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③沉淀物的卷扫(网捕):
以铝盐和铁盐为滋凝剂时,所产生的氢氧化铝和氢氧化铁在沉淀过程中,能够以卷扫(网捕)形成,使水中的胶体微粒随其一起下沉。
关于混凝工艺今年考了一道题:
题目是阴离子型有机高分子絮凝剂去除水中胶体粒子的主要作用机理:
选项为a压缩双电层;
b电性中和;
c吸附架桥;
d沉淀网捕,根据教材中29至31页的内容可知应该选择c吸附架桥,即投加的有机高分子絮凝剂的某一基团与胶粒表面某一部位互相吸附后,该高分子的其余部位则伸展在溶液中,可以与表面有空位的胶粒吸附,这样形成了一个“胶粒-高分子-胶粒”的絮状体,高分子起到了对胶粒进行架桥连接的作用。
⑵影响混凝的主要因素:
①水温:
水温低影响混凝效果
②PH值:
对于不同混凝剂的影响程度不同
③碱度:
应保证一定的碱度
④水中杂质的性质、组成和浓度:
大小不一的颗粒有利于凝聚
⑶混凝剂的配制与投加:
①混凝剂与助凝剂:
助凝剂是为了改善或强化混凝过程而投加的一些辅助药剂。
②混凝剂的配制与投加
溶解池(储液池)容积:
W1=(0.2~0.3)W2
溶液池容积:
W2=计量设备:
定量投药泵、转子流量计、电磁流量计、孔口计量设备等
药剂投加:
重力投加、压力投加
1.1.4混合和絮凝的基本要求和方式
影响混合的因素:
药剂的品种、浓度、原水的温度、水中颗粒的性质和大小等,混合方式基本上可分为水力混合和机械搅拌混合两类。
完成絮凝的两个主要条件:
具有充分絮凝能力的颗粒和保证颗粒获得适当的碰撞接触而不致破碎的水力条件。
1.2沉淀、澄清及浓缩
掌握沉淀、澄清及污泥浓缩的技术和方法
1.2.1沉淀原理和分类
⑴沉淀原理:
利用某些悬浮颗粒的密度大于水的特性,将其从水中去除。
⑵沉淀分类
①自由沉淀②絮凝沉淀③拥挤沉淀④压缩沉淀
在城市污水处理流程中,在沉砂池中砂粒的沉淀一般为自由沉淀,活性污泥在二沉池中为絮凝沉淀,二沉池下部污泥的沉淀为拥挤沉淀,活性污泥在污泥浓缩池中的浓缩过程为压缩沉淀,这部分内容今年也出了一道题目,题目的内容大致是关于沉淀分类的论述哪一项是正确的:
4个选项内容为:
a沉砂池是自由沉淀;
b混凝沉淀为絮凝沉淀;
c二沉池底部应该是压缩沉淀,与污泥浓缩池一样;
d浓缩池是压缩沉淀,从选项内容来看,abd都是正确的,c选项中二沉淀下部污泥的沉淀为拥挤沉淀,不是压缩沉淀,所以c错误。
⑶沉淀颗粒的沉速
低流速的离散性颗粒,在水中受到重力、浮力和水的阻力三个力的作用,其合力决定颗粒在水中的加速度和沉速。
⑷沉淀试验
①自由沉淀试验
②絮凝沉淀(干扰沉淀)试验
③拥挤沉淀试验
1.2.2沉淀池
⑴沉淀池的分类
按池内水流方向的不同,可以分为平流式沉淀池、辐流式沉淀池和竖流式沉淀池
按在工艺流程中位置不同,可分为初沉池和二沉池
按截除颗粒沉降距离不同,可分为一般沉淀池和浅层沉淀池
⑵平流式沉淀池:
①构造:
进水区、出水区、沉淀区、缓冲层、污泥区及排泥装置
②平流式沉淀池的工作原理
掌握沉淀池的设计计算:
根据静置沉淀试验所求得的沉速和表面负荷等数据来计算。
(P41~P42的公式)
掌握污泥区的计算公式
缓冲水层(位于污泥区和澄清区之间)的深度可取0.3~0.5m
沉淀池的个数宜在2个以上。
③掌握平流式沉淀池的进出水装置和排泥斗形式以及平流式沉淀池的设计技术参数的选择(见第三章内容)
④平流沉淀池的优缺点
⑶辐流式沉淀池
可作为初沉池或二沉池
①构造
②优缺点
③设计要求和参数选择(掌握设计参数)
⑷竖流式沉淀池
掌握设计要求和参数选择:
例如设计中心管流速不大于30mm/s等
⑸斜板(管)沉淀池
①分类:
侧向流、同向流、异向流斜板(管)沉淀池
②掌握设计要求和参数的选择
③掌握其应用条件:
例如其不宜作为二沉池使用,主要原因是活性污泥的黏度大,易因污泥的黏附而影响沉淀效果。
1.2.3澄清池
⑴原理
是利用高浓度的活性泥渣层的接触絮凝作用,将水中杂质阻留,使水得到澄清。
⑵类型与特点
①循环(回流)泥渣型澄清池
是利用机械或水力的作用,使部分沉淀泥渣循环回流以增加和水中杂质的接触碰撞和吸附机会,提高混凝的效果。
包括机械搅拌澄清池和水力循环澄清池等
a机械搅拌澄清池
特点:
单位面积处理量较大,但设备的日常管理和维修工作量较大,适用于较大的处理规模。
适用条件:
无机械刮泥时,进水浊度一般不超过500度,有机械刮泥时,一般为500~3000度
b水力循环澄清池
由于絮凝不够充分,对水质和水温适应能力较差,目前应用不太多,适用于中、小型处理规模。
②悬浮泥渣型澄清池
工作原理:
是使上升水流的流速等于絮粒在静水中靠重力沉降的速度,絮粒处于既不沉淀又不随水流上升的悬浮状态,当絮粒集结到一定厚度时,就构成泥渣悬浮层,原水通过时,水中杂质与絮粒碰撞接触,并被悬浮泥渣层的絮粒吸附、过滤而截留下来。
包括悬浮澄清池和脉冲澄清池等。
a悬浮澄清池
适用于中、小处理规模,对进水水量、水温及加药量较敏感,可建成单层式或双层式,单层式适用于原水浊度长期低于3000度以下,双层式可适用原水浊度超过3000度左右。
单池面积不宜超过150㎡
b脉冲澄清池
澄清效率高,具有脉冲的快速混合、缓慢充分的絮凝、大阻力配水系统而使布水较均匀、水流垂直上升和池体利用较充分等优点,多用于处理原水浊度小于3000度的水。
一般脉冲澄清池的脉冲周期可采用30~40s,充放时间比为3:
1~4:
1
1.2.4污泥浓缩
其工艺有重力浓缩、气浮浓缩和离心浓缩三种方式,国内一般采用重力浓缩。
⑴浓缩的目的
污泥的含水率非常高,达95%以上,因而其体积非常大,浓缩的目的在于减容,例如含水率由99%降到96%时,体积可减小3/4,可为后续的污泥处理创造条件。
⑵重力浓缩池
①间歇式
②连续式
⑶重力浓缩池的设计
其工艺设计见第3章。
1.3沉砂
掌握沉砂的技术和方法
1.3.1沉砂目的及原理
目的是在泵站或初沉池前去除城市污水比重约为2.65的砂粒以及工业废水中的金属粉粒等比重较大的无机颗粒物,以减轻颗粒物对泵和管道的磨损以及减轻初沉池的负荷,保证后续处理构筑物的正常运行。
(颗粒物的沉淀为自由沉淀)
1.3.2沉砂池的类型及特点
⑴平流沉砂池
构造:
由入流渠、出流渠、闸板、水流部分及沉砂斗组成。
污水在沉淀区水平流动,通过控制流速等参数理论上让无机颗粒进行自由沉淀。
设计参数:
设计流量、水平流速、水力停留时间、沉砂池有效水深、分格数、每一格沉砂池的宽度、沉砂量以及沉砂池超高等,第3章进行讲解。
⑵曝气沉砂池
原理:
利用侧向鼓入的空气的作用使池内水做旋流运动,增加了无机颗粒之间的互相碰撞、磨擦的机会和强度,导致颗粒表面附着的有机物脱落,比重大的被甩向池的外侧下沉,而比重较轻的有机物则被水流带走,克服了平流沉砂池中约夹杂有15%有机物的缺点。
最大旋流速度(0.25~0.3m/s)、水平前进流速(0.06~0.12m/s)、停留时间(1~2min)、有效水深(2~3m)、宽深比(1.0~1.5)、长宽比(5)和曝气量(0.1~0.2m3/m3污水)等,具体在第3章讲解。
⑶钟式沉砂池
是旋流沉砂池的一种,目前应用较广泛,利用机械力控制沉砂池内水流流态与流速,加速砂粒的沉淀,污水由流入口切线方向流入沉砂区,利用电动机及传动装置带动叶片将比重大的砂粒在离心力的作用下甩向池壁,掉入砂斗,有机物则留在污水中。
最佳沉砂效果可由调整转速来控制。
关于沉砂池的内容07年的考试内容也有涉及,是关于曝气沉砂池的三道连锁题,第一道是有关曝气沉砂池的参数论述,这个内容好查,在设计规范中有,第二道是计算供氧量,第三题记不清了,这几道题的计算过程应参照本书285页的内容,咱们第三章再详细学习。
另外,本节也可能出这样的题,如题目为:
沉砂池的主要功能是(),选项A去除密度较大的有机颗粒,B去除密度较小的有机颗粒,C去除密度较小的无机颗粒,D去除密度较大的无机颗粒,从本书50页的内容可知应选D:
去除密度较大的无机颗粒。
1.4隔油
掌握隔油的技术和方法
含油废水主要来源于石油、石油化工、钢铁、焦化、煤气发生站、机械加工等。
1.4.1油品在废水中的状态(主要包括四种状态)
⑴悬浮状态:
油珠粒径一般大于100μm
⑵乳化状态:
油珠粒径小于10μm,一般为0.1~2μm
⑶溶解状态:
油珠粒径比乳化状态的小,有的可小到几纳米,溶于水
⑷重油:
可用沉淀法去除比重大于1的重油
对于含油废水的处理,一般采用重力分离法去除悬浮状态的油和重油,其构筑物为隔油装置,对于乳化状态的油一般采用破乳—混凝—气浮工艺进行处理。
1.4.2隔油原理
粒径较大的浮油的上浮规律遵从斯托克斯公式,应掌握公式中参数的确定。
1.4.3隔油池构造和工作原理
⑴平流式隔油池
废水从池的一端流入,从另一端流出,其中比重小于1且粒径较大的油珠上浮到水面上,而比重大于1的杂质则沉于池底,上浮的油可油刮板刮到出水端,由集油管排出,沉渣则可通过排泥管排出。
优点是构造简单,便于运行管理,除油效果稳定,缺点是池体大,占地面积多。
⑵斜板隔油池
采用波纹形斜板,废水沿板面向下流动,从出水堰排出,水中的油珠沿板的下表面向上流动,然后经集油管收集排出,水中的悬浮物沉降到板上表面,落到池底可经排泥管排出。
目前我国一些含油废水处理站,多采用这种形式的隔油池。
1.4.4隔油池的设计参数
⑴平流式隔油池(去除油珠粒径不小于150μm)
污水停留时间(1.5~2h),污水的水平流速(2~5m/s),单格池宽不大于6m,长宽比不小于4,有效水深不应大于2m,超高不小于0.4m,刮泥机的刮板移动速度不大于2m/min,排泥管的直径不小于200mm,集油管直径宜为200~300mm,池底坡度为0.01~0.02,污泥斗倾角为45°
,考虑加热及灭火设施。
⑵斜板隔油池(去除油珠粒径不小于80μm)
表面水力负荷(0.6~0.8m3/㎡h),斜板的净距为40mm左右且倾角不应小于45°
。
1.5气浮
1.5.1气浮原理
⑴向水中通入空气,产生微细的气泡,使水中的细小悬浮物黏附在空气泡上,随气泡一起上浮到水面,形成浮渣,达到去除水中悬浮物,改善水质的目的。
⑵气浮的影响因素及提高气浮效果的措施
气泡直径越小,数量越多,气浮的效果越好;
水中的无机盐类会加速气泡的破裂和合并,降低气浮效果;
投加混凝剂会促进悬浮物凝聚,使其黏附在气泡而上浮;
可加入浮选剂使亲水性颗粒表面转化为疏水性物质而黏附在气泡上,随气泡上浮
1.5.2气浮法的分类和适用范围
⑴分类:
①电解气浮法:
运行时借助电极解作用,在两个电极区不断产生氢、氧和氯气等微气泡,废水中的悬浮颗粒黏附于气泡上上浮到水面而被去除。
工艺简单,设备小,但电耗大。
②散气气浮法:
是空气通过微细孔扩散装置或微孔管或叶轮后,以微小气泡的形式分布在污水中进行气浮处理的过程。
优点:
简单易行。
缺点:
气泡较大,气浮效果不好。
③溶气气浮法:
包括加压溶气气浮和溶气真空气浮,加压溶气气浮是空气在加压条件下溶于水中,而在常压下析出。
(国内外较常用)
溶气真空气浮是空气在常压或加压条件下溶于水中,在负压条件下析出。
⑵(气浮法)适用范围:
①分离悬浮油和乳化油
②可代替活性污泥法的二沉池对曝气池出流混合液进行固液分离
③可分离工业废水中的有用物质(如纸浆)
④可分离以分子或离子状态存在的物质(如金属离子、表面活性物质等)
1.5.3加压溶气气浮法
⑴系统组成:
包括溶气系统、空气释放装置、气浮池
⑵工艺流程分类:
①全溶气流程②部分溶气流程③回流加压溶气流程
⑶溶气方式:
水泵吸水管吸气溶气方式、水泵压水管射流溶气方式和水泵-空气压缩机组合溶气方式
⑷加压溶气气浮的优点:
①加压情况下,水中空气溶解度大,能提供足够的溶气量,以满足不同的气浮要求;
②突然减压释放产生的气泡直径小(20~100),粒径均匀,微气泡上浮稳定,对液体的扰动小,特别适用于松散絮体和细小颗粒的固液分离;
③流程简单,维护管理方便。
⑸气浮池形式:
①平流式气浮池:
被处理的废水由池一端的下部进入接触区,微气泡与废水进行均匀混合,使其中的悬浮颗粒黏附于气泡上,废水经隔板进入气浮分离区进行分离后,水中污染物随气泡一起上浮到水面上,经刮渣设备刮除。
池身浅,造价低,构造简单,管理方便
分离区容积利用率不高。
②竖流式气浮池:
接触区在池中央,水流向四周分散,水力条件比平流式好,
构造较复杂。
⑹设计参数:
有效水深、表面负荷、接触区上端和下端的水流上升速度、分离区向下的流速、气固比、气浮过程中空气的实际用量、回流比、减压释放出的微气泡直径等。
1.5.4气浮法的优缺点(与沉淀法相比)
⑴优点:
气浮过程中增加了水中的溶解氧,浮渣含氧,不易腐化,有利于后续处理;
气浮池表面负荷高,水力停留时间短,池深浅,体积小;
浮渣含水率低,排渣方便;
投加絮凝剂处理废水时,所需的药量较少。
⑵缺点:
耗电多,比每立方米废水比沉淀法多耗电0.02~0.04KWh,运营费用偏高;
废水悬浮物浓度高时,减压释放器容易堵塞,管理复杂。
1.5.5气浮法在废水处理中的应用
在石油化工、纺织、印染、机械化工、拆船和食品等行业的废水处理中得到应用,另外在淋浴废水和城市污水处理中的应用亦增多。
⑴用于含油废水处理
⑵羽毛清洗废水处理
某体育用品厂为处理羽毛清洗废水所选用的气浮池的参数为:
溶气压力0.4MPa,回流比30%,HRT60min.经气浮处理后,废水中的COD.BOD和SS等大大减少,满足排放要求。
关于气浮内容较多,有可能出题,例如某一题目为:
实现气浮法不需具备的条件是():
A向废水提供充足的微细气泡,B使废水中的污染物质能形成悬浮状态,C使气泡与悬浮物质产生黏附作用,D使用可提高悬浮颗粒表面水密性的助凝剂,从本节内容可知D是不需具备的条件,为正确答案。
1.6过滤
掌握过滤的过程和方法
1.6.1过滤原理
主要包括迁移、附着和脱附三个过程。
1.6.2过滤周期及反冲洗
⑴过滤周期
工程应用中,设计和运行是以水头损失来控制过滤周期,当滤料的水头损失达到最大允许值时,就停止过滤,冲洗滤池。
⑵反冲洗的方法
①单独用水反冲洗:
用高速水流冲洗
只需一套反冲洗系统。
冲洗耗水量大,当冲洗强度控制不当时,可能产生砾石承托层松动,冲洗后滤料因水力分级呈上细下粗的分层结构状态。
②气水联合反冲洗:
采用空气和水流同时冲洗。
冲洗效果好,耗用水量少小,冲洗过程中不需滤层流化。
需增加空气系统,与单独用水冲洗相比所需设备较多。
③带表面辅助冲洗的水反冲洗
在滤层表面设置高速水冲洗系统,利用高速水流对表层滤料加以搅动,增加滤料颗粒的碰撞机会,利用高速水流的剪切作用来提高反冲洗效果。
1.6.3滤池的基本构造
主要由滤料层、配水系统和承托层组成。
⑴滤料层
①颗粒滤料过滤
废水处理中可用石英砂、无烟煤、陶粒、纤维球、聚氯乙烯球等作为滤料。
例如以石英砂作滤料时,砂粒径为0.5~2.0mm,该值大于给水滤池的石英砂粒径(0.5mm);
反冲洗强度可取18~20L/㎡/s,亦大于给水过滤时的12~15L/㎡/s.
废水悬浮物浓度高时,为了提高滤池的纳污量,延长过滤周期,可采用粗滤料、双层或三层滤料和上向流滤池。
处理废水的上向流滤池为下部进水,上部出水,各层滤料截污力能完全发挥,水头损失上升缓慢。
例如,处理废水的某上向流滤池的滤料级配由上而下分别为:
上部细砂层,砂粒径为1~2mm,层厚1500mm;
中部砂层,砂粒径为2~3mm,层厚300mm;
下部粗砂层,砂粒径10~16mm,层厚100mm.
②多孔滤料过滤
去除毛纺、化纤和造纸等行业废水中的悬浮细纤维而采用的筛网过滤即为多孔滤料过滤。
⑵配水系统和承托层
配水系统一般分为大阻力配水系统和小阻力配水系统两类。
承托层一般是配合管式大阻力配水系统使用,若采用中小阻力配水系统,且配水孔眼数量多、尺寸小,配水本身已很均匀,滤料本身不会从孔眼漏掉的话,承托层可以适当减小或省去。
1.6.4滤池的分类
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。
按水流方向分为:
下向流、上向流、双向流和辐向流滤池。
按滤速大小分为:
慢滤池、快滤池和高速滤池。
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。
按过滤驱动力分为:
重力滤池、压力滤池。
1.6.5城市污水三级处理中过滤单元的设计要点(给排水设计手册第5册规定)
⑴滤池的反冲洗
三级处理中对滤池反冲洗的要求高,建议采用气、水反冲洗与表面冲洗相结合的联合反冲洗方式。
⑵滤池池型
避免选用虹吸滤池等反冲洗能力较差的池型,而应优考虑选用移动冲洗罩滤池、V型滤池和T型滤池等表面冲洗能力较强的池型。
由于双阀滤池和四阀滤池具有技术成熟、运行稳定、操作可靠等优点,常被采用。
⑶滤池的设计参数
与给水处理中滤池的设计参数相比,在城市污水三级处理中滤层的厚度和滤料粒径都较大,但滤速则略小。
在城市污水三级处理中过滤单元的主要设计参数主要为:
①滤层
主要有效粒径、滤层厚度、不均匀系数,当滤料不同时,参数也有变化
②滤速:
6~10m3/㎡h
③反冲洗:
采用气水联合反冲、水冲洗和表面冲洗时分别有不同的参数。
④工作周期:
≤12h
1.6.6压力滤池和微孔筛滤机
⑴压力滤池
是一个密闭的钢罐,里面装有和快滤池相似的配水系统和滤料等,在压力下操作运行。
在小规模的中水处理流程中过滤单元多采用压力滤罐,其特点是占地少,建设周期短,有定型产品,且运行管理方便。
⑵微孔筛滤机
是利用微孔筛滤网进行固液分离,过滤机理主要是机械筛滤作用。
特点是占地面积小,处理量大,操作管理方便,在啤酒生产废水的预处理中获得广泛应用。
滤网孔径为35~60μm,水力负荷:
0.1~0.4m3/㎡min,水头损失小于0.3~0.5m,反冲洗水量占总滤水量的1%~3%.
过滤的内容非常重要,在给水处理以及城市污水三级处理中都要用到滤池的设计,所以要认真复习。
出题时可能出叙述性的,也有可能结合后续章节出一些设计性的题目等。
应将本节内容结合后续章节进行复习。
例如某一不定项选择题,题目为:
多孔材料过滤具有的优点是(),选项为:
A简单、高效,B不加化学药剂、运行费低,C占地面积小,D维修方便,从过滤的基础知识可知,ABCD四个选项都是正确的。
另一道不定项选择题,题目内容是:
颗粒材料过滤滤料可采用(),四个选项为A石英砂、无烟煤、陶粒,B大理石、白云石,C石榴石、磁铁矿石,D纤维球、聚氯乙烯或聚丙烯球,学习过本节内容可知,废水处理中最常用的是滤料是石英砂,此外常用于双层和多层滤料中的还有无烟煤、磁铁矿、石榴石、金刚砂等,轻质滤料可以采用,聚氯乙烯球等,所以本题的正确答案是ABCD,即,题目中所列出的均可以作为颗粒材料过滤滤料。
1.7吸附
熟悉吸附的技术和方法,了解主要吸附剂的性能和影响因素
吸附:
溶液中的物质由一相向某种适宜的另一相界面上积累的过程。
在废水处理中,用吸附作用来去除废水中的污染物质时,一般都是通过固液界面的吸附来实现的,具吸附能力的多孔性固体物质称为吸附剂。
1.7.1吸附原理
吸附是一种在两相界面上发生的表面现象,与物质表面张力和表面能的变化有关,符合热力学第二定律,可用吉布斯方程式表示:
式中,若某溶质能降低溶液的表面张力,即为负值,为正值,产生正吸附,若某溶质能增加溶液的表面张力,则为正值,为负值,产生负吸附,称为解吸。
1.7.2吸附的类型
⑴物理吸附:
特点是吸附热较小,低温就能进行,吸附是可逆的,吸附基本没有选择性。
⑵化学吸附:
特点是吸附热较大一般在较高温度下进行;
当化学键力大时,吸附是不可逆的;
吸附有选择性,一种吸附剂只对某种或几种吸附质发生化学吸附。
⑶离子交换吸附:
水处理中,吸附往往是由上述3种吸附综合作用的结果,但由于吸附质和吸附剂的不同以及其他因素的影响,可能某种吸附是主要的。
1.7.3吸附等温线
在温度一定的条件下,吸附容量随吸附质平衡浓度的增大而提高,吸附容量随平衡浓度而变化的曲线称为吸附等温线。
常见的吸附等温线有Ⅰ型和Ⅱ型两种类型。
Ⅰ型吸附等温线与朗格谬尔和弗兰德利希吸附等温式相对应,Ⅱ型吸附等温线与BET等温式相对应。
应理解这几个公式,并掌握公式中各参数的计算过程。
1.8.1离子交换的基本原理
水处理中主要采用离子交换树脂和磺化煤用于离子交换。
其中离子交换树脂应用广泛,种类多,而磺化煤为兼有强酸型和弱酸型交换基团的阳离子交换剂。
离子交换树脂按结构特征,分为:
凝胶型、大孔型和等孔型;
按树脂母体种类,分为:
苯乙烯系、酚醛系和丙
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