1、11.地表水的預處理地表水的預處理2.地下水的預處理地下水的預處理21. 地表水的預處理地表水的預處理 目的：除掉水中的懸浮雜質和膠體雜質。 雜質的危害：進入離子交換器內，使樹脂層的阻力增大，并且容易吸附在樹脂的表面，影響交換能力。 常用的地表水的預處理方法：混凝、沉淀（澄清）和過濾。31. 地表水的預處理地表水的預處理 水中的不同粒徑的懸浮物和膠體雜質，沉降速度相差很大。 右表列出了相同條件下不同粒徑顆粒在水中的沉降速度。 由表可知，雜質的沉降速度隨著顆粒粒徑變化呈非線性關系。大顆粒懸浮物容易沉降，而粒徑微小的雜質，尤其是膠體雜質卻能在水中長期保持分散懸浮狀態，這一特性稱為膠體的穩定性。1.

2、1 混凝混凝顆粒直徑(mm)顆粒種類沉降1m所需的時間1.0粗砂10 s0.1細砂2 min0.01泥砂2 h0.001細菌5 天0.0001黏土2 年0.00001膠粒210 年41. 地表水的預處理地表水的預處理 微小懸浮物和膠體顆粒為何具有穩定性？1.1 混凝混凝 微粒的布朗運動水分子的熱運動使顆粒極小的懸浮物和膠體雜質在水中做無規則的高速運動，并趨于均勻分散狀態，這種運動即為“布朗運動”。布朗運動是天然水中保持微粒穩定性的因素之一。如果水中不存在妨礙顆粒相互接觸的因素，則布朗運動提供了顆粒在無規則運動中相互碰撞的機會。布朗運動又是使微粒分散不穩定性的因素之一。51. 地表水的預處理地表

3、水的預處理 微小懸浮物和膠體顆粒為何具有穩定性？1.1 混凝混凝 微粒的靜電斥力膠體的結構膠核：膠體的核心，是由眾多分子形成的集合體。膠體的表面分布著相同電荷的離子，稱為電位離子。電位離子通過靜電作用吸引溶液中帶相反電荷的離子，稱為反離子。距離膠核較近的反離子，靜電吸引力較強，這一區域為吸附層。距離膠核較遠的反離子，靜電吸引力較弱，這一區域為擴展層。膠核膠核表面電位離子所形成的電位為總電位；滑動面的電位為動電位。動電位表明膠體帶電的本性，動電位越高，膠體顆粒間的靜電斥力越大，膠體越穩定，它是衡量膠體穩定性的一個重要指標。61. 地表水的預處理地表水的預處理 微小懸浮物和膠體顆粒為何具有穩定性？

4、1.1 混凝混凝水化膜：水分子定向吸引到膠體顆粒的周圍形成的一層水膜。水化膜能阻止微粒間的接觸，所以水化作用是保持膠體穩定的原因之一。水化作用伴隨膠體帶電而產生，一旦膠體電位消除或減弱，水化膜的作用亦會消除或減弱。 微粒的水化作用71. 地表水的預處理地表水的預處理1.1 混凝混凝向水中加入某種電解質，由于電解質電離出大量的反離子（金屬離子）或電解質水解形成帶有相反電荷的聚合體（水解聚合物），對水中膠體的擴散層產生壓縮作用，使擴散層變薄，電位降低甚至趨于零，微粒間的靜電斥力減弱或消除。當膠體顆粒相互接觸時就很容易通過吸附作用聚結成大顆粒，這種過程稱為“凝聚”。 膠體脫穩：消除或減弱膠體穩定性的

5、作用。 膠體脫穩的三個作用： 反離子的壓縮作用81. 地表水的預處理地表水的預處理1.1 混凝混凝呈線性結構的高分子物質或高價金屬鹽類（能水解成高聚物）可以在溶液中伸展成鏈狀，膠體微粒容易吸附在鏈結部位。通過高分子物質把水中懸浮微粒連結在一起，這種作用稱為“吸附架橋”作用。吸附架橋作用破壞膠體的穩定性，逐漸形成棉絮狀的沉淀物（礬花），這一過程稱為“絮凝”。 膠體脫穩的三個作用： 膠體吸附和混凝劑的架橋作用膠體脫穩過程往往是凝聚作用和絮凝作用同時發生的，所以總稱為混凝。具有混凝作用的藥劑稱為混凝劑。91. 地表水的預處理地表水的預處理1.1 混凝混凝對于低濁度水（水中的懸浮物和膠體雜質含量很少）

6、，需要投加大量的混凝劑，以其自身相互混凝形成絮狀沉淀物，在沉降的過程中將懸浮于水中少量微粒吸附攜帶下去，此過程稱為沉淀物的網捕作用。 膠體脫穩的三個作用： 沉淀物的網捕作用101. 地表水的預處理地表水的預處理1.2 沉淀和澄清沉淀和澄清 沉淀：固體顆粒依靠重力作用從水中分離出來的過程。進行沉淀分離的設備稱為沉淀池。 澄清：懸浮雜質與活性泥渣發生接觸混凝，從而加快沉淀物與水分離的速度，這一過程稱為澄清。這種設備稱為澄清池。原水混凝處理較大的固體顆粒活性泥渣重力作用出水接觸混凝沉淀沉淀澄清澄清沉淀和澄清是同一現象的兩種說法。111. 地表水的預處理地表水的預處理1.3 過濾過濾 過濾：把濁度較高

7、的水，通過一定厚度的粒狀或非粒狀材料而有效地除去懸浮雜質使水澄清的過程。濾料過濾材料；濾層由濾料堆積起來的過濾層；過濾器或過濾池起過濾作用的設備。 反洗：濾層由于截留較多懸浮雜質而被堵塞，為恢復過濾能力而用清水自下而上沖洗，該過程稱為反洗。 反洗后過濾器連續運行的時間稱為過濾周期。121. 地表水的預處理地表水的預處理1.3 過濾過濾 濾料常用的濾料有石英砂和無煙煤。濾料粒徑的大小和均勻度對過濾效果影響極大。粒徑通常選用0.51.2 mm。濾料的均勻程度用不均勻系數K80表示。K80在一定粒徑范圍內的濾料，按質量計，能通過80%濾料的篩孔孔徑d80與能通過10%濾料的篩孔孔徑d10之比。ddK

8、108080K80越大，表示濾料粗細顆粒尺寸相差越大。濾料粒徑越不均勻，對過濾和沖洗越不利。131. 地表水的預處理地表水的預處理1.3 過濾過濾 濾層濾層的高度和孔隙率對過濾效率有較大的影響。孔隙率濾層中的空隙體積與濾層總體積的比值。與濾料的粒徑和不均勻系數有關。 濾層在過濾過程中并非簡單的攔截懸浮顆粒，其作用機理類似于懸浮泥渣型澄清池。濾料相當于活性泥渣，起到接觸混凝的作用。為提高過濾效率，目前普遍采用“逆粒度”過濾，即濾料粒徑沿水流方向由大到小排列的過濾方式。雙層濾料能夠較大的發揮濾層中各部分濾料的截污作用，提高過濾效率。141. 地表水的預處理地表水的預處理1.3 過濾過濾 過濾效率濾

9、層的過濾效率通常是用除濁率和泥渣容量W來衡量。100%-CCC入出入C入過濾設備入口懸浮物的含量，mg/L；C出過濾設備出口懸浮物的含量，mg/L；VqWCC出入-泥渣容量是指一個過濾周期內，單位體積的濾層中所截留懸浮雜質的質量，單位kg/m3。q過濾周期產水量，mg/L；V過濾層中濾料的總體積，m3；152. 地下水的預處理地下水的預處理 地下水的特點：懸浮物含量較低，但二價鐵離子含量較高。 地下水預處理的主要任務：除濁處理、除鐵處理。162. 地下水的預處理地下水的預處理2.1 無鐵地下水的預處理無鐵地下水的預處理含鐵量(mg/L)懸浮物含量(mg/L)處理方式0.3（無鐵地下水）20直接

10、過濾20100直流混凝150左右采用雙層濾料過濾設備進行直流過濾 直流混凝：在過濾設備之前投加混凝劑，原水和混凝劑經充分混合后直接進入過濾設備，在沒有接觸濾料之前完成混凝反應。172. 地下水的預處理地下水的預處理2.1 無鐵地下水的預處理無鐵地下水的預處理 直流混凝是在過濾設備之前投加混凝劑，后與原水充分混合進入過濾設備，在過濾設備中，水的流速明顯減慢，在沒有接觸濾料之前初步完成反應階段，經過濾層的接觸混凝作用就能較徹底的去除懸浮物。 為了使混凝劑與原水充分混合，通常采用泵前加藥或管內加藥的方法。混凝劑的混凝機理？182. 地下水的預處理地下水的預處理2.1 無鐵地下水的預處理無鐵地下水的預

11、處理 泵前加藥直流混凝將配置好的混凝劑溶液定量的加入到水泵吸水管中或水泵吸水井內，通過葉輪的轉動達到混合。浮子式定量加藥箱：藥液依靠浮子下面的管口距水面的高度所形成的壓力而流動。浮子所處的液面與藥液出口管的相對位置不變。球閥式水封箱：防止空氣隨藥液進入泵內。優點：設備簡單、混合充分、效果好、不需另外消耗能量。缺點：水泵不能離過濾設備太遠，混合時間一般不要超過60 s。192. 地下水的預處理地下水的預處理2.1 無鐵地下水的預處理無鐵地下水的預處理 管道加藥直流混凝水力噴射管道加藥裝置：混凝劑在溶液箱內配制成一定濃度的溶液，由水力噴射泵進行輸送。水力噴射泵：利用高壓力水通過噴嘴和喉管之間真空抽

12、吸作用將藥液吸入，同時隨水的余壓注入原水管中。優點：設備簡單、管理方便、能量消耗小。缺點：當管道中水的流速減小時，可能在管道中反應形成沉淀。加藥地點設在過濾設備前相當于進水管管徑50倍左右的地方。202. 地下水的預處理地下水的預處理2.1 無鐵地下水的預處理無鐵地下水的預處理直流混凝通常采用Al2(SO4)3作混凝劑，采用管道加藥法進行混凝處理時，混凝劑的加藥量比澄清池少。原因是：只用來消除水中懸浮雜質的穩定性。混凝劑的投加量一般通過試驗的最佳效果來確定的。直流混凝效果可由過濾設備入口和出口處水中濁度去除率，但此法較麻煩。由于混凝過濾過程能同時去除水中部分有機物，故用耗氧量的變化來表征：O-

13、OOOK軟原清原212. 地下水的預處理地下水的預處理2.2 含鐵地下水的預處理含鐵地下水的預處理 含鐵水的危害：污染離子交換樹脂，造成樹脂鐵中毒而降低交換能力；作為補給水時，容易在鍋爐受熱面上結成鐵垢，不僅影響傳熱效果，還會造成垢下腐蝕。 離子交換樹脂表面被鐵化物覆蓋或樹脂內部的交換孔道被鐵雜質等堵塞，使樹脂的工作交換容量和再生交換容量明顯降低但樹脂結構無變化，這種現象叫樹脂的鐵“中毒”。 我國含鐵地下水中Fe2+的濃度都在1 mmol/L(相當于28 mg/L)以下。 地下水中溶解氧含量低， Fe2+比較穩定。去除方法：222. 地下水的預處理地下水的預處理2.2 含鐵地下水的預處理含鐵地

14、下水的預處理 曝氣除鐵法地下水曝氣：將含鐵地下水提汲到地面后，充分與空氣接觸，空氣中的氧氣迅速溶解在水中，這個過程稱為地下水曝氣。4Fe2+ + O2 + 10H2O 4Fe(OH)3 + 8H+Fe(OH)3在形成過程中可與水中的懸浮雜質發生吸附架橋使其脫穩，即同時起到混凝劑的作用。所以，含鐵地下水的曝氣過程是除鐵和混凝同時發生的。232. 地下水的預處理地下水的預處理2.2 含鐵地下水的預處理含鐵地下水的預處理 曝氣除鐵法由上式可知，含鐵地下水經曝氣后生成H+，會引起水的pH值降低，所以水的堿度大或pH值高對除鐵有利。實際上，只有水的pH值大于7的條件下，這一反應才能順利進行。4Fe2+

15、+ O2 + 10H2O 4Fe(OH)3 + 8H+曝氣的目的不僅是讓O2溶解到水中，同時也是為了驅散水中的CO2，提高水的pH值。石灰堿化。242. 地下水的預處理地下水的預處理2.2 含鐵地下水的預處理含鐵地下水的預處理 錳砂過濾除鐵法天然錳砂的主要成分是MnO2，是Fe2+氧化成Fe3+的良好催化劑。Fe(OH)3沉淀物經錳砂濾層過濾后被去除。所以錳砂濾層起著催化和過濾雙重作用。4MnO2 + 3O2 2Mn2O7Mn2O7 + 6Fe2+ +3H2O 2MnO2 + 6Fe3+ +6OH-Fe3+ + 3OH- 4Fe(OH)3 這一過程要求pH值大于5.5，并且有足夠的溶解氧。252. 地下水的預處理地下水的預處理2.2 含鐵地下水的預處理含鐵地下水的預處理 錳砂過濾除鐵法過濾時在錳砂濾料表面逐漸形成一層鐵質濾膜，稱為“活性濾膜”，能夠起催化作用。Fe2+ + FeO(OH) FeO(OFe)+ + H+活性濾膜由型羥基氧化鐵-FeO(OH)所構成，發生如下反應：41FeO(OFe)+ + O2 + H2O 2 FeO(OH) + H+23新生成的羥基氧化鐵作為活性濾膜物