水工专业培训教材(完整)

1生产水处理站1.1装置简述520生产水处理站位于厂区西边中部位置，占地面积1966.25平方米。北面为510气体站，南面为521生产消防合用水池，东面为400低温氢化预留区。主要职能是将供往厂区的黄河水进行混凝、沉淀、澄清处理后，作为厂区消防用水、循环水补充用水、生产用水。1.2基础知识厂区生产水由内蒙古准格尔旗黄河水务有限公司取自大南沟水库，经过初沉池简单处理后供至厂区，水中含有各种各样的含量不等的杂质，这些杂质包括溶存气体物、固体物、及悬浮物等，因而不能直接作为工业用水，必须依使用的目的予以处理。原水中的杂质所引起的障碍有：生物腐蚀及其它腐蚀，污浊和引起化学反应污染。这会导致设备发生腐蚀，侵蚀，与水接触面产生起凸凹。同时还可能产生结垢和污泥，形成有机物，影响设备的能量传递，进而影响产品质量。因此对原水进行处理是必要的。对原水进行处理的方法主要有：混凝，沉淀，过滤和杀菌。1.2.1混凝使水中悬浮微粒集聚变大，形成絮团，从而加快粒子的聚沉，达到固液分离目的的现象称作混凝。水中的胶体粒子和微小悬浮物通常在水中保持稳定的分散悬浮状态，用自然沉降法不能将其有效去除，这就需要在水中加入适当的絮凝剂使水中的杂质产生絮凝反应进行沉降分离然后去除。混凝现象比较复杂，不同种类的混凝剂和不同的水质条件混凝剂的作用机理都不尽相同，目前比较认可的混凝机理主要由以下三种：吸附一电性中和作用机理；吸附架桥作用机理；沉淀物网捕或卷扫机理。本处理站使用的絮凝剂为PAC（聚合氯化铝）和PAM（聚丙烯酰胺）两种絮凝剂，相互协同，可以使原水发生较好的絮凝效果。1.2.2沉淀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。沉淀方式有四种：自由沉淀、絮凝沉淀、拥挤沉淀、压缩沉淀。水处理中主要注重絮凝沉淀，其特点为：水中悬浮固体浓度也不高，但具有凝聚性能，在沉淀过程中相互聚合，其尺寸和质量均随深度而增加，其沉速也随深度而增大。本处理站采用斜管沉淀池，管状组件与水平面成60°角，水流从下向上流动，颗粒沉于众多斜管底部自动滑下，完成固液分离。1.2.3过滤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。原水处理中其滤材一般使用沙，在持续过滤时，进入滤池的悬浮颗粒物的尺寸大部分小于滤料颗粒间的最小空隙，说明过滤不只是机械筛滤作用的结果，同时也是悬浮颗粒与滤料颗粒之间粘附作用的结果。粘附作用是一种物理化学作用，在分子引力，静电力以及某些化学键和某些特殊的化学吸附力下，水中的杂志颗粒会被大量粘附于滤料颗粒表面上，完成过滤作用。原水经过过滤后水质可以达到设计要求。1.2.4杀菌水中的微生物往往会粘附在悬浮颗粒物上，虽然混凝沉淀和过滤会去除大部分的微生物，但是仍有少量存活，不杀灭会大量繁殖对水质产生不良影响。原水处理中主要的杀菌措施为加氯，常见的加氯措施有加氯气和加次氯酸钠。加氯分为前加氯和后加氯。前加氯的目的主要是因为氯气是强氧化剂，除了去除水中藻类等作用外，它可以氧化部分有机物，改变有机物的分子结构，将大分子有机物氧化分解为小分子有机物，为充分发挥混凝剂的作用提供条件。后加氯是主要的杀菌环节，经过过滤后水的浊度已经很低，残留于水中的细菌、病毒等在失去浑浊物的保护和依附时，很容易被氯气杀死。氯消毒作用的机理一般认为主要通过次氯酸起作用，氯气进入水中，发生如下反应：Cl2+H2O=HOC1+H++C1-HOC1=H++OCl-HOCI为很小的中性分子，它可以扩散到带负电的细菌表面，通过细菌的细胞壁穿透到细胞内部。当HOCL分子到达细菌内部时，能起氧化作用破化细菌的酶系统而使细菌死亡。本处理站采用加氯气的方式进行杀菌，氯气由120液氯储存车间供给，通过加药房的成套加氯设备加入水中。

1.3上下游关系原水来自黄河水务给水管道，处理后的水主要作为厂区消防用水、循环水补充用水、生产用水。关系简图如下：黄河水务管网生产水处理站1循环水站400黄河水务管网生产水处理站1循环水站400m3/h800m3/h1.4工艺参数及流程1.4.1主要工艺参数：设计产水量800m3/h处理后水质状况：色度W3NTUW15色度W3NTUpH总硬度（以CaCO3计）6.5〜8.5450mg/L铁0.3mg/L锰0.1mg/L铜1.0mg/L锌1.0mg/L溶解性总固体1000mg/L细菌总数总大肠菌群余氯100个/L3个/L±0.30mg/L浊度1.4.2工艺流程简图:

1.4.3工艺简述:市政生产用水管网f静态管式混合器（加混凝剂PAC/助凝剂PAML网格反应絮凝池斜管沉淀沪重力式无阀滤池（后加氯）—生产消防合用水旷生产消防综合泵站f用水点1.4.4主要设备与构筑物1.4.4.1静态管式混合器原理为：混合器内安装若干混合单元，每一混合单元有若干固定叶片按一定角度交叉组成。水流和药剂通过混合器时，将被单元体多次分割，改向并形成涡流，达到混合目的。加药混合单元体L3980*B2280*H1500。井内装有钢制静态管式混合器，管径600mm,长2380mm,含3个混合单元。1.4.4.2网格反应絮凝池絮凝池设计成多格竖井回流式，每个竖井安装一定数量的网格，各竖井之间的隔墙上，上下交错开孔。每个竖井网格数目自进水端至出水端逐渐减少，共分为三段控制，前段为密网，中段为疏网，末端不安装网。水流通过网格时，相继收缩、扩大，形成漩涡，造成颗粒碰撞，产生明显的絮凝效果。网格反应絮凝池效果好，水头损失小，絮凝时间短，是一种性能优良的絮凝装置。144.3斜管沉淀池此装置是把与水平面成60。角的管状组件置于沉淀池中构成的，管状组件距离池底排泥孔3.5米，水流从下向上流动，满足了水流的稳定性和层流的要求，颗粒沉于众多斜管底部自动滑下，形成良好的沉淀效果。斜板沉淀池的沉淀效率高，水在斜板中的停留时间短，是被大量应用的占地面积小，沉淀效果好的沉淀装置。本处理站将网格网格反应絮凝池与斜管沉淀池合理连接形成穿孔旋流反应斜管沉淀池，其剖面图如下。本站共建有穿孔旋流反应斜管沉淀池两座，单座处理量为400m3/h，规格为：L18300*B6630*H6220。1.4.4.4重力式无阀反应滤池重力无阀滤池是利用水力学原理，通过进出水的压差自动控制虹吸产生和破坏，实现自动运行的滤池。其平面形状采用圆形，从澄清池来的水，经进水分配槽，进水管，及配水挡板的消能和分散作用后，比较均匀地分布在滤层上部，水流通过滤料层、承托层与配水系统进入底部空间，然后经连通渠上升到冲洗水箱。随着过滤的进行，冲洗水箱中的水位逐渐上升（虹吸上升管中水位也相应上升）。当水位达到出水管喇叭口的上缘时，便从喇叭口溢流到清水池。本站建有重力无阀过滤器两座，采用钢筋混凝土结构，单台处理量400m3/h规格为：L10000*B5100*H6200。1.4.4.5其余主要设备一览表：序号名称数量规格备注1生产消防合用水池1座L67500*B36000*H6600V=11600m5钢筋混凝土结构隔墙分为两格2循环冷却水系统补水泵3台Q=200m3/hH=0.3MPaP=30Kw两用一备3卧式恒压双吸消防泵2台Q=750m3/hH=0.9MPaP=280Kw一用一备4消防给水稳压系统1套调节容积450L5生产用水成套变频供水设备1套Q=200H=50m包括立式管道离心泵3台6立式潜水排污泵2台Q=12m3/hH=0.15MPaP=0.15Kw两用2循环水站2.1装置简述530循环水站位于全厂东边中部位置，占地面积4020.3平方米。北面为600变电站、610配电站，南面为565渣堆场，西面为220热水装置。本站为敞开式单排冷却塔系统，主要职能是向全厂各工艺用水点提供循环冷却水，并对循环水进行过滤，加药，保证水质稳定。2.2基础知识：2.2.1循环水冷却原理循环水的冷却是通过水与空气接触，由蒸发散热、接触散热和辐射散热三个过程共同作用的结果。2.2.1.1蒸发散热原理水在冷却设备中形成大小水滴或极薄水膜，扩大其与空气的接触面积和延长接触时间，使部分水蒸发，水汽从水中带走汽化所需的热量，从而使水冷却。221.2接触散热原理水与空气对流接触时，如果空气的温度低于水的温度，则水中的热量会直接传给空气，使空气温度升高，水温降低。二者温差越大，传热效果越好。2.2.1.3辐射散热原理辐射散热不需要传热介质的作用，而是由一种电磁波的形式来传播热能的现象。辐射散热只是在大面积的冷却池内才起作用。这三种散热过程在水冷却中所起的作用，随空气的物理性质不同而异。春、夏、秋三季内，室外气温较高，表面蒸发起主要作用，最炎热夏季的蒸发散热量可达总散热量的90%以上，故水的蒸发损失量最大，需要补充水量也最多。在冬季,由于气温降低，接触散热的作用增大，从夏季的10%〜20%增加到40%〜50%，严寒天气甚至可增加到70%左右，故在寒冷季节水的蒸发损失量减少，补充水量也就随之降低。2.2.2缓蚀、阻垢原理2.2.2.1缓蚀原理通过添加缓蚀剂到腐蚀介质中干扰腐蚀电化学作用。2.2.2.2阻垢原理2.2.2.2.1晶格畸变原理无机垢（如碳酸垢）晶体在成长时，是按照一定晶格排列的，结构致密，比较坚固。在水中含有聚羧酸或有机磷酸盐阻垢剂时，阻垢剂的基团具有对金属离子的螯合能力，对无机垢的结晶形成了干扰，使晶格发生歪曲，成为不规则的晶体，这就是晶格畸变作用。它使硬垢变为无定型的软垢。易被水流冲走，可以随排污水一起排掉。222.2.2络合增溶原理聚磷酸盐，有机磷酸盐或聚羧酸等药剂在水中能够夺取钙镁离子，形成稳定的络合物。这实际上等于降低了水中钙镁离子的浓度，既减少了钙离子和碳酸根离子结合成碳酸钙的机会。也就是说，相当于提高了循环水中的钙镁离子的允许浓度，既增大了钙镁盐的溶解度。络合增溶作用可以使更多的碳酸钙稳定在水中不析出。222.2.3凝聚与分散原理

阴离子型阻垢剂在水中所离解的负离子能够吸附成垢盐的微晶粒子，首先使微晶离子形成双电层，并进而吸附在负离子的分子链上，是微晶粒子带负电。由于分子链上的多个微晶粒带有相同电荷，彼此相斥，不能结成大晶粒，使成垢盐难以沉积在金属传热面上形成垢层。阴离子阻垢剂的负离子对微晶粒即有凝聚作用，又能将其分散到整个水系统中，使其成平均分散状况。这种凝聚和分散作用使成垢盐微晶粒稳定地悬浮于水中，实际上减少了微晶粒碰撞长大，形成晶核，进而析出的机会，使水中能容纳更多的成垢盐。2.2.3重力式无阀过滤器原理是一种没有阀门的快滤池，在运行过程中，出水水位保持恒定，进水水位则随滤层的水头损失增加而不断在吸管内上升，当水位上升到虹吸管管顶，并形成虹吸时，即自动开始滤层反冲洗，冲洗废水沿虹吸管排出。2.3上下游关系循环水给水经过泵房加压通过循环水给水管网送至各工艺用水点，完成热交换后通过回水管网回送至循环水站，通过冷却塔降温，水质稳定处理后，循环使用。主要损失为蒸发水量和过滤器冲洗水,由生产水处理站补给。关系图如下:水回水管网2.4工艺参数及流程2.4.1主要工艺参数:使用。主要损失为蒸发水量和过滤器冲洗水,由生产水处理站补给。关系图如下:水回水管网2.4工艺参数及流程2.4.1主要工艺参数:循环水量:20000m3/h旁虑水量：给水压力：回水压力：补充水量：浓缩倍率：供水压力：回水压力：年污垢热阻值：冷却塔供水压力:2.4.2工艺流程简图：250m3/h0.55MPa旁虑水量：给水压力：回水压力：补充水量：浓缩倍率：供水压力：回水压力：年污垢热阻值：冷却塔供水压力:2.4.2工艺流程简图：250m3/h0.55MPa0.2MPa300-400m3/h5倍0.50〜0.55MPag0.20〜0.30MPagRa=3.44X10-4m2•k/w；5-15m「加药间泵房各工艺

和公用

系统用

水点冲洗水排至*污水管网吸水池重力无阀过滤器2.4.3工艺简述循环水给水经过泵房加压后通过循环水给水管网送至各工艺用水点，热交换后通过循环水回水管网收集送至循环水站通过冷却塔冷却然后，部分回水送至过滤器过滤后回送至冷却塔水池。冷却后的水进入吸水池继续循环，过滤器冲洗水通过污水管网排放。同时通过加药间成套加药系统投加化学药剂进行水质稳定处理。2.4.4主要设备与构筑物:

2.441冷却塔本循环站选用湿式冷却塔，热水从上向下喷散成水滴或水膜，空气由下而上或水平方向在塔内流动，在流动过程中，水与空气间进行传热和传质，水温随之下降。主要组成部分为：热水分配装置主要包括配水系统和淋水填料；通风及空气分配装置主要包括风机、风筒和进风口；其他装置主要包括除水器，塔体，防沙装置、防冻装置、避雷装置。设备数量为4台，单塔平面基础尺寸(LXB)：18mX18m，塔群布置为一排布置，一侧进水，双面进风。主要参数：单塔冷却水量：5000m3/h进塔水温36°C；出塔水温28°C温差：8C风机功率：185KW2.4.4.2水池水池分为两部分冷却塔水池和吸水池，均为混凝土结构。冷却塔水池长72.7m宽21.0m最低液位1.5m最高液位3.2m。吸水池长72.7m宽6.45m最低液位4.5m最高液位7.2m。2.443过滤器5330X5330X8400主要参数：过滤器台数4台单台产水量250m3/h进水悬浮物20mg/L出水悬浮物V3mg/L过滤速度V10m/h过滤面积25m2过滤周期>20h期终水头损失1.7m过滤器的外形尺寸(mm)

6000X9000底座尺寸(mm)6000X90002.444泵房：本站设有5台循环水泵，4用1备。5000m3/h.55m1000KW4063kg循环水泵主要参数为:单台流量5000m3/h.55m1000KW4063kg2.445成套加药设备为保证循环水水质，在循环水站建有加药间，内有成套循环水加药设备，所加药剂有杀菌剂、缓蚀剂、阻垢剂、次氯酸钠、浓硫酸，通过各自管线加至冷却塔水池，加药装置不与水面接触。3脱盐水站3.1装置简述脱盐水站位于厂区东南部560建筑内。北面为锅炉房，南面为567引风机房，西面为310控制室。主要职能是为锅炉、工艺装置提供合格的工艺用水(电解水和工艺设备冷却水补水)以及为高纯水站提供合格的补给水。本站采用两级反渗透的工艺。3.2基础知识3.2.1多介质过滤器工作原理多介质过滤器配有多层由一定厚度、不同粒状的石英砂组成的滤料，采用压力过滤，过滤时水中杂质颗粒便被滤料所粘附。它具有截污能力大，滤速高，出水水质好，过滤周期长的优点。随着过滤时间的延续，滤料层中所截留的杂质颗粒越来越多，其孔隙率越来越小，水头损失便越来越大。到过滤周期末，水头损失达到极限值，此时便需停止过滤进行反冲洗。过滤主要取决于所要截留所用滤料的性质及过水断面的过流状态。3.2.2反渗透工作原理对透过的物质具有选择性的薄膜称为半透膜，一般将只能透过溶剂而不能透过溶质的薄膜称之为理想的半透膜，当把相同体积的稀溶液和浓溶液分别置于半透膜的两侧时，稀溶液中的溶剂将自然穿过半透膜而自发地向浓溶液一侧流动，这一现象称为渗透。当渗透达到平衡时，浓溶液侧的液面会比稀溶液的液面高出一定高度，即形成一个压差，此压差即为渗透压。渗透压的大小取决于溶液的固有性质，若在浓溶液一侧施加一个大于渗透压的压力时，溶剂的流动方向将与原来的渗透方向相反，开始从浓溶液向稀溶液一侧流动，这一过程称为反渗透。通过该现象特制的膜称反渗透膜，其原理为通过高压泵将原水加压后，使含盐的水通过理论上只有水分子才能透过的薄膜后，将水中的盐除去，得到需要的纯水。反渗透膜只允许水分子和极小分子量的物质通过，而水中的离子类和低分子物物质将在浓水端排放出去。3.3上下游关系上游为生产水管网提供的生产水，通过处理后将合格的脱盐水通过脱盐水上水管网输送至各用水点。关系图如下：3.4工艺参数及流程：3.4.1主要工艺参数：脱盐水生产量：100m3/h（max）二氧化硅W0.05mg/L电导率W1“s/cmpH6.5〜8.0温度常温压力$0.4MPa3.4.2工艺流程图：细沙过滤謂=。|过滤水箱沬水刮过油水箱

0二一级R0-gswo中间水箱细沙过滤謂=。|过滤水箱沬水刮过油水箱

0二一级R0-gswo中间水箱R0水箱====＞I脱一盐水彳吏用”点 f上=＞反洗搖水回用R0,—热交换器＜L・＞津水推放过谑水泵微过滤器叠莖＞1易介质过滤器CD：水炭高纯水制备系统清洗水箱===^清洗过滤器3.4.3工艺简述原水进入界区首先通过原水泵进入多介质过滤器、细沙过滤器，进入过滤水箱，去除水中悬浮物及固体杂质。再进入微过滤器，进一步降低浊度及COD后,再由一级R0高压泵加压进入一级反渗透装置，除去97%-99%的盐分后进入一级RO产水箱。一级反渗透后的浓水经过反洗水泵加压后再进入多介质过滤器作为反洗用水。一级RO产水再由二级RO高压泵加压后进入二级RO装置，由它进行深度处理，除去残余盐分和有机物，最后成为成品水后进入二级RO水箱。二级RO浓水和纯水站的CDI浓水再回到过滤水箱。成品水最后由脱盐水泵和CDI水泵加压后由外管输送给工艺装置和高纯水站。3.4.4主要设备一览表:序号设备名称数量规格备注1原水箱1台V=70m33500X4200X5000材质：混凝土2原水泵2台Q=132mm3/hH=32mP=18.5KW一用一备材质：SS3043多介质过滤器3台Q=66m3/hD3200*H4100两用一备材质：CSRL4细沙过滤器3台Q=66m3/hD3200*H4100两用一备材质CSRL5过滤水箱1台V=70m33500X4200X5000材质：混凝土

6过滤水泵Q=144m3/hH=28mP=30KW材质：SS3047一级RO给水换热器2台Q=72m3/h提供95C/70C热水两用85u保安过滤器3台Q=72m3/h两用一备9一级RO高压泵3台Q=72m3/h两用一备材质：SS30410一级反渗透系统3套进水72m3/h出水56.2m3/h两用一备回收率：78%11一级反渗透产水箱1台V=60m3D3800*H5300材质：FRP12回用高压泵1台Q=25m3/hH=152mP=18.5KW变频控制材质：SS30413回用RO系统1套进水25m3/h出水18m3/h回收率：70%14二级RO高压泵3台Q=56.2m3/hH=150mP=37KW材质：SS31615二级反渗透系统3套进水56.2m3/h出水50.6m3/h回收率：90%16二级RO产水箱（氮气密封）1台V=60m3D3800*H5300材质：FRP17脱盐水输送泵2台Q=5Om3/hH=45mP=15KW一用一备材质：SS3164冷冻站4.1装置简述冷冻站在510建筑内位于厂区西边中部位置，北面为生活区，南面为420化学品库,东面为310后处理厂房。主要职能是利用生产过程产生的废热生产7°C冷却水，为全厂提供冷量，用于空调用冷和工艺用冷。包括两个单效溴化锂冷水机组和两个离心式冷水机组，其中两台溴化锂冷水机组和一台离心式冷水机组为

常用，另一台离心式机组为备用。冷冻站的冷却水来自循环水站，冷冻水系统为闭式系统，补水为脱盐水。热水来自厂区热水管道。4.2基础知识：4.2.1离心式制冷原理常用制冷系统包括：压缩机、冷凝器、节流阀和蒸发器，其制冷原理如下图冷却介质逬時如介质出 高压睜刑鹼汽冷擬器 压缩■机压缩■机速降温，可以通过冷媒介质管道与式压缩机的作用是吸入在蒸发器中吸收热量蒸的接触面积来控制冷速降温，可以通过冷媒介质管道与式压缩机的作用是吸入在蒸发器中吸收热量蒸的接触面积来控制冷媒介质温度。离心发的制冷气体,通过高速旋转地叶轮得到压缩，成为高压高温的制冷气体变得容易液化。通过压缩机的高压制冷剂、 亠龄媒介质讶稔媒、介质出 、、亠气体在冷凝器中凝缩，产生的热量由进入冷凝器的循环冷却水带走。被液化的制冷剂经节流阀节流后，成为压力较低的液体后，送入蒸发器，在蒸发器中吸热蒸发而成为压力较低的蒸汽，再送入蒸发器的入口，从而完成制冷循环。本站离心式水冷机组的制冷剂为R134A，完全不破坏臭氧层，是当前世界绝大多数国家认可并推荐使用的主流环保制冷剂。4.2.2溴化锂制冷原理：溴化锂水溶液的水蒸气分压力很低，它比同温度下纯水的饱和蒸气压力低得多，因而有强烈的吸湿性。溴化锂吸收式制冷机是以溴化锂溶液为吸收剂，以水为制冷剂，利用水在高真空下蒸发吸热达到制冷的目的。为使制冷过程能连续不断地进行下去，蒸发后的冷剂水蒸气被溴化锂溶液所吸收，溶液变稀，这一过程是在吸收器中发生的，然后以热能为动力，将溶液加热使其水份分离出来，而溶液变浓，这一过程是在发生器中进行的。发生器中得到的蒸汽在冷凝器中凝结成水，经节流后再送至蒸发器中蒸发。如此循环达到连续制冷的目的。原理图如下:4.3上下游关系5]4.3上下游关系5]禅邮水进〕于空调用