给水工程-时文歆 第06章
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建筑给水管道布置与敷设
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1.4 给水管道的布置和敷设
1.4.2 给水管道的敷设
引入管进入室内，必须注意保护引入管不致因建筑物的 引入管进入室内， 沉降而受到破坏，一般有以下两种情况： 沉降而受到破坏，一般有以下两种情况： (１)引入管从建筑物的外墙基础下面通过时，应有混凝土基 引入管从建筑物的外墙基础下面通过 建筑物的外墙基础下面通过时 础固定管道； 础固定管道； (２)引入管穿过建筑物的外墙基础或穿过地下室的外墙墙壁 引入管穿过建筑物的外墙基础或穿过地下室的外墙墙壁 进入室内时 进入室内时，引入管穿过外墙基础或穿过地下室墙壁的 部分，应配合土建预留孔洞， 部分，应配合土建预留孔洞，管顶上部净空不得小于建 筑物的沉降量。 筑物的沉降量。
后退
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保护管道不受损坏的要求
丝扣弯头法
活动支架法
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1.4 给水管道的布置和敷设
1.4.1 给水管道的布置
(３)不影响建筑物的使用功能和美观; 不影响建筑物的使用功能和美观; 管道不得穿越变、配电间、电梯机房、通信机房， 管道不得穿越变、配电间、电梯机房、通信机房，大中型 计算机房、计算机网络中心、有屏蔽要求的X CT室 计算机房、计算机网络中心、有屏蔽要求的X光、 CT室、 案室、书库、 档 案室、书库、音像库房等遇水会损坏设备和引发事故的 房间； 房间； 一般不宜穿越卧室、书房及贮藏间。 一般不宜穿越卧室、书房及贮藏间。 不能布置在妨碍生产操作和交通运输处或遇水能引起燃烧、 不能布置在妨碍生产操作和交通运输处或遇水能引起燃烧、 爆炸或损坏的设备、产品和原料上。 爆炸或损坏的设备、产品和原料上。 不宜穿过橱窗、壁柜、吊柜等设施和在机械设备上方通过， 不宜穿过橱窗、壁柜、吊柜等设施和在机械设备上方通过， 以免影响各种设施的功能和设备的维修。 以免影响各种设施的功能和设备的维修。 便于安装维修。 （4）便于安装维修。 管道周围要留有一定的空间，以满足安装、维修的要求。 管道周围要留有一定的空间，以满足安装、维修的要求。
给水管网的水力计算
查表2-1得：坐便器N=0.5，浴盆水嘴N=1.0，洗脸盆水嘴N=0.75， 洗涤盆水嘴N=1.0。
根据公式(gōngshì)（2-7）先求出平均出流概率U0，查表找 出对应的αc值代入公式(gōngshì)（2-6）求出同时出流概率U，再 代入公式(gōngshì)（2-5）就可求得该管段的设计秒流量qg，重复 上述步骤可求出所有管段的
第十三页，共30页。
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2.4 给水管网的水力计算 2.4.3 水表和特殊附件的局部(júbù)水头损失
水表口径 当用水较均匀时水表口径应以安装水表管段(ɡuǎn
duàn)的设计秒流量不大于水表的常用流量来确定，因为常用 流量是水表允许在相当长的时间内通过的流量。
当用水不均匀，且连续高峰负荷每昼夜不超过2~3h时， 螺翼式水表可按设计秒流量不大于水表的过载(guòzài)流量 确定水表口径，因为过载(guòzài)流量是水表允许在短时间 内通过的流量。
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2.4 给水管网的水力(shuǐlì)计算
2.4.4 求定给水系统(xìtǒng)所需压力
确定给水计算 管路水头损失、 水表和特殊附 件的水头损失 之后，
即可根据公式 （2-1）求得 建筑内部给水 系统所需压力。
公式(gōngshì)（2-1）：
第十九页，共30页。
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表2-
14
第十一页，共30页。
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2.4 给水管网的水力计算(jì suàn) 2.4.2 给水管网和水表水头损失的计算(jì suàn)
三通分水与分水器分水的局部(júbù)水头损失估算值 表 2-15
* 此表只适用于配水管,不适(bùshì)用于给水干管.
根据公式(gōngshì)（2-7）先求出平均出流概率U0，查表找 出对应的αc值代入公式(gōngshì)（2-6）求出同时出流概率U，再 代入公式(gōngshì)（2-5）就可求得该管段的设计秒流量qg，重复 上述步骤可求出所有管段的
第十三页，共30页。
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2.4 给水管网的水力计算 2.4.3 水表和特殊附件的局部(júbù)水头损失
水表口径 当用水较均匀时水表口径应以安装水表管段(ɡuǎn
duàn)的设计秒流量不大于水表的常用流量来确定，因为常用 流量是水表允许在相当长的时间内通过的流量。
当用水不均匀，且连续高峰负荷每昼夜不超过2~3h时， 螺翼式水表可按设计秒流量不大于水表的过载(guòzài)流量 确定水表口径，因为过载(guòzài)流量是水表允许在短时间 内通过的流量。
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2.4 给水管网的水力(shuǐlì)计算
2.4.4 求定给水系统(xìtǒng)所需压力
确定给水计算 管路水头损失、 水表和特殊附 件的水头损失 之后，
即可根据公式 （2-1）求得 建筑内部给水 系统所需压力。
公式(gōngshì)（2-1）：
第十九页，共30页。
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表2-
14
第十一页，共30页。
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2.4 给水管网的水力计算(jì suàn) 2.4.2 给水管网和水表水头损失的计算(jì suàn)
三通分水与分水器分水的局部(júbù)水头损失估算值 表 2-15
* 此表只适用于配水管,不适(bùshì)用于给水干管.
给水工程-时文歆 第04章
表4-2 滤料级配与滤速
滤料组成 类别 单层石英砂 滤料 粒径 （mm） dmax=1.2 dmin=0.5 无烟煤 dmax=1.8 dmin=0.8 石英砂 dmax=1.2 dmin=0.5 无烟煤 dmax=1.6 dmin=0.8 三层滤料 石英砂 dmax=0.8 dmin=0.5 重质矿石 dmax=0.5 dmin=0.25 不均匀系数 K80 <2.0 <2.0 厚度 （mm） 700 300~400 10~14 <2.0 400 14~18 滤速 （m/h） ~10 强制滤速 （m/h） 10~14
n (1 − m0 ) 2 1 2 2 ( ) l v × ( p / d h0 = ∑ h i = 180 • ∑ 0 i ) i 3 ϕ g m0 i =1 i =1 n
ν
（4-2）
（2）过滤过程中的水头损失变化 过滤时滤池的总水头损失为：
H = H1 + H 2 + H 3 + H 4
（4-3）
Without draining
i) Harrowing
ii) Robotic cleaning
一、高速水流反冲洗 1、反冲洗强度 单位面积滤层所通过的反冲洗流量， L/s•m2。 2、滤层膨胀度 L −L e= × 100(%) （ 4-10 ） L
0 0
滤层膨胀前、后单位面积上滤料体积不变： （4-11） L(1 − m) = L (1 − m )
（3）负水头现象 当过滤进行到一定时刻时，从滤料表面到某一 深度处的滤层的水头损失超过该深度处的水深，该 深度处就出现负水头，见图4-5。
水深
175 150
45°
100
hb
hc
给水工程_第四版_(范瑾初_著)_中国建筑工业出版社_课后答案
水质工程学�上�例题、思考题、习题第1章水质与水质标准1.水中杂质按尺寸大小可分为几类�了解各类杂质主要来源、特点及一般去除方法。
水中杂质按尺寸大小分为悬浮物、胶体、溶解物三类。
悬浮物�尺寸较大�1?m-1m m��可下沉或上浮�大颗粒的泥砂、矿碴下沉�大而轻的有机物上浮�。
主要是泥砂类无机物质和动植物生存过程中产生的物质或死亡后的腐败产物等有机物。
这类杂质由于尺寸较大�在水中不稳定�常常悬浮于水流中。
当水静臵时�相对密度小的会上浮与水面�相对密度大的会下沉�因此容易去除。
胶体�尺寸很小�10n m-100n m�,具有稳定性�长时静臵不沉。
主要是粘土、细菌和病毒、腐殖质和蛋白质等。
胶体通常带负电荷�少量的带正电荷的金属氧化物胶体。
一般可通过加入混凝剂进去去除。
溶解物�主要是呈真溶液状态的离子和分子�如C a2+、M g2+、C l-等离子�H C O3-、S O42-等酸根�O2、C O2、H2S、S O2、N H3等溶解气体分子。
溶解物与水成均相�透明。
但可能产生色、臭、味。
是某些工业用水的去除对象�需要特殊处理。
有毒有害的无机溶解物和有机溶解物也是生活饮用水的去除对象。
2.各种典型水质特点。
�数值可不记�江河水�易受自然条件影响�浊度高于地下水。
江河水年内浊度变化大。
含盐量较低�一般在70�900m g/L之间。
硬度较低�通常在50�400m g/L(以C a C O3计�之间。
江河水易受工业废水和生活污水的污染�色、臭、味变化较大�水温不稳定。
湖泊及水库水�主要由河水补给�水质类似河水�但其流动性较小�浊度较低�湖水含藻类较多�易产生色、臭、味。
湖水容易受污染。
含盐量和硬度比河水高。
湖泊、水库水的富营养化已成为严重的水污染问题。
海水�海水含盐量高�在7.5�43.0g/L之间�以氯化物含量最高�约占83.7%�硫化物次之�再次为碳酸盐�其它盐类含量极少。
海水须淡化后才可饮用。
地下水�悬浮物、胶体杂质在土壤渗流中已大部分被去除�水质清澈�不易受外界污染和气温变化的影响�温度与水质都比较稳定�一般宜作生活饮用水和冷却水。
（完整版）给水工程课后思考题答案
（完整版）给⽔⼯程课后思考题答案第⼀章给⽔系统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。
水利工程设计概算编制规定内容释义(1)
第十八页，共56页。
人工单价标准对比(duìbǐ)表（一般地区）：
第十九页，共56页。
2、调整(tiáozhěng)材料费
材料费预算价格 取消包装费，列运输损耗费、采购保管费及检验试验费。本次修编取消包装费，运输
损耗费与采购保管费合并（检验试验费放入其他直接费），采购及保管费按材料类别划分 不同的费率标准（对水泥砂石等材料应考虑运输损耗费）。
水利工程(gōngchéng)设计概（估） 算编制规定
（工程(gōngபைடு நூலகம்héng)部分） 2015.05
第一页，共56页。
水利工程概（估）算计算标准(biāozhǔn)回 顾
1991~1998年 （1） 水利工程设计(shèjì)概（估）算费用构成及计算标准 （水利部水规[1991]43号文发布） （2） 水利水电建筑工程概算定额（1988） （3） 水利水电建筑工程预算定额（1986）
第三十页，共56页。
独立(dúlì)费用由116号文调整至新编制规定
第三十一页，共56页。
（1）内容(nèiróng)调整
a.在建设管理费中单独列项“招标业务费” 指建设单位组织的各类招标业务所发生的 费用，包括招标代理费、建设单位组织招 标、评标、评审等相关(xiāngguān)环节的 费用。 该项费用116号文包含在“建设管理费”中， 依据发改委计价格[2002]1980号、发改办 价格［2003］857号规定，为便于管理该 项费用，单独列项。
3、其他(qítā)直接费调整
第二十二页，共56页。
3、其他(qítā)直接费调整
第二十三页，共56页。
3、其他(qítā)直接费调整
第二十四页，共56页。
3、间接(jiàn jiē)费调整
人工单价标准对比(duìbǐ)表（一般地区）：
第十九页，共56页。
2、调整(tiáozhěng)材料费
材料费预算价格 取消包装费，列运输损耗费、采购保管费及检验试验费。本次修编取消包装费，运输
损耗费与采购保管费合并（检验试验费放入其他直接费），采购及保管费按材料类别划分 不同的费率标准（对水泥砂石等材料应考虑运输损耗费）。
水利工程(gōngchéng)设计概（估） 算编制规定
（工程(gōngபைடு நூலகம்héng)部分） 2015.05
第一页，共56页。
水利工程概（估）算计算标准(biāozhǔn)回 顾
1991~1998年 （1） 水利工程设计(shèjì)概（估）算费用构成及计算标准 （水利部水规[1991]43号文发布） （2） 水利水电建筑工程概算定额（1988） （3） 水利水电建筑工程预算定额（1986）
第三十页，共56页。
独立(dúlì)费用由116号文调整至新编制规定
第三十一页，共56页。
（1）内容(nèiróng)调整
a.在建设管理费中单独列项“招标业务费” 指建设单位组织的各类招标业务所发生的 费用，包括招标代理费、建设单位组织招 标、评标、评审等相关(xiāngguān)环节的 费用。 该项费用116号文包含在“建设管理费”中， 依据发改委计价格[2002]1980号、发改办 价格［2003］857号规定，为便于管理该 项费用，单独列项。
3、其他(qítā)直接费调整
第二十二页，共56页。
3、其他(qítā)直接费调整
第二十三页，共56页。
3、其他(qítā)直接费调整
第二十四页，共56页。
3、间接(jiàn jiē)费调整
给水工程-时文歆 第03章
沉淀的分类 (2) 絮凝沉淀 颗粒 接触絮聚 大小、形状、密度改 变，随沉淀深度和时间的增长，沉速加快。由凝 聚性颗粒产生。 (3) 拥挤沉淀 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。
沉淀现象的照片
沉淀前
5min后
20min后
第三章
沉淀和澄清
主要内容
第一节 第二节 第三节 第四节 悬浮颗粒在水中的沉淀过程 平流沉淀池 斜板与斜管沉淀池 澄清池
第一节 悬浮颗粒在水中的沉淀过程
一、悬浮颗粒在静水中的沉淀
1、 沉淀分类 (1) 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。
穿孔花墙
(2) 沉淀区 高度一般约3～4m，平流式沉淀池中应减少紊 动性，提高稳定性。 R 紊动性指标为雷诺数 Re = υ (3-14) ν 稳定性指标为弗劳德数 F = υ (3-15) Rg
2 r
能同时降低雷诺数和提高弗劳德数的方法：降 低水力半径R；措施：加导流墙纵向分割。
沉淀区长度L取决于水平流速v和停留时间t： L=vt 宽度B取决于流量Q，池深H和水平流速v: B=Q/(H*v) 平流式沉淀池L/B>4, L/H>10，每格宽度应在 3～8m，不宜大于15m。
-1
1
10
10
2
10
3
10
4
10
5
10
6
雷 诺 数 Re
图 3-1 CD与Re的关系（球型颗粒）
（1） 斯笃克斯公式 当Re<1时：呈层流状态
24 CD = Re
给水工程读后感
给水工程读后感随着城市建设的发展，人民生活水平的提高，城市供水大幅提升，针对某一片区的市政给水及再生水管道在规划和后续设计中需考虑的与设计。
给水管网需进行大量的扩建、改造。
要把该项工作做好，工程设计是关键。
室外给水管道工程设计在各地都是必不可少的，但在整个给水系统设计中占的比重不大，并且在相关专业书籍中，这一方面介绍很少。
《给水工程》实用性较强，从技术可行性、经济合理性出发，让工程师从综合来考虑、设计。
1管径的确定各种水量之间的关系当我们对某一区域进行设计时，给水、再生水以及污水之间对水量就会存在一个平衡的关系。
这个区域的总用水量是由给水量和再生水量两部分组成的，同时给水和冲厕的再生水在利用后会产生污水，污水通过处理还能产生再生水。
这条经验看似简单，但是可以从三种水量对预测做出验证及评判。
在下面的给水量预测中可以进行简单的说明。
市政给水管道管径一般根据给水总体规划图和给水专项规划图，并根据当时用水情况及以后的发展情况综合分析确定，在设计管径大小时，应注意以下几点：1）老城区管道改造设计，管径大小可按当时的用水需求确定，新城区新建管道设计，宜按规划确定注意适当留有余地，保证日后有一定的发展空间。
2）给水管道流量计算必须考虑日变化系数和时变化系数。
3）长距离输水管线设计时，不仅要考虑终端用户水压，也要结合工程造价，经综合分析后确定管径大小。
2给水工程平面布置系统的设计管位的确定给水系统分区：当供水范围很大时，有时会存在供水距离很长或供水分区内存在局部高点的情况，若仍采用统一的供水系统则会出现管网未端或局部高点上的水压过小，甚至供水不能到达局部高点的问题。
高区和低区在未端可通过常闭的阀门进行分隔，这样可增加特殊时期的供水保障。
给水管网布置：给水工程进行管网布置时应先分析给水厂和用户的位置关系，先进行干管的布置，再进行支管的布置。
干管布置时应遵循主干路优先，靠近大用户的原则，若建设单位有市政道路的近期实施计划时干管也应尽量布置在这些路上。
给水工程试题集及答案
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？地表水重力供水系统6.给水系统中投资最大的是哪一部分，试行分析。
输配水系统投资最大，因为输配水系统包括泵站、输水管渠、管网、调节构筑物等，投资较大。
7.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？高位水库可省去一级泵站，大城市通常不用水塔。
8.工业给水有哪些系统，各适用于何种情况？工业给水系统包括循环给水系统和复用给水系统，前者指使用过的水经适当处理后再行回用，如循环冷却水，后者指按照各车间对水质的要求，将水顺序重复利用，如重复用水。
9.水量平衡图起什么作用？起到重复利用水和循环利用水，达到节约用水的目的。
10.给水系统需由（C）组成，这些组成部分是构成给水系统的基本组成，缺一不可，但可强化或简化。
A.取水系统、水处理系统和泵站B.水处理系统、输配水系统和管井C.取水系统、水处理系统和输配水系统D.输配水系统、取水系统和消毒设施11.输配水系统通常由（B）组成。
该子系统在给水系统中所占的投资比例最大，且布局分散。
A.取水构筑物、输水管、配水管网和调节构筑物B.泵站、输水管渠、配水管网和调节构筑物C.水处理构筑物、泵站、输水管和配水管网D.取水构筑物、水处理构筑物、输水管和配水管网12.取水系统一般由（A）等组成。
A.取水构筑物、水泵及泵房B.给水水源、取水构筑物C.给水水源、取水泵房D.取水头部、水泵及泵房13.给水系统根据（B）可分为重力、压力和混合给水系统。
A.建筑规模B.供水方式C.供水地形D.水源种类14.给水系统根据用户的使用目的，可分为（C、D）等。
A.市政给水系统B.场地给水系统C.工业给水系统D.生活给水系统15.输配水系统的调节构筑物中，只能起到水量调节作用的是（A）。
A.水池B.高位水箱C.水塔D.高地水池16.给水系统中，（B）常被称为厂内调节构筑物。
给水工程-时文歆 第02章
第四节
1.水温
影响混凝的主要因素
• 水温低，絮凝体形成缓慢，结构松散； • 水温低，降低水解反应速度，因水解为吸 热反应； • 水温低，水的粘度增大，布郎运动减 弱，水的剪切力增大
2. pH值和碱度 • pH影响铝、铁盐水解产物的形态，是影 响混凝效果的主要原因。最佳pH值的确定? • 碱度：起缓冲作用，以使pH保持在适宜 范围。 水解反应产生H+，故在混凝剂投量大， 原水碱度不足时，需加助凝剂。
3.吸附架桥作用机理 ① 两个大的同号胶粒由于异号胶粒而连接； ② 高分子物质与胶粒的吸附与桥连。 适用:非离子型或带同号电荷的离子型高分 子絮凝剂的混凝。
高分子絮凝剂投加量十分重要： ①高分子投量过少，不足以形成吸附架桥； ②但投加过多，会出现“胶体保护”现象。
胶粒 高分子 胶粒 排斥 胶粒 高分子 排斥
第二章
混
凝
本章主要内容
第一节 混凝的基本理论 第二节 水的混凝机理 第三节 混凝剂与助凝剂 第四节 影响混凝的主要因素 第五节 混合与絮凝反应
第一节 混凝的基本理论
实际原水中，除了一些较大的颗粒、砂粒等能 经自然沉淀去除外，大部分悬浮物是以胶体形式 存在于水中的。水中含有的这些胶体物质，尺度 一般在10-6～10-9m之间。 包括：绝大部分粘土颗粒 (<4μm) 大部分细菌 (0.2~80nm) 病毒及一些高分子量的有机物
1.对混凝剂的要求 • 混凝效果要好，投加与使用方便； • 货源充足，价格便宜； • 饮用水使用的混凝剂必须无毒无害。
常用混凝剂
① 碱式氯化铝[Aln（OH）mCl3n-m] ② 硫酸铝[Al2（SO4）3] ③ 铁盐 ④ 碳酸镁[MgCO3·3H2O] ⑤ 有机合成高分子混凝剂 ⑥ 天然高分子混凝剂
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湿树脂重 湿视密度 = （g / L） 湿树脂堆积体积 （6-4）
一般在0.6~0.85之间，常用来计算树脂的用量
（2）含水率 在水中充分膨胀后的湿树脂所含溶胀水 的重量与湿树脂重量的百分比 。
溶胀水重 含水率 = ×100% （6-5） 干树脂重 + 溶胀水重
一般为50%
（3）酸、碱性 离子交换树脂具有一般酸、碱的反应性 能，在水中离解出 H+ 或 OH- 。根据离解能力 的大小，树脂的酸、碱性有强、弱之分。 pH影响活性基团的电离能力，强酸强碱 性受其影响小，弱酸碱性则受pH影响大。 树脂类型 pH值范围 强酸型 1--14 弱酸型 5--14 强碱型 1--12 弱碱型 0--7
二、水的软化方法
1、药剂软化法 基于溶度积的原理，加入某些药剂，把水中钙 镁离子转变成难溶解化合物使之沉淀析出。 2、离子交换法 利用某些离子交换剂所具有的阳离子与水中 钙镁离子进行交换反应。
第二节
一、石灰软化
水的药剂软化法
1、熟石灰提供了OH－离子将水中的HCO3－离子 转化成CO32－，使之与Ca2＋形成沉淀析出。 2、石灰软化不能降低水的非碳酸盐硬度，不过 其可以去除水中部分铁和硅的化合物。 3、过量投加石灰反而会增加水的硬度。 4、一般用于原水中碳酸盐硬度较高且要求深度 处理的情况，作为钠离子交换法的预处理。
三、离子交换的基本原理
1、交换过程 （1）水中Na+离子扩散至树脂表面水膜（膜扩散） （2） Na+经水膜至某一交换基团位置（内扩散） （3） Na+与H+交换 （ 4 ）交换下的 H+ 经孔隙向树脂表面扩散（内扩 散） （5） H+经水膜向水中扩散（膜扩散） 其中第三步速度快，其余步骤速度慢，离子交
利用强酸性H型树脂既可去除硬度，又可去除碱度。
3、弱酸性H型树脂的交换特性
弱酸性H型树脂常用的有丙烯酸型，交换 基团是-COOH，交换时只能去除碳酸盐硬度， 而不能去除非碳酸盐硬度。
二、离子交换软化系统
1、Na离子交换软化系统 只去除硬度，不能去除碱度。
图 6-3 单级Na离子交换系统
图 6-4 双级Na离子交换系统
2、离子交换脱碱软化系统 在锅炉给水中，有时需同时去除硬度和碱 度。为达到去除硬度，降低碱度又不增加水中溶 解性固体的目的，常采用 H-Na 离子交换法来处 理。 （1）H-Na并联离子交换系统（见图6-5） （2）H-Na串联离子交换系统（见图6-6 ）
图 6-5 H-Na并联离子交换脱碱软化法系统
软化
底部配水系统
2、连续床离子交换设备 固定床的基本缺陷：① 树脂不能边失效，边再 生，造成交换器内树指积压，利用率低，交换器 容积利用不充分；② 树脂层中树脂交换能力使用 不匀，上层饱和程度高，下层低。 连续式的特点: 树脂不固定在交换器内，而是 处于连续循环运动中， 交换与再生长则在不同塔 内进行。树脂的用量比固定床减少 1/3~1/2 ，设备 单位容积的产水量还可提高。 连续式离子交换可分移动床和流动床两种。
子交换器的，称为顺流再生固定床；
z原水与再生液流向相反的，称为逆流再生固定
床。
顺流再生与逆流再生
硬水
再生废液
硬水
再生剂
软水
再生剂
软水
再生废液 顺流再生
逆流再生
顺流再生的操作过程
硬水 反洗排水 再生剂 正洗水
软水 （1）软化
反洗水 （2）反洗
再生废液 （3）再生
正排水 （4）正洗
顺流再生的缺点： ①再生剂用量多 单耗：克/摩尔。 单耗比：n=2.5-3.5 ②出水水质不理想
树脂的交换容量分为： （ 1 ）全交换容量：指单位重量（干）或 单位体积（湿）树脂的交换基团总数，用滴定 法测定。 （2）工作交换容量：指树脂在动态工作状 态下的交换容量，即树脂在给定工作条件下的 实际交换能力，一般为总交换容量的60~70 ％。影响因素包括再生程度、水中的离子种 类、浓度、树脂层高度、水流速度、交换终点 指标等。
二、离子交换剂
水处理中常用的离子交换剂为磺化煤和离 子交换树指。 磺化煤：煤研磨后经浓硫酸处理而得的碳 质离子交换剂。 离子交换树脂：有凝胶型、大孔型和等 孔型等。根据交换基团（活性基团）的不 同，可分为强酸性、弱酸性、强碱性、弱碱 性四种。前两种有酸性交换基团，为阳离子 型交换树脂；后两种带碱性交换基团，为阴 离子交换树脂。
逆流再生的优点： ①再生剂用量少 单耗：克/克当量。 单耗比：n=1.4-1.5 ②出水水质好 ③工作周期长
逆流再生的实现 逆流再生是原水和再生流向相反， 故逆流再生形式有二种形式： 1)下向流交换↓，上向流再生↑ 2)上向流交换↑，下向流再生↓
逆流再生的操作过程
小反洗
放水
顶压及进 再生液
正洗
利用钠型树脂可去除水中的硬度，但不能去除碱度。
2、强酸性H型树脂的交换特性
2RH + Ca(HCO3)2 2RH + CaSO4 2RH + CaCl2 RH + NaCl
R2Ca + 2CO2 + 2H2O (6-11) R2Ca + H2SO4 R2Ca + 2HCl RNa + HCl (6-12) (6-13) (6-14)
二、石灰苏打软化
1、同时投加石灰和苏打，石灰用于降低水的碳酸 盐硬度，苏打用于降低水的非碳酸盐硬度。 2、软化水的剩余硬度可以降低到 0.15~0.2mol/L。 3、适应于硬度大于碱度的水。
第三节
一、概述
离子交换软化的基本原理
在给水处理中，离子交换是软化、除盐的主 要方法之一。 离子交换的实质是不溶性离子化合物（离子 交换剂）上的可交换离子与溶液中其它同样离子 的交换反应，是一种特殊的吸附过程，通常是可 逆的化学吸附。 反应式可表达为： RH + M+ RM + H+ （6-1）
图 6-2 树脂层离子交换示意图
3、影响交换速度的因素
（1）交联度 （2）水中的离子浓度 （3）水的流速 （4）树脂颗粒大小 （5）水温
第四节
离子交换软化方法与系统
一、阳离子交换树脂的交换特性
1、钠型树脂的交换特性 2、强酸性H型树脂的交换特性 3、弱酸性H型树脂的交换特性
1、钠型树脂的交换特性 2RNa + Ca(HCO3)2 2RNa + Mg(HCO3)2 2RNa + CaSO4 2RNa + MgCl2 R2Ca + 2NaHCO3 (6-7) R2Mg + 2NaHCO3 (6-8) R2Ca + Na2SO4 R2Mg + 2NaCl (6-9) (6-10)
R-NH2 + H2O 螯合树脂 特殊交换树脂
含有特殊螯合基团的树脂 电子交换树脂，含有氧化还原功能基团
1.离子交换树脂的分类
凝胶型
依结构特征分
大孔型
等孔型
1.离子交换树脂的分类
苯乙烯系
依单体种类分
酚醛系
丙烯酸系
2. 树脂的结构
离子交换树脂的结构 骨架 酚醛树脂 聚乙烯树脂 带有活性基团的网状高分子聚合物
（4）选择性 离子交换树脂对水中某种离子能优先交换的 性能称为离子交换选择性。选择性表示了交换离 子取代树脂上可交换离子的难易程度，与树脂间 结合力的大小，离子交换的先后顺序和交换量。
亲和力 半径小
水合离子的半径 K
离子的电荷 K
电荷数 亲和力的差异
离子交换分离的基础
（5）交换容量
是树脂最重要的性能指标，定量表示树指交换 能力的大小。 表示方法：① 重量表示法：单位重量干树脂 的交换能力，毫克当量/克(干树脂) ② 体积表示法：单位重量湿树脂的 交换能力，毫克当量/毫升(湿树脂)
图 6-6 H-Na串联离子交换脱碱软化系统
三、离子交换软化装置
离子交换装置，按照运行方式的不同，可 分为固定床和连续床两大类： 单层床 固定床 双层床 混合床 离子交换装置 连续床 流动床 移动床
1、固定床离子交换设备 固定床离子交换装置根据原水与再生液的流 动方向，可分为两种形式：
z原水与再生液分别从上而下以同一方向流经离
OH + CH2O
CH=C H 2 + CH=C H 2 CH=C H 2
交联剂
活性基团 —SO3H 酸性基团 碱性基团 —COOH —N+R3OH—NR2 特殊基团
活性基团的 固定离子
可交换离子或反离子
树脂的结构 离子交换树脂是人工合成的高分子化合物 (小球状、多孔结构)，由树脂本体(母体、骨 架)和交换基团两大部分组成。 母体：由高分子化合物与交联剂经聚合反 应而成。树脂中交联剂的重量在树脂重量中 所占的百分数称为交联度。 交换基团：树脂母体并不具有离子交换 性能，只能在母体上引入交换基团才成为离 子化合物，具有离子交换能力。
常用的交换基团有：经磺化反应引入的 SO3H（阳离子）；经氯甲基化及胺化引入的 ≡ NOH （强碱性阴离子）、≡NHOH（叔胺 型）、 =NH2OH （仲胺型）和—NH3OH（伯 胺型）等。 交换基团分为固定离子和活动离子.
固定离子：与母体牢固结合，固定在树脂 的网状骨架上，不能自由移动。 活动离子：依靠静电引力与固定离子结 合，遇水可离解，并能在一定范围内自由移 动，与水中其它同性离子进行交换反应，为 可交换离子。 例： —SO3H 中， —SO3 固定， H+ 移动； ≡NHOH中，≡NH固定，OH-移动 故 ： 酸 性 树 脂 以 RH 表 示 ； 碱 性 树 脂 以 ROH表示
第六章 水的软化
主要内容
第一节 第二节 第三节 第四节 水的软化的目的与方法概述 水的药剂软化法 离子交换软化的基本原理 离子交换软化方法与系统
一般在0.6~0.85之间，常用来计算树脂的用量
（2）含水率 在水中充分膨胀后的湿树脂所含溶胀水 的重量与湿树脂重量的百分比 。
溶胀水重 含水率 = ×100% （6-5） 干树脂重 + 溶胀水重
一般为50%
（3）酸、碱性 离子交换树脂具有一般酸、碱的反应性 能，在水中离解出 H+ 或 OH- 。根据离解能力 的大小，树脂的酸、碱性有强、弱之分。 pH影响活性基团的电离能力，强酸强碱 性受其影响小，弱酸碱性则受pH影响大。 树脂类型 pH值范围 强酸型 1--14 弱酸型 5--14 强碱型 1--12 弱碱型 0--7
二、水的软化方法
1、药剂软化法 基于溶度积的原理，加入某些药剂，把水中钙 镁离子转变成难溶解化合物使之沉淀析出。 2、离子交换法 利用某些离子交换剂所具有的阳离子与水中 钙镁离子进行交换反应。
第二节
一、石灰软化
水的药剂软化法
1、熟石灰提供了OH－离子将水中的HCO3－离子 转化成CO32－，使之与Ca2＋形成沉淀析出。 2、石灰软化不能降低水的非碳酸盐硬度，不过 其可以去除水中部分铁和硅的化合物。 3、过量投加石灰反而会增加水的硬度。 4、一般用于原水中碳酸盐硬度较高且要求深度 处理的情况，作为钠离子交换法的预处理。
三、离子交换的基本原理
1、交换过程 （1）水中Na+离子扩散至树脂表面水膜（膜扩散） （2） Na+经水膜至某一交换基团位置（内扩散） （3） Na+与H+交换 （ 4 ）交换下的 H+ 经孔隙向树脂表面扩散（内扩 散） （5） H+经水膜向水中扩散（膜扩散） 其中第三步速度快，其余步骤速度慢，离子交
利用强酸性H型树脂既可去除硬度，又可去除碱度。
3、弱酸性H型树脂的交换特性
弱酸性H型树脂常用的有丙烯酸型，交换 基团是-COOH，交换时只能去除碳酸盐硬度， 而不能去除非碳酸盐硬度。
二、离子交换软化系统
1、Na离子交换软化系统 只去除硬度，不能去除碱度。
图 6-3 单级Na离子交换系统
图 6-4 双级Na离子交换系统
2、离子交换脱碱软化系统 在锅炉给水中，有时需同时去除硬度和碱 度。为达到去除硬度，降低碱度又不增加水中溶 解性固体的目的，常采用 H-Na 离子交换法来处 理。 （1）H-Na并联离子交换系统（见图6-5） （2）H-Na串联离子交换系统（见图6-6 ）
图 6-5 H-Na并联离子交换脱碱软化法系统
软化
底部配水系统
2、连续床离子交换设备 固定床的基本缺陷：① 树脂不能边失效，边再 生，造成交换器内树指积压，利用率低，交换器 容积利用不充分；② 树脂层中树脂交换能力使用 不匀，上层饱和程度高，下层低。 连续式的特点: 树脂不固定在交换器内，而是 处于连续循环运动中， 交换与再生长则在不同塔 内进行。树脂的用量比固定床减少 1/3~1/2 ，设备 单位容积的产水量还可提高。 连续式离子交换可分移动床和流动床两种。
子交换器的，称为顺流再生固定床；
z原水与再生液流向相反的，称为逆流再生固定
床。
顺流再生与逆流再生
硬水
再生废液
硬水
再生剂
软水
再生剂
软水
再生废液 顺流再生
逆流再生
顺流再生的操作过程
硬水 反洗排水 再生剂 正洗水
软水 （1）软化
反洗水 （2）反洗
再生废液 （3）再生
正排水 （4）正洗
顺流再生的缺点： ①再生剂用量多 单耗：克/摩尔。 单耗比：n=2.5-3.5 ②出水水质不理想
树脂的交换容量分为： （ 1 ）全交换容量：指单位重量（干）或 单位体积（湿）树脂的交换基团总数，用滴定 法测定。 （2）工作交换容量：指树脂在动态工作状 态下的交换容量，即树脂在给定工作条件下的 实际交换能力，一般为总交换容量的60~70 ％。影响因素包括再生程度、水中的离子种 类、浓度、树脂层高度、水流速度、交换终点 指标等。
二、离子交换剂
水处理中常用的离子交换剂为磺化煤和离 子交换树指。 磺化煤：煤研磨后经浓硫酸处理而得的碳 质离子交换剂。 离子交换树脂：有凝胶型、大孔型和等 孔型等。根据交换基团（活性基团）的不 同，可分为强酸性、弱酸性、强碱性、弱碱 性四种。前两种有酸性交换基团，为阳离子 型交换树脂；后两种带碱性交换基团，为阴 离子交换树脂。
逆流再生的优点： ①再生剂用量少 单耗：克/克当量。 单耗比：n=1.4-1.5 ②出水水质好 ③工作周期长
逆流再生的实现 逆流再生是原水和再生流向相反， 故逆流再生形式有二种形式： 1)下向流交换↓，上向流再生↑ 2)上向流交换↑，下向流再生↓
逆流再生的操作过程
小反洗
放水
顶压及进 再生液
正洗
利用钠型树脂可去除水中的硬度，但不能去除碱度。
2、强酸性H型树脂的交换特性
2RH + Ca(HCO3)2 2RH + CaSO4 2RH + CaCl2 RH + NaCl
R2Ca + 2CO2 + 2H2O (6-11) R2Ca + H2SO4 R2Ca + 2HCl RNa + HCl (6-12) (6-13) (6-14)
二、石灰苏打软化
1、同时投加石灰和苏打，石灰用于降低水的碳酸 盐硬度，苏打用于降低水的非碳酸盐硬度。 2、软化水的剩余硬度可以降低到 0.15~0.2mol/L。 3、适应于硬度大于碱度的水。
第三节
一、概述
离子交换软化的基本原理
在给水处理中，离子交换是软化、除盐的主 要方法之一。 离子交换的实质是不溶性离子化合物（离子 交换剂）上的可交换离子与溶液中其它同样离子 的交换反应，是一种特殊的吸附过程，通常是可 逆的化学吸附。 反应式可表达为： RH + M+ RM + H+ （6-1）
图 6-2 树脂层离子交换示意图
3、影响交换速度的因素
（1）交联度 （2）水中的离子浓度 （3）水的流速 （4）树脂颗粒大小 （5）水温
第四节
离子交换软化方法与系统
一、阳离子交换树脂的交换特性
1、钠型树脂的交换特性 2、强酸性H型树脂的交换特性 3、弱酸性H型树脂的交换特性
1、钠型树脂的交换特性 2RNa + Ca(HCO3)2 2RNa + Mg(HCO3)2 2RNa + CaSO4 2RNa + MgCl2 R2Ca + 2NaHCO3 (6-7) R2Mg + 2NaHCO3 (6-8) R2Ca + Na2SO4 R2Mg + 2NaCl (6-9) (6-10)
R-NH2 + H2O 螯合树脂 特殊交换树脂
含有特殊螯合基团的树脂 电子交换树脂，含有氧化还原功能基团
1.离子交换树脂的分类
凝胶型
依结构特征分
大孔型
等孔型
1.离子交换树脂的分类
苯乙烯系
依单体种类分
酚醛系
丙烯酸系
2. 树脂的结构
离子交换树脂的结构 骨架 酚醛树脂 聚乙烯树脂 带有活性基团的网状高分子聚合物
（4）选择性 离子交换树脂对水中某种离子能优先交换的 性能称为离子交换选择性。选择性表示了交换离 子取代树脂上可交换离子的难易程度，与树脂间 结合力的大小，离子交换的先后顺序和交换量。
亲和力 半径小
水合离子的半径 K
离子的电荷 K
电荷数 亲和力的差异
离子交换分离的基础
（5）交换容量
是树脂最重要的性能指标，定量表示树指交换 能力的大小。 表示方法：① 重量表示法：单位重量干树脂 的交换能力，毫克当量/克(干树脂) ② 体积表示法：单位重量湿树脂的 交换能力，毫克当量/毫升(湿树脂)
图 6-6 H-Na串联离子交换脱碱软化系统
三、离子交换软化装置
离子交换装置，按照运行方式的不同，可 分为固定床和连续床两大类： 单层床 固定床 双层床 混合床 离子交换装置 连续床 流动床 移动床
1、固定床离子交换设备 固定床离子交换装置根据原水与再生液的流 动方向，可分为两种形式：
z原水与再生液分别从上而下以同一方向流经离
OH + CH2O
CH=C H 2 + CH=C H 2 CH=C H 2
交联剂
活性基团 —SO3H 酸性基团 碱性基团 —COOH —N+R3OH—NR2 特殊基团
活性基团的 固定离子
可交换离子或反离子
树脂的结构 离子交换树脂是人工合成的高分子化合物 (小球状、多孔结构)，由树脂本体(母体、骨 架)和交换基团两大部分组成。 母体：由高分子化合物与交联剂经聚合反 应而成。树脂中交联剂的重量在树脂重量中 所占的百分数称为交联度。 交换基团：树脂母体并不具有离子交换 性能，只能在母体上引入交换基团才成为离 子化合物，具有离子交换能力。
常用的交换基团有：经磺化反应引入的 SO3H（阳离子）；经氯甲基化及胺化引入的 ≡ NOH （强碱性阴离子）、≡NHOH（叔胺 型）、 =NH2OH （仲胺型）和—NH3OH（伯 胺型）等。 交换基团分为固定离子和活动离子.
固定离子：与母体牢固结合，固定在树脂 的网状骨架上，不能自由移动。 活动离子：依靠静电引力与固定离子结 合，遇水可离解，并能在一定范围内自由移 动，与水中其它同性离子进行交换反应，为 可交换离子。 例： —SO3H 中， —SO3 固定， H+ 移动； ≡NHOH中，≡NH固定，OH-移动 故 ： 酸 性 树 脂 以 RH 表 示 ； 碱 性 树 脂 以 ROH表示
第六章 水的软化
主要内容
第一节 第二节 第三节 第四节 水的软化的目的与方法概述 水的药剂软化法 离子交换软化的基本原理 离子交换软化方法与系统