污水处理.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流污水处理.精品文档.第八章 废水处理第一节 第一节 水处理的基本方法一、 一、 水处理和水工业目前，水资源短缺和水环境污染造成的水危机已经成为我国社会经济发展的重要制约因素，为此，必须采用保护和利用相协调的水资源开采利用模式，通过对污水的净化和水体保护，使水资源不再受到破坏并能实现良性的再生循环。没有水的可持续利用和保护，社会经济的可持续发展就不可能实现。水工业是从事水的可持续利用和保护，并以满足社会经济可持续发展所需求的水量、水质为生产目标的特殊工业。它是随着水这种特殊产品的商品化和产业化生产而逐渐形成和完善的新兴工业。围绕水的开采、净化、

2、供给、保护和再生等环节而产生的各种企业和部门构成了水工业的主体，水工业涉及众多学科领域，是科技、工程、装备及综合管理技术的集成，具有很强的综合性。水处理是给水处理和废水处理的简称，它是水工业科学技术的一个重要组成部分。50年代以前，给水处理和废水处理涵义的划分是很清楚的。从天然水源取水，为供生活或工业的使用(特别是生活使用)而进行的处理，称为给水处理；为了安全排放的目的，对于使用过而废弃的水所进行的处理，称为废水处理。但自从水的污染日益严重，水源逐渐紧张以来，给水处理与废水处理的界限也就逐渐模糊起来。现在，废水也可以作为水源，经处理后以供工业用水甚至生活用水。为了废水的再生或再用所进行的处理，

3、就其水质来说是废水处理，就其处理的目的来说则属给水处理。在这种新形势下，笼统地使用水处理或水质控制这样的术语，可能更为方便和贴切。二、二、水处理内容水处理的主要内容可概括为以下三种：（1）去除水中影响使用的杂质以及对污泥的处置，这是水处理的最主要内容；（2）为了满足用水的要求，在水中加入其他物质以改变水的性质，如食用水中加氟以防止龋齿病，循环冷却水中加缓蚀剂及阻垢剂以控制腐蚀及结垢等；（3）改变水的物理性质的处理，如水的冷却和加热等。本章只讨论去除水中杂质的方法。三、 三、 水处理的方法分类废水中所含污染物的种类是多种多样的，不能预期只用一种方法就可以将所有的污染物都去除干净，因此水处理的方法

4、也多种多样。根据不同的分类原则，通常对废水处理方法可做如下分类。1. 1. 按废水处理的程度来分类 一般划分为一级处理、二级处理和三级处理( 深度处理、高级处理)。一级处理主要是预处理，多采用物理方法或简单的化学方法（如初步中和酸碱度）去除废水中的悬浮固体、胶体、悬浮油类等污染物。一级处理的处理程度低，一般达不到规定的排放要求，尚须进行二级处理。二级处理主要是清楚可分解或氧化的呈胶状或溶解状的有机污染物，多采用较为经济的生物化学处理法。废水经过二级处理之后，一般可达到排放标准，但可能会残存有微生物以及不能降解的有机物和氮、磷等无机盐类，它们数量不多，通常对水体的危害不大。三级治理又称深度治理，

5、只在有特殊要求时方才采用。它是将二级治理后的废水，再用物理化学技术做进一步的处理，以便去除可溶性的无机物和不能分解的有机物，去除各种病毒、病菌、磷、氮和其它物质，最后达到地面水、工业用水或接近生活用水的水质标准。表8-1 废水的分级处理处理级别污染物质处理方法一级处理悬浮或胶态固体、悬浮油类、酸、碱格栅、沉淀、浮上、过滤、混凝、中和二级处理可生化降解的有机物生物化学处理三级处理难生化降解的有机物、溶解态的无机物、病毒、病菌、磷、氮等吸附、离子交换、电渗析、反渗透、超滤、化学处理法2. 2. 按水中污染物的化学性质是否改变来分类水处理方法可分为分离处理、转化处理和稀释处理三大类。(1) (1)

6、分离处理：是通过各种力的作用，使污染物从水中分离出来。一般来说，在分离过程中并不改变污染物的化学性质。(2) (2) 转化处理：是指通过化学的或生物化学的作用，将污染物转化为无害的物质，或转化为可分离的物质，然后再进行分离处理，在这一过程中污染物的化学性质发生了变化。(3) (3) 稀释处理：则既不把污染物分离出来，也不改变污染物的化学性质，而是通过稀释混合，降低污染物的浓度，从而使其达到无害的目的。3. 3. 按处理过程中发生的变化分类可分为物理处理法、化学处理法、物理化学法和生物处理法。物理法是利用物理作用来分离水中的悬浮物，处理过程中只发生物理变化。常用的物理处理方法有：格栅、筛滤、过滤

7、、沉淀和浮上等。化学法是利用化学反应的作用来处理水中的溶解物质或胶体物质。处理过程中发生的是化学变化。常用的化学处理方法有：中和法、化学沉淀法、氧化还原法等。物理化学法是运用物理和化学的综合作用使废水得到净化的方法。物理化学法处理废水既可以是独立的处理系统，也可以是与其它方法组合在一起使用。其工艺的选择取决于废水的水质、排放或回收利用的水质要求、处理费用等。如为除去悬浮和溶解的污染物而采用的混凝法和吸附法就是比较典型的物理化学处理法。常用的物理化学处理方法有：吸附法、离子交换法以及膜技术(电渗析、反渗透、超滤等)。生物法则是利用微生物的作用去除水中胶体的和溶解的有机物质。常用的生物处理法有：好

8、氧活性污泥法、生物膜法，厌氧消化池法等。本章将按后一种分类原则对各种主要的水处理方法加以介绍第二节 第二节 物理处理方法物理处理方法主要用于分离废水中的悬浮物质，常用的方法有：重力分离法、离心分离法、过滤法以及蒸发结晶法等。该方法最大的优点是简单、易行，并且十分经济。一、筛滤筛滤是去除废水中粗大的悬浮物和杂物，以保护后续处理设施能正常运行的一种预处理方法。筛滤的构件包括平行的棒、条、金属网、格网或穿孔板。其中由平行的棒和条构成的称为格栅；由金属丝织物或穿孔板构成的称为筛网。其中格栅去除的是那些可能堵塞水泵机组及管道阀门的较粗大的悬浮物；而筛网去除的是用格栅难以去除的呈悬浮状的细小纤维。根据清洗

9、方法，格栅和筛网都可设计成人工清渣或机械清渣两类。当污染物量大时，一般应采用机械清渣，以减少工人劳动量。1格栅格栅是由一组平行的金属栅条制成的框架，斜置在废水流经的管道上或泵站集水池的进口处，或取水口进口端部，用以截留水中粗大的悬浮物和漂浮物，以免堵塞水泵及沉淀池的排泥管。格栅通常是废水处理流程的第一道设施。格栅本身的水流阻力并不大，水头损失只有几厘米，阻力主要产生于筛余物堵塞栅条。一般当格栅的水头损失达到1015cm时就该清洗。截留在格栅上的污染物，可用手工清除或机械清除。目前许多废水处理厂，为了消除卫生条件恶劣的人工劳动，一般都改用机械自动清除式格栅。人工清除污物的格栅见图8-1。格栅按形

10、状可分为平面格栅和曲面格栅两种，按格栅栅条的间隙，可分为用粗格栅(50100mm)、中格栅(1040mm)、细格栅(310mm)三种。 新设计的废水处理厂一般都采用粗、中两道格栅，甚至采用粗、中、细三道格栅。我国目前采用的机械格栅的栅条间距大都在20mm以上，多采用50mm左右。机械格栅的间距过小则易使耙齿卡在格栅间。机械格栅的倾斜度较人工格栅的大，一般为60O70o，采用电力系统或液压系统传动。齿耙用链条或钢丝绳拉动，移动速度一般为2m/min左右。图8-2所示为履带式机械格栅的一种。格栅链条作回转循环转动，齿耙固定在链条上，并伸入栅隙间。这种格栅设有水下导向滑轮，利用链条的自重自由下滑，齿

11、耙在移动过程中将格栅上截留的悬浮物清除掉。2筛网筛网主要用于截留尺寸在数毫米至数十毫米的细碎悬浮态杂物，尤其适用于分离和回收废水中的纤维类悬浮物和动植物残体碎屑。这类污染物容易堵塞管道、孔洞或缠绕于水泵叶轮。用筛网分离具有简单、高效、运行费用低廉等优点。筛网过滤装置很多，有振动筛网、水力筛网、转鼓式筛网、转盘式筛网、微滤机等。不论何种形式，其结构既要截留污物，又要便于卸料及清理筛面。图8-3为一种水力回转筛的结构示意图，它由锥筒回转筛和固定筛组成。回转筛的小头端用不透水的材料制成，内壁装设固定的导水叶片。当进水射向导水叶片时，便推动锥筒旋转，悬浮物被筛网截留，并沿斜面卸到固定筛上进一步脱水；水

12、则穿过筛孔，流入集水槽。3筛余物的处置可将收集的筛余物运至处置区填埋或与城市垃圾一起处理；当有回收利用价值时，可送至粉碎机或破碎机磨碎后再用；对于大型系统，也可采用焚烧的方法彻底处理。二、沉淀与上浮沉淀与上浮是利用水中悬浮颗粒与水的密度差进行分离的基本方法。当悬浮物的密度大于水时，在重力作用下，悬浮物下沉形成沉淀物；当悬浮物的密度小于水时，则上浮至水面形成浮渣(油)。通过收集沉淀物和浮渣可使水获得净化。沉淀法可以去除水中的砂粒、化学沉淀物、混凝处理所形成的絮体和生物处理的污泥，也可用于沉淀污泥的浓缩。上浮法主要用于分离水中轻质悬浮物，如油、苯等，也可以让悬浮物粘附气泡，使其视密度小于水，再用上

13、浮法除去。1沉淀沉淀是水处理中广泛应用的一种方法，主要用于去除粒径在20100mm以上的可沉固体颗粒。对胶体粒子（粒径约为1100nm）和粒径为10010000nm的细微悬浮物来说，由于布朗运动、水合作用，尤其是微粒间的静电斥力等原因，它们能在水中长期保持悬浮状态，因此不能直接用重力沉降法分离，而必须首先投加混凝剂来破坏它们的稳定性，使其相互聚集为数百微米以至数毫米的絮凝体，才能用沉降、过滤和气浮等常规固液分离法予以去除。(1)沉淀类型 根据水中悬浮颗粒的浓度及絮凝特性(即彼此粘结、团聚的能力)，通常分为下述四种沉淀类型。第一类是自由(或分离)沉淀：沉淀过程中，颗粒呈离散状态，彼此互不聚合、粘

14、合或干扰，而是单独地进行沉降。因而，颗粒的物理性质(大小、形状、比重等)在此过程中均不发生任何变化。在废水中悬浮物的浓度不太高、颗粒多为无机物时常发生自由沉淀，如在沉砂池中，砂粒的沉降便是典型的自由沉淀。第二类是絮凝或混凝沉淀：此种类型废水中的悬浮物浓度虽不很高，但沉淀过程中悬浮物的颗粒却具有附聚、凝聚的性能，造成了颗粒的相互粘合，结成较大的絮凝体或混凝体，导致悬浮物颗粒及其沉降速度随着沉降深度的增加而增加。例如，经絮凝的泥土在水中的沉淀，为了提高沉淀效率，常向废水中投加絮凝剂或混凝剂，使水中的胶体悬浮物颗粒失去稳定性后，相互碰撞和附聚，搭接成为较大的颗粒或絮状物，从而使悬浮物更容易从水中沉淀

15、分离出来。混凝沉淀(有时也称混凝澄清)是水处理中的常规方法，多用于给水处理，但目前在废水处理中也得到了广泛应用。它既可以自成独立的处理系统，又可以与其它单元过程组合，作为预处理、中间处理和最终处理过程。由于需要投加化学药剂而产生絮凝作用，故此种沉淀属于化学处理的范畴。第三类是拥挤沉淀或浅层沉淀：当废水中悬浮物的浓度增加到一定程度时，由于悬浮物浓度较高而发生颗粒间的相互干扰，造成沉降速度减小，甚至互相拥挤在一起，使悬浮物颗粒形成绒体(毯状)状的大块面积的沉降，并在下沉的固体层与上部的清液层之间有明显的交界面。例如，高浊度水、活性污泥等。第四类是压缩沉淀：当悬浮液中的悬浮固体浓度很高时，颗粒互相接

16、触，互相支撑，在上层颗粒的重力作用下，下层颗粒间隙中的水被挤出，颗粒相对位置不断靠近，颗粒群体被压缩。压缩沉淀发生在沉淀池的底部，进行得很缓慢。对于不同的工业废水，在不同的处理阶段中，上述四种沉淀现象都有发生。(2)沉淀设备 大部分工业废水含有的无机或有机悬浮物，可通过沉淀池实现沉淀。对沉淀池的要求是能最大限度地除去废水中的悬浮物，以减轻其它净化设备的负担。沉淀池的工作原理是让废水在池中缓慢地流动，使悬浮物在重力作用下沉降。根据其功能和结构的不同，可以建造出不同类型的沉淀池。根据废水在池中的流动方向，可将沉淀池分为平流式、竖流式、辐流式和旋流式四种基本型式，它们各具特点，可适用于不同的场合。如

17、平流式池，构造简单，沉淀效果较好，但占地面积较大，排泥存在的问题较多，目前大、中、小型废水处理厂均有采用；竖流式池，占地面积小，排泥较方便，且便于管理，然而池深过大，施工困难，使池的直径受到了限制，因此一般仅适用于中小型废水处理厂使用；辐流式池，最适宜于大型水处理厂采用，有定型的排泥机械，运行效果较好，但要求较高的施工质量和管理水平。一般，废水在沉淀池中的停留时间为13小时，悬浮物的去除率约为5070%。图8-4为设有链带式刮泥机械的平流式沉淀池。水通过进水槽和孔口流入池内，在池子澄清区的半高处均匀地分布在整个宽度上。水在澄清区内缓缓流动，水中悬浮物逐渐沉向池底。沉淀池末端设有溢流堰和出水槽，

18、澄清水溢过堰口，通过出水槽排出池外。如水中有浮渣，堰口前需设挡板及浮渣收集设备。在沉淀池前端设有污泥斗，池底污泥在刮泥机的缓慢推动下刮入污泥斗内。污泥斗内设有排泥管，开启排泥阀时，泥渣便由排泥管排出池外。图8-5为圆形竖流式沉淀池。水由中心管的下口进入池中，由于反射板的拦阻而流向四周分布于整个水平断面上，缓缓向上流动。当沉降速度超过水的上升流速时，颗粒就向下沉降到污泥斗，澄清后的水由池四周的堰口溢出池外。竖流式沉淀池也可做成方形，相邻池子可合用池壁以使布置紧凑。图8-6为辐流式沉淀池的结构示意图。原水经进水管进入中心筒后，通过筒壁上的孔口和外围的环形穿孔挡板，沿径向呈辐射状流向沉淀池周边，由于

19、过水断面的不断增大，因此，流速逐渐变小，颗粒沉降下来，澄清水经溢流堰或淹没孔口汇入集水槽排出。沉于池底的泥渣，由安装于衍架底部的刮板刮入泥斗，再借静压或污泥泵排出。 斜板(斜管)沉淀池：为了提高沉淀池处理能力，缩小体积和占地面积，设计了斜板(斜管)沉淀池，如图8-7所示。它是将一组平行板或平行管，相互平行地重迭在一起，以一定的角度安装在平流沉淀池中，水流从平行板或平行管的一端流到另一端，致使每两块板间或每一根方管，都相当于一个很浅的小沉淀池。其优点是：利用了层流原理，水流在板间或管内流动具有较大的湿润周边，较小的水力半径，所以雷诺数较低，对沉淀极为有利。此外，斜板或斜管大大地增加了沉淀面积，提

20、高了沉淀效率，缩短了颗粒的沉降距离，减少了沉淀时间。研究表明，斜板沉淀池能使处理能力提高37倍，甚至在10倍以上。因此，斜板沉淀池是一种很有发展前途的高效能的沉淀设备。废水经过沉淀池处理以后得到了一定程度的净化，但同时却产生了污泥或沉渣，因此，从控制污染的需要出发，尚须对这些污泥或沉渣进行妥善的处理或处置。2.上浮与气浮法在石油开采、炼制及石油化工，炼焦、煤炭气化和其副产品的回收，食品及其它工业中都排放含油和低密度固体的废水。在这种废水治理中，常利用密度差以上浮或气浮法分离废水中低密度的固体或油类污染物。此法，可以去除废水中60m以上的油粒，以及大部分固体颗粒污染物。（1）基本原理废水中的油类

21、污染物质，除重质焦油的比重大于1.1外，其余的油类物质的比重均小于1，并以四种状态存在于水中。直径大于60m的分散性颗粒，是易从废水中分离出来的可浮油，漂浮在水面而被除去，石油类废水中这种状态的油含量约占6080%；细分散的油和乳化油，粒径约在l060m之间，不易上浮，且难以从废水中除去，通常采用强制气浮的办法除去；溶解油，一般油品的溶解度都很小，约为515mg/L，难于用物理法分离出来。气浮法就是在废水中通入细小而均匀的气泡使难沉降的固体颗粒或细小的油粒等乳状物粘附上许多气泡，成为一种絮凝体，借气泡上浮之力带到水面上来，形成浮渣或浮油而被除去。气浮法可以从废水中分离出脂肪、油类、纤维和其它低

22、密度的固体污染物，可用于浓缩活性污泥处理法排出的污泥以及化学混凝处理过程中产生的絮状化学污泥等。气浮法按气泡产生的不同方式，分为鼓气气浮、加压气浮和电解气浮。产生气泡的方法一般分两种：一是溶气法，将气体压入盛有废水的溶气罐中，在水气充分接触下，使气在水中溶解并达到饱和，故又称加压溶气气浮。此种气泡的直径一般小于80m；二是散气法，主要采用多孔的扩散板曝气和叶轮搅拌产生气泡，因此气泡直径较大，约在1000m左右。试验表明，气泡的直径越小，能除去的污染物颗粒就越细，净化效率也越高。故目前工业废水处理中，多采用溶气法。(2)设备对于含油类物质的工业废水，常先采用隔油池去除可浮油，再采用气浮法除去乳化

23、油，然后根据需要再采取其它处理方法，使其进一步净化。隔油池：隔油池的型式较多，主要有平流式隔油池(API)、平行板式隔油池(PPI)、波纹斜板隔油池(CPI)等。图8-8所示为平流式隔油池(API)，其构造与平流式沉淀池相仿，在澄清区中油类上浮与水分离，同时其它固体杂质沉淀。截留下来的油类产品，由可以自由转动的集油管定期排除。这种隔油池占地面积较大，水流停滞时间较长(1.52.0小时)，水平流速大约为25mm/s。由于操作与维护容易，使用比较广泛，但除油的效率较低。若在平流式隔油池内安装许多倾斜的平行板，便成了平行板式隔油池(PPI)。斜板的间距为100mm。这种隔油池的特点是油水分离迅速，占

24、地面积小(只为API的1/2)。但结构复杂，维护和清理都比较困难。倾斜板式隔油池的结构示于图8-9中。若将PPI隔油池内的平行板改换成波纹斜板，就变成了波纹板隔油池(CPI)。其内板的间距为2040mm，倾角为45。水流沿板面向下，油滴沿板的下表面向上流动，汇集于集油区内用集油管排出，处理后的水从溢流堰排出。这种隔油池的分离效率更高，池内水的停留时间约为3Omin，占地面积只有PPI式的2/3。气浮池：根据水流方向的不同，分为平流式和竖流式两种气浮池。通常，废水在分离室的停留时间不少于60min。平流式气浮池的长宽比应大于3，水平流速约为410mm/s，工作区水深1.52.5m。竖流式气浮池为

25、圆形或方形池，废水从下部进入，向上流动，油渣聚集于水面，借助上部的刮渣机将油渣收集到池外。竖流式气浮池的高度一般为45m，长、宽或直径在9l0m以内，与竖式沉淀池类似。加压气浮工艺流程，按加压情况分为部分废水加压、全部废水加压和部分回流水加压三种。加压气浮装置由加压水泵、空气压缩机、溶气罐、溶气释放器和气浮池等组成。部分回流加压气浮是将处理后的部分废水加压溶气，回流量一般为2050%。通常认为这种流程治理的效果较好，不会打碎絮凝体，出水的水质稳定，加压泵及溶气罐的容量及能耗等都较小，但气浮池的体积则相应增大。目前国内较多采用这种部分回流加压气浮工艺流程，其流程示于图8-10。三、过滤1. 过滤

26、的类型过滤是去除悬浮物，待别是去除浓度比较低的悬浊液小微小颗粒的一种有效力法。过滤时，含悬浮物的水流过具有一定孔隙率的过滤介质，水中的悬浮物被截留在介质表面或内部而除去。根据所采用的过滤介质不同，可将过滤分为下列几类。(1)格筛过滤 过滤介质为栅条或滤网，用以去除粗大的悬浮物，如杂草、破布、纤维、纸浆等，其典型设备有格栅、筛网和微滤机。(2)微孔过滤 采用成型滤材，如滤布、滤片、烧结滤管、蜂房滤芯等，也可在过滤介质上预先涂上一层助滤别(如硅藻土)形成孔隙细小的滤饼，用以去除粒径细微的颗粒。其定型的商品设备很多。(3)膜过滤 采用特别的半透膜作过滤介质在一定的推动力(如压力、电场力等)下进行过滤

27、，由于滤膜孔隙极小且具选择性，可以除去水中细菌、病毒、有机物和溶解性溶质。其主要设备有反渗透、超过滤和电渗析等。(4)深层过滤 采用颗粒状滤料，如石英砂、无烟煤等。由于滤料颗粒之间存在孔隙，原水穿过一定深度的滤层，水中的悬浮物即被截留。为区别于上述三类表面或浅层过滤过程，将这类过滤称之为深层过滤，简称过滤。在给水处理户，常用过滤处理沉淀或澄清池出水，使滤后出水浑浊度满足用水要求。在废水处理中，过滤常作为吸附、离子交换、膜分离法等的预处理手段，也作为生化处理后的深度处理，使滤后水达到回用的要求。2. 过滤的原理快滤池分离悬浮颗粒涉及多种因素和过程，一般分为三类，即迁移机理、附着机理和脱落机理。(

28、1)迁移机理悬浮颗粒脱离流线而与滤料接触的过程，就是迁移过程。引起颗粒迁移的原因主要有如下几种。1)筛滤颗粒比滤层孔隙大的被机械筛分，截留于过滤表面上，然后这些被截留的颗粒形成孔隙更小的滤饼层，使过滤水头增加，甚至发生堵塞。这种表面筛滤没能发挥整个滤层的作用。在普通快滤池中，悬浮颗粒一般都比滤层孔隙小，因而筛滤对总去除率贡献不大。当悬浮颗粒浓度过高时，很多颗粒有可能同时到达二个孔隙，互相拱接而被机械截留。2)拦截 小颗粒随流线流动在流线上与滤料表面接触。其去除概率与颗粒直径的平方成正比，与滤料粒径的立方成反比。3)惯性 当流线绕过滤料表面时，具有较大动量和密度的颗粒因惯性冲击而脱离流线碰撞到滤

29、料表面上。4)沉淀 如果悬浮物的粒径和密度较大，将存在一个沿重力方向的相对沉淀速度。在力作用下，颗粒偏离流线沉淀到滤料表面上。沉淀效率取决于颗粒沉速和过滤水速的相对大小和方向。5)布朗运动 对于微小悬浮颗粒，由于布朗运动而扩散到滤料表面。6)水力作用 由于滤层中的孔隙和悬浮颗粒的形状是极不规则的，在不均匀的剪切流场中，颗粒受到不平衡力的作用不断地转动而偏离流线。实际过滤中，悬浮颗粒的迁移将受到上述各种机理的作用，它们的相对重要性取决于水流状况、滤层孔隙形状及颗粒本身的性质(粒度、形状、密度等)。(2)附着机理1)接触凝聚 在原水中投加凝聚剂，压缩悬浮颗粒和滤料颗粒表面的双电层后，但尚未生成微絮

30、凝体时，立即进行过滤。此时水中脱稳的胶体很容易与滤料表面凝聚，即发生接触凝聚作用。快滤池操作通常投加凝聚剂，因此接触凝聚是主要附着机理。2)静电引力 由于颗粒表面上的电荷和由此形成的双电层产生静电引力和斥力。当悬浮颗粒和滤料颗粒带异号电荷则相吸，反之，则相斥。3)吸附 悬浮颗粒细小，具有很强的吸附趋势，吸附作用也可能通过絮凝剂的架桥作用实现。絮凝物的一端附着在滤料表面，而另一端附着在悬浮颗粒上。某些聚合电解质能降低双电层的排斥力或者在两表面活性点间起键的作用而改善附着性能。4)分子引力 原子、分子间的引力在颗粒附着时起重要作用。万有引力可以迭加，其作用范围有限(通常小于50m)，与两分子的间距

31、的6次方成反比。(3)脱落机理普通快滤池通常用水进行反冲洗，有时先用或同时用压缩空气进行辅助表面冲洗。在反冲洗时，滤层膨胀一定高度，滤科处于流化状态。截留和附着于滤料上的悬浮物受到高速反洗水的冲刷而脱落;滤料颗粒在水流中旋转，碰撞和摩擦，也使悬浮物脱落。反冲洗效果主要取决于冲洗强度和时间。当采用同向流冲洗时，还与冲洗流速的变动有关。3. 过滤装置通常，过滤装置(filter)包括快滤池和慢滤池，两者的过滤机理是不同的。慢滤池(slow filter)也称表层过滤，主要利用顶部的滤膜截留悬浮固体，同时发挥微生物对水质的净化作用。这种滤池生产水量少、滤速慢(100m/d)，其构造如图8-11所示。

32、图8-11 快滤池构造在过滤过程中，悬浮颗粒能吸附在滤料表面，即“接触絮凝”起了主要作用，而其它作用如截留和沉降处于次要地位。由于滤料表面通常带负电，要使也带负电的悬浮颗粒附着在滤料表面，必须对滤前水进行预处理，通常是化学混凝处理(如果去除对象是生物污泥絮体，则不需化学混凝)，以改变悬浮颗粒所带电荷。因此，快滤池可以定义为：利用滤层中粒状材料所提供的表面积截留水中已经过混凝处理的悬浮固体的设备。滤料的最基本功能是提供粘着水中悬浮固体所需要的面积，至于悬浮团体的可粘着性可以由絮凝过程来实现。因此，在某种意义上，滤料本身的性质有时并不重要，一般除了长期使用的天然石英砂以外，还有加工成合乎规格的颗较

33、材料，如无烟煤、大理石、白云石、花岗石、石榴石、磁铁矿和钛铁矿等；一些无机材料经烧结、破碎后也可以做滤料，如陶粒滤料和陶瓷油料；同样，也可以用人工合成的粒状材料，如纤维球、塑料珠等。在选择滤料时应满足：足够的机械强度；足够的化学稳定性；合适的颗粒粒径级配和空隙率；较低的成本。当处理废水时，由于废水水质复杂，悬浮物浓度高、粘度大，油料要求粒径更大些，机械强度更高些，更耐腐蚀.单一油料新装入滤池时，沿滤层高度的级配是均匀的，滤料颗粒所形成的空隙率分布也是均匀的，即沿着滤层高度的每一点都具有容纳同样多的悬浮固体的能力。但是，当滤池进行反冲洗后由于水力分级的作用，原来的均匀滤层就变成了分级滤料滤层，即

34、滤料按从小到大的顺序排列。这样，在过滤时就出现了两个缺点：上部滤料空隙小，因此能容纳的悬浮固体就比下部滤层少，整个滤层的容纳能力不均匀；水流通过上部滤层的阻力比下部大，在截留悬浮固体后变得更严重，从而影响了整个滤层的发挥。理想的滤层应该是，沿着过滤的水流方向，滤层中滤料的粒径从大到小排列，同时空隙率也从大到小排列。此时，进入滤池的水先接触到的那部分滤层能够比后接触到的那部分滤层多容纳悬浮固体，而且这部分的空隙率本来较大，容纳了更多的悬浮固体后仍然保留了一定的空隙大小，允许水中的悬浮颗粒进入滤层内部，从而当过滤水头损失达到最大允许值的时候，整个滤层截留的能力都得到了充分的发挥。为了这个目的，人们

35、对普通的滤池作了改进：改变过滤的水流方向，如上升流、双向流、辐向流等；选用适当的粒度和密度的滤料配合，如粗粒深层过滤、均匀滤料过滤和多层过滤等。滤池本身包括滤料层、承托层、配水系统、集水渠和洗砂排水槽五个部分。快滤池管廊内有原水进水、清水出水、冲洗排水等主要管道和与其相配的控制闸阀。快滤池的运行过程主要是过滤和冲洗两个过程的交替循环。过滤是生产清水过程，待过滤进水经来水干管和洗砂排水槽流入滤池，经滤料层过滤截留水中悬浮物质，清水则经配水系统收集，由清水干管流出滤池。在过滤中，由于滤层不断截污，滤层孔隙逐渐减小，水流阻力不断增大，当滤层的水头损失达到最大允许值时，或当过滤出水水质接近超标时，则应

36、停止滤池运行，进行反冲洗。一般滤池一个工作周期应大于812h。滤池反冲洗时，水流逆向通过滤科层，使随层膨胀、悬浮，借水流剪切力和颗粒碰撞摩擦力清洗滤料层并将滤层内污物排出。反冲洗水一般由冲洗水箱或冲洗水泵供给，经滤池配水系统进入滤池底部反冲洗；冲洗废水由洗砂排水槽、废水渠和排污管排出。4. 滤料的选择滤料的种类、性质、形状和级配等是决定油层截留杂质能力的重要因素。油料的选择应满足以下要求。滤料必须具有足够的机械强度，以免在反冲洗过程中很快地磨损和破碎。一般磨损率应小于4，破碎率应小于1，磨损破碎率之和应小于5。滤料化学稳定性要好，不少国家对滤料盐酸可溶率上限值有所规定，如日本规定不大于35，美

37、国规定不大于测，法国规定不大于2，并且对不同滤料，其值有所不同。滤料应不含有对人体健康有害及有毒物质，不含对生产有害、影响生产的物质。滤料的选择应尽量采用吸附能力强、截污能力大、产水量高、过滤出水水质好的滤料，以利于提高水处理厂的技术经济效益。此外，滤料宜价廉、货源充足和就地取材。具有足够的机械强度、化学稳定性好和对人体无害的分散颗粒材料均可作为水处理滤科，如石英砂、无烟煤粒、矿石粒以及人工生产的陶粒滤科、瓷料、纤维球、塑料颗粒、聚苯乙烯泡沫珠等，目前应用最为广泛的是石英砂和无烟煤。第三节 第三节 化学处理方法废水的化学处理是利用化学反应的原理及方法来分离回收废水中的污染物，或是改变它们的性质

38、，使其无害化的一种处理方法。化学法处理的对象主要是废水中可溶解的无机物和难以生物降解的有机物或胶体物质。本章主要介绍化学处理法中常用的化学混凝法、中和法、化学沉淀法、氧化还原法和电化学法。一、混凝（一）化学混凝法化学混凝法简称混凝法，在废水处理中可以用于预处理、中间处理和深度处理的各个阶段。它除了除浊、除色之外，对高分子化合物、动植物纤维物质、部分有机物质、油类物质、微生物、某些表面活性物质、农药，汞、镉、铅等重金屑都有一定的清除作用所以它在废水处理中的应用十分广泛。混凝法的优点是：设备费用低、处理效果好，操作管理简单。缺点是要不断向废水中投加温暖刑，运行费用较高。1. 混凝法的基本原理废水中

39、的微小悬浮物和胶体粒子很难用沉淀方法除去，它们在水中能够长期保持分散的悬浮状态而不自然沉降，具有一定的稳定性。混凝法就是向水中加入混凝剂来破坏这些细小粒子的稳定性首先使其互相接触而聚集在一起，然后形成絮状物并下沉分离的处理方法。前者称为凝聚，后者称为絮凝，一般将这二个过程通称为混凝。具体地说，凝聚是指使胶体脱稳并聚集为微小絮粒的过程，而絮凝则是使微絮粒通过吸附、卷带和架桥而形成更大的聚体的过程。影响混凝效果的因素(1)废水的pH值 水的pH值能影响颗粒表面的电荷和絮体的沉淀过程，它是一个很重要的参数。经验表明，对某一种废水，每一种混凝剂都有一个合适的pH值范围，在此范围内，经混合凝聚后废水的残

40、余浊度最小。所以pH值对混凝的影响视混凝剂品种而异。例如，以硫酸铝为混凝剂时，当pH在5.77.8范围内时，形成带正电荷的离子和胶体，如Al(OH)2+、Al(OH)+和Al(OH)3等，有较好的混凝效果。若pH值8.2时，则会使Al(OH)3胶体溶解，产生负离子，Al(OH)3+OH-AlO2-+2H2O，对含有负电荷胶体的废水则不起凝聚作用，影响处理效果。而用三价铁盐时，pH值在6.08.4之间都有较好的处理效果。(2)水温 水温对混凝效果有明显的影响，无机盐类混凝剂的水解是吸热反应，水温低不利于水解进行，特别是硫酸铝，当水温低于5时，水解速度极慢。同时水温低，粘度大，也不利于脱稳胶粒的相

41、互絮凝，影响处理效果。这时可投加高分子助凝剂以改善处理效果，或用气浮法代替沉淀法作为后续处理过程。(3)废水中杂质成分、性质、浓度 例如天然水中含粘土类杂质为主，需投加混凝剂量较小，而废水中含大量的有机物时，需加入较多的混凝剂才有混凝效果。废水中杂质的影响较为复杂，实际应用时，还应以实验结果为依据来选择混凝剂和确定投加量。(4)搅拌 搅拌对混合、反应、凝聚几个阶段都有影响，因此，搅拌定要适度。一般在混凝剂混合阶段，要求快速、剧烈的搅拌，以使混凝剂迅速、均匀地扩散到全部水中，创造良好的水解和聚合条件，使胶体脱稳并借助颗粒的布朗运动和湍动的水流凝聚，此阶段不要求形成大的絮凝体。在混凝反应阶段，要求

42、形成大而具有良好沉淀性能的絮凝体，此时过于激烈的搅拌反而会打碎已凝聚的絮状沉淀物，不利于混凝沉淀，所以此阶段搅拌的强度和水流速度应随絮凝体的结大而降低。2. 混凝剂(1) 混凝剂的分类混凝剂可分为无机混凝剂、有机混凝剂和高分子混凝剂三类。国内多采用铝、铁盐类无机混凝剂。有机和高分子混凝剂近年来也有很大发展，作用远比无机混凝剂优越，特别是高分子混凝剂由于具有以下优点而日益受到重视。 生成的絮凝物大、易沉降分离； 生成的絮凝物强度大、不易被破坏； 生成的污泥量少，污泥的沉降、脱水性能良好； 用量小(为无机凝聚剂的1/301/200)； 不易受pH、温度、共同存在的其它盐类的影响； 和无机混凝剂并用

43、,可取得更好的效果。(2) 混凝剂的选择及应用条件混凝剂的选择及使用量要根据废水的具体性质而定，总的原则是所用的混凝剂必须价廉、易得，使用量少，效率高。生成的混凝物易沉降分离。使用无机混凝剂时要注意其适用的pH值范围，一般在投加无机盐混凝剂后再添加pH值调节剂。对高分子混凝剂，为了充分发挥其在水中的化学架桥作用，应选用能在水中均匀分散；溶解，具有吸附活性基因(非离子型、阳离子型和阴离子型三类)的高分子化合物、水溶性高分子化合物。为了使其在水中处于较大的分散状态一般先用纯水或软水溶解配成一定浓度的溶液，然后再加到待处理废水中去。因为这些高分子化合物往往会受到水质(如含有钙、铁盐和氧化剂的废水)的

44、影响。使分子的扩散和离子基的离解受到抑制，处理效果下降。铝盐、铁盐和聚丙烯酰胺是常用的几种混凝剂。3. 助凝剂有时当单用混凝剂不能取得较好的效果时，可以投加某种称为助凝剂的辅助药剂来调节、改善混凝条件，提高处理效果。助凝剂主要起以下几个作用：通过投加酸性或碱性物质来调整pH值；投加活化硅胶、骨胶、PAM等改善絮凝体结构利用高分子助凝剂的吸附架桥作用以增强絮凝体的密实性和沉降性能。投加氯、臭氧等氧化剂，在采用FeSO4时，可将Fe2+氧化为Fe3+，当废水中有机物过高时，也可使其氧化分解，破坏其干扰或使胶体脱稳，以提高混凝效果。常用的助凝剂有PAM、活化硅胶、骨胶、海藻酸钠、氯气、氧化钙等。二、

45、氧化还原通过化学药剂与废水中的污染物进行氧化还原反应，从而将废水中的有毒有害污染物转化为无毒或者低毒物质的方法称为氧化还原法。在氧化还原反应中，参加化学反应的原子或离子有电子得失，因而引起化合价的升高或降低。失去电子的过程叫氧化，得到电子的过程叫还原。根据有毒有害物质在氧化还原反应中被氧化或还原的不同，废水中的氧化还原法又可分为药剂氧化法和药剂还原法两大类。在废水处理中常采用的氧化剂有：空气中的氧、纯氧、臭氧、氯气、漂白粉、次氮酸钠、三氯化铁等。常用的还原剂有：硫酸亚铁、氯化亚铁、铁屑、锌粉、二氧化硫等。药剂氧化法中常用的方法有臭氧氧化法、氯氧化法、高锰酸钾氧化法等。臭氧的氧化性在天然元素中仅

46、次于氟，可分解一般氧化剂难于破坏的有机物，并且不产生二次污染。因此广泛地用于消毒、除臭、脱色以及除酚、氰、铁、锰等。臭氧氧化处理系统中的主要设备是臭氧接触反应器。在氯氧化法中的氯系氧化剂包括氯气、氯的含氧酸及其钠盐、钙盐和二氧化氯。除了用于消毒外，氯氧化法还可用于氧化废水中的某些有机物和还原性物质，如氰化物、硫化物、酚、醇、醛、油类，以及用于废水的脱色、除臭等。例如氧化氰化物。在pH值大于8.5的碱性条件下用氯气进行氧化，可将氰化物氧化成无毒物质。化学反应式如下：高锰酸钾氧化法主要用于去除废水中的酚、二氧化硫、H2S等。在饮用水的处理中，这种方法主要用来杀灭藻类、除臭、除味、除铁、除锰等。该法的优点是处理后的水没有异味，氧化剂容易投配。主要缺点是处理成本高。药剂还原法主要用于处理含铬、含汞废水。通过还原可将六价铬转化为三价铬，大大减小了铬的毒性。还原过程是，在酸性条件下，向含铬废水中投加亚硫酸氢钠，将六价铬还原为三价铬。随后投加石灰或氢氧化钠，生成氢氧化铬沉淀。将沉淀物从废水中分离出来，达到处理的目的。化学反应如下：实际中常用金属还原剂来处理含汞废水，废水中的汞离子被还原为金属汞而析出,金属本身被氧化为离子而进入水中。可用于还原汞的金属有铁粉、锌粉、铜粉和铝粉等。以铁粉为例，发生如下化学反应：三、