水厂生产员工培训资料.docx
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水厂生产员工培训资料
第一部分给水办理
第1章混凝
1.1混凝机理
简而言之，混凝就是水中胶体粒子以及渺小悬浮物的齐集过程。
这一过程波及三方面的问题：
水中胶
体粒子（包含渺小悬浮物）的性质；混凝剂在水中的水解物种；胶体粒子与混凝剂之间的互相作用。
水中胶体稳固性
所谓“胶体稳固性”，系指胶体粒子在水中长久保持分别悬浮状态的特征，分“动力学稳固”和“齐集
稳固”两种。
动力学稳固系指颗粒布朗运动抗衡重力影响的能力。
粒子愈小，动力学稳固性愈高。
齐集稳固系指胶体粒子之间不可以互相齐集的特征。
胶体粒子很小，比表面积大进而表面能很大，在布
朗运动作用下，有自觉地互相齐集的偏向，可是因为粒子表面同性电荷的斥力作用或许水化膜的阻挡使这
种自觉齐集不可以发生。
不问可知，假如胶体粒子表面电荷或许水化膜除去，便失掉齐集稳固性，小颗粒便
可互相齐集成大的颗粒，进而动力学稳固性也随之损坏，积淀就会发生。
所以，胶体稳固性，重点在于聚
集稳固性。
混凝机理
水办理中的混凝现象比较复杂。
不一样种类的混凝剂以及不一样的水质条件，
混凝剂作用机理都有所不一样。
混凝剂对水中胶体粒子的混凝作用有
3种：
电性中和、吸附架桥和卷扫作用。
这
3种作用终究以何者为主，
取决于混凝剂种类和投加量、水中胶体粒子性质、含量以及水的PH值等。
这三种作用有时会同时发生，有
时仅此中1-2种机理起作用。
1.2混凝剂和助凝剂
混凝剂
应用于饮用水办理的混凝剂应切合以下基本要求：
混凝成效好；对人体健康无害；使用方便；货源充
足，价钱便宜。
混凝剂种类好多，按化学成分能够分为无机和有机两大类。
无机混凝剂品种较少，当前主假如铁盐和
铝盐及其聚合物，在水办理顶用的最多。
有机混凝剂种类好多，主假如高分子物质，但在水办理中的应用
比无机少。
（1）无机混凝剂
常用的无机混凝剂列于表1-1。
聚合铝聚合铝包含聚合氯化铝和聚合硫酸铝等，当前使用最多的是聚合氯化铝。
聚合氯化铝别名碱式氯化铝或羟基氯化铝。
它是以铝灰或许含铝矿物作为原料，采纳酸溶或碱溶法加
工制成。
因为原料和生产工艺不一样，产品规格也不一致。
分子式Al2OHnCl6nm中的m为聚合度，单
体为铝的羟基配合物Al2OHnCl6n。
比如Al16（OH）40Cl8为m=8,n=5的聚合物或多核配合物，溶于
水后，即形成聚合阳离子，对水中胶粒起电性中和及架桥作用。
聚合氯化铝对水的Ph值变化适应性比较强，
成效较好。
常用的无机混凝剂表1-1
名称化学式
硫酸铝
铝明矾
系
聚合氯化铝（PAC）
聚合硫酸铝（PAS）
三氯化铁
硫酸亚铁
铁
聚合硫酸铁（PFS）
系
聚合氯化铁（PFC）
（2）有机高分子混凝剂
Al2
SO4
3
18H2O
Al2
SO4
3
14H2O
KAlSO4
2
12H2O（
钾矾）
NH4AlSO4
2
12H2O
（胺矾）
Al2OHnCl6nm
Al2OHnSO43n
2m
FeCl36H2O
FeSO47H2O
Fe2OHnSO43n
2m
Fe2OHnCl6nm
有机高分子混凝剂分为天然和人工合成两类。
使用最为宽泛的人工合成有机高分子混凝剂（此中包含水解产品）为聚丙烯酰胺（PAM）。
助凝剂
当独自使用混凝剂不可以获得预期成效时，需投加某种协助药剂以提升混凝成效，这种药剂称为助凝剂。
助凝剂往常为高分子物质。
其作用常常是为了改良絮凝体结构，促进渺小而松懈的絮粒变得粗大而密实，
作用机理是高分子物质的吸附架桥。
水厂常用的助凝剂有：
骨胶、聚丙烯酰胺及其水解产物、活化硅酸、海藻酸钠等。
聚丙烯酰胺及其水解产物是高浊度水办理中使用最多的助凝剂。
投加这种助凝剂可大大减少铝盐或许
铁盐混凝剂用量。
上述各样高分子助凝剂常常也可独自作混凝剂用，可是阴离子型高分子物质作混凝剂成效欠佳，作助
凝剂配合铝盐或铁盐使用成效更明显。
从广义来说，凡能够提升或许改良混凝剂作用成效的化学药剂都能够称为助凝剂。
1.3影响混凝成效的主要要素
要使杂质颗粒之间或杂质与混凝剂之间发生絮凝，一个必需条件是使颗粒之间互相碰撞。
推进水中颗
粒互相碰撞的动力来自双方面：
颗粒在水中的布朗运动；在水力或机械搅拌下造成的流体运动。
由布朗运
动所造成的颗粒碰撞齐集称“异向絮凝”；由流体运动所造成的颗粒碰撞齐集称“同向絮凝”。
在混淆阶段，药剂迅速、均匀分别于水中有益于混凝剂迅速水解、聚合及颗粒脱稳。
因为上述过程很
快（特别对铝盐和铁盐混凝剂而言），故混淆要迅速强烈，往常在10～30s至多不超出2min即告达成。
在
絮凝过程中，絮凝体尺寸渐渐增大，因为大的絮凝体简单破裂，故自絮凝开始到絮凝固束，速度梯度（G
值）应当渐渐减小。
采纳水力絮凝池时，水流速度应渐渐减小；采纳机械絮搅拌时，搅拌强度应渐渐减小。
影响混凝成效的要素表较复杂，此中包含水温、水化学特征、水中杂质性质和浓度以及水力条件等。
水温影响
水温对混凝成效有显然影响，其原由主要有：
1、无机盐混凝剂水解是吸热反响，低温水混凝剂水解困
难。
2、低温水的粘度大，使水中杂质颗粒布朗运动强度减弱，碰撞时机减少，不利于胶粒脱稳凝集。
同时，
水的粘度大时，水流剪力增大，影响絮凝体的成长。
3、水温低时，胶体颗粒水化作用加强，阻碍胶体凝集，
并且水化膜内的水因为粘度和重度增大，影响了颗粒之间的粘附强度。
4、水平和pH值有关。
水温低时，
水的pH值提升，相应的混凝最正确pH值也将提升。
为了提升低温水混凝成效，常用方法是增添混凝剂投加量和投加高分子助凝剂。
水的pH值和碱度影响
水的pH值对混凝成效的影响程度，视混凝剂品种而异。
水中悬浮物浓度的影响
从混凝动力学可知，水中悬浮物浓度很低时，颗粒碰撞速率大大减少，混凝成效差。
为提升低浊度原
水的混凝成效，常采纳以下举措：
1.在投加铝盐或铁盐的同时，投加高分子助凝剂，如活化硅酸或许聚丙
烯酰胺等。
2.投加矿物颗粒（如黏土等）以增添混凝剂水解产物的凝固中心，提升颗粒碰撞速率并增添絮
凝体密实度。
3.采纳直接过滤法。
即原水投加混凝剂后经过混淆直接进入过滤。
假如原水悬浮物含量过高，为使悬浮物达到吸附电中和脱稳作用，所需要的铝盐或铁盐混凝剂量将相
应的大大增添。
为减少混凝剂用量，往常投加高分子助凝剂，如聚丙烯酰胺及活化硅酸等。
1.4混凝剂的配置和投加
混凝剂溶解和溶液配置
混凝剂投加分为固体投加和液体投加两种方式，固体投加方式在我国较少采纳。
混凝剂投加
（1）计量设备
电磁流量计；计量泵等
（2）投加方式常用投加方式有：
1）泵前投加药液投加在水泵吸水管或许吸水喇叭口处，这种方式一般合用于取水泵房距离水厂
办理设备距离较近者。
2）位溶液池重力投加
3）水射器投加
4）泵投加泵投加有两种方式：
一是采纳计量泵（柱塞泵或隔阂泵），一是采纳离心泵配上流量计。
1.5混淆和絮凝设备
混淆设备
混淆设备的基本要求是：
药剂与水的混淆一定迅速均匀。
常用的混淆设备有三类：
水泵混淆；管式混淆；机械混淆。
（1）水泵混淆
水泵混淆是我国常用的混淆方式。
药液投加在取水泵吸水管或许吸水喇叭口处，利用水泵叶轮的高速
旋转以达到迅速混淆目的。
这种方式一般合用于取水泵房距离水厂办理设备较近者，因为当距离较远时，经水泵混淆后的原水在长距离管道输送过程中，可能过早地在管道中形成絮凝体。
已形成的絮凝体在管道中一经破裂，常常难于从头齐集，不利于后续絮凝，并且当管道流速低时，絮凝体还可能堆积管中。
所以，
水泵混淆往常用于取水泵房与水办理设备距离不大于150m的状况。
（2）管式混淆
最简单的方式为：
将药剂直接投入水泵压水管中以借助管中流速进行混淆。
管中流速不宜低于1m/s，
投药点后的管内水头损失不小于0.3-0.4m。
投药点至尾端出口距离以不小于50倍管道直径为宜。
为了提升
混淆成效，可在管道内增设孔板或许文丘利管。
此种混淆成效不稳固。
当前宽泛采纳的管式混淆器为“管式静态混淆器”。
另一种管式混淆器为“扩散混淆器”。
（3）机械混淆池
机械混淆池是在池内安装搅拌装置，以电动机驱动搅拌器使水和药剂混淆。
这种方式的长处是混淆效
果好，不受水量变化影响，合用于各样规模的水厂，弊端是增添机械设备并相应增添维修工作。
絮凝设备
絮凝设备的基本要求是：
原水与药剂经过混淆后，经过絮凝设备应形成肉眼可见的大的密实絮凝体。
絮凝池形式许多，归纳分为：
水力搅拌式和机械搅拌式。
各样絮凝池的特色见表格特色。
絮凝池的形式和特色
种类特色
长处：
絮凝成效好，结构简单，施工方便；
来去式
隔板弊端：
溶剂较大，水头损失较大，转折处矾花易破裂。
式絮
凝池展转式长处：
絮凝成效好，水头损失小，结构简单，管理方便弊端：
出水流量不易分派均匀，出口处易积泥
长处：
絮凝成效好，絮凝时间短，容积较小；
折板式絮凝池
弊端：
结构较隔板絮凝池复杂，造价较高。
长处：
絮凝时间短，容积小，造价较低；
涡流式絮凝池弊端：
池子较深，池底施工较困难，絮凝成效较差。
长处：
絮凝成效好，水头损失小，可适应水质、水量的
网格、栅条絮凝
变化；
池
弊端：
尾端池底易积泥
长处：
絮凝成效好，水头损失小，可适应水质、水量的
机械絮凝池变化；
弊端：
需机械设备和常常维修
长处：
絮凝成效好，水头损失小，造价较低；
悬浮絮凝池加
弊端：
斜挡板在结构上办理较困难，重颗粒泥砂易拥塞
隔板絮凝池
在斜挡板底部
第2章积淀和澄清
2.1悬浮颗粒在静水中的积淀
1-2：
絮凝池的形式和
表2
使用条件
水量大于30000m3/d的水
厂；水量改动小者。
水量大于30000m3/d的水
厂；水量改动小者；改建和扩建旧池更合用。
水量改动较小的中小型水厂
水量小于30000m3/d的水
厂
大小水量均合用，能适应水量改动较大者
中小型水厂
水中悬浮颗粒依赖重力作用，从水中分别出来的过程称为积淀。
给水办理中，常碰到两种积淀，一种
是颗粒积淀过程中，相互没有扰乱，只遇到颗粒自己重力和水流阻力的作用，称为自由积淀；另一种是颗
粒在积淀过程中，相互互相扰乱，或许遇到容器壁的扰乱，固然其粒度和第一种同样，但积淀速度却较小，
称为拥堵积淀。
悬浮颗粒在静水中的自由积淀
颗粒在静水中的积淀速度取决于：
颗粒在水中的重力和颗粒下沉时所受水的阻力。
悬浮颗粒在静水中的拥堵积淀
当大批颗粒在有限的水体中下沉时，被排斥的水便有必定的速度，使颗粒所遇到的水阻力有所增添，
颗粒处于互相扰乱状态，此过程称为拥堵积淀，此时的沉速称为拥堵沉速。
悬浮颗粒在静水中的拥堵沉速一般用实验方法来测定。
2.2平流式积淀池
非凝集性颗粒的积淀过程剖析
所谓理想积淀池，应切合以下3个假设：
1.颗粒处于自由积淀状态；
2.水流沿着水平方向流动；
3.颗粒沉到池底即以为已被去除，不再返回水中。
平流式积淀池为矩形水池。
依据上述假设，理想积淀池工作状况如图2-1。
原水进入沉
淀池，在进水区被均匀分派在截面A-B上，其水平流速为：
Q
（2-1）
v
h0B
式中
v——水平流速，m/s
Q——流量，m3/s
h0——水流截面A-B的高度，m
B——水流截面A-B的宽度，m
如图2-1，直线I代表从池顶A点开始下沉而能够在池底最远处
B'点以前沉到池底的颗粒的运动轨迹；直
线II
代表从池顶A开始而不可以沉到池底的颗粒的运动轨迹；直线
III代表从池顶A点开始下沉而恰好沉到
池底最远处B'点的运动轨迹。
设积淀池的水平流速为
v，按直线
III运动的颗粒的响应沉速为
u0，于是，
凡是沉速大于u0的全部颗粒都能够沿着近似直线I的方式沉到池底；凡是沉速小于u0的颗粒，假如从池顶
A点开始下沉，必定不可以沉到池底而沿着近似直线II的方式被带出池外；能够看出，直线III所代表的颗粒
沉速u0拥有特别意义，一般称为“截留沉速”。
实质上它反应了积淀池所能所有去除的颗粒中的最小颗粒
的沉速，因为凡是沉速等于或许大于沉速u0的颗粒能够所有被沉掉。
关于直线III所代表的一类颗粒而言，流速
v和u0都与积淀时间t有关：
t
L
（2-2）
v
t
h0
（2-3）
u0
式中
L——积淀区的长度，
m
h0——积淀区的水深，
m
t——水在积淀区中的逗留时间，
s
u0——颗粒的截留沉降速度，m/s
——水平流速，m/s
令式（2-2）与（2-3）相等，并以式（
2-1）代入，整理得下式：
u0
Q
（2-4）
LB
上式中LB是积淀池水面的表面积
A，所以上式的右侧就是单位积淀池表面积的产水量，能够用下式
表示：
Q
（2-5）
u0
A
式中Q，一般称为“表面负荷”或“溢流率”
。
式（2-5）表示：
表面负荷在数值上等于截留沉速，但
A
含义不一样。
后者代表自沉顶
A开始下沉所能所有去除的颗粒中的最小颗粒的沉速。
为了求得积淀池的总的积淀效率，先议论某一特定颗粒即拥有沉速
ui的颗粒的去除百分比E。
需要指
出的是，此特定颗粒的沉速必然小于
u0。
利用图
2-1，能够求得沉速为ui
的颗粒的去除率应为：
E
hiBvC
hi
（2-6）
h0BvC
h0
此外，因为三角形ABB'和三角形Abb'相像，所以有：
h0
L
h0
Lu0
（2-7）
u0
，即
v
v
同理有：
Lui
（2-8）
hi
v
将式（2-7）和（2-8）代入式（
2-6），获取某特定颗粒的去除率公式为：
E
ui
（2-9
）
u0
将式（2-5）代入式（2-9），获取下式：
ui
（2-10）
E
Q
A
由式（2-10）可知：
悬浮颗粒在理想积淀池中的去除率只与积淀池的表面负荷有关，
而与其余要素（如
水深、池长、水平流速和积淀时间）均没关。
这一理论早在
1904年已由哈真（Hazen）提出。
需要指出的是，在实质积淀池中，除了表面负荷之外，其余很多要素对去除率还是有必定影响的，这将在后边议论。
公式（2-10）反响以下两问题：
（1）当去除率一准时，颗粒的沉速ui越大则表面负荷也越高，亦即产水量越大；或许当产水量和表面
积不变时，ui越大则去除率E越高。
颗粒沉速的大小ui与混凝成效有关，所以生产上一般均重视混凝工艺。
（2）颗粒沉速ui一准时，增添积淀池表面积能够提升去除率。
当积淀池容积一准时，
池身浅些则表面
积大些，去除率能够高些，此即“浅池理论”
，斜板、斜管积淀池的发展即鉴于此理论。
以上议论的是某一种特定的“拥有沉速
ui的颗粒”（ui实质上，原水中沉速小于
u0的
颗粒众多，这些不一样的颗粒的总的去除率是个别颗粒去除率`的总和。
理想积淀池总的去除率P的计算为：
P（1
p
0
）
p0uidp
i
（2-11）
0u0
式中
p0——所有沉速小于截留沉速
u0的颗粒重量占原水中所有颗粒重量的百分率；
p——能够在积淀池内去除的，沉速小于
u0的所有颗粒重量占所有颗粒重量的百分率；
u0——理想积淀池的截留速度；
ui
——小于截留沉速的颗粒沉速；
pi——所有沉速小于的颗粒重量占原水中所有颗粒重量的百分率；
dpi——拥有沉速为的颗粒重量占原水中所有颗粒重量的百分率。
影响平流式积淀池积淀成效的要素
实质平流式积淀池偏离理想积淀池条件的主要原由有：
（1）积淀池实质水流状况对积淀成效的影响。
实质积淀池会因为：
进水的惯性作用；出水堰产生的水流抽吸；较冷或较重的进水产生的异重流；风
浪惹起的短流；池内存在的导流壁和刮泥设备等原由此产生的短流而偏离理想积淀池条件。
短流：
一部分水经过积淀区的时间小于理想积淀池理论时间，另一部分水流则大于理想积淀池理论时
间的现象。
（2）凝集作用的影响
原水经过絮凝池后，悬浮杂质的絮凝过程在平流式积淀池内仍持续进行，这致使实质积淀池偏离理想
积淀池的假设条件。
第3章过滤
3.1过滤概括
在惯例水办理过程中，过滤一般指一石英砂等粒状滤料层截留水中悬浮杂质，进而使水获取澄清的工
艺过程。
滤池进水浊度一般在10度以下，滤后水浊度一定达到饮用水标准。
当原水浊度较低（一般在100度以下），且水质较好时，也可用原水直接过滤。
过滤的功能，不单在于进一步降低水的浊度，并且水中有
机物、细菌以致病毒等将随水的浊度的降低而被部分去除。
至于残留在滤后水中的细菌、病毒等在失掉污浊物的保护或依赖时，在滤后消毒过程中也将简单被消灭，这就为滤后消毒创建了优秀条件。
滤池工作过程：
过滤—冲刷。
从过滤开始到冲刷结束的一段时间称为滤池工作周期；从过滤开始到过滤结束称为过滤周期。
滤池有多种形式。
常用滤池的特色及合用条件见表3-1。
常用滤池特色及合用条件表3-1
名称性能特色
长处：
1.运转管理靠谱，有成熟的运转经验
单层
2.池身较浅
普
滤料
弊端：
1.阀门许多
通
2.一般为大阻力冲刷，需设冲刷设备
块
长处：
1.滤速较其余滤池高
滤
2.含污能力较大（约为单层滤料的
1.5-2.0倍），工
作周期较长；
池
双层
3.无烟煤作滤料易获得
滤料
弊端：
1.滤料粒径选择较严格
2.冲刷时操作要求较高，常因煤粒不切合规格，发
生跑煤现象；
3.煤砂之间易积泥
长处：
1.可一次性净化原水，办理修建物少，占地
接触双层滤
少；
料滤池
2.基建投资低
弊端1.加药管理复杂
2.工作周期较短
3.其余弊端同双层滤料一般快滤池
长处：
1.不需大型闸阀，可节俭阀井
虹
吸
2.不需冲刷水泵或水箱
滤
3.易于实现自动化控制
池
弊端：
1.一般需设置抽真空的设备
2.池深较大，结构较复杂
重
长处：
1.一般不设闸阀
力
式
2.管理保护较简单，能自动冲刷
无
弊端：
清砂较为不便
阀
长处：
1.可一次净化，独自成一小水厂
滤
压
2.可省去二级泵站
力
池
式
3.可作小型、分别、暂时性供水
弊端：
轻砂较为不便
其余弊端同接触双层滤池
使用条件
进水浊度
规格
一般不超
1.大、中、小型水厂均
过20度
可合用
2.单池面积一般不大
于100㎡
一般不超
1.大、中、小型水厂均
过20度。
可合用
个别时间
2.单池面积一般不大
不超出50
于100㎡
度
3.用于改建旧厂一般
快滤池（单层滤料）以
提超出水量
一般不超
据当前运转经验，用于
过150度
5000m
3
/d以下小水
厂较适合
同单层滤1.合用于大、中型水厂
料普通快2.一般采纳小阻力配
滤池水，每格池面积不易大
于25㎡
同普通快1.合用于中、小型水厂
滤池2.单池面积一般不大
于25㎡
同接触双1.合用于小型水厂
层滤池2.单层面积一般不大
于5㎡
长处：
1.一般不设闸阀
2.易于实现自动化控制，连续过滤
泵3.结构简单，占地省，池身浅
吸4.减速过滤
式弊端：
1.管理、维修要求高
2.施工精度要求高
挪动冲3.设备复杂，反冲罩易坏
洗罩滤长处：
1.一般不设闸阀
池2.不需冲刷水泵或水箱
3.易于实现自动化控制，连续过滤
虹
4.结构简单，占地省，池身浅
吸
5.减速过滤
式
弊端：
1.管理、维修要求高
2.施工精度要求高
3.设备复杂，反冲罩易坏
长处：
1.滤池多为钢罐，可预制
2.挪动方便，可作暂时性给水
3.用作接触过滤时，可一次净化原水省去二级泵站
压力滤池
弊端：
1.需耗用钢材
2.清砂不够方便
3.用作接触过滤时，弊端同接触双层滤池
长处：
1.均粒滤料，含污能力高
2.气水反洗、表面冲刷联合，反洗成效好
3.单池面积大
V-
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