《工業(yè)水處理知識》PPT課件

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1、（ 1） （ 定 義 ） 生 物 化 學 需 （ 耗 ） 氧 量（ biochemical oxygen demand簡 稱 BOD） 表 示 在 一 定 條 件 下 （ 20C） ， 單 位 體 積 污 水中 所 含 的 有 機 污 染 物 被 好 氧 微 生 物 分 解 所 需的 氧 量 。 單 位 為 mg（ 氧 ） /L（ 污 水 ） 。 有 BOD5和 BOD20 之 分 ， BOD5最 常 用 。 特 點 ： 準 確 反 映 污 染 的 程 度 ， 但 測 定 所 需 時間 長 ， 不 利 于 指 導 實 際 生 產(chǎn) 和 自 動 控 制 。 Fe(OH)3m nH+,(n-x)Cl

2、-x+ xCl- 吸 附 層 擴 散 層膠 粒 膠 團 膠 核 電 位 形 成 離 子 ， 束 縛 反 離 子 自 由 反 離 子 以 氫 氧 化 鐵 為 例 ， 氫 氧 化 鐵 是 由 三 氯 化 鐵 水 解 形 成 ， 故 水中 的 主 要 電 解 質(zhì) 為 H 和 Cl-。FeCl3+3H2OFe(OH)3+3HCl一 、 膠 體 的 結(jié) 構(gòu) 2.混 凝 機 理脫 穩(wěn) 膠 粒 因 電 位 降 低 或 消 除 ， 從 而 失 去 穩(wěn) 定性 的 過 程 。凝 聚 脫 穩(wěn) 膠 粒 相 互 聚 合 為 較 大 顆 粒 的 過 程 稱 為凝 聚 。絮 凝 未 經(jīng) 脫 穩(wěn) 的 膠 體 也 可 形 成

3、大 的 顆 粒 ， 這 種現(xiàn) 象 稱 為 絮 凝 ?；?凝 的 機 理 ： 壓 縮 雙 電 層 、 吸 附 電 中 和 、吸 附 架 橋 、 沉 淀 物 網(wǎng) 捕 四 種 機 理 。 溶 液 中 離 子 濃 度 與 擴 散 層 厚 度 的 關(guān) 系 溶 液 中 離 子 濃 度 低溶 液 中 離 子 濃 度 高B A 到 顆 粒 表 面 的 距 離反離子濃度 O溶 液 中 離 子濃 度 低 時 ，擴 散 層 厚 度為 OA溶 液 中 離 子濃 度 高 時 ，擴 散 層 厚 度減 小 為 OB（ 1） 壓 縮 雙 電 層 機 理 （ 1） 壓 縮 雙 電 層 機 理 雙 電 層 的 厚 度 與 溶 液

4、 中 的 反 離 子 的 濃 度有 關(guān) 。 當 向 溶 液 中 投 加 電 解 質(zhì) ， 使 溶 液中 離 子 濃 度 增 高 時 ， 則 擴 散 層 的 厚 度 將減 小 。 該 過 程 的 實 質(zhì) 是 加 入 的 反 離 子 與 擴 散 層原 有 反 離 子 之 間 的 靜 電 斥 力 把 原 有 部 分反 離 子 擠 壓 到 吸 附 層 中 ， 從 而 使 擴 散 層厚 度 減 小 。 （ 1） 壓 縮 雙 電 層 機 理 由 于 擴 散 層 的 減 小 ， 電 動 電 位 相 應(yīng) 降 低 ，因 此 膠 粒 間 的 相 互 排 斥 力 也 減 少 ， 另 一方 面 ， 由 于 擴 散 層

5、減 薄 ， 它 們 相 撞 時 的距 離 也 減 少 ， 因 此 相 互 間 的 吸 引 力 相 應(yīng)變 大 。 從 而 其 排 斥 力 與 吸 引 力 的 合 力 由排 斥 力 為 主 變 成 以 引 力 為 主 ， 膠 粒 得 以迅 速 凝 聚 。 （ 2） 吸 附 電 中 和 機 理 膠 粒 表 面 對 異 號 離 子 、 異 號 膠 粒 、 鏈 狀離 子 或 分 子 帶 異 號 電 荷 的 部 位 有 強 烈 的吸 附 作 用 ， 由 于 這 種 吸 附 作 用 中 和 了 電位 離 子 所 帶 電 荷 ， 降 低 了 電 位 ， 使 膠 體的 脫 穩(wěn) 和 凝 聚 易 于 發(fā) 生 。 （

6、 3） 吸 附 架 橋 （ 橋 連 ） 機 理 吸 附 架 橋 作 用 主 要 是 指 鏈 狀 高 分 子 聚 合物 在 靜 電 引 力 、 范 德 華 力 和 氫 鍵 力 等 作用 下 ， 與 膠 粒 和 細 微 懸 浮 物 等 發(fā) 生 吸 附橋 連 的 過 程 。 本 機 理 能 解 釋 當 廢 水 濁 度 很 低 時 有 些 混凝 劑 效 果 不 好 的 現(xiàn) 象 。 因 為 廢 水 中 膠 粒少 ， 當 聚 合 物 伸 展 部 分 一 端 吸 附 一 個 膠粒 后 ， 另 一 端 因 粘 連 不 著 第 二 個 膠 粒 ，只 能 與 原 先 的 膠 粒 粘 連 ， 就 不 能 起 架 橋

7、作 用 ， 從 而 達 不 到 混 凝 的 效 果 。 高 分 子 聚 合 物 對 膠 體 或 微 粒 的 吸附 架 橋 作 用 示 意 圖 吸 附 絮 凝絮 凝 劑 顆 粒 吸 附 顆 粒吸 附 顆 粒 絮 凝 體 =聚 合 物 顆 粒 脫 穩(wěn) 顆 粒反 應(yīng) 1： 線 型 結(jié) 構(gòu) ， 具 有 能 與 膠 粒 表面 某 些 部 位 起 作 用 的 化 學 基 團 ， 當 與膠 粒 接 觸 時 ， 基 團 能 與 膠 粒 表 面 產(chǎn) 生特 殊 的 反 應(yīng) 而 互 相 吸 附 ， 而 高 聚 合 物分 子 的 其 余 部 分 則 伸 展 在 溶 液 中 ； 聚合 物 最 佳 投 加 量 時 的 初

8、 始 吸 附 =脫 穩(wěn) 顆 粒 絨 體 顆 粒反 應(yīng) 2： 其 余 部 分 可 以 與 另 一 個表 面 有 空 位 的 膠 粒 吸 附 ； 絨 體 的形 成 = 脫 穩(wěn) 顆 粒 再 穩(wěn) 定 顆 粒反 應(yīng) 3： 膠 粒 較 少 時 ， 上 述 聚 合 物 伸 展 部分 粘 連 不 著 第 二 個 膠 粒 ， 則 這 個 伸 展 部 分遲 早 還 會 被 原 先 的 膠 粒 吸 附 在 其 它 部 位 上 ，這 個 聚 合 物 起 不 到 架 橋 作 用 了 ， 膠 粒 又 處于 穩(wěn) 定 狀 態(tài) ；聚 合 物 的 二 次 吸 附 ， 不 與 另 外 顆 粒 表 面 上的 空 位 接 觸 =絨 體

9、 顆 粒 絨 體 碎 片反 應(yīng) 5： 已 經(jīng) 架 橋 絮 凝 的 膠 粒 ， 如受 到 劇 烈 的 長 時 間 攪 拌 ， 架 橋 聚 合 物可 能 從 另 一 膠 粒 表 面 脫 開 . =絨 體 碎 片 再 穩(wěn) 絨 體 的 碎 片反 應(yīng) 6： 重 又 卷 回 原 所 在 膠 粒表 面 ， 造 成 再 穩(wěn) 定 狀 態(tài)反 應(yīng) 4： 高 分 子 絮 凝 劑 投 加 過量 時 ， 會 使 膠 粒 表 面 飽 和 產(chǎn) 生再 穩(wěn) 現(xiàn) 象 ； =過 量 聚 合 物 穩(wěn) 定 顆 粒（ 無 吸 附 空 位 ）顆 粒 （ 4） 沉 淀 物 網(wǎng) 捕 機 理 當 鐵 、 鋁 鹽 等 高 價 金 屬 鹽 類 作 混

10、 凝 劑 ， 而 且 其投 加 量 和 介 質(zhì) 足 以 使 它 們 迅 速 生 成 難 溶 金 屬 氫氧 化 物 (如 Al(OH)3、 Fe(OH)3)時 ， 水 中 的 膠 粒和 細 微 懸 浮 物 可 被 這 些 沉 淀 物 在 形 成 時 作 為 晶核 或 吸 附 質(zhì) 所 網(wǎng) 捕 。 以 上 介 紹 的 混 凝 的 四 種 機 理 ， 在 水 處 理 中 往 往可 能 是 同 時 或 交 叉 發(fā) 揮 作 用 的 ， 只 是 在 一 定 情況 下 以 某 種 機 理 為 主 而 已 。 無機 鋁 系 硫 酸 鋁明 礬聚 合 氯 化 鋁 （ PAC）聚 合 硫 酸 鋁 （ PAS） 適 宜

11、 pH ： 5.58 鐵 系 三 氯 化 鐵硫 酸 亞 鐵硫 酸 鐵 （ 國 內(nèi) 生 產(chǎn) 少 ）聚 合 硫 酸 鐵聚 合 氯 化 鐵 適 宜 pH ： 511， 但 腐 蝕性 強 有機 人 工合 成 陽 離 子 型 ： 含 氨 基 、 亞 氨 基 的 聚 合 物 國 外 開 始 增 多 ， 國 內(nèi) 尚少 陰 離 子 型 ： 水 解 聚 丙 烯 酰 胺 （ H PAM） 非 離 子 型 ： 聚 丙 烯 酰 胺 （ PAM） ， 聚 氧 化 乙 烯（ PEO） 兩 性 型 ： 動 物 膠 、 蛋 白 質(zhì) 使 用 極 少 天 然 淀 粉 、 動 物 膠 、 樹 膠 、 甲 殼 素 等 微 生 物 絮

12、 凝 劑 一 、 混 凝 劑 一 、 過 濾 概 述過 濾 ： 水 體 流 過 有 一 定 厚 度 （ 一 般 為 700mm左 右 ） 且 多 孔 的 粒 狀 物 質(zhì) 的 過 濾 床 ， 雜 質(zhì) 被 截 留 在 這 些 介 質(zhì) 的 孔 隙 里 和 介 質(zhì) 上 ， 從 而 使 水 得 到 進 一 步 凈 化 。 （ 定 義 ）過 濾 能 去 除 的 雜 質(zhì) ： （ 理 解 ） 水 中 的 懸 浮 物 和 膠 體 物 質(zhì) 細 菌 、 藻 類 、 病 毒 油 類 鐵 和 錳 的 氧 化 物 放 射 性 顆 粒 預 處 理 中 加 入 的 化 學 藥 品 重 金 屬 過 濾 過 程 分 為 過 濾

13、(filtration)和 反 洗(backwash)兩 個 過 程 。 過 濾 過 程 是 廢 水 由上 到 下 通 過 一 定 厚度 的 由 一 定 粒 度 的粒 狀 介 質(zhì) 組 成 的 床層 ， 由 于 粒 狀 介 質(zhì)之 間 存 在 大 小 不 同的 孔 隙 ， 廢 水 中 的懸 浮 物 被 這 些 孔 隙截 留 而 除 去 。 過 濾 水 濾 料廢 水三 、 過 濾 的 基 本 過 程 引 起 吸 附 的 原 因 ：l范 德 華 力l化 學 鍵 力l靜 電 引 力 根 據(jù) 吸 附 劑 與 吸 附 質(zhì) 之 間作 用 力 的 不 同 ， 吸 附 可 分為 物 理 吸 附 (physical

14、 adsorption)、 化 學 吸 附 (chemical adsorption)和 離 子 交 換 吸 附 (ion exchange adsorption) 電 滲 析 過 程 示 意 圖 濃 水 陽 膜 , 只允 許 陽 離子 通 過陰 膜 ,只 允 許 陰 離 子 通 過電 極淡 水出 水 時 陽 離 子陰 離 子進 水 時進 水 濃 水 室 淡 水 室 離 子 交 換 膜 是 一 種 由 高 分 子 材 料 制 成 的 具 有 離 子 交 換 基 團 的 薄 膜 ， 其所 以 具 有 選 擇 透 過 性 主 要 是 由 于 膜 上 孔 隙 和 膜 上 離 子 基 團 的 作 用

15、。 膜 上 孔 隙 的 作 用 是 ， 在 膜 的 高 分 子 鍵 之 間 有 一 足 夠 大 的 孔 隙 ， 以 容 納離 子 的 進 出 和 通 過 。 是 離 子 通 過 膜 的 大 門 和 通 道 。 膜 上 離 子 基 團 的 作 用 是 ， 在 膜 的 高 分 子 鏈 上 ， 連 接 著 一 些 可 以 發(fā) 生 解離 作 用 的 活 性 基 團 。 在 水 溶 液 中 ， 膜 上 的 活 性 基 t團 會 發(fā) 生 解 離 作 用 ， 解離 所 產(chǎn) 生 的 離 子 (或 稱 反 離 子 ） 進 入 溶 液 。 于 是 ， 在 膜 上 就 留 下 了 帶 有 一定 電 荷 的 固 定

16、基 團 。 存 在 于 膜 微 孔 中 的 帶 一 定 電 荷 的 固 定 基 團 ， 好 比 在一 條 狹 長 的 通 道 中 設(shè) 立 的 一 個 個 關(guān) 卡 或 “ 警 衛(wèi) ” ， 以 鑒 別 和 選 擇 通 過 的離 子 。注 意 ： 離 子 交 換 膜 的 作 用 并 不 是 起 離 子 交 換 的 作 用 ， 而 是 起離 子 選 擇 透 過 性 作 用 。 GB1631-79 離 子 交 換 樹 脂 產(chǎn) 品 分 類 、 命 名及 型 號 制 定 。 交 聯(lián) 度 數(shù) 值連 接 符 號順 序 號骨 架 代 號分 類 代 號凝 膠 型 離 子 交 換 樹 脂 的 型 號001 7 凝 膠

17、 型 強 酸 性 苯 乙 烯 系 陽 離子 交 換 樹 脂 ， 交 聯(lián) 度 為 7% D大 孔 型 符 號 順 序 號骨 架 代 號分 類 代 號大 孔 型 離 子 交 換 樹 脂 的 型 號D111大 孔 型 弱 酸 性 丙 烯 酸 系 陽 離子 交 換 樹 脂 代 號 0 1 2 3 4 5 6分 類 名 稱 強 酸 性 弱 酸 性 強 堿 性 弱 堿 性 螯 合 性 兩 性 氧 化 還 原 性骨 架 名 稱 苯 乙 烯 系 丙 烯 酸 系 酚 醛 系 環(huán) 氧 系 乙 烯 吡 啶 系 脲 醛 系 氯 乙 烯 系 離 子 交 換 樹 脂 的 命 名 和 型 號 好 氧 呼 吸 是 營 養(yǎng) 物

18、 質(zhì) 進 入 好 氧 微 生 物 細 胞 后 ， 通 過 一 系 列 氧化 還 原 反 應(yīng) 獲 得 能 量 的 過 程 。有 分 子 氧 參 與 的 生 物 氧 化 ， 反 應(yīng) 的 最 終 受 氫 體 是 分 子 氧 。底 物 中 的 氫 被 脫 氫 酶 活 化 ， 并 從 底 物 中 脫 出 交 給 輔 酶 （ 遞 氫體 ） ， 同 時 放 出 電 子 ， 氧 化 酶 利 用 底 物 放 出 的 電 子 激 活 游 離氧 ， 活 化 氧 和 從 底 物 中 脫 出 的 氫 結(jié) 合 成 水 。好 氧 呼 吸 過 程 實 質(zhì) 上 是 脫 氫 和 氧 活 化 相 結(jié) 合 的 過 程 。 在 這 個

19、過 程 中 ， 同 時 放 出 能 量 。依 好 氧 微 生 物 的 類 型 不 同 ， 被 其 氧 化 的 底 物 不 同 ， 氧 化 產(chǎn) 物也 不 同 。 好 氧 呼 吸 有 異 養(yǎng) 型 微 生 物 呼 吸 和 自 養(yǎng) 型 微 生 物 呼 吸兩 種 。 1.好 氧 呼 吸 （ 理 解 ） 厭 氧 呼 吸 是 在 無 分 子 氧 （ O2） 的 情 況 下 進 行 的 生 物 氧 化 。厭 氧 微 生 物 只 有 脫 氫 酶 系 統(tǒng) ， 沒 有 氧 化 酶 系 統(tǒng) 。 在 呼 吸 過程 中 ， 底 物 中 的 氫 被 脫 氫 酶 活 化 ， 從 底 物 中 脫 下 來 的 氫 經(jīng) 輔酶 傳

20、遞 給 除 氧 以 外 的 有 機 物 或 無 機 物 ， 使 其 還 原 。厭 氧 呼 吸 的 受 氫 體 不 是 分 子 氧 。 在 厭 氧 呼 吸 過 程 中 ， 底 物氧 化 不 徹 底 ， 最 終 產(chǎn) 物 不 是 二 氧 化 碳 和 水 ， 而 是 一 些 較 原 來底 物 簡 單 的 化 合 物 。 這 種 化 合 物 還 含 有 相 當 的 能 量 ， 故 釋 放能 量 較 少 。如 有 機 污 泥 的 厭 氧 消 化 過 程 中 產(chǎn) 生 的 甲 烷 ， 是 含 有 相 當 能量 的 可 燃 氣 體 。厭 氧 呼 吸 按 反 應(yīng) 過 程 中 的 最 終 受 氫 體 的 不 同 ，

21、 可 分 為 發(fā) 酵和 無 氧 呼 吸 。 2.厭 氧 呼 吸 一 、 微 生 物 的 生 長 規(guī) 律 微 生 物 的 生 長 規(guī) 律 一 般 是 以 生 長 曲 線 來 反 映 。按 微 生 物 生 長 速 率 ， 其 生 長 可 分 為 四 個 生 長 期停 滯 期對 數(shù) 期靜 止 期衰 老 期 第 二 節(jié) 微 生 物 的 生 長 規(guī) 律 和 生 長 環(huán) 境 二 .生 物 膜 的 構(gòu) 造 和 物 質(zhì) 遷 移 （ 不 畫 圖 ， 內(nèi) 容 答 全 ）生 物 膜 由 里 至 外 主 要 是 由 厭氧 層 、 好 氧 層 、 附 著 水 層 、流 動 水 層 構(gòu) 成 ， 空 氣 中 的 氧溶 解

22、于 流 動 水 層 從 那 里 通 過附 著 水 層 傳 遞 給 生 物 膜 ， 供微 生 物 用 于 呼 吸 ， 污 水 中 的有 機 污 染 物 則 由 流 動 水 層 傳遞 給 附 著 水 層 然 后 進 入 生 物膜 ， 并 通 過 細 菌 的 代 謝 活 動而 被 降 解 ， 微 生 物 的 代 謝 產(chǎn)物 如 H 2O等 則 通 過 附 著 水 層進 入 流 動 水 層 隨 其 排 出 ， 而CO2及 厭 氧 層 分 解 產(chǎn) 物 如H2S、 NH3以 及 CH4則 從 水層 逸 出 進 入 空 氣 。 什 么 是 活 性 污 泥 ？ (定 義 ） 由 細 菌 、 菌 膠 團 、 原

23、生 動 物 、 后 生 動 物 等 微 生 物 群體 及 吸 附 的 污 水 中 有 機 和 無 機 物 質(zhì) 組 成 的 、 有 一 定 活 力的 、 具 有 良 好 的 凈 化 污 水 功 能 的 絮 絨 狀 污 泥 。 （ 3） 污 泥 沉 降 比 (settling volume, sludge sedimentation ratio, SV)u污 泥 沉 降 比 是 指 曝 氣 池 混 合 液 在 l00mL量 筒 中 ， 靜 置 沉 降30min后 ， 沉 降 污 泥 所 占 的 體 積 與 混 合 液 總 體 積 之 比 的 百 分 數(shù) 。所 以 也 常 稱 為 30 min沉 降

24、 比 。u正 常 的 活 性 污 泥 在 沉 降 30min后 ， 可 以 接 近 它 的 最 大 密 度 ，故 污 泥 沉 降 比 可 以 反 映 曝 氣 池 正 常 運 行 時 的 污 泥 量 。 可 用 于 控制 剩 余 污 泥 的 排 放 。四 、 活 性 污 泥 的 評 價 指 標 (4） 污 泥 體 積 指 數(shù) (sludge volume index, SVI)u污 泥 體 積 指 數(shù) 也 稱 污 泥 容 積 指 數(shù) ， 是 指 曝 氣 池 出 口 處 混合 液 ， 經(jīng) 30min靜 置 沉 降 后 ， 沉 降 污 泥 體 積 中 1g干 污 泥 所占 的 容 積 的 毫 升 數(shù)

25、 ， 單 位 為 mL/g， 但 一 般 不 標 出 。u它 與 污 泥 沉 降 比 有 如 下 關(guān) 系 ：SVI=(SV 10)/X式 中 ： X的 單 位 為 g/L四 、 活 性 污 泥 的 評 價 指 標 測 定 污 泥 體 積 指 數(shù) 的 意 義 :（ 理 解 ， ）污 泥 指 數(shù) 反 映 出 活 性 污 泥 的 疏 散 程 度 和 凝 聚 、 沉 降 的 性能 。 如 污 泥 指 數(shù) 過 低 ， 說 明 泥 粒 細 小 緊 密 ， 無 機 物 多 ，缺 乏 活 性 和 吸 附 的 能 力 ； 指 數(shù) 過 高 ， 說 明 污 泥 將 要 膨 脹 ，或 已 經(jīng) 膨 脹 ， 污 泥 不

26、易 沉 淀 ， 這 時 ， 污 泥 中 的 微 生 物 往往 主 要 是 絲 狀 細 菌 。對 于 一 般 城 市 污 水 ， 在 正 常 情 況 下 ， 污 泥 指 數(shù) 以 在 50150之 間 為 宜 。 四 、 活 性 污 泥 的 評 價 指 標 （ 判 斷 ， 理 解 ） 四 階 段 : 水 解 階 段 、 酸 化 階 段 、 產(chǎn) 氫 產(chǎn) 乙 酸 階 段 和 產(chǎn) 甲 烷 階 段大 分 子 有 機 物 水 解細 菌 的 胞 外 酶 水 解 的 和 溶解 的 有 機 物 酸 化產(chǎn) 酸 細 菌有 機 酸醇 類醛 類 等H 2， CO2 乙 酸 化乙 酸 細 菌 乙 酸 甲 烷 化甲 烷 細

27、菌 CH4甲 烷 細 菌 CH4 厭 氧 消 化 原 理 （ 自 己 總 結(jié) 大 題 ） 10 4 6廢 水 的 營 養(yǎng) 比 (理 解 ， 記 清 比 值 ）厭 氧 微 生 物 的 生 長 繁 殖 需 按 一 定 的 比 例 攝 取 碳 、 氮 、磷 以 及 其 他 微 量 元 素 。工 程 上 主 要 控 制 進 料 的 碳 、 氮 、 磷 比 例 ， 因 為 其 他營 養(yǎng) 元 素 不 足 的 情 況 較 少 見 。厭 氧 法 中 碳 :氮 :磷 控 制 為 200-300:5:1為 宜 。好 氧 法 為 100： 5： 1在 碳 、 氮 、 磷 比 例 中 ， 碳 氮 比 例 對 厭 氧

28、消 化 的 影 響更 為 重 要 。 研 究 表 明 ， 合 適 的 C/N為 10-18:1。 氣 浮 （ 定 義 ， 答 全 ） 氣 浮 是 利 用 廢 水 中 的 顆 粒 的 疏 水 性 ，通 過 在 氣 浮 池 中 向 廢 水 中 通 入 一 定尺 寸 的 氣 泡 ， 使 廢 水 中 的 污 染 物 吸附 在 氣 泡 上 ， 隨 氣 泡 的 上 浮 ， 污 染物 也 隨 之 浮 到 水 面 上 而 形 成 由 氣 泡 、水 和 污 染 物 形 成 的 三 相 泡 沫 層 ， 收集 泡 沫 層 即 可 把 污 染 物 與 水 分 離 。 懸 浮 物 與 氣 泡 附 著 涉 及 到 氣 、

29、 液 、 固 （ 液 ） 三 相 介質(zhì) 的 問 題 。 當 氣 泡 和 顆 粒 共 存 于 水 中 ， 即 液 、 氣 、 顆 粒 三 相 介質(zhì) 共 存 的 情 況 下 ， 每 兩 相 之 間 的 界 面 上 都 存 在 著 各 自 的界 面 張 力 和 界 面 能 ， 界 面 能 和 表 面 能 一 樣 ， 可 用 下 式 表示 ： E= S 式 中 ： 界 面 張 力 ， N/cm2； S 界 面 面 積 ， cm2。 界 面 能 和 界 面 張 力 一 樣 也 有 降 低 到 最 小 的 趨 勢 。 當廢 水 中 有 氣 泡 存 在 時 ， 懸 浮 顆 粒 就 力 圖 粘 附 在 氣 泡

30、 上 而降 低 其 界 面 能 。 11.1懸 浮 物 與 氣 泡 附 著 機 理 （ 大 題 ） 當 廢 水 中 有 氣 泡 存 在 時 ， 并 非 所 有 的 顆 粒 都 能 粘 附上 去 ， 它 們 能 否 與 氣 泡 粘 附 取 決 于 水 對 該 顆 粒 的 表 面 性質(zhì) (即 顆 粒 的 潤 濕 性 )。 一 般 規(guī) 律 ： 疏 水 性 顆 粒 易 與 氣 泡 粘 附 ， 而 親 水 性 顆粒 難 以 與 氣 泡 粘 附 。 容 易 被 水 潤 濕 的 物 質(zhì) 稱 為 親 水 性 物 質(zhì) . 難 于 被 水 潤 濕 的 物 質(zhì) 稱 為 疏 水 性 物 質(zhì) 。 顆 粒 的 潤 濕 程

31、 度 常 用 氣 、 液 、 固 三 相 間 互 相接 觸 時 所 形 成 的 接 觸 角 的 大 小 來 解 釋 。 在 靜 止 狀 態(tài) 下 ， 當 氣 、 液 、 固 三 相 接 觸 時 ，在 氣 -液 界 面 張 力 線 和 固 -液 界 面 張 力 線 之 間 的 夾角 （ 對 著 液 相 的 ） ， 稱 為 平 衡 接 觸 角 ， 用 表 示 。 （ 圖 示 ） 接 觸 角 示 意 圖平 衡 時 有 ： LS LGcos GS （ 1）固 體 親 水固 體 水 滴 接 觸 角 固 體固 體 疏 水水 滴 接 觸 角 G SLGLS從 圖 中 物 質(zhì) 與 水 接 觸 面 積 的 大 小

32、 清 楚 地 看 出 ， 不 論 物 質(zhì) 的 潤 濕 性 如 何 ， 在三 相 接 觸 點 上 ， 三 個 界 面 的 張 力 總 是 處 于 平 衡 狀 態(tài) ， 即 ： 當 氣 泡 與 顆 粒 共 存 于 水 中 時 : 在 氣 泡 與 顆 粒 附 著 前 ， 單 位 界 面 面 積 上 的 界 面 能 之 和 為 ：E1=LS + LG， 附 著 后 ， 單 位 附 著 面 積 上 的 界 面 能 E2=GS ， 其 界 面 能降 低 的 數(shù) 值 為 ： E=E1-E2=LS+ LG-GS （ 2） ， 能 量 E 為 擠 開 氣 泡 與 顆 粒 間 的 水 膜 所 做 的 功 , E越

33、大 ， 氣 泡 與顆 粒 粘 附 得 越 牢 固 。 將 式 （ 1） 代 入 式 （ 2） ， 整 理 得 ： E= LG（ 1-cos ） （ 3）平 衡 時 有 ： LS LGcos GS （ 1） E= LG（ 1-cos ） （ 3）由 式 （ 3） 可 見 ： E越 大 ， 越 有 利 于 顆 粒 與 氣 泡 粘 附 。討 論 ： 當 顆 粒 完 全 被 水 潤 濕 時 ， 0 ，cos 1， E 0， 顆 粒 不 能 與 氣 泡 相 粘 附 ， 因此 也 就 不 能 用 氣 浮 法 分 離 ； 當 顆 粒 完 全 不 被 水 潤 濕 時 ， 180 ，cos -1， E 2 LG

34、,顆 粒 與 氣 泡 粘 附 緊 密 ，最 易 于 用 氣 浮 法 去 除 ； 當 90 時 ， cos 為 負 值 ， 在 此 范 圍 內(nèi) ，顆 粒 表 面 疏 水 性 占 優(yōu) 勢 ， 粘 附 容 易 且 穩(wěn) 定 ， 容 易氣 浮 分 離 ；（ 對 于 親 水 性 表 面 可 加 入 表 面 活 性 物 質(zhì) ， 使 其 變?yōu)?疏 水 性 表 面 ， 達 到 與 氣 泡 粘 附 的 目 的 ） 對 LG值 很 小 的 體 系 ， E很 小 ， 不 利 于 氣泡 與 顆 粒 的 粘 附 。 E=LG（ 1-cos） （ 3） 12.1.2 污 泥 的 性 質(zhì) 1、 污 泥 含 水 率 （ 計 算

35、 ， 公 式 寫 全 ， 指 代 寫 全 ） 污 泥 中 所 含 水 分 的 重 量 與 污 泥 總 重 量 之 比 的 百 分 數(shù) 稱為 污 泥 含 水 率 。 P1,V1,W1,C1污 泥 含 水 率 為 p2時 的 污 泥 體 積 、 重 量 與 固體 物 濃 度 ； P2,V2,W2,C2污 泥 含 水 率 變 為 p2時 的 污 泥 體 積 、 重 量 與團 體 物 濃 度 ; 12122121 100100 CCppWWVV 第 二 節(jié) 除 油一 、 自 然 除 油1、 基 本 原 理 物 理 法 除 油 ， 根 據(jù) 油 水 密 度 不 同 ， 達 到 油 水 分 離 。該 種 方

36、 法 ： 忽 略 了 進 出 配 水 口 水 流 的 不 均 勻 性 忽 略 油 珠 顆 粒 上 浮 中 的 絮 凝 等 因 素 的 影 響 ， 認 為 油 珠 顆 粒是 在 理 想 狀 態(tài) 下 進 行 重 力 分 離 a、 假 定 過 水 斷 面 上 各 點 的 水 流 速 度 相 等 ， 且 油 珠 顆 粒 上浮 時 的 水 平 分 速 度 等 于 水 流 速 度 ； b、 油 珠 顆 粒 以 等 速 上 浮 ； c、 油 珠 顆 粒 上 浮 到 水 面 即 被 去 除 。 含 油 污 水 在 重 力 分 離 池 中 的 分 離 效 率 （ 除 油 效 率 ） 為 ：式 中 ： E 油 珠

37、 顆 粒 的 分 離 效 率 ； u 油 珠 顆 粒 上 浮 速 度 ； Q/A 表 面 負 荷 率 ； Q 處 理 流 量 ； A 除 油 設(shè) 備 水 平 工 作 面 積 。 表 面 負 荷 率 Q/A是 一 個 重 要 參 數(shù) 。 當 Q一 定 時 ， 加 大 表 面 積A， 可 以 減 小 油 珠 顆 粒 最 小 上 浮 速 度 u 0， 意 味 著 更 小 直 徑 的 油 珠顆 粒 被 分 離 出 來 ， 從 而 提 高 除 油 效 率 或 增 加 設(shè) 備 的 處 理 能 力 。AQuE / 式 中 ：u 顆 粒 的 浮 升 速 度 ， m/s；w、 o 分 別 表 示 顆 粒 及 水

38、 的 密 度 ， kg/m3；g 重 力 加 速 度 ， m/s2； 污 水 的 粘 度 ， Pa s；d 顆 粒 的 粒 徑 ， m。 18 2ow )( dgu 浮 升 速 度 u用 Stokes公 式 計 算 。 Stokes公 式 說 明 的 問 題 18 )( 2ow dgu （ 1） 水 與 顆 粒 的 密 度 差 （ w-o）愈 大 ， 它 的 浮 升 速 度 愈 大 ， 成正 比 關(guān) 系 。當 wo時 ， u0， 顆 粒 上 浮 ；當 wo時 ， u0， 顆 粒 下 沉 ；當 w=o時 ， u=0， 顆 粒 既 不 下沉 也 不 上 浮 。 Stokes公 式 說 明 的 問

39、題（ 2） 水 的 粘 度 愈 小 ， 上 浮速 度 愈 快 ， 成 反 比 關(guān) 系 。因 粘 度 與 水 溫 成 反 比 ， 故提 高 水 溫 有 利 于 上 浮 。（ 3） 顆 粒 直 徑 d愈 大 ， 浮 升 速度 愈 快 ， 成 平 方 關(guān) 系 。 因此 隨 粒 度 的 下 降 ， 顆 粒 的浮 升 速 度 會 迅 速 降 低 。 18 2ow )( dgu 二 、 斜 板 （ 管 ） 除 油 （ 2選 擇 ） （ 公 式 必 須 記 住 ， 整 體 理 解 ） 斜 板 （ 管 ） 除 油 是 目 前 最 常 用 的 高 效 除 油 方 法 之 一 ， 是 一 種 物 理 法 除 油

40、。1、 基 本 原 理淺 池 理 論 原 理 設(shè) 斜 管 除 油 池 池 長 為 L， 池 中 水 平 流 速 為 ， 顆 粒 上 浮 為 u0， 在 理 想 狀 態(tài)下 ， L/H / u0。 可 見 L與 值 不 變 時 ， 池 身 越 淺 ， 可 被 去 除 的 懸 浮 物 顆粒 越 小 。 若 用 水 平 隔 板 ， 將 H分 成 3層 ， 每 層 層 深 為 H/3， 在 u 0與 不 變 的條 件 下 ， 只 需 L/3， 就 可 以 將 u0的 顆 粒 去 除 。 也 即 總 容 積 可 減 少 到 原 來 的1/3。 如 果 池 長 不 變 ， 由 于 池 深 為 H/3， 則

41、水 平 流 速 可 增 加 的 3， 仍 能 將沉 速 為 u0的 顆 粒 除 去 ， 也 即 處 理 能 力 提 高 3倍 。 將 沉 淀 池 分 成 n層 就 可 以把 處 理 能 力 提 高 n倍 。 為 便 于 浮 升 到 斜 板 （ 管 ） 上 部 油 珠 的 流 動 和 和 沉 下泥 渣 排 除 ， 把 淺 的 分 離 池 傾 斜 一 定 角 度 （ 一 般 為 45-60 ） 。 除 油 效 率 ： 假 設(shè) 除 油 設(shè) 備 高 度 為 H ， 油 珠 顆 粒 分 離 時 間 為 t ， 則表 面 負 荷 率 表 示 為 Q /A H /t， 則 分 離 效 率 為公 式 表 明

42、： 重 力 分 離 除 油 設(shè) 備 的 除 油 效 率 是 分 離 高 度 的 函 數(shù) 。 H 減 小 ， E增 大 。 HuttHuAQuE /H 越 小 ， 油 珠 顆 粒 上 浮 至 表 面 的 時 間 越 短 。 加 設(shè) 斜 板 ， 增 加 分 離 設(shè) 備 的 工 作 表 面 積 ，縮 小 分 離 高 度 ， 提 高 油 珠 顆 粒 的 去 除 效 率 。 三 、 粗 粒 化 （ 聚 結(jié) ） 除 油 （ 非 重 點 ） 粗 粒 化 ： 含 油 污 水 流 經(jīng) 裝 有 填 充 物 （ 粗 粒 化 材 料 ） 的裝 置 后 ， 使 油 珠 由 小 變 大 的 過 程 。 這 樣 ， 更 容

43、 易 用 重 力 分離 法 將 油 除 去 。 粗 粒 化 處 理 的 對 象 ： 水 中 的 分 散 油 。1、 理 論 依 據(jù) 對 于 溫 度 一 定 的 特 定 污 水 ， 油 珠 上 浮 速 度 與 油 珠 粒 徑 平 方成 正 比 。 若 在 污 水 沉 降 前 設(shè) 法 使 油 珠 粒 徑 增 大 ， 可 加 大 油 珠 上浮 速 度 ， 便 可 提 高 除 油 效 率 。 粗 粒 化 法 （ 聚 結(jié) ） 可 達 到 增 大 油珠 粒 徑 的 目 的 。 18 2ow )( dgu 2、 粗 粒 化 的 機 理 （ 填 空 ， 選 擇 ， ） 有 兩 種 觀 點 ： 潤 濕 聚 結(jié)

44、； 碰 撞 聚 結(jié) 潤 濕 聚 結(jié) 理 論 建 立 在 “ 親 油 性 ” 粗 粒 化 材 料 的 基 礎(chǔ) 上 。 當 含 油 污 水 流 經(jīng) 親 油 性 材 料 組 成 的 粗 粒 化 床 時 ， 分 散 油 珠在 材 料 表 面 潤 濕 吸 附 ， 材 料 表 面 幾 乎 全 被 油 包 住 ， 再 流 來 的油 珠 更 容 易 潤 濕 附 著 在 上 面 ， 油 珠 不 斷 聚 結(jié) 擴 大 并 形 成 油 膜 ，在 浮 力 和 反 向 水 流 沖 擊 作 用 下 ， 油 膜 開 始 脫 落 ， 在 水 相 中 仍 形成 油 珠 ， 但 比 聚 結(jié) 前 的 油 珠 粒 徑 大 ， 從 而

45、達 到 粗 粒 化 的 目 的 。 具 有 該 種 特 性 的 聚 結(jié) 材 料 ： 聚 丙 烯 塑 料 球 ， 無 煙 煤 等 碰 撞 聚 結(jié) 理 論 建 立 在 疏 油 材 料 基 礎(chǔ) 上 。 由 粒 狀 的 或 纖 維 狀 的 粗 粒 化 材 料 組 成 的 粗 粒 化 床 ， 其 空隙 均 構(gòu) 成 互 相 連 續(xù) 的 通 道 ， 如 無 數(shù) 根 直 徑 很 小 交 錯 的 微 管 。當 含 油 污 水 流 經(jīng) 該 床 時 ， 由 于 粗 粒 化 材 料 是 疏 油 的 ， 兩 個 或多 個 油 珠 有 可 能 同 時 與 管 壁 碰 撞 或 互 相 碰 撞 ， 其 沖 量 足 可 以將

46、它 們 合 并 為 一 個 較 大 的 油 珠 ， 達 到 粗 粒 化 目 的 。 具 有 該 種 特 性 的 聚 結(jié) 材 料 ： 蛇 紋 石 ， 陶 粒 等 。 需 澄 清 的 問 題 無 論 是 親 油 的 或 是 疏 油 的 材 料 ， 兩 種 聚 結(jié) 同 時 存 在 。 親 油 材 料 以 “ 潤 濕 聚 結(jié) ” 為 主 ， 也 有 碰 撞 聚 結(jié) 。 原 因 是污 水 流 經(jīng) 粗 粒 化 床 ， 油 滴 之 間 也 存 在 碰 撞 。 疏 油 材 料 以 “ 碰 撞 聚 結(jié) ” 為 主 ， 也 有 潤 濕 聚 結(jié) 。 原 因 是當 疏 油 材 料 表 面 沉 積 油 泥 時 ， 該

47、材 料 便 有 親 油 性 。 無 論 是 親 油 性 材 料 還 是 疏 油 性 材 料 ， 只 要 粒 徑 合 適 ，都 有 較 好 的 粗 粒 化 效 果 。 3、 粗 粒 化 材 料 （ 聚 結(jié) 板 材 ） 的 選 擇 （ 大 題 ）分 類 ： 形 狀 ： 粒 狀 （ 重 復 使 用 ） ； 纖 維 狀 （ 一 次 性 使 用 ） 材 質(zhì) ： 天 然 的 （ 無 煙 煤 、 蛇 紋 石 、 石 英 砂 等 ） 人 造 的 （ 聚 丙 烯 塑 料 球 、 陶 粒 等 ）選 用 原 則 ： 耐 油 性 好 ， 不 能 被 油 溶 解 或 溶 脹 ； 具 有 一 定 的 機 械 強 度 ， 且 不 易 磨 損 ； 不 易 板 結(jié) ， 沖 洗 方 便 ； 一 般 主 張 用 親 油 性 材 料 ； 盡 量 采 用 相 對 密 度 大 于 1的 材 料 ； 粒 徑 3 5mm為 宜 ； 貨 源 充 足 ， 加 工 運 輸 方 便 ， 價 格 便 宜 。