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1、第3章 水处理方法概论第 章 水处理方法概论 3.1.1 水的物理化学处理方法水的物理化学处理方法 1、混凝: 通过投入水处理药剂, 使水中的悬浮固体和胶体聚集 成易于沉淀的絮凝体。混凝理论目前公认的主要有电中和理 水的物理化学处理方法水的物理化学处理方法 成易于沉淀的絮凝体。混凝理论目前公认的主要有电中和理 论及吸附架桥理论两大类。 2、沉淀和澄清: 通过重力作用, 使水中的悬浮颗粒、絮凝体等 固体物质分离去除。 3、气浮: 利用固体或液滴与乳化油及疏水性细微悬浮物在水 中的密度差 实现固液或液液分离的方法。中的密度差, 实现固液或液液分离的方法。 4、过滤: 使固液混合物通过多孔介质, 截
2、留固体并使液体分离。4、过滤: 使固液混合物通过多孔介质, 截留固体并使液体分离。 5、膜分离：利用膜的孔径或半渗透性质实现分离的过程。 6、吸附: 固体材料浸没在液相或气相中, 液相或气相物质固着 到固体表面的传质现象。到固体表面的传质现象。 7、中和: 把水的pH调整到中性或平衡值。7、中和: 把水的pH调整到中性或平衡值。 8、离子交换: 水中的离子与离子交换树脂上基团的正负离子 进行交换。 3.1.2 水的生物处理方法水的生物处理方法 在水处理中，微生物(特别是细菌)以水中有机污染物 为营养源，通过微生物分泌的酶的催化作用与生物化学反 应，微生物的代谢过程使得有机污染物降解。应，微生物
3、的代谢过程使得有机污染物降解。 在有溶解氧条件下进行的过程称好氧生物处理过程； 反之,称厌氧生物处理过程。 3.3.1 典型的给水处理流程典型的给水处理流程 混凝沉淀过滤消毒 饮用水原水 图1 典型地表水处理工艺 目的: 去除水中的浑浊物质和细菌 混沉过消原水 饮用水预 氧 混 凝 沉 淀 过 滤 消 毒 原水 氧 化 图2 典型除污染给水处理流程 当水源受到有机物污染较严重 混凝自然沉淀沉淀 冷却用水原水 图2 一般冷却水处理流程 阳离子交换阴离子交换 除盐水原水 图3 除盐水处理流程 3.3.2 典型的污水处理流程典型的污水处理流程 剩余污泥 进水格 沉砂池 初次 曝气池 二次 出水 栅
4、沉砂池 沉淀池 曝气池 二次 沉淀池 污泥 图4 典型城市污水处理工艺流程 3.3.4 水的深度处理技术水的深度处理技术3.3.4 水的深度处理技术水的深度处理技术 具有发达孔隙结构和巨大比表面积，其中由微孔（孔径小 1、活性炭吸附 - 具有发达孔隙结构和巨大比表面积，其中由微孔（孔径小 于100 nm）构成内表面积约占总表面积90%以上，所以对有机 物去除主要靠微孔吸附作用。物去除主要靠微孔吸附作用。 - 有效地去除水的臭味、色度以及水中大多数有机污染物和 包括重金属在内的某些无机物。包括重金属在内的某些无机物。 - 弱极性多孔性吸附剂，对大部分短链含氧有机物，如短链 醇、醛和羧酸等不具吸附
5、作用。醇、醛和羧酸等不具吸附作用。 2、生物活性炭(BAC) - 在滤池中加入载体活性炭，溶解性有机物吸附到载体表面， 微生物转移并附着到载体表面。当活性炭吸附容量饱和之后， 、生物活性炭() 微生物转移并附着到载体表面。当活性炭吸附容量饱和之后， 生物膜生化作用是BAC滤池去除有机污染的最主要机制。 去除常规工艺无法有效去除的溶解性有机物、NH + N、NO- 去除常规工艺无法有效去除的溶解性有机物、NH4+-N、NO2- N等污染物。 与活性炭吸附相比， AC处理具有如下优点 (1)增加水中溶解- 与活性炭吸附相比，BAC处理具有如下优点: (1)增加水中溶解 性有机物去除效率；(2) 延
6、长活性炭再生周期。 3、膜技术 膜的种类主要包括微滤膜、超滤膜、纳滤膜、反渗 透膜及电渗析膜。 、膜技术 透膜及电渗析膜。 膜种类膜孔径/nm目标污染物 Microfiltration（微滤）200悬浮固体、病原体 Ultrafiltration (超滤)2-50胶体、大分子、病毒和蛋白质 Nanofiltration (纳滤)2色度、有机物、农药和金属离子 Reverse Osmosis (反渗透)1溶解固体、硝酸盐和放射性核素 4、高级氧化技术 非热等离子体 名称名称：AOPs 、高级氧化技术 非热等离子体 电子束 O3/UV 名称名称： Advanced oxidation proces
7、ses -射线 H2O2/O3 ASTM：反应涉及到水中 .OH 超临界水氧化H2O2/UV 羟基自由基(OH )的氧化 过程 H2O2/O3/UV 水电空化和声化 An oxidation process with reaction involving h dldil i 光催化还原过程hydroxyl radical in water 羟基自由基的优势羟基自由基的优势羟基自由基的优势羟基自由基的优势 -高氧化还原电位 接近传质极限的反应速率常数- 接近传质极限的反应速率常数 - 对污染物的非选择性反应 5、臭氧氧化技术5、臭氧氧化技术 臭氧主要应用:臭氧主要应用: (1)消毒 臭氧是一种广普型的杀菌剂，具有较高的氧化还原电势臭氧是一种广普型的杀菌剂，具有较高的氧化还原电势 (2.07 V), 与氯气(1.36 V)相比，具有杀菌能力强、作用快、耗量 少、效果较好等优点。 (2) 去除有机物 臭氧直接氧化; 臭氧分解产生强氧化自由基氧化。臭氧直接氧化; 臭氧分解产生强氧化自由基氧化。