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第19章特种水源水处理工艺系统重点：常见特殊水源水处理工艺系统。难点：常见特殊水源水处理工艺系统\n19.1高浊度水处理工艺系统19.2地下水除铁除锰19.3水的除氟除砷19.4软化、除盐及锅炉水处理工艺系统19.5游泳池水处理工艺系统\n19.1高浊度水处理工艺系统高浊度河水：高浊度河水主要指流经黄土高原的黄河干、支流河水。水质特点：含沙量高，难于以浊度来衡量，工程上习惯以单位体积含沙量来测量，单位kg/m3；含沙量变化大；沉淀时属于拥挤沉降，沉降速度慢；属于游荡性河流，有脱流期或枯水期，应储有足够水以供所需。\n19.1高浊度水处理工艺系统高浊度水的处理工艺系统：预处理+常规处理排泥预处理常规处理高浊度水出水高浊度水处理工艺系统预处理：用沉降法将水中绝大部分泥沙出去，降低到几百NTU\n19.1高浊度水处理工艺系统高浊度水常规处理工艺：高浊度水处理工艺系统高浊度水辐流式沉淀池出水混合沉淀池沉淀过滤絮凝清水池PACCL2预处理常规处理\n19.1高浊度水处理工艺系统高浊度水常规处理工艺：沉淀池排泥体积：Q0—进水流量；Qu—排泥流量；C0—进水泥沙浓度；Cu—排水泥沙浓度。注：当进水泥沙浓度超过100kg/m3，取水就不经济。\n19.1高浊度水处理工艺系统用储水池作为预处理的高浊度水处理工艺：高浊度水HPAM自然沉淀池出水混合沉淀池沉淀过滤絮凝清水池PACCL2预处理常规处理\n19.1高浊度水处理工艺系统采用澄清池的高浊度水处理工艺高浊度水HPAM出水旋流澄清池滤池清水池PACCL2排泥水的处理：不允许再排回河里；可在岸边进行沉淀淤积，加高加宽堤坝；干化制砖；淤田。\n19.2地下水除铁除锰含铁地下水水质特点：铁在水中以Fe2+和Fe3+的形式存在；主要是Fe2+，一般含量多在5-15mg/L;中性水：主要以Fe(HCO3)2形式存在；酸性水：主要以FeSO4形式存在我国生活饮用水卫生标准规定含铁量不得超过0.3mg/L;地下水除铁\n19.2地下水除铁除锰含铁地下水水质特点：铁在水中以Fe2+和Fe3+的形式存在；主要是Fe2+，一般含量多在5-15mg/L;中性水：主要以Fe(HCO3)2形式存在；酸性水：主要以FeSO4形式存在；我国生活饮用水卫生标准规定含铁量不得超过0.3mg/L。地下水除铁\n19.2.1地下水除铁除铁机理：4Fe2++O2+2H2O=4Fe3++4OH-Fe3+在水中溶解度极小，故能从水中析出;常用的氧化剂有氧、氯和高锰酸钾;生产上广泛采用空气曝气氧化法需氧量：[O2]=0.14a[Fe2+]mg/L;11氧化速度：-d[Fe2+]/dt=k[Fe2+][O2][OH-]2\n19.2.1地下水除铁曝气自然氧化除铁工艺系统：曝气装置：小型装置如跌水、压缩空气曝气、射流；大型装置如，自然通风曝气塔、机械曝气塔、喷淋曝气、表面曝气;氧化反应池：HRT1h;滤池：要求滤层比一般的厚。除铁水含铁地下水O2曝气装置氧化反应池快滤池CO2\n19.2.1地下水除铁曝气接触氧化法除铁工艺系统：催化剂：铁质活性滤膜，成分Fe(OH)3.2H2O载体：天然锰砂自催化反应：Fe(OH)3.2H2O+Fe2+=Fe(OH)2.(OFe).2H2O++H+(吸附）Fe(OH)2.(OFe).2H2O+1/4O2+5/2H20=2Fe(OH)3.2H2O+H+(反应)除铁水含铁地下水O2曝气装置接触氧化滤池\n19.2地下水除铁除锰锰在水中以二价锰和四价锰的形式存在；主要是二价锰，以Mn(HCO3)2形式存在,一般含量不超过2mg/L;锰的去除也主要采用氧化法；常用的氧化剂有氧、氯和高锰酸钾;生产上广泛采用空气曝气氧化法；当pH>9.0氧化速度较快，所以必须采用催化剂；地下水除锰\n19.2.2地下水除锰催化法除锰：催化剂：锰质活性滤膜，过去认为是MnO2,近来有人认为是浅褐色的α型Mn3O4.MnO2自催化反应：MnO2.xH2O+Mn2+=MnO2.MnO.(x-1)H2O+2H+(吸附）MnO2.MnO.(x-1)H2O+1/2O2+H20=2MnO2.xH2O(反应)二价锰的接触催化氧化总反应：Mn2++(x-1)O2+H20+4OH-=2MnO2.zH2O+2(1-z)H2O\n19.2.1地下水除铁除锰除铁除锰水含锰含铁地下水O2简单曝气接触氧化除铁滤池充分曝气CO2两级曝气两级过滤除铁除锰工艺系统：接触氧化除锰滤池如铁含量较低<2mg/l,只需一次曝气，铁被截留在滤料上层，锰被截留在下层\n19.2.3生物除铁除锰工艺原理：铁细菌具有特殊的酶，能加速水中溶解氧对二价铁和二价锰的氧化。使得锰能在较低的pH（约为7.0）条件下除锰。注：弱曝气是为了不将二价铁氧化为三价铁，影响除锰细菌的生长，从而影响除锰的效果。除铁除锰水含铁含锰地下水O2弱曝气生物除铁除锰滤池\n19.3水的除氟除砷氟在地壳中的含量约为0.03%，以氟化物的形式存在；F<0.5mg/L龋齿症F>1.5mg/L氟斑牙F=3-6mg/L骨氟中毒当F>1.0mg/L时，需要进行除氟处理，常用方法有吸附法、药剂法、电渗析法；最常用的为吸附法。水的除氟\n19.3水的除氟除砷吸附法除氟常用吸附剂：活性氧化铝、磷酸三钙、骨炭活性氧化铝对水中阴离子吸附吮吸OH->F->SO42->CL->HCO3-使用前先用硫酸铝对氧化铝进行活化，转变为硫酸型盐：2ROH+SO42-=R2SO4+2OH-活化后，以SO42-跟F-进行离子交换反应式：2R2SO4+2F-=2RF+SO42-2R2SO4+2HCO3-=2RHCO3+SO42-再生：2RF+SO42-=2R2SO4+2F-\n19.3水的除氟除砷吸附法除氟磷酸三钙吸附法除氟常采用羟基磷灰石作为吸附滤料反应式：Ca10(PO4)6.(OH)2+2F-=Ca10(PO4).F2+2OH-再生：采用1%NaOH溶液对滤料进行再生除氟能力：2-4mg/g骨炭吸附法除氟除氟能力：1.3mg/g\n19.3水的除氟除砷药剂法除氟向水中投加混凝剂，如硫酸铝，聚合铝等，生成氢氧化铝吸附水中的氟，投药量越为氟含量的100-200倍，只适用于小型厂或者现场临时使用电渗析法除氟含氟废水通过电渗析装置，负典型的氟离子在电场作用下向正电极运动，通过离子交换膜，由清水室进入浓水室，清水室中出水中的氟被去除\n19.3水的除氟除砷砷在地壳中的主要以硫化物矿或金属砷酸盐、砷化物的形式存在；饮用含砷量高的天然水会引起人体慢性中毒；我国生活饮用水卫生标准规定含砷量不得超过50ug/L。砷处理常用铁盐混凝法：向水中投加铁盐如三氯化铁剂，生成氢氧化铁吸附水中的砷，用氧化剂将三价砷氧化为五价砷，能提高混凝法除砷效果。水的除砷\n19.4软化、除盐及锅炉水处理工艺系统概述硬度：水中的Ca2+、Mg2+含量总和一般叫做水的总硬度；重碳酸盐碱度：水中的HCO3-含量称为重碳酸盐碱度；含盐量：水中全部的阳离子跟阴离子含量总和称为总含盐量。原理：投加某些药剂（如石灰、纯碱）使水中的Ca2+、Mg2+生成沉淀物质CaCO3和Mg(OH)2,从水中去除。软化的基本工艺系统常用药剂软化法：石灰软化法、石灰—苏打法、磷酸盐法及掩蔽剂法。\n19.4软化、除盐及锅炉水处理工艺系统石灰软化法：适用条件：原水中非碳酸盐硬度含量较小时。原理：CaO+H2OCa(OH)2Ca(HCO3)2+Ca(OH)22CaCO3+2H2O水中的碳酸盐硬度与氢氧化钙反应：Mg(HCO3)2+Ca(OH)2CaCO3+MgCO3+2H2O\n19.4软化、除盐及锅炉水处理工艺系统石灰软化法工艺流程图：机械澄清搅拌池快滤池清水箱石灰乳机械搅拌器捕砂器原水石灰乳活塞加药泵清水反冲洗泵原水消石灰槽石灰排渣排渣\n19.4软化、除盐及锅炉水处理工艺系统石灰-苏打法：适用：非碳酸盐硬度高时,剩余硬度可降低到0.3-0.4mmmol/L原理：MgCO3+Ca(OH)2CaCO3+MgCO3CaSO4+Na2CO3CaCO3+Na2SO4MgSO4+Na2CO3MgCO3+Na2SO4MgCl2+Na2CO3MgCO3+2NaClCaCl2+Na2CO3CaCO3+2NaClMgSO4+Na2CO3MgCO3+Na2SO4\n19.4软化、除盐及锅炉水处理工艺系统磷酸盐法：作用：降低石灰-苏打法软化后的残余硬度，剩余硬度可降低到0.02-0.04mmol/L原理：3CaCO3+2Na3PO4Ca3(PO4)2+3Na2CO32、离子交换软化工艺系统：利用离子交换剂将水中的水中的Ca2+、Mg2+转换成Na;常用的有Na离子交换软化及H-Na联用离子交换脱碱软化系统\n19.4.3除盐工艺系统除盐就是减少水中溶解性盐类的总量。方法:蒸馏法、反渗透法、离子交换法、电子混合床（EDI)等离子交换法除盐工艺系统出水原水H型阳离子交换器除二氧化碳器阴离子交换器阳离子交换器:除Ca2+、Mg2+转换成Na+阴离子交换器:除SO42-、Cl-H2SiO3-等注：一般阴离子交换器放阳离子交换器后复床除盐:\n19.4.3除盐工艺系统电渗析法除盐工艺系统电渗析由阴、阳离子交换膜，电极及加紧装置三部分组成；离子交换膜具有选择透过性；在外加电场作用下，水中离子定性迁移，达到淡化的目的。\n电渗析过程示意图－＋浓水阳膜,只允许阳离子通过阴膜,只允许阴离子通过电极淡水出水时阳离子阴离子进水时进水浓水室淡水室\n电渗析器电渗析器的组装示意图\n实际应用的电渗析器\n33开始时两边液面相同由于浓度差存在，半透膜又不允许溶质通过，所以水透过膜，使浓水一边液面升高，产生渗透压半透膜反渗透(reverseosmosis,RO)原理反渗透除盐工艺系统在浓水边加压，当压力超过渗透压时，则水透过半透膜，即反渗透，实现净化过程。\n（1）板框式反渗透膜组件装配图\n（2）管式反渗透膜组件管式膜组件又分为内压式和外压式\n内压式管式膜组件的内部结构示意图特点:水力条件好，安装、清洗、维修比较方便。能耐高压，可以处理高粘度的原水。缺点是膜的有效面积小，装置体积大，而且两端要较多的联结装置。淡水淡水膜表皮层玻璃纤维管进水\n束式外压式膜组件1－档圈；2－集水密封环；3－聚氯乙烯烧结板；4－锥形多孔橡胶塞；5－密封管接头；6－进水口；7－壳体；8－橡胶胆；9－出水口；10－膜元件；11－网套；12－O形密封圈；13－档圈槽；14－淡水出口\n（3）螺旋卷式反渗透膜组件\n膜组件的组装示意图进水口耐压容器连接器膜组件密封圈端盖透过液浓缩液\n工业应用的反渗透装置\n工业应用的反渗透装置的膜组件之间的连接\n19.4.3除盐工艺系统包含预处理、反渗透、终端部分；典型的反渗透除盐工艺原水活性炭过滤器纯水软化器高压泵多介质过滤器精过滤器哦RO膜机组纯水箱\n19.4.3除盐工艺系统反渗透+离子交换+超滤纯水制备工艺原水反渗透出水脱盐水箱紫外消毒前处理离子交换床超滤组合除盐工艺系统\n19.4.3除盐工艺系统电除盐工艺系统（EDI)电渗析+离子交换，将离子交换树脂填充在阴、阳离子交换膜之间形成电除盐单元，在这个单元两边设置电极，在外加电场作用下，水中离子定性迁移，通过树脂，达到深度净化的效果，通常用来处理反渗透出水。\n19.5游泳池水处理工艺系统本小节自学