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水處理工程全套教案-在線瀏覽

2025-01-19 17:07本頁面
  

【正文】 ?電位稱為臨界電位。 叔采-哈代法則可以適用,即:凝聚能力 ?離子價數(shù) 6 但該理論不能解釋: 1)混凝劑投加過多,混凝效果反而 下降; 9 2)與膠粒帶同樣電號的聚合物或高分子混凝效果好。 2.吸附 電性中和 這種現(xiàn)象在水處理中出現(xiàn)的較多。這一點與第 1 條機(jī)理不同。在水處理中由水合的 Al3+產(chǎn)生的單純的壓縮雙電層作用甚 微。 4.網(wǎng)捕或卷掃 金屬氫氧化物在形成過程中對膠粒的網(wǎng)捕 小膠粒與大礬花發(fā)生接觸凝聚 ―――澄清池中發(fā)生的現(xiàn)象 根據(jù)以上機(jī)理,可以解釋在不同 pH 條件下,鋁鹽可能產(chǎn)生的混凝機(jī)理。 10 分類: 無機(jī) 鋁系 硫酸鋁 明礬 聚合氯化鋁( PAC) 聚合硫酸鋁( PAS) 適宜 pH: ~8 鐵系 三氯化鐵 硫酸亞鐵 硫酸鐵(國內(nèi)生產(chǎn)少) 聚合硫酸鐵 聚合氯化鐵 適宜 pH: 5~11,但腐蝕性強(qiáng) 有機(jī) 人工 合成 陽離子型:含氨基、亞氨基的聚合物 國外開始增多,國內(nèi)尚少 陰離子型:水解聚丙烯酰胺( HPAM) 非離子型:聚丙烯酰胺( PAM),聚氧化乙烯( PEO) 兩性型: 使用極少 天然 淀粉、動物膠、樹膠、甲殼素等 微生物絮凝劑 發(fā)展方向: 無機(jī)復(fù)合聚合物混凝劑: 聚合硫酸鋁鐵( PFAS)、聚合氯化鋁鐵( PFAC)、聚合硫酸氯化鐵( PFSC)、聚合硫酸氯化鋁( PASC)、聚合鋁硅( PASi)、聚合鐵硅( PFSi)、聚合硅酸鋁( PSA)、聚合硅酸鐵( PSF) 無機(jī)-有機(jī)復(fù)合: 聚合鋁 /鐵 聚丙烯酰胺、聚合鋁 /鐵 甲殼素、聚合鋁 /鐵 天然有機(jī)高分子、聚合鋁 /鐵 其它合成有機(jī)高分子 有機(jī)高分子絮凝劑 :陽離子有機(jī)化合物 天然改性高分子絮凝劑:無毒易降解,如甲殼素等 多功能絮凝劑:絮凝、緩蝕阻垢、殺菌滅藻 微生物絮凝劑 二、助凝劑 可以參加混凝,也可不參加混凝。如投加 Cl O3 等 第 5 節(jié) 混凝動力學(xué) 顆粒間的碰撞是混凝的首要條件――混凝動力學(xué) 一、異向絮凝 由布朗運(yùn)動造成的碰撞,主要發(fā)生在凝聚階段。 Np 只與顆粒數(shù)量有關(guān),而與顆粒粒徑無關(guān)。 二、同向絮凝 11 由水力或機(jī)械攪拌產(chǎn)生。最初的理論基于層流的假定。 p= ?G ?:剪切應(yīng)力 p:單位體積流體所耗功率, W/m3 按照牛頓定律 ?= ?G (1/s) (1943 年發(fā)明的理論,甘布公式 ) ?:動力粘度, Pa s p:水流所耗功率, W/m3 水力攪拌時 pV= ?gQh(由水流本身能量消耗提供) 水流體積 V= QT ?:運(yùn)動粘度, m2/s h:水頭損失, m T:水流在混凝設(shè)備中的停留時間 但存在問題: 層流假設(shè) ?基于紊流理論的顆粒碰撞機(jī)率計算? 微渦旋理論 G 增加 ?碰撞機(jī)率增加 ?絮凝效果增加 但破碎程度也增加。 三、混凝控制指標(biāo) 用 G 可以來判斷混合和絮凝的程度: 混合(凝聚)過程: G= 700- 1000s1,但劇烈攪拌是為盡快分散藥劑 時間通常在 10~ 30s,一般 2min 絮凝過程 :不僅與 G 有關(guān),還與時間有關(guān)。 無機(jī)鹽水解,造成 pH 下降,影響水解產(chǎn)物形態(tài)。 需堿度來調(diào)整 pH,堿度不夠時需要投加石灰。 對策: 1)加高分子助凝劑 2)加粘土 3)投加混凝劑后直接過濾 四、混凝效果的評價 燒杯試驗( Jar test) 第 7 節(jié) 混凝設(shè)備 一、混凝劑的配制與投配 一般采用液體投加的方式。 自 動控制方法:數(shù)學(xué)模型法:需要大量的生產(chǎn)數(shù)據(jù)、涉及儀表多 現(xiàn)場模擬試驗法:根據(jù)試驗結(jié)果反饋到投藥,仍有一定滯后。 絮凝監(jiān)測器:利用光電原理檢測水中絮凝顆粒變化 二、混合設(shè)備 水泵混合:投藥投加在水泵吸水口或管上。 往復(fù)式總水頭損失一般在 - ,回轉(zhuǎn)式的水頭損失比往復(fù)式的小 40%左右。適應(yīng)大水廠 設(shè)計參數(shù):流速:起端 ,末端 段數(shù): 4- 6 段 絮凝時間: 20- 30 分 隔板間距:不大于 ?折板絮凝池:通常采用豎流式,與隔板式相比,水流條件大大改善,有效能量消耗比例提高,絮凝時間 10- 15 分 但安裝維修較困 難,折板費(fèi)用較高 ?機(jī)械絮凝池: 漿板式和葉輪式 水平軸式和垂直軸式 調(diào)節(jié)容易,效果好,大、中、小水廠均可 但維修是問題。 經(jīng)混凝沉淀后一般濁度小于 10 度 二、廢水處理 1.工業(yè)廢水 :用于處理一些特殊的廢水,脫色、去除懸浮物等 ?印染廢水處理:適用于含顏料、分散染料、水溶性分子量較大的等染料廢水處理。 可以單獨用無機(jī)混凝劑,也可和有機(jī)高分子絮凝劑聯(lián)用。 采用 PAC 混凝劑,投加量為 140mg/L 時, TOC 去除率為 68%。 通常采用混凝氣浮工藝。 混凝優(yōu)點:上馬快、投資省、效果好,但運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)高,沉渣多 2.廢水深度處理與回用 如: 1)加利福尼亞州橘子縣 21 世紀(jì)水廠再生水回灌地下 2)南非納米比亞的首都溫德和克: 化學(xué)澄清 汽 提 中 和 過 濾 活性炭 消 毒 反滲透 煅 燒 生化處 理出水 石灰 沉渣 空氣 CO2 回灌地下 37850m3/d 18925m3/d 56775m3/d 15 世界上第一座將城市污水再生水直接用作飲用水源 3.改善污泥脫水性能 第三章 沉淀與澄清 (Sedimentation, or settling and Clarification) 第 1 節(jié) 沉淀原理與分類 一、原理 利用顆粒與水的密度之差,比重 1,下沉 比重 1,上浮 沉淀工藝簡單,應(yīng)用極為廣泛,主要用于去除 100um 以上的顆粒 給水處理――混凝沉淀,高濁預(yù)沉 廢水處理――沉砂池(去除無機(jī)物) 初沉池(去除懸浮有機(jī)物) 二沉池(活性污泥與水分離) 二、分類 自由沉淀:離散顆粒 、在沉淀過程中沉速不變 (沉砂池、初沉池前期) 絮凝沉淀:絮凝性顆粒,在沉淀過程中沉速增加 (初沉池后期、二沉池前期、給水混凝沉淀) 擁擠沉淀:顆粒濃度大,相互間發(fā)生干擾,分層 (高濁水、二沉池、污泥濃縮池) 壓縮沉淀:顆粒間相互擠壓,下層顆粒間的水在上層顆粒的重力下擠出,污泥得到濃縮。 平衡時: F1= F2 可得到沉速 (terminal velocity)計算公式(對球形顆粒): 對于非球形顆粒: ?:形狀系數(shù) CD 與 Re 有關(guān)。 但可以了解 u 的影響因素??梢酝ㄟ^測定 u,算出 d(注意是名義上的)。 3. 顆粒到底就被去除。 u?u0的顆??梢匀咳コ? uu0的顆粒只能部分去除 去除率為 E= ui/u0 = ui/(Q/A) q=Q/A =u0 表面負(fù)荷或溢流率 對于顆粒沉速小于 u0 的顆粒來講,去除率為 E= ui/u0 = ui/(Q/A) 由上式可知,顆粒在理想沉淀池的沉淀效率只與表面負(fù)荷有關(guān),而與其它因素(如水深、池長、水平流速、沉淀時間)無關(guān)。 從上式反映以下兩個問題: 1) E 一定, ui越大, 表面負(fù)荷越大,或 q 不變但 E 增大。 2) ui一定,增大 A,可以增加產(chǎn)水量 Q 或增大 E。 第 3 節(jié) 絮凝沉淀 (flocculent settling) 一、特點 在沉淀過程中,顆粒變大,沉淀變大。 無理論描述公式,只能通過沉淀實驗預(yù)測沉淀效果。 第 4 節(jié) 擁擠沉淀 (Hindered (Zone) settling) 一、特點 發(fā)生在 SS 濃度較高的情況 分層沉淀,出現(xiàn)清水-渾水交接面 出現(xiàn) 4 個區(qū),參見圖 16- 2。 分區(qū)的條件:最大顆粒粒徑 /最小顆粒粒徑 6 發(fā)生在:混凝后的礬花( 23g/L) 活性污泥 1g/L 高濃度泥沙 5g/L 二、沉降過程曲線 以 1- 1 界面的高度為坐標(biāo),可以作出沉降過程曲線。 OA1/OA2= OB1/OB2 停留時間 表面負(fù)荷 沉淀效率 A11 A21 B11 B21 20 由一個水深的沉 降過程曲線可以作出其它水深條件下的曲線 證明見: Kynch 理論 ? 界面沉降速度 Vs 與顆粒濃度有關(guān) Vs= f(C) 對于活性污泥 Vs=a cn ( n1) ? 臨界點圖解近似求解法 第 5 節(jié) 沉淀池 一、分類 平流式 豎流式 輻流式 斜流式 二、平流式沉淀池 進(jìn)水區(qū)、沉淀區(qū)、存泥區(qū)、出水區(qū) 1.構(gòu)造 1)進(jìn)水區(qū) 流量均勻分布 可采用配水孔或者縫 給水中,通常采用穿孔花墻 v m/s 2)沉淀區(qū) 水力條件要求: 減少紊動性:紊動性指標(biāo) Re = vR/? ?:運(yùn)動粘度 提高穩(wěn)定性:弗勞德數(shù) Fr = v2/Rg ( Fr 高,表明對溫差、密度差異重流和風(fēng)浪的抵抗能力強(qiáng)。通常采用:溢流堰(施工難) 三角堰(對出水影響不大) 21 淹沒孔口(容易找平) 控制單位堰長的出水量: 給水: 500 m3/(m d) 初沉: (m s) 二沉: L/(m s) 4)存泥區(qū)及排泥措施 ? 泥斗排泥 靠靜水壓力 – ,下設(shè)有排泥管 多斗形式,可省去機(jī)械刮泥設(shè)備(池容不大時) ? 機(jī)械排泥 帶刮泥機(jī),池底需要一定坡度 虹吸吸泥車 2.設(shè)計計算 1)設(shè)計參數(shù)的確定 ? u0 或 T0 由沉淀實驗 得到 選 u0時,絮凝性顆粒 池深要與實驗柱高相等 選 T0時,無論顆粒的性質(zhì)如何 池深要與實驗柱高相等 考慮水流的影響 u 設(shè) = u0/ T 設(shè) = T0 在數(shù)值上, q 設(shè) = u 設(shè) 根據(jù)經(jīng)驗 : q 設(shè) ( m3/m2h) T 設(shè) (h) 給水處理(混凝后) 1- 2 13 初次沉淀池 12 二次沉淀池(生物膜法后) 12 (活性污泥法后) 2)設(shè)計計算 ? 以 q 來計算 A = Q/q 設(shè) L= v T; T:水力停留時間 水流流速 v= 1025mm/s(給水) 5- 7mm/s(污水) 寬度 B= A/L ? 以 T 來計算 計算有效體積 V = Q T 選池深 H( ) 計算 B= V/(LH) L= v T 校核水流的穩(wěn)定性, Fr = 104~105 之間。 三、幅流式沉淀池 1.中
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