《工业循环水第一讲绪论》由会员分享，可在线阅读，更多相关《工业循环水第一讲绪论（53页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、工业水处理技术主要教学内容,主要参考书： (1) 顾夏声等：水处理工程第一版，清华大学出版社，1985 (2) 唐受印著：工业冷却循环水处理，化工出版社，2003 (3) 黄霞等著：水处理工程，清华大学工业出版社，2005 (4) George Tchobanoglous, Franklin L. Burton and H. David Stensel: Wastewater Engineering, treatment disposal and reuse, Fourth edition, Metcalf & Eddy, Inc.,（清华大学出版社影印，2002年8月） (5) Ronald
2、 L. Droste: Theory and Practice of Water and Wastewater Treatment, John Wiley & Sons, Inc., 1997 (6)环境工程手册之水污染防治卷，张自杰等，高等教育出版社，1996,教材： (1) 周本省等：工业水处理技术第二版，化工出版社。,地球上水的组成,第一讲 绪 论,1.1 水资源,世界淡水的组成,其它淡水的组成,世界的其它淡水中，河流水和湖泊淡水分别占了世界淡水总储量的0.006%和0.26%，再加上少量的浅层地下水,可利用的淡水占全球淡水总储量的0.3%，水资源是有限的。,一、中国水资源特点 1 人均
3、占有量少 淡水总量在全世界占第6位。 但人均占有量只有2340m3/人年，世界平均水准的1/4，占88位。 2 空间分布不均 81的水资源分布在长江流域及其以南 东南地区降水量可达1600mm，造成涝灾 西北地区降水只有500mm，少的地区不到200mm,1.2 水资源循环与特点,3 年内及年际变化大 6080降水集中在夏季，7，8，9月；年际变化差36倍（大时） 4 许多地区缺水严重 三北（西北、华北、东北）和沿海（青岛、大连） 在640个城市中，300多个城市缺水。,地枯井枯人枯,淹了,造成水资源紧缺的原因： 自然原因：如水资源时空分布不均、部分地区气候反常等。 人为原因：用水量迅速增加；
4、 水质污染。,世界用水量的增加,城市居民用水,工业用水,农业用水,二、水资源的自然循环与社会循环,三、水处理工程的任务 给水工程：取水给水处理配水 针对不同的水源水水质，经处理后满足工农业和生活的对水质与水量的要求。 排水工程：废水收集（来源于生活、工业和农业）废水处理排放或回用,1.3 水污染现状及来源,一、水污染现状 污水处理率低：污水排放排放量接近400亿m3。 工业废水处理率约80，达标排放的只有60 城市污水处理率40 90以上的城市水域受到污染，特别严重的水系：三河：淮河、海河、辽河 湖泊富营养化严重：滇池、巢湖（安徽）、太湖（江苏） 50左右地下水水质受到污染 50以上的重点城镇
5、饮用水源不符合标准,二、水污染来源 1工业污染源 2. 生活污染源 3. 养殖业 4. 面污染源 三、 污染物性质与水质指标 1 污染物性质 按化学物质分： 有机物 无机物 按物理形态大小分： 悬浮物 胶体 溶解性,2废水水质指标 1)物理性质：色，温度，SS 2)化学性质：pH、有机物、溶解性固体、有毒物、N、P 有机物：综合指标：BOD、COD、TOD（总需氧量） 单项指标 3)生物学指标：细菌总数、大肠菌数,污水中有毒物质指标 （1）无机有毒物质：重金属、氰化物、氟化物等； （2）有机有毒物质：酚类化合物、有机农药、多环芳烃（PAH)、多氯联本（PCB)、洗涤剂等。,昔日风景,昔日风景,
6、昔日风景,昔日风景,昔日风景,长江之污,今日写照,“红” 河,今日写照,今日写照,2001年度七大水系污染由重到轻的顺序依次是：海河、辽河、淮河、黄河、松花江、长江和珠江。,长江水系的主要污染指标是石油类、氨氮和高锰酸盐指数。,主要污染指标为溶解氧、高锰酸盐指数、生化需氧量、挥发酚和石油类。黄河干流悬浮物浓度很高，最高达4851毫克/升。,四 水污染原因 1人口增加和经济增长的压力： 2粗放型发展模式 3. 面源污染严重 4污水处理率偏低，大量污水直接排放 5环境意识淡薄、环境管理薄弱、环境执法力度不够 6. 排污收费等经济政策未能起到对治污的刺激作用 7. 历史欠帐太多，资金投入严重不足,五
7、、水污染防止战略对策与保障措施 战略对策： 1加快城市废水处理厂的建设步伐，实施废水资源化 2尽快实现从末端治理向源头控制的的战略转移，大力推行清洁生产 3从单纯的点污染源治理转向点源、内源和面源的流域综合综合治理 4切实保护饮用水源地，提高饮用水安全性 保障措施： 1.严格以法治水，制定并实施有效的法律、规章、制度 2.完善水的管理体系，改变“多龙管水”的现象 3.加大水污染治理投资 4.采取有利于水污染防治的经济政策,1.4工业用水与冷却用水,一、水的类别 水的类别很多，从取水的水源可分成地表水与地下水。 地表水取自地面，它又可分成江水、河水、湖水、海水等。 地下水则取自地下，如深井水、地
8、下矿泉水等。 从水的用途上则可分为工业用水、农业用水、生活用水即饮用水等。 不同的水有不同的水质要求和水质标准，本书以后的章节将详细讨论和介绍。,在工业用水中又可分为冷却用水、锅炉用水、工艺用水、清洗用水等。 工业用水在整个用水量中占的比重较大，而冷却用水在工业用水中又占有最大的比重，通常为工业用水的60-90，如果不加处理，将对设备和管道产生腐蚀、结垢和微生物粘泥等障碍，为此，人们对工业用水、冷却用水的处理倍加重视。 目前使用的冷却水系统，通常可分为3种类型，即直流冷却水系统、密闭循环冷却水系统和敞开循环冷却水系统。,二、天然水的化学特征 (一)天然水中碳酸化合物 天然水中普遍存在着各种形态
9、的碳酸化合物，它们是决定水质pH值的重要因素并且对外加酸、碱有一定的缓冲能力，同时对水质和水处理有着重要的影响。,(二)天然水的酸度,水的酸度是指水中能与强碱发生中和作用的物质的总量。水的酸度通常由三类物质组成： 一是强酸，如HCl、HN03、H2S04等； 二是弱酸，如H2CO3；H2S、H4Si04以及各种有机酸等： 三是强酸弱碱盐等。这些物质在水中都会电离产生H+或经过水解产生H+而这些H+均能与OH发生中和反应。这些H+的总数叫做总酸度，用mmolL表示。总酸度与水中pH值并不是一回事。 天然水受到强酸污染时其pH值均在4以下。而当水的pH值高于4时，水的酸度一般都由弱酸构成：如果天然
10、水未受到工业弱酸的污染，则弱酸主要指碳酸。,(三)天然水的碱度,水的碱度与酸度相反，是指水中能与强酸即H+发生中和作用的物质的总量。 其组成通常也是三类物质：一是强碱，如NaOH、Ca(OH)2等；二是弱碱，如NH3、有机胺类；三是强碱弱酸盐，如各种碳酸盐、重碳酸盐、硅酸盐、硫化物等。 大多数天然水中，碱度由氢氧化物、碳酸盐和重碳酸盐组成，通常称之为总碱度，以M表示。,只有当天然水受到强碱物污染或人为地用石灰进行软化处理时，其pH值才高于I0，这时水的总碱度常由氢氧化物和碳酸盐组成如造纸厂、制革厂排出的废水及锅炉用水等。 如果天然水中有大量藻类繁殖，在繁殖过程中会吸收水中CO2，使水的pH值迅
11、速升高，这时水中总碱度主要由碳酸根组成。 水的碱度常影响到水质特性，因此水的总碱度是最常用的一个水质指标。,(四)天然水的硬度,通常以Ca2+和Mg2+的含量来计算水的硬度，并作为水质的一个指标。天然水都含有一定的硬度，地下水、咸水和海水的硬度较大。 总硬度 ：按照阳离子组成，为钙硬度和镁硬度；按阴离子组成，分为碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度。暂时硬度、非碳酸盐硬度称为永久硬度。 由于天然水的pH值一般均在8.3以下，因此水中CO32的量极少，可以认为天然水中碳酸盐硬度的阴离子就是HCO3。,三、工业用水的水质要求,工业用水通常包括工艺用水、锅炉用水、洗涤用水以及冷却用水等，要求也不相同。下面着重对
12、锅炉用水和冷却用水的水质要求作些阐述：,()锅炉用水,锅炉用水的水质要求根据锅炉的工作压力和温度的不同而不同，不论何种锅炉用水其要求： 1、对水的硬度拥有较严格的限制。 2、凡能导致锅炉、给水系统及其他热力设备腐蚀、结垢及引起汽水共腾现象，使离子交换树脂中毒的杂质如溶解氧、可溶性二氧化硅、铁以及余氯等都应大部或全部除去。,(二)冷却用水,1水温要尽可能低一些 2水的浑浊度要低 3水质不易结垢 4水质对金属设备不易产生腐蚀 5.水质不易滋生菌藻,四 、工业循环冷却水的特点 （l）溶解氧含量高。 为使水得到冷却，在冷却塔中语与空气充分接触，致使水中基本上饱和空气和溶解氧。一般敞开循环水中含溶解氧可
13、达刺阶L。从这意义上而言，系统中的冷却塔起了一个吸收培的作用。然而，当水中溶解氧含量增高后将促进与之接触的金属设备、管道和零部件的腐蚀。 （2）将含有空气中的有关污染物与杂质。 在冷却塔中，某种程度上是水洗涤过太空气中的污染物和杂质，即相当于一个洗涤塔，这时周围大气中如含有SO2、H2S、N02、NH3等成分，则将进入冷却水，尤其当周围空气受到污染或处于化工区时；这方面的问题将会突出。,（3）循环冷却水将脱除CO2。 在天然水中，碳酸盐与重碳酸盐存在如下平衡关系： H2CO3- = CO2 + CO3- +H20 水中含有一定的CO2，而空气中的CO2含量较低，故冷却塔中与空气充分接触，水中的
14、CO2会被空气气提而逸而且这一过程与温度有关。如下表所示： 可见，随着温度升高，水中剩余降低，即水中CO2脱 人这一意义上而言，冷却塔又起了脱碳塔的作用。,（4）冷却水存在溶解固体的浓缩。 随着水分的蒸发，水中溶解固体会残留在水中，而且有一定程度的浓缩。理想的情况，对一个冷却系统而言，应是随补充水带进系统的溶解困体等于排出系统的溶解固体，即从物料衡算的角度以数学公式表示为：,式中 M补充水量； Cm补充水中溶解固体浓度 B排污水量 L渗漏水及风吹损失水量 Ce循环水中溶解固体浓度,如以E代表蒸发水量则：,上式中循环水中溶解固体与补充水中溶解固体两者浓度之比称为浓缩倍率K，这是循环冷却水运行中控
15、制的重要指标之一。,（5）悬浮物的积聚。 冷却水系统的补充水中本身会含有一定的悬浮物，随着水分的蒸发，悬浮物也会积聚。此外，前面已提及冷却塔也是一个洗涤塔，空气中携带的灰尘或泥土的悬浮物也会被洗涤到水中并逐渐积累。因此在冷却塔系统中为了控制水中悬任浮物的量，常可设旁滤地，通过旁滤地将510的水通过旁路反过滤掉，以除去部分水中的悬浮物并限制其积累。 （6）微生物的繁殖。 循环水的水温一般为2545，这个温度正好是微生物生长繁殖的适宜温度。而微生物如细菌、藻类一旦繁殖，常易在冷却水池、冷却塔内和换热设备等处形成微生物粘泥而影响冷却水系统的正常运行。,五、 直流用水与循环用水 （l）节约用水量 （2
16、）减少排污量 （3）防止热污染 （4）提高传热效率 （5）减少设备体积和占地面积 （6）降低材质要求和设备投资,1.4 水处理方法和工艺流程简介,一、给水处理 （一）给水处理的基本方法 1去除水中的悬浮物：混凝、澄清、沉淀、过滤、消毒 2变革水中溶解物质：减少、调整 如软化、除盐、水质稳定 3降低水温：冷却. 如去除微量有机物 （二） 常规处理工艺 以没有受到污染的地面水源为生活饮用水水源时： 原水混凝沉淀过滤消毒饮用水 以去除浊度、满足卫生学标准。 地面水源水质：杂质多、含盐量较低。 工业用除盐水：滤过水阳离子交换阴离子交换除盐水,（三）其它水处理工艺 1 高浊度水处理工艺 2 低温第浊水处理工艺 3 微污染水处理工艺 4. 富营养化湖泊水处理工艺 （四）热点问题与发展方向 有机污染物 特别是80年代以后，对有机物的污
