宁夏城乡供水工程技术方案及管材 设备选型高级研讨班 “水处理工艺”讲课题纲 同济大学建筑设计研究院（集团）有限公司 环境工程设计院 张玉先 教授.博导.总工程师 联系电话：13701747010

1 给水系统和水质要求 1.1 给水系统 给水系统是能指供给城镇、工矿企业、居住区等单位用水的各设施组成的总体

1.2 给水系统分类 水，地表水 2) 按照供水能量的提供方式分类— 重力给水系统、压力给水系统， 3) 按照供水使用目的和服务对象分类 1) 按照取水水源种类分类—地下 水，地表水 2) 按照供水能量的提供方式分类— 重力给水系统、压力给水系统， 3) 按照供水使用目的和服务对象分类 4) 按照供水使用方式分类 5) 按照给水系统供水方式分类

其中统一给水系统、分质给水系统是从供 水水质方面考虑的给水系统。凡是提到城 镇生活用水给水系统或城镇统一给水系统 ，其供水水质必须符合现行的生活饮用水 卫生标准。

【例题1-1】下列给水系统中，供水水质必须符合现行的生活饮用水卫生标准要求的是哪些？ (A) 统一给水系统 (B) 城镇供水分压给水系统 (C) 所有分质给水系统 (D) 所有分区给水系统

【例题1-2】 下列地表水给水系统至少应包含的工程设施组合中，正确的是哪项？ (A) 取水构筑物、取水泵房、水处理构筑物、 清水池、输水管网 (B) 取水构筑物、水处理构筑物、二级泵房、 输水管网 (C) 取水构筑物、水处理构筑物、输水管渠 (D) 取水构筑物、水处理构筑物、输水管渠、 管网

设计流量或处理能力—— 原水输水流量—— 自来水输水流量—— 1.3 供水规模和处理流量 供水规模——①生活综合用水、②工业、 ③浇洒道路绿化、④管网漏损（10%-12%）⑤未预见水量（8%-12%） 设计流量或处理能力—— 原水输水流量—— 自来水输水流量——

1.4 供水构筑物流量水压 （1）日变化系数Kd—— （2）时变化系数Kh——  

（3）供水构筑物流量 取水构筑物流量—— 处理构筑物流量—— 供水管网流量—— 清水输水干管流量—— 二级泵房流量——

（4）供水构筑物水压 取水泵房压力—— 供水管网压力——ALQ1.852计算 清水输水干管压力——ALQ2计算 二级泵房压力——

（5）输水管设置 输水管数量 输水管流量保证率 交联管设置

1.5 水质与人体健康关系 与人体健康有关的常量元素 O2、C、H2、N2、Ca、P、K、S、Na、Mg、Cl2 11种为人体必须的常量元素。

与人体健康有关的微量元素 Fe、Zn、Cu、I、Mn、Se（硒）、F、Mo （鉬）、Co（钴）、Cr （铬） 、Ni（镍）、V（钒）、Sn（锡）、Si 14种为人体微量元素

安全自来水： 原水： CODＭｎ＜4 mg/L 自来水： CODＭｎ＜2 mg/L TOC ＜5 mg/L UV254＜0.08

2、 地表水处理工艺 2.1 地表水水源水质特点 按照其化学结构划分，可分为无机物、有机物和水生物； 按照尺寸大小区分，可分成： 2.1 地表水水源水质特点  （1）天然水源中的杂质 按照其化学结构划分，可分为无机物、有机物和水生物； 按照尺寸大小区分，可分成： 悬浮物100μm ~1mm 胶体10nm ~100nm 溶解杂质0.1nm ~1nm

水中的悬浮物和胶体颗粒是产生浑浊度的根源。 浊度的高低不仅和胶体颗粒、细小悬浮颗粒杂质的含量有关，还和这些杂质的分散程度有关。

水中的有机物，如腐殖质及藻类等、往往会造成水的色、臭、味增加。随生活污水排入水体的病菌、病毒及原生动物等病原体会通过水体传播疾病。 悬浮物和胶体颗粒、藻类以及吸附在胶体颗粒上的有机污染物是饮用水处理的主要去除对象。粒径大于0.1mm的泥砂去除较易，通常在水中可很快自行下沉。而粒径较小的悬浮物和胶体杂质，需投加混凝剂方可去除。

溶解气体 天然水体中的氧主要来源于空气中氧的溶解，部分来自藻类和其他水生植物的光合作用。不受工业废水或生活污水污染的天然水体，溶解氧含量一般为5~10mg/L。最高含量不超过14mg/L。当水体受到废水污染时，溶解氧含量降低。严重污染的水体，溶解氧甚至为零。

江河水中的CO2含量一般小于30mg/L，地下水中CO2含量约每升几十毫克至几百毫克，海水中CO2含量很少。水中CO2约99％呈分子状态，仅1％左右与水作用生成碳酸。 天然水中所含主要阳离子有Ca2+、Mg2+、Na+；主要阴离子有 HCO3、SO4、Cl-。此外还含有少量K+、Fe2+、Mn2+、Cu2+等离子

（2）受污染水源中常见污染物 有直接毒害作用的无机污染物主要是氰化物、砷化物和汞、镉、铬、铅、铜、铊、镍、铍等重金属离子。地表水中这类无机污染物主要来源于工业废水的排放。 目前主要污染物是COD、NH3-N

（3）黄河水源水质特点 我国黄河上游和其它高浊度水源，泥沙含量高、曾达370kg/m3. 且粒径大于0.03mm的颗粒占有30%以上，容易淤积在絮凝池和沉淀池底部难以清除，通常采用预沉处理。

常用的预沉池有两种形式：一是结合浑水调蓄用的调蓄池，同时作为预沉池。二是辐流式预沉池。 调蓄预沉池容积根据河流流量变化、沙峰延续时间和积泥体积确定。预沉时间一般10天以上。调蓄预沉池大多不设置排泥系统，采用吸泥船清除积泥。

要用于去除水中粒径较大的泥沙颗粒的沉淀构筑物称为沉沙池。 沉沙池在污水处理中广泛应用。为去除水源水中粒径为0.1mm以上的泥沙，减小后续处理构筑物负荷和调蓄水库沙峰负荷，可在预沉池或沉淀池前设置沉沙池。给水处理和污水处理中的沉沙池，去除泥沙的原理和构造基本相同。考虑到所处理的水质差别，设计时应注意以下两点：

1）给水处理中所需去除的泥沙来自天然水源，沙粒表面附着的有机物很少；污水处理中所需去除的沙粒表面通常附有约15%左右的有机物。因此，给水处理一般采用平流式沉沙池或水力旋流沉沙池，不采用曝气沉沙池。

2）给水处理中所要去除沙粒径较小，一般在0. 1mm以上，而污水处理所需去除的沙粒径较大，一般在0 2）给水处理中所要去除沙粒径较小，一般在0.1mm以上，而污水处理所需去除的沙粒径较大，一般在0.2mm以上。因此，用于给水、污水处理的沉沙池沉淀时间有所不同。一般说来，给水处理的沉沙池体积大于污水处理中的沉沙池体积。用于高浊度水的沉沙池可与预沉池合在一起。

2.2 黄河水中胶体颗粒性质

（1）粉沙胶体结构 胶核总电位——Ø电位 吸附层表面电位——ζ电位=-15～-30mv 扩散层表面0电位

双电层与胶核本身构成了一个整体的电中性构造，又称为胶团。如果胶核带有正电荷，构成的双电层结构和粘土胶粒构成的双电层结构正好相反。天然水中的胶体杂质通常是带负电荷胶体。粘土胶体的ζ电位一般在-15～-30mv范围内；细菌的ζ电位在-30～-70mv范围内；藻类的ζ电位在-10～-15mv范围内；生活废水的ζ电位在-15～-45 mv范围内。

ζ电位的高低和水中杂质成份、粒径有 关。同一种胶体颗粒在不同的水体中，因 附着的细菌、藻类及其它杂质不同，所表 现的ζ电位值不完全相同。 由于无法把吸附层中的反离子层分开，只 能在胶粒带着一部分反离子吸附层运动时 ，测定其电泳速度或电泳迁移率换算成ζ电 位。

（2）带有ζ电位的憎水胶体颗粒在水中处 于运动状态，并阻碍光线透过而使水体产 生浑浊度。水的浑浊度高低不仅和含有的 胶体颗粒的重量浓度有关，而且和胶体颗 粒的分散程度（即粒径大小）有关。

（3）胶体颗粒聚集稳定性 稳定性因素——电荷、布朗运动 不稳定性因素——引力、布朗运动 

2.3、 水的混凝 (1) 混凝原理 通过投加电解质使水中胶体颗粒及细小的悬浮颗粒相互聚结的过程称为混凝 亲水胶体、憎水胶体颗粒和水组成的分散系的性质取决于胶体颗粒粒度分布。 ①电性中和 ② 吸附架桥 ③沉淀网捕

【例题2-1】粉砂形成的胶体颗粒在水中不稳定的主要原因是（ ）。 A、表面电斥力作用　 B、表层水化膜作用 C、相互之间的引力作用

（2）水温影响 水温对混凝效果有明显的影响。我国气候寒冷地区，冬季从江河水面以下取用的原水受地面温度影响，到达水处理构筑物时，水温有时低达0～2℃。通常絮凝体形成缓慢，絮凝颗粒细小、松散。

（3）水的pH值和碱度影响 水的pH值对混凝效果的影响程度，视混凝剂品种而异。对硫酸铝而言，水的pH直接影响Al3+的水解聚合反应。 用以去除浊度时，最佳pH值在6.5～7.5之间

用以去除水的色度时，pH值宜在4. 5～5. 5之间、pH＝7. 5时的硫酸铝投加量，约比pH＝5 用以去除水的色度时，pH值宜在4.5～5.5之间、pH＝7.5时的硫酸铝投加量，约比pH＝5.5时的投加量增加一倍。 采用三价铁盐混凝剂时，适用的pH值范围较宽。 高分子混凝剂的混凝效果受水的pH值影响较小。对水的pH值变化适应性较强。

（4）水中悬浮物浓度的影响 水中悬浮物浓度很低时，颗粒碰撞率大大减小，混凝效果差。

现状 混合不均匀—— 水头损失偏小—— 堵塞、构造不合理—— 絮凝时间较短——

(5) 提高混凝效果的措施之一选用混凝剂 1）复合型无机高分子 含有铝、铁、硅成份的聚合物。所谓“复合”，即指两种以上具有混凝作用的成份和特性互补集中于一种混凝剂中。例如，用聚硅酸与硫酸铝复合反应，可制成聚硅硫酸铝（PSiAS） 分子量10万道尔顿

这类混凝剂的分子量较聚合铝或聚合铁大很多，且当各组分配合适当时，不同成份具有优势互补作用

2）有机高分子混凝剂 有机高分子混凝剂又分为天然和人工合成两类。在给水处理中，人工合成的日益增多。这类混凝剂均为巨大的线性分子。每一大分子由许多链节组成且常含带电基团，故又被称为聚合电解质。

3）助凝剂 用以提高混凝效果的辅助药剂称为助凝剂。常用的助凝剂多是高分子物质。从广义上而言，凡能提高混凝效果或改善混凝剂作用的化学药剂都可称为助凝剂。用以改善絮凝体结构，促使细小而松散的颗粒聚结成粗大密实的絮凝体。

活化硅酸 由水玻璃加酸活化制取活化硅酸，最重要的是控制加酸量和活化时间，即控制中和度及活度。中和度直接关系到活化硅酸的凝冻时间，并对活化硅酸的长期保存有重要影响。

【例题2-2】下列有关助凝剂的作用叙述中，正确的是何项？ A：聚丙烯酰胺助凝剂既有助凝作用又有混凝作用； B：石灰、氢氧化钠主要促进混凝剂水解聚合，没有混凝作用； C：投加氯气破坏有机物干扰，既有助凝作用又有混凝作用； D：投加粘土提高颗粒碰撞速率，增加混凝剂水解产物凝结中心，既有助凝作用又有混凝作用。

(6) 提高混凝效果措施之二 ——改善混合絮凝条件 1）混合设备 迅速分散混凝剂，使其在水中的浓度保持均匀一致，，一般取10-30s，最多不超过2min。

水泵混合 采用水泵混合时，混凝剂调配浓度取10～20%，均匀程度达95%以上， 距絮凝池不宜大于120m 管式混合 利用水厂絮凝池进水管中水流速度变化，均匀程度达90%左右

2) 絮凝（反应）构筑物 根据大多数水源的水质情况分析，取絮凝时间T=15～30min，起端水力速度梯度100s-1左右， 末端10～20s-1，GT值=104～105，可保证较好的絮凝效果。

【例题2-3】混凝剂投入水中不同的混合特点叙述中，正确的是何项？ A：水泵混合迅速均匀不必另行增加能源 B：管式静态混合是管道阻流部件扰动水体 发生湍流的混合，不耗用能量； C：机械搅拌混合迅速均匀，需要另行增加 设备，耗用能量； D：水力混合池混合是利用水流跌落或改变 水流速度、方向产生湍流的混合，不耗用 能量。

2.4、黄河水源水沉淀、澄清和气浮 1) 沉淀分类 在水处理工艺中，水中悬浮颗粒在重力作用下，从水中分离出来的过程称为沉淀。当颗粒的密度大于水的密度时，则颗粒下沉；相反，颗粒的密度小于水的密度时，颗粒上浮。 未经预沉的高浊度水属于拥挤沉淀—— 经过预沉的高浊度水属于自由沉淀——

2) 常用的自由沉淀构筑物 ①平流沉淀池

短流影响 水流状态影响 在平流式沉淀池中，雷诺数和弗劳德数是反映水流状态的重要指标。水流属于层流或是紊流用雷诺数Re判别，表示水流的惯性力和粘滞力两者之比

状况 终端飘流细小悬浮物—— 出水系统抽吸—— 排泥不畅——

② 斜板、斜管沉淀池

状况 细小悬浮物溢出集水槽—— 排泥不畅—— 负荷偏大——

③ 高密度沉淀池

高密度沉淀池由混合絮凝区、推流区、泥水分离区、沉泥浓缩区、泥渣回流及排放系统组成。 该沉淀池特点之一是污泥回流，回流量约占处理水量的5-10%，发挥了接触絮凝作用。 沉淀出水经过斜管沉淀区，进一步沉淀分离出了水中细小杂质颗粒。 下部设有很大容积的污泥浓缩区，根据污泥浓度定时排放。

④ 泥渣循环型澄清池

状况 絮凝效果改进—— 澄清效果改进—— 排泥改进——

⑤ 气浮池

【例题2-4】悬浮颗粒在静水中自由沉淀时，沉淀速度的大小和下列哪些因素有关？ A：颗粒浓度 B：颗粒粒径 C：沉淀池水深 D：沉淀池水面面积

【例题2-5】密度不变的粉砂颗粒在静水中自由沉淀时，粒径越大，沉淀速度越大，主要原因叙中，正确的是何项？ A：颗粒粒径越大，在水中的重量越大，沉淀速度越大 B：颗粒粒径越大，单位重量含有的颗粒个数越少，沉 淀时相互干扰越少，沉淀速度越大： C：颗粒粒径越大，单位重量含有的颗粒在垂直方向的 投影面积越小，沉淀时水流阻力越小，淀速度越大： D：颗粒粒径越大，颗粒的比表面积越小，颗粒间的引力作用越小，淀淀速度的越大。

沉淀构筑物比较 序号 水质特点和设计规模 沉淀（澄清）构筑物 1 直接取用常年浊度很高， 含沙量较大的黄河水源水， 规模大于3万m3/d 新酸洗线设计方案 2017/3/14 沉淀构筑物比较 序号 水质特点和设计规模 沉淀（澄清）构筑物 1 直接取用常年浊度很高， 含沙量较大的黄河水源水， 规模大于3万m3/d 1、辐流式沉淀池 2、改性机械搅拌澄清池 3、高密度沉淀池 2 直接取用常年浊度很高， 含沙量较大的黄河水源水， 规模小于3万m3/d 改性机械搅拌澄清池   3 取用调蓄水库低浊度水， 规模大于3万m3/d 1、斜管沉淀池 2、平流沉淀池

2.5 过滤构筑物 (1) 过滤原理 水中悬浮颗粒经过具有孔隙的介质或滤网被截留分离出来的过程称为过滤。在水处理中，一般采用石英砂、无烟煤、陶粒等粒状滤料截留水中悬浮颗粒，从而使浑水得以澄清。同时，水中的部分有机物、细菌、病毒等也会附着在悬浮颗粒上一并去除。

(2) 变速过滤 在过滤过程中，保持砂面上水位不变，因截留杂质的滤层孔隙率减小，必然使滤速逐渐减小，这种过滤方式称为“等水头变速过滤”，或称为“等水头减速过滤”。

(3) 等速过滤 在过滤过程中，因截留杂质的滤层孔隙率减小，过滤阻力增大，砂面上水位不断升高，这种过滤方式称为“变水头等速过滤”，或称为“变水头恒速过滤”。

(4) 滤料 滤料选用涉及滤料粒径、滤层厚度和级配不同，反冲洗配水方式不同。气水反冲洗滤池，通常采用长柄滤头（滤帽）配水布气系统，承托层一般用粒径2-4mm粗石英砂，保持滤帽顶至滤料层之间承托层厚度为50～100mm。

单水冲洗滤池，采用短柄滤头、承托层采用粒径 2~4mm粗石英砂厚100mm。

气水反冲洗滤池

虹吸滤池平面图

重力式无阀滤池

翻版阀滤池

砂滤池强化 普通快滤池（双阀滤池）改进—— 虹吸滤池改进—— 无阀滤改进—— 炭砂滤料——

2.6 消毒 (1) 消毒作用 饮用水消毒是杀灭病菌、病毒及原生动物胞囊等，防止通过饮用水传播疾病。并非要把水中的微生物全部杀灭， 经混凝、沉淀和过滤去除悬浮物、降低水的浊度的同时，也去除了大部分微生物。

(2) 消毒机理 ·破坏细胞膜； ·损害细胞膜的生化活性，氧化微生物有机体 ·损害细胞的代谢功能，抑致破坏酶的活性。 ·损坏核酸组分； ·破坏有机体的RNA（核糖核酸）、DNA（遗传系统）。

(3) 消毒方法 1）氯消毒剂 自由氯消毒 氯气、漂白粉、次氯酸钠消毒 次氯酸钠（NaClO）是一种淡黄色透明状液体，pH值在9~10，含有效氯6-10g/L。现场制备或外购的NaClO质量与生产条件有关而略有差别，使用单位可向供货的化工厂提出质量要求。

2）化合性氯消毒方法一 氯胺消毒法 先氯后氨的氯胺消毒法 折点氯化法消毒的水的氯味较大，并且因游离氯分解速度较快，在管网中保持时间有限。长距离、大型管网的自来水供水系统，常采用先氯后氨的氯胺消毒法。

在出厂前的二级泵房处对加氨，一般采用液氨瓶加氨，Cl2:NH3的重量比为3:1~6:1，使水中游离性余氯转化为化合性氯，以减少氯味和余氯的分解速度。 此法为先氯后氨的氯胺消毒法，其消毒的主要过程仍是通过游离氯来消毒，目前部分水厂把此消毒工艺称为氯胺消毒法。

化合性氯消毒法之二 对于氨氮浓度较高的原水，也可以在消毒时同时投加氯和氨，采用化合性氯（氯胺）法进行消毒。这样，既可以减少加氯量（氯胺的衰减速度远低于游离氯），并又能减少氯化消毒副产物的生成量。

3)二氧化氯消毒 二氧化氯消毒特点 适用范围：pH值为6~10，温度升高后二氧化氯杀灭杀菌能力增强； 不与氨反应，氨氮不影响消毒效果； 能在管网中保持较长时间消毒作用。

ClO2不仅能杀死细菌，而且能分解残留的细胞结构，其杀灭细菌、病毒、藻类和浮游动物等的效果好于液氯； ClO2在饮用水消毒时不产生（CHCl3）等有机卤代物等致突变物质：

液氯则以氯取代为主，容易与水中前驱物质作用形成了显著数量的CHCl3等有机卤代物。 ClO2与水中无机物和有机物反应，尤其与有机物的反应表现以氧化作用为主。 理论上计算，有效氯263%

4)二氧化氯的制备 亚氯酸钠法制备二氧化氯 国内使用ClO2消毒的自来水厂有100多家，其中有10余家分别使用： 5NaClO2＋4HCl＝4ClO2＋5NaCl ＋2H2O 2NaClO2＋Cl2＝2ClO2＋2NaCl

该法所生成的二氧化氯不含游离性氯，亚氯酸钠转化为二氧化氯的只有80%，另20%转化为氯化钠。

氯酸钠+盐酸制备二氧化氯成本是亚氯酸钠法制备二氧化氯的1/3~1/4 2NaClO3＋4HCl＝2ClO2＋Cl2+2NaCl ＋2H2O 产生混合气体， ClO2占33%左右。 氯酸钠+盐酸制备二氧化氯成本是亚氯酸钠法制备二氧化氯的1/3~1/4

5) 二氧化氯的投加 用于水厂消毒处理，投加量一般在0. 2～0. 5mg/L，以满足二氧化氯浓度出厂水≥0. 1mg/L，管网末梢水≥0 5) 二氧化氯的投加 用于水厂消毒处理，投加量一般在0.2～0.5mg/L，以满足二氧化氯浓度出厂水≥0.1mg/L，管网末梢水≥0.02mg/L的要求 当用于混凝前的二氧化氯预氧化，氧化有机物、除臭、除藻、除铁、除锰时，一般在0.5～2mg/L范围。

6）二氧化氯的应用风险 NaClO3＋HCl产生大量氯气仍会生成CHCl3 和氯乙酸 ClO2加入水中后，会有50％～70％转变为ClO2-与ClO3-。实验表明， ClO2-与ClO3-对血红细胞有损害，对碘的吸收代谢有干扰，还会使血液中胆固醇升高。

实际应用中，ClO2的剂量都控制在1.5mg/L以下。 我国《生活饮用水卫生标准》规定：自来水中亚氯酸盐含量≤0.7mg/L。

其它消毒方法 臭氧消毒——配合氯、二氧化氯二次消毒 紫外线消毒——配合氯、二氧化氯二次消毒

3、 地下水处理工艺 3.1 黄河沿岸地下水特点 黄河沿岸浅层地下水，又称为潜水，由下雨和黄河渗滤补给，一般含有硬度和铁锰。总硬度约400mg/L左右，碳酸盐硬度约250mg/L左右，铁0.5-1.0mg/L、锰0.1-0.3 mg/L。

（1）除铁除锰 铁、锰可共存于地下水中，在大多数情况下，含铁量高于含锰量。我国地下水的含铁量一般小于15mg/L，地表水含铁量3~5mg/L，含锰量约在0.5~2.0mg/L之间。

氧化法除铁 氯和高锰酸钾都能迅速将二价铁氧化为三价铁。当用空气中的氧氧化除铁有困难时，可以在水中投加强氧化剂，如氯、高锰酸钾等。此法适用于铁锰有所超标的地表水常规处理

药剂氧化时可以获得比空气氧化法更为彻底的氧化反应。用作地下水除铁的氧化药剂主要是氯。氯是比氧更强的氧化剂，当pH值大于5时，即可将二价铁迅速氧化为三价铁。

当水的pH>9.0时，水中溶解氧能够较快地将锰氧化。而在中性pH条件下，几乎不能被溶解氧氧化。所以在生产上一般不采用空气自然氧化法除锰。目前常用的除锰方法主要是催化氧化法、生物氧化法以及化学氧化剂氧化法。 在锰质活性滤膜催化作用下，氧化成Mn4+ 后去除，称为接触催化氧化法除锰。

铁、锰共存的地下水除铁除锰时，由于铁的氧化还原电位低于锰，而容易被O2氧化。在相同pH条件下，二价铁比二价锰的氧化速率快。同时，又是锰的还原剂，阻碍二价锰的氧化，使得除锰比除铁困难。需要两级处理，先除铁再除锰。

化学氧化剂氧化除锰 和化学氧化剂氧化除铁相似，投加氯和高锰酸钾强氧化剂具有除铁除锰作用。其中，用氯氧化水中二价锰需要在pH≥9

高锰酸钾是比氯更强的氧化剂，可以在中性或微酸性条件下将水中的二价锰迅速氧化成四价锰。

【例题3-1】地下水除铁除锰的原理和方法叙述如下，其中正确的是何项？ A： 地下水除铁是把Fe2+氧化为溶解度很低的Fe4+ 沉淀析出； B：地下水除锰是把Mn2+氧化为溶解度很低的 Mn4+沉淀析出； C：铁锰同时存在的水中，总是先除锰后除铁。

（2）化学软化

3.2 六盘山地区地下水特点 六盘山地区地下水和地表径流水含盐量较高，以固原海子峡水库为例，总硬度约400-450mg/L（以CaCO3计），硫酸盐300-380mg/L（以SO42-计）。

膜式分离法 根据膜的孔径大小，施加的水压力大小，脱盐软化通常选用反渗透和钠滤两种工艺。反渗透膜孔径约为0.1～1.0 nm，可以截留全部悬浮物、大分子物质和大部分溶解离子。反渗透压力一般在1.0 MPa以上。在水处理中多用于海水淡化、高压锅炉用水、苦咸水处理等。

钠滤是在反渗透基础上发展起来的新的膜处理方法。钠滤膜孔径一般1~10 nm，可以截留分离出悬浮物、二价以上的离子和大分子物质。工作压力0 钠滤是在反渗透基础上发展起来的新的膜处理方法。钠滤膜孔径一般1~10 nm，可以截留分离出悬浮物、二价以上的离子和大分子物质。工作压力0.5～1.0 MPa。多用于软化、分离有机物的水处理。

反渗透或钠滤工艺受水温变化影响敏感，低温水处理效果较差。钠滤可去除90%以上的Ca2+、Mg2+、Fe2+、Mn2+、SO42-离子，但不能有效去除Na+、K+、Cl-、HCO3-离子。按照处理规模估算，一次性投资约1200元/(m3/d)。日常运行电费、阻垢药剂成本费约1.0元/m3水。每3~5年更换一次滤膜，间断使用时，应经常通水保养。

化学沉淀法 在我国去除硫酸盐的化学沉淀法有以下几种： 1）石灰、三氯化铝沉淀法 向含有硫酸盐的水中投加石灰（CaO）调节pH值后，再投加三氯化铝（AlCl3）使其生成铝硫酸钙，分子式为：Al2Ca3(SO4)6。

2）硝酸铝沉淀法 向含有硫酸盐的水中投加石灰调节pH值后，再投加硝酸铝（Al(NO3)3）,使其生成铝硫酸钙，分子式为：Al2Ca6(SO4)3(OH)12· 26H2O。 3）石灰氯化钙沉淀法 向含有硫酸盐的水中投加石灰调节pH值后，再投加氯化钙(CaCl2)，使其生成CaSO4沉淀。

4）七铝酸十二钙沉淀法 用三氧化二铝(Al2O3)和碳酸钙(CaCO3)高温煅烧制备七铝酸十二钙(Al7Ca12O33)投加到含有硫酸盐的水中，可以生成铝硫酸钙（分子式为 Ca3Al2O6· 3CaSO4· 26H2O）沉淀析出。 5）铝酸钙粉沉淀法 向含有硫酸盐的水中投加制取硫酸铝、聚合铝混凝剂的铝酸钙粉，使其生成钙矾石沉淀。钙矾石分子式为：3CaO·Al2O3·3CaSO4·31H2O。

4、宁夏水务投资公司水厂优化管理运行 4.1 水务投资公司水厂运行中的问题 宁夏水务投资集团所属宁东水厂、太阳山工业水厂、吴忠金积工业水厂存在混凝效果较差、絮凝颗粒聚结松散现象。从絮凝池起端查看，混合后的水体没有出现细小絮凝体（矾花），絮凝池末端，悬浮颗粒成细小片状，不易聚结松散、沉淀效果差。直接影响了后续沉淀过滤工艺的澄清效果

三大工业水厂絮凝剂单一，优化混凝剂选择，是提高混凝效果的重要技术 三大工业水厂絮凝速度梯度偏小，增大水流速度梯度，是提高絮凝效果的关键技术 要使杂质颗粒之间或杂质与混凝剂之间发生絮凝，一个必要条件是使颗粒相互碰撞。推动水中颗粒相互碰撞的动力来自两方面： “异向絮凝”、“同向絮凝”。

宁东水厂絮凝池各段水头损失、速度梯度G值对照表   絮凝阶段 设计计算水头损失(m) 设计计算速度梯度G(s-1) 实际测定水头损失 (m) 按实测值计算的速度梯度G(s-1) 设计计算速度梯度误差（%） 第1段 (相对) 异波折板 0.1947 71.2 0.03 27.96 154.65 第2段 (平行) 同波折板 0.1338 60.6 0.04 32.28 87.73 第3段 平行 直板 0.0107 16.6 40.63 按全池体积计算 0.3392 54.27 0.10 29.47 84.15

太阳山工业水厂实地测量水头损失约为0.06 m 吴忠金积工业水厂实地测量水头损失约为0.05 m、固原二水厂絮凝池水头损失0.02m 远远小于一般絮凝池设计水头损失至少为0.20 m的要求。致使原水浊度在50 NTU以下时，经沉淀后出水浊度为20 NTU，仅能去除60%。

斜管沉淀池前置平流过渡段较短 沉淀池刮泥机械泛起沉泥 由台湾的企业制造上海浦东生产加工的伸缩杆移动框刮泥方式不适用斜管沉淀池

太阳山生活饮用水厂一体化滤罐直径D=3500mm两台，处理水量5000m3/d，新海水厂一体化滤罐处理水量1万m3/d，过滤滤速υ=11 太阳山生活饮用水厂一体化滤罐直径D=3500mm两台，处理水量5000m3/d，新海水厂一体化滤罐处理水量1万m3/d，过滤滤速υ=11.9m/h，滤速偏大。同时存在如下问题，不能优化运行：

（1） 滤罐中设有蜗旋反应装置，停留时间偏短，不便观察絮凝体生成状况，也就无法调整混凝剂投加量； （2）滤罐中的蜗旋反应装置直接影响冲洗水外排，反冲洗不均匀，四周留有泥团； （3）滤罐反冲洗过程无法观察，难于控制冲洗强度； （4）反冲洗水泵压力不便控制，双层滤料搅动后有可能互为混杂，失去了双层滤料作用； （5）反冲洗耗水大。

4.2 改进措施 根据已有现状，应采用以下絮凝速度梯度调节工程措施： ① 调整折板安装间距 根据折板材料，水流特征系数重新计算水头损失大小，依次确定阻力系数和上升流速，调

③添加微涡流絮凝构件 ④ 调节进水通道开启方式 ⑤强化沉淀 ⑥强化过滤

工艺选择 水质特点和设计规模 沉淀（澄清）构筑物 过滤构筑物 消毒方法 1 序 号 水质特点和设计规模 沉淀（澄清）构筑物 过滤构筑物 消毒方法 1 直接取用常年浊度很高， 含沙量较大的黄河水源水， 规模大于3万m3/d 1、辐流式沉淀池 2、改性机械搅拌澄清池 3、高密度沉淀池 1、气水冲洗V型滤 池 2、翻板阀滤池 1、次氯酸钠 2、氯气 2 直接取用常年浊度很高， 含沙量较大的黄河水源水， 规模小于3万m3/d 改性机械搅拌澄清池   V型滤池 次氯酸钠 3 取用调蓄水库低浊度水， 规模大于3万m3/d 1、斜管沉淀池 2、平流沉淀池 1、气水冲洗V型炭、 砂双层滤料滤池 2、翻板阀煤、砂双层滤料滤池 4 取用调蓄水库低浊度水， 规模小于3万m3/d 2、机械搅拌澄清池 气水冲洗V型炭、砂 双层滤料滤池 2、二氧化氯 5 取用黄河渗滤补给含铁、 含锰、含钙镁， 规模大于 3万m3/d 1、机械搅拌澄清池 2、水力循环澄清池 气水冲洗V型滤 池

水质特点和 设计规模 沉淀（澄清） 构筑物 过滤构筑物 消毒方法 6 取用黄河渗滤补 给含铁、含锰、 含钙镁，规模小 于3万m3/d 1、水力循环 澄清池 2、机械搅拌   气水冲洗V型 滤池 2、翻板阀滤池 1、次氯酸钠 2、二氧化氯 7 每年1-2个月取 用含钙镁，含硫 酸根水源水， 规模不限 1、机械搅拌 2、斜管沉淀池 1、气水冲洗V 型 滤池 次氯酸钠 8 常年取用含钙 镁，含硫酸根水 源水，规模不限 机械搅拌澄清池 型滤池 2、纳滤（NF）

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