第1章 污水物理化学工程基础.ppt

第2篇 水污染防治工程基础与实践 授课人： Tel: E-mail: 1 注册环保工程师专业考试复习教材 2 工程基础 水污染防治工程基础与实践 工程实践 相关环境法规、标准和技术政策 第一章 污水物理化学处理工程基础 第二章 污水生物处理工程基础 第三章 城市污水处理工程实践 第四章 工业废水处理工程实践 第五章 污水再生利用工程实践 第六章 污水自然净化工程实践 3 掌握混凝、沉淀和气浮的技术和方法。 掌握过滤的过程和方法。 熟悉吸附的过程和方法，了解主要吸附剂的性能与影响因素。 熟悉离子交换的技术与方法，了解主要离子交换剂的性能。 熟悉膜分离的技术和方法，了解膜及膜组件的分类和性能。 熟悉中和及化学沉淀的技术和方法。 了解氧化还原处理技术；熟悉消毒机理和方法。 了解萃取、吹脱和汽提的技术要点。 第一章 污水物理化学处理工程基础 4 二、紫外可见吸收光谱 区分 通过投加混凝剂使水中难以自然沉淀的胶体物质以及细小的悬浮物聚集成较大的颗粒，使之能与水分离的过程称为混凝。 1. 定义 一、概述 1.1 混凝 凝聚: 胶体脱稳的过程 絮凝：脱稳胶体相互聚集的过程 混凝：凝聚＋絮凝 混凝去除对象：胶体及部分细小的悬浮物 尺寸范围：1nm~0.1 µm（有时认为在1 µm ） 水处理中主要杂质：粘土（50nm~4 µm ） 细菌（0.2 µm ~80 µm ） 病毒(10nm~300nm) 蛋白质（1nm~50nm） 腐殖酸 5 一、概述 1.1 混凝 2. 混凝目的：投加混凝剂使胶体脱稳，相互凝聚生长成大矾花,以便在后续沉淀工艺中去除。 以地面水为水源的给水处理工艺： 原水  混凝  沉淀  过滤  消毒 饮用水 一、概述 1.1 混凝 7 胶体表面存在电荷 电位：胶体滑动面上（或称胶粒表面）的电位。  电位越高，同性电荷斥力越大 吸附层 扩散层 一般粘土电位＝-15~ -40mV 细菌电位＝-30~ -70mV 1. 双电层模型 二、胶体的基本性质 1.1 混凝 8 胶体表面分子的电离 胶体颗粒表面的溶解 胶体表面对溶液中离子的吸附 2. 胶体的表面电荷 二、胶体的基本性质 1.1 混凝 R-COOH R-COO－+H+ 9 1. 动力学稳定性：布朗运动对抗重力 2. 聚集稳定性： 3. 胶体的稳定性 二、胶体的基本性质 1.1 混凝 胶体带电相斥（憎水性胶体） 水化膜的阻碍（亲水性胶体） 1 微米的颗粒沉淀10 厘米需要20小时。 10 要实现絮凝，颗粒物之间必须发生碰撞。 根据碰撞过程的不同有两种情况： （1）异向絮凝：由颗粒的热运动即布朗运动引起 （2）同向絮凝：由水流运动过程产生的速度梯度引起，在剪切力的作用下是颗粒物产生不同速度 三、混凝动力学 1.1 混凝 11 当颗粒物的粒径小于1um时，以异向絮凝为主； 随着颗粒物粒径的增大，同向絮凝和差速沉降絮凝的重要性逐渐急剧增长。 三、混凝动力学 1.1 混凝 12 三、混凝动力学 1.1 混凝 G＝U/Z (速度梯度，velocity gradient, 1/s) （相邻两流层的速度增量） 同向絮凝 G增加碰撞机率增加絮凝效果增加，但破碎程度也增加 13 三、混凝动力学 1.1 混凝 混凝过程的控制参数 混合池：G＝500～1000 s-1 T＝10～60 s （若需要延长搅拌时间，但一般均小于2min） GT＝（1～3）×104 絮凝池：G＝20～70 s-1 T＝15～20 min GT＝104～105 14 （1）电性中和 压缩双电层 吸附电中和 （2）吸附架桥 （3）沉淀物的卷扫（网捕） 四、混凝机理 1.1 混凝 1．压缩双电层 四、混凝机理 1.1 混凝 降低静电斥力 电位 势垒 脱稳 凝聚 2.吸附电性中和作用机理 范德华力、氢键及共价键力 四、混凝机理 1.1 混凝 四、混凝机理 1.1 混凝 3．吸附架桥机理（链状高分子聚合物） “胶体保护” 再稳现象 使小胶体变大 （絮凝） 4.网捕或卷扫机理 金属氢氧化物沉淀物在形成过程中对胶粒的网捕。