点：运行可靠、机械排泥设备已定型化，管理方便； 但设备较复杂，对施工质量要求高； 通常适用于大、中型废水处理厂，用作初次沉淀池或二次沉淀池。 * 沉砂池：通过流速控制，去除比重较大的无机颗粒。 平流式：最大流速0.3 m/s, 最小流速0.15m/s, 最大流量时的停留时间3060s 曝气式：旋流速度： 0.250.3 m/s，水力停留时间： 3-5min, 水平流速： 0.06-0.12m/s * 澄清池：污泥再悬浮起来，池中保持大量泥渣，脱稳胶体靠接触凝聚粘附在活性泥渣上。 泥渣悬浮型：原水通过悬浮泥渣层时，杂质与泥渣接触、絮凝，最后被 拦截，相当于过滤作用；对细小杂质有很好的拦截作用，但泥渣容易被冲走；悬浮澄清池、脉冲澄清池。 泥渣循环型：泥渣在澄清池内循环流动，杂质与泥渣接触、吸附、絮凝、沉淀；械搅拌澄清池、水力循环澄清池。 * 脉冲澄清池：靠脉冲方式进水，悬浮层发生周期性的收缩和膨胀。有利于颗粒和悬浮层接触。悬浮层污泥趋于均匀。充水时间： 2530s。放水时间： 610s。工作稳定、单池面积大、造价低，但周期不易调整。机械搅拌澄清池： 泥渣循环流动靠提升叶轮开启度、 搅拌桨搅拌强度、回流缝隙大小控制；第1絮凝区:第2絮凝区:清水区2:1:7；由于泥渣循环， 细小杂质通过吸附絮凝，去除率高；停留时间t总1 .21 .5h， 比平流式快。 机械式：处理效果好， 稳定， 适应性强，适合大中水厂。但不易机电维修。 Ch 04 气浮 * 气浮是一种固液和液液分离的方法。 * 具体过程：通入空气产生微细气泡 SS附着在气泡上上浮 * 应用： 自然沉淀或上浮难于去除的悬浮物，以及比重接近1 的固体颗粒给水处理中除藻等；废水处理中去除纤维、悬浮物、油类、脂肪等。 * : 润湿接触角。 >90, 疏水性, 易于气浮。 <90, 亲水性。 * 对于亲水性颗粒的气浮，表面需改性为疏水性，投加浮选剂。 * 加入起泡剂，保护气泡的稳定性。 * 稳定性过高：表面活性物质过多 - 界面张力降低，污染粒子严重乳化，表面电势增高 - 气泡稳定，但是颗粒-气泡附着不好。 * 影响三个因素： 稳定性、表面张力、乳化效果。 * 乳化现象：非极性端吸附在油粒，极性端则伸向水中 乳化油极性端电离后带电双电层现象稳定体系 * 如何避免乳化影响：带电的稳定体系是不利于气浮脱稳、破乳投加混凝剂(硫酸铝、聚合氯化铝、三氯化铁等)压缩双电层降低电势 * 加压溶气气浮：水中空气的溶解度大，能提供足够的微气泡； 气泡粒径小、均匀； 设备流程简单。 * 全溶气流程：电耗高； 气浮池容积小 * 部分溶气流程：电耗低；加压泵水量和溶气罐容量小,节省设备费用；溶气罐压力要求高 * 回流加压溶气流程：适用于含悬浮物浓度较高的原水； 气浮池设计中需要考虑回流水影响； 气浮池容积较大。 * 加压水泵：提升污水，将水、气以一定压力送至压力溶气罐。加压泵压力应适当。 过高： 溶解到水中空气增加，经减压后释放的空气多，会促进微气泡的聚集，不利气浮； 太低： 需要增加溶气水量，致使气浮池容积增加。 Kt与温度有关 * 亨利定律，空气在水中的溶解热力学过程* 气固比，分为体积比和质量比两种形式。 Ch 05 过滤 * 过滤：以石英砂等粒状滤料层截留水中悬浮杂质，从而使水获得澄清的工艺过程。 P,绝对压力 Kt,溶解常数