華北理工水質(zhì)工程學(xué)Ⅰ(工業(yè)給水處理)課件第1章工業(yè)給水處理概述

1、水質(zhì)工程學(xué) （工業(yè)給水處理）序 言1、給排水專業(yè)性質(zhì)：半土建、半化工、半機(jī)械、半自動(dòng)化（參與水的社會(huì)循環(huán)，解決水的質(zhì)量問(wèn)題）2、水的社會(huì)循環(huán)：天然水（地表水與地下水）、使用水（生活與生產(chǎn)用水）、污廢水（生活和生產(chǎn)使用過(guò)的水，通過(guò)水處理使這三種水質(zhì)不斷轉(zhuǎn)換，從而構(gòu)成了水的社會(huì)循環(huán)。（原水） 【給水處理】 給水管網(wǎng) 【建筑給排水】 排水管網(wǎng) 【污廢水處理】天然水 水處理 使用水 用戶使用 污廢水 水處理 再生水（中水） 達(dá)標(biāo)排放水3、本課程章節(jié)：第1章 工業(yè)給水處理概述第2章 水的軟化（課本21章）第3章 水的除鹽（課本22章）第4章 水的冷卻（課本23章）第5章 循環(huán)冷卻水水質(zhì)處理（課本24章）

2、第1章 工業(yè)給水處理概述第一節(jié) 概述天然水中含有多種雜質(zhì)，按粒徑分為三類：（1）懸浮物質(zhì) ：1m100 m ，泥土、砂、水藻、細(xì)菌等（2）膠體物質(zhì)：1 nm 1 m ，水中帶電荷的膠體微粒，硅、鐵、鋁的化合物及一些高分子有機(jī)物，如腐殖質(zhì)等（3）溶解物質(zhì)： 1nm以下，水中所溶解的呈分子和離子狀態(tài)的溶質(zhì)或氣體，如氯化物、硫酸鹽、重金屬離子、氧、二氧化碳等。自來(lái)水常規(guī)處理工藝過(guò)程中，主要是去除懸浮物、膠體，以及消毒等，很難去除溶解物質(zhì)。 城市給水處理以滿足生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)為目標(biāo)，而工業(yè)給水處理則根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)工藝、產(chǎn)品質(zhì)量、設(shè)備材料等對(duì)水質(zhì)的要求來(lái)決定處理工藝。由于各種工業(yè)產(chǎn)品的工藝要求不同，對(duì)水質(zhì)的

3、要求差異極大。一、工業(yè)給水處理的目的 軟化、除鹽、循環(huán)冷卻水的處理和水質(zhì)穩(wěn)定處理。1.軟化：去除水中部分或全部硬度（鈣、鎂離子）的過(guò)程 稱為水的軟化。軟化的方法通常分為藥劑軟化法和離子交換法兩種，目前還有電滲析、納濾、反滲透。軟化后剩余硬度一般在0.050.8mml/l之間。2.除鹽：采用物理、化學(xué)的方法，去除水中無(wú)機(jī)鹽類，獲得電導(dǎo)率為100.1S/cm的除鹽水，以及小于0.1S/cm的高純水。除鹽的方法有：蒸餾、電滲析、反滲透、離子交換等，或這些方法綜合使用。3.循環(huán)冷卻水的處理：用物理的方法，降低工業(yè)用水在使用過(guò)程中增加的熱量，供循環(huán)使用。 水質(zhì)穩(wěn)定處理：采用物理和化學(xué)的方法，如加酸、阻垢

4、劑、緩蝕劑和殺生劑等對(duì)冷卻水作控制沉積物、腐蝕和微生物生長(zhǎng)的全面處理。二、工業(yè)給水處理的水源 （1）地下水 （2）地面水 （3）自來(lái)水三、水質(zhì)分析 原水水質(zhì)和處理要求是確定適宜的水處理工藝、選擇合理處理流程、采用適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)藥劑及其劑量、進(jìn)行水處理設(shè)備計(jì)算的重要資料。在這里水質(zhì)分析十分重要。1.含鹽量和總固體 （1）含鹽量：水中陰、陽(yáng)離子含量的總和。 （2）總固體：水在一定溫度蒸發(fā)，烘干后剩留在器皿中的物質(zhì)重力，包括懸浮物和溶解固體。2.電導(dǎo)率 電導(dǎo)率是以數(shù)字表示溶液傳導(dǎo)電流的能力。純水電導(dǎo)率很小，水中溶解離子是水能導(dǎo)電的原因。規(guī)定111cm 水測(cè)得的電阻稱為電阻率1.cm ,電阻率的倒數(shù)叫電導(dǎo)

5、率，單位：S/cm 或S/cm 電導(dǎo)率是溶解性固體的替代參數(shù)，可以來(lái)估算溶解固體： TDS單位mg/l，電導(dǎo)率單位S/cm，適用于TDS小于50003.酸度 水中含有的能與強(qiáng)堿起作用的酸性物質(zhì)的含量（強(qiáng)酸、弱酸、強(qiáng)酸弱堿鹽）。4.堿度 水中含有的能與強(qiáng)酸起作用的堿性物質(zhì)的含量（重碳酸鹽堿度HCO3-、碳酸鹽堿度CO32- 、氫氧化物堿度OH- ）。一般天然水的堿度只有HCO3-,即水的堿度等于碳酸鹽硬度。5.硬度 水中Ca2+ 、 Mg2+離子的總濃度或總含量。包括：暫時(shí)硬度（碳酸鹽硬度Hc 煮沸時(shí)可析出）和永久硬度（非碳酸鹽硬度Hn）或分為：鈣硬度（HCa）和鎂硬度（HMg）。各硬度關(guān)系：總

6、硬度（Ht）= Hc+ Hn= HCa + HMg 暫時(shí)硬度加熱分解： Mg(HCO3)2 Mg(OH)2+2CO2 Ca(HCO3)2 CaCO3+H2O +CO2硬度單位：（1）法定計(jì)量單位：mol/L或mmol/L （2）其它：meq/L 德國(guó)度:1d=10mg/LCaO 美、日:1度=1mg/LCaCO3 （3）換算關(guān)系：1meq/L=2.8d=50mg/LCaCO3硬度和堿度的關(guān)系（堿度以A表示）Hc（HZ)Hn（HY)負(fù)硬度HtAAHt-A0HtAHt0A-HtHt=AHt(A)006.pH 值 每升水中氫離子濃度的負(fù)對(duì)數(shù)，即lgH+ 24時(shí)純水的H+ HO107mmol，因此中性

7、水pH 值為7。 pH 值與酸堿度不同，酸堿度是水中含酸性類或堿性類物質(zhì)多少的指標(biāo)，而pH 值是水呈酸堿性強(qiáng)度的指標(biāo)。7.濁度 ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)定義：濁度是由于不溶性物質(zhì)的存在而引起液體透明度的降低。根據(jù)測(cè)試所使用的標(biāo)準(zhǔn)液不同，所得濁度數(shù)值及單位不同，目前國(guó)際國(guó)內(nèi)通用以甲臘（化學(xué)試劑在嚴(yán)格的控制下制成）作為濁度標(biāo)準(zhǔn)液用散光濁度儀測(cè)得，單位：NTU。采用透射光濁度儀測(cè)得的為FTU 。8.淤塞密度指數(shù)SDI（與污染指數(shù)FI等同）SDI是測(cè)定在標(biāo)準(zhǔn)壓力和標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間間隔內(nèi)，一定體積水樣通過(guò)一特定微孔膜濾器的阻塞率。它表征水中膠體物和懸浮物的多少。與濁度相比，SDI是從不同角度來(lái)表示水質(zhì)，比濁度更準(zhǔn)確、可靠

8、。濁度對(duì)于不感光的一些膠體測(cè)不出來(lái)，而SDI用微孔膜孔徑0.45 m，凡大于0.45 m的膠體、細(xì)菌與其它微粒皆截留在膜面上，重現(xiàn)性好，并可靠。SDI值的測(cè)定：在0.21MPa恒定水流壓力下，記錄從通水開始到收集500ml水樣所需要的時(shí)間t0(s)，在與上相同的壓力下，記錄過(guò)濾15min（包括初始水樣時(shí)間）后，再次收集500ml水樣，記錄所需時(shí)間t15(s)；然后用公式計(jì)算：SDI值5嚴(yán)重污染 最大值為100/15=6.666SDI測(cè)定儀9.有機(jī)物 CODcr、CODMn、BOD5、TOC、UV25410.二氧化硅 天然水中硅一般小于20mg/l，工業(yè)給水處理對(duì)硅的要求較高，電廠一般要求小于2

9、0g/l。四、水中離子的假想化合物（陰陽(yáng)離子之間的關(guān)系） 水質(zhì)資料的整理內(nèi)容和原則： 第一，全部陽(yáng)離子所帶的總正電荷必須與全部陰離子所帶總負(fù)電荷相等。 第二，陽(yáng)離子和陰離子之間存在等和組合關(guān)系。 陰、陽(yáng)離子在水中本是獨(dú)立存在的，但在水處理中往往假定它們組合成一些化合物，稱為假想化合物。這種假定的原因是： （1）根據(jù)假想化合物的成分可以擬定水處理方法，如：碳酸鹽、非碳酸鹽的去除方法； （2）水因溫度升高而引起溶解物沉淀出來(lái)時(shí)，為了知道沉淀出的成分來(lái)，就要分析陰陽(yáng)離子組合； （3）應(yīng)用離子間的組合關(guān)系可以按照假想化合物來(lái)寫水處理的化學(xué)方程式，比較容易理解。 離子組合次序按形成化合物的溶解度大小得出

10、： 陽(yáng)離子組合順序： Mn2+ ,Fe2+,Ca2+,Mg2+, Na+ ,K+ 陰離子組合順序：P042-,HCO3-,CO32-,OH-,SO42-,NO3-,Cl- Ca2+ (2.0) Mg2+(1.5)Na+(2.5)HCO3-(3.0) 1/2SO42-(1.5)Cl-(1.5) Ca(HCO3)2(2.0) Mg (HCO3)2(1.0) MgSO42-(0.5) Na2SO4(1.0)NaCl(1.5)水中離子的假想組合(P393圖211)：?jiǎn)挝唬簃mol/L四、水的純度及硬度的概念1、水的純度（TDS，mg/l 25，電阻率，M.cm) 海水： 600050000 苦咸水：

11、1500 6000 半苦咸水：1000 1500 淡水： 1000 脫鹽水： 1 5 0.1 1.0 純水： 1 1.0 10 高純水： 0.1 10 理論純水： 18.3 2、水的硬度（以Ca(CO3)2計(jì)，mg/l） 軟化水： 10 特軟水： 70 軟水： 70140 中硬水： 140280 硬水： 280530 極硬水： 530五、有關(guān)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)含鹽量、硬度的要求飲用水有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)： 1.我國(guó)飲用水水質(zhì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（GB57492006） TDS 1000 mg/l 總硬度（以Ca(CO3)2計(jì)） 450mg/l 2. 瓶裝飲用凈水標(biāo)準(zhǔn)（GB173231998） 電導(dǎo)率25，10S/cm 3.飲

12、用凈水標(biāo)準(zhǔn)（CJ941999） TDS 500 mg/l 總硬度（以Ca(CO3)2計(jì)） 300mg/l 4.飲用天然礦泉水（GB857371995） 含鋰、鍶、偏硅酸，TDS 1000 mg/l 5.歐共體水質(zhì)指標(biāo) TDS 500 mg/l 6.世界衛(wèi)生組織飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn) TDS 1000 mg/l工業(yè)用水種類繁多，水質(zhì)要求各不相同： 1.食品、釀造、飲料原料用水：高于生活飲用水標(biāo)準(zhǔn) 2.紡織、造紙：水質(zhì)清澈，對(duì)產(chǎn)生斑點(diǎn)的物質(zhì)控制 3.鍋爐補(bǔ)給水：對(duì)產(chǎn)生腐蝕、結(jié)垢等的物質(zhì)控制（與鍋爐壓力有關(guān)系）一般硬度0.03 mol/l，高壓鍋爐硬度0.01 mol/l 4.電子工業(yè)：高純水，我國(guó)電阻率1

13、5 M.cm，美國(guó)IBM公司電阻率18 M.cm 5.電廠蒸汽機(jī)：總硬度0，電導(dǎo)率0.2S/cm 6.循環(huán)冷卻水：水溫低，無(wú)懸浮物、藻類、微生物，對(duì)產(chǎn)生腐蝕、結(jié)垢等的物質(zhì)控制第二節(jié) 預(yù)處理一、預(yù)處理的目的 工業(yè)給水處理包括多道工序，通常把離子交換、電滲析、反滲透等處理工藝作為主要工序，為了保證這些主要工序能安全、高效、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行，需要將原水處理到這些裝置允許的進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)。工程中把進(jìn)入主要工序前的水質(zhì)凈化、預(yù)軟化或水質(zhì)調(diào)整稱為水質(zhì)預(yù)處理。預(yù)處理的對(duì)象主要是機(jī)械雜質(zhì)、膠體、二氧化硅、微生物、有機(jī)物和氧化物（余氯）等對(duì)后續(xù)處理裝置產(chǎn)生不利影響的物質(zhì)。二、水中有害物質(zhì)對(duì)后續(xù)水處理裝置的影響1.懸浮物

14、：附著在樹脂顆?；蚰け砻妫档徒粨Q容量；降低RO透水率和脫鹽率，堵塞樹脂層空隙，引起壓力損失增加，惡化出水水質(zhì)；堵塞ED水流通道，增加膜面電阻。2.有機(jī)物：主要污染陰離子交換樹脂，使其交換容量下降，再生劑耗量增大，出水水質(zhì)惡化；堵塞RO和ED膜通道，選擇透過(guò)性降低，滋生微生物。3.微生物：堵塞通道，水質(zhì)惡化。4.氧化劑：破壞膜和樹脂結(jié)構(gòu)，性能降低，特別是RO復(fù)合膜對(duì)氧化劑十分敏感。5.重金屬：鐵、錳離子比鈣、鎂更易被樹脂和膜吸附，且不易再生清除，降低性能，惡化水質(zhì)。三、膜分離、離子交換裝置對(duì)進(jìn)水水質(zhì)的要求項(xiàng)目EDEDIIECA-RO中空RO復(fù)合卷RO濁度10.220.50.30.2SDI3534PH5947411211溫度404040153515351535COD3231.51.5硬度1TOC10.5游余氯0.10.050.1100總鐵0.30.0