重点：给水工程复习资料

给水工程概论【水源水质】：㈠原水杂质:⑴原水杂质来源:①自然过程：[地层矿物质溶解、水中微生物繁殖、水流冲刷、泥沙、腐殖质］②人为因素：［工业废水、农业污水、生活污水］⑵原水杂质分类：①悬浮物[1um-—1mm］；②胶体［10nm-—100nm]；③溶解物［0。

1nm--1nm］；⒈悬浮物与胶体杂质:-—悬浮物尺寸较大、易于在水中下沉或上浮。

——胶体颗粒尺寸较小、在水中长期静止难以下沉.-—水中胶体：粘土、细菌、病毒、腐殖质、蛋白质、有极高分子物质。

—-天然水中胶体一般带负电荷。

注：①使水中产生浑浊现象的根源:悬浮物和胶体。

②饮用水处理的主要去除对象：悬浮物和胶体.【水质标准】:水质标准:即用水对象所要求的各项水质参数应达到的指标和限制.※生活饮用水水质标准:⑴感性性状和一般化学指标：注:①色度：不超过15度，并不得呈现异色。

②浑浊度：不超过3，特殊情况不超过5度。

③臭和味:不得有异臭、异味。

注:浊度即1L蒸馏水中含有1mg白陶土或高岭土。

⑵毒理学指标：※⑶细菌学指标:注:①细菌总数：≤100个/mL;②总大肠菌数：≤3个/L；③游离余氯：在与水接触30min后应不低于0。

3mg/L;⑷放射性指标：※【给水处理方法】:⑴澄清和消毒:-—生活饮用水［地表水］常用处理工艺：澄清和消毒。

-—澄清工艺包括:混凝、沉淀、过滤。

—-处理主要对象：水中悬浮物和胶体杂质。

——消毒：灭活水中致病微生物;通常在过滤之后.--主要消毒方法:投加消毒剂杀灭致病微生物.——生活饮用水常规处理工艺:-—即：“混凝—沉淀—过滤-消毒”.⑵除臭、除味:—-有机物臭味:活性炭吸附/氧化法去除.——溶解性气体：曝气法去除.⑶除铁、除氯:-—常用方法:自然氧化法、接触氧化法.⑷软化：—-处理对象:主要是水中钙、镁离子—-软化方法：离子交换法、药剂软化法。

⑸淡化、除盐：—-除盐：制取纯水及高纯水的处理过程.--淡化和除盐主要方法：蒸馏法、离子交换法、电渗析法、反渗透法。

⑹水的冷却：——水作为冷却介质：水热容大——吸收和传递热量的良好介质。

—-水的冷却一般采用：冷却塔。

⑺生活饮用水预处理和深度处理：—-饮用水主要处理对象:水中悬浮物、胶体、致病微生物。

——常规处理工艺：混凝、沉淀、过滤、消毒.--预处理和深度处理主要对象:水中有机污染物-—饮用水处理厂——预处理方法：活性炭法吸附法、臭氧氧化法、生物氧化法、——深度处理主要:粒状活性炭吸附法、生物活性碳法、—-深度处理法基本作用原理：［吸附-氧化—生物降解—膜滤]即：或者利用吸附剂的吸附能力去除水中有机物；或者利用氧化剂的强氧化能力分解有机物；或者利用生物氧化法降解有机物；或者利用膜滤法去除大分子有机物。

【混凝机理】：--混凝：水中胶体粒子以及微小悬浮物聚集过程.或：向水中投加药剂（混凝剂）使水中粒径微小的悬浮物和胶体离子凝结成较大的絮凝体（矾花）.—-凝聚：水中胶体脱稳--胶体失去稳定性的过程.—-絮凝:脱稳胶体相互聚集.——混凝：凝聚和絮凝。

※㈠水中胶体稳定性:—-胶体稳定性:指胶体粒子在水中长期保持分散悬浮状态的特性.-—胶体稳定性：动力学稳定+聚集稳定。

①动力学稳定：指颗粒布朗运动对抗重力影响的能力.［颗粒愈小,动力学稳定性愈高］聚集稳定性:指胶体粒子之间不能相互聚集的特性。

[粒子表面同性电荷斥力作用] ——胶体稳定性：关键—-聚集稳定性.㈠混凝机理:——混凝剂对水中胶体粒子混凝作用有三种：电性中和、吸附架桥、卷扫作用——混凝作用取决于：混凝剂种类、投加量、胶体粒子性质、水的PH值.⑴电性中和：——根据DLVO理论：要使胶体粒子通过布朗运动相撞聚集,必须降低或消除排斥能峰.——吸收势能与胶粒电荷无关，主要取决于构成胶粒的物理性质、尺寸和密度。

-—降低排斥能峰的办法即：降低或消除胶粒的ζ电位［即在水中投加电解质］.【水中负电荷胶粒-投入的电解质--混凝剂为正电荷离子或聚合离子；若正电荷离子是简单离子—Na＋、Ca＋、Al＋--作用是压缩胶体双电层；排斥能峰Emax=0时，胶粒发生聚集作用，ζk电位：临界电位；水中铝岩投量过多，水中负电荷胶体变为正电荷胶体；】-—“吸附-电性中和作用"⑵吸附架桥:—-吸附作用：带异性电荷、不带电、同性电荷。

【混凝剂和助凝剂】——饮用水混凝剂基本要求:混凝效果好、对人体无害、使用方便、货源充足。

-—水处理使用的无机混凝剂主要是:铁盐、铝盐及混合物。

--常用的无机混凝剂：硫酸铝、聚合铝、三氯化铁-硫酸亚铁、聚合铁.[硫酸铝］：——采用固态硫酸铝:运输方便——缺点:水温低，硫酸铝水解困难，形成的絮凝体松散，效果不好。

［聚合铝］：——包括：聚合氯化铝(PAC)和聚合硫酸铝（PAS）。

——聚合氯化铝能形成聚合阳离子，起电性中和、吸附架桥作用.-—优点：投加量少于硫酸铝;对水的PH值变化适应性强；聚合氯化铝投入水中其产物的成分确定;—-碱化度:主要决定羟基OH和铝AL的摩尔数之比。

即:B=错误!×100％--一般铝盐（硫酸铝、氯化铝）投入水中进行水解聚合反应，其产物受水PH值及铝盐浓度影响。

[三氯化铁]:--三氯化铁：FeCl3H2O-—水合铁离子水解、聚合反应。

—-优点：三价铁适用的ph值范围较宽;形成的絮凝体比铝盐絮凝体密实；处理低温水或低浊水效果优于硫酸铝；—-缺点：三氯化铁腐蚀性较强，且固体产品易吸水潮解，不宜保管。

※——聚合效果：聚合氯化铝>三氯化铁>硫酸铝【助凝剂】-—通常是高分子物质：作用是为了改善絮凝体结构,促使絮粒密实——作用机理：高分子物质吸附架桥。

【混凝动力学】：-—要是杂质颗粒或杂质与混凝剂之间发生絮凝，其必要条件是：使颗粒之间相互碰撞. -—推动水中颗粒相互碰撞的动力来自:①颗粒在水中的布朗运动——［异向絮凝：由布朗运动造成的颗粒碰撞絮凝聚集］水力或机械搅拌造成的流体运动-—［同向絮凝:由流体运动造成的颗粒碰撞聚集]⑴异向絮凝：—-颗粒絮凝速率取决于碰撞速率，即颗粒碰撞速率：Np=8πdD b·n2-—Np:异向絮凝碰撞速率,即：1/cm3。

S;—-d:颗粒直径;—-Db：布朗运动系数;-—n:颗粒数量浓度；⑵同向絮凝：-—速度梯度:相邻两层水流的速度差与两层间的距离之比。

①机械搅拌:即：G=-—μ：水动力粘度—pa。

S；--p:单位流体所消耗的功率—w/m3；——G：速度梯度；②水力絮凝：PV=pgGh；V=QT；G=——V：水流体积；—-g：重力加速度；——h：水头损失;——ν：水的运动粘度;-—T：水流在混凝设备停留时间；※⑶混凝控制指标：—-混凝过程：混合+絮凝；［混合阶段]：剧烈搅拌水流——使药剂快速均匀分散于水中利于混凝剂快速水解、聚合、颗粒脱稳；①混合要快速剧烈:10—30s 最多2min；②搅拌强度：速度梯度G=700—1000s～1；③混合絮凝-—异向絮凝；[絮凝阶段］:主要依靠机械或水力搅拌促使颗粒碰撞凝聚；①絮凝—-同向絮凝；②同向絮凝效果：与G值、絮凝时间T有关；s~1；③速度梯度:G=20—70④TN--整个絮凝时间内单位体积流体颗粒碰撞次数;平均GT=1×10～4-1×10～5；※⑷影响混凝效果主要因素：⒈水温影响：①无机盐混凝剂水解是吸热反应，低温水混凝剂水解困难，尤其是硫酸铝；②低温水粘度大，水中杂质颗粒布朗运动强度减弱，碰撞机会减少,不利于颗粒脱稳凝聚；水粘度大，水流剪力增大,影响絮凝体成长；③水温低，导致胶体颗粒水化作用增强，妨碍胶体凝聚；④水温与水PH有关。

水温低时,其PH提高，则混凝最佳PH值也提高；※注：提高低温水混凝效果的方法：增加混凝剂投加量+投加高分子助凝剂.—-常用的助凝剂：活化硅酸。

⒉水的ph值和碱度影响：①去除浊度：最佳ph值=6.5-7。

5[絮凝作用主要是氢氧化铝聚合物-吸附架桥；羟基配合物-电性中和];②去除色度:ph值=4。

5-5。

5;-—混凝剂为三价铁：适用的ph值范围较宽［去除浊度:ph=6.0—8。

4；去除色度:ph=3.5—5。

0］;——混凝剂为硫酸亚铁：通常用氯化法；--聚合氯化铝：对水的ph值变化范围适应性较强；※石灰投量估算：即：每投加1mmol/L Al2（SO4)3需石灰3mmol/L CaO.即：［CaO］=3［a］—[x]+[δ][CaO］——纯石灰CaO投量：mmol/L;[a]——混凝剂投量:mmol/L;［x］——原水碱度：mmol/L CaO；［δ］--保证反应顺利进行的剩余碱度：取0.25—0。

5mmol/L(CaO）；典型例题：某地表水源总碱度为0.2mmol/L。

市售精制硫酸铝（含Al2O3约16％）投量28mmol/L。

试估算石灰(纯度为50％）投量为多少mg/L.解：投药量折合Al2O3为：28mmol/L×16％=4。

48mg/LAl2O3分子量为102，故投药量相当于：4。

48/102=0。

044mmol/L。

剩余碱度取0。

37mmol/L，则：[CaO］=3×0.044—0。

2+0。

37=0.3mmol/L。

CaO分子量为56,则市售石灰投量为：0。

3×56/0.5=33mg/L3、水中悬浮物浓度影响:—-为提高低浊度原水混凝效果，采取措施：①投加铝盐或铁盐时，投加高分子助凝剂。

②投加矿物颗粒以增加混凝剂水解产物的凝结中心，提高颗粒碰撞速率，增加絮凝体密度。

③采用直接过滤法。

④聚合氯化铝作为处理高浓度浊度水效果好.-—投加高分子助凝剂；吸附架桥+电性中和；⑴混合设备：——混合设备基本要求：①药剂与水混合必须快速剧烈、混合均匀；③保证充分混合条件，水头损失不易太大；②混合时间不超过2min;--主要混合设备：水泵混合、管式混合、机械混合；1）水泵混合:——药剂投加在取水泵房吸水管、吸水喇叭口处——利用水泵叶轮高速旋转以达到快速混合目的；—-当取水泵房距水厂处理构筑物较远时,不宜采用水泵混合;--水泵混合：通常用于取水泵房靠近水厂处理构筑物，两者间距不宜大于150m。

2)管式混合：即:将药剂直接投入水泵压水管以借助管中流速进行混合。

——管中流速不宜小于1 m/s;投药点管内水头损失不小于0。

3-0。

4m。

3)机械混合池:——混合时间：10—30s，最大不超过2min；——优点：混合效果好,不受水量变化影响；——应避免水流同步旋转而降低混合效果；⑵絮凝设备：—-絮凝设备：水力搅拌式、机械搅拌式；1）隔板絮凝池：-—为避免絮凝体破碎，管道流速及水流转弯处流速应沿程减小；G值也沿程减小；——优点：构造简单，管理方便；缺点：流量变化大者，絮凝效果不稳定,絮凝时间较长；—-※隔板絮凝池主要设计参数：①廊道流速：起端：0.5-0。