化学水处理知识分享

化学水处理知识分享主讲人：周辉第一章、本项目化学水处理系统介绍第二章、电厂用水概述第三章、原水的预处理第四章、除盐水系统第五章、凝结水精处理第一章、本项目化学水处理系统介绍

本项目水源及水耗本项目生产用水以漳河水库地表水作为水源，以市政自来水作为备用水源和生活水源。本工程2×64MW机组，额定纯凝工况补充水量为221.6m3/h，耗水指标为0.425m3/s·GW，全年设计用水量为131.1万/m3，全年取水量为138.1万m3（管道渗漏量按5%取）本项目除盐水系统流程水工专业来净化后的水→PCF过滤器→活性炭过滤器→清水箱→一级反渗透装置→一级淡水箱→二级反渗透装置→二级淡水箱→EDI装置→除盐水箱→除盐水泵→主厂房热力系统本项目原水预处理工艺流程混凝剂、助凝剂↓原水→混合设备→絮凝沉淀池→空气擦洗滤池→出水本项目凝结水精处理系统每台机组设1套1×100%凝结水除铁装置。本项目化学加药系统本期工程两台机组配置一套化学加药系统，包括给水加氨处理装置，给水加联氨处理装置，炉水加磷酸盐处理装置。第二章、电厂用水概述相关术语原水：未经任何处理的天然水(如江河、湖、泊、海洋、地下水等)称为原水，又称生水。清水：原水经过混凝澄清过滤后，去掉悬浮物的水称为清水。锅炉补给水：原水经过各种方法净化处理后，用来补充热力发电厂汽水损失的水，称为锅炉补给水。可分为软化水、蒸馏水、除盐水和高纯水等。凝结水：在汽轮机中做功后的乏汽冷凝成的水称为凝结水。疏水：各种蒸汽管道和用汽设备中的蒸汽冷凝水称为疏水。返回水：热电厂向用户供热后，回收的蒸汽冷凝水称为返回水。给水：送进锅炉的水称为给水。发电厂的给水主要由凝结水，补给水和各种疏水组成。锅炉水：在锅炉本体的蒸发系统中流动着的水称为锅炉水，习惯上简称炉水。冷却水：用作冷却介质的水称为冷却水，又称循环水。主要是指通过凝汽器用以冷却汽轮机排汽的水。水分子的结构

水的基本化学式为H2O。两个氢原子核排列成以氧原子核为顶的等腰三角形。水分子是一个极性很强的分子。在正极一方有两个裸露的氢核，在负极一方有氧的两对孤对电子，五个水分子之间形成四个氢键，其中每一个外围分子又再与另外的分子继续生成氢键。这种现象称为水分子的缔合现象，所以水是单个分子H2O和(H2O)n的混合物，(H2O)n称为水子的集聚体或聚合物。水的特性1.水的状态水在常压下有汽、液、固三态。在常压下，水的冰点为0℃，沸点为100℃。在自然环境中可以固体存在，也可以液体存在，并有相当部分变为水蒸汽。火力发电厂的生产工艺就是利用水的这种三态变化来转换能量的。2.水的密度

水的密度是3.98℃时最大为1g/cm3。高于或低于此温度时，其密度都小于1g/cm3。3.水的比热容在所有的液体和固体物质中，水的比热容最大（4.1868J/g℃）同时水也有很大的蒸发热和溶解热。这是因为水加热时，热量不仅消耗于水温升高，还消耗于水分子聚合物的解离(氢键)。水的特性4.水的溶解能力水是一种优良极性溶剂。能溶解大量杂质。锅炉补给水净化的任务就是将水在自然界中所溶解的杂质除去。5.水的电导因为水是一种很弱的两性电解质，能电离出少量的H+和OH-，所以即使是理想的纯水也有一定的导电能力，这种导电能力常用电导率来表示。电阻率是对断面为lcm×lcm、长lcm体积的水所测得的电阻，单位是欧姆•厘米(Ω•cm)。电导率是电阻率的倒数。电导率的单位是西门子/厘米(S/cm或µS/cm)。

25℃时纯水的电导率为0.0546微西门子/厘米(µS/cm)。6.水的化学性质（1）水能与金属和非金属作用放出氢2Na+2H2O→2NaOH+H2↑Mg+2H2O→Mg(OH)2+H2↑3Fe+4H2O→Fe3O4+4H2↑3Fe+4H2O→Fe(OH)2+4H2↑C+H2O→CO+H2↑（2）水还能与许多金属和非金属的氧化物反应，生成碱和酸。CaO+H2O→Ca(OH)2SO3+H2O→H2SO4CO2+H2O→H2CO3（3）水有很强的稳定性，加热到2000℃时，才有0.588%的水分解：2H2O=H2↑+O2↑

水具有以上的特性，是水用来做热力发电厂能量转换的介质的先决条件。水的特性水的自然分布1、生物圈生物圈是指地球上有生命的部分，即地球上所有的生物(包括人类)及其生存环境的总体。它是地球上最大的生态系统，其划分的范围在海平面以上9km到海平面以下10km，它包括了上千万种物种。生物圈中所有的生物都离不开水，水是生命最基础的物质，没有水就没有生命。2、水圈（水的分布）

地球是一个水量极其丰富的天体。海洋和陆地上的液态水和固态水构成了一个连续的圈层，覆盖着3/4以上的地球表面，称为水圈，它包括江河湖海中一切淡水和咸水、土壤水、浅层与深层地下水以及两极冰帽和高山冰川的冰，还包括大气中的水滴和水蒸汽。水的分布比例水中杂质的综合特性分类真溶液(<1nm)胶体(1nm-100nm)悬浮物(>100nm)成分主要离子溶解气体无机有机下沉物（无机）漂浮物（有机）阴阳主要微量Cl-SO42-HCO3-CO32-HsiO3-Na+K+Ca2+Mg2+O2CO2N2H2SCH4SiO2•H2OFe(OH)3•H2OAl2O3•H2O腐殖质富里酸硅铝酸盐颗粒、沙砾、粘土动植物残枝碎片危害结垢、积盐、腐蚀污染强碱性阴离子交换树脂、硅垢堵塞管路污染阳树脂特征透明光照下混浊浑浊肉眼可见分辨工具质子显微镜超显微镜显微镜常用处理方法蒸馏、电渗析、反渗透、闪蒸、离子交换超滤精密过滤自然沉降、过滤混凝、澄清、过滤用水来源1.地表水（江河湖泊）（1）江河水：因季节河流域不同水质有所不同。低含盐量水(<200mg/L)为碳酸盐型水质，阳离子以Ca2+为主；较高含盐量水(>500mg/L)为硫酸盐型水质，阳离子以Na+为主；高含盐量水(>1000mg/L)为氯化物型水质，阳离子也以Na+为主。（2）湖泊水：淡水湖的离子总量为小于1000mg/L；咸水湖的离子总量为1000～25000mg/L；盐水湖的离子总量为大于25000mg/L。五大淡水湖，即鄱阳湖、洞庭湖、太湖、洪泽湖、巢湖。青海湖为咸水湖。用水来源2.地下水

埋藏在地表以下的所有天然水都称为地下水。按其埋藏的条件分为潜水(浅层地下水)和承压水(深层地下水)两种。浅层地下水是指分布在第一个隔水层以上靠近地表面的沉积物孔隙内水、风化岩石裂缝内水、碳酸盐岩溶洞内水等。深层地下水是指隔水层之间的水。3.海水

海水是天然水体的主要组成部分，它覆盖的面积约占地球表面的71％。含盐量特别高，约为35g/L左右。地表水和地下水的差异1.地表水江、河、湖水的特点

(1)悬浮物含量高。(2)含盐量较低，硬度和CO2含量较低。(3)地表水中的含氧量呈饱和状态。(4)地表水易被污染。2.地下水的特点(1)悬浮物和菌类含量低，水质清澈。(2)水质和水温较稳定。(3)溶解氧含量较低，游离二氧化碳含量较高。(4)含盐量和硬度较地表水高（海水除外）。(5)含有广泛的铁质。(6)不易被污染。第三章、原水的预处理原水预处理工艺混凝剂、助凝剂↓原水→混合设备→絮凝沉淀池→空气擦洗滤池→出水本项目原水预处理设计规模为2×250m3/h（1用1备）。混合设备混合采用DN300列管式混合器两个，安装于进水管上，水头损失0.5m。混凝剂投药点在混合器前端的加药口，混合时间3.0S。空气擦洗滤池空气擦洗滤池是一种将无阀滤池与机械过滤器空气擦洗功能相结合的新型过滤器，正常运行时可按无阀过滤器滤池方式进行，当滤层压差或出水浊度高于设定值时，可采用空气擦洗功能,使反洗彻底,以确保出水品质。经混凝沉淀处理完毕的澄清水,通过空气擦洗滤池的进水管均匀地进入滤池隔水舱,经过滤区砂层、水帽至集水装置，自上而下进行重力过滤。滤后清水通过排水装置将部分滤池出水提升至上层水箱，供滤池反冲洗用水。清水从出水口进入清水池。当滤池正常运行一段时间后，滤层阻力增大,出水浊度升高，需对砂滤层自下而上进行反洗，反洗水源为滤池上部水箱内的清水，同时采用罗茨风机对砂层进行空气擦洗。空气擦洗滤池混凝剂混凝剂的品种目前不下二三百种。1.按其化学成分可分为无机及有机两大类；2.按其作用分可分为凝聚剂、絮凝剂、助凝剂；3.按其分子量大小可分为低分子混凝剂、高分子混凝剂；4.按其来源分为天然混凝剂、合成混凝剂。无机铝系硫酸铝明矾聚合氯化铝（PAC）聚合硫酸铝（PAS）适宜pH：5.5~8铁系三氯化铁硫酸亚铁硫酸铁（国内生产少）聚合硫酸铁聚合氯化铁适宜pH：5~11，但腐蚀性强有机人工合成阳离子型：含氨基、亚氨基的聚合物国外开始增多，国内尚少阴离子型：水解聚丙烯酰胺（HPAM）非离子型：聚丙烯酰胺（PAM），聚氧化乙烯（PEO）两性型：使用极少天然淀粉、动物胶、树胶、甲壳素等微生物絮凝剂助凝剂

(一)定义

当单用混凝剂不能取得良好效果时，可投加某些辅助药剂以提高混凝效果，这种辅助药剂称为助凝剂。

(二)作用

改善絮粒结构，增大颗粒粒度及比重。调整废水的pH和碱度，使其达到最佳的混凝条件。

(三)分类A、pH调整剂：调节废水的pH符合混凝处理工艺要求。常用石灰、硫酸、氢氧化钠等。B、絮凝结构改良剂：投加絮体结构改良剂以增大絮体的粒径、密度。常用骨胶、活化硅酸、海藻酸钠、粘土、水玻璃、PAM等。C、氧化剂：有机物含量高，易起泡沫，絮凝体不易沉降。投加氯气、次氯酸、臭氧等分解有机物，使胶体脱稳，还可将Fe2+转化成Fe3+,以提高混凝效果。助凝剂混凝剂选用原则混凝剂应符合以下要求：①混凝效果好；②对人体无危害；③使用方便；④货源充足，价格低廉。⑤借鉴已有经验。第四章、除盐水系统除盐水系统流程水工专业来净化后的水→PCF过滤器→活性炭过滤器→清水箱→一级反渗透装置→一级淡水箱→二级反渗透装置→二级淡水箱→EDI装置→除盐水箱→除盐水泵→主厂房热力系统PCF过滤器PCF空隙调节型纤维过滤器采用一种特殊的新型柔软纤维作为滤元，过滤精度高可达几微米，具有比表面积大，过滤阻力小的优点。过滤过程：对纤维丝施以向上拉紧，使其纤维丝纵向之间空隙变小，水中的悬浮物均被挡住留在纤维丝外，过滤后得到清洁的处理水;反洗过程：反洗时让过滤器的纤维丝放松，使过滤纤维的空隙在舒张的状态下，用压缩空气(罗茨风机)和处理水反冲洗。PCF过滤器PCF过滤器活性炭过滤器活性炭过滤器是一种用的水处理净化设备，主要用于除去水中有机物、色度及余氯。装填不同性能的活性碳，可达到不同的处理目的。作为纯水脱盐系统前处理，可有效保证后级设备使用寿命，提高出水水质，防止污染。特别是防止后级反渗透膜，离子交换树脂等的游离态余氧中毒污染。当作为离子交换的前处理系统应用时，可有效地保证离子交换树脂的使用寿命，提高出水水质，防止树脂中毒污染，影响正常使用。活性炭的吸附能力以物理吸附为主，降低水的氧化度；除去水中三卤化物（THM）、胶体、余氯、微生物、嗅味及部分金属离子等。过滤器下部用精制石英砂作承垫层，工作层填料为精选果壳活性炭，以保证良好的过滤和吸附效果，且不会在反洗过程中出现乱层现象。活性炭过滤器活性炭吸附和脱色能力主要体现在以下几方面：a、能吸附水中的有机物、细菌、胶体微粒、微生物。b、可吸附氧、氨、溴、碘等非金属物质。c、可吸附金属离子，如：银、砷、铋、钴、六价铬、汞、锑、锡等离子。d、可有效去除色度和气味。影响活性炭过滤器吸附效果和使用寿命的主要因素有：污染物的种类和浓度、气流在过滤材料中的滞留时间、空气的温度和湿度。活性炭过滤器反渗透又称逆渗透，一种以压力差为推动力，从溶液中分离出溶剂的膜分离操作。因为它和自然渗透的方向相反，故称反渗透。根据各种物料的不同渗透压，就可以使用大于渗透压的反渗透压力，即反渗透法，达到分离、提取、纯化和浓缩的目的。反渗透反渗透反渗透反渗透工作原理

简单地说，反渗透被认为是分子级的过滤过程，这种“过滤作用”能够从水中除去99%溶解性矿物质、95-97%大多数不溶解性有机物和98%以上的生物和胶体物质。利用半透膜可以达到这样高度分离的效果，这种膜仅能让某些物质（如水）容易通过而其它物质（如溶解盐）则不让通过。如果纯水与盐溶液被一张半透膜隔开，纯水就会通过膜进入盐溶液。如下图：

反渗透进水的关键参数---SDI超滤超滤是一种加压膜分离技术，即在一定的压力下，使小分子溶质和溶剂穿过一定孔径的特制的薄膜，而使大分子溶质不能透过，留在膜的一边，从而使大分子物质得到了部分的纯化。超滤原理也是一种膜分离过程原理，超滤利用一种压力活性膜，在外界推动力(压力)作用下截留水中胶体、颗粒和分子量相对较高的物质，而水和小的溶质颗粒透过膜的分离过程。当被处理水借助于外界压力的作用以一定的流速通过膜表面时，水分子和分子量小于300—500的溶质透过膜，而大于膜孔的微粒、大分子等由于筛分作用被截留，从而使水得到净化。也就是说，当水通过超滤膜后，可将水中含有的大部分胶体硅除去，同时可去除大量的有机物等。超滤D:\培训课件\化水课件准备\除盐水动画\超滤.exe超滤EDIEDI(Electrodeionization)又称连续电除盐技术，它科学地将电渗析技术和离子交换技术融为一体，通过阳、阴离子膜对阳、阴离子的选择透过作用以及离子交换树脂对水中离子的交换作用，在电场的作用下实现水中离子的定向迁移，从而达到水的深度净化除盐，并通过水电解产生的氢离子和氢氧根离子对装填树脂进行连续再生，因此EDI制水过程不需酸、碱化学药品再生即可连续制取高品质超纯水，它具有技术先进、结构紧凑、操作简便的优点，可广泛应用于电力、电子、医药、化工、食品和实验室领域，是水处理技术的绿色革命。出水水质具有最佳的稳定度。EDIEDI工作原理D:\培训课件\化水课件准备\除盐水动画\EDI原理录像视频_标清.flv第五章、凝结水精处理凝结水中铁的来源1.冷凝水的氧腐蚀冷凝水的输送管道一般是钢制管材，其腐蚀产物是铁的氧化物，其反应方程式如下：阳极反应：Fe→Fe2++2e

阴极反应：O2+2H2O+4e→4OH-

以上反应的产物Fe2+在水中会与相关物质进一步进行反应，其过程：Fe2++2OH-→Fe(OH)2

4Fe(OH)2+2H2O+O2→4Fe(OH)3

Fe(OH)2+2Fe(OH)3→Fe3O4+4H2O冷凝水中铁的化学组成实际上并不像其化学式那么简单，常常是各种含水氧化铁的混合物，受污染的冷凝水的颜色是红褐色，且腐蚀越严重，颜色越深。2.冷凝水的酸腐蚀在低压锅炉中，锅炉给水采用的是软化水，软化技术是通过树脂的作用，将水中的钙镁离子用钠离子取代。但水中的碳酸氢盐（