1. 标准常识

   • 饮用水水质标准（GB5749-2021）

     1.常规项42项，非常规项64项
     2.微生物指标、毒理指标、感官特征和一般化学指标、放射性指标
     3.溶解总固体:10000mg/L；总硬度：450mg/L；耗氧量(按COD Mn计)：3mg/L
     4.饮用水消毒剂的常规指标和要求(mg/L)：

     消毒剂名称	游离氯 (30min)	总氯(120min)
     出厂水余量	≥0.3	≥0.5
     管网末梢余量	≥0.05	≥0.05
     最大允许浓度	4.0	3.0

   • 地表水环境质量标准（GB3838-2002）

     1.集中饮用水源：III类及以上
     2.常用项目标准值(mg/L)：

     项目	I类	II类	III类	IV类	V类
     COD Mn	2	4	6	10	15
     COD Cr	15	15	20	30	40
     BOD5	3	3	4	6	10
     氨氮	0.15	0.5	1.0	1.5	2.0
     总P	0.02	0.1	0.2	0.3	0.4
     总N	0.2	0.5	1.0	1.5	2.0

   • 城市污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）

     常用标准值(mg/L)：

     项目	一级A	一级B	二级	三级
     COD	50	60	100	120
     BOD5	10	20	30	60
     氨氮	5(8)	8(15)	25(30)	-

     括号外为水温>12℃，括号内为<12℃

2. 水中杂质分类

   杂质	溶解物	胶体	悬浮物
   颗粒尺寸	0.1-1nm	10-100nm	1-10μm	100μm-1mm
   水的外观	透明	浑浊	浑浊
   分辨工具	电子显微镜	超显微镜	显微镜	肉眼

3. 污水分类：生活污水、工业废水、初期雨水、城镇污水

4. 城镇污水排放体制

   合流制：生活污水+工业废水+雨水
   半合流制：生活污水+工业废水+初期雨水
   分流制：生活污水+工业废水

1. 定义：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

2. 胶体的基础知识

   • 稳定性：动力学稳定性、聚集稳定性
   • 结构形式：胶核→反离子吸附层→反离子扩散层
   • 几个概念：总电位、动电位、双电层结构、电中性
   • DLVO理论：对憎水胶体而言，当两个胶粒接近到扩散层重叠时，便产生静电斥力，突破排斥能峰，胶体即脱稳
   • 带负电：细菌、黏土

3. 混凝机理

   • 电性中和：

     压缩双电层：增加反离子浓度、强度，压缩扩散层厚度，动电位减至0，无排斥能峰
     吸附-电性中和：分子量高的置换分子量低的

   • 吸附架桥：形成“胶粒-高分子-胶粒”絮凝体，过多会产生“胶体保护”

   • 网捕卷扫：机械作用

4. 混凝控制指标

   • 混合阶段：

     快速：10~30s，不超过2min
     剧烈：G=700~1000s-1

   • 絮凝阶段：同向絮凝为主（水力搅拌）

     平均G：20~70s-1
     平均GT：10^4~105

5. 混凝剂

   • 无机混凝剂：硫酸铝、聚合铝、三氯化铁、硫酸亚铁、聚合铁
   • 有机高分子混凝剂：聚丙烯酰胺PAM、聚氧化乙烯PEO

6. 助凝剂：当单独使用混凝剂效果不佳时，投加辅助药物提高效果

   • 骨胶、聚丙烯酰胺、活化硅酸、海藻酸钠

7. 影响因素：温度、pH值与碱度、悬浮物浓度

8. 混凝剂投加

   • 投加方法：泵前投加、高位溶液池重力投加、水射器投加、泵投加
   • 最佳投加量：达到水质目标的最小投加量
   • 确定投加量方法：数学模型法、现场模拟试验法、特性参数法（流动电流系、透光率脉动）

9. 混合设备：水泵混合、管式混合、机械搅拌混合、水力混合器

10. 絮凝设备：隔板絮凝池、折板絮凝池、机械搅拌絮凝池、网格栅条絮凝池

1. 定义：水中悬浮颗粒经过具有孔隙的介质被截留分离出来的过程
2. 原理
   • 颗粒迁移：拦截、扩散、惯性、沉淀、水动力
   • 颗粒粘附：静电斥力、范德华力、化学吸附力
3. 杂质在滤层中的分布
   • 滤层含污能力：单位体积滤料中的平均含污量
   • 分类：非均匀滤料、双层滤料、三层滤料、均质滤料
   • 上层颗粒密度小，但颗粒粒径大；下层反之
4. 直接过滤：不经过澄清或沉淀处理直接进入滤池
   • 接触过滤：投加混凝剂后不经过絮凝池
   • 微絮凝过滤：设简单絮凝池
5. 水力学
   • 等速过滤：单格滤池进水量不变←虹吸滤池、无阀滤池
   • 变速过滤：水头损失不变，即水位高差不变
   • 负水头：任一深度的水深应等于最大水头损失，但当杂质过多，空隙率变小，滤速增大
6. 滤料
   • 滤料粒径级配：滤料中各种粒径孔径所占的重量比例
   • 有效粒径d10：通过质量10%的筛孔孔径
   • 不均匀系数K80：越小意味着越均匀
   • 滤料筛选：通过筛孔砂量为y，筛孔孔径为x，通过d10和d80筛分

$$K80=\frac{d80}{d10}$$

7. 滤料层

   单层细砂滤料厚度700~800mm
   均匀级配粗砂滤料厚度1200~1500mm

8. 承托层作用：支承滤料并防止滤料从配水系统流失，均匀布水

9. 反冲洗

   • 高速水流反冲洗

     滤池膨胀率：膨胀后增加的厚度与膨胀前厚度的比值
     最小流态化冲洗速度：滤料层刚刚处于流态化的临界速度
     反冲洗强度：单位面积上的冲洗水量
     冲洗时间：一般7~8min左右

   • 气水反冲洗

     原理：高速气流扰动摩擦，低速水流排泥

   • 配水配气系统：安装在滤池底部滤料层，承托层之下的布水布气系统

     大阻力配水系统：增大孔口阻力系数S1，削弱承托层、滤料层分布不均匀S2和系统不均匀的影响，使Qa=Qc；常用于普通快滤池，穿孔管；开孔比0.2%-0.25%
     小阻力配水系统：适当减少干管支管流速，使水头减小，Qa=Qc；孔板、栅条、长柄滤头；开孔比1.25%~2.5%

   • 供水供气：

     高位水箱、水塔冲洗：容积按1.5倍计算
     水泵冲洗、供气

$$Q_c=\sqrt{\frac{S_1+S_2‘}{S_1+S_2‘‘}{Q}_a^2+\frac{1}{S_1+S_2‘‘}\frac{v_g^2+v_z^2}{2g}}$$

10. 滤池分类
    • 阀门个数：四阀滤池、双阀滤池、无阀滤池、虹吸滤池
    • 反冲洗方法：单水反冲洗、气水反冲洗滤池
    • 滤料种类：普通快滤池、V型滤池、虹吸滤池、重力式无阀滤池
11. 滤池特点
    • 普通快滤池：双层滤料、等水头过滤、单水反冲洗
    • V型滤池：等水头过滤、气水反冲洗、表面扫洗、均质滤料
    • 重力式无阀滤池：无阀虹吸、小阻力配水系统、等速过滤

1. 目的：消除水中致病微生物，如病菌、病毒及原生动物胞囊（非消灭所有）

2. 氯消毒：凡是能在水中产生HClO消毒的氯均称为氯消毒

   • 自由氯：Cl-、ClO-、HClO

   • 化合氯：氯胺

     消毒效果：二氯胺>一氯铵>三氯胺
     氯胺消毒作用缓慢，但持续时间长

   • 加氯量=需氯量+余氯量

     需氯量：灭活水中致病微生物、氧化有机物和还原性物质
     余氯量：抑制水中残余病原微生物再度繁殖
     含有氨氮时：折点加氯——无余氯区→化合性余氯区→化合性余氯分解区→折点后余氯区；一氯铵与次氯酸氧化还原反应，产生折点

   • 自由余氯法：即折点氯化法，过去用的多，易产生三卤甲烷、卤乙酸等消毒副产物

   • 氯氨消毒：

     先加氯，再加氨：余氯持久
     先加氨，再加氯：避免产生氨酚恶臭

   • 投加点：

     滤前氯化/预氯化：防止滋生青苔、延长氯胺消毒的接触时间
     混凝剂加氯：氧化，提高混凝效果

   • 泄漏及处置：碱液

3. 二氧化氯消毒

   • 制取方法：亚氯酸钠+酸/Cl₂
   • 优点：
     1. 不会产生三卤甲烷；
     2. 消毒效果好、持续时间长；
     3. 不会产生氯酚、还能去色度
   • 缺点：产生ClO-有毒，价格高

4. 臭氧消毒

   • 优点：
     1. 消毒能力强：臭氧>二氧化氯>氯>氯胺
     2. 不会产生三卤甲烷和卤乙酸
     3. 消毒后水口感好
   • 缺点：
     1. 臭氧易分解；系统设备复杂，电耗高
     2. 产生溴酸盐、产生醛类

1. 目的：去除常规处理中难以处理的氨氮及有机污染物
2. 方法：化学氧化法、生物处理法、活性炭吸附及膜分离法
3. 活性炭吸附：
   • 特点：具有孔隙结构和强大的比表面积，非极性
   • 吸附原理：物理吸附(单分子层、多分子层)、化学吸附、离子交换吸附
   • 吸附容量：在恒定温度下，单位质量活性炭，在达到吸附平衡时所能吸附的物质量
   • 吸附等温式：吸附容量qe与平衡浓度Ce的关系

$$q_e=\frac{V(C_0-C_e)}{m}(mg/g)$$

$$伏罗因德利希：q_e=K{C}_e^{\frac{1}{n}}$$

$$朗格缪尔：q_e=\frac{b{q}^0{C}_e}{1+b{C}_e}$$

4. GAC在水处理中的应用
   • 接触时间：活性炭床容积除以流量
   • 泄漏时间：流量一定时，开始进水到出水至不符合水质要求的时间
   • 泄漏：出水浓度达到最大允许值Ce
   • 耗竭：出水浓度等于95%进水浓度时的点Cd
   • 泄漏曲线：越陡越好，表示活性炭床比较均匀，下层发挥作用
5. 再生：恢复活性炭的吸附性能

1. 定义：在某种推动力下，利用特定膜的透过性能，达到分离水中离子和分子的目的

   种类	推动力	透过物	截留物	膜孔径
   电渗析	电位差	电解质	非电解质	-
   反渗透	压力差	水	悬+溶+大分子	<1nm
   纳滤	压力差	水	悬+溶+大分子	1-10nm
   超滤	压力差	水、盐	悬+胶	10-100nm
   微滤	压力差	水、溶解性	悬浮物	>100nm

   • 低压膜：UF、MF→砂滤
   • 高压膜：NF、RO→臭氧活性炭

2. 截留分子量：用一种已知分子量的物质来测定膜的孔径，当90%的物质被截留，则该物质的分子量为截留分子量

3. 海水的质量浓度：3.4%；苦咸水的质量浓度小

4. 纳滤膜与反渗透具有类似性质，又称为：低压反渗透膜；疏松型反渗透膜