現(xiàn)代水處理技術(shù)

　　內(nèi)容提要 本書在全面總結(jié)各種水處理系統(tǒng)原理的基礎(chǔ)上，介紹了各種水處理設(shè)備的構(gòu)造、運行、控制、維護等方面的內(nèi)容。具體涵蓋了水質(zhì)穩(wěn)定的水化學基礎(chǔ)，水的澄清，沉淀軟化法和除鐵除錳除氟方法，污水的生化處理，顆粒濾料過濾，精密過濾、微濾和超濾，反滲透和納濾脫鹽，電滲析、倒極電滲析和電除鹽，離子交換法水處理，水的蒸餾法脫鹽，微污染水源的飲用水處理，水的循環(huán)再利用，水處理加藥系統(tǒng)及自動化，環(huán)保型水處理系統(tǒng)的選擇等方面的內(nèi)容。本書提出了筆者的觀點，介紹了一些工程實例，可以指導(dǎo)工程技術(shù)人員解決實際問題，對研究人員開發(fā)新的水處理技術(shù)和設(shè)備也很有幫助。目錄 第一章水質(zhì)穩(wěn)定的水化學基礎(chǔ)1 第一節(jié)水中的碳酸平衡1 一、水的ph值1 二、水中碳酸化合物的存在狀態(tài)1 三、水的ph值與各種碳酸化合物相對 含量間的關(guān)系3 四、碳酸平衡與ph值的關(guān)系4 五、各種碳酸化合物的計算5 第二節(jié)水的ph值調(diào)整7 一、ph值調(diào)整基本方程式7 二、水的酸化和堿化10 三、水中碳酸物濃度的計算11 四、溶解co2氣體的增減12 五、天然水體的中和能力13 六、混合水的ph值14 第三節(jié)水的穩(wěn)定指數(shù)14 一、碳酸鈣的溶解平衡14 二、水的穩(wěn)定指數(shù)16 三、穩(wěn)定性調(diào)整計算18 第二章水的澄清21 第一節(jié)水中懸浮物的預(yù)沉21 一、自由沉淀和擁擠沉淀21 二、作為預(yù)沉池的自然沉淀池21 三、斜板、斜管沉淀24 四、水中懸浮物的預(yù)沉方式和系統(tǒng)選擇26 五、井水除砂27 第二節(jié)水的混凝27 一、膠體溶液27 二、混凝機理30 三、絮凝動力學30 第三節(jié)混凝設(shè)備32 一、混合器的主要形式和參數(shù)32 二、反應(yīng)器的主要形式和參數(shù)34 第四節(jié)混凝藥劑35 一、混凝劑、絮凝劑、助凝劑定義35 二、無機混凝劑35 三、有機高分子絮凝劑37 四、合成高分子絮凝劑39 五、微生物絮凝劑41 六、助凝劑41 七、影響混凝的主要因素和工業(yè)條件42 第五節(jié)細菌的危害和殺菌滅藻44 一、細菌的危害44 二、殺菌消毒劑44 第六節(jié)氣浮分離47 一、氣浮分離的基本原理47 二、加壓溶氣氣浮法49 三、計算方法50 四、加壓溶氣氣浮設(shè)備51 第三章沉淀軟化法和除鐵除錳除氟 方法55 第一節(jié)石灰、碳酸鈉、氫氧化鈉沉淀法55 一、石灰、碳酸鈉沉淀法55 二、氫氧化鈉沉淀法55 三、石灰處理后的水質(zhì)56 第二節(jié)鎂劑除硅59 一、鎂劑除硅的機理59 二、 鎂劑除硅的系統(tǒng)59 三、鎂劑除硅的藥劑60 四、保證除硅效果的必要條件60 第三節(jié)石灰、蘇打、磷酸鈉軟化62 一、原理62 二、加藥量計算63 三、軟化系統(tǒng)64 第四節(jié)沉淀、澄清設(shè)備65 一、цнииia型澄清器65 二、機械加速澄清器73 三、快速反應(yīng)器74 第五節(jié)適應(yīng)于混凝、澄清、石灰軟化及 鎂劑除硅的цнии型澄清器78 一、懸浮泥渣的性質(zhì)78 二、設(shè)計原則80 三、設(shè)計程序及工藝計算80 第六節(jié)干粉加藥系統(tǒng)和石灰處理系統(tǒng)84 一、干粉加藥系統(tǒng)84 二、石灰處理系統(tǒng)85 第七節(jié)除鐵、除錳和除氟87 一、除鐵87 二、除錳93 三、氟化作用和除氟96 第四章污水的生化處理99 第一節(jié)總論99 一、微生物的新陳代謝99 二、微生物生長的營養(yǎng)及影響因素99 三、廢水的可生化性100 四、生化法的發(fā)展100 第二節(jié)活性污泥法101 一、基本原理101 二、基本流程101 三、活性污泥指標101 四、活性污泥法的分類101 五、活性污泥法的參數(shù)102 六、曝氣設(shè)備102 七、曝氣池的曝氣方式102 第三節(jié)生物膜法103 一、基本原理103 二、生物濾池103 三、生物轉(zhuǎn)盤104 第四節(jié)厭氧法處理有機污水104 一、厭氧處理的階段104 二、水解（酸化）好氧生物處理工藝105 第五節(jié)廢水脫氮除磷技術(shù)106 一、硝化過程106 二、反硝化過程107 三、廢水生物脫氮工藝107 四、廢水生物脫磷工藝107 五、化學法除磷108 第六節(jié)曝氣生物濾池108 一、下向流曝氣生物濾池108 二、上向流曝氣式生物濾池（ubaf）109 三、污水生化處理方案的選擇109 第七節(jié)生物接觸氧化法109 一、基本原理110 二、池體結(jié)構(gòu)110 三、接觸氧化池的工藝特點111 四、工藝系統(tǒng)及應(yīng)用111 第八節(jié)ab工藝及其改進工藝112 一、ab工藝112 二、ab工藝的改進工藝112 三、ab工藝的特性113 第九節(jié)膜分離生物反應(yīng)器114 第十節(jié)城市污水處理工藝綜述115 一、一級物理處理115 二、一級強化處理115 三、二級生物處理115 第五章顆粒濾料過濾121 第一節(jié)基本原理和分類121 一、基本原理121 二、過濾分類121 三、過濾裝置122 第二節(jié)單（雙）閥濾池和重力式無閥 濾池122 一、單（雙）閥濾池122 二、重力式無閥濾池123 第三節(jié)重力式三閥自動濾池125 一、工藝特點125 二、設(shè)計數(shù)據(jù)126 三、本體結(jié)構(gòu)及主要技術(shù)參數(shù)126 四、濾池的運行127 五、濾池的改進129 第四節(jié)壓力式過濾器130 一、壓力式過濾器130 二、直接過濾134 三、雙室和臥式過濾器139 第五節(jié)過濾器的選擇139 第六節(jié)各種濾料的標準141 一、濾料及其級配141 二、各種濾料的標準141 三、濾料和承托料的鋪裝方法144 第七節(jié)粒狀濾料過濾器的發(fā)展和國外 新型過濾器144 一、粒狀濾料過濾器的發(fā)展和改進途徑144 二、國外新型過濾裝置145 第八節(jié)濾料、粒徑、層高和截污能力的 選擇及反洗方式146 一、粒狀濾料的材料、粒度和濾層高度146 二、二級過濾148 三、過濾器的反洗方式149 第六章精密過濾、微濾和超濾150 第一節(jié)精密過濾150 一、精密過濾150 二、濾芯式精密過濾器150 第二節(jié)超濾和微濾152 一、超濾152 二、微濾157 三、濃差極化及其防止157 四、膜污染和化學清洗158 五、消毒和滅菌160 第三節(jié)kms超濾160 一、過濾模式161 二、清洗程序162 三、kms超濾特點162 四、kms超濾作為前處理的優(yōu)勢163 五、常用kms中空膜管膜面積及產(chǎn) 水量163 第四節(jié)超濾的主要性能和應(yīng)用業(yè)績165 一、主要性能165 二、用kms超濾處理工業(yè)廢水實例166 第五節(jié)超濾的工業(yè)系統(tǒng)及其應(yīng)用170 一、超濾的水通量和預(yù)處理170 二、超濾的原則性系統(tǒng)170 三、超濾在工程中的應(yīng)用實例171 第七章反滲透和納濾脫鹽174 第一節(jié)膜法分離和脫鹽概述174 一、薄膜過濾174 二、反滲透原理175 三、反滲透過程175 四、反滲透膜元件及組件176 第二節(jié)反滲透膜和納濾膜元件的規(guī)格176 一、kms公司反滲透和超濾膜元件規(guī)格176 二、日本東麗公司toray反滲透膜181 三、美國陶式公司filmtec反滲透膜 元件181 四、美國海德能公司反滲透膜元件182 第三節(jié)反滲透工藝設(shè)計要點185 一、給水水質(zhì)要求185 二、水通量185 三、膜化學清洗的水流量187 四、抗污染膜的選擇187 五、膜數(shù)量的計算（估算）187 六、膜的回收率187 七、流量187 八、膜的類型188 九、阻垢劑的選擇188 十、反滲透進水及濃水成分的注意 事項188 十一、超低壓膜的系統(tǒng)設(shè)計——關(guān)于水 流合理分布的措施189 十二、反滲透系統(tǒng)設(shè)計軟件191 第四節(jié)納濾192 一、納濾的性能及應(yīng)用192 二、美國生產(chǎn)的納濾膜性能192 三、設(shè)計要點194 第五節(jié)反滲透、納濾結(jié)垢預(yù)測和防垢 處理194 一、膜的污堵194 二、膜結(jié)垢的預(yù)測計算和防垢處理196 第六節(jié)金屬氧化物的污染及預(yù)處理205 一、鐵的化合物205 二、鋁的化合物206 三、金屬氧化物的清洗206 第七節(jié)膠體的預(yù)處理206 一、污泥密度指數(shù)207 二、預(yù)處理208 三、清洗209 第八節(jié)微孔過濾（保安）、殺菌和化學 清洗210 一、微孔過濾器和生物污染210 二、決定化學清洗的條件211 三、化學清洗211 四、兩家膜公司關(guān)于tfc聚酰胺復(fù)合 膜組件清洗導(dǎo)則214 第九節(jié)反滲透設(shè)計216 一、概述216 二、電中性216 三、確定難溶鹽的結(jié)垢可能性217 第十節(jié)海水反滲透脫鹽225 一、海水反滲透元件技術(shù)指標225 二、海水反滲透脫鹽系統(tǒng)的水通量225 三、反滲透的水回收率226 四、海水淡化反滲透應(yīng)用簡況和經(jīng)濟 指標226 第十一節(jié)海水反滲透的能量回收228 一、能量回收裝置的基本型式228 二、反滲透給水泵參數(shù)的選擇230 三、海水淡化過程的電耗計算231 四、高效水壓能直接轉(zhuǎn)換裝置式能量 回收裝置232 第十二節(jié)反滲透苦咸水脫鹽工程實例234 一、楊柳青電廠3×40t/h水處理系統(tǒng)234 二、上海楊樹浦電廠3×120t/h水處 理系統(tǒng)235 三、山東某電廠水處理系統(tǒng)235 四、北京首鋼焦化廠水處理系統(tǒng)235 五、徐州電廠3×70t/h水處理系統(tǒng)235 第八章電滲析、倒極電滲析和高 純水電除鹽237 第一節(jié)電滲析脫鹽的理論基礎(chǔ)237 一、多層電滲析脫鹽原理237 二、膜的極化及其危害238 三、電流效率240 第二節(jié)電滲析器的主要規(guī)格241 一、電滲析器的型式241 二、單臺設(shè)備的產(chǎn)水量和脫鹽率241 第三節(jié)極限電流及其測試242 一、工業(yè)設(shè)備電滲析器的電壓電流特性 曲線和極限電流的確定242 二、工業(yè)裝置極限電流的測定方法 （電壓電流法）242 第四節(jié)電滲析脫鹽的工藝系統(tǒng)設(shè)計243 一、工藝系統(tǒng)的設(shè)計內(nèi)容243 二、電滲析脫鹽工藝系統(tǒng)244 三、流程長度和脫鹽率的關(guān)系247 四、最佳脫鹽率和最佳平均電流密度的 選擇250 五、電滲析系統(tǒng)主要附屬設(shè)備的選擇252 第五節(jié)水的預(yù)處理和膜結(jié)垢的防止與 去除254 一、電滲析器對進口水的水質(zhì)要求 指標254 二、水的預(yù)處理系統(tǒng)254 三、電滲析器結(jié)垢的原因255 四、電滲析器結(jié)垢的防止與去除256 第六節(jié)電除鹽技術(shù)258 一、概述258 二、加拿大ｅｃｅｌｌ公司的ｅｄｉ設(shè)備259 三、美國ionpure公司的cedi261 四、cedi與edi性能比較262 第九章離子交換法水處理264 第一節(jié)離子交換樹脂分類及其性能264 一、離子交換樹脂的分類264 二、強酸性苯乙烯系陽樹脂264 三、強堿性苯乙烯系陰樹脂266 四、弱酸性陽樹脂268 五、弱堿性陰樹脂269 第二節(jié)各種離子交換工藝和設(shè)備269 一、概述269 二、順流離子交換271 三、固定式氣水頂壓和無頂壓逆流 再生床275 四、混合床、雙流混床282 第三節(jié)離子交換脫鹽系統(tǒng)288 一、脫鹽系統(tǒng)的再生工藝288 二、各種離子交換器工作周期曲線291 三、十個主要的除鹽系統(tǒng)295 第十章水的蒸餾法脫鹽299 第一節(jié)海水淡化技術(shù)299 一、海水淡化發(fā)展的概況299 二、海水與苦咸水淡化方法及應(yīng)用299 第二節(jié)多級閃蒸淡化302 一、多級閃蒸原理302 二、多級閃蒸器306 三、多級閃蒸海水淡化裝置實例307 第三節(jié)多效蒸發(fā)淡化308 一、多效蒸發(fā)淡化原理308 二、多效蒸發(fā)的分類309 三、脫鹽常用的幾種蒸發(fā)器312 四、多效蒸發(fā)的綜合經(jīng)濟指標314 第四節(jié)用于發(fā)電廠、熱電廠或熱電聯(lián)合 造水工程的苦咸水單效、二效和 六效蒸發(fā)器315 一、單效蒸發(fā)器和二效蒸發(fā)器315 二、不同熱力制水方式的熱經(jīng)濟指標321 三、六效蒸發(fā)器323 第十一章微污染水源的飲用水處理327 第一節(jié)水源的污染及其危害327 一、微污染水源的水質(zhì)特點及危害327 二、污染物的種類和各種參數(shù)328 第二節(jié)生活飲用水的水質(zhì)標準330 一、飲用水與人體健康330 二、常規(guī)水質(zhì)分析333 第三節(jié)有機物的去除333 一、水中有機物的特性333 二、各種處理工藝去除有機物的效果333 三、不同處理單元對不同分子量 有機物的去除334 四、根據(jù)原水codmn選擇進水工藝335 第四節(jié)微污染水源的常規(guī)凈化技術(shù)和 深度處理技術(shù)335 一、微污染水源常規(guī)凈化技術(shù)的進展和 局限性335 二、微污染水源飲用水的深度處理技術(shù)336 第五節(jié)水的預(yù)處理技術(shù)和強化混凝339 一、水的預(yù)處理技術(shù)339 二、強化混凝340 第六節(jié)生物預(yù)處理341 一、采用生物預(yù)處理的必要性341 二、生物膜法的性能及特點341 三、彈性立體填料生物接觸氧化池342 四、曝氣生物濾池344 五、臭氧生物活性炭技術(shù)346 第七節(jié)提高混凝沉淀、過濾效果的 方法和消毒技術(shù)347 一、提高混凝沉淀、過濾效果的方法347 二、消毒技術(shù)349 第八節(jié)微污染水源飲用水處理的工藝 選擇和組合工藝對富營養(yǎng)化水 源的凈化349 一、工藝選擇349 二、組合工藝的水質(zhì)凈化350 三、富營養(yǎng)化水源飲用水凈化工藝的 選擇351 第九節(jié)工程實例和系統(tǒng)配置352 一、生產(chǎn)礦泉水10t/h和生產(chǎn)純凈水 10t/h的優(yōu)質(zhì)飲用水工程352 二、4t/h（96t/d）純凈水工程354 三、10t/h（240t/d）深度預(yù)處理、納濾 優(yōu)質(zhì)飲用水工程354 四、小容量用于飲用的純凈水反滲透 系統(tǒng)的配置357 第十二章水的循環(huán)再利用358 第一節(jié)循環(huán)冷卻水的濃縮與污垢控制358 一、循環(huán)水的濃縮倍率358 二、循環(huán)水的水質(zhì)計算359 三、判斷水質(zhì)結(jié)垢或腐蝕的指標360 四、污垢的控制361 第二節(jié)動力廠和電廠循環(huán)冷卻水處理及 節(jié)水技術(shù)361 一、概述361 二、循環(huán)冷卻水補充水處理技術(shù)362 三、循環(huán)冷卻水排污水回收處理技術(shù)362 四、城市污水再生水的利用技術(shù)363 五、工程實例363 第三節(jié)動力廠和電廠汽水循環(huán)系統(tǒng)中 凝結(jié)水的除鹽368 一、概述368 二、凝結(jié)水除鹽工藝368 三、工程實例簡介369 第四節(jié)水循環(huán)再利用的游泳池水處理370 一、游泳池水處理的總則370 二、標準游泳池和跳水池的水處理 系統(tǒng)371 第五節(jié)利用循環(huán)水系統(tǒng)對污水去除氨氮 （零費用脫氮技術(shù)）372 第十三章水處理加藥系統(tǒng)及自動化374 第一節(jié)計量泵加藥系統(tǒng)374 一、往復(fù)式藥液計量泵374 二、加藥計量泵376 第二節(jié)水處理加藥系統(tǒng)及其自動化376 一、控制原則376 二、加藥泵及其配置377 三、水質(zhì)控制器377 四、計量泵出口管系的安全及其流量 控制執(zhí)行機構(gòu)377 五、比例控制和pid混合控制378 第三節(jié)真空加氯設(shè)備379 一、真空加氯機原理379 二、加氯系統(tǒng)控制應(yīng)用381 三、加氯系統(tǒng)382 第十四章環(huán)保型水處理系統(tǒng)的選擇385 第一節(jié)采用石灰軟化反滲透脫鹽系統(tǒng) 用于飲用水和工業(yè)用水脫鹽385 一、環(huán)保型水處理385 二、以城市污水為水源，采用石灰預(yù)處 理的反滲透脫鹽系統(tǒng)用于處理生活 飲用水386 三、以工業(yè)廢水為水源經(jīng)石灰預(yù)處理、 砂濾和活性炭過濾后進入反滲透 脫鹽，成品水用于工業(yè)用水388 第二節(jié)反滲透脫鹽及其預(yù)處理設(shè)備的 選擇389 一、反滲透膜元件正常運行的條件389 二、超濾和預(yù)處理389 三、對微污染水源的前置預(yù)處理390 四、用石灰、混凝處理生活污水和工業(yè) 廢水時水處理廠的出水水質(zhì)控制和 運行390 五、冷卻水再循環(huán)系統(tǒng)的濃縮倍率和 反滲透以回用水為水源時濃縮倍率 高的安全措施390 第三節(jié)環(huán)保型cao·na2co3→uf→ro→ edi水處理脫鹽系統(tǒng)392 一、水回收率和濃縮倍率392 二、技術(shù)經(jīng)濟評估393 第四節(jié)反滲透后、離子交換深度脫鹽系 統(tǒng)的選擇395 一、中壓鍋爐補給水：200t/h反滲透加 混床與反滲透加一級除鹽的比較395 二、高壓鍋爐補給水：480t/h水處理工 程反滲透后接混床和接二級除鹽系 統(tǒng)的比較396 三、反滲透后接混床與二級離子交換 除鹽比較398 第五節(jié)電除鹽與混床比較398 第六節(jié)以石灰軟化水作鍋爐補給水時爐 內(nèi)汽水分離系統(tǒng)的選擇399 一、動力鍋爐水處理399 二、鍋爐飽和蒸汽的含鹽量399 三、蒸餾法制取純凈水401 主要參考文獻402

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