环境工程学课件：第二章水的物化处理方法

1、第第 一一 篇篇 水质净化与水污染控制工程水质净化与水污染控制工程第一章第一章 水质与水体自净水质与水体自净第二章第二章 水的物理化学处理方法水的物理化学处理方法第三章第三章 水的生物化学处理方法水的生物化学处理方法第四章第四章 水处理工程与废水最终处置水处理工程与废水最终处置 第二章第二章 水的物化处理方法水的物化处理方法 第一节第一节 水中粗大颗粒物质的去除水中粗大颗粒物质的去除粗大颗粒物质粗大颗粒物质悬浮物质和胶体物质悬浮物质和胶体物质溶解性物质溶解性物质按颗粒的大小按颗粒的大小0.1或1mm砂石、小卵石、砾石、树砂石、小卵石、砾石、树枝、菜叶、碎布、垃圾等枝、菜叶、碎布、垃圾等筛滤截留

2、筛滤截留 重力沉降重力沉降 离心分离离心分离格格 栅栅筛筛 网网微滤机微滤机沉砂池沉砂池旋流分离器旋流分离器离离 心心 机机 第二章第二章 水的物化处理方法水的物化处理方法 一、格栅、筛网和微滤机一、格栅、筛网和微滤机1、格栅、格栅主要用途主要用途：用于去除可能堵塞水泵机组及管道闸门的粗大悬：用于去除可能堵塞水泵机组及管道闸门的粗大悬 浮物，并保证后续处理设施能正常运行。浮物，并保证后续处理设施能正常运行。结构特点结构特点：由一组：由一组(或多组或多组)相平行的金属栅条与框架组成，栅相平行的金属栅条与框架组成，栅 条间形成缝隙。（缝隙宽度和水质决定截留效率）条间形成缝隙。（缝隙宽度和水质决定截

3、留效率）安装安装：倾斜安装在进水的渠道或进水泵站集水井的进口处。：倾斜安装在进水的渠道或进水泵站集水井的进口处。 后处理：填埋、堆肥、焚烧等后处理：填埋、堆肥、焚烧等清除方式：人工、机械清除方式：人工、机械 液面落差：液面落差：1015 cm水流速度：水流速度：0.61.0 m/s 格栅倾角：格栅倾角：5060缝隙宽度缝隙宽度水泵站水泵站 2150mm沉淀沉淀/砂池砂池 1530mm 第二章第二章 水的物化处理方法水的物化处理方法 第二章第二章 水的物化处理方法水的物化处理方法 格栅不锈钢机械自动格栅不锈钢机械自动格栅链条式格栅除污机链条式格栅除污机带溢流旁通道的人工清理铁格栅带溢流旁通道的人

4、工清理铁格栅 第二章第二章 水的物化处理方法水的物化处理方法 主要用途主要用途：去除水中纤维、纸浆、藻类等较小杂物，：去除水中纤维、纸浆、藻类等较小杂物， 去除效果相当于初次沉淀池。去除效果相当于初次沉淀池。水力筛网水力筛网 振动筛网振动筛网转鼓式筛网转鼓式筛网2 2、筛网、筛网1、旋转筒、旋转筒 2、污水、污水 3、筛滤后水、筛滤后水 4、蒸气或高压空气管、蒸气或高压空气管 5、旋转筒旋转方向、旋转筒旋转方向 6、截留污物排出、截留污物排出 7、筛网、筛网转筒式筛网原理图转筒式筛网原理图振振动动筛筛网网 第二章第二章 水的物化处理方法水的物化处理方法 振动筛网振动筛网微滤机微滤机 第二章第二

5、章 水的物化处理方法水的物化处理方法 3 3、微滤机、微滤机主要用途主要用途：截留细小悬浮物。：截留细小悬浮物。优点优点：占地少，过滤能力大，操作方便，应用广泛：占地少，过滤能力大，操作方便，应用广泛微滤机微滤机1、旋转转筒、旋转转筒 2、池、池 3、水槽、水槽 4、孔管、孔管 5、滤网冲洗设、滤网冲洗设备备 6、集渣斗、集渣斗 7、排渣管、排渣管 8、出水管、出水管二、沉砂池二、沉砂池2()2ssDsugVCA2、自由沉降自由沉降 在沉降过程中颗粒杂质的尺寸、形状在沉降过程中颗粒杂质的尺寸、形状 和比重均不随时间而变的现象。和比重均不随时间而变的现象。 Stokes Stokes（斯托克斯）

6、公式（斯托克斯）公式)(182sgdu 第二章第二章 水的物化处理方法水的物化处理方法 1、沉砂池沉砂池 以重力分离为基础，从污水中去除砂子、以重力分离为基础，从污水中去除砂子、煤渣等比重较大的颗粒，以免影响后续处理设备的运行。煤渣等比重较大的颗粒，以免影响后续处理设备的运行。平流式沉砂池平流式沉砂池 竖流式沉砂池竖流式沉砂池 曝气式曝气式沉砂池沉砂池2()43sDsDuCAgdC层流区，层流区，Re2，CD=24/Re，Re=ud/ 第二章第二章 水的物化处理方法水的物化处理方法 平流式沉砂池平流式沉砂池截留效果好，工作稳定，构造简单且易于排砂，但占地面积大截留效果好，工作稳定，构造简单且易

7、于排砂，但占地面积大1400平流式沉砂池平流式沉砂池平流式沉砂池平流式沉砂池vQAmax2hAB vtL 261max1086400KTXQV TNXV2321hhhHmin1minminwnQv水流面积水流面积 A池池 总总 宽宽 B池池 长长 L污泥斗容积污泥斗容积 V池总高度池总高度 H验算最小流速验算最小流速 第二章第二章 水的物化处理方法水的物化处理方法 Qmax 最大设计流量（最大设计流量（m3/s）v 最大设计流量时的流速最大设计流量时的流速 （0.15，0.3）m/sh2 有效水深有效水深 （0.25，1）且）且1.2mt 最大设计流量时的停留时间最大设计流量时的停留时间 （3

8、0，60）且）且30sX1 城市污水沉砂量（城市污水沉砂量（m3/106m3）X2 生活污水沉砂量（生活污水沉砂量（L/人人d）N 沉砂池服务人口数沉砂池服务人口数T 清除沉砂的时间间隔（清除沉砂的时间间隔（d）K2 流量总变化系数流量总变化系数h1 沉砂池超高（沉砂池超高（0.3m0.3m）h3 贮砂斗高度（贮砂斗高度（m）Qminx 最小流量（最小流量（m3/s）n1 最小流量时工作的池数最小流量时工作的池数min min 最小流量时水流断面积（最小流量时水流断面积（m2）平流式沉砂池平流式沉砂池 第二章第二章 水的物化处理方法水的物化处理方法 第二章第二章 水的物化处理方法水的物化处理方

9、法 处理能力小处理能力小结构较复杂结构较复杂竖竖流流式式沉沉砂砂池池竖流式沉砂池竖流式沉砂池出口出口曝气式曝气式沉砂池沉砂池可避免沉砂发臭，预曝气，有利于后续生化处理，但能耗高可避免沉砂发臭，预曝气，有利于后续生化处理，但能耗高曝气式沉砂池曝气式沉砂池 第二章第二章 水的物化处理方法水的物化处理方法 1、原理、原理三、离心分离三、离心分离rvmmC20)(gmmF)(09002rnFC离心力离心力重重 力力分离因素分离因素 第二章第二章 水的物化处理方法水的物化处理方法 260vnr水旋分离设备水旋分离设备器旋分离设备器旋分离设备2、类型、类型压力式水力旋流器压力式水力旋流器重力式水力旋流器重

10、力式水力旋流器v 颗粒的圆周线速度，颗粒的圆周线速度，m/sr 旋转半径，旋转半径，mn 转速，转速，r/min 第二章第二章 水的物化处理方法水的物化处理方法 压压力力式式水水力力旋旋流流器器压力式水力旋流器压力式水力旋流器1、入流、入流 2、一次涡流、一次涡流 3、二次涡流、二次涡流 4、零锥面、零锥面 5、空气旋涡柱、空气旋涡柱空气涡流柱空气涡流柱澄清液澄清液浓缩液浓缩液空气空气压力式水力旋流器压力式水力旋流器 第二章第二章 水的物化处理方法水的物化处理方法 第二章第二章 水的物化处理方法水的物化处理方法 离离心心机机第二节第二节 水中悬浮物质和胶体物质的去除水中悬浮物质和胶体物质的去除

11、一、一、 沉淀沉淀1、沉淀理论、沉淀理论 沉沉淀淀过过程程自由沉淀自由沉淀压缩沉淀压缩沉淀拥挤沉淀拥挤沉淀絮凝沉淀絮凝沉淀沉淀沉淀 混凝混凝 澄清澄清 过滤过滤 气浮气浮颗粒在沉降过程中呈离散状态，其形状、尺寸、颗粒在沉降过程中呈离散状态，其形状、尺寸、质量均不变，下沉速度不受干扰。质量均不变，下沉速度不受干扰。沉降过程中颗粒之间相互粘结，其尺寸、质量沉降过程中颗粒之间相互粘结，其尺寸、质量随深度增加而增大，沉速亦随深度而增加。随深度增加而增大，沉速亦随深度而增加。颗粒浓度较大，在下沉过程中相互干扰，但颗颗粒浓度较大，在下沉过程中相互干扰，但颗粒间相对位置不变，整体成层下降。粒间相对位置不变，

12、整体成层下降。颗粒浓度很高且相互接触。上层颗粒的重力作颗粒浓度很高且相互接触。上层颗粒的重力作用挤压下层颗粒间的水，使颗粒群压缩。用挤压下层颗粒间的水，使颗粒群压缩。 第二章第二章 水的物化处理方法水的物化处理方法 （1 1）自由沉降）自由沉降 StokesStokes（斯托克斯）公式（斯托克斯）公式ssbgngVFFF)(22uACFsDdgdCuDs)(342Re24DC2ReudRe2)(18dgus 第二章第二章 水的物化处理方法水的物化处理方法 自由沉淀实验自由沉淀实验 有效水深有效水深 H 指定沉淀时间指定沉淀时间 t0 初始浓度初始浓度C0对应临界的颗粒沉速对应临界的颗粒沉速00

13、tHu00001)1 (xudxuxEu u0 （1x0 ） （ 1x0）u u0 x00001xudxu颗粒沉速颗粒沉速 颗粒百分数颗粒百分数 颗粒沉淀百分数颗粒沉淀百分数颗粒沉速累积频率分配曲线颗粒沉速累积频率分配曲线小于指定速度的颗粒小于指定速度的颗粒与全部颗粒的重量比与全部颗粒的重量比xuuxEi001)1 ( 第二章第二章 水的物化处理方法水的物化处理方法 例例2-2 某废水中的悬浮物质浓度不高，且均为离散颗粒，在某废水中的悬浮物质浓度不高，且均为离散颗粒，在一有效水深一有效水深H为为1.8m的沉淀柱内作沉降试验，结果如下：的沉淀柱内作沉降试验，结果如下：时间t(min)060801

14、00130200240420取样浓度C(mg/L)3001891801681561117827001(1)iExuxu试求此废水在一负荷为试求此废水在一负荷为25m3/m2d的沉淀设备内悬浮物质的的沉淀设备内悬浮物质的理论总沉降去除率。理论总沉降去除率。C0=300mg/L，H=1.8m，u0=25m/d=0.0174m/min绘制绘制xu曲线，找出曲线，找出u0对应的对应的x0，并计算，并计算iux0CxC0iiCxCC1C2C3 第二章第二章 水的物化处理方法水的物化处理方法 （2 2）絮凝沉降）絮凝沉降絮凝沉降试验絮凝沉降试验总去除率公式总去除率公式nnPuuPuuPuuEE020210

15、10等浓度（效率）曲线等浓度（效率）曲线絮凝沉降等效率曲线絮凝沉降等效率曲线注意：注意：P与与x x的区别！的区别！ 第二章第二章 水的物化处理方法水的物化处理方法 （3 3、4 4）拥挤沉降和压缩沉降）拥挤沉降和压缩沉降假定：假定：1）各过水断面上各点的流速相等；各过水断面上各点的流速相等； 2）颗粒等速下沉，水平速度为水流速度；）颗粒等速下沉，水平速度为水流速度； 3）颗粒一触池底，不再上浮，认为去除；）颗粒一触池底，不再上浮，认为去除；（5 5）理想沉淀池）理想沉淀池vu1u0vu1hHL 第二章第二章 水的物化处理方法水的物化处理方法 第二章第二章 水的物化处理方法水的物化处理方法 （

16、5 5）理想沉淀池）理想沉淀池00tuH 0QtHAVAQAtQttHu0000AQq 00)75. 1125. 11(uq 0)0 . 25 . 1 (tt vu1u0vu1hHL平流式沉淀池平流式沉淀池 竖流式沉淀池竖流式沉淀池 辐流式沉淀池辐流式沉淀池（1）类型）类型2 2、普通沉淀池、普通沉淀池平流式沉淀池平流式沉淀池平流式沉淀池平流式沉淀池 第二章第二章 水的物化处理方法水的物化处理方法 平流式沉淀池平流式沉淀池 第二章第二章 水的物化处理方法水的物化处理方法 竖流式沉淀池竖流式沉淀池 第二章第二章 水的物化处理方法水的物化处理方法 竖流式沉淀池竖流式沉淀池 第二章第二章 水的物化处

17、理方法水的物化处理方法 第二章第二章 水的物化处理方法水的物化处理方法 辐流式沉淀池辐流式沉淀池辐流式沉淀池辐流式沉淀池辐辐流流式式沉沉淀淀池池周边进水中央出水周边进水中央出水周边进水周边出水周边进水周边出水进水进水出水出水排泥排泥进水进水出水出水排泥排泥水力吸水力吸泥装置泥装置 第二章第二章 水的物化处理方法水的物化处理方法 周边进水周边出水的辐流式沉淀池周边进水周边出水的辐流式沉淀池 第二章第二章 水的物化处理方法水的物化处理方法 （2 2） 沉淀池类型的选择沉淀池类型的选择类型类型优优 点点缺缺 点点适适 用用 条条 件件平平流流式式（1）沉淀效果好）沉淀效果好（2）对冲击负荷和温）对冲

18、击负荷和温度变化的适应能力较强度变化的适应能力较强（3）施工简易，造价）施工简易，造价较低较低（1）配水不易均匀）配水不易均匀（2）采用多斗排泥时，每个泥斗）采用多斗排泥时，每个泥斗需单独设排泥管，操作量大，管理需单独设排泥管，操作量大，管理复杂；采用链带式刮泥机排泥时，复杂；采用链带式刮泥机排泥时，机件浸于水中，易锈蚀。机件浸于水中，易锈蚀。（1）适用于地下）适用于地下水位高及地质差地水位高及地质差地区区（2）适用于大中）适用于大中小型水处理厂。小型水处理厂。竖竖流流式式（1）排泥方便、管理）排泥方便、管理简单简单（2）占地面积较小）占地面积较小（1）池子深度大，施工困难）池子深度大，施工困

19、难（2）造价较高）造价较高（3）对冲击负荷和温度变化的适）对冲击负荷和温度变化的适应能力较差应能力较差（4）池径不宜过大，否则布水不）池径不宜过大，否则布水不匀匀适用于小型污水处适用于小型污水处理厂，给水厂多不理厂，给水厂多不用。用。辐辐流流式式（1）多为机械排泥，）多为机械排泥，运行较好，管理简单运行较好，管理简单（2）排泥设备已趋稳）排泥设备已趋稳定定（1）水流不易均匀，沉淀效果较）水流不易均匀，沉淀效果较差差（2）机械排泥设备复杂，对施工）机械排泥设备复杂，对施工质量要求高质量要求高（1）适用于地下）适用于地下水位较高地区水位较高地区（2）适用于大中）适用于大中型水处理厂型水处理厂 第二

20、章第二章 水的物化处理方法水的物化处理方法 第二章第二章 水的物化处理方法水的物化处理方法 3 3、斜板斜管沉淀池、斜板斜管沉淀池AQu 00uHt A 增大增大Q不变不变u0 减小减小t 减小减小u0不变不变H 减小减小（1）浅池沉降理论浅池沉降理论 缩小沉淀区深度对沉淀过程的影响缩小沉淀区深度对沉淀过程的影响 第二章第二章 水的物化处理方法水的物化处理方法 （2 2） 构造构造斜板斜管沉淀池斜板斜管沉淀池1、配水槽、配水槽 2、穿孔墙、穿孔墙 3、斜板或斜管、斜板或斜管 4、淹没孔口、淹没孔口5、集水槽、集水槽 6、集泥斗、集泥斗 7、穿孔排泥管、穿孔排泥管 8、阻流板、阻流板（3）斜板沉

21、淀池的计算斜板沉淀池的计算 （以异向流斜板沉淀池为例）（以异向流斜板沉淀池为例）lL/nl1l2abu0vvllul102sinvBLvQsinBLQv LBnlBQlnLnLBLQllvlucossectansin120)cos(0LBnlBuQsec1nLltan2nLl 第二章第二章 水的物化处理方法水的物化处理方法 第二章第二章 水的物化处理方法水的物化处理方法 胶体结构与电位示意图胶体结构与电位示意图电位离子电位离子反离子反离子滑动面滑动面胶团边界胶团边界胶核胶核胶粒胶粒吸附层吸附层扩散层扩散层1、混混凝凝过过程程的的理理论论基基础础 胶胶体体的的结结构构二、混凝二、混凝 第二章第二

22、章 水的物化处理方法水的物化处理方法 胶体的脱稳和水的混凝机理胶体的脱稳和水的混凝机理压缩双电层压缩双电层网捕作用网捕作用吸附架桥作用吸附架桥作用吸附电中和作用吸附电中和作用吸附电中和吸附电中和吸附架桥吸附架桥网捕网捕 2、混凝剂、助凝剂及其作用、混凝剂、助凝剂及其作用（1）铝盐的水解过程）铝盐的水解过程脱稳凝聚脱稳凝聚桥连絮凝桥连絮凝网捕絮凝网捕絮凝氧化铝氧化铝不同不同pH值相对应的三价铝水解产物值相对应的三价铝水解产物各水解产物所占比例各水解产物所占比例 第二章第二章 水的物化处理方法水的物化处理方法 各阶段的脱稳机理？各阶段的脱稳机理？低聚合度高电荷低聚合度高电荷多核羟基配合物多核羟基配

23、合物高聚合度的高聚合度的羟基配合物羟基配合物氢氧化氢氧化物溶胶物溶胶剩剩余余浊浊度度胶粒浓度胶粒浓度S4S3S2混凝剂投量混凝剂投量凝聚曲线凝聚曲线S1 S2 S3 S4胶粒浓度胶粒浓度S G1凝聚最佳投药量凝聚最佳投药量 G2絮凝最佳投药量絮凝最佳投药量G1G2 第二章第二章 水的物化处理方法水的物化处理方法 第二章第二章 水的物化处理方法水的物化处理方法 （2）有机合成高分子絮凝剂）有机合成高分子絮凝剂（3）助凝剂）助凝剂 3 3、混合与反应设备、混合与反应设备药剂的溶解与投加过程药剂的溶解与投加过程 3 3、混合与反应设备、混合与反应设备混混 合合 第二章第二章 水的物化处理方法水的物化

24、处理方法 （1） 澄清池澄清池三、澄清池水和药剂的混合水和药剂的混合反应反应絮凝体和水的分离絮凝体和水的分离保持悬浮状态、浓度稳定且均匀分布的泥渣区保持悬浮状态、浓度稳定且均匀分布的泥渣区泥渣循环分离型泥渣循环分离型悬浮泥渣过滤型悬浮泥渣过滤型机械加速澄清池机械加速澄清池悬浮澄清池悬浮澄清池 第二章第二章 水的物化处理方法水的物化处理方法 机械加速澄清池机械加速澄清池一次混合及反应区一次混合及反应区二次混合及反应区二次混合及反应区竖管竖管澄清澄清水水原水原水回流回流区区转动转动叶轮叶轮泥浆泥浆池池浓缩浓缩斗斗取样取样栓栓排泥及放空排泥及放空排泥排泥罩罩投药投药投药投药电动机电动机出水出水孔口孔

25、口（2） 常见澄清池常见澄清池 第二章第二章 水的物化处理方法水的物化处理方法 找出书中所述找出书中所述“五个主要部分五个主要部分”？悬悬浮浮澄澄清清池池泥渣悬浮层泥渣悬浮层强制强制出水出水槽槽排泥排泥穿孔管穿孔管进水进水穿孔管穿孔管泄水泄水穿孔管穿孔管反应罩反应罩检修人孔检修人孔（2） 常见澄清池常见澄清池 第二章第二章 水的物化处理方法水的物化处理方法 四、过滤四、过滤1、 过滤机理过滤机理 阻力截留阻力截留接触絮凝接触絮凝重力沉降重力沉降水中悬浮物的粒径水中悬浮物的粒径表层滤料的最小粒径表层滤料的最小粒径过滤速度过滤速度滤料直径滤料直径过滤速度过滤速度滤料直径（比表面积）滤料直径（比表面

26、积）荷电量荷电量单层滤池单层滤池双层滤池双层滤池多层滤池多层滤池普通快滤池普通快滤池虹吸滤池虹吸滤池无阀滤池无阀滤池重力式滤池重力式滤池压力滤池压力滤池慢滤池慢滤池快滤池快滤池 第二章第二章 水的物化处理方法水的物化处理方法 第二章第二章 水的物化处理方法水的物化处理方法 2、普通快滤池普通快滤池 （1） 过滤工艺过程（过滤、反洗）过滤工艺过程（过滤、反洗）集水渠集水渠洗砂排水槽洗砂排水槽废水渠废水渠（2） 滤料滤料/层层A 滤料滤料B 滤层滤层足够的机械强度，较好的化学稳定性，足够的机械强度，较好的化学稳定性，适宜的级配和足够的孔隙率适宜的级配和足够的孔隙率滤层深度（滤层深度（cm）单层滤料

27、单层滤料双层滤料双层滤料藏污量藏污量(g/cm3) 第二章第二章 水的物化处理方法水的物化处理方法 滤滤 料料石英砂石英砂无烟煤无烟煤纤维球纤维球果果 壳壳鹅卵石垫层鹅卵石垫层 第二章第二章 水的物化处理方法水的物化处理方法 五、气浮五、气浮 1、气浮理论、气浮理论 亲水性和疏水性物质的接触角亲水性和疏水性物质的接触角被水润湿的面积被水润湿的面积气泡气泡水水水颗粒气泡间的表面张力水颗粒气泡间的表面张力气泡气泡水水S1水气水气S水气水气水粒水粒S水粒水粒(12)/S 水气水气水粒水粒气粒气粒2水气水气（S水气水气S）水粒水粒（S水粒水粒S ）气粒气粒S水粒水粒水气水气cos(180)气粒气粒水气

28、水气（1cos）00， 不能气浮；不能气浮；90， 附着不牢；附着不牢；180180，易被气浮。，易被气浮。加压溶气气浮加压溶气气浮射流气浮射流气浮曝气气浮曝气气浮叶轮气浮叶轮气浮2 2、 气浮设备气浮设备加压溶气气浮流程加压溶气气浮流程1、混合室、混合室 2、反应室、反应室 3、入流室、入流室 4、分离室、分离室 5、泵、泵 6、射流器、射流器 7、气体流量计、气体流量计 8、溶气罐、溶气罐 9、释放器、释放器 10、浮渣槽、浮渣槽 11、刮渣机、刮渣机混混凝凝剂剂QQ92 第二章第二章 水的物化处理方法水的物化处理方法 第三节第三节 水中溶解物质的去除水中溶解物质的去除软化：降低水中软化：

29、降低水中Ca2、Mg2含量的处理。含量的处理。Ca2、Mg2、Na、KCO32、HCO3 、SO42、Cl阳离子阳离子阴离子阴离子一、水的软化与除盐一、水的软化与除盐溶解气体溶解气体O2、CO2Ca(HCO3)2 CaCO3 + H2O + CO2Mg(HCO3)2 MgCO3 + H2O + CO2MgCO3 + H2O Mg(OH)2 + CO2 加热软化加热软化 药剂软化药剂软化 离子交换离子交换 第二章第二章 水的物化处理方法水的物化处理方法 加热软化加热软化的实质？的实质？ 一、水的软化与除盐一、水的软化与除盐 蒸馏蒸馏 电渗析电渗析 离子交换离子交换 除除 盐盐：降低水中部分或全部

30、含盐量的处理。：降低水中部分或全部含盐量的处理。二、离子交换法二、离子交换法RH + M+MH + R+离子交换剂离子交换剂需交换的离子需交换的离子kM HRkRHM1、离子交换剂、离子交换剂离子交换树脂离子交换树脂树脂本体树脂本体活性基团活性基团固定离子固定离子活动离子活动离子阳离子交换树脂结构示意图阳离子交换树脂结构示意图水水固定离子固定离子可交换可交换离子离子乙二烯乙二烯交联链交联链 聚苯聚苯乙烯链乙烯链 第二章第二章 水的物化处理方法水的物化处理方法 2 2、离子交换树脂的分类及化学性能指标、离子交换树脂的分类及化学性能指标树树 脂脂分分 类类阳离子交换树脂阳离子交换树脂阴离子交换树脂

31、阴离子交换树脂螯合树脂螯合树脂氧化还原树脂氧化还原树脂两性树脂两性树脂强酸性、弱酸性强酸性、弱酸性强碱性、弱碱性强碱性、弱碱性交联度交联度树树 脂脂化学性化学性能指标能指标酸碱性酸碱性离子交换选择性离子交换选择性交换容量交换容量 第二章第二章 水的物化处理方法水的物化处理方法 3 3、离子交换工艺及应用、离子交换工艺及应用（1）离子交换的运行操作）离子交换的运行操作交换交换反洗反洗再生再生清洗清洗软化软化Na型阳离子交换柱型阳离子交换柱除盐除盐H型阳离子交换柱型阳离子交换柱OH型阳离子交换柱型阳离子交换柱（2）离子交换的应用）离子交换的应用钠钠型型离离子子交交换换柱柱H柱和柱和OH柱串联除盐柱

32、串联除盐 第二章第二章 水的物化处理方法水的物化处理方法 三、吸附法三、吸附法吸附法吸附法利用多孔性的固体物质使水中的一种或多种物质利用多孔性的固体物质使水中的一种或多种物质 被吸附在固体表面而去除的方法。被吸附在固体表面而去除的方法。吸附吸附相界面上，物质自动发生累积或浓集的现象。相界面上，物质自动发生累积或浓集的现象。吸附剂吸附剂吸附质吸附质作用力作用力反应温度反应温度 吸附热吸附热选择性选择性可逆性可逆性吸附层吸附层物理吸附物理吸附范德华力范德华力低温低温小小无无可逆可逆单单/多分子层多分子层化学吸附化学吸附化学键力化学键力较高温较高温大大有有不可逆不可逆单分子层单分子层1、吸附类型、吸

33、附类型 第二章第二章 水的物化处理方法水的物化处理方法 2、吸附剂、吸附剂大孔大孔微孔微孔溶剂和吸附质均溶剂和吸附质均可进入的区域可进入的区域溶剂和小吸附质溶剂和小吸附质可进入的区域可进入的区域只有溶剂可只有溶剂可进入的区域进入的区域活性炭的微孔结构活性炭的微孔结构小孔小孔 2nm过渡孔过渡孔 2100nm大孔大孔 10010000nm 第二章第二章 水的物化处理方法水的物化处理方法 活活 性性 炭炭 第二章第二章 水的物化处理方法水的物化处理方法 3、吸附平衡和吸附等温线、吸附平衡和吸附等温线吸附量吸附量 吸附平衡时单位质量吸附剂吸附的吸附质的质量吸附平衡时单位质量吸附剂吸附的吸附质的质量吸

34、附等温线吸附等温线 在一定温度下，活性炭与被处理的水接触在一定温度下，活性炭与被处理的水接触 并达到平衡时，吸附质在溶液中的浓度与并达到平衡时，吸附质在溶液中的浓度与 活性炭吸附量之间的关系。活性炭吸附量之间的关系。nKq1lg1lglgnKqFreundlich吸附等温线吸附等温线babq1aabq1111Langmuir吸附等温线吸附等温线e 第二章第二章 水的物化处理方法水的物化处理方法 4、吸附穿透曲线、吸附穿透曲线Va吸附带吸附带0000baabVb出水体积出水体积（出流时间）（出流时间）出水溶质浓度出水溶质浓度aVdV00)(baVVdV)(0bVdV00)(穿透点（破点）穿透点（

35、破点）吸附终点吸附终点吸附带吸附带 第二章第二章 水的物化处理方法水的物化处理方法 四、膜分离技术四、膜分离技术1、电渗析、电渗析 半透膜半透膜 凡在溶液中一种或多种成分不能透过，凡在溶液中一种或多种成分不能透过， 而其它成分能透过的膜。而其它成分能透过的膜。膜分离法膜分离法 利用一种特殊的半透膜将溶液隔开，使一利用一种特殊的半透膜将溶液隔开，使一 侧溶液中的某种溶质透过膜或溶剂（水）侧溶液中的某种溶质透过膜或溶剂（水） 渗透出来，从而达到分离溶质的目的。渗透出来，从而达到分离溶质的目的。 在直流电场的作用在直流电场的作用下，利用阴、阳离子交下，利用阴、阳离子交换膜对溶液中阴、阳离换膜对溶液中

36、阴、阳离子的选择透过性，使溶子的选择透过性，使溶液中的溶质与水分离的液中的溶质与水分离的一种物化过程。一种物化过程。电渗析法处理芒硝废水电渗析法处理芒硝废水回收回收NaOH回收回收H2SO4稀稀H2SO4稀稀NaOH芒硝废水芒硝废水废弃液废弃液OHHNa2SO4SO42-Na+电渗析原理图电渗析原理图浓水浓水电极清洗水电极清洗水脱矿质水脱矿质水阳极阳极阴极阴极阳极清洗阳极清洗阴极清洗阴极清洗待脱矿质水待脱矿质水待浓缩水待浓缩水电极清洗液电极清洗液+- 第二章第二章 水的物化处理方法水的物化处理方法 2、反渗透、反渗透RO、微滤、微滤MF、超滤、超滤UF、纳滤、纳滤NF膜技术膜技术渗透渗透电渗析

37、电渗析反渗透反渗透纳滤纳滤超滤超滤微滤微滤驱动力驱动力浓度差浓度差电位差电位差压力差压力差压力差压力差压力差压力差压力差压力差操作孔径操作孔径/nm250（中孔）（中孔）2（微孔）（微孔）2（致密孔）（致密孔）50（大孔）（大孔）分离范围分离范围/nm荷电离子荷电离子0.111105200802000应应 用用回收酸、碱回收酸、碱回收酸、碱、回收酸、碱、淡化和除盐淡化和除盐海水淡化海水淡化饮用水处理饮用水处理高纯水制备高纯水制备废水处理废水处理去除相对分去除相对分子量大于子量大于200400的物质的物质去除相对分子去除相对分子量大于量大于1000100000的物质的物质去除胶体、悬去除胶体、悬浮固体和细菌。浮固体和细菌。可降低浊度、可降低浊度、水消毒水消毒渗透与反渗透渗透与反渗透a 渗透开始渗透开始b 渗透达到平衡渗透达到平衡c 反渗透反渗透含含盐盐水水半半渗渗透透膜膜纯纯水水半半渗渗透透膜膜半半渗渗透透膜膜纯水纯水纯纯水水含含盐盐水水 第二章第二章 水的物化处理方