给水处理概论讲义、习题(编辑修改稿)

给水处理概论讲义、习题(编辑修改稿)内容摘要：

4)反冲洗强度 q=12～ 15L/(sm2),反冲洗膨胀率约 45％，冲洗时间 7～ 5min. （ 2）无烟煤石英砂双层滤料 1）上层为无烟煤滤料，粒径 dmin=,dmax=,K80,厚度 h=300～ 400mm。 2）下部为石英砂滤料，粒径 dmin=,dmax=,K80,厚度 h=400mm 3)正常滤速 v=10～ 14m/h,强制滤速 v强 =14～ 18m/h。 4)反冲洗强度 q=13～ 16L/(sm2),反冲洗膨胀率约 50％，冲洗时间 8～ 6min。 （ 3）均质滤料 均质滤料的含义是指使滤料层中上下颗粒分布均匀的滤料。 基本运行参数： 1）有效粒径 d10=～ ,K60。 2）滤料层厚度 h950mm,一般在 1000～ 1500mm。 3)设计滤速 v=8～ 15m/h。 4)反冲洗步骤为：先气擦洗 1～ 2min，再气水共同冲洗 4～ 3min，最后水冲洗 4～ 3min。 5）气冲洗的空气冲洗强度 13～ 17L/(sm2)。 水冲洗强度在气水共同冲洗时为 3～ L/(sm2)，最后水冲洗时强度为 4～ 6 L/(sm2)；表面横向扫洗强度为 ～ L/(sm2)。 （ 4）其他滤料 1）三层滤料 2）纤维球滤料 3）聚苯乙烯泡沫滤料 4）锰砂滤料 四 .滤池的基本构造 滤池由滤料层、承托层、配水系统、冲洗排水槽、集水渠等部分组成。 （ 1）大阻力配水系统 穿孔管上总的开孔率（孔口面积与滤池面积之比）很低，为 ％ ～ ％，在反冲洗时孔口流速 v=5～ 6m/s,产生较大的水头损失，约为 3～ 4m左右，孔口水头损失远高于配水系统中各孔口处沿程损失的差别，由此相对消除了滤池中各孔口位置不同对配水均匀性的影响，实现了配水均匀。 大阻力配水系统单池的面积最大可到 100m2左右。 孔口直径为 9～ 12mm,布置在与中垂线 45 度角的下侧，交错排列。 各层的粒径时 16～32mm、 8～ 16mm、 4～ 8/2～ 4,各层厚度 100mm。 大阻力配水系统滤池的反冲洗水由反冲洗水塔或反冲洗水泵提供，总的反冲洗水头 6～8m。 优点时：其配水均匀性好，单池 面积大（可到 100m2左右），基建造价低，工作可靠。 不足之处：需单设反冲水塔或水泵，反冲洗所需水头大、能耗高。 （ 2）小阻力配水系统 开孔率一般在 ％ ～ ％，反冲洗水头只需 1m 左右。 优点：不需设置反冲洗水塔或水泵，反冲洗水头小，动力费省，易于实现滤池自动化运行。 不足：单池面积小（最大约 50m2左右），且基建费较高。 中阻力配水系统，开孔率在 ％ ～ ％，配水系统多用双层滤砖。 （ 1）冲洗排水槽 设计要求： 中国最大管理资源中心 1）池面的反冲废水应自由跌落入冲洗排水槽，槽中水面以上要有一定 保护高； 2）单位排水槽长度的服务面积应相等，槽面水平（误差在 2mm以内），槽间距不得过大（一般为 ～ ） ； 3）排水槽的底应略高于滤料层膨胀后的高度； 4）冲洗排水槽的出水应自由跌落入集水渠。 （ 2）集水渠 （ 1）反冲洗水塔与水泵 采用大阻力配水系统的滤池所需的反冲洗水头（ H0） 约为 7～ 8m，包括 1）从水塔或水泵至滤池的管道中的水头损失（设计计算时可先按 1m 考虑）； 2）滤池配水系统的水头损失（主要为孔口损失，大约为 3～ 4m）； 3）承托层的水头损失（约 ）。 4）使滤料 层膨胀的水头损失（约 ）。 5）备用水头（ ～ ） 等。 反冲洗水泵在滤池冲洗时直接从清水池中抽水进行反冲洗。 反冲洗水泵的扬程 H为： eHHH  0 式中 H0――反冲洗水头； He――滤池冲洗排水槽槽顶与清水池最低水位之间的高程差。 该系统的投资省，但操作较麻烦，且水泵较大，反冲洗期间用电量明显增大。 反冲洗水塔的容量按一个滤间冲洗用水量的 倍设置，反冲洗水塔的池底与滤池冲洗排水槽槽顶的高程差按反冲洗水头 H0设置。 （ 2）管廊 （ 3）滤池控制系统 对滤池 的过滤与反冲洗工控进行自动控制的基本形式有： 1）水力控制； 2）时间程序控制； 3）以上两者的结合 （ 4）表面冲洗装置 滤池的表面冲洗装置是在砂面以上 50～ 70mm 处设置穿孔管。 五 .滤池 滤池单池面积小于 100m2，一般在 20～ 50m2，滤池池深一般为 ～。 过滤方式为几个滤间为一组的恒水头恒速过滤（需控流阀）或减速过滤。 68 个滤间组成一个系统，过滤运行方式为变水头恒速过滤，冲洗前的最大水头损失一般采用。 变水头恒速 过滤，最大过滤水头一般采用。 设计过滤水头可采用 ～。 滤料厚度一般为 ～ ，最终允许水头损失一般可达 5～ 6m。 中国最大管理资源中心 消毒 一 .消毒概论 饮用水消毒的目的是杀灭水中对人体健康有害的绝大部分病原微生物，包括病菌、病毒、原生动物的胞囊等，以防止通过饮用水传播疾病。 细菌总数 ≤ 100CUF/mL,总大肠菌群和粪便大肠菌群每 100ml 水样中不得捡出（此外还有剩余消毒剂浓度的指标）。 （ 1）氯消毒 对 于受到有机污染（包括天然的腐殖质类污染、生活污染、工业污染等）的水体，加氯消毒可以产生对人体有害的卤代消毒副产物，如三卤甲烷（ THMs） 、卤乙酸（ HAAs）等物质。 （ 2）二氧化氯消毒 （ 3）臭氧消毒 （ 4）紫外线消毒 1）清水池前投加的消毒主工序； 2）调整出厂水剩余消毒剂浓度的补充投加（在二泵站处）； 3）控制输水管渠和水厂构筑物内菌藻生长的水厂取水口或净水厂入口的预投加； 4）配水管网中的补充投加等。 二 .氯消毒 氯灭活微生物的机制包括：氯能氧化损坏细胞膜，使其渗 透性增加，导致细胞内物质如蛋白质、 RNA、 DNA 的漏出，影响钾的吸收和保留；氯进入细胞质后，能破坏干扰多种酶系统，并可损坏基因组，使细胞丧失生理能力。 饮用水消毒通常以大肠杆菌作为肠道微生物的指示菌，衡量消毒处理的效果。 对于不含氨的水，向水中加入氯后立即产生以下反应： 中国最大管理资源中心 Cl2+H2O→ HOCl+H++Cl 所生成的次氯酸（ HOCL）是弱酸，在水中部分电离成次氯酸根和氢离子。 HOCl↔ OCl+H+ 水中 HOCl 和 OCl的比例与水的 PH值和温度有关。 HOCl 和 OCl都被计入，称为是游离性氯或自由性 氯。 天然水体中一般含有少量的氨氮。 加氯产生的 HOCL 会与氨氮反应，生成氯胺： NH3+HOCl↔ NH2Cl+H2O NH2Cl+HOCl↔ NHCl2+H2O NHCl2+HOCl↔ NCl3+H2O 氯胺的存在形式同氯与氨的比例和水的 PH 值有关。 在 Cl2:NH3的重量比 ≤ 5： PH 值在7～ 9的范围内，水中氯胺基本上为一氯胺。 在 Cl2:NH3的重量比 ≤ 5： PH值为 6 的条件下，一氯胺仍占优势（约 80％）。 三氯胺只在水的 PH 值小于。 氯胺的灭活微生物的机理类似于氯，能破坏膜的完整 性，从而能影响膜的渗透性和微生物的呼吸，并能对细胞的重要代谢功能造成不可逆的损害。 氯胺被计为化合性氯。 游离氯和化合性氯都具有消毒功能，两者之和称为有效氯。 经一定接触时间后水中剩余的有效氯称之为余氯。 余氯又可划分为游离性余氯和化合性余氯。 水与氯应充分混合，其接触时间不应小于 30min,氯胺消毒的接触时间不应小于 2h。 我国《生活饮用水卫生标准》和《生活饮用水卫生规范》都规定：水中游离性余氯的浓度，在与水接触时间 30分钟后应不低于 ,管网末梢水不应低于。 （ 1）折点氯化法 生活饮用水水源水标准规定，水源水中氨氮的最大允许浓度为。 （ 2）氯胺消毒法 1）先氯后氨 的氯胺消毒法 一般采用液氨瓶加氨， Cl2与 NH3的重量比为 3： 1～ 6： 1，使水中游离性余氯转化为化合性余氯，以减少氯味和余氯的分解速度。 2）化合性氯的氯胺消毒法 （ 1）加氯机 （ 2）氯瓶 三 .二氧化氯消毒 中国最大管理资源中心 （ 1）亚氯酸钠加氯制取法： Cl2+H2O→ HOCl+HCl 2NaClO2+HOCl+HCl→ 2ClO2+2NaCl+H2O 即总的反应式为 2NaClO2+Cl2→ 2ClO2+2NaCl （ 2）亚氯酸钠加酸制取法 利用亚氯酸钠在酸性条件下生成二氧化氯的特性，加入盐酸或硫酸来制备，其反应 5NaClO2+4HCl→ 4ClO2+5NaCl+2H2O 或 10NaClO2+4H2SO4→ 8ClO2+4Na2SO4+2NaCl+4H2O （ 3）氯酸钠盐酸复合式二氧化氯制取法 该法以氯酸钠和盐酸为原料，反应生成二氧化氯和氯气的混合气体，二氧化氯与氯气的摩尔比为 2： 1，其反应式为： NaClO3+2HCl→ ClO2++NaCl+H2O （ 4）电解法二氧化氯发生器 （ 5）稳定型二氧化氯溶液 二氧化氯消毒的优点是：对细菌和病毒的消毒效果好；在水的 PH 值为 6～ 9的范围内消毒效果不受 PH 值的影响；不与氨反应，当水。