浙江師范大學環境科學專業課程工業水處理技術林紅軍hjlin@浙江師范大學地理與環境科學學院2013年·金華IndustrialWaterTreatmentTechnology浙江師范大學環境科學專業課程林紅軍2013年·金華Indus1教材教材：周本省主編，工業水處理技術，化學工業出版社教材教材：2參考用書金熙，項成林，齊冬子編,工業水處理技術問答(四版),化學工業出版社竇照英編，工業水處理及實例精選，化學工業出版社鄭書忠，工業水處理技術及化學品，化學工業出版社

余經海主編，中等職業學校規劃教材：工業水處理技術（第2版）參考用書金熙，項成林，齊冬子編,工業水處理技術問答(四版3第一篇水及工業用水預處理第一章水及工業用水第二章工業用水預處理第二篇循環冷卻水處理第三章循環冷卻水系統及其水處理概況第四章循環冷卻水系統中的沉積物及其控制第五章循環冷卻水系統中金屬的腐蝕及其控制第六章循環冷卻水系統中的微生物及其控制第七章冷卻水系統的清洗和預膜第八章循環冷卻水系統的日常運行第九章冷卻水系統中腐蝕、沉積物和微生物的現場監測目錄第三篇鍋爐水處理第十章鍋爐及其水汽質量標準第十一章離子交換樹脂及離子交換基本原理第十二章離子交換水處理第十三章膜法除鹽水處理第十四章凝結水的凈化第十五章鍋內加藥處理第十六章熱力設備系統的腐蝕與控制第十七章鍋爐的清洗第四篇工業水處理中的分析與監測第十八章水質的分析第十九章沉積物的分析第二十章常用水處理劑的分析第一篇水及工業用水預處理目錄第三篇鍋爐水處理4第一篇水及工業用水預處理第一章水及工業用水第二章工業用水預處理第一篇水及工業用水預處理第一章水及工業用水5第一章水及工業用水水資源一天然水的化學特征及工業用水水質要求二節約水資源和防止水污染的重要性三第一章水及工業用水水資源一天然水的化學特征及工業用水水質要6一、水資源分布概況

水是自然界中分布最廣的一種資源。它以氣、液、固三種狀態存在。自然界的水主要指海洋、河流、湖泊、地下水、冰川、積雪、土壤水和大氣水分等水體，其總共約1.4×1019m3，如果將其平鋪在地球表面上，水層厚度可達到約3000米深，但是絕大部分是咸的海水，加上內陸地表咸水湖、地下咸水。共約占總水量的98％。而冰川、積雪約占總水量的1.7％。目前尚難以利用和開發。實際上可供開發利用的淡水只占總水量的0.3％，約為4×1016m3。因此，淡水是有限的寶貴資源。我國淡水資源比較豐富，居世界第五位。但人均水資源量與世界許多國家相比。相差很大，只能排到第88位。第一節

水資源一、水資源分布概況水是自然界中分布最7地球上水的組成地球上水的組成8世界淡水的組成世界淡水的組成9其它淡水的組成世界的其它淡水中，河流水和湖泊淡水分別占了世界淡水總儲量的0.006%和0.26%，再加上少量的淺層地下水,可利用的淡水占全球淡水總儲量的0.3%，水資源是有限的。其它淡水的組成世界的其它淡水中，河流水和湖泊淡水分別占了世界10表1世界部分國家人均水資源量比較表

表1世界部分國家人均水資源量比較表11

我國河流、湖泊眾多．水量充沛，根據一些特征．基本上可分為四個區：潮濕區、濕潤區、過渡區和干旱區。(一)潮濕區 潮濕區為我向東南沿海地區，渾濁度也低，一般在10mg/L左右。硬度也低，屬軟水。水中主要化學組成為碳酸氫鈣和碳酸氫鈉等。(二)濕潤區濕潤區為長江流域及其以南地區，黑龍江和松花江流域之間的地區也屬濕潤區。但在貴州、廣西地區有石灰巖溶洞，水的硬度增大。在長江流域，水中主要化學組成為碳酸氫鈣類，在東北地區也有含碳酸氫鈉類的。水資源分布分區我國河流、湖泊眾多．水量充沛，根據一些特征．基本上可12

(三)過渡區 過渡區為黃河流域及其以北地區．直到遼河流域。該區降水量較少，蒸發量較大．渾濁度較高。水的含鹽量較高，因而礦化度和硬度都較高,水中主要組成為碳酸氫鈣類．但也有相當多的地方為碳酸氫鈉類．甚至出現硫酸鹽或氯化物類。 (四)干旱區 干早區為內蒙和西北大片地區。該區降水量少而蒸發強烈，因此形成徑流量很低的干旱地帶。由于徑流量小，土壤中可溶性鹽含量高，所以水的含鹽量和硬度都很高。水中主要組成是硫酸鹽或氯化物類。水資源分布分區(三)過渡區水資源分布分區13二、工業用水的各種水源及其特點水是工業生產中重要的原料之一，沒有合格的水源，任何工業都不能維持下去。工業用水的淡水水源主要來自地表的江河水、湖泊和水庫水以及地下水(井水)。第一節

水資源二、工業用水的各種水源及其特點水是工業生產中重14(一)江河水

河流是降水經地面徑流匯集而成的，流域面積十分廣闊，又是敞開流動的水體，受地區、氣候以及生物活動和人類活動的影響而有較大的變化。河水廣泛接觸巖石土壤，不同地區的礦物組成決定著河水的基本化學成分。此外，河流水總混有泥沙等懸浮物而呈現一定混濁度，可從幾十mg／L到數百mg／L。夏季河水上漲渾濁度還更高，冬季又可降到很低。 河流水中主要離子成分構成的含鹽量，一般在100-200mg／L．不超過500mg／L，個別河流也可達30000mg／L以上。(一)江河水河流是降水經地面徑流匯集而15工業水處理技術-第1章-水及工業用水課件16 (二)湖泊和水庫水如果流入和排出的河流水量都較大．而湖水蒸發量較?。畡t湖水含鹽量較低，形成淡水湖，其含鹽量一般在300mg／L以下。通常淡水湖泊在濕潤地區形成。 (二)湖泊和水庫水如果流入和排出的河流水量都較大17(三)地下水水質組成穩定，水溫變化很小，水質透明清澈，有機物和細菌的含量較少，但含鹽量較高，硬度較大；隨著地下水深度的增加，其主要離子組成從低礦化度的淡水型轉化為高礦化度的咸水型。(三)地下水水質組成穩定，水溫變化很小，水質透明清澈18工業水處理技術-第1章-水及工業用水課件19一、天然水的化學特征第二節天然水的化學特征及工業用水水質要求(一)天然水中碳酸化合物 天然水中普遍存在著各種形態的碳酸化合物，它們是決定水質pH值的重要因素并且對外加酸、堿有一定的緩沖能力，同時對水質和水處理有著重要的影響。一、天然水的化學特征第二節天然水的化學特征及工業用水水質201．碳酸化合物存在的形態天然水中碳酸化合物的來源有以下幾個方面：首先是空氣中二氧化碳的溶解、巖石、土壤中碳酸鹽和重碳酸鹽礦物的溶解；其次是水中動植物的新陳代謝作用以及水中有機物的生物氧化等產生的二氧化碳；有時在水處理過程中也會加入或形成各種碳酸化合物1．碳酸化合物存在的形態天然水中碳酸化合物的來源有211．碳酸化合物存在的形態水中碳酸化合物的形態有以下幾種：溶于水中的游離碳酸；重碳酸鹽碳酸；碳酸鹽碳酸。上述四種碳酸化合物存在著以下幾種平衡關系：p4CO2H2CO3HCO3-CO32-1．碳酸化合物存在的形態水中碳酸化合物的形態有以下幾種：溶于22酸平衡和pH值的關系H2CO3的離解酸平衡和pH值的關系H2CO3的離解23做酸平衡和pH值的關系（版述）

（作業：推導）做酸平衡和pH值的關系（版述）

（作業：推導）24工業水處理技術-第1章-水及工業用水課件25(二)天然水的酸度

水的酸度是指水中能與強堿發生中和作用的物質的總量。水的酸度通常由三類物質組成：一是強酸，如HCl、HNO3、H2SO4等；二是弱酸，如H2CO3；H2S、H4SiO4以及各種有機酸等：三是強酸弱堿鹽等。這些物質在水中都會電離產生H+或經過水解產生H+而這些H+均能與OH-發生中和反應。這些H+的總數叫做總酸度，用mmol／L表示?？偹岫扰c水中pH值并不是一回事。天然水受到強酸污染時．其pH值均在4以下。而當水的pH值高于4時，水的酸度一般都由弱酸構成：如果天然水未受到工業弱酸的污染，則弱酸主要指碳酸。(二)天然水的酸度水的酸度是指水中能26(三)天然水的堿度水的堿度與酸度相反，是指水中能與強酸即H+發生中和作用的物質的總量。其組成通常也是三類物質：一是強堿，如NaOH、Ca(OH)2等；二是弱堿，如NH3、有機胺類；三是強堿弱酸鹽，如各種碳酸鹽、重碳酸鹽、硅酸鹽、硫化物等。大多數天然水中，堿度由氫氧化物、碳酸鹽和重碳酸鹽組成，通常稱之為總堿度，以M表示。(三)天然水的堿度水的堿度與酸度相27只有當天然水受到強堿物污染或人為地用石灰進行軟化處理時，其pH值才高于10，這時水的總堿度常由氫氧化物和碳酸鹽組成．如造紙廠、制革廠排出的廢水及鍋爐用水等。如果天然水中有大量藻類繁殖，在繁殖過程中會吸收水中CO2，使水的pH值迅速升高，這時水中總堿度主要由碳酸根組成。 水的堿度常影響到水質特性，因此水的總堿度是最常用的一個水質指標。只有當天然水受到強堿物污染或人為地28(四)天然水的硬度通常以Ca2+和Mg2+的含量來計算水的硬度，并作為水質的一個指標。天然水都含有一定的硬度，地下水、咸水和海水的硬度較大?？傆捕?。按照陽離子組成，為鈣硬度和鎂硬度；按陰離子組成，分為碳酸鹽硬度和非碳酸鹽硬度。暫時硬度、非碳酸鹽硬度稱為永久硬度。 由于天然水的pH值一般均在8.3以下，因此水中CO32-的量極少，可以認為天然水中碳酸鹽硬度的陰離子就是HCO3-。(四)天然水的硬度通常以Ca2+29二、工業用水的水質要求工業用水要求各不相同，下面著重對鍋爐用水和冷卻用水的水質要求作些闡述：工藝用水鍋爐用水洗滌用水冷卻用水二、工業用水的水質要求工業用水要求各不相同，下面著重對鍋爐用30(—)鍋爐用水鍋爐用水是將水在一定的溫度和壓力下加熱產生蒸汽，用蒸汽作為傳熱和動力的介質。一般工礦企業常采用低壓或中壓鍋爐產生蒸汽作熱源或動力用，這種鍋爐對水質要求稍低；而發電廠或熱電站常采用高壓鍋爐產生蒸汽以推動汽輪機來發電，為保證蒸汽對汽輪機無腐蝕和結垢沉積，這種鍋爐對水質要求非常高。因此，鍋爐用水的水質要求根據鍋爐的工作壓力和溫度的不同而不同，不論何種鍋爐用水，它對水的硬度擁有較嚴格的限制。其他凡能導致鍋爐、給水系統及其他熱力設備腐蝕、結垢及引起汽水共騰現象，使離子交換樹脂中毒的雜質如溶解氧、可溶性二氧化硅、鐵以及余氯等都應大部或全部除去。(—)鍋爐用水鍋爐用水是將水在一定的溫度和壓31(二)冷卻用水大多數工業生產中都是用水作為傳熱冷卻介質的。(1)水的化學穩定性好，易分解；它的熱容量大，在常用溫度范圍內，不會產生明顯的膨脹或壓縮；（2）它的沸點較高，在通常使用條件下，在換熱器中不致汽化；（3）水的來源較廣泛；（4）流動性好，易于輸送和分配；（5）相對來說價格也較低。在鋼鐵、冶金工業中用大量的水來冷卻高爐、平爐轉爐、電爐等各種加熱爐的爐體；在煉油、化肥、化工等生產中用大量的水來冷卻半成品和產品；在發電廠、熱電站則用大量的水來冷凝汽輪機回流水；在紡織廠、化纖廠則用大量水來冷卻中調系統及冷凍系統。(二)冷卻用水大多數工業生產中都是用水作為傳熱冷卻介質的。在32工業水處理技術-第1章-水及工業用水課件33這些工業的冷卻水用量平均約占工業用水總量的67％，其中又以石油、化工和鋼鐵工業為最高。作為冷卻用水的水質雖然沒有像工藝用水、鍋爐用水那樣對各種指標有嚴格的限制。為了保證生產穩定，不損壞設備，能長周期運轉，對冷卻用水水質的要求還是相當高的。這些工業的冷卻水用量平均約占工業用水總量的67％，34冷卻用水水質的要求1．水溫要盡可能低一些2．水的渾濁度要低3．水質不易結垢4．水質對金屬設備不易產生腐蝕 5.水質不易滋生菌藻冷卻用水水質的要求1．水溫要盡可能低一些35一、水在自然界的循環

二、節水和防止污染的重要性第三節節約水資源和防止水污染的重要性一、水在自然界的循環

二、節水和防止污染的重要性第三節36水資源－－自然循環地球上的水經常處于循環中，包括自然循環和社會循環。由自然力促成的循環，稱為水的自然循環，它是水的基本運動方式。海水蒸發為云，隨氣流遷移到內陸，遇冷氣流凝為雨雪而降落，稱為降水。一部分水沿地表流動，匯成江河湖泊，稱為地表徑流；另一部分降水滲入地下，形成地下徑流。在流動過程中，地表水和地下水相互補給，最終復歸大海。這種海洋-->內陸-->海洋的循環，稱為大循環。那些在小的自然地理區域內的循環，稱為小循環。生物體內的水，也進行著吸收-->蒸發-->吸收的內外循環。水資源－－自然循環地球上的水經常處于循環中，包括自然循環和社37地球上的水循環地球上的水循環38水資源－－社會循環

由人的社會需要而促成的循環，稱為水的社會循環。它是直接為人們的生活和生產服務的。取之自然而直接供生活和生產（特別是工業生產）使用的水，稱為給水；使用