给水处理培训教材

一、水中胶体稳定性
（一） 胶体的基本性质-胶体的特性 （1）颗粒尺寸很小，比表面积大 （2）稳定而不沉淀 （3）使水产生混浊 （4）胶体表面带电，有电泳现象
（二） 胶体结构 具有双电层结构
扩散层 吸附层
（三）胶体的稳定性
1.动力学稳定 （1）布朗运动
2.聚集稳定
（2）静电斥力 （3）水化膜作用
du
m dt
F1 F2
u——颗粒下沉速度； m——颗粒质量；
t——时间。
（一）颗粒在水中的重力为：
F1=1/6 d3（ p- l） g
（二）颗粒受到的阻力为： 与颗粒在运动方向上的投影
p ——颗粒的密度； d—颗粒直径； 1——水的密度。
面积A及动压1/2lu2有关。
u2 F2 CD A1 2
7.工业用水水质标准 8.其它标准
第三节 处理方法
除浊度和悬浮物: 澄清过滤 除铁锰: 接触氧化 除有机物: 化学氧化、生物氧化、吸附 软化除盐: 离子交换、反渗透 降水温：冷却 循环冷却水稳定处理：阻垢、防腐、杀菌
饮用水常规处理工艺
第二章 混 凝
第一节 混凝机理
一、水中胶体稳定性 二、 硫酸铝在水中的化学反应 三、 混凝机理
第三节 混凝动力学
1.异向絮凝 2.同向絮凝 3.混凝控制指标
3.混凝控制指标
（1）混合
脱稳颗粒碰撞的动力：布朗运动 作用和目的：药剂快速、均匀地与水混合 要求：快速剧烈 控制指标：时间10-30s，≯2min。
G值700-1000/s。
（2）絮凝
絮体碰撞的动力：机械搅拌或水力搅拌 作用和目的：使脱稳胶体碰撞聚集 要求：有一定强度，但不能过大。 控制指标：G值20-70/s。平均GT值104-105。
二、助凝剂
助凝剂：凡能提高或改善混凝剂作用效果的化学 药剂可称为助凝剂。助凝剂可以参加混凝，也可 不参加混凝。广义上可分为以下几类： ①酸碱类：调整水的pH，如石灰、硫酸等； ②加大矾花的粒度和结实性：如活化硅酸（SiO2 nH2O）、骨胶、高分子絮凝剂； ③氧化剂类：破坏干扰混凝的物质，如有机物。 如投加Cl2、O3等。
CD——阻力系数 A—颗粒在运动方向垂直
面上的投影面积
沉速基本公式
颗粒下沉时，起始沉速为零，故以加 速度下沉，随着u增加，阻力也相应增加， 很快颗粒即等速下沉。du/dt=0
劣Ⅴ类 28%
Ⅰ类 3%
Ⅱ类 18%
Ⅴ类 10%
Ⅳ类 22%
Ⅲ类 19%
2006年
1998年
第二节 标准与规范
1.《生活饮用水卫生标准》GB5749-2006 共106项指标
2.《二次供水设施卫生规范》 GB17051-1997
3.《生活饮用水水源水质标准》 CJ 3020-93
4.《地表水环境质量标准》GB3838-2002 5.《地下水质量标准》GB/T 14848-93 6.《室外给水设计规范》GB50013-2006
第一章 给水处理概论
第一节 水源水质与健康
水中杂质分类
杂质 溶解物 （低分子、离子）
胶体
悬浮物
颗粒 尺寸
分辨 工具
水的 外观
0.1nm 1nm 10nm 100nm 1μ 10μ 100μ 1mm
电子 显微镜
超 显微镜
显微镜
肉眼
透明
浑浊
浑浊
水中杂质来源
自然过程：水在自然循环过程中的溶解作用
污水 人为因素：污染 废气
二、在沉淀池中的沉淀 1.非凝聚性颗粒的沉淀 2.凝聚性颗粒的沉淀（絮凝沉淀）
第一节 悬浮颗粒在静水中沉淀 1.悬浮颗粒在静水中的自由沉淀 2.悬浮颗粒在静水中的拥挤沉淀
1.悬浮颗粒在静水中的自由沉淀
以球型颗粒为例，在水中作沉降运动时将受重力、浮力、摩 擦阻力三种力的作用。颗粒下沉的速度可得自牛顿第二定律：
固体垃圾
水中物质与人体健康
人体需要的主要元素（11种）：
碳、氧、氮、氢、钙、硫、磷、钠、 钾、氯、镁
人体需要微量元素：
铁、碘、铜、锰、锌、钴、铬、硒、钼、 氟、硅、锡、矾、镍、溴、铝、硼等17种
水源污染
一、污染物质
有机物 重金属 生物污染
二、污染来源
工业 农业 生活 其它
2006年与1998年河流污染对比
（改性壳聚糖（VCG））
（3）微 生 物高分子混凝剂
3、复合型絮凝剂
（1） 无 机 一无机复合型
（2） 无 机 一有机复合型
聚合氯化铝铁(PAFC)、聚合硫酸铝铁(PA FS)、 聚合硅酸氯化铝铁(PSAF)、聚合硅酸硫酸铝(PASS)、 聚硫氯化铝(PACS)、聚磷酸氯化铝(PPAC)、 聚硅氯化铝(PASC)、 聚硅硫酸铁(PSFS)、聚合氯化硫酸铁(PFCS)、 聚合磷硫酸铁(PFPS)、聚合硫酸氯化铝铁(PAFCS)、 聚合硫基硅酸铝铁( PAFSSC)、 硅钙复合型聚合氯化铝铁(SCPAFC)、 钙型聚合氯化铝硅复合混凝剂(SCPAC）
时间10-30min。
第四节 影响混凝效果主要因素
1.水温的影响 2.水的pH值和碱度的影响 3.水中悬浮物浓度与性质的影响
3.水中悬浮物浓度与性质的影响
混合时胶体颗粒的碰撞速率
N0
4 n2d 3G 3
絮凝时絮体颗粒的碰撞速率
层流条件导出的公式
N0
8 3
KTn 2
紊流条件导出的公式
N0
8 15
一、混凝剂
有机混凝剂
无机混凝剂
复合混凝剂
1.无机混凝剂
硫酸铝
明矾
聚合氯化铝(PAC)
三氯化铁
硫酸亚铁
聚合硫酸铁（PFS）
聚合氯化铁（PFC）
2、有机型混凝剂
（1）合 成 高分子混凝剂
聚丙烯酰胺 分子量在150-800万
（2) 天 然 高 分 子混凝剂
淀粉类 半乳甘露聚糖类 纤维素衍生物类 微生物多糖类 动物骨胶类等
n2d 3
第五节 混凝剂的配制和投加
PAM低位投加系统
第六节 混合和絮凝设施 栅条网格絮凝池
静态混合器
隔板絮凝池
混 凝
第ຫໍສະໝຸດ Baidu章 沉淀和澄清
第一节 悬浮颗粒在静水中的沉淀 第二节 平流沉淀池 第三节 斜板斜管沉淀池 第四节 澄清池
沉淀类型
一、在静水中的沉淀 1.自由沉淀 2.拥挤沉淀 3.压缩沉淀 4.絮凝沉淀
胶体间的静电斥力 与聚集稳定
排斥能峰
吸引 排斥
吸引
二、 硫酸铝在水中的化学反应
1. 水解反应：释放H+，增加OH-。 水的pH值有降低趋势
2. 缩聚反应：形成多核聚合物
三、 混凝机理
1.压缩双电层机理 2.吸附电中和机理 3.吸附架桥机理 4.沉淀物的网捕和卷扫机理
第二节 混凝剂和助凝剂
第二节 混凝剂和助凝剂