城市给水处理

水质工程学
土建学院市政工程系
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第二篇 城市给水处理
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章
城市给水处理概论 混凝 沉淀 过滤 消毒 地下水除铁除锰 给水厂设计
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第一章 给水处理概论
第一节 给水水质指标 第二节 水质标准 第三节 给水处理的基本方法与基本工艺
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第一节 给水水质指标
2.水解规律
1）PH值较低时，水解产物以单体或中小型聚合物为主；pH值较高时，以 大型或氢氧化铝为主。
2）各组成含量与混凝剂的种类及浓度有关。 3）其水解物种的分布与混凝剂机理密切相关。
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三、混凝机理
1.电性中和：
通过投加电解质来降低或消除颗粒的动电位，从而压缩双电层的方法。
2.吸附架桥：
水中高分子物质通过某长链吸附胶体，起到胶体之间相互结合的桥梁结构。
2.去除、调整水中溶解（无机）离子、溶解气体的处理方法： 石灰软化、离子交换、地下水除铁除锰、氧化还原、化学沉淀、 膜分离（反渗透、纳滤、电渗析、浓差渗析）、吹脱、曝气等。
3.去除有机物的处理方法：粉状活性炭吸附、原水曝气、生物 预处理、臭氧预氧化、预氯化、生物活性炭、大孔树脂吸附等。
4.消毒方法：氯气、二氧化氯、臭氧、紫外线、电化学、加热 等。
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第二节 水质标准
一、生活饮用水标准
参看《生活饮用水卫生标准》、《生活饮用水水质卫生规 范》
二、工业用水水质标准
参看各工业用水水质标准
三、其它重要水质标准
《地表水环境质量标准》、《饮用净水水质标准》等
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第三节 给水处理的基本方法与基本工艺
一、给水处理的基本方法
1.胶体颗粒和悬浮颗粒的处理方法：混凝、沉淀、澄清、气浮、 过滤、筛滤、膜分离（微滤、超滤）、沉砂、离心分离。
3.网捕或卷扫作用：
当金属盐投量很大而形成大量氢氧化物沉淀时，可以网捕或卷扫水中胶粒， 并使之发生沉淀。
4.胶体的再稳定现象：
对于无机盐，投量过大会导致胶体表面带上反电荷，从而发生再稳定现象； 对于高分子物质而言，投量过大会导致胶体被长链包裹，从而发生胶体保护现象。
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第二节 混凝剂和助凝剂
一、无机混凝剂
水质是指水与水中杂质共同表现的综合特性。水质指标表示水中特定杂 质的种类和数量，是判断水质好坏、污染程度的具体衡量尺度。
一、物理指标
主要有水温、浊度、臭和味、色度、悬浮物、电导率、氧化还原电位等， 其中较为重要的指标是：
1.浊度：
表示水中含有胶体状态（较小颗粒的悬浮物）的杂质，引起水的浑浊 的程度。
当原水含沙量高时，宜采用预沉措施。
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第二章 混凝
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节
混凝基本理论 混凝剂和助凝剂 混凝动力学 影响混凝效果主要因素 混凝剂的配制和投加 絮凝反应池
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第一节 混凝基本理论
一、胶体及其稳定性
1. 胶体： 水中粒径大小在1～100nm之间的颗粒
1）胶体颗粒尺寸很小 2）稳定而不沉淀 3）使水产生浑浊 4）胶体颗粒表面带电
能相互聚集的特性。
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3.胶体的稳定与凝聚
1）胶体的双电层结构 带电荷的胶核表面与扩散于溶液中的异种电荷离子（反离子）正好电性中和，
构成双电层结构。 一部分反离子被紧密吸引在胶核颗粒的表面附近，可以随微粒移动，这一层
称为吸附层。 另一部分反离子由于热运动和溶剂化作用向外扩散，构成扩散层。
3.三氯化铁 FeCl3
适用的PH值范围较宽，形成的絮体比使用铝盐形成的絮体结构更密实，但 溶液的腐蚀性很强，出水的色度比铝盐高。
4.聚合硫酸铁 [Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m
形成的絮体密实，适应低温低浊水的处理，药剂用量少，腐蚀性远比三氯 化铁小，适用水体的PH范围宽。
2）胶体不凝聚的原因 a.排斥势能峰的高低 b.水化膜的厚度 胶体的稳定性关键在于聚集稳定性，而聚集稳定性取决于胶体颗粒表面的动
电位即电位。 向胶体中加入电解质，降低胶体颗粒的电动电位，能使胶体脱稳凝聚。
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二、金属盐水解规律
1.以铝盐为例，其水解产物分为以下几类：
1）单体形态 2）中小型聚合物形态 3）大型聚合物形态 4）氢氧化铝沉淀
3.有机污染物的综合指标
反映水中有机物含量的综合指标：耗氧量（OC或CODMn，又称高锰酸钾指 数）、化学需氧量（COD）、生化需氧量（BOD5）、总有机碳（TOC）等。
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三、微生物指标
常用的水中微生物指标菌测定项目有：细菌总数、总大肠菌 群、粪大肠菌等
四、放射性指标
饮用水的放射性指标测试项目是：总放射性、总放射性。
2. 胶体的稳定性：胶体粒子在水中长期保持分散悬浮状态的特 性
胶体稳定性分为“动力学稳定”和“聚集稳定”。
1）动力学稳定
由于胶体粒子很小，布朗运动剧烈，本身质量小而所受重力作用小，布朗 运动足以抵抗重力影响，故而能长期悬浮于水中，称动力学稳定。
2）聚集稳定性
胶体粒子之间因表面同性电荷相斥或水化膜的阻碍作用大于布朗作用而不
2.悬浮物：
指总不可滤残杂，为水样中0.45m滤膜截留物质的质量。
3.臭和味：
味。
由原水、水处理或输水过程中微生物污染和化学污染引起的异臭和异
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二、化学指标
1.杂质或污染物质的单项指标
水中化学物质的各单项质量浓度指标，如：铁、锰、硫酸盐、氯化物、砷、 镉、铬等等。
2.无机特性的综合指标
反映水的无机特性的一些常用指标：PH、碱度、酸度、硬度、溶解性总固 体、总含盐量等。
5.冷却方法
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二、给水处理的基本工艺
以地表水为水源的饮用水常规处理工艺：
预加氯 混凝剂
氯
原水
混凝 沉淀 过滤
管网
清水池ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
以地下水为水源的自来水厂工艺
氯 清水池
井水
管网
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净水设计总体原则
沉淀池和澄清池的个数或能够单独排空的分隔 数不宜少于两个。
经过混凝沉淀或澄清处理的水，在进入滤池前 浊度一般不超过10度。
1.硫酸铝 Al2(SO4)3
使用灵活，多以液态为主，但其水解反应为吸热反应，处理低温水时效果 不佳，与新型混凝剂相比，有效含量和利用率都不高。
2.聚合氯化铝 [Al2(OH)nCl6-n ]m
以各种聚合物和氢氧化铝的形式直接存在与水体中，不再出现水解过程， 对PH值的适应性更强；在其它相同条件下，投加量较少，处理效果更佳。