【正文】 由于水中表面活性物質(zhì)含量多，σ 水氣 小，直接氣浮效果差。 潔凈水中： ?氣泡常達(dá)不到氣浮要求的細(xì)小分散度 ?潔凈水表面張力大，氣泡有自動(dòng)降低自由能的傾向，即氣泡合并。見圖 13－ 5 對于有機(jī)污染物含量不多的廢水在進(jìn)行氣浮時(shí)，氣泡的穩(wěn)定性可能成為重要的影響因素。 →乳化油穩(wěn)定體系 帶電的穩(wěn)定體系是不利于氣浮的，應(yīng) → 脫穩(wěn)、破乳→ 投加混凝劑→壓縮雙電層 混凝劑包括：硫酸鋁、聚合氯化鋁、三氯化鐵等 第 2 節(jié) 氣浮分類與工藝過程 一、氣浮 分類 1． 電解氣浮法： 直流電的電解作用下，正極產(chǎn)生氫氣，負(fù)極產(chǎn)生氧氣，微氣泡。 有豎流式和平流式裝置。 葉輪氣浮法：適用于處理水量不大 ,污染物濃度高的廢水。 但若溶解空氣多， 需加大溶氣罐壓力 ▲ 回流加壓溶氣法：適用于 SS 高的原水，但氣浮池容積大。形式多樣，一般采用填充式。 3）氣浮池 平流式，豎流式――圖 13－ 27 和圖 13－ 28。 無資料時(shí)，可選取 － 。 對受污染水體的凈化：對水體產(chǎn)生曝氣，減輕嗅味與色度。 二、快濾池及其機(jī)理 條件： 濾速大于 10 m/h 必須先投加混凝劑 作用 ：去除濁度，濁度 5 度，同時(shí)可去除一部分細(xì)菌、病毒 機(jī)理： 表層細(xì)砂層粒徑為 ，濾料孔隙率為 80um，但進(jìn)入濾池的顆粒尺寸大部分小于 30um，但仍能被 去除。 應(yīng)用： ? 給水處理 原水 － 混 凝沉淀 /澄清 － 過濾 原水 － 微絮凝 － 過濾（微絮凝過濾） 原水 － 加藥 － 過濾（接觸過濾） ? 廢水處理 原水 － 生物處理 － 過濾 第 2 節(jié) 快濾池 一、快濾池分類 普通快濾池 虹吸濾池 重力濾池 壓力濾池 移動(dòng)罩沖洗濾池 34 二、普通快濾池的構(gòu)造 組成：集水渠 洗砂排水渠 濾料層 承托層 配水系統(tǒng) 管廊：渾水進(jìn)水管 清水出水管 初濾水 沖洗來水 沖洗排水 四大閥門（至少） 過濾過程：最大過濾水頭損失 － 2m 工作周期 ：過濾開始－沖洗結(jié)束＝ 12－ 24h 三、過濾方式 1．變水頭等速過濾 隨著過濾進(jìn)行，濾層孔隙率減少，水頭損失的增加，濾池內(nèi)水位自動(dòng)上升，自由進(jìn)流，以保持過濾速度不變。 ――移動(dòng)罩濾池 多格濾池進(jìn)水渠連通，各池的水位和總水頭損失相等，但濾速 v 不等，主要是因?yàn)榻匚哿坎煌? 四、濾層內(nèi)雜質(zhì)分布規(guī)律 濾料表層孔隙率較小。 1） 上向流 當(dāng)流速太大時(shí)，表面應(yīng)加格網(wǎng)或格柵。 3）雙層或多層濾料 第 3 節(jié) 濾料與承托層 無煙煤 石英砂 無煙煤 石英砂 重質(zhì)礦石 36 一、濾料 1．種類 石英砂、無煙煤、大理石、石榴石、白云石 聚苯乙烯發(fā)泡塑料 纖維球?yàn)V料 2．粒狀濾料的粒徑與級配 粒徑：假想球面直徑 級配曲線：各種粒徑的顆粒所占重量比例的累積曲線。 ? 濾料篩選方法 可以按要求設(shè)計(jì) d10和 d80 3．濾料層規(guī)格 材質(zhì)、粒徑和厚度 粒徑：小，比表面積大，有利于礬花的吸附但易堵塞 厚度：礬花穿透深度＋保護(hù)厚度 穿透深度與粒徑、濾速及水的混凝效果有關(guān) （大） （大）（高） （差） 類 別 濾料組成 濾速 (m/h) 強(qiáng)制濾速(m/h) 粒徑 (mm) 不均勻系數(shù)K80 厚度 (mm) 單層石英砂濾料 dmax＝ dmin＝ 700 810 1014 雙層濾料 無煙煤 dmax＝ 300400 1014 1418 37 dmin＝ 石英砂 dmax＝ dmin＝ 400 三層濾料 無煙煤 dmax＝ dmin＝ 石英砂 dmax＝ dmin＝ 重質(zhì)礦石 dmax＝ dmin＝ 1. 7 1. 5 450 230 70 1820 2025 二、承托層 作用：阻擋濾料進(jìn)入配水系統(tǒng) 均勻配水（反沖洗時(shí)） 主要配合大阻力配水系統(tǒng)而使用。 造價(jià)低，孔口不易堵，配水均勻性好，強(qiáng)度高，耐腐蝕 但尼龍網(wǎng)接縫應(yīng)接好，有時(shí)可鋪一層卵石。 39 復(fù)合氣水反沖洗濾磚： 可單獨(dú) 用于水反沖，也可用于氣水反沖洗。 濾頭： 短柄濾頭用于單獨(dú)水沖洗濾池，長柄濾頭用于氣水反沖洗濾池。一般可用 ABS 工程塑料制成。鋼筋混凝土或陶瓷制成。 2．小阻力配水系統(tǒng) 減少配水系統(tǒng)阻抗 S1?增大配水空間 ?配水系統(tǒng)流速降低 ?使孔眼處的壓力接近 ?相應(yīng)降低 S2，增加開孔比%。 K80愈大， 顆粒愈不均勻，孔隙率下降，含污能力降低，反沖洗強(qiáng)度不好確定。 2） 雙向流 蘇聯(lián)發(fā)明的。下部濾層的截污能力還未得到充分發(fā)揮，由于水頭損失的提高，過濾就得停止，導(dǎo)致濾料層截污能力低。 35 每座濾池的濾速是階梯性的下降，但在每一階梯段還是等速過濾，濾池內(nèi)的水位有一定程度上升，待某一個(gè)濾池反沖洗重新投入運(yùn)行時(shí)后，其它濾池的濾速下降一級，相應(yīng)地濾池組的水位也突然下降一些。可以直線關(guān)系來表示。主要有兩個(gè)過程：遷移和粘附 遷移 是顆粒脫離流線接近濾料的過程，主要由以下作用力引起： 攔截、 沉淀 慣性 擴(kuò)散 水動(dòng)力（非球形顆粒在速度梯度作用下發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)） 對于這幾種力的大小，目前只能定性描述。 機(jī)理：微生物吞食細(xì)菌 微生物分泌出起凝聚作用的酶 藻類產(chǎn)生氧氣，起氧化作用。 染色廢水等 毛紡工業(yè)洗毛廢水――羊毛脂及洗滌劑 濃縮污泥（效果比沉淀法高） 給水 ： 高含藻水源的凈化：武漢東湖水廠，氣浮替代沉淀，藻類去除率達(dá) 80％以上。 重要參數(shù)：氣固比 a 采用質(zhì)量比時(shí)， A＝ Cs (f P1) R /1000 S=QSa Cs：一定溫度下，一個(gè)大氣壓時(shí)的空氣溶解度， mg/L。 KT：溶解常數(shù)，與溫度有關(guān) 實(shí)際氣浮操作中，空氣量應(yīng)適當(dāng)，氣水比： 1－ 5％，氣固比（重量比）： － 1％。 加壓泵壓力應(yīng)適當(dāng)，過高：溶解到水中的空氣增加，經(jīng)減壓后釋放的空氣多，會(huì)促進(jìn)微氣泡的聚集，不利氣?。惶停涸黾尤軞馑?，氣浮池容積增加。 根據(jù)氣泡析出時(shí)所處的壓力不同，分為：溶氣真空氣浮和加壓溶氣氣浮 二、 加壓溶氣氣浮 特點(diǎn)：水中空氣的溶解度大，能提供足夠的微氣泡 氣泡粒徑?。?20～ 100um）、均勻， 設(shè)備流程簡單 1．氣浮工藝 ▲ 全溶氣法： 電耗高，但氣浮池容積小。簡單易行，但容易堵塞，氣浮效果不高。具有多種作用：除BOD、氧化、脫色等，去除污染物范圍廣，污泥量少，占地少。 但表面活性物質(zhì)過多太多 → σ 水氣 降低，同時(shí) → 此時(shí)，盡管氣泡穩(wěn)定， 污染粒子嚴(yán)重 乳化 但顆粒－氣泡附著不好 如何控制最佳的投加量？ 影響三個(gè)因素：穩(wěn)定性、表面張力、乳化效果 四、乳化現(xiàn)象與脫乳 疏水性顆粒易氣浮，但多數(shù)情況下并不好，主要是由于乳化現(xiàn)象。 ?缺乏表面活性物質(zhì)的保護(hù)，氣泡易破滅，不穩(wěn)定。 三、氣泡的穩(wěn)定性 氣浮中要求氣泡具有一定的分散度和穩(wěn)定性。 界面能 W =σ S S：界面面積； σ：界面張力 附著前 W1 =σ 水氣 +σ 水粒 （假設(shè) S 為 1） 附著后 W2=σ 氣粒 界面能的減少△Ｗ =σ 水氣 +σ 水粒 － σ 氣粒 又圖 13－ 4， σ 水粒 =σ 氣粒 +σ 水氣 COS(180?θ ) 所以 : △Ｗ =σ 水氣 (1COSθ ) 按照熱力學(xué)理論 , 懸浮物與氣泡附著的條件：△Ｗ 0 △Ｗ越大，推動(dòng)力越大，越易氣浮。 三相間的吸附界面構(gòu)成的交界線稱為潤濕周邊。 四、懸浮澄清池 強(qiáng)制出水管出水 20－ 30％，來保持 池內(nèi)泥渣濃度一定。 ?（混合） ?澄清 常用于給水處理 需保持礬花一定濃度，通過排泥控制沉 降比在 20－ 30％。 四、斜板（管）沉淀池 1．原理 沉淀效率＝ ui/Q/A 在原體積不變時(shí)，較少 H，加大 A，可以提高沉淀效率或提高 Q ?淺層理論 1904 年 Hazen 提出 1945 年 Camp 認(rèn)為池淺為好 1955 年 多層沉淀池產(chǎn)生（ Fr 和 Re 可以同時(shí)滿足） 1959 年 日本開始應(yīng)用斜板 1972 年中國漢陽正式應(yīng)用 斷面形狀：圓形、矩形、方形、多邊形 除園性以外，其余斷面均可同相鄰斷面共用一條邊。 22 二、豎流式沉淀池 水流上升速度 v 顆粒沉速 v，下沉 ?v, 沉不下來 根據(jù)沉淀實(shí)驗(yàn)得 u0u 設(shè) ； v 設(shè) ≤u 設(shè) 沉淀去除率＝ 1－ p0 無沉淀資料時(shí)，對于生活污水， v 設(shè) ＝ 3 m/h, T 設(shè) ＝ 1 – h 由 v 設(shè) → A=Q/v 設(shè) 注意： A的算法 →直徑 ? 由 T 設(shè) → H＝ v 設(shè) T 設(shè) ?/H3，使水流接近豎流， ?10m 注意：中心管的流速不宜太大， 30mm/s 適用于小水深，池深大，但沉淀效果較差 排泥方便，占地小。 bc 的斜率代表 1－ 1 界面的等速沉降 Cc 為臨界點(diǎn) 最后壓實(shí)高度為 H? ? 沉降過程曲線的相似性，與水深無關(guān)（當(dāng)原水顆粒濃度一樣時(shí)）。 二、沉淀實(shí)驗(yàn) 沉淀柱高度＝實(shí)際沉淀池深度 1）在時(shí)間 ti，不同深度測 Ci 2) 計(jì)算各深度處的 顆粒去除百分率 p＝ (C0Ci)/C0 *100% 3）繪制去除百分率等值線 4）計(jì)算顆粒去除率 方法 1：按自由沉淀來類推（參考圖 16－ 9） 方法 2：中部取樣法 P＝（ C0C） /C0*100% C： h/2 處的濃度 三、沉淀效率、表面負(fù)荷和停留時(shí)間之間的關(guān)系 要求一定的去除率 設(shè)計(jì)停留時(shí)間和表面負(fù)荷 假定不同的水力停留時(shí)間 t計(jì)算總?cè)コ? P 得出相應(yīng)的表面負(fù)荷 q ...)(/)(/ 340 02230 012 ?????? ppu thppu thpP 19 繪制三者之間的關(guān)系曲線 注意：曲線與水深有關(guān)。當(dāng)容積一定時(shí)，增加 A，可以降低水深――“淺層理論”。 (Hazen 理論 ,1904 年） ???? 000/1)01( p ii dpuupP 18 但實(shí)際沉淀池是偏離理想沉淀池。 二、顆粒沉淀實(shí)驗(yàn) 1. 在 ti時(shí)，從底部取樣，測定 Ci 2. 計(jì)算 ti? ui = h/ti Ci ? pi = Ci/C0 pi：沉速小于 ui的顆粒占全部顆粒的比重 3. p－ u 曲線（顆粒粒度分布曲線） 在 t0 時(shí)， u?u0 的顆粒全部去除 uu0 的顆粒部分去除