纯知识点总结-给水工程部分

13.3 离子交换软化除盐
(1) 离子交换中的基本概念 1）交联度 ： 树脂制造过程中加入的交联剂的比例，以7～10% 为宜。树脂交联度大， 则溶胀性小、含水率小、孔隙率小、湿真密度大。 2）溶胀性 ： 干树脂湿水后成为湿树脂，体积增大的现象。 3）湿真密度 ： 树脂溶胀之后质量与本身所占体积之比（不包括树脂颗粒之间空隙） 。 湿真密度与树脂层的反冲洗强度、膨胀率、混合床和双层床的树脂分层有关。 4）湿视密度 ： 树脂溶胀之后质量与其堆积占体积之比（包括树脂颗粒之间空隙） 。湿 视密度用于计算离子交换器所需装填湿树脂的数量。 5）全交换容量 ： 一定量的树脂所具有的可交换离子的总数量 ； 工作交换容量 ： 树脂 在给定条件下，实际可利用的交换能力。 (2) 离子交换、除盐方法汇总
水中离子假想组合 水中主要阳离子 水中主要阴离子 离子组成 Ca(HCO3)2 [Ca ]
2+
表13-4 [Na +K ]
+ +
[Mg ] [HCO3 ] Mg(HCO3)2 NaHCO3 KHCO3
－
2+
[SO42－] Na2SO4 K2SO4
[Cl－] NaCl KCl
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3）碱度 = 硬度，即 [HCO3－]=[Ca2++Mg2+]。
(3) 分质供水的水质情况 1) 供城镇居民生活用水部分水质标准要满足《生活饮用水卫生标准》GB5749-2006。 2) 供应工业用水部分水质标准，有可能比《生活饮用水卫生标准》要高或低，有可能 也相同，例如电子行业需要高纯水。
3
3) 再生水水质要满足《城市污水再生利用》系列标准。 (4) 区域给水系统：在一个较大地域范围内统一取用一个水质较好、供水量较大的水源， 跨越地域界限，向多个城镇、乡村统一供水的系统。 (5) 不同供水方式的相互组合
水中离子假想组合 水中主要阳离子 水中主要阴离子 离子组成 [Ca ] [HCO3－] Ca(HCO3)2 [SO42－] MgSO4 CaSO4 MgCl2
2+
表13-3 [Mg ] [Cl－] NaCl KCl
2+
[Na +K+]
+
硬度大于碱度的水用石灰—苏打软化法，其中石灰去除碳酸盐硬度，苏打去除非碳酸 盐硬度。只用石灰软化处理此类水的话，石灰无法软化水中的非碳酸盐硬度。 2）碱度 > 硬度，即 [HCO3－] >[Ca2++Mg2+]，这种类型水被为重碳酸盐型水。此时水中 的 Ca2+、Mg2+ 都呈重碳酸盐，没有非碳酸盐硬度存在。
离子交换、除盐方法特点汇总 离子交换方法 Na离子交换法 H离子交换法 Na—H离子 并联交换法 Na—H离子 串联交换法 弱酸树脂 特点 不产生酸性水，但无法去除碱度 除盐系统，以Na泄露为失效点 软化系统，以硬度泄露为失效点 系统比较紧凑，投资省 处理后出水呈酸性的可能性很大 串联系统安全可靠，处理后原水硬 度、碱度均有所降低 无法去除水中的非碳酸盐硬度 适用性 适用于原水碱度低，低压锅炉的给水处理系统 不单独使用，多与Na离子交换联合使用 适用于硬度高碱度大的情况 适用于原水硬度较高的场合 主要与水中的碳酸盐硬度起交换反应 表13-6
水中离子假想组合 水中主要阳离子 水中主要阴离子 离子组成 [Ca ] [HCO3 ] Ca(HCO3)2 Mg(HCO3)2 MgSO4
－ 2+
表13-2
2+
[Mg ] [SO4 ]
2－
[Na +K ] [Cl－] NaCl KCl Na2SO4 K2SO4
+
+
③ [Ca2++Mg2+]>[HCO3－]+[SO42－] ；
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12 城市给水处理工艺系统和水厂设计
12.1 给水处理工艺系统和构筑物选择 12.2 水厂设计
全国勘察设计 注册公用设备工程师执业资格考试 （给水排水）
重点知识点总结
1
第一部分 给水工程
2
1 给水系统总论
1.1 给水系统的组成和分类
1.1.1 给水系统分类
(1) 给水系统分类
地表水源给水系统 （江河、湖泊、水库、海洋） 按水源不同分类 按供水能量不同分类 给水 系统 按供水使用目的分类 地下水源给水系统 （浅层、深层地下水，泉水） 重力给水系统 压力给水系统 混合给水系统（重力 — 压力结合给水系统） 生活给水系统（包括工厂、企业非生产区的生活用水系统） 生产给水系统 消防给水系统 城市给水系统 按供水服务对象分类 按照水的使用方式分类 工业给水系统 复用给水系统 循环给水系统 直流给水系统 统一给水系统 按照给水系统供水方式分类 分压给水系统 分质给水系统 分区给水系统（串联分区、并联分区） 区域给水系统 图 1-1 给水系统分类 给水 排水 补水 排水 给水
不同供水方式的相互组合情形汇总表 给水系统 统一给水系统 分质给水系统 分压给水系统 分区给水系统 统一给水系统 —— —— —— —— 分质给水系统 不可以 —— —— —— 分压给水系统 不可以 可以 —— —— 表 1-2 分区给水系统 不可以 可以 可以 ——
1.1.2 给水系统的组成
见 M3 教材 P5 图 1-2，给水系统的组成部分，熟悉各个组成部分的功能。
用水设备 2 用水设备 1 处理设备
用水设备
处理设备
用水设备
(2) 给水系统按供水方式分类
给水系统按供水方式分类汇总表 给水系统 统一给水系统 分质给水系统 分压给水系统 分区给水系统 区域给水系统 水质 水压 输配水管网 相同 相同 同一套 不同 相同或不同 多套管网 相同或不同 不同 多套 相同或不同 相同或不同 多套 相同 相同或不同 — 表 1-1 特点 管网简单、造价低、应用广泛 水处理费减少，建设单独管网费用高 分系统供水，节省能量，长期运行费用低 利于管网建设，节约能量 统一取用同一水源，保证水质水量，集中管理
1.1.3 给水系统的选择及影响因素
给水系统的选用，要结合实际情况，经过多方案的经济技术比较，择优选用。
1.1.4 工业用水给水系统
(1) 该部分的重点是关于工业企业生产用水重复利用率的计算。 1）一个重点概念，厂区内管理构筑物的生活用水，或车间内卫生间或生活间的用水， 到底是属于生产用水还是生活用水？ ①生活给水系统 ； ②生产给水系 见 M3教材 P1，根据供水目的不同，给水系统分为 ： 统； ③消防给水系统。 见《节水型企业评价导则》GB/T7119-2006第3.5条， “企业生产的用水量包括主要生产 用水、辅助生产（包括机修、运输、空压站等）用水和附属生产（包括绿化、浴室、食堂、 厕所、保健站等）用水” 。所以辅助生产的生活用水部分，也是属于生产用水。 故区分工业企业用水属性时有以下原则 ： a. 工厂、企业内非生产区（管理构筑物等） 的生活、绿化等用水，属于生活给水 ； b. 工厂、企业内生产区（车间内卫生间或生活间的 用水等）的生活、绿化用水，属于生产用水（生产辅助用水） 。 参考2007-4-1题，其中的办公生活区的用水是不属于生产用水的，车间总用水中肯定包 括车间生活间、卫生间的用水，这部分水都算到了生产用水中。
水中离子假想组合 水中主要阳离子 水中主要阴离子 离子组成 [Ca ] [HCO3 ] Ca(HCO3)2
－ 2+
表13-1 [Na +K ] [SO4 ]
2－ + +
[Mg ] CaSO4 MgSO4
2+
[Cl－] Na2SO4 K2SO4 NaCl KCl
② [HCO3－]<[Ca2++Mg2+]<[HCO3－]+[SO42－]，且 [Ca2+] < [HCO3－] ；
给水系统组成汇总表 给水系统组成 取水构筑物 水处理构筑物 水泵站 输水管渠 管网 调节构筑物 是否必须设置 必须有，否则就没法取到水 水源水质很好时，可以不设置 水源水位标高满足要求时，可以重力 输配水，而不设泵站 必须有，否则就没法把水输送到管网 必须有，否则就没法把水分配到用户 不是必须有 给水系统组成部分类型 分地表水、地下水取水构筑物 但给水消毒设备必须有 一级泵站、二级泵站、增压泵站、调蓄泵站 分为原水输水管、清水输水管 分为枝状网、环状网 水塔、高位水池（清水池必须有） 表 1-3
(1) 水厂的排泥水系统 1）净水厂排泥水处理应包括沉淀池 ( 澄清池 ) 排泥水、气浮池浮渣和滤池反冲洗废水 等。 2）排泥水直接排出时，一般宜从调节池后排出，其主要优点有 ： ① 经调节后均匀排 出，对天然水体影响小，特别是排入小河沟 ； 均匀排出，由于排放流量小，影响不明显 ； ② 均匀排放所需排水管道小，如未经调节排出，瞬时流量大，容易造成壅水和沉积。 3）排泥水处理系统应尽可能靠近沉淀池，并尽可能位于水厂较低处。 4）净水厂排泥水处理系统的规模应按满足全年75%～95% 日数的完全处理要求确定。 5）当浓缩池上清液及脱水机滤液回用时，浓缩池上清液可流入排水池或直接回流到 净水工艺，但不得回流到排泥池 ； 脱水机滤液宜回流到浓缩池。 6）排泥水处理系统的排水池和排泥池宜采用分建，但当排泥水送往厂外处理，且不 考虑废水回用，或排泥水处理系统规模较小时，可采用合建。 7）排水池调节容积应分别按下列情况确定 ： ① 当排水池只调节滤池反冲洗废水时， 调节容积宜按大于滤池最大一次反冲洗水量确定 ； ② 当排水池除调节滤池反冲洗废水外， 还接纳和调节浓缩池上清液时，其容积还应包括接纳上清液所需调节容积。 8）排水池和排泥池合建的综合排泥池调节容积宜按滤池反冲洗水和沉淀池排泥水入 流条件及出流条件按调蓄方法计算确定。 (2) 水厂雨水排水设计重现期1～3年。 (3) 水厂各处理构筑物及连接管渠水头损失，参见 M3教材 P291表12-1、表12-2。 (4) 水厂生产构筑物的布置应符合下列要求 1）高程布置应充分利用原有地形条件，力求流程通畅、能耗降低、土方平衡。 2）在满足各构筑物和管线施工要求的前提下，水厂各构筑物应紧凑布置。寒冷地区 生产构筑物应尽量集中布置。 3）生产构筑物间连接管道的布置，宜水流顺直、避免迂回。
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13 水的软化与除盐
13.1 软化除盐概述 13.2 水的药剂软化
(1) 水中碱度、硬度的各种关系 ( 用中括号 [ ] 表示离子的当量浓度 ) 依据水中阴阳离子组合的顺序，分析水中硬度和碱度的情况 ： 水中阳离子组合顺序 ： Mn2+，Fe2+，Ca2+，Mg2+，Na+，K+ 水中阴离子组合顺序 ： PO42－，HCO3－，CO32－，OH－，SO42－，NO3－，Cl－ 1）碱度 < 硬度，有几种情形 ： ① [HCO3－]<[Ca2++Mg2+]<[HCO3－]+[SO42－]，且 [Ca2+]>[HCO3－]，即钙硬度大于碳酸盐 硬度，碳酸盐硬度只有 Ca(HCO3)2，没有 Mg(HCO3)2 ；
强酸H交换器要设在强碱OH交换器之前，且强酸H交换器以泄Na+为终点，原因： 1）强酸交换器出水中的CO2用物理法去除，可降低后续强碱交换器的负荷 强酸—脱气— 2）强酸交换器先去除Ca2+、Mg2+等阳离子，避免在后边强碱交换器中生成沉淀 强碱除盐系统 3）强酸交换器比强碱交换器更有抵抗有机污染的能力 4）强酸交换器的出水呈酸性，有利于强碱树脂吸附HSiO3— 强酸—脱气— 弱碱—强碱系统 混合床除盐系统 运行费用较低 出水纯度高，再生时阴、阳离子树 脂不能完全分层 弱碱、强碱树脂串联再生，再生液先经过强碱 树脂，再经过弱碱树脂 制备高纯水时采用
水中离子假想组合 水中主要阳离子 水中主要阴离子 离子组成 Ca(HCO3)2 [Ca ] [HCO3－] Mg(HCO3)2
2+
表13-5 [Na +K ] [SO42－] Na2SO4 K2SO4 [Cl－] NaCl KCl
+ +
[Mg ]
2+
(2) 石灰软化适合于碳酸盐硬度高， 非碳酸盐硬度低， 且不需深度软化的场合。 对于碱度 大于等于硬度的水， 直接投加石灰软化即可。 石灰软化去除碳酸盐硬度的同时， 还可同时去 除水中的部分铁、 硅和有机物。 (3) 石灰软化可使水中的阴、阳离子，水中含盐量均有所降低。