工業(yè)水處理技術與應用課件

水處理技術及應用主講：第一篇工業(yè)水處理原理一、工業(yè)水分類按用途分1鍋爐用水2冷卻用水3工藝用水工業(yè)水處理包括的內(nèi)容多，本篇就原水處理技術、鍋爐水處理技術、冷卻水處理技術的作用、原理和方法做討論和介紹

原水即天然水，包括江河、湖泊、水庫等的地表水和來自地下的地下水天然水中一般含有一定量的雜質，如泥沙、粘土、懸浮物、有機物、微生物和機械雜質等，這些物質的存在嚴重影響水精制的處理效果和水質，因此必須出去或降低，為后續(xù)的水精制和處理創(chuàng)造良好的水質條件。第一章原水處理水處理技術

1、濁度有水中的懸浮物和膠體物質構成。

2、顆粒物粒徑的大小是影響沉降速度的主要原因一、降濁因此需要采用混凝、沉降、過濾等技術來加快沉降速度，縮短沉降時間和提高去除率。絮凝劑的加入破壞膠體的穩(wěn)定性，使較小的膠體微粒凝聚成粒徑較大的顆粒而容易沉降。二、原理1.水溶膠和雙電層機理-電位離子電位離子層+反粒子反離子層反粒子吸附層—能同膠核一起運動膠粒膠團滑動面熱力學點位-由溶液中電位離子濃度決定的，只要其濃度不變，熱力學電位保持常數(shù)電動電位-代表溶膠體系的電學性質電解質對雙電層的作用機理

★反粒子擴散層厚度于水中離子強度有關，離子強度越大，厚度越小，而高價離子對擴散層厚度影響更大。當擴散層厚度減小時，電動電位也隨之降低。當電動電位降到0時，膠粒吸附層中正負電荷相等，膠粒變?yōu)殡娭行?，達到等電狀態(tài)，消除水溶膠體系的穩(wěn)定性。很容易發(fā)生凝聚★當水中的電解質濃度增大，離子價數(shù)增高后，反粒子擴散層隨之減小，原因有：1同號離子之間作用增強，使擴散層厚度變薄，電動電位降低。2能把一部分反離子壓縮到膠團的反粒子吸附層中，使電動電位降低，從而減少擴散層厚度。3高價離子還可以進入膠團的擴散層和吸附層，置換出低價離子，使雙電層中離子數(shù)目減少，而壓縮擴散層，減低電動電位。4膠粒對高價離子有強烈的吸附作用，把高價離子吸引到吸附層中，置換出少量非等物質量的低價離子，使擴散層劇烈縮小，電動電位顯著降低吸附架橋作用機理

高分子電解質破壞膠體穩(wěn)定性同時形成絮凝體不斷形成高分子鏈狀物4.沉淀物卷掃作用機理水溶膠體系中加入鋁鹽或鐵鹽等藥劑的濃度較高時，鋁鹽和鐵鹽在水中形成高聚合度的氫氧化物，可以吸附卷帶水中的膠粒而沉淀。原水→預沉降→混凝沉降→過濾→消毒工藝流程混凝劑:能加快原水凈化速度和提高原水凈化效果的化學劑一類是鋁鹽，如硫酸鋁、聚合鋁一類是鐵鹽，三氯化鐵、硫酸亞鐵助凝劑：促進混凝過程，提高凝聚效果，減少藥劑使用量常用如氯氣、生石灰、聚丙烯酰胺等1.混凝劑和助凝劑的選擇三、工藝2.混凝劑的投加與調制干投法：粉末直接投入水中濕投法：3.混合混合的目的主要是使原水中的懸浮顆粒物和膠體與藥劑的水解物迅速發(fā)生凝聚作用，混合過程直接影響反應、沉淀效果。主要混合方式有1，水泵混合2，管道混合3，隔板混合4，機械攪拌混合反應速度一般在0.1m/s----0.75m/s之間反應時間一般在10----30min之間反應主要在反應池內(nèi)進行反應池分為1，平流式反應池2，豎流式反應池3，渦流式反應池4，機械式反應池4.反應

依靠重力將大顆粒的泥沙或經(jīng)混合反應后的絮狀物從水中分離出來，亦稱重力分離法。分為自然沉淀和混凝沉淀，在沉淀池中進行沉淀池又分為：1平流式沉淀池2輻射式沉淀池3斜板和斜管式沉淀池5.沉淀6.澄清7.過濾1水溫水溫低混凝劑溶解慢，水解慢，水的粘度大，布朗運動弱，不易凝聚，絮凝體成長受阻8.影響混凝效果的主要因素2水的PH鋁鹽在PH5.5—8.5之間混凝效果最好，鐵鹽在PH﹥8.5且有足夠的溶解氧條件下混凝效果好，因為溶解氧能使二價鐵氧化成三價鐵，高ph有利于三價鐵迅速以氫氧化鐵的形式沉淀。3濁度對濁度高的水混凝劑的主要作用是起到吸附架橋作用，使懸浮物沉淀第二章鍋爐水處理本章將重點討論鍋爐水處理中的軟化、脫鹽、除氧、鍋爐內(nèi)處理、凝結水回收和節(jié)水有關問題

采取有效措施，保證鍋爐水、汽品質，防止鍋爐結垢、腐蝕，消除水汽共沸現(xiàn)象，使鍋爐在安全、正常、經(jīng)濟條件下平穩(wěn)運行。第一節(jié)目的及意義導熱系數(shù)降低，增加燃料消耗，增加排煙熱量損耗，排煙溫度升高，爐壁過熱使金屬材料強度降低爐管傳熱面有水垢，縮短鍋爐運轉周期，增加鍋爐清洗和操作費用一、水垢的危害

鍋爐給水溶解氧濃度過高，PH過低，陰離子濃度和有機物含量超標都會加快鍋爐的腐蝕速度，從而使爐管變薄，縮短鍋爐的使用壽命。二、腐蝕危害雜志隨水蒸氣的蒸發(fā)而濃縮，使爐中含鹽量增高，表面張力增大，爐水沸騰時產(chǎn)生大量的泡沫。泡沫的夾帶作用使蒸汽含鹽，導致蒸汽品質下降，給后期生產(chǎn)帶來隱患。三、降低蒸汽品質壓力低壓鍋爐2.45MP中壓鍋爐3.82---5.78MP高壓鍋爐5.88---12.64MP超高壓鍋爐12.74---15.58MP亞臨界壓力鍋爐15.68---18.62MP超臨界壓力鍋爐22.45MP第二節(jié)水質特點和要求1懸浮物給水中懸浮物應小于20mg/L，工藝中有離子交換器的懸浮物應小于5mg/L2總硬度對爐內(nèi)家要處理的給水總硬度不超過3.5mmol/L3PH值酸性環(huán)境中金屬容易腐蝕，因此PH應適當高些4溶解氧產(chǎn)生腐蝕的原因有水中的氫離子和溶解氧，因此適當提高PH降低溶解氧有助于降低腐蝕，壓力越高的鍋爐對水中溶解氧要求越苛刻水的軟化是指將水中的硬度（主要是鈣鎂離子）去除或降低到一定程度的過程。此過程僅降低硬度，不降低總鹽度。目前所用方法有化學軟化法，離子交換軟化法和熱力軟化法。第三節(jié)軟化水技術化學軟化法就是加入藥劑使水中的鈣鎂離子轉變成難溶性化合物從水中沉淀析出一化學軟化法1.石灰軟化法與碳酸物質反應生成難溶性的碳酸鈣，或其它難容的堿性物質如氫氧化鎂，使其沉淀析出，達到軟化目的。主要反應如下：Ca(OH)2+CO2

?CaCO3↓+H2OCa(OH)2+Ca(HCO3)2?2CaCO3↓+2H2OCa(OH)2+Mg(HCO3)2?CaCO3↓+MgCO3+2H2OCa(OH)2+MgCO3?CaCO3↓+Mg(OH)2↓2石灰-純堿軟化法

3苛性鈉、純堿-苛性鈉軟化法

將水中的硬度成分鈣鎂離子與樹脂中的陽離子交換。從而使水中鈣鎂離子降低，得到軟化。

-----------------------------------------------------------------離子交換樹脂的性質（1）酸堿性（2）可交換性（3）選擇性（4）可逆性二離子交換軟化法將水中的雜質離子全部去除或降低的過程稱為脫鹽，得到的水稱為脫鹽水。目前所用方法有離子交換樹脂法、電滲析法、反滲透法和蒸發(fā)冷凝法。第四節(jié)脫鹽技術酸性陽離子交換堿性陰離子交換一離子交換利用溶質在直流電場作用下，陰陽離子定向遷移，即陽離子向陰極遷移，陰離子向陽極遷移。再利用離子交換膜的空隙和膜上的活性集團作用，使離子交換膜具有選擇性，即陽離子交換膜只允許陽離子通過，陰離子交換膜只允許陰離子通過，從而達到脫鹽的目的二電滲析原理滲透是指當兩種含有不同濃度鹽的水溶液，用半滲透性的薄膜分開時，含鹽濃度低的一側水會透過膜滲透到含鹽濃度高的一側，直到膜兩邊的鹽濃度相等，而所含鹽分并不滲透的現(xiàn)象。反滲透如果在含鹽濃度高的一側施加一個壓力，結果正好使?jié)B透現(xiàn)象停止，這個壓力就叫滲透壓。如果施加的壓力高于滲透壓，使水向相反的方向滲透，使含鹽濃度高的一側水減少，鹽濃度增大，另一側水增多，鹽濃度逐漸減小，從而達到出去鹽分的目的。三反滲透12345進水出水一級排水二級排水返回至一級入口1，高壓泵2一級反滲透裝置3中間儲水箱4高壓泵5二級反滲透裝置鍋爐中的溶解氧是導致鍋爐腐蝕的主要原因方法主要有：1、熱力除氧2、化學除氧☆第五節(jié)除氧技術化學除氧原理溶于水中的氧氣具有強氧化性，在一定條件下很容易與具有還原性的物質發(fā)生化學反應，生成氧化物，自身被還原，從而達到除去氧的目的。如氧氣與聯(lián)氨反應：O2+N2H4==N2+H2O氧氣與亞硫酸鈉反應：2Na2SO3+O2==2Na2SO4性能好的化學除氧劑具備：1能迅速與水中的溶解氧起反應；2反應產(chǎn)物和自身對水汽無不良影響；3具有一定的使金屬表面鈍化作用；4對生產(chǎn)操作人員的健康影響小或無影響；5操作簡單，方便管理；聯(lián)氨是無色發(fā)煙的吸濕性液體，類似于氨的刺鼻氣味，有強還原作用和腐蝕性。給水中的聯(lián)氨濃度一般控制在20-50ug/L聯(lián)氨一般使用水溫在150℃，PH值在9-11之間，并且有適當過量。一聯(lián)氨無色單斜晶體，具有強還原性，易溶于水，水溶液呈堿性。在低溫、PH值4以下或9以上，反應緩慢；在50℃以上則與PH值無關，反應劇烈;在微量銅離子和鈷離子作用下，反應加快。一般保持水中亞硫酸濃度在10--40mg/L二亞硫酸鈉白色棱晶，強還原性。在PH值9—11之間除氧效果最好，加入量通常為理論的2-3倍，一般控制水中過剩濃度為15—40ug/L三二甲基銅肟A節(jié)約水資源。B減少污水排放。C確保生產(chǎn)裝置高效、長周期運行。D延長設備的使用壽命。第三章冷卻水處理第一節(jié)目的和意義一、冷卻1蒸發(fā)散熱2接觸散熱3輻射散熱4冷卻塔散熱第二節(jié)處理原理二、腐蝕與防腐腐蝕分為，化學腐蝕，電化學腐蝕，生物化學腐蝕，循環(huán)水系統(tǒng)主要發(fā)生后兩個腐蝕。原理：微電池原理陽極過程：Fe→Fe2++2e-陰極過程：1/2O2+H2O+2e-→2OH-Fe2++2OH-→Fe(OH)2↓氫氧化鐵的生成即使腐蝕的開始，所以只要阻斷陽極過程或是陰極過程就能降低腐蝕影響腐蝕的因素1PH值6—8時對碳鋼的腐蝕最小2硬度和堿度硬度堿度高腐蝕小3氯離子和硫酸根離子起濃度增加腐蝕加快4帶有磁性和電荷的懸浮物懸浮物多將導致垢下腐蝕5溶解氧濃度高碳鋼腐蝕性大6微生物影響電極電位和濃差電池的變化，促進腐蝕。而且形成的生物粘泥造成垢下腐蝕7水流速度和溫度水流沖刷金屬表面形成的保護膜，加速腐蝕。防腐物理方法（涂料）化學方法（投加緩蝕劑，形成保護膜）電化學方法（外加保護電流，陽極過程抑制）緩蝕劑按成膜性質分為：1鈍化膜緩蝕劑

2沉積膜緩蝕劑3吸附膜緩蝕劑結垢與阻垢難容鹽溶解度是負的溫度系數(shù)，即隨溫度升高溶解度降低，很容易在水冷器傳熱面上沉淀、結晶和附著。一般水中碳酸鹽、硅酸鹽、硫酸鹽形成的垢很牢固，磷酸鹽和鋅鹽形成的垢較疏松阻垢分散劑螯合增溶作用阻垢分散劑能與鈣鎂離子形成穩(wěn)定的螯合物，降低自由鈣鎂離子濃度，形成難容鹽的趨勢減少，起到阻垢作用。阻垢分散劑使用濃度越高，防垢效果越好。晶格畸變作用1阻垢分散劑與晶體生長面發(fā)生作用，組織難容鹽微晶在活性生長點上的生長2或是鑲嵌在晶格中增加晶體張力使其不穩(wěn)定而抑制生長分散作用帶電荷的高分子聚合物容易與懸浮顆粒物發(fā)生靜電作用而吸附于顆粒表面，形成雙電層，增加顆粒之間的靜電斥力，避免顆粒之間碰撞聚集而形成沉淀物，從而起到防垢作用。容限效應（低劑量效應，閥值效應）很低濃度的阻垢分散劑可以阻止很高濃度的難容鹽形成晶體而析出，當其濃度增加到一定程度后，阻垢效果不隨阻垢分散劑增加而增加。殺菌劑作用機理1抑制細胞壁的合成2改變細胞膜性質3破壞呼吸作用4與細胞組成物的作用5破壞合成代謝6破壞酶系統(tǒng)特點:1使用劑量低2效果非常明顯類型：磷（膦）酸鹽鋅鹽鉬酸鹽唑類第三節(jié)水處理劑與配方一、緩蝕劑1磷（膦）酸鹽包括正磷酸鹽、聚磷酸鹽和有機膦酸鹽，緩蝕效果好，使用劑量低，毒性低，價格低廉。但對環(huán)境有富營養(yǎng)化污染，使用不當會造成水中微生物的生長和繁殖問題。磷酸鹽是一種抑制陽極為主的緩蝕劑，一般使用濃度為2—20mg/L。有機膦酸鹽種類多,包括羥基亞乙基二磷酸（HEDP）、胺基三亞甲基膦酸（ATMP）、乙二胺四亞甲基膦酸（EDTMP）、羥基膦基乙酸（HPAA）。形成以沉積膜為主的混合膜，在成膜過程中需要一定濃度的二價金屬離子參與，常常與阻垢分散劑配合使用，使用濃度為2-6mg/L。切記，不能與氧化型殺生劑共用，會被分解。2鋅鹽一種無機緩蝕劑，陰極型緩蝕劑，在金屬表面形成沉積保護膜。與阻垢分散劑同時使用效果好。常用于水質硬度低的系統(tǒng)，使用濃度為1-5mg/L對環(huán)境有污染，一般不用。3鉬酸鹽弱陽極型緩蝕劑，與水中溶解氧共同作用，在金屬表面形成鈍化膜。適合低硬度水質處理，效果與所用濃度有關，但水處理成本太高。4唑類常用的唑類緩蝕劑包括苯并三氮唑（BTA）、甲基苯并三氮唑（TTA）、巰基苯并噻唑（MBT）。效果好，吸附在金屬銅的氧化膜上形成吸附膜而表現(xiàn)出緩蝕作用。使用濃度為0.3-2mg/L影響緩蝕劑作用的因素有PH、硬度、鹽類、濁度、水溫、流速等。1PH:多數(shù)緩蝕劑適用于6.5-9.5范圍，低高效果差。2硬度：硬度是影響沉積膜緩蝕劑的主要因素。3鹽類：氯離子，硫酸根離子濃度增高，效果降低。4濁度：濁度升高，效果降低。