城市給水處理城市給水處理城市給水處理第二篇城市給水處理第一章城市給水處理概論第二章混凝第三章沉淀第四章過濾第五章消毒第六章地下水除鐵除錳第七章給水廠設(shè)計人有了知識，就會具備各種分析能力，明辨是非的能力。城市給水處理城市給水處理城市給水處理第二篇城市給水處理第一1第二篇城市給水處理第一章城市給水處理概論第二章混凝第三章沉淀第四章過濾第五章消毒第六章地下水除鐵除錳第七章給水廠設(shè)計第二篇城市給水處理第一章城市給水處理概論2第一章給水處理概論第一節(jié)給水水質(zhì)指標第二節(jié)水質(zhì)標準第三節(jié)給水處理的基本方法與基本工藝第一章給水處理概論第一節(jié)給水水質(zhì)指標3第一節(jié)給水水質(zhì)指標

水質(zhì)是指水與水中雜質(zhì)共同表現(xiàn)的綜合特性。水質(zhì)指標表示水中特定雜質(zhì)的種類和數(shù)量，是判斷水質(zhì)好壞、污染程度的具體衡量尺度。一、物理指標

主要有水溫、濁度、臭和味、色度、懸浮物、電導率、氧化還原電位等，其中較為重要的指標是：

1.濁度：

表示水中含有膠體狀態(tài)（較小顆粒的懸浮物）的雜質(zhì)，引起水的渾濁的程度。

2.懸浮物：

指總不可濾殘雜，為水樣中0.45m濾膜截留物質(zhì)的質(zhì)量。

3.臭和味：由原水、水處理或輸水過程中微生物污染和化學污染引起的異臭和異味。第一節(jié)給水水質(zhì)指標水質(zhì)是指水與水中雜4二、化學指標

1.雜質(zhì)或污染物質(zhì)的單項指標

水中化學物質(zhì)的各單項質(zhì)量濃度指標，如：鐵、錳、硫酸鹽、氯化物、砷、鎘、鉻等等。

2.無機特性的綜合指標

反映水的無機特性的一些常用指標：PH、堿度、酸度、硬度、溶解性總固體、總含鹽量等。3.有機污染物的綜合指標

反映水中有機物含量的綜合指標：耗氧量（OC或CODMn，又稱高錳酸鉀指數(shù)）、化學需氧量（COD）、生化需氧量（BOD5）、總有機碳（TOC）等。二、化學指標5三、微生物指標常用的水中微生物指標菌測定項目有：細菌總數(shù)、總大腸菌群、糞大腸菌等四、放射性指標飲用水的放射性指標測試項目是：總放射性、總放射性。三、微生物指標6第二節(jié)水質(zhì)標準一、生活飲用水標準參看《生活飲用水衛(wèi)生標準》、《生活飲用水水質(zhì)衛(wèi)生規(guī)范》二、工業(yè)用水水質(zhì)標準參看各工業(yè)用水水質(zhì)標準三、其它重要水質(zhì)標準《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》、《飲用凈水水質(zhì)標準》等第二節(jié)水質(zhì)標準一、生活飲用水標準7第三節(jié)給水處理的基本方法與基本工藝一、給水處理的基本方法1.膠體顆粒和懸浮顆粒的處理方法：混凝、沉淀、澄清、氣浮、過濾、篩濾、膜分離（微濾、超濾）、沉砂、離心分離。2.去除、調(diào)整水中溶解（無機）離子、溶解氣體的處理方法：石灰軟化、離子交換、地下水除鐵除錳、氧化還原、化學沉淀、膜分離（反滲透、納濾、電滲析、濃差滲析）、吹脫、曝氣等。3.去除有機物的處理方法：粉狀活性炭吸附、原水曝氣、生物預(yù)處理、臭氧預(yù)氧化、預(yù)氯化、生物活性炭、大孔樹脂吸附等。4.消毒方法：氯氣、二氧化氯、臭氧、紫外線、電化學、加熱等。5.冷卻方法第三節(jié)給水處理的基本方法與基本工藝一、給水處理的基本方法8二、給水處理的基本工藝以地表水為水源的飲用水常規(guī)處理工藝：預(yù)加氯混凝劑氯原水管網(wǎng)

以地下水為水源的自來水廠工藝氯井水管網(wǎng)混凝清水池沉淀過濾清水池二、給水處理的基本工藝混凝清水池沉淀過濾清水池9凈水設(shè)計總體原則沉淀池和澄清池的個數(shù)或能夠單獨排空的分隔數(shù)不宜少于兩個。經(jīng)過混凝沉淀或澄清處理的水，在進入濾池前濁度一般不超過10度。當原水含沙量高時，宜采用預(yù)沉措施。凈水設(shè)計總體原則沉淀池和澄清池的個數(shù)或能夠單獨排空的分隔數(shù)不10第二章混凝第一節(jié)混凝基本理論第二節(jié)混凝劑和助凝劑第三節(jié)混凝動力學第四節(jié)影響混凝效果主要因素第五節(jié)混凝劑的配制和投加第六節(jié)絮凝反應(yīng)池第二章混凝第一節(jié)混凝基本理論11

第一節(jié)混凝基本理論

一、膠體及其穩(wěn)定性1.膠體：水中粒徑大小在1～100nm之間的顆粒1）膠體顆粒尺寸很小2）穩(wěn)定而不沉淀3）使水產(chǎn)生渾濁4）膠體顆粒表面帶電2.膠體的穩(wěn)定性：膠體粒子在水中長期保持分散懸浮狀態(tài)的特性

膠體穩(wěn)定性分為“動力學穩(wěn)定”和“聚集穩(wěn)定”。

1）動力學穩(wěn)定由于膠體粒子很小，布朗運動劇烈，本身質(zhì)量小而所受重力作用小，布朗運動足以抵抗重力影響，故而能長期懸浮于水中，稱動力學穩(wěn)定。2）聚集穩(wěn)定性膠體粒子之間因表面同性電荷相斥或水化膜的阻礙作用大于布朗作用而不能相互聚集的特性。

第一節(jié)混凝基本理論

一、膠體及其穩(wěn)定性12城市給水處理133.膠體的穩(wěn)定與凝聚1）膠體的雙電層結(jié)構(gòu)帶電荷的膠核表面與擴散于溶液中的異種電荷離子（反離子）正好電性中和，構(gòu)成雙電層結(jié)構(gòu)。一部分反離子被緊密吸引在膠核顆粒的表面附近，可以隨微粒移動，這一層稱為吸附層。另一部分反離子由于熱運動和溶劑化作用向外擴散，構(gòu)成擴散層。2）膠體不凝聚的原因a.排斥勢能峰的高低b.水化膜的厚度膠體的穩(wěn)定性關(guān)鍵在于聚集穩(wěn)定性，而聚集穩(wěn)定性取決于膠體顆粒表面的動電位即電位。向膠體中加入電解質(zhì)，降低膠體顆粒的電動電位，能使膠體脫穩(wěn)凝聚。3.膠體的穩(wěn)定與凝聚14城市給水處理15城市給水處理16二、金屬鹽水解規(guī)律1.以鋁鹽為例，其水解產(chǎn)物分為以下幾類：1）單體形態(tài)2）中小型聚合物形態(tài)3）大型聚合物形態(tài)4）氫氧化鋁沉淀

2.水解規(guī)律1）PH值較低時，水解產(chǎn)物以單體或中小型聚合物為主；pH值較高時，以大型或氫氧化鋁為主。2）各組成含量與混凝劑的種類及濃度有關(guān)。3）其水解物種的分布與混凝劑機理密切相關(guān)。

二、金屬鹽水解規(guī)律17三、混凝機理1.電性中和：

通過投加電解質(zhì)來降低或消除顆粒的動電位，從而壓縮雙電層的方法。2.吸附架橋：水中高分子物質(zhì)通過某長鏈吸附膠體，起到膠體之間相互結(jié)合的橋梁結(jié)構(gòu)。

3.網(wǎng)捕或卷掃作用：

當金屬鹽投量很大而形成大量氫氧化物沉淀時，可以網(wǎng)捕或卷掃水中膠粒，并使之發(fā)生沉淀。

4.膠體的再穩(wěn)定現(xiàn)象：對于無機鹽，投量過大會導致膠體表面帶上反電荷，從而發(fā)生再穩(wěn)定現(xiàn)象；對于高分子物質(zhì)而言，投量過大會導致膠體被長鏈包裹，從而發(fā)生膠體保護現(xiàn)象。

三、混凝機理18

第二節(jié)混凝劑和助凝劑

一、無機混凝劑1.硫酸鋁Al2(SO4)3

使用靈活，多以液態(tài)為主，但其水解反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，處理低溫水時效果不佳，與新型混凝劑相比，有效含量和利用率都不高。2.聚合氯化鋁[Al2(OH)nCl6-n]m以各種聚合物和氫氧化鋁的形式直接存在與水體中，不再出現(xiàn)水解過程，對PH值的適應(yīng)性更強；在其它相同條件下，投加量較少，處理效果更佳。3.三氯化鐵FeCl3

適用的PH值范圍較寬，形成的絮體比使用鋁鹽形成的絮體結(jié)構(gòu)更密實，但溶液的腐蝕性很強，出水的色度比鋁鹽高。4.聚合硫酸鐵[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m

形成的絮體密實，適應(yīng)低溫低濁水的處理，藥劑用量少，腐蝕性遠比三氯化鐵小，適用水體的PH范圍寬。

第二節(jié)混凝劑和助凝劑

一、無機混凝劑19二、有機高分子混凝劑

1.陽離子型有機高分子聚合物2.非離子型3.陰離子型4.兩性聚電解質(zhì)三、助凝劑

有助于改善或提高混凝劑作用效果的物質(zhì)，即為助凝劑。1.活化硅酸

粒狀高分子物質(zhì)，處理低溫低濁水時效果顯著，同時能促進對色度的去除；由于其在活化過程中能形成狹長的線性或環(huán)狀聚合物，有利于吸附架橋作用。2.聚丙烯酰胺

聚丙烯酰胺及其水解產(chǎn)物是高濁度水處理中使用最多的助凝劑。投加這類助凝劑可大大減少鋁鹽或鐵鹽混凝劑的用量。3.其它其它助凝劑如石灰、骨膠、海藻酸鈉、黏土等液有一定的助凝作用。二、有機高分子混凝劑20第三節(jié)混凝動力學一、基本概念混凝動力學：研究水中膠體在絮凝過程中顆粒的濃度隨時間的減少過程稱為混凝動力學。異向絮凝：由布朗運動所造成的顆粒碰撞聚集的過程。同向絮凝：在水力或機械攪拌下所造成的流體運動使顆粒繼續(xù)碰撞聚集的過程。二、異向絮凝：在顆粒粒徑較小時起主要作用三、同向絮凝：在顆粒逐漸長大后起主要作用，依靠流速梯度來促進顆粒的相互碰撞

第三節(jié)混凝動力學一、基本概念21第四節(jié)影響混凝效果主要因素一、水溫

水溫對混凝的效果有明顯的影響。這是由于混凝劑的水解反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，在低溫水中反應(yīng)緩慢，影響混凝效果。因而低溫水處理比較困難?？梢酝ㄟ^增加混凝劑的用量或投加助凝劑來提高混凝效果。二、濁度與懸浮物

原水濁度越高，壓縮雙電層、吸附電性中和所需的混凝劑的用量越大；原水的濁度越低，可以構(gòu)成礬花骨架的膠體顆粒越少，所需混凝劑的投加量更大。三、水的PH值

PH值影響水中無機金屬鹽水解產(chǎn)物的形態(tài)分布；同時對于某些有機物，PH值影響其電離程度，從而影響混凝的效果。可以通過投加堿性藥劑來調(diào)節(jié)PH值。第四節(jié)影響混凝效果主要因素一、水溫22

第五節(jié)混凝劑的配制和投加

一、混合設(shè)施

1.水泵混合藥劑投加在水泵的吸水管或吸水喇叭口處，利用葉片的高速旋轉(zhuǎn)以達到藥劑充分混合的目的。常用于取水泵房離水廠處理設(shè)施較近的場合，不適合于投加鐵鹽。2.管道混合

將藥劑直接投加到水泵的壓水管中以借助管中流速進行混合或采用管道靜態(tài)混合器進行混合。混合效果耗，但水頭損失稍大，當管道內(nèi)流量減少時，效果降低。3.機械混合

在混合池內(nèi)安裝攪拌設(shè)施，以電動機驅(qū)動攪拌器使水和藥劑混合。適應(yīng)水量變化的能力強，但增加了機械維修的工作量

第五節(jié)混凝劑的配制和投加

一、混合設(shè)施23重要設(shè)計要點濕投混凝劑時，溶解次數(shù)應(yīng)根據(jù)混凝劑的用量和配制條件等因素確定，一般每日不宜超過3次?；炷齽┯昧枯^大時，溶解池宜建在地下，混凝劑用量較小時，溶解池可兼作投藥池。混凝劑投配的溶液濃度，可采用5-20%。藥劑倉庫的設(shè)計一般可按最大投藥量的15-30天用量計算。堆放高度一般為1.5-2.0m。重要設(shè)計要點濕投混凝劑時，溶解次數(shù)應(yīng)根據(jù)混凝劑的用量和配制條24二、混凝劑的自動控制方法水廠混凝劑投加的自動控制方法有：經(jīng)驗法、數(shù)學模型法、現(xiàn)場模擬試驗法、膠體表面電荷法、光學檢測法。二、混凝劑的自動控制方法25第六節(jié)絮凝反應(yīng)池一、水力型絮凝池1.隔板絮凝池1）特點：隔板絮凝池的優(yōu)點是構(gòu)造簡單，管理方面。缺點是對水量、水質(zhì)的變化性差；因水流轉(zhuǎn)彎處的無效能耗大，故為保證絮凝效果，需增加池體容積，即增加了造價。適用于大、中型水廠。2）主要設(shè)計參數(shù)：a.廊道中流速：起端一般為0.5~0.6m/s，末端一般為0.2~0.3m/s。流速應(yīng)沿程遞減。b.為減少轉(zhuǎn)彎處的水頭損失，轉(zhuǎn)彎處過水斷面應(yīng)為廊道內(nèi)過水斷面積的1.2~1.5倍。c.絮凝時間一般在20~30min。d.隔板間距應(yīng)大于0.5m，池底應(yīng)用0.02~0.03坡度來排泥，排泥管應(yīng)大于150mm。

第六節(jié)絮凝反應(yīng)池一、水力型絮凝池26城市給水處理272.折板絮凝池1）特點：折板絮凝池的優(yōu)點是：絮凝的效果比較好；水流條件比較好，有效能量消耗比例提高；所需絮凝時間有所縮短；池子的體積減小。缺點是：因板距較小，安裝維修較困難，造價液較高。適用于中、小型水廠。2）主要設(shè)計參數(shù)：a.一般分為三段（也可多于三段），各段流速可分別為：第一段：0.25~0.35m/s；第二段：0.15~0.25m/s；第三段：0.10~0.15m/s。b.折板的角度可采用90°~120°。c.絮凝的時間一般為6~15min。3.網(wǎng)格絮凝池

1）特點：網(wǎng)格絮凝池的優(yōu)點是絮凝效果好，水頭損失小，絮凝時間較短。但存在末端積泥現(xiàn)象，少數(shù)水廠發(fā)現(xiàn)網(wǎng)格上滋生藻類、堵塞網(wǎng)眼現(xiàn)象。

°2.折板絮凝池°28城市給水處理292）主要設(shè)計參數(shù)：a.前段：放置密網(wǎng)格；網(wǎng)格孔眼尺寸80mm×80mm；板條寬度35mm，豎井的平均流速0.12m/s~0.14m/s；過網(wǎng)流速0.25~0.30m/s；豎井之間的孔洞流速0.30m/s~0.20m/s;絮凝時間3～5min；流速梯度70~100s-1。b.中段：放置疏網(wǎng)格；網(wǎng)格孔眼尺寸100mm×100mm；板條寬度35mm，豎井的平均流速0.12m/s~0.14m/s；過網(wǎng)流速0.22~0.35m/s；豎井之間的孔洞流速0.20m/s~0.15m/s;絮凝時間3～5min；流速梯度40~50s-1。c.末段：不放置網(wǎng)格；板條寬度35mm，豎井的平均流速0.10m/s~0.14m/s；豎井之間的孔洞流速0.10m/s~0.14m/s;絮凝時間4～5min；流速梯度10~20s-1。二、機械型絮凝池機械絮凝池

1）特點：機械絮凝池的優(yōu)點是適應(yīng)原水的水質(zhì)變化能力強，能適應(yīng)于各種類型的水廠；缺點是機械設(shè)備需維護，管理上不太方面。2）設(shè)計要點：a.絮凝時間一般宜為15~20min；b.池內(nèi)一般設(shè)3~4檔攪拌機，其線速度從第一檔的0.5m/s~末檔的0.2m/s；c.每臺攪拌機上漿板總面積宜為水流截面積的10％～20％。2）主要設(shè)計參數(shù)：30城市給水處理31三、組合式絮凝池1.往復式隔板與回轉(zhuǎn)式隔板組合2.機械反應(yīng)與隔板反應(yīng)組合三、組合式絮凝池32第三章沉淀和澄清第一節(jié)沉淀基本理論第二節(jié)平流沉淀池第三節(jié)斜管、斜板沉淀池第四節(jié)澄清池第五節(jié)氣浮池第三章沉淀和澄清第一節(jié)沉淀基本理論33

第一節(jié)沉淀基本理論

一、沉淀分類1.自由沉淀顆粒在沉淀的過程中，彼此無干擾，只受到顆粒本身的重力和水流阻力的作用。

2.絮凝沉淀顆粒在絮凝過程中發(fā)生絮凝作用，顆粒絮凝長大，沉速逐漸增加。

3.擁擠沉淀顆粒在沉淀過程中，彼此相互干擾，或受到容器壁的干擾，減少了實際沉速。

4.壓縮沉淀在顆粒濃度極高的情況下，顆粒在相互支撐的條件下受重力的作用進一步被擠壓。二、顆粒沉速公式：對于Re<1的層流區(qū)，有Stokes公式：

第一節(jié)沉淀基本理論

一、沉淀分類34三、哈真公式

哈真公式反應(yīng)了下列兩個問題：1）當去除率一定時，顆粒沉速ui越大則表面負荷也越高，亦即產(chǎn)水量越大；或者當產(chǎn)水量和表面積不變時，ui越大則去除率E越高。顆粒沉速ui的大小與凝聚效果有關(guān)，所以生產(chǎn)上一般均重視混凝工藝。2）顆粒沉速ui一定時，增加沉淀池表面積可以提高去除率。當沉淀池的容積一定時，池身淺些則表面積大些，去除率可以高些，此即“淺池理論”，斜板、斜管沉淀池的發(fā)展基于此理論。三、哈真公式35

第二節(jié)平流沉淀池

一、平流沉淀池的構(gòu)造

平流沉淀池可分為進水區(qū)、沉淀區(qū)、存泥區(qū)和出水區(qū)四個部分。1.進水區(qū)采用穿孔墻進水，將水流均勻分布在整個進水截面上，孔口流速不宜大于0.15-0.2m/s。。2.沉淀區(qū)利用縱向分格降低了水力半徑，即降低了雷諾數(shù)（水流紊動性指標），增加了Fr數(shù)（水流穩(wěn)定性指標），改善了水力條件3.出水區(qū)一般采用堰口布置或淹沒式出水孔口，盡量增加出水堰的長度。4.排泥區(qū)可以采用泥斗排泥、穿孔管排泥或機械排泥。

第二節(jié)平流沉淀池

一、平流沉淀池的構(gòu)造36城市給水處理37二、平流沉淀池的優(yōu)缺點

平流式沉淀池對原水濁度適應(yīng)性強，潛力大，處理效果穩(wěn)定；工程造價較低；操作管理方便，施工較簡單；帶有機械排泥設(shè)備時，排泥效果較好。但是平流式沉淀池的占地面積較大；不采用機械排泥時，排泥較困難，若采用機械排泥，需維護機械排泥設(shè)備。一般適用于大、中型水廠。三、平流沉淀池的設(shè)計要求：1.沉淀池的長度和寬度之比不得小于4，長度與深度之比不得小于10，以保證斷面水流均勻；2.平流式沉淀池的水力停留時間一般為1.0~3.0h；3.池中水平流速一般為10~25mm/s；4.沉淀池的有效水深一般采用3.0~3.5m；5.沉淀池的每格寬度（或?qū)Я鲝婇g距）一般為3~8m，最大不超過15m。二、平流沉淀池的優(yōu)缺點38城市給水處理39城市給水處理40城市給水處理41第三節(jié)斜管、斜板沉淀池一、斜管（板）沉淀池的優(yōu)缺點

優(yōu)點:停留時間短、沉淀效率高、占地面積小。缺點：1）運行中斜管（板）中易產(chǎn)生積泥和藻類滋生問題，需定期放空清洗，積泥過多還易產(chǎn)生斜管壓塌事故；2）斜管（板）材料的費用高，且易老化。3）因水流在斜管中的停留時間極短，斜管沉淀池的緩沖能力及穩(wěn)定性較差，對沉淀池前面的混凝處理運行穩(wěn)定性要求較高。二、斜管（板）沉淀池的設(shè)計要點1）斜管斷面一般采用蜂窩六角形，其內(nèi)徑或邊距d一般采用25～35mm；斜板間距一般為30～50mm；2）斜管（板）的長度一般為1000mm；3）斜管（板）的水平傾角常采用60°；4）斜管（板）上部的清水區(qū)高度不宜小于1.0m以上；5）斜管（板）下部的布水區(qū)高度不宜小于1.5m左右。第三節(jié)斜管、斜板沉淀池一、斜管（板）沉淀池的優(yōu)缺點42城市給水處理43

第四節(jié)澄清池

一、澄清池原理及特點1.澄清池工作原理

澄清池是把混凝和沉淀兩個過程集中在同一個處理構(gòu)筑物中，依靠活性泥渣層達到澄清目的。當水中脫穩(wěn)雜質(zhì)隨水流與泥渣層接觸時，便被泥渣層阻留下來，使水獲得澄清。這種把泥渣層作為接觸介質(zhì)的過程，實際上也是絮凝過程，一般稱為接觸絮凝。在絮凝的同時，雜質(zhì)從水中分離出來，清水在澄清池上部收集。

2.特點

采用澄清池的水處理工藝不需設(shè)置絮凝反應(yīng)池。澄清池具有絮凝效率高，處理效果好，運行穩(wěn)定，產(chǎn)水率高等優(yōu)點。二、澄清池的分類

澄清池可分為泥渣循環(huán)型和泥渣懸浮型兩大類。泥渣循環(huán)型的主要池型有機械攪拌澄清池和水力循環(huán)澄清池；泥渣懸浮型的主要池型有懸浮澄清池和脈沖澄清池。

第四節(jié)澄清池

一、澄清池原理及特點44城市給水處理45第五節(jié)氣浮池設(shè)計要點：1氣浮池一般用于濁度小于100度及含有藻類等密度小的懸浮物質(zhì)的原水。2接觸室的上升流速，一般可采用10-20毫米/秒，分離室的向下流速，一般可采用1.5-2.5毫米/秒。3氣浮池單格寬度不宜超過10米，池長不宜超過15米，有效水深一般可采用2.0-2.5米。第五節(jié)氣浮池設(shè)計要點：46第四章過濾第一節(jié)過濾基本理論第二節(jié)濾料和承托層第三節(jié)濾池的運行第四節(jié)濾池的沖洗第五節(jié)濾池的類型第四章過濾第一節(jié)過濾基本理論47第一節(jié)過濾基本理論一、過濾的機理

過濾是指以如石英砂等粒狀濾料層截留水中懸浮雜質(zhì)，從而獲得澄清的過程。過濾的機理主要包含遷移和粘附兩格機理。

1.顆粒遷移在濾料層孔隙中隨水流動的小顆粒在攔截、重力沉降、慣性、擴散、水動力等作用下與濾料顆粒的表面進行接觸。

2.顆粒粘附當顆粒遷移到濾料表面，在各種物化、生物作用下，被粘附于濾料的顆?；蛞呀?jīng)被截留在濾料孔隙內(nèi)的顆粒表面上。二、過濾的幾個基本概念

1.濾層的含污能力

在一個過濾周期內(nèi)，單位體積濾料中所截留的雜質(zhì)。第一節(jié)過濾基本理論一、過濾的機理482.反粒度過濾

使濾料粒徑沿進水水流方向逐漸減小，使濾層中截留的雜質(zhì)分布更趨于均勻，含污能力大大提高。

2.反粒度過濾49

第二節(jié)濾料和承托層

一、濾料的材質(zhì)和規(guī)格1.濾料材質(zhì)

水的過濾處理對濾料材質(zhì)的一般性要求是：1）有適當?shù)某叽?、形狀、級配或均勻度?）有一定的機械強度，以防沖洗時濾料發(fā)生磨損甚至破碎；3）有良好的化學穩(wěn)定性，以免惡化水質(zhì)；4）便于就地取材，價格便宜。2.濾料的級配濾料的級配是指濾料中各種粒徑顆粒所占的重量比例。1）有效粒徑（d10）和不均勻系數(shù)（K80）d10——濾料中小于該粒徑的顆粒的重量占濾料總重量的10％d80——濾料中小于該粒徑的顆粒的重量占濾料總重量的80％K80=d80/d10

K80越大，說明濾料不均勻，對過濾愈不利；K80越小，濾料愈均勻，但增加了濾料的造價。

第二節(jié)濾料和承托層

一、濾料的材質(zhì)和規(guī)格50

2）最大粒徑（dmax）與最小粒徑（dmin）二、水處理常用濾料1）石英砂濾料基本參數(shù)：粒徑dmin=0.5mm，dmax=1.2mm，K80<2.0；濾料層厚度h=700mm；正常濾速v=8~10m/h，強制濾速v強＝10~14m/h反沖洗強度q=12~15L/（s·m2），反沖洗膨脹率約為45％，沖洗時間7~5min。石英砂濾料具有機械強度高、化學穩(wěn)定性好、廉價、取材便利等優(yōu)點。但是由于反沖洗的水力篩分作用，反沖洗后濾層為小顆粒在上，大顆粒在下，其上小下大的孔隙分布不利于過濾，上部孔隙小易使濾層堵塞，下部孔隙大易使顆粒穿透。2）無煙煤石英砂雙層濾料基本參數(shù)：上層為無煙煤濾料，粒徑dmin=0.8mm，dmax=1.8mm，K80<2.0，厚度h=300~400mm；下部為石英砂濾料，粒徑dmin=0.5mm，dmax=1.2mm，K80<2.0，厚度h=300~400mm；正常速率v=10~14m/h，強制速率v強＝14~18m/h；反沖洗強度q=13~16L/（s·m2），反沖洗膨脹率約為50％，沖洗時間8~6min。

51城市給水處理52無煙煤石英砂雙層濾料在一定程度上克服了石英砂濾料孔隙分布的缺點。上層大顆粒的無煙煤能夠多納污，下層石英砂可以保證出水水質(zhì)。濾速高于砂濾料，納污量大，過濾周期長。3）均質(zhì)濾料均質(zhì)濾料是指使濾料層中上下顆粒分布均勻的濾料?；緟?shù)：有效粒徑d10=0.95~1.35mm，K60<1.6；濾料層厚度h>950mm,一般在1000～1500mm；設(shè)計濾速v=8~15m/h；反沖洗：先氣沖1~2min，再氣水同時沖4~3min，最后水沖4~3min；氣沖強度13~17L/（s·m），氣水同時沖時水沖洗強度3~4.5L/（s·m），最后水沖強度1.4~2.3L/（s·m）。均質(zhì)濾料層的納污能力大，可增加過濾周期。4）其它濾料此外還有三層濾料、纖維球濾料等。三、承托層承托層一般采用鵝卵石或礫石，其作用是防止濾料流失及均勻布水。

無煙煤石英砂雙層濾料在一定程度上克服了53城市給水處理54

第三節(jié)濾池的運行

濾池過濾的運行方式有三種：變水頭恒速過濾、恒水頭恒速過濾、減速過濾。1.變水頭恒速過濾

過濾的過程中，過濾的水頭損失不斷增加，濾速保持不變。變水頭恒速過濾的優(yōu)點是控制簡單，單池過濾水量恒定。缺點是濾池水頭損失大、當濾層納污量已經(jīng)較大時仍需保持較高濾速，易使小顆粒穿透，過濾的水質(zhì)不如減速過濾好。

2.恒水頭恒速過濾過濾過程中，過濾的水頭損失和濾速均保持不變。恒水頭恒速過濾的運行方式的濾池水頭損失要低于變水頭恒速過濾，但是其控流閥維護管理較復雜，受控流閥控制，不便水廠超負荷運行。3.減速過濾過濾的過程中，過濾的水頭損失近似保持不變，濾速不斷降低。如移動沖洗罩濾池。在過濾初期，較大的濾速可使懸浮雜質(zhì)深入到濾層內(nèi)部，在過濾后期，較小的濾速可防止懸浮雜質(zhì)穿透濾層，具有自然調(diào)節(jié)能力。因此，濾后水質(zhì)較好，水頭損失較低。

第三節(jié)濾池的運行

濾池過濾的運行方55第四節(jié)濾池的沖洗一、沖洗方式1.水沖洗截留于濾層中的污物，在水流剪力和濾料顆粒碰撞摩擦雙重作用下，從濾料表面脫落下來，然后被沖洗水帶出濾池2.氣水反沖洗：有三種方式：1）先氣沖，再水沖；2）先氣－水同時反沖，再用水反沖；3）先氣沖，然后用氣－水同時反沖，最后再用水沖。第三種方式效果最好，但應(yīng)注意濾料的流失作用原理：1）利用上升空氣氣泡的振動；2）促進濾料顆粒之間的相互摩擦，可有效地將附著于濾池表面的污物擦洗下來，再用水洗將其排出池外。

第四節(jié)濾池的沖洗一、沖洗方式56二、配水系統(tǒng)配水系統(tǒng)的作用在于使反沖洗水在整個濾池面積上均勻分布。1.大阻力配水系統(tǒng)大阻力配水系統(tǒng)是減少孔口總面積以增大孔口阻力系數(shù)，從而削弱承托層、濾料層阻力系數(shù)及配水系統(tǒng)壓力布均勻的影響。2.小阻力配水系統(tǒng)小阻力配水系統(tǒng)是通過減小干管和支管進口流速，從而使布水趨于均勻。3.兩種配水系統(tǒng)的比較大阻力配水系統(tǒng)的配水均勻性較好，但結(jié)構(gòu)比較復雜，而且增加了能耗。小阻力配水系統(tǒng)的配水均勻性較差，這是由于當濾池內(nèi)的其它結(jié)構(gòu)如濾層、承托層的分布稍不均勻，就會嚴重影響配水的均勻性，所以濾池的面積不宜過大。二、配水系統(tǒng)57城市給水處理58城市給水處理59第五節(jié)濾池的類型給水處理中常用的濾池的池型有：普通快濾池、雙閥濾池、虹吸濾池、重力式無閥濾池、移動罩濾池、均粒濾料濾池、壓力濾灌等。1.普通快濾池普通快濾池采用大阻力配水系統(tǒng)，設(shè)有濾池進水、濾后清水、反沖洗進水、反沖洗排水四個閥門。其應(yīng)用廣泛，運行穩(wěn)定可靠，適用于大、中、小型水廠，但是閥門多，運行操作與檢修工作量大。設(shè)計要點：1）濾池的單池面積小于100m2，一般在20~50m2。2）濾池池深一般為3.2~3.6m；3）當濾池的個數(shù)少于5個時，宜采用單排布置，反之采用雙排布置；4）濾層上面的水深一般采用1.5~2.0m；5）超高一般采用0.3m；6）一般采用管式大阻力配水系統(tǒng)，配水孔眼總面積與濾池面積之比為0.25%~0.30%。第五節(jié)濾池的類型給水處理中常用60城市給水處理61城市給水處理62城市給水處理632.雙閥濾池雙閥濾池的結(jié)構(gòu)與普通快濾池基本相同，只是把進水閥和反沖洗排水閥改用虹吸管代替，單池減少兩個大閥門，但需增加虹吸管控制的真空系統(tǒng)。3.虹吸濾池虹吸濾池是利用虹吸作用來代替濾池的各閥門，反沖洗所需的水頭和水量均來自濾池本身。虹吸濾池采用小阻力配水系統(tǒng)，運行方式為變水頭恒速過濾。虹吸濾池適用于大中型水廠，優(yōu)點是不需大型閥門；不社單獨的反沖洗水塔或水泵；濾出水水位高于濾層表面，不致產(chǎn)生負水頭現(xiàn)象。缺點是池深較大，不利于施工；濾出水的水質(zhì)不如普通快濾池。4.移動罩濾池移動罩濾池是由許多濾格為一組構(gòu)成的濾池，利用一個可移動的沖洗罩輪流對各濾格進行沖洗。移動罩濾池的特點是池身淺、占地省，造價低；但是對移動罩體的密閉性要求極高，自動化控制的程度高。2.雙閥濾池64城市給水處理654.移動罩濾池移動罩濾池是由許多濾格為一組構(gòu)成的濾池，利用一個可移動的沖洗罩輪流對各濾格進行沖洗。移動罩濾池的特點是池身淺、占地省，造價低；但是對移動罩體的密閉性要求極高，自動化控制的程度高。4.移動罩濾池66城市給水處理675V型濾池采用均質(zhì)濾料氣水不膨脹反沖減速過濾方式5V型濾池68第五章消毒第一節(jié)氯消毒第二節(jié)其它消毒劑第五章消毒第一節(jié)氯消毒69第一節(jié)氯消毒1.消毒機理通過破壞病原體的基本生理功能單元，如酶、輔酶和氫載體等來殺滅病菌。2.氯消毒反應(yīng)

Cl2＋H2O

HOCl＋HClHOCl

H+＋OClˉHOCl為主要的消毒產(chǎn)物。PH值越低，抑制該反應(yīng)向右進行，故其消毒作用也越強。自由性余氯：HOClCl2OClˉ化合性余氯：水中的氯以氯胺形式存在。NH3＋HOCl

NH2Cl＋H2ONH2Cl＋HOCl

NHCl2＋H2O

NHCl2＋H2O

NCl2＋H2O

第一節(jié)氯消毒1.消毒機理703折點加氯（1）折點前，以化合性余氯為主要消毒劑，消毒效果相對較差，但節(jié)省費用（2）折點后，以自由性余氯為主要消毒劑，消毒效果好，但費用高3折點加氯71城市給水處理72第二節(jié)其它消毒劑一、ClO2消毒1.特點：1）消毒能力強，對細菌、病菌有很強的消毒能力；2）不會與水中的有機物生成有機氯化物；3）不會與氨反應(yīng)，因而在原水中NH4–H含量高時仍然能保持全部的消毒能力；4）ClO2的殘余量在管網(wǎng)中能維持很長的時間；5）須現(xiàn)場制備后投加，由于在較高的蒸汽壓下可能發(fā)生爆炸，使用時注意安全。2.制備：1）用NaClO2和Cl2制備Cl2＋2NaClO2→2ClO2＋2NaCl2）用NaClO2和Cl2制備4HCl＋5NaClO2→4ClO2＋5NaCl＋2H2O第二節(jié)其它消毒劑一、ClO2消毒73二、氯胺消毒

特點：1）不會產(chǎn)生氟臭和氯酚臭；2）大大減小了產(chǎn)生三鹵甲烷的可能性；3）在水中保持消毒的能力較長；4）殺菌能力比自由性余氯弱。

除此以外，還有O3消毒、紫外線消毒、高錳酸鉀復合藥劑消毒等。

二、氯胺消毒74第六章地下水除鐵除錳第一節(jié)概述第二節(jié)除鐵除錳原理與方法第六章地下水除鐵除錳第一節(jié)概述7