水处理技术 2第二章 水的预处理
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第二章 水的预处理
概述
一、原水预处理
预处理的“预”是相对于离子交换系统和反渗透系统等 除盐工艺而言的。除盐系统一般除去溶解态的盐类和小分子 有机物，而预处理主要任务就是除去水中的悬浮物和胶体， 为除去溶解物质打好基础。预处理的方法主要有混凝处理、 澄清处理和过滤处理。
一、原水预处理
1．混凝处理 水的混凝处理就是在水中加入一种称为混凝剂 的物质，促使细小颗粒聚集成大颗粒的絮凝物， 然后从水中分离出来的过程。
滤料和滤层
类别
滤料组成
粒 径 (mm)
滤层厚度 (mm)
滤 速
(m/h)
强制滤速 (m/h)
单层滤料 双层滤料
石英砂 1.2～0.5 无烟煤 1.8～0.8 石英砂 1.2～0.5
700/1200
8～10
400～500 / 400 400～500 / 800
10～14
10～14 14～18
过滤颗粒杂质及泥浆等物质，这一级出来后水中 的固体物质已经非常小和非常少了，一般下一级用 活性碳吸附。
浊度可降至10FTU以下，该水再进行过滤，浊度可进 一步降至2～5FTU以下，能满足后续除盐处理对进水的 水质要求。
二、预处理系统实例
某厂设置净化站系统来完成原水的预处理。原水 （长江水）从循环水管引出，经原水升压泵升压后进入 净化站，在净化站经混凝、澄清、过滤处理后用于补充 工业用水、消防用水及清水。
各种澄清池的优缺点比较：
2.3 水的过滤处理
过滤设备一般在沉淀池或澄清池之后，进水浊度 一般在15mg/L以下，滤池出水浊度一般在2mg/L 以下。
过滤—反冲洗—过滤—反冲洗
2.3.1 过滤机理
(机械筛虑作用)
(惯性沉淀作用)
2.3.2 滤料的含污能力
净化站水处理系统进水水质要求：正常进水 Tu≤1000mg/L，短时内进水浊度不大于3000 mg/L。 出水水质要求：工业用水Tu≤20mg/L；清水 Tu≤2mg/L。
二、预处理系统实例
2．工艺流程
清水及消防水工艺流程：
加药
长江水
清水消防 水池
原水升压 泵
清水泵
管式混合 器
生水加热 器
消防水泵 消防管网
2.3.3 滤层截留杂质的规律
1.杂质截留过程
2.杂质在滤层中的分布
3.影响滤层杂质分布的主要因素
2.3.4 水的过滤技术
一、滤料
滤料和滤层
1.滤料 （1）化学稳定性。 （2）截污能力 （3）机械强度 （4）粒度
2．滤层 （1）滤层孔隙率。 （2）滤层厚度 （3）滤层中滤料的排布方式
双层和三层滤料过滤器. 双层滤料组成为：上层采用比重小、粒径大的轻质滤料， 下层采用比重大、粒径小的重质滤料
三层滤料组成为：上层为大粒径、小比重的轻重滤料；中层为中等粒 径、中等比重的滤料；下层为小粒径、大比重的重质滤料。各层滤料 平均粒径由上而下递减。
双层滤料截污能力较单层滤料约高一倍以上，在相同滤速下，过 滤周期增长；在相同过滤周期下，滤速可提高。普遍采用的是无 烟煤和石英砂构成的双层滤料 .
方法一：混凝处理就是在水中加入混凝剂，促使细小颗粒 聚集成大颗粒的絮凝物。将水中的固体颗粒借助重力下沉 从水中沉淀分离出来的过程称为水的沉淀或沉降过凝剂后，立即进入过滤设备，使水 中细小颗粒直接吸附在滤料颗粒表面上，这种除去方法称 为混凝过滤（直接过滤）。
一、原水预处理
3．过滤处理 原水经过混凝、澄清处理后，虽然降低了水中大部分的悬 浮物和胶体的含量，但还残留少量细小的悬浮颗粒，会对下一 步深度水处理工艺过程产生不良影响。水的过滤就是用滤料将 水中分散的悬浮颗粒从水中分离出来的过程。 过滤设备称过滤器（池）。常见的有重力式无阀滤池和空 气擦洗滤池。
一、颗粒的沉降原理
1.离散沉降（自由沉降）
2.絮凝沉降
3.层状沉降（拥挤沉降）
4.压缩沉降
二、沉淀池
1.平流式沉淀池
2.斜板（管）沉淀池
影响沉淀效率的因素
三、澄清池
原理：利用接触凝聚的原理去除水中的悬浮胶体颗粒。 作用：水的引入、混合和凝聚体的成长过程；
完成凝聚体的沉降和分离、排出； 澄清水的均匀引出。
石榴石滤料由化学性能稳定 的天然硅酸盐矿物石榴石加工 而成，石榴石矿物含量 ≥ 95% ， 颜色为棕褐色、浅黄绿色，比 重 3.6-3.8，容量2.0-2.2 。
石榴石滤料性能稳定，价 格低廉，可替代价格昂贵的锰 砂金刚沙滤料和其他进口原料， 石榴石滤料广泛用于石油及水 处理行业。
不同粒径的悬浮物和胶体在静水中沉降1m所需时间
颗粒直 径（mm）
种类
沉降1m所需 时间
10 卵石
1s
1.0
砂
10s
0.1 细沙
2min
0.01 黏土
2h
颗粒直径 （mm）
0.001 0.0001
0.0001
种类
沉降1m所需 时间
细粒黏 土
7d
细粒黏 土
2a
胶体
200a
一、混凝原理
1.胶体的颗粒结构
胶体的颗粒结构 胶核 吸附层 扩散层
5.混凝剂的剂量 6.接触介质
2.2 水的沉降与澄清
目的：去除水中的悬浮颗粒 沉淀池：普通沉淀池、斜管沉淀池和气浮池 澄清池：利用池内的悬浮泥渣层同时完成絮凝和沉 降的净水构筑物，在净水工艺流程上，和沉淀池不 同的是澄清池的上游无需设置絮凝池。
一、原水预处理
2．澄清处理 在反应池内加入混凝剂，混凝剂发生电离和水解，生成的 物质（絮凝体）本身具有吸附和粘合性，它可以进一步与水中 杂质颗粒相碰撞、吸附、粘合，形成更大的絮凝体（泥渣）从 而提高沉淀处理效果。澄清处理的容器一般称为澄清池，按其 工作原理可分为泥渣悬浮式澄清池和泥渣循环式澄清池（又叫 加速澄清池），目前在火力发电厂中后者使用较广泛。 混凝澄清处理在澄清池（器）中进行。常见的是机械加速 搅拌澄清器（池）和水力循环澄清器（池）。
机加池 排泥
空气擦洗 滤池
集泥坑
二、预处理系统实例
2．工艺流程
工业水工艺流程：
加药
长江水
原水升 压泵
管式混 合器
机加池
工业水 工业水 工业水
池
泵
管网
排泥 集泥坑
二、预处理系统实例
2．工艺流程
泥水处理流程：
机加池 排泥水
集泥坑
排泥升 压泵
污泥浓 缩池
排入下水 道
排泥泵
污泥脱 水机
2.1 水的混凝处理
概述
一、原水预处理
预处理的“预”是相对于离子交换系统和反渗透系统等 除盐工艺而言的。除盐系统一般除去溶解态的盐类和小分子 有机物，而预处理主要任务就是除去水中的悬浮物和胶体， 为除去溶解物质打好基础。预处理的方法主要有混凝处理、 澄清处理和过滤处理。
一、原水预处理
1．混凝处理 水的混凝处理就是在水中加入一种称为混凝剂 的物质，促使细小颗粒聚集成大颗粒的絮凝物， 然后从水中分离出来的过程。
滤料和滤层
类别
滤料组成
粒 径 (mm)
滤层厚度 (mm)
滤 速
(m/h)
强制滤速 (m/h)
单层滤料 双层滤料
石英砂 1.2～0.5 无烟煤 1.8～0.8 石英砂 1.2～0.5
700/1200
8～10
400～500 / 400 400～500 / 800
10～14
10～14 14～18
过滤颗粒杂质及泥浆等物质，这一级出来后水中 的固体物质已经非常小和非常少了，一般下一级用 活性碳吸附。
浊度可降至10FTU以下，该水再进行过滤，浊度可进 一步降至2～5FTU以下，能满足后续除盐处理对进水的 水质要求。
二、预处理系统实例
某厂设置净化站系统来完成原水的预处理。原水 （长江水）从循环水管引出，经原水升压泵升压后进入 净化站，在净化站经混凝、澄清、过滤处理后用于补充 工业用水、消防用水及清水。
各种澄清池的优缺点比较：
2.3 水的过滤处理
过滤设备一般在沉淀池或澄清池之后，进水浊度 一般在15mg/L以下，滤池出水浊度一般在2mg/L 以下。
过滤—反冲洗—过滤—反冲洗
2.3.1 过滤机理
(机械筛虑作用)
(惯性沉淀作用)
2.3.2 滤料的含污能力
净化站水处理系统进水水质要求：正常进水 Tu≤1000mg/L，短时内进水浊度不大于3000 mg/L。 出水水质要求：工业用水Tu≤20mg/L；清水 Tu≤2mg/L。
二、预处理系统实例
2．工艺流程
清水及消防水工艺流程：
加药
长江水
清水消防 水池
原水升压 泵
清水泵
管式混合 器
生水加热 器
消防水泵 消防管网
2.3.3 滤层截留杂质的规律
1.杂质截留过程
2.杂质在滤层中的分布
3.影响滤层杂质分布的主要因素
2.3.4 水的过滤技术
一、滤料
滤料和滤层
1.滤料 （1）化学稳定性。 （2）截污能力 （3）机械强度 （4）粒度
2．滤层 （1）滤层孔隙率。 （2）滤层厚度 （3）滤层中滤料的排布方式
双层和三层滤料过滤器. 双层滤料组成为：上层采用比重小、粒径大的轻质滤料， 下层采用比重大、粒径小的重质滤料
三层滤料组成为：上层为大粒径、小比重的轻重滤料；中层为中等粒 径、中等比重的滤料；下层为小粒径、大比重的重质滤料。各层滤料 平均粒径由上而下递减。
双层滤料截污能力较单层滤料约高一倍以上，在相同滤速下，过 滤周期增长；在相同过滤周期下，滤速可提高。普遍采用的是无 烟煤和石英砂构成的双层滤料 .
方法一：混凝处理就是在水中加入混凝剂，促使细小颗粒 聚集成大颗粒的絮凝物。将水中的固体颗粒借助重力下沉 从水中沉淀分离出来的过程称为水的沉淀或沉降过凝剂后，立即进入过滤设备，使水 中细小颗粒直接吸附在滤料颗粒表面上，这种除去方法称 为混凝过滤（直接过滤）。
一、原水预处理
3．过滤处理 原水经过混凝、澄清处理后，虽然降低了水中大部分的悬 浮物和胶体的含量，但还残留少量细小的悬浮颗粒，会对下一 步深度水处理工艺过程产生不良影响。水的过滤就是用滤料将 水中分散的悬浮颗粒从水中分离出来的过程。 过滤设备称过滤器（池）。常见的有重力式无阀滤池和空 气擦洗滤池。
一、颗粒的沉降原理
1.离散沉降（自由沉降）
2.絮凝沉降
3.层状沉降（拥挤沉降）
4.压缩沉降
二、沉淀池
1.平流式沉淀池
2.斜板（管）沉淀池
影响沉淀效率的因素
三、澄清池
原理：利用接触凝聚的原理去除水中的悬浮胶体颗粒。 作用：水的引入、混合和凝聚体的成长过程；
完成凝聚体的沉降和分离、排出； 澄清水的均匀引出。
石榴石滤料由化学性能稳定 的天然硅酸盐矿物石榴石加工 而成，石榴石矿物含量 ≥ 95% ， 颜色为棕褐色、浅黄绿色，比 重 3.6-3.8，容量2.0-2.2 。
石榴石滤料性能稳定，价 格低廉，可替代价格昂贵的锰 砂金刚沙滤料和其他进口原料， 石榴石滤料广泛用于石油及水 处理行业。
不同粒径的悬浮物和胶体在静水中沉降1m所需时间
颗粒直 径（mm）
种类
沉降1m所需 时间
10 卵石
1s
1.0
砂
10s
0.1 细沙
2min
0.01 黏土
2h
颗粒直径 （mm）
0.001 0.0001
0.0001
种类
沉降1m所需 时间
细粒黏 土
7d
细粒黏 土
2a
胶体
200a
一、混凝原理
1.胶体的颗粒结构
胶体的颗粒结构 胶核 吸附层 扩散层
5.混凝剂的剂量 6.接触介质
2.2 水的沉降与澄清
目的：去除水中的悬浮颗粒 沉淀池：普通沉淀池、斜管沉淀池和气浮池 澄清池：利用池内的悬浮泥渣层同时完成絮凝和沉 降的净水构筑物，在净水工艺流程上，和沉淀池不 同的是澄清池的上游无需设置絮凝池。
一、原水预处理
2．澄清处理 在反应池内加入混凝剂，混凝剂发生电离和水解，生成的 物质（絮凝体）本身具有吸附和粘合性，它可以进一步与水中 杂质颗粒相碰撞、吸附、粘合，形成更大的絮凝体（泥渣）从 而提高沉淀处理效果。澄清处理的容器一般称为澄清池，按其 工作原理可分为泥渣悬浮式澄清池和泥渣循环式澄清池（又叫 加速澄清池），目前在火力发电厂中后者使用较广泛。 混凝澄清处理在澄清池（器）中进行。常见的是机械加速 搅拌澄清器（池）和水力循环澄清器（池）。
机加池 排泥
空气擦洗 滤池
集泥坑
二、预处理系统实例
2．工艺流程
工业水工艺流程：
加药
长江水
原水升 压泵
管式混 合器
机加池
工业水 工业水 工业水
池
泵
管网
排泥 集泥坑
二、预处理系统实例
2．工艺流程
泥水处理流程：
机加池 排泥水
集泥坑
排泥升 压泵
污泥浓 缩池
排入下水 道
排泥泵
污泥脱 水机
2.1 水的混凝处理