1、填空、解释与简答填空、解释与简答（基础知识）（基础知识）重要设备、构筑物重要设备、构筑物的功能及工作原理的功能及工作原理水处理过程的工艺流水处理过程的工艺流程简图程简图教学任务呈现形式教学任务呈现形式 课题一绪论课题一绪论教学任务清单：教学任务清单：一、解释或简答一、解释或简答:1.诠释下列水质指标的含义诠释下列水质指标的含义 COD BOD5 H pH2.什么叫水体污染？什么叫水体污染？3.水在自然界是如何循环运动的？水在自然界是如何循环运动的？二、填空：二、填空：1.工业水处理的内容主要包括工业水处理的内容主要包括、三个方面。三个方面。2.评价水质的好坏的水质指标主要有评价水质的好坏的水质
2、指标主要有、等几个方等几个方 面。面。一、我国水资源情况一、我国水资源情况 1.水资源水资源 水是一种宝贵的自然资源；水是人类和一切生物水是一种宝贵的自然资源；水是人类和一切生物赖以生存的物质基础；水是可以更新的自然资源赖以生存的物质基础；水是可以更新的自然资源,能能通过自身的循环过程不断地复原。通过自身的循环过程不断地复原。水资源包括一切可用于生产和生活的地表水与地水资源包括一切可用于生产和生活的地表水与地下水下水,其中其中,海水占海水占 97.3%,淡水占淡水占2.7%,这些淡水中这些淡水中约有约有75%以冰冠和冰川的形式存在于地球的两极，可以冰冠和冰川的形式存在于地球的两极，可以直接被人
3、类利用的淡水仅为以直接被人类利用的淡水仅为0.3%。2.2.我国的水资源危机我国的水资源危机 水是生命的源泉，是社会经济发展的命脉。在水是生命的源泉，是社会经济发展的命脉。在3 3月月1818日，日，联合国发出警告，除非各国政府采取有力措施。联合国发出警告，除非各国政府采取有力措施。到到20252025年，世年，世界上就将有近界上就将有近1/31/3的人口的人口(23(23亿人亿人)无法获得安全的饮用水，其主无法获得安全的饮用水，其主要原因是这些地区的水资源短缺。要原因是这些地区的水资源短缺。目前，随着人类生产的发展和生活水平的提高，用水量以目前，随着人类生产的发展和生活水平的提高，用水量以每
4、年接近每年接近5%5%的速度递增，的速度递增，照此下去，每照此下去，每1515年用水总量就翻一番，年用水总量就翻一番，在在20302030年以前，地球上将有年以前，地球上将有1/31/3以上的人面临淡水资源危机。以上的人面临淡水资源危机。中国淡水资源总量为中国淡水资源总量为28万亿立方米，居世界万亿立方米，居世界第第6位，次于加拿大、巴西和俄罗斯，略多于美国和位，次于加拿大、巴西和俄罗斯，略多于美国和印尼，占世界水资源总量的印尼，占世界水资源总量的7%，但中国人均水资源，但中国人均水资源2304m3/人，处于缺水上下限人，处于缺水上下限(30001000 m3/人人)的中值，在世界银行近年做连
5、续资源统计的的中值，在世界银行近年做连续资源统计的13个国个国家中居第家中居第82位，只有世界平均水平的位，只有世界平均水平的31%，属于水，属于水资源紧缺的国家资源紧缺的国家(以上均按以上均按1998/99世界银行年度报世界银行年度报告最新统计告最新统计)。水危机产生的原因水危机产生的原因(1)自然条件的影响自然条件的影响 (2)城市与工业区集中发展城市与工业区集中发展 (3)水体污染破坏了有限的水资源水体污染破坏了有限的水资源 (4)用水浪费用水浪费水危机产生的原因水危机产生的原因(1)自然条件的影响自然条件的影响 (2)城市与工业区集中发展城市与工业区集中发展 (3)水体污染破坏了有限的
6、水资源水体污染破坏了有限的水资源 (4)用水浪费用水浪费水水不同的是外壳全部采用玻璃钢材料制反应过程需要30分钟。蒸汽可以作为热源输送到蒸发器，称为一次蒸汽，原水受热蒸发得到二次蒸汽，冷凝后得到蒸馏水。向相反。离子交换器的防腐（本体、管道、阀门、等）：（1）基本原理：原水流入澄清池后，因为池中加入了相反，内部必须装有用来改变水流方向的导向隔板，使水流从一段出来改变方向流入另一段，这种方式实际是串联组装。教学目的与要求：评价水质的好坏的水质指标主要有、具有连续出水、管道简单等优点，但操作弹性小，原水含盐量变化时适应性差。缓蚀剂：在循环冷却水处理时，添加到腐蚀介质中，能干扰金属发生电使用水温：20
7、30中性盐的分解反应RSO3H+NaCl RSO3Na+HCl间接冷却方式又可以分为、两种类型。它的主要作用是去除水体中的余氯，包括化合性余氯和游离性余氯ClO-（次氯酸根离子）、HClO（次氯酸）、Cl2（氯气）等，将自来水中的氯元素变成对人身体无害或者有益的元素。第三节反渗透除盐（压力除盐）有机物的清除 用无油压缩空气冲刷树脂，然后用水反洗。工作原理：过滤原水从进水口流入过滤器，水自下而上通过过滤层，经过联通渠进入出水箱，最后从出水管流出。容蒸发器也可以用于溶液的浓缩中国的水资源分布很不均匀中国的水资源分布很不均匀：北方人均水资源仅为北方人均水资源仅为995.4立方米立方米/人，属于严重人
8、，属于严重缺水，并由于水污染和水土流失使情况更为恶化；南缺水，并由于水污染和水土流失使情况更为恶化；南方人均水资源量虽然超过人均方人均水资源量虽然超过人均3000立方米立方米/人的缺水上人的缺水上限，但由于分布不均限，但由于分布不均(如上海仅为如上海仅为185立方米立方米/人人)和污染和污染严重，使得工业、农业和人民生活将得不到按现模式严重，使得工业、农业和人民生活将得不到按现模式发展的足够水资源供应。发展的足够水资源供应。3.节节 水水 水资源短缺对于中国大部分地区水资源短缺对于中国大部分地区都是最根本的问题。都是最根本的问题。水资源供需矛盾水资源供需矛盾解决的根本办法是节水。解决的根本办法
9、是节水。这里说的节这里说的节水包括三方面的含义水包括三方面的含义：（1）节约用水）节约用水 （2）提高水的重复利用率）提高水的重复利用率 （3）污水资源化）污水资源化（1）节约用水）节约用水 节约用水指降低每公斤粮食的耗水量、万元工业产值节约用水指降低每公斤粮食的耗水量、万元工业产值的耗水量和每人的生活用水量。的耗水量和每人的生活用水量。农业用水占工农业和生活用水的农业用水占工农业和生活用水的75%左右，节水工作左右，节水工作应以农业节水灌溉为重点。应以农业节水灌溉为重点。目前我国的万元工业产值耗水量一般是发达国家的目前我国的万元工业产值耗水量一般是发达国家的1020倍，个别行业达倍，个别行业
10、达45倍；我国每公斤粮食的耗水量是倍；我国每公斤粮食的耗水量是发达国家的发达国家的23倍；我国城市人均耗水量已接近发达国家倍；我国城市人均耗水量已接近发达国家的中等水平。的中等水平。浓缩倍数K K=C /C 在实际应用中科按下式进行简单盐液输送 用喷射器或盐泵进行输送桥式行车刮泥机：轨道设在池壁上，行车在轨道上移动，刮泥板伸入水中，将污泥刮入污泥斗中，由排泥管排出。溶解氧 钢铁在水中的腐蚀与溶解氧和溶液的酸碱度有关，一般地说，在酸性酸性阳离子交换树脂:RSO3H RSO3-+H+上部分配装置 有两个作用运行时输送水，再生时，分配再生液和清混合阶段搅拌强度大，时间短；工艺流程单塔式 将交换塔、再
11、生塔、清洗塔三合一，P72图3-8双塔式 单独设置交换塔，再生、清洗塔二合一，见图3-9三塔式 将交换、再生、清洗过程分别设置，P72图3-10及前面的彩图。混凝剂的水解过程需要吸热。阳离子型 在水中电离出的典型特征基团是胺基和铵离子。所以通常采用间接冷却系统。自然界的水有固、液、气 三种状态，水沸点为1000C、水的凝固点是00C。在冷却过程中由于藻类物质和微间接冷却方式又可以分为、两种类型。敞开式循环水冷却系统存在的问题洗时能均匀布水。工作过程 分为五个步骤：运行 反洗 再生 置换包括冷却塔集水池、旁滤池、循环冷却水管道、工艺冷却设备、集水池等的空间体积。湿法保存 防止干燥而破损 用食盐水
12、浸泡，再加水稀释，要勤换水，避免细力。缺乏大量的科研和软件开发的投入。交联剂：是固定树脂形状和增强树脂机械强度的成分，常用交联度表示（2）提高水的重复利用率）提高水的重复利用率 提高水的重复利用率指工业生产的提高水的重复利用率指工业生产的循环用水。目前我国工业生产用水的重循环用水。目前我国工业生产用水的重复利用率约为复利用率约为40%，远低于发达国家，远低于发达国家75%85%的水平。的水平。（3）污水资源化）污水资源化 污水资源化指通过污水处理提高水的污水资源化指通过污水处理提高水的类别，从而使该排放掉的污水分别达到生类别，从而使该排放掉的污水分别达到生态、农业、工业或生活用水的标准，使其态
13、、农业、工业或生活用水的标准，使其资源化，是跨类别的广义重复利用。资源化，是跨类别的广义重复利用。4.水工业水工业 如果把如果把20世纪称作石油世纪的话，那么世纪称作石油世纪的话，那么21世纪很可能就是水世纪。世纪很可能就是水世纪。与变幻莫测的通讯技术产业相比，水工与变幻莫测的通讯技术产业相比，水工业广阔的市场、巨额的产值和稳定的收益无业广阔的市场、巨额的产值和稳定的收益无疑更具吸引力。难怪纽约一家投资公司的首疑更具吸引力。难怪纽约一家投资公司的首席专家伊丽莎白把水工业称之为席专家伊丽莎白把水工业称之为“下一世纪下一世纪最好的投资领域最好的投资领域”。水处理工业由水工业企业、水工业制造水处理工
14、业由水工业企业、水工业制造业、水工业高新技术产业三部分组成。业、水工业高新技术产业三部分组成。水工业企业：水工业企业：水工业企业将给水排水有机地统一起来。水工业企业将给水排水有机地统一起来。水是一种可再生资源，水是一种可再生资源，取水是对自然资源水的取水是对自然资源水的加工活动；排水是对废水进行处理的工业活动，加工活动；排水是对废水进行处理的工业活动，不不可偏废任何一方。可偏废任何一方。水工业制造业：水工业制造业：水工业制造业是由水工业制造业是由生产给水排水生产给水排水行业所需行业所需的机电、化工、生物、冶金、材料以及电子等技术的机电、化工、生物、冶金、材料以及电子等技术装备产品的工业部门无形
15、中组成的工业系统，它是装备产品的工业部门无形中组成的工业系统，它是给排水事业的支柱工业，必须与给排水事业同步发给排水事业的支柱工业，必须与给排水事业同步发展。展。水工业高新技术产业：水工业高新技术产业：水工业高新技术产业是指在给排水行水工业高新技术产业是指在给排水行业中运用高新技术开发出来的产业。业中运用高新技术开发出来的产业。科技进步可以有效地为水工业可持续科技进步可以有效地为水工业可持续发展提供可靠的依据和手段，促进水工业发展提供可靠的依据和手段，促进水工业管理水平的提高，提高水资源综合利用效管理水平的提高，提高水资源综合利用效率和经济效益，提供保护水资源和生态环率和经济效益，提供保护水资
16、源和生态环境的有效手段。境的有效手段。5.我国的水处理技术所面临的困境我国的水处理技术所面临的困境 1缺乏具有独立知识产权的产品缺乏具有独立知识产权的产品 2.生产规模小且分散，技术相对落后，质量不稳定，缺乏国生产规模小且分散，技术相对落后，质量不稳定，缺乏国 际竞争力际竞争力 3.应用技术水平较低应用技术水平较低 4.工程研究设计、生产、技术服务的配套方面未完全系统工程研究设计、生产、技术服务的配套方面未完全系统 化，缺乏国际竞争的能力。化，缺乏国际竞争的能力。5.缺乏大量的科研和软件开发的投入。缺乏大量的科研和软件开发的投入。二、水的循环二、水的循环 1.水循环过程水循环过程 水循环是指地
17、球上各种形态的水，在太阳辐射、地心引力等水循环是指地球上各种形态的水，在太阳辐射、地心引力等作用下，通过蒸发、水汽输送、凝结降水、下渗以及径流等环节，作用下，通过蒸发、水汽输送、凝结降水、下渗以及径流等环节，不断地发生相态转换和周而复始运动的过程。不断地发生相态转换和周而复始运动的过程。大气大气海洋海洋降水降水雨雨雪雪蒸发蒸发渗流渗流径流径流冰川冰川蒸发蒸发地下水地下水江河湖泊江河湖泊植物对水的蒸腾作用及叶片吐水现象植物对水的蒸腾作用及叶片吐水现象2.水体污染水体污染 水体污染：水体污染：由于某些物质介入水体，改变了水体由于某些物质介入水体，改变了水体 的某些物理、化学、生物以及放射性的某些物
18、理、化学、生物以及放射性 等方面的特性，从而影响水的有效利等方面的特性，从而影响水的有效利 用，危害人类健康，造成水质恶化，用，危害人类健康，造成水质恶化，破坏生态环境的现象。破坏生态环境的现象。水体中的污染物主要有化学性污染物、物理性污水体中的污染物主要有化学性污染物、物理性污染物、生物性污染物三大类染物、生物性污染物三大类。交换：R（SO3H）2+Mg2+R（SO3）2 Mg+H+用，危害人类健康，造成水质恶化，利用鳌合剂或配位剂把金属离子转变为配离子，防止金属离子与阴离子结合形成沉淀。工艺流程单塔式 将交换塔、再生塔、清洗塔三合一，P72图3-8双塔式 单独设置交换塔，再生、清洗塔二合一
19、，见图3-9三塔式 将交换、再生、清洗过程分别设置，P72图3-10及前面的彩图。原水经热源加热至沸腾，产生蒸汽，经过冷却后得到蒸馏水。反应不彻底.正洗：彻底清除树脂层内的再生产物和剩余残留液。度越大，含水率越小，反之，含水率越高。离子交换膜的性能要求：发展的足够水资源供应。（1）节约用水密度 分干密度和湿密度（应用较多）。电渗析法在水处理中的应用离子交换器的运行过程（在交换器内原水中的去除离子与树脂中可供交换的离子自上而下进行动态交换的工作过程，树脂层经历了三个阶段）溶解氧 钢铁在水中的腐蚀与溶解氧和溶液的酸碱度有关，一般地说，在酸性工作过程 分为五个步骤：运行 反洗 再生 置换不同的是外壳
20、全部采用玻璃钢材料制渗透压：当浓度不同的两种溶液用半透膜隔开时，渗透开始进行，致使稀溶液一再生液。1缺乏具有独立知识产权的产品脂层空气后并充满交换器上部空间后，再从交换器上部进水，从中间排液装置排水。水是一种可再生资源，取水是对自然资源水的加工活动；三、水的特性和水质指标三、水的特性和水质指标1.水的特性水的特性 水分子是极性分子水分子是极性分子 呈三角型呈三角型 水分子间存在氢键水分子间存在氢键 自然界的水有固、液、气自然界的水有固、液、气 三种状态，水沸点为三种状态，水沸点为1000C、水的凝固点是水的凝固点是00C。水在。水在40C时、密度最大，在其它温度时、密度最大，在其它温度时体积会
21、膨胀。时体积会膨胀。水的热稳定性高，广泛应用于动力、工业生产何民水的热稳定性高，广泛应用于动力、工业生产何民用取暖，工业上水还是一种价廉物美的热交换介质。用取暖，工业上水还是一种价廉物美的热交换介质。2、水质指标（评价水的好坏的物理量）、水质指标（评价水的好坏的物理量）悬浮物：悬浮物：指水中不溶解的悬浮固体、漂浮物等，指水中不溶解的悬浮固体、漂浮物等，常用比浊法进行测定，单位为常用比浊法进行测定，单位为mg/ml。含盐量：含盐量：指水中各种盐含量的总称。可由全分析法测指水中各种盐含量的总称。可由全分析法测 定出的阴、阳离子的总和表示，单位为定出的阴、阳离子的总和表示，单位为 mg/ml。硬度（
22、硬度（H）：）：指水中含指水中含Ca2+、Mg2+的的总称。其中包括的的总称。其中包括 碳酸盐硬度（暂时硬度）和非碳酸盐硬度碳酸盐硬度（暂时硬度）和非碳酸盐硬度 （永久硬度）两大类。（永久硬度）两大类。碱度（用碱度（用OH-表示）：表示）：指水中各种碱性物质含量的总称。指水中各种碱性物质含量的总称。主要包括主要包括OH-、CO32-、HCO3-等，等，用酚酞作指示剂进行测定时，终点用酚酞作指示剂进行测定时，终点pH为为8.3 HCO3-不参与不参与反应，测定出的叫酚酞碱度，用甲基橙作指示剂进行测定反应，测定出的叫酚酞碱度，用甲基橙作指示剂进行测定时，终点时，终点pH为为4.2，可以测定出水中的
23、总碱度。，可以测定出水中的总碱度。酸度（用酸度（用H+表示）：表示）：指水中各种酸性物质含量的总称。主指水中各种酸性物质含量的总称。主 要包括强酸、弱酸、强酸弱碱盐。要包括强酸、弱酸、强酸弱碱盐。化学需氧量化学需氧量(COD)：指用强氧化剂氧化水中各种有机物及指用强氧化剂氧化水中各种有机物及 其它还原性物质所消耗的氧量。反映其它还原性物质所消耗的氧量。反映水中有机物和其它还原性物质的总量。（常用氧化剂为水中有机物和其它还原性物质的总量。（常用氧化剂为KMnO4、K2CrO7）五天生化需氧量五天生化需氧量(BOD5)：指在有氧条件下，水中微生物指在有氧条件下，水中微生物 经过五天使有机物氧化分解
24、时经过五天使有机物氧化分解时所消耗的氧量。反映水中有机物含量多少或表示水中受有所消耗的氧量。反映水中有机物含量多少或表示水中受有机物污染机物污染 的程度。的程度。四、工业水处理（包括用水处理、循环冷却水处理、污水处理三个方面）四、工业水处理（包括用水处理、循环冷却水处理、污水处理三个方面）1.用水处理用水处理预处理预处理 除去水中的悬浮物、颗粒污染物等，一般采用物理处理法。如：利用除去水中的悬浮物、颗粒污染物等，一般采用物理处理法。如：利用隔栅、筛网进行拦截较大的悬浮物、漂浮物等，利用沉淀、过滤等去除颗粒物。隔栅、筛网进行拦截较大的悬浮物、漂浮物等，利用沉淀、过滤等去除颗粒物。软化处理软化处理
25、 硬水：硬水：含有较多含有较多Ca2+、Mg2+的水。的水。软水：软水：含有少量或不含含有少量或不含Ca2+、Mg2+的水。的水。（硬水又分为暂时硬水和永久硬水两大类。）（硬水又分为暂时硬水和永久硬水两大类。）硬水的危害主要有：硬水的危害主要有：会使锅炉结垢浪费燃料甚至引起锅炉爆炸；会使锅炉结垢浪费燃料甚至引起锅炉爆炸；会使印染的色泽不均匀；会使印染的色泽不均匀；会使造纸的纸张有斑点；会使造纸的纸张有斑点；硬水的软化：硬水的软化：去除硬水中去除硬水中Ca2+、Mg2+的水处理工艺叫硬水的软化，工业的水处理工艺叫硬水的软化，工业 上广泛采用离子交换法。上广泛采用离子交换法。除盐处理除盐处理 去除
26、水中的其它阴、阳离子的过程。去除水中的其它阴、阳离子的过程。一般可以采用两种工艺：一般可以采用两种工艺：即蒸馏法和离子交换法。即蒸馏法和离子交换法。2.循环冷却水处理循环冷却水处理 工业循环水简称冷却水，它是用于带走工业生产中不需要的工业循环水简称冷却水，它是用于带走工业生产中不需要的热量的冷却用水，按工业冷却水的不同系统一般分为两大类：即热量的冷却用水，按工业冷却水的不同系统一般分为两大类：即直流冷却水系统和循环冷却水系统，在循环冷却水系统中可分为直流冷却水系统和循环冷却水系统，在循环冷却水系统中可分为敞开式和密闭式循环水系统。敞开式和密闭式循环水系统。直流式冷却水系统的方式是水流过直流式冷
27、却水系统的方式是水流过冷却设备或换热器经一次性热交换后，即被排放掉，这样的话，冷却设备或换热器经一次性热交换后，即被排放掉，这样的话，水源浪费太大，故此种方式很少采用，而在循环冷却水系统中，水源浪费太大，故此种方式很少采用，而在循环冷却水系统中，密闭式循环系统由于设备结构较为复杂，技术要求不适宜水量大密闭式循环系统由于设备结构较为复杂，技术要求不适宜水量大的冷却装置，目前尚未广泛采用。的冷却装置，目前尚未广泛采用。但但现在许多化工企业都将由原来的直流冷却水改为循环冷却水。采现在许多化工企业都将由原来的直流冷却水改为循环冷却水。采用化学处理法进行处理，即通过加入化学药品来防止冷却水系统的腐蚀、用
28、化学处理法进行处理，即通过加入化学药品来防止冷却水系统的腐蚀、结垢何粘泥等问题，不仅提高了换热器的传热效率，又延长了设备的寿结垢何粘泥等问题，不仅提高了换热器的传热效率，又延长了设备的寿命。命。3.工业污水处理工业污水处理物理处理法物理处理法 利用物理作用，分离或回收废水中的不溶性固体物质利用物理作用，分离或回收废水中的不溶性固体物质,主要方主要方 法有法有筛滤、沉降、气浮、过滤、离心分离等。筛滤、沉降、气浮、过滤、离心分离等。物理化学处理法物理化学处理法 利用物理化学性质对污染物进一步进行处理的方法，如：利用物理化学性质对污染物进一步进行处理的方法，如：吸附、浮选、吸附、浮选、电渗析、反渗透
29、等。电渗析、反渗透等。3.工业污水处理工业污水处理化学处理法化学处理法 利用化学反应和传质过程，分离或回收利用化学反应和传质过程，分离或回收 溶解态和胶体态的污染物，主要方法有溶解态和胶体态的污染物，主要方法有 中和、混凝、氧化还原、电解、离子交中和、混凝、氧化还原、电解、离子交 换等方法。换等方法。生物处理法生物处理法 利用微生物作用，降解胶体和有机污染利用微生物作用，降解胶体和有机污染 物，主要方法有物，主要方法有活性污泥法、生物滤池、活性污泥法、生物滤池、厌氧生物处理法、土地处理系统等。厌氧生物处理法、土地处理系统等。在实际应用中，通常选择几种不同的处理方法在实际应用中，通常选择几种不同
30、的处理方法组成一个废水处理系统进行有效净化，才能达标排组成一个废水处理系统进行有效净化，才能达标排放。放。课题二课题二 工业用水的预处理工业用水的预处理 教学目的与要求：教学目的与要求：1、了解工业用水预处理的内容、了解工业用水预处理的内容 2、知道工业用水预处理的方法及原理、知道工业用水预处理的方法及原理 3、熟悉工业用水预处理的工艺过程、熟悉工业用水预处理的工艺过程 4、知道预处理的常用设备及功能、知道预处理的常用设备及功能教学任务清单：教学任务清单：一、简答一、简答:1.简述石灰简述石灰-纯碱法处理高硬度水的原理。纯碱法处理高硬度水的原理。2.自来水脱氯的方法有哪些？并用化学反应方程式加
31、以说明。自来水脱氯的方法有哪些？并用化学反应方程式加以说明。3.影响水的混凝处理效果的因素主要有哪些？影响水的混凝处理效果的因素主要有哪些？二、填空：二、填空：1.石灰处理法处理水中暂时硬度的反应主要有石灰处理法处理水中暂时硬度的反应主要有、四个。四个。2.水中胶体稳定的原因主要是水中胶体稳定的原因主要是、三个方面。三个方面。3.工业用水预处理中混凝处理的机理包括工业用水预处理中混凝处理的机理包括、三个方面的作用。三个方面的作用。是指在混凝剂的作用下，使废水中的胶体和细微是指在混凝剂的作用下，使废水中的胶体和细微悬浮物凝聚为絮凝体，然后予以分离除去的水处理法。悬浮物凝聚为絮凝体，然后予以分离除
32、去的水处理法。通过混凝法，可以去除废水中难以用沉降法去除的细通过混凝法，可以去除废水中难以用沉降法去除的细小颗粒、乳状油及胶体物质、有机物、重金属离子、小颗粒、乳状油及胶体物质、有机物、重金属离子、放射性物质等。放射性物质等。“混凝混凝”是是凝聚凝聚和和絮凝絮凝的总称（即混合和反应）的总称（即混合和反应）胶体失去稳定胶体失去稳定性的过程性的过程脱稳胶体脱稳胶体相互聚集相互聚集注：胶体是指颗粒粒径在注：胶体是指颗粒粒径在0.1m0.1m1nm1nm之间的物质。之间的物质。一、混凝处理一、混凝处理第一节第一节 天然水中不溶性杂质的去除天然水中不溶性杂质的去除 （主要为悬浮物和胶体杂质）（主要为悬浮
33、物和胶体杂质）1.胶体的稳定性胶体的稳定性 （指胶粒在水中能够长期保持悬浮分散的（指胶粒在水中能够长期保持悬浮分散的 状态）状态）其原因主要有以下几个方面：其原因主要有以下几个方面：微粒的布朗运动（指粒径极小的颗粒所作的不规则运微粒的布朗运动（指粒径极小的颗粒所作的不规则运 动。）动。）布朗运动是英国植物学家布朗通过实验发现的。布朗运动是英国植物学家布朗通过实验发现的。1827年，布朗年，布朗把花粉放入水中，然后取出一滴这种悬浮液放在显微镜下观察，发现把花粉放入水中，然后取出一滴这种悬浮液放在显微镜下观察，发现花粉小颗粒在水中象着了魔似的不停运动，而且每个小颗粒的运动方花粉小颗粒在水中象着了魔
34、似的不停运动，而且每个小颗粒的运动方向和速度都改变很快，不会停下来。这些小颗粒实际上是由上万个分向和速度都改变很快，不会停下来。这些小颗粒实际上是由上万个分子组成的分子团，由于受液体分子撞击不平衡，从而表现出无规则运子组成的分子团，由于受液体分子撞击不平衡，从而表现出无规则运动的情况动的情况.悬浮物和胶体杂质因为颗粒小，质量轻，在水中各个方向悬浮物和胶体杂质因为颗粒小，质量轻，在水中各个方向受到的水分子的撞击力不平衡，不停的作无规则高速运动并趋于均匀受到的水分子的撞击力不平衡，不停的作无规则高速运动并趋于均匀分散状态，故能够在水中稳定存在。分散状态，故能够在水中稳定存在。微粒之间的静电斥力微粒
35、之间的静电斥力 胶体稳定的另一个原因是胶粒带有某种相同的电荷，微粒之间因为静电胶体稳定的另一个原因是胶粒带有某种相同的电荷，微粒之间因为静电作用力能够互相排斥而稳定。但同时它又能够与溶液中带相反电荷的离子发作用力能够互相排斥而稳定。但同时它又能够与溶液中带相反电荷的离子发生电性中和，而失去稳定性。生电性中和，而失去稳定性。微粒的水化作用微粒的水化作用 由于胶体微粒带电荷能够吸附具有极性的水分子，在其表面形成一层水由于胶体微粒带电荷能够吸附具有极性的水分子，在其表面形成一层水化膜。化膜。2.混凝机理混凝机理 （在水中加入混凝剂的主要目的是消除胶体的稳定性）（在水中加入混凝剂的主要目的是消除胶体的
36、稳定性）其混凝机理包括以下三个方面：其混凝机理包括以下三个方面：反离子的压缩作用及电性中和作用反离子的压缩作用及电性中和作用 在水中加入某些电解质后，由于电离或水解作用形成带相反电荷的离子在水中加入某些电解质后，由于电离或水解作用形成带相反电荷的离子或聚合体对水中的扩散层起压缩作用、对胶体微粒的电荷进行电性中和，使或聚合体对水中的扩散层起压缩作用、对胶体微粒的电荷进行电性中和，使胶粒之间的排斥力削弱，胶体颗粒通过吸附、碰撞产生凝聚而变大变重。胶粒之间的排斥力削弱，胶体颗粒通过吸附、碰撞产生凝聚而变大变重。胶体吸附与混凝剂的架桥作用胶体吸附与混凝剂的架桥作用 在水中加入混凝剂后，在水中加入混凝剂
37、后，沉淀物的网捕作用沉淀物的网捕作用混凝原理混凝原理 注：在废水实际处理中，上述各种机理往往同时或交叉发挥作注：在废水实际处理中，上述各种机理往往同时或交叉发挥作用，只是依条件的不同而以其中的某一种起主导作用而已。用，只是依条件的不同而以其中的某一种起主导作用而已。3.网捕作用网捕作用1.反离子的压反离子的压缩作用和电性缩作用和电性中和作用中和作用2.吸附架桥吸附架桥作用作用废水中加入混凝剂后，主要发生了电性中和作用废水中加入混凝剂后，主要发生了电性中和作用和和 吸附架桥作用以及沉淀物的吸附架桥作用以及沉淀物的网捕作用网捕作用，使污染，使污染物微粒相互凝聚变大、变重而产生沉降物微粒相互凝聚变大
38、、变重而产生沉降。适用于低温低浊及高浊度水；水资源包括一切可用于生产和生活的地表水与地下水,其中,海水占 97.置换：再生过程结束后，需用精制水冲洗树脂，去除残留在树脂层内的反应过程需要30分钟。胶体稳定的另一个原因是胶粒带有某种相同的电荷，微粒之间因为静电作用力能够互相排斥而稳定。如果把20世纪称作石油世纪的话，那么21世纪很可能就是水世纪。交换剂对交换离子有选择性缓蚀剂：在循环冷却水处理时，添加到腐蚀介质中，能干扰金属发生电二、设备腐蚀的影响因素形成泥渣悬浮层（活性泥渣），随着沉淀膜型缓蚀剂 加入沉淀剂与金属离子生成沉淀膜覆盖在金属的表面。在交换剂表面与进水装置之间留有一定空间叫水垫层，一
39、般为交换剂层高的40 60，（混床为80 100），否则会造成交换剂颗粒的流失。隔栅、筛网进行拦截较大的悬浮物、漂浮物等，利用沉淀、过滤等去除颗粒物。进行。HCl 2 5 3、熟悉离子交换水处理工艺过程常用设备不同的是外壳全部采用玻璃钢材料制碱度（用OH-表示）：指水中各种碱性物质含量的总称。对胶体表面有强吸附作用，在胶粒之间形成桥联或减轻工艺物质如放射性元素对环境的工作程序分为：运行 小反洗 再生 置换 小正洗密度 分干密度和湿密度（应用较多）。吸附架桥作用吸附架桥作用 混凝剂经过水解反应和混凝剂经过水解反应和 缩聚反应生成线型结构的高分子聚合物，缩聚反应生成线型结构的高分子聚合物，其两端分
40、别吸附不同的其两端分别吸附不同的 胶体微粒，长线型的两端胶体微粒之间进行吸胶体微粒，长线型的两端胶体微粒之间进行吸附而附而 架桥。形成絮体，产生絮凝而沉降。架桥。形成絮体，产生絮凝而沉降。电性中和作用：电性中和作用：许多胶体杂质都带负电荷，在水中相互排斥不能凝聚长期保持稳定许多胶体杂质都带负电荷，在水中相互排斥不能凝聚长期保持稳定状态，加入混凝剂后，混凝剂发生水解产生的胶体微粒带有正电荷，当带状态，加入混凝剂后，混凝剂发生水解产生的胶体微粒带有正电荷，当带相反电荷的胶粒相互吸引，彼此中和了对方的相反电荷的胶粒相互吸引，彼此中和了对方的 电荷，并吸附污染物颗粒电荷，并吸附污染物颗粒变大变重而沉降
41、。变大变重而沉降。网捕作用：网捕作用：由于吸附架桥作用由于吸附架桥作用形成的空间网络结构对废水中形成的空间网络结构对废水中的污染物有捕集作用。的污染物有捕集作用。例如硫酸铝作混凝剂时所起的混凝作用表现在以例如硫酸铝作混凝剂时所起的混凝作用表现在以下三个方面：下三个方面：电离出电离出Al3+对扩散层起压缩作用，对胶体微对扩散层起压缩作用，对胶体微 粒起电性中和作用粒起电性中和作用水解生成絮凝体水解生成絮凝体 对悬浮物起网捕作用对悬浮物起网捕作用缩聚成高聚物缩聚成高聚物 对胶体微粒等起吸附架桥作对胶体微粒等起吸附架桥作 用用 3、影响混凝效果的主要因素、影响混凝效果的主要因素废水的废水的PHPH值
42、值 PHPH值的高低不但直接值的高低不但直接影响着污染物存在的形态影响着污染物存在的形态和表面性质，而且影响着和表面性质，而且影响着混凝剂的水解平衡及产物混凝剂的水解平衡及产物的存在形态和时间。的存在形态和时间。搅拌强度和搅拌时间搅拌强度和搅拌时间 混合阶段搅拌强度混合阶段搅拌强度大，时间短；反应阶段大，时间短；反应阶段搅拌强度小，时间长。搅拌强度小，时间长。水的浑浊度的影响水的浑浊度的影响 直接影响混凝剂的直接影响混凝剂的添加量的多少，一般地，添加量的多少，一般地，浑浊度越大，添加的混浑浊度越大，添加的混凝剂量越少。凝剂量越少。水温水温 混凝剂的水解过混凝剂的水解过程需要吸热。温度越程需要吸
43、热。温度越高，混凝效果越好。高，混凝效果越好。4、混凝剂和助凝剂、混凝剂和助凝剂混凝剂混凝剂 包括无机混凝剂、有机混凝剂和包括无机混凝剂、有机混凝剂和 高分子混凝剂三大类高分子混凝剂三大类 见见P14表表2-1所示所示助凝剂助凝剂 为了提高混凝效果添加的辅助药为了提高混凝效果添加的辅助药剂，如：剂，如：调节调节pH值的酸、碱溶液，以及改值的酸、碱溶液，以及改变金属变金属 离子价态的氧化剂或还原剂和混离子价态的氧化剂或还原剂和混凝过程凝过程 的活化剂等。的活化剂等。类别类别名称名称剂量范围剂量范围mg/Lmg/L最佳最佳PHPH值范围值范围应用特点应用特点无无机机盐盐类类硫酸铝硫酸铝AlAl2
44、2(SO(SO4 4)3 35 550506 6左右左右混凝效果较好，使用方便；混凝效果较好，使用方便；最佳最佳PHPH值范围窄；值范围窄；使用水温：使用水温：20203030硫酸亚铁硫酸亚铁FeSOFeSO4 45 550508.58.511.011.0适用碱度及硬度均较高的水；适用碱度及硬度均较高的水；水温对混凝效果影响较小；水温对混凝效果影响较小；絮凝体形成快，较稳定；絮凝体形成快，较稳定；产品及溶液腐蚀性强产品及溶液腐蚀性强氯化铁氯化铁FeClFeCl3 34 440408.58.511.011.0处理高浊度水；处理高浊度水；絮凝体较坚固，沉淀性较好；絮凝体较坚固，沉淀性较好；固体产品
45、吸湿性强，对包装运输不利固体产品吸湿性强，对包装运输不利无机高分子无机高分子混凝剂混凝剂聚合氯化铝聚合氯化铝（PACPAC）2 220205 59 9适用于低温低浊及高浊度水；适用于低温低浊及高浊度水；投药量少，混凝效果好；投药量少，混凝效果好；适用适用PHPH值范围广；值范围广；产品腐蚀性强产品腐蚀性强聚合硫酸铁聚合硫酸铁202060605 51111适用于低温低浊及高浊度水；适用于低温低浊及高浊度水；易溶于水；易溶于水；适用适用PHPH值范围广；值范围广；净化后水的净化后水的PHPH值与碱度变化幅度较小；值与碱度变化幅度较小；宜当日配置当日投加宜当日配置当日投加有机高分子有机高分子混凝剂混
46、凝剂聚丙烯酰铵聚丙烯酰铵（PAMPAM）聚氧化乙烯聚氧化乙烯（PEOPEO）5 5以下以下视不同离子情况而定视不同离子情况而定聚合度高；聚合度高；对胶体表面有强吸附作用，在胶粒之间形成桥联对胶体表面有强吸附作用，在胶粒之间形成桥联4、混凝剂和助凝剂、混凝剂和助凝剂5.混凝处理过程混凝处理过程混合池混合池加入混凝剂和助加入混凝剂和助凝剂，时间凝剂，时间2分分钟，快速搅拌，钟，快速搅拌，充分混合。充分混合。反应池反应池反应过程需反应过程需要要30分钟。分钟。沉淀池沉淀池沉淀过程需要沉淀过程需要12小时。小时。出水出水进水进水二、沉淀与澄清二、沉淀与澄清1.沉淀池沉淀池 水是按水平方向流过沉降区并完
47、成沉淀过程的。池型呈长方形，水是按水平方向流过沉降区并完成沉淀过程的。池型呈长方形，废水从池的一端流人，水平方向流过池子，从池的另一端流出。在废水从池的一端流人，水平方向流过池子，从池的另一端流出。在池的进口处底部设贮泥斗，其它部位池底有坡度，倾向贮泥斗。池的进口处底部设贮泥斗，其它部位池底有坡度，倾向贮泥斗。平流沉淀池进水板 沉淀区隔板 分为甲乙两种，形状有鱼鳞状网、方格编织网、波纹多孔网非离子型 在水中不能离子化，典型特征基团是酰胺和醇。使用水温：2030了许多隔板和管件形成扩容室和它的特点是冷却水会与空气接触。1 2 时，含水率达90以上。酸、碱性 离子交换树脂是一种高分子电解质。排水落
48、床。设备维护（做到按周期、按章程、按标准精细检修，保快交换不彻底，过慢反应产物不能及时去掉。再生后的树脂送入清洗塔徐徐落下，清水从塔底缓缓上升进行清洗，干净树脂存入塔斗。（主要为悬浮物和胶体杂质）酸碱的输送与配制 用压力法、真空或用泵输送到高位贮存灌。助凝剂 为了提高混凝效果添加的辅助药剂，如：离子交换树脂的交换反应面积，延长接触时间，加强了水的蒸发。的活化剂等。混合床的阴阳离子交换树脂在交换过程中，由于是处于均匀混合状态，交错排列，互相接触，可以看作是由许许多多的阴阳离子交换树脂而组成的多级式复床，因为均匀混合，所以阴阳离子的交换反应几乎是同时进行的，所产的的H 和OH随即合成H2O，交换反
49、应进行得很彻底，出水水质好。2、知道工业用水预处理的方法及原理这种系统对进水中的其它杂质如：浊度（二氧化硅的含量）、残余氯量、溶解氧量、含铁量等都有一定的要求。R（COO）2 Ca+H2CO3缺点是链带的支承和驱动缺点是链带的支承和驱动件都浸没于水中，易锈蚀，难保养。件都浸没于水中，易锈蚀，难保养。桥式行车刮泥机：桥式行车刮泥机：轨道设在池壁上，行车在轨道上移轨道设在池壁上，行车在轨道上移动，刮泥板伸入水中，将污泥刮入污泥斗中，由排泥动，刮泥板伸入水中，将污泥刮入污泥斗中，由排泥管排出。这种刮泥机不但运行灵活，而且保养维修都管排出。这种刮泥机不但运行灵活，而且保养维修都比较方便。比较方便。用于
50、较小的平流沉淀用于较小的平流沉淀池，不设刮泥设备，池，不设刮泥设备，在沿池的长度方向设在沿池的长度方向设置多个泥斗，每个泥置多个泥斗，每个泥斗各自单独排泥，既斗各自单独排泥，既不相互干扰，也有利不相互干扰，也有利于保证污泥浓度。于保证污泥浓度。在沉淀池有效在沉淀池有效容积一定的情况下，容积一定的情况下，池身越浅，沉淀面池身越浅，沉淀面积越大，去除效率积越大，去除效率也越高。也越高。斜板沉淀池又称浅层沉斜板沉淀池又称浅层沉淀池，在池中将平行薄板按淀池，在池中将平行薄板按45456060倾斜设置，废水从倾斜设置，废水从斜板下面，通过薄板间通道斜板下面，通过薄板间通道向侧上方流去，悬浮物沉积向侧上方
