水的物理化学处讲义理方法
《环境工程学》第二章 水的物理化学处理方法 (2)
电耗较大，设备的维修与管理工作量增加，减压阀、释 放器、射流器等易被堵塞。 受天气条件影响大，浮渣怕较大风雨的袭击。
（一）混凝过程的理论基础
1、胶体的稳定性和胶体结构
双电层理论：Stern于1924年提出
• 胶核：由不溶于水的分散相物质分子组成
• 电位离子 • 反离子层
双电层
• 固定层（反离子吸附层+电位离子）
• 扩散层
2、胶体的脱稳
不同的化学药剂能使胶体以不同的方式脱稳。 根据4位学者的DLVO理论，脱稳机理可归结为以下四种： • 压缩双电层：投加电解质，降低电动电位，缩小扩散层厚度； • 吸附电中和作用：中和部分或全部电荷，减小静电斥力； • 吸附架桥作用 • 网捕作用：金属离子水解和聚合，形成氢氧化物胶体状沉淀物。
第二章 水的物理化学处理方法
第二节 水中悬浮物质和胶体物质的去除
一、沉淀
各种沉淀池的比较
机械
根据不同废水的性质以及沉淀池的形式，可参考以下设计参数：
沉淀池的设计参数
二、混凝
去除对象：自然沉降法不能去除的悬浮微粒及胶体污染物。 混凝包括两个步骤：P115
• 凝聚：使胶体脱稳并聚集为微絮粒； • 絮凝：微絮粒通过吸附、卷带和桥连而成长为更大的絮体。
根据泥渣与水的接触方式，可分为两大类： • 泥渣循环分离型：机械加速澄清池，水力循环澄清池； • 悬浮泥渣过滤型：普通悬浮澄清池，脉冲澄清池；
（一）机械加速澄清池
五个主要组成部分： 一次混合反应区；二次混合反应区；导流筒；分离室；泥渣浓缩区
配水槽
优点：效率较高，运行比较稳定，对原水水质和水量的变化适应性较强，操作较方便。
滤料越小，沉降面积越大；滤速越小，水流越平稳；均利于 沉降；
水的物理性质和化学性质
⽔的物理性质和化学性质物理性质①通常是⽆⾊、⽆味的液体②标准⼤⽓压下，凝固点0℃，沸点100℃③4℃时密度为1克/厘⽶3（冰的密度⽐⽔⼩）组成电解⽔的实验在正极产⽣氧⽓，负极产⽣氢⽓，负极⽓体体积是正极⽓体体积的2倍。
证明：①⽔是由氢氧两种元素组成的；②⽔中氢原⼦和氧原⼦个数⽐为2∶1。
⽔分⼦由两个氢原⼦和⼀个氧原⼦构成防⽌⽔污染①污染源：⼯业⽣产中的废渣、废液、废⽓；⽣活污⽔；农药、化肥的任意施⽤②消除污染源(例：加强对⽔的监测；⼯业三废要经过处理再排放)⽔的物理性质：⽔的物理性质：纯净的⽔是⼀种⽆⾊、⽆臭、⽆味、透明的液体。
纯净的⽔不易导电。
在常压下，⽔的凝固点（冰点）是0℃，沸点是100℃，在4℃时，1⽴⽅厘⽶的⽔的质量为1克，此时密度最⼤。
将⽔冷却到0℃，可以结成冰⽽体积增加，它的体积为原来的1.09倍；如果加热到100℃，使⽔变成⽔蒸⽓，体积增加1600多倍。
⽔对很多物质的溶解能⼒很强。
⽔中含有溶解的空⽓，⽔中⽣物的⽣活就是依靠溶解在⽔中的氧⽓。
⽔的化学性质：⽔的化学性质：⽔分⼦在通常状况下是很稳定的，但是在⾼温（2000℃以上），或电流的作⽤下，⽔能分解成氢⽓和氧⽓。
根据⽔对热的稳定性，⼯业上常⽤锅炉把⽔加热成⾼温、⾼压的⽔蒸⽓来传递热量。
⽔在常温下可以和⼀些化学性质较活泼的⾦属，如钾、钠、钙等进⾏反应，从⽔中置换出氢⽓。
如钠和⽔起反应⽣成氢氧化钠和氢⽓。
⽔与某些⾮⾦属也能反应，在⼯业上常⽤的熟⽯灰（氢氧化钙）就是⽔和氧化钙（⽣⽯灰）反应⽣成的。
1.⽔分⼦整整齐齐的排列彼此相关位置⼀直不变，这是物质在固态时，分⼦的排列状态。
2.随著时间进⾏，冰所吸收的热越来越多，便开始有冰溶化成⽔，此溶化的温度叫熔点，只要是纯物质，便有固定的熔点，物体⼀受热成液态，分⼦间的相关位置便不再固定，有较多的⾃由，但彼此间仍有吸引⼒作⽤，所以你会看见溶化的⽔没固定的形状，但却⼜都聚在⼀起，跑不到那裡去。
在冰未溶化之前，整体所吸收的热，因为热平衡的关係，都是提供给冰供冰溶化之⽤，所以此时温度始终保持不变。
水的基本物理化学性质(冰水汽)详解
水的基本物理化学性质一. 水的物理性质（形态、冰点、沸点）：常温下（0~100℃），水可以出现固、液、气三相变化，利用水的相热转换能量是很方便的。
纯净的水是无色、无味、无臭的透明液体。
水在1个大气压时（105Pa），温度1)在0℃以下为固体，0℃为水的冰点。
2)从0℃-100℃之间为液体（通常情况下水呈液态）。
3)100℃以上为气体（气态水），100℃为水的沸点。
4)水是无色、无臭、无味液体，在浅薄时是清澈透明，深厚时呈蓝绿色。
5)在1atm时，水的凝固点(f.p.)为0℃，沸点(b.p.)为100℃。
6)水在0℃的凝固热为5.99 kJ/mole(或80 cal/g)。
7)水在100℃的汽化热为40.6 kJ/mole(或540 cal/g)。
8)由於水分子间具有氢键，故沸点高、莫耳汽化热大，蒸气压小。
9)沸点：(1)沸点：液体的饱和蒸气压等於液面上大气压之温度，此时液体各点均呈剧烈汽化现象，且液气相可共存若液面上为1 atm(76 mmHg)时，则该沸点称为「正常沸点」，水的正常沸点为100℃。
(2)若液面的气压加大，则液体需更高的蒸气压才可沸腾；而更高的温度使得更高的蒸气压，故液体的沸点会上升。
液面上蒸气压愈大，液体的沸点会愈高。
(3)反之，若液面上气压变小，则液面的沸点将会下降。
10)水在4℃(精确值为3.98℃)时的体积最小、密度最大，D = 1g/mL。
11)三相点：指在热力学里，可使一种物质三相（气相，液相，固相）共存的一个温度和压力的数值。
举例来说，水的三相点在0.01℃（273.16K）及611.73Pa 出现。
12)临界点（critical point）：物理学中因为能量的不同而会有相的改变(例如：冰→水→水蒸气),相的改变代表界的不同,故当一事物到达相变前一刻时我们称它临界了,而临界时的值则称为临界点。
之温度为临界温度，压力为临界压力。
13)临界温度：加压力使气体液化之最高温度称为临界温度。
水的物理化学处理原理
水的物理化学处理原理水的物理化学处理原理主要包括以下几个方面：悬浮物去除、溶解物去除、颜色去除、杂质去除、细菌去除和气体去除。
下面将详细介绍每个处理原理。
首先是悬浮物去除。
悬浮物是指水中悬浮的固体颗粒，例如泥沙、胶体等。
常见的物理处理方法有澄清、过滤和沉淀。
澄清是利用物理方法使悬浊物分散均匀，使其悬浮在水中。
过滤是通过过滤介质，例如砂石、活性炭等，将悬浊物截留下来，从而实现去除悬浮物的目的。
沉淀是利用物理方法使悬浊物沉降到底部，通过沉淀池或沉淀槽来收集沉淀物。
其次是溶解物去除。
溶解物是指水中溶解的颗粒（离子）状物质，包括硬度物质、有机物质等。
常见的物理处理方法有蒸馏、反渗透和电离交换。
蒸馏是将水加热，使其蒸发后再冷凝成纯净水，从而实现去除溶解物的目的。
反渗透是利用半透膜将溶解物截留下来，使水通过膜的纯净面，从而实现去除溶解物的目的。
电离交换是利用树脂将溶解物中的离子吸附去除，再通过再生使树脂恢复吸附能力。
颜色去除是指水中有色物质的去除。
常见的物理处理方法有吸附、沉淀和过滤。
吸附是利用吸附剂吸附有色物质，使其从水中吸附出来。
沉淀是利用化学反应使有色物质沉淀到底部。
过滤是通过过滤介质将有色物质截留下来。
杂质去除是指水中的杂质（如铁、锰等）的去除。
常见的物理处理方法有氧化、过滤和沉淀。
氧化是利用强氧化剂将杂质氧化成沉淀物，再通过过滤或沉淀将其去除。
过滤和沉淀原理与前面的悬浮物去除和溶解物去除类似。
细菌去除是指水中细菌的去除。
常见的物理处理方法有紫外线灭菌和过滤。
紫外线灭菌是利用紫外线的辐射杀灭细菌。
过滤是通过过滤介质将细菌截留下来。
最后是气体去除。
水中常见的气体有氧气、二氧化碳等。
氧气可以通过曝气方式增加水中的溶解氧，从而达到氧气去除的目的。
二氧化碳可以通过通入空气或加入复碱来去除。
综上所述，水的物理化学处理原理涵盖了悬浮物去除、溶解物去除、颜色去除、杂质去除、细菌去除和气体去除等方面。
通过不同的处理方法，可以去除水中的各种污染物质，从而获得清洁的水资源。
水的物理化学处理方法
• 水处理的目的是利用物理的、化学的、生物学的一种或几种方法的联 合，以去除水中的杂质。这些杂质可以是由于非人为因素而自然地进入水 中的，也可以是由于人为污染而造成的；它们可以是无机的，也可以是有 机的或两者兼有。 • 水中被去除的杂质按颗粒大小可分为粗大颗粒物质、悬浮物质和胶体 物质以及溶解物质四大类。它们的处理方法有所不同，但由于这种分类的 界限不是严格的、绝对的，有些方法可以兼用。
第二章水的物理化学处理方法?21水中粗大颗粒物质的去除?22水中悬浮物质和胶体物质的去除?23水中溶解物质的去除?24水中有害微生物的去除?25水中其他物理化学处理方法?水处理的目的是利用物理的化学的生物学的一种或几种方法的联合以去除水中的杂质
第二章 水的物理化学处理方法
2.1 水中粗大颗粒物质的去除 2.2 水中悬浮物质和胶体物质的去除 2.3 水中溶解物质的去除 2.4 水中有害微生物的去除 2.5 水中其他物理化学处理方法
曝气沉砂池的典型设计参数： 最大设计流量时池内水平流速为0.06～0.12 m/s； 停留时间为2～5 min； 旋流速度为0.25～0.3 m/s； 曝气量可采用0.1～0.2 m3/m3 (污水)，或0.5～1.0 m3/(h•m3池容积)； 有效水深为2～3 m ，宽深比一般采用1～2。 当曝气沉砂池用作污水预曝气目的时，停留时间可延长至15～20 min。
2.1.2 沉砂池 • 沉砂池的功能主要是去除水中砂粒、煤渣等相对密度较大的无机颗 粒杂质，同时也去除少量较大、较重的有机杂质，如骨屑、种子等。 • 沉砂池一般设在泵站、沉淀池之前（位置），这样可以防止对水泵 和污泥处置设备的磨损，还可使沉淀池中的污泥具有良好的流动性（作 用）。 • 沉砂池的工作原理是重力沉降。在沉降过程中颗粒杂质的尺寸、形 状和相对密度不随时间而改变。这种沉降称为自由沉降。
水的物理、化学及物理化学处理方法
水的物理、化学及物理化学处理方法简介（一）物理处理方法利用固体颗粒和悬浮物的物理性质将其从水中分离去除的方法称为物理处理方法。
物理处理法的最大优点是简单易行，效果良好，费用较低。
物理处理法的主要处理对象是水中的漂浮物、悬浮物以及颗粒物质。
常用的物理处理法有格栅与筛网、沉淀、气浮等。
（1）格栅与筛网格栅是用于去除水中较大的漂浮物和悬浮物，以保证后续处理设备正常工作的一种装置。
格栅通常有一组或多组平行金属栅条制成的框架组成，倾斜或直立地设立在进水渠道中，以拦截粗大的悬浮物。
筛网用以截阻、去除水中的更细小的悬浮物。
筛网一般用薄铁皮钻孔制成，或用金属丝编制而成，孔眼直径为0.5~1.0mm。
在河水的取水工程中，格栅和筛网常设于取水口，用以拦截河水中的大块漂浮物和杂草。
在污水处理厂，格栅和筛网常设于最前部的污水泵之前，以拦截大块漂浮物以及较小物体，以保护水泵及管道不受阻塞。
（2）沉淀沉淀是使水中悬浮物质（主要是可沉固体）在重力作用下下沉，从而与水分离，使水质得到澄清。
这种方法简单易行，分离效果良好，是水处理的重要工艺，在每一种水处理过程中几乎都不可缺少。
按照水中悬浮颗粒的浓度、性质及其絮凝性能的不同，沉淀现象可分为：自由沉淀、絮凝沉淀、拥挤沉淀、压缩沉淀。
水中颗粒杂质的沉淀，是在专门的沉淀池中进行的。
按照沉淀池内水流方向的不同，沉淀池可分为平流式、竖流式、辐流式和斜流式四种。
（3）气浮气浮法亦称浮选，它是从液体中除去低密度固体物质或液体颗粒的一种方法。
通过空气鼓入水中产生的微小气泡与水中的悬浮物黏附在一起，靠气泡的浮力一起上浮到水面而实现固液或液液分离的操作。
其处理对象是：靠自然沉降或上浮难以去除的乳化油或相对密度接近于1的微小悬浮颗粒。
浮选过程包括微小气泡的产生、微小气泡与固体或液体颗粒的粘附以及上浮分离等步骤。
实现浮选分离必须满足两个条件：一是必须向水中提供足够数量的微小气泡；二是必须使气泡粘附与分离的悬浮物而上浮达到分离。
第2章 水的物理化学处理方法
4、理想沉淀池
简化的理想状态：
A B C
池内各过水断面 的水平流速相同
进水中的悬浮颗 粒沿水深呈均匀 分布，其水平分 速与水流相同， 并以等速下沉
悬浮颗粒落到池 底即认为被除去
理想的沉淀池示意图
进水区
O
出水区
O' H h
u 沉淀区 x x' 污泥区
L
过流率q0的计算 如果沉淀池容积为V（m3），池表面积 为A（m2），进水流量为Q（m3/s） t0=H/u0 V=HA V=Qt0 u0=Q/A 令 q0=Q/A 过流率q0：也称之为表面负荷 ，可以看 作每天每1m2的沉淀池表面积上所流经 的水量（m3/m2· s)。
絮凝沉降实验
3、拥挤沉降和压缩沉降
当水中悬浮物质的浓度很高时，颗粒间 隙相应减小，在沉降过程中会产生颗粒彼此 干扰的拥挤沉降现象。同时，沉速较快的颗 粒下沉所置换的液体体积的上涌也会对周围 颗粒的下沉产生影响。因此，颗粒的实际沉 降速度应是自由沉降时的沉速减去液体的上 涌速度。经过一段时间后，上层逐渐变清而 下层的颗粒浓度增高，使上涌速度加大，最 终使全部颗粒以接近相同的沉速下沉，这种 沉降过程称之为压缩沉降（成层沉降）。
管式离心机 盘式离心机 板式离心机
第二节 水中悬浮物质和胶体物质的去除
（一）沉淀理论基础
颗粒参数
自由沉降 不变，离 散状态 尺寸质 量渐大 颗粒相对 位置不变
下沉速度
不受干扰
产生条件 初沉池初 期沉淀 初沉池后期沉淀 和二沉初期
沉降类型
絮凝沉降 拥挤沉降
渐大
界面沉速 二沉池后期
压缩沉降
颗粒挤压
采用机械排泥， 适用于地下水 运行较好，管 池内水流不易稳定；机 位较高的地区； 辐流式 理简单，排泥 械排泥设备复杂，对施 适用于大型污 设备已有定型 工质量要求较高。 水处理厂。 产品
水的物理化学处理方法(课件)
• • •
1）物理吸附的特点
• 吸附剂和吸附质之间通过 分子间力作用所发生 吸附剂和吸附质之间通过分子间力 作用所发生 分子间力 的吸附为物理吸附，没有选择性。 的吸附为物理吸附，没有选择性。 • 物理吸附主要发生在低温状态下，放热较小。 物理吸附主要发生在低温状态下 放热较小。 低温状态 较小 • 可以是单分子层或多分子层吸附。 可以是单分子层或多分子层吸附。 • 解吸容易。 解吸容易。 • 影响物理吸附的主要因素是 吸附剂表面积和细 影响物理吸附的主要因素是吸附剂表面积和细 孔分布。 孔分布。
2）化学吸附的特点
• 吸附剂和吸附质之间发生由 化学键力引起的吸 吸附剂和吸附质之间发生由化学键力 引起的吸 化学键力 附称为化学吸附。 附称为化学吸附。 • 有 选择性， 即一种吸附剂只对某种或特定几种 选择性 ， 物质有吸附作用。 物质有吸附作用。 • 吸附时放热量较大；通常需要一定的活化能。 吸附时放热量较大；通常需要一定的活化能。 放热量较大 • 在低温时，吸附速度较小。 低温时 吸附速度较小 较小。 • 吸附牢固，解吸困难。 吸附牢固，解吸困难。
3）离子交换吸附的特点
• 指吸附质的离子由于静电引力作用聚集在吸附剂表 指吸附质的离子由于静电引力作用聚集在吸附剂表 静电引力 面的带电点上， 面的带电点上，并置换出原先固定在这些带电点上 的其他离子。 的其他离子。 • 吸附力为静电引力 • 有一定的选择性 • 吸附热与物理吸附相近
2、影响吸附的因素
5、吸附法在处理废水的应用
应用范围： 应用范围： 脱色，除臭味，脱除重金属、 脱色，除臭味，脱除重金属、各种溶解性有机物和 放射性元素等。 放射性元素等。 作为离子交换、膜分离等方法的预处理， 作为离子交换、膜分离等方法的预处理，以去除有 机物、胶体物及余氯等， 机物、胶体物及余氯等， 作为二级处理后的深度处理手段， 作为二级处理后的深度处理手段，保证回用水的质 量。
【3】第二章 水的物理化学处理方法(3)
除盐
H＋型阳离子交换柱 OH－型阳离子交换柱
6、离子交换法在处理工业废水中的应用
离子交换法近年来被广泛地应用于回收工业废 水中的有用物质和去除有毒物质。
【1】处理含铬废水 含铬废水是一种常见的废水，主要含有以 CrO42-和 Cr2O72-形态存在的六价铬以及少量的以Cr3+形态存在的 三价铬。经预处理后，可用阳树脂去除三价铬离子和其 他阳离子，用阴树脂去除六价铬离子，并可回收铬酸， 实现废水在生产中的循环使用。
再生剂的选择
• 强酸性阳离子交换树脂可用HCl或H2SO4等强酸及
NaCl、Na2SO4等再生。
• 弱酸性阳离子树脂可以用HCl、H2SO4等再生。
• 强碱性阴离子交换树脂可用NaOH等类强碱及NaCl
再生，
• 弱碱性阴离子树脂可以用NaOH、Na2CO3、
NaHCO3等再生。
5、离子交换法在给水处理中的应用
环 境 工 程 学
第二章 水的物理化学处理方法
水中的杂质：ห้องสมุดไป่ตู้
粗大颗粒物质：格栅、筛网、沉砂 按颗粒的大小 悬浮物质和胶体物质：沉淀、混凝 溶解性物质
第二章 水的物理化学处理方法
第三节 水中溶解物质的去除
一、水的软化和除盐
二、离子交换法
三、吸附法
四、膜分离技术
第三节 水中溶解物质的去除
天然水体 阳离子 阴离子 溶解气体 Ca2+、Mg2+、Na+、K+ CO32-、HCO3- 、SO42-、ClO2、CO2
3、水质对树脂交换能力的影响
1）悬浮物和油脂
• 废水中的悬浮物会堵塞树脂孔隙，油脂会包住树 脂颗粒，都会使交换能力下降。因此当这些物质 含量较多时，应进行预处理。预处理的方法有过 滤、吸附等。
《环境工程学》第二章 水的物理化学处理方法
如果只设置一套格栅，则应 设置溢流旁通道。
机械格栅
（二）筛网
去除水中纤维、纸浆、藻类等稍小的杂物； 转鼓式，旋转式，转盘式，振动筛等； 截留粒度＜10mm的细碎悬浮物，多用于工业废水预处理。
（三）微滤机
是一种截留细小悬浮物的筛网过滤装置。
占地面积小，过滤能力大，操作方便； 可用于自来水厂原水过滤，去除藻类、
表面负荷仅25～30 m3/(m2·h).
（三）离心机
常速（低速、中速）、高速离心 机；
转筒式、管式、盘式、板式离心 机等。
第二节 水中悬浮物质和胶体物质的去除
P88
一、沉淀 （一）沉淀的基本类型 （1）自由沉降
颗粒之间呈离散状态，互不聚合，单独进行沉降； 其形状、尺寸、质量等均不改变； 如：沉砂池及初次沉淀池的初期沉降。
设计最小沉速u0
u=1.74*10-2 m/min x0＝54％
（二）沉淀池
1、平流式沉淀池 最早、最常用的形式，适用于较大流量的水处理厂； 沉淀池底微有坡度，一般为0.01～0.02。 沉淀池进口的整流措施：采用挡板、穿孔墙、淹没孔，或组合式； 出口：常采用溢流式集水槽、淹没孔口、锯齿形三角堰口等。
斜板沉淀池/斜管沉淀池（蜂窝形或波纹形管）； 浅池沉降原理：沉淀池越浅，沉淀时间越短； 增加了沉淀池面积，缩短了沉淀时间，改善了水力条件， 因此可大幅度提高处理能力。
根据水流和泥流的相对方向，可分为： 异向流（逆向流）、同向流、侧向流（横向流）
斜板/斜管沉淀池缺点： 当泥量增加时，若排泥不畅，易产生泛泥现象，出水水质恶化； 水流停留时间短，耐冲击负荷的能力较差； 斜板/斜管施工要求高，易变形、积泥，需用高压水定期冲刷； 上部易滋生大量藻类，影响运行及水质。
第二章水的物化处理方法
第二章 水的物化处理方法
三、离心分离
1、原理
含悬浮颗粒（或乳化油）的水在高速旋转 时，由于颗粒和水分子的质量不同，因此受到 的离心力大小也不同，质量比较大的颗粒被甩 到外围，质量小的油粒则留在内层。如果适当 安排颗粒（油粒）和水的不同出口，就可以使 颗粒物质与水分离，水质得到净化。这种借助 离心力分离水中悬浮颗粒的方法称为离心分离 法。
第二章 水的物化处理方法
② 竖 流 式 沉 砂 池
结 构 较 复 杂 处 理 能 力 小
竖流式沉砂池
出口
第二章 水的物化处理方法
③曝气式沉砂池
曝气沉砂池是一长形渠道，沿渠壁一侧的整个长度方 向，距池底60-90cm处安设曝气装置，在其下部设集砂斗， 池底有i=0.1-0.5的坡度，以保证砂粒滑入。由于曝气作用， 废水中有机颗粒经常处于悬浮状态，砂粒互相摩擦并承受 曝气的剪切力，砂粒上附着的有机污染物能够去除，有利 于取得较为纯净的砂粒。 在旋流的离心力作用下，这些密 度较大的砂粒被甩向外部沉入集砂槽，而密度较小的有机 物随水流向前流动被带到下一处理单元。另外，在水中曝 气可脱臭，改善水质，有利于后续处理，还可起到预曝气 作用。 普通沉砂池截留的沉砂中夹杂有15%的有机物，使沉砂 的后续处理难度增加，采用曝气沉砂池，可在一定程度上 克服此缺点。
Q q0 A
q0表面负荷：单位沉淀池表面积在单位时间内处理的水量，数值上等于u0 通过静置沉淀实验，根据要求达到的沉淀效率，求出应去除的最小颗粒的沉速u0后， 即可得到q0
v
实际取值：
1 1 q( ~ )u0 1.25 1.75
格栅倾角：50~60°
液面落差：10~15 cm
后处理：填埋、堆肥、焚烧等
第二章 水的物化处理方法
第二章水的物理化学处理方法0309
2.重力分离法：沉砂池、沉淀池、隔油池与气浮池。
3.离心分离法：离心机与漩流分离器。
2.1 隔栅与筛网
• 一、隔栅
作用：拦截污水中粗大悬浮或漂浮状态污染物， 保护后续处理设施 安装位置：格栅设在污水处理厂中所有处理构筑 物之前，或设在泵站之前。 去除对象：用以截留废水中粗大的悬浮物和漂浮 物，以免堵塞水泵及处理构筑物的管道。 结构形式：平面格栅和曲面格栅
2、折流式调节池
• 3、线内水量调节池
4、强制式调节池
三、调节池的设计计算
调节池的容积 调节池的容积主要根据废水流量、浓度变化及均和程度 决定。 设计时应考虑几种情况： ①水质变化不大，仅调节水量的调节池; ②水质和流量变化均不规则变化。 当无流量变化资料时，调节池可按平均时流量的6-8小 时计算。（停留时间6-8小时）
沉淀处理应用的位置
用于废水的预处理－沉砂池
用于污水进入生物处理构筑物前的初步处理 －初次沉淀池 用于生物处理后的固液分离－二次沉淀池 用于污泥处理阶段的污泥浓缩－污泥浓缩池
一、沉淀基本理论
1、沉淀类型
（1）自由沉淀：离散颗粒、沉速不变
（沉砂池、初沉池前期）
（2）絮凝沉淀：絮凝性颗粒，沉速增加（初沉 池后期、二沉池前期、给水混凝沉淀）
• 1、隔栅的类型及应用
（1）人工清渣的隔栅
一般采用直栅条平行焊制而成，栅条间距 20~40mm，安装倾角45~60度，隔栅间应设 置操作平台。
• （2）机械清渣的隔栅SCLLX\移动伸缩臂式 格栅除污机.
• 下图为用于预处理的HUBER ROTAMAT 隔栅，废水从固定栅鼓内流出鼓外时，超 过缝宽的悬浮物被截留，刮刀将悬浮物刮 到渣槽，由螺旋推进器卸走，形成干渣运 走
第二章水的物理化学处理法1
第二章水的物理化学处理法1水的物理化学处理法第二节水中悬浮物质和胶体物质的去除沉淀混凝澄清过滤气浮水的物理化学处理法一、沉淀沉淀是利用水中悬浮物质与水的密度差进行分离的基本方法。
当悬浮物的密度大于水时，的基本方法。
当悬浮物的密度大于水时，在重力作用下，悬浮物下沉形成沉淀物；当悬浮物的密度小用下，悬浮物下沉形成沉淀物；于水时，则上浮至水面形成浮渣( 于水时，则上浮至水面形成浮渣(油)。
通过收集沉淀物和浮渣使水体得到净化。
沉淀物和浮渣使水体得到净化。
水的物理化学处理法(一)沉淀理论基础颗粒参数自由沉降沉降类型不变，离不变，散状态下沉速度不受干扰产生条件初沉池初期沉淀初沉池中期沉淀和二沉初期絮凝沉降尺寸质量渐大渐大不变，拥挤沉降不变，颗粒相界面沉速二沉池后期对位置不变压缩沉降不变，不变，颗粒挤压沉速加上重力挤压污泥浓缩池水的物理化学处理法水的物理化学处理法(1)自由沉降牛顿提出：牛顿提出：落入静止流体中的颗粒会进行加速运动，运动，直到作用于颗粒上的摩擦阻力与颗粒的牵引力相等为止，这时颗粒作匀速运动。
牵引力相等为止，这时颗粒作匀速运动。
浮力f 浮力 b 浮力阻力f 阻力 d重力f 重力g 合力f 合力n= fg -fb =(ρs- ρ )gVs重力阻力f 阻力d= CdρAs u2/2水的物理化学处理法Stokes Formulag u= (ρs ρ)d 2 18:水的动力粘度，Pa s d : 颗粒直径，mρ S : 颗粒密度，kgm-3g:重力加速度，m s-2水的物理化学处理法对于雷诺数不同的水流环境，颗粒沉降情况差别很大，对于雷诺数不同的水流环境，颗粒沉降情况差别很大，必须通过沉降实验来确定水样的沉降性能。
水的物理化学处理法(2)絮凝沉降当悬浮物浓度约为50- 当悬浮物浓度约为- 500mg/L 时，在沉淀时过程中，颗粒与颗粒之间可能互相碰撞，过程中，颗粒与颗粒之间可能互相碰撞，产生凝聚作用，形成更大的絮凝体( 颗粒粒径与质量逐聚作用，形成更大的絮凝体( 渐加大) 沉淀速度随深度而不断加快。
第三章 水的物理化学处理法
当污水中含有重金属离子时，加入石灰，碱性增大 使水中重金属离子积大于溶度积产生沉淀。
Fe + Ca(OH ) 2 →Fe(OH ) 2 + Ca 2+
2+
Pb 2+ + Ca(OH ) 2 →Pb(OH ) 2 + Ca 2+
投药中和法的工艺流程
投药中和法的工艺过程主要包括： 废水的预处理；中和药剂的制合与投配、混合与反应；中和 产物的分离；泥渣的处理与利用。 废水的预处理包括悬浮杂质的澄清，水质及水量的均和。前 者可以减少投药量，后者可以创造稳定的处理条件。
一、滤料的选择
滤料的选择和中和产物的溶解度有密切的关系。滤料的中和反应 发生在颗粒表面上，如果中和产物的溶解度很小，就在滤料颗粒表 面形成不溶性的硬壳，阻止中和反应的继续进行，使中和处理失败。 中和后形成的盐具有不同的溶解度，其顺序大致为：
• 中和处理硝酸、盐酸时，滤料选用石灰石，大理石或白云石 都行； • 中和处理碳酸时，含钙或镁的中和剂都不行，不宜采用过滤 中和法； • 中和硫酸时，最好选用含镁的中和滤料(白云石)。
二、中和剂
3、选择中和剂的标准： （1）反应速率； （2）污泥产量和污泥处理方法； （3）加药和储存安全方便； （4）化学进料和存放总设备的总费用； （5）副反应的发生：盐的溶解、水沟产生和热； （6）加药过量； （7）中和剂选取的粒径大小是否会阻塞滤床等等；
三、中和设备
中和设备有集水井、混合槽、连续流中和池以及间 歇式中和池。
独流减河王稳庄段堤北侧的巨大黄色污水河
唐津高速下西兰坨村农田边上的污水沟
王稳庄村里上百亩污水塘，蓄满强酸性黑色污水
小金庄村一家无名小五金厂正向八路河内排放强酸性污水
第二章 水的物理化学处理方法ppt课件
Re（雷诺数）= ρl ·u ·d/ μ 带入式中，整理得自由颗粒在静水中的运动公式 （亦称斯托克斯定律）：
u1SLgd2 18
式中:μ——水的动力黏度。
斯托克斯定律:
u 1 SL gd2 18
由上式可知，颗粒沉降速度us与下述因素有关：
当ρs大于ρL时，ρs-ρL为正值，颗粒以us下沉； 当ρs与ρL相等时，u=0，颗粒在水中呈悬浮状态，
需单独设排泥管各自排泥， 及地质较差的地区；
力较强；
操作工作量大，采用机械
排泥，机件设备和驱动件 2. 适用于大、中、小
水面的颗粒不能沉到池底
，会随水流出，如左下图
中轨迹xy″所示；而当其
位于水面下的某一位置时
，它可以沉到池底而被去
除，如图中轨迹x′y所示
。
说明对于沉速u小于指定颗 粒沉速u0的颗粒，有一部
. 分会沉到池底被去除。
上页图的运动迹线中的相似三角形存在着如下的关系：
v/u0 L/H
vu0(L/H)
将上式带入式中 v q v/A ' q v/H b 并简化后得出
8.核算最小流速vmin
式中:h’3 ——贮砂斗高度，m； S1，S2 ——贮砂斗上口和
下口的面积。
vmin qvmi/nn 1A min
式中:qvmin ——设计最小流量，
m3/s；
6.贮砂室的高度h3 设采用重力排砂，池底坡度i=
n1——最小流量时工作
的沉砂池数目;
6%，坡向砂斗，则
Amin ——最小流量时沉砂
式中：v——颗粒的水平分速；
vqv/A 'qv/H (b)
qv——进水流量； A′——沉淀区过水断面
第二章水的物化处理方法
第⼆章⽔的物化处理⽅法第⼆章⽔的物化处理⽅法第⼀节⽔中粗⼤颗粒污染物质的去除⽔处理的⽬的是利⽤物理的、化学的和⽣物学的⼀种或多种⽅法的联合，来去除⽔中的杂质。
将⽔中的杂质按其颗粒的⼤⼩可分为：悬浮物质和胶体物质，以及溶解性物质。
图1-19 按颗粒尺⼨进⾏物质分类在⽔处理过程中不同的杂质有不同的主要的处理⽅法，如⽔中溶解性的⾦属离⼦常采⽤离⼦交换、电渗析等，溶解性的有机物质常采⽤⽣化⽅法，⽽悬浮和胶体物质则选⽤混凝或沉淀等物化⽅法。
正因为此，我们要将其中⼀类较为特殊的杂质——粗⼤颗粒物质从悬浮物质中分离出来。
粗⼤颗粒物质：包括砂砾、⼩卵⽯、砾⽯、树枝、茶叶、碎布、垃圾等，粒径⼤⼩在0.1或1mm以上，它们通过挟带进⼊⽔流。
（思考：有哪些处理⽅法？）主要是物理处理法，如筛滤截留、重⼒沉降和离⼼分离等。
相应的处理设备有格栅、筛⽹、微滤机、沉砂池、离⼼机和旋流分离器等。
下⾯将分别介绍各种分离设备的⼯作原理，结构特点及优缺点等相关内容。
⼀、格栅、筛⽹、微滤机格栅和筛⽹是处理⼚的第⼀个处理单元，通常设置在处理⼚各种处理构筑物（泵站集⽔井、沉砂池、沉淀池、取⽔⼝进⽔端部）之前。
它们的主要作⽤是去除⽔中的粗⼤悬浮物、保证处理⼚的机械设施（特别是泵）正常运⾏并防⽌管道阻塞。
1、格栅格栅⽤于去除可能堵塞⽔泵机组及管道闸门的较粗⼤悬浮物，并保证后续处理设施能正常运⾏。
格栅由⼀组（或多组）相平⾏的⾦属栅条与框架组成，栅条间形成缝隙（缝隙宽度应参考后续处理设备的要求，⽔泵站前2～150mm；沉砂/沉淀池前15～30mm，缝隙宽度和⽔质决定截留效率）。
格栅常倾斜安装在进⽔的渠道或进⽔泵站集⽔井的进⼝处，倾⾓：50～60o⽔流速度：0.6~1.0m/s；液⾯落差：10～15cm（防⽌壅⽔）；溢流通道（与主道并联）；清除⽅法：⼈⼯、机械；后处理：填埋、堆肥、焚烧等。
2、筛⽹筛⽹主要⽤于去除⽔中纤维、纸浆、藻类等较⼩杂物，去除效果相当于初次沉淀池。
第8章 水的物理化学方法治理
按沉降污泥与水的运动方向的不同， 斜板（管）沉淀池分为异向流、同向 流和横向流三种，
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四、过滤法
（一） （二） （三） （四） （五） 过滤的含义和分类 深层过滤的基本过程 过滤理论 滤池类型与结构 其它滤池
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（一）过滤的含义和分类
• 概念：过滤是使含悬浮物的废水流过具 有一定孔隙率的过滤介质，水中的悬浮 物被截留在介质表面或内部而除去。 • 根据所采用的过滤介质不同，可将过滤 分为两大类：
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按形状
（二）筛网
• 筛网孔的形状和大小与格栅不同，最常 用的使用金属丝编织成的方孔筛网。作 用是除去细小的悬浮物。
振动筛网 (vibration screen) 水力筛网 (hydraulic screen)
分类
转鼓式筛网 (drum screen) 转盘式筛网 (disc screen)
微滤机 (micro filtration)
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第二节 沉淀法
• • • • • • （一） 概述 （二） 沉淀理论 （三） 沉降试验 （四） 沉砂池 （五） 沉淀池 （六） 沉淀池的强化与改进
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1 概述
• 1. 沉淀类型 • 根据废水中可沉降物质颗粒的大小、凝聚性能 的强弱及其浓度的高低，按观察到的现象可把 沉淀可分为四种类型： • 自由沉淀（discrete settling） • 絮凝沉淀（flocculent settling） • 区 域 沉 淀 （ 成 层 沉 淀 、 拥 挤 沉 淀 ） (zone settling, group settling, hindered settling) • 压缩沉淀（compression settling）
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（三）过滤理论
第九章水的化学物理处理
第九章水的化学物理处理一、概述：气浮法使通过某种方式产生大量的微气泡，使其雨废水中密度接近于水的悬浮固体颗粒粘附，形成密度笑于水的气浮体，在浮力的作用下，上浮水面形成浮渣而刮除，从而达到去除水水中悬浮微粒的方法。
去除对象：废水中密度接近于1的悬浮微粒（无法自然沉淀也无法自然上浮）。
二、气浮的理论基础1、水中微粒于气泡粘附条件：在水，气、粒三相混合系中，不通介质的相表面上都因受力不均衡而存在界面张力，用ζ表示气泡于颗粒一旦接触，由于界面张力会产生表面吸附作用，三相间的吸附界面构成的交界线称微润湿周边微便于讨论，现将水、气、粒三相分别以1、2、3表示。
通过润湿周边作水、气、粒界面张力ζ1、3作用线，水界面张力ζ1、2作用线,二作用线的交角为润湿接触角（θ）。
θ>90o称为疏水性颗粒，易于微气泡粘附；θ>90o称为亲水性颗粒，不易于微气泡粘附。
由物化热力学可知：界面能等于张力于界面表面积的乘积。
W=ζ.S当颗粒与气泡粘附时：颗粒单位面积界面能为ζ1.3，气泡为ζ1、2其单位表面积界面能为：W1=ζ1.3，+ζ1、2当颗粒于气泡粘附后：界面能减少。
此时粘附面上单位表面积的界面能为W2=ζ2.3故界面能的减少值为△W= W1- W2=，+ζ1、2-ζ2.3 （1）W值越大，推动力越大，易于粘附，并进行气浮处理，反之相反，平衡状态时：三相界面张力之间关系为ζ1.3=ζ1、2.cos(180o-θ)+ ζ2.3（2）将（2）代入（1）式，整理得：△W=ζ1、2((cosθ)由式可知：θ0o cosθ 1 则△w0 不易粘附，不能用气浮处理；θ180o cosθ-1 则△W最大，易于粘附，宜于采用气浮处理。
2、气泡于泡沫稳定性：（1）同体积大气泡分散城细小得气泡，其表面积大雨气泡得表面积，增大气泡于颗粒得碰撞粘附得机会，另大气泡上升产生剧烈搅动，不利于粘附，故微气泡有利于气浮，气泡直径小于100um最好。