一、        沉淀

1、概述

沉淀法是水處理中基本的方法。它是利用水中懸浮顆粒的可沉降性能，在重力作用下產(chǎn)生下沉作用，以達(dá)到固液分離的一種過(guò)程。

按照廢水的性質(zhì)與所要求的處理程度的不同，沉淀處理工藝可以是整個(gè)水處理過(guò)程中的一個(gè)工序，亦可以作為*的處理方法。在典型的污水廠中，有下列四種用法：

（1）、用于廢水的預(yù)處理

沉砂池是典型的例子。沉砂池是用以去除污水中的易沉物(如砂粒)。

（2）、用于污水進(jìn)人生物處理構(gòu)筑物前的初步處理(初次沉淀池)

用初次沉淀池可較經(jīng)濟(jì)的去除懸浮有機(jī)物，以減輕后續(xù)生物處理構(gòu)筑物的有機(jī)負(fù)荷。

（3）、用于生物處理后的固液分離(二次沉淀池)

二次沉淀池，主要用來(lái)分離生物處理工藝中產(chǎn)生的生物膜、活性污泥等，使處理后的水得以澄清。

（4）、用于污泥處理階段的污泥濃縮

污泥濃縮池是將來(lái)自初沉池及二沉池的污泥進(jìn)一步濃縮，以減小體積，降低后續(xù)構(gòu)筑物的尺寸及處理費(fèi)用等。

2、沉淀類(lèi)型

根據(jù)水中懸浮顆粒的凝聚性能和濃度，沉淀通?？梢苑殖伤姆N不同的類(lèi)型。

1）、自由沉淀

自由沉淀發(fā)生在水中懸浮固體濃度不高，沉淀過(guò)程懸浮固體之間互不干擾，顆粒各自單獨(dú)進(jìn)行沉淀，顆粒的沉淀軌跡呈直線。整個(gè)沉淀過(guò)程中，顆粒的物理性質(zhì)，如形狀，大小及比重等不發(fā)生變化。這種顆粒在沉砂池中的沉淀是自由沉淀。

2）、絮凝沉淀

絮凝沉淀的懸浮顆粒濃度不高，但沉淀過(guò)程中懸浮顆粒之間有互相絮凝作用，顆粒因互相聚集增大而加快沉降，沉淀的軌跡呈曲線。沉淀過(guò)程中，顆粒的質(zhì)量、形狀和沉速是變化的，實(shí)際沉速很難用理論公式計(jì)算，需通過(guò)試驗(yàn)測(cè)定?；瘜W(xué)混凝沉淀屬絮凝沉淀。

3）、區(qū)域沉淀(或成層沉淀)

區(qū)域沉淀的懸浮顆泣濃度較高(5000mg/L以上)，顆粒的沉降受到周?chē)渌w粒影響，顆粒間相對(duì)位置保持不變，形成一個(gè)整體共同下沉，與澄清水之間有清晰的泥水界面。二次沉淀池與污泥濃縮池中均有區(qū)域沉淀發(fā)生。

4）、壓縮沉淀

壓縮沉淀發(fā)生在高濃度懸浮顆粒的沉降過(guò)程中，由于懸浮顆粒濃度很高，顆粒相互之間已擠集成團(tuán)塊結(jié)構(gòu)，互相接觸，互相支承，下層顆粒間的水在上層顆粒的重力作用下被擠出，使污泥得到濃縮。二沉池污泥斗中的濃縮過(guò)程以及在濃縮池中污泥的濃縮過(guò)程存在壓縮沉淀。

二、混凝

1、混凝原理

化學(xué)混凝所處理的對(duì)象，主要是水中的微小懸浮物和膠體雜質(zhì)。大顆的懸浮物由于受重力的作用而下沉，可以用沉淀等方法除去。但是，微小粒徑的懸浮物和膠體，能在水中長(zhǎng)期保持分散懸浮狀態(tài)，即使靜置數(shù)十小時(shí)以上，也不會(huì)自然沉降。這是由于膠體微粒及細(xì)微懸浮顆粒具有“穩(wěn)定性”。

（1）、膠體的穩(wěn)定性

根據(jù)研究，膠體微粒都帶有電荷。天然水中的粘土類(lèi)膠體微粒以及污水中的膠態(tài)蛋白質(zhì)和淀粉微粒等都帶有負(fù)電荷。它的中心稱(chēng)為膠桉。其表面選擇性地吸附了一層帶有同號(hào)電荷的離子，這些離子可以是膠校的組成物直接電離而產(chǎn)生的，也可以是從水中選擇吸附H⁺或OH^-離子而造成的。這層離子稱(chēng)為膠體微粒的電位離子，它決定了膠粒電荷的大小和符號(hào)。由于電位離子的靜電引力，在其周?chē)治搅舜罅康漠愄?hào)離子．形成了所謂“雙電層”。這些異號(hào)離子，其中緊靠電位離子的部分被牢固地吸引著．當(dāng)膠核運(yùn)行時(shí)，它也隨著一起運(yùn)動(dòng)，形成固定的離子層。而其他的異號(hào)離子，離電位離子較遠(yuǎn)，受到的引力較弱，不隨膠核一起運(yùn)動(dòng)，并有向水中擴(kuò)散的趨勢(shì)．形成了擴(kuò)散層。固定的離子層與擴(kuò)散層之間的交界面稱(chēng)為滑動(dòng)面?；瑒?dòng)面以?xún)?nèi)的部分稱(chēng)為膠粒，膠粒與擴(kuò)散層之間，有一個(gè)電位差。此電位稱(chēng)為膠體的電動(dòng)電位，常稱(chēng)為∫電位。而膠核表面的電位離子與溶液之間的電位差稱(chēng)為總電位或∮電位。

膠粒在水中受幾方面的影響：①由于上述的膠粒帶電現(xiàn)象，帶相同電荷的膠粒產(chǎn)生靜電斥力，而且∫電位愈高，膠粒間的靜電斥力愈大；②受水分子熱運(yùn)動(dòng)的撞擊，使微粒在水中作不規(guī)則的運(yùn)動(dòng)，即“布朗運(yùn)動(dòng)；”③膠粒之間還存在著相互引力——范德華引力。范德華引力的大小與膠粒間距的2次方成反比，當(dāng)間距較大時(shí)，此引力略去不計(jì)。

一般水中的膠粒∫電位較高。其互相間斥力不僅與∫電位有關(guān)，還與膠粒的間距有關(guān)，距離愈近，斥力愈大。而布朗運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能不足以將兩顆膠粒推近到使范德華引力發(fā)揮作用的距離。因此，膠體微粒不能相互聚結(jié)而長(zhǎng)期保持穩(wěn)定的分散狀態(tài)。

使膠體微粒不能相互聚結(jié)的另一個(gè)因素是水化作用。由于膠粒帶電，將極性水分子吸引到它的周?chē)纬梢粚铀?。水化膜同樣能阻止膠粒間相互接觸。但是，水化膜是伴隨膠粒帶電而產(chǎn)生的，如果膠粒的電位消除或減弱，水化膜也就隨之消失或減弱。

（2）、混凝原理

化學(xué)混凝的機(jī)理至今仍未*清楚。因?yàn)樗婕暗囊蛩睾芏?，如水中雜質(zhì)的成分和濃度、水溫、水的pH值、堿度，以及混凝劑的性質(zhì)和混凝條件等。但歸結(jié)起來(lái)，可以認(rèn)為主要是三方面的作用：

1)壓縮雙電層作用：如前所述，水中膠粒能維持穩(wěn)定的分散懸浮狀態(tài)，主要是由于膠粒的∫電位。如能消除或降低膠粒的∫電位，就有可能使微粒碰撞聚結(jié)，失去穩(wěn)定性。在水中投加電解質(zhì)——混凝劑可達(dá)此目的。例如天然水中帶負(fù)電荷的粘土膠粒，在投入鐵鹽或鋁鹽等混凝劑后，混凝劑提供的大量正離子會(huì)涌入膠體擴(kuò)散層甚至吸附層。因?yàn)槟z核表面的總電位不變，增加擴(kuò)散層及吸附層中的正離子濃度，就使擴(kuò)散層減薄。當(dāng)大量正離子涌入吸附層以致擴(kuò)散層*消失時(shí)，∫電位為零，稱(chēng)為等電狀態(tài)。在等電狀態(tài)下，膠粒間靜電斥力消失，膠粒易發(fā)生聚結(jié)。實(shí)際上，∫電位只要降至某一程度而使膠粒間排斥的能量小于膠粒布朗運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能時(shí)，膠粒就開(kāi)始產(chǎn)生明顯的聚結(jié)，這時(shí)的∫電位稱(chēng)為臨界電位。膠粒因電位降低或消除以致失去穩(wěn)定性的過(guò)程，稱(chēng)為膠粒脫穩(wěn)。脫穩(wěn)的膠粒相互聚結(jié)，稱(chēng)為凝聚。

壓縮雙電層作用是闡明膠體凝聚的一個(gè)重要理論。它特別適用于無(wú)機(jī)鹽混凝劑所提供的簡(jiǎn)單離子的情況。但是，如僅用雙電層作用原理來(lái)解釋水中的混凝現(xiàn)象，會(huì)產(chǎn)生一些矛盾。例如，三價(jià)鋁鹽或鐵鹽棍凝劑投量過(guò)多時(shí)效果反而下降，水中的膠粒又會(huì)重新獲得穩(wěn)定。又如在等電狀態(tài)下，混凝效果似應(yīng)，但生產(chǎn)實(shí)踐卻表明，混凝效果佳時(shí)的∫電位常大于零。于是提出了第二種作用。

2)吸附架橋作用：三價(jià)鋁鹽或鐵鹽以及其他高分子棍凝劑溶于水后，經(jīng)水解和縮聚反應(yīng)形成高分子聚合物，具有線性結(jié)構(gòu)。這類(lèi)高分子物質(zhì)可被膠體微粒所強(qiáng)烈吸附。因其線性長(zhǎng)度較大．當(dāng)它的一端吸附某一膠粒后，另一端又吸附另一膠粒，在相距較遠(yuǎn)的兩膠粒間進(jìn)行吸附架橋，使顆粒逐漸結(jié)大，形成肉眼可見(jiàn)的粗大絮凝體。這種由高分子物質(zhì)吸附架橋作用而使微粒相互粘結(jié)的過(guò)程，稱(chēng)為絮凝。

3)網(wǎng)捕作用：三價(jià)鋁鹽或鐵鹽等水解而生成沉淀物。這些沉淀物在自身沉降過(guò)程中，能集卷、網(wǎng)捕水中的膠體等微粒，使膠體粘結(jié)。

上述三種作用產(chǎn)生的微粒凝結(jié)理象——凝聚和絮凝總稱(chēng)為混凝。

對(duì)于不同類(lèi)型的棍凝劑，壓縮雙電層作用和吸附架橋作用所起的作用程度并不相同。對(duì)高分子混凝劑特別是有機(jī)高分子混凝劑，吸附架橋可能起主要作用；對(duì)硫酸鋁等無(wú)機(jī)混凝劑，壓縮雙電層作用和吸附架橋作用以及網(wǎng)捕作用都具有重要作用。

4)鋁鹽的水解過(guò)程
    所有金屬陽(yáng)離子不論以何種藥劑形態(tài)圖投加，它們?cè)谒卸家匀齼r(jià)鋁[Al(Ⅲ)]和三價(jià)鐵[Fe(Ⅲ)]的各種化合物存在。以鋁鹽為例，在水溶液中即使Al(Ⅲ)以單純離子狀態(tài)存在，也不是Al3+而是以Al(H2O)63+,水合鋁絡(luò)合離子狀態(tài)存在。
    當(dāng)pH值<3時(shí)，在水中這種水合鋁絡(luò)離子將是主要形態(tài)，如pH升高，水合鋁絡(luò)離子就會(huì)發(fā)生配位水分子離解(即水解過(guò)程)，生成各種羥基鋁離子，pH值再升高，水解逐級(jí)進(jìn)行，從單核單羥基水解成單核三羥基，終將產(chǎn)生氫氧化鋁化學(xué)沉淀物而析出。在整個(gè)反應(yīng)中，像Al3+、Al(OH)2+、Al(OH)3、Al(OH)4-等簡(jiǎn)單成分以及多種聚合離子，如[(Al(OH)14]4+、[A17(OH)17]4+、[Al8(OH)20]4+、[Al13(OH)34]5+等成分，都會(huì)同時(shí)出現(xiàn)，它們必然會(huì)對(duì)混凝過(guò)程起作用，共中高價(jià)的聚合正價(jià)離子對(duì)中和粘土膠粒的負(fù)電荷，以及壓縮其雙電層的能力都很大，促進(jìn)了混凝。
   當(dāng)產(chǎn)生無(wú)機(jī)聚合物帶有負(fù)價(jià)離子時(shí)，不可能靠電荷中和作用，而主要靠吸附架橋的作用使粘土膠粒脫穩(wěn)。

2、混凝劑和助凝劑

（1）、混凝劑

用于水處理中的混凝劑應(yīng)符合如下要求：混凝效果良好，對(duì)人體健康無(wú)害，價(jià)廉易得，使用方便?；炷齽┑姆N類(lèi)較多，主要有以下兩大類(lèi)：

1)無(wú)機(jī)鹽類(lèi)混凝劑目前應(yīng)用廣的是鋁鹽和鐵鹽。

2)高分子混凝劑高分子混凝劑有無(wú)機(jī)和有機(jī)的兩種。聚合氯化鋁和聚合氧化鐵是目前外研制和使用比較廣泛的無(wú)機(jī)高分子混凝劑。有機(jī)高分子混凝劑有天然的和人工合成的。我國(guó)當(dāng)前使用較多的是人工合成的聚丙烯酰胺。

（2)、助凝劑

當(dāng)單用混凝劑不能取得良好效果時(shí)，可投加某些輔助藥劑以提高混凝效果，這種輔助藥劑稱(chēng)為助凝劑。助凝劑可用以調(diào)節(jié)或改善混凝的條件，例如當(dāng)原水的堿度不足時(shí)可投加石灰或重碳酸鈉等；當(dāng)采用硫酸亞鐵作混凝劑時(shí)可加氧氣將亞鐵Fe²⁺氧化成三價(jià)鐵離子Fe³⁺等。助凝劑也可用以改善絮凝體的結(jié)構(gòu)，利用高分子助凝劑的強(qiáng)烈吸附架橋作用．使細(xì)小松散的絮凝體變得粗大而緊密，常用的有聚丙烯酰胺、活化硅酸、骨膠、海藻酸鈉、紅花樹(shù)等。

3、影響混凝效果的主要因素

影響混凝效果的因素較復(fù)雜，主要有水溫、水質(zhì)和水力條件等。

（1）、水溫

水溫對(duì)混凝效果有明顯的影響。無(wú)機(jī)鹽類(lèi)混凝劑的水解是吸熱反應(yīng)，水溫低時(shí)，水解困難。特別是硫酸鋁，當(dāng)水溫低于5℃時(shí)，水解速率非常緩慢。且水量低，粘度大，不利于脫氌膠粒相互絮凝，影響絮凝體的結(jié)大，進(jìn)而影響后續(xù)的沉淀處理的效果。改善的辦法是投加高分子助凝劑或是用氣浮法代替沉淀法作為后續(xù)處理。

（2）、pH值

水的pH值對(duì)混凝的影響程度視混凝劑的品種而異。用硫酸鋁去除水中濁度時(shí)，景佳pH值范圍在6.5—7.5之間；用于除色時(shí)，pH值在4.5～5之間。用三價(jià)鐵鹽時(shí)，佳pH值范圍在6.O一8.4之間，比硫酸鉬為寬。如用硫酸亞鐵，只有在pH>8.5和水中有足夠溶解氧時(shí)，才能迅速形成Fe³⁺，這就使設(shè)備和操作較復(fù)雜。為此，常采用加氯氧化的方法。

高分子混凝劑尤其是有機(jī)高分子混凝劑，混凝的效果受pH值的影響較小。從鋁鹽和鐵鹽的水解反應(yīng)式可以看出，水解過(guò)程中不斷產(chǎn)生H+必將使水的pH值下降。要使pH值保持在佳的范圍內(nèi)，應(yīng)有堿性物質(zhì)與其中和。當(dāng)原水中堿度充分時(shí)還不致影響混凝效果；但當(dāng)原水中堿度不足或混凝劑投量較大時(shí)，水的PH值將大幅度下降，影響混凝效果。此時(shí)，應(yīng)投加石灰或重碳酸鈉等。

（3）、水中雜質(zhì)的成分性質(zhì)和濃度

水中雜質(zhì)的成分、性質(zhì)和濃度都對(duì)混凝效果有明顯的影響。例如，天然水中含粘土類(lèi)雜質(zhì)為主，需要投加的混凝劑的量較少；而圬水中含有大量有機(jī)物時(shí)，需要投加較多的混凝劑才有混凝效果，其投量可達(dá)10～10³mg/L但影響的因素比較復(fù)雜，理論上只限于作些定性推斷和估計(jì)。在生產(chǎn)和實(shí)用上，主要靠混凝試驗(yàn)來(lái)選擇合適的記凝凝品種和佳投量。

4．水力條件

混凝過(guò)程中的水力條件對(duì)絮凝體的形成影響極大。整個(gè)混凝過(guò)程可以分為兩個(gè)階段：混合和反應(yīng)。水力條件的配合對(duì)這兩個(gè)階段非常重要。

混合階段的要求是使藥劑迅速均勻地?cái)U(kuò)散到全部水中以創(chuàng)造良好的水解和聚合條件，使膠體脫穩(wěn)并借顆粒的布朗運(yùn)動(dòng)和紊動(dòng)水流進(jìn)行凝聚。在此階段并不要求形成大的絮凝體?；旌弦罂焖俸蛣×覕嚢?，在幾秒鐘或一分鐘內(nèi)完成。對(duì)于高分子混凝劑，由于它們?cè)谒械男螒B(tài)不象無(wú)機(jī)鹽混凝劑那樣受時(shí)間的影響，混合的作用主要是使藥劑在水中均勻分散，混合反應(yīng)可以在很短的時(shí)間內(nèi)完成，而且不宜進(jìn)行過(guò)份劇烈的攪拌。

反應(yīng)階段的要求是使混凝劑的微粒通過(guò)絮凝形成大的具有良好沉淀性能的絮凝體。反應(yīng)階段的攪拌強(qiáng)度或水流速度應(yīng)隨著絮凝體的結(jié)大而逐漸降低，以免結(jié)大的絮凝體被打碎。如果在化學(xué)混凝以后不經(jīng)沉淀處理而直接進(jìn)行接觸過(guò)濾或是進(jìn)行氣浮處理，反應(yīng)階段可以省略。

三、澄清

1、澄清池(clarifier)是用于混凝處理的另一種設(shè)備。在澄清池內(nèi)，可以同時(shí)完成混合、反應(yīng)、沉降分離等過(guò)程。

2、優(yōu)點(diǎn)：占地面積小，處理效果好，生產(chǎn)效率高，節(jié)省藥劑用量.

3、缺點(diǎn)：對(duì)進(jìn)水水質(zhì)要求嚴(yán)格，設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

4、從基本原理上澄清池可分為兩大類(lèi)：

（1）是懸浮泥渣型，有懸浮澄清池，脈沖澄清池；

（2）是泥渣循環(huán)型，有機(jī)械加速澄清池和水力循環(huán)加速澄池清

四、過(guò)濾

過(guò)濾是使含懸浮物的廢水流過(guò)具有一定孔隙率的過(guò)濾介質(zhì)，水中的懸浮物被截留在介質(zhì)表面或內(nèi)部而除去。

1、根據(jù)所采用的過(guò)濾介質(zhì)不同，可將過(guò)濾分為下列四類(lèi)：

(1)格篩過(guò)濾（screen）

(2)微孔過(guò)濾(microfiltration)

(3)膜過(guò)濾(membranefiltration)

（4）深層過(guò)濾(depthfiltration)

2、過(guò)濾過(guò)程的分類(lèi)：

(1)格篩過(guò)濾：過(guò)濾介質(zhì)為柵條或?yàn)V網(wǎng)，用以去除粗大的懸浮物，如雜草、破布、纖維、紙漿等。其典型設(shè)備有格柵、篩網(wǎng)和微濾機(jī)。

(2)微孔過(guò)濾：采用成型濾材，如濾布、濾片、燒結(jié)濾管、蜂房濾芯等，也可在過(guò)濾介質(zhì)上預(yù)先涂上一層助濾劑(如硅藻土)形成孔隙細(xì)小的濾餅，用以去除粒徑細(xì)微的顆粒。定型的商品設(shè)備很多。

(3)膜過(guò)濾：采用特別的半透膜作過(guò)濾介質(zhì)，在一定的推動(dòng)力(如壓力、電場(chǎng)力等)下進(jìn)行過(guò)濾，由于濾膜孔隙極小且具有選擇性，可以除去水中細(xì)菌、病毒、有機(jī)物和溶解性溶質(zhì)。主要設(shè)備有反滲透、超過(guò)濾和電滲析等。

（4）深層過(guò)濾：采用顆粒狀濾料，如石英砂、無(wú)煙煤等。由于濾料顆粒之間存在孔隙，廢水穿過(guò)一定深度的濾層，水中的懸浮物即被截留。為區(qū)別于上述三類(lèi)表面或淺層過(guò)濾過(guò)程，這類(lèi)過(guò)濾稱(chēng)之為深層過(guò)濾，簡(jiǎn)稱(chēng)過(guò)濾。

3、過(guò)濾在水處理中的作用：

在給水處理中，常用過(guò)濾處理沉淀或澄清池出水，使濾后出水渾濁度滿足用水要求；

在廢水處理中，過(guò)濾常作為吸附、離子交換、膜分離法等預(yù)處理手段；

作為生化處理后的深度處理，使濾后水達(dá)到回用的要求。

4、過(guò)濾機(jī)理

過(guò)濾的機(jī)理可分為阻力截留、重力沉降和接觸絮凝三種。

當(dāng)廢水流過(guò)濾料層時(shí)，粒徑較大的懸浮物顆粒首先被截留在表層濾料的空隙中，從而使此層濾料間的空隙越來(lái)越小，截污能力隨之變得越來(lái)越高。

結(jié)果逐漸形成一層主要由被截留的固體顆粒構(gòu)成的濾膜，并由它起主要的過(guò)濾作用。這種作用屬于阻力截留或篩濾作用。

廢水通過(guò)濾料層時(shí)，眾多的濾料介質(zhì)表面提供了巨大的沉降面積。

據(jù)估計(jì)，1m3粒徑為0.5mm的濾料中就擁有400m2不受水力沖刷而可供懸浮物沉降的有效面積，形成無(wú)數(shù)的小“沉淀池”，懸浮物極易在此沉降下來(lái)。

重力沉降強(qiáng)度主要取決于濾料直徑和過(guò)濾速度。濾料越小，沉降面積越大；濾速越小則水流越平穩(wěn)，這些都有利于懸浮物的沉降。

由于濾料有較大的表面積，它與懸浮物之間有明顯的物理吸附作用。

此外，砂粒在水中表面常帶有負(fù)電荷，能吸附帶有正電的鐵、鋁等膠體，從而在濾料表面形成帶正電的薄膜，進(jìn)而又吸附帶負(fù)電荷的粘土及多種有機(jī)膠體，在砂粒上發(fā)生接觸絮凝。

在大多數(shù)情況下，濾料表面對(duì)尚未凝聚的膠體還能起到接觸碰撞的媒介作用，促進(jìn)其凝聚過(guò)程。

5、過(guò)濾的工藝過(guò)程

•    過(guò)濾工藝包括過(guò)濾和反洗兩個(gè)階段：

•    過(guò)濾(filtration)：過(guò)濾即截留污染物；

•    反洗(backwashing)：反洗即把污染物從濾料層中沖走，使之恢復(fù)過(guò)濾能力。

6、過(guò)濾周期(filterrun)：

從過(guò)濾開(kāi)始到結(jié)束延續(xù)的時(shí)間稱(chēng)為過(guò)濾周期（或工作周期）。

•    過(guò)濾循環(huán)(filter cycle)：從過(guò)濾開(kāi)始到反洗結(jié)束稱(chēng)為一個(gè)過(guò)濾循環(huán)。

7、配水系統(tǒng)

配水系統(tǒng)的作用：

（1）          均勻收集濾后水，所以，它又稱(chēng)為排水系統(tǒng)；

（2）          更重要的是均勻分配反沖洗水。

（3）          配水系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)是濾池正常工作，保持濾料層穩(wěn)定的重要保證。

（4）          所謂大阻力配水系統(tǒng)是指盡可能增大配水系統(tǒng)中布水孔眼的阻力，使反洗水在流向全池各部的水頭損失盡可能相等，保證配水均勻。

8、快濾池的運(yùn)行管理

（1）濾速變化及控制

1）按照在過(guò)濾周期內(nèi)濾速的分布形態(tài)，濾池有兩種基本運(yùn)行方式，即：

2）恒速過(guò)濾(constantrate):在整個(gè)過(guò)濾周期中過(guò)濾的速度不變。

3）降速過(guò)濾(decliningrate)：在過(guò)濾周期中過(guò)濾速度是隨時(shí)間變化的，開(kāi)始時(shí)大，過(guò)濾結(jié)束時(shí)小。

（2）優(yōu)良的濾池應(yīng)具備以下性能：

1）濾料納污能力大，過(guò)濾水頭損失小，工作周期長(zhǎng)；

2）出水水質(zhì)符合回用或外排的要求；

3）反洗耗水量少，效果好，反洗后濾料分層穩(wěn)定而不發(fā)生很大程度的濾料混雜。

（3）濾池反沖洗

濾池反沖洗的目的是清除截留在濾料孔隙中的懸浮物，恢復(fù)其過(guò)濾能力。

一般濾池采用濾后水反沖洗，并輔以表面沖洗（surfacewash)或空氣沖洗(air scour)。

反沖洗的指標(biāo)：

反沖洗的指標(biāo)有濾料的膨脹率、反沖洗強(qiáng)度、反沖洗時(shí)間、反沖洗水頭、反沖洗水的供應(yīng)和排除、空氣沖洗和表面沖洗等。

1）膨脹率（expandingrate)：濾料層膨脹后與膨脹前的厚度差與過(guò)濾時(shí)濾料的厚度之比，用百分?jǐn)?shù)表示。一般用符號(hào)e表示。

反洗時(shí)的膨脹率要適當(dāng)。膨脹率太低，水流剪切力小；膨脹率過(guò)高，顆碰撞次數(shù)會(huì)減少，還會(huì)沖動(dòng)墊料層及流失濾料。

2）反沖洗強(qiáng)度(backwash flowrate)：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)單位濾池面積所通過(guò)的反沖洗水量稱(chēng)為反沖洗強(qiáng)度，通常用q表示，它的單位是L/(m2·s)。

反沖洗強(qiáng)度的大小與濾料的粒度、水的溫度、孔隙率和要求的膨脹率有關(guān)。可用試驗(yàn)的方法確定。

3）反沖洗時(shí)間(backwashtime)：反沖洗時(shí)間依濾層污染程度而異，應(yīng)根據(jù)運(yùn)行情況來(lái)確定。

4）反沖洗水頭(head)：反沖洗所需水頭等于濾層、墊層、配水系統(tǒng)及管路的水頭損失之和，并留有1.5－2.0m的富余水頭。具體可根據(jù)有關(guān)流體力學(xué)的方法計(jì)算。

5）反沖洗水的供應(yīng)和排除：一般是用濾后水作為反沖洗用水。反沖洗水可用水塔或水泵供給。反沖洗排出的污水(spentbackwash water)應(yīng)及時(shí)排除，通常返回處理系統(tǒng)的首端。

6）空氣沖洗(airscour)：空氣沖洗是在濾料層和墊層之間加空氣管，在反沖洗的同時(shí)鼓入壓力空氣，增加對(duì)顆粒的攪動(dòng)，增加顆粒之間互相碰撞和摩擦的機(jī)會(huì)，加強(qiáng)反沖洗效果。強(qiáng)度據(jù)具體情況確定。

7）表面沖洗(surfacewash)：在過(guò)濾含有機(jī)物質(zhì)較多的原水時(shí)，濾層表面往往生成由濾料顆粒、懸浮物和粘性物形成的泥球。為了破壞泥球，提高沖洗質(zhì)量，常用壓力水進(jìn)行表面沖洗。

五、氣 浮

氣浮法是利用高度分散的微小氣泡作為載體去粘附污水中的污染物，使其密度小于水而上浮到水面以實(shí)現(xiàn)固液或液液分離的過(guò)程。實(shí)現(xiàn)氣浮法分離的必要條件是：

1、必須向水中提供足夠數(shù)量的微細(xì)氣泡；

2、必須使目的物呈懸浮狀態(tài)且具有疏水性質(zhì)，從而附著于氣泡上浮升。

氣泡能否與懸浮顆粒發(fā)生有效附著主要取決于顆粒的表面性質(zhì)。

親水性：如果顆粒易被水潤(rùn)濕，則稱(chēng)該顆粒為親水性的。

疏水性：如顆粒不易被水潤(rùn)濕，則是疏水性的。

接觸角：在靜止?fàn)顟B(tài)下，當(dāng)氣、液、固三相接觸時(shí)，氣－液界面張力線和固－液界面張力線之間的夾角(包含液相的)稱(chēng)為平衡接觸角，用q表示。

氣浮過(guò)程包括氣泡的產(chǎn)生、氣泡與顆粒的附著及上浮分離等連續(xù)步驟。

產(chǎn)生數(shù)量和尺寸合適的氣泡是氣浮過(guò)程實(shí)現(xiàn)的重要條件。

廢水處理中采用的氣浮法，按水中氣泡產(chǎn)生的方法可分為溶氣法、散氣氣浮和電解法三類(lèi)。

分類(lèi)：根據(jù)氣泡在水中析出時(shí)的所處壓力的不同，溶氣浮選又可分為:加壓溶氣氣浮和溶氣真空氣浮兩種類(lèi)型，其中加壓溶氣氣浮是外常用的氣浮法。

加壓溶氣法需要有溶氣罐、空氣壓縮機(jī)、減壓閥或溶氣釋放器、水泵。

按空氣與水混合的位置有分為泵前進(jìn)氣與泵后進(jìn)氣兩種。

散氣氣浮是利用機(jī)械剪切力，將混合于水中的空氣粉碎成細(xì)小的氣泡，以進(jìn)行浮選的方法。

按粉碎氣泡方法的不同，散氣氣浮分為擴(kuò)散板曝氣氣浮與葉輪氣浮兩種。

擴(kuò)散板曝氣氣浮

壓縮空氣通過(guò)具有細(xì)孔隙的擴(kuò)散板或微孔管，使空氣以細(xì)小氣泡的形式進(jìn)入水中，進(jìn)行氣浮過(guò)程。

這種方法的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單易行，但缺點(diǎn)較多，其中主要的是空氣擴(kuò)散裝置的微孔易于堵塞，氣泡較大，浮選效率不高等等，因此這種方法近年已少用。

3、氣浮法的特點(diǎn)：

(1)由于氣浮池的表面負(fù)荷有可能高達(dá)l2m3/m2·h，水在池中停留時(shí)間短，故占地較少，節(jié)省基建投資；

(2)氣浮池具有預(yù)曝氣作用，出水和浮渣都含有一定量的氧，有利于后續(xù)處理或再用，泥渣也不易腐化；

(3)對(duì)那些很難用沉降法去除的低濁度含藻水，氣浮法處理效率高，甚至還可去除原水中的浮游生物，出水水質(zhì)好；

(4)浮渣含水率低，一般在96%以下，比沉淀池污泥體積少2－10倍，這對(duì)污泥的后續(xù)處理有利，而且表面刮渣也比池底排泥方便；

(5)可以回收利用有用物質(zhì)；

(6)氣浮法電耗較大，處理每噸廢水比沉淀法多耗電約0.02－0.04kWh；目前使用的溶氣水減壓釋放器易堵塞。

4、氣浮法的應(yīng)用

(1)分離水中的細(xì)小懸浮物、藻類(lèi)及微絮體；

(2)回收工業(yè)廢水中的有用物質(zhì)，如造紙廠廢水中的紙漿纖維及填料等；

(3)代替二次沉淀池，分離和濃縮剩余活性污泥，特別適用于那些易于產(chǎn)生污泥膨脹的生化處理工藝中；

(4)分離回收含油廢水中的懸浮油和乳化油；

(5)分離回收以分子或離子狀態(tài)存在的污染物，如金屬離子的泡沫浮選分離。