【正文】 3等。其成分取決于羥基與鋁的摩爾數(shù)之 比，通常稱之為堿化度 B，按下式計(jì)算： （ 21） ，目前常用的是聚合硫酸鐵，它的混凝效果優(yōu)于三氯化鐵，它的腐蝕性遠(yuǎn)比三氯化鐵小。 混凝劑的分類： 目前混凝劑的種類有不少于 200－ 300種，分為無(wú)機(jī)與有機(jī)兩大系列，見下頁(yè)表。 pH3 簡(jiǎn)單的水合鋁離子起壓縮雙電層作用； pH=4~5 多核羥基絡(luò)合物起吸附電性中和； pH= 氫氧化鋁起吸附架橋。所需混凝劑量與原水雜質(zhì)含量成反比，即當(dāng)原水膠體含量少時(shí)，所需混凝劑多，反之亦然。指膠核表面直接吸附帶異號(hào)電荷的聚合離子、高分子物質(zhì)、膠粒等，來(lái)降低 ?電位。 滑動(dòng)面負(fù)離子原有正離子投加的正離子（1）距離 距離（2）滑動(dòng)面電位ΦΦ（）δδⅠⅡⅢⅠδΦ（）電位Φ滑動(dòng)面距離ⅡⅢδδ（3）圖 64 壓縮雙 電層和吸附電 中和作用 壓縮雙電層機(jī)理適用于叔采－哈代法則，即：凝聚能力 ?離子價(jià)數(shù) 6。各種產(chǎn)物的比例多少與水解條件（水溫、 pH、鋁鹽投加量）有關(guān)，見下頁(yè)圖 63 2 468 10 12204060801001,3PHA1(Ⅲ)（％）A1(Ⅲ)（％）PH1008060402012108642(3xy)+x y圖 6 3 在不 同 PH 值下，鋁離子水解產(chǎn)物[ AL（O H） ] 的相對(duì)含量（曲線旁數(shù)字分別表示 x 和 y ）(1) 鋁 mol / L ； （2 ）鋁總濃度為105mol/L , 水溫25 ℃ 混凝機(jī)理 盡管水處理中的混凝現(xiàn)象比較復(fù)雜，不同類混凝 及不同的水質(zhì)條件下，作用機(jī)理有所不同，但當(dāng)前比 較一致的看法是混凝劑對(duì)水中膠體粒子的 混凝作用有 三種：電性中和、吸附架橋和卷掃作用。因此，對(duì) 于親水性膠體而言，水化作用是 膠體聚集穩(wěn)定性的主 要原因， ?電位的影響遠(yuǎn)小于水化膜的影響。 1）排斥勢(shì)能： ER－ 1/d2 2）吸引勢(shì)能： EA－ 1/d6（有些認(rèn)為是 1/d2或 1/d3） 由此可畫出膠體顆粒的相互作用勢(shì)能與距離之間的關(guān) 系，見下頁(yè)圖 62。也決定親水膠體的水化膜的阻礙，當(dāng)ξ電位降低，水化膜減薄及至消失 。 (見下頁(yè)圖 61) 膠體由膠核、密實(shí)層及擴(kuò)散層所組成，故稱為雙電層結(jié)構(gòu)。膠體粒子的布朗運(yùn)動(dòng)足以抵抗重力影響， 故而長(zhǎng)懸，稱動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定。 ? 混凝三要素： ? ①水中膠體顆粒的性質(zhì)； ? ②混凝劑在水中的水解形式； ? ③膠體與混凝劑的相互作用。 26混合和絮凝設(shè)備 167。 22混凝劑和助凝劑 ?167。 用示蹤劑畫圖說(shuō)明各反應(yīng)器出口的濃度分布。 經(jīng)計(jì)算知 011nnC ()C k t? ?T n t?020 01 2 0 9210 01 9 91 0 922 9 9 19 8 107 6nC. , n , k .C. ( ) , t . m i n,.tT . . . m i n? ? ????? ? ?8 6 2 5n , T . m in m in??（ PF） 理想型 PF反應(yīng)器內(nèi)的物料僅以相同的流速平行流動(dòng)，而無(wú)擴(kuò)散作用，經(jīng)分析推導(dǎo)可得出前述 CMB完全相同的公式： （ 111） 一般概念 PF型和 CSTR型反應(yīng)器是兩種極端的、假想的流型。求細(xì)菌被滅活 99%時(shí)所需時(shí)間 為多少？ 2r ( C ) k Cii??1 1 12 0c i dC it ( )c k C Co ikC i?? ? ???9 9 0 0 11 1 0 0 150 9 2Co Ci% Ci . CoCoCi . Cot ln ln m ink Co . Co?? ? ?? ? ? ? ? ? 完全混合連續(xù)式反應(yīng)器（ CSTR） 連續(xù)流入、攪拌、連續(xù)流出，部分進(jìn)料停留時(shí)間為零，部分則為無(wú)窮大。紊流擴(kuò)散通量可寫成類似 于分子擴(kuò)散通量式； (13) 式中： DC——稱紊流擴(kuò)散系數(shù)， 其它同（ 12）式 。傳遞速度與流速相等，方向與水流方向一致。 物料衡算方程 在反應(yīng)器內(nèi) ,某物質(zhì)無(wú)論發(fā)生何種變化 ,都必須遵守質(zhì)量守恒定律。 13給水處理方法概述 1）去除顆粒物 方法有：混凝、沉淀、澄清、氣浮、過(guò)濾、篩濾（格柵、篩網(wǎng)、微濾機(jī)、濾網(wǎng)濾芯過(guò)濾器等）、膜分離（微濾、超濾）、沉砂（粗大顆粒的沉淀）、離心分離（旋流沉砂）等 2）去除、調(diào)整水中溶解（無(wú)機(jī)）離子、溶解氣體的處理方法 處理方法有：石灰軟化、離子交換、地下水除鐵除錳、氧化還原、化學(xué)沉淀、膜分離（反滲透、納濾、電滲析、濃差滲析等方法）、水質(zhì)穩(wěn)定（水中溶解離子的平衡，防止結(jié)垢和腐蝕等，詳見本書第五章）、除氟（高氟水的飲用水除氟）、氟化（低氟水的飲用水加氟）、吹脫（去除游離二氧化碳、硫化氫等）、曝氣（充氧）、除氣（鍋爐水除氧等）等 3）去除有機(jī)物的處理方法 方法有：粉狀炭吸附、原水曝氣、生物預(yù)處理、臭氧預(yù)氧化、高錳酸鉀預(yù)氧化、過(guò)氧化氫預(yù)氧化、預(yù)氯化、臭氧氧化、活性炭吸附、生物活性炭、膜分離、大孔樹脂吸附（用于工業(yè)純水、高純水制備中有機(jī)物的去除）等 4）消毒方法 方法有：氯消毒、二氧化氯消毒、臭氧消毒、紫外線消毒、電化學(xué)消毒、加熱消毒等 5）冷卻方法 1）飲用水常規(guī)處理工藝 2）在飲用水常規(guī)處理工藝的基礎(chǔ)上，增加預(yù)處理和（或） 深度處理的飲用水處理工藝 3）其他特殊處理工藝 167。 （ 指標(biāo)分類） 1) 感官性狀指標(biāo)（物理指標(biāo)） 濁度 、懸浮物 、臭和味 2) 化學(xué)指標(biāo) a 雜質(zhì)或污染物質(zhì)的單項(xiàng)指標(biāo) b 無(wú)機(jī)特性的綜合指標(biāo) c 有機(jī)污染物的綜合指標(biāo) 指對(duì)人體有害的物質(zhì)，包括眾所多無(wú)機(jī)物、重金屬及微量有機(jī)污染物， P239。 （ 8）增加了糞性大腸菌群的項(xiàng)目。 （ 1）飲用水水質(zhì)項(xiàng)目大為增加，從原 35項(xiàng)增加到 96項(xiàng) （ 2）把檢測(cè)項(xiàng)目分為常規(guī)檢測(cè)項(xiàng)目（ 34項(xiàng)）和非常規(guī)檢 測(cè)項(xiàng)目（ 62項(xiàng)） （ 3）提高了對(duì)濁度的要求 （ 4）在飲用水常規(guī)檢測(cè)項(xiàng)目中增加了耗氧量（高錳酸鹽 指數(shù)）：耗氧量（以 O2計(jì)）不超過(guò) 3mg/L，特殊情 況下不超過(guò) 5mg/L。 12水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn) 定義：水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)是用戶對(duì)象所要求的各項(xiàng)水質(zhì)參 數(shù)應(yīng)達(dá)到的指標(biāo)和限值。 ： 流動(dòng)性小，濁度低、藻類多、含鹽量高（淡水湖、微咸水湖和咸水湖 3類） ： 含鹽量高，各種成分的比例基本一定，氯化物占 89%左右，淡化后方可飲用。 有機(jī)物會(huì)產(chǎn)生色、臭、味及毒性，主要來(lái)自污染，是目前研究的重點(diǎn)對(duì)象之一。按照雜質(zhì)尺寸的大小可將其分為懸浮物、膠體和溶解物三類： 分散顆粒 溶解物 膠體顆粒 懸浮物 顆粒尺寸 1～ 100nm(或 100nm) (或 1um) 典型物質(zhì) 無(wú)機(jī)離子、 細(xì)小黏土顆粒、 黏土、粉砂、 小分子 高分子有機(jī)物、腐質(zhì)酸 細(xì)菌等 有機(jī)物等 病毒 、細(xì)菌等 溶液體系 真溶液（透明） 膠體溶液（混濁） ： 尺寸較大，易于下沉或上浮，當(dāng)水流較 慢時(shí)可去除。 14反應(yīng)器 ? 任務(wù)：使所提供的水質(zhì)達(dá)到用戶的要求。 參考文獻(xiàn) 第一章給水處理概論 ?167。 培養(yǎng)學(xué)生具有設(shè)計(jì) 、 計(jì)算水質(zhì)工程中的各構(gòu)筑物 、 工藝系統(tǒng)的初步能力和分析 、解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力 。 13 給水處理方法概述 ?167。 11水源水質(zhì) ? 或源于自然過(guò)程或源于人為的污染。 無(wú)機(jī)物是工業(yè)用水的主要去除對(duì)象，有害有毒的則是生活飲用水的去除對(duì)象。江河水的最大缺點(diǎn)就是易污染、水溫不穩(wěn)定。 167。 ：與水源污染、檢測(cè)技術(shù)、醫(yī)學(xué)技術(shù)的發(fā)展有關(guān)。 （ 7）對(duì)部分原有項(xiàng)目的限制提出更嚴(yán)格的要求，共 4項(xiàng)： 濁度、鉛、鎘、四氯化碳。 3）水的感官性狀良好。 （ 1）地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) （ 2）其他水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn) 167。許多水處理的理論來(lái)自于化工，特別是工業(yè)水處理更是發(fā)源于早期的化工工業(yè)，多數(shù)水處理設(shè)備與構(gòu)筑物都可作為反應(yīng)器來(lái)分析研究。它與液體中物質(zhì)濃度分布無(wú)關(guān)，而與流速有關(guān)。 BdC iJDdx??3）紊流擴(kuò)散傳遞 大多數(shù)的水流為紊流，此時(shí)液體質(zhì)點(diǎn)不僅具有隨流的運(yùn)動(dòng)，還具有 “ 各向 ” 的脈動(dòng)，從而引起物質(zhì)的傳遞。 dC iJD dxcc? ? ?圖 3 7 理 想反應(yīng)器圖示(3)PF 型(2)CST R 型(1)CMB 型產(chǎn)物反應(yīng)物C0產(chǎn)物反應(yīng)物產(chǎn)物反應(yīng)物（ CMB型） 這是一種間歇操作式攪拌器，即一次性投入，然后攪拌混合，再一次性排出，無(wú)輸出與輸入，故物料 衡算式為： (14) t=0， Ci=C0； t=t， C=Ci，積分上式得： (15) 設(shè)為一級(jí)反應(yīng)， r（ Ci） =kCi，則 (16) dC i r ( C )idt ?c i dC it c o r ( C )i?? 11 0cC Cii dC it ln lnc k C k CoiokC i?? ? ? ?? 為二級(jí)反應(yīng)時(shí)， ， 則： （ 17） 例 1：某消毒實(shí)驗(yàn)，由試驗(yàn)知為一級(jí)反應(yīng)，且 k=。 多個(gè) CSTR串聯(lián)使用時(shí)： 如為一級(jí)反應(yīng)，則有 00011 1 1 107 60 92 0 01iCCt ( ) ( ) . m ink C . . C? ? ? ? ?1 2 n 3 co C1 C2 Cn1 120 1 11 1 11 1 1nnCCC :C k t C k t C k t?? ? ?? ? ?兩邊相乘得： 則總反應(yīng)時(shí)間為： 例 3：前例如用 2個(gè) CSTR，求消毒時(shí)間。 在 CMB中，所有物料的停留時(shí)間都相同； CSTR型反應(yīng)器中存在 返混 ，即停留時(shí)間不同的物料之間混合。 21混凝機(jī)理 ?