【正文】 雜。為此，常采用加氯氧化的方法，其反應(yīng)為：6FeSO4+3CL2=2Fe2(SO4)3+2FeCL3高分子混凝劑尤其是有機(jī)高分子混凝劑，混凝的效果受PH值的影響較小。從鋁鹽和鐵鹽的水解反應(yīng)可知，水解過程中不斷產(chǎn)生的H+必將使水的PH值下降。要使PH值保持在最佳的范圍內(nèi)，應(yīng)有堿性物質(zhì)與其中和。當(dāng)原水中堿度充分時(shí)，PH值略有下降而不致影響混凝效果。當(dāng)原水中堿度不足或混凝劑投量較大時(shí)，水中的PH值將大幅下降，影響混凝效果。此時(shí)，應(yīng)投加石灰或重碳酸鈉等。3．2水中雜質(zhì)的成分、性質(zhì)和濃度水中雜質(zhì)的成分、性質(zhì)和濃度都對混凝效果有明顯的影響。例如，天然水中含粘土類雜質(zhì)為主，需要投加的混凝劑的量較少，而廢水中含有大量有機(jī)物時(shí)，需要投加較多的混凝劑才有混凝效果，其投加量可達(dá)10～102mg/l。但影響的因素比較復(fù)雜，目前還缺乏系統(tǒng)和深入的研究，理論上只限于作些定性的推斷和估計(jì)。在生產(chǎn)和使用上，主要靠混凝試驗(yàn)，以選擇合適的混凝劑品種和最佳投量。3．3水力條件混凝過程中的水力條件對絮凝體的形成影響極大。整個(gè)混凝過程可以分為兩個(gè)階段：混合和反應(yīng)。這兩個(gè)階段在水力條件上的配合非常重要?；旌想A段的要求是使藥劑迅速均勻的擴(kuò)散到全部水中以創(chuàng)造良好的水解和聚合條件，使膠體脫穩(wěn)并借顆粒的布朗運(yùn)動和絮動水流進(jìn)行凝聚。在此階段并不要求形成大的絮凝體?；旌弦罂焖俸蛣×覕嚢?，在幾秒鐘或一分鐘內(nèi)完成。對于高分子混凝劑，由于它們在水中的形態(tài)不象無機(jī)鹽混凝劑那樣受時(shí)間的影響，混凝的作用主要是使藥劑在水中均勻分散，對“快速”和“劇烈”的要求并不重要。反應(yīng)階段的要求是使混凝劑的微粒通過絮凝形成大的具有良好沉淀性能的絮凝體。反應(yīng)階段的攪拌強(qiáng)度或水流速度應(yīng)隨著絮凝體的結(jié)大而逐漸降低，以免結(jié)大的絮凝體被打碎。如果化學(xué)混凝以后不經(jīng)沉淀處理而直接進(jìn)行接觸過濾，反應(yīng)階段可以省略。 化學(xué)混凝的設(shè)備化學(xué)混凝的設(shè)備包括：混凝劑的配制和投加設(shè)備、混合設(shè)備和反應(yīng)設(shè)備?；炷齽┩都拥揭幚淼乃?，可以用干投法和濕投法。干投法就是將固體藥劑（如硫酸鋁）破碎成粉末后定量地投加。這種方法現(xiàn)在使用較少。目前常用的濕投法是將混凝劑先溶解，再配制成一定的溶液后定量地投加。因此，它包括溶解配制設(shè)備和投加設(shè)備?；炷齽┦窃谌芙獬刂羞M(jìn)行溶解。溶解池應(yīng)有攪拌裝置，攪拌的目的是加速藥劑的溶解。攪拌的方法常有機(jī)械攪拌、壓縮空氣攪拌和水泵攪拌等。水泵攪拌是直接用水泵從溶解池內(nèi)抽出溶液再循環(huán)回到溶解池。無機(jī)鹽混凝劑的溶解池，攪拌裝置和管配件等都應(yīng)考慮防腐措施或用防腐材料。當(dāng)使用FeCl3時(shí)，腐蝕性特強(qiáng)，更需注意。藥劑溶解完全后，將農(nóng)藥液送入溶液池，用清水稀釋到一定的濃度備用。無機(jī)混凝劑溶液的濃度一般用10～20%。～%。溶液池的容積可考慮下列因素： ——溶液池容積，——處理的水量——混凝劑的最大投加量，——溶液濃度，%——每天配制次數(shù)，一般為26次。溶解池的溶劑：W2=（）W1（m3）藥劑投入原水中必須有計(jì)量及定量設(shè)備，并能隨時(shí)調(diào)節(jié)投加量。計(jì)量設(shè)備可以用轉(zhuǎn)子流量計(jì)，電磁流量計(jì)等。圖342是一種常用的簡單的計(jì)量設(shè)備。配制好的藥劑溶液通過浮球閥進(jìn)入恒位水箱。箱中液位靠浮球閥保持恒定。在恒定液位下h處有出液管，管端裝有苗嘴或孔板，見圖343的a和b。因作用水頭h恒定，一定口徑的苗嘴或是一定開啟度的孔板的出流量是恒定的。當(dāng)需要調(diào)節(jié)投加藥量時(shí)，可以更換苗嘴或是改變孔板的出口斷面。藥劑投入原水中的方式，可以采用在泵前靠重力投加，也可以用水射器投加或直接用計(jì)量泵投加。第四部分 過濾 過濾概述在水處理技術(shù)中，過濾是以具有空隙的粒狀濾粒層，如石英砂等，截留水中的雜質(zhì)從而使水獲得澄清的工藝過程。過濾不僅可以進(jìn)一步降低水中的懸浮物，而且通過過濾層還可以使水中的有機(jī)物、細(xì)菌、乃至病毒隨著懸浮物的降低而被大量去除。至于過濾后殘留在濾后水中的細(xì)菌、病毒等，由于失去懸浮物的保護(hù)或依存而大部分裸露，在消毒過程中，也將容易被殺死。因此，在飲用水的凈化工藝中，有時(shí)沉淀或澄清可以省略，但過濾這一工藝是不可缺少的一個(gè)重要措施。濾池的形式有多種多樣，以石英砂作為濾料的普通濾池使用歷史最久，并在此基礎(chǔ)上為適應(yīng)濾層中雜質(zhì)截留規(guī)律以充分發(fā)揮濾層截留雜質(zhì)的能力，出現(xiàn)了，濾料粒徑循水流方向減小的過濾層，其中包括雙層濾料、多層濾料。 濾池的過濾過程2．1 濾池的過濾原理以單層石英濾池為例，濾層厚度約700mm。經(jīng)過反沖洗后的水力分選，從上而下循水流方向，濾料粒徑由小到大，濾料顆粒之間的孔隙尺寸也依次增大。，并假定以球體計(jì)，則這些顆粒之間的孔隙尺寸約為80181。m。我們知道，經(jīng)過混凝沉淀或澄清后的進(jìn)入濾池的懸浮物的直徑，大約在2～30181。m之間，對于如此微小的顆粒如何被濾層截留下來呢？砂濾層截留懸浮物顆粒的過程可以解釋為：機(jī)械篩濾、沉淀以及接觸絮凝等。但其最主要的過濾機(jī)理，是將濾料顆?？醋魇墙佑|吸附介質(zhì)。水中濾層孔隙中曲折流動時(shí)，懸浮顆粒與濾料之間具有更多的接觸吸附機(jī)會，過濾效果主要決定于懸浮物的表面性質(zhì)，而無須增大懸浮顆粒的尺寸。近年來，根據(jù)這一理論發(fā)展了采用多層濾料濾池以提高濾速；低濁度原水不經(jīng)反應(yīng)過程而進(jìn)行直接過濾的所謂“接觸過濾”或“微絮凝”過濾，更體現(xiàn)了過濾過程中的接觸絮凝作用。當(dāng)然，在濾池的過濾過程中，也不應(yīng)完全排除篩濾和沉淀作用的存在。例如，當(dāng)濾層孔隙由于懸浮顆粒粘附作用而積累時(shí)逐漸變小，篩濾作用將是肯定存在的，特別在表層濾料，這一作用是明顯存在的。2．2 濾料層截流懸浮顆粒的規(guī)律根據(jù)水中懸浮顆粒在砂濾層中的接觸絮凝原理，顆粒被砂層截留的過程大體是：在懸浮顆粒與濾料顆粒接觸絮凝的同時(shí)，還存在著由于水流沖刷而使被粘附的顆粒從濾料表面脫落的作用。顆粒與濾料的接觸絮凝，主要決定于微絮凝體的表面特性及其強(qiáng)度，而顆粒從濾料表面的脫落則取決于濾層孔隙中的流速。在過濾開始階段，濾層比較干凈，孔隙亦較大，孔隙流速亦較小，水中大量的懸浮顆粒首先被表層的5～10cm左右厚度的濾料所截留，少量的顆粒因粘附不牢而下移并被下層濾料所截留。隨著過濾過程的不斷進(jìn)行，表層濾料孔隙率愈亦減少，孔隙流速增大，粘附表面積減少，于是表面濾料上的粘附顆粒脫落趨勢增強(qiáng)，并向下層推移，下層濾料的截留作用也漸次得到發(fā)揮。但是，當(dāng)下層濾料對懸浮顆粒的截留作用尚未得到充分發(fā)揮時(shí)，過濾過程就基本結(jié)束了。這是由于：表層濾料最細(xì)，吸附面積最大，截留的懸浮顆粒亦最多，而濾料間孔隙尺寸卻又最小，因此，當(dāng)過濾到一定作用后，表層濾料間的孔隙將逐漸被懸浮雜質(zhì)所堵塞。在嚴(yán)重時(shí)，由于表層濾料的篩濾結(jié)果，將逐漸形成一層濾膜，使過濾的阻力劇增，其結(jié)果是：在一定的過濾水頭下，濾速將急劇減??；或者由于濾層表面受力不均勻而使濾膜產(chǎn)生裂縫時(shí)，大量的水流自裂縫中流出，造成局部流速過大而使懸浮雜質(zhì)穿透整個(gè)濾層，使出水水質(zhì)惡化。當(dāng)上述兩種情況之一出現(xiàn)時(shí)，盡管下層濾料還未發(fā)揮它們應(yīng)有的作用，過濾也被迫停止。圖422表示在通常濾速下工作周期結(jié)束時(shí)，雜志在濾層中的分布示意圖。雜質(zhì)在濾層中分布規(guī)律受許多因素的影響，如：進(jìn)水水質(zhì)、水溫、濾速、濾料粒徑、濾料的形狀及級配，凝聚微粒的強(qiáng)度等。2．3 過濾過程中的濾層阻力的變化在過濾過程中，由于濾層截留的量隨著時(shí)間的不斷增長而不斷增加，因而濾層的孔隙率亦不斷減小，濾層對水流的阻力將隨之增大。水流阻力的增加，對以下兩種過濾方式將產(chǎn)生不同的影響。1) 等速過濾等速過濾中的水頭損失變化在過濾過程中，過濾的流量或過濾的濾速自始至終保持不變，成為等速過濾。在這種過濾過程中，當(dāng)濾層對水流阻力增大時(shí)，則濾層上部的水位就隨之升高，以克服所增加的阻力，使濾速（或流量）基本保持不變。過濾過程的開始階段，濾層比較干凈，水頭損失較小，一般當(dāng)濾速為10～12m/h左右時(shí)，水頭損失僅為十幾厘米，該水頭損失稱為“清潔砂層水頭損失”，或稱“其實(shí)水頭損失”，以h0表示。圖423為水頭損失與過濾時(shí)間的關(guān)系曲線。清潔砂層在通常濾速范圍內(nèi)，屬層流過濾。如在均勻?yàn)V料中（即濾料粒徑和形狀均勻一致），起始水頭損失可用BlakeKozeny公式表示：式中， d——濾料粒徑 ψ——濾料顆粒球型度系數(shù)，ψ=d0/di，為某一形狀不規(guī)則的顆粒粒徑di，同體積的球體直徑d0之比，表421為不同形狀的顆粒的球形度系數(shù)。 γ——水的運(yùn)動粘滯系數(shù) ν——濾速 l——濾料層厚度 m——孔隙率表421 濾料顆粒的球形度系數(shù)及孔隙率序號顆粒形狀球形度系數(shù)孔隙率m1圓球形2圓形3已腐蝕的4較銳利的5有尖角的 在實(shí)際濾層中，濾料為非均勻?yàn)V料，粒徑由上而下逐漸增大。假設(shè)整個(gè)濾層由上而下按篩號分成若干層，并認(rèn)為處于兩相鄰篩子之間的顆粒粒徑大體均勻，則各層的水頭損失之和即為整個(gè)濾層總水頭損失。隨著過濾時(shí)間的推移，濾層阻力逐漸增大。在恒定的濾速下，阻力的增大，導(dǎo)致水頭損失的增加，濾層內(nèi)水位就隨著上升。 設(shè)過濾到時(shí)間t后，濾層中的水頭損失增加Δh，則總水頭損失為： h=h0+Δh 式42根據(jù)試驗(yàn)，在一般等速過濾情況下，Δh與t成直線關(guān)系，如圖423所示。在不出現(xiàn)諸如因操作不當(dāng)而致過濾后水質(zhì)惡化的情況下，過濾水頭損失對工作周期往往起決定性影響?！?這當(dāng)中已包括配水系統(tǒng)及承托層等的水頭損失在內(nèi)。過濾水頭損失達(dá)到最大允許水頭損失時(shí),濾池的工作周期與濾速直接有關(guān)。2) 等速過濾速過濾中的濾速變化。隨著過濾時(shí)間的增長，而濾速（或流量）逐漸減小稱為變速過濾。普通濾池通常屬這種過濾形式。圖424為一普遍濾池的過濾形式，H表示過濾水頭。為分析簡便起見，設(shè)出水閘閥開啟度在整個(gè)過濾過程中保持不變，濾池水面和清水池水面之間的水位差也基本保持穩(wěn)定，則過濾水頭H可認(rèn)為基本不變。在過濾過程中，過濾水頭H應(yīng)等于濾層水頭損失、承托層水頭損失、配水系統(tǒng)水頭損失、出水管道系統(tǒng)水頭損失和管道出口流速水頭之總和。在整個(gè)過濾過程中，其它各項(xiàng)阻力系數(shù)不變，惟有濾層因截留懸浮顆粒的量逐漸增多而使阻力系數(shù)逐漸增大，以致濾速逐漸下降。在變速過濾中，濾速和過濾時(shí)間的關(guān)系相當(dāng)復(fù)雜。因?yàn)?，在過濾水頭一定的情況下，濾速隨時(shí)間而下降，除濾層以外的其它部分水頭損失也隨時(shí)間而下降，而濾層中的水頭損失則逐漸上升。但是，由于濾速減小，單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入濾層的雜質(zhì)量也隨之減?。ㄔ谶M(jìn)水水質(zhì)穩(wěn)定的情況下），濾層中的阻力的增加將漸次減緩。圖425為濾速隨過濾時(shí)間的變化曲線。當(dāng)濾速降至允許限度時(shí)，過濾過程將結(jié)束。普通濾池實(shí)際上是在水頭既有變化，濾速又有變化的情況下工作的。2．4 提高過濾效率的途徑由上面的分析可知，單層砂濾池的不足之處主要是由于濾料粒徑循水流方向逐漸增大而造成的。如濾料粒徑循水流方向逐漸減小，則濾液中的雜質(zhì)分布將趨于均勻，濾層的含污能力將可提高，濾層中水流阻力的增加將會減緩，工作周期或過濾速度得到提高。根據(jù)這樣的概念，便出現(xiàn)了上向流、雙層及多層濾料過濾等，見圖426。采用雙層及多層濾料，是當(dāng)前國內(nèi)外普遍重視的過濾技術(shù)。濾池構(gòu)造和過濾方式與普通單層濾料無多大差別，只是濾料組成改變。雙層濾料的組成為：上層濾料采用比重?。ǎ瑢雍駷?0～50cm的輕質(zhì)濾料，下層則采用比重大（），～，層厚為40～50cm的重質(zhì)濾料。由于兩種濾料的比重差，在一定的反沖洗強(qiáng)度下，經(jīng)過水力分選使輕質(zhì)濾料分布于上層，重質(zhì)濾料分布于下層，構(gòu)成雙層濾料濾池。實(shí)踐證明：雙層濾料的含污能力較單層濾料約高一倍以上，在相同濾速下，工作周期增長，在相同的工作周期下，～。表422為雙層濾料與普通濾料的試驗(yàn)結(jié)果。多層濾料是在雙層濾料的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。一般為三層?！瑢雍褚话銥?0～50cm；～，層厚為30cm；～，～、鐵礦石等濾料，濾層一般為10cm左右。在濾池中，整個(gè)濾料層的平均粒徑由上到下遞減。三層濾料濾池，不僅截污能力大，且下層重質(zhì)細(xì)濾料對防止雜質(zhì)穿透有很大的作用。如采用小阻力配水系統(tǒng)，以減少過濾時(shí)的水頭損失，濾速可以提高到30～40m/h。表422 雙層濾料濾池與單層濾料濾池的試驗(yàn)結(jié)果試驗(yàn) 濾速濾池進(jìn)水水質(zhì)濾水周期過濾出水水質(zhì)渾濁度（mg/L） 色度（186。）濾料的截污能力（kg/m3）編號（m/h）渾濁度 色度（mg/l） （186。）雙層濾池單層濾池雙層濾池單層濾池雙層濾池單層濾池雙層濾池單層濾池1 52 83 104 12 25 20 24 2635 4040 24 40 37 16 17 18 18 17 17 19 如當(dāng)原水的懸浮物含量較小時(shí)，可以利用雙層及多層濾料接觸濾池進(jìn)行一次凈化。該濾池的構(gòu)造與普通雙層及多層濾料濾池相同，但濾料組成及濾層厚度應(yīng)按照水質(zhì)情況選定。該種形式濾池的濾速一般控制在5～8m/h以內(nèi)。 濾料及承托層3．1濾料濾池用于水處理中，其目的主要是去除水中的細(xì)微懸浮物。由于水的性質(zhì)比較復(fù)雜，用于給水處理采用的顆粒濾料亦有多種多樣的形式。為了適應(yīng)水處理的要求，濾料應(yīng)符合下述要求：（1）應(yīng)具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，以防止沖洗時(shí)濾料產(chǎn)生嚴(yán)重磨損和破碎現(xiàn)象；（2）應(yīng)具有足夠的化學(xué)穩(wěn)定性，以及耐腐蝕性，同時(shí)也應(yīng)防止濾料與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而致惡化水質(zhì)，尤其不能含對人體健康和生產(chǎn)有害的物質(zhì)；（3）具有一定的顆粒級配和適當(dāng)?shù)目紫堵?。此外，濾料應(yīng)盡量就地取材，貨源充足，價(jià)廉。石英砂是使用最廣泛的濾料。在雙層和多層濾料中，常用的還有無煙煤、柘榴石，鈦鐵礦、磁鐵礦、金剛砂等。在輕質(zhì)濾料中，也有用聚苯乙烯球粒、聚氯乙烯球粒等。（1） 濾料級配。濾料級配是指濾料粒徑大小不同