水质复习资料Word下载.docx

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国标规定大肠杆菌3个/L，这在流行病学上是安全的。

3）、毒理学指标

限值根据毒理学研究和人群流行病学调查资料而制定。

4）、放射性指标

以总α放射性和总β放射性作为参考值

3、混凝—沉淀—过滤—消毒为生活饮用水的常规处理工艺。

P241

澄清和消毒是以地表水为水源的生活饮用水的常用处理工艺。

澄清工艺包括：

混凝、沉淀、过滤。

处理对对象是水中悬浮物质和胶体物质。

消毒是灭活水中的致病微生物，通常在过滤以后进行。

4、生活饮用水预处理和深度处理P242

饮用水的处理对象主要是去除水中悬浮物、胶体和致病微生物。

当饮用水的常规处理无法进行处理的需要在常规处理的前后增加预处理和深度处理设施。

预处理和深度处理的主要对象是水中有机污染物，主要用于饮用水处理厂。

预处理方法一般有：

粉末活性炭吸附法，臭氧或高锰酸钾氧化法，生物氧化法等。

另有曝气法、水库蓄存法等。

深度处理方法有：

粒状活性炭吸附；

臭氧、粒状活性炭联用法或生物法；

化学氧化法；

光化学氧化法及超声波—活性炭联用法等物理化学氧化法；

膜滤法等。

以上各种预处理及深度处理方法的基本作用原理概括起来主要是：

吸附、氧化、生物降解、膜滤等四种作用。

5、由于反应器内实际进行的工艺过程比较复杂，为了求得反应器的数学模型，进行简化。

简化后的模型称为理想反应器。

理想反应器可以近似的反应真实反映器的特征。

反应器的三种理想反应器：

p245

◆完全混合间歇式反应器（CMB）：

这是一种间歇操作的搅拌容器。

不存在物质

的输入与输出；

通过搅拌混合；

整个反应器是个封闭系统。

浓度均匀，温度恒定。

◆完全混合连续式反应器（CSTR）：

新的反应物连续输入，反应产物连续输出；

瞬间完全混合；

输出产物浓度与反应器内浓度相等；

物料停留时间由零到无穷大。

◆推流式反应器（PF）：

①连续输入与输出；

物料以相同的速度平行流动，没有横

向扩散；

垂直于流动方向物料浓度相等；

物料停留时间相等。

（与间歇式反应器内的反应过程是完全一样的）

第15章、混凝

1、水中胶体稳定性P254

胶体稳定性分“动力学稳定性”和“聚集稳定”两种。

动力学稳定指颗粒布朗运动对抗重力影响的能力。

聚集稳定性指胶体粒子之间不能相互聚集的特性。

在动力学稳定性和聚集稳定两者之中，聚集稳定性对胶体稳定性的影响起关键作用。

2、胶体双电层：

双电层结构是由于胶体颗粒具有巨大的表面而产生的。

这样大的比表面便产生了巨大的吸附能力，吸附了大量的离子，带负电荷的胶核表面与扩散于溶液中的正电荷离子正好电性中和，形成了所谓的双电层的结构。

P255

下图胶体双电层结构示意：

DLVO理论

胶体颗粒之间的相互作用决定于排斥能与吸引能，分别由静电斥力与范德华引力产生。

排斥势能：

ER－1/d2

吸引势能：

EA－1/d6（有些认为是1/d2或1/d3）

由此可画出胶体颗粒的相互作用势能与距离之间的关系。

当胶体距离x<

oa或x>

oc时，吸引势能占优势；

当oa<

x<

oc时，排斥势能占优势；

当x=ob时，排斥势能最大，称为排斥能峰。

3、混凝机理P257

1）压缩双电层

Ø

作用机理：

加入电解质，形成与反离子同电荷离子，产生压缩双电层作用，使ξ电位降低，从而胶体颗粒失去稳定性，产生凝聚作用。

压缩双电层机理适用于叔采－哈代法则，即：

凝聚能力离子价数6。

该机理认为电位最多可降至0。

因而不能解释以下两种现象：

①混凝剂投加过多，混凝效果反而下降；

②与胶粒带同样电号的聚合物或高分子也有良好的混凝效果。

2）吸附－电性中和

这种现象在水处理中出现的较多。

指胶核表面直接吸附带异号电荷的聚合离子、高分子物质、胶粒等，来降低电位。

其特点是：

当药剂投加量过多时，电位可反号。

作用机理（XX）：

胶粒表面对异号离子、异号胶粒或链状分子带异号电荷的部位有强烈的吸附作用而中和了其他的部分电荷，减少了静电压力，因而容易与其他颗粒接近而互相吸附。

3）吸附架桥

吸附架桥作用是指高分子物质和胶粒，以及胶粒与胶粒之间的架桥。

高分子物质与胶粒的吸附与桥连。

当高分子链的一端吸附了某一胶粒后，一端又吸附了另一胶粒形成胶粒—高分子—胶粒的絮凝体。

高分子絮凝剂投加后，通常可能出现以下两个现象：

①高分子投量过少，不足以形成吸附架桥；

②但投加过多，会出现“胶体保护”现象

4）网捕或卷扫

指金属氢氧化物在形成过程中对胶粒的网捕与卷扫。

所需混凝剂量与原水杂质含量成反比，即当原水胶体含量少时，所需混凝剂多，反之亦然。

当铝盐、铁盐、混凝剂的投加量很大而形成大量氢氧化物沉淀时，可以网捕、卷扫水中的胶粒，以致产生沉淀分离。

4、混凝剂和助凝剂

●

混凝剂：

按化学成分可分为无机和有机两大类。

常用的几种混凝剂:

硫酸铝、聚合铝（包括聚合氯化铝PAC、聚合硫酸铝PAS）：

起电性中和及吸附架桥作用

聚丙烯酰胺（PAM）：

吸附架桥作用

●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（SiO2nH2O）、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。

5、混凝机理分析：

（这部分只要知道铝盐的混凝机理就行）P260

A．对于铝盐混凝剂而言，当PH<

3时，简单水和铝离子可起压缩胶体双垫层作用；

在PH=4.5~6.0范围内（视混凝剂投量不同而异），主要是多核羟基配合物对负电荷胶体起电性中和作用，凝絮体比较密实；

在PH=7~7.5范围内，电中性氢氧化铝聚合物可引起吸附架桥作用，同时也存在某些羟基配合物的电性中和作用。

天然水的PH值一般在6.5.~7.8之间，铝盐的混凝作用主要是吸附架桥和电性中和作用，两者以何为主，决定于铝盐投加量；

当铝盐投加量超过一定限度时，会产生“胶体保护”作用，使脱稳胶体粒电荷变号或使胶粒被包卷而重新稳定；

当铝盐投加量再次增大、超过氢氧化铝溶解度而产生大量氢氧化铝沉淀物时，则起网捕和卷扫作用。

实际上，在一定的PH值下，几种作用都可能同时存在，只是程度不同，这与铝盐投加量和水中胶粒含量有关。

如果水中胶粒量过低，往往需投加大量铝盐混凝剂使之产生卷扫作用才能发生混凝作用。

pH<

3简单的水合铝离子起压缩双电层作用；

pH=4~5多核羟基络合物起吸附电性中和；

pH=6.5-7.5氢氧化铝起吸附架桥；

B.阳离子型高分子混凝剂可对负电荷胶粒起电性中和与吸附架桥双重作用，絮凝体一般比较密实。

非离子型和阴离子型高分子混凝剂只能起吸附架桥作用。

当高分子物质投量过多时，也产生胶体保护作用使颗粒重新悬浮。

亲水性胶体虽然也存在双电层结构，但ξ电位对胶体稳定性的影响远小于水化膜的影响。

助凝剂：

凡能提高或改善混凝剂作用效果的化学药剂。

助凝剂可以参加混凝，也可不参加混凝。

6、异向絮凝、同向絮凝（概念，公式）P264

（1）异向絮凝：

由布朗运动所造成的颗粒碰撞聚集称为异向絮凝。

由布朗运动造成的碰撞，主要发生在凝聚阶段。

颗粒的碰撞速率可按下式计算：

（6-1）

式中：

DB：

布朗运动扩散系数，T为温度；

因此：

（6-2）

凝聚速度取决于碰撞速率Np，

结论：

1、Np只与颗粒数量和水温有关，而与颗粒粒径无关。

2、当颗粒的粒径大于1m，布朗运动消失。

（2）同向絮凝：

由流体运动所造成的颗粒碰撞聚集称为同向絮凝。

碰撞速率N0＝n2d3G

d：

颗粒粒径；

n：

颗粒数量浓度

（甘布公式）：

动力粘度，Pa/s

由于pV＝gQh，则

（甘布公式）

g：

重力加速度,9.8m/s2；

h：

混凝设备中的水头损失（m）

：

水的运动粘度=/，m2/s

T：

水流在混凝设备中的停留时间（s）

7、混凝控制指标（G、GT）（两个阶段如何控制指标，G值、GT值的要求）P269

混合（凝聚）过程：

在混合阶段，对水流进行剧烈搅拌的目的主要是使药剂快速均匀分散以利于混凝剂快速水解、聚合、及颗粒脱稳。

平均G＝700~1000s-1，时间通常在T＝10～30s（一般<

2min散药剂，此阶段，杂质颗粒微小，同时存在颗粒间异向絮凝）

絮凝过程：

在絮凝阶段，主要靠机械或水力搅拌促使颗粒碰撞凝聚，故以同向絮凝为主。

同向絮凝效果不仅与G有关，还与时间有关。

在絮凝阶段，通常以G值和GT值作为控制指标。

平均G＝20－70s-1，GT＝1～104－105（随着絮凝的进行，G值应逐渐减小）

8、水的pH值和碱度影响（如何调节）P270

水的pH值对混凝效果的影响程度，与混凝剂种类有关。

混凝时最佳pH范围与原水水质、去除对象等密切有关。

从铝盐（铁盐类似）水解反应可知，水解过程中不断产生H+，从何导致水的pH值下降。

要使pH保持在最佳范围以内，水中应有足够的碱性物质与H+中和。

当原水碱度不足或混凝投量甚高时，水的pH值将大幅度下降以至影响混凝剂继续水解。

为此，应投加碱剂（入石灰）以中和混凝水解过程中所产生的氢离子H+。

石灰投量按下式估算：

[CaO]=3[a]–[x]+[δ]（6-13）

式中[CaO]：

纯石灰CaO投量，mmol/L；

[a]：

混凝剂投量，mmol/L；

[x]：

原水碱度，按mmol/L，CaO计；

[δ]：

保证反应顺利进行的剩余碱度，一般取0.25~0.5mmol/L（CaO）。

一般石灰投量通过试验决定。

★【例题】某地表水源的总碱度为0.2mmol/L。

市售精制硫酸铝（含Al2O3约16%）投量28mg/L。

试估算石灰（市售品纯度为50%）投量多少mg/L。

【解】投药量折合为28mg/L×

16%=4.48mg/L

Al2O3分子量为102，故投药量相当于4.48/102=0.044mmol/L

剩余碱度取0.37mmol/L，则得：

[CaO]=3×

0.044-0.2+0.37=0.3mmol/L

CaO分子量为56，则市售石灰投量为0.3×

56/0.5=33mg/L

9、投加方式（适应哪种条件，特点）P272

（1）泵前投加：

安全可靠，一般适用取水泵房距水厂较近者。

（2）高位溶液池重力投加：

适用取水泵房距水厂较远者，安全可靠，但溶液池位置较高。

（3）水射器投加：

设备简单，使用方便，溶液池高度限制小，但效率低，易磨损。

（4）泵投加：

不必另设计量设备，适合混凝剂自动控制系统，有利于药剂与水混合。

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