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1、.,工业水处理基本知识,新入职员工培训2014年3月,.,第一节概述,一、水的分布水，是地球上分布最广的自然资源。地球上水的总量约有1.386109km3。海水占整个储水量的96.5%，淡水量的全部总和只不过占总储水量的2.53%。水资源是指人类生存、发展可用的水，主要是指逐年可以得到更新的那部分淡水，淡水储量并不等于水资源量，实际上能供人类生活和工农业生产使用的淡水资源还不到淡水储量的万分之一。,.,地球上水储量的分布情况表,.,二、我国的水资源情况我国年平均降雨量为648.2mm（19561976年平均值），淡水资源总量为2.81421012m3/a，其中河川年径流量为2.71151012
2、m3/a。年径流量约占全球的5.8%，居世界第六位，仅次于巴西、俄罗斯、美国、印度尼西亚和加拿大。以1995年我国人口12.11亿计，人均淡水资源占有量为2323m/a，在统计的153个国家中排名第121位。人均水资源占有量仅约为世界平均值的四分之一。我国长江流域及其以南地区的径流量约占全国的81%，而北方广大地区不足20%。南方人均年径流量约为4000多立方米，为北方的4.4倍。我国是贫水国家，已被联合国列为世界上十三个贫水国家之一。节约用水，杜绝浪费，加强管理，提高效益。,.,三、水的特性分子式为H2O，相对分子质量18.015，在水分子中，氢占11.19%，氧占88.81%，常温下是无色
3、、无味的透明液体，纯水几乎不导电。有固态、液态、气态的三种形态，常温下以液态存在，在工业生产中，常利用水的三态变化的特性，来进行能量的变换。在4时体积最小而密度最大（为1g/cm3），在超过或低于此温度时，密度减小，而体积却膨胀，这与通常物质的热胀冷缩的变化规律不一样。有着比所有的液体和固体物质都大的比热容，温度每变化1时，1g水所吸收或放出的热量，比其他物质都要大。溶解能力很强的溶剂，多数物质在水中有很大的溶解度。在常温下有着较大的表面张力。水是一切有机化合物和生命物质的氢的来源。,.,水滴表面张力示意,.,四、自然界中水的循环,.,五、地表水和地下水,1.地表水是指雨雪、江河、湖泊以及海洋
4、的水。雨雪在降落的过程中溶有一定的杂质，还可能混有工业和城市的废气、烟尘，总的来说杂质少且含盐量低，均量40mg/L左右。江河水经过地面径流汇集而成，接触了岩石及其风化产物、土壤等，溶入了一些盐类，我国江河水平均含盐量166mg/L，并由于冲刷作用，夹带了大量的泥沙、黏土等悬浮物质，浑浊度很高。湖水由于湖面宽广、流动缓慢，故蒸发量较大。淡水湖、咸水湖或盐湖。由于光照面积大，有利于微生物的生长和繁殖，水中微生物的量较大。海洋水的蒸发量每年有40104km，从江河每年带入的溶解盐类有3.85109t，经过长年累月，海水中的含盐量高达35000mg/L左右。,.,2.地下水是雨水经过土壤及地层的渗透
5、流动而形成的水，在其漫长的流程和广泛的接触中，溶入了较多的盐类。但是，另一方面，地下水由于地层的层层过滤，悬浮物很少，水质清澈而透明，浑浊度较低。3.总之，不管地表水或是地下水，都不是纯净的，因此，必须经过处理才能使用。,.,六、天然水中含有哪些杂质？,水中杂质种类极多。按其性质可分为无机物、有机物和微生物。按分散体系分类，即按杂质粒子的大小及同水之间的相互关系来分类，可分为（1）小于1nm的高分散系，包括各种无机、有机的低分子物及其离子；（2）大小有1200nm的胶态分散系，其中有的高分子物以溶液存在，溶胶微粒以溶胶存在；（3）大于0.2m的粗分散系，其中有悬浊液和乳浊液。天然水在大自然的循
6、环过程中，无时不与外界接触，在与地面、地层接触时，溶解了土壤和岩石，卷带了各种悬浮物质；水溶解了来自空气的和有机物分解出来的气体；水还经常受到工业废物、排出物、油状物及工艺加工的物料所污染，使水中杂质的成分变得非常复杂。这些杂质与水接触物质的过程有关，其数量又与水的接触时间和条件有关。这些杂质对工业生产的影响很大，不仅影响生产装置的换热设备，产生腐蚀和结构，乃至被迫停产，而且还影响产品的质量。因此，要根据各种生产装置对水质的要求，对天然水中的各种杂质采用相应的方法进行必要的处理。,.,七、多联产项目水系统各装置区,1.取水装置区和深井泵向多联产生产区域提供供生产用的源水。2.原水处理和生产水消
7、防水泵房装置区对源水进行预处理并向各个装置区输送一次水。3.化学水装置区主要向锅炉装置区提供除盐水。4.循环水装置区向各个装置区需要热交换的设备提供冷却用水。5.污水处理装置区对生产区域内的工业废水和生活污水进行处理，合格后回用至循环水装置。6.浓盐水处理和蒸发结晶装置区对化学水装置和循环水装置的污水进行处理，合格后回用至循环水装置，剩余超浓盐水进行蒸发结晶后处理。,.,第二节水的净化,一、取水构筑物取用水源水，给水工程的起端，关系到整个工程的成败，必须安全可靠、经济合理1.地表水的取水构筑物1）岸边式取水构筑物建在水岸边。适用河岸较陡、岸边水深、地质条件较好、流速较大的河流。,.,2）河床式
8、取水构筑物岸边较缓主河道岸边较远岸边水深较浅河心水质较好水深适宜,.,2.地下式取水构筑物井和泉室,.,二、原水中含有的杂志的去除方法,地面水源和地下水源都含有很多杂质，地面水源中粗大的杂质较多，在取水过程中大部分被去除。原水中细小杂质主要是溶解在水里的盐类、悬浮杂质和胶体颗粒，地面水中悬浮物含量较多，地下水中溶解盐类含量要高一些，苦咸水及海水的含盐量则更高。采用物理化学方法进行水处理可分为三种情况：1.处理过程中只发生物理变化；2.处理过程中只发生化学变化；3.处理过程中同时发生物理及化学变化。除生物法外，其他的处理方法均属于物理化学方法。水中杂质的种类及粒度尺寸，以及应用的处理方法见下图。
9、,.,水中杂质种类以及应用处理方法,.,三、水的预处理方法,水的预处理是在水精处理之前，预先进行的初步处理，以便在水的精处理时取得良好效果，提高水质，有时也称前处理。预处理的方法很多，主要有预沉、混凝、沉淀、澄清、过滤、软化、消毒等。用这些方法预处理之后，可以使水的悬浮物（浑浊度）、色度、胶体物质、有机物、铁、锰、暂时硬度、微生物、挥发性物质、溶解的气体等杂志除去或降低到一定的程度。,.,1.预沉：就是在大容积、低流速的情况下，水中固体颗粒因重力作用而从水中分离出来。如沉砂池、预沉池等。,.,2.混凝：利用铝盐、铁盐、高分子物质等混凝剂，与水中的杂质通过絮凝和架桥作用生成大颗粒沉淀物，然后通过
10、其它设备，如沉淀池、澄清池、过滤池等予以除去。,通过双电层作用而使胶体颗粒相互聚结过程的凝聚，和通过高分子物质的吸附架桥作用而使胶体颗粒相互黏结过程的絮凝，这两者总称为混凝。所谓混凝过程，是指在水处理过程中，向水中投加药剂，进行了水与药剂的混合，从而使水中的胶体物质产生凝聚和絮凝，这一综合过程称为混凝过程。混凝处理是指在水中加入药剂后，产生了电离和水解作用，形成了胶体，并与水中其他胶体颗粒进行吸附作用，使其絮凝成为大的颗粒，最后产生沉降等的水处理过程。,.,隔板絮凝（反应）池,.,网格絮凝（反应）池,.,折板絮凝（反应）池,.,机械搅拌絮凝（反应）池,.,混凝效果比较,.,3.沉淀与澄清：通过
11、混凝剂作用而形成的大颗粒沉淀物在沉淀池、澄清池内分离，沉淀物除去，得到澄清水。,1）沉淀的形式将水中杂质转化为沉淀物而析出的各种方法，统称为沉淀处理。自然沉降混凝沉淀化学沉淀2）沉淀池的类型平流沉淀池竖流沉淀池辐流沉淀池斜板斜管沉淀池,.,平流沉淀池,.,竖流沉淀池,.,辐流沉淀池,.,斜板（管）沉淀池,.,3）澄清池当进行沉淀处理时，在反应阶段使水中保持若干先前生成的泥渣，可以大大地改善沉淀过程。凡带有泥渣运行的沉淀设备称为澄清池。澄清池是利用悬浮泥渣层与水中杂质相碰撞、吸附、黏合，以提高沉淀处理效果的一种设备，有别于单纯依靠固体杂质重力沉降的沉淀池。,.,机械搅拌澄清池,.,4.过滤：将被
12、处理的水，流经装有特殊过滤材料的装置，如各种滤池等，截流水中杂质，予以去除。,1）过滤的作用水处理的沉淀和澄清过程，把水中一部分较大的固体颗粒或容易沉降的杂质加以去除，但要进一步使水净化，就得利用过滤的方法，使水通过滤料层后，将水中的细小颗粒杂质截流下来，从而使水得到进一步的澄清和净化，把水的浑浊度再降低。过滤可以使水中的有机物质、细菌、病毒等随着浑浊度的降低而被大量去除，并为滤后的消毒创造良好的条件，水中细菌失去浑浊物的保护和依存而呈现裸露形态是有利于杀菌的。过滤是使工业用水和生活用水达到卫生、安全的极其重要的措施之一。,.,2）过滤的原理和滤池的形式滤池的过滤是通过薄膜过滤、渗透过滤盒接触
13、混凝过程使水进一步得到净化的。,普通快滤池,虹吸滤池,.,重力式无阀滤池,压力式过滤器,.,V型滤池：是一种高速新型均粒滤料滤池。采用单层加厚均粒石英砂滤料，深层截污，滤速高，布水均匀，冲洗效果较好。,单格V型滤池,双格V型滤池,.,V型滤池,.,3）超过滤技术：是一种薄膜分离技术，简称超滤。,在一定的压力下，水在超滤膜面上流动，水与溶解盐类和其他电解质是微小的颗粒，能够渗透过超滤膜，而分子量大的颗粒和胶体物质就被超滤膜所阻挡，从而使水中的部分微粒得到分离的技术。超滤膜的孔径是几个至数十纳米，介于反渗透膜与微孔膜之间。在水处理中，应用超滤膜来出去水中的悬浮物质和胶体物质。超滤是去除水中有机物质
14、的一项措施，也可以去除微量胶体物、生物体等。超滤常置于反渗透装置之前来保护反渗透膜。常用的膜材料有醋酸纤维素（CA）、聚砜（PS）、聚丙烯腈（PAN）、聚醚砜（POS）、聚偏氟乙烯（PCDF）。,.,4）超滤的工作原理：进料液在一定压力作用下，水和小分子溶质透过膜成为透过液，而大分子溶质被膜截留为浓缩液。,超滤过程主要有三种情况：被吸附在过滤膜的表面上和孔中（基本吸附）；被保留在孔内或者从那里被排出（堵塞）；机械地被截留在过滤膜的表面上（筛分）。,.,超滤设备,.,5）活性炭过滤：被广泛应用于生活用水及食品工业、化工、电力等工业用水的净化、脱氯、除油和除臭等。,活性炭具有很高的吸附能力。可以去
15、除如游离余氯一类对阳离子交换剂有害的物质。去除水中对于阴离子交换剂有害Deutschland腐殖酸、富维酸、木质素磺酸等有机物质。通常能够去除63%86%胶体物质，50%左右的铁，以及47%60%的有机物质。,.,5.消毒：加入杀菌剂，如液氯、漂白粉等，杀灭水中的微生物。,1）水处理消毒的目的地面水常常受到土壤、工业废水、生活污水及各种杂志的污染，促使细菌滋生，芮然在水处理的过程中，经过混凝、沉淀澄清、过滤等的净化过程，黏附在悬浮物上的大部分细菌、大肠杆菌、病原菌和其它一些微生物也一通被除去，但是并不彻底，还存在一定量的对人体有毒有害的微生物。生活饮用水必须进行消毒。在工业冷却水处理中，为了防
16、止循环冷却水产生生物黏泥，要控制水中的异养菌数。在除盐水处理系统，为防止离子交换树脂收到细菌的污染。在污水处理中，为杀灭致病微生物。消毒还可以去除水的色度。,.,2）消毒的方法水的消毒方法可分为化学的和物理的两种。A.物理消毒方法加热法，日常生活使用最多紫外线法超声波法B.化学消毒方法加氯法，因为氯的消毒能力强，价格便宜，设备简单，余氯测定方便，便于加量调节等优点，使用最为普遍，包括氯的化合物。臭氧法重金属离子法以及其它氧化剂法,.,二氧化氯发生器,.,第三节水的软化和除盐,一、离子交换剂1.离子交换剂的概念凡是具有能够与溶液中的阳离子或阴离子交换能力的物质都成为离子交换剂。2.离子交换剂的分类离子交换剂分无机质类和有机质类两大类。1）无机质类：天然的，如海绿砂；人造的，如合成沸石。2）有机质类：碳质类，如磺化煤等；合成树脂类，阳离子型和阴离子型，其他类型如氧化还原型树脂、两性树脂和螯合树脂等类。,.,3.离子交换树脂,离子交换树脂是一类具有离子交换功能的高分子电解质。离子交换树脂是由结构骨架、固定离子集团和反离子三部分组成。在溶液中反离子可以与同号离子进行交换。,.,二、水的软化
