電廠化學(xué)水處理講義

1、第一章水質(zhì)概述第一節(jié)天然水及其分類一、水源水是地面上分布最廣的物質(zhì),幾乎占據(jù)著地球外表的四分之三,構(gòu)成了海洋、江河、湖泊以及積雪和冰川,止匕外,地層中還存在著大量的地下水,大氣中也存在著相當(dāng)數(shù)量的水蒸氣.地面水主要來(lái)自雨水,地下水主要來(lái)自地面水,而雨水又來(lái)自地面水和地下水的蒸發(fā).因此,水在自然界中是不斷循環(huán)的.水分子是由兩個(gè)氫原子和一個(gè)氧原子組成,可是大自然中很純的水是沒(méi)有的,由于水是一種溶解水平很強(qiáng)的溶劑,能溶解大氣中、地外表和地下巖層里的許多物質(zhì),此外還有一些不溶于水的物質(zhì)和水混合在一起.水是工業(yè)部門(mén)不可缺少的物質(zhì),由于工業(yè)部門(mén)的不同,對(duì)水的質(zhì)量的要求也不同,在火力發(fā)電廠中,由于對(duì)水的質(zhì)量

2、要求很高,因此對(duì)水需要凈化處理.電廠用水的水源主要有兩種,一種是地表水,另一種是地下水.地表水是指流動(dòng)或靜止在陸地外表的水,主要是指江河、湖泊和水庫(kù)水.海水雖然屬于地表水,但由于其特殊的水質(zhì)OO二、天然水中的雜質(zhì)：天然水中的雜質(zhì)是多種多樣的,這些雜質(zhì)根據(jù)其顆粒大小可分為懸浮物、膠體和溶解物質(zhì)三大類.懸浮物:懸浮物的表示方法：通常用透明度或渾濁度濁度來(lái)表示.顆粒直徑約在10-4毫米以上的微粒,這類物質(zhì)在水中是不穩(wěn)定的,很容易除去.水發(fā)生渾濁現(xiàn)象,都是由此類物質(zhì)造成的.膠體:顆粒直徑約在10-6-10-4毫米之間的微粒,是許多分子和離子的集合體,有明顯的外表活性,常常因吸附大量離子而帶電,不易下沉

3、.溶解物質(zhì):溶解鹽類的表示方法：1 .含鹽量：表示水中所含鹽類的總和.2 .蒸發(fā)殘?jiān)罕硎舅胁粨]發(fā)物質(zhì)的量.3 .灼燒殘?jiān)簩⒄舭l(fā)殘?jiān)?00c時(shí)灼燒而得.4 .電導(dǎo)率：表示水導(dǎo)電水平大小的指標(biāo).5 .硬度的表示方法：硬度是用來(lái)表示水中某些容易形成垢類以對(duì)于天然水來(lái)說(shuō),主要指鈣、鎂離子.硬度根據(jù)水中存在得陰離子情況.劃分為碳酸鹽硬度和非碳酸鹽硬度兩類.6 .堿度和酸度：堿度表示水中含OH-、CO32-、HCO3量以及其它一些弱酸鹽類量得總和.堿度表示方法可分為甲基橙堿度和酚酗堿度兩種.酸度表示水中能與強(qiáng)酸起中和作用的物質(zhì)的量.溶解物質(zhì)是指顆粒直徑小于10-6mm勺微粒,它們大都以離子或溶解氣

4、體狀態(tài)存在于水中.天然水中都存在Ca2+、Mg2+、HCO、SO2-.在含鹽量不大的水中,Mg+的濃度一般為CA+的25%50%水中Ce2+、Mc2+是形成水垢的主要成分.含鈉的礦石在風(fēng)化過(guò)程中易于分解,釋放出Na+,所以地表水和地下水中普遍含有Nao由于鈉鹽的溶解度很高,在自然界中一般不存在Na+的沉淀反響,所以在高含鹽量水中,Na是主要陽(yáng)離子.天然水中K+的含量遠(yuǎn)低于Na+,這是由于含鉀的礦物比含鈉的礦物抗風(fēng)化水平大,所以K+比Na+較難轉(zhuǎn)移至天然水中.由于在一般水中K+的含量不高,而且化學(xué)性質(zhì)與Na+相似,由于在水質(zhì)分析中,常以K+Na+之和表示它們的含量,并取加權(quán)平均值25作為兩者的摩

5、爾質(zhì)量.天然水中都含有Cl-,這是由于水流經(jīng)地層時(shí),溶解了其中的氯化物.所以Cl+幾乎存在于所有的天然水中.天然水中最常見(jiàn)的陽(yáng)離子是Ca2+、M6+、K、Na+;陰離子是HCO、SO2-、Cl-.溶解氣體：天然水中常見(jiàn)的溶解氣體有氧Q和二氧化碳CO,有時(shí)還有硫化氫HLS、二氧化硫SO和氨NH等.天然水中Q的主要來(lái)源是大氣中Q的溶解,由于空氣中含有20.95%的氧,水與大氣接觸使水體具有自充氧的水平.另外,水中藻類的光合作用也產(chǎn)生一局部的氧,但這種光合作用并不是水體中氧的主要來(lái)源,由于在白天靠這種光合作用產(chǎn)生的氧,又在夜間的新陳代謝過(guò)程中消耗了.地下水因不與大氣相接觸,氧的含量一般低與地表水,天

6、然水的氧含量一般在014mg/L之間.天然水中CO的主要來(lái)源：為水中或泥土中有機(jī)物的分解和氧化,也有因地層深處進(jìn)行的地質(zhì)過(guò)程而生成的,其含量在幾毫克/升至幾百毫克/升之間.地表水的CO含量常不超過(guò)2030mg/L,地下水的CO含量較高,有時(shí)到達(dá)幾百毫克/升.天然水中CO并非來(lái)自大氣,而恰好相反,它會(huì)向大氣中析出,以為大氣中CO的體積百分?jǐn)?shù)只有0.03%0.04%,與之相反的溶解度僅為0.51.0mg/L.水中O和CO的存在是使金屬發(fā)生腐蝕的主要原因.微生物.在天然水中還有許多微生物,其中屬于植物界的有細(xì)菌類、藻類和真菌類；屬于動(dòng)物界的有鞭毛蟲(chóng)、病毒等原生動(dòng)物.另外,還有屬于高等植物的苔類和屬于

7、后生動(dòng)物的輪蟲(chóng)、滌蟲(chóng)等.為了研究問(wèn)題方便起見(jiàn),人為地將水中陰、陽(yáng)離子結(jié)合起來(lái),寫(xiě)成化合物的形式,這稱為水中離子的假想結(jié)合.這種表示方法的原理是,鈣和鎂的碳酸氫鹽最易轉(zhuǎn)化成沉淀物,所以令它們首先假想結(jié)合,其次是鈣、鎂的硫酸鹽,而陽(yáng)離子Na+和K以及陰離子Cl-都不易生成沉淀物.因此它們以離子的形式存在于水中.第二節(jié)電廠用水的類別及水質(zhì)指標(biāo)一、電廠用水的類別水在火力發(fā)電廠水汽循環(huán)系統(tǒng)中所經(jīng)歷的過(guò)程不同,水質(zhì)常有較大的差異.因此根據(jù)實(shí)用的需要,人們常給予這些水以不同的名稱.它們是原水、鍋爐補(bǔ)給水、給水、鍋爐水、鍋爐排污水、凝結(jié)水、冷卻水和疏水等.現(xiàn)簡(jiǎn)述如下：11原水：也稱為生水,是未經(jīng)任何處理的天然

8、水如江河水、湖水、地下水等,它是電廠各種用水的水源.2鍋爐補(bǔ)給水：原水經(jīng)過(guò)各種水處理工藝凈化處理后,用來(lái)補(bǔ)充發(fā)電廠汽水損失的水稱為鍋爐補(bǔ)給水.按其凈化處理方法的不同,又可分為軟化水和除鹽水等.3給水：送進(jìn)鍋爐的水稱為給水.給水主要是由凝結(jié)水和鍋爐補(bǔ)給水組成.4鍋爐水：在鍋爐本體的蒸發(fā)系統(tǒng)中流動(dòng)著的水稱為鍋爐水,習(xí)慣上簡(jiǎn)稱爐水.5鍋爐排污水：為了預(yù)防鍋爐結(jié)垢和改善蒸汽品質(zhì),用排污的方法,排出一局部爐水,這局部排出的爐水稱為鍋爐排污水.6凝結(jié)水：蒸汽在汽輪機(jī)中作功后,經(jīng)冷卻水冷卻凝結(jié)成的水稱為凝結(jié)水,它是鍋爐給水的主要組成局部.7冷卻水：用作冷卻介質(zhì)的水為冷卻水.這里主要指用作冷卻作功后的蒸汽的冷

9、卻水,如果該水循環(huán)使用,那么稱循環(huán)冷卻水8疏水：進(jìn)入加熱器的蒸汽將給水加熱后,這局部蒸汽冷卻下來(lái)的水,以及機(jī)組停行時(shí),蒸汽系統(tǒng)中的蒸汽冷凝下來(lái)的水,都稱為疏水.在水處理工藝過(guò)程中,還有所謂清水、軟化水、除鹽水及自用水等.二、水質(zhì)指標(biāo)所謂水質(zhì)是指水和其中雜質(zhì)共同表現(xiàn)出的綜合特性,而表示水中雜質(zhì)個(gè)體成分或整體性質(zhì)的工程,稱為水質(zhì)指標(biāo).(1)強(qiáng)堿,如NaOHCa(OH2等,它們?cè)谒腥恳設(shè)H形式存在；(2)弱堿,如NH3的水溶液,它在水中局部以O(shè)H非式存在；(3)強(qiáng)堿弱酸鹽類,如碳酸鹽、磷酸鹽等,它們水解時(shí)產(chǎn)生OH.在天然水中的堿度成分主要是碳酸氫鹽,有時(shí)還有少量的腐殖酸鹽.水中常見(jiàn)的堿度形式是O

10、H、CO2-和HCO,當(dāng)水中同時(shí)存在有HCO和OH的時(shí)候,就發(fā)生如(2-2)式的化學(xué)反響,HCO3+OFKCO2-+HO(2-2)故一般說(shuō)水中不能同時(shí)含有HCO堿度和OH堿度.根據(jù)這種假設(shè),水中的堿度可能有五種不同的形式：只有OH堿度；只有CO2-堿度；只有HCO堿度；同時(shí)有OH+CO2-堿度；同時(shí)有CO2-+HCO堿度.堿度的單位為毫摩爾/升(mmol/L),與硬度一樣,在美國(guó)和德國(guó)分別用ppmCCO和.G為單位.2、表示水中酸性物質(zhì)的指標(biāo)表示水中酸性物質(zhì)的指標(biāo)是酸度,酸度是表示水中能用強(qiáng)堿中和的物質(zhì)的量.可能形成酸度的物質(zhì)有：強(qiáng)酸、強(qiáng)酸弱堿鹽、弱酸和酸式鹽.天然水中酸度的成分主要是碳酸,一

11、般沒(méi)有強(qiáng)酸酸度.在水處理過(guò)程中,如H離子交換器出水出現(xiàn)有強(qiáng)酸酸度.水中酸度的測(cè)定是用強(qiáng)堿標(biāo)準(zhǔn)來(lái)滴定的.所用指示劑不同時(shí),所得到的酸度不同.如：用甲基橙作指示劑,測(cè)出的是強(qiáng)酸酸度.用酚酗作指示劑,測(cè)定的酸度除強(qiáng)酸酸度(如果水中有強(qiáng)酸酸度)外,還有HCO酸度,即CO酸度.水中酸性物質(zhì)對(duì)堿的全部中和水平稱總酸度.這里需要說(shuō)明的是,酸度并不等于水中氫離子的濃度,水中氫離子的濃度常用PH值表示,是指呈離子狀態(tài)的H+數(shù)量；而酸度那么表示中和滴定過(guò)程中可以與強(qiáng)堿進(jìn)行反響的全部H+數(shù)量,其中包括原已電離的和將要電離的兩個(gè)局部.第二章水的預(yù)處理天然水未進(jìn)鍋爐前除掉水中雜質(zhì)的工作,稱為爐外水處理,也叫做補(bǔ)給水處理

12、.根據(jù)水中所含雜質(zhì)種類不同,采取不同的水處理方法.對(duì)水中較大的懸浮物,靠重力沉淀就可以除掉,這種處理稱為自然沉淀法.對(duì)于水中的膠體微粒,常向水中參加一些化學(xué)藥品,使膠體顆粒凝聚沉淀,這種處理稱為混凝沉淀法.對(duì)于溶于水中的鹽類,可采用蒸儲(chǔ)法、離子交換法、電滲析法等等.目前電廠多采用離子交換法.爐外水處理就是由上述某些方法聯(lián)合組成的水處理流程,一般為：天然水(原水)一|混凝、沉淀一過(guò)濾-離子交換補(bǔ)給水現(xiàn)將一般水處理流程中,各種水處理方法、原理及其設(shè)備分述如下.第一節(jié)混凝沉淀一、混凝沉淀的原理混凝、沉淀過(guò)程一般是在澄清器內(nèi)進(jìn)行的.處理方法,是向水中參加混凝劑(硫酸鋁、聚合鋁和硫酸亞鐵、氯化鐵等)、石

13、灰乳和鎂劑(菱苦土或白云粉)等化學(xué)藥品.各種藥品的作用如下：混凝劑的作用.混凝劑在水中的作用：是促使水中微小的懸浮物或膠體顆粒相互凝聚成大顆粒而下沉.二、混凝、沉淀設(shè)備及處理過(guò)程利用混凝沉淀方法除掉水中懸浮物的沉淀設(shè)備叫做澄清池.目前常見(jiàn)的澄清池也有水力循環(huán)澄清池、機(jī)械攪拌澄清池、脈沖澄清池和泥渣懸浮澄清池等.各種澄清池盡管在結(jié)構(gòu)上有差異,但它們的工作原理那么是相似的.這里僅以懸浮澄清池為例來(lái)闡述澄清池的工作過(guò)程.圖13-2是懸浮澄清池的結(jié)構(gòu)示意圖.原水首先經(jīng)過(guò)空氣別離器,把水中含有的空氣別離出去.這樣就可以預(yù)防空氣進(jìn)入澄清池內(nèi),攪動(dòng)懸浮層和把懸浮泥渣帶出澄清池,破壞懸浮層的正常工作.不含空氣

14、的水和各種藥劑,經(jīng)過(guò)噴嘴送入澄清池下部的混合區(qū).由于混合區(qū)水流旋渦很強(qiáng),可以使混凝劑與水充分混合.圖13-2懸浮澄清池1空氣別離器；2一噴嘴；3混合區(qū)；4水平隔板；5一垂直隔板；6反響區(qū)；7過(guò)渡區(qū)；8一出水區(qū)；9水柵；10一集水槽;11排泥系統(tǒng)；12泥渣濃縮器；13采樣管；14可動(dòng)罩子在混合區(qū)上部裝有水平和垂直的多孔隔板,從混合區(qū)出來(lái)的水繼續(xù)向上流經(jīng)多孔板時(shí),多孔板既能使水得到進(jìn)一步的混合,又能消除旋渦使其成為平穩(wěn)水流,進(jìn)入反響區(qū).反響區(qū)是澄清器的中央局部,是主要工作區(qū).當(dāng)水進(jìn)入反響區(qū)后,水中雜質(zhì)逐漸凝聚成絮狀懸浮物(稱為泥渣),由泥渣組成的懸浮層對(duì)水起過(guò)濾作用.經(jīng)過(guò)反響區(qū)懸浮層的水,繼續(xù)上升

15、,進(jìn)入過(guò)渡區(qū).由于筒體截面逐漸增大,水的流速逐漸減小,使懸浮物與水別離.澄清池上部出水區(qū)截面最大,水在這里流速最低,水與懸浮物得到了很好的別離.最后,澄清水由環(huán)形集水槽引出,送至清水箱.澄清池的中央設(shè)有垂直圓形的排泥筒.沿著排泥筒的不同高度開(kāi)有許多層窗口,多余的泥渣自動(dòng)地經(jīng)排泥窗口進(jìn)入濃縮器,濃縮后的泥渣由底部排污管排入地溝.濃縮器與集水槽之間設(shè)有回水導(dǎo)管.由于濃縮器與集水槽之間有水位差,使?jié)饪s器上部的清水經(jīng)加水導(dǎo)管送入集水槽,而懸浮層上部的水經(jīng)排泥窗口進(jìn)入濃縮器,同時(shí)帶走了多余的泥渣,使懸浮層保持固定的高度.澄清池的出水質(zhì)量,一般可以到達(dá)以下標(biāo)準(zhǔn)：(1) 懸浮物含量不大于20毫克/升.(2)

16、 堿度不大于0.85毫克當(dāng)量/升.(3) 硅酸根含量,平均可降至1.01.5毫克/升.(4) 耗氧量不大于5毫克/升Q.三、影響混凝因素：1、水的PH值2、水溫3、混合速度4、劑量5、水中雜質(zhì)(泥渣)第二節(jié)過(guò)濾處理生水經(jīng)過(guò)混凝、沉淀處理后,雖然已將水中大局部懸浮物等雜質(zhì)除掉,但是水中仍殘留有20毫克/升左右的細(xì)小懸浮顆粒,需要進(jìn)一步處理.除去殘留有懸浮雜質(zhì),常用的方法是過(guò)濾.在電廠水處理中,主要是采用粒狀濾料形成濾層,當(dāng)渾水通過(guò)濾層時(shí),就可以把水中懸浮物吸附截留下來(lái),流出的是清水.一、過(guò)濾原理渾水通過(guò)濾層時(shí),為什么能除掉水中的懸浮物呢對(duì)過(guò)濾的機(jī)理,現(xiàn)在還有些不同的看法.目前人們認(rèn)為,經(jīng)過(guò)混凝處

17、理的水,通過(guò)濾層的濾料時(shí),有兩個(gè)作用：一個(gè)是濾料顆粒外表與懸浮物之間的吸力,使懸浮物被吸附；另一個(gè)作用濾層對(duì)懸浮顆粒的機(jī)械篩除作用,而主要是吸附作用.二、濾料選擇做濾料的固體顆粒,應(yīng)有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和很好的化學(xué)穩(wěn)定性,以免在運(yùn)行和沖洗時(shí),因摩擦而破碎,或因溶解而引出水水質(zhì)惡化.石英砂有足夠的機(jī)械強(qiáng)度,在中性、酸性水中都很穩(wěn)定.但是在堿性水中石英砂能夠溶解,使水受到污染.無(wú)煙煤的化學(xué)穩(wěn)定性較高,在一般堿性、中性和酸性水中都不溶解,它的機(jī)械強(qiáng)度也較好.止匕外,濾料的粒度和級(jí)配都應(yīng)該選擇適宜.三、過(guò)濾設(shè)備及運(yùn)行過(guò)濾設(shè)備有多種,電廠水處理中常見(jiàn)的有機(jī)械過(guò)濾器和無(wú)閥濾池等.1.機(jī)械過(guò)濾器(1)設(shè)備結(jié)構(gòu).

18、機(jī)械過(guò)濾器的結(jié)構(gòu)如圖13-3所示.圖13-3機(jī)械過(guò)濾器1放空氣管；2一進(jìn)水漏斗；3一縫式濾頭；4配水支管；5配水干管；6混凝土它的本體是一個(gè)圓柱形容器,內(nèi)部裝有：進(jìn)入裝置、濾層和排水裝置.外部設(shè)有必要的管道、閥門(mén)等.在進(jìn)、出口的兩根水管上裝有壓力表,兩表的壓力差就是過(guò)濾時(shí)的水頭損失(運(yùn)行時(shí)的阻力).進(jìn)水裝置可以是漏頭形式或其他形式的,其主要作用是使進(jìn)水沿過(guò)濾器截面均勻分配.濾層由濾料組成,濾料的粒徑一般采用0.61.0毫米.濾層的厚度一般為1.11.2米.排水系統(tǒng)多采用支管縫隙式配水裝置.它的作用：一是使出水的聚集和反洗水的進(jìn)入,能沿著過(guò)濾器的截面均勻分布；一是阻止濾料被帶出.(2) 設(shè)備運(yùn)行

19、.過(guò)濾器在工作時(shí),渾水經(jīng)進(jìn)水口流到進(jìn)水漏斗,然后流經(jīng)過(guò)濾層除掉渾水中的細(xì)小懸浮物而成為清水.此清水上排水系統(tǒng)送出.濾速為810米/時(shí),或更大些.過(guò)濾器的運(yùn)行過(guò)程中,由于濾料不斷吸附渾水中的懸浮雜質(zhì),使運(yùn)行阻力逐漸增大.當(dāng)阻力增大到一定時(shí),應(yīng)停止運(yùn)行,對(duì)濾料進(jìn)行反洗.反洗濾料時(shí),先將過(guò)濾器內(nèi)的水排放到濾層以上約10厘米處,用壓縮空氣吹洗3分鐘左右,然后將反洗清水和壓縮空氣從過(guò)濾器底部排水系統(tǒng)進(jìn)入,經(jīng)過(guò)濾層上升并沖動(dòng)濾料使濾料浮動(dòng)起來(lái).此時(shí)濾料顆粒在水中游動(dòng)并相互摩擦,這樣將濾粒外表所吸附的雜質(zhì)洗掉.在用清水和壓縮空氣混合反洗35分鐘后,停止壓縮空氣,僅用清水繼續(xù)反洗約2分鐘后停止反洗.洗掉的吸附

20、雜質(zhì)隨水上升,經(jīng)上部進(jìn)水漏斗上底部排水門(mén)排入地溝.最后,用水正洗至合格投入運(yùn)行或備用.(3) 雙層濾料.一般機(jī)械過(guò)濾器多用單層濾料,但單層濾料反洗后,在水流的作用下,濾料顆粒形成了“上細(xì)下粗的排列.由于濾層上部的砂粒細(xì),砂粒之間孔隙小,所以吸附的懸浮物大多數(shù)集中在上面,致使濾層下部的濾料不能充分發(fā)揮吸附作用.這樣就帶來(lái)了水流阻力增長(zhǎng)快,運(yùn)行周期短的缺點(diǎn).為了消除上述缺點(diǎn),采用了雙層濾料的方法.就是將濾層上部石英砂換一層顆粒較大的無(wú)煙煤,組成無(wú)煙煤-石英砂的雙層濾料的過(guò)濾器.由于無(wú)煙煤的比重比石英砂的小,所以反洗后無(wú)煙煤仍然保持在上層.上層無(wú)煙煤顆粒之間的孔隙較大,水中懸浮物除被無(wú)煙煤吸附外,還

21、可以進(jìn)入下層石英砂濾層.這樣就充分發(fā)揮了濾料的截污水平,使水流阻力增長(zhǎng)較慢,延長(zhǎng)了運(yùn)行周期.2.無(wú)閥濾池(1) 設(shè)備結(jié)構(gòu).無(wú)閥濾池的結(jié)構(gòu)如圖13-4所示.這種過(guò)濾設(shè)備是用鋼筋水泥筑成的主體,由沖洗水箱、過(guò)濾室、集水室、進(jìn)水裝置以及沖洗用的虹吸裝置等組成.圖13-4無(wú)閥濾池1一進(jìn)水槽；2進(jìn)水管；3一檔板；4過(guò)濾室；5一集水室；6一沖洗水箱；7一虹吸上升管；8一虹吸下降管;9虹吸輔助管；10抽氣管；11虹吸破壞管；12錐形擋板；13水封槽；14一排水井；15一排水管(2)設(shè)備運(yùn)行.無(wú)閥濾池運(yùn)行時(shí),渾水由進(jìn)水槽1進(jìn)入,經(jīng)過(guò)進(jìn)水管2流入過(guò)濾室4,然后通過(guò)濾層除掉渾水中懸浮雜質(zhì),成為清水聚集到下部集水室

22、5,此清水再由連通管進(jìn)入上部沖洗水箱6,當(dāng)水箱充滿水后,澄清的水便經(jīng)出水漏斗送出.隨著運(yùn)行時(shí)間的增長(zhǎng),濾層的阻力逐漸增大.虹吸上升管7中的水面也隨之升高,當(dāng)水面上升到虹吸輔助管9的管口時(shí),水立即從此管中急劇下降.這時(shí)主虹吸管(包括虹吸上升管7和虹吸下降管8)中的空氣,便通過(guò)抽氣管10抽走,管中產(chǎn)生負(fù)壓,使虹吸上升管和下降管中的水面同時(shí)上升,當(dāng)兩管水面上升到達(dá)集合時(shí),便形成了虹吸作用.這時(shí),沖洗水箱的水,便沿著與過(guò)濾時(shí)相反的方向從下而上的經(jīng)過(guò)濾層,形成自動(dòng)反洗.這樣,沖洗水箱的水位便下降,當(dāng)水位降到虹吸破壞管11的管口以下時(shí),空氣便進(jìn)入虹吸管內(nèi),虹吸作用遭到破壞,虹吸上升管的水位下降,反洗過(guò)程自

23、動(dòng)停止,過(guò)濾又重新開(kāi)始.經(jīng)過(guò)機(jī)械過(guò)濾器或無(wú)閥濾池處理后的水,可以使出水中的懸浮物含量到達(dá)5毫克/升以下.第三章水的除鹽處理第一節(jié)離子交換樹(shù)脂水中能電離的雜質(zhì)可用離子交換法除掉,這種方法是用離子交換劑進(jìn)行的.離子交換劑包括天然沸石、人造鋁硅酸鈉、磺化酶和離子交換樹(shù)脂等四類,其中離子交換樹(shù)脂在水處理中應(yīng)用得比擬廣泛.因此,在討論離子交換法前,先對(duì)離子交換樹(shù)脂的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)做一些介紹.一、樹(shù)脂的結(jié)構(gòu)離子交換樹(shù)脂是一種不溶于水的高分子化合物,外觀上是一些直徑為0.31.2毫米的淡黃色或咖啡色的小球.微觀上是一種立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的骨架；骨架上聯(lián)結(jié)著交換基團(tuán),交換基團(tuán)中含有能解離的離子,圖13-5是一種離子交換

24、樹(shù)脂的結(jié)構(gòu)示意圖.下面簡(jiǎn)單的介紹樹(shù)脂網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的孔隙和交換基團(tuán).圖13-5H型離子交換樹(shù)脂結(jié)構(gòu)示意1 .樹(shù)脂孔隙.樹(shù)脂內(nèi)部的網(wǎng)架形成樹(shù)脂中許多類似毛細(xì)孔狀的溝道,即樹(shù)脂的孔隙.實(shí)際上這些孔隙非常小,一般常用樹(shù)脂的孔隙直徑為2040埃1埃=10-8厘米,而且同一顆粒內(nèi)的孔隙也是不均勻的.孔隙中充滿著水分子,這些水分子也是樹(shù)脂孔隙的一個(gè)組成局部.水和交換基團(tuán)解離下來(lái)的離子組成濃度很高的溶液,離子交換作用就是在這樣溶液條件下進(jìn)行的.樹(shù)脂孔隙的大小,對(duì)離子交換運(yùn)動(dòng)有很大影響,孔隙小不利于離子交換運(yùn)動(dòng),以致半徑大的離子不能進(jìn)入樹(shù)脂內(nèi),也就不能發(fā)生交換作用.樹(shù)脂網(wǎng)狀骨架局部不溶于水,在交換反響時(shí)也是不變的,

25、一般用英文樹(shù)脂的第一個(gè)字母R來(lái)表示不變的這一局部.2 .交換基團(tuán).交換基團(tuán)是由能解離的陽(yáng)離子或陰離子和聯(lián)結(jié)在骨架上的陰離子或陽(yáng)離子組成.例如,磺酸基交換基團(tuán)一SO3H+,季胺基交換基團(tuán)一NCH3oH一等,其中H+或OH一是能解離的并在反響中發(fā)生交換的離子；一sot或一nch3+是聯(lián)結(jié)在骨架上的離子,即RSO3或rNCH+,它們?cè)诜错懼惺遣蛔兊?在書(shū)寫(xiě)某種離子交換樹(shù)脂時(shí),一般只寫(xiě)出樹(shù)脂骨架符號(hào)R和交換基團(tuán)中能解離的離子本身符號(hào),如RH或ROhH?o二、樹(shù)脂的分類離子交換樹(shù)脂的分類,一般按交換基團(tuán)能解離的離子種類分為陽(yáng)離子交換樹(shù)脂和陰離子交換樹(shù)脂.1 .陽(yáng)離子交換樹(shù)脂.交換基團(tuán)能解離的離子是陽(yáng)離子

26、的,叫做陽(yáng)離子交換樹(shù)脂.在使用時(shí)通常是游離酸型即RH型,而且各種RH解離出H+水平的大小不同.所以,其中又分為強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂和弱酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂.2 .陰離子交換樹(shù)脂.交換基團(tuán)能解離的離子是陰離子的,叫做陰離子交換樹(shù)脂.使用時(shí)通常是游離堿型即ROH1,而且各種ROHW離出OH水平的大小不同.所以,其中又分為強(qiáng)堿性陰離子交換樹(shù)脂和弱堿性陰離子交換樹(shù)脂.3 .此外,離子交換樹(shù)脂按其孔隙結(jié)構(gòu)上的差異,又有大孔型樹(shù)脂和凝膠型或微孔型之分.目前生產(chǎn)一種孔隙直徑為2001000埃的樹(shù)脂,稱為大孔樹(shù)脂；而把一般孔徑在40埃以下的樹(shù)脂,稱為凝膠型樹(shù)脂.三、化學(xué)性質(zhì)離子交換樹(shù)脂的化學(xué)性質(zhì)有：離子交換、催

27、化、絡(luò)鹽形成等.其中用于電廠水處理的,主要是利用它的離子交換性質(zhì).所以,這里僅介紹離子交換反響的可逆性、選擇性和表示交換水平大小的交換容量.1 .離子交換反響的可逆性.當(dāng)離子交換樹(shù)脂遇到水中的離子時(shí),能發(fā)生離子交換反響.反響結(jié)果,樹(shù)脂的骨架不變,只是樹(shù)脂中交換基團(tuán)上能解離的離子與水中帶同種電荷的離子發(fā)生交換.例如,用8%左右的食鹽水,通過(guò)RH樹(shù)脂后,出水中的H濃度增加,NA濃度減小.這說(shuō)明食鹽水通過(guò)RH樹(shù)脂時(shí),樹(shù)脂中的H+進(jìn)入水中,食鹽水中的Na+交換到樹(shù)脂上.這一反響為：RH+NaC卜RNa+HCl或RH+NARNa+H如果用4/右的鹽酸通過(guò)已經(jīng)變成RNa的樹(shù)脂后,出水中的Na+濃度增加,H

28、+濃度減小.說(shuō)明樹(shù)脂中的Na+進(jìn)入水中,而鹽酸中的H+交換到樹(shù)脂上.這一反響為：RNa+HC卜RH+NaCl或RNa+HRH+Na對(duì)照兩個(gè)反響我們知道：離子交換反響是可逆的.這種可逆反響,可用可逆反響式表示：RH+NaCk-RNa+HCl或RH+Na-.RNa+H+2 .離子交換反響的選擇性.這種選擇性是指樹(shù)脂對(duì)水中某種離子所顯示的優(yōu)先交換或吸著的性能.同種交換劑對(duì)水中不同離子選擇性的大小,與水中離子的水合半徑以及水中離子所帶電荷大小有關(guān)；不同種的交換劑由于交換換團(tuán)不同,對(duì)同種離子選擇性大小也不一樣.下面介紹四種交換劑對(duì)離子選擇性的順序：(1)強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換劑,對(duì)水中陽(yáng)離子選擇順序：Fe3+

29、>Al3+>Ca2+>Mg+>k>NH4Na>H3 2)弱酸性陽(yáng)離子交換劑,對(duì)水中陽(yáng)離子的選擇順序：H>Fe3+>Al3+>Ca2+>Mg+>K>NH41"Na從上述選擇順序來(lái)看,強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換劑對(duì)H的吸著力不強(qiáng)；而弱酸性陽(yáng)離子交換劑那么容易吸著H+o所以,實(shí)際應(yīng)用中,用酸再生弱酸性陽(yáng)離子交換劑比再生強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換劑要容易得多.(3)強(qiáng)堿性陰離子交換劑,對(duì)水中陰離子的選擇順序：2.-SO2>NO3>Cl>OH>F>HCO3>HSiO34 4)弱堿性陰離子交換劑,對(duì)水中陰離子

30、的選擇順序：2_-OH>SO4>NO3>Cl>HCO3從陰離子交換劑的選擇性來(lái)看,用堿再生弱堿性陰離子交換劑比再生強(qiáng)堿性陰離子交換劑容易.但是弱堿性陰離子交換劑吸著HCO3->弱,不吸著HSiO3-0因此,弱堿性陰離子交換劑用于除掉水中強(qiáng)酸根離子.3.交換劑的交換容量.交換容量是離子交換劑的一項(xiàng)重要技術(shù)指標(biāo).它定量地表示出一種樹(shù)脂能交換離子的多少.交換容量分為全交換容量和工作交換容量.(1)全交換容量.全交換容量是指離子交換劑能交換離子的總數(shù)量.這一指標(biāo)表示交換劑所有交換基團(tuán)上可交換離子的總量.同一種離子交換劑,它的全交換容量是一個(gè)常數(shù),常用毫克當(dāng)量/克來(lái)表示.2

31、工作交換容量.工作交換容量就是在實(shí)際運(yùn)行條件下,可利用的交換容量.在實(shí)際離子交換過(guò)程中,可能利用的交換容量比全交換容量小得多,大約只有全交換容量的6070%某種樹(shù)脂的工作交換容量大小和樹(shù)脂的具體工作條件有關(guān),如水的pH值、水中離子濃度、交換終點(diǎn)的限制標(biāo)準(zhǔn)、樹(shù)脂層的高度和水的流速等條件,都影響樹(shù)脂的工作交換容量.工作交換容量常用毫克當(dāng)量/毫升來(lái)表示.四、新樹(shù)脂處理新樹(shù)脂處理前,需先用水使樹(shù)脂充分膨脹,然后用5嘛鹽酸對(duì)其中無(wú)機(jī)雜質(zhì)主要鐵的化合物除去,用2%M氧化鈉有機(jī)雜質(zhì),.如果樹(shù)脂脫水,那么先要用10啾食鹽進(jìn)行浸泡膨脹再進(jìn)行處理.第二節(jié)離子交換除鹽在離子交換法的水處理中,根據(jù)除掉水中離子種類不同

32、,分為離子交換法除鹽化學(xué)除鹽和離子交換法軟化化學(xué)軟化兩種.其中使用比擬廣泛的是化學(xué)除鹽,所以我們著重討論化學(xué)除鹽的原理、設(shè)備及運(yùn)行；對(duì)于化學(xué)軟化只作概括介紹.一、化學(xué)除鹽化學(xué)除鹽法就是將RH樹(shù)脂和ROFW脂分別或混合放在兩處或一個(gè)離子交換器內(nèi),用RH樹(shù)脂除掉水中的金屬離子,用ROFB掉水中的酸根,使水成為純水.1 .原理.化學(xué)除鹽原理主要有兩個(gè)交換反響,一個(gè)是除鹽反響,一個(gè)是再生反響.（1） 除鹽.當(dāng)含鹽水流過(guò)RH樹(shù)脂層時(shí),水中的金屬離子與RH樹(shù)脂中的H+發(fā)生交換反響.水中的Na>Ca2+、Mg+等離子擴(kuò)散到樹(shù)脂的網(wǎng)孔內(nèi)并留在其中,而網(wǎng)孔內(nèi)的H+那么擴(kuò)散到水中.結(jié)果,水中除了少數(shù)剩余的金

33、屬離子外,陽(yáng)離子換成了H+o這個(gè)過(guò)程用以下反響式表示：RH+N-RNa+H2RH+Ca-RCa+2H2RH+MRMg+2H經(jīng)過(guò)RH樹(shù)脂處理后的水,再通過(guò)ROHW脂層時(shí),水中的酸根離子與ROHt生交換反響.水中的Cl、SO2二HSiO1等離子擴(kuò)散到樹(shù)脂網(wǎng)孔內(nèi)并留在其中,而網(wǎng)孔的OH那么擴(kuò)散到水中.結(jié)果,水中除了少數(shù)酸根外,陰離子換成OH.這個(gè)過(guò)程用以下反響式表示：ROH+C1-RCl+OH22ROHSO：7RSO+20HROH+HSQ3-RHSiO+OH水中的H+與OH相線路合變成水：hf+OHKH2O水經(jīng)過(guò)RH陽(yáng)樹(shù)脂和ROHM樹(shù)脂處理后,水中的金屬陽(yáng)離子被交換成H,酸根陰離子被交換成OH相結(jié)合

34、成水,原水中的鹽類被除去.這樣處理后的水叫做除鹽水.（2） 再生.RH樹(shù)脂和ROHW脂,經(jīng)過(guò)交換后,分別轉(zhuǎn)變?yōu)镽NaRCaRMg和RCl、RSO、RHSiO等新型樹(shù)脂.這些新型樹(shù)脂不能再起除鹽作用,這種現(xiàn)象叫做樹(shù)脂的失效.使失效的樹(shù)脂重新恢復(fù)成最初類型的樹(shù)脂的過(guò)程,叫做再生.再生是根據(jù)離子交換反響的可逆性進(jìn)行的.例如：除鹽RH+Na+=RNa+H+再生除鹽ROH+ClRCl+OH再生即反響向右進(jìn)行是除鹽,向左進(jìn)行是再生.而反響究竟向哪個(gè)方向進(jìn)行與離子的性質(zhì)和溶液中離子濃度有關(guān).在溶液中反響方向主要決定于離子被樹(shù)脂的選擇性,當(dāng)溶液中某種離子濃度增大到一定范圍時(shí),反響就可以按人們指定的方向進(jìn)行.在

35、上述反響中分別增加H+濃度和0K度,反響就向再生方向進(jìn)行.這一可逆反響,提供了失效樹(shù)脂再生的條件.RH陽(yáng)樹(shù)脂失效后采用一定濃度的酸溶液再生,ROH陰樹(shù)脂失效后采用一定濃度的堿溶液再生.使樹(shù)脂再生的藥劑如酸、堿等,稱為再生劑或復(fù)原劑o在生產(chǎn)中,RH的再生液一般用45%勺鹽酸或12%勺硫酸；ROH勺再生液一般用34%勺氫氧化鈉溶液.2.設(shè)備和運(yùn)行（1） 復(fù)床.水處理使用的離子交換器有多種形式,其運(yùn)行方式也各不相同,常見(jiàn)的有復(fù)床除鹽和混床除鹽.下面先介紹復(fù)床除鹽的設(shè)備結(jié)構(gòu)和運(yùn)行步驟.復(fù)床就是把RH樹(shù)脂和RO刪脂分別裝有兩個(gè)交換器內(nèi)組成的除鹽系統(tǒng).裝有RH樹(shù)脂的叫做陽(yáng)離子交換器；裝有ROHW脂的叫做陰

36、離子交換器.1設(shè)備結(jié)構(gòu).離子交換器的主體是一個(gè)密閉的圓柱形殼體,體內(nèi)設(shè)有進(jìn)水、排水和再生裝置,如圖13-6.進(jìn)水裝置多采用喇叭口形,水沿喇叭口周圍淋下,以便使水分布均勻.排水裝置,近年來(lái)多采用穹形多孔板加石英砂墊層的方式,也有用排水帽的進(jìn)再生液裝置有輻射型、圓環(huán)形和支管形,如圖13-7所示.圖13-6離子交換器結(jié)構(gòu)圖13-7離子交換器再生裝置1放空氣管；2一進(jìn)水漏斗；3一再生裝置；1輻射型；2圓環(huán)型；3支管型4縫式濾頭；5混凝土2運(yùn)行步驟.交換器的運(yùn)行分為四個(gè)階段：交換除鹽、反洗、再生和正洗.交換除鹽.在除鹽運(yùn)行階段,被處理的水洗經(jīng)過(guò)陽(yáng)離子交換器,再進(jìn)入陰離子交換器,除鹽后的水送入除鹽水箱.陽(yáng)

37、離子交換器內(nèi)裝入一定量的RH樹(shù)脂,在陽(yáng)離子交換器內(nèi)水中的金屬離子與RH樹(shù)脂中的H交換,金屬被交換在樹(shù)脂上；陰離子交換器內(nèi)裝入一定量的ROHM脂,在陰離子交換器內(nèi),水中的酸根離子與ROHW脂中的OH交換,酸根離子被交換在樹(shù)脂上.經(jīng)過(guò)兩種交換處理后的水,送入除鹽水箱.交換器運(yùn)行假設(shè)干小時(shí)后,出水含鹽量增加,水的導(dǎo)電度增大.當(dāng)運(yùn)行到出水導(dǎo)電度明顯增大并到達(dá)一定值時(shí),說(shuō)明交換劑已經(jīng)失效,不能生產(chǎn)出合格的水.在生產(chǎn),為了便于用導(dǎo)電度表監(jiān)視樹(shù)脂是否已經(jīng)失效,一般是讓陽(yáng)樹(shù)脂先失效.樹(shù)脂失效后,停止運(yùn)行進(jìn)行再生.出水圖13-8混合床離子交換器結(jié)構(gòu)1放空氣管；2觀察孔；3一進(jìn)水裝置;4多孔板；5一檔水板；6一濾

38、布層；7中間排水裝置反洗.樹(shù)脂再生前需要反洗.這是由于變換是在較大壓力下進(jìn)行的,樹(shù)脂顆粒間壓得很緊,這樣在樹(shù)脂層內(nèi)會(huì)產(chǎn)生一些破碎的樹(shù)脂；止匕外,在陽(yáng)離子交換樹(shù)脂層外表幾厘米的厚度內(nèi)還會(huì)積累一些水中懸浮物,這些破碎的樹(shù)脂是懸浮物都不利于交換劑的再生.所以,反洗的目的就是用清水松動(dòng)交換劑層,去除樹(shù)脂層內(nèi)的懸浮物、破碎樹(shù)脂和氣泡等.反洗水經(jīng)底部反洗進(jìn)水門(mén)進(jìn)客店交換器內(nèi),自下而上的流過(guò)樹(shù)脂層,再進(jìn)入上部漏斗由排水門(mén)排入地溝.反洗時(shí),要求樹(shù)脂層膨脹3040%使樹(shù)脂得到充分清洗.反洗一直進(jìn)行到出水澄清為止.為了預(yù)防樹(shù)脂被沖走,應(yīng)先慢慢開(kāi)大反洗進(jìn)水門(mén),然后慢慢開(kāi)大排水門(mén).使用的反洗水不應(yīng)污染樹(shù)脂.再生.再生

39、是一項(xiàng)重要的操作過(guò)程.再生開(kāi)始前,翻開(kāi)空氣門(mén)和排水門(mén),放掉交換器內(nèi)一局部水,使水位降到樹(shù)脂層上1020厘米處,關(guān)閉排水門(mén).然后將一定濃度的再生液送進(jìn)交換器內(nèi),由再生裝置將再生液均勻分布大整個(gè)樹(shù)脂層上,并將交換器內(nèi)的空氣經(jīng)空氣管排出.當(dāng)交換器內(nèi)的空氣排完再生液充滿筒體后,并閉空氣門(mén),翻開(kāi)排水門(mén),此時(shí)再生液流過(guò)樹(shù)脂層,并與失效的陽(yáng)離子(或陰離子)樹(shù)脂發(fā)生離子交換反響,使失效樹(shù)脂得到再生.再生過(guò)程中的廢液從排水門(mén)排走.正洗.待樹(shù)脂中再生后的廢液根本排完,樹(shù)脂中仍有殘留的再生劑和再生產(chǎn)物,必須把它們洗掉,交換器方能重新投入運(yùn)行.正洗時(shí),清水沿運(yùn)行路線進(jìn)入交換器,由排水門(mén)排入地溝.正洗開(kāi)始時(shí),排出的廢液

40、中仍有再生劑和再生產(chǎn)物,隨著正洗的進(jìn)行,出水中的再生劑和再生產(chǎn)物逐漸減少,同時(shí)除鹽的交換反響也開(kāi)始發(fā)生,當(dāng)排出的水根本符合水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí),即可關(guān)閉排水門(mén),結(jié)束正洗,投入運(yùn)行或備用.交換器從除鹽一反洗一再生一正洗的全過(guò)程叫做一個(gè)運(yùn)行周期.(2)混床.經(jīng)過(guò)復(fù)床除鹽的水,僅適用一般高壓鍋爐的補(bǔ)給水,仍不能滿足高參數(shù)鍋爐的給水水質(zhì)要求.為此,可以將復(fù)床除鹽水再通過(guò)混床處理,以提升水質(zhì)的純度.混床就是把陽(yáng)、陰離子交換樹(shù)脂放在同一個(gè)交換器內(nèi),并在運(yùn)行前兩種樹(shù)脂充分混合均勻.1) 混床的除鹽原理.一般制取高純度的除鹽水,均采用RH與ROK脂,即H-OH型混床.在這種混床內(nèi)可以把樹(shù)脂層內(nèi)的RH與ROHM脂顆?？醋?/p>

41、為混合交錯(cuò)排列的,這樣的混床就相當(dāng)于許多級(jí)復(fù)床串聯(lián)在一起,有利于以下反響:RH+N»RNa+HROH-HSiO3JRHSiO+OHH+O+HO由于RH與ROHM脂顆粒交錯(cuò)排列,生成的H+和OH很快能結(jié)事成難解離的水,使除鹽反響進(jìn)行得比擬徹底.因此,HOH1混床的出水水質(zhì)純度很高.2) 設(shè)備結(jié)構(gòu).一般采用的混床有固定式體內(nèi)再生混床和固定式體外再生混床.這里介紹內(nèi)再生混床設(shè)備,如圖13-8o這種離子交換器是一個(gè)圓柱形密閉容器,交換器上部設(shè)有進(jìn)水裝置,下部有配水裝置,中間裝有陽(yáng)、陰樹(shù)脂再生用的排液裝置,中間排液裝置的上方設(shè)有進(jìn)堿裝置.3) 再生.混床是把陽(yáng)、陰樹(shù)脂混合裝在同一個(gè)交換器內(nèi)運(yùn)行

42、的,所以運(yùn)行操作與一般固定床不同,特別是混床的再生操作差異很大.當(dāng)混床樹(shù)脂失效再生時(shí),首先應(yīng)把混合的陽(yáng)、陰樹(shù)脂分層,然后才能分別通過(guò)酸、堿再生液進(jìn)行再生,這是混床操作的特點(diǎn).再生方法分為體內(nèi)再生法和體外再生法.本節(jié)介紹體內(nèi)再生法,其步驟為：反洗分層、再生和正洗.反洗分層.混床內(nèi)陽(yáng)、陰樹(shù)脂間的比重差是混床樹(shù)脂分層的重要條件.陽(yáng)樹(shù)脂的濕真比重為1.231.27,而陰樹(shù)脂的濕真比重為1.061.11o由于陽(yáng)、陰樹(shù)脂比重的不同,當(dāng)混床樹(shù)脂反洗時(shí),在水流作用下樹(shù)脂會(huì)自動(dòng)會(huì)層,上層是比重較小的陰樹(shù)脂,下層是比重較大的陽(yáng)樹(shù)脂.陽(yáng)、陰樹(shù)脂的比重差越大,分層越迅速、徹底；比重差小,分層比擬困難.樹(shù)脂的比重與失效

43、樹(shù)脂轉(zhuǎn)型有關(guān),失效樹(shù)脂轉(zhuǎn)型不同,其比重也各不相同,不同型式的陽(yáng)樹(shù)脂,它們的比重順序?yàn)椋篘Nyy丁丁H:二NH4:二Ca:二Na:二K:二Ba不同型式陰樹(shù)脂的比重順序?yàn)椋篩YYVVVOH:二Cl:二CO3:二HCO3:二NO3:二SO4表示比重,7右下角的符號(hào)表示樹(shù)脂的類型.為了提升樹(shù)脂分層效果,有時(shí)在分層前向混床內(nèi)通入NaOH使陽(yáng)樹(shù)脂轉(zhuǎn)換為比重較大的RNa樹(shù)脂,使陰樹(shù)脂轉(zhuǎn)換為比重較小的ROH樹(shù)脂.這樣可以增大陽(yáng)、陰樹(shù)脂間的比重差,以到達(dá)提升分層效果的目的.止匕外,反洗流速,也影響分層效果.一般反洗流速,應(yīng)限制在使整個(gè)樹(shù)脂層的膨脹率在50蛆上. 再生.混床中陽(yáng)、陰樹(shù)脂分層后,就可以對(duì)上層的陰樹(shù)脂

44、和下層的陽(yáng)樹(shù)脂分別進(jìn)行再生,亦可同時(shí)進(jìn)行再生.以分別再生為例,說(shuō)明再生操作：再生陰樹(shù)脂時(shí),堿液從上部的進(jìn)堿管進(jìn)入,通過(guò)失效的陰樹(shù)脂層,使失效樹(shù)脂再生,其廢液由混床中部排液裝置排出.此時(shí)應(yīng)特別注意預(yù)防堿液浸潤(rùn)陽(yáng)樹(shù)脂層.為此,在再生陰樹(shù)脂的同時(shí)將清水按酸再生液的途徑,從底部不斷送入.當(dāng)陰樹(shù)脂再生完畢后,繼續(xù)向陰樹(shù)脂層進(jìn)清水,清洗陰樹(shù)脂層中的再生廢液,清洗至排水的氫氧堿度為0.5毫克當(dāng)量/升時(shí)為止.再生陽(yáng)樹(shù)脂時(shí),酸液從下面通過(guò)底部配水裝置進(jìn)入失效樹(shù)脂層,使失效的陽(yáng)樹(shù)脂再生,其廢液從混床中部的排液裝置排出.此時(shí)應(yīng)注意預(yù)防酸液浸潤(rùn)陰樹(shù)脂層.為此,在再生陽(yáng)樹(shù)脂同時(shí)將清水按堿再生液的途徑從上部進(jìn)入.當(dāng)陽(yáng)樹(shù)脂

45、再生完畢后,繼續(xù)向陽(yáng)樹(shù)脂層進(jìn)清水,清洗陽(yáng)樹(shù)脂中的再生廢液,清洗至排水的酸度為0.5毫克當(dāng)量/升時(shí)為止. 正洗.正洗就是用清洗水從上部進(jìn)入,通過(guò)再生后的樹(shù)脂層由底部排出.首先進(jìn)行混合前正洗,當(dāng)正洗到排水的導(dǎo)電度在1.5微姆/厘米以下時(shí),停止混合前正洗,然后從混床交換器底部進(jìn)入壓縮空氣,把兩種樹(shù)脂混合均勻,進(jìn)行混合后的大流量正洗流速約為20米/時(shí)左右至出水合格,投入運(yùn)行或備用.混床的出水純度雖然很高,但樹(shù)脂交換容量的利用低、樹(shù)脂磨損大、再生操作復(fù)雜.因此,它適用處理含有微量鹽的水,如經(jīng)過(guò)一級(jí)復(fù)床處理的除鹽水和凝結(jié)水等.這樣可以延長(zhǎng)混床的運(yùn)行周期,減少再生次數(shù).二、化學(xué)軟化含有較多Ca2+和Mg2+

46、的水,叫做硬水.降低水中Ca2+和Mg+的含量或把水中C3+和Mg+根本全部除掉的工作叫做軟化.經(jīng)過(guò)軟化后的水叫做軟水.化學(xué)軟化的反響原理、設(shè)備及其運(yùn)行步驟根本上與復(fù)床除鹽相似,不同的是軟化只是除掉水中的Ca2+和Mc2+,軟化所用的交換劑是RNa或RH如果交換劑為RNa時(shí),再生液為510%勺食鹽水.軟化和再生反響式如下：d+軟化rCa+2RNa+Ca2+；R2Ca+2NaMg2R2Mg軟化水的含鹽量比除鹽水中的含鹽量高,所以軟化水只能做中、低壓鍋爐或蒸發(fā)器的補(bǔ)給水.第三節(jié)除CO器圖13-9鼓風(fēng)除CO?器1脫氣塔；2充填物(拉西環(huán));3中間水箱河水和井水一般均含有重碳酸鹽,這種水經(jīng)過(guò)RH樹(shù)脂層

47、時(shí),發(fā)生如下反響：2RH+Ca(HCO)2-RCa+2HCO2RH+Mg(HGD-RMg+2HCO水中其它重碳酸鹽也發(fā)生類似反響,致使水中重碳酸鹽轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓?除CO器主要用于除去水中的這局部碳酸.1 .除CO的原理.含有重碳酸鹽的水經(jīng)過(guò)RH樹(shù)脂處理后,它的pH值一般在4.3以下.在這種情況下水中HbCO能分解為水和二氧化碳：H2CO3H2O+CO2這種CO可以看作是溶于水的氣體.當(dāng)水面上的CO壓力降低或向水中鼓風(fēng)時(shí),溶于水中的CO就會(huì)從水中逸出.根據(jù)它的這個(gè)性質(zhì),可以采用真空法或鼓風(fēng)法來(lái)除去水中的CO.2 .鼓風(fēng)除CO器.鼓風(fēng)除CO器是一個(gè)圓柱形設(shè)備,如圖13-9所示.除CO器的圓柱體可用金屬

48、、塑料或木料制成.如果用金屬制造,圓柱體的內(nèi)外表應(yīng)采取適當(dāng)防腐舉措.柱體內(nèi)一般裝在瓷環(huán),瓷環(huán)的作用是使水與空氣能充分接觸除CO器運(yùn)行時(shí),水從圓柱體上部進(jìn)入,經(jīng)配水管和瓷環(huán)填料后,從下部流入貯水箱.空氣那么由鼓風(fēng)機(jī)從柱體底部送入,經(jīng)瓷環(huán)并與水充分接觸,然后由上部排出.由于空氣中CO含量很少,它的壓力只占大氣壓力的0.03%左右.所以當(dāng)空氣鼓進(jìn)柱體并與水接觸時(shí),水里的CO就會(huì)擴(kuò)散到空氣中去,當(dāng)水從上往下流動(dòng)遇到從下向上的空氣時(shí),水中絕大局部CO即隨空氣帶走.水越往下流其中CO越少,當(dāng)水流到柱體底部時(shí),剩余的CO一般只有510毫克/升.第四節(jié)降低酸、堿耗的舉措在對(duì)給水進(jìn)行化學(xué)除鹽的過(guò)程中,費(fèi)用最大的

49、是樹(shù)脂再生用的酸或堿.降低再生用的、堿耗,是提升化學(xué)除鹽經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的主要途徑.酸、堿耗的計(jì)算方法在計(jì)算化學(xué)除鹽的酸、堿耗時(shí),常用單耗和比耗來(lái)表示.1 .單耗.再生劑的單耗是指除去水中1克當(dāng)量的離子,實(shí)際消耗再生劑的克數(shù):酸單耗fI再生T%C克“口周期出水量噸M總陽(yáng)離子量毫克當(dāng)量/升堿單耗=再生用堿量克周期出水量噸M總陰離子量毫克當(dāng)量/升式中總陽(yáng)離子量=入口水堿度+出口水酸度；總陰離子量=入口水酸度+CO2+SlO2;4460這里CO2陰離子交換器入口水中CO的含量,毫克/升;SlO2陰離子交換器入口水中SIO2的含量,毫克/升.2 .比耗.再生劑的比耗是指實(shí)際用的再生劑單耗與再生劑理論消耗量的比

50、值：年再生劑單耗克一再生劑理論耗量克再生劑理論耗量,是指交換按等當(dāng)量進(jìn)行反響所消耗的再生劑量.例如,要除去水中1克當(dāng)量的陽(yáng)離子,消耗鹽酸的理論量應(yīng)為36.5克.如果它的單耗為54.75克,那么其比耗為鹽酸比耗=54.75克36.5克=1.5二降低酸、堿耗的舉措運(yùn)行中酸、堿耗的大小,與原水中鹽的種類和數(shù)量、再生工藝.設(shè)備形式和樹(shù)脂性能等因素有關(guān).目前,在降低酸、堿耗方面主要采取以下幾種舉措：1 .逆流再生.逆流再生是再生液的流向運(yùn)行時(shí)水的流向相反.這種再生方式,能使保護(hù)層樹(shù)脂指運(yùn)行時(shí)水流量后經(jīng)過(guò)的那一局部樹(shù)脂再生徹底,再生液也得到了充分利用.這樣,可以降低酸和堿的消耗量,提升出水水質(zhì).逆流設(shè)備在

51、運(yùn)行時(shí),被處理的水最后與再生徹底的保護(hù)層接觸,有利于提升出水水質(zhì).另外,水在進(jìn)入交換器時(shí),首先接觸的是再生程度較差的樹(shù)脂,由于水中HOH域軟化處理時(shí)的Na+濃度小,反響按除鹽或軟化方向進(jìn)行,這就使再生程度較差的樹(shù)脂也能充分發(fā)揮作用.目前,我國(guó)使用的逆流離子交換器有：逆流再生固定床和浮動(dòng)床等.逆流再生固定床在運(yùn)行時(shí),待處理的水由交換器上部進(jìn)入,經(jīng)過(guò)樹(shù)脂層后由下部流出.樹(shù)脂再生時(shí),圖13-10浮動(dòng)床工作原理示意1運(yùn)行狀態(tài)；2再生狀態(tài)再生液由交換器下部進(jìn)入,經(jīng)過(guò)樹(shù)脂導(dǎo)的再生廢液,由上部排出.浮動(dòng)床在運(yùn)行時(shí),要處理的水上交換器底部進(jìn)入,利用水流的動(dòng)能使村脂以密實(shí)狀態(tài)向上托起稱為成床,水流過(guò)床層由頂部排

52、出.樹(shù)脂再生時(shí),樹(shù)脂層下落,稱為落床.落床后再生液由交換器上部進(jìn)入,經(jīng)過(guò)樹(shù)脂層的再生廢液由底部排出,如圖13-10.表13-6內(nèi)列出我國(guó)某些電廠采用逆流交換器運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和出水水質(zhì).表13-6逆流與順流再生的酸、堿耗和出水水質(zhì)酸、堿耗克/克當(dāng)量出水水質(zhì)順流逆流順流逆流酸耗堿耗酸耗堿耗漏Na+導(dǎo)電度微漏Na+導(dǎo)電度微克/升；姆/厘米微克/升微姆/厘米XX廠829345552001000410201.0XX廠8510042.55515070041020401.02.0XX廠92994668.47008001040605注：再生液采用的酸為鹽酸HCl,堿為氫氧化鈉NaOHo2 .設(shè)置前置式交換器.

53、將一個(gè)強(qiáng)酸性或強(qiáng)堿性離子交換器設(shè)計(jì)成兩個(gè),前后安裝.運(yùn)行時(shí),原水先通過(guò)前者,再通過(guò)后者.再生時(shí),再生液先流經(jīng)后者,再流經(jīng)前者.這種水處理方式,由于采用了類似逆流再生的方法,使酸、堿耗降低.3 .雙層床離子交換器.雙層床是將強(qiáng)酸性與弱酸性或強(qiáng)堿性與弱堿性離子交換樹(shù)脂,分層裝在固定床交換器中.弱酸性或弱堿性樹(shù)脂裝在上層,強(qiáng)酸性或強(qiáng)堿性樹(shù)脂裝在下層.運(yùn)行時(shí),水從上部流入由下部排出；再生時(shí),再生液從下部進(jìn)入失效樹(shù)脂層,由上部排出.由于弱酸或弱堿樹(shù)脂失效后很容易再生,所以再生液從底部經(jīng)過(guò)強(qiáng)酸強(qiáng)堿樹(shù)脂后的稀溶液對(duì)弱酸弱堿樹(shù)脂還能起再生作用.這樣,再生劑得到了充分的利用,降低了酸、堿耗.例如,某廠的陽(yáng)雙層床

54、的HCl酸耗平均為43.7克/克當(dāng)量,出水漏NA為4080微克/升,硬度為0;另一電廠的陰雙層床的NaOHM耗名勺為45克/克當(dāng)量,出水導(dǎo)電度為34微或§/厘米,SiO2為10微克/升左右.從這些數(shù)據(jù)可以看出,雙層床酸、堿耗比順流再生單層床的酸、堿耗低得多,出水水質(zhì)也有所提升.4 .廢再生液回收.當(dāng)使用順流固定床交換器時(shí),再生強(qiáng)酸性或強(qiáng)堿性樹(shù)脂的廢液,其酸、堿濃度在2%左右,應(yīng)將這種廢液回收到專設(shè)的容器內(nèi),供下次初步再生使用.注意,開(kāi)始排出的廢液中因再生產(chǎn)物較多,不宜利用；當(dāng)再生產(chǎn)物含量頂峰過(guò)后,廢液方可回收備用.第五節(jié)鍋爐補(bǔ)給水的處理系統(tǒng)前面已經(jīng)討論了除掉水中各類雜質(zhì)的原理、設(shè)備和方法；了解到把天然水凈化為鍋爐補(bǔ)給水的過(guò)程,這個(gè)過(guò)程是由各種水處理方法和設(shè)備聯(lián)合組成的水處理系統(tǒng).某電廠應(yīng)采用何種水處理系統(tǒng),應(yīng)根據(jù)本廠對(duì)給水水質(zhì)要求和原水水質(zhì)情況等具體條件決定.電廠常用的幾種根本水處理系統(tǒng)及其適用范圍列于表13-5中.表13-5鍋爐補(bǔ)給水處理系統(tǒng)水處理系統(tǒng)適用范圍河水的懸浮物含量大于20毫克/升,硅化物較多,含鹽量不高的原水用于高壓及高壓以下鍋爐的補(bǔ)給水