重点给水工程复习

1、精仙文档给水工程概论【水源水质】：原水杂质：原水杂质来源：自然过程:地层矿物质溶解、水中微生物繁殖、水流冲刷、泥沙、腐殖质人为因素：工业废水、农业污水、生活污水原水杂质分类：悬浮物1um-1mm；胶体10nm-100nm；溶解物0.1nm-1nm；1 .悬浮物与胶体杂质： 悬浮物尺寸较大、易于在水中下沉或上浮。 胶体颗粒尺寸较小、在水中长期静止难以下沉。 水中胶体：粘土、细菌、病毒、腐殖质、蛋白质、有极高分子物质。 天然水中胶体一般带负电荷。注：使水中产生浑浊现象的根源：悬浮物和胶体。饮用水处理的主要去除对象：悬浮物和胶体。【水质标准】：水质标准：即用水对象所要求的各项水质参数应达到的指标和限

2、制。生活饮用水水质标准：感性性状和一般化学指标：注：色度：不超过15度，并不得呈现异色。浑浊度：不超过3,特殊情况不超过5度。臭和味：不得有异臭、异味。注：浊度即1L蒸储水中含有1mg白陶土或高岭土。毒理学指标：细菌学指标：注：细菌总数：w100个/mL；总大肠菌数：w3个/L;游离余氯：在与水接触30min后应不低于0.3mg/L;放射性指标：X【给水处理方法】：澄清和消毒： 生活饮用水地表水常用处理工艺：澄清和消毒。 澄清工艺包括：混凝、沉淀、过滤。 一处理主要对象：水中悬浮物和胶体杂质。 消毒：灭活水中致病微生物；通常在过滤之后。1欢迎下我精品文档主要消毒方法：投加消毒剂杀灭致病微生物。

3、生活饮用水常规处理工艺：-即：“混凝沉淀过滤消毒”。除臭、除味： 有机物臭味：活性炭吸附/氧化法去除。 溶解性气体：曝气法去除。除铁、除氯： 常用方法：自然氧化法、接触氧化法。软化： 处理对象：主要是水中钙、镁离子 软化方法：离子交换法、药剂软化法。淡化、除盐： 一除盐：制取纯水及高纯水的处理过程。 淡化和除盐主要方法：蒸储法、离子交换法、电渗析法、反渗透法。水的冷却：-水作为冷却介质：水热容大吸收和传递热量的良好介质。一水的冷却一般采用：冷却塔。生活饮用水预处理和深度处理： 饮用水主要处理对象：水中悬浮物、胶体、致病微生物。 常规处理工艺：混凝、沉淀、过滤、消毒。 预处理和深度处理主要对象：

4、水中有机污染物一饮用水处理厂 预处理方法：活性炭法吸附法、臭氧氧化法、生物氧化法、 深度处理主要：粒状活性炭吸附法、生物活性碳法、 深度处理法基本作用原理：吸附氧化生物降解膜滤即:或者利用吸附剂的吸附能力去除水中有机物；或者利用氧化剂的强氧化能力分解有机物；或者利用生物氧化法降解有机物；或者利用膜滤法去除大分子有机物。【混凝机理】： 混凝：水中胶体粒子以及微小悬浮物聚集过程。或：向水中投加药剂（混凝剂）使水中粒径微小的悬浮物和胶体离子凝结成较大的絮凝体（矶花）。-凝聚：水中胶体脱稳胶体失去稳定性的过程。絮凝：脱稳胶体相互聚集。2欢迎下我精陆文档 混凝：凝聚和絮凝。水中胶体稳定性： 胶体稳定性：

5、指胶体粒子在水中长期保持分散悬浮状态的特性。 胶体稳定性：动力学稳定+聚集稳定。动力学稳定：指颗粒布朗运动对抗重力影响的能力,颗粒愈小，动力学稳定性愈高聚集稳定性：指胶体粒子之间不能相互聚集的特性。粒子表面同性电荷斥力作用胶体稳定性：关键聚集稳定性。混凝机理： 混凝剂对水中胶体粒子混凝作用有三种：电性中和、吸附架桥、卷扫作用 混凝作用取决于：混凝剂种类、投加量、胶体粒子性质、水的PH值。电性中和： 根据DLVO理论：要使胶体粒子通过布朗运动相撞聚集，必须降低或消除排斥能峰。 吸收势能与胶粒电荷无关，主要取决于构成胶粒的物理性质、尺寸和密度。 降低排斥能峰的办法即：降低或消除胶粒的Z电位即在水中

6、投加电解质。【水中负电荷胶粒投入的电解质-混凝剂为正电荷离子或聚合离子；若正电荷离子是简单离子Na+、Ctt.Al+作用是压缩胶体双电层；排斥能峰Emax=O时，胶粒发生聚集作用，Zk电位：临界电位；水中铝岩投量过多，水中负电荷胶体变为正电荷胶体；】/吸附电性中和作用”吸附架桥：-吸附作用：带异性电荷、不带电、同性电荷。【混凝剂和助凝剂】 饮用水混凝剂基本要求：混凝效果好、对人体无害、使用方便、货源充足。 水处理使用的无机混凝剂主要是：铁盐、铝盐及混合物。 常用的无机混凝剂：硫酸铝、聚合铝、三氯化铁硫酸亚铁、聚合铁。硫酸铝:采用固态硫酸铝：运输方便 缺点：水温低，硫酸铝水解困难，形成的絮凝体松

7、散，效果不好。聚合铝:包括：聚合氯化铝(PAC和聚合硫酸铝(PAS)o 聚合氯化铝能形成聚合阳离子，起电性中和、吸附架桥作用。 优点：投加量少于硫酸铝；对水的PH值变化适应性强；聚合氯化铝投入水中其产物的成分确定; 碱化度：主要决定羟基0H和铝AL的摩尔数之比。0H即：B=3aI厂%Ioo% 一般铝盐（硫酸铝、氯化铝）投入水中进行水解聚合反应，其产物受水PH值及铝盐浓度影响。三氯化铁一三氯化铁：FeCbHO3欢迎下我精品文档 水合铁离子水解、聚合反应。 优点：三价铁适用的ph值范围较宽；形成的絮凝体比铝盐絮凝体密实；处理低温水或低浊水效果优于硫酸铝； 缺点：三氯化铁腐蚀性较强，且固体产品易吸水

8、潮解，不宜保管。探聚合效果：聚合氯化铝三氯化铁硫酸铝【助凝剂】一通常是高分子物质：作用是为了改善絮凝体结构，促使絮粒密实-作用机理：高分子物质吸附架桥。【混凝动力学】：要是杂质颗粒或杂质与混凝剂之间发生絮凝，其必要条件是：使颗粒之间相互碰撞。 推动水中颗粒相互碰撞的动力来自：颗粒在水中的布朗运动-异向絮凝：由布朗运动造成的颗粒碰撞絮凝聚集水力或机械搅拌造成的流体运动同向絮凝：由流体运动造成的颗粒碰撞聚集异向絮凝：一颗粒絮凝速率取决于碰撞速率，即颗粒碰撞速率：2Np=8ndCVn Np：异向絮凝碰撞速率，即：1/cm3.S； d:颗粒直径； Db：布朗运动系数； n:颗粒数量浓度；（2）同向絮凝

9、：速度梯度：相邻两层水流的速度差与两层间的距离之比。机械搅拌：即：G=卜水动力粘度pa.S;-p：单位流体所消耗的功率-w/m3;G:速度梯度；水力絮凝：PV=pgGh;V=QT;G=-V:水流体积；- g:重力加速度；- -h:水头损失；- V：水的运动粘度；- T：水流在混凝设备停留时间；4欢迎下载精品文档混凝控制指标：一混凝过程：混合+絮凝；混合阶段:剧烈搅拌水流-使药剂快速均匀分散于水中利于混凝剂快速水解、聚合、颗粒脱稳；混合要快速剧烈：10-30S最多2min；搅拌强度:速度梯度G=7001000s1；混合絮凝异向絮凝；絮凝阶段:主要依靠机械或水力搅拌促使颗粒碰撞凝聚；絮凝一同向絮凝

10、；同向絮凝效果：与G值、絮凝时间T有关；速度梯度：G=20-70s-1；TN整个絮凝时间内单位体积流体颗粒碰撞次数；平均GT=1X10-4-1X10-5；影响混凝效果主要因素：1 .水温影响： 无机盐混凝剂水解是吸热反应，低温水混凝剂水解困难，尤其是硫酸铝； 低温水粘度大，水中杂质颗粒布朗运动强度减弱，碰撞机会减少，不利于颗粒脱稳凝聚；水粘度大，水流剪力增大，影响絮凝体成长； 水温低，导致胶体颗粒水化作用增强，妨碍胶体凝聚； 水温与水PH有关。水温低时，其PH提高，则混凝最佳PH值也提高；注：提高低温水混凝效果的方法：增加混凝剂投加量+投加高分子助凝齐心常用的助凝剂：活化硅酸。2水的ph值和碱

11、度影响：去除浊度：最佳ph值=6.5-7.5絮凝作用主要是氢氧化铝聚合物吸附架桥；羟基配合物电性中和；去除色度：ph值=4.555；-混凝剂为三价铁：适用的ph值范围较宽去除浊度：ph=6O8,4；去除色度：ph=3.550；混凝剂为硫酸亚铁：通常用氯化法；5欢迎下我精陆文档聚合氯化铝：对水的ph值变化范围适应性较强；石灰投量估算：即:每投加1mmol/LAl2（SQ）3需石灰3mmol/LCaO.即：CaO=3a-x+SCaO卜纯石灰CaO投量：mmol/L；a-混凝剂投量：mmol/L；凶原水碱度：mmol/LCaO；5卜保证反应顺利进行的剩余碱度：取025-0.5mmol/L（CaO；典

12、型例题：某地表水源总碱度为0.2mmol/L。市售精制硫酸铝（含Al2c3约16%）投量28mmol/L。试估算石灰（纯度为50%）投量为多少mg/Lo解：投药量折合似203为：28mmol/LX16%=4.48mg/LAl203分子量为W2,故投药量相当于：4.48/102=0.044mmol/L.剩余碱度取0.37eeo1/L,则：CaO=3X0.044-0.2+0.37=0.3mmol/L。CaO分子量为56,则市售石灰投量为:0.3X56/0.5=33mg/L3、水中悬浮物浓度影响：为提高低浊度原水混凝效果，采取措施： 投加铝盐或铁盐时，投加高分子助凝剂。 投加矿物颗粒以增加混凝剂水解

13、产物的凝结中心，提高颗粒碰撞速率，增加絮凝体密度。 采用直接过滤法。聚合氯化铝作为处理高浓度浊度水效果好。投加高分子助凝剂；吸附架桥+电性中和；6欢迎下栽精陆文档混合设备：混合设备基本要求： 药剂与水混合必须快速剧烈、混合均匀； 保证充分混合条件，水头损失不易太大； 混合时间不超过2min；一主要混合设备：水泵混合、管式混合、机械混合；1）水泵混合：药剂投加在取水泵房吸水管、吸水喇叭口处利用水泵叶轮高速旋转以达到快速混合目的;一当取水泵房距水厂处理构筑物较远时，不宜采用水泵混合；水泵混合：通常用于取水泵房靠近水厂处理构筑物，两者间距不宜大于150m。2）管式混合：即:将药剂直接投入水泵压水管以

14、借助管中流速进行混合。-管中流速不宜小于1m/s；投药点管内水头损失不小于030.4m。3）机械混合池:-混合时间：10-30S,最大不超过2min；优点：混合效果好，不受水量变化影响；-应避免水流同步旋转而降低混合效果；絮凝设备：-絮凝设备：水力搅拌式、机械搅拌式；1）隔板絮凝池：-为避免絮凝体破碎，管道流速及水流转弯处流速应沿程减小；G值也沿程减小；-优点：构造简单，管理方便；缺点：流量变化大者，絮凝效果不稳定，絮凝时间较长；-隔板絮凝池主要设计参数：廊道流速：起端：0.5-0.6m/s末端：0.2-0.3m/s；即:流速沿程减小；为达到流速递减目的：隔板间距逐段放宽，池底相平；隔板间距相

15、等，池底逐渐降低； 为减小水流转弯处水头损失，转弯处过水断面：1.2-1.5 絮凝时间一般采用20-30min；隔板间净距一般大于0.5m,以便于施工和减肥；为便于排泥，池底坡度：0.02-0.03,并设150mm排泥关；2)折板絮凝池： 折板絮凝池组合顺序：即异波T同波T平板； 折板絮凝池主要设计参数；第一段:0.25-0.35；第二段:0.15-0.25；7欢迎下载精品文档第三段：0.1-0.15； 折板絮凝池优点：水流在同波、异波之间曲折流动，形成小漩涡，提高颗粒碰撞絮凝效果；水流条件得到改善；混凝剂溶解和溶液配制：-混凝剂投加分为：固体投加+液体投加。 溶解池、搅拌装置、配件，均应有防

16、腐措施：采用FeCb要注意。FeCb溶解时要放出大量热，当溶液浓度为20%时，溶液温度可达到70c左右。溶解池：一般建于地面以下便于操作，池顶一般高出地面约0.2m左右。即:溶解池容积W计算:Wi=(020.3)W-W2：溶液池容积。一溶液池容积：24X1OOaQaQ417cnW2=dnnnvsee-w2-溶液池容积；m；mg/L;5%-20%；,一般不超过3次;Q.处理水量:m/h；混凝剂最大投加C-溶液浓度：一般取N-每日调制次数混凝剂投加：混凝剂投加设备：计量设备、药液提升设备、投药箱、水封箱、注入设备。一投加方式：常用投加方式：泵前投加药液投加在水泵吸水管或吸水喇叭口处。适用于取水泵房

17、距水厂较近者。水封箱：防止空气进入而设。高位溶液池重力投加：安全可靠，但溶液池位置较高。设备：溶解池、溶液池、提升泵、水封箱、浮球阀、流量计、调节阀、压水管水射器投加：泵投加：干投法优点：设备占地少、易调节排渣容易。一、沉淀和澄清1.1 悬浮颗粒在静水中沉淀- 沉淀：水中悬浮物颗粒依靠重力作用从水中分离出来的过程。- 沉淀分类：自由沉淀；拥挤沉淀；絮凝沉淀；悬浮颗粒在静水中的自由沉淀：- 悬浮颗粒在静水中沉淀速度取决于：颗粒在水中重力臼、颗粒下沉阻力F2；4g1/2 沉速基本公式：及3C错误!d8欢迎下我精仙文档 沉淀池分类：竖流式、平流式、辐流式；初沉池、二沉池； 选择依据：水量规模、进水水

18、质条件、出水水质、地形条件、占地面积、造价、运行经验；（2）悬浮颗粒在静水中拥挤沉淀：即：当大量颗粒在水中下沉时，被排挤水体有一定流速，使颗粒受到的水阻力增加，颗粒相互干扰的过程。 拥挤过程：明显的浑水、清水分界面：混液面气浮：浊度低、色度大、藻类多、溶解氧耗氧量高的原水；探1.2平流式沉淀池非凝聚性颗粒沉淀过程：理想沉淀池： 颗粒处于自由沉淀状态：即沉淀过程中，颗粒大小、密度不变。即：颗粒沉速始终不变； 水流沿着水平方向进行。过水断面：流速不变、流动过程中流速不变； 颗粒沉到池底即认为被去除，不再返回水流中；Q沉淀池原水其水平流速：u=.DhoB式中：u水平流速，m/s;Q-流量，m/s;H

19、o-水平截面高度；B-水平截面宽度；- 截留沉速口。：反映沉淀池所能全部去除颗粒中的最小颗粒沉速。即：凡是沉速等于或大于沉速孔的颗粒全部被沉淀。P。颗粒截留沉降速度；即:截留沉速Po=QLB式中：LB即沉淀池水面表面积A；Q-单位沉淀池表面积产水量；LBQ- 即：P0=A：表面负荷/溢流率；表明：表面负荷在数值上等于截留沉速。但含义不同。- 截留沉速：表示沉淀池自池顶开始下沉所能全部去除颗粒中的最小颗粒沉速；- 表面负荷：单位沉淀池表面积产水量；- 为求沉淀池总的沉淀效率，先求某一特定颗粒即具有沉速Pi的颗粒去除百分率E。注：特定颗粒沉速，截留沉速Poo- 某特定颗粒去除率公式：Ui即：E=q

20、/a注：悬浮颗粒在理想沉淀池中去除率唯一因素：沉淀池表面负荷；而与其他因素：水深、池长、水平流速、沉淀时间均无关；探1）当去除率一定时：颗粒沉速/i越大则表面负荷越高，亦即产水量越大；或当产水量和表面积不变时，越大，则去除率E越高。颗粒沉速/i大小与絮凝效果有关；9欢迎下载精品文档2）颗粒沉速八一定时：增加沉淀池表面积可以提高去除率。当沉淀池容积一定时，池身浅则表面积大，去除率可以高。即“浅池理论”3） “具有沉速口i颗粒（，o）去除率”影响平流式沉淀池沉淀效果因素：- 实际平流式沉淀池偏离理想沉淀池条件的主要因素：1）沉淀池实际水流状况：- 理想沉淀池水流稳定、流速均匀，其理论停留时间：即：

21、to=V/Q- “短流”原因：进水惯性作用；出水堰产生的水流抽吸；较冷、较重的进水产生异重流；风浪引起短流；池内刮泥设施；- 沉淀池：通常要求降低雷诺数以利于颗粒沉降。- 异重流：即进入较静而具有密度差异水体的一股水流；- 水流稳定性：Fr=u2/Rg式中：Fr弗劳德数；R-水力半径；Y一水平流速；G-重力加速度；即：Fr越大，表明惯性力作用越大，重力作用相对减小，水流对温差、密度差异重流等影响的抵抗能力强，使沉淀池流态保持稳定。一般平流式沉淀池：Fr数宜大于10-5；一平流式沉淀池中，降低Re和提高Fr数有效措施：减小水力半径；即:池中纵向分格、斜板、斜管沉淀池。- 沉淀池增大水平流速：一方

22、面提高了Re数：不利于沉淀；另一方面提高了Fr数：增加水流稳定性，提高沉淀效果；- 沉淀池水平流速：宜为10-25mm/s2）凝聚作用影响：- 一实际沉淀池沉淀时间、水深：影响沉淀效果；3）水流紊动性、稳定性：（3）平流式沉淀池构造：平流式沉淀池：进水区、沉淀区、存泥区、出水区。使水流从絮凝池1）进水区作用：使水流均匀分布在整个进水截面上，并尽量减小扰动。直接流入沉淀池。10欢迎下我精品文档 为防止絮凝体破碎，孔口流速不宜大于：0.15-0.2m/s;探2）沉淀区：要降低沉淀池水流Re数和提高水流Fr数，必须设法减小水力半径。沉淀区局 度：沉淀区长沉淀区宽 采用导流墙将平流式沉淀池进行纵向分割

23、可减小水流半径，改善水流条件。与净水构筑物图程有关，一般为3-4m；决于水干流速u和停留时间T,即：L=Tu;决定于流量Q池深H水平流速u：3）出水区:Q即:叽均匀收集沉淀池上层清水，避免带出絮凝体；其孔口流速一般为0.6-0.7m/s; 为缓和出水区附近流线过于集中，应尽量增加出水堰长度，以降低流量负荷；3其堰口溢流率一般小于500m/（md）;4）存泥区：平流式沉淀池基本采用机械排泥措施； 机械排泥措施：充分发挥沉淀池容积利用效率，且排泥可靠；平流式沉淀池设计计算： 设计平流式沉淀池主要控制指标：表面负荷或停留时间。沉淀池停留时间或表面负荷：应根据原水水质、沉淀水水质要求、水温设计；即：停留时间一般采用1-3h；低温低浊水停留时间超过2h;1）按