【文章內(nèi)容簡介】 隨流線流動(dòng)在流線上與濾料表面接觸。其去除概率與顆粒直徑的平方成正比，與濾料粒徑的立方成反比。l （ 3）慣性 ? l 當(dāng)流線繞過濾料表面時(shí)，具有較大動(dòng)量和密度的顆粒因慣性沖擊而脫離流線碰撞到濾料表面上。l （ 4）沉淀l 如果懸浮物的粒徑和密度較大，將存在一個(gè)沿重力方向的相對(duì)沉淀速度。l 在重力作用下，顆粒偏離流線沉淀到濾料表面上。 l （ 5）布朗運(yùn)動(dòng)l 對(duì)于微小懸浮顆粒，由于布朗運(yùn)動(dòng)而擴(kuò)散到濾料表面。 ?l （ 6）水力作用l 由于濾層中的孔隙和懸浮顆粒的形狀是極不規(guī)則的，在不均勻的剪切流場(chǎng)中，顆粒受到不平衡力的作用不斷地轉(zhuǎn)動(dòng)而偏離流線。 l 實(shí)際過濾中，懸浮顆粒的遷移將受到上述各種機(jī)理的作用 ,它們的相對(duì)重要性取決于水流狀況、濾層孔隙形狀及顆粒本身的性質(zhì)（粒度、形狀、密度等）。l l （ 1）接觸凝聚l 向原水中投加凝聚劑，在壓縮懸浮顆粒和濾料顆粒表面的雙電層后，且尚未生成微絮體時(shí)，立即進(jìn)行過濾。此時(shí)水中脫穩(wěn)的膠體很容易與濾料表面凝聚，即發(fā)生接觸凝聚作用?？鞛V池操作通常投加凝聚劑，因此接觸凝聚是主要附著機(jī)理。l （ 2）靜電引力l 由于顆粒表面上的電荷和由此形成的雙電層產(chǎn)生靜電引力和斥力，故當(dāng)懸浮顆粒和濾料顆粒帶異號(hào)電荷時(shí)則相吸，反之則相斥。 l （ 3）吸附l 懸浮顆粒細(xì)小，具有很強(qiáng)的吸附趨勢(shì)，吸附作用也可能通過絮凝劑的架橋作用實(shí)現(xiàn)。絮凝物的一端附著在濾料表面，而另一端附著在懸浮顆粒上。 l （ 4）分子引力l 原子、分子間的引力在顆粒附著時(shí)起重要作用。萬有引力可以疊加。l l 普通快濾池通常用水進(jìn)行反沖洗，有時(shí)先用或同時(shí)用壓縮空氣進(jìn)行輔助表面沖洗。截留和附著于濾料上的懸浮物受到高速反沖洗水的沖刷而脫落；濾料顆粒在水流中旋轉(zhuǎn)、碰撞和摩擦，也使懸浮物脫落。l 濾　池l 按濾速大小可分為 : 慢濾池、快濾池和高速濾池；l 按水流過濾層的方向可分為 : 上向流濾池、下向流濾池和雙向流濾池；l 按濾料種類可分為 : 砂濾池、煤濾池和煤－砂濾池；l 按濾料層數(shù)可分為 : 單層濾池、雙層濾池和多層濾池；l 按水流性質(zhì)可分為 : 壓力濾池和重力濾池；l 按進(jìn)出水及反沖洗水的供給和排出方式可分為 : 普通快濾池、虹吸濾池和無閥濾池等。 l l 濾池的種類雖然很多，但其基本構(gòu)造是相似的。 l 在污水深度處理中使用的各種濾池都是在普通快濾池的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)而來的，如圖 238所示為普通快濾池的構(gòu)造。l （ 1）濾料層l 濾料層是濾池的核心部分。濾料粒徑、濾層高度和濾速是濾池的主要參數(shù)。 圖 238 普通快濾池的構(gòu)造l 濾池的反沖洗可以用濾后水，也可以用原污水。有多種形式的濾料可供選擇，要根據(jù)實(shí)際需要和設(shè)計(jì)要求選配濾料。l 不管使用哪一種濾料都要滿足以下要求：l ① 要有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，以免反沖洗時(shí)引起磨損。 l ② 要有足夠的化學(xué)穩(wěn)定性，不溶于水、不向水中釋放其他有害物質(zhì)。 l ③ 要有適當(dāng)?shù)目紫堵屎土６取? l ④ 要有較大的表面積，以圓形為好。隨著過濾技術(shù)的進(jìn)步，人們開始用纖維球?yàn)V料。l （ 2）墊料層l 墊料層的作用主要是承托濾料（故亦稱承托層），防止小濾料經(jīng)配水系統(tǒng)上的孔眼隨水流走，同時(shí)保證反沖洗水更均勻地分布于整個(gè)濾池中。 l 墊料層要求不被反沖洗水沖動(dòng)，形成的孔隙均勻，布水均勻，化學(xué)穩(wěn)定性好，不溶于水。 l （ 3）排水系統(tǒng)l 排水系統(tǒng)的作用是均勻收集濾后水，更重要的是均勻分配反沖洗水，故亦稱配水系統(tǒng)。l 排水系統(tǒng)分為兩類，即大阻力排水系統(tǒng)和小阻力排水系統(tǒng) .l 普通快濾池大多采用穿孔管式大阻力排水系統(tǒng)。 l l 將污水通過一層帶孔眼的過濾裝置或介質(zhì)，大于孔眼尺寸的懸浮顆粒物質(zhì)被截留在介質(zhì)的表面，從而使污水得到凈化。 經(jīng)過一定時(shí)間的使用以后，過水的阻力增加，就必須采取一定的措施，如通常采用反沖洗將截留物從過濾介質(zhì)上除去。 l 快濾池的運(yùn)行分過濾和反沖洗兩個(gè)過程。 l （ 1）過濾過程l 污水從進(jìn)水總管、進(jìn)水支管，經(jīng)過水渠進(jìn)入濾池，水經(jīng)過濾料層后變清成為潔凈的濾后水。經(jīng)底部配水支管匯集，再經(jīng)配水干管、清水支管、清水總管流往清水池。l （ 2）反沖洗過程l 先關(guān)閉進(jìn)水管與清水支管上的閥門，然后開排水管及反沖洗水的排水閥門，反沖洗水從反沖洗水管，經(jīng)過配水管，從下而上流過墊料層和濾料層，濾料在上升水流的作用下，懸浮起來并逐步膨脹到一定高度，使得濾料中的雜質(zhì)、淤泥沖洗下來 ,污水進(jìn)入反沖洗水排出槽經(jīng)污水渠、排水管排入溝渠，反沖洗直至排水清為止。 l l （ 1）氣阻l 在過濾末期，局部濾層水頭損失可能大于該處實(shí)際的水壓力，即出現(xiàn)負(fù)水頭。此時(shí)，這部分濾層水中溶解的氣體將被釋放出來，積聚在孔隙中，阻礙水流通過，導(dǎo)致濾水量顯著減少 .l 為防止氣阻現(xiàn)象產(chǎn)生，l 首先， 應(yīng)保持濾層上有足夠的水深，消除負(fù)水頭。在池深已定時(shí)，可采取調(diào)換表層濾料，增大濾料粒徑的辦法。l 其次， 在配水系統(tǒng)末端應(yīng)設(shè)排氣管，防止反沖洗水帶入氣體積聚在墊料層或?yàn)V料層中。有時(shí)也可適當(dāng)加大濾速，促使整個(gè)濾層納污比較均勻。l 一旦發(fā)生氣阻，應(yīng)停止過濾，進(jìn)行反沖洗。 l （ 2）結(jié)泥球l 濾層表面的顆粒較細(xì)，截留的懸浮物較多。如果反沖洗不干凈，則互相黏結(jié)成泥球。在下一次反沖洗時(shí)，因質(zhì)量較大而沉入濾層深處，造成布水不勻和再結(jié)泥球的惡性循環(huán)。這種污泥的主要成分是有機(jī)物，結(jié)球嚴(yán)重時(shí)會(huì)腐化發(fā)臭。l 防止辦法是改善反沖洗效果，增加表面沖洗。l 對(duì)已經(jīng)結(jié)泥球的濾池，應(yīng)翻池?fù)Q濾料，也可在反沖洗時(shí)加氯浸泡 12h，氧化污泥，加氯量約每平方米濾池 1kg漂白粉。 l （ 3）跑砂l(fā) 如果反沖洗強(qiáng)度過大或?yàn)V料級(jí)配不當(dāng)，反沖洗會(huì)沖走大量細(xì)濾料。 l 另外，如果反沖洗水分配不勻，墊料層可能發(fā)生平移，進(jìn)一步導(dǎo)致布水不勻，最后局部墊料層被沖走淘空，過濾時(shí)，濾料通過這些部位的配水系統(tǒng)漏失到清水池中。遇到這種情況，應(yīng)檢查配水系統(tǒng)，并適當(dāng)調(diào)整反沖洗強(qiáng)度。l （ 4）微生物繁殖l 在水溫較高時(shí)，沉淀池出水中常含有多種微生物，極易在濾池中繁殖。在快濾池中，微生物繁殖是不利的，往往會(huì)使濾層堵塞?？稍谶^濾前加氯解決。 l l 過濾是懸浮顆粒與濾料的相互作用，懸浮物的過濾效率受到多方面因素的影響。 l （ 1）濾料l ① 粒度 ② 形狀 ③ 孔隙率　l ④ 厚度　 ⑤ 表面性質(zhì) l l ① 粒度　 ② 形狀　 ③ 密度　l ④ 濃度 　 ⑤ 溫度 ⑥ 表面性質(zhì)　l （ 3）濾速l 濾池的濾速不能太慢，因?yàn)闉V速過慢，單位過濾面積的處理水量就小。為了達(dá)到一定的出水量，勢(shì)必要增大過濾面積，也就要增大投資。但如果濾速過快，不僅僅增加了水頭損失，過濾周期也會(huì)縮短，也會(huì)使出水的質(zhì)量下降。l （ 4）反沖洗l 反沖洗是用來除去濾出的泥渣，以恢復(fù)濾料的過濾能力的 . 　l 為了把泥渣沖洗干凈，必須要有一定的反沖洗速度和時(shí)間 .這與濾料大小、密度、膨脹率及水溫都有關(guān)系。 l 其他濾池l l 壓力過濾器是一個(gè)承壓的密閉過濾裝置，內(nèi)部構(gòu)造與普通過濾池相似，其主要特點(diǎn)是承受壓力，可利用過濾后的余壓將出水送到用水地點(diǎn)或遠(yuǎn)距離輸送。l 壓力過濾器過濾能力強(qiáng)、容積小、設(shè)備定型、使用的機(jī)動(dòng)性大。但是，單個(gè)過濾器的過濾面積較小，只適用于污水量小的車間（或企業(yè)），或?qū)δ承┪鬯M(jìn)行的局部處理。l l 無閥濾池是利用水力學(xué)原理，通過進(jìn)出水的壓差自動(dòng)控制虹吸產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)行的濾池。 l l 虹吸濾池是指濾池的進(jìn)水和反沖洗水的排出都由虹吸管完成，所以叫虹吸濾池。虹吸濾池可以做成圓形或方形。一般是由數(shù)格濾池組成一個(gè)整體，便于管理和反沖洗。 圖 239 壓力過濾器 圖 240 開敞式無閥濾池示意圖l 離心分離原理l 物體高速旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生離心力場(chǎng)。在離心力場(chǎng)內(nèi)的各質(zhì)點(diǎn)，都將承受較其本身重力大出許多倍的離心力，離心力的大小則取決于該質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量。這種方法也用于廢水處理，用以分離廢水中的懸浮固體。 圖 241 虹吸濾池的構(gòu)造 離心分離離心分離 l l 在離心力的作用下，水中較大的懸浮固體被甩向器壁，并在其本身重力的作用下，沿器壁向下滑動(dòng)，在底部形成固體顆粒濃液經(jīng)排出管連續(xù)排出。 l l 重力式水力旋流分離器又稱水力旋流沉淀池。廢水以切線方向進(jìn)入器內(nèi)，借進(jìn)、出水的水頭差在器內(nèi)呈旋轉(zhuǎn)流動(dòng)。 圖 242 壓力式水力旋流分離器 圖 242 重力式水力旋流分離器 l 鐵磁性物質(zhì)的顆粒在磁場(chǎng)所受的磁場(chǎng)力與磁場(chǎng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)強(qiáng)度梯度（稱場(chǎng)強(qiáng)梯度）成正比。只有在磁場(chǎng)空間里，各點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)度不相同，特別是在很短一段距離之內(nèi)，磁場(chǎng)強(qiáng)度相差很大（即場(chǎng)強(qiáng)梯度大）時(shí)，磁性顆粒才會(huì)發(fā)生移動(dòng)。l 含有鐵磁性懸浮顆粒的工業(yè)廢水通過高梯度磁分離器，磁性顆粒便被截留下來，從而被凈化。這便是高梯度磁分離法。l 由于高梯度磁分離器場(chǎng)強(qiáng)梯度很高，不僅強(qiáng)磁性微粒能被其截留，弱磁性微粒也能被其截留。　磁分離　磁分離l 對(duì)于含有油類、無機(jī)懸浮物、色素和細(xì)菌的污水，投加絮凝劑產(chǎn)生礬花，同時(shí)投加磁種。 通過高梯度磁分離器，幾秒鐘便可使污水凈化。l 對(duì)于沒有磁性顆粒的城市污水，不投加磁種，僅僅進(jìn)行磁化處理，也有一定效果。第第 3章　水污染控制的化學(xué)法章　水污染控制的化學(xué)法　中和法　混　凝　化學(xué)氧化還原l 概　述l 污水的中和就是通過向污水中投加化學(xué)藥劑，使其與污染物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，調(diào)節(jié)污水的酸堿度（ pH），使污水呈中性或接近中性， pH范圍適宜下一步處理或排放。 l 酸性污水的中和處理l l 酸堿污水相互中和是一種既簡單又經(jīng)濟(jì)的以廢治廢的處理方法。兩種污水相互中和時(shí)，由于水量和濃度難以保持穩(wěn)定，所以給操作帶來困難。在此情況下，一般在混合反應(yīng)池前設(shè)有均質(zhì)池。 中　和中　和 法法 l l 投藥中和法是應(yīng)用廣泛的一種中和方法。此法可處理各種酸性污水。 l 投藥中和法的工藝過程主要包括 :l 中和藥劑的制備與投配、混合與反應(yīng)、中和產(chǎn)物的分離、泥渣的處理與利用。 l 酸性污水投藥中和流程如圖 31所示。 圖 31 酸性污水投藥中和流程l 酸性污水投藥中和之前，有時(shí)需要進(jìn)行預(yù)處理。預(yù)處理包括懸浮雜質(zhì)的澄清、水質(zhì)及水量的均和。前者可以減少投藥量 ,后者可以創(chuàng)造穩(wěn)定的處理?xiàng)l件。l 投加石灰有干投法和濕投法兩種方式。 圖 33 石灰濕投法示意圖 圖 32 石灰干投法示意圖 l 堿性藥劑中和法的缺點(diǎn)是勞動(dòng)衛(wèi)生條件差，操作管理復(fù)雜 ,制備溶液、投配藥劑需要較多的機(jī)械設(shè)備。l 采用石灰藥劑時(shí)，其明顯的缺點(diǎn)是質(zhì)量難于保證，灰渣較多，沉渣體積大，占處理水量的 2％，且不易脫水。 l l 過濾中和法是指用堿性濾料形成的濾床來處理酸性污水，當(dāng)酸性污水流過濾床的堿性濾料時(shí)，酸性污水即被中和。l 這種方法適用于含酸濃度不大于 2～ 3mg/L、并生成易溶鹽的各種酸性污水的中和處理。l 當(dāng)污水含有大量懸浮物、油脂、重金屬鹽和其他毒物時(shí)，不宜采用過濾中和法。l （ 1）普通過濾中和濾池l 普通過濾中和濾池中水的流向有平流和豎流兩種，豎流又分升流式和降流式兩種，如圖 34所示。l （ 2）恒流速升流式膨脹中和濾池l 恒流速升流式膨脹中和濾池如圖 35所示。 圖 34 普通過濾中和濾池l 該濾池由底部大阻力穿孔管進(jìn)l 水裝置、卵石墊層、濾料層（石灰l 石濾料）、清水層和出水槽等組成。l 水由下向上流動(dòng)，整個(gè)筒體過水?dāng)鄉(xiāng) 面不變，故上升流速為恒定。由于l 在中和反應(yīng)過程中產(chǎn)生 CO2氣體的l 作用，使濾料互相碰撞摩擦，濾料l 面不斷更新，濾料利用率高，中和l 效果較好。l （ 3）變流速升流式膨脹中和濾池l 該濾池是把上述恒流速升流式膨脹濾池的直筒形設(shè)計(jì)成倒圓錐狀，水流上升速度逐漸減小，這樣可以防止小濾料被出水帶走，使濾料反應(yīng)更加完全。 圖 35 恒流速升流式膨脹中和濾池l 堿性污水的中和處理l l 堿性污水的中和一般要用酸性物質(zhì)，通常采用的方法有利用廢酸進(jìn)行中和或利用煙道氣進(jìn)行中和。l l