工业水处理技术 第2章 工业用水预处理

1、2013年金华nIndustrial Water Treatment Technology第一章第一章 水及工业用水水及工业用水第二章第二章 工业用水预处理工业用水预处理第三章第三章 循环冷却水系统及其水处理概况循环冷却水系统及其水处理概况第四章第四章 循环冷却水系统中的沉积物及其控制循环冷却水系统中的沉积物及其控制第五章第五章 循环冷却水系统中金属的腐蚀及其控制循环冷却水系统中金属的腐蚀及其控制第六章第六章 循环冷却水系统中的微生物及其控制循环冷却水系统中的微生物及其控制第七章第七章 冷却水系统的清洗和预膜冷却水系统的清洗和预膜第八章第八章 循环冷却水系统的日常运行循环冷却水系统的日常运行第

2、九章第九章 冷却水系统中腐蚀、沉积物和微生物的冷却水系统中腐蚀、沉积物和微生物的现场监测现场监测第十章第十章 锅炉及其水汽质量标准锅炉及其水汽质量标准第十一章第十一章 离子交换树脂及离子交换基本原理离子交换树脂及离子交换基本原理第十二章第十二章 离子交换水处理离子交换水处理第十三章第十三章 膜法除盐水处理膜法除盐水处理第十四章第十四章 凝结水的净化凝结水的净化第十五章第十五章 锅内加药处理锅内加药处理第十六章第十六章 热力设备系统的腐蚀与控制热力设备系统的腐蚀与控制第十七章第十七章 锅炉的清洗锅炉的清洗第十八章第十八章 水质的分析水质的分析第十九章第十九章 沉积物的分析沉积物的分析第二十章第二

3、十章 常用水处理剂的分析常用水处理剂的分析 第一篇第一篇 水及工业用水预处理水及工业用水预处理第一章第一章 水及工业用水水及工业用水第二章第二章 工业用水预处理工业用水预处理第二章第二章 工业用水预处理工业用水预处理天然水中的杂质天然水中的杂质一一工业用水预处理工业用水预处理二二杂质种类很多按其性质可分为按其性质可分为按其颗粒大小可分为按其颗粒大小可分为 悬浮物颗粒较大，容易除去。当水静止时，相对密度较小的悬浮物会上悬浮物颗粒较大，容易除去。当水静止时，相对密度较小的悬浮物会上浮于水面，它们主要是浮于水面，它们主要是等一些有机化合物；相对密度较大的则下沉，等一些有机化合物；相对密度较大的则下沉

4、，它们主要是砂子和黏土类无机化合物。它们主要是砂子和黏土类无机化合物。 胶体微粒是许多分子和离子的集合体。这些微粒由于其表面积很大，胶体微粒是许多分子和离子的集合体。这些微粒由于其表面积很大， 因此有很强的吸附性，在其表面常吸附很多离子而带电，结果使同类胶因此有很强的吸附性，在其表面常吸附很多离子而带电，结果使同类胶体因带有同性电荷而相互排斥，在水中不能相互结合形成更大的颗粒，体因带有同性电荷而相互排斥，在水中不能相互结合形成更大的颗粒，而稳定在微小的胶体颗粒状态下，使这些颗粒不能依靠重力自行沉降。而稳定在微小的胶体颗粒状态下，使这些颗粒不能依靠重力自行沉降。在天然水中，这些胶体主要是腐殖质以

5、及铁、铝、硅等的化合物。在天然水中，这些胶体主要是腐殖质以及铁、铝、硅等的化合物。 天然水中的溶解物质多数是离子和一些可溶气体。天然水中的溶解物质多数是离子和一些可溶气体。主要是含主要是含CO2的水溶解了地层中的的水溶解了地层中的白云石白云石 （MgCO3 CaCO3）所致）所致一般说来地表水的含铁量较小，而在某些地下水中含铁量可能高达一般说来地表水的含铁量较小，而在某些地下水中含铁量可能高达数十数十mg/L 。可能来自它的盐类的溶解，但主要是有机物分解带入的。可能来自它的盐类的溶解，但主要是有机物分解带入的。当水体受到污染，如煤气发生站、硫化染料厂等含有大量硫化氢的当水体受到污染，如煤气发生

6、站、硫化染料厂等含有大量硫化氢的废水排入，或大量有机物排入，经过生物氧化还原作用也会产生过废水排入，或大量有机物排入，经过生物氧化还原作用也会产生过量的硫化氢。量的硫化氢。地表水一般不超过地表水一般不超过20-30mg/L，地下水则地下水则15-40mg/L地表天然水中混入的地表天然水中混入的悬浮物悬浮物、构成水的浊度，不构成水的浊度，不除去则不能作锅炉水和冷却水使用。通常用除去则不能作锅炉水和冷却水使用。通常用等方法去除。等方法去除。以离子和分子状态存在子水中的以离子和分子状态存在子水中的特别是硬度、特别是硬度、铁等不除去不适用于锅炉水，通常采用铁等不除去不适用于锅炉水，通常采用等方法去除。

7、等方法去除。以自来水作锅炉用水，在进行离子交换软化前还需除去以自来水作锅炉用水，在进行离子交换软化前还需除去水中存在的水中存在的否则会影响否则会影响的性能。的性能。这些杂质与水形成溶胶状态的胶体微粒，这些杂质与水形成溶胶状态的胶体微粒，由于布朗运动和静电排斥力而呈现由于布朗运动和静电排斥力而呈现沉降稳沉降稳定性和聚合稳定性定性和聚合稳定性，通常不能利用重力自，通常不能利用重力自然沉降的方法除去。因此，必须添加混凝然沉降的方法除去。因此，必须添加混凝剂，以破坏溶胶的稳定性，使细小的胶体剂，以破坏溶胶的稳定性，使细小的胶体微粒凝聚再絮凝成较大的颗粒而沉淀。这微粒凝聚再絮凝成较大的颗粒而沉淀。这个过

8、程称为个过程称为混凝混凝。 胶核表面的电位离子层通过静电作用又将水中电胶核表面的电位离子层通过静电作用又将水中电荷符号相反的离子吸引到胶核周围，该类离子称为反荷符号相反的离子吸引到胶核周围，该类离子称为反离子，其电荷总量与电位离子相等而符号相反。这样，离子，其电荷总量与电位离子相等而符号相反。这样，在胶核与周围水溶液的相间界面区域形成了在胶核与周围水溶液的相间界面区域形成了。其其是胶核固相的电位离子层，是胶核固相的电位离子层，是液相中的反是液相中的反离子层。电位离子同胶核结合紧密，很难分开；而反离子层。电位离子同胶核结合紧密，很难分开；而反离子只是由静电引力与胶核相结合，因此较松散。离子只是由

9、静电引力与胶核相结合，因此较松散。 胶核胶核与与电位离子层电位离子层和和反离子吸附层反离子吸附层三者构成一体称三者构成一体称为为胶粒胶粒，如把反离子扩散层也包括在内，则称为，如把反离子扩散层也包括在内，则称为胶团胶团。溶胶微粒在溶液中运动时，反离子吸附层随胶核一起溶胶微粒在溶液中运动时，反离子吸附层随胶核一起运动，而运动，而扩散层部分则留在原处扩散层部分则留在原处。因此，吸附层和扩。因此，吸附层和扩散层之间的界面形成了滑动的分界面，称为散层之间的界面形成了滑动的分界面，称为。在胶核表面上的电位称为在胶核表面上的电位称为，而在滑动表面，而在滑动表面处的电位称为处的电位称为。胶团中反离子吸附层的厚

10、度一般很薄，只有单层有关，离子强度胶团中反离子吸附层的厚度一般很薄，只有单层有关，离子强度 或或数层的离子，而反离子扩散层却要厚得多，其厚度与水中的数层的离子，而反离子扩散层却要厚得多，其厚度与水中的。而高价离子对扩散层厚度影响更大。而高价离子对扩散层厚度影响更大。当扩散层当扩散层厚度减小时，电动电位也随之降低厚度减小时，电动电位也随之降低。电解质加到水溶胶中，电解质加到水溶胶中，由于直接压缩，以及高价离子的离子交换和由于直接压缩，以及高价离子的离子交换和吸附作用，最终使胶团的扩散层减小吸附作用，最终使胶团的扩散层减小，电动电位降低，直到使全部，电动电位降低，直到使全部反离子都由扩散层进入吸附

11、层，电动电位降为零。这时，胶粒的吸反离子都由扩散层进入吸附层，电动电位降为零。这时，胶粒的吸附层中正负电荷相等，胶粒变为电中性，达到等电状态，消除了水附层中正负电荷相等，胶粒变为电中性，达到等电状态，消除了水溶胶体系的稳定性溶胶体系的稳定性无机高分子物质如铝盐、铁盐的水解产物也能起粘结架桥作用无机高分子物质如铝盐、铁盐的水解产物也能起粘结架桥作用能引起胶粒产生粘结架桥而发生絮凝作用的药剂称为能引起胶粒产生粘结架桥而发生絮凝作用的药剂称为当在水中投加较多的铝盐或铁盐等药剂时，铝盐或铁盐在水中形成当在水中投加较多的铝盐或铁盐等药剂时，铝盐或铁盐在水中形成高聚合度的氢氧化物，可以吸附卷带水中胶粒而沉

12、淀，这种现象称高聚合度的氢氧化物，可以吸附卷带水中胶粒而沉淀，这种现象称为为1 1水温的影响2 2水的pHpH值和碱度的影响3 3水质的影响由于无机盐类混凝剂溶于水时系吸热反应，因此，水温低由于无机盐类混凝剂溶于水时系吸热反应，因此，水温低时不利于混凝剂的水解。时不利于混凝剂的水解。另外水温低，水的粘度大，彼此碰撞机会减少，不易凝聚。另外水温低，水的粘度大，彼此碰撞机会减少，不易凝聚。同时水的粘度大时，水流阻力增大，使絮凝体的形成长大同时水的粘度大时，水流阻力增大，使絮凝体的形成长大受到阻碍，从而影响混凝效果。受到阻碍，从而影响混凝效果。铝盐要求水的铝盐要求水的pH在在之间，水中有足够的之间，

13、水中有足够的HCO3-碱度碱度时，对时，对pH值具有缓冲作用值具有缓冲作用铁盐作混凝剂时，铁盐作混凝剂时，常要求水的常要求水的pH值值8.5，而且要有足够的而且要有足够的溶解氧。溶解氧。当水中浊度较低，颗粒细小而均一，投加的混凝剂量又少时，仅当水中浊度较低，颗粒细小而均一，投加的混凝剂量又少时，仅靠混凝剂与悬浮微粒之间相互接触，很难达到预期的混凝目的，靠混凝剂与悬浮微粒之间相互接触，很难达到预期的混凝目的，必需投加大量混凝剂，形成絮凝体沉淀物，依靠卷扫作用除去微必需投加大量混凝剂，形成絮凝体沉淀物，依靠卷扫作用除去微粒。即使这样，效果仍不十分理想。粒。即使这样，效果仍不十分理想。当水中浊度较高

14、时，混凝剂投加量要控制适当，使其恰好产生吸当水中浊度较高时，混凝剂投加量要控制适当，使其恰好产生吸附架桥作用，达到混凝效果。若投加过量，此时已脱稳的胶粒又附架桥作用，达到混凝效果。若投加过量，此时已脱稳的胶粒又重新稳定，效果反而不好，除非再增加投入量，形成卷扫作用。重新稳定，效果反而不好，除非再增加投入量，形成卷扫作用。这样又会增加药剂费用。这样又会增加药剂费用。对于高浊度的水，混凝剂主要起吸附架桥作用，但随着水中浊度对于高浊度的水，混凝剂主要起吸附架桥作用，但随着水中浊度的增加，混凝剂投加量也相应增大，才能达到完全混凝目的。的增加，混凝剂投加量也相应增大，才能达到完全混凝目的。水中如存在大量

15、的有机物质，它们会吸附到胶粒表面，使胶粒反水中如存在大量的有机物质，它们会吸附到胶粒表面，使胶粒反而增加稳定性，混凝效果就差。而增加稳定性，混凝效果就差。原水在净化过程中要加入一些化学药剂，这些药剂统称原水在净化过程中要加入一些化学药剂，这些药剂统称除在除氯、软化和除铁部分介绍的药剂外，用得除在除氯、软化和除铁部分介绍的药剂外，用得最多最主要的药剂就是加速水中胶体微粒凝聚和絮凝成大最多最主要的药剂就是加速水中胶体微粒凝聚和絮凝成大颗粒的颗粒的混凝剂混凝剂和一些和一些助凝剂助凝剂。最常用的混凝剂有最常用的混凝剂有、以及以及硫酸铝硫酸铝 极易溶于水，室温时其溶解度即可达极易溶于水，室温时其溶解度即

16、可达 50%50%以上，水溶液以上，水溶液成酸性，成酸性，pHpH值在值在2.52.5以下以下明矾明矾白色块状结晶体。其起混凝作用的成分还是硫酸铝，因此白色块状结晶体。其起混凝作用的成分还是硫酸铝，因此其混凝特性与硫酸铝相同。其混凝特性与硫酸铝相同。三氯化铁水合物三氯化铁水合物是一种黑褐色的结晶体，极易溶于水，溶解是一种黑褐色的结晶体，极易溶于水，溶解度随温度升高而增大，形成的矾花密度大，易沉降，处理低温、度随温度升高而增大，形成的矾花密度大，易沉降，处理低温、低浊水的效果比铝盐好。低浊水的效果比铝盐好。硫酸亚铁水合物硫酸亚铁水合物是半透明绿色结晶体，俗称是半透明绿色结晶体，俗称“绿矾绿矾”，

17、易溶，易溶于水。硫酸亚铁离解出的于水。硫酸亚铁离解出的FeFe2+2+只能生成单核络合物，其混凝效果只能生成单核络合物，其混凝效果不如三价铁盐，需要氧化不如三价铁盐，需要氧化一般是二铝到十三铝的羟基络合物一般是二铝到十三铝的羟基络合物准稳性好，脱稳趋势大，是活性成分准稳性好，脱稳趋势大，是活性成分首先是单铝多羟基络合物间形成氢键集合体首先是单铝多羟基络合物间形成氢键集合体其次是集合体中氢键羟基的桥联反应其次是集合体中氢键羟基的桥联反应最后是桥联反应之后形成多铝多羟基离子的立体构型。最后是桥联反应之后形成多铝多羟基离子的立体构型。脱稳能力较大，但贮存性较差脱稳能力较大，但贮存性较差性能较稳定，贮

18、存性较好性能较稳定，贮存性较好聚铁是一种多羟基、多核络合体的阳离子型絮凝剂，它可以与水以任何比例快速混合。溶液中含有大量的聚合铁络合离子，它比无机盐类混凝剂有较大的相对分子质量，能有效地压缩双电层，使水中胶体微粒迅速凝聚成大颗粒，同时还兼有吸附架桥的絮凝作用，使微粒絮凝成大颗粒，从而加速颗粒沉淀，提高混凝沉淀效果。将聚丙烯酰胺通过加碱水解将聚丙烯酰胺通过加碱水解现在已开发出阳离子型聚丙烯酰胺，其混凝效果更好现在已开发出阳离子型聚丙烯酰胺，其混凝效果更好 水中悬浮的固体颗粒，依靠本身重力作用，由水中分离出来水中悬浮的固体颗粒，依靠本身重力作用，由水中分离出来的过程称为的过程称为。原水中悬浮固体颗

19、粒较大，能依靠自身重力。原水中悬浮固体颗粒较大，能依靠自身重力自然沉降的称为自然沉降的称为。这种沉淀只能对含泥砂量高的。这种沉淀只能对含泥砂量高的原水进行预沉淀时采用。原水进行预沉淀时采用。 通常，原水预处理都是先经过混凝，使水中较小的颗粒凝聚通常，原水预处理都是先经过混凝，使水中较小的颗粒凝聚并进一步形成絮凝状沉淀物并进一步形成絮凝状沉淀物( (俗称矾花俗称矾花) )，再依靠其本身重力作，再依靠其本身重力作用由水中沉降分离出来，这种沉淀称用由水中沉降分离出来，这种沉淀称。根据沉淀池的结构型式分根据沉淀池的结构型式分平流沉淀池通常为矩形水池，水流平面流过水池，构造简单，管理方便，可筑于地面，也

20、可筑于地下，不仅适用于大型水处理厂，也适用于处理水量小的厂。它可作自然沉淀用，也可作混凝沉淀用。 新形成的沉淀泥渣具有较大的表面积和吸附活性，称为活性泥新形成的沉淀泥渣具有较大的表面积和吸附活性，称为活性泥渣。它对水中微小悬浮物和尚未脱稳的胶体仍有良好的吸附作渣。它对水中微小悬浮物和尚未脱稳的胶体仍有良好的吸附作用，可进一步产生接触混凝作用。据此可利用活性泥渣与混凝用，可进一步产生接触混凝作用。据此可利用活性泥渣与混凝处理后的水进一步接触，加速沉淀速度。该过程称为处理后的水进一步接触，加速沉淀速度。该过程称为根据其结构型式可分根据其结构型式可分机械加速澄清池机械加速澄清池水力循环澄清池水力循环

21、澄清池 经过混凝沉淀或澄清的原水，其浊度通常在经过混凝沉淀或澄清的原水，其浊度通常在左右左右 过滤就是将含有浊度的原水通过一定厚度的粒料或非粒状材料，过滤就是将含有浊度的原水通过一定厚度的粒料或非粒状材料，有效地除去水中浊度，使水净化的过程。这种过滤用的设备称有效地除去水中浊度，使水净化的过程。这种过滤用的设备称为过滤器或过滤池。过滤用的材料叫滤料，堆在一起的滤料层为过滤器或过滤池。过滤用的材料叫滤料，堆在一起的滤料层叫滤层。叫滤层。我国含铁的地下水分布颇广，一般含铁量在左右。含铁地下水由于在地下，铁是以二价状态存在。这种水刚抽到地面时，水质清彻干净，但有铁腥味；时间略长，水质即发浑，洗涤织物及器具时会留下锈色斑点。离子极易污染离子交换树脂，使树脂中毒而降低交换能力。当用含铁水做锅炉补给水时，容易在锅炉受热面上结成铁垢，不仅影响传热，还易引起管壁腐蚀。冷却水中铁含量超过时，会促使铁细菌繁殖，产生的粘泥除会堵管道和腐蚀，因此，除铁要引起足够的重视。天然锰砂中含有，它是氧化成的良好催化剂，其天然锰砂中含有，