3.1 主要单元处理方法,3.1.1 水的物理化学处理方法 3.1.2 水的生物处理方法,3.1.1 水的物理化学处理方法,(1)混凝 通过投加水处理药剂，使水中的悬浮固体和胶体聚集成易于沉淀的絮凝体。 (2)沉淀和澄清 通过重力作用，使水中的悬浮颗粒、絮凝体等固体物质被分离去除。 (3)气浮 利用固体或液滴与它们在水中的密度差，实现固液或液液分离的方法。 (4)过滤 使固液混合物通过多孔介质，截留固体并使液体(滤液)通过的分离过程。 (5)膜分离 利用膜的孔径或半渗透性质实现物质的分离过程。 (6)吸附 当两相构成一个体系时，其组成在两相界面与相内部是不同的，处在两相界面处的成分产生了积蓄，这种现象称为吸附。,3.1.1 水的物理化学处理方法,(7)中和 是指把水的pH调整到接近中性或是调整到平衡pH值的过程。 (8)离子交换 在分子结构上，参与离子交换的物质是具有可交换的酸性或碱性基团的不溶颗粒物质，固着在这些基团上的正、负离子能与基团所接触的液体中的同号离子进行交换而对物质的物理外观无明显的改变，不会引起变质或增溶作用，这一过程称为离子交换，它可改变所处理液体的离子成分，但不改变交换前液体中离子的总当量数。 (9)氧化与还原 通过化学反应来改变某些金属或化合物的状态，使它们变成不溶解的或无毒的物质。,(1)混凝 通过投加水处理药剂，使水中的悬浮固体和胶体聚集成易于沉淀的絮凝体。,(2)沉淀和澄清 通过重力作用，使水中的悬浮颗粒、絮凝体等固体物质被分离去除。,(3)气浮 利用固体或液滴与它们在水中的密度差，实现固液或液液分离的方法。,(4)过滤 使固液混合物通过多孔介质，截留固体并使液体(滤液)通过的分离过程。,(5)膜分离 利用膜的孔径或半渗透性质实现物质的分离过程。,(6)吸附 当两相构成一个体系时，其组成在两相界面与相内部是不同的，处在两相界面处的成分产生了积蓄，这种现象称为吸附。,(7)中和 是指把水的pH调整到接近中性或是调整到平衡pH值的过程。,(8)离子交换 在分子结构上，参与离子交换的物质是具有可交换的酸性或碱性基团的不溶颗粒物质，固着在这些基团上的正、负离子能与基团所接触的液体中的同号离子进行交换而对物质的物理外观无明显的改变，不会引起变质或增溶作用，这一过程称为离子交换，它可改变所处理液体的离子成分，但不改变交换前液体中离子的总当量数。,(9)氧化与还原 通过化学反应来改变某些金属或化合物的状态，使它们变成不溶解的或无毒的物质。,3.1.2 水的生物处理方法,水的生物处理涉及的领域非常广阔。在水处理中，细菌以水中的营养介质(称为底物，主要是有机污染物)为食料，通过细菌分泌的酶的催化作用与生物化学反应，细菌的代谢过程就是有机污染物的降解过程。,3.2 水处理中的反应器,3.2.1 反应器的类型 3.2.2 物料在反应器内的流动模型 3.2.3 物料在反应器内的停留时间与停留时间分布 3.2.4 水处理中反应器的应用,3.2.1 反应器的类型,1.间歇反应器 2.活塞流反应器 3.恒流搅拌反应器 4.恒流搅拌反应器串联,1.间歇反应器,间歇反应器是在非稳态条件下操作的，所有物料一次加入，反应结束以后将物料同时取出，所有物料反应时间相同；反应物浓度是随时间变化的，因而化学反应速度也随时间而变化；但反应器内的成分总是均匀的。它是最早的一种反应器，和实验室里所用的烧瓶试验在本质上没有差别，对于小批量生产的单一液相反应较为适宜。,2.活塞流反应器,活塞流反应器通常由管段构成，也称管式反应器(tubular reactor)，其特征是流体总是以列队形式通过反应器，液体元素在流动的方向上无混合现象，但在垂直流动的方向上可能存在混合。构成活塞流反应器的充分必要的条件是：反应器中每一流体元素的停留时间都是相等的。由于管内水流较接近于这种理想状态，所以常用管子构成这种反应器，反应时间是管长的函数，反应物的浓度、速度沿管长发生变化；但是沿管长各断面点上反应物浓度、反应速度是不随时间而变化的。在间歇式反应器中，最快的反应速度是在操作过程中的某一时刻；而在活塞流反应器中，最快的反应速度是在管长中的某一点。,3.恒流搅拌反应器,恒流搅拌反应器也称为连续搅拌反应器物料不断进出，连续流动。其基本特征是，反应物得到了很好的搅拌，因此反应器内各点的浓度是均匀的，不随时间而变化的，因此反应速度是确定不变的；它必然设置搅拌器，当反应物进入后，立即被均匀分散到整个反应器容积内，从反应器连续流出的产物，其成分与反应器内的成分一样。从理论上讲，由于在某时刻进到反应器内的反应物立即被分散到整个反应器内，同时部分反应物应该立即流出来，这部分反应物的停留时间理论上为零。,4.恒流搅拌反应器串联,将若干个恒流搅拌反应器串联起来，或者在一个塔式或管式的反应器内分若干个级，在级内是充分混合的，级间是不混合的。其特点是既可以使反应过程有确定的反应速度，又可以分段控制反应，还可以使物料在反应器内的停留时间相对较集中；这种反应器完全综合了活塞流反应器和恒流搅拌反应器的优点。,3.2.2 物料在反应器内的流动模型,1.理想混合流动模型 2.活塞流流动模型 3.轴向扩散流动模型和多级串联流动模型,1.理想混合流动模型,在理想混合流动模型中，进入反应器的物料马上均匀分散在整个反应器中，反应器内各处物料的浓度完全均匀一致。,2.活塞流流动模型,活塞流流动模型又可称为理想排挤模型，它是根据物料在管式反应器内高速流动情况提出来的一种流动模型，认为物料的断面速度分布完全是齐头并进的。其特点是物料在管式反应器的各个断面上流速是均匀一致的；物料经过轴向一定距离所需要的时间完全一样，即物料在反应器内的停留时间是管长的函数。,3.轴向扩散流动模型和多级串联流动模型,图3-1 轴向扩散流动模型示意图,3.2.3 物料在反应器内的停留时间与停留时间分布,1.间歇式反应器 2.活塞流反应器 3.恒流搅拌反应器 4.恒流搅拌反应器串联,1.间歇式反应器,图3-2 间歇式反应器物料 停留时间分布函数,2.活塞流反应器,在活塞流管式反应器里，物料没有返混，物料在反应器内的停留时间是管长的函数，若物料的体积流量F和反应器的体积V一定，物料的停留时间完全一样，均为=V/F。停留时间大于 或小于 的物料的分率均为0，停留时间等于 的物料的分率为1。,3.恒流搅拌反应器,图3-4 恒流搅拌反应器中示踪剂浓度随时间的变化,4.恒流搅拌反应器串联,图3-5 理想情况下恒流搅拌反应器 的停留时间分布函数,4.恒流搅拌反应器串联,表3-1 各种典型反应器的比较,4.恒流搅拌反应器串联,表3-1 各种典型反应器的比较,3.2.4 水处理中反应器的应用,表3-2 水处理工程中反应器类型,3.3 水处理基本方法与工艺,3.3.1 水处理工艺流程 3.3.2 典型给水处理流程 3.3.3 典型污水处理流程,3.3.1 水处理工艺流程,水中的杂质多种多样，通过水处理过程可以去除杂质或者添加需要的某种元素，调节各项水质参数达到规定的指标。但是，水处理单元方法有其局限性，只能去除特定的物质，单一的水处理单元方法就难以满足上述要求。如沉淀主要去除部分悬浮物和胶体杂质，氧化还原只能去除部分可氧化的物质。为此，通常将几种基本单元过程互相配合，形成水处理工艺，称为水处理工艺流程。经过特定的水处理工艺流程后，水中杂质的种类与数量将会发生变化，达到特定的要求，如作为饮用水、工业用水使用，或者满足排放要求。针对不同的原水及处理后的水质要求，会形成各种水处理工艺流程。,3.3.2 典型给水处理流程,图3-7 典型地表水处理工艺流程,图3-8 典型除污染给水处理流程,3.3.2 典型给水处理流程,图3-9 一般冷却水流程 a)自然沉淀 b)混凝沉淀,图3-10 除盐水处理流程,3.3.3 典型污水处理流程,按污水种类不同，污水处理可分为城市污水处理和工业废水处理；按处理后的水的去向可分为排放和回用等。不同的污水及不同的用途，需要采用不同的处理流程。,3.3.3 典型污水处理流程,图3-11 典型城市污水处理工艺流程,3.3.3 典型污水处理流程,图3-12 典型的焦化废水处理流程,3.3.3 典型污水处理流程,图3-13 典型的洗浴废水回用处理流程,