第一章给水处理概论

1、1水处理工程技术水处理工程技术2第一章第一章 给水处理概论给水处理概论第四章第四章 过过 滤滤第五章第五章 消毒消毒第三章第三章 沉淀与沉淀与3第一章给水处理概第一章给水处理概论论1.2 1.2 水源水质水源水质1.3 1.3 水质标准水质标准1.4 1.4 给水处理方法给水处理方法1.1 1.1 水资源与水循环水资源与水循环4水是人类维系生命的基本物质水是人类维系生命的基本物质,是工农业生产和是工农业生产和城市发展不可缺少的重要资源。人类习惯于把水城市发展不可缺少的重要资源。人类习惯于把水看作是取之不尽看作是取之不尽,用之不竭的最廉价的自然资源用之不竭的最廉价的自然资源,但随着人口的膨胀和经

2、济的发展但随着人口的膨胀和经济的发展,水资源短缺的水资源短缺的现象正在很多地区相继出现现象正在很多地区相继出现,水污染及其所带来水污染及其所带来的危害更加剧了水资源的紧张的危害更加剧了水资源的紧张,并对人类的生命并对人类的生命健康形成了威胁。切实防治水污染、保护水资源健康形成了威胁。切实防治水污染、保护水资源已成了当今人类的迫切任务。已成了当今人类的迫切任务。51.11.1水资源与水循环水资源与水循环1 1、水资源、水资源地球上水的总储量约为地球上水的总储量约为1.381.3810109 9kmkm3 3, ,其中海洋占其中海洋占97.4197.41，覆盖了地球表面积的覆盖了地球表面积的717

3、1。淡水仅占地球总。淡水仅占地球总水量的水量的2.592.59。而其中又大约有。而其中又大约有7070以上属于固态以上属于固态水水冰，储存在极地和高山上，只有不到冰，储存在极地和高山上，只有不到3030的淡水的淡水存在于地下、湖泊、上壤、河流、大气等之中。存在于地下、湖泊、上壤、河流、大气等之中。 地球上的水以气态、液态和固态三种形式存在于空中、地球上的水以气态、液态和固态三种形式存在于空中、地表与地下，成为大气水、海水、陆地水地表与地下，成为大气水、海水、陆地水( (包括河水、包括河水、湖水、沼泽水、冰雪水、土壤水、地下水湖水、沼泽水、冰雪水、土壤水、地下水) )，以及存在，以及存在于生物体

4、内的生物水，这些水不停运动和相互联系构于生物体内的生物水，这些水不停运动和相互联系构成了水圈。成了水圈。6我国水资源特点我国水资源特点 人均占有量少人均占有量少 淡水总量为淡水总量为2812428124亿亿m m3 3，在全世界占第，在全世界占第6 6位。但人均占有量位。但人均占有量只有只有2340m2340m3 3/ /人年（以人年（以1212亿人口计），世界平均水准的亿人口计），世界平均水准的1/41/4，占占8888位。位。 空间分布不均空间分布不均 8181的水资源分布在长江流域及其以南的水资源分布在长江流域及其以南 年内及年际变化大年内及年际变化大 60608080降水集中在夏季，降

5、水集中在夏季，7 7，8 8，9 9月月 年际变化差年际变化差3 36 6倍（大时）倍（大时）7我国水资源特点我国水资源特点许多地区缺水严重许多地区缺水严重 三北（西北、华北、东北）和沿海（青岛、大连）三北（西北、华北、东北）和沿海（青岛、大连） 300300多个城市缺水，多个城市缺水，100100多个严重确水，在多个严重确水，在640640个城市中个城市中。水环境污染严重水环境污染严重建国后建国后20203030年，生活不富裕，工业不发达，水资源年，生活不富裕，工业不发达，水资源不紧张。不紧张。大量城市污水和工业废水不经处理排入水体，造成水大量城市污水和工业废水不经处理排入水体，造成水体污染

6、，严重污染的水体不能作为饮用水源，造成水质性体污染，严重污染的水体不能作为饮用水源，造成水质性缺水。缺水。82 2、水循环、水循环水的自然循环水的自然循环 几个基本概念：几个基本概念： 水的自然循环：水的自然循环：水由海上蒸发为水蒸气，被风送至大陆，以水由海上蒸发为水蒸气，被风送至大陆，以雨、雪等形式降落到地面，一部分水再蒸发返回大气，一部分水渗雨、雪等形式降落到地面，一部分水再蒸发返回大气，一部分水渗入地下形成地下水，另一部分在地表汇集形成河、湖等地面水，地入地下形成地下水，另一部分在地表汇集形成河、湖等地面水，地下水和地面水最终又流回海洋。下水和地面水最终又流回海洋。 降水：降水： 雨、雪

7、、霜、雹的统称雨、雪、霜、雹的统称蒸发：蒸发： 地表向空中逸散水分（水变成水汽的过程）地表向空中逸散水分（水变成水汽的过程）径流：径流： 降水在地面和地下流动的水流降水在地面和地下流动的水流地表径流：地表径流：降水除消耗外的水量沿地表运动的水流降水除消耗外的水量沿地表运动的水流地下径流：地下径流：降水后下渗到地表以下的一部分水量在地下运动的降水后下渗到地表以下的一部分水量在地下运动的 水流水流9 自然界的水循环10 水的社会循环水的社会循环水循环水循环给水工程：给水工程：取水取水给水处理给水处理配水配水排水工程：排水工程： 废水收集（来源于生活、工业和农业）废水收集（来源于生活、工业和农业）废

8、水处理废水处理排放或回用排放或回用水的社会循环概念水的社会循环概念11水的社会循环水的社会循环12 我国的我国的用水量构成用水量构成水循环水循环用水种类用水种类用水量用水量( (亿亿m m3 3) )占总用水量的占总用水量的百分比（百分比（% %）农业用水农业用水40004000420042007575工业用水工业用水112011202020生活用水生活用水6306305 513 水危机水危机水循环水循环 水危机的标志：水危机的标志：水资源短缺和水环境污染水资源短缺和水环境污染 城市水危机：城市水危机：普遍存在资源性缺水，易出现普遍存在资源性缺水，易出现环境污染和水质性缺水。环境污染和水质性缺

9、水。14 水的良性循环水的良性循环水循环水循环水的良性循环：水的良性循环： 对城市污水进行处理，使其排入水体对城市污水进行处理，使其排入水体不会造成污染，从而实现水资源的可持续利用。不会造成污染，从而实现水资源的可持续利用。 缓解水危机缓解水危机: : 必需从整个流域水的良性循环着手。必需从整个流域水的良性循环着手。流域内水有不同尺度的社会循环：流域尺度的水循环、流域内水有不同尺度的社会循环：流域尺度的水循环、城市的水循环、工业区的水循环、工业企业的水循环、建城市的水循环、工业区的水循环、工业企业的水循环、建筑小区的水循环、楼宇的水循环等。筑小区的水循环、楼宇的水循环等。大尺度水的良性循环是以

10、小尺度水的良性循环为基础的。大尺度水的良性循环是以小尺度水的良性循环为基础的。15水的循环城镇用水循环 给水系统的水源和排水系统接纳水体的地方大多是邻近的河流。取之于河流，还之于河流，形成另一种受人类社会活动作用的水循环城镇用水循环。161.2 1.2 水源水质水源水质一、一、 原水中的杂质原水中的杂质 取自任何水源的水中，都不同程度地含有各种各样的杂质。这些杂质取自任何水源的水中，都不同程度地含有各种各样的杂质。这些杂质不外乎两种来源：不外乎两种来源： 是自然过程，例如，地层矿物质在水中的溶解，水中微生物的繁殖及其是自然过程，例如，地层矿物质在水中的溶解，水中微生物的繁殖及其死亡残骸，水流对

11、地表及河床冲刷所带入的泥沙和腐殖质等。死亡残骸，水流对地表及河床冲刷所带入的泥沙和腐殖质等。 二是人为因素，即工业废水及生活污水排入水体所带入的。无论哪种来源二是人为因素，即工业废水及生活污水排入水体所带入的。无论哪种来源的杂质，都包括无机物、有机物以及微生物等。的杂质，都包括无机物、有机物以及微生物等。 从给水处理角度考虑，这些杂质可按尺寸大小分成悬浮物、胶体和溶从给水处理角度考虑，这些杂质可按尺寸大小分成悬浮物、胶体和溶解物三类。解物三类。17二、二、 各种天然水源的水质特点各种天然水源的水质特点1 1、 地下水地下水 水在地层渗滤过程中，悬浮物和胶质已基本或大部分去除水在地层渗滤过程中，

12、悬浮物和胶质已基本或大部分去除, ,水质清澈，且水质清澈，且水源不易受外界污染和气温影响，因而水质、水温较稳定，一般宜作为生活水源不易受外界污染和气温影响，因而水质、水温较稳定，一般宜作为生活饮用水和工业冷却用水的水源。饮用水和工业冷却用水的水源。2 2、 江河水江河水 江河水受自然条件影响江河水受自然条件影响, ,水中悬浮物和胶态杂质含量较多，浊度高于地水中悬浮物和胶态杂质含量较多，浊度高于地下水。由于我国幅员辽阔下水。由于我国幅员辽阔, , 大小河流纵横交错，自然地理条件相差悬殊，因大小河流纵横交错，自然地理条件相差悬殊，因而各地区江河水的浊度相差很大。甚至同一条河流，上游和下游、夏季和而

13、各地区江河水的浊度相差很大。甚至同一条河流，上游和下游、夏季和冬季、晴天和雨天，浑浊度也相差颇为悬殊。我国西北及华北地区流经黄土冬季、晴天和雨天，浑浊度也相差颇为悬殊。我国西北及华北地区流经黄土高原的河水系，水土流失严重高原的河水系，水土流失严重, ,河水含沙量大河水含沙量大, ,浊度变化大。浊度变化大。 凡土质、植被和气候条件较好地区，如华东、东北和西南地区大部分河凡土质、植被和气候条件较好地区，如华东、东北和西南地区大部分河流，浊度均较低、一年中大部分时间内河水较清，只是雨季河水较混流，浊度均较低、一年中大部分时间内河水较清，只是雨季河水较混, ,一般年一般年平均浑浊度在平均浑浊度在505

14、0一一400NTU400NTU之间。之间。 江河水的含盐量和硬度较低。含盐量一般在江河水的含盐量和硬度较低。含盐量一般在50-500mg/L50-500mg/L之间。之间。 江、河水最大缺点是，易受工业废水、生活污水及其他各种人为污染因江、河水最大缺点是，易受工业废水、生活污水及其他各种人为污染因而水的色、臭、昧变化较大，有毒或有害物质易进人水体、水温不稳定，夏而水的色、臭、昧变化较大，有毒或有害物质易进人水体、水温不稳定，夏季常不能满足工业冷却用水要求。季常不能满足工业冷却用水要求。18、 湖泊及水库水湖泊及水库水 湖泊和水库水，主要由河水补给，水质与河水类似。但由于湖湖泊和水库水，主要由河

15、水补给，水质与河水类似。但由于湖( (或水库或水库) )水流动性小，贮存时间长水流动性小，贮存时间长, ,经过长期自然沉淀，浊度较低。只有在风浪时以经过长期自然沉淀，浊度较低。只有在风浪时以及暴雨季节，由于湖底沉积物或泥沙泛起，才产生浑浊现象。及暴雨季节，由于湖底沉积物或泥沙泛起，才产生浑浊现象。水的流动性小和透明度高又给水中浮游生物待别是藻类的繁殖创造了良水的流动性小和透明度高又给水中浮游生物待别是藻类的繁殖创造了良好条件。因而，湖水一般含藻类较多，使水产生色、臭、味，同时，水生物好条件。因而，湖水一般含藻类较多，使水产生色、臭、味，同时，水生物死亡残骸沉积湖底，使湖底淤泥中积有了大量腐殖质

16、。一经风浪泛起，便使死亡残骸沉积湖底，使湖底淤泥中积有了大量腐殖质。一经风浪泛起，便使水质恶化，湖水也易受废水污染。水质恶化，湖水也易受废水污染。 由于湖水不断得到补给又不断蒸发浓缩，故含盐量往往比河水高。由于湖水不断得到补给又不断蒸发浓缩，故含盐量往往比河水高。、海水、海水海水含盐量高，而且所含各种盐类或离子的重量比例基本上一定，这是海水含盐量高，而且所含各种盐类或离子的重量比例基本上一定，这是海水与其他天然水源所不同的一个显著特点。其中氯化物含量最高，约占总海水与其他天然水源所不同的一个显著特点。其中氯化物含量最高，约占总含盐量的含盐量的8989左右；硫化物次之；再次之为碳酸盐；其他盐类含

17、量极少。海左右；硫化物次之；再次之为碳酸盐；其他盐类含量极少。海水一般须经淡化处理才可作为居民生活用水。水一般须经淡化处理才可作为居民生活用水。191.3 1.3 水质标准水质标准一、饮用水水质标准的发展一、饮用水水质标准的发展2 2世纪初，水质标准主要包括水的外观和预防传染病的项目，各国都根据自己世纪初，水质标准主要包括水的外观和预防传染病的项目，各国都根据自己具体情况确定。具体情况确定。 50 50年代后出现了国际性的饮用水水质标准，世界卫生组织年代后出现了国际性的饮用水水质标准，世界卫生组织(WHO)(WHO)于于19631963年、年、19841984年、年、19861986年、年、1

18、9931993年、年、19971997年进行了多次修订补充，现行的水质标准为第二版年进行了多次修订补充，现行的水质标准为第二版。 我国于我国于19561956年颁发了生活饮用水卫生标准年颁发了生活饮用水卫生标准( (试行试行) )，至，至19861986年实施年实施GB574985GB574985生活饮用水水质标淮止，生活饮用水水质标淮止，3030年间共进行了年间共进行了4 4次修订。次修订。 为了和国际先进标准接轨，由卫生部、国家标准化委员会于为了和国际先进标准接轨，由卫生部、国家标准化委员会于20072007年年1 1月月2626日发布的日发布的生活饮用水卫生标准生活饮用水卫生标准(GB5

19、749-2006) (GB5749-2006) 并于并于20072007年年7 7月月1 1日正式实施日正式实施。 与与生活饮用水卫生标准生活饮用水卫生标准GB5749-85GB5749-85相比，增加和修改了某些指标，加强了对相比，增加和修改了某些指标，加强了对有机污染的监测，对人体健康危害大的指标限值更加严格。基本上是一个既符合国有机污染的监测，对人体健康危害大的指标限值更加严格。基本上是一个既符合国情，又与国际接轨的生活饮用水卫生规范。通过卫生部和各级卫生行政部门的宣传情，又与国际接轨的生活饮用水卫生规范。通过卫生部和各级卫生行政部门的宣传贯彻，目前已在全国范围内得到较好的落实。贯彻，目

20、前已在全国范围内得到较好的落实。 20二、生产用水水质要求二、生产用水水质要求 各种工业企业对水质有不同要求，同时，即使是同一企业，不同生产过各种工业企业对水质有不同要求，同时，即使是同一企业，不同生产过程对水质要求也不相同。例如，在发电厂中，冷却用水与锅炉用水对水质要程对水质要求也不相同。例如，在发电厂中，冷却用水与锅炉用水对水质要求迥然不同，而水力除灰用水却对水质无任何要求。因此，在确定生产用水求迥然不同，而水力除灰用水却对水质无任何要求。因此，在确定生产用水的水质标准时应进行调查研究，按生产实际情况加以确定。的水质标准时应进行调查研究，按生产实际情况加以确定。211.4 1.4 给水处理

21、方法给水处理方法一、给水处理的目的和要求一、给水处理的目的和要求 天然水体中由于含有各种杂质，不能满足供水水质的要求，因此需要进行天然水体中由于含有各种杂质，不能满足供水水质的要求，因此需要进行处理。给水处理的目的就是要将不符合供水水质要求的原水进行加工，以达到处理。给水处理的目的就是要将不符合供水水质要求的原水进行加工，以达到要求的水质。由于原水水质的差异以及要求达到的水质目标不同，因此采用的要求的水质。由于原水水质的差异以及要求达到的水质目标不同，因此采用的给水处理工艺手段也不尽相同。给水处理工艺手段也不尽相同。 二、给水处理工艺流程二、给水处理工艺流程 由于单一的水处理单元方法是难以满足

22、要求，所以将多种基本单元过程由于单一的水处理单元方法是难以满足要求，所以将多种基本单元过程互相配合，组成一个水处理工艺过程，称为水处理工艺流程。互相配合，组成一个水处理工艺过程，称为水处理工艺流程。选择水处理流程的基本出发点是：选择水处理流程的基本出发点是： (1) (1) 以较低的成本、安全稳定的运行过程；以较低的成本、安全稳定的运行过程； (2) (2) 获得满足水质要求的水；获得满足水质要求的水； (3) (3) 水处理设施所在的地区气候、地形地质、技术经济条件的差异，也会影水处理设施所在的地区气候、地形地质、技术经济条件的差异，也会影响到水处理工艺流程的选择。响到水处理工艺流程的选择。

23、 22（1 1）地面水常规处理工艺流程）地面水常规处理工艺流程（2 2）微污染给水处理工艺流程）微污染给水处理工艺流程三、典型的给水处理工艺流程三、典型的给水处理工艺流程23（1 1）地面水常规处理工艺流程）地面水常规处理工艺流程24常规处理工艺的局限性常规处理工艺的局限性 国内外的试验研究和实际生产结果表明，受污染水源水经常规的混凝、国内外的试验研究和实际生产结果表明，受污染水源水经常规的混凝、沉淀及过滤工艺只能去除水中有机物沉淀及过滤工艺只能去除水中有机物20%-3020%-30，且由于溶解性有机物，且由于溶解性有机物存在，不利于破坏胶体的稳定性而使常规工艺对原水浊度去除效果也存在，不利于

24、破坏胶体的稳定性而使常规工艺对原水浊度去除效果也明显下降明显下降( (仅为仅为5050一一6060) )。用增加混凝剂投量的方式来改善处理效。用增加混凝剂投量的方式来改善处理效果，不仅使水处理成本上升，而且可能使水中金属离子浓度增加，也果，不仅使水处理成本上升，而且可能使水中金属离子浓度增加，也不利于居民的身体健康。地面水源中普遍存在的氨氮问题常规处理也不利于居民的身体健康。地面水源中普遍存在的氨氮问题常规处理也不能有效解决。目前国内大多数水厂都采用折点氯化的方法来控制出不能有效解决。目前国内大多数水厂都采用折点氯化的方法来控制出厂水中氨氮浓度，以获得必要的活性余氯，但由此产生的大量有机卤厂水

25、中氨氮浓度，以获得必要的活性余氯，但由此产生的大量有机卤化物又导致水质毒理学安全性下降。化物又导致水质毒理学安全性下降。 25（2 2）微污染给水处理工艺流程）微污染给水处理工艺流程 工业现代化在近几十年中的迅速发展，城市化和人口增长尤其是化学工工业现代化在近几十年中的迅速发展，城市化和人口增长尤其是化学工业的突飞猛进，使得人工合成的化学物质总数已超过业的突飞猛进，使得人工合成的化学物质总数已超过4 4万种，而且每年万种，而且每年有上千种新的物质被合成。这些化学物质中相当大的一部分通过人类的有上千种新的物质被合成。这些化学物质中相当大的一部分通过人类的活动进入水体，如生活污水和工业废水的排放，

26、农业上使用的化肥、除活动进入水体，如生活污水和工业废水的排放，农业上使用的化肥、除草剂和杀虫剂的流失等，使接纳水体的物理、化学性质发生了显著的变草剂和杀虫剂的流失等，使接纳水体的物理、化学性质发生了显著的变化。在繁多的化学物质中，有机污染物的数量和浓度占绝对优势。不少化。在繁多的化学物质中，有机污染物的数量和浓度占绝对优势。不少有机化合物对人体有急性或慢性、直接或间接的三致作用有机化合物对人体有急性或慢性、直接或间接的三致作用( (致突变、致致突变、致畸、致癌畸、致癌) )。以现有的检测技术己发现水中有。以现有的检测技术己发现水中有22212221种有机化合物，并且种有机化合物，并且在饮水中也

27、发现有在饮水中也发现有756756种，其中种，其中2020种致癌物，种致癌物，2323种可疑致癌物，种可疑致癌物，1818种促种促癌物和癌物和5656种致突变物。种致突变物。 2627 28 29四四、生物处理与常规处理的组合工艺水质指标比较生物处理与常规处理的组合工艺水质指标比较蚌埠市自来水公司第二水厂生产规模的生物预处理与常规蚌埠市自来水公司第二水厂生产规模的生物预处理与常规处理的组合工艺和单纯的常规处理工艺的比较研究结果如处理的组合工艺和单纯的常规处理工艺的比较研究结果如下：组合工艺为生物陶粒接触氧化与澄清池和三层滤料滤下：组合工艺为生物陶粒接触氧化与澄清池和三层滤料滤池组合。常规处理工

28、艺为混凝、沉淀、均质滤料滤池过滤。池组合。常规处理工艺为混凝、沉淀、均质滤料滤池过滤。原水的水质情况一样原水的水质情况一样: :CODCODMnMn:5.49:5.498.98mg/L8.98mg/L氨氮氨氮:1.6:1.64.1mg/L4.1mg/L浊度浊度:20:204040度度色度色度:35 :35 7070度度301 1、组合工艺与常规工艺对、组合工艺与常规工艺对CODCODMnMn、氨氮、浊度、色度去除率比较、氨氮、浊度、色度去除率比较对COD去除率33.15%51.95%,51.95%,平均平均43.17%43.17%对COD去除率42.62%59.49%,59.49%,平均平均52.83%52.83%对氨氮去除