電廠化學—培訓制作人：Email:1精選課件ppt目錄第一章緒論第二章水質(zhì)概述第三章爐外水處理第四章離子交換處理第五章化學補給水除鹽系統(tǒng)第六章凝結水處理第七章熱力系統(tǒng)的金屬腐蝕第八章冷卻水處理第九章蒸汽污染的預防第十章電廠水處理實例2精選課件ppt第一章緒論第一節(jié)研究背景第二節(jié)電廠用水第三節(jié)電廠化學基礎3精選課件ppt第一節(jié)研究背景一、電廠系統(tǒng)簡介二、電廠本質(zhì)三、電廠安全和效益四、電廠化學的研究對象4精選課件ppt1、煤、風、煙系統(tǒng)送風機空氣預熱器制粉系統(tǒng)(干燥、輸送)燃燒器300℃300℃、助燃、二次風一次風、煤粉氣流爐膛混合、著火、懸浮燃燒（火焰中心可達1600℃）煤灰分呈熔化狀態(tài)大塊灰渣下沉、凝固、進灰渣井；較小灰渣被攜帶上行、到爐膛出口凝固、形成飛灰。爐膛出口煙溫1100℃過熱器(對流)再熱器省煤器空氣預熱器脫硫除塵裝置引風機對流受熱面煙囪110~130℃或更高一、電廠系統(tǒng)簡介5精選課件ppt2、汽水系統(tǒng)省煤器汽包（爐頂）(含汽水分離器)過熱器水冷壁下連箱高壓加熱器再熱器低壓加熱器除氧器冷卻水水冷壁飽和水濕蒸汽高壓缸中低壓缸高溫高壓蒸汽~凝汽器接近飽和的水或濕蒸汽低溫乏汽冷凝水干蒸汽過熱蒸汽高溫蒸汽熱水下降管爐內(nèi)汽水系統(tǒng)汽輪機系統(tǒng)6精選課件ppt二、電廠本質(zhì)能量轉(zhuǎn)換，為我所用。化學能→熱能→工質(zhì)的焓→機械能→電能條件保障設備：爐具、鍋（壺）工質(zhì)：水（茶等），壺底結垢燃料：酒精等7精選課件ppt三、電廠安全和效益安全>效益；安全是高效的基礎，高效反映著安全。設備安全運行意味著人的安全和電廠的安全。鍋爐安全：鍋（汽水）+爐（煙氣）汽機安全：轉(zhuǎn)動、固定（包括附屬設備）發(fā)電設備的安全：發(fā)電、變電、配電等工質(zhì)、燃料和產(chǎn)品的性質(zhì)與安全緊密相關8精選課件ppt四、電廠化學的研究對象廣義：涉及的所有化學（包括物理化學）的問題：水處理+設備防腐+化學監(jiān)測+電力用油+發(fā)電機冷卻（氫、水）+燃料分析+三廢處理+環(huán)保等。俠義：鍋爐汽機等設備“三防”（污、垢、腐），具體為：水處理+設備防腐研究方法：理論+實驗（試驗、經(jīng)驗）9精選課件ppt第二節(jié)電廠用水一、火電廠中水的作用和損失

二、火電廠中水的名稱

三、水質(zhì)不良的危害

四、火電廠水處理工作簡介10精選課件ppt凝汽式發(fā)電廠水汽循環(huán)系統(tǒng)11精選課件ppt1—鍋爐；2—汽輪機；3—發(fā)電機；4—凝汽器；5—凝結水泵；6—凝結水精處理設備7—低加；8—除氧器；9—給水泵；10—高壓；11—補給水處理設備12—冷卻水泵凝汽式發(fā)電廠水汽循環(huán)系統(tǒng)主要流程過熱蒸汽生水補給水凝結水冷卻水冷卻水水排汽1108112412723給水69512精選課件ppt1、作用：電廠血液（水汽循環(huán)是封密的）+“冷源”+冷卻介質(zhì)2、火力發(fā)電廠的水汽損失鍋爐部分：排污，安全門和過熱器放汽，蒸汽吹灰和燃油霧化。汽機部分：軸封處連續(xù)向外排汽，抽氣器和除氧器的排空。管道系統(tǒng)：法蘭盤連結不嚴密和閥門漏泄等。各種水箱（疏水箱、給水箱等）的溢流和熱水蒸發(fā)。用蒸汽加熱或推動附屬設備（如加熱器、汽動給水泵）。為維持正常水汽循環(huán)，系統(tǒng)需要“補給水”。補給水是經(jīng)過處理、去除有害雜質(zhì)后，從除氧器處補入系統(tǒng)的。正常情況下，凝汽式發(fā)電廠的補給水量不超過鍋爐額定蒸發(fā)量的2%~4%。一、火電廠中水的作用和損失13精選課件ppt水在火電廠水、汽循環(huán)系統(tǒng)中的流程和作用不同，其水質(zhì)常有較大差別。因此，水的名稱也不同。1）生水（原水）未經(jīng)任何處理的天然水，是各種用水的來源。2）補給水按凈化處理方法的不同，又可分為軟化水、蒸餾水和除鹽水等。3）凝結水在汽輪機中作功后的蒸汽經(jīng)凝汽器冷凝成的水。4）疏水各種蒸汽管道和用汽設備中的蒸汽凝結水，經(jīng)疏水器匯集到疏水箱或并入凝結水系統(tǒng)。二、火電廠中水的名稱14精選課件ppt5）返回（凝結）水熱電廠向用戶供熱后，回收的蒸汽冷凝水。有熱網(wǎng)加熱器冷凝水和生產(chǎn)返回冷凝水之分。6）給水---送進鍋爐的水。包括：凝結水、補給水、各種疏水甚或返回水（熱電廠）。7）鍋爐水在鍋爐本體蒸發(fā)系統(tǒng)中流動著的水，簡稱爐水。8）冷卻水作為冷卻介質(zhì)的水，主要指通過凝汽器冷卻汽輪機排汽的水。9）內(nèi)冷水水氫氫冷卻式（或包括水水氫冷卻式）發(fā)電機中，用于帶走發(fā)電機定子繞組（或包括轉(zhuǎn)子繞組）運行中產(chǎn)生的熱量的水。15精選課件ppt水汽質(zhì)量好壞直接影響到熱力設備的安全、經(jīng)濟運行。汽水質(zhì)量不良會引起熱力設備結垢、腐蝕，積鹽等危害。1）熱力設備結垢即水質(zhì)不良，使熱力設備的受熱面上生成一些固體附著物(水垢)。危害：安全性降低：壁溫↑，強度↓，壁面局部變形、起包，爆管。經(jīng)濟性下降：鍋爐受熱面上結有1mm厚水垢，燃料多消耗3.5~2.0%；凝汽器結垢，真空度降低，機組熱效率和出力下降；加熱器結垢：水的加熱溫度達不到設計值；結垢后的清洗，需要停機，并增加檢修工作量和費用。三、水質(zhì)不良的危害16精選課件ppt2）熱力設備腐蝕腐蝕部位：管道、鍋爐受熱面、汽輪機和凝汽器等。 縮短設備本身的使用壽命； 腐蝕產(chǎn)物轉(zhuǎn)入水中，增多水中雜質(zhì)，進而加劇受熱面上的結垢和腐蝕，甚至加速爆管等事故發(fā)生。3）過熱器和汽輪機積鹽水質(zhì)不良或金屬腐蝕導致蒸汽中帶有雜質(zhì)，并沉積在過熱器和汽機等蒸汽通過的部位，此即積鹽。危害：過熱器內(nèi)積鹽會引起管壁過熱、變形、鼓包甚至爆管；汽輪機內(nèi)積鹽會降低汽輪機的出力和效率。特別是高參數(shù)大容量汽輪機，其高壓部分蒸汽流通面積很小，少量積鹽也會大大增加蒸汽流通阻力，使汽輪機出力下降；若積鹽嚴重，還會使推力軸承負荷增大，隔板彎曲，造成事故停機。17精選課件ppt為保證熱力系統(tǒng)水質(zhì)良好，需對天然水進行適當處理，并監(jiān)督水汽質(zhì)量。電廠水處理工作主要包括：(1)凈化生水。經(jīng)過混凝、澄清、過濾及離子交換等方法制備補給水，并通過調(diào)整試驗降低相關成本。(2)對給水要進行加氨和除氧等處理。(3)對于汽包鍋爐要進行鍋爐水的加藥處理和排污。(4)對于直流鍋爐機組和某些亞臨界汽包鍋爐機組，要進行汽輪機凝結水的凈化處理。(5)熱電廠中，對生產(chǎn)返回水進行除油、除鐵等凈化處理。四、火電廠水處理工作簡介18精選課件ppt(6)對冷卻水進行防垢、防腐和防止有機附著物等處理。(7)在熱力設備停用期間，做好設備防腐工作中的化學監(jiān)督工作。(8)熱力設備大修時，應掌握設備的結垢、積鹽和腐蝕等情況，以便審查水處理效果，不斷改進水處理工作。(9)做好各種水處理的調(diào)整試驗，配合汽機、鍋爐做好除氧器調(diào)整試驗、鍋爐化學試驗以及設備的化學清洗。(10)正確取樣，化驗，監(jiān)督給水、爐水、蒸汽、凝結水等各種水、汽質(zhì)量，并如實向領導反映情況。簡言之：凈化、“三防”、監(jiān)測、試驗、清洗。請思考（1）電廠用水越純凈越好嗎？（2）水處理與生產(chǎn)什么關系？（3）水處理環(huán)節(jié)順序和選定？19精選課件ppt第三節(jié)電廠化學基礎一、物質(zhì)的組成和計量二、化學反應及反應方程式三、酸、堿、鹽、氧化物及配合物四、反應速度與化學平衡五、水的離子積常數(shù)及pH值六、緩沖溶液七、鹽類的水解八、沉淀與溶解平衡九、稀溶液的依數(shù)性質(zhì)20精選課件ppt物質(zhì)由分子、原子等組成，原子=原子核（質(zhì)子和中子）+電子。

元素：具有相同質(zhì)子數(shù)（核電荷數(shù)）的一類原子。

同位素：同種元素中質(zhì)子數(shù)相同、中子數(shù)不同的物質(zhì)。如C12、C13、C14就是C元素的三種同位素。

用噸來表示一粒芝麻的質(zhì)量會感覺如何？國際上將一個C12原子質(zhì)量的1/12用作原子質(zhì)量的計量單位。相對原子質(zhì)量（原子量）就是一個原子的質(zhì)量與上面數(shù)值的比值。某種元素的相對原子質(zhì)量是其各同位素的原子量的加權平均。相對分子質(zhì)量(分子量)是其各原子的相對原子質(zhì)量之和。摩爾（mol）是架接微觀和宏觀之間的、計量物質(zhì)量的單位，1mol相當于6.023×1023個微觀粒子。摩爾質(zhì)量（M）：每摩爾物質(zhì)的質(zhì)量，g/mol或kg/mol。一、物質(zhì)的組成和計量21精選課件ppt分子式的意義和溶液濃度1）分子是能夠獨立存在并保持物質(zhì)化學性質(zhì)的最小微粒。分子式除表示物質(zhì)的一個分子和相對分子質(zhì)量外，還能表示分子中所包含各元素的原子數(shù)目及其各元素的質(zhì)量比。2）溶液濃度的表示方法有：質(zhì)量分數(shù)：溶質(zhì)與溶液之間的質(zhì)量比；質(zhì)量濃度：單位體積溶液中含有溶質(zhì)的質(zhì)量（g/L、mg/L、μg/L等）。物質(zhì)量濃度：單位體積溶液中含有溶質(zhì)的量（mol/L）。體積比濃度：溶質(zhì)與溶液之間的體積比。22精選課件ppt1）化學基本定律定組成（定比）定律：任何化合物都有固定的組成，即每一個化合物的分子，其組成元素、重量都有一定的比例。

質(zhì)量守恒（物質(zhì)不滅）定律：反應前后物質(zhì)的質(zhì)量、原子的種類和數(shù)目都不發(fā)生變化。

2）化學反應方程式類型在火電廠常見到置換、化合、分解等簡單化學反應外，還出現(xiàn)：復分解反應---兩種以上化合物互相交換成分，生成幾種新物質(zhì)。

氧化還原反應---在反應過程中，元素化合價發(fā)生變化。離子反應方程式---反應有離子參加（在水溶液中進行的）。二、化學反應及反應方程式23精選課件ppt三、酸、堿、鹽、氧化物及配合物酸(堿)：在水溶液中電離出來的陽(或陰)離子全部是H+(或OH－)。鹽：在水溶液中電離時生成金屬離子酸根的化合物。氧化物：由氧和另一種元素組成的化合物稱為氧化物。堿性(酸性)氧化物：能與酸(或堿)起反應生成鹽和水。兩性氧化物：既能與酸反應又能與堿反應生成鹽和水。配位化合物：由一個簡單的陽離子(中心離子)與一定數(shù)目的分子或陰離子(配位體)以配位健結合而成的離子稱為配位離子(或配離子，內(nèi)界—常用[]括起來)；含有配離子的化合物叫配位化合物(或配合物)。配位鍵:由一個原子單獨提供一對電子而與另一原子共用所形成的化學鍵。KAl(SO4)2·12H2O？不是配合物，因它在水中全部電離成簡單離子?！行碾x子↑配位體↑配位數(shù)內(nèi)界←[Cu(NH3)4]SO4→外界24精選課件ppt胺、銨和肼胺：氨分子中的氫被烴基取代而生成的化合物；銨鹽：氨與酸反應的生成物都是由銨離子和酸根離子構成的離子化合物，這類化合物稱為銨鹽。肼（聯(lián)氨）：一種無色發(fā)煙的、具有腐蝕性和強還原性的液體化合物N2H4[hydrazine]，它是比氨弱的堿，易溶于水，和水結合成穩(wěn)定的水合聯(lián)氨[N2H4·H2O]。肼通常即由水合肼脫水制得，主要用作火箭和噴氣發(fā)動機的燃料部分，用在制備鹽(如硫酸鹽)及有機衍生物中。水處理中，聯(lián)氨用于出去水中溶解的氧。25精選課件ppt四、反應速度與化學平衡1）質(zhì)量作用定律:

反應速度與反應物濃度的冪次方乘積成正比，方次為對應物質(zhì)的計量系數(shù)。

2）可逆反應:

aA+bB=cC+dD

υ正=k正[A]a[B]b

υ逆=k逆[C]c[D]d3）平衡常數(shù):υ正=υ逆

K=k正/k逆=[C]c[D]d/[A]a[B]b—平衡常數(shù)表達式4） 影響化學平衡移動的因素

反應物濃度:Ba2++SO42-

=BaSO4↓[Ba2+]↑利于SO42－

沉淀

壓力和溫度:2NO2(棕紅色)=N2O4(無色)p↑顏色變淺；此為放熱反應，T↑顏色變深。26精選課件ppt五、水的離子積常數(shù)及pH值水電離方程為：H2O=H++OH-。K=[H+][OH-]/[H2O]水是極弱的電解質(zhì)，[H2O]幾乎不變。在一定T下，K×[H2O]可視為常數(shù)，稱之為水的離子積常數(shù)，用KW表示。KW只是溫度的函數(shù)。在25℃時測得：[H+]=[OH-]=1.0×10-7(mol/L)KW=[H+][OH-]=1.0×10-14（1）將式（1）兩邊取負對數(shù)，并定義：pKW=

-lgKW

；pH=-lg[H+]；pOH=-lg[OH-]pKW=pH+pOH=14pH—H+濃度指數(shù)，pOH—OH-濃度指數(shù)。它們均可用于表示溶液的酸堿度，但一般前者應用較廣。（100℃時,[H+]=[OH-]=1×10-6，KW=1×10-12，pH=6）27精選課件ppt六、緩沖溶液1）同離子效應

在弱電解質(zhì)溶液中，由于加入了相同離子的強電解質(zhì)，從而使電離平衡發(fā)生移動的現(xiàn)象。例如，氨水是弱堿，在其中加入氯化銨，其電離平衡（NH3·H2O=NH4++OH-）則會由于[NH4+]↑而朝著生成NH3·H2O方向移動，從而導致氨水的電離度和溶液中的[OH－]降低。2）緩沖溶液在氨水中加入一定量的氯化銨后，卻能在一定程度上抵御少量外來酸、堿或稀釋的影響，使溶液的pH值不發(fā)生改變，此即緩沖作用；具有緩沖作用的溶液稱為緩沖溶液，如醋酸與醋酸鈉的混合溶液,通常其pH值<7；氨水與氯化銨混合溶液，通常其pH值>7等。28精選課件ppt

水解：使某一化合物裂解成兩個或多個較簡單化合物的化學過程，其中水分子的H和OH部分參與被裂解化學鍵的任一側(cè)起反應。

鹽水解后形成的溶液的酸堿性，由組成鹽的酸和堿的相對強弱來決定，誰強溶液就顯示誰的性質(zhì)。醋酸鈉（CH3COONa）水解后，溶液呈堿性；而氯化銨（NH4CI）溶液則呈酸性。

原因：鹽在水中全部電離，電離出的弱酸（或弱堿）根離子與水電離出的H+（或OH-）反應生成難電離的弱酸（或弱堿）分子，進而導致溶液中有過剩的OH-（或H+）。如：H2O+CH3COO-=CH3COOH+OH-NH4++H2O=NH3·H2O+H+

弱酸弱堿生成的鹽水解時，道理相同。但若弱酸和弱堿的電離平衡常數(shù)接近，溶液就呈中性，如CH3COONH4水解。七、鹽類的水解29精選課件ppt八、沉淀與溶解平衡溶解度：一定溫度下每1000克水中溶解溶質(zhì)的最大克數(shù)。溶度積：難溶物質(zhì)（如AgCI）在水中溶解達平衡時，各離子濃度乘積等于其平衡常數(shù)。此平衡常數(shù)稱為溶度積常數(shù)，簡稱溶度積，用KSP表示。如KSP（AgCI）=[Ag+][CI-]。溶解度規(guī)則：溶液中[Ag2+][Cl-]<KSP,不飽和溶液，無沉淀析出。若已有沉淀，則會溶解直至離子濃度之積達到KSP。溶液中[Ag2+][Cl-]=KSP,飽和溶液，無沉淀析出，其溶解與沉淀的速度相等，處于動態(tài)平衡。溶液中[Ag2+][Cl-]>KSP，過飽和溶液，應有沉淀析出，直至離子濃度之積達KSP。30精選課件ppt九、稀溶液的依數(shù)性質(zhì)P+∏P溶劑溶液溶劑溶液h半透膜半透膜滲透壓示意圖(a)(b)pP稀溶液中溶劑的蒸氣壓下降：△pA=pA-p*A=p*A·xB

稀溶液的凝固點降低(條件：析出固態(tài)純?nèi)軇?：△Tf=KfbB

稀溶液的沸點升高(條件：溶質(zhì)不揮發(fā))：△Tb=KbbB

（bB=nB/mA，即1kg溶劑中所含溶質(zhì)的量）稀溶液的滲透壓：∏=cBRT

（R-摩爾氣體常數(shù)，T-溫度）（cB：質(zhì)量摩爾濃度,即1kg溶液中所含溶質(zhì)的量）31精選課件ppt稀溶液的滲透壓在一定溫度下，用一個只能使溶劑透過的半透膜把純?nèi)軇┡c溶液隔開。溶劑就會通過半透膜滲透到溶液中，使溶液的液面上升，直至達到平衡狀態(tài)，如上頁圖中（a）所示。這種對于溶劑的膜平衡叫滲透平衡。此時，溶劑液面和同一水平的溶液截面上所受的壓力差ρgh,

即稀溶液的滲透壓。任何溶液都有滲透壓。測定滲透壓的一種方法是：在溶液一側(cè)施加一額外壓力，促使反滲透發(fā)生，直至純?nèi)軇┖拖∪芤旱囊好孢_到一樣高，此額外的壓力即為滲透壓∏,如上頁圖中（b）所示。32精選課件ppt第二章水質(zhì)概述第一節(jié)天然水中的雜質(zhì)第二節(jié)水質(zhì)指標第三節(jié)天然水中的主要化合物第四節(jié)天然水的特點及分類33精選課件ppt分布很廣，覆蓋地球表面的四分之三。高山上和南北極還有常年積雪和冰，地層和大氣中也有相當數(shù)量的水。天然水在太陽輻射作用下循環(huán)運動。圖2-1水在自然界中的循環(huán)34精選課件ppt天然水無時不與各種物質(zhì)混雜，其溶解能力又較強，因此其中不同程度地含有各種雜質(zhì)。這些雜質(zhì)按其顆粒大小和混合形態(tài)的不同，可分為三大類，如下表所示。第一節(jié)天然水中的雜質(zhì)35精選課件ppt一、懸浮物顆粒直徑約在100nm以上，在水中不穩(wěn)定，容易除去。常懸游在水流中，造成水發(fā)生渾濁現(xiàn)象。當水靜止時，比重小于1的草本植物碎片等會上浮于水面，稱為漂浮物；比重接近1的動植物有機體的微粒、纖維或動植物死亡后的腐敗產(chǎn)物，懸浮于水中，稱為懸浮物。細微砂子和粘土類無機化合物，比重均大于1，則會沉淀于水底，故稱為可沉物。36精選課件ppt二、膠體直徑約為1~100nm，往往是許多分子或離子的集合體。比表面積很大，表面活性（吸附能力）明顯，常因表面吸附某些離子而帶電。天然水體中的粘土顆粒一般帶負電荷，而一些金屬氫氧化物則帶正電荷。同類膠體因帶同性電荷相互排斥，不能聚集，因此在水中比較穩(wěn)定，分布也較為均勻，難以用自然沉降法去除。天然水中的有機膠體多半由動植物軀體腐爛分解而成，主要是腐殖質(zhì)，湖泊水因此常呈黃綠色或褐色。因受工業(yè)排水污染，工業(yè)區(qū)水源的有機膠體也很多。天然水中的礦物質(zhì)膠體，主要是鐵、鋁和硅的化合物。因懸浮物和膠體顆粒能散射光線（丁達爾效應），故會造成天然水體渾濁，在水處理工藝中應首先清除之。37精選課件ppt三、溶解物質(zhì)直徑≤1nm，多以離子或分子態(tài)存在于水中，形成均勻的分散體系，稱為真溶液。只能用蒸餾、膜分離或離子交換等方法去除。1、水中的離子態(tài)雜質(zhì)天然水中的各種離子，按其含量不同分為三類，見下表。其中以第Ⅰ類含量為主，是需要凈化的主要對象。38精選課件ppt2、溶解氣體

天然水中的氣體以O2和CO2為主，有時還有H2S、SO2和NH3等。（1）氧

天然水中O2的含量一般在0~14mg/L之間，主要來源于對大氣中氧的溶解。氣體在水中的溶解度一般隨T↑而↓、隨壓力↑而↑，但影響天然水中氧含量的因素還有：

有機物降解、微生物呼吸、礦物質(zhì)化學反應等耗氧；水生植物白天光合作用產(chǎn)生氧氣，其夜間新陳代謝耗氧；水的紊流特性和空氣泡的大小等。是故，地下水含氧量一般較少，地面水含氧量因各地水溫和氣壓而不同。

由于水中的溶解氧對金屬有腐蝕作用，應通過熱力或化學方法除去之。39精選課件ppt（2）二氧化碳

大氣中CO2含量只有0.03~0.04%（體積比），其在水中溶解的量很小。天然水中的CO2主要來源于水中或泥土中有機物的分解和氧化，地層深處所進行的地質(zhì)化學過程也會產(chǎn)生一定量的CO2。在實際天然水中，CO2含量一般為20~30mg/L，地下水有時可達幾百毫克每升。水中的CO2不僅自身會腐蝕金屬設備，而且會加劇水中溶解氧對金屬的腐蝕，所以在鍋爐用水和冷卻水中含有CO2具有較大危害。40精選課件ppt水質(zhì)即水的質(zhì)量，反映水的使用性質(zhì)。用途不同，水質(zhì)要求也不同。水質(zhì)指標可用水中雜質(zhì)的組成表示，鍋爐用水的水質(zhì)指標如下頁的表所示。此表中的水質(zhì)指標分為兩類：一類反映水中的某一具體組分，如pH值和各種無機離子；一類表示某一類物質(zhì)的總和，稱之為技術指標，表中自全固形物至穩(wěn)定度都是技術指標。第二節(jié)水質(zhì)指標41精選課件ppt水質(zhì)指標技術指標42精選課件ppt下面介紹電力生產(chǎn)中常用的主要技術指標。一、溶解固形物和含鹽量1、溶解固形物是水中除溶解氣體之外的各種溶解物總和，有離子態(tài)、非離子態(tài)（SiO2、鐵鋁氧化物）和有機物等。這是理論性指標，采用一些與其涵義近似的指標進行測定。2、含鹽量(礦化度)指水中溶解鹽類的總和。由于鹽在水中一般均以離子態(tài)存在，因此可通過水質(zhì)全分析后把各種陰陽離子全部相加而得。含鹽量或以物質(zhì)量的濃度(用陽離子或陰離子所帶電荷的總量計算，mol/L)，或以質(zhì)量濃度(用陽陰離子的總質(zhì)量計算，mg/L)表示。水質(zhì)全分析比較麻煩，只能定期（一季度或一年）測定，不宜作為運行控制指標。43精選課件ppt3、蒸發(fā)殘渣指過濾后的水樣在105℃~110℃下蒸干所得的殘渣。它近似等于溶解固形物，但要考慮蒸發(fā)過程中碳酸氫鹽的轉(zhuǎn)化，以及殘留濕分和結晶水不能除盡。灼燒殘渣是將蒸發(fā)殘渣在800℃下灼燒所得的殘渣。蒸發(fā)殘渣與灼燒殘渣之差能近似表示有機會含量，但要考慮灼燒導致殘存的濕分、結晶水以及一些氯化物的揮發(fā)，以及一部分碳酸鹽分解。4、電導率：電阻率倒數(shù)，S/cm或μS/cm。常用電導率儀測定。水的導電能力與水中離子含量、離子間相對比例和水溫有關。因此，測定電導率時，應保持水溫一定、水中離子相對穩(wěn)定；且可以用測電導率方法測定水中含鹽量。若水的溶解固形物總量(TDS，mg/L)在50~5000mg/L之間，TDS與水的電導率κH2O(μS/cm)有如下關系：

lgTDS=1.006lgκH2O-0.215S：西門子，1/Ω，也稱作姆歐，電導的單位。What?44精選課件ppt二、懸浮物和濁度

懸浮物(mg/L)是各種水處理工藝中都需監(jiān)督的項目，其可通過重量分析法測定(用定量濾紙過濾后，再在110℃烘干稱重)。但此法麻煩且準確度不高，不宜作現(xiàn)場監(jiān)測使用。

濁度（渾濁度）指水體不透明的程度，它實質(zhì)上反映了水中的懸浮物和膠體物質(zhì)會使光線發(fā)生散射的性質(zhì)，故一般用它來衡量這些物質(zhì)在水中的大致含量。

濁度的測定開始用杰克孫燭光濁度計，此法不適宜低濁水，測得結果可能因人而異。現(xiàn)在多用散射濁度儀(如激光濁度儀)，方法是：先測定樣品在90o光照下的散光強度，再與標準液的比較。兩種方法測得的結果基本相同，單位分別是JTU和NTU。近年來，因國際上選用了重現(xiàn)性更好的濁度標準液-福馬肼(FTU)，F(xiàn)TU也成為濁度單位，1FTU＝1JTU=1NTU。45精選課件ppt三、堿度和酸度

堿度(A)指水中能接受H+的物質(zhì)(OH-、CO32-、HCO3-和其它弱酸鹽類)的量之和。天然水中，堿度主要由HCO3-的鹽類組成；鍋爐水中，則主要由OH-和CO32-、甚或PO43-(爐內(nèi)加磷酸鹽處理時)的鹽類組成。堿度用酸中和辦法來測定。指示劑不同(酚酞和甲基橙)，滴定終點也不同(前者：pH值=8.1~8.3；后者：pH值=4.3~4.5)，故有酚酞堿度PA和甲基橙堿度MA之分。它們測得的物質(zhì)也不同，酚酞把水中的OH-和CO32-分別中和成H2O和HCO3-；甲基橙把水中的OH-、CO32-和HCO3-分別中和成H2O和H2CO3。

酸度是指水中能接受OH-的物質(zhì)（強酸、強酸弱堿鹽、酸式鹽和弱酸等）的量之和。天然水不顯酸性(只有1~2%的CO2→碳酸)，只有在化學除鹽過程中陽床出水會產(chǎn)生酸度。46精選課件ppt四、硬度(H)

硬度指天然水中高價金屬離子（主要是鈣、鎂離子）的總濃度。根據(jù)水中陰離子的存在情況，硬度可分為：1、碳酸鹽硬度

指水中鈣、鎂的碳酸氫鹽(以之為主)、碳酸鹽濃度之和。由于水在長時間煮沸后，它們會轉(zhuǎn)化成沉淀的CaCO3和Mg(OH)2，故又稱為暫時硬度。2、非碳酸鹽硬度

總硬度和碳酸鹽硬度之差，主要是鈣、鎂的氯化物和硫酸鹽等。它在水沸騰時不能除去，故又稱永久硬度。實際上永久硬度和非碳酸鹽硬度只是近似相等。教材上表1-3列出了天然水的一般分析項目、危害和處理方法（pp.8~9）。47精選課件ppt五、有機物水中有機物組成復雜、含量難以確定，常采用各種相對表示有機物含量的指標。1、化學耗氧量（COD）

指利用化學氧化劑氧化有機物所需的氧量?；瘜W氧化劑一般用重鉻酸鉀或高錳酸鉀，前者較常用。2、生物需氧量（BOD）

指用微生物氧化水中有機物所消耗的氧量。氧化分為把有機物轉(zhuǎn)化成CO2、水和氨，以及把氨轉(zhuǎn)化成亞硝酸根和硝酸根兩個階段。測定方法一般有BOD5和BOD21兩種，前者較常用。48精選課件ppt為了更好理解水處理工藝，本節(jié)介紹幾種主要化合物。一、碳酸化合物其在水中的形態(tài)主要是CO2、HCO3-和CO32-，H2CO3含量不足1%，分析時可略去。其相對含量與pH值有關：pH值≤4.3時，只有游離的CO2，可利用吹脫原理除去；pH值>12時，主要是CO32-。它會與水中的Ca2+生成CaCO3，飽和后沉積成垢；但此時游離態(tài)的CO2含量很低，從而避免了其對金屬的腐蝕，故爐水常保持堿性環(huán)境。大多數(shù)天然水的pH值為6.0~8.0，主要是HCO3-和游離態(tài)的CO2。第三節(jié)天然水中的主要化合物49精選課件ppt二、硅酸化合物硅酸結構復雜，通式為xSiO2·yH2O，偏硅酸(x=y=1)、正硅酸(x=1，y=2)、多硅酸(x>1，呈聚合態(tài))。聚合度增加，硅酸從溶解態(tài)變成膠態(tài)，甚至會呈凝膠狀析出。

SiO2的溶解度與pH值有關。pH值<9時，水中硅酸化合物幾乎都呈分子態(tài)，溶解度恒定。當pH值較大時，硅酸根離子增多，而且還會出現(xiàn)多聚體，進而導致其溶解度增加。天然水中硅酸化合物來自于其流經(jīng)的含有硅酸鹽和偏硅酸鹽的巖石。其在地下水中的含量相對多。硅酸的酸性很弱，電離度不大，不易用pH計或電導率檢測。對于分子量較低的硅酸化合物可采用鉬藍比色法測定，稱之為活性二氧化硅(活性硅)，不能用比色法直接測得的稱為非活性二氧化硅(非活性硅)。水中硅酸鹽較多時會在爐管或汽機內(nèi)部沉積結垢，必須處理。50精選課件ppt三、鐵的化合物水中的鐵有Fe2+和Fe3+兩種。深井水中的Fe2+含量較多。因其[O]和pH值低，F(xiàn)e2+鹽類溶解度大、水解度小，不易形成沉淀物。地表水中的Fe2+含量較少。因其[O]和pH值較高，F(xiàn)e2+氧化成Fe3+，后者易水解成Fe(OH)3沉淀物或膠體，鐵的化合物一般以膠溶態(tài)Fe(OH)3的形式存在。在含有腐殖酸的沼澤水中，由于其pH值較低，F(xiàn)e2+會與腐殖酸形成不易被氧化的絡合物，所以其含量可能較多。爐水含鐵（設備腐蝕也會導致）會引起爐內(nèi)生成氧化鐵鐵垢，故應進行水處理，且注意防腐。鹽的水解度：鹽類的水解達到平衡時，已水解的鹽的分子數(shù)與溶解在溶液中的鹽的分子總數(shù)之比。51精選課件ppt四、氮的化合物天然水中的無機氮主要來源于動植物的有機氮和隨工工業(yè)排水混入的NH4+。隨污水進入水源的有機氮（蛋白質(zhì)、尿素等）在微生物作用下，會逐漸分解。此過程無氧存在時，最后的轉(zhuǎn)化產(chǎn)物為氨；有氧時，氨會繼續(xù)分解，并最終轉(zhuǎn)化成亞硝酸鹽或硝酸鹽。因此，根據(jù)天然水中氮化物的相對含量可推測水被有機物污染的時間。NH4+含量較多，污染時間不長；NO3-含量較多，則污染時間較長。52精選課件ppt第四節(jié)天然水的特點及分類一、天然水的特點—水的來源有關。1、地表水的特點

具有懸浮物。江河水的隨季節(jié)降雨變化；湖泊和海水的較少，但由于流動性差，日照條件好，藻類較多。含鹽量較低的淡水，硬度和CO2含量較低。含鹽量和硬度會隨季節(jié)（降雨）變化。含氧量一般呈飽和狀態(tài)，且易被污染。2、地下水的特點

經(jīng)過土壤和砂礫的過濾，懸浮物和菌類含量較低；

溶解氧較少，游離態(tài)CO2較多；且含鹽量和硬度較高。水溫和水質(zhì)比較穩(wěn)定，不易被污染；53精選課件ppt二、天然水的分類分類標準含鹽量硬度名稱定義(mg/L)名稱定義(mmol/L)具體類別低含鹽量≤200極軟水≤1.0中等含鹽量200~500軟水1.0~3.0較高含鹽量500~1000中等硬度水3.0~6.0高含鹽量≥1000硬水6.0~9.0——————高硬水≥6.0按著陰陽離子的相對含量，天然水又分為：堿性水：堿度大于硬度。其之差稱為過剩堿度，也曾稱之為負硬。非堿性水：硬度大于堿度。其中有非碳酸鹽存在。54精選課件ppt第三章爐外處理第一節(jié)水的混凝處理第二節(jié)水的澄清處理第三節(jié)水的過濾第三節(jié)過濾設備55精選課件ppt水中含有懸浮體和膠體會導致堵塞、管道和設備表面擦傷和腐蝕，以及傷及后續(xù)工藝的正常進行，使蒸汽品質(zhì)惡化，進而影響機組設備的安全性能和經(jīng)濟性能等，因此在電廠水處理工藝中，應首先從天然水中除去之。56精選課件ppt水中懸浮物比水重，水流很慢或靜止時，可自行沉降，沉降速度決定于顆粒大小等性質(zhì)。膠體顆粒直徑太小，在水中分布均勻，無法直接依靠自行沉降或過濾去除，必須先使之凝聚。第一節(jié)水的混凝處理不同粒徑的懸浮物和膠體在靜水中沉降1m所需的時間粒徑(mm)種類所需時間粒徑(mm)種類所需時間10卵石1s0.001細粒粘土7days1.0砂10s0.0001細粒粘土2years0.1細砂2min0.0001膠體200years0.01粘土2h57精選課件ppt1、膠體的結構由膠核、吸附層(固定層)和擴散層組成。膠核是不溶于水的多分子集合體，因表面吸附離子而帶電；膠核外側(cè)吸附有相反電荷的離子（反離子)，其中與膠核表面離子緊密結合的部分即吸附層；吸附層以外的反離子受膠核的靜電吸引較弱，比較活潑，分散到溶液深處，形成擴散層。一、水中膠體的穩(wěn)定性58精選課件ppt膠核及其外側(cè)的吸附層稱作膠粒，膠粒帶電。當膠體在水溶液中移動時，擴散層中的部分反離子會滯留在水溶液中，形成一個脫層的界面（滑動界面），該界面形成的電位（ξ電位）大小直接影響到膠體顆粒自身的凝聚性，此值越高，膠體顆粒之間的斥力越大，其自身凝聚的穩(wěn)定性越高。2、膠體顆粒的主要特征1）丁達爾效應：能散射光線。對光觀察，可見光束通過溶液。2）顆粒的總表面積大，具有吸附能力，這是范德華力、氫鍵力、靜電作用力和化學鍵的綜合作用結果。3）膠體結構特點和布朗運動使之在水中處于均勻分散狀態(tài)，能長期穩(wěn)定存在；而且膠體粒子表面有水化層，并吸附一些促使其穩(wěn)定的物質(zhì)，致使膠體粒子在水中不能自動相互聚集而沉降。要從中去除之，必須首先使其脫穩(wěn)，為此需采用混凝處理。59精選課件ppt混凝處理就是向原水中投入混凝劑（俗稱藥品，如鋁鹽、鐵鹽），削弱膠體的帶電穩(wěn)定性，促進細小的懸浮物和膠體互相粘結生成易于沉淀的粗大絮狀物(礬花)，然后再澄清和過濾除去。混凝處理包括膠體脫穩(wěn)和絮凝兩個階段。如將硫酸鋁投入水中，則其會電解生成氫氧化鋁。后者溶解度很小，當pH值合適時，會從水中析出形成膠體。此膠體與水中原有膠體的電荷極性相反，通過中和、吸附架橋和網(wǎng)捕等作用，兩種膠體結合形成礬花，然后再沉淀去除之。二、混凝處理60精選課件ppt中和：靜電中和，降低膠體的ξ電位，使之脫穩(wěn)，繼而通過碰撞、粘接促使凝聚。吸附架橋：新生膠體吸附原有膠體，繼而起架橋作用，促使凝聚。此作用在原膠體未完全脫穩(wěn)時亦可發(fā)生。網(wǎng)捕：礬花下沉時卷掃水中膠體和懸浮顆粒，使之一起下沉。這三種機制一般同時起作用，但可能有所側(cè)重。當pH值偏低，膠體顆粒濃度小，加藥量不足時，以前兩種為主；反之，以后兩種為主；在pH值，膠體顆粒濃度和加藥量均適中時，吸附架橋可能起主要作用。對于實際情況，應具體問題具體分析。61精選課件ppt混凝處理效果以生成絮凝體大小、沉降速度快慢、水中膠體和懸浮物殘留量來評價?；炷^程復雜，影響因素很多，主要的有：水溫、pH值、投藥量、混凝劑與水的混合速度、原水水質(zhì)和接觸時間等。1、水溫影響顯著，與混凝劑種類有關。水溫高，水粘度小，顆粒遷移能力強，利于混凝和絮凝體下沉。反之，則膠體顆粒溶劑化作用增強，不利于混凝和下沉。此時，可增加混凝劑量，投加高分子絮凝劑，或改用其他混凝劑。鋁鹽的適宜水溫為25~30℃，鐵鹽可放寬。三、影響混凝的因素62精選課件ppt2、pH值絮凝反應的產(chǎn)物是兩性氫氧化物。pH值低時，它無法形成；pH值高時，又會形成含氧酸鹽溶解。因此混凝需要一合適的pH值范圍?；炷齽﹥尚栽饺?，其pH值適應范圍越寬。鐵鹽的為6.0~8.4；鋁鹽的為6.0~7.5。3、加藥量藥量不足，不能較好脫穩(wěn)，殘余濁度大；藥量超過合適范圍，則會導致膠體電性變號，產(chǎn)生再穩(wěn)，殘余濁度重新增加；藥量再增加，生成大量氫氧化物沉淀，在吸附和網(wǎng)捕作用下，再次凝聚。混凝劑劑量一般由實驗而定。一般為0.3~0.7mol/L，聚合氯化物可為0.25~0.35mol/L。63精選課件pptpH值影響的機理64精選課件ppt4、混凝劑與水混合時的攪拌速度最好由快轉(zhuǎn)慢。先快，為使混凝劑在水中快速均布，使其水解產(chǎn)生的膠體迅速與水中原有膠體發(fā)生作用；當凝絮形成和長大時，攪拌速度應放慢，以避免阻礙破壞凝絮的形成長大。5、原水水質(zhì)原水濁度太小時，也應增加混凝劑用量。因為水中膠體顆粒即使脫穩(wěn)，但碰撞機會少，仍不能凝集。水中有適量的HCO3-、SO42-、Cl-等陰離子對混凝有利。水中有機物含量高，不利于混凝，因為它們會吸附在膠體表面，阻礙膠體凝聚，此時可采用加氯或臭氧破壞之。6、接觸介質(zhì)水中的泥渣層(一般是前期混凝處理過程生成的新鮮絮狀物)，能起到吸附、催化以及作為結晶核和過濾作用，對混凝有利。是故，澄清設備中都設計有泥渣層。65精選課件ppt據(jù)不完全統(tǒng)計，用于水處理方面的混凝劑有60多種，其中無機混凝劑近20種，有機混凝劑40余種。后者可分為陽離子型（如明膠）、陰離子型（如海藻酸鈉）和非離子型（如骨膠）。常用混凝劑有鐵鹽和鋁鹽兩大類。1、硫酸鋁類化合物包括硫酸鋁(粗制和精制)、硫酸鋁鉀(鉀明礬)和硫酸鋁銨(銨明礬)。歷史長，效果好。但要求的最佳pH值與處理對象有關。去除有機物，應使水的pH值為4.0~7.0；去除懸浮物，水的pH值為5.7~7.8；處理濁度高、色度低的水時，水的pH值應為6.0~7.8。四、混凝劑66精選課件ppt2、聚合氯化鋁（堿式氯化鋁，PAC）一類無機高分子混凝劑，可看成AlCl3水解成Al(OH)3過程的中間產(chǎn)物。相對硫酸鋁，其優(yōu)點在于：加藥量少。只有硫酸鋁的1/3左右，因為含Al2O3多；混凝效果好。絮凝快，絮狀物致密，易沉降，設備體積減少；能適應低溫、低濁水，也能適應高濁度水；腐蝕性小，加藥設備簡單。市面上有固、液兩種，其質(zhì)量指標有三點：Al2O3含量越高越好；堿化度B指聚合氯化鋁中氫氧根所占的比例，50~80%為宜；太小，堿化不夠；太大，接近Al(OH)3，穩(wěn)定性差，易沉淀。聚合度。無機分子的聚合程度，用分子量表示，在數(shù)千為宜。67精選課件ppt3、硫酸亞鐵（綠礬）綠色半透明晶體，易溶于水，水溶液呈酸性。因部分Fe2+→Fe3+，其在空氣中帶有棕色。其在水中的混凝反應為：FeSO4+2H2O→Fe(OH)2+H2SO44Fe(OH)2+2H2O+O2→4Fe(OH)3↓為使Fe2+→Fe3+，必須使水的pH值在8.5以上，以便利用水中溶解的氧，加速氧化過程。天然水的pH值一般只有7~8，為此多與石灰處理聯(lián)合使用。也可向水中投加氯氣和漂白粉的辦法來氧化的Fe2+，此時就無需提高水的pH值了。68精選課件ppt4、三綠化鐵（FeCl3·6H2O）其市面上有三種：無水、結晶和液體。吸水性強，易溶于水，其腐蝕性很強，對設備防腐要求較高。在水中的混凝反應為：FeCl3+3H2O→Fe(OH)3↓+3HCl與其它鐵鹽混凝劑類似，形成的Fe(OH)3絮狀物致密，易沉降，對低溫、低濁水的混凝效果比鋁鹽好，適應的pH值范圍廣。5、聚合硫酸鐵硫酸鐵+適量硫酸+某氧化劑→聚合而成的無機高分子混凝劑。粘稠狀液體，除具有鐵鹽混凝劑的優(yōu)點外，對有機成分去除率較高。69精選課件ppt助凝劑是增強混凝效果的輔助藥劑，與混凝劑沒有絕對區(qū)別，有人統(tǒng)稱之為絮凝劑。作用：可改善絮體結構，促進疏松絮粒密實，加速沉降，提高混凝效果。機理在于：電離后的中和凝聚+高分子鏈狀結構的吸附架橋（凝絮）一些天然聚合物（明膠、骨膠和海藻酸鈉等）曾被用作助凝劑。現(xiàn)在人工合成了許多有機高分子絮凝劑，特別是作為助凝劑與無機混凝劑聯(lián)合使用，獲得了良好效果。已用過的助凝劑有近40種。如pH值調(diào)節(jié)劑石灰，將Fe2+氧化為Fe3+的C12和O2等。澄清池啟動投運、或原水濁度較低時投加的黃泥，其能促使泥渣層快速形成、增加絮凝晶核，提高混凝效果，也可算是一種助凝劑。常用的助凝劑有水玻璃(泡花堿)、C12、漂白粉、聚丙烯酰胺(三號絮凝劑)等，見pp.17。五、助凝劑70精選課件ppt即向水中加CaO(粉末)或Ca(OH)2，以和水中的碳酸氫鹽反應，產(chǎn)生沉淀，消除或降低其暫時硬度(不能消除永久硬度，因只發(fā)生硬度離子交換)。石灰處理還可除去部分鐵和硅的化合物。適用于堿度高的水。并作為離子交換前的預處理，可延長離子交換劑的工作時間。水中有機物、粘土和硅酸膠體等會阻礙沉淀生成、降低結晶速度。故必須同時進行混凝處理，以提高石灰處理效果。應將水加熱至約40℃(不能過高，否則對離子交換不利)，以使水中殘留碳酸鹽硬度降至更低。

如只減少Ca(HCO3)2，出水的[HCO3-]應為0.05~0.2mmol/L、pH值約為9.5；當需有Mg(OH)2沉淀和去除SiO2時，出水中的[OH-]范圍與上相同、pH值約為9.6~10.4。六、石灰處理71精選課件ppt澄清：使原水中的濁質(zhì)與水分離的過程。懸浮體（包括混凝后生成的）在水中的沉降分為自由沉降和擁擠沉降。一、懸浮物的沉降1、自由沉降懸浮顆粒在靜水中獨立下沉，無聚合和形變，不受器壁和周圍環(huán)境的影響，只受自身重力和水的阻力作用。對于Stokes區(qū)域（Re<1），自由沉降的沉降速度隨著顆粒密度和粒徑的增加、流體粘性的減?。═↑）而增大。懸浮顆粒在流動水中的沉降可看作垂直方向的自由沉降和隨水流的水平運動的合成，此時的下沉軌跡是一條斜線。第二節(jié)水的澄清處理72精選課件ppt2、擁擠沉降若水中懸浮物濃度較高(包括混凝過程中的產(chǎn)物)，顆粒間的碰撞、聚合等作用將使下沉和絮凝同時進行，此即為擁擠沉降。擁擠沉降過程中，伴隨著水從下而上的移位，這會增加下沉阻力，因此其沉降速度相對較小。顆粒群體濃度越大，這種影響越顯著。擁擠沉降過程中會出現(xiàn)一個渾水和清水的交界面，沉淀過程就是交界面下沉過程，此面以下的懸浮體濃度可視作均勻分布。澄清池是利用擁擠沉降去除水中顆粒的設備，其作用是（1）利用活性泥漿的混凝功效；（2）反應池和沉淀池裝在一個設備內(nèi)，充分發(fā)揮混凝劑作用，提高單位容積的產(chǎn)水能力。澄清池分為泥渣循環(huán)性和泥渣懸浮性兩類。前者較常用，如機械攪拌加速澄清池和水力循環(huán)澄清池，后者如脈沖澄清池。73精選課件ppt處理效率高且效果穩(wěn)定、單位面積產(chǎn)水量大、適應性強。1、結構1、2—進水管和進水槽；3、4—第一、二反應室；5、6、7、8—導流室、分離室、清水室和泥渣濃縮室；9—加藥管；10—機械攪拌器；11、12—導流板和傘形板。二、泥渣循環(huán)型澄清池74精選課件ppt2、工作流程原水→1→2（環(huán)形水槽）→3（初步混凝；提升和攪拌）→4（絮凝、長大）→5→6（實現(xiàn)泥渣和水的分離）→3（循環(huán)利用泥渣活性）或→7（清水收集和排出）或→8（泥渣濃縮排掉）渦輪提升能力可通過改變轉(zhuǎn)速和開啟度來調(diào)整。混凝劑在進水管、配水槽，水泵吸入管等處投加均可，應視效果而定。同時進行石灰處理時，石灰和混凝劑可分別在進水槽和第一反應室投加。開啟度調(diào)整

進水槽上部的排氣管可排除進水中的空氣。水在分離室的上升流速為0.8~1.2mm/s，在池中的總時間為1~1.5h。75精選課件ppt三、水力澄清池結構和工作流程特點：靠水流動力實現(xiàn)泥渣循環(huán)。在進水管加藥；混合室負壓，吸入回流泥渣；喉管3高速水流實現(xiàn)水、藥和泥渣充分混合。兩個反應室截面漸擴利于絮凝長大。升降4+3+2，調(diào)整噴嘴和混合式喇叭口的間距；或更換口徑不同的噴嘴，調(diào)整回流泥渣量。2、混合室、噴嘴76精選課件ppt四、真空式脈沖澄清池利用抽真空和破壞真空，形成脈沖水流，導致池內(nèi)泥渣層周期性的上升和下沉（脹縮），實現(xiàn)對原水的澄清。（b）豎井充水期（a）豎井放水期77精選課件ppt78精選課件ppt五、沉淀池沉淀池是利用重力使水中懸浮物沉淀去除的一種構筑物，多應用在廢水處理中。按池內(nèi)水流方向，其可分為平流式、豎流式和輻流式三種，每種型式各有特點。平流式：水流從一端水平流向相對一端。特點：構造簡單，沉淀效果好，性能穩(wěn)定，使用廣泛，但占地面積較大。豎流式和輻流式：廢水均自池中心入池。前者水流沿池的整個斷面緩慢上升，占地面積小，但深度大，池底為錐形，施工較困難。后者沿徑向向池周緩慢流動。正在研究試驗的還有周邊進水沉淀池、回轉(zhuǎn)配水沉淀池以及中途排水沉淀池等。79精選課件ppt斜板或斜管沉淀池較為新型。利用哈真(Hazen)淺池理論，在池中加設一系列斜板或斜管把水流分成若干薄層，進而增加沉淀池面積，縮短沉淀時間，提高沉淀效率(3~5倍)或減小沉淀池體積。為了創(chuàng)造理想沉降條件，Re數(shù)一般控制在200左右(層流)，弗勞德（Froude）數(shù)可達10-3-10-4。但有斜板、斜管易結垢、長生物膜，產(chǎn)生浮渣，維修工作量大，壽命短等缺點。

哈真淺池理論：在理想情況下，L/H＝V/u0，其中L和H分別為水流距離和沉降距離，V為水的水平流速?？梢姡篖與V值不變時，H越小，可被去除的顆粒越小(

u0約與dp2成正比)，去除效率越高。在u0(或dp)不變時，若分n層沉降（H縮為1/n），則處理能力增大為n倍或需要的沉降池體積縮小為1/n。弗勞德數(shù)Fr是反應慣性力與重力之比的準則數(shù)。u0-沉降（懸?。┧俣?；L-定性尺寸。80精選課件ppt澄清后的水還殘留一些細小的懸浮物，必須經(jīng)過過濾除去，以滿足后續(xù)處理（反滲透、離子交換除鹽）時的水質(zhì)要求。一、過濾過程與原理將水自上而下通過裝有粒狀填料（濾料）的設備，其中細小懸浮物被濾料吸附截留的過程。濾料分層排布，小顆粒的在上。由于上層砂礫排列致密，使懸浮物易于被其表面吸附、重疊和架橋，形成濾膜。濾膜而后起主要過濾作用，稱為薄膜過濾。水進入濾層內(nèi)部后，懸浮物在深層濾料的復雜空隙通道內(nèi)更容易發(fā)生碰撞，從而被吸附截留，稱之為滲透過濾或深層過濾。失效濾料可以通過自下而上的反洗而再生。第三節(jié)水的過濾81精選課件ppt二、過濾中的壓力損失測定出水濁度和水通過濾層的壓降均可知濾池運行效果。出水濁度變化規(guī)律性不強，不能及時反映濾層的污染程度；后者因變化明顯，測量方便而成為反映濾池運行效果的實際指標。水流經(jīng)濾層的壓降與濾料污染程度和濾池的出力有關，二者的增加都會導致其值增大。在壓降一定時，出力會隨著濾料污染程度的增加而下降。若保持濾池的出力不變，隨著濾料的污染加重，進水壓力（壓降）必須增大。壓降過大，可能造成濾層局部破裂，過濾作用破壞，出水水質(zhì)惡化，濾料污染加重，反洗時不易洗凈，濾料結塊等。實際運行中，壓降應比導致濾層破裂的臨界值低很多。82精選課件ppt三、濾料工藝要求：粒度、機械強度和化學穩(wěn)定性等。常用濾料有石英砂、無煙煤和大理石等。1、粒度常用粒徑和不均勻系數(shù)兩個指標表示，在105℃烘干、篩分、稱重、作篩分曲線而得。（1）粒徑：平均粒徑d50和有效粒徑d10（下標指通過篩孔的質(zhì)量百分比），后者反映濾料中較細顆粒的尺寸。粒徑過大：濾層孔隙大，出水水質(zhì)不好，且反洗強度要求較高，影響反洗效果，進而可能造成其它不良影響。粒徑過?。簽V層通流阻力加大，水頭損失上升過快。（2）不均勻系數(shù)：K80=d80/d10。濾料不均勻，反洗不易控制，且影響反洗效果。甚或加劇反洗后顆粒的上小下大分布，使水頭損失上升，過濾周期縮短。83精選課件ppt2、機械強度

反洗時濾料處于流化狀態(tài)，顆粒間碰撞和摩擦，易造成顆粒的磨損或破碎。磨損率和破碎率是常用的兩個指標。其估算方法為：取100g樣品，篩分出0.5mm~1mm的部分；放入裝有150mL水的容器內(nèi)，置于實驗室震蕩24h；再用0..5mm和0.25mm的篩子進行篩分。通過0.25mm篩子的部分占總量的質(zhì)量百分比為磨損率；介于0.5~0.25mm之間的部分占總量的質(zhì)量百分比為破碎率。有的國家規(guī)定：前者不得大于0.5%，后者不得大于4%。84精選課件ppt3、化學穩(wěn)定性

水與濾料化學反應會造成水質(zhì)惡化，如pH>9的水會使石英砂溶解，造成水中SiO2增加?；瘜W穩(wěn)定性驗證：一定條件下，用中性（0.5mg/L的NaCl，pH=6.7）、酸性（鹽酸溶液，2.1）和堿性（NaOH溶液，11.8）的水浸泡已預處理（洗滌和60℃干燥）的濾料24h。若溶解固形物、耗氧和硅酸的增加量均不超過10mg/L，則可被接受。

一般情況下，中性和酸性水可用石英砂做濾料；堿性水則宜用無煙煤或半燒白云石，不能用石英砂。85精選課件ppt4、顆粒形狀常用濾料非球形，其形狀和表面積會多少影響通流阻力和過濾效果。球狀度和形狀因子是兩個常用概念，它們互為倒數(shù)。前者為等體積的球和顆粒之間的表面積之比，其值小于等于1。5、濾層孔隙率

孔隙率為孔隙與總體積之比，與顆粒形狀、排布和均勻程度等有關。不規(guī)則濾料的孔隙率一般大于球形顆粒的?？紫堵师乓话阃ㄟ^實驗測定，計算公式為：濾層體積濾料總質(zhì)量濾料真密度濾層體積濾料總質(zhì)量濾料真密度86精選課件ppt四、運行的主要參數(shù)濾速、過濾周期和截污能力等。1、濾速即空塔流速。2、過濾周期兩次反洗之間的實際運行時間。3、濾層的截污能力又稱泥渣容量，指單位面積的濾面或單位體積的濾料能去除懸浮物的質(zhì)量，kg/m2或kg/m3。一般，濾料粒徑越大，截污能力越大。截污能力也與過濾水之前經(jīng)過的處理方式有關。87精選課件ppt五、影響過濾過程的主要因素1、濾速一般10~12h/m。小→投資和設備尺寸；大→水質(zhì)↓，壓降↑，過濾周期縮短。2、反洗目的：恢復濾料的過濾能力。反洗水流自下而上，濾層膨脹，導致高度增加一定比例，此即濾層膨脹率。它可直觀反映反洗強度，一般取20~50%。

反洗強度【單位濾池面積的通流量，L/(m2·s)】和反洗時間(一般取5~6min)直接影響著反洗效果。濾層中污泥清洗不凈，可能導致濾料結塊，破壞濾池正常工作。反洗強度與濾料粗細、輕重和水溫等因素有關。石英砂和無煙煤（較輕）的反洗強度通常分別為15~18、10~12L/(m2·s)。一般在反洗5~10個周期后，通入壓縮空氣擦洗，以提高清洗效果。擦洗時，一般池中水位在濾層上面200mm處，擦洗強度為10~20L/(m2·s)，時間取3~5min。88精選課件ppt3、水流均勻性

過濾和反洗時，都要求水流盡可能均勻。進水管上的擋板保證進水的均勻性。

配水系統(tǒng)（或稱排水系統(tǒng)，反洗時用于進水）對水流均勻性影響最大，其分為小阻力、中阻力和大阻力三類。小阻力配水系統(tǒng)：水頭損失<0.5m。配水均勻，本身阻力小，但濾層阻力較大。運行和濾料分布的局部細小因素就可能導致阻力和流速不均，故穩(wěn)定性較差。

大阻力配水系統(tǒng)：水頭損失>3m，系統(tǒng)孔隙面積小，阻力較大，阻力分布中濾層和管道所占比例較小。故只要配水系統(tǒng)孔隙分布合理，即可基本保證水流均勻，故穩(wěn)定性較好。中阻力配水系統(tǒng)的阻力和性能介于上述兩者之間。重力式濾池通常選擇小阻力配水系統(tǒng)，要求其配水不均勻性不大于5%。89精選課件ppt4、濾池濾料的結塊

原因：反洗不徹底、原水水質(zhì)變化等造成濾料中積累了污泥、油泥或微生物及其排泄物，并與之粘結成塊。消除方法：（1）加強反洗。強度+時間+壓縮空氣擦洗，針對輕度結塊。（2）卸出濾料人工清洗。（3）堿洗。針對油泥結塊，把NaOH或Na2CO3溶液注入濾池靜泡或進行循環(huán)沖洗。（4）酸洗。針對濾料上的重金屬沉淀，一般使用鹽酸，注意設備防腐（加緩沖劑）和濾料對鹽酸的穩(wěn)定性。（5）氯清洗。針對微生物和有機物生長而致的結塊。投加漂白粉和次氯酸鈉，使水中活性氯達到40~50mg/L，通過濾層，待排水中有氯臭味時，停止排水并靜泡1~2d，殺死有關微生物后，再反洗。為提高清洗效果，上述方法可幾種結合使用。90精選課件ppt5、單層濾料和多層濾料

單層—一種濾料；多層—多種濾料+分層聚集。單層：反洗后顆粒分布上小下大。過濾主要依賴濾料表面形成的一層濾膜。濾膜會加大阻力，同時下部濾層的過濾功能沒得到充分發(fā)揮。因此運行周期短，截污能力差。雙層：上層濾料密度小、顆粒大，下層的恰好相反，如無煙煤在上、石英砂在下。粒徑上大下小分布，破壞了濾層表面濾膜的形成，下層濾料的截污能力得以發(fā)揮。因而壓降增加慢、截污能力強，運行周期長，濾速可適當提高。雙層濾料間分層不好，則不利于過濾。但混雜無法避免，一般認為混雜厚度為5~10cm是可以的，關鍵是其粒度和密度（材料）的選擇。實際應用中，雙層濾料的粒度和反洗強度可實驗確定，后者一般為13~15L/(m2·s)。多層濾料道理類似。考慮到反洗效果和濾料結塊問題，其運行終點時的水頭損失一般應在30kPa左右，不宜過大。91精選課件ppt92精選課件ppt第四節(jié)過濾設備（過濾器）過濾設備雖有多種，但組成大致相同，都有濾層、進排水裝置、配水裝置、反沖洗設備及必要的管道、閥門等。一、普通過濾器簡單(單路進出水)，圓形鋼制容器。運行流速8~10m/h。進水裝置：有向上布置的漏斗或環(huán)形布置的水管，以使進水均勻。濾層與其之間有一充滿水的空間(水墊層)，可緩沖進水、使濾料反洗時有膨脹空間。配水裝置：有水帽式(小阻力)或支母管式(大阻力)等，均勻分布反洗水；運行、反洗和正洗三步周期運行。反洗前應先用壓縮空氣攪拌擦洗，以提高清污效果。正洗是為了清除濾料內(nèi)的殘余污物，水流也是自上而下。93精選課件ppt二、雙流式過濾器進水分上下兩路，分別利用薄膜過濾和接觸凝絮過濾，中間排水。以出水量計，運行流速約為12~18m/h。濾層分布：配水系統(tǒng)以上濾層高0.6~0.7m、以下1.5~1.7m。濾料為石英砂時，粒徑0.4~1.5mm(均值0.8~0.9mm)，K80=2.5~3。運行：開始上下進水各50%，而后上少下多，后期下部達80%。當壓降達允許值或出水達失效點，設備停運。反、正洗：先用壓縮空氣吹洗，再水中進上排，反洗上層濾料；而后水中、下進上部排，整體反洗。最后正洗(上進下排)。補充：多層(2~3層)過濾器的結構和水流阻力與普通過濾器相同或相當，只是濾料分布為上輕而大、下重而小。如三層濾料，則可按著無煙煤、石英砂和石榴石(或磁鐵礦石等)自上而下布置。94精選課件ppt三、無閥濾池特點：利用虹吸的形成和破壞，實現(xiàn)過濾和反洗的自動切換，虹吸裝置只起控制作用。工作周期：從開始過濾到開始抽氣，一般為幾到十幾小時。反洗形成時間和反洗時間分別為2~3min和4~5min。反洗后不能正洗排水，影響初期出水水質(zhì)，故在虹吸輔助管上常設強制反洗裝置，在出水不合格時使用。允許壓降約為15~20kPa；進水懸浮物不大于100mg/L時，出水的小于5mg/L。防止反洗時進空氣破壞虹吸95精選課件ppt說明：

濾池也有單閥、雙閥和四閥的等。單閥的與無閥濾池工作原理相同。只是其虹吸管從濾池頂蓋上接出后即行下彎，且其上裝設一個閥門。頂蓋上設有一個玻璃管水位計來觀察濾層壓降，根據(jù)其讀數(shù)，利用閥門控制反洗的開始和結束?，F(xiàn)在多采用雙閥濾池，即進排水管上各裝一個閥門。普通快濾池應用較廣，其有進水閥(渾水閥)、出水閥（清水閥、進反洗水閥(沖洗水閥)和排反洗水閥(排水閥)，故又稱之為四閥濾池。96精選課件ppt活性碳：多種含碳原料(木材、果殼、煤、瀝青等)經(jīng)脫水、碳化(300～400℃，去除揮發(fā)分)，再經(jīng)藥劑(ZnCl2)或水蒸氣高溫活化(800～900℃)后，得到的多孔碳質(zhì)材料。果殼類活性碳在水處理中應用最好?；钚蕴靠捎糜谌コ杏坞x氯和有機物。1、活性炭的性質(zhì)多孔固體，比表面積500～1500m2/g，孔徑可達10000nm以上。其中的孔隙分為大孔(孔徑>100nm)、過渡孔(2?～100nm)和微孔(2nm?以下)。用于吸附過濾的活性炭是粒徑為1~4mm的顆粒，吸附主要由其中的微孔支配。活性炭本身無極性，物理吸附為主。但其表面帶有的某些氧化物會使其表面帶有微電荷，這對脫除水中極性物質(zhì)有利，但會降低非極性物質(zhì)的吸附量。四、水的吸附處理（活性炭過濾）97精選課件ppt2、活性碳的吸附原理吸附(表面現(xiàn)象、物理和化學)、吸附質(zhì)和吸附劑。物理吸附的原理：固體表面分子受力不均，產(chǎn)生表面張力，具有表面能，故可吸附外界分子，并降低其表面能。物理吸附是自發(fā)行為，可多層吸附，無需外界能量且放熱，升溫對其不利。吸附劑的比表面積都很大，硅膠、活性氧化鋁和分子篩等也可用作水處理的吸附劑。活性炭利用其物理吸附和表面催化作用，能較徹底地除去水中游離氯。但因會同時生成鹵代烴類化合物(致癌)，故高Cl2含量的水不宜用它處理后供飲用。

活性炭對水中有機物的吸附率約為20~80%，去除效果與活性炭本身和水中有機物的組成等有關。98精選課件ppt3、影響活性碳吸附的因素a)活性碳性質(zhì)比表面積，粒徑大小和分布，孔構造和分布等。b)吸附質(zhì)性質(zhì)溶解度低，濃度高，利于吸附；有機物的分子量增大，吸附量上升，但若太大，則不易被吸附。c)介質(zhì)PH值對水中有機酸，PH降低，吸附量上升；對有機胺，則相反。d)溫度低溫有利于吸附，高溫有利于解析。e)接觸時間不能太短。f)多種物質(zhì)間的相互影響相互誘發(fā)、相互競爭、互不干擾。99精選課件ppt4、活性碳吸附在水處理中的應用1)活性炭的選用吸附性能好，可提高出水品質(zhì)，延長其使用壽命。應以水中天然有機物作吸附質(zhì)，通過試驗比較效果而定。2)活性碳使用前的預處理先用HCl浸泡，中和其中少量堿性物質(zhì)，再用水沖洗至PH值達6～8。3·)活性碳再生活性炭因沾染懸浮物或膠體而影響去除率時，應先清洗。如仍無效，則可采用如下方法再生：1）蒸汽吹洗；2）高溫焙燒；3）溶液(NaOH或NaCl等)解析；4）用有機溶劑萃取；5）微生物法；6）電再生法等。100精選課件ppt第四章離子交換處理第一節(jié)離子交換樹脂概述第二節(jié)離子交換樹脂的性能指標第三節(jié)離子交換的原理第四節(jié)樹脂預處理、變質(zhì)和污染101精選課件ppt在現(xiàn)代電廠鍋爐的水處理中，離子交換法除鹽是必須采用的工藝。工藝的核心是離子交樹脂。離子交換工藝可將水中的離子態(tài)雜質(zhì)幾乎全部除盡，制得的水可接近“純水”。102精選課件ppt第一節(jié)離子交換樹脂概述一、離子交換樹脂的結構

白色、黃色或棕色小球，φ=0.3～1.2mm；內(nèi)部為網(wǎng)狀結構骨架。骨架上有許多離子交換基團（功能基），骨架孔隙里充滿了水和可交換離子，后者可與外部水中的離子發(fā)生交換作用。103精選課件ppt組成樹脂母體(骨架)的單體有苯乙烯系、丙烯酸系、酚醛系等。苯乙烯系應用廣泛，它以苯乙烯做單體原料，以二乙烯苯為交聯(lián)劑，經(jīng)懸浮縮合反應而成；然后引入不同的交換基團，分別制得陽離子或陰離子交換樹脂。交換基團的固定部分稱為固定離子，它固結在母體上，不能自由移動。常將它和樹脂母體合起來用R表示。交換基團的活