水的物理化学处理方法
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是指通过物理和化学方法来去除水中的杂质、改善水的质量。
常见的水的物理化学处理方法包括：
1. 混凝：混凝是指将水中悬浮的颗粒物聚集在一起形成较大的颗粒，以便于后续的沉淀或过滤。
混凝通常使用化学混凝剂，如铁盐、铝盐或聚合氯化铝等，使颗粒物之间产生静电吸引力，从而使其凝聚成团。
2. 凝聚：凝聚是指利用颗粒物之间的物理作用力使其聚集成较大的聚团，以便于后续的沉淀或过滤。
常见的凝聚方法有板框过滤、离心沉淀和静态沉淀等。
3. 溶解气体的除气：通过加热、增加气体接触面积或降低水压等方式，利用溶解度的差异，将水中的气体除去。
4. 活性炭吸附：活性炭是一种对有机物有较强吸附能力的吸附剂。
将水通过活性炭层，可以将水中的有机物、异味物质等吸附在活性炭表面，从而提高水的纯净度。
5. 水中的杂质通过化学反应转化或沉淀，如pH调节、氧化还原反应、络合反应等。
6. 过滤：通过过滤杂质颗粒物的方法来净化水质，常见的过滤材料有石英砂、
陶瓷、活性炭、滤纸等。
这些处理原理可以根据水质的不同进行组合应用，以提高水的质量。
常见的物理化学水处理方法
常见的物理化学水处理方法水是生命之源，无论是工业生产还是日常生活中，水的质量都是至关重要的。
为了保证水的质量，我们常常需要进行水处理。
水处理是通过物理和化学方法来改善水的质量，使其达到特定的要求。
下面将介绍一些常见的物理化学水处理方法。
1. 沉淀法沉淀法是一种常见的物理水处理方法，通过加入化学药剂使悬浮在水中的颗粒物质形成团聚并沉淀下来。
这种方法主要用于去除悬浮物、浑浊物和悬浮菌等杂质。
常用的沉淀剂包括铁盐、铝盐和钙盐等。
沉淀法处理后的水质明显改善，适用于处理饮用水、污水和工业废水等。
2. 过滤法过滤法是一种常见的物理水处理方法，通过过滤介质将水中的固体颗粒、悬浮物和胶体等杂质截留下来。
常用的过滤介质有砂子、石英砂、活性炭和陶瓷等。
过滤法可以有效去除水中的悬浮物、胶体、微生物和有机物等，适用于处理饮用水、游泳池水和工业废水等。
3. 吸附法吸附法是一种常见的物理化学水处理方法，通过吸附剂吸附水中的有机物、重金属离子和溶解性无机盐等。
常用的吸附剂有活性炭、离子交换树脂和吸附树脂等。
吸附法可以有效去除水中的有害物质和异味物质，适用于处理饮用水、游泳池水和工业废水等。
4. 气浮法气浮法是一种常见的物理水处理方法，通过将空气或气体注入水中，利用气泡与悬浮物质和胶体颗粒发生附着和升浮作用，从而实现固液分离。
气浮法主要用于去除水中的悬浮物、胶体物质和油脂等。
常见的气浮设备有气浮池和气浮机等。
气浮法处理后的水质清澈透明，适用于处理污水和工业废水等。
5. 氧化法氧化法是一种常见的化学水处理方法，通过加入氧化剂使水中的有机物和无机物发生氧化反应，从而降解和去除有害物质。
常用的氧化剂包括氯气、臭氧、次氯酸钠和高锰酸钾等。
氧化法可以有效去除水中的有机物和微污染物，适用于处理饮用水和工业废水等。
6. 加热蒸发法加热蒸发法是一种常见的物理水处理方法，通过加热水使其蒸发，从而实现水的浓缩和去除。
加热蒸发法主要用于处理含有大量溶解性固体的水，如海水和盐湖水等。
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。
水厂常规处理工艺
水厂常规处理工艺，也称为物理化学处理工艺，是用于去除原水中悬浮物、微生物和其他有害物质的常用技术。
这些工艺主要包括以下步骤：
1. 预沉池（可选）：
- 在某些情况下，特别是当原水中含沙量较高时，可能需要在进入主要处理设施之前先进行预沉淀以减少砂石等颗粒物。
2. 混凝：
- 添加一种或多种混凝剂（如铁盐、铝盐等），使悬浮固体和胶体粒子聚集在一起形成较大的絮状物。
3. 沉淀：
- 将经过混凝的水引入沉淀池，让絮状物有足够的时间沉淀下来。
4. 过滤：
- 沉淀后的水通过多层滤料（如石英砂、无烟煤等）组成的滤床，进一步去除剩余的悬浮固体和小颗粒。
5. 消毒：
- 使用消毒剂（如氯气、二氧化氯、臭氧等）杀死或抑制水中的病原微生物，确保水质的安全性。
6. 澄清：
- 对于含有大量悬浮固体的水源，可以采用澄清池代替沉淀池来加速沉淀过程。
7. 深度处理（可选）：
- 如果需要更高的水质标准，还可以添加额外的处理步骤，如活性炭吸附、超滤、反渗透等。
每个步骤都是为了提高饮用水的质量，并确保其符合国家规定的安全标准。
根据原水的特性以及最终用水要求的不同，水厂可能会选择不同的处理工艺组合。
物理化学处理方法
物理化学处理方法
一。
1.1 先说吸附法，这就好比海绵吸水，把那些有害的物质紧紧吸住。
活性炭就是个常见的“吸附能手”，它的微孔结构就像一个个小房子，专门收留污染物。
比如说，能把水里的有机物和异味分子都给“抓”进来，让水变得更干净、更清新。
1.2 离子交换法也很厉害。
它就像个“筛选器”，只让有用的离子通过，把不需要的离子给拦下来。
在水处理中，能把硬水中的钙镁离子给换掉，让水变软，洗衣服、洗澡都更舒服。
二。
2.1 化学沉淀法也有它的妙处。
往水里加些化学试剂，让污染物变成沉淀，乖乖沉到水底。
比如说，处理含重金属的废水，加些合适的试剂，重金属就沉淀下来，水就变安全啦。
2.2 氧化还原法也不能少。
它就像一场激烈的战斗，把有害的物质氧化或者还原成无害的。
像处理含有机污染物的废水，通过氧化，把有机物分解掉，让水恢复清澈。
2.3 膜分离技术更是高科技。
这就像是给物质过筛子，只让小分子通过，大分子被拦住。
在海水淡化、污水处理等方面都大显身手，能把脏东西挡在膜外，得到纯净的水。
三。
3.1 光催化氧化法也是个新手段。
利用光能来激发催化剂，产生强氧化性的物质，把污染物消灭掉。
就好像给污染物来了一场“光的审判”，让它们无处可逃。
3.2 电渗析法也有独特之处。
通过电场的作用，让离子选择性地透过膜，实现分离和提纯。
这就像是给离子们来了一场“定向运动”，各归各位。
《环境工程学》第二章 水的物理化学处理方法 (2)
（二）水力循环澄清池
主要组成部分：
• 喷嘴 • 混合室 • 喉管 • 第一反应室
• 第二反应室 • 集水槽 • 污泥斗
优点：无需机械搅拌设备，运行管 理较方便；锥底角度大，排泥效果 好。
缺点：反应时间短，运行不够稳定， 不能适应于大水量。
（三）悬浮澄清池
（四）脉冲澄清池
先充水后排空
四、过滤 P128
浮颗粒，使其随气泡浮升到水面，从而加以分离去除。 分离对象：疏水性细微固体或液体悬浮物质，如细沙、纤维、藻类 及乳化油滴等。
药剂浮选法：在废水中投加浮选药剂，选择性地将亲水性的
污染物变为疏水性物质，从而将其去除。 分离对象：亲水性固体悬浮物及重金属离子等。 浮选剂种类很多，如松香油、煤油产品、脂肪酸盐等表面活性剂等。 应根据被处理水的性质通过试验选择。
粒径较大的颗粒，以阻力截留为主——表面过滤； 细微悬浮物，以重力沉降和接触絮凝为主——深层过滤。
粒状介质的过滤机理：
1、阻力截留（筛滤作用）
由被截留的固体颗粒所构成的一层滤膜起主要的过滤作用； 悬浮物粒径越大，表层滤料和滤速越小，滤膜的截污能力越
强；
2、重力沉降
滤料层中众多的滤料表面提供了巨大的沉降面积，形成无数 小沉淀池；
侧视立面图 俯视平面图
三、澄清 P126
澄清池是同时完成混合、反应以及絮凝体与水的分离这三个过 程的一种专门设备。
• 澄清池中起到截留分离杂质颗粒作用的介质是呈悬浮状态的泥 渣；
• 微小絮体在运动过程中与相对巨大的悬浮泥渣接触碰撞后，被 吸附在泥渣颗粒表面而被迅速除去；
• 保持悬浮状态的、浓度稳定且均匀分布的泥渣区是决定澄清处 理效果的关键所在。
气浮法应用： 废水处理中用于洗煤水、石油、造纸、食品和电镀等工 业废水的处理； 给水处理中，常用来作为饮用水的前处理措施，如含藻 的湖水或水库水，低温低浊水等。
水的物理化学处理方法
悬浮颗粒与气泡的黏附性
悬浮颗粒与气 泡的黏附性取 决于水对该种 物质的润湿性。
水对各种物质 润湿性的大小 可用它们与水 的接触角来衡 量。
水对颗粒物质的润湿性
当0时，这种 物质不能气浮； <90° ，这种物 质附着不牢，易 于分离；当 180 °时，这 种物质易被气浮。
对于亲水性颗粒
缺点：
•耗电、维修
第三节 水中溶解物质的去除
水的软化和除盐 离子交换法 吸附法 膜分离技术
一、水的软化和除盐
（一）软化的基本方法 加热软化：不能去除非碳酸盐硬度，很少使用 药剂软化：加入石灰，纯碱，石膏等药剂，使 Ca2+，Mg2+等离子沉淀。但是会有少量不能沉淀， 有残余硬度。 离子交换：用离子交换剂，将Ca2+，Mg2+等离子 交换出来，比较彻底。 （二）除盐的基本方法 有蒸馏法，离子交换法，电渗析等。
1)离子交换剂的分类及组成
离子交换剂分为无机和有机两大类。 无机的离子交换剂有天然沸石和人工合成沸石。 沸石既可作阳离子交换剂，也能用作吸附剂。 有机的离子交换剂有磺化煤和各种离子交换树脂。 离子交换树脂是一类具有离子交换特性的有机高 分子聚合电解质，离子交换树脂的合成一般是先 制备母体，然后通过化学反应引入相应的离子交 换基团。 生成离子交换剂的树脂母体最常用苯乙烯聚合物
对于亲水性颗粒，若用气浮法进行分离，则 需要经过浮选剂处理，使颗粒表面转变为具有疏 水性而附着于气泡上。 在废水中投加浮选药剂，选择性地将亲水性 的污染物变为疏水性，从而能附着在气泡上，然 后一起浮升到水面而加以去除的又一种水处理方 法，称之为药剂浮选法。 浮选分离的对象是亲水性固体悬浮物及重金 属离子等。两者的理论基础是相同的，有时统称 为气浮法。
2蒋展鹏：环境工程学课件：第二章水的物化处理方法
≥0.1或1mm
筛滤截留
格栅 筛网 微滤机
重力沉降 沉砂池
离心分离
旋流分离器 离心机
第二章 水的物化处理方法
一、格栅、筛网和微滤机
1、格栅
主要用途：用于去除可能堵塞水泵机组及管道闸门的粗大悬 浮物，并保证后续处理设施能正常运行。
结构特点：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。（缝隙宽度和水质决定截留效率）
四、过滤
1、 过滤机理
阻力截留 重力沉降
水中悬浮物的粒径 表层滤料的最小粒径 过滤速度
滤料直径 过滤速度
接触絮凝
滤料直径（比表面积） 荷电量
单层滤池 双层滤池 多层滤池
重力式滤池 压力滤池
慢滤池 快滤池
普通快滤池 虹吸滤池 无阀滤池
第二章 水的物化处理方法
2、普通快滤池
第二章 水的物化处理方法
（1） 过滤工艺过程（过滤、反洗）
出水
取样栓 排泥
投药
电动机 投药
澄清水 泥浆池
二次混合及反应区 转动 叶轮
竖管
孔口 原水
浓缩斗
一次混合及反应区
回流区
罩
排泥及放空
机械加速澄清池
第二章 水的物化处理方法
（2） 常见澄清池
悬 浮 澄 清 池
泥渣悬浮层
强制 出水槽
反应罩
进水 穿孔管
排泥 泄水 穿孔管 穿孔管
检修人孔
第二章 水的物化处理方法
u1 u0 v
u1
h
t (1.5 ~ 2.0)t0
L
第二章 水的物化处理方法
q0
Q A
H
2、普通沉淀池
（1）类型
【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。
第二章习题--水的物理化学处理方法
第二章 水的物理化学处理方法2-1 自由沉淀、絮凝沉淀、拥挤沉淀与压缩沉淀各有什么特点？说明它们的内在区别和特点。
悬浮颗粒在水中的沉降，根据其浓度及特性，可分为四种基本类型：自由沉淀：颗粒在沉降过程中呈离散状态，其形状、尺寸、质量均不改变，下沉速度不受干扰。
絮凝沉淀：沉降过程中各颗粒之间相互粘结，其尺寸、质量会随深度增加而逐渐增大，沉速亦随深度而增加。
拥挤沉淀：颗粒在水中的浓度较大，颗粒间相互靠得很近，在下沉过程中彼此受到周围颗粒作用力的干扰，但颗粒间相对位置不变，作为一个整体而成层下降。
清水与浑水间形成明显的界面，沉降过程实际上就是该界面下沉过程。
压缩沉淀：颗粒在水中的浓度很高时会相互接触。
上层颗粒的重力作用可将下层颗粒间的水挤压出界面，使颗粒群被压缩。
2-2 水中颗粒的密度s =2.6 3/g cm ，粒径d=0.1 mm ，求它在水温10 ℃情况下的单颗粒沉降速度。
解：6.7×10-3m/s 。
2-3 非絮凝性悬浮颗粒在静止条件下的沉降数据列于表2-22中。
试确定理想式沉淀池过流率为1.8m 3/m 2h 时的悬浮颗粒去除率。
试验用的沉淀柱取样口离水面120cm 和240cm 。
ρ表示在时间t 时由各个取样口取出的水样中悬浮物的浓度，ρ0代表初始的悬浮物浓度。
2-4 生活污水悬浮物浓度300mg/L ，静置沉淀试验所得资料如表2-23所示。
求沉淀效率为65%时的颗粒截留速度。
2-5 污水性质及沉淀试验资料同习题2-4，污水流量1 000m 3/h ，试求：（1）采用平流式、竖流式、辐流式沉淀池所需的池数及澄清区的有效尺寸； （2）污泥的含水率为96%时的每日污泥容积。
解：以平流式沉淀池为例：6座池子，长24m ，宽5m ，有效水深1.8m 。
污泥的含水率为96%时的每日污泥容积19.5m 3。
2-6 已知平流式沉淀池的长度L=20m ，池宽B=4m ，池深 H=2m 。
今欲改装成斜板沉淀池，斜板水平间距10cm ，斜板长度l =1 m ，倾角60°。
第2章_水的处理方法概论
本章参考文献
[1]严煦世,范瑾初主编.给水工程.北京:中国建筑 工业出版社,1999,12:230~251. [2]张自杰,林荣忱,金儒霖主编.排水工程.北京:中 国建筑工业出版社,1996,6:44~47. [3]许保玖，安鼎年著.给水处理理论与设计.北 京:中国建筑工业出版社,1992,11:94~99.
2.3 水处理工艺流程
1.典型给水处理工艺流程 典型给水处理工艺流程 典型给水处理工艺 （1）常规处理工艺流程 ）
原水 混凝 沉淀 过滤 消毒 饮用水
图2－4 典型地表水处理流程
（2）预处理＋常规处理工艺 预处理＋ 预处理方法：粉末活性炭吸附法、 预处理方法：粉末活性炭吸附法、臭氧或高锰 酸氧化、生物氧化法等。 酸氧化、生物氧化法等。
第2章 水的处理方法概论 章
内蒙古工业大学市政系 刘宇红
2.1 主要单元处理方法
2.1.1 水的物理化学处理方法 混凝 沉淀和澄清 浮选 过滤 膜分离 吸附 离子交换 中和 氧化与还原
2.1.2 水的生物处理方法 好氧处理 厌氧处理
2.2 反应器的概念及其在水处理中的应用
一.反应器的概念 二.理想反应器分类及物料在反应器内的 流动模型 见图2 1,有完全混合间歇式反应器 见图2-1,有完全混合间歇式反应器 CMB型）、完全混合连续式反应器 （CMB型）、完全混合连续式反应器 CSTR型）、推流式反应器 PF型 推流式反应器（ （CSTR型）、推流式反应器（PF型） 三种。 三种。
例：
流量Q A的进口 浓度CAi 容积V A的浓度CA A的反应速率RA
图2-2 连续搅拌反应器
流量Q A的出口浓度CA
在进口流量Q和A的进口浓度CAi 的条件下，反应 Q A C 器内的浓度总是永远为CA ，而出口的浓度完全与反 应器内的浓度一样，也是CA。 列物料A的衡算方程：
水的物理化学处理法
或股流。设置整流装置。
2．沉淀区
如前所述，要降低沉淀池中水流的紊流性指标 Re数和提高水流的弗劳德数（Fr），必须设法减 少水力半径R，采用导流墙，对平流式沉淀池进 行纵向分格等，均可减小水力半径，改善水流条 件。
Re = vR/ Fr ＝v2/Rg
• 混凝是通过向废水中投加混凝剂(coagulant)，破 坏胶体的稳定性，使细小悬浮颗粒和胶体微粒聚集 (aggregation)成较粗大的颗粒而沉降与水分离，使 废水得到净化。
• 混凝包括凝聚和絮凝两个步骤。
（二）废水中胶体颗粒的稳定性及脱稳机理
1. 胶体的特点：
• 粒径小，一般直径为10-3－10-6mm； • 布朗运动，颗粒在废水中受水分子热运动的碰撞
（1）压缩双电层作用
胶粒与溶液主体之间胶粒剩余电荷的存在，所产 生的电位，称为ζ电位。ζ电位越高，胶粒也就越 稳定；若ζ电位越低或接近于零，易于相互接触 粘合而沉降。
当分散系中加入某种絮凝剂，使胶团ζ电位降低 或消除，胶粒相互聚集成絮体，各分散的絮体又 相互凝聚成大絮体而沉降。
（2）吸附电中和机理(electrical neutralization)
斜板（管）沉淀池的应用：
一般应用于给水处理厂和一些工业废水处理厂如选矿废水、 含油污水隔油池较多
二、混凝
☺ 混凝原理和用途 ☺ 废水中胶体颗粒的稳定性及脱稳机理 ☺ 混凝剂与助凝剂 ☺ 混凝的工艺过程 ☺ 投药方法及设备 ☺ 混合与反应 ☺ 影响混凝的因素
（一）混凝原理和用途
• 混凝的主要对象是废水中的细小悬浮颗粒和胶体微 粒（colloidal matters)，这些颗粒用自然沉降法很 难从水中分离出去。
水的物理化学处理方法-过滤
5~7
(2) 冲洗泵
a) 工作流量：反冲强度×单格面积。
b) 扬 程：提升高度＋7 m。
(3) 反冲洗排水槽
2x
2x
x 1.5x
反冲洗槽结构图
a) 结 构 上口要求尽量水平，误差小于±2mm。两端 可以水平，也可使起始端深度为出口端的一 半。
b) 尺寸计算
① 单个排水槽的排水量
Qc=qab
q ––– 冲洗强度，L/(m2·s)； a ––– 两槽中心距，一般为1.5~2.2m； b ––– 槽长度，一般不大于6 m。
反冲系统的设计 (1) 冲洗强度
滤层
单水反冲 水气反冲 强度L/(m2·s) 强度L/(m2·s)
气水比
膨胀 冲洗时间 率% min
石英砂滤料 12~15
8～13 0.83:1~2:1 45
5~7
双层滤料
13~16
13～15 0.83:1~2:1 50
6~8
三层滤料
16~17
15～16 0.83:1~2:1 55
•②尽可能减小s1的数值，使水从进口流到 末端的水头损失可以忽略不计， s1<< s2+ s3+ s4,，也可使qA≈qB——小阻力配水系统。 形式：进水空间＋滤砖滤头
排水槽及集水渠
– 排水槽作用：均匀收集和输送反冲洗水
– 形状：
• 槽顶尽量平，槽底有坡度，面积不超过滤池面积的25%， 高出滤层膨胀最大高度
② 槽底为三角形断面的出口端尺寸
x 1 qab 2 1000v
v‘ ––– 冲洗排水槽出口处的流速， 一般取0.6 m/s。
③ 槽底为半圆形断面的出口端尺寸
x 1 qab 2 4570v
物理化学在水处理中的应用和发展趋势
物理化学在水处理中的应用和发展趋势x一、引言随着人类社会的迅猛发展，水污染日益严重，因此水处理技术的发展变得愈加重要，物理化学是水处理的基础，也是水处理技术的核心技术之一。
本文主要介绍了物理化学在水处理中的应用及发展趋势。
二、物理化学在水处理中的应用（一）激光剥离激光剥离是一种物理处理水的方式，它通过激光技术将水中的有机物及细菌剥离出来，从而降低水中悬浮物的浓度和细菌的数量。
（二）除藻技术除藻技术是一种物理处理水的方式，它可以有效地去除水中的有机物和细菌，从而减少水中的悬浮物，净化水质，提高水的可饮度。
（三）活性炭吸附活性炭吸附是一种物理处理水的方式，它可以有效的去除水中的有机物和污染物，从而提高水的可饮度。
活性炭吸附技术是水处理中最常用的技术之一。
（四）离子交换离子交换是一种物理处理水的方式，它可以有效地去除水中离子态的杂质，从而改善水的质量，提高水的可饮度。
（五）吸附技术吸附技术是一种物理处理水的方式，它可以有效地去除水中的有机物和污染物，从而改善水的质量，提高水的可饮度。
三、物理化学在水处理中的发展趋势（一）抗菌技术抗菌技术是一种物理处理水的方式，它可以有效地杀死水中的细菌，从而降低水中悬浮物的浓度和细菌的数量，改善水的质量。
（二）高效热处理高效热处理是一种物理处理水的方式，它可以有效的杀死水中的细菌，从而减少水中的悬浮物，改善水的质量，提高水的可饮度。
（三）紫外线消毒技术紫外线消毒技术是一种物理处理水的方式，它可以有效的杀死水中的细菌，从而净化水质，提高水的可饮度。
四、结论物理化学是水处理的基础，也是水处理技术的核心技术之一。
本文主要介绍了物理化学在水处理中的应用及发展趋势，指出了激光剥离、活性炭吸附、除藻技术、离子交换、吸附技术、抗菌技术、高效热处理和紫外线消毒技术等技术的应用，并对未来的发展趋势进行了展望。
第二章--水的物理化学处理方法-格栅、沉淀
1.2 筛网
当需要去除水中纤维、纸浆，藻类等稍小 的杂物时，可选用不同孔径的筛网。孔径 小于10mm的筛网主要用于工业废水的预 处理，它可将尺寸大于3mm的漂浮物截留 在网上。孔径小于0.1mm的细筛网则用于 处理后出水的最终处理或作为重复利用水 的处理。
筛网装置有转鼓式、旋转式、转盘式和振 动筛等。
ρs小于ρL时，ρs-ρL为负值，颗粒以us上浮，可用浮 上法去除；
us与颗粒直径d 的平方成正比，因此增加颗粒直径有 助于提高沉淀速度（或上浮速度），提高去除效果。
us与μ成反比，μ随水温上升而下降；即沉速受水温 影响，水温上升，沉速增大。
38
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。
E-t 与 E-u曲线的绘制
E-t 与 E-u曲线的绘制
E-u曲 线与 水深 无关！
2、絮凝沉淀及其理论基础
目前尚没有适当的数学关系式来描述絮 凝沉淀。
在悬浮物沉降过程中，悬浮颗粒因互相 碰撞凝聚而使尺寸变大，沉速随池深增加而 增加。
在絮凝沉淀过程中，对于一定的颗粒， 不同水深将有不同的沉淀效率，水深增大， 沉淀效率也增高，这是因为絮凝后颗粒的沉 速加大。所以，E—u曲线与试验水深有关。 这与自由沉降过程是不同的。
48
对理论过流量的修订
在实际沉淀池中，情况要比理想沉淀池复杂 得多，前面的简化条件都会因紊流、风吹、 水温等影响而引起偏差。
所以需要对理论值加以修正。通常可取 q=q0/1.5
或 t=(1.5~2)t0 所有形式的沉淀池均有典型的设计值，这些
数据通常可以取代实验室或中试数据。如果 有充足的时间和资金，设计工程师会针对沉 淀区的设计，进行实验室试验。
人工湖水处理方案及措施
人工湖水处理方案及措施一、物理处理法1.1沉淀法：通过重力沉降，将水中的悬浮物和胶体物质沉淀下来，达到净化水质的目的。
1.2过滤法：通过过滤介质，将水中的悬浮物、胶体物质、细菌等去除。
常用的过滤介质有石英砂、活性炭、纤维棉等。
1.3膜过滤法：利用膜的孔径大小，将水中的悬浮物、胶体物质、细菌等去除。
常用的膜有微滤膜、超滤膜、纳滤膜等。
二、化学处理法2.1混凝法：通过向水中投加混凝剂，使水中的悬浮物、胶体物质、色素等发生凝聚，形成大的颗粒，以便去除。
常用的混凝剂有铝盐、铁盐等。
2.2氧化还原法：通过向水中投加氧化剂或还原剂，将水中的有害物质氧化或还原成无害物质，以达到净化水质的目的。
常用的氧化剂有氯气、臭氧等，还原剂有硫酸亚铁、硫化氢等。
2.3离子交换法：通过离子交换剂将水中的有害离子去除，常用的离子交换剂有磺酸盐、苯胺等。
三、生物处理法3.1活性污泥法：通过培养和利用活性污泥中的微生物，将水中的有机物分解为无害的物质。
3.2生物膜反应器：通过在反应器中培养和利用生物膜中的微生物，将水中的有机物分解为无害的物质。
3.3曝气池法：通过向水中曝气，增加水中的溶解氧量，培养和利用好氧微生物，将水中的有机物分解为无害的物质。
四、物理化学处理法4.1吸附法：通过吸附剂将水中的有害物质吸附在表面，达到去除的目的。
常用的吸附剂有活性炭、纤维棉等。
4.2离子交换法：通过离子交换剂将水中的有害离子去除，常用的离子交换剂有磺酸盐、苯胺等。
4.3电化学处理法：利用电化学原理，将水中的有害物质转化为无害物质或从水中去除。
常用的电化学处理设备有电解槽、电渗析器等。
五、生物化学处理法5.1厌氧生物处理法：通过培养和利用厌氧微生物，将水中的有机物分解为无害的物质。
常用的厌氧生物处理设备有UASB反应器、厌氧滤池等。
5.2好氧生物处理法：通过向水中曝气，增加水中的溶解氧量，培养和利用好氧微生物，将水中的有机物分解为无害的物质。
常用的好氧生物处理设备有活性污泥反应器、生物膜反应器等。
污水处理的方法与原理
污水处理的方法与原理污水处理是指将生活污水、工业废水等经过一系列处理工艺，使其满足环境排放标准或者可再利用的水质要求的过程。
本文将详细介绍污水处理的方法与原理，包括传统的物理化学处理方法和新兴的生物处理方法。
一、传统的物理化学处理方法1. 沉淀法：通过加入化学药剂，使污水中的悬浮物和溶解物沉淀下来，达到去除固体悬浮物和部份溶解有机物的目的。
2. 滤网法：利用不同孔径的滤网，将污水中的固体颗粒截留下来，达到去除悬浮物的目的。
3. 活性炭吸附法：利用活性炭的大比表面积和强吸附性，将污水中的有机物吸附到活性炭上，达到去除有机物的目的。
4. 气浮法：通过向污水中注入气体，产生弱小气泡，使悬浮物和油脂等物质附着在气泡上升浮起，从而实现去除的目的。
5. 离子交换法：利用离子交换树脂对污水中的离子进行吸附和交换，达到去除离子的目的。
二、生物处理方法1. 好氧处理：将污水引入好氧生物反应器中，通过好氧微生物的代谢作用，将有机物氧化分解为二氧化碳和水，达到去除有机物的目的。
2. 厌氧处理：将污水引入厌氧生物反应器中，通过厌氧微生物的代谢作用，将有机物分解为甲烷等可再利用的产物，同时去除有机物。
3. 植物处理：利用水生植物的吸收和降解能力，将污水引入植物池中，通过植物的根系和微生物的共同作用，去除有机物和营养物质。
4. 活性污泥法：将污水引入活性污泥池中，利用活性污泥中的微生物对有机物进行降解和氧化，达到去除有机物和氮磷等营养物质的目的。
三、污水处理的原理1. 去除悬浮物：通过沉淀、滤网、气浮等物理处理方法，使污水中的固体颗粒和悬浮物得以去除。
2. 去除有机物：通过好氧处理、厌氧处理、活性污泥法等生物处理方法，使污水中的有机物得以降解和氧化。
3. 去除营养物质：通过活性污泥法、植物处理等方法，使污水中的氮磷等营养物质得以去除，防止水体富营养化。
4. 去除重金属和有毒物质：通过离子交换法、活性炭吸附法等物理化学处理方法，使污水中的重金属和有毒物质得以去除。
水的物理化学处理法
第一节 水中粗大颗粒物质的去除 第二节 水中悬浮物质和胶体物质的去除 第三节 水中溶解物质的去除 第四节 水中有害微生物的去除
第一节 水中粗大颗粒物质的去除
环境工程概论
粗大颗粒物质 大小约在0.1或1毫米以上
去除方法 处理设备
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筛滤、截留、重力沉降和 离心分离等
U mm/s
颗粒沉速与沉淀效率关系曲线
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22
3 水的物理化学处理方法
环境工程概论
E%
E%
100
100
80
80
60 40
对于自由沉淀过46程00 ，E-U
20
曲线与实验水深2无0 关。
0 30 60 90120150 T min
0 0.05 0.15 0.25 U mm/s
0.10 0.20
环境工程概论
例：自由沉淀型的沉淀曲线
E%
100 80 60 40 20
0 30 60 90 120 150 T min
沉淀时间与沉淀效率关系曲线
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21
3 水的物理化学处理方法
环境工程概论
例：自由沉淀型的沉淀曲线
E% 100 80 60 40 20
0
0.05 0.10 0.15 0.20 0.25
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进水管
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集砂渠
集油区
行车 沉砂区
出水管 曝气3 沉水的砂物池理化学处理方法
环境工程概论
㈠ 平流式沉砂池
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29
3 水的物理化学处理方法
环境工程概论
㈡ 曝气沉砂池 (Aeration grit settling tank)
污水处理中的物理化学方法
污水处理中的物理化学方法污水处理是保障城市环境卫生和人民健康的重要工作。
物理化学方法作为污水处理的关键环节，通过物理和化学相结合的手段，有效地去除污水中的有害物质，提高水质。
本文将介绍污水处理中常用的物理化学方法，以及其原理和应用。
一、沉淀法沉淀法是利用沉淀作用将悬浮物和溶解物从污水中分离的一种方法。
其中，常见的物理化学沉淀法有：加药混凝、絮凝和沉淀。
1. 加药混凝加药混凝是通过加入混凝剂，使水中的悬浮颗粒和胶体颗粒聚集成较大的沉淀物，从而实现去除污染物的目的。
常用的混凝剂有铁盐类、铝盐类和高分子聚合物等。
2. 絮凝絮凝是指通过加入絮凝剂，使微小的悬浮物聚集成为可识别的颗粒，进而更容易被沉淀或过滤。
常见的絮凝剂有聚丙烯酰胺、聚合氯化铝等。
3. 沉淀沉淀是指利用重力作用将聚集后的物质从水中沉降出来。
通过合理的沉淀装置和设备，可以大大提高沉降效率和去除率。
二、吸附法吸附法是利用材料对污水中的有机物、颗粒物等进行吸附，以达到净化目的的方法。
常见的物理化学吸附法有活性炭吸附和吸附树脂吸附。
1. 活性炭吸附活性炭具有较大的比表面积和强大的吸附能力，可以有效吸附溶液中的有机物、色素、重金属等，从而实现水体净化。
应用广泛的活性炭有颗粒状活性炭和颗粒状活性炭。
2. 吸附树脂吸附吸附树脂是一种高分子化合物，通过静态或动态吸附的方式，将溶液中的有机物、阴离子、阳离子等吸附在其表面，从而达到净化水质的效果。
常见的吸附树脂有阴离子交换树脂、阳离子交换树脂和混床树脂等。
三、氧化还原法氧化还原法是通过氧化和还原的反应，使污水中的有机物和无机物转化为无害物质的方法。
常见的物理化学氧化还原法有氯化铁氧化法和高级氧化法。
1. 氯化铁氧化法氯化铁氧化法通过加入氯化铁，将污水中的有机物氧化为易于沉淀或过滤的物质。
这种方法操作简单、效果明显，被广泛应用于水处理厂和工业企业。
2. 高级氧化法高级氧化法是指通过增加氧化剂的氧化性，增强氧化反应的速度和效果。
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格栅的缝隙： 进水泵站前大于50 mm
沉砂池或沉淀池前15~30mm，最大为40mm
若水泵前格栅缝隙不大于25 mm ，则处理系 统前不再设格栅。
1.1.2 格栅的分类
• 按格栅形状分 • 按栅条间隙分 • 按清除方式分
平面格栅
曲面格栅 粗格栅 中格栅 细格栅 人工清除格栅 机械清除格栅 水力清除格栅
辐流式
采用机械排泥， 运行较好，管 理简单，排泥 设备已有定型 产品
池内水流不易稳定；机 械排泥设备复杂，对施 工质量要求较高。
适用于地下水 位较高的地区； 适用于大型污 水处理厂。
㈠平流式沉淀池
平流式沉淀池示意图
⒈构造
导流板 穿孔挡板
Q 沉淀区
进水区 污泥区
出水堰 出水区
普通平流池入流区和出流区的设计
悬浮物质总去除率为： E＝（1－0.54）＋46/1.74＝0.72＝72％
按照试验结果所绘制的各参数之间的 相互关系的曲线，统称为沉降曲线。
对于不同类型的沉淀，它们的沉淀曲 线的绘制方法是不同的。
例：自由沉淀型的沉淀曲线
E% 100 80 60 40 20
0 30 60 90 120 150 T min
1
水中粗大颗粒物质的去除
2
水中悬浮物质和胶体物质的去除
3
水中溶解物质的去除
4
水中有害微生物的去除
5
水的其他物理化学处理方法
第一节 水中粗大颗粒物质的去除
预处理
去除方法 筛滤 截留 沉降 离心
粒径在0.1或 1mm以上
相应设备 格栅 筛网 微滤机 离心机 旋流分离器
1.格栅、筛网、微滤机
1.1 格栅
指定的颗粒沉降速度为u0： 25m3/m2·d＝25×100cm/（24×60min）＝1.74cm/min
ΔX（％） 6 6 10 10 10 6 6 u 1.5 1.22 1 0.85 0.7 0.48 0.16
u• ΔX 9 7 10 8.5 7 2.8 1
上述面积总和：46
通过公式E=（1-x0)+1/u00x0 udx
不少于两格
曝气沉砂池计算要点
2~5min
1、总有效容积V(m3)由最大设计流量Q(m3/s)
和相应的停留时间t (min)计算；
0.06~
V=Q·t
0.12m/
2、过水断面积A(m2)由Q和相应的水平流速 v(m/s)计算；A=Q/v
s 2~3m
3、池长L(m)用V和A计算；L=V/A
1~2m
E
1
x0
1 u0
x0 udx
0
例题：某废水静置沉淀试验数据如表1，试验有效水深 H＝1.8m，求此废水在负荷为25m3/m2·d的悬浮物质理 论总沉降去除率。 解：
沉淀时间 60 80 100 130 200 240 420
（min）
Ci/C0% 63 60 56 52 37 26 9
沉降速度
cm/min 3 2.5 2 1.55 1 0.83 0.48
适用于地下水 采用多斗排泥时，操作 位较高及地质 工作量大，采用机械排 较差的地区； 泥时，机械设备和驱动 适用于大、中、 件均浸于水中，易锈蚀。 小型污水处理
厂
竖流式
池子深度大，施工困难； 排泥方便、占 对冲击负荷和温度变化 地面积小 的适应能力较差；造价
高，池径不宜太大
适用于水量不 大的小型污水 处理厂。
在絮凝沉淀过程中，对于一定的颗粒， 不同水深将有不同的沉淀效率，水深增大， 沉淀效率也增高，这是因为絮凝后颗粒的沉 速加大。所以，E—u曲线与试验水深有关。 这与自由沉降过程是不同的。
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）。
ρ1和ρ2---分别为进水和出水的悬浮固体浓度，kg/m3
γ---污泥密度，kg/m3，当污泥主要为有机物且含水率 在95%以上时，可取1000kg/m3。
T---排泥周期，一般取1~2d。
（二）竖流沉淀池
出水
进水
排泥
竖流式沉淀池示意图
格栅倾角一般采用45~75度。
1.2 筛网
孔径小于10mm的筛网主要用于工业废水的 预处理，它可将尺寸大于3mm的漂浮物截留 在网上。孔径小于0.1mm的细筛网则用于处
理后出水的最终处理或作为重复利用水的处 理。
转鼓式
振动筛
旋转式
转盘式
转鼓式筛网的示意图
1.3 微滤机
去除藻类、水蚤等浮游生物
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)。
（二） 普通沉淀池
辐射式
类型
平流式
竖流式
池型
平流式
优点
缺点
适用条件
对冲击负荷和 温度变化的适 应能力较强； 施工简单，造 价低
基本要求：使污水尽可能地在沉淀区各个断面 均匀分布，既有利于沉降，又要使出水中不携 带过多的悬浮物。
入流区：挡板需高出水面0.15~0.2m，淹没深 度不小于0.2m，距离进水口0.5~1.0m。
用穿孔墙进行配水需要注意什么问题？
（1）为了减弱射流对沉降的干扰，整流墙的开 孔率应在10~15%；
压力式水力旋流器的表面负荷比较高，可达 1000m3/m2·h，但水力旋流沉淀池的表面负荷 一般只有25~30m3/ m2·h 。
按转速 的大小
离心机
8000r/min以下 低速离心机 10000~25000r/min 高速离心机 25000~150000r/min 超速离心机
离心机 分离容 器几何 形状
V＝Q×t×60＝1×3×60＝180（m3利）用宽深比来
取最大流量时水在池内的水平流速为进0行.1计m算/s更，合
则水流断面积A ：
理
A＝ Q/v＝1/ 0.1＝10（m2）
设计有效水深取2.5m，则池宽B＝10/2.5＝4（m)
池长L ＝V/A＝180/10＝18（m）
取每立方污水所需曝气量为0.1m3空气，所需每小 时总曝气量：q＝0.1×1×3600＝360m3
转筒式离心机 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 下沉速度 产生条件
自由沉降 沉降类型 絮凝沉降
拥挤沉降 压缩沉降
不变，离 散状态
尺寸质 量渐大
颗粒相对 位置不变
颗粒挤压
不受干扰
初沉池初 期沉淀
渐大
初沉池后期沉淀 和二沉初期
界面沉速 二沉池后期
简单格栅
水头损失
机 械 格 栅
回转式机械格栅实物
回转式格栅
无动力水力格栅
格栅设计安装要求
水流速度保持在0.6~1.0m/s之间，一般 可取0.7m/s(平均流量时)。
水头损失达10~15cm时应予清捞。为了 避免造成壅水现象，栅后的渠底应比栅 前低10~15cm。
如果只安装一套格栅时，应设置溢流旁 通道。旁通道进口处设有间距为 75~l00mm的垂直栅条。
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
u
h
x
沉淀区
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）
H—有效水深
ρ0 —水样中悬浮物的原始浓度沉降开始后，在 时间为t1时从水深为H处取一水样，测出其悬浮 物浓度为ρ1，则沉速大于u1=H1/t1的所有颗粒均 已通过取样点，沉速小于u1的颗粒与全部颗粒的 比例为x1= ρ1 /ρ0 。对于指定的沉淀时间t0，沉速 为u0 ，这时在整个有效深度(H)上，沉速u≥u0的 颗粒在t0时可全部去除，而沉速u< u0的颗粒则 只有一部分去除，其去除的比例为： h／H =u t0 / u0 t0 = u/ u0
经验数据
表面负荷q =2-3 m3/(m2h) 停留时间t=1.5-2.0 h 最大水平流速V=5-7 mm/s
①沉淀区尺寸
长度L2=vt 深度H=ut 池宽度B=A断/h2 池数（n≮2）n=B/b
长款比以3~5 为宜
② 污泥区容积
Q（ρ0-ρ）×24 V=
×T
γ（1－P）
Q---废水设计流量，m3/h
（2）自由沉降实验得到过流率u
φ100mm
试验在沉淀柱中进行，首先 将沉淀柱装满待分析的悬浮 液。然后，悬浮液开始沉降， 经过一定时间后，从水深为H 处取水样，测量其悬浮物浓 度。
这时 u0＝H/t0
H0=1.5~2.0m
沉淀实验装置
绘制沉淀时间与沉淀效率的关系曲线、颗 粒沉速与沉淀效率E的关系曲线；
浮力Fb
平衡态
浮力
阻力Fd
重力Fg
合力Fn= Fg -Fb =(ρs- ρ)gVs
重力 阻力Fd= CDρAs u2/2