给水工程-过滤

第一章给水系统1.由高地水库供水给城市，如按水源和供水方式考虑，应属于哪类给水系统？水源方式属于地表水给水系统，按供水方式属于自流给水系统。

2.给水系统中投资最大的是哪一部分，试行分析。

输配水系统。

3.给水系统是否必须包括取水构筑物、水处理构筑物、泵站、输水管和管网、调节构筑物等，哪种情况下可省去其中一部分设施？不是。

大城市通常不设调节构筑物；地下水水质好可以省略水处理构筑物；水源处于适当高程，可以省去一级泵站或二级泵站或同时省去；城市附近山上有泉水时，可建泉室供水系统不设泵站。

4.什么是统一给水、分质给水和分压给水，哪种系统目前用得最多？统一给水：用同一系统供应生活、生产和消防等各种用水。

分质给水：水源经不同的水处理过程和管网，将不同水质的水供给各类用户。

分压给水：根据水压要求不同而供水。

用得最多的是统一给水系统。

5.水源对给水系统布置有哪些影响？①当地有丰富的地下水，可在城市上游或给水区内开凿管井或大口井。

②水源处于适当高程，能重力输水，可省去泵站；有泉水的，可建泉室。

③地表水为水源时，上游取水，加以处理。

④水源丰富，随用水量增长而发展为多水源给水系统。

⑤枯水季节、地下水位下降、海水倒灌时，采用跨流域、远距离取水方式。

6.工业给水有哪些系统，各适用于何种情况？①循环给水系统，火力发电、冶金、化工等冷却水用量大的企业中。

②复用给水系统，适用于在车间排出的水可不经过处理或略加处理就可供其它车间使用的情况。

7.工业用水量平衡图如何测定和绘制？水量平衡图起什么作用？查明水源水质和取水量，各用水部门的工艺过程和设备，现有计量仪表的状况，测定每台设备的用水量、耗水量、排水量、水温等，按厂区给水排水管网图核对，对于老的工业企业还应测定管道和阀门的漏水量。

了解工厂用水现状，采取节约用水措施，健全工业用水计量仪表，减少排水量，合理利用水资源以及对厂区给水排水管道的设计都很有用处。

第二章设计用水量1.设计城市给水系统时应考虑哪些用水量？①综合生活用水，包括居民生活用水和公共建筑及设施用水。

给水处理工程知识点一、概述给水处理工程是指对自然界中的水进行处理，使之达到符合人类生活、生产和环境保护需要的一种技术。

其主要目的是去除水中的杂质、有害物质和微生物，提高水质，确保供水安全。

二、给水处理工程流程1.预处理：包括混凝、絮凝和沉淀等过程，主要目的是去除悬浮颗粒和胶体物质。

2.过滤：通过滤料对水进行过滤，去除残留的悬浮颗粒和胶体物质。

3.消毒：采用化学或物理方法对水进行消毒，杀灭细菌和病毒等微生物。

4.调节pH值：通过加入碱性或酸性物质调节水的pH值，使之适合人类生活和工业用途。

5.软化：通过加入适当剂量的软化剂，去除硬度离子（如钙、镁离子），防止管道堵塞和设备损坏。

6.除氧：通过加热或其他方法将溶解在水中的氧气去除，防止管道腐蚀。

三、各项技术介绍1.混凝：将水中的悬浮颗粒和胶体物质聚集成较大的团块，使之易于沉淀或过滤。

常用的混凝剂有铝盐、铁盐、聚合铝等。

2.絮凝：将混凝后的小颗粒进一步聚集成较大的团块，以便更好地去除。

常用的絮凝剂有高分子有机物、氯化铁等。

3.沉淀：通过重力作用使水中悬浮颗粒和胶体物质沉淀到底部，以便更好地去除。

常用的沉淀池有竖流式、水平流式、斜板式等。

4.过滤：采用不同类型的滤料对水进行过滤，去除残留的悬浮颗粒和胶体物质。

常见的滤料有石英砂、活性炭、陶粒等。

5.消毒：采用化学或物理方法对水进行消毒，杀灭细菌和病毒等微生物。

常用的消毒剂有氯气、次氯酸钠、臭氧等。

6.软化：通过加入适当剂量的软化剂，去除硬度离子（如钙、镁离子），防止管道堵塞和设备损坏。

常用的软化剂有磷酸盐、EDTA等。

7.除氧：通过加热或其他方法将溶解在水中的氧气去除，防止管道腐蚀。

常用的方法有加热、真空泵等。

四、常见问题及解决方法1.水质不佳：可以通过增加混凝剂和絮凝剂的投加量，优化沉淀池结构等方式来改善。

2.管道堵塞：可以通过加入适当剂量的软化剂来去除硬度离子，防止管道堵塞。

3.设备损坏：可以通过增加过滤器和软化器等设备，以及定期维护保养来延长设备寿命。

名词解释1.混凝：水中胶体粒子以及微小悬浮物的聚集过程称为混凝，是凝聚和絮凝的总称。

絮凝：脱稳胶体或微小悬浮物聚结成大的絮凝体的过程。

凝聚：胶体脱稳并生成微小聚集体的过程。

混凝过程涉及：①水中胶体的性质；②混凝剂在水中的水解；③胶体与混凝剂的相互作用。

2.沉淀和澄清：通过重力作用，使水中的悬浮颗粒、絮凝体等物质被分离去除。

3.浮选：利用固体或液滴与它们在其中悬浮的液体之间的密度差，实现固-液或液-液分离的方法。

4.过滤：以石英砂等粒状滤料层截留水中悬浮杂质，从而使水获得澄清的工艺过程。

5膜分离：利用膜的孔径或半渗透性质实现物质的分离。

6吸附：通常在水处理中指固相材料浸在液相或气相中，液相或气相物质固着到固相表面的传质现象。

7离子交换：在分子结构上具有可交换的酸性或碱性基团的不容性颗粒物质，固着在这些基团上的正、负离子能和基团所接触的液体中的同符号离子交换为对物质的物理外观毫无明显的改变，也不引起变质或增溶作用的过程。

8中和：把水的pH 调整到接近中性或是调整到平衡pH 值的任何处理。

氧化与还原：改变某些金属或化合物的状态，使他们变成不溶解的或无毒的。

9胶体稳定性：胶体稳定性是指胶体粒子在水中长期保持分散悬浮状态的特性。

10助凝剂：凡能提高或改善混凝剂作用效果的化学药剂可称为助凝剂。

11异向絮凝：由布朗运动引起的颗粒碰撞聚集称为异向絮凝。

12同向絮凝：由水力或机械搅拌所造成的流体运动引起的颗粒碰撞聚集称为同向絮凝。

13自由沉淀：单个颗粒在无边际水体中沉淀，其下沉的过程颗粒互不干扰，且不受器皿壁的干扰，下沉过程中颗粒的大小、形状、密度保持不变，经过一段时间后，沉速也不变。

14拥挤沉淀：当水中含有的凝聚性颗粒或非凝聚性颗粒的浓度增加到一定值后，大量颗粒在有限水体中下沉时，被排斥的水便有一定的上升速度，使颗粒所受的摩擦阻力增加，颗粒处于相互干扰状态，此过程称为拥挤沉淀。

15絮凝沉淀：在沉淀的过程，颗粒由于相互接触絮聚而改变大小、形状、密度，并且随着沉淀深度和时间的增长，沉速也越来越快，絮凝沉淀由凝聚性颗粒产生。

过滤作业（书本P357~359）1、为什么粒径小于滤层孔隙尺寸的颗粒会被滤层拦截下来？答：粒径小于滤层孔隙尺寸的颗粒会被滤层拦截下来，不是滤层的机械筛滤作用，而是水中颗粒的迁移作用和颗粒粘附作用。

在过滤时，小颗粒会因重力作用、惯性作用，布朗运动的扩散作用和颗粒表面的水动力作用而使颗粒与滤料层接触，此即为迁移作用；当颗粒与滤料层接触后，则在范德华引力和静电斥力的相互作用下，以及某些化学键和化学吸附力下，被粘附于滤料表面或滤料表面上原先粘附的颗粒上。

2、从滤层中杂质分布规律，分析改善快滤池的几种途径和发展趋势。

答：滤层杂质分布规律：过滤初期，滤料较干净，孔隙率大，空隙流速较小，水流剪力较小，因而粘附作用占优势。

随着时间的延长，滤层中杂质逐渐增多，孔隙率逐渐减小，水流剪力逐渐增大，以至最后粘附颗粒先脱落下来，或则不再有粘附现象，于是，悬浮颗粒便向下层推移，下层滤料截留作用渐次得到发挥。

然而，滤料经过反冲洗后，滤层因膨胀而分层，表面滤料粒径最小，粘附比表面积大，截留悬浮颗粒量最多，而孔隙尺寸又小，因而，过滤一段时间后，表面滤料间孔隙将逐渐被堵塞，使过滤阻力剧增，造成下层滤料截留悬浮颗粒作用远未得到充分发挥时，过滤就停止。

为了改善滤料层中杂质分布状况，提高滤层含污能力，而采取双层、三层或均质滤料。

5、什么叫等速过滤和变速过滤？两者分别在什么情况下形成？分析两种过滤方式的优缺点。

答：等速过滤：当滤池过滤速度保持恒定不变的过滤方式；变速过滤：滤速随过滤时间而逐渐减少的过滤方式。

当滤料粒径，形状滤层级配和厚度以及水温已定时，随着过滤时间的延长，滤层中截留的悬浮物量逐渐增多，滤层孔隙率逐渐减少，在水头损失保持不变的条件下，将引起滤速减少；反之，滤速保持不变时，将引起水头损失的增加，这样就产生了等速过滤和变速过滤。

优缺点：等速过滤各层滤料水头损失的不均匀可能会导致某一深度出现负水头而影响过滤，采用虹吸滤池和无阀滤池的出水口高于滤层的方式可以解决负水头的问题；变速过滤滤后水质较好，过滤初期，滤速较大可使悬浮杂质深入下层滤料，过滤后期滤速减少，可防止悬浮颗粒穿透滤层，普通快滤池和V形滤池即是。

水质工程学1 xx学院 环境工程学院XX教研室水质工程学1第6章 过 滤过滤理论02滤池冲洗04过滤概述01配水系统05滤料与承托层03各种滤池066.1 过滤概述原水经过沉淀后，水中尚残留一些细微的悬浮杂质，需用过滤的方法除去,过滤就是以具有孔隙的粒状滤料层（如石英砂）截留水中杂质，从而使水获得澄清的工艺过程。

6.1.1 功能主要去除水中悬浮物质1．给水净化中城镇给水处理中，滤池置于沉淀池或澄清池后，出水浊度<1NTU。

当原水浊度较低，且水质较好时，也可直接过滤。

过滤的功效：（1）降低水的浊度，同时水中有机物、细菌以及病毒等也将随浊度的降低而被部分去除。

（2）为滤后消毒创造良好的条件，细菌等失去杂质保护易被杀灭。

2．废水处理废水深度处理中：二级处理出水可经混凝沉淀后再进行过滤处理。

过滤一般是作为活性炭吸附以及离子交换、电渗析、反渗透、超滤等工艺的前处理或回用的前处理。

6.1 过滤概述6.1.2 慢滤池慢滤池是最早出现的用于水处理的过滤设备，能有效地去除水的色度、嗅和味，见5—1。

由于慢滤池占地面积大、操作麻烦、寒冷季节时其表层容易冰冻，在城镇水厂中使用的慢滤池逐渐被快滤池所代替。

滤速慢：V＝0.1-0.3 m/h； 表面生长一层滤膜（1－2个星期后）效果：浊度可降到0，可不消毒。

机理：微生物吞食细菌微生物分泌出起凝聚作用的酶藻类产生氧气，起氧化作用。

但生产效率低，1－3月后堵塞，需刮掉滤膜，重新补砂。

6.1 过滤概述表6—1 现代慢滤池的适用的进水条件与出水水质慢滤池圆形 生物慢滤池6.1 过滤概述6.1.3 快滤池一、快滤池的分类：1、按滤料组成分：单层滤池，双层滤池和多层滤池2、按阀门设置分：普通快滤，虹吸滤池，移动罩冲洗滤池，双阀快滤，单阀快滤，快滤无阀3、按过滤的水流方向：上向流，下向流，双向流4、按工作的方式：重力滤池，压力滤池5、按冲洗方式分：高速水冲，气水反冲，表面助冲6、按滤速：慢滤池和快滤池快滤池1、普通快滤池的构造组成： 集水渠洗砂排水渠滤料层承托层配水系统管廊：浑水进水管清水出水管初滤水冲洗来水冲洗排水四大阀门（至少）2、工作过程由过滤与反冲洗两部分组成。