水质工程学(给水处理)
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水质工程学
土建学院市政工程系
第一篇 城市给水处理
第一章 城市给水处理概论 第二章 混凝 第三章 沉淀 第四章 过滤 第五章 消毒 第六章 地下水除铁除锰 第七章 给水厂设计
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
第一节 给水水质指标
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。
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 管网
混凝
沉淀
过滤
清水池
以地下水为水源的自来水厂工艺
氯 清水池
井水
管网
现有水处理技术的不足
1 水质的替代参数不能精确描述水质 如浊度、生化需氧量 2 缺乏精确的基础理论（数学、化学） 3 缺乏新的分析思路 混沌的概念、系统的概念
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。
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
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
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
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：百度文库
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。
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：
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味。
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。
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。
创新思维的运用
1 新材料的利用 2 生物技术的利用 3 水处理基础科学与技术基础科学的建设 包括反应器理论、模型理论等
第二章 混凝
第一节 混凝基本理论 第二节 混凝剂和助凝剂 第三节 混凝动力学 第四节 影响混凝效果主要因素 第五节 混凝剂的配制和投加 第六节 絮凝反应池
第一节 混凝基本理论
一、胶体及其稳定性
《生活饮用水卫生标准》（GB 5749-2006）
新标准要求，生活饮用水中不得含有病原微生物，其中的化学物质 和放射性物质不得危害人体健康，感官性状良好，且必须经过消毒 处理等。 新标准规定，生活饮用水中，有机化合物指标包括绝大多数农药、 环境激素、持久性化合物，是评价饮水与健康关系的重点；同时增 加检测甲醛、苯、甲苯和二甲苯的含量。一般理化指标反映水质总 体性状，感官指标是人能直接感觉到的水的色、浑浊等，这类指标 最容易引起用户不满和投诉。根据试验验证，各类指标中，可能对 人体健康产生危害或潜在威胁的指标占80%左右，属于影响水质感 官性状和一般理化指标即不直接影响人体健康的指标约占20%。
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。 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。 5.冷却方法
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 能相互聚集的特性。
胶体表面电荷的来源
1 同晶置换 当粘土晶格结构中的四价硅离子被水中
铝离子等阳离子置换后，表现为其表面 带上了负电荷。 2 不溶的氧化物摄入氢离子或氢氧根离 子 3 有机物表面的基团离解
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。
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
《地表水环境质量标准》、《饮用净水水质标准》等
《生活饮用水卫生标准》（GB 5749-2006）
《生活饮用水卫生标准》强制性国家标准发布，将于今年 7月1日起开始实施。 饮用水卫生标准大幅提高 由原来 的35项增至106项，增加了检测甲醛、苯、甲苯和二 甲苯的含量等项目。 国家标准委和卫生部联合发布了《生活饮用水卫生标准》 （GB 5749-2006）强制性国家标准.该标准是1985年首 次发布后的第一次修订，将自2007年7月1日起实施。 规定指标由原标准的35项增至106项。此次大幅度提 高生活饮用水卫生标准的指标数量，主要是由于我国地 域广阔，一些地方水源水质较差。《生活饮用水卫生标 准》适用于城乡各类集中式供水的生活饮用水，也适用 于分散式供水的生活饮用水。
土建学院市政工程系
第一篇 城市给水处理
第一章 城市给水处理概论 第二章 混凝 第三章 沉淀 第四章 过滤 第五章 消毒 第六章 地下水除铁除锰 第七章 给水厂设计
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
第一节 给水水质指标
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。
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 管网
混凝
沉淀
过滤
清水池
以地下水为水源的自来水厂工艺
氯 清水池
井水
管网
现有水处理技术的不足
1 水质的替代参数不能精确描述水质 如浊度、生化需氧量 2 缺乏精确的基础理论（数学、化学） 3 缺乏新的分析思路 混沌的概念、系统的概念
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。
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
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
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
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：百度文库
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。
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：
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味。
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。
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。
创新思维的运用
1 新材料的利用 2 生物技术的利用 3 水处理基础科学与技术基础科学的建设 包括反应器理论、模型理论等
第二章 混凝
第一节 混凝基本理论 第二节 混凝剂和助凝剂 第三节 混凝动力学 第四节 影响混凝效果主要因素 第五节 混凝剂的配制和投加 第六节 絮凝反应池
第一节 混凝基本理论
一、胶体及其稳定性
《生活饮用水卫生标准》（GB 5749-2006）
新标准要求，生活饮用水中不得含有病原微生物，其中的化学物质 和放射性物质不得危害人体健康，感官性状良好，且必须经过消毒 处理等。 新标准规定，生活饮用水中，有机化合物指标包括绝大多数农药、 环境激素、持久性化合物，是评价饮水与健康关系的重点；同时增 加检测甲醛、苯、甲苯和二甲苯的含量。一般理化指标反映水质总 体性状，感官指标是人能直接感觉到的水的色、浑浊等，这类指标 最容易引起用户不满和投诉。根据试验验证，各类指标中，可能对 人体健康产生危害或潜在威胁的指标占80%左右，属于影响水质感 官性状和一般理化指标即不直接影响人体健康的指标约占20%。
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。 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。 5.冷却方法
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 能相互聚集的特性。
胶体表面电荷的来源
1 同晶置换 当粘土晶格结构中的四价硅离子被水中
铝离子等阳离子置换后，表现为其表面 带上了负电荷。 2 不溶的氧化物摄入氢离子或氢氧根离 子 3 有机物表面的基团离解
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。
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
《地表水环境质量标准》、《饮用净水水质标准》等
《生活饮用水卫生标准》（GB 5749-2006）
《生活饮用水卫生标准》强制性国家标准发布，将于今年 7月1日起开始实施。 饮用水卫生标准大幅提高 由原来 的35项增至106项，增加了检测甲醛、苯、甲苯和二 甲苯的含量等项目。 国家标准委和卫生部联合发布了《生活饮用水卫生标准》 （GB 5749-2006）强制性国家标准.该标准是1985年首 次发布后的第一次修订，将自2007年7月1日起实施。 规定指标由原标准的35项增至106项。此次大幅度提 高生活饮用水卫生标准的指标数量，主要是由于我国地 域广阔，一些地方水源水质较差。《生活饮用水卫生标 准》适用于城乡各类集中式供水的生活饮用水，也适用 于分散式供水的生活饮用水。