电厂化学-3水的预处理

1、1电厂化学及水处理电厂化学及水处理 华北电力大学能源与动力工程学院华北电力大学能源与动力工程学院刘忠刘忠培训讲座培训讲座 2第第3章章 水的预处理水的预处理 1 1 概述概述 2 2 水的混凝水的混凝处理处理 3 3 水的水的沉淀和澄清沉淀和澄清处理处理 4 4 水的水的过滤过滤处理处理 5 5 水的水的预处理系统预处理系统3 电厂原水一般是江河水或地下水，含有悬浮物和电厂原水一般是江河水或地下水，含有悬浮物和胶体杂质。胶体杂质。 通常采用预处理方法通常采用预处理方法混凝沉淀（澄清）及过混凝沉淀（澄清）及过滤处理。滤处理。 预处理的目的：除去水中悬浮物、胶体物质和部预处理的目的：除去水中悬浮物

2、、胶体物质和部分有机物。分有机物。 水经混凝沉淀（澄清）处理后，浊度水经混凝沉淀（澄清）处理后，浊度ZD10FUT，能满足工业用水要求。能满足工业用水要求。 再经过滤处理，再经过滤处理， ZD100nm，经长时间静止在，经长时间静止在重力作用下就会沉降下来。重力作用下就会沉降下来。 胶体颗粒，胶体颗粒，d100nm，基本不能因重力作用而沉，基本不能因重力作用而沉降。原因有三：降。原因有三： 胶体颗粒在水中作无规则的布朗运动，可长时间保持分胶体颗粒在水中作无规则的布朗运动，可长时间保持分散状态；散状态； 胶体颗粒外表面吸附了一层水分子，阻碍胶体颗粒之间胶体颗粒外表面吸附了一层水分子，阻碍胶体颗粒

3、之间的接触，使胶体保持稳定；的接触，使胶体保持稳定； 胶体颗粒带有电荷，天然水中的胶体颗粒总是带有负电胶体颗粒带有电荷，天然水中的胶体颗粒总是带有负电荷，由于同性相斥使胶体颗粒不易相互聚合而保持悬浮荷，由于同性相斥使胶体颗粒不易相互聚合而保持悬浮状态。状态。 其中后两个原因更为重要。其中后两个原因更为重要。 混凝处理：在水中投加适当的化学药剂，使水中细混凝处理：在水中投加适当的化学药剂，使水中细小悬浮物以及胶体结合成大的絮凝体，并在重力作小悬浮物以及胶体结合成大的絮凝体，并在重力作用下沉淀出来。投加的化学药剂称为混凝剂。用下沉淀出来。投加的化学药剂称为混凝剂。6（2）混凝原理）混凝原理 以混凝

4、剂以混凝剂Al2(SO4)3为例，说明混凝原理。为例，说明混凝原理。Al2(SO4)3投投入水中，将发生电离、水解、聚合等一系列化学反入水中，将发生电离、水解、聚合等一系列化学反应。应。 电离：电离： Al2(SO4)32Al3+ + 3SO42- 水解：水解： Al3+ + H2OAl(OH)2+H+ Al(OH)2+ H2OAl(OH)2+H+ Al(OH)2+ H2OAl(OH)3 +H+ 由于原水有一定碱度，即存在由于原水有一定碱度，即存在HCO3-，中和水解产生的，中和水解产生的H+ HCO3- +H+ CO2+ H2O Al2(SO4)3完全水解为难溶的完全水解为难溶的Al(OH)

5、3，此过程此过程30s内完成。内完成。 聚合：上述反应的同时，还会发生聚合反应，生成带正电聚合：上述反应的同时，还会发生聚合反应，生成带正电荷的羟基多核络离子，如荷的羟基多核络离子，如Al2(OH)24+、 Al2(OH)5+、 Al3(OH) 63+等。水解生成的等。水解生成的Al(OH)3互相聚集生成絮凝互相聚集生成絮凝物物Al(OH)3m7反应产物对胶体和悬浮物有如下作用：反应产物对胶体和悬浮物有如下作用： 电中和作用电中和作用： 带正电荷离子与原水中带负电荷的胶体发生电中和使之脱带正电荷离子与原水中带负电荷的胶体发生电中和使之脱稳，此过程在稳，此过程在1s内即可完成。脱稳后的胶体颗粒的

6、静电斥内即可完成。脱稳后的胶体颗粒的静电斥力被大大削弱，便可发生碰撞，聚集成较大的颗粒。力被大大削弱，便可发生碰撞，聚集成较大的颗粒。 吸附桥架作用吸附桥架作用： 沉淀物沉淀物Al(OH)3、羟基多核络离子尤其带正电荷的羟基多羟基多核络离子尤其带正电荷的羟基多核络离子，具有较长分子链。这些分子链能吸附水中的胶核络离子，具有较长分子链。这些分子链能吸附水中的胶体颗粒，而且同一条链可吸附多个胶体颗粒，同一胶体颗体颗粒，而且同一条链可吸附多个胶体颗粒，同一胶体颗粒可吸附在多条链上，使原来处于分散的许多细小颗粒被粒可吸附在多条链上，使原来处于分散的许多细小颗粒被分子链拉扯在一起不能分开，形成絮状沉淀物

7、。分子链拉扯在一起不能分开，形成絮状沉淀物。 网捕作用网捕作用： Al(OH)3沉淀物以及生成的沉淀物以及生成的絮状沉淀物，是一种网状絮凝絮状沉淀物，是一种网状絮凝体，在下沉过程中，像一个张开的大网，卷扫水中的悬浮体，在下沉过程中，像一个张开的大网，卷扫水中的悬浮物共同沉淀。物共同沉淀。8（3）混凝过程）混凝过程 混凝过程是指从向水中投加混凝剂，直到最终形混凝过程是指从向水中投加混凝剂，直到最终形成大颗粒絮凝体的整个过程。分为两个阶段：成大颗粒絮凝体的整个过程。分为两个阶段： 凝聚阶段（也称凝絮阶段）凝聚阶段（也称凝絮阶段） 混凝过程中最重要的阶段。包括胶体脱稳和脱稳胶体混凝过程中最重要的阶段

8、。包括胶体脱稳和脱稳胶体在布朗运动作用下聚集成微小凝絮的过程。在布朗运动作用下聚集成微小凝絮的过程。 脱稳胶体的移动速度十分重要，决定了他们的碰撞频脱稳胶体的移动速度十分重要，决定了他们的碰撞频率。有效碰撞才能使脱稳胶粒聚集，这取决于胶体脱率。有效碰撞才能使脱稳胶粒聚集，这取决于胶体脱稳程度。完全脱稳则每次碰撞都可能形成微小凝絮。稳程度。完全脱稳则每次碰撞都可能形成微小凝絮。 在混合池或混合管中进行，很短时间即可完成。在混合池或混合管中进行，很短时间即可完成。 絮凝阶段絮凝阶段 微小凝絮在流体动力作用下再相互碰撞形成大絮凝体，微小凝絮在流体动力作用下再相互碰撞形成大絮凝体，这一过程称为絮凝阶段

9、。这一过程称为絮凝阶段。 在反应池（或称絮凝池）中完成。在反应池（或称絮凝池）中完成。9（4）混凝剂）混凝剂 铝盐混凝剂铝盐混凝剂 硫酸铝硫酸铝Al2(SO4)3，水溶液呈酸性，腐蚀性较强，在剂，水溶液呈酸性，腐蚀性较强，在剂量控制、对原水量控制、对原水pH值的适应以及水温性能较差，电厂渐值的适应以及水温性能较差，电厂渐趋淘汰。趋淘汰。 聚合氯化铝（聚合氯化铝（PAC）Al2(OH)mCln，在剂量控制、对原，在剂量控制、对原水水pH值的适应性方面优于硫酸铝。处理出水质量好，药值的适应性方面优于硫酸铝。处理出水质量好，药剂投加量小，电厂广泛使用。剂投加量小，电厂广泛使用。 PAC中大量的中大量

10、的Cl-对不锈对不锈钢有很强的腐蚀性，投加设备要采用耐氯腐蚀材质。钢有很强的腐蚀性，投加设备要采用耐氯腐蚀材质。 铁盐混凝剂铁盐混凝剂 聚合硫酸铁（聚合硫酸铁（PFS）Fe2(OH)n(SO4)3-n/2m。处理后水中。处理后水中残余铁离子少，形成的胶体电荷密度高，没有聚合铝和残余铁离子少，形成的胶体电荷密度高，没有聚合铝和硫酸铝剂量超过一定值时水质变差的倾向，能高效去除硫酸铝剂量超过一定值时水质变差的倾向，能高效去除有机物和脱色，电厂广泛使用。有机物和脱色，电厂广泛使用。10（5）助凝剂）助凝剂 加混凝剂的同时，加少量聚电解质助凝剂可以显加混凝剂的同时，加少量聚电解质助凝剂可以显著改善混凝条

11、件和提高混凝效果。著改善混凝条件和提高混凝效果。 助凝剂在混凝过程中所起作用分三类助凝剂在混凝过程中所起作用分三类 调整调整pH值。每种混凝剂都有其最佳使用的值。每种混凝剂都有其最佳使用的pH值，如果值，如果原水的原水的pH值不能满足要求，则需加入酸、碱调整值不能满足要求，则需加入酸、碱调整pH值。值。如石灰和硫酸。如石灰和硫酸。 氧化作用。使用硫酸亚铁作混凝剂时，有时要添加氧氧化作用。使用硫酸亚铁作混凝剂时，有时要添加氧化剂。如化剂。如Cl2。 增大絮凝物的粒度、密度和牢固性。通常为高分子聚增大絮凝物的粒度、密度和牢固性。通常为高分子聚合物，也称絮凝剂，本身并不起混凝作用。由于分子合物，也称

12、絮凝剂，本身并不起混凝作用。由于分子量大，而且是链状结构，在水中形成很长的链，并强量大，而且是链状结构，在水中形成很长的链，并强烈吸附水中的杂质颗粒，形成更大的凝絮，增大絮凝烈吸附水中的杂质颗粒，形成更大的凝絮，增大絮凝物的密度，更有利于沉淀。物的密度，更有利于沉淀。 聚丙烯酰胺聚丙烯酰胺(PAM)是一种重要的和使用最多的高分子絮是一种重要的和使用最多的高分子絮凝剂，对高浊度水、低浊度水和废水等均有显著效果。凝剂，对高浊度水、低浊度水和废水等均有显著效果。11（6）影响混凝效果的因素）影响混凝效果的因素pH值值 硫酸铝：最佳硫酸铝：最佳pH值值6.57.5。此时，水中铝离。此时，水中铝离子浓度

13、最低，几乎全部生成子浓度最低，几乎全部生成Al(OH)3沉淀，并沉淀，并对除去水中胶体硅、有机物都有利。此范围之对除去水中胶体硅、有机物都有利。此范围之外，铝离子较多，混凝效果差，且对除盐不利。外，铝离子较多，混凝效果差，且对除盐不利。对于碱度较低的原水，加入酸性硫酸铝使对于碱度较低的原水，加入酸性硫酸铝使pH值值下降太多，需添加碱调整下降太多，需添加碱调整pH值。值。 聚合铝：最佳聚合铝：最佳pH值值7.08.0，加入，加入PAC后后pH值值下降较少，无须添加碱化剂。下降较少，无须添加碱化剂。 铁盐：铁盐： pH值范围值范围410，故，故pH值影响较小。值影响较小。12（6）影响混凝效果的因

14、素）影响混凝效果的因素原水温度原水温度 水温低时，通常絮凝体形成缓慢，絮凝颗粒细小、水温低时，通常絮凝体形成缓慢，絮凝颗粒细小、松散，凝聚效果较差。其原因有：松散，凝聚效果较差。其原因有： 无机盐水解吸热；无机盐水解吸热； 温度降低，粘度升高温度降低，粘度升高布朗运动减弱；布朗运动减弱； 水温低时，胶体颗粒水化作用增强，妨碍凝聚；水温低时，胶体颗粒水化作用增强，妨碍凝聚； 混凝剂不同，影响程度不同。混凝剂不同，影响程度不同。 铝盐：温度影响较大，铝盐：温度影响较大， 2530最佳。温度低于最佳。温度低于5 ，混凝效果极差。混凝效果极差。 铁盐：温度影响较小，即使在冬季也能保证较好的混铁盐：温度

15、影响较小，即使在冬季也能保证较好的混凝效果。凝效果。13（6）影响混凝效果的因素）影响混凝效果的因素混凝剂用量混凝剂用量 根据水源水质和对处理后水质要求，通过试验确根据水源水质和对处理后水质要求，通过试验确定最佳剂量。定最佳剂量。 一般天然水源，最佳剂量一般天然水源，最佳剂量0.30.7mmol/L。 硫酸亚铁（硫酸亚铁（FeSO47H2O计）计） 40100mg/L 三氯化铁（三氯化铁（FeCl36H2O计）计） 3070mg/L 硫酸铝（硫酸铝（Al2(SO4)318H2O计）计） 3580mg/L 聚合铝（聚合铝（Al2O3计）计） 58mg/L 聚合铁（聚合铁（Fe3+计）计） 510

16、mg/L 原水浊度低，悬浮物小于原水浊度低，悬浮物小于50100mg/L时，须提高时，须提高投加量，以保证混凝效果。现场采用投加黏土投加量，以保证混凝效果。现场采用投加黏土(泥泥浆浆)以增大水中胶体颗粒浓度，同时适当增加混凝以增大水中胶体颗粒浓度，同时适当增加混凝剂量，获得较的混凝效果。剂量，获得较的混凝效果。14（6）影响混凝效果的因素）影响混凝效果的因素水利条件水利条件 水和混凝剂的混合以及絮凝体形成和长大所需的水和混凝剂的混合以及絮凝体形成和长大所需的水利条件。水利条件。 搅拌速度先快后慢。搅拌速度先快后慢。 混凝剂加入水中后，开始要快速搅拌，强烈搅动促使混凝剂加入水中后，开始要快速搅拌

17、，强烈搅动促使混凝剂均匀扩散以利于混凝剂快速水解、聚合和胶体混凝剂均匀扩散以利于混凝剂快速水解、聚合和胶体脱稳。脱稳。 当絮凝体形成，应减小搅拌速度，降低搅动强度，以当絮凝体形成，应减小搅拌速度，降低搅动强度，以免影响絮凝体长大，甚至打碎已经形成的絮凝体。免影响絮凝体长大，甚至打碎已经形成的絮凝体。15（6）影响混凝效果的因素）影响混凝效果的因素接触介质接触介质 在水中保持一定数量的接触介质，可使混在水中保持一定数量的接触介质，可使混凝过程进行得更快、更完全。凝过程进行得更快、更完全。 混凝过程在澄清池内进行，利用澄清池内泥渣混凝过程在澄清池内进行，利用澄清池内泥渣起接触作用，即利用泥渣的表面

18、活性，吸附水起接触作用，即利用泥渣的表面活性，吸附水中的悬浮杂质和混凝处理时的细小絮凝体。电中的悬浮杂质和混凝处理时的细小絮凝体。电厂水处理系统常用。厂水处理系统常用。 混凝过程在过滤器中进行，此时滤料在这里其混凝过程在过滤器中进行，此时滤料在这里其接触介质的作用。接触介质的作用。 16第第3章章 水的预处理水的预处理 1 1 概述概述 2 2 水的混凝水的混凝处理处理 3 3 水的水的沉淀和澄清沉淀和澄清处理处理 4 4 水的水的过滤过滤处理处理 5 5 水的水的预处理系统预处理系统17（1）沉淀与澄清）沉淀与澄清 沉淀处理是在原水完成混凝过程之后进行的。混沉淀处理是在原水完成混凝过程之后进

19、行的。混凝为沉淀创造了条件，沉淀则是在混凝的基础上凝为沉淀创造了条件，沉淀则是在混凝的基础上实施颗粒与水的分离，两者共同完成除去水中悬实施颗粒与水的分离，两者共同完成除去水中悬浮物和胶体等杂质的任务。浮物和胶体等杂质的任务。 如果混凝和沉淀两个过程在同一设备中完成，则如果混凝和沉淀两个过程在同一设备中完成，则此设备称为澄清池。该工艺即为水的澄清处理，此设备称为澄清池。该工艺即为水的澄清处理，是电厂最为常见的处理工艺。是电厂最为常见的处理工艺。 电厂最常见的是水利循环澄清池和机械搅拌澄清电厂最常见的是水利循环澄清池和机械搅拌澄清池。池。18 钢筋混凝土制成，横钢筋混凝土制成，横截面为圆形。截面为

20、圆形。 由第一反应室（又称由第一反应室（又称混合室）、第二反应混合室）、第二反应室、导流室和分离室室、导流室和分离室等部分组成，并设有等部分组成，并设有进水系统、出水系统进水系统、出水系统和排泥系统。和排泥系统。 池中心设有搅拌提升池中心设有搅拌提升装置，是澄清池的关装置，是澄清池的关键部件。键部件。 大容量机械搅拌澄清大容量机械搅拌澄清池内，底部设有刮泥池内，底部设有刮泥装置。装置。（2）机械搅拌澄清池）机械搅拌澄清池结结 构构19 原水由进水管原水由进水管1进入进入环形进水槽环形进水槽2，再从，再从槽下出水孔或缝隙进槽下出水孔或缝隙进入第一反应室入第一反应室3，在，在这里由于搅拌器这里由于

21、搅拌器10上上的叶片搅动，使进水的叶片搅动，使进水与回流泥渣（进水量与回流泥渣（进水量的的24倍）均匀混合，倍）均匀混合，并将带有泥渣的水流并将带有泥渣的水流提升到第二反应室提升到第二反应室4，凝絮在此长大凝絮在此长大 水流经导流室水流经导流室5消除消除水流紊流，进入分离水流紊流，进入分离室室6，由于分离室的，由于分离室的截面积很大，水流速截面积很大，水流速度很慢，泥渣和水分度很慢，泥渣和水分离。离。工作过程工作过程20 分离出来的清水经集分离出来的清水经集水槽水槽7均匀收集到清均匀收集到清水箱内。分离出来的水箱内。分离出来的泥渣大部分回流至第泥渣大部分回流至第一反应室一反应室3，再进行，再进

22、行下一个循环，部分泥下一个循环，部分泥渣进入浓缩室渣进入浓缩室8，浓，浓缩后的泥渣定期排出。缩后的泥渣定期排出。 池底设有排泥管供排池底设有排泥管供排空用。空用。 混凝剂直接加入水中，混凝剂直接加入水中，也可加到水泵或配水也可加到水泵或配水槽中，有具体运行效槽中，有具体运行效果而定。果而定。工作过程工作过程21 搅拌机械的结构搅拌机械的结构 上部为叶轮，下部上部为叶轮，下部为叶片。其作用是为叶片。其作用是搅拌和将带有泥渣搅拌和将带有泥渣的水提升至第二反的水提升至第二反应室。应室。 提升能力可通过转提升能力可通过转速和叶片高度来调速和叶片高度来调整。整。 叶片起搅拌作用，叶片起搅拌作用，搅拌速度

23、为每分钟搅拌速度为每分钟1数转，可调。数转，可调。22 对处理水量、水质对处理水量、水质和水温变化的适应和水温变化的适应性强，处理效果稳性强，处理效果稳定。定。 适用于处理悬浮物适用于处理悬浮物在在5000mg/L以内以内的水。的水。 常用于大出力场合。常用于大出力场合。应应 用用23（3）水利循环澄清池）水利循环澄清池 水利循环澄清池的泥渣循水利循环澄清池的泥渣循环、水的流动是靠水流的环、水的流动是靠水流的动力实现的。动力实现的。 设备的本体是钢筋混凝土设备的本体是钢筋混凝土制成的，截面为圆形。制成的，截面为圆形。 由混合室（由混合室（2、3之间）、之间）、第一反应室第一反应室4 、第二反应

24、、第二反应室室5、分离室、分离室6和泥渣浓缩和泥渣浓缩斗斗8等组成。等组成。 主要部件有喷嘴、喉管、主要部件有喷嘴、喉管、伞形板及喷嘴与喉管距离伞形板及喷嘴与喉管距离的调节装置。的调节装置。结结 构构24 进水由喷嘴进水由喷嘴2高速喷出，高速喷出，进入喉管进入喉管3，在喉管进口，在喉管进口处造成负压，吸入大量处造成负压，吸入大量回流泥渣（回流量约为回流泥渣（回流量约为进水量的进水量的24倍），喉管倍），喉管中由于水的流速快，水、中由于水的流速快，水、药品和泥渣可以得到充药品和泥渣可以得到充分混合。分混合。 水从第一反应室水从第一反应室4倒流至倒流至第二反应室第二反应室5的过程中，的过程中，沿程

25、的过水截面逐渐增沿程的过水截面逐渐增大，水的流速逐渐减小，大，水的流速逐渐减小，有利于凝絮长大。有利于凝絮长大。工作过程工作过程25 水进入分离室水进入分离室6后，由于水后，由于水流速度大为减慢，泥渣在流速度大为减慢，泥渣在重力作用下与水分离。重力作用下与水分离。 分离出来的泥渣大部分返分离出来的泥渣大部分返回底部再循环，部分进入回底部再循环，部分进入浓缩池浓缩池8浓缩后排出。浓缩后排出。 分离出来的水经集水槽分离出来的水经集水槽7均均匀收集流入清水箱内。匀收集流入清水箱内。 最优回流量的调整：一是最优回流量的调整：一是将带有喉管的第一反应室将带有喉管的第一反应室一起升降，调节喷嘴与喉一起升降

26、，调节喷嘴与喉管下部喇叭口管下部喇叭口10的间距；的间距；二是将喉管做成套管形式二是将喉管做成套管形式单独升降。还可将澄清池单独升降。还可将澄清池放空，更换不同口径的喷放空，更换不同口径的喷嘴。嘴。工作过程工作过程26 结构简单，投资低，运行结构简单，投资低，运行管理方便。管理方便。 对水量、水质和水温变化对水量、水质和水温变化的适应性差。的适应性差。 一般单台出力不宜超过一般单台出力不宜超过300m3/h。 常用于处理悬浮物在常用于处理悬浮物在200mg/L以下的水。以下的水。应应 用用27（4）运行监督）运行监督 为使澄清池能够始终在良好的条件下运行，需要为使澄清池能够始终在良好的条件下运

27、行，需要对出水水质和澄清池各部分的工作情况进行监督。对出水水质和澄清池各部分的工作情况进行监督。 出水水质的监督项目，除悬浮物含量和浊度外，出水水质的监督项目，除悬浮物含量和浊度外，其他项目根据澄清池的用途拟定。其他项目根据澄清池的用途拟定。 运行工况的监督项目为，清水区高度以及反应室、运行工况的监督项目为，清水区高度以及反应室、泥渣浓缩室的泥渣浓度。泥渣浓缩室的泥渣浓度。 泥渣浓度可用沉降比表示。是指在规定时间内沉泥渣浓度可用沉降比表示。是指在规定时间内沉降下来的泥渣体积占总体积的百分比。降下来的泥渣体积占总体积的百分比。 澄清池正常运行期间，第二反应室泥渣浓度一般澄清池正常运行期间，第二反

28、应室泥渣浓度一般控制在控制在5min沉降比为沉降比为10%20%，超过，超过20%25%时应排泥。时应排泥。28第第3章章 水的预处理水的预处理 1 1 概述概述 2 2 水的混凝水的混凝处理处理 3 3 水的水的沉淀和澄清沉淀和澄清处理处理 4 4 水的水的过滤过滤处理处理 5 5 水的水的预处理系统预处理系统29（1）电厂水的过滤处理的特点）电厂水的过滤处理的特点 经混凝处理后的水中残留少量的细小悬浮经混凝处理后的水中残留少量的细小悬浮颗粒，可经过过滤处理除掉。颗粒，可经过过滤处理除掉。 电厂需过滤的水的特点：水中悬浮物含量电厂需过滤的水的特点：水中悬浮物含量低，一般小于低，一般小于20m

29、g/L，但水量大。，但水量大。 通常采用颗粒滤料的过滤方法。常用的滤通常采用颗粒滤料的过滤方法。常用的滤料有石英砂、无烟煤、重质矿石等。料有石英砂、无烟煤、重质矿石等。 采用快速过滤，滤速在采用快速过滤，滤速在5m/h以上。以上。 设备简单，易于反洗。设备简单，易于反洗。30（2）过滤原理）过滤原理 沉淀机理沉淀机理 即机械截流。当水中的颗粒直径大于滤料颗粒间的空即机械截流。当水中的颗粒直径大于滤料颗粒间的空隙时，就会沉淀在滤料上面，形成一层附加的滤膜。隙时，就会沉淀在滤料上面，形成一层附加的滤膜。在以后的过滤中，这层滤膜起主要的过滤作用，这种在以后的过滤中，这层滤膜起主要的过滤作用，这种过滤

30、作用称为薄膜过滤。过滤作用称为薄膜过滤。 固着机理固着机理 一些直径小于滤料颗粒间的悬浮物颗粒，由于各种物一些直径小于滤料颗粒间的悬浮物颗粒，由于各种物理力和吸附力，悬浮颗粒与滤料之间与已沉积的杂质理力和吸附力，悬浮颗粒与滤料之间与已沉积的杂质之间相互吸附，固着在滤料表面，滤料颗粒间的空隙之间相互吸附，固着在滤料表面，滤料颗粒间的空隙逐渐减小，这种过滤作用称为渗透过滤。逐渐减小，这种过滤作用称为渗透过滤。 过滤过程中，两种机理同时作用，其中薄膜过滤过滤过程中，两种机理同时作用，其中薄膜过滤是主要的。是主要的。31（3）过滤过程）过滤过程 过滤初期，杂质被截流主要发生在最上层滤料中，而过滤初期，

31、杂质被截流主要发生在最上层滤料中，而大部分滤料尚处于等待状态。大部分滤料尚处于等待状态。 随着过滤的进行，上层滤料的杂质不断增多，空隙减随着过滤的进行，上层滤料的杂质不断增多，空隙减少，水流通道变窄。一方面水流阻力增大，另一方面少，水流通道变窄。一方面水流阻力增大，另一方面水流速度增大，对已截流的杂质冲刷剥落作用增强，水流速度增大，对已截流的杂质冲刷剥落作用增强，迫使一部分杂质向下输送，水中悬浮物的截流带从上迫使一部分杂质向下输送，水中悬浮物的截流带从上一层转移到下一层。一层转移到下一层。 继续过滤，截留带逐步向下推移。继续过滤，截留带逐步向下推移。 当截流带前沿接近最底层后继续过滤，出水浊度

32、增加当截流带前沿接近最底层后继续过滤，出水浊度增加 过滤器运行到出水浊度达到规定值或进出口压差达到过滤器运行到出水浊度达到规定值或进出口压差达到规定值时，应停止运行，此时称为过滤失效。规定值时，应停止运行，此时称为过滤失效。 从出水水质来讲，失效点是过滤后期出水合格与不合从出水水质来讲，失效点是过滤后期出水合格与不合格的分界点，由滤层特性和操作条件决定。格的分界点，由滤层特性和操作条件决定。32（4）过滤速度）过滤速度 滤速与滤层中滤料结构有关。滤速与滤层中滤料结构有关。过滤器（滤池）过滤器（滤池）形式形式滤速（滤速（m/ h）正常滤速正常滤速强制滤速强制滤速细沙过滤细沙过滤68单层滤料单层滤

33、料8101014双层滤料双层滤料10141418三层滤料三层滤料1820202533（5）过滤终点及判断指标）过滤终点及判断指标 过滤终点过滤终点 过滤终点是过滤器运行的停止点。过滤终点是过滤器运行的停止点。 过滤终点以失效点为依据，可能比失效点提前过滤终点以失效点为依据，可能比失效点提前或滞后。或滞后。 实际生产中，为保证之水质，多在失效点之前实际生产中，为保证之水质，多在失效点之前结束过滤。结束过滤。 判断指标判断指标 失效点与水头损失、出水浊度、过滤时间相对失效点与水头损失、出水浊度、过滤时间相对应，因此，三者均可作为判断指标。应，因此，三者均可作为判断指标。 实际中常采用实际中常采用压

34、力损失压力损失作为过滤失效判断指标作为过滤失效判断指标34（6）反洗）反洗 水头损失达到规定值时，过滤器停止运行，进行水头损失达到规定值时，过滤器停止运行，进行反洗，其目的是除去滤层中截流的杂质，恢复滤反洗，其目的是除去滤层中截流的杂质，恢复滤料的截污能力。料的截污能力。 反洗方法反洗方法 水反洗。水自下向上流动，滤料处于悬浮状态，借助水反洗。水自下向上流动，滤料处于悬浮状态，借助滤料颗粒间水流产生的剪切力和摩擦力，将截流杂质滤料颗粒间水流产生的剪切力和摩擦力，将截流杂质剥离下来，由冲洗水带走。剥离下来，由冲洗水带走。 带有空气擦洗的水反洗。空气和水交替从滤层底部进带有空气擦洗的水反洗。空气和

35、水交替从滤层底部进入，空气泡在滤料间隙穿过上升，使空隙膨胀，滤料入，空气泡在滤料间隙穿过上升，使空隙膨胀，滤料颗粒升落、旋转、碰撞，使吸附在滤料上的杂质剥离颗粒升落、旋转、碰撞，使吸附在滤料上的杂质剥离下来，由冲洗水带走。也有将空气与水同时从滤层底下来，由冲洗水带走。也有将空气与水同时从滤层底部进入部进入称为水气合洗。称为水气合洗。 带有空气擦洗的反洗比单纯的水反洗效果好。带有空气擦洗的反洗比单纯的水反洗效果好。35（7）反洗条件的控制）反洗条件的控制 反洗膨胀率：料层膨胀时增加的厚度与原厚度的比值。反洗膨胀率：料层膨胀时增加的厚度与原厚度的比值。 反洗强度：单位时间单位过滤面积上通过的反洗水

36、水量。反洗强度：单位时间单位过滤面积上通过的反洗水水量。 反洗时间：反洗过程所经历的时间。反洗时间：反洗过程所经历的时间。型式型式反洗强度反洗强度L/(m2s)膨胀率膨胀率%反洗时间反洗时间min滤滤池池单层滤料单层滤料无烟煤无烟煤1050510石英砂石英砂121545510双层滤料双层滤料无烟煤、石英砂无烟煤、石英砂131650510三层滤料三层滤料无烟煤、石英砂、重质矿石无烟煤、石英砂、重质矿石161855510过过滤滤器器细砂过滤细砂过滤石英砂石英砂1012451015单层滤料单层滤料无烟煤无烟煤101250510石英砂石英砂121545510双层滤料双层滤料无烟煤、石英砂无烟煤、石英砂

37、131650510三层滤料三层滤料无烟煤、石英砂、重质矿石无烟煤、石英砂、重质矿石16185551036（8）过滤系统设备）过滤系统设备 过滤设备按承压情况分为压力式和重力式两大类，过滤设备按承压情况分为压力式和重力式两大类，前者一般称为过滤器，后者一般称为过滤池。前者一般称为过滤器，后者一般称为过滤池。压力式过滤器压力式过滤器 又称机械过滤器。又称机械过滤器。 过滤器本体是一钢制承压容器，体内上部设有进水装置，过滤器本体是一钢制承压容器，体内上部设有进水装置，下部设有出水（兼作反洗配水）装置。滤料可以是单层、下部设有出水（兼作反洗配水）装置。滤料可以是单层、双层或三层。过滤器类型可以是单流式

38、、双流式或双室双层或三层。过滤器类型可以是单流式、双流式或双室过滤器。过滤器。 进水经泵升压后，由上而下通过滤层，过滤在压力下进进水经泵升压后，由上而下通过滤层，过滤在压力下进行。行。 特点：占地面积小，管理方便，出水水质稳定，电厂应特点：占地面积小，管理方便，出水水质稳定，电厂应用较广。用较广。37 双层压力式过滤器双层压力式过滤器 上层滤料的粒度较上层滤料的粒度较大，滤料颗粒间空大，滤料颗粒间空隙较大，容污量大，隙较大，容污量大，悬浮物主要通过渗悬浮物主要通过渗透去除。透去除。 下层滤料的粒度较下层滤料的粒度较小，滤料颗粒间空小，滤料颗粒间空隙较小，水中细小隙较小，水中细小悬浮物通过滤膜被

39、悬浮物通过滤膜被除尽，出水水质得除尽，出水水质得到保证。到保证。38重力式无阀滤池重力式无阀滤池 经过过滤装置的水没有外加压力，进水是靠自经过过滤装置的水没有外加压力，进水是靠自身重力向下流入过滤器，然后出水进入位置较身重力向下流入过滤器，然后出水进入位置较低的清水池。低的清水池。 无需用泵升压，系统设备简单。流速较慢，需无需用泵升压，系统设备简单。流速较慢，需较大的过滤面积，设备庞大，占地面积大。较大的过滤面积，设备庞大，占地面积大。 无阀滤池是因为没有阀门而得名，重力式无阀无阀滤池是因为没有阀门而得名，重力式无阀滤池是电厂常用的过滤装置。滤池是电厂常用的过滤装置。39 由滤池本体、进水装置

40、和虹吸装置三部分组成。由滤池本体、进水装置和虹吸装置三部分组成。 本体包括冲洗水箱本体包括冲洗水箱11、过滤室、过滤室6和集水室和集水室9。40 进水装置由进水槽进水装置由进水槽1和和U型进水管型进水管2组成。其作用是为组成。其作用是为了防止空气进入滤池，从而保证在滤池运行后期能顺了防止空气进入滤池，从而保证在滤池运行后期能顺利形成虹吸。利形成虹吸。41 虹吸装置由虹吸上升管虹吸装置由虹吸上升管3、虹吸下降管、虹吸下降管15、虹吸辅助、虹吸辅助管管13、水封槽、水封槽19和虹吸破坏管和虹吸破坏管17组成，虹吸装置的作组成，虹吸装置的作用是使过滤末期能形成虹吸，使反冲洗得以进行和反用是使过滤末期

41、能形成虹吸，使反冲洗得以进行和反洗结束时破坏虹吸。洗结束时破坏虹吸。42运行过程运行过程 水从进水管水从进水管2进入滤进入滤室，通过滤层室，通过滤层6汇集汇集到下部集水室到下部集水室9，从，从连通管流至上部冲洗连通管流至上部冲洗水箱水箱11，当水箱充满，当水箱充满水后便可由出水管水后便可由出水管12向外供水。向外供水。 运行初期，滤料较清运行初期，滤料较清洁，虹吸上升管洁，虹吸上升管3内内外水位差约为外水位差约为2kPa，称为初期压力损失。称为初期压力损失。 随运行时间的延长，随运行时间的延长，滤层杂质增多阻力增滤层杂质增多阻力增大，因进水量不变，大，因进水量不变，虹吸上升管虹吸上升管3内的水

42、内的水位升高，保持过滤等位升高，保持过滤等速进行。速进行。43运行过程运行过程 当水位上升至虹吸辅当水位上升至虹吸辅助管助管13管口时，水从管口时，水从此管急速流下，主虹此管急速流下，主虹吸管（虹吸上升管与吸管（虹吸上升管与下降管的总称）中空下降管的总称）中空气通过抽气管气通过抽气管14抽走，抽走，主虹吸管内产生负压。主虹吸管内产生负压。 虹吸上升管虹吸上升管3和虹吸和虹吸下降管下降管15水位很快上水位很快上升，当两股水汇合时，升，当两股水汇合时，便形成虹吸。便形成虹吸。 过滤室的水被虹吸管过滤室的水被虹吸管抽走，冲洗水箱的水抽走，冲洗水箱的水就倒流至过滤室，经就倒流至过滤室，经虹吸管抽走，滤

43、料得虹吸管抽走，滤料得到反洗。到反洗。44运行过程运行过程 当冲洗水箱当冲洗水箱11的水的水位降低至虹吸破坏位降低至虹吸破坏管管18的管口以下的管口以下时，空气进入主虹时，空气进入主虹吸管内，虹吸破坏，吸管内，虹吸破坏，反洗停止，过滤器反洗停止，过滤器又重新开始工作。又重新开始工作。 整个冲洗过程中，整个冲洗过程中，进水是不停的。进水是不停的。 重力式无阀滤池运重力式无阀滤池运行的允许压力损失行的允许压力损失约为约为1520kPa。 45 过滤与反洗自动进行。过滤与反洗自动进行。 变水头等速过滤。变水头等速过滤。 过滤过程中，虹吸上升管中的水位随过滤时间的延续、过滤过程中，虹吸上升管中的水位随

44、过滤时间的延续、滤层中悬浮物的增加以及过滤阻力的增大而升高，水滤层中悬浮物的增加以及过滤阻力的增大而升高，水位的增加弥补了滤层阻力的增大，因此，它呈变水头位的增加弥补了滤层阻力的增大，因此，它呈变水头等速过滤状态，直至反洗开始。等速过滤状态，直至反洗开始。 变强度反洗。变强度反洗。 反洗过程中，随着冲洗水箱水位的降低，冲洗强度逐反洗过程中，随着冲洗水箱水位的降低，冲洗强度逐渐减小。反洗开始时，滤层中杂质较多，需要反洗强渐减小。反洗开始时，滤层中杂质较多，需要反洗强度大，随着滤料逐渐清洁反洗强度也逐渐降低，这对度大，随着滤料逐渐清洁反洗强度也逐渐降低，这对冲洗效果极为有利。冲洗效果极为有利。 虹吸辅助管管口的高度，即为滤池过滤终止时允虹吸辅助管管口的高度，即为滤池过滤终止时允许的水头损失；虹吸破坏管插入的深度决定了反许的水头损失；虹吸破坏管插入的深度决定了反洗时间和反洗水量。洗时间和反洗水量。 优点：结构简单，造价低，运行管理方便。优点：结构简单，造价低，运行管理方便。 缺点：虹吸管很高，滤层无法进行空气擦洗。缺点：虹吸管很高，滤层无法进行空气擦洗。特特 点点46第第3章章 水的预处理水的预处理 1 1 概述概述