神東電力公司超(超)臨界機(jī)組培訓(xùn)教材(化學(xué)篇)

1、神東電力公司超（超）臨界機(jī)組培訓(xùn)教材編委會(huì)主 任 劉小奇副 主 任 賈華強(qiáng) 李 榮 徐建杰 劉永平 劉志強(qiáng) 劉繼祿委 員 張江亮 劉 賽 曹培慶 趙福全 李 明 郭劍波崔懷亮 朱葉衛(wèi) 劉錦星 程新社編寫(xiě)人員主 編 崔懷亮副 主 編 楊 倩 曹 勇參編人員 劉利軍 馬書(shū)強(qiáng) 王新平 劉東輝 李 龍 張 倫 張宏旭 呂永興 張國(guó)龍前 言隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，對(duì)電力的需求日益增長(zhǎng)。而我國(guó)電力工業(yè)發(fā)展主要以火力發(fā)電為主，到“十一五”末火力發(fā)電裝機(jī)容量占到全國(guó)電力總裝機(jī)的74%左右，但能耗高、環(huán)境污染嚴(yán)重成為了制約電力工業(yè)乃至國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要矛盾。因此，在2002年8月開(kāi)始將“超超臨界燃煤發(fā)電技術(shù)”的

2、研究列為國(guó)家科技攻關(guān)計(jì)劃的一個(gè)重點(diǎn)項(xiàng)目。2003年11月，上海汽輪機(jī)有限公司與華能簽訂了“863項(xiàng)目”的依托工程我國(guó)第一個(gè)超超臨界華能玉環(huán)4×1000MW汽輪機(jī)合同，從此我國(guó)百萬(wàn)超超臨界機(jī)組的工程建設(shè)與應(yīng)用拉開(kāi)了大幕。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截止2012年5月底全國(guó)投運(yùn)的1000MW機(jī)組已達(dá)49臺(tái)，加上在建和即將投產(chǎn)的機(jī)組已超過(guò)了110臺(tái)，超超臨界機(jī)組的大發(fā)展，促進(jìn)了我國(guó)電力工業(yè)技術(shù)裝備制造水平，大型火力發(fā)電機(jī)組有了較快速的增長(zhǎng)，“十二五”期間將成為我國(guó)超超臨界機(jī)組大發(fā)展的時(shí)期。但是由于我國(guó)超（超）臨界技術(shù)發(fā)展到目前僅僅只有十年的時(shí)間，還沒(méi)有達(dá)到普及的程度，很大一部分技術(shù)尚處于發(fā)展初期，因此有

3、關(guān)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)技術(shù)人員和技術(shù)管理人員對(duì)超（超）臨界機(jī)組技術(shù)有著很迫切的需求，需要通過(guò)一些相關(guān)的書(shū)籍對(duì)超（超）臨界機(jī)組發(fā)電技術(shù)進(jìn)行了解和掌握，并對(duì)機(jī)組以后的生產(chǎn)實(shí)踐提供幫助，為此，在公司領(lǐng)導(dǎo)的指示下，由人力資源部組織、教育培訓(xùn)中心具體負(fù)責(zé)實(shí)施，落實(shí)超（超）臨界技術(shù)骨干培訓(xùn)班編寫(xiě)完成了本套超（超）臨界機(jī)組培訓(xùn)教材，以適應(yīng)公司超（超）臨界發(fā)電項(xiàng)目的發(fā)展需要，滿(mǎn)足廣大生產(chǎn)技術(shù)人員的需求，幫助生產(chǎn)技術(shù)人員了解、掌握超（超）臨界發(fā)電技術(shù)。本教材包括汽機(jī)分冊(cè)、鍋爐分冊(cè)、電氣分冊(cè)、熱控分冊(cè)、化學(xué)分冊(cè)、環(huán)保分冊(cè)六個(gè)分冊(cè)。全套教材由神東電力公司人力資源部組織、教育培訓(xùn)中心具體負(fù)責(zé)實(shí)施。本教材在編寫(xiě)過(guò)程中重點(diǎn)對(duì)1000

4、MW超超臨界發(fā)電機(jī)組工作原理、結(jié)構(gòu)、安裝、調(diào)試等方面的內(nèi)容進(jìn)行了敘述。本教材在編寫(xiě)過(guò)程中得到公司領(lǐng)導(dǎo)和人力資源部、教育培訓(xùn)中心領(lǐng)導(dǎo)及同事的支持和幫助，在此表示感謝。由于編者水平和收集的資料有限，教材中存在的謬誤在所難免，懇請(qǐng)廣大讀者朋友給予批評(píng)指正。編 者2012年5月目 錄第一章 水質(zhì)概述- 1 -第一節(jié) 天然水及其分類(lèi)- 1 -第二節(jié) 電廠(chǎng)用水的類(lèi)別及水質(zhì)指標(biāo)- 5 -第二章 水的預(yù)處理- 14 -第一節(jié) 混凝沉淀- 14 -第二節(jié) 過(guò)濾處理- 17 -第三章 膜處理技術(shù)- 21 -第一節(jié) 超濾- 21 -第二節(jié) 反滲透技術(shù)- 26 -第四章 水的除鹽處理- 30 -第一節(jié) 離子交換樹(shù)脂-

5、 30 -第二節(jié) 離子交換除鹽- 35 -第三節(jié) 除CO2器- 44 -第四節(jié) 降低酸、堿耗的措施- 45 -第五節(jié) 鍋爐補(bǔ)給水的處理系統(tǒng)- 48 -第五章 本廠(chǎng)補(bǔ)給水處理設(shè)備及系統(tǒng)- 50 -第六章 凝結(jié)水處理- 51 -第一節(jié) 凝結(jié)水的污染- 51 -第二節(jié) 凝結(jié)水處理系統(tǒng)- 53 -第三節(jié) 凝結(jié)水過(guò)濾- 54 -第四節(jié) 凝結(jié)水高速混床- 58 -第五節(jié) 凝結(jié)水混床系統(tǒng)及運(yùn)行- 60 -第六節(jié) 混床樹(shù)脂的體外再生- 64 -第七章 廢水處理- 69 -第一節(jié) 天然水體與火力發(fā)電廠(chǎng)的廢水和水質(zhì)- 69 -第二節(jié) 火力發(fā)電廠(chǎng)的廢水處理概述- 75 -第三節(jié) 火力發(fā)電廠(chǎng)的廢水處理技術(shù)- 78 -

6、第八章 熱力設(shè)備的腐蝕和防止- 88 -第一節(jié) 熱力設(shè)備運(yùn)行時(shí)的耗氧腐蝕及防止- 88 -第二節(jié) 熱力設(shè)備停用腐蝕和停用保護(hù)- 94 -第三節(jié) 熱力設(shè)備的二氧化碳腐蝕及防止- 99 -第四節(jié) 熱力設(shè)備酸堿腐蝕及防止- 101 -第五節(jié) 超超臨界機(jī)組結(jié)垢、結(jié)鹽特點(diǎn)- 106 -第九章 熱力設(shè)備的化學(xué)清洗- 107 -第一節(jié) 鍋爐化學(xué)清洗的必要性- 107 -第二節(jié) 常用的清洗化學(xué)試劑- 108 -第三節(jié) 化學(xué)清洗的工藝條件- 111 -第四節(jié) 化學(xué)清洗的工藝及系統(tǒng)- 113 -第五節(jié) 化學(xué)清洗中的化學(xué)監(jiān)督- 114 -第十章 1000MW超超臨界機(jī)組水汽品質(zhì)監(jiān)督控制- 116 -第一節(jié) 超超臨界

7、條件下蒸汽的特性- 116 -第二節(jié) 超超臨界機(jī)組水汽控制質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)- 117 -第三節(jié) 超超臨界機(jī)組加藥處理系統(tǒng)- 119 -第四節(jié) 超超臨界機(jī)組水汽集中取樣分析裝置- 121 -第十一章 制氫系統(tǒng)- 125 -第一節(jié) 氫氣性質(zhì)- 125 -第二節(jié) 制氫原理- 126 -第三節(jié) 制氫裝置及系統(tǒng)- 133 -第一章 水質(zhì)概述第一節(jié) 天然水及其分類(lèi)1 水源水是地面上分布最廣的物質(zhì)，幾乎占據(jù)著地球表面的四分之三，構(gòu)成了海洋、江河、湖泊以及積雪和冰川，此外，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

8、自然界中是不斷循環(huán)的。水分子（H2O）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，因?yàn)樗且环N溶解能力很強(qiáng)的溶劑，能溶解大氣中、地表面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(chǎng)中，由于對(duì)水的質(zhì)量要求很高，因此對(duì)水需要凈化處理。電廠(chǎng)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)或靜止在陸地表面的水，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)，另作介紹。天然水中的雜質(zhì)是多種多樣的，這些雜質(zhì)按照其顆粒大小可分為懸浮物、膠體和溶解物質(zhì)

9、三大類(lèi)。懸浮物：顆粒直徑約在10-4毫米以上的微粒，這類(lèi)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(lèi)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，有明顯的表面活性，常常因吸附大量離子而帶電，不易下沉。溶解物質(zhì)：顆粒直徑約在10-6毫米以下的微粒，大都為離子和一些溶解氣體。呈離子狀態(tài)的雜質(zhì)主要有陽(yáng)離子（鈉離子Na+、鉀離子K+、鈣離子Ca2+、鎂離子Mg2+）,陰離子（氯離子CI-、硫酸根SO42-、碳酸氫根HCO3-）。2 水中的溶解物質(zhì)2.1 懸浮物的表示方法：懸浮物的量可以用重量方法來(lái)測(cè)定（將水中懸浮物過(guò)濾、烘干后稱(chēng)量），通常用透

10、明度或渾濁度（濁度）來(lái)代替。溶解鹽類(lèi)的表示方法：（1） 含鹽量：表示水中所含鹽類(lèi)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)?00時(shí)灼燒而得。（4） 電導(dǎo)率：表示水導(dǎo)電能力大小的指標(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(lèi)以及洗滌時(shí)容易消耗肥皂的一類(lèi)物質(zhì)。對(duì)于天然水來(lái)說(shuō)，主要指鈣、鎂離子。硬度按照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(lèi)。（6） 堿度和酸度：堿度表示水中所含能接受氫離子物質(zhì)的總和。堿度表示方法可分為甲基橙堿度和酚酞堿度兩種。酸度表示水中能與強(qiáng)堿起中和作用的物質(zhì)的量。（7） 有機(jī)物的表示方法：通常用耗氧量來(lái)表

11、示。2.2 溶解物質(zhì)是指顆粒直徑小于10-6mm的微粒，它們大都以離子或溶解氣體狀態(tài)存在于水中，現(xiàn)概述如下。（1）離子態(tài)雜質(zhì)。天然水中含有的離子種類(lèi)甚多，但在一般的情況下，它們總是一些常見(jiàn)的離子。天然水中離子態(tài)雜質(zhì)來(lái)自水源流經(jīng)地層時(shí)溶解的某些礦物質(zhì)。例如石灰石（CaCO3）和石膏（CaSO4·2H2O）的溶解。CaCO3在水中的溶解度雖然很小，但當(dāng)水中含有游離態(tài)CO2時(shí)，CaCO3被轉(zhuǎn)化為較易溶的Ca（HCO3）2而溶于水中。其反應(yīng)為CaCO3+CO2+H2O=Ca（HCO3）2又如白云石（MgCO3·CaCO3）和菱鎂礦（MgCO3），也會(huì)被含游離CO2的水溶解，其中Mg

12、CO3溶解反應(yīng)可表示為MgCO3+CO2+H2O=Mg（HCO3）2由于上述反應(yīng)，所以天然水中都存在Ca2+、Mg2+、HCO3-、SO42-。在含鹽量不大的水中，Mg2+的濃度一般為Ca2+的25%50%，水中Ca2+、Mg2+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Na+。因?yàn)殁c鹽的溶解度很高，在自然界中一般不存在Na+的沉淀反應(yīng)，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+，這是因?yàn)楹浀牡V物比含鈉的礦物抗風(fēng)化能力大，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，

13、所以在水質(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作為兩者的摩爾質(zhì)量。天然水中都含有Cl-，這是因?yàn)樗鹘?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+、Mg2+、K+、Na+；陰離子是HCO3-、SO42-、Cl-，某些地區(qū)的地下水中還含有較多的Fe2+和Mn2+。（2）溶解氣體。天然水中常見(jiàn)的溶解氣體有氧（O2）和二氧化碳（CO2），有時(shí)還有硫化氫（H2S）、二氧化硫（SO2）和氨（NH3）等。天然水中O2的主要來(lái)源是大氣中O2的溶解，因?yàn)榭諝庵泻?0.95%的氧，水與大氣接觸使水體具有自充氧的能力。另外，水中藻類(lèi)

14、的光合作用也產(chǎn)生一部分的氧，但這種光合作用并不是水體中氧的主要來(lái)源，因?yàn)樵诎滋炜窟@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，天然水的氧含量一般在014mg/L之間。天然水中CO2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CO2含量常不超過(guò)2030mg/L，地下水的CO2含量較高，有時(shí)達(dá)到幾百毫克/升。天然水中CO2并非來(lái)自大氣，而恰好相反，它會(huì)向大氣中析出，因?yàn)榇髿庵蠧O2的體積百分?jǐn)?shù)只有0.03%0.04%，與之對(duì)應(yīng)的溶解度僅為0.51.0mg/L。

15、水中O2和CO2的存在是使金屬發(fā)生腐蝕的主要原因。（3）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(lèi)、藻類(lèi)和真菌類(lèi)；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(lèi)和屬于后生動(dòng)物的輪蟲(chóng)、滌蟲(chóng)等。3 天然水的分類(lèi)通常，天然水有兩種分類(lèi)方法，一種是按主要的水質(zhì)指標(biāo)，另一種是水中鹽類(lèi)的組成?，F(xiàn)分述如下：（1）按主要水質(zhì)指標(biāo)天然水可以按其含鹽量或硬度分類(lèi)，因?yàn)檫@兩種指標(biāo)可以代表水受礦物質(zhì)污染的程度。天然水按其含鹽量分類(lèi)如表1-3。表1-3按含鹽量分類(lèi)類(lèi)別低含鹽量水中等含鹽量水較高含鹽量水高含鹽量水含鹽量（mg/L）<2002005005001000>1000

16、我國(guó)江河水大都屬于低含鹽量和中等含鹽量水，地下水大部分是中等含鹽量水。天然水按其硬度分類(lèi)如表1-4。表1-4按硬度分類(lèi)類(lèi)別極軟水軟水中等硬度水硬水極硬水硬度（mmol/L）<1.01.03.03.06.06.09.0>9.0根據(jù)此種分類(lèi)，我國(guó)天然水的水質(zhì)是由東南沿海的極軟水，向西北經(jīng)軟水和中等硬度水而遞增至硬水。這里所謂軟水是指天然水硬度較低，不是指經(jīng)軟化處理后所獲得的軟化水。（2）按水中鹽類(lèi)的組成分類(lèi)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(chēng)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

17、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(chǎng)用水的類(lèi)別及水質(zhì)指標(biāo)1 電廠(chǎng)用水的類(lèi)別水在火力發(fā)電廠(chǎng)水汽循環(huán)系統(tǒng)中所經(jīng)歷的過(guò)程不同，水質(zhì)常有較大的差別。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(chēng)。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：（1）原水：也稱(chēng)為生水，是未經(jīng)任何處理的天然水（如江河水、湖水、地下水等），它是電廠(chǎng)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(chǎng)汽水損失的水稱(chēng)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。

18、（3）給水：送進(jìn)鍋爐的水稱(chēng)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(chēng)為鍋爐水，習(xí)慣上簡(jiǎn)稱(chēng)爐水。（5）鍋爐排污水：為了防止鍋爐結(jié)垢和改善蒸汽品質(zhì)，用排污的方法，排出一部分爐水，這部分排出的爐水稱(chēng)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(chēng)為凝結(jié)水，它是鍋爐給水的主要組成部分。（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蒸汽的冷卻水，如果該水循環(huán)使用，則稱(chēng)循環(huán)冷卻水。（8）疏水：進(jìn)入加熱器的蒸汽在給水加熱后，這部分蒸汽冷卻下來(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(chēng)為疏水。在水處理工

19、藝過(guò)程中，還有所謂清水、軟化水、除鹽水及自用水等。2 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)的項(xiàng)目，稱(chēng)為水質(zhì)指標(biāo)。由于各種工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程對(duì)水質(zhì)的要求不同，所以采用的水質(zhì)指標(biāo)也有差別。火力發(fā)電廠(chǎng)用水的水質(zhì)指標(biāo)有二類(lèi)：一類(lèi)是表示水中雜質(zhì)離子組成的成分指標(biāo)，如Ca2+、Mg2+、Na+、Cl-、SO42-等；另一類(lèi)指標(biāo)是表示某些化合物之和或表征某種性能，這些指標(biāo)是由于技術(shù)上的需要而專(zhuān)門(mén)制定的，故稱(chēng)為技術(shù)指標(biāo)。2.1 表征水中懸浮物及膠體的指標(biāo)（1）懸浮固體。懸浮固體是水樣在規(guī)定的條件下，經(jīng)過(guò)濾可除出的固體，單位為毫克/升（mg/L）。這項(xiàng)指標(biāo)僅能表征水中

20、顆粒較大的懸浮物，而不包括能穿透濾紙的顆粒小的懸浮物及膠體，所以有較大的局限性。此法需要將水樣過(guò)濾，濾出的懸浮物需經(jīng)烘干和稱(chēng)量等手續(xù)，操作麻煩，不易用作現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)督指標(biāo)。（2）濁度。濁度是反映水中懸浮物和膠體含量的一個(gè)綜合性指標(biāo)，它是利用水中懸浮物和膠體顆粒對(duì)光的散射作用來(lái)表征其含量的一種指標(biāo)，即表示水渾濁的程度。濁度是通過(guò)專(zhuān)用儀器測(cè)定的，操作簡(jiǎn)便迅速。由于標(biāo)準(zhǔn)水樣配制方法不同，所使用的單位也不相同，目前以硫酸肼（N2H4SO4）和六次甲基四胺（CH2）6N4配制成渾濁液為標(biāo)準(zhǔn)，與水樣相比較，其單位用福馬肼（FTU）表示。（3）透明度。透明度是利用水中懸浮物和膠體物質(zhì)的透光性來(lái)表征其含量的另一中

21、指標(biāo)，即表示水透明程度的指標(biāo)，單位為厘米（cm）。水的透明度與濁度成反比，水中懸浮物含量越高，其透明度越低。由于它是通過(guò)人的眼睛觀(guān)察水層厚度來(lái)確定水中懸浮物含量的，因此它帶有人為的隨意性。2.2 表征水中溶解鹽類(lèi)的指標(biāo)（1）含鹽量。含鹽量是表示水中各種溶解鹽類(lèi)的總和，由水質(zhì)全分析的結(jié)果，通過(guò)計(jì)算求出。含鹽量有兩種表示方法：一是摩爾表示法，即將水中各種陽(yáng)離子（或陰離子）均按帶一個(gè)電荷的離子為基本單位，計(jì)算其含量（mmol/L），然后將它們（陽(yáng)離子或陰離子）相加；二是重量表示法，即將水中各種陰、陽(yáng)離子的含量以mg/L為單位全部相加。由于水質(zhì)全分析比較麻煩，所以常用溶解固體近似表示，或用電導(dǎo)率衡量水

22、中含鹽量的多少。（2）溶解固體。溶解固體是將一定體積的過(guò)濾水樣，經(jīng)蒸干并在1051100C下干燥至恒重所得到的蒸發(fā)殘?jiān)?，單位用毫?升（mg/L）表示。它只能近似表示水中溶解鹽類(lèi)的含量，因?yàn)樵谶@種操作條件下，水中的膠體及部分有機(jī)物與溶解鹽類(lèi)一樣能穿過(guò)濾紙，許多物質(zhì)的濕分和結(jié)晶水不能除盡，碳酸氫鹽全部轉(zhuǎn)換為碳酸鹽。（3）電導(dǎo)率。表示水中離子導(dǎo)電能力大小的指標(biāo)，稱(chēng)作電導(dǎo)率。由于溶于水的鹽類(lèi)都能電離出具有導(dǎo)電能力的離子，所以電導(dǎo)率是表征水中溶解鹽類(lèi)的一種代替指標(biāo)。水越純凈，含鹽量越小。電導(dǎo)率越小。水的電導(dǎo)率的大小除了與水中離子含量有關(guān)外，還和離子的種類(lèi)有關(guān)，單憑電導(dǎo)率不能計(jì)算水中含鹽量。在水中離子

23、的組成比較穩(wěn)定的情況下，可以根據(jù)試驗(yàn)求得電導(dǎo)率與含鹽量的關(guān)系，將測(cè)得的電導(dǎo)率換算成含鹽量。電導(dǎo)率的單位為微西/厘米（uS/cm）。2.3 表征水中易結(jié)垢物質(zhì)的指標(biāo)表征水中易結(jié)垢物質(zhì)的指標(biāo)是硬度，它是指水中某些易于形成沉淀的金屬離子，它們都是二價(jià)或二價(jià)以上的金屬離子。在天然水中，形成硬度的物質(zhì)主要是鈣、鎂離子，所以通常認(rèn)為硬度就是指水中這兩種離子的含量。水中鈣離子含量稱(chēng)鈣硬（Hca），鎂離子含量稱(chēng)鎂硬（HMg），總硬度是指鈣硬和鎂硬之和，即H=HCa+HMg=（1/2）Ca2+（1/2）Mg2+。根據(jù)Ca2+、Mg2+與陰離子組合形式的不同，又將硬度分為碳酸鹽硬度和非碳酸鹽硬度。（1）鹽硬度（H

24、T）是指水中鈣、鎂的碳酸鹽及碳酸氫鹽的含量。此類(lèi)硬度在水沸騰時(shí)就從溶液中析出而產(chǎn)生沉淀，所以有時(shí)也叫暫時(shí)硬度。（2）非碳酸鹽硬度（HF）是指水中鈣、鎂的硫酸鹽、氯化物等的含量。由于這種硬度在水沸騰時(shí)不能析出沉淀，所以有時(shí)也稱(chēng)永久硬度。硬度的單位為毫摩爾/升（mmol/L），這是一種最常見(jiàn)的表示物質(zhì)濃度的方法，是我國(guó)的法定計(jì)量單位。在美國(guó)硬度單位為ppmCaCO3，這里的ppm表示百分之一，它與mg/L大致相當(dāng)；在德國(guó)硬度單位采用的是德國(guó)度oG，1oG相當(dāng)于10mg/LCaO所形成的硬度。以上幾種硬度單位的關(guān)系如下：1mmol/L=2.8oG=50ppmCaCO32.4 表示水中堿性物質(zhì)的指標(biāo)表

25、示水中堿性物質(zhì)的指標(biāo)是堿度，堿度是表示水中可以用強(qiáng)酸中和的物質(zhì)的量。形成堿度的物質(zhì)有：（1）強(qiáng)堿，如NaOH、Ca(OH)2等，它們?cè)谒腥恳設(shè)H-形式存在；（2）弱堿，如NH3的水溶液，它在水中部分以O(shè)H-形式存在；（3）強(qiáng)堿弱酸鹽類(lèi)，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OH-、CO32-和HCO3-，當(dāng)水中同時(shí)存在有HCO3-和OH-的時(shí)候，就發(fā)生如（2-2）式的化學(xué)反應(yīng)，HCO3+OH-CO32-+H2O（2-2）故一般說(shuō)水中不能同時(shí)含有HCO3-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

26、同的形式：只有OH-堿度；只有CO32-堿度；只有HCO3-堿度；同時(shí)有OH-+CO32-堿度；同時(shí)有CO32-+HCO3-堿度。水中的堿度是用中和滴定法進(jìn)行測(cè)定的，這時(shí)所用的標(biāo)準(zhǔn)溶液是HCl或H2SO4溶液，酸與各種堿度成分的反應(yīng)是，OH-+H+H2O（2-3）CO32-+H+HCO3-（2-4）HCO3-+H+H2O+CO2（2-5）如果水的PH值較高，用酸滴定是，上述三個(gè)反應(yīng)（2-3）、（2-4）、（2-5）將依次進(jìn)行。當(dāng)用甲基橙作指標(biāo)劑，因終點(diǎn)的PH值為4.2，所以上述三個(gè)反應(yīng)都可以進(jìn)行到底，所測(cè)得的堿度是水的全堿度，也叫甲基橙堿度；如用酚酞作指示劑，終點(diǎn)的PH值為8.3，此時(shí)只進(jìn)行（

27、2-3）、（2-4）式的反應(yīng)，反應(yīng)式（2-5）并不進(jìn)行，測(cè)得的是水的酚酞堿度。因此，測(cè)定水中堿度時(shí)，所用的指示劑不同，堿度值也不同。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ppmCaCO3和oG為單位。2.5 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?？赡苄纬伤岫鹊奈镔|(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。用酚酞

28、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H2CO3酸度，即CO2酸度。水中酸性物質(zhì)對(duì)堿的全部中和能力稱(chēng)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；而酸度則表示中和滴定過(guò)程中可以與強(qiáng)堿進(jìn)行反應(yīng)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)部分。2.6表示水中有機(jī)物的指標(biāo)天然水中的有機(jī)物種類(lèi)繁多，成分也很復(fù)雜，分別以溶解物、膠體和懸浮狀態(tài)存在。因此很難進(jìn)行逐類(lèi)測(cè)定，通常是利用有機(jī)物比較容易被氧化這一特性，用某些指標(biāo)間接地反映它的含量，如化學(xué)氧化、生物氧化和燃燒等三種氧化方法，都是以有機(jī)物在氧化過(guò)程中所消耗

29、氧化劑的數(shù)量來(lái)表示有機(jī)物含量的。（1）化學(xué)耗氧量（COD）。在規(guī)定條件下，用氧化劑處理水樣時(shí)，水樣中有機(jī)物氧化所消耗該氧化劑的量，即為化學(xué)耗氧量。計(jì)算時(shí)折合為氧的質(zhì)量濃度，簡(jiǎn)寫(xiě)代號(hào)為COD，單位用毫克/升O2表示?；瘜W(xué)耗氧量越高，表示水中有機(jī)物越多。常采用的氧化劑有重鉻酸鉀和高錳酸鉀，氧化劑不同，測(cè)得有機(jī)物的含量也不同。如用重鉻酸鉀K2Cr2O7作氧化劑，在強(qiáng)酸加熱沸騰回流的條件下，以銀離子作催化劑，可對(duì)水中85%95%以上的有機(jī)物進(jìn)行氧化，不能被完全氧化的是一些直鏈的、帶苯環(huán)的有機(jī)物，但這種方法基本上能反應(yīng)水中有機(jī)物的總量。如用高錳酸鉀作氧化劑，只能氧化約70%的一些比較容易氧化的有機(jī)物，并

30、且有機(jī)物的種類(lèi)不同，所得的結(jié)果也有很大差別，所以這項(xiàng)指標(biāo)具有明顯的相對(duì)性，目前它較多地用于輕度污染的天然水和清水的測(cè)定。（2）生化需氧量（BOD）。在特定條件下，水中的有機(jī)物和無(wú)機(jī)物進(jìn)行生物氧化時(shí)所消耗溶解氧的量，即為生化需氧量。單位也用毫克/升O2表示。構(gòu)成有機(jī)體的有機(jī)物大多是碳水化合物、蛋白質(zhì)和脂肪等，其組成元素是碳、氫、氧、氮等，因此不論有機(jī)物的種類(lèi)如何，有氧分解的最終產(chǎn)物總是二氧化碳、水和硝酸鹽。生物氧化的整個(gè)過(guò)程一般可分為兩個(gè)階段，第一個(gè)階段主要是有機(jī)物被轉(zhuǎn)化為二氧化碳、水和氨的過(guò)程；第二個(gè)階段主要是氨轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽和硝酸鹽的過(guò)程。對(duì)于工業(yè)用水，因?yàn)榘币呀?jīng)是無(wú)機(jī)物，它的進(jìn)一步氧化，對(duì)

31、環(huán)境衛(wèi)生的影響較小，所以，生化需氧量通常只指第一階段有機(jī)物氧化所需的氧量。通常都以5天作為測(cè)定生化需氧量的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，稱(chēng)5天生化需氧量，用BOD5表示。試驗(yàn)證明，一般有機(jī)物的5天生化需氧量約為第一階段生化需氧量的70%左右，因此，BOD5具有一定的代表性。此外，用儀器測(cè)定有機(jī)物完全燃燒后所產(chǎn)生的氣體來(lái)反映總含碳量的，稱(chēng)為總有機(jī)碳（簡(jiǎn)稱(chēng)TOC），或反映消耗氧的量的，稱(chēng)總需氧量（簡(jiǎn)稱(chēng)TOD）。下表為某廠(chǎng)淡水水質(zhì)全分析資料，供學(xué)習(xí)時(shí)參考某電廠(chǎng)一期工程水質(zhì)全分析資料（時(shí)間：xxxx.xx.xx）水源：地下水項(xiàng)目PH（25）全固形物（mg/L）總硬度（mmol/L）暫時(shí)硬度（mmol/L）總堿度（mmol

32、/L）甲基橙堿度（mmol/L）CODMn（mgO2/L）電導(dǎo)率（25）（S/cm）游離二氧化碳（mg/L）K+（mg/L）Na+（mg/L）Ca2+（mg/L）Fe3+（mg/L）R2O3（mg/L）HCO3-（mg/L）Cl-（mg/L）SiO2（全）（mg/L）SiO2（溶）（mg/L）備注：表中各種物質(zhì)的基本單元為Men全硅含量最大值：25mg/L。其它未列指標(biāo)含量約為零。3 天然水中幾種主要化合物的化學(xué)特性天然水中含有雜質(zhì)的種類(lèi)雖然較多，但天然水中主要雜質(zhì)的種類(lèi)差不多是一致的，它們總是幾種常見(jiàn)的化合物，所以在研究水的凈化處理時(shí)，只需研究若干常見(jiàn)的化合物。3.1 碳酸化合物碳酸和它的鹽

33、類(lèi)統(tǒng)稱(chēng)碳酸化合物，在天然水中特別是在含鹽量較低的水中，含量最大的化合物常常是碳酸化合物。而且，在自然界發(fā)生的自然現(xiàn)象中，如天然水對(duì)酸、堿的緩沖性，沉積的生成與溶解等，碳酸也常常起非常重要的作用。（1）碳酸化合物的存在形式水中碳酸化合物通常有以下四種形式：溶于水的氣體二氧化碳；分子態(tài)碳酸；碳酸氫根及碳酸根。在水溶液中，這四種碳酸化合物之間有下列幾種化學(xué)平衡：CO2(aq)+H2OH2CO3（2-6）H2CO3H+HCO3-（2-7）HCO3-H+CO32-（2-8）若把上述平衡式綜合起來(lái)可以得到CO2(aq)+H2OH2CO3H+HCO3-2H+CO32-（2-9）利用上述關(guān)系式解決有關(guān)碳酸化合

34、物的問(wèn)題是有困難的，因?yàn)樵谶M(jìn)行水分析時(shí)，不能區(qū)分水中的二氧化碳和碳酸，用酸堿滴定測(cè)得的二氧化碳是兩者之和。實(shí)際上，分子態(tài)的碳酸的形態(tài)只占總量的百分之一以下，故實(shí)際工作中可以將二氧化碳和碳酸一起用二氧化碳表示，此時(shí)式（2-9）式可表示為CO2+H2OH+HCO3-2H+CO32-（2-10）（2）碳酸化合物的形態(tài)與PH值的關(guān)系碳酸為二元弱酸，可進(jìn)行分級(jí)電離。不同溫度下有著不同的電離平衡常數(shù)，如在25時(shí)，的平衡常數(shù)值為：（2-11）（2-12）式中K1-H2CO3的一級(jí)電離平衡常數(shù)K2-H2CO3的二級(jí)電離平衡常數(shù)-表示相應(yīng)物質(zhì)的濃度f(wàn)1 f2-分別表示1價(jià)和2價(jià)離子的活度系數(shù)PH值和各種碳酸化合

35、物相對(duì)含量間的關(guān)系。碳酸化合物在各種溶液中的相對(duì)含量主要取決于該溶液的PH值。設(shè)碳酸化合物總濃度為Cmol/L，則CO2+HCO3-+CO32-=C（2-13）根據(jù)H2CO3一級(jí)電離平衡常數(shù)（2-12）式，以及（2-13）式，并假定在稀溶液中f1和f2可視為1，那么可解得一定的pH值條件下各種碳酸化合物的相對(duì)量，如（2-15）、（2-16）、（2-17）式所示（2-15）（2-16）（2-17）根據(jù)（2-15）（2-17）式，可繪制圖2-4所示的pH值與各種碳酸化合物相對(duì)量的關(guān)系曲線(xiàn)。由圖可知，當(dāng)pH4.2時(shí)，水中碳酸化合物基本是CO2；當(dāng)pH=4.26.3時(shí)，CO2和HCO3-同時(shí)存在；當(dāng)p

36、H=8.3時(shí)，白分之98%以上的碳酸化合物呈HCO3-狀態(tài)；當(dāng)PH8.3時(shí)，HCO3-和CO32-同時(shí)存在。pH、HCO3-、CO32-和CO2的關(guān)系。由圖2-4可知，在pH8.3時(shí)，碳酸進(jìn)行的是一級(jí)電離，將（2-11）式等號(hào)兩邊取負(fù)對(duì)數(shù)并加以整理，則得pHpK1+lgHCO3-lgCO2+lgf1對(duì)于稀溶液，f1=1,lgf1=0;在25時(shí)，PK6.35；所以pH6.35lgHCO3-lgCO2(2-19)對(duì)于pH<3的天然水來(lái)說(shuō)，因?yàn)樗刑妓釟涓臐舛葘?shí)際就是水中的堿度（B），于是（219）式可變?yōu)閜H35+lgB-lgCO2(2-20)當(dāng)水的pH>3時(shí)，由碳酸的二級(jí)電離平衡方

37、程式（2-12），可求得pH33+lgCO32-lgHCO3-(2-21)3.2硅酸化合物硅酸是一種比較復(fù)雜的化合物，它的形態(tài)多，在水中有離子態(tài)、分子態(tài)以至膠體。硅酸的通式為xSiO2·yH2O。當(dāng)x和y等于1時(shí)，分子式可寫(xiě)成H2SiO3,稱(chēng)為偏硅酸；當(dāng)x=1,y=2時(shí)，分子式為H4SiO4，成為正硅酸；當(dāng)x>1時(shí)，硅酸呈聚合態(tài)，稱(chēng)多硅酸。當(dāng)硅酸的聚合度增大時(shí)，它會(huì)由溶解態(tài)轉(zhuǎn)化成膠態(tài)，當(dāng)其濃度較大時(shí)，會(huì)呈凝膠狀析出。當(dāng)水的pH值不很高時(shí)，溶于水的二氧化硅主要是分子態(tài)的簡(jiǎn)單硅酸，至于這些溶于水的硅酸到底是正硅酸還是偏硅酸的問(wèn)題，還有待研究。因?yàn)楣杷嵬ǔｏ@示出二元酸的性質(zhì)。所以本書(shū)

38、中均以偏硅酸來(lái)表示。硅酸的酸性很弱，電離度不大，所以當(dāng)純水中含有硅酸時(shí)不易用pH或電離率檢測(cè)出來(lái)。當(dāng)pH值增大到9時(shí)，二氧化硅的溶解度就明顯增大，此時(shí)硅酸電離成H2SiO3的量增多，所以溶解的二氧化硅除了生成硅酸外，還會(huì)生成大量的HSiO-3,其反應(yīng)方程式為H2SiO3=HSiO-3+H+當(dāng)pH值較大，且水中溶解的硅酸化合物較多時(shí)，他們會(huì)形成多聚體，其反應(yīng)方程式為4H2SiO3=H6Si4O2-12+2H+在天然水中，硅酸化合物是常見(jiàn)的雜質(zhì)。它來(lái)自水流經(jīng)地層時(shí)與含有硅酸鹽和鋁硅酸鹽巖石的反應(yīng)。地下水的硅酸化合物含量通常比地面水多，天然水中硅酸化合物（以二氧化硅表示）含量一般在120mg/L范圍

39、內(nèi)，地下水有高達(dá)60mg/L的。硅酸化合物的許多形態(tài)會(huì)影響到它的測(cè)定方法。通常采用的鋁藍(lán)比色法能測(cè)得的只是水中分子量較低的硅酸化合物。至于分子量較大的硅酸，有的不與鉬酸反應(yīng)，有的反應(yīng)緩慢。根據(jù)此種反應(yīng)的能力不同，水中硅酸化合物可分成兩類(lèi)。那些能夠直接用比色法測(cè)得的稱(chēng)為活性二氧化硅（簡(jiǎn)稱(chēng)活性硅），不能測(cè)得的稱(chēng)為非活性二氧化硅。在火力發(fā)電廠(chǎng)中，水中硅酸化合物是有害的物質(zhì)。當(dāng)鍋爐水中鋁、鐵和硅的化合物量較高時(shí)，會(huì)在熱負(fù)荷很高的爐管內(nèi)形成水垢。在高壓鍋爐中，硅酸會(huì)溶于蒸汽，隨之帶出鍋爐，最后沉積在汽輪機(jī)內(nèi)。所以，硅酸化合物是水凈化的主要對(duì)象之一。3.3鐵化合物在天然水中鐵是常見(jiàn)的雜質(zhì)。水中的鐵有Fe2

40、+、Fe3+兩種。在深井水中因溶解氧的濃度很小和PH值較低，水中會(huì)有大量的Fe2+，可能高達(dá)10mg/L以上，這是因?yàn)槌Ｒ?jiàn)的亞鐵鹽類(lèi)的溶解度較大，F(xiàn)e2+不易形成沉淀物。當(dāng)水中溶解氧濃度較大和PH值較高時(shí)，F(xiàn)e2+會(huì)氧化成Fe3+，而Fe3+的鹽類(lèi)很易水解，從而轉(zhuǎn)變成Fe(OH)3沉淀物或膠體，其反應(yīng)方程式為4Fe2+O2+2H2O4Fe3+4OH-Fe3+3H2OFe(OH)3+3H+當(dāng)pH8時(shí)，水中亞鐵離子被溶解氧氧化的速度很快。在地表水中，由于溶解氧的含量較多，所以Fe2+的量通常很小，但在含有腐殖酸的沼澤水中，F(xiàn)e2+的量可能較多，因?yàn)檫@種水的pH值常接近于4，F(xiàn)e2+會(huì)與腐殖酸形成絡(luò)

41、合物，這種絡(luò)合物不易被溶解氧氧化。在pH為7左右的地表水中，一般幾乎只有含有呈膠態(tài)氫氧化鐵的鐵。鍋爐給水?dāng)y帶鐵的氧化物會(huì)引起鍋爐爐管內(nèi)生成氧化鐵垢。3.4 氮的化合物在天然水中有時(shí)含有氮的無(wú)機(jī)化合物，如NH4+、NO-2 NO-3。它們的主要來(lái)源為動(dòng)植物及各種含氮有機(jī)物，以及隨工業(yè)排污水混入的NH4+等。隨污水帶入水源的含氮有機(jī)物（如蛋白質(zhì)、尿素等），在微生物的作用下會(huì)逐漸分解，生成組織較簡(jiǎn)單的氮化合物，在沒(méi)有氧存在的情況下，氨是有機(jī)氮分解的最終產(chǎn)物；如果水中有氧，則在細(xì)菌參與下，能使氨繼續(xù)分解，逐步轉(zhuǎn)變成亞硝酸鹽和硝酸鹽。為此，根據(jù)天然水中各種氮化合物的相對(duì)含量，可以推測(cè)此水被有機(jī)物污染的時(shí)

42、期。如果NH4+含量百分率較大，則表示被污染的時(shí)期不長(zhǎng)；反之，如NO-3含量百分率較大，則表示被污染已很久。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(chēng)為爐外水處理，也叫做補(bǔ)給水處理。根據(jù)水中所含雜質(zhì)種類(lèi)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(chēng)為自然沉淀法。對(duì)于水中的膠體微粒，常向水中加入一些化學(xué)藥品，使膠體顆粒凝聚沉淀，這種處理稱(chēng)為混凝沉淀法。對(duì)于溶于水中的鹽類(lèi)，可采用蒸餾法、離子交換法、電滲析法等等。目前電廠(chǎng)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：現(xiàn)將一般水處理流程中，主要水處理方法、原理及其設(shè)備分述如

43、下。第一節(jié) 混凝沉淀1 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：向水中加入混凝劑破壞原水中的膠體的穩(wěn)定性，使膠體和細(xì)小懸浮物相互凝聚生產(chǎn)大的絮凝體，再加以沉淀分離去除。各種藥品的作用如下：（1）混凝劑的作用。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。（2）石灰乳的作用。提高水的pH值，有利于不溶性氫氧化物沉淀出來(lái)：Ca(OH)2+Ca(HCO3)22CaCO3+2H2O2Ca(OH)2+Mg(HCO3)22CaCO3+Mg(OH)2+2H2O上述化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果，使水中的暫硬降低了。（3）鎂劑的作用。鎂劑的主要化學(xué)成分是氧化鎂(MgO)。如果在石灰、混凝處理的

44、同時(shí)，向水中加入鎂劑，就會(huì)使產(chǎn)生的氫氧化鎂沉淀物增多。當(dāng)氫氧化鎂沉淀達(dá)到一定數(shù)量時(shí)，就能吸附水中大部分硅化物，然后它們漸漸變成難溶于水的硅酸鎂而沉淀。因此，加鎂劑的目的就是利用生成硅酸鎂的反應(yīng)，除掉水中的硅化物。除硅效果的好壞，除了必須加入適量的鎂劑外，還與水的溫度和pH值有關(guān)。最好的溫度為40±1，pH值為10.110.3。2 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，但它們的工作原理則是相似的。（這里僅以懸浮澄清池為例來(lái)闡述澄清池的工作過(guò)

45、程，各廠(chǎng)根據(jù)設(shè)備情況補(bǔ)充。）原水首先經(jīng)過(guò)空氣分離器，把水中含有的空氣分離出去。這樣就可以避免空氣進(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。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)入反應(yīng)區(qū)。反應(yīng)區(qū)是澄清器的中心部分，是主要工作區(qū)。當(dāng)水進(jìn)入反應(yīng)區(qū)后，水中雜質(zhì)逐漸凝聚成絮狀懸浮物(稱(chēng)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)反應(yīng)區(qū)懸浮層的水，繼續(xù)上升，進(jìn)入過(guò)渡區(qū)。

46、由于筒體截面逐漸增大，水的流速逐漸減小，使懸浮物與水分離。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分離。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，一般可以達(dá)到以下標(biāo)準(zhǔn)：(1)懸浮物含量不大于20毫克/升。(2)堿度不大于0.8

47、5毫摩爾/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O2。第二節(jié) 過(guò)濾處理生水經(jīng)過(guò)混凝、沉淀處理后，雖然已將水中大部分懸浮物等雜質(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。除去殘留懸浮雜質(zhì)，常用的方法是過(guò)濾。在電廠(chǎng)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)，使出水濁度降低，以滿(mǎn)足后續(xù)除鹽設(shè)備的水質(zhì)要求。1 過(guò)濾原理過(guò)濾是濾料的機(jī)械阻留和表面吸附的綜合結(jié)果，也就是說(shuō)，過(guò)濾過(guò)程中有兩個(gè)作用：機(jī)械篩分和接觸凝聚。機(jī)械篩分作用主要發(fā)生在濾料層的表面。濾層在反洗后，由于水的篩分作用，小顆粒的濾

48、料在上，大顆粒的在下，依次排列，所以上層濾料間形成的孔眼最小。當(dāng)含有懸浮物的水進(jìn)入濾層時(shí)，濾層表面易將懸浮物截留下來(lái)。不僅如此，截留下來(lái)的或吸附著的懸浮物之間發(fā)生彼此重疊和架橋等作用，結(jié)果在濾層表面形成了一層附加的濾膜，它也可起機(jī)械篩分作用。這種濾膜的過(guò)濾作用，又稱(chēng)為薄膜過(guò)濾。在過(guò)濾中，當(dāng)帶有懸浮物的水進(jìn)入濾層內(nèi)部時(shí)，事實(shí)上也在發(fā)生過(guò)濾作用。這正和混凝過(guò)程中用泥渣作為接觸介質(zhì)相類(lèi)似。由于濾層中的濾料比澄清池中懸浮泥渣的顆粒排列得更緊密。水中的微粒，在流經(jīng)濾層中彎彎曲曲的孔隙時(shí)，與濾料顆粒有更多的碰撞機(jī)會(huì)，在濾料表面起到有效的接觸凝聚作用，使水中的顆粒易于凝聚在濾料表面，故稱(chēng)為接觸凝聚作用。2

49、影響過(guò)濾效果的因素影響過(guò)濾運(yùn)行的因素有很多，其中主要的因素有濾料、濾速、水頭損失、水流均勻性和反洗等。（1）濾料濾料是過(guò)濾裝置的基本部件，正確地選擇濾料，確定濾料顆粒大小的級(jí)配以及濾料層的高度，對(duì)過(guò)濾裝置的正常運(yùn)行關(guān)系很大。常用的濾料有石英砂、無(wú)煙煤、大理石等。作為濾料應(yīng)具備的條件有：良好的化學(xué)穩(wěn)定性：以免在過(guò)濾過(guò)程中濾料發(fā)生溶解現(xiàn)象，影響出水水質(zhì)。足夠的機(jī)械強(qiáng)度：以免濾料在反洗過(guò)程中因顆粒間互相磨擦和碰撞而發(fā)生破碎。適當(dāng)?shù)牧６冉M成和適當(dāng)?shù)男螤罹鶆蚨龋毫竭^(guò)大時(shí)，細(xì)小的懸浮物會(huì)穿過(guò)濾層；粒徑過(guò)小時(shí)，則水流阻力增大，過(guò)濾時(shí)濾層中的水頭損失也增大。粒徑不均勻，會(huì)造成反洗不易控制，過(guò)濾周期縮短。用石

50、英砂作為濾料時(shí)，粒徑一般為0.51.0mm；用無(wú)煙煤作為濾料時(shí)，粒徑一般為1.02.0mm。濾料“上細(xì)下粗”不利于過(guò)濾器的運(yùn)行?？刹捎脽o(wú)煙煤和石英砂組成的雙層濾料，或再加一層磁鐵礦等組成三層濾料。使濾料顆粒和相互間隙呈“上大下小”的狀態(tài)，從而提高截污能力和延長(zhǎng)運(yùn)行周期。合適的濾層高度：濾層高度應(yīng)根據(jù)計(jì)算求出。單層過(guò)濾器的濾層高度一般為700mm。小于規(guī)定高度時(shí)，出水水質(zhì)將達(dá)不到規(guī)定的要求值。（2）濾速濾速一般指的是水流流過(guò)過(guò)濾截面的速度（一般是指空罐流速）。濾速過(guò)慢會(huì)影響出力，濾速過(guò)快不僅會(huì)使出水水質(zhì)下降，而且使水頭損失加大，使過(guò)濾周期縮短。在過(guò)濾經(jīng)混凝和澄清處理的水時(shí)，重力式濾池濾速一般為8

51、12m/h；壓力式過(guò)濾器濾速為1530m/h。（3）水頭損失：水流通過(guò)濾層的壓力降稱(chēng)為水頭損失。它是用來(lái)判斷過(guò)濾器是否失效的重要指標(biāo)。運(yùn)行中隨著濾層的水流阻力逐漸增大，過(guò)濾時(shí)的水頭損失也就隨之增大。當(dāng)水頭損失達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，就應(yīng)停用，進(jìn)行反洗。在過(guò)濾器過(guò)濾或反洗的過(guò)程中，要求過(guò)濾層截面各部分的水流分布均勻，對(duì)水流均勻性影響最大的是配水系統(tǒng)。（4）反洗反洗就是水流自下而上通過(guò)濾層，以除去濾層上粘著的懸浮物顆粒，恢復(fù)濾料的過(guò)濾能力。反洗時(shí)，濾料層處于懸浮狀態(tài)，并膨脹到一定的高度。膨脹后所增加的高度和膨脹前高度之比，稱(chēng)為濾層膨脹度。這是用來(lái)衡量反洗強(qiáng)度的指標(biāo)。所謂反洗強(qiáng)度就是單位面積上、單位時(shí)間內(nèi)流

52、過(guò)的反洗水量，單位為L(zhǎng)/（s·m2）。反洗時(shí)，由于水沖刷和顆粒間互相碰撞、摩擦的作用，粘在濾料上的污染物就被沖洗下來(lái)，并被反洗水帶出過(guò)濾器。當(dāng)反洗出水變清時(shí)，反洗停止。若要反洗效果好，就必須有足夠的反洗強(qiáng)度和反洗時(shí)間。石英砂的反洗強(qiáng)度一般為1518L/（s·m2），無(wú)煙煤的反洗強(qiáng)度一般為1215L/（s·m2）。反洗時(shí)間實(shí)際上反映了反洗水量的大小。若反洗水量不足，就達(dá)不到?jīng)_洗干凈濾料的要求。每次反洗都應(yīng)將濾層中粘著的懸浮物顆粒清除干凈，否則會(huì)使濾料相互粘結(jié)而結(jié)塊，破壞過(guò)濾器的正常運(yùn)行?？諝獠料吹哪康氖峭ㄟ^(guò)采用引入壓縮空氣將濾料層破開(kāi)并攪動(dòng)，這種攪動(dòng)可以使濾料顆粒相

53、互摩擦，將過(guò)濾過(guò)程中截留的、很難洗脫下來(lái)的雜質(zhì)從濾料上松動(dòng)下來(lái)?？諝獠料吹拇螖?shù)可以根據(jù)運(yùn)行的實(shí)際情況而定，不一定每次反洗時(shí)，均進(jìn)行空氣擦洗。3 過(guò)濾設(shè)備及運(yùn)行過(guò)濾設(shè)備有多種，電廠(chǎng)水處理中常見(jiàn)的有機(jī)械過(guò)濾器和無(wú)閥濾池等（根據(jù)設(shè)備選型選擇介紹）。3.1機(jī)械過(guò)濾器（1）設(shè)備結(jié)構(gòu)。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進(jìn)水漏斗；3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

54、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：一是使出水的匯集和反洗水的進(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。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。此清水經(jīng)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

55、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，這樣將濾粒表面所吸附的雜質(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。洗掉的吸附雜質(zhì)隨水上升，經(jīng)上部進(jìn)水漏斗底部排水門(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)

56、快，運(yùn)行周期短的缺點(diǎn)。為了消除上述缺點(diǎn)，采用了雙層濾料的辦法。就是將濾層上部石英砂換成一層顆粒較大的無(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)揮了濾料的截污能力，使水流阻力增長(zhǎng)較慢，延長(zhǎng)了運(yùn)行周期。3.2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。(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