水污染控制技术(第二版)

水污染控制技术主编

苏少林大连理工大学出版社新世纪高职高专化工类课程规划教材2023最新整理收集do

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第一章水污染控制概论

第二章水的物理处理技术

第三章水的化学处理技术

第四章水的物理化学处理技术

第五章水的生物处理技术

第六章污泥处理技术

第七章污水处理工程设计

第八章污水处理厂（站）的运行管理第九章课程综合实训目录第一章水污染控制概论第一节水体污染第二节水质标准第三节水环境容量及水体自净化第四节水污染控制的原则和方法一、天然水体1．天然水体中的杂质2．天然水体的性质第一节水体污染按照水源的分类，概括说来有以下几种情况：江河水易受自然条件影响，水较混浊，细菌较多，含盐量和硬度较低。而地下水因受地层渗滤过程的净化，水质较清，细菌较少，特别是深层井水细菌更少，但含盐量和硬度较高。由于湖泊及水库水多由河水供给形成，水质与河水类似。但由于湖(或水库)水流动性小，贮存时间长，经过长期自然沉淀，一般浊度较低，多数含藻类较多。湖(或水库)水受风浪冲击后水质变化较大，受生活污水污染后易产生富营养化。海水含盐量高，而且所含各种盐类或离子的重量比例基本一定，这是海水与其它水源不同的一个显著特点。其中氯化物含量最高，约占总含量89%左右，硫化物次之，再次为碳酸盐，其它盐类含量极少。海水一般须经淡化处理后方可作为居民生活用水。二、水体污染

水体因接受过多的杂质，使其在水体中的含量超过了水体的自净能力，而导致其物理、化学及生物学特性改变和水质的恶化，从而影响水的有效利用，危害人体健康的现象称为水体污染。在自然情况下，天然水的水质也常有一定变化，但这种变化是一种自然现象，不属于水体污染。三、水体污染的类型

水体污染源，是指向水体排放污染物的场所、设备和装置等。按造成水体污染原因的不同可将水体污染源分为天然污染源和人为污染源；按受污染的水体的不同可分为地面水污染源、地下水污染源和海洋污染源；按污染源释放的有害物质种类不同分为物理性污染源、化学性污染源、生物性污染源；按污染的分布特征不同可分为点污染源、面污染源、扩散污染源。

1.物理性污染热污染，主要来源于热电站、核电站、冶金和石油化工等工厂的排水。放射性污染，来源于核生产废物、核试验沉降物、核医疗研究单位的排水。2.化学性污染无机污染包括：重金属污染，来源于矿物开采、冶炼、电镀、仪表、电解以及化工等工厂排水；砷污染，来源于含砷矿石处理、制药、农药和化肥等工厂的排水；氰化物污染，来源于电镀、冶金、煤气、洗涤、塑料、化学纤维等工厂的排水；氮和磷污染，来源于农田排水、粪便排水、化肥、制革、食品、毛纺等工厂排水；酸碱和盐污染，来源于矿山、石油、化工、化肥、造纸、电镀工厂排水酸雨。有机污染包括：酚类化合物污染，来源于炼油、焦化、树脂等化工厂的排水；苯类化合物污染，来源于石油化工、焦化、农药塑料、染料等化工厂的排水；油类，来源于采油、炼油、船舶以及机械、化工等工厂的排水。3.生物性污染病原体污染，来源于粪便、医院污水、屠宰畜牧、制革生物制品等工厂排水。霉素污染，来源于制药、酿造、制革等工厂的排水。四、污水的性质及污染指标1．污水的来源（1）生活污水生活污水，是指居民在日常生活中排出的废水。生活污水的成分取决于居民的生活状况及生活习惯。我国地域广阔情况复杂，即使生活状况相似，但各地污水中杂质的成分和浓度也不尽相同。（2）工业废水工业废水，是在生产过程中排出的废水。其成分主要决定于生产工艺过程和使用的原料，其中也包括高温(水温超过60℃)而形成热污染的工业废水。不同的工业生产产生不同性质的废水，同类工业采用不同的生产工艺过程，产生的废水也不相同。（3）城市污水城市污水是排入城镇排水系统污水的总称，是生活污水和工业废水的混合液。我国多数城市污水均属此类。在合流制排水系统中，城市污水还包括降水。城市污水中各类污水所占的比例，因城市的排水体制不同而异。城市污水的水质指标、污染物组成、形态及含量也因城市不同而异。2．污水的物理性质及指标（1）水温（2）色度（3）臭味（4）固体含量3．污水的化学性质及指标（1）无机物无机物指标主要包括氮、磷、无机盐类和重金属离子及酸碱度等。（2）有机物指标城市污水中含有大量的有机物，其主要是碳水化合物、蛋白质、脂肪等物质。由于有机物种类极其复杂，难以逐一定量。但上述有机物都有被氧化的共性，即在氧化分解中需要消耗大量的氧，所以可以用氧化过程消耗的氧量作为有机物的指标。所以在实际工作中经常采用生物化学需氧量（BOD）、化学需氧量（COD）、总有机碳（TOC）、总需氧量（TOD）等指标来反映污水中有机物的含量。（3）生物性质及其指标污水中生物污染物是指污水中能产生致病的微生物，以细菌和病毒为主。主要来自生活污水，制革污水、医院污水等含有病原菌、寄生虫卵及病毒的污水。污水中的绝大多数微生物是无害的，但有一部分能引起疾病，如肝炎、伤寒、霍乱、痢疾、脑炎、脊髓灰质炎、麻疹等。一、给水水质标准1．地表水环境质量标准

国家环保总局于1999年颁布《地表水环境质量标准》（GHZB-1999）。该标准规定项目为75项，其中基本项目31项，特定项目4项以及控制地表水Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类水与有机化学物质项目40项。第二节水质标准

依据地表水使用目的和保护目标，水域划分为5类：Ⅰ类主要适用于源头水，国家自然保护区；Ⅱ类主要适用于集中式生活饮用水水源地一级保护区、珍贵鱼类保护区，鱼虾产卵场等。Ⅲ类主要适用于集中式生活饮用水水源地二级保护区、一般鱼类保护区及游泳区。Ⅳ类主要适用于一般工业用水及人体非直接接触的娱乐用水区。Ⅴ类主要适用于农业用水区及一般景观要求水域。

2．城市供水行业水质标准建设部根据我国各地区发展不平衡及城市的规模，于1992年将自来水公司划分为4类：第一类为最高日供水量超过100万m³/d的直辖市，对外开放城市，重点旅游城市和国家一级企业的自来水公司（以下简称水司）；第二类水司为最高日供水量超过50万m³/d的城市，省会城市和国家二级企业的水司；第三类为最高日供水量为10万m³/d以上，50万m³/d以下的水司；第四类为最高日供水量小于10万m³/d以下的水司。3．生活饮用水水源水质标准

生活饮用水标准所列的水质项目主要有四项：第一类为感官性状指标，这项指标主要包括水的浊度、色度、臭和味及肉眼可见物等，这类指标虽然对人体健康无直接危害，但能引起使用者的厌恶感。浊度高低取决于水中形成浊度的悬浮物多寡，并且有些病菌和病毒及其它一些有害物质可能裹胁在悬浮物中，因此饮用水水质标准中尽量降低水的浊度。第二类指标为化学物质指标。水中含有一些如钠、钾、钙、铁、锌、镁、氯等人体必需的化学元素，但这些物质的浓度的过高，能使人们的正常使用产生不良影响。第三类为毒理学指标。主要是水源污染造成的，如源水中含有汞、镉、铬、氰化物、砷及氯仿等物质，这些物质对人体的危害极大，常规的给水处理工艺很难去除这些物质，因此，要想控制这些有害物质在饮用水中的浓度，主要控制水源的污染。第四类指标为细菌学指标，这类指标主要列出细菌总数及总大肠菌数和游离余氯量；另外还有一类为放射性指标，这类指标含两项即总α放射性、总β放射性。放射性指标为最近两次水质标准修订所增项目，这两项指标过高能使人体引起白血病及生理变异等现象。

4．工业用水标准不同的工矿企业用水，对水质的要求各不相同，即使是同一种工业，不同生产工艺过程，对水质的要求也有差异。一般应该根据生产工艺的具体要求，对原水进行必要的处理以保证工业生产的需要。食品工业用水水质标准与生活饮用水基本相同。在纺织和造纸工业中，水直接与产品接触，要求水质清澈，否则会使产品产生斑点，铁锰过多能使产品产生锈斑。石油化工、电厂、钢铁等企业需要大量的冷却水。这类水主要对水温有一定要求，同时对易于发生沉淀的悬浮物和溶解性盐类不宜过高，以防止堵塞管道和设备，藻类和微生物的滋长也要控制，还要求水质对工业设备无腐蚀作用。电子工业用水要求较高，半导体器件洗涤用水及药液的配制，都需要高纯水。二、排水水质标准1．污水综合排放标准2．污水排入城市下水道水质标准3．城镇污水处理厂污染物排放标准一、水环境容量环境容量通常是指不破坏区域生态环境，环境体系中各污染指标不超过环境标准时可以容纳各种杂质的最大量，不考虑环境自净化功能时称之为静容量，考虑自净化时称之为动容量。二、水环自净化污染物质排入自然水体后，破坏了水体中原有的物质平衡。同时，污染物质参与水体中的物质转化和循环过程，通过一系列物理、化学、物理化学和生物化学反应，污染物质被分离或分解，水体基本上或完全恢复到原有的状态，使原有的生态平衡得到恢复，这个过程就是水体自净过程。水体受污染后能自行恢复原有状态的能力称水体自净能力。第三节水环境容量及水体自净化

水体自净过程复杂，从机理来看，水体自净由下列几个过程组成：1.物理过程物理过程包括稀释、扩散、挥发、沉淀等过程，在一系列过程的作用下污染物浓度得以降低；2.化学和物理化学过程污染物质通过氧化、还原、吸附、凝聚、中和等反应，污染物浓度得到降低；3.生物化学过程污染物质中的有机物质被水中微生物的代谢活动分解、氧化、转为无害、稳定的无机物，使污染物浓度降低。实际水体中，这几项作用互相交织在一起互相影响、互相制约，如图1-1所示。图1-1河水自净示意图一、水污染控制原则1．宏观控制2．技术控制3．管理控制二、水处理技术1.水处理的目的2．给水处理技术3．污水处理技术第四节水污染控制的原则和方法

（1）给水处理的方法①去除水中的悬浮杂质。②变革水中的溶解杂质。③降低水的温度。（2）给水处理的工艺①澄清和消毒。②除臭、除味。③除铁、除锰。④软化。⑤淡化和除盐。（3）给水处理的流程①一般水源。指原水水质基本符合生活饮用水卫生标准。

原水→混凝沉淀或澄清→过滤→消毒②除藻。适用于水库、湖泊水。因其浊度较低，含藻较高，在除浊的同时需要考虑除藻。

除藻药剂↓原水→混凝沉淀或澄清→过滤→消毒③受微量有机污染的水源。原水→贮存改善→混凝沉淀或澄清→氧气接触氧化→过滤→活性炭吸附→过滤→消毒④含铁锰的水源。在选择除铁锰工艺时，应掌握详细的水质分析资料，凡有条件的地方应先进行小型试验。

原水→曝气→过滤→曝气→过滤⑤含氟水源。当原水超过规范规定时必须进行除氟处理。

药剂↓原水→混凝→沉淀→过滤4．污水处理技术（1）污水处理方法

①物理处理法。利用物理作用分离污水中呈悬浮状态的固体污染物质。方法有：筛滤法，沉淀法，上浮法，气浮法，过滤法和反渗透法等。

②化学处理法。利用化学反应的作用，分离回收污水中处于各种形态的污染物质(包括悬浮的、溶解的、胶体的等)。主要方法有中和、混凝、电解、氧化还原、汽提、萃取、吸附、离子交换和电渗析等。化学处理法多用于处理生产污水。

③生物化学处理法。是利用微生物的代谢作用，使污水中呈溶解、胶体状态的有机污染物转化为稳定的无害物质。（2）污水处理程度

①一级处理。主要去除污水中呈悬浮状态的固体污染物质，物理处理法大部分只能完成级处理的要求。经过一级处理后的污水，BOD一般可去除30％左右，达不到排放标准。一级处理属于二级处理的预处理。

②二级处理。主要去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物质(BOD，COD物质)，去除率可达90％以上，使有机污染物达到排放标难。

③三级处理。是在一级、二级处理后，进一步处理难降解的有机物、磷和氮等能够导致水体富营养化的可溶性无机物等。（3）污水处理工艺流程①城市污水处理流程②工业废水处理流程污水→澄清→回收有毒物质处理→再用或排放。【复习思考题】一、名词解释1．水资源水的自然循环水的社会循环水体污染生活污水BOD5COD水体自净二、问答题1．我国水资源有和特点？2．水体污染的危害有哪些？3．水体污染的类型有哪些？4．城镇污水处理厂污染物排放标准主要包括哪些指标？5．污水的来源主要有哪些？6．地表水环境质量标准是如何分类的？7．测定污水的BOD、COD有和意义？怎样测定？对工程设计有何指导意义？8．简述河流水体中BOD与DO的变化规律。9．什么氧垂曲线？氧垂曲线可以说明那些问题？10．试述水污染控制的原则。11．试述水处理技术的分类及方法。12．描述城市污水处理的典型工艺流程。第二章水的物理处理技术第一节格栅与筛网第二节调节第三节沉淀第四节气浮第五节过滤第六节离心一、格栅（一）格栅的构造与类型1.

格栅的作用在给水排水工程中，格栅是用来去除可能堵塞水泵机组及管道阀门等水处理设备的较粗大的悬浮物，并保证后续的水处理设备正常运行。2.

格栅的构造

格栅一般由互相平行的格栅条、格栅框和清渣耙三部分组成，倾斜或直立在进水渠道中。3.格栅的分类

按格栅间距分：粗格栅，栅条间隙50-100mm；中格栅，栅条间隙10-40mm；细格栅，栅条间隙3-10mm。第一节格栅与筛网

（二）格栅的选择1.粗格栅：机械清除时宜为16～25mm，人工清除时宜为25～40mm。特殊情况下，最大间隙可为100mm；2.细格栅：宜为1.5～10mm；3.水泵前，应根据水泵要求确定。（三）格栅的设计

格栅本身是有一定规格的标准设备，只需根据需要选择（包括格栅类型、栅条断面、栅条间隙和栅渣的清除方式）。在水处理中，格栅设计的内容主要是计算所需格栅的尺寸，并进一步确定栅室、栅槽、工作平台尺寸与布置。1.过栅流速具体情况可调整过栅流量、投入工作格栅台数等调节，流速范围根据具体污水情况确定。过栅流速0.6--1.0m/s，栅槽内流速0.4--0.8m/s，栅前渠道超高h2一般取0.3m；2.设计过流能力不宜超过厂家提供最大过流能力的80%；3.除转鼓式格栅外，机械清渣格栅倾角α宜采用60°--90°；人工清渣格栅倾角宜采用30°--60°；4.格栅宽B、水头损失h1，为避免栅前堵水，故将栅后槽底下降h1作为补偿；5.进水渠渐开角α1一般取20°，栅前渐扩部分长度l1，根据进水渠宽B1、格栅宽B和进水渠渐开角α1；6.栅渣量w1一般为0.03~0.1m3/103m3污水（与水源、栅间距有关），含水率80%左右，密度700--960kg/m3；7.工作台面高于栅前最高设计水位0.5m，两侧工作台0.7m，正面过道宽1.2m（人工清渣）或1.5m（机械清渣）。人工清污格栅结构图二、筛网筛网是利用金属丝或化学纤维编制的网状介质进行筛滤，它的孔隙比格栅更小，能截留格栅不能去除的纤维状污染物，即可作为预处理，也可作为污水的深度处理。用于污水处理的筛网大致可按网眼尺寸分为：粗筛网

(≥1mm)、中筛网

(1--0.05mm)和微筛网

(≤0.05mm)三类。城市污水处理中，常采用粗、中筛网。另外，按运行方式分类，筛网可分为固定式和旋转式两种。其中，旋转式筛网按筛网形状又可分为：转鼓式、回转式和带式等。一、调节的作用1.

提供对污水处理负荷的缓冲能力，防止处理系统负荷的急剧变化；2.

减少进入处理系统污水流量的波动，使处理污水时所用化学品的加料速率稳定，适合加料设备的能力；3.

在控制污水的pH值、稳定水质方面，可利用不同污水自身的中和能力，减少中和作用中化学品的消耗量；4.

防止高浓度的有毒物质直接进入生物化学处理系统；5.

当工厂或其他系统暂时停止排放污水时，仍能对处理系统继续输入污水，保证系统的正常运行。

第二节调节二、调节处理的类型（一）水量调节污水处理中水量调节有两种调节池，一种为线内调节池，另一种为线外调节池。1.线内调节池。进水一般采用重力流，出水用泵提升。2.线外调节池。设在旁路上。当污水流量过高时，多余污水用泵打入调节池；当污水流量低于设计流量时，再从调节池回流至集水井，并送去后续处理（二）水质调节

水质调节的任务是将不同时间或不同来源的污水进行混合,使流出的水质比较均匀。水质调节的基本方法有两种。（1）外加动力调节外加动力就是采用外加叶轮搅拌、鼓风空气搅拌及水泵循环等设备对水质进行强制调节。

（2）差流方式调节水质调节采用差流方式进行强制调节，使不同时间和不同浓度的污水进行水质自身水力混合。

①对角线调节池这种形式的调节池的特点是出水槽沿对角线方向设置。污水由左右两侧进入池内后，经过一定时间的混合才流到出水槽，使出水槽中的混合污水在不同的时间内流出，就是说不同时间、不同浓度的污水进入调节池后，就能达到自动调节均衡水质的目的。

②折流调节池折流调节池在池内设置许多折流隔墙，污水在池内来回折流，得到充分混合、均衡。折流调节池配水槽设在调节池上，通过许多孔流入，投配到调节池的前后各个位置内，调节池的起端流量一般控制在进水流量的1/3～1/4，剩余的流量可通过其他各投配口等量地投入池内。

三、调节池的设计及实例

调节池的设计主要是确定其容积，可根据污水浓度和流量变化的规律，以及要求的调节均和程度来计算。一、沉淀的基本理论（一）沉淀的类型1.自由沉淀。这种类型多表现在沉砂池、初沉池初期。2.絮凝沉淀。经过混凝处理的水中颗粒的沉淀、初沉池后期、生物膜法二沉池、活性污泥法二沉池初期等均属絮凝沉淀。3.拥挤沉淀。活性污泥法二沉池的后期、浓缩池上部等均属这种沉淀类型。4.压缩沉淀。活性污泥法二沉池污泥斗中、浓缩池中污泥的浓缩过程属此类型。第三节沉淀（二）悬浮物在静水中的沉淀1．沉淀速度公式为了说明影响颗粒沉淀的主要因素，现以单体球形颗粒的自由沉淀为例加以说明。颗粒在重力、浮力的作用下，开始下降（或上浮），由于水的阻力作用下，短暂时间内很快当达到受力平衡，以匀速下沉。在大多数情况下，Re<1(Re雷诺数)，颗粒下降引起周围水流的扰动，处于层流状态。颗粒沉淀速度用斯托克斯(Stokes)公式表示。

（2-1）对于非球形颗粒：

（2-2）

——形状系数CD与Re有关。Re<1,CD=24/Re

（2-3）

——水的动力粘度，Pa.sρp——颗粒密度ρl——液体密度g——重力加速度d——颗粒直径2．沉淀试验沉淀试验用来判定水中颗粒的沉淀性能，并根据所要求的沉降效率确定沉降时间和沉降速度这两个基本的设计参数。从斯托克斯(Stokes)公式可知，任意的沉速ui都可计算出对应的颗粒粒径di，因此，P-u曲线也可以反映水中悬浮颗粒的粒度分布，P的含义可理解为水中沉速小于ui的小粒径颗粒在全部悬浮颗粒中所占的百分数。（三）理想沉淀池的沉淀原理1．理想沉淀池的三种假定（1）污水在池内呈推流式水平流动，沿水流方向任意横断面上任意一点的水流速度均等于v；（2）入口断面AB处污水中悬浮颗粒的浓度和粒度分布均匀，悬浮颗粒的水平流速等于水流流速v，悬浮颗粒处于自由沉淀状态，沉降速度u固定不变；（3）悬浮颗粒沉到池底即认为被除去。理想沉淀池的模式2．理想沉淀池理论分析按照上述条件，悬浮颗粒在沉淀池内的运动轨迹是一系列倾斜的直线，污水从进口到出口的流动时间就是沉淀历时t（t=L/v）。分三种情况讨论：（1）从A点进入的颗粒中，肯定存在某一粒径的颗粒，在沉淀历时t内，刚好沉淀到池底（沉降高度H），见图中沉降轨迹Ⅲ，该颗粒的沉降速度，称为截流沉速u0。（2）如果颗粒的沉降速度u>u0

，则在沉淀历时t内，可沉降高度大于池深H，能够沉于池底部D点以前，见图中沉降轨迹Ⅰ；（3）如果沉速

u<u0

，则在沉淀历时t内，可沉降高度h小于池深H，将出现两种情况，其中靠近水面的颗粒，无法沉到池底，会被水带出，见图中沉降轨迹Ⅱ实线；而另一部分接近池底的颗粒（离池底高度小于h），能沉于池底，见图中沉降轨迹Ⅱ虚线。3．综合分析结论（1）沉淀池的沉降效率只与设定的截流沉速（或沉淀池的表面负荷）和悬浮颗粒的粒度分布有关，设定的截流沉速越小、悬浮颗粒粒径越大，则沉降效率越高；（2）沉淀池容积一定时，降低池深，则可增大表面积，进而可降低表面负荷，提高沉淀池的沉降效率，这就是“浅池理论”，也是斜板(管)沉淀池的理论基础。二、沉淀池

作为依靠重力作用进行固液分离的沉淀装置，可根据沉淀对象的不同分为两类。通常将用于沉淀有机固体为主的装置，通称为沉淀池，其沉淀物称为泥（与水的密度差相对较小）；而以沉淀无机固体为主的装置，通称为沉砂池，其沉淀物主要是砂粒、煤渣等密度较大的无机颗粒。（一）沉淀池的类型与选用1．沉淀池的类型在污水处理中，按沉淀池的用途和工艺布置不同，可粗略分为：（1）初次沉淀池。设置在沉砂池之后，作为化学处理与生物处理的预处理，可降低污水的有机负荷。（2）二次沉淀池。用于化学处理或生物处理后，分离化学沉淀物、分离活性污泥或生物膜。（3）污泥浓缩池。设在污泥处理段，用于剩余污泥的浓缩脱水。2．沉淀池的选用在选用沉淀池之前，一定要先了解每一种沉淀池的特点和适用情况。然后再结合使用要求和本地的具体情况选择沉淀池，一般可从以下几个方面考虑：（1）原水的水质、水量，以及出水的要求。（2）能提供的场地条件。不同类型沉淀池选用时会受到场地条件限制，有的平面面积较大而池深较小，有的池深较大而平面面积较小。（3）气候条件。温度较低时，水的粘度大，沉降性能不好；寒冷地区冬季的结冰问题。（4）运行操作要求。（5）投入建设经费和运行费用要求。（二）沉砂池沉砂池的作用是通过重力沉淀的方法去除废水中所挟带的泥砂。城市污水和一些工业废水(如制革厂、屠宰场等)常含有无机性泥砂，化工废水中一般不含泥砂，但由于清洗地面或废水输送过程中泥砂跌落，也会形成废水挟带泥砂现象。这些泥砂必将在废水处理装置内沉积或引起磨损，造成设备运行故障，或者是无机泥砂同化学沉淀物、生物沉淀物共同沉淀，混杂在一起，影响污泥的处理与利用。为了保证系统正常工作，应在废水处理前预先除去泥砂。（三）平流式沉淀池1．基本构造平流式沉淀池的构造与理想沉淀池最为相似，为一长方形水池，水在池内水平流动，从一端流入，从另一端流出。平流式沉淀池由进水装置、出水装置、沉淀区、缓冲层、污泥区及排泥装置等组成。1.进水槽；2.进水孔；3.进水挡板；4.出水挡板；5.出水槽；6.排泥管；7.排泥闸门；8.链带；9.可转动的排渣管槽；10.导轨；11.支撑；12.浮渣室；13.浮渣管图2-4链带式平流式沉淀池目前平流沉淀池一般都采用机械排泥。机械排泥是利用机械装置，通过排泥泵或虹吸将池底积泥排至池外。机械排泥装置有链带式刮泥机、行车式刮泥机、泵吸式排泥和虹吸式排泥装置等。吸泥机式排泥与行车式刮泥机有点相似，吸泥机安装在一桁架上，吸泥口插入污泥区，整个衍架利用电机和传动机构在沉淀池壁顶的轨道行走，在行进过程中，将沉淀池底部的积泥吸出并排入排泥沟。采用吸泥机可使集泥与排泥同时完成，沉淀池底部不需坡度，也不用设污泥斗。机械排泥装置的行进速度一般为0.3--1.2m/min。（四）竖流式沉淀池1．基本构造竖流式沉淀池在平面图形上一般呈圆形或正方形，原水通常由设在池中央的中心管流入，在中心管的下端经反射板拦阻，均匀散开折向上流，水中沉速超过上升流速的悬浮颗粒则向下沉降到污泥斗中，清水从池的顶部周边流出。由于水流在沉降区的流动方向是由池的下面向上作竖向流动，故称竖流池。

图2-5.竖流式沉降池为了达到池内水流均匀分布的目的，直径或边长不能太大，一般为4～7m，不大于10m。池径或边长与有效水深的比值不大于3。中心管内的流速不宜大于30mm/s，中心管下口应设有喇叭口及反射板。反射板板底距泥面至少0.3m。如果池子直径大于7m，为了使池内水流分布均匀，可增设辐射方向的流出槽，流出槽前设挡板以隔除浮渣。污泥依靠静水压力将污泥从排泥管中排出，排泥管直径、污泥斗尺寸、排泥静水压力等参数同前。（五）斜板（斜管）式沉淀池1．基本构造根据哈真浅池理论，沉淀池容积一定时，降低池深，则可增大表面积，进而可降低表面负荷，提高沉淀池的沉降效率。为了降低池深，增加沉淀面积，可考虑在沉淀池内加水平隔板将其分成n层，这相当于n个浅沉淀池组合在一起，于是就可将沉淀面积增加n倍。为了解决排泥的问题，在具体应用时将水平隔板改为倾角为60°斜板或斜管，这就是斜板(管)沉淀池。在需要挖掘原有沉淀池潜力或建造沉淀池面积受限制时，常用到斜板（管）沉淀池。斜板（管）沉淀池的沉淀效率高，不但有浅池理论作依据，而且由于平板的间距（或管道的管径）较小，各层又相互隔开，互不干扰，能够很好地满足水流紊动性和稳定性的要求，也为水中固体颗粒的沉降提供了十分有利的条件。图2-6.升流式斜板沉淀池（六）隔油池石油开采与炼制、煤化工、石油化工及轻工等行业的生产过程排出大量含油废水。油品相对密度一般都小于1,只有重焦油相对密度大于1。如果油珠粒径较大，呈悬浮状态，则可利用重力进行分离，这类设备通称为隔油池。

一、概述

气浮法是利用高度分散的微细气泡作为载体去黏附废水中的污染物，利用其密度小于水的特性，使其上浮到水面，从而实现固液或液液分离的过程，又称气泡浮上法。

在水处理中，气浮法广泛应用于：

（1）分离水中的细小悬浮物、藻类及微絮体；（2）回收工业废水中的有用物质，如造纸厂废水中的纸浆纤维及填料等；（3）代替二次沉淀池，分离和浓缩剩余活性污泥，特别适用于那些易于产生污泥膨胀的生化处理过程；（4）分离回收含油废水中的悬浮油和乳化油；第四节气浮

（5）分离回收以分子或离子状态存在的目的物，如表面活性物质和金属离子等。

二、气浮原理

气浮过程包括气泡产生、气泡与颗粒（固体或液滴）附着以及上浮分离等连续步骤。①气泡的产生产生微气泡的方法主要有电解、分散空气和溶解空气再释放三种。②悬浮物与气泡附着

悬浮物与气泡附着有三种基本形式：气泡在颗粒表面析出,气泡与颗粒吸附以及絮体中夹裹气泡。三、气浮法的分类

（一）加压溶气浮上法

加压溶气气浮法是目前常用的气浮法。加压溶气浮上法，是在加压情况下，将空气溶解在污水中达到饱和状态，然后突然减至常压，这时溶解在水中的空气就处于过饱和状态，以极微小的气泡释放出来。悬浮颗粒就黏附于气泡周围而随其上浮，在水面上形成泡沫然后由刮泡器清除，使污水得到净化。

1.全溶气气浮法

全溶气气浮法是将全部污水用水泵加压，在泵前或泵后注入空气。

图2-8.全部污水加压溶气气浮（泵后加气）全溶气气浮法的特点：①溶气量大，增加了悬浮颗粒与气泡的接触机会；②在处理水量相同的条件下，它较部分回流溶气浮选法所需的气浮池小，从而减少了基建投资；③若处理含油污水，因全部污水加压，增加了含油污水的乳化程度，而且所需的压力泵和溶气罐的容量均较大，因此投资和运转动力消耗较大；④若气浮前进行混凝处理，则混凝处理所形成的絮凝体，在加压与减压过程中破碎，影响混凝效果。2.部分溶气气浮法部分溶气气浮法是取部分污水（通常占总水量的15%～40%）加压和溶气，其余污水直接进入气浮池中与溶气水混合。图2-9.部分进水加压溶气浮法工艺流程部分溶气气浮法特点为：①较全部进水加压溶气气浮法所需的压力泵小，故动力消耗低；②压力泵所造成的乳化油量较全部进水加压溶气气法低；③气浮池的大小与全部进水加压溶气气浮法相同，但较部分回流溶气气浮法小。3.部分回流溶气气浮法部分回流溶气气浮法是取一部分处理后的澄清出水回流进行加压和溶气，减压后直接进入气浮池，与入流污水混合浮选，如图2-10所示。回流量一般为污水量的25%～50%。图2-10部分回流溶气浮法工艺流程部分回流溶气气浮法特点为：①加压的水量少，动力消耗省；②若处理含油污水，气浮过程中不促进乳化；③若气浮前进行混凝处理，对混凝处理的效果影响小；④气浮池的容积较前两种大。目前常用的加压溶气气浮池有平流式和竖流式两种，均为敞口式水池。其作用主要是从减压阀流出的溶气污水在池中将空气以微小气泡形式逸出。气泡在上升过程中吸附于细小悬浮颗粒表面，上浮至水面形成浮渣，由刮渣机除去，如图2-11、图2-12所示。1.反应池；2.接触室；3.气浮池图2-11.平流式气浮池1.射流器；2.溶气罐；3.泡沫排出管；4.变速装置；5.沉渣斗图2-12.竖流式气浮池4、叶轮充气气浮此法靠叶轮高速旋转时在叶轮中心部分形成负压，从空气管中吸入空气。进入废水中的空气与循环水流充分搅混，成为细小的气泡甩出，经过稳流板消能，气泡垂直上升，进行气浮。形成的浮渣不断被缓慢旋转的刮板刮出槽外。此法适用于悬浮物浓度高的废水，效率一般为80%左右。1．叶轮；2.盖板；3.转轴；4.轮套；5.轴承；6.进气管；7.进水槽；8.出水槽；9.泡沫槽；10.刮沫板；11.整流板图2-13.叶轮气浮设备构造示意四、气浮设备及其设计计算

（一）气浮池

平流式气浮池池深一般为1.5～2.0mm,不超过2.5m。池深与池宽之比大于0.3。气浮池表面负荷通常取5～10m3/h,总停留时间为30～40min。（二）溶气量与溶气水量的估算一、概述

过滤是将悬浮在液体或气体中的固体颗粒分离出来的种工艺。①流体通过多孔介质的流动属于极慢流动，即渗流流动。有两个影响因素，一是宏观的流体力学因素，二是微观物理化学因素。②悬浮液中的固体粒五是连续不断地沉积在介质内部孔隙中或介质表面上的，因而在过滤过程中过滤阻力不断增加。

第五节过滤二、过滤基本原理（一）过滤过滤是在外力作用下，使悬浮液中的液体通过多孔介质的孔道，而悬浮液中的固体颗粒被截留在介质上，从而实现固、液分离的操作。说明①其中多孔介质称为过滤介质；所处理的悬浮液称为滤浆；滤浆中被过滤介质截留的固体颗粒称为称为滤饼或滤渣；通过过滤介质后的液体称为滤液。②驱使液体通过过滤介质的推动力可以有重力、压力（或压差）和离心力；③过滤操作的目的可能是为了获得清净的液体产品，也可能是为了得到固体产品。④洗涤的作用：回收滤饼中残留的滤液或除去滤饼中的可溶性盐。

（二）过滤介质过滤介质起着支撑滤饼的作用，并能让滤液通过，对其基本要求是具有足够的机械强度和尽可能小的流动阻力，同时，还应具有相应的耐腐蚀性和耐热性。工业上常见的过滤介质：1.织物介质：又称滤布，是用棉、毛、丝、麻等天然纤维及合成纤维织成的的织物，以及由玻璃丝或金属丝织成的网。这类介质能截留颗粒的最小直径为。织物介质在工业上的应用最为广泛。2.堆积介质：由各种固体颗粒（砂、木碳、石棉、硅藻土）或非纺织纤维等堆积而成，多用于深床过滤中。3.多孔固体介质：具有很多微细孔道的固体材料，如多孔陶瓷、多孔塑料、多孔金属制成的管或板，能拦截的微细颗粒4.多孔膜：用于膜过滤的的各种有机高分子膜和无机材料膜。广泛使用的是醋酸纤维素和芳香酰胺系两大类有机高分子膜。可用于截留以下的微小颗粒。（三）深层过滤和滤饼过滤1.滤饼过滤：悬浮液中颗粒的尺寸大多都比介质的孔道大。2.深层过滤：此时，颗粒尺寸比介质孔道的尺寸小得多，颗粒容易进入介质孔道。三、滤池分类滤池的种类较多，按照不同的方式可分为：（一）滤池按滤料组成分为：单层滤料、双层滤料、多层滤料及混合滤料滤池。（二）按水流方向分为：下向流、上向流、双向流和辐向流滤池。（三）按滤速大小分为：慢滤池、快滤池和高速滤池。（四）按滤池的布置或构造分为：普通快滤池、双阀滤池、无阀滤池、虹吸滤池、移动冲洗罩滤池和V型滤池。（五）按过滤驱动力分为：重力滤池、压力滤池。四、快滤池的构造

废水进入池内，经滤层由上而下过滤，再经下部集水装置和出水管流到池外清水渠。若滤层因截留悬浮物而堵塞时，应进行冲洗。滤池的各部件及其作用如下：1、滤料滤池最重要的组成部分，常采用经筛分的天然砂为滤料。有效粒径为0.5～0.7mm，敷设厚度为500～700mm。2、承托层防止滤料自下部集水装置漏出而设。承托层上部为细粒砾石，下部为粗粒砾石，一般将砾石筛分后分层敷设。3、下部集水装置用于收集滤过水；也可使反冲洗水均匀分布在滤层内。4、流量调节阀用于保持池内进水和出水量的平衡，以保持过滤流量恒定不变。5、反冲洗水阀、排水阀和排水装置当过滤阻力达到预定值，或因悬浮物穿透而使滤后水水质恶化时，需停止过滤，进行反冲洗。此时可开启相应阀门控制反冲洗、及排水。6、表面冲洗装置防止泥球产生。五、快滤池的设计（一）滤料层滤料层是滤池的核心部分。作为快滤池的滤料有石英砂、无烟煤、大理石粒、磁铁矿粒以及人造轻质滤料等，其中以石英砂应用最为广泛。对滤料的要求是:有足够的机械强度；化学性质稳定；价廉易得；具有一定的颗粒级配和适当的孔隙率。（二）过滤速度及滤池总面积计算

设计滤速可参考下列数据：单层滤料快滤池：8～14m/h；双层滤料快滤池：12～18m/h；多层滤料快滤池：30～40m/h。最好在过滤柱中进行过滤实验，来确定过滤速度。一、概述离心分离和旋液分离都是利用离心惯性力实现物料中固－液相或液－液相的分离操作。分离操作的设备称为离心机和旋液分离器。

（1）离心分离：转鼓周壁无孔，转数最高，旋转时乳浊液在离心力的作用下分为两层。（2）离心沉降：转鼓周壁无孔，为沉降式转鼓，适合于固相含量较少，颗粒较细的悬浮液分离。（3）离心过滤：转鼓周壁开孔，为过滤式转鼓，适合于固相含量较多，颗粒较粗的悬浮液分离。第六节离心二、分离理论（一）离心分离离心分离的基本原理是利用悬浮粒子与周围液体间存在的密度差进行的。（二）离心过滤离心过滤形成的滤饼是由固体颗粒组成。离心操作都是以滤饼过滤形式进行的，按照性质分为不可压缩滤饼（不易变形的固体颗粒）和可压缩滤饼（絮凝团和附聚团的细小颗粒）。（三）离心沉降颗粒在离心沉降主要有层流、过渡流和湍流三种流型。在离心机转鼓内进行颗粒的离心沉降分离时，存在自由沉降与干扰沉降两种过程。三、离心机的设备(一)分类根据分离因数、操作原理或操作方式不同有以下三种分法：1、分离因素大小分类①常速（普通）离心机：<3000。②高速离心机：3000<<50000。③超高速离心机：>50000。2、按操作原理分类①过滤式离心机：1000~1500r/min范围适用于易过滤的晶体和较大颗粒悬浮液的分离。②沉降式离心机：离心转鼓周壁无孔，借离心力实现沉降分离，适用于固体含量少，颗粒较细，不易过滤的悬浮液。③分离式离心机：转速极大，一般在4000r/min，适用于乳浊液的分离和悬浮液的增浓或澄清。3、按操作方式分类

①间歇式离心机：卸料时必须停车或减速，然后采用人工或机械方法卸出物料。②连续式离心机：整个操作均连续化，如螺旋卸料沉降离心机。（二）离心机设备沉降式离心机是实现离心沉降分离的专用设备。本课介绍连续式离心机即螺旋卸料沉降离心机。它具有以下优点：①操作自动连续；②分离性能好；③适应性强，操作维修费用低，适合现代化大生产的要求。四、旋液分离（一）旋液分离器旋液分离器是利用离心力进行分离或分级的。其结构：由圆筒体，圆锥体、进料口、底流口、和溢流口等组成。（二）工作原理悬浮液由进料口沿切线进入圆筒体部分，形成旋流，外层为下降气流，内层为上升气流。下降旋流中的粗颗粒在离心力作用下向器壁方向运动，并被下降旋流聚集到底流口，形成底流浓浆排出，细粒部分被上升至内旋流带，经溢流口排出。内旋流中心为负压的气流，有助于提高分离效果。【复习思考题】一、名词解释自由沉淀截流沉速深层过滤不均匀系数离心分离因数二、填空题1．按主要调节功能来分，调节池可分为——、——两类。2．沉淀的类型有

——、

——、

——、

——。3．废水中的油类按其存在状态可分为

——、

——、

——、

——。4．实现气浮必须满足的两个基本条件是——、

——

。5．过滤的机理可归纳为——、

——、

——

等三个作用。6．避免滤层出现负水头现象的方法有——、

——。三、判断题1．颗粒沉淀速度不但取决于颗粒于水的密度差，而且还受温度的影响。2．隔油池主要除去水中溶解的油类污染物3．充气气浮是利用溶气罐往水中充气。4．较细的滤料可以防止杂质颗粒穿透滤料层，因此滤料颗粒越细，过滤效果越好。四、问答题1．平面格栅、回转式格栅、阶梯式格栅各有什么特点？2．自由沉淀、絮凝沉淀、拥挤沉淀、压缩沉淀各有什么特点？一般都发生在水处理的那些过程中？3．为什么斜板（管）沉淀池的沉淀效率较高？4．平流式沉淀池、辐流式沉淀池和竖流式沉淀池各有什么特点？分别适用于那些情况？5．为什么气浮处理一般都加浮选剂？五、综合题到水厂参观或现场教学，针对其物理处理单元所采用的工艺和运行操作情况，进行综合分析并提出自己的看法。第三章水的化学处理技术第一节中和第二节混凝第三节化学沉淀第四节氧化还原第五节消毒一、基本原理中和处理发生的主要反应是酸与碱生成盐和水的中和反应。在中和过程中，酸碱双方的当量恰好相等时称为中和反应的等当点。强酸强碱互相中和时，由于生成的强酸强碱盐不发生水解，因此等当点即中性点，溶液的pH值等于7.0。二、酸性废水的中和处理（一）酸碱废水互相中和（二）药剂中和投加药剂中和法常用于酸性废水的处理。以石灰石、电石渣、石灰作中和剂，也有采用碳酸钠和苛性钠作中和剂的。反应原理都是酸、碱中和反应，中和剂的投加量，可按化学反应式进行估算。第一节中和（三）过滤中和废水流经具有中和能力的滤料并与滤料进行中和反应的方法称为过滤中和法。工业上常用石灰石、大理石或白云石作中和滤料处理酸性废水，反应在中和滤池中进行。水流方式为竖流式(升流或降流均可)。1.普通中和滤池普通中和滤池为固定床，水的流向有平流式和竖流式。目前多采用竖流式。竖流式又分为升流式和降流式两种。普通中和滤池的滤料粒径一般为30~50mm，不能混有粉料杂质。废水中如含有可能堵塞滤料的物质时，应进行预处理，过滤速度一般不大于5m/h，接触时间不小于10min，滤床厚度一般为1~1.5m。2.升流式膨胀中和滤池采用升流式膨胀中和滤池，可以改善硫酸废水的中和过滤。具体操作是废水从滤池的底部进入，水流自下向上流动，从池顶部流出。废水上升滤速高达有50～70m／h，滤料间相互碰撞磨擦，加上生成的CO2气体作用，有助于防止结壳，滤料表面不断更新，具有较好的中和效果。1.环形集水槽；2.清水区；3.石灰石滤料；4.卵石垫层；5.大阻力配水系统；6.放空管图3-1.升流式膨胀中和滤池三、碱性废水的中和处理（一）药剂中和碱性废水的中和剂主要是采用工业硫酸，因为其价格较低。使用盐酸的优点是反应产物的溶解度高，泥渣量少，但出水溶解固体浓度高。无机酸中和碱性废水的工艺、设备和酸性废水的加药中和设备基本相同。（二）烟道气中和在工业上还常用另外一种形式的滤床，称为喷淋塔，用它来处理碱性废水。中和剂则是含有CO2和少量SO2、H2S的烟道气。烟道气中的CO2和少量SO2、H2S与碱性废水反应式如下： CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OSO2+2NaOH=Na2SO3+H2OH2S+2NaOH=Na2S+2H2O四、中和处理在工程中的应用江西某钢厂新建14×104t/a无缝钢管。酸洗车间所产生的废酸液总量：2.26×104m3/a，含硫酸50g/L，FeSO4230g/L；酸性废水总量：27.28×104m3/a，含硫酸0.7g/L，FeSO41.72g/L。综合考虑，确定采取工艺流程如下：废酸液先进入石灰中和池进行中和预处理，石灰中和池出水再与酸性废水集中进入调节池调节水质水量，然后通过耐酸泵打入升流式膨胀中和滤塔，塔内用白云石作中和滤料，再经脱气塔去除CO2，如果出水pH值还达不到排放标准，则需要再通过溶解槽补加部分碱液进一步中和，然后进入平流式沉淀池进行沉淀，沉淀池出水进入清水池以作回用或外排。石灰中和池沉淀废渣、调节池污泥和沉淀池污泥一起打入污泥浓缩池浓缩，再经带式压滤机进行脱水后外排。设计参数：石灰中和池HRT＝3h；调节池HRT＝10h；变速升流式膨胀滤塔上部滤速40m/h，下部滤速140m/h；脱气塔填料层高2m，共3层；反应槽HRT＝2.5h；平流式沉淀池HRT＝1.5h，q＝2m3/(m2.h)；污泥浓缩池HRT＝3h。滤料粒径为0.5--3mm，平均粒径1.2mm。该处理站进水pH值为2.1--3.4，经处理后出水pH值为6.1--6.9一般来讲，水中胶体颗粒脱稳的过程称为凝聚，脱稳的胶体颗粒相互聚集成大的矾花的过程称为絮凝。混凝是凝聚和絮凝的总称。一、基本原理（一）胶体的稳定性胶粒在水中受几方面的影响：胶粒之间的静电斥力，电位越高，胶粒间的静电斥力越大；受水分子热运动的撞击，使胶粒在水中作不规则的运动，即布朗运动；胶粒之间的相互引力即范德华力。范德华力的大小与胶粒间距的二次方成反比，当间距较大时可忽略不计。第二节混凝

在胶核表面有一层离子，称电位形成离子或电位离子，胶核因电位离子而带有电荷，为维持胶体离子的电中性，胶核表面的电位离子层通过静电作用，从溶液中吸引了电量与电位离子层总电量相等而电性相反的离子，这些离子称为反离子，并形成反离子层。这样，胶核固相的电位离子层与液相中的反离子层就构成了胶体粒子的双电层结构。图3-2胶体双电层结构示意图（二）混凝的机理为了使胶体颗粒沉降，就必须破坏胶体的稳定性。促使胶体颗粒相互聚集成为较大的颗粒。化学混凝的机理至今仍未完全弄清楚。因为它涉及的因素很多，如水中杂质的成分和浓度、水温、水的pH值、碱度、以及混凝剂的性质和混凝条件等。但归结起来，可以认为主要是三方面的作用：

1.压缩双电层作用胶体微粒都带有电荷。天然水中的粘土类胶体微粒以及污水中的胶态蛋白质和淀粉微粒等都带有负电荷。带同种电荷的胶粒之间存在着排斥力，距离愈近，斥力愈大。因此，胶体微粒不能相互聚集而长期保持稳定的分散状态。

2.吸附架桥作用三价铝盐或铁盐以及其它高分子混凝剂溶于水后，经水解和缩聚反应形成高分子聚合物，具有线性结构。这类高分子物质可被胶体微粒所强烈吸附。因其线性长度较大，当它的一端吸附某一胶粒后，另一端又吸附另一胶粒，在相距较远的两胶粒间进行吸附架桥，使颗粒逐渐结大，形成肉眼可见的粗大絮凝体。这种由高分子物质吸附架桥作用而使微粒相互聚集的过程，称为絮凝。3.网捕作用三价铝盐或铁盐等水解而生成沉淀物。这些沉淀物在自身沉降过程中，能集卷、网捕水中的胶体等微粒，使胶体凝结，共同沉淀。上述三种作用产生的微粒凝结现象——凝聚和絮凝总称为混凝。二、混凝剂和助凝剂（一）混凝剂1.硫酸铝2.结晶氯化铝3.聚合氯化铝4.硫酸亚铁5.三氯化铁6.聚合硫酸铁7.有机高分子混凝剂（二）助凝剂1.pH调整剂2.氧化剂类3.絮凝结构改良剂

三、混凝工艺与设备（一）混凝过程混凝沉淀的处理过程包括投药、混合、反应及沉淀分离几个部分。混合阶段的作用是将药剂迅速、均匀地分配到废水的各个部分，以压缩废水中胶体颗粒的双电层，降低或消除胶粒的稳定性，使这些胶粒能聚结成较大的絮凝体。（二）影响混凝的主要因素影响混凝效果的因素较复杂，主要以下几种因素：1．pH值2.水温3.混凝剂的种类和投加量4.水利条件的影响（三）混凝设备化学混凝的设备包括：混凝剂的配制和投加设备，混合设备和反应设备。图3-3.混凝剂的溶解和投加过程1.混凝剂的配制与投加设备混凝剂是在溶解池中进行溶解。为加速药剂的溶解，溶解池中应配备搅拌装置。常见的搅拌方法有机械搅拌，压缩空气搅拌和水泵搅拌。2.混合设备如果药剂投加采用的是泵前重力投加形式，由于水泵的混合效果较好，因此不需另建混合设备。对于其它的投加药剂方式，则需兴建混合设备。3.反应设备反应设备根据反应池中水力流动方式分为隔板反应池和机械搅拌反应池。（1）隔板反应池常见的隔板反应池类型是往复式隔板反应池和回转式隔板反应池，它是利用水流断面上流速分布不均匀所造成的速度梯度，促进颗粒互相碰撞，从而达到混凝目的。图3-5.往复式隔板絮凝池（2）机械搅拌反应池机械搅拌反应池是利用搅拌桨的转动引起水中的颗粒相互碰撞而进行混凝，转动轴可以是水平轴式，也可以是垂直式（图3-6）。图3-6.机械搅拌絮凝池四、澄清池澄清池是用于混凝处理的一种设备。絮凝和沉淀属于两个单元过程：水中脱稳杂质通过碰撞结合成相当大的絮凝体，然后在沉淀池内下沉。而在澄清池内，可以同时完成混合、反应、沉淀分离等过程。

（一）澄清池分类1.泥渣悬浮型澄清池（1）悬浮澄清池悬浮澄清池是应用较早的一种澄清池。（2）脉冲澄清池澄清池的特点是上升流速发生周期性的变化。2.泥渣循环型澄清池（1）机械搅拌澄清池机械搅拌澄清池是将混合、絮凝反应及沉淀工艺综合在一个池内。（2）水力循环澄清池原水从池底进入，先经喷嘴喷出，喷嘴上面为混合室、喉管和第一反应室。图3-7.悬浮澄清池流程图3-8.机械搅拌澄清池1.进水管；2.喷嘴；3.喉管；4.喇叭口；5.第一絮凝室；6.第二絮凝室；7.泥渣浓缩室；8.分离室

图3-9.水力循环澄清池（二）澄清池的设计计算1.澄清池主要设计参数2.机械加速澄清池的设计参数及要点（1）原水进水管、配水槽原水进水管的管中流速一般在lm／s左右。（2）反应室水在池中总停留时间一般为1.2~1.5h，第一反应室、第二反应室停留时间20~30min。第二反应室计算流量为出水量的3~5倍（考虑回流）。目前在设计中，第一反应室、第二反应室(包括导流室)和分离室的容积比一般控制在2：1：7左右。第二反应室和导流室的流速一般为40～60mm／s。（3）分离室上升流速一般采用0.8～1.1mm/s，处理低温低浊水时可采用0.7～0.9mm/s。（4）集水槽集水槽可采用淹没孔口式或三角堰出水。孔径可为20~30mm。孔口流速一般为0.5～0.6m／s。集水槽中流速为0.4～0.6m/s，出水管流速1.0m/s。穿孔集水槽的设计流量应考虑流量增加的余地，超载系数一般取1.2～1.5。（5）泥渣浓缩室泯渣浓缩室的容积大小影响排出泥渣的浓度和排泥间隔的时间。根据澄清池的大小，可设浓缩室1~4个，其容积约为澄清池容积的1%~4%。小型池可用底部排泥。进水悬浮物含量>1g/L或池径≥24m时，应设机械排泥设备。（三）澄清池的应用实例青岛市团岛污水处理厂回用水供水规模4×104m3/d，回用水是污水厂处理水进行深度处理后回用。本工程污水深度处理中沉淀部分采用改进型的水力循环澄清池。这种水力循环澄清池有进水嘴有进水嘴、喉管、第一反应室、第二反应室和沉淀区几部分构成。同传统的水力循环澄清池相比，具有水头损失小，出水水质好和运转稳定等优点。设计流量按供水量加上10％的自用水量计，Q＝44000m3/d=1833m3/h。共设二池，单池设计流量917m3/h,主要设计参数为：喷嘴出口流速4.1m/s；喉管内混合液体上升流速0.2m/s；第一反应室出口流速0.04m/s；第一反应室反应时间1.0min；第二反应室进口流速0.03m/s；第二反应室反应时间4.0min；澄清区液面上升流速2.2mm/s；池外径14.5m；池总高10.3m；混凝剂种类聚丙烯酰胺；投加量5mg/L。一、基本原理向废水中投加某种化学物质，使它和其中某些溶解物质发生化学反应，生成难溶的盐或氢氧化物而沉淀下来，这种方法称之为化学沉淀法。在废水处理中，这种方法常用于处理一些有害的重金属离子如Hg2+、Cd2+、Cr6+、Pb2+、Cu2+等，有时也用于去除某些酸根离子如SO42-、PO43-等。第三节化学沉淀

二、氢氧化物沉淀法1.原理除了碱金属和部分碱土金属外，其他金属的氢氧化物大多都是难溶的。因此可以用氢氧化物沉淀法去除水中的重金属离子。沉淀剂为各种碱性药剂，常用的有石灰、碳酸钠、苛性钠、石灰石、白云石等。对一定浓度的某种重金属离子Mn+来说，是否生成难溶的氢氧化物沉淀，取决于水中的OH－离子浓度，即pH值是金属氢氧化物沉淀的主要条件。根据金属氢氧化物的溶度积Ks和水的离子积KH2O，可以算出生成氢氧化物沉淀的pH值；若以表示M(OH)n金属氢氧化物，则M(OH)n＝Mn+＋nOH－KM(OH)n＝[Mn+][OH－]n(3-2)水的离子积为：KH2O＝[H+][OH－]＝1×10－14（25℃）(3-3)2.氢氧化物沉淀法在废水处理中的应用某矿山废水含铜83.4mg/L，总铁1260mg/L，二价铁10mg/L，pH值为2.23，沉淀剂采用石灰乳.一级化学沉淀控制pH值3.47，使铁先沉淀，铁渣含铁32.84%，含铜0.148%。第二级化学沉淀控制pH值在7.5~8.5范围，使铜沉淀，铜渣含铜3.06%，含铁1.38%。废水经二级化学沉淀后，出水可达到排放标准，铁渣和铜渣可回收利用。三、硫化物沉淀法1.原理多数金属能形成硫化物沉淀。大多数金属硫化物的溶解度比其氢氧化物的要小的多。硫化物沉淀法是向废液中加入硫化氢、硫化銨或碱金属的硫化物，使要去除的金属离子生成难溶的硫化物沉淀，以达到分离纯化的目的。2.应用硫化物沉淀法处理含汞废水在碱性条件下（pH＝8~10），向废水中投加硫化钠，使其与废水中的汞离子或亚汞离子进行反应：2Hg＋＋S2-＝Hg2S＝HgS↓＋Hg↓Hg2+＋S2-＝HgS↓用此法处理含汞废水时，由于生成的硫化汞颗粒很小，沉淀物难以分离，为了提高除汞效果，常投加适量的混凝剂，如硫酸亚铁等进行共沉。这种方法称为硫化物共沉法。先投加稍微过量的硫化钠，待生成硫化汞和汞的沉淀后，再投加适量的硫酸亚铁。部分Fe2+离子也能生成Fe(OH)2沉淀。反应生成的FeS和Fe(OH)2可作为HgS的载体。HgS吸附在载体表面上，与载体共同沉淀。四、其他沉淀法1.钡盐沉淀法主要用于处理六价铬的废水，采用的沉淀剂有碳酸钡、氯化钡、硝酸钡、氢氧化钡等。如以碳酸钡作为沉淀剂处理含铬废水，则反应如下：BaCO3＋CrO42-＝BaCrO4↓＋CO32-2.碳酸盐沉淀法许多金属的碳酸盐都难溶于水，所以可用碳酸盐沉淀法将这些金属离子从废水中去除。碳酸盐沉淀法可以有不同的方法：（1）以难溶的碳酸钙作为沉淀剂，利用沉淀转化原理，使某些金属离子生成溶度积更小的碳酸盐而析出。如：Pb2+、Cd2+、Zn2+、Ni2+。（2）以可溶性的碳酸钠作为沉淀剂，使水中金属离子生成难溶的碳酸盐沉淀而析出。3.铁氧体沉淀法铁氧体是一类具有一定晶体结构的复合氧化物，具有较高的导磁率和较高的电阻率。五、工程实例沈阳中兴制革有限公司含铬废水来源于铬鞣和复鞣工段，Cr3+含量较高.废水先进入储存池，再进入反应沉淀池，在反应沉淀池加入石灰进行混合，使反应液的pH值为8~8.5，通入蒸汽，使水温为70~75℃，静置沉淀2h，上清液进入总混合废水调节池。沉淀下来的铬泥由板框压滤机压成铬饼。一、氧化还原基本原理把溶解于废水中的有毒有害物质，经过氧化还原反应，转化为无毒无害的物质，或转化为气体或固体使其容易从水中分离出去，这种废水的处理方法称为氧化还原法。在氧化还原反应中，有毒有害物质有时是作还原剂的，这时需外加氧化剂如空气、臭氧、氯气、漂白粉、次氯酸钠等。当有毒有害物质作氧化剂时，需外加还原剂如硫酸亚铁、氯化亚铁、锌粉等。如果通电电解，则电解时阳极是一种氧化剂，阴极是一种还原剂。第四节氧化还原二、化学氧化（一）空气氧化（二）臭氧氧化（三）氯氧化（四）其他氧化三、化学还原1.

含铬废水的还原处理（1）硫酸亚铁还原法（2）亚硫酸盐还原法2.

化学还原法处理酸性镀铜废水3.金属还原法四、工程实例黄石市无机盐厂主要生产重铬酸钠和铬酸酐，废水主要污染物是六价铬，含量13mg/L左右，全年排出含铬废水约7万吨。含铬废水进入均化池后，由计量泵送入处理池，分析废水中的六价铬含量，按照化学计量式过量20%加入硫酸亚铁，并进行搅拌。废水中的六价铬在酸性条件下与硫酸亚铁发生反应生成三价铬。反应20min后，分析六价铬含量指标，达到排放标准后，加入石灰调节pH值为8左右，使Cr3+生成Cr(OH)3沉淀，同时Fe3+、Fe2+分别生成Fe(OH)3、Fe(OH)2沉淀。继续搅拌20min后，停止搅拌，任其自然沉降，上清液直接排出厂外，沉淀物经板框压滤机分离，滤液排放，滤渣烘干返回重铬酸钠焙烧配料工序。此工艺流程还原时间20min，澄清时间20min，废水处理后六价铬含量<0.5mg/L。一、消毒的目的与方法消毒是指用某种方法杀死所有病原微生物的措施。消毒的目的是避免病原微生物的传播，防止疾病产生。具有消毒作用的化学物质称为消毒剂，一般消毒剂在常用浓度下只能杀死微生物的营养体，对芽孢无杀灭作用。二、物理法消毒物理消毒目前常用的方法是紫外线消毒。水银灯发出的紫外光，可以穿透细菌细胞壁并与细胞质反应从而达到消毒的目的。紫外线光源是高压石英水银灯，杀菌设备主要有两种：浸水式和水面式。第五节消毒

三、化学法消毒投加化学药剂对水进行消毒称为化学消毒。（一）氯消毒氯消毒经济有效，使用方便，应用历史最久也最为广泛。（二）二氧化氯消毒二氧化氯(C1O2)消毒也是一种氯消毒法，但它只起氧化作用不起氯化作用，因此与水中杂质形成三氯甲烷等比氯消毒要少得多。（三）漂白粉消毒漂白粉由氯气和石灰加工而成，分子式可简单表示为CaOCl2，有效氯约30％。漂白精分子式为Ca(OCl)2，有效氯约达60％左右。（四）次氯酸钠消毒次氯酸钠(NaOCl)是用发生器的钛阳极电解食盐水而制得（五）臭氧消毒臭氧(O3)由3个氧原子组成，在常温常压下，它是淡蓝色的具有强烈刺激性的气体。四、应用实例徐州医学院附属医院是一个综合性的大型医院，其排放的污水水量Q=800m3/d，BOD5＝97.5mg/L；CODcr＝195mg/L；SS＝160mg/L。污水中含有大量病菌、病毒和寄生虫卵。设计水量水质：Q=840m3/d，BOD5＝120mg/L；CODcr＝250mg/L；SS＝220mg/L。处理后水质：BOD5<50mg/L；CODcr<100mg/L；SS<80mg/L;大肠菌群<1000个/L;余氯>3mg/L。污水处理经化粪池，格栅，CASS，加入消毒液进入接触消毒池消毒处理。消毒剂采用次氯酸钠，投加量为20mg/L，消毒时间为1h。本方案采用2台产量为600g/h的次氯酸钠发生器【复习思考题】一、名词解释：1.消毒2.电动电位3.凝聚4.絮凝5.折点氯化法6.游离氯7.结合氯二、简答题1.酸碱废水中和处理的基本原则？2.常用的无机盐混凝剂有哪些？3.澄清池分为哪几类？4.影响混凝的因素有哪些？5.水处理中常用的消毒方法有哪些？三、问答题：1.试述胶体颗粒在水中稳定的原因。2.碱式氯化法处理含氰废水为什么要严格控制pH值？3.试述混凝的机理。4.试述混凝的过程以及相应所要求的水利条件。5.臭氧氧化法有哪些优缺点？6.氯消毒过程中，为什么pH值会影响到消毒效果？四、计算1.投石灰以去除废水中的Zn2+离子，生成Zn(OH)2沉淀。当pH＝7和9时，溶液中的Zn2+浓度各有多少mg/L？（Ks＝1.8×10-14，18~20℃）2.用氢氧化物沉淀法处理含镉废水，要将Cd2+浓度降到0.1mg/L，需要将溶液的pH值提高到多少？（Ks＝2.2×10-14，18~20℃）3.含盐酸废水量100m3/d，盐酸浓度为5g/L，用石灰石进行中和处理，石灰石的有效成分为50%，试求石灰石的用量。4.河水总碱度0.1mmol/L（按CaO计）。硫酸铝（含Al2O316%）投加量25mg/L，问是否需要投加石灰以保证硫酸铝顺利水解？设水厂每日产水量50000m3，试计算水厂每天需要多少千克石灰（石灰纯度按50%计，剩余碱度取0.4）5.某水厂采用精制硫酸铝作为混凝剂，其最大投量为35mg/L。水厂设计水量100000m3/d。混凝剂每日调制3次，溶液浓度按10%计，试计算溶解池和溶液池体积各为多少？第四章水的物理化学处理技术第一节吸附第二节离子交换第三节萃取第四节吹脱与汽提第五节膜分离第六节浮选一、吸附原理（一）基本原理吸附是一种物质附着在另一种物质表面上的过程，它可发生在气液、气固、液固两相之间。在相界面上，物质的浓度自动发生累积或浓集。在水处理中，主要利用固体物质表面对水中物质的吸附作用。吸附处理可