造纸公司水处理培训教材-

1、目录第一章概述 (31.1水中不纯物质及其工业用水的要求: (31.2污水及水质指标: (61.3水质标准 (7第二章WATER TREATMENT PLAN T (82.1用水处理原理及工艺: (82.2流程选择 (9第三章PURE WATER PLANT (173.1锅炉水的水质要求 (173.2 PURE WATER 工艺流程选择 (183.3活性炭过滤器 (19此装置为水压式活性炭过滤装置。原水经此设备,其所含之杂质、臭味、色度藉此过滤装置的活性炭滤除杂质、臭味、色度。当杂质积存很多时,则利用逆洗水洗去滤材上之杂质并排除去,如此重复操作即可得清洁之水质。 (193.4阳床 (203.5

2、脱气塔 (243.6阴床 (253.7混床:(阴、阳离子混合床 (25第四章CONDENSER WATER PLAN T (264.1冷凝水进出水质要求 (264.2工艺流程选择 (27第五章WASTE WATER TREATMEN T PLANT (275.1污水处理厂的概述 (275.2规模与水质标准 (285.3处理方案与流程 (295.4主要构筑物作用及特点 (30第六章水质化验 (426.1水质监测的对象和目的 (426.2造纸制浆工业水污染物质排放标准 (426.3水质检测测定方法 (43第一章概述1.1 水中不纯物质及其工业用水的要求:水,是人类不可缺少的重要物质之一。在地球上,

3、却周而复始的循环运做着,自海洋或开放的表水经阳光照射而蒸发变成水蒸汽,然后凝聚成云堆,并冷凝成雨珠或结成冰雪再回覆到地面上。但这些水中都含有一定浓度的容存物及固体物。水中一般溶解很多杂质或混杂一些不溶物,这些物质按其颗粒大小和混合形态的不同,将水分类如下: 自然界中的水通常会含有多少量不等之不纯物,此些不纯物质包括溶存气体物、固体物、及悬浮物等,因而不能直接饮用或作为工业用水,必须依使用的目的予以处理。工业用水所引起的障碍,可分类如下:(1生物腐蚀及其它腐蚀(2污浊(3引起化学反应而污染使设施恶化方面:(1腐蚀(2侵蚀(3起凸凹减少效率方面:(1结垢(2污泥的形成(3有机物的形成现将水中的不纯

4、物质所引起的障碍及其处理方法列举如下:气曝、脱气、碱中和,添加胺类 1.2 污水及水质指标:污水是人类在自己的生活,生产活动中用过并为生活或生产过程所污染的水。污水分为生活污水、工业污水、被污染的降水及各种排水入管渠的其它污染水。工业污水是废水的总称。是生产过程中排出的废水。其成分主要决定于生产工艺过程和使用的原料,其中包括高温(水温超过60O C而形成热污染的工业废水。不同的工业生产产生不同的性质的废水,同类工业采用不同的生产工艺过程,产生的废水也不同。工业废水性质各异,多半具有危害性,未经处理的废水是不允许排放。污水的水质指标是表示污水水质受污染情况的重要标志。由于污水中的各类污染物质的组

5、成、形态及含量极为复杂,其水质指标按物理方面的意义大体可分为:(1可生物降解的有机污染物,即水体中可降解的有机污染物,在有氧的条件下,由好氧微生物的作用,进行好氧降解,是水中的溶解氧减少。是水体中有机物的浓度的重要指标,包括BOD COD TOD TOC。(2难生物降解的有机污染物,即污水中化学性质比较稳定,不易被微生物降解的有机物。一般都是为农药(DDT 有机氯和有机磷、酚类化合物、芳香族氨基化合物、高分子合成聚合物。只能用COD TOC TOD等表示或用DDT等专用指标(3无直接毒害的无机污染物一般分为地面覆盖物如泥砂、矿渣等颗粒状无机物质;酸碱及其无机盐类;氮、磷等植物营养。(4直接毒害

6、的无机污染物指氰化物、砷化物和重金属离子。如汞、镉、铅、砷、氰化物被国际公认为“六大毒性物质”。1.3水质标准水质标准是水中各项水质参数应达到的指标和限值,而水质参数是水质标准的具体体现。我国现行的水质标准包括:生活饮用水卫生标准、工业用水水质标准、水环境质量标准及污水排放标准等。其中污水排放标准分为排放标准和行业排放标准两类。第二章Water treatment plant2.1 用水处理原理及工艺:实际上是指利用气曝法、凝集、过滤、离子交换等,单独或合并操作,依原水的水质及水的用途而决定合适的方法,进行处理以达到用水水质。工艺流程的选择要从技术、经济方面进行分析比较。合理的工艺形式应为操作

7、管理方便、节能、减少药耗,在满足使用功能的前提下,从投资和运行成本综合考虑。 pH=6.0-7.5 电导率 100s/cm浊度30NTU 色度50ppm总硬度40ppm 碱度50ppm总溶解性固体130ppm 硫酸盐10ppm氯化物5ppm 钙30ppm镁20ppm 钾+钠15ppm锰0.007ppm 铁0.5ppmCOD 60ppm SiO 215ppmSS80ppm KmnO4指数10ppmpH=6.0-7.0浊度1NTU 色度5ppm总硬度50ppm SS5ppm总铁0.1ppm 余氯0.5ppm2.2 流程选择水处理厂主要为造纸生产用水,对浊度、色度、Fe2+的处理结果要求较高。设计选

8、用了常规的前加氯(预氧化、消毒及除色、混凝、沉淀、过滤的处理工艺。除经常能取得高水质以外,还具有更强的应变能力。在流程上还考虑到设备和构筑物检修和故障条件下保证正常供水的措施,设置必要的超越、溢流、排空,备用设备和集散型的监控设备,能及时发现问题及时解决,保证纸浆厂供水安全。水处理厂的设计处理水量规模为120000m3/d。给水处理系统中加氯其目的是为了抑制给水中的微生物、菌类、藻类的生长与繁殖。水处理厂的加氯系统的氯源由化工厂的碱氯课供给。水厂内加氯点设置一处,采用前加氯,加在混合器前起杀藻及氧化助凝作用,考虑到原水藻类含量较高,最大加氯量取4mg/L;24小时连续工作,每日加氯量为528K

9、g/d。加氯机采用两台真空加氯机(一用一备,为闭环自动控制,控制系数为滤后水量和余氯量。加氯间至加氯点采用DN50的ABS工程塑料管。同时给水处理中还采用加NaOH 、PAC、助凝剂,目的分别是为了调节水的pH度,以及给水中的不可见的悬浮物的凝集,去除。用自然沉降不能完全去除不纯物,尤其水温低的时候,溶存的盐类极少,含有色度的浮游物十分安定,不能通过砂滤去除。浮游物通常带阴电荷。若加入阳电荷的物质,则杂质容易形成较大粒子而容易沉淀!此方式即为混凝现象。处理中的混凝现象比较复杂,不同的混凝剂以及不同的水质条件,混凝机理都有所不同。常见的有以下四种水混凝现象:压缩双电层作用机理、吸附电性中和作用机

10、理、吸附架桥作用机理和沉淀物网捕或卷扫机理。(1压缩双电层:当向溶液中投加电解质时,溶液中反离子浓度增高,根据浓度扩散和异号电荷相吸的作用。这些离子与胶粒吸附的反离子发生交换。挤入扩散层,使扩散厚度缩小,进而更多地挤入滑动面与吸附层,使胶粒带电荷数减少,电位降底,从而达到混凝效果。(2 吸附电性中和作用机理: 胶粒表面对异号离子、异号胶粒或链状分子带异号电荷的部位有强烈的吸附作用而中和了其他的部分电荷,减少了静电压力,因而容易与其他颗粒接近而互相吸附。(3 吸附架桥作用机理:高分子物质与胶粒的吸附与桥连。当高分子链的一端吸附了某一胶粒后,一端又吸附了另一胶粒形成胶粒高分子胶粒的絮凝体。(4 沉

11、淀物网捕或卷扫机理:当铝盐、铁盐、混凝剂的投加量很大而形成大量氢氧化物沉淀时,可以网捕、卷扫水中的胶粒,以致产生沉淀分离。PAC的混凝特性是同过投加铝盐后,发生金属离子的水解和聚合反应过程,其产物兼有凝聚和絮凝作用的特性。胶质系的凝集最主要的是微粒子表面的物理化学性质。因为水中的微粒子的凝集去除,其对象是浊度及色度,水的粘度,水的粘性支配条件为水温、PH、碱度、硬度、游离碳酸等的溶解,所以微粒子之离子交换能力不得不考虑。A、水温:水温是凝集反应、floc形状、凝集剂使用、floc的沉降分离的重要支配因素。通常水温低的时候,要形成floc的时间长,而且要使用较多的凝集剂。B、系统的PH值: 系统

12、的ph值,会影响凝集剂生成氢氧化物的溶解度,folc生成所用的时间,以及胶质粒子的电荷给予能力。C、浊度粒子的离子交换能力。D、水中共存物的影响。E、其他因素:如凝集助剂、搅拌混合等。a. 凝集注入設备:药品的注入有湿式、及干式两种。选择适当的 药品注入方式是有必要的.药品的注入有以下几个要点:注入速度,注入的最高最低量制御方式(自动、手动控制动力的使用(pump、搅拌装置的使用药品的储留槽、仓库、及搬运等注入量的准确度.干式注入方式:药品(粉末状固体的注入一般用于较小规模,注入装置不必担心腐蚀,但原水浊度急剧上升,容易使注入量增加,干式药品的注入装置 .湿式注入:对于任何凝集剂均可使用,注入

13、药剂量较少时,也容易调节注入量。但需得注意装置的腐蚀。浊度急剧上升时,注入量有可能不足,故需有溶液储留槽。重力下滴式湿式注入装置在我们水环制程中,混凝剂按三种药剂设计,考虑干、湿并储,以湿储为主。液体药剂的输送以容积计量。隔膜计量泵投加量稳定、准确。以投加PAC为主,助凝剂和碱液,备用多级加药,提高了加药系统的灵活性。b. 凝集剂的混合搅拌:为了药剂在水中的溶解,凝集剂在水中急速扩散、与水中的杂质相互接触而形成floc. 在制程中往往加以混合搅拌。常用的混合方式有管式静态混合器、混合池混合及机械混合等。一般使用的混合池有矩形池和圆形槽,搅拌器的种类依需要而定,通常使用低速搅拌。螺旋式搅拌器是我

14、们水环药剂溶解搅拌器的使用形式。 螺旋式搅拌器铅锤式搅拌器管式静态混合器-混合效果较好、设备简单,不需单建构筑物,但水头损失大,当流量变化大时,影响混合效果;混合池混合-混合效果较好,占地面积大。某些进水方式要带进大量气体,流量变化较大时,混合效果不稳定;机械混合-混合效果好,适应流量变化,水头损失小,缺点是消耗电能,管理维护复杂。设计考虑原水水头有富余,且供水流量均匀稳定,因此,混合选用管式静态混合器方式。拟采用管式微涡静态混合器。c.絮凝反应:絮凝反应方式一般分为水力和机械两大类。前者结构简单,但适应流量变化性差,后者可进行调节,能适应各种流量的变化,但需有一定的机械维修量,能耗大。为节省

15、投资和运行费用,充分利用有效富余水头,本工程采用水力反应方式。拟在工艺中采用小孔眼网格絮凝反应池,该工艺应用“涡漩混凝低脉动沉淀给水处理技术”(国家专利技术、获国家发明奖。对混凝过程进行强化与完善,使得该工艺对原水中色度的去除较常规工艺有明显的效果。沉淀是在重力作用下,使悬浮液中密度大于水的悬浮固体下沉,从而与水分离的水处理方法。水中的大部分杂质因为其比重比水大,固可利用重力而沉降,在沉降工段去除水中的浮游物及floc.以减轻过滤池的负担,是沉降池的主要目的。影响沉淀的事项有: (1原水水质(包括粘性、比重、PH、碱度、水温等(2悬浮物的性质(大小、比重、凝集性(3气候条件(温度、风雨等等(4

16、沉淀池的构造(形状、沉淀时间、池内流速、水深、长宽比、整流设备沉淀池分为平流式、竖流式、辐流式及斜管(斜板式沉淀池等形式。平流式沉淀池沉淀效果好;对冲击负荷和温度变化的适应能力较强;施工简易,造价较底。竖流式沉淀池排泥方便,管理简单;占地面积较小。辐流式沉淀池运行较好,管理较简单;排泥设备已趋定型。a.普通沉淀池:沉淀池的形状有长方形即圆形等,理论上沉淀效果亦水流面积大且浅较好,但实际上太浅时,因沉淀物上浮及温度、风等影响而使效果降低;而且考虑沉淀物堆积,有效水深为34米,长宽比一般为3:18:1;圆形时,其直径及深度之比为6:112:1左右较佳。b.药品沉淀池容量及平均流速:依原水的水质而加

17、以适当的凝集剂,良好的floc形需要35小时的沉淀。沉淀池的容量为计划静水量35小时的总额整流设备:池内水流的状态受流入管、整流壁的设置、温度、及流出侧设置影响排泥装置:连续式排泥通常设有sludge的刮除装置,有走行式、回转式,及ring belt 式等等。管理:药品沉淀池的管理与普通池有很多相似,但sludge较多是其特点.Ring belt 式 平流沉淀池 辐流式沉淀池污泥靠池中水静压排出池外,浮渣通过排渣管排出。Dor 式圆形沉淀池(辐流式 对于大型水厂,平流沉淀池和斜管沉淀池较为合理。而由于场地面积有限,设计只能考虑采用斜管沉淀池,它具有停留时间短、占地小、沉淀效率高等优点。沉淀工艺

18、我们采用逆向流斜管沉淀设备,表面负荷 2.5mm/s,该 沉淀池排泥采用穿孔管排泥,运行管理时积泥必须及时得到排放,发挥斜管沉淀池的最大效率,克服沉淀池因排泥不及时出现的“跑矾花”现象。每个沉淀池设有一台超声波泥位计,当泥位超出预定值时及时报警,并参与控制排泥阀的运行。过滤是指液体通过适当的多孔物质层,将液体中的浮游物及其他物质去除的方法。给水处理所使用的过滤法有:重力式过滤法、急速砂滤净水及压力式过滤法。其滤材一般使用沙,在其他特殊滤过目的时,又或使用其他特殊滤材。A.重力式滤池的净水机理在持续过滤时,慢慢的在沙层的表面会形成堆积物,这种堆积物是由有机与无机质构成的一种胶质膜。又成为过滤膜,

19、过滤膜有抑制细菌及浮游物质使其留下的作用,此中作用不仅是机械作用,又有物理化学及生物作用,这种作用无法有物质的本态来判定,而得考虑过滤膜内胶质、细菌、生物等等,其作用不至十表面过滤作用,亦需考虑其下沙层的作用。沙粒子的表面带有负电荷,对有相同电荷的细菌及浮游物质(有机物、无机物的微粒子无法吸着。而表面胶质膜在沙面形成时带有正电荷,胶质的组成由不完全分解的有机物附带铁、锰、铝及无水硅酸等,此状态在最初将吸着水中带有负电荷的微细物质。其次,经过数日至数周,表层的无机盐或磷酸盐增加,当阳光照射时称为植物繁殖的好场所,最后形成藻类的薄膜,在藻类的薄膜中有(1浮游物微粒子(2因碳酸的同化效果,放出的氧气

20、荣誉水中,帮助浮游物质的氧化。在藻类的薄膜之下有无数的细菌层生存,有机物受到细菌的分解而成为有机物。而使有害的物质转化成为无害物质。B.急速砂滤净水装置:沙粒子的表面在水中带有负电荷而能被带有正电荷的铁、铝、锰、硅酸等的氧化物所吸着,带正电的膜又吸着带有负电的杂志微粒子。而急速过滤是以较高的过滤速度滤过,接触时间短,这样的变化是不能达到的,单单利用沙粒来抑留浮游物质,固急速砂滤主要是依靠机械作用及物理的吸着作用来去除杂质,而没有生物学的无机化作用。砂滤池构造:(1沙层;(2砂砾层;(3下部集水装置:下部集水装置是均等过滤和有效洗净的 重要决定因素,其形式有:a.Strainer (滤过网b.o

21、ilier (给油器型c. 多孔管 d 多孔性滤板 (2洗净装置a .机械搅拌式b 汽水反冲式c 水逆流洗净式 d 表面洗净式(3排水装置 排水沟的配置(4配管滤池形式有虹吸滤池、无阀滤池、普快滤池、均质滤料滤池和新引进的瑞士翻板滤池等。翻板滤池具有许多特殊的优点:施工简单、周期短,投资比单层滤料滤池低,运行费用减少,操作简单易管理,但由于该滤池的布气技术的专利技术费用太高,经综合比较采用均质滤料滤池。均质滤料滤池于70年代初已在欧洲开始使用,经过不断完善,广泛沿用至今。采用的均质滤料、不均匀系数K60很小。它大大提高了滤料层的孔隙率,使滤速提高、过滤周期延长,且水质好,节水节能等优点。缺点是

22、控制系统复杂,造价较高。但经过我国给排水设计人员和设备制造商的不断探索和努力,均质滤料滤池现已基本国产化,并被广泛应用,已达到了比较理想的水平。滤池设计我们采用深层截污的、气水反冲、恒水头滤速过滤的均质滤料滤池。主要设计参数如下:水质:滤池出水浊度1NTU设计滤速:8.89m/h;强制滤速10.67m/h;冲洗强度:气冲强度:15L/s.m2, 3min气、水同时反冲强度-气冲强度:15L/s.m2、4min-水冲强度:3-4L/s.m2、4min水冲强度:5L/s.m2、4min表面扫洗强度:2.1L/s.m2滤料:采用均粒石英砂滤料,砂粒径0.951.25mm;滤床厚度1.3m。气水分配系

23、统由气水分配槽、滤板和长柄滤头组成。滤池采用长柄滤头配气、配水系统,保证布水、布气的均匀。滤头和滤板为国内定型产品,采用成品的钢筋混凝土滤板每块滤板平面尺寸为975mmx975mm,其上装624 个F4型滤头。滤池进水端与沉淀池出水管相连,并与低浊时可以直接过滤的超越管连通。每个滤池的进口设有可调节的进水堰板,通过堰板的调节和跌落配水,使各滤池的进水流量均匀一致;为减少工程投资,提高滤池操作的可靠性,所有滤池参与控制操作的闸板阀、阀门均采用气动;气源由动力厂直接供给,并应确保气源的不间断供应,气源进气量为2.0 m3/ h,压力为0.07MPa。滤池所有气动控制闸板阀(橡胶气囊、阀门均采用国外

24、引进设备,出水蝶阀采用电-气动定位器(恒水位控制阀,根据滤池水位进行调节,保持水位稳定。各格滤池内均设置压力变送器,过滤、反冲洗均由计算机自动操作。滤池冲洗状态:当滤池出现下列三项中任意一项现象时,即准备反冲洗:过滤周期达到36-48h(可由计算机设定;滤层水头损失达150cm;清水管出水浊度1NTU。滤池除常规的过滤、反冲洗实现自动控制以外,其出水浊度巡检采用在线检测的方法。在滤池管廊的南侧安装两台取样泵(一用一备,两台取样泵分别与浊度仪和六格滤池及滤后水的取样管上的电池阀相通,每隔一定的时间检测一次,每个检测数据都在计算机及PLC上显示,反映的数据准确、完整,每个滤池的出水浊度直观。两台取

25、样泵设在滤池管廊的南端,取样后送至顶层化验室在线检测。另外,设计还考虑在滤池反冲洗排水出口处设置两个自动控制阀门,其中通向厂区排水管道的是常闭阀,通向回收管道的是常开阀。通过切换阀门,使前几分钟的反冲洗高浊水排入厂区排水管道;后阶段的反冲洗低浊水排入回收水池,经提升后再进入反应池进口,回收水泵由水池水位信号通过中心控制室的PLC自动控制开停清水池按照技术规范要求,清水池的储存量需按供水规模4小时的水量设计。目的是为了储存经过絮凝、沉淀、过滤后的得到的处理水。厂级化验分为早、中、晚,对原水、沉淀池出水、滤后水、出厂水等所要求的指标进行检测。第三章Pure water plant3.1锅炉水的水质

26、要求硬度0.001mmol/l 电导率0.2us/cm PH=7.00.5 SiO20.01ppm 锅炉若使用不纯水将会引起障碍、凝定。此种障碍乃因有硬度成分而生成锅垢(scale,溶存之氧及其他腐蚀性物质对锅炉材料腐蚀性将随锅炉水的浓度及硅酸度而增加。锅炉的传热面若有锅垢附着,则将引起:传热效率降低,锅炉用煤量将增多,动力费用增多,酸洗次数增加,传热不均匀还会造成爆管等,蒸气品质降低,烟气量增加。而腐蚀性对锅炉的更加危险,将会造成锅炉寿命缩小,以及锅炉爆炸等。因而,锅炉的补给水对水质的要求比较严格,同时对锅炉的补给水水质要在硬度、胶质硅酸、电导率等处理达到要求标准。3.2 pure wate

27、r 工艺流程选择为满足锅炉补给水要求选用一级除盐加混床系统,其水处理系统流程为:生水活性炭过滤器阳离子交换器除二氧化碳器中间水箱中间水泵阴离子交换器阴阳混合离子交换器除盐水箱在纯水处理中主要是利用离子交换方式软化处理水以达到锅炉等设备用水水质要求。我们的处理系统选用4套250m3/h除盐水处理装置,包括3200mm活性炭过滤器4台,3000mm阳离子交换器4台,3000mm阴离子交换器4台及3000mm混床4台,树脂选用DOM AND HAAS AMBERLITE 凝胶型均一树脂。 3.3 活性炭过滤器此装置为水压式活性炭过滤装置。原水经此设备,其所含之杂质、臭味、色度藉此过滤装置的活性炭滤除

28、杂质、臭味、色度。当杂质积存很多时,则利用逆洗水洗去滤材上之杂质并排除去,如此重复操作即可得清洁之水质。活性炭:是用含有碳为主的物质作原料,如煤、木材、骨头、硬果壳、石油残渣等,经过高温炭化而成。炭化温度约为300400oC,将原料热解成残渣,活化温度约为920960oC,迫入水蒸汽造成炭内部十分发达的孔隙。(如图活性炭吸附原理:吸附是一种物质附着在另一种物质表面上的过程。它能发生在气-液、气-固、液-固两相之间。一般都是以多孔性的固相物质作为离子交换吸附剂。吸附可分为: a物理吸附:是吸附质与吸附剂之间的分子引力产生的吸附:还包括孔隙大小的过滤吸附。b化学吸附:是吸附质与吸附剂之间电子化学键

29、力发生化学作用使得化学性质变化引起的吸附。c子交换吸附:是吸附质的静电引力聚集到吸附剂表面上的带电点上,同时吸附剂也放出一个等当量离子。而活性炭的吸附原理包含有以上三种,物理吸附表现在活性炭的孔隙发达性,当杂质直径大于活性炭的孔隙时,就会被挡住;化学吸附,是由于活性炭孔隙中含有的物质能与水中的物质发生化学反应实现色度、臭味的过滤,离子吸附也跟化学吸附有相近的原理。活性炭工作过程可简单的总结为以上过程:采水:生水自活性炭塔槽上方流入,经活性炭过滤装置下方流出,而得到去除杂质、臭味等水质。逆洗:目的为逐出活性炭上方之沉积物。经一段时间的过滤后,若干杂质沉积在活性炭上方排出并除去。沉整:在逆洗时活性

30、炭会上浮,逆洗完成后将所有阀门关闭使活性炭因重力而沉下。洗净:在逆洗时恐有杂质附在活性炭下面,用正洗来洗净以免在采水时候污染水质。活性炭的工作方式就是以上面五步骤循环操作的。但在各个步骤时间上有一定的分别。3.4 阳床此装置采用3m3mH 的圆桶式的装置。里面装载有阳离子交换树脂,生水流经此设备,通过阳离子交换树脂时,其所含之阳离子被阳床之强酸性阳离子交换树脂交换成H+其反应方程式为:R-SO3H + Na+;Mg+; Ca+ R-SO3Na;Ca;Mg + H+同时原水中含有的碳酸藉H作用,分解成H2O与CO2进入D塔。离子交换树脂是由空间网状结构骨架(即母体与附属在骨架上的许多活性基团所构

31、成的不溶性高分子化合物。活性基团遇水电离,分成固定部分和活动部分。例如: R-SO3H;R 表示树脂母体即网状结构,-SO3表示活性基团固定离子,H+表示活性基团的活动离子合成树脂的母体为Sulfuric acid 在水处理上应用广泛,主要用于脱去水中溶存的阳历子。B.弱酸性合成树脂的母体为Carboxyl基。用于脱碱及脱盐,再生比较容易用。对硅酸、碳酸等弱酸的去除极为重要。D.中碱基性A.E.R(RN,R=NH合成树脂的母体为第23级胺,用于脱盐。合成树脂的母体为第13级胺,用于脱盐。再生比较容易。A、可逆反应离子交换反应是可逆反应,但是这种可逆反应并不是在均相溶液中进进行的,而是在固态的树

32、脂和溶液接触的界面间发生的。例如含有Ca2+的硬水,通过R-Na型离子交换树脂时,发生的交换反应为:2R-Na+Ca2+R2-Ca+2Na+由于上述反应过程不断消耗R-Na型树脂,并使它转化为R2Ca型树脂,造成树脂的交换能力减弱、直至失去交换能力。为恢复树脂的交换能力,可用一定浓度的食盐水通过已失效的树脂层,使树脂由R2Ca型树脂恢复为具有交换能力的R-Na型树脂。通常称为再生。其再生反应为:R2-Ca+2Na+ 2R-Na十Ca2+ ;上述两个反应实质上是可逆的,故其反应式可写为:2RNa+Ca2+R2Ca+2Na+可见,当水中Ca2+多且树脂中R-Na型亦多时,上述反应向右进行,即进行交

33、换反应;反之,上述反应向左进行,则进行再生反应。所以.离子交换反应是可逆的。这种反应的可逆性使离子交换树脂可以反复使用,是其工业上应用的基础。离子交换树脂的界面现象,与胶体结构相类似,它们在水溶液中形成双电层.即固定离子层和可动离子层(反离子层。当不同种类的反离子进行交换反应达到定程度时.就建立起离子交换平衡状态。由图111l可以看出,对于每颗粒树脂来说,其中的交换基团很难全部转变成一种离子形式。这就是树脂的工作交换容量和再生交换容量小于全交换容量的原因之。在离子交换反应中,如果正反应称为交换过程,其逆反应则称为再生过程。B 、强型树脂的交换反应强型树脂是指强酸性阳离子交换树脂和强碱性阴离子交

34、换树脂。1. 中性盐分解反应1.中性盐分解反应R-SO 3H 十NaCl=RSO 3Na+HCLR NOH+NaCl=R NCL+NaOH上述离子交换反应致使在溶液中生成游离的强酸或强碱。2. 中和反应RSO 3H+NaOH=RSO 3Na+H 2OR NOH 十HCl =R NCl 十H 2O 上述反应的结果在溶液中形成电离极弱的水。3. 复分解反应R(SO 3Na2+CaCl 2=R(SO 32Ca+2NaClR( NCL2+Na 2SO 4=R( N2SO 4+2NaCl C 、 弱型树脂的交换反应:弱型树脂指弱酸性阳离子交换树脂和弱碱性阴离子交换树脂。它们不能进行中性盐分解反应,这是因

35、为弱酸性树脂只能在pH4时进行交换反应;弱碱性树脂只能在pH7时才能进行交换反应,而中性盐分解反应则将生成强酸或强碱之缘故。但弱型树脂可进行以下反应1.非中性盐的分解反应R(COOH2+Ca(HCO 32=R(COO2Ca+2H 2CO 3R =NH 2OH+NH 4Cl=R =NH 2Cl+NH 4OH2. 强酸或强碱的中和反应R(SO 3Na2+NaOH=RCOONa+H 2OR=NH 2OH+HCl=R =NH 2Cl+H 2O3. 复分解反应R(NCl2+CaCl 2=R(COO2Ca+2NaClR =NH 2Cl+NaNO 3=R =NH 2NO 3+NaCl在装有钠型树脂的离子交换

36、柱中,自上而下地通过含有Ca 2+的水时,树脂层的变化可分为以下三个阶段。(1交换带的形成阶段 溶液一接触树脂,就开始发生离子交换反应。随着水的流动,= = = = = = = = =溶液的组成和树脂的组成不断发生改变,即树脂愈往上层,层中的Ca2+浓度就愈大;水愈往下流,水中的Ca2+浓度就愈小。当水流至一定深度时,离子交换反应达到平衡,树脂及溶液中反离子Na+的浓度就不再改变了。这时,从树脂上层交换反应开始至下层交换平衡为止,形成了一定高度的离子交换反应区域,称为交换带或工作层。如果把交换带中树脂的组成作出曲线,纵坐标为树脂层高度,横坐标为树脂的组成,以%表示,则交换带的树脂组成曲线,不难

37、理解,在通水初期,由于离子交换反应刚刚开始,交换带尚未定型,经一段时间后才形成一定高度的离子交换带。(2交换带的移动阶段随着离子交换的进行,离子交换带逐渐向下部树脂层移动,这样树脂层中就形成了三个层或区域(图1114:交换带以上的树脂层,都为Ca2+所饱和,它已失去交换能力,水通过时,水质不发生变化,此层称为失效层;接着是工作层,此层内钙型树脂和钠型树脂是混存的,上部钙型树脂多,下部钠型树脂多,水流经这一层时,水中的Ca2+和钠型树脂中的Na+进行交换,使出水中Ca2+浓度由原水(进水中Ca2+浓度降至接近于0,此层是整个树脂层中正在进行离子交换的层区,其层区高度即为交换带的宽度;交换带以下的

38、树脂层为尚未参与交换的树脂层,即其中全为钠型树脂,称为末交换层。所以,交换带移动阶段即是水处理中离子交换运行的中期阶段,也就是离子交换的正常运行阶段。(3交换带的消失阶段由于交换带沿水流方向以一定速度向前推移,致使失效层不断增大,末交换层不断缩小,当交换带的下端达到树脂层底部时,Ca在装有钠型树脂的离子交换柱中,自上而下地通过含有Ca2+的水时采用含一定化学物质的水溶液,使树脂层内失效(失去交换能力的树脂重新恢复交换能力,这种处理过程称为树脂的再生过程。再生能力或再生性能,通常用再生剂耗(分别称为盐耗、酸耗或碱耗、再生剂比耗表示。再生剂耗是指在失效的树脂中再生1摩尔交换基团所耗用的再生剂质量,

39、单位为g /mol。再生剂比耗表示再生单位体积树脂用再生剂的量(mol/m3和该树脂的工作交换容量(mol/m3的比值。它反映了树脂的再生性能,是离子交换运行经济性的重要指标。由于树脂工作交换容量并不随比耗正比地增加,因此在一定条件下应通过工作交换容量随比耗变化的趋势确定一个既经济又实用的再生剂比耗。不同的树脂、不同的离子交换工艺,这种经济比耗也不同。表洗(用脱气塔后的水目的为整平树脂层,同时逐出树脂层表面之沉积物及破碎树脂。沉整:在逆洗树脂会上浮,此步骤将所有阀门与泵关闭使树脂因重力而自然沉整排列。通药:目的为利用纯水经过吸入器之作用而吸进盐酸由塔底进入,分别再生阳离子交换树脂,同时纯水自阳

40、塔顶部注入,共同自阳塔中间集水器排出。押出:为使用树脂层之盐酸继续与树脂层作用以提高效率。洗涤:目的为将残留于树脂层之再生剂HCL洗涤干净。采水:再生完成后纯水纯度达到要求水质转为采水。排泄:在使用过程中,若水质劣时候,则程序将自动跳到排泄过程。在设定时间如水质良时则由排泄转入采水阶段。不良时排泄转为再生阶段。阳床的工作过程就是采水再生采水的过程。3.5 脱气塔脱气塔,是原水当中含有的碳酸藉H作用,分解成H2O、CO2进入脱气塔,其中CO2在脱气塔中通过逻资风机供气逐出,以减轻后续的阴床之负荷。通常空气等气体溶解时,将使水对金属具有腐蚀性。其中水的腐蚀性的增加主要是因为溶解氧及二氧化碳。脱气是

41、使溶存气体放散于空气中,而又气液间物质移动的操作。此理论是以气体在水中的溶解度,及在某种条件下气体的平衡浓度及气体由水中向大气中移动速度等为基础。(如图在工厂依据脱气得要求不同通常采用不同的方法常用的物理方法有:加热脱气、真空脱气、不活波气体脱气、超声波脱气 在我们水环制程中由于对水中的溶存气体去除率求不高,所以我们使用如上的脱气装置,由于在阳塔反应而产生的二氧化碳浓度远高于它在该条件下的溶解度。所以我们用鼓入空气的方法来降低水中的二氧化碳含量。3.6 阴床本装置采用3m3mH的圆桶式装置,里面装载有阴离子交换树脂,原水经过滤器、阳床、脱气塔后的水进入阴床,水中之阴离子及硅酸被强酸性阴离子交换

42、树脂交换成OH-,其反应方程式为:R-NOH +CL-;SO42-;CO32-;SiO2 R-N CL; SO4; CO3; SiO2+OH-再由H+与OH-离子结合成水。如3.4.43.7 混床:(阴、阳离子混合床混床:是在交换器内均匀混杂的装填阴、阳两种树脂,一般混合床采用强酸性阳树脂和强碱性阴树脂,其阴、阳树脂的混合比为1:12,用语混合床内阴、阳树脂混杂,因此原水流经树脂层时,阴、阳离子同时被树脂所吸附。其产物H+和OH-又因反应生成水而得以降低,有利于交换反应进行的彻底,使得出水水质大大提高。为了防止再生时阴、阳树脂层难彻底分层,及交叉污染,发展了三层混床新技术。即在普通混合床中另填

43、一层惰性树脂,其高度介于阴阳树脂之间,其颗粒大小能保证在反冲洗时将阴、阳树脂分离开来。在我们的除盐水系统中加设混床,其目的是为了进一步除去上述流程中未除去的阴、阳离子,使水质达到锅炉补给水的标准。其工作方式与上述阳床、阴床工作方式原理一样。在我们水环纯水(除水的处理的主要设备的选择:因为水量大,活性碳过滤器选用卧式过滤器,并采用上下双层布置。离子交换床选用ZXDF-自身清洗多元沸腾浮动床,该交换器交换室内装有树脂清洗器,每个运行周期对树脂清洗一次,及时的除去破碎的树脂和杂质,因此不用另设床外清洗塔。第四章C ondenser water plant冷凝水处理是我们水环出化学水处理的其中一部分。

44、我们采用4套处理量为250M3/h 的冷凝水处理装置。4.1 冷凝水进出水质要求 Na+K+ 0.01Mol/L PH 7.00.5SiO20.01PPM Cu 0.005PPM电导率0.1us/cm 温度600C总铁0.01ppm4.2 工艺流程选择为满足水质要求选用过滤加混床系统,其水处理系统流程为:凝结水一级换热器二级换热器三级换热器精密过滤器体内再生阴阳混合离子交换器凝结水箱。由于凝结水回水温度高(95超过混床树脂允许温度上限,须经换热器降温至50,换热器选用Sweep板式换热器,一级冷却水用混床出水;二级冷却水用来自Pure water plant补给的纯水;三级冷却水用循环水。过滤

45、器选用精密过滤器,该过滤器滤元为蜂房式聚丙烯纤维线绕滤芯,可除去凝结水中的铁、铜等悬浮杂质。第五章Waste Water Treatment Plant 5.1 污水处理厂的概述来自浆厂的废水中所含化学成分较复杂,除具有一般污水性质外,尚含有油和较高的色度等其他污染物质,且污水具有较高的温度,为此采用物化生化相结合的污水处理工艺,能确保处理后水质达到排放要求。由于原污水水温较高,故采用冷却塔对原污水进行冷却处理,以便保证后续生化处理的正常进行。由于纸浆废水有机污染物浓度较高,本方案采用A/O生化处理和生物接触氧化相结合的处理系统。而对污水中色度的处理采用加药混凝反应进行处理。废水处理厂占地6.

46、42公顷。污水处理厂总平面布置简洁明快,功能分区合理,有厂前区、污水处理区、污泥处理区。由综合楼、景点绿化形成厂前区。厂前区与主要生产区之间用绿化带和道路隔开,避免互相干扰。厂区内建(构筑物平面设计紧凑合理,并将使用功能相似的建筑物合并以减少其数量,节约资金。立面设计中,处理手法单纯、统一,具有力量感,体现出鲜明的时代特色。废水处理系统的主要处理构筑物有格栅间、调节池、初沉池、储存池、污水提升泵房、冷却塔、A/O生化反应池、中沉池、生物接触氧化池、二沉池、混凝反应池、沉淀池、污泥浓缩脱水间等污水处理厂工程实施后,每年可去除约CODcr 6万吨,BOD5 3.5万吨和SS 2万吨,能有效减少本项

47、目对周边环境的污染物排放,带来良好的社会效益。5.2 规模与水质标准污水水量主要来源于浆厂生产废水及厂区生活污水。污水量为:70000 m3/d,污水量总变化系数为:K=1.2。因此本废水处理站的设计废水量为: Q max=84000m3/d=3500m3/h。PH值:4.09.0 COD:2500mg/lBOD5:8001200mg/l TSS:850mg/l水温:650C 色度:1000Pt-coAOX:20mg/l污水经过三级处理后的出水水质为:PH值:69 COD:100mg/lTSS:30mg/l BOD5:20mg/l水温:380C 色度:50timesAOX:8mg/l5.3 处

48、理方案与流程制浆废水是一种水量大、组份复杂的废水,水质变动范围大。废水经过预处理再排放可改善污水水质,同时便于根据不同的废水水质采取不同的预处理手段。在对制浆废水进行最终处理时,有机物的去除一般以生物法为主,对难于生物降解的制浆废水,采用厌氧(水解 好氧联合处理较为合适,对易于生物降解的制浆废水,可采用一段生物处理。色度的去除,一般以物理化学方法为主,对于规模大、处理水平高的工厂,可采用电解、化学絮凝、臭氧氧化等工艺。本项目的废水达到处理目标所要求的污染物去除率列于表21中,从表可知废水处理厂对BOD、COD去除率高达95%以上。表21 废水处理效率设计要求表 造纸工业废水属于比较难处理的废水

49、之一,而造纸工业废水中最难处理的废水是制浆废水。以硫酸盐浆厂为例,由于废水中含有可溶性难生物降解的木质素,用生物法对COD的去除率很难达到90%以上。世界主要造纸大国对制浆造纸厂废水排放的控制主要是针对BOD,而对COD排放要么没有要求,要么比较宽松。因此,他们对造纸厂废水处理主要是去除废水的BOD方法以生物处理为主。目前以活性污泥为主的生物好氧二级处理,完全能使BOD和SS的去除率达到95%以上,可满足本项目废水处理厂的设计要求,但生物处理法(曝气段COD cr 的去除率一般在60%左右,要使COD达标排放需进行三级处理。因此,必须对废水进行三级处理,使其排放水质达到要求。本方案设计采用以下

50、处理工艺流程: 处理过程:废水进入废水处理系统后,先经过拦污栅清除较大杂物,然后进入调节池,在调节池里,搅拌机给于充分的搅拌混合以均衡水量水质,再进入初沉池,以重力沉降方式,去除废水中SS及部分BOD、COD,再经污水提升泵房送到冷却塔,用以降低水温到35以下,出水进入A/O池和生物接触氧化池,以去除大部分BOD和COD,沉淀池上层溢流水进入三级处理系统混凝反应池,通过投加PAC药剂和混凝反应池内机械搅拌机作用下进行混凝反应,沉淀后出流水进工厂总排出口。在初沉池之后,设置一座事故池约6个小时储量,作事故时应急用。一沉池污泥、二沉池污泥、三沉池污泥以及终沉池污泥除部分回流外,其余送至污泥浓缩池,

51、经污泥脱水机压榨脱水成泥饼(含水率70%后外运。5.4 主要构筑物作用及特点格栅作为废水处的第一道工序,是用一组平行的刚性栅条制成的框架,可以用它拦截水中的大块漂浮物。格栅通常倾斜架设在其它处理构筑物之前或泵站集水池进口处的渠道中,以防漂浮物阻塞构筑物的孔道、闸门和管道或损坏水泵等机械设备。因此,格栅起着净化水质和保护设备的双重作用。所以在进入初沉池之前设置格栅间。纸浆污水中含有一定量的漂浮物及大颗粒悬浮物,一旦进入水泵或管道,必将发生堵塞现象,为防止堵塞,保护水泵及污水处理系统的稳定运行,特设置格栅一道,去除这些物质。无论何种废水在进入主体处理构筑物之前,通常需要先进行水质、水量的调解,为后

52、续构筑物的运行创造必要条件。工业废水的水质和水量都是随时间的转移不断变化的,流量和浓度的不均匀往往给处理设备带来不少困难,或者使其无法保持在最优的工艺条件下运行。因此要调节污水水质和水量,以便使进入污水处理系统的污水尽量均匀。调解池具有以下作用:1减少或防止冲击负荷对处理设备的不利影响。2使酸碱废水中和,处理过程中pH保持稳定。3调节水温4当处理设备发生故障时,起临时事故储水池作用。由于浆厂污水的PH值偏低,因此在调节池中要时刻监测进水PH值的变化,如原污水的PH值偏低,需向调节池中投加烧碱,使污水的PH值在69范围内。沉淀是在重力作用下,使悬浮液中密度大于水的悬浮固体下沉,从而与水分离的水处

53、理方法。它的去除对象,主要是悬浮液中粒径在10m以上的可沉固体。在各种水处理系统中,沉淀的作用有所不同,大致如下:1作为化学处理与生物处理的预处理。2用于化学处理或生物处理后,分离化学沉淀物、分离活性污泥或生物膜。3污泥的浓缩脱水。4灌溉农田前做灌前处理。普通沉淀池可分为入流区、沉降区、出流区、污泥区和缓冲区5个功能区。入流区和出流区的作用是进行配水和集水,使水流均匀地分布在各个过流断面上,为提高容积利用系数和固体颗粒的沉降提供尽可能稳定的水力条件。沉降区是可沉颗粒与水分离的区域。污泥区是泥渣储存、浓缩和排放的区域。缓冲区是分隔沉降区和污泥区的水层,防止泥渣受水流冲刷而重新浮起。以上各部分相互

54、联系,构成一个有机整体,已达到处理要求和沉降效率。沉淀池按照水在池内的总体流向分为平流式、竖流式和辐流式以及斜板(斜管沉淀池四种形式。平流式沉淀池池型呈长方形,水在池中是按水平方向流过沉降区并完成沉淀过程的。其优点是沉淀效果好;对冲击负荷和温度变化的适应能力较强;施工简易,造价较底。竖流式沉淀池多用于小流量废水中絮凝性悬浮固体的分离,池面多呈圆形或正多边形。其优点是排泥方便,不需设机械刮泥设备,占地面积较小,管理简单;缺点是造价较高,单池容量小,池深大,施工较困难。辐流式沉淀池也是一种圆形的、直径较大而有效水深则相对较浅的池子。其优点是建筑容量大,采用机械排泥,运行较好,管理较简单;缺点是水流

55、速度不稳定,造价高。斜板(斜管沉淀池是根据浅层沉降原理设计的新型沉淀池,它通过减少沉淀池的深度,可以缩短沉淀时间,因而减少沉淀池的体积,从而提高沉淀效率。在斜板(斜管沉淀池中,水流方向相对于水平面而言是呈倾斜方向的。因此,斜板(斜管沉淀池可以大大提高沉降效率和单位池体容量的处理能力。经过比较分析,本设计采用辐流式初次沉淀池。因此,全厂共设二座辐流式初次沉淀池。( 如下图: 辐流式沉淀池 污泥靠池中水静压排出池外,浮渣通过排渣管排出,初沉池污泥和浮渣通过管道排入污泥浓缩脱水间储泥池,进行污泥浓缩脱水后排放。初沉池内配置配水装置,出水堰等。出水堰选用可调式三角堰,以调整出水水位。污水通过初沉池可去

56、除大部分悬浮物,有机污染物及其它杂质也得到部分去除。储存池的作用是在紧急状况下用来储存污水的备用池子。平时进入储存池管道的阀门是关闭的,只有在紧急状况下才打开。储存池设计停留时间为6小时。 污水提升泵房的作用是将经初沉池处理后的污水提升到冷却塔进行冷却处理。由于纸浆污水水温较高,需进行冷却处理才能进行下一步生化处理,因此本方案采用冷却塔对纸浆污水进行冷却处理。本方案设计采用一次性冷却处理。有机废水经过一段时间的曝气后,水中会产生一种以好氧菌为主体的茶褐色絮凝体,其中含有大量的活性微生物,这种污泥絮体就是活性污泥。活性污泥是以细菌、原生动物和微生物所组成的活性微生物为主题。此外还有一些无机物未被微生物分解的有机物和微生物自身代谢的残留物。活性污泥结构疏松,表面积很大,对有机污染物有着强烈的吸附凝聚和氧化分解能力,在条件适当的时候,活性污泥还具有良好的自身凝聚和沉降性能,