第2章 水的预处理

第二章水的预处理

除去天然水中悬浮物和胶体杂质，通常采用的方法是混凝沉淀(澄清)及过滤处理。水的预处理的工艺流程通常为：原水→混凝→沉淀澄清→过滤第一节水的混凝处理第二节水的沉淀和澄清处理第三节水的过滤处理第四节水的吸附处理第五节预处理系统及运行第一节水的混凝处理

混凝处理就是在水中投加适当的化学药剂，使水中微小的悬浮物以及胶体结合成大的絮凝体，并在重力作用下沉淀出来。投加的化学药剂称为混凝剂。一、胶体的稳定性促使水中胶体具有聚集稳定性的原因有以下三种：

(1)胶体表面带电；

(2)胶体表面有水化层；

(3)胶体表面吸附有某些促使胶体稳定的物质；

(4)胶体颗粒布朗运动。二、胶体的脱稳

(1)投加电解质。电中和、压缩双电层

(2)投加与天然水中胶体电荷相反的胶体。电中和、压缩双电层

(3)投加高分子絮凝剂。吸附架桥胶体的结构三、影响混凝效果的因素

（1）水的ＰH值（2）混凝剂的用量水温（3）水和混凝剂的混合速度（4）水中杂质（5）接触介质

四、混凝处理后水质变化除掉部分：悬浮物；60%～80%有机物；部分重碳酸盐硬度；占全硅25%～50%的胶态硅。增加部分：

SO４２－、Cl－等；CO２；HF；溶解固形物。第二节水的沉淀和澄清处理一、平流式沉淀池

1-进水区；2-多孔隔墙；3-沉淀区；

4-出水区；5-存泥区，6-出水槽颗粒在静水中的沉降

沉降速度公式，又称为司笃克斯公式：1、u与d的平方成正比，因此颗粒直径d对沉降速度的影响很大。2、颗粒与水之间的密度差(s-L)越大，沉降速度越快，增大絮状物的密度，可提高沉淀效果。3、通过混凝处理将水中细小颗粒凝聚成絮状物，可大大增加沉降速度，提高沉淀效果。水温越高，水的动力粘度系数µ越小，沉降速度增加。二、斜管(板)沉淀池三、泥渣悬浮式澄清池

1-分离器；2-喷嘴；3-混合区；4-水平隔板；5-垂直隔板；6-反应区；7-过渡区；8-出水区；9-水栅；10-集水槽；11-拌泥系统；12-泥渣浓缩器；13-采样管：14-可动罩子四、机械搅拌加速澄清池

1-进水管；2-进水槽；3-第一反应室(混合室)；

4-第二反应室；5-导流室；6-分离室；7-集水槽；

8-泥渣浓缩室；9-加药管；10-机械搅拌器；

11-导流板；12-伞形板五、水力循环澄清池1-进水管；2-喷嘴；3-棍合室；4-喉管；

5-第一反应室；6-第二反应室；8-集水槽；

9-泥渣浓缩室；7-分离室；10-调节器；

11-伞形挡板六、监督项目清水层的高度；悬浮泥渣量：反应室、泥渣浓缩和池底等部位。进水流量、加药量、水温、排泥时间、排泥门开度等。出水水质：悬浮物含量或浊度

悬浮泥渣量，通常采用的是一种称为沉降比的方法，这使用一直径为40～60mm、高250～350mm的量筒，将含泥渣的样品装入，经静置一定时间后，观察其泥渣沉降情况。静置时间2，5，20，60min，只要选取一个适当的时间作为标准就可以。其结果可用沉降后泥渣的体积占样品总体积的百分率(沉降比)表示。澄清池各部分取得水样的沉降比究竟以多大为合适，无法预定，要由各台澄清池的具体运行经验来决定。第三节水的过滤处理

水通过滤料层除去其中悬浮物的工艺称为过滤，按滤料类别分为粒状滤料过滤、膜状滤料过滤、线状滤料过滤。一、过滤机理二、滤料及滤层三、滤层中滤料的排布方式与过滤效果四、过滤工艺五、过滤设备六、混凝过滤一、过滤机理

过滤主要取决于悬浮颗粒和滤料的性质、相对粒径的大小以及过水断面的水流状态。过滤机理有以下两种作用：

(1)机械筛滤作用：当滤料粒度较小时，粒径大于滤料层孔隙的悬浮物由于吸附和机械筛滤作用彼此重叠和架桥作用，在滤层表面形成了一层附加的滤膜，在以后的过滤过程中，这层滤膜主要起机械截留作用，这种过滤称为膜过滤或表面过滤。

(2)接触絮凝作用。当滤料粒度较大时，悬浮颗粒的水流经滤层中的孔道时，在范德华力、静电力的作用下，靠吸附和架桥作用而粘附在滤料表面，这种过滤称为深层过滤。二、滤料及滤层

1、颗粒状滤料：（1）化学性能稳定，不影响出水水质；（2）机械强度良好，使用中不碎裂；（3）粒度适当。常用“粒径”和“不均匀系数”两个指标表示。粒径表示滤料颗粒大小的概况，不均匀系数表示滤料中不同大小的滤料颗粒的分布情况。（4）廉价，便于取材。常用的滤料为石英砂、无烟煤、大理石、活性炭等；2．滤层

(1)滤层空隙率。滤层中滤料颗粒与颗粒之间的空间体积占滤层总体积的百分率，即为滤层空隙率。空隙率愈大，过滤水头损失增加缓慢，过滤周期可以延长，因此滤层的截污能力得以提高；但穿透厚度也随之增大。

(2)滤层厚度。达到某规定水质所需要的滤层厚度称悬浮杂质的穿透厚度，穿透厚度加上一定安全因素的厚度即为滤层的设计厚度。三、滤层中滤料的排布方式与过滤效果

四、滤料的级配

五、过滤工艺

过滤处理是由过滤、反洗和正洗三个步骤交替循环操作。

1．过滤过滤器通常运行到出水浊度达到规定的允许值或进出口压差达到规定的允许值时停止运行，这时称过滤器失效。表示过滤设备运行的技术指标主要有出水浊度、滤料的截污容量和滤层的水头损失。

2．反冲洗

反冲洗的目的是除去滤层中截留的杂质、气泡、破碎滤料，恢复滤料的截污能力。反冲洗方法主要有两种：水反冲洗；辅以空气擦洗的水反洗。反冲洗效果：反洗强度或反洗膨胀率，反冲洗时间。反洗膨胀率：反冲洗时，滤层膨胀时增加的厚度与滤层原厚度比值的百分数。反冲洗强度：反冲洗时单位时间单位过滤面积上通过的反冲洗水量称为，用g表示，单位：L/(s·m2)

六、过滤设备

1．压力式过滤器

压力式机械过滤器2．无阀滤池

六、混凝过滤当原水悬浮物较低(如低于50mg/L)，而胶体杂质(如胶体硅)含量较高时，可以将混凝和过滤在一个设备中进行，这种处理工艺就是所谓的混凝过滤。也有称接触过滤。混凝过滤有两种作法：一种是当加有混凝剂的水中生成微小絮状物时，将水引入过滤器，这称为絮凝过滤；另一种为，在微小絮状物生成之前，水已到达滤层中，水中胶体和滤料疑聚在一起，此法称为凝聚过滤。第四节水的吸附处理

水的吸附处理的主要目的是去除水中有机物，降低水的COD值。还可以去除游离氯。活性炭是非极性吸附剂，所以它对于某些有机物有较强的吸附力。活性炭的吸附力以物理吸附为主，一般是可逆的。活性炭过滤法能较彻底除去水中的游离氯：