给水处理培训教材

主要内容第一章给水处理概论第二章混凝第三章沉淀和澄清第四章过滤第五章水的其它处理法第六章消毒第七章饮用水处理厂设计第八章软化第九章水的除盐与咸水淡化第十章水的冷却第十一章循环冷却水水质处理第一章给水处理概论第一节水源水质与健康水中杂质分类杂质溶解物（低分子、离子）胶体悬浮物颗粒尺寸0.1nm1nm10nm100nm1μ10μ100μ1mm分辨工具电子显微镜超显微镜显微镜肉眼水的外观透明浑浊浑浊

自然过程：水在自然循环过程中的溶解作用水中杂质来源人为因素：污染污水废气固体垃圾水中物质与人体健康人体需要的主要元素（11种）：人体需要微量元素：碳、氧、氮、氢、钙、硫、磷、钠、钾、氯、镁铁、碘、铜、锰、锌、钴、铬、硒、钼、氟、硅、锡、矾、镍、溴、铝、硼等17种水源污染一、污染物质

有机物重金属生物污染二、污染来源工业农业生活其它2006年与1998年河流污染对比2006年1998年第二节标准与规范1.《生活饮用水卫生标准》GB5749-2006

共106项指标2.《二次供水设施卫生规范》GB17051-19973.《生活饮用水水源水质标准》CJ3020-93

6.《室外给水设计规范》GB50013-20064.《地表水环境质量标准》GB3838-20027.工业用水水质标准8.其它标准5.《地下水质量标准》GB/T14848-93

除浊度和悬浮物:澄清过滤第三节处理方法软化除盐:离子交换、反渗透除铁锰:接触氧化除有机物:化学氧化、生物氧化、吸附降水温：冷却循环冷却水稳定处理：阻垢、防腐、杀菌饮用水常规处理工艺1第二章混凝第一节混凝机理一、水中胶体稳定性二、硫酸铝在水中的化学反应三、混凝机理一、水中胶体稳定性

（一）胶体的基本性质-胶体的特性（1）颗粒尺寸很小，比表面积大（2）稳定而不沉淀（3）使水产生混浊（4）胶体表面带电，有电泳现象（二）

胶体结构吸附层扩散层具有双电层结构（三）胶体的稳定性（1）布朗运动（2）静电斥力（3）水化膜作用1.动力学稳定2.聚集稳定胶体间的静电斥力与聚集稳定排斥能峰吸引排斥吸引二、硫酸铝在水中的化学反应水解反应：释放H+，增加OH-。水的pH值有降低趋势2.缩聚反应：形成多核聚合物三、混凝机理1.压缩双电层机理2.吸附电中和机理3.吸附架桥机理4.沉淀物的网捕和卷扫机理第二节混凝剂和助凝剂第二节混凝剂和助凝剂一、混凝剂有机混凝剂无机混凝剂复合混凝剂1.无机混凝剂硫酸铝明矾聚合氯化铝(PAC)

三氯化铁硫酸亚铁聚合硫酸铁（PFS）聚合氯化铁（PFC）2、有机型混凝剂聚丙烯酰胺

（1）合成高分子混凝剂分子量在150-800万（2)天然高分子混凝剂淀粉类半乳甘露聚糖类纤维素衍生物类微生物多糖类动物骨胶类等（改性壳聚糖（VCG））（3）微生物高分子混凝剂3、复合型絮凝剂（1）无机一无机复合型（2）无机一有机复合型聚合氯化铝铁(PAFC)、聚合硫酸铝铁(PAFS)、聚合硅酸氯化铝铁(PSAF)、聚合硅酸硫酸铝(PASS)、聚硫氯化铝(PACS)、聚磷酸氯化铝(PPAC)、聚硅氯化铝(PASC)、聚硅硫酸铁(PSFS)、聚合氯化硫酸铁(PFCS)、聚合磷硫酸铁(PFPS)、聚合硫酸氯化铝铁(PAFCS)、聚合硫基硅酸铝铁(PAFSSC)、硅钙复合型聚合氯化铝铁(SCPAFC)、钙型聚合氯化铝硅复合混凝剂(SCPAC）二、助凝剂助凝剂：凡能提高或改善混凝剂作用效果的化学药剂可称为助凝剂。助凝剂可以参加混凝，也可不参加混凝。广义上可分为以下几类：①酸碱类：调整水的pH，如石灰、硫酸等；②加大矾花的粒度和结实性：如活化硅酸（SiO2nH2O）、骨胶、高分子絮凝剂；③氧化剂类：破坏干扰混凝的物质，如有机物。如投加Cl2、O3等。第三节混凝动力学1.异向絮凝2.同向絮凝3.混凝控制指标3.混凝控制指标（1）混合脱稳颗粒碰撞的动力：布朗运动作用和目的：药剂快速、均匀地与水混合要求：快速剧烈控制指标：时间10-30s，≯2min。

G值700-1000/s。（2）絮凝絮体碰撞的动力：机械搅拌或水力搅拌作用和目的：使脱稳胶体碰撞聚集要求：有一定强度，但不能过大。控制指标：G值20-70/s。平均GT值104-105。时间10-30min。第四节影响混凝效果主要因素1.水温的影响2.水的pH值和碱度的影响3.水中悬浮物浓度与性质的影响3.水中悬浮物浓度与性质的影响混合时胶体颗粒的碰撞速率絮凝时絮体颗粒的碰撞速率层流条件导出的公式紊流条件导出的公式第五节混凝剂的配制和投加PAM低位投加系统第六节混合和絮凝设施栅条网格絮凝池静态混合器隔板絮凝池

混凝1第三章沉淀和澄清第一节悬浮颗粒在静水中的沉淀第二节平流沉淀池第三节斜板斜管沉淀池第四节澄清池沉淀类型一、在静水中的沉淀

1.自由沉淀

2.拥挤沉淀

3.压缩沉淀

4.絮凝沉淀二、在沉淀池中的沉淀

1.非凝聚性颗粒的沉淀

2.凝聚性颗粒的沉淀（絮凝沉淀）第一节悬浮颗粒在静水中沉淀1.悬浮颗粒在静水中的自由沉淀2.悬浮颗粒在静水中的拥挤沉淀1.悬浮颗粒在静水中的自由沉淀

以球型颗粒为例，在水中作沉降运动时将受重力、浮力、摩擦阻力三种力的作用。颗粒下沉的速度可得自牛顿第二定律：（一）颗粒在水中的重力为：

F1=1/6

d3（

p-

l）

g

u——颗粒下沉速度；m——颗粒质量；t——时间。p——颗粒的密度；d—颗粒直径；（二）颗粒受到的阻力为：1——水的密度。

与颗粒在运动方向上的投影面积A及动压1/2lu2有关。CD——阻力系数A—颗粒在运动方向垂直面上的投影面积沉速基本公式

颗粒下沉时，起始沉速为零，故以加速度下沉，随着u增加，阻力也相应增加，很快颗粒即等速下沉。du/dt=0不同水流流态下的沉速公式（1）层流下的Stokes公式（Re＜1）（2）紊流下的沉速公式（1000＜Re＜25000）（3）过渡区的Allen公式2.悬浮颗粒在静水中的拥挤沉淀第二节平流沉淀池第二节平流沉淀池符合以下三个假定一、理想沉淀池1.颗粒处于自由沉淀状态。即在沉淀过程中颗粒之间互不干扰，不在凝聚和破碎，颗粒的大小、形状和密度不变，因此颗粒沉速始终不变。2.水流沿着水平方向流动，在过水断面上，各点流速相等。在流动过程中，v始终不变。3.颗粒沉到池底即认为已被去除。一、理想沉淀池出水区进水区沉淀区存泥区Amvu0u0v出水理想沉淀池(1)Hazen理论：悬浮颗粒在理想沉淀池的去除率只与沉淀池的表面负荷有关，与其他因素无关。(2)混凝效果与沉淀效果的关系：混凝效果好，则ui大，沉淀效果好。(3)浅池理论：当颗粒沉速一定，有效溶容积一定时，池身浅些，则明表面积大，去除率高。具有沉速ui（ui<u0

）的颗粒去除率平流沉淀池去除率二、凝聚性颗粒的沉淀过程分析时间th水深h凝聚性颗粒的沉淀试验与去除百分率等值线P1P2P30三、影响平流沉淀池效果因素（1）沉淀池实际水流状况的影响短流：进水的惯性作用出水堰产生的水流抽吸较冷或较重的进水产生的异重流风浪池内存在导流墙和刮泥设施短流的结果，使沉淀池总的沉淀效果下降。平流沉淀池的水流状况水流紊动性：Re=4000-15000水流稳定性：Fr>10-5改善水流状况：降低Re，提高Fr减小水力半径RRR（2）凝聚作用的影响池深越大、停留时间越长，絮凝越完善，效果越好。实际沉淀池偏离理想沉淀池。四、平流沉淀池的构造出水区进水区沉淀区存泥区出水出水集水堰桁车式吸泥机五、平流沉淀池设计计算控制指标：停留时间T表面负荷Q/A第三节斜板斜管沉淀池异向流斜管沉淀池其它沉淀池竖流式沉淀池辐流式沉淀池在给水处理中的应用：预沉第四节澄清池机械搅拌澄清池构造钟罩脉冲澄清池钟罩脉冲澄清池1第四章过滤第一节概述第二节过滤理论第三节滤料和承托层第四节滤池冲洗第五节滤池第一节概述普通快滤池透视图第二节过滤理论一、过滤机理

1.迁移机理拦截沉淀惯性扩散水动力2.黏附机理水流剪力增大，杂质深入滤层滤层截污量示意截污量（g/cm3）滤层深度cm石英砂无烟煤石英砂单层滤料双层滤料反粒度过滤：

·：…···…·∶··：：：··：：··：·∶·：…∶．···…∶·∶··∶：：：∶·。∶·：…。∶．···…∶：：：。∶·。∶。·：。…。∶。∶。·

。·∶··∶·∶··。∶：：。：∶·∶··∶：：：∶∶·：·。∶·：…。∶．···…∶·∶··∶·：∶·：常规过滤反粒度过滤反粒度过滤方式：1.双层滤料2.三层滤料3.均质滤料（4）直接过滤接触过滤微絮凝过滤二、过滤水力学(一)清洁滤层水头损失水头损失H与滤速v、孔隙率m0的关系m0是变化的。H变化，v不变----等速过滤v变化，H不变----变速过滤H、v都变化----变速过滤(二)等速过滤中的水头损失变化

滤池过滤过程中，如果滤速始终不变，称为等速过滤。1.等速过滤概念

HMAXH0h等速过滤滤池进水进水量与池内状况无关等速过滤过程中水头损失Ht=H0+h+ΔHt等速过滤水头损失与滤速

T

T'

水头损失H0’

v'

v

α'

α

ΔHt

H0

hHmax1.变速过滤概念

过滤过程中，如果过滤水头损失始终不变，由上式可知，滤层孔隙率的逐渐减小，必然使滤速逐渐降低，这种过滤方式称为等水头变速过滤。（三）变速过滤中的滤速变化2.变速过滤滤池

当快滤池①进水渠相互连通、②且每座滤池进水阀均处于滤池最低水位以下时（保证每池进水量由池内滤层孔隙率调节）可实现变速过滤。第三节滤料和承托层一、给水处理滤料基本要求1.安全。足够的化学稳定性。2.足够的机械强度。3.一定的颗粒级配和适当的孔隙率。

二、滤料（填料）种类及特点1.石英砂滤料天然河砂、海砂、天然石英矿石破碎砂。密度约2.60-2.66

。主要成分二氧化硅。2.无烟煤滤料突出优点是在于化学性能稳定好。在一般的酸性、中性、碱性水中都不溶解。具有足够的机械强度。密度约1.4-1.6。

在三层过滤池中通常与无烟煤、石英砂滤料配合。密度约4.7-5.0。

3、磁铁矿滤料或重质矿石4、石榴石滤料

石榴石又有“玉砂”或“天然金刚砂”之称，是一种岛状结构的铝（钙）硅酸盐，由于它具有硬度大（7.54-7.9摩尔）、熔点高（1313-1318℃）、比重大（3.5-4.3g/cm3）、耐酸度强、化学稳定性好等特点。第四节滤池冲洗滤池冲洗方式表9.5.16冲洗方式和程序滤料组成冲洗方式、程序单层细砂级配滤料(1)水冲(2)气冲－水冲单层粗砂均匀级配滤料气冲－气水同时冲—水冲双层煤、砂级配滤料(1)水冲(2)气冲－水冲三层煤、砂、重质矿石级配滤料水冲一、高速水流冲洗水冲洗强度q冲洗时间t滤层膨胀度e水冲洗强度及冲洗时间水冲洗强度及冲洗时间(水温20℃时)滤料组成冲洗强度[L/(m2·s)]膨胀率(%)冲洗时间(min)单层细砂级配滤料12～15457～5双层煤、砂级配滤料13～16508～6三层煤、砂、重质矿石级配滤料16～17557～5水冲洗强度与膨胀度的关系h=ρs-ρρ（1-m0）L0膨胀后：对水流悬浮状态的滤料的阻力，等于滤料在水中的重力。膨胀前：欧根公式水头损失与冲洗流速的关系水头损失反冲洗流速欧根公式滤层膨胀后，再增大冲洗强度，膨胀度增加，而水头损失不再增加二、气水反冲洗气水冲洗强度及冲洗时间滤料种类先气冲洗气水同时冲洗后水冲洗表面扫洗强度[L/(m2·s)]时间(min)气强度[L/(m2·s)]水强度[L/(m2·s)]时间(min)强度[L/(m2·s)]时间(min)强度[L/(m2·s)]时间(min)单层细砂级配滤料15～203～1－－－8～107～5－－双层煤、砂级配滤料15～203～1－－－6.5～106～5－－三、配水系统大阻力穿孔管配水系统：孔眼总面积与滤池面积之比为0.20%～0.28%；中阻力滤砖配水系统孔眼总面积与滤池面积之比为0.6%～0.8%；小阻力滤头配水系统缝隙总面积与滤池面积之比为1.25%～2.00%。

a

c1.反冲洗大阻力配水系统配水干管配水支管断面大阻力配水系统45°2.小阻力配水系统长柄滤头滤板滤头φ30φ1010035707035水冲小阻力滤池用滤板1.普通快滤池2.双阀滤池3.虹吸滤池4.重力式无阀滤池5.移动罩滤池6.均质滤料滤池7.压力滤罐滤池1第五章水的其它处理法第一节概述第二节地下水除铁除锰第三节水的除氟第一节概述

铁是人体代血红蛋白和肌红蛋白的组成部分，参与氧的转运，是人体内生物氧化反应的成分之一。人体利用氧产生能量，必须有铁的参与。锰是机体必需的微量元素之一,作为某些代谢酶的组成部分或酶的激动剂,参与许多生物化学反应.但摄入过量的锰,则会对机体产生不良作用。主要为慢性中毒，损害中枢神经系统、生殖系统和免疫系统。

一、铁锰氟的作用与危害铁、锰、氟是人体必须的14种微量元素之三。二、氟的作用与危害

氟是人体生命活动不可缺少的必须微量元素之一。在必需元素中,人体对氟含量最为敏感,从满足人体对氟的需要到由于氟过多而导致中毒的量之间相差不多,因此氟对人体的安全范围比其他微量元素更窄。须更加注意自然界、饮水及食物中氟含量对人体健康的影响。

氟在人体中主要分布在骨胳、牙齿、指甲和毛发中,尤以牙釉质中含量多,氟的摄入量或多或少也最先表现在牙齿上。当人体缺氟时,会患龋齿,氟多了又会患斑釉齿,如果再多,会患氟骨症等系列病症。

人体中氟的主要来源是饮水,我国现行的饮用水标准规定含氟量不超过1.0mg/L,最高不得超过1.5mg/L。

贵州省燃煤污染型氟中毒

贵州省织金县普翁乡化落村，2003年初步调查，这个地区受氟中毒威胁的人口达1700多人。燃煤污染型氟中毒，主要分布在我国西南部地区的云南、四川、贵州、湖南、湖北等几个省的交界处。据了解，目前世界上燃煤污染型氟中毒只有我国存在，整个病区人口有3300万，贵州省是我国燃煤污染型氟中毒最严重的地方。全省87个县市有37个病区，受威胁人口1900万，氟斑牙患者1000多万，氟骨症患者64万。

2001年11月，贵州省氟中毒的重灾区织金县对全县32个乡镇，8至12岁的17878名小学生进行了氟斑牙调查，平均患病率达到99.8％。贵州有1000万氟斑牙患者，64万氟骨病人，以县为单位，氟中毒的人口1900万，占贵州人口的一半。

我国有4000多万人“笑不敢露齿”！

氟斑牙氟骨症第二节地下水除铁除锰一、地下水除铁（1）药剂氧化：氧化（反应沉淀）―过滤法（2）接触氧化法：原水曝气―接触氧化过滤法（3）自然氧化法：原水曝气―氧化反应（沉淀）―过滤法（4）地层除铁法地下水除铁除锰二、地下水除锰1.除锰方法2.除锰原理三、含铁含锰地下水的曝气1.工艺流程（1）原水只含铁不含锰的除铁工艺（2）原水铁锰共存的除铁除锰工艺地下水除铁除锰四.地下水除铁除锰工艺与设备

2曝气设备

（1）水射器曝气（2）跌水曝气（3）穿孔管或莲蓬头喷淋曝气（4）曝气塔（5）叶轮表面曝气地下水除铁除锰2.设备第三节水的除氟主要是活性氧化铝法1第六章消毒第一节概述第二节氯消毒第二节其它消毒法水传疾病病原体病原体主要疾病主要贮主及来源细菌伤寒沙门氏菌副伤寒沙门氏菌其他沙门氏菌志贺氏菌霍乱弧菌肠病原埃希氏大肠菌小结肠炎耶尔森氏菌空肠弯曲杆菌嗜肺军团菌及有关细菌结核分支杆菌其他（非典型）分支杆菌机会致病菌伤寒副伤寒沙门氏菌细菌性痢疾霍乱胃肠炎胃肠炎胃肠炎军团病结核病肺病多种人类粪便人类粪便人类及动物粪便人类粪便人类粪便人类粪便人类及动物粪便人类及动物（？）粪便富热水体人类呼吸道渗出物土壤及水天然水体水传疾病病原体病原体主要疾病主要贮主及来源肠病毒肠病毒脊髓灰质炎病毒柯萨奇甲型病毒柯萨奇乙型病毒埃可病毒其他肠病毒呼吸道肠道弧病毒轮状病毒腺病毒甲型肝炎病毒Norwalk及有关肠胃病毒脊髓灰质炎无菌性脑膜炎无菌性脑膜炎无菌性脑膜炎大脑炎轻上呼吸道及胃肠病胃肠炎上呼吸道及胃肠病传染性肝炎胃肠炎人类粪便人类粪便人类粪便人类粪便人类粪便人类粪便人类及动物粪便人类粪便人类粪便人类粪便水传疾病病原体病原体主要疾病主要贮主及来源原生动物卡氏棘变形虫结肠肠袋虫隐孢子虫痢疾内变形虫表吮贾第虫福氏纳归虫蓝藻水华鱼腥藻铜锈微囊藻水华束丝藻裂须藻阿米巴氏脑膜脑炎小袋虫病隐孢子虫病阿米巴氏痢疾贾第虫病原发性阿米巴脑膜炎肠胃炎肠胃炎肠胃炎肠胃炎土壤及水人类粪便人类及动物粪便人类粪便人类及动物粪便土壤及水天然水体天然水体天然水体天然水体

为了保障饮用者的身体健康，防止水致疾病的传播，饮用水中不应含有致病微生物，其中主要是指细菌性病原微生物和病毒性病原微生物。

消毒目的饮用水消毒水质标准生活饮用水卫生标准GB5749-2006细菌总数不超过100CFU/mL，总大肠菌群（MPN/100mL或CFU/100mL）不得检出，耐热大肠菌群（MPN/100mL或CFU/100mL）不得检出。大肠埃希氏菌（MPN/100mL或CFU/100mL）不得检出，游离余氯，在与水接触30分钟后应不低于0.3mg/L，管网末梢水应不低于0.05mg/L（适用于加氯消毒）。饮用水中消毒剂常规指标及要求消毒剂名称与水接触时间出厂限值出厂余量管网末梢水中余量氯气及游离氯制剂（游离氯,mg/L）至少30min4≥0.3≥0.05一氯胺（总氯，mg/L）至少120min3≥0.5≥0.05臭氧（O3，mg/L）至少12min0.3

0.02如加氯，总氯≥0.05二氧化氯（ClO2，mg/L）至少30min0.8≥0.1≥0.02第二节氯消毒一、氯消毒原理二、加氯量三、加氯点四、加氯设备和加氯间五、消毒副产物问题一、氯消毒原理1.液氯消毒原理氯易溶于水（20℃和98kPa时，溶解度为7160mg/L）。当氯溶解在清水中时，下列两个反应几乎同时发生：Cl2+H2OHOCl+HClHOClH++OCl-次氯酸离解平衡常数Ki=温度(℃)0510152025Ki×10-8(mol/L)2.02.32.63.03.33.7表1不同温度下次氯酸离解平衡常数Ki=图1水中HOCl与OCl-的比例关系水中HOCl与OCl-的相对比例取决于温度和pH值。HOCl(%)OCl-(%)pH20℃0℃氯消毒原理

主要通过HOCl起作用。HOCl为很小的中性分子，能扩散到带负电的细菌表面，并通过细菌的细胞壁穿透到细菌内部。当HOCl分子到达细菌内部时，能起氧化作用破坏细菌的酶系统而使细菌死亡。OCl-虽亦为具有杀菌能力的有效氯，但带有负电，难于接近带负电的细菌表面，杀菌能力比HOCl差得多。生产实践表明，pH值越低则消毒作用越强，证明HOCl是消毒的主要因素。

当水中含有氨氮成分或向水中投加氨时，起主要消毒作用的依然是HOCl。氯加入水中产生如下反应：

Cl2+H2OHOCl+HClNH3+HOClNH2Cl+H2ONH2Cl+HOClNHCl2+H2ONHCl2+HOClNCl3+H2O2.氯氨消毒原理二、加氯量有关概念：加氯量可分为两部分：需氯量和余氯。余氯：包括自由性余氯和化合性余氯自由性余氯：Cl2、HOCl、OCl-化合性余氯：

NH2Cl、NHCl2、NCl3BH0余氯（mg/L）加氯量（mg/L）Cab化合性余氯自由性余氯1区折点加氯A2区3区4区2NH2Cl+HOCl→N2↑+3HCl+H2O三、加氯设备和加氯间五、氯化消毒副产物三卤甲烷（trihalomethanes，THMs）:一氯二溴甲烷、三氯甲烷、二氯一溴甲烷、三溴甲烷等。卤乙酸（HAAS）：共五种（一氯乙酸、二氯乙酸、三氯乙酸、一溴乙酸、二溴乙酸）。安全问题室外给水设计规范GB50013-2006液氯吸收系统安全问题事例

江苏一自来水厂发生氯气泄漏事故近百居民中毒2004-8-138月11日，金坛市自来水厂发生氯气泄漏事故，水厂周围近百位居民相继出现咳嗽、身体局部水肿等中毒症状。一次为上午10点左右，另一次则发生在晚上7点左右，两次泄漏共有一百多当地居民不同程度中毒。厂内工人在对废旧氯气瓶进行更换阀门时，不慎引起瓶内残留氯气泄漏，由于氯气的比重较空气大，加之当时风小，突然泄漏的氯气不易扩散，浓度较高，导致附近一些居民中毒。金坛市人民医院急诊科沈医生处了解到，昨晚，该医院门诊共接收48位中毒居民，中毒较轻的患者症状为不停地咳嗽，严重者身体局部甚至出现了水肿现象，到今天上午记者采访时，仍有少量中毒居民陆续赶到医院就诊。

(扬子晚报毛茜肖蔚)第三节其它消毒法1.二氧化氯消毒2.臭氧消毒3.次氯酸钠消毒4.紫外线消毒5.高频电场消毒6.微电解消毒1.特性二氧化氯（ClO2）在常温下是一种黄绿色气体，极不稳定，气态和液态ClO2均易爆炸。故必须以水溶液的形式现场制取。2.制取方法（1）亚氯酸钠和氯制取（2）酸与亚氯酸钠制取二氧化氯消毒作用机理ClO2既是消毒剂又是氧化能力很强的氧化剂，对细菌的细胞具有较强的吸附和穿透能力，能有效地破坏细菌内含巯基地酶；消毒能力比氯强。

ClO2的投加量约为1.0～2.0mg/L。

4.特点（1）不会与水中有机物作用生成三卤甲烷,不会生成氯酚。（2）ClO2余量能在管网中保持很长的时间，即衰减速度比氯慢。（3）ClO2不水解，消毒受pH影响较小。（4）作为氧化剂，能去除或降低水的色、嗅及铁、锰、酚等物质。副产物问题ClO2本身和副产物ClO2对人体血红细胞有损害。有报道认为还对人的神经系统及生殖系统有损害。因此，美国对水的剩余ClO2和亚氯酸盐ClO2-的总量规定不超过1.0mg/L。欧洲一些国家有自己的一些规定，但目前我国还没有规定。

冷却器干燥器空气投加出水空压机加压过滤器臭氧发生器溶解接触器高压放电空压机将空气送至冷却器，然后再经过滤器加以净化，再经过1~2级硅胶或分子筛干燥器，将空气干燥至0点（-50C）以下，最后经臭氧发生器，通过15000-175000伏高压电，在空气中放电后产生臭氧。据报道，生产1kg臭氧，需耗电20-30kw.臭氧消毒的主要缺点：1.基本建设的投资大、电耗量大、推广受限制。2.O3不能在配水管网中保持杀菌能力，因O3在水中不稳定，容易消失。3.不能储存，需边生产边使用。4.当水量和水质发生变化时，调节投加量比较困难。臭氧消毒臭氧是空气中的氧通过高压放电产生的。其系统布置如下：臭氧发生器臭氧消毒的副产物

臭氧消毒的副产物比氯消毒时少，但也有可能产生三卤甲烷，溴酸盐等副产物，此外臭氧消毒的生产设备复杂，投资较大，电耗也较高，目前我国很少应用。臭氧将大分子有机物氧化成小分子，可能存在有毒物，或更易产生氯消毒副产物。臭氧消毒产生的尾气对人有危害。紫外线消毒紫外线

依据不同波长范围,分a、b、c三种波段,其中的c波段紫外线波长在240-260nm之间,为最有效的杀菌波段,波段中之波长最强点是253.7nm。现代紫外线消毒技术是基于现代防疫学、光学、生物学和物理化学的基础上，利用特殊设计的高效率，高强度和长寿命的c波段紫外光发生装置，产生的强紫外c光照射水、空气、物体表面，当水、空气、物体表面中的各种细菌、病毒、寄生虫、水藻以及其它病原体受到一定剂量的紫外c光辐射后，其细胞中的DNA结构受到破坏，达到消毒和净化的目的。紫外线消毒作用◆紫外线V-UV的TOC降解及产生臭氧的功能

超纯水中V-UV能够与H2O发生光学反应，产生具有强氧化能力的羟基自由基·OH。

空气中氧气（O2）在V-UV紫外光的照射下，发生光解作用，产生臭氧（O3）。

◆紫外线的光催化作用

水中的有机污染物在紫外光的作用下能够逐步氧化成低分子的中间产物，最终生成CO2和H2O。1第七章饮用水处理厂设计厂址选择工艺流程与主要构筑物的选择平面及高程布置生产过程监控与自动控制7.1厂址选择厂址选择应在整个给水系统设计方案中全面规划，综合考虑，通过技术经济比较确定。在选择厂址时，一般应考虑以下几个问题：（1）厂址应选择在工程地址条件较好的地方。（2）水厂应尽可能选择在不受洪水威胁的地方。（3）水厂应尽量设置在交通方便、靠近电源的地方，以利于施工管理和降低输电线路的造价。（4）当取水地点距离用水区较近时，水厂一般设置在取水构筑物附近，通常与取水构筑物建在一起；当取水地点距离用水区较远时，厂址选择有两种方案：一是将水厂设置在取水构筑物附近；二是将水厂设置在离用水区较近的地方。7.2工艺流程与主要构筑物的选择7.2.1生活饮用水处理工艺由于水源不同，水质各异，饮用水处理系统的组成和工艺流程由多种多样。以地表水作为水源时，处理工艺流程中通常包括混合、絮凝、沉淀或澄清、过滤及消毒。当原水浊度较低（一般在50度以下）、不受工业废水污染且水质变化不大者，可省略混凝沉淀（或沉淀）构筑物，原水采用双层滤料或多层滤料滤池直接过滤，也可在过滤前设一微絮凝池，称为微絮凝过滤。直接过滤当原水浊度高，含沙量大时，为了达到预期的混凝沉淀（或澄清）效果，减少混凝剂用量，应增设预沉池。增设预沉池受污染水源还有其他处理工艺。例如有的在常规处理工艺前增加生物预处理；有的在常规处理工艺中投加粉末活性炭等。增加生物预处理工艺生物处理与物化处理结合水厂总平面图2.高程布置在处理工艺流程中，各构筑物之间水流应为重力流。两构筑物之间水面高差即为流程中的水头损失，包括构筑物本身，连接管道、计量设备等水头损失在内。水头损失应通过计算确定，并留有余地。图7－7为图7－6中构筑物高程布置图。各构筑物之间水面高差由计算确定。1第一节概述第二节药剂软化法第三节离子交换基本原理第四节离子交换软化方法与系统第八章软化第一节概述一、硬度的危害导热系数：1515.9卡/m2.h.℃二.水中常见溶解离子与离子关系三、软化基本处理方法锅炉钢碳酸钙垢硅酸钙垢43.01卡/m2.h.℃2.93卡/m2.h.℃锅炉的压力范围

名称压力范围MPa名称压力范围MPa低压锅炉不大于2.5超高压锅炉12.0～15.0中压锅炉30.～5.0亚临界锅炉16.0～20.0高压锅炉8.0～11.0超临界锅炉大于22.5二.水中常见溶解离子与离子关系阳离子：Ca2+、Mg2+

、Na+（K+）（1）水中常见溶解离子阴离子：HCO3-、SO42-、Cl-

HSiO32-

、CO32-三、软化基本处理方法1.药剂软化法2.离子交换法石灰软化法（1）反应原理（2）特点：能除碳酸盐硬度不能除非碳酸盐硬度（3）石灰软化设备与参数第二节药剂软化法一、离子交换树脂的结构特点第三节离子交换基本原理二、离子交换树脂型号与类型三、离子交换树脂的基本性能四、离子交换平衡五、离子交换速度六、树脂层离子交换过程一、离子交换树脂的结构Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+一、离子交换树脂的结构特点可交换离子孔道离子交换树脂的型号001×7活性基团代号骨架代号顺序号联接符交联度强酸性苯乙烯型树脂交联度7%离子交换树脂的类型离子交换树脂性能1.交联度2.含水率3.溶胀性4.密度交联剂用量百分比每克湿树脂含水百分数树脂吸水或转型产生的膨胀湿真密度湿视密度5.交换容量全交换容量：一定量树脂所具有的活性基团或可交换离子的数量。mol/g。一般>4.5mol/g。树脂交换容量比较（由大到小）：弱酸性＞强酸性＞弱碱性＞强碱性工作交换容量：一定量树脂在实际工作条件下可利用的交换能力，mol/L。四、离子交换平衡

2RNa+CaCl2=R2Ca+2NaCl交换再生强酸性树脂对水中离子选择顺序条件：常温、稀浓度Fe3+>Al3+>Ca2+>Mg2+>K+>或=NH4+>Na+>H+>Li+

离子Li+H+Na+NH4+K+Mg2+Ca2+系数0.81.02.03.03.02642强酸阳离子交换树脂的选择系数五、离子交换速度Ca2+Na+Na+Na+Na+Na+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+离子扩散与交换过程：1.水中离子向树脂表面扩散，并穿过树脂表面水膜2.水中离子在孔道中扩散到达交换位置4.树脂离子在孔道中扩散5.树脂离子穿过树脂表面水膜，进入水中3.Ca2+与Na+交换树脂表面水膜Ca2+Ca2+Na+膜扩散孔道扩散孔道扩散膜扩散六、树脂层离子交换过程形成中的交换带已经形成的交换带即工作交换带厚度保护层厚度全饱和层正在交换的工作层含硬度的水第四节离子交换软化方法与系统一、离子交换软化方法二、离子交换软化装置三、离子交换软化系统的选择四、再生附属设备一、离子交换软化方法Na离子交换软化法H离子交换软化法H--Na离子交换软化法串联并联二、离子交换软化装置离子交换系统（无顶压逆流再生）离子交换软化装置分类离子交换装置固定床单层床连续床双层床混合床移动床流动床浮动床1.固定床离子交换装置固定床顺流再生固定床逆流再生固定床水再生液水再生液（1）顺流再生固定床构造进水管出水管进再生液管排再生废液管排气管（2）逆流再生固定床构造进水管上配水装置树脂层下配水装置中间排液管压脂层出水口进再生液进排气口钠离子交换器顺流、盐耗量(g/mol)出水硬度（1/2Ca2+）μmol/L顺流逆流节约（%）逆流盐比耗顺流逆流A厂109.586.720.81.55-100B厂109.68819.71.54-62C厂12474.6401.310-16<3逆流再生盐耗量和出水水质逆流再生固定床效果好的原因顺流再生逆流再生关键：再生时树脂层不乱2.浮动床进水出水进再生液再生废液特点1.逆流再生2.清洗须在体外3.流速高4.不须顶压5.树脂层易乱3.流动床三、离子交换软化系统的选择1.Na离子交换软化2.H离子交换软化3.H--Na离子交换软化串联并联低压锅炉用水不单独成系统原水硬度高、碱度大四、再生附属设备1.食盐系统2.酸系统3.除二氧化碳器1.食盐系统2.酸系统1第九章水的除盐与咸水淡化第一节概述第二节离子交换除盐方法与系统第三节电渗析法第四节反渗透与超滤第五节蒸馏法第一节概述一、水的纯度概念

电阻率：1cm×1cm×1cm体积的水所测得的电阻（Ω·cm）

1.淡化水：生活及生产用的淡水

2.脱盐水：含盐量为1～5mg/l，强电解质大部分去除（普通蒸馏水）25℃电阻率0.1～1.0×106Ω·cm

3.纯水：去离子水，含盐量为＜0.1mg／Ｌ，强电解质绝大部分被去除，弱电解质也去除到一定程度25℃，0.1～1.0×106Ω·cm。

４.高纯水：超纯水，导电介质几乎全被去除，水中胶粒，微生物，溶解气体和有机物等亦去除到最低程度。含盐量＜0.1mg/L，25℃，＞10×106Ω·cm二、海水淡化与水的除盐方法海水淡化方法与能耗

淡化方法能耗（kW.h/m3）多级闪蒸法30-37反渗透法8-14电渗析法8-16冷冻法28离子交换第二节离子交换除盐方法与系统一、阴离子交换树脂的交换特性二、复床除盐三、混合床除盐四、离子交换双层床五、树脂的沾污与复苏处理第三节电渗析法电渗析系统

第四节反渗透与超滤血透用纯水工艺流程示意图

混合床构造进水进碱进酸出水中间排水排废液进压缩空气1第十章水的冷却第一节冷却构筑物类型第二节冷却塔的工艺构造第三节水冷却的理论基础一、循环冷却系统1.生产设备中的热交换器2.冷却构筑物3.循环水水泵及水池第一节冷却构筑物类型一、循环冷却系统地表水、地下水、海水、自来水冷却水系统的水源冷却水系统的形式直流式冷却水系统最简单的冷却水系统混合式冷却水系统水温较低且系统较小利用喷水池的冷却水系统机械通风冷却塔循环系统气候比较干燥地区的小型系统应用最广泛的冷却水系统10

水的冷却1.水面冷却池（1）水面面积有限的水体（2）水面面积很大的水体二、冷却构筑物类型2.喷水池3.冷却塔湿式干式10

水的冷却1.水面冷却池2.冷却塔5.1

水的冷却3.湿式冷却塔自然通风冷却塔自然通风式冷却塔是利用空气自然对流来使水冷却的，水流运动形式有喷淋、溅滴等多种.主要有进水管、出水管、分配水管、喷头和通风百叶窗等部件组成。缺点是：占地面积大；冷却效率低；冷却效果不稳定，易受风速和风向的影响，水被吹散的损失大优点是；构造简单；设备投资少；运行维护方便。机械通风冷却塔冷却塔水系统通风式冷却塔需要消耗电能，而且维护管理比较复杂。但是它的冷却效率高，结构紧凑，占地面积小，适用范围广抽风式机械通风横流钢制冷却塔逆流式机械通风冷却塔（1）在塔内空气和水通过填料时的流动方向是相逆的：热水从上向下淋洒，而空气从下向上流动。冷却效果比较好，横断面积相对较小，其缺点是配水不够均匀，而且塔体高度较大。（1）配水系统（2）淋水填料（3）风机（4）风筒（5）空气分配装置（6）除水器（7）集水池（8）塔体5.1

水的冷却第二节冷却塔的工艺构造1.冷却塔的组成部分机械通风逆流冷却塔（1）配水系统10

水的冷却2.冷却塔各组成部分作用与要求均匀分配热水10

水的冷却(1)配水管系10

水的冷却（2）淋水填料点滴式淋水填料是冷却塔的关键部分。要有大的比表面积，使水与空气有大的接触面积，阻力小10

水的冷却（3）通风及空气分配装置风机均匀分配空气10

水的冷却（4）其他装置百叶窗10

水的冷却（4）其他装置收水器风筒形成风的自然对流流线形，小阻力，有一定的高度。集水池塔体集水、排污、补水支撑作用。一.湿空气的性质（1）湿空气的压力

P=Pg+PqP=RT×10-3Pg=gRg×10-3Pq=gRqT×10-3Pg、Pq—干空气和水蒸汽在其本身分压下的密度，Kg/m3。

Rg—干空气的气体常数，Rg=287.145J/（Kg·K）。Rq——水蒸气的气体常数，Rq=461.53J/Kg·K1.湿空气的热力学参数第四节.水冷却的理论基础（2）饱和水蒸气分压力

当空气在一定温度下，吸湿能力达到最大时，空气中的水蒸气处于饱和状态。水蒸气的分压称为饱和水蒸汽压（Pq＂）。湿空气的饱和水蒸气分压只与温度有关，与大气压力无关。

0<Pq<Pq＂（3）绝对湿度

绝对湿度——每M3湿空气中所含水蒸汽的质量称为空气的绝对温度。其数值等于水蒸汽在分压Pq和湿空气温度T时的密度。(ρq)（4）相对湿度φ=ρq/ρq＂=Pq/Pq＂（5）含湿量在含有1kg干空气的湿空气混合气体中，其所含水蒸汽的质量x（kg）称为湿空气含湿量，也称为比湿，单位为kg/kg(干空气)（6）湿空气的密度ρ（7）湿空气的比热（Csh）使总质量为（１＋x）kg的湿空气（包括１kg干空气和xkg水蒸汽）温度升高１℃所需的热量，称为湿空气的比热，用Csh表示。

Csh＝Ｃg+CqxCsh=1.00+1.84xCsh一般采用１.０５KJ/(kg·℃)（8）湿空气的焓i湿空气的焓等于１Kg干空气和含湿量x公斤水蒸汽的含热量之和。

i＝ig＋x·ig以０℃的水的热量为零：水蒸汽的焓以两部分组成：a.汽化热r0=2500kJ／kgb.1kg干空气由０℃升至θ℃所需的热量。焓是相对的二、湿球温度τ和水的冷却理论极限干、湿球温度是空气的主要热力学参数，干球温度为一般温度计测得的气温。测定湿球温度时：１）纱布必须完全包住水银球２）风速３—５m/s以上。湿球温度代表在当地气温条件下，水可能被冷却的最