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某公司水处理培训教材 | 水中的不纯物质、水处

文章出处: 人气:发表时间:2017-10-17 15:49
水中的杂质

水中一般溶解很多杂质或混杂一些不溶物,这些物质按其颗粒大小和混合形态的不同,将水分类如下:

 

 

水中的不纯物质所引起的障碍

水中的不纯物质所引起的障碍及其处理方法列举如下:

 

成份

障碍

处理方法

浊度

将水污浊,在配管系统、制造装置、锅炉中沉积,对大部分制品有障碍

凝剂、沉淀、过滤、超音波、蒸馏

色度

使锅炉用水起泡沫,对铁份去除、热式磷酸盐软化法时生成沉淀;污染粒子交换树脂,使纯水的比抗降低,降生成物着色,高温时产生二氧化碳而引起腐蚀

凝集、沉淀、过滤、氯处理、活性炭处理、Cl型多孔性强碱基树脂吸着。添加酸使沉淀而过滤去除。

硬度

锅炉、热交换器、蒸发器及配管的结垢,部分过热而引起损害装置。在碱性条件下生成沉淀使其它药品的品质下降

离子交换、添加药品使沉淀、添加离子封锁剂、蒸馏、加表面活性剂

碱度

锅炉中生成泡沫、蒸汽中生成二氧化碳而引起腐蚀、使水的PH偏高,使染色及其它制造工程的PH值不稳定

石灰法及石灰苏打软化、用酸处理,离子交换树脂脱碱、脱盐,蒸馏

游离磺酸

金属材料的腐蚀、妨碍PH 调节

离子交换树脂脱酸,用碱中和

游离碳酸

配管系统、尤其蒸汽及复水管的腐蚀

气曝、脱气、碱中和,添加胺类

PH

PH随水中含有的酸性及碱性物质而变

 

硫酸盐

与钙离子结合成硫酸钙,使水的固形成分增加

离子交换脱盐或蒸馏

氯化物

水的腐蚀性增大,电解时使阳极材料腐蚀

离子交换树脂或交换膜而脱盐、蒸馏

硝酸盐

通常无害,能防止锅炉碱性化

离子交换、蒸馏

氟化物

是生成斑状齿的原因,在工业上较无意义

离子交换去除、氢氧化镁、磷酸等吸着

硅酸

在锅炉、冷却水系统中生成scale 、在蒸汽相移行中,会在turbine 叶片上生成不溶性沉淀物

镁盐热处理去除、强碱基型阴离子交换树脂、蒸馏

钠钾离子

锅炉水浓度增加,而产生污垢,洗涤用水时,则纤维变黄

离子交换树脂及离子交换膜脱盐、蒸馏

生成铁化合物沉淀而污染。染色、皮革、制纸、化学纤维制品等的变色、着色、斑点等生成的原因。在配管系统及锅炉中生成沉积物而使效率降低。

气曝、凝集沉淀、石灰软化法。阳离子交换树脂、接触滤过法、添加离子封锁剂。

有机铁及胶质铁

与Fe2+ 、Fe3+

凝集沉淀、过滤、电解法

胶质硅、悬浊状硅

在锅炉内生成可溶性分子状硅酸盐,与硅酸之引起妨碍同

凝集沉淀、电解脱硅、蒸馏

多量时对人体有害、与氧化剂共存时能促进氧化、金属局部腐蚀之因

阳离子交换或添加离子封锁剂

油脂成分(石油醚抽出成分)

锅炉之泡沫形成之原因、使热交换效率降低、污染离子交换树脂、对大部分制造工程有害

活性炭、硅藻土过滤、凝集沉淀

溶存氧

配管系统、热交换装置、锅炉、复水系统之腐蚀

脱气、亚硫酸苏打、hydrazine等之脱氧剂、添加防腐剂

溶存氮

原子炉内氧化成硝酸而起腐蚀、对一般工业无害

脱气

硫化氢

产生腐坏的鸡蛋臭,金属表面用水处理时,使制品变色

气曝、氯处理、强碱基性阴离子交换树脂吸著、Zn凝结剂而凝集沉淀

生成可溶性醋盐及对铜、锌合金腐蚀

阳离子交换、氯处理、脱气

游离氯

水管之腐蚀、对重金属存在有强力的氧化。促进离子交换树脂的分解,对微生物除去有益

添加亚硫酸苏打之类还原剂、气曝、脱气、活性炭处理

有机酸(胺基酸等)

锅炉之起泡沫、制品着色、妨碍铁离子之析出及除去,污染离子交换树脂、使纯水的比抵抗降低。高温时产生二氧化碳而腐蚀

凝集沉淀、氯处理、

活性炭处理、cl型多孔性阴离子交换树脂吸著除去、添加酸而沉淀过滤

微生物(细菌、藻类)

对饮用有害、配管系统之闭塞、臭味之原因,使制品及制造工程中之污染及腐蚀

添加硫酸铜、氯等杀虫剂、凝集沉淀、

加热、蒸馏

发热性物质导电率

用于注射药时产生发热。导电率乃使溶液中的固体离子化。导电率高则使水的腐蚀性增大

离子交换后之纯水再蒸馏。溶解性固体减少则导电率减少。如脱盐、蒸馏

溶解性固形物

蒸发后则可求得溶解性物质的总量、溶解固形物增加则会使锅炉起泡、原子炉的效率降低、种种process之妨碍

离子交换树脂而脱盐、纯水制造、离子交换膜脱盐、蒸馏

悬浮固形物

依重量法求不溶性物质的总量、悬浮固形物会堵塞管、热交换装置、锅炉中产生沉积物

凝集沉淀、过滤

全固形物

由重量法求溶解固形体及悬浮固形物之和

与溶解固形体及悬浮固形物同

 

 

 

污水及水质指标:

 

污水的水质指标是表示污水水质受污染情况的重要标志。由于污水中的各类污染物质的组成、形态及含量极为复杂,其水质指标按物理方面的意义大体可分为:

(1)    可生物降解的有机污染物,即水体中可降解的有机污染物,在有氧的条件下,由好氧微生物的作用,进行好氧降解,是水中的溶解氧减少。是水体中有机物的浓度的重要指标,包括BOD  COD  TOD  TOC。

(2)    难生物降解的有机污染物,即污水中化学性质比较稳定,不易被微生物降解的有机物。一般都是为农药(DDT 有机氯和有机磷)、酚类化合物、芳香族氨基化合物、高分子合成聚合物。只能用COD  TOC  TOD等表示或用DDT等专用指标)

(3)    无直接毒害的无机污染物一般分为地面覆盖物 如泥砂、矿渣等颗粒状无机物质;酸碱及其无机盐类;氮、磷等植物营养。

(4)    直接毒害的无机污染物 指氰化物、砷化物和重金属离子。如汞、镉、铅、砷、氰化物被国际公认为“六大毒性物质”。

 

 

用水处理原理及工艺:

 

 用水处理可分为:

a、浮游物、着色物等的去除

b、溶解盐类的去除

c、溶存气体的去除

 

实际上是指利用气曝法、凝集、过滤、离子交换等,单独或合并操作,依原水的水质及水的用途而决定合适的方法,进行处理以达到用水水质。

 

工艺流程的选择要从技术、经济方面进行分析比较。合理的工艺形式应为操作管理方便、节能、减少药耗,在满足使用功能的前提下,从投资和运行成本综合考虑。

 

水处理厂的工艺设计流程  

 

原水水质:                      

pH=6.0-7.5               电导率≤ 100μs/cm

浊度≤30NTU              色度≤50ppm

总硬度≤40ppm            碱度≤50ppm

总溶解性固体≤130ppm      硫酸盐≤10ppm

氯化物≤5ppm             钙≤30ppm

镁≤20ppm                钾+钠≤15ppm

锰≤0.007ppm             铁≤0.5ppm

COD≤60ppm               SiO2≤15ppm

SS≤80ppm                KmnO4指数≤10ppm

处理后水质指标

pH=6.0-7.0

浊度≤1NTU             色度≤5ppm

总硬度≤50ppm           SS≤5ppm

总铁≤0.1ppm            余氯≤0.5ppm

 

 

流程选择

 

水处理厂主要为造纸生产用水,对浊度、色度、Fe2+的处理结果要求较高。设计选用了常规的前加氯(预氧化、消毒及除色)、混凝、沉淀、过滤的处理工艺。除经常能取得高水质以外,还具有更强的应变能力。在流程上还考虑到设备和构筑物检修和故障条件下保证正常供水的措施,设置必要的超越、溢流、排空,备用设备和集散型的监控设备,能及时发现问题及时解决,保证纸浆厂供水安全。水处理厂的设计处理水量规模为120’000m3/d。

 

 

1
加氯 加药

 

      给水处理系统中加氯其目的是为了抑制给水中的微生物、菌类、藻类的生长与繁殖。

     水处理厂的加氯系统的氯源由化工厂的碱氯科供给。水厂内加氯点设置一处,采用前加氯,加在混合器前起杀藻及氧化助凝作用,考虑到原水藻类含量较高,最大加氯量取4mg/L;24小时连续工作,每日加氯量为528Kg/d。加氯机采用两台真空加氯机(一用一备),为闭环自动控制,控制系数为滤后水量和余氯量。加氯间至加氯点采用DN50的ABS工程塑料管。

       同时给水处理中还采用加NaOH 、PAC、助凝剂,目的分别是为了调节水的pH度,以及给水中的不可见的悬浮物的凝集,去除。

 

 

2
混凝

 

处理中的混凝现象比较复杂,不同的混凝剂以及不同的水质条件,混凝机理都有所不同。常见的有以下四种水混凝现象:压缩双电层作用机理、吸附—电性中和作用机理、吸附架桥作用机理和沉淀物网捕或卷扫机理

(1)压缩双电层:当向溶液中投加电解质时,溶液中反离子浓度增高,根据浓度扩散和异号电荷相吸的作用。这些离子与胶粒吸附的反离子发生交换。挤入扩散层,使扩散厚度缩小,进而更多地挤入滑动面与吸附层,使胶粒带电荷数减少,ξ电位降底,从而达到混凝效果。

(2) 吸附—电性中和作用机: 胶粒表面对异号离子、异号胶粒或链状分子带异号电荷的部位有强烈的吸附作用而中和了其他的部分电荷,减少了静电压力,因而容易与其他颗粒接近而互相吸附。

(3) 吸附架桥作用机理:高分子物质与胶粒的吸附与桥连。当高分子链的一端吸附了某一胶粒后,一端又吸附了另一胶粒形成胶粒—高分子—胶粒的絮凝体。

(4) 沉淀物网捕或卷扫机理:当铝盐、铁盐、混凝剂的投加量很大而形成大量氢氧化物沉淀时,可以网捕、卷扫水中的胶粒,以致产生沉淀分离。

PAC的混凝特性是同过投加铝盐后,发生金属离子的水解和聚合反应过程,其产物兼有凝聚和絮凝作用的特性。

 

混凝作用的影响因素:

胶质系的凝集最主要的是微粒子表面的物理化学性质。因为水中的微粒子的凝集去除,其对象是浊度及色度,水的粘度,水的粘性支配条件为水温、PH、碱度、硬度、游离碳酸等的溶解,所以微粒子之离子交换能力不得不考虑。

 

A、水温: 水温是凝集反应、floc形状、凝集剂使用、floc的沉降分离的重要支配因素。通常水温低的时候,要形成floc的时间长,而且要使用较多的凝集剂。

 

B、系统的PH值:  系统的ph值,会影响凝集剂生成氢氧化物的溶解度,folc生成所用的时间,以及胶质粒子的电荷给予能力。

 

C、浊度粒子的离子交换能力。

D、水中共存物的影响。

E、其他因素:如凝集助剂、搅拌混合等。

 

3
药品投加方式:

a. 凝集注入设备:

药品的注入有湿式、及干式两种。选择适当的药品注入方式是有必要的.药品的注入有以下几个要点:

⑴注入速度,注入的最高最低量

⑵制御方式(自动、手动控制)

⑶动力的使用(pump、搅拌装置的使用)

⑷药品的储留槽、仓库、及搬运等

⑸注入量的准确度

 

.干式注入方式:

药品(粉末状固体)的注入一般用于较小规模,注入装置不必担心腐蚀,但原水浊度急剧上升,容易使注入量增加,

 

    

干式药品的注入装置

 

.湿式注入:

对于任何凝集剂均可使用,注入药剂量较少时,也容易调节注入量。但需得注意装置的腐蚀。浊度急剧上升时,注入量有可能不足,故需有溶液储留槽。

 

重力下滴式湿式注入装置

 

在我们水环制程中,混凝剂按三种药剂设计,考虑干、湿并储,以湿储为主。液体药剂的输送以容积计量。隔膜计量泵投加量稳定、准确。以投加PAC为主,助凝剂和碱液,备用多级加药,提高了加药系统的灵活性。

 

b. 凝集剂的混合搅拌:

为了药剂在水中的溶解,凝集剂在水中急速扩散、与水中的杂质相互接触而形成floc. 在制程中往往加以混合搅拌。常用的混合方式有管式静态混合器、混合池混合及机械混合等。一般使用的混合池有矩形池和圆形槽,搅拌器的种类依需要而定,通常使用低速搅拌。螺旋式搅拌器是我们水环药剂溶解搅拌器的使用形式。

 

                              

        螺旋式搅拌器                          铅锤式搅拌器   

 

 

c. 絮凝反应:

絮凝反应方式一般分为水力和机械两大类。前者结构简单,但适应流量变化性差,后者可进行调节,能适应各种流量的变化,但需有一定的机械维修量,能耗大。为节省投资和运行费用,充分利用有效富余水头,本工程采用水力反应方式。拟在工艺中采用小孔眼网格絮凝反应池,该工艺应用“涡漩混凝低脉动沉淀给水处理技术”(国家专利技术、获国家发明奖)。对混凝过程进行强化与完善,使得该工艺对原水中色度的去除较常规工艺有明显的效果。

 

4
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。水中的大部分杂质因为其比重比水大,固可利用重力而沉降,在沉降工段去除水中的浮游物及floc.以减轻过滤池的负担,是沉降池的主要目的。影响沉淀的事项有:

(1)       原水水质(包括粘性、比重、PH、碱度、水温等)

(2)       悬浮物的性质(大小、比重、凝集性)

(3)       气候条件(温度、风雨等等)

(4)   沉淀池的构造(形状、沉淀时间、池内流速、水深、长宽比、整流设备)

 

沉淀池分为平流式、竖流式、辐流式及斜管(斜板)式沉淀池等形式。平流式沉淀池沉淀效果好;对冲击负荷和温度变化的适应能力较强;施工简易,造价较底。竖流式沉淀池排泥方便,管理简单;占地面积较小。辐流式沉淀池运行较好,管理较简单;排泥设备已趋定型。

 

a. 普通沉淀池:

 

沉淀池的形状有长方形即圆形等,理论上沉淀效果亦水流面积大且浅较好,但实际上太浅时,因沉淀物上浮及温度、风等影响而使效果降低;而且考虑沉淀物堆积,有效水深为3~4米,长宽比一般为3:1~8:1;圆形时,其直径及深度之比为6:1~12:1左右较佳。

 

b.      药品沉淀池

 

⑴容量及平均流速:依原水的水质而加以适当的凝集剂,良好的floc形需要3~5小时的沉淀。沉淀池的容量为计划静水量3~5小时的总额

⑵整流设备:池内水流的状态受流入管、整流壁的设置、温度、及流出侧设置影响

⑶排泥装置:连续式排泥通常设有sludge的刮除装置,有走行式、回转式,及ring belt式等等。

⑷管理:药品沉淀池的管理与普通池有很多相似,但sludge较多是其特点.

 

Ring belt 式平流沉淀池

 

 

辐流式沉淀池污泥靠池中水静压排,出池外,浮渣通过排渣管排出。

 

  Dor 式圆形沉淀池(辐流式)

 

 

 

5
过滤

      给水处理所使用的过滤法有:重力式过滤法、急速砂滤净水及压力式过滤法。其滤材一般使用沙,在其他特殊滤过目的时,又或使用其他特殊滤材。

 

A.重力式滤池的净水机理

 

在持续过滤时,慢慢的在沙层的表面会形成堆积物,这种堆积物是由有机与无机质构成的一种胶质膜。又成为过滤膜,过滤膜有抑制细菌及浮游物质使其留下的作用,此中作用不仅是机械作用,又有物理化学及生物作用,这种作用无法有物质的本态来判定,而得考虑过滤膜内胶质、细菌、生物等等,其作用不至十表面过滤作用,亦需考虑其下沙层的作用。

 

沙粒子的表面带有负电荷,对有相同电荷的细菌及浮游物质(有机物、无机物)的微粒子无法吸着。而表面胶质膜在沙面形成时带有正电荷,胶质的组成由不完全分解的有机物附带铁、锰、铝及无水硅酸等,此状态在最初将吸着水中带有负电荷的微细物质。其次,经过数日至数周,表层的无机盐或磷酸盐增加,当阳光照射时称为植物繁殖的好场所,最后形成藻类的薄膜,在藻类的薄膜中有(1)浮游物微粒子(2)因碳酸的同化效果,放出的氧气荣誉水中,帮助浮游物质的氧化。 在藻类的薄膜之下有无数的细菌层生存,有机物受到细菌的分解而成为有机物。而使有害的物质转化成为无害物质。

 

B.急速砂滤净水装置:

沙粒子的表面在水中带有负电荷而能被带有正电荷的铁、铝、锰、硅酸等的氧化物所吸着,带正电的膜又吸着带有负电的杂志微粒子。而急速过滤是以较高的过滤速度滤过,接触时间短,这样的变化是不能达到的,单单利用沙粒来抑留浮游物质,固急速砂滤主要是依靠机械作用及物理的吸着作用来去除杂质,而没有生物学的无机化作用。

 

  砂滤池构造:

 

(1)沙层 ;(2)砂砾层 ;(3)下部集水装置  :下部集水装置是均等过滤和有效洗净的重要决定因素,其形式有:

a、Strainer (滤过网)

b、oilier (给油器型)

c、多孔管 

d、多孔性滤板

 

洗净装置

a 、机械搅拌式

b 、汽水反冲式

c 、水逆流洗净式

d 、表面洗净式

 

排水装置

 

  排水沟的配置

配管

a、原水流入管

b、滤过水流出管

c、洗净管

d、洗净排水管

e、空气管

 

6
清水池

 

清水池按照技术规范要求,清水池的储存量需按供水规模4小时的水量设计。目的是为了储存经过絮凝、沉淀、过滤后的得到的处理水。

 

7
水质化验

 

厂级化验分为早、中、晚,对原水、沉淀池出水、滤后水、出厂水等所要求的指标进行检测。

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