给水处理期末复习资料Word文档下载推荐.docx

1、广义：包括地球上的一切水体及水的其它存在形式，如江河、海洋、湖泊、地下水、土壤水、冰川、大气水等。狭义：陆地上可以逐年得以恢复、更新的淡水。工程上：陆地上可以逐年得以恢复、更新的淡水中，在一定的技术经济条件下可以为人们利用的那一部分水。地层构造是透水层和隔水层彼此相间构成的。地下水的水质特征：不同于地表水的水质特点：含有极小量的溶解氧，而CO2则溶解较多。含盐量高、硬度高。锰铁含量高。地下水作水源的优缺点优点大部分地下水具有水质清澈、色度低、水温稳定、分布面广、含有多种微量元素，容易卫生保护。适宜作为饮用水和工业冷却水水源。缺点一般径流量小，有的矿化度和硬度较高，浅层地下水易受到污染，一旦污染

2、，水质很难复原。地表水作水源的优缺点：优点含盐量低、硬度低、径流量大，能满足大量用水要求。缺点 水质混浊、水温变幅大、有机物和细菌多、易污染；水处理构筑物多、卫生方护复杂、投资运行费用大。江河水不同于其他天然水体的特点：化学成分变化剧烈。河水易受自然条件影响，悬浮物和胶体杂质含量高，河水的含盐量和总硬度较低河水溶解气体和水温表层与底层的差别很小。江河水的最大缺点是： 易受工业废水、生活污水及其它各种人为污染，因而水的色、臭、味变化较大，有毒或有害物质易进入水体。水温不稳定，夏季常不能满足工业冷却用水的要求。湖水具有以下特点：矿化度较高、浊度较低湖水分层现象。藻类含量高。水库特点：水库是个半河、

3、半湖的人工水体。如果库水交换频率高、其水质状况接近河水；反之，则接近湖水水位不稳定，浑浊度大。工业水主要被用于各循环水系统的补充用水。纯水则主要用于锅炉用水，用于生产蒸汽。不同杂质去除的方法：悬浮杂质沉淀方法去除；胶体状态存在水中的杂质混凝沉淀过滤去除；离子、分子状态存在水中的杂质生成沉淀物将这种杂质去除；有机物用活性炭吸附；微生物、细菌等消毒方法。水处理方法根据水源水质和用水对象对水质的要求确定。对未受污染的天然地表水源而言，饮用水主要是去除水中悬浮物、交替和致病微生物。高浊度水沉降性能与一般浊度水不同，含砂量高，采用自然沉淀。低温低浊水：选择合适的混凝剂和助凝剂,采用浮沉池.高含藻水的处理

4、:气浮法、微滤机、生物处理除藻以及预氧化除藻等多种方法.微污染水处理:强化混凝、沉淀、过滤、优化消毒第四章 沉淀和澄清自由沉淀:颗粒沉淀过程中，彼此没有干扰，只受到颗粒本身在水中的重力和水流阻力的作用。拥挤沉淀:颗粒沉淀过程中，彼此相互干扰，虽然粒度与第一种相同，但沉淀速度却较小。以球型颗粒为例，在水中作沉降运动时将受重力、浮力、摩擦阻力三种力的作用。平流沉淀池构造:进水区、沉淀区、出水区、污泥区。进水区的作用是使水流均匀地分布在整个进水的截面上，并尽量减少扰动。沉淀区的长度L决定于水平流速 和停留时间T理想沉淀池应符合以下三个假定：1.颗粒处于自由沉淀状态。2.水流沿着水平方向流动，在过水断

5、面上，各点流速相等。3.颗粒沉到池底即认为已被去除。u0 截留速度 （1）uu0时，无论这种颗粒处于进口端的什么位置，它都可以沉到池底被去除（2） 当颗粒沉速u1SO42-，但水中，OH-低，而SO42-高，所以易吸附。弱碱树脂不能与水中弱酸发生反应，对中性盐类也没有分解能力。优点： 弱碱树脂交换容量高于强碱树脂； 弱碱树脂抗污染能力好于强碱树脂； 弱碱树脂再生剂用量少于强碱树脂。复床除盐指阳、阴离子交换器串联使用，达到水的除盐的目的。阴离子再生树脂以氢氧化钠为主。混合床除盐：基本原理： 阴阳离子交换树脂装填在同一个交换器内，再生时使之分层再生，使用时先将其均匀混合，这种阴、阳树脂混合在一起的

6、离子交换器称为混合床。特点（与复床比较）：阴阳离子交换反应同时进行，出水水质好而稳定，交换终点明显，设备也比较少。a.出水水质纯度高。b.工作条件变化时对出水水质影响较小，且工作周期较长。 c.间断运行对出水水质的影响小。 d.交换终点明显。混床的主要缺点是： 1、再生时阳、阴树脂很难彻底分层，特别是当有部分阳树脂混杂在阴树脂层内时，这部分阳树脂在碱液再生阴树脂时转为钠型，造成运行后的Na泄漏，即所谓的交叉污染； 2、混床对有机物污染很敏感，污染后很快出现出水质量降低、正洗时间延长和工作容量减少。树脂的污染的主要标志是，树脂工作交换容量下降，颜色变深、出水水质恶化。离子交换树脂的应用：（一）水

7、处理（二）铀的提取和贵金属及稀土元素的分离回收：（三）医药、食品等有机化合物分离与提纯（四）用作催化剂83 膜分离法在废水处理中常用的有扩散渗析、电渗析、反渗透、超滤、等四种膜分离技术。膜分离的推动力可以是膜两侧的压力差、电位差或浓度差。膜分离技术的特点：（a）膜分离过程不发生相变（b）膜分离过程在常温下进行，因而特别适于对热敏性物料，如果汁、酶、药物等的分离、分级和浓缩；（c）装置简单，操作简单，控制、维修容易，且分离效率高。与其它水处理方法相比，具有占地面积小、适用范围广、处理效率高等特点；（d）由于目前膜的成本较高，所以膜分离法投资较高，有些膜对酸或碱的耐受能力较差。所以目前膜分离法在水

8、处理中一般用于回收废水中的有用成分或水的回用处理。 电渗析法:离子交换膜及其作用机理：1，离子交换膜：离子交换膜是电渗析器的重要组成部分，按其选择透过性能，主要分为阳膜与阴膜.按其膜体结构，可区分为异相膜、均相膜异相膜机械强度好、价格低，但膜电阻大、耐热差、透水性大。均相膜则相反。离子交换膜为什么具有选择透过性呢？ 离子交换膜是一种由高分子材料制成的具有离子交换基团的薄膜，其所以具有选择透过性主要是由于膜上孔隙和膜上离子基团的作用。离子交换膜的作用并不是起离子交换的作用，而是起离子选择透过性作用。膜电阻膜电阻与电渗析所需要的电压有密切的关系。电阻越小，所需电压越低。电渗析法：外加直流电场作用下

9、，利用离子交换膜的选择透过性，使水中阴阳离子做定向迁移，从而达到离子从水中分离的一种物理化学过程。 在电渗析器膜界面现象中，极化现象主要发生在阳膜的淡室一侧，沉淀主要发生在阴膜的浓室一侧。电渗析器由膜堆、极区和夹紧装置三部分组成。反渗透是一项高新膜分离技术，其孔径很小，它能去除滤液中的离子范围和分子量很小的有机物，如细菌、病毒、热源等。特点常温条件下，可以对溶质和水进行分离或浓缩，因而能耗低； 杂质去除范围广，可去除无机盐和各类有机物杂质； 较高的水回用率；分离装置简单，容易操作和维修。反渗透的原理：开始时两边液面相同;由于浓度差存在，半透膜又不允许溶质通过，所以水透过膜，使浓水一边液面升高，

10、产生渗透压；在浓水边加压，当压力超过渗透压时，则水透过半透膜，即反渗透，实现净化过程。一种只能透过溶剂而不能透过溶质的膜称为半透膜。反渗透是渗透的一种反向迁移运动，它主要是在压力推动下，借助半透膜的截留作用，迫使溶液中的溶剂与溶质分开。反渗透膜是一种只允许水通过而不允许溶质透过的半透膜。目前研究得比较多和应用比较广的是主要有醋酸纤维素膜CA和芳香族聚酰胺膜两大类。膜的结构 醋酸纤维素是没有强烈氢键的无定形链状高分子化合物。膜必须保存在水中。可以对反渗透水进行进一步纯化以达到要求：1: 双级反渗透 2: 反渗透与EDI结合 3: 反渗透与离子交换结合反渗透膜的透过机理：因膜的类型不同而有所不同。

11、在反渗透过程中，由于水不断地透过膜，引起膜表面溶液浓度的升高，从膜表面到溶液之间形成了浓度差，引起膜表面的盐类向外扩散，这种现象叫浓差极化。危害: 1、局部区域渗透压力增加，需要提高进水压力来抵消； 2、膜表面出现某些有害物质浓缩，加快膜变质。措施：使进水流动保持湍流状态，即提高进水流速，防止膜表面浓度增加。反渗透膜的保护和清洗：保护： 1、严格的预处理：混凝、澄清、普通过滤、活性炭过滤、精密过滤等 2、进水ph=5.5-6.5,防膜水解或结垢 清洗： 1、长期使用，膜表面仍会结垢，透水量下降。 2、定期清洗，用稀HCl（ph=2-3）冲洗，或用各种络合剂如柠檬酸、过硼酸钠等防硫酸钙结垢。反渗

12、透膜组件有板框式、管式、螺旋卷式和中空纤维式等四种。影响反渗透膜性能的因素：1. 进水压力对反渗透膜的影响 操作压力要根据膜性能、原水浓度、水回收率等条件来考虑。2. 进水温度对反渗透膜的影响 水温的增加，水通量会线性的增加。其原因在于透过膜的水分子粘度下降、扩散性能增强。 但温度太高，膜易水解，一般膜的工作温度为20-30.3. 进水pH值对反渗透膜的影响 进水pH值对产水量几乎没有影响；而对脱盐率有较大影响。pH低时脱盐率也较低。超滤（UF）： 用于截留水中胶体大小的颗粒，水和低分子量的溶质则允许透过膜。超过滤与反渗透的异同：超过滤简称超滤，它同反渗透一样，都是利用膜来分离废水中溶解的物质

13、。两种方法的共同点在于：两种过程的动力同是溶液的压力，在溶液的压力下，溶剂的分子通过薄膜，而溶解的物质被阻滞在膜表面上。两者区别在于：（1）膜不同：超过滤所用的膜（超滤膜）较疏松，透水量大，除盐率低。滤过滤分离高分子和低分子有机物以及无机离子等。反渗透所用的膜 （反渗透膜）致密，透水量低，除盐率高，具有选择透过能力，用以分离分子大小大致相同的溶剂和溶质，（2）机理不同：超过滤的去除机理主要是筛滤作用。在反渗透膜上分离过程伴随有半透膜、溶解物质和溶剂之间复杂的物理化学作用。（3）工作压力不同：超过滤的工作压力低（0.070.7MPa）。反渗透所需的工作压力高（大于2.8MPa）。超滤装置与反渗透

14、装置类似。对比：反渗透、超滤、微孔过滤均以压力差为推动力，电渗析以电压为推动力，渗析以浓度差为推动力。超滤的原理：通过膜表面的微孔结构对物质进行选择性分离。当液体混合物在一定压力下流经膜表面时，小分子溶质透过膜（称为超滤液），而大分子物质则被截留，使原液中大分子浓度逐渐提高（称为浓缩液），从而实现大、小分子的分离、浓缩、净化的目的。用于去除废水中大分子物质和微粒（分子量500）。超滤截留大分子物质的机理是：膜表面的孔径机械筛分作用；膜孔阻塞、阻滞作用；膜表面及膜孔对杂质的吸附作用。第三章 混 凝对象：水和废水中常常不能用自然沉降法除去的悬浮微粒和胶体污染物。混凝是水中的胶体粒子以及微小悬浮物的

15、聚集过程。包括凝聚和絮凝两个步骤。凝聚是指使胶体脱稳并聚集为微絮粒的过程，絮凝则指微絮粒通过吸附、卷带和桥连而成长为更大的絮体的过程。胶体的特性包括光学性质、力学性质、表面性能、动电现象四个方面。胶体的稳定性分为“动力学稳定”和”聚集稳定”两种。动力学稳定是指颗粒布朗运动对抗重力影响的能力。聚集稳定是指胶体粒子之间不能相互聚集的倾向。胶体的稳定的原因：憎水胶体颗粒的胶体表面间隔着两个滑动面内的离子层厚度，使颗粒处于相斥的状态，这就是憎水胶阵保持稳定的根源。亲水胶体颗粒则是因力所吸附的大量水分子构成的水壳，使它们不能靠近而保持稳定。胶体能保持稳定主要有两个原因： 首先，由于同类的胶体微粒电性相同

16、，它们之间的静电斥力阻止微粒间彼此接近而聚合成较大的颗粒； 其次，带电荷的胶粒和反离子都能与周围的水分子发生水化作用，形成一层水化壳，也阻碍各胶粒的聚合。胶体的凝聚机理：胶体因电位降低或消除，从而失去稳定性的过程称为脱稳。脱稳的胶粒相互聚集为较大颗粒的过程称为凝聚。未经脱稳的胶体也可形成大的颗粒，这种现象称为絮凝。不同的化学药剂能使胶体以不同的方式脱稳、凝聚或絮凝。水的混凝现象比较复杂。使胶体脱稳的机理可归结为以下四种。（1）压缩双电层 （2）吸附电中和作用 （3）吸附架桥作用 （4）网捕作用 硫酸铝在水中的化学反应：AL2（SO4）318H2O是水厂中常用的混凝剂之一。经过水解、聚合或配合反

17、应可形成多种物质。水解产物的结构形态主要决定于羟铝比（OH）/（Al）每摩尔铝所结合的羟基摩尔数铝离子通过水解产生的物质分成4类：未水解的水合铝离子；单核羟基配合物；多核羟基配合物或聚合物；氢氧化铝。各种水解产物的相对含量与水的PH值和铝盐投加量有关硫酸铝的混凝机理 不同pH条件下，铝盐可能产生的混凝机理不同。何种作用机理为主，决定于铝盐的投加量、pH、温度等。实际上，几种可能同时存在。 当 PH 3 时，水解受到抑制水中存在的主要是AL（H2O）63+, 压缩双电层作用； 当 PH =45 时，水中将出现AL（OH）（H2O）52+单羟基水合铝离子 、 AL（OH）2（H2O）5+双羟基水合

18、铝离子，及少量AL（OH）3（H2O）3 吸附电性中和；当PH = 6.5-7.5时，水中主要是中性的AL（OH）3（H2O）3沉淀物, 吸附架桥当PH 8.5时，由于轻氧化铝是典型的两性化合物，它又重新溶解并继续水解，水解产物是可溶性的负离子。 AL（OH）3（H2O）3+ H2O AL（OH）4（H2O）2-+H3O+在它们之间再进一步结合，还可以生成如AL3（OH）4（H2O）105+以及更多的聚合物，缩聚反应结果，使聚合物水解反应仍继续进行。 AL3（OH）4（H2O）105+H2O AL3（OH）5（H2O）94+H3O+ AL6（OH）144+、 AL6（OH）153+、 AL8（OH）204+、 AL7（OH）174+、 AL13（OH）345+、等等。PH偏低时，水中电荷高、聚合度低的络合物占主导地位，它能对水中胶体杂质发挥压缩扩散层及电中和作用，使杂质发生凝聚，既起脱稳凝聚作用，吸附架桥居次。在PH