第二章水的預(yù)處理

除去天然水中懸浮物和膠體雜質(zhì)，通常采用的方法是混凝沉淀(澄清)及過濾處理。水的預(yù)處理的工藝流程通常為：原水→混凝→沉淀澄清→過濾第一節(jié)水的混凝處理第二節(jié)水的沉淀和澄清處理第三節(jié)水的過濾處理第四節(jié)水的吸附處理第五節(jié)預(yù)處理系統(tǒng)及運行第一節(jié)水的混凝處理

混凝處理就是在水中投加適當?shù)幕瘜W(xué)藥劑，使水中微小的懸浮物以及膠體結(jié)合成大的絮凝體，并在重力作用下沉淀出來。投加的化學(xué)藥劑稱為混凝劑。一、膠體的穩(wěn)定性促使水中膠體具有聚集穩(wěn)定性的原因有以下三種：

(1)膠體表面帶電；

(2)膠體表面有水化層；

(3)膠體表面吸附有某些促使膠體穩(wěn)定的物質(zhì)；

(4)膠體顆粒布朗運動。二、膠體的脫穩(wěn)

(1)投加電解質(zhì)。電中和、壓縮雙電層

(2)投加與天然水中膠體電荷相反的膠體。電中和、壓縮雙電層

(3)投加高分子絮凝劑。吸附架橋膠體的結(jié)構(gòu)三、影響混凝效果的因素

（1）水的ＰH值（2）混凝劑的用量水溫（3）水和混凝劑的混合速度（4）水中雜質(zhì)（5）接觸介質(zhì)

四、混凝處理后水質(zhì)變化除掉部分：懸浮物；60%～80%有機物；部分重碳酸鹽硬度；占全硅25%～50%的膠態(tài)硅。增加部分：

SO４２－、Cl－等；CO２；HF；溶解固形物。第二節(jié)水的沉淀和澄清處理一、平流式沉淀池

1-進水區(qū)；2-多孔隔墻；3-沉淀區(qū)；

4-出水區(qū)；5-存泥區(qū)，6-出水槽顆粒在靜水中的沉降

沉降速度公式，又稱為司篤克斯公式：1、u與d的平方成正比，因此顆粒直徑d對沉降速度的影響很大。2、顆粒與水之間的密度差(s-L)越大，沉降速度越快，增大絮狀物的密度，可提高沉淀效果。3、通過混凝處理將水中細小顆粒凝聚成絮狀物，可大大增加沉降速度，提高沉淀效果。水溫越高，水的動力粘度系數(shù)μ越小，沉降速度增加。二、斜管(板)沉淀池三、泥渣懸浮式澄清池

1-分離器；2-噴嘴；3-混合區(qū)；4-水平隔板；5-垂直隔板；6-反應(yīng)區(qū)；7-過渡區(qū)；8-出水區(qū)；9-水柵；10-集水槽；11-拌泥系統(tǒng)；12-泥渣濃縮器；13-采樣管：14-可動罩子四、機械攪拌加速澄清池

1-進水管；2-進水槽；3-第一反應(yīng)室(混合室)；

4-第二反應(yīng)室；5-導(dǎo)流室；6-分離室；7-集水槽；

8-泥渣濃縮室；9-加藥管；10-機械攪拌器；

11-導(dǎo)流板；12-傘形板五、水力循環(huán)澄清池1-進水管；2-噴嘴；3-棍合室；4-喉管；

5-第一反應(yīng)室；6-第二反應(yīng)室；8-集水槽；

9-泥渣濃縮室；7-分離室；10-調(diào)節(jié)器；

11-傘形擋板六、監(jiān)督項目清水層的高度；懸浮泥渣量：反應(yīng)室、泥渣濃縮和池底等部位。進水流量、加藥量、水溫、排泥時間、排泥門開度等。出水水質(zhì)：懸浮物含量或濁度

懸浮泥渣量，通常采用的是一種稱為沉降比的方法，這使用一直徑為40～60mm、高250～350mm的量筒，將含泥渣的樣品裝入，經(jīng)靜置一定時間后，觀察其泥渣沉降情況。靜置時間2，5，20，60min，只要選取一個適當?shù)臅r間作為標準就可以。其結(jié)果可用沉降后泥渣的體積占樣品總體積的百分率(沉降比)表示。澄清池各部分取得水樣的沉降比究竟以多大為合適，無法預(yù)定，要由各臺澄清池的具體運行經(jīng)驗來決定。第三節(jié)水的過濾處理

水通過濾料層除去其中懸浮物的工藝稱為過濾，按濾料類別分為粒狀濾料過濾、膜狀濾料過濾、線狀濾料過濾。一、過濾機理二、濾料及濾層三、濾層中濾料的排布方式與過濾效果四、過濾工藝五、過濾設(shè)備六、混凝過濾一、過濾機理

過濾主要取決于懸浮顆粒和濾料的性質(zhì)、相對粒徑的大小以及過水斷面的水流狀態(tài)。過濾機理有以下兩種作用：

(1)機械篩濾作用：當濾料粒度較小時，粒徑大于濾料層孔隙的懸浮物由于吸附和機械篩濾作用彼此重疊和架橋作用，在濾層表面形成了一層附加的濾膜，在以后的過濾過程中，這層濾膜主要起機械截留作用，這種過濾稱為膜過濾或表面過濾。

(2)接觸絮凝作用。當濾料粒度較大時，懸浮顆粒的水流經(jīng)濾層中的孔道時，在范德華力、靜電力的作用下，靠吸附和架橋作用而粘附在濾料表面，這種過濾稱為深層過濾。二、濾料及濾層

1、顆粒狀濾料：（1）化學(xué)性能穩(wěn)定，不影響出水水質(zhì)；（2）機械強度良好，使用中不碎裂；（3）粒度適當。常用“粒徑”和“不均勻系數(shù)”兩個指標表示。粒徑表示濾料顆粒大小的概況，不均勻系數(shù)表示濾料中不同大小的濾料顆粒的分布情況。（4）廉價，便于取材。常用的濾料為石英砂、無煙煤、大理石、活性炭等；2．濾層

(1)濾層空隙率。濾層中濾料顆粒與顆粒之間的空間體積占濾層總體積的百分率，即為濾層空隙率。空隙率愈大，過濾水頭損失增加緩慢，過濾周期可以延長，因此濾層的截污能力得以提高；但穿透厚度也隨之增大。

(2)濾層厚度。達到某規(guī)定水質(zhì)所需要的濾層厚度稱懸浮雜質(zhì)的穿透厚度，穿透厚度加上一定安全因素的厚度即為濾層的設(shè)計厚度。三、濾層中濾料的排布方式與過濾效果

四、濾料的級配

五、過濾工藝

過濾處理是由過濾、反洗和正洗三個步驟交替循環(huán)操作。

1．過濾過濾器通常運行到出水濁度達到規(guī)定的允許值或進出口壓差達到規(guī)定的允許值時停止運行，這時稱過濾器失效。表示過濾設(shè)備運行的技術(shù)指標主要有出水濁度、濾料的截污容量和濾層的水頭損失。

2．反沖洗

反沖洗的目的是除去濾層中截留的雜質(zhì)、氣泡、破碎濾料，恢復(fù)濾料的截污能力。反沖洗方法主要有兩種：水反沖洗；輔以空氣擦洗的水反洗。反沖洗效果：反洗強度或反洗膨脹率，反沖洗時間。反洗膨脹率：反沖洗時，濾層膨脹時增加的厚度與濾層原厚度比值的百分數(shù)。反沖洗強度：反沖洗時單位時間單位過濾面積上通過的反沖洗水量稱為，用g表示，單位：L/(s·m2)

六、過濾設(shè)備

1．壓力式過濾器

壓力式機械過濾器2．無閥濾池

六、混凝過濾當原水懸浮物較低(如低于50mg/L)，而膠體雜質(zhì)(如膠體硅)含量較高時，可以將混凝和過濾在一個設(shè)備中進行，這種處理工藝就是所謂的混凝過濾。也有稱接觸過濾。混凝過濾有兩種作法：一種是當加有混凝劑的水中生成微小絮狀物時，將水引入過濾器，這稱為絮凝過濾；另一種為，在微小絮狀物生成之前，水已到達濾層中，水中膠體和濾料疑聚在一起，此法稱為凝聚過濾。第四節(jié)水的吸附處理

水的吸附處理的主要目的是去除水中有機物，降低水的COD值。還可以去除游離氯。活性炭是非極性吸附劑，所以它對于某些有機物有較強的吸附力。活性炭的吸附力以物理吸附為主，一般是可逆的。活性炭過濾法能較徹底除去水中的游離氯：