水中懸浮物質(zhì)和膠體物質(zhì)的去除

發(fā)布時(shí)間：2018-02-26瀏覽次數(shù)：1042返回列表

1、概述

沉淀法是水處理中基本的方法之一。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、沉淀類型

根據(jù)水中懸浮顆粒的凝聚性能和濃度，沉淀通常可以分成四種不同的類型。

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，需通過試驗(yàn)測(cè)定。化學(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)，顆粒的沉降受到周圍其它顆粒影響，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程以及在濃縮池中污泥的濃縮過程存在壓縮沉淀。

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，在其周圍又吸附了大量的異號(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為滑動(dòng)面。滑動(dòng)面以內(nèi)的部分稱為膠粒，膠粒與擴(kuò)散層之間，有一個(gè)電位差。此電位稱為膠體的電動(dòng)電位，常稱為∫電位。而膠核表面的電位離子與溶液之間的電位差稱為總電位或∮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，將性水分子吸引到它的周圍形成一層水化膜。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)理至今仍未完全清楚。因?yàn)樗婕暗囊蛩睾芏啵缢须s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，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)散層完全消失時(shí)，∫電位為零，稱為等電狀態(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)，膠粒就開始產(chǎn)生明顯的聚結(jié)，這時(shí)的∫電位稱為臨界電位。膠粒因電位降低或消除以致失去穩(wěn)定性的過程，稱為膠粒脫穩(wěn)。脫穩(wěn)的膠粒相互聚結(jié)，稱為凝聚。

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)好，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)的過程，稱為絮凝。

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——凝聚和絮凝總稱為混凝。

對(duì)于不同類型的棍凝劑，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)人體健康無害，價(jià)廉易得，使用方便。混凝劑的種類較多，主要有以下兩大類：

1)無機(jī)鹽類混凝劑目前應(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。無機(jī)鹽類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)來選擇合適的記凝凝品種和佳投量。

4．水力條件

混凝過程中的水力條件對(duì)絮凝體的形成影響大。整個(gè)混凝過程可以分為兩個(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。混合要求快速和劇烈攪拌，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)行過份劇烈的攪拌。

反應(yīng)階段的要求是使混凝劑的微粒通過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：

（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、過濾

過濾是使含懸浮物的廢水流過具有一定孔隙率的過濾介質(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)所采用的過濾介質(zhì)不同，可將過濾分為下列四類：

(1)格篩過濾（screen）

(2)微孔過濾(microfiltration)

(3)膜過濾(membranefiltration)

（4）深層過濾(depthfiltration)

2、過濾過程的分類：

(1)格篩過濾：過濾介質(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)膜過濾：采用特別的半透膜作過濾介質(zhì)，在一定的推動(dòng)力(如壓力、電場(chǎng)力等)下進(jìn)行過濾，由于濾膜孔隙小且具有選擇性，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、超過濾和電滲析等。

（4）深層過濾：采用顆粒狀濾料，如石英砂、無煙煤等。由于濾料顆粒之間存在孔隙，廢水穿過一定深度的濾層，水中的懸浮物即被截留。為區(qū)別于上述三類表面或淺層過濾過程，這類過濾稱之為深層過濾，簡(jiǎn)稱過濾。

3、過濾在水處理中的作用：

在給水處理中，常用過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、過濾機(jī)理

過濾的機(jī)理可分為阻力截留、重力沉降和接觸絮凝三種。

當(dāng)廢水流過濾料層時(shí)，粒徑較大的懸浮物顆粒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越小，截污能力隨之變得越來越高。

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，并由它起主要的過濾作用。這種作用屬于阻力截留或篩濾作用。

廢水通過濾料層時(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，形成無數(shù)的小“沉淀池”，懸浮物易在此沉降下來。

重力沉降強(qiáng)度主要取決于濾料直徑和過濾速度。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)其凝聚過程。

5、過濾的工藝過程

? 過濾工藝包括過濾和反洗兩個(gè)階段：

? 過濾(filtration)：過濾即截留污染物；

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

6、過濾周期(filterrun)：

從過濾開始到結(jié)束延續(xù)的時(shí)間稱為過濾周期（或工作周期）。

? 過濾循環(huán)(filter cycle)：從過濾開始到反洗結(jié)束稱為一個(gè)過濾循環(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，它又稱為排水系統(tǒng)；

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

3）降速過濾(decliningrate)：在過濾周期中過濾速度是隨時(shí)間變化的，開始時(shí)大，過濾結(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的反沖洗水量稱為反沖洗強(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)稱為平衡接觸角，用q表示。

氣浮過程包括氣泡的產(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。

分類：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。

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