6. 特殊水质的净化技术 思考题:1、5、8 习题:2.

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6. 特殊水质的净化技术 思考题:1、5、8 习题:2

本章知识要点 除铁除锰的原理和常用方法. 除氟除砷的原理和常用方法. 活性炭吸附的原理和基本理论. 微污染水处理的常用方法.

问题的提出 传统给水处理的作用是去除:浊度、色、嗅、细菌; 20年代水质标准出现了Fe、Mn两个项目; 60年代提出了对As、Cd、Pb、F、Hg、NO3-、Se、Ag的控制要求; 80年代水源有机污染严重,要求对特殊水质采用相应的净化方法。

基本方法: 强化常规处理:对无机类污染物 预处理或深度处理:对溶解性有机物。

6.1 活性炭吸附 6.1.1、活性炭吸附性能及制造 (1).吸附性能:多孔颗粒、孔隙率和比表面积大。 (2).制造原料: 任何含碳的物质(木材、果壳、锯末等)。

(3).制造过程: 1)炭化(热解): 在隔绝空气条件下,对原料加热。温度:600度 炭化后比表面积可达到:200~400m2/g 作用: 使原料中的水气、CO2、CO、H2等气体挥发 使原料分成碎片,并重新集合成稳定的微晶结构

2)活化:在氧化剂的作用下,对碳化材料加热。 氧化剂的选择: 800~900度:蒸汽或CO2 低于600度:空气 比表面积达到:1000~1300m2/g 作用: 生成新的微孔或将原来的微孔打通; 扩大原有的细孔尺寸 将相临细孔合并成更大的孔

(4).分类: 按照粒径的大小: 粉炭:10~50μm 不易于再生,与混凝剂同时投加于水中,以污泥形式排除; 粒炭:0.4~1.0mm 易于再生,铺于快滤池砂层上,或在快滤池后单独建造活性炭滤池。

  6.1.2、吸附等温线 (1).吸附等温线试验: 吸附容量: 吸附等温线:

(2).常用的吸附等温式 Langmuir公式  Freunlich 公式

6.1.3活性炭在给水处理中的应用 投加活性炭除藻:一般投加粉末活性炭,投加位置在硫酸铝之前或之同时投加。 生物活性炭工艺处理微污染原水:BAC工艺

6.2 地下水除铁除锰技术 (1)、Fe、Mn的存在形式及危害 1).存在形式: Fe:2价、3价 Mn: 2价、3价、4价、6价、7价

2).危害: 有嗅、有味:铁腥味 降低产品质量: 有色:出现水斑、水锈 堵塞管道、滋长细菌 3).国家标准: Fe<0.3Mg/L,Mn <0.1Mg/L

(2)、去除方法及工艺 1).去除对象: Fe2+、 Mn2+ 2).基本原理:将溶解状态的Fe和Mn氧化成不溶解的Fe3+或Mn4+化合物,再经过过滤去除。

反应方程式:

3).主要方法:氧化法 理论上: 氧化1mg/L Fe2+ 需氧0.14mg/L,产生0.036mg/L H+ 氧化1mg/L Mn2+ 需氧0.29mg/L,产生0.036mg/L H+

4).曝气方式: 射流曝气 跌水曝气 压缩空气曝气 穿孔管曝气 莲蓬头曝气 曝气塔

目前:国内普遍采用曝气接触氧化除铁除锰工艺。 近年:发现微生物除铁除锰的作用。 除铁新工艺:充氧回灌地层。

微生物除铁除锰机理 锰砂滤池的除铁除锰过程中: 接触氧化作用 “生物活性滤膜”中生物酶的催化作用及其粘液吸附作用 “生物活性滤膜”--以铁细菌为主的化能自养菌,附着在锰砂滤料上形成。

6.3 除氟除砷 (1)、F、As的存在形式及危害 1).存在形式: 地下水中 以F- 形式存在;   6.3  除氟除砷 (1)、F、As的存在形式及危害 1).存在形式: 地下水中 以F- 形式存在; 以As(3价)、 As(5价)和有机As形式存在。

2).危害: F- 浓度过高,氟中毒,氟骨症; F- 浓度过低,龋齿病。 As有毒,轻度中毒,疲乏、失去活力;重度中毒,胃肠道粘膜炎,肾功能下降,水肿、多发性神经炎。 3).卫生标准: F 不超过1.00Mg/L; As 不超过0.05Mg/L;

(2)、去除方法及工艺 1).除氟方法: 吸附法 混凝沉淀法 离子交换法 电渗析法

吸附法 原理:吸附剂比表面积大, 以活性氧化铝、骨碳或活性炭为吸附剂,吸附去除水中的氟。 流程:地下水——活性氧化铝吸附。

活性氧化铝吸附 吸附剂:活性氧化铝 再生剂:1%~2%的硫酸铝溶液 影响因素:原水pH值、活性氧化铝颗粒的大小 装置:固定床、流动床

骨碳(羟基磷酸钙)吸附 吸附剂:骨碳(羟基磷酸钙) 再生剂:1%的氢氧化钠溶液浸泡, 再用0.5%的硫酸中和。

混凝沉淀法 原理:使用混凝剂(主要是铝盐),使氟化物沉淀。 流程:地下水——混凝沉淀——过滤 特点:需要设反应池和滤池,且污泥处理较难;    投药量约为除氟量的100~200倍。 适用:只在含氟量较低或必须同时去除浊度的情况下使用。

离子交换法 原理:使用阴离子交换树脂,去除水中的氟离子。 流程:地下水——过滤——离子交换 特点:设备费用高,操作复杂。 适用:较少用于单独除氟,只在需要同时去除水中其它离子时使用,如软化、除盐。

电渗析法 原理:利用离子交换膜的选择透过性去除水中的氟离子。 流程:地下水——过滤——电渗析 特点:设备费用高,操作复杂。 适用:较少用于单独除氟,只在需要同时去除水中其它离子时使用,如软化、除盐。

(2).除砷方法: 混凝法: 吸附法:活性氧化铝 离子交换法:阳离子交换树脂

6.4 含藻水源净化技术 传统方法:投加硫酸铜一类的杀藻剂. 技术方法分类: 物理法 化学法

化学方法 投加活性炭  人工加泥或石灰  投加活化硅酸  使用铁盐絮凝剂   氯化处理  高锰酸钾处理

  物理方法 微滤机去除 气浮池去除 砂滤池滤层上铺设薄层煤滤料或粉末活性炭 不加絮凝剂过滤 遮蔽阳光

6.5 微污染水净化技术 臭氧预处理的活性炭深度处理:给水处理系统中,应用臭氧氧化与活性炭吸附技术,是微污染水源水质深度处理的一种有效方法。   6.5 微污染水净化技术 臭氧预处理的活性炭深度处理:给水处理系统中,应用臭氧氧化与活性炭吸附技术,是微污染水源水质深度处理的一种有效方法。 以美国为代表的AC除污染系统工艺 以联邦德国为代表的臭氧氧化与AC吸附相结合的处理系统工艺