2020年(培訓(xùn)體系)某公司水處理培訓(xùn)教材

1、概述1.1 水中不純物質(zhì)及其工業(yè)用水的要求： 3.1.1.1 水中的雜質(zhì) 31.1.2 工業(yè)用水的要求 31.2 污水及水質(zhì)指標(biāo)： 6.1.3 水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn) 7.第 二 章 WATER TREATMENT PLAN T 82.1 用水處理原理及工藝： 8.2.1.1 水處理廠的工藝設(shè)計(jì)流程 82.1.2 原水水質(zhì)： 82.1.2 處理后水質(zhì)指標(biāo) 92.2 流程選擇 9.2.2.1 加氯 加藥 92.2.2 混凝 92.2.3 沉淀 1.22.2.4 過(guò)濾 1.42.2.5 清水池 1.72.2.6 水質(zhì)化驗(yàn) 1.7第 三 章 PURE WATER PLANT 173.1 鍋爐水的水質(zhì)要求 173.

2、1.1 鍋爐水對(duì)水質(zhì)要求的標(biāo)準(zhǔn) 1.7 3.1.2 水質(zhì)對(duì)鍋爐的影響 1.8 3.2 PURE WATER 工藝流程選擇 183.3 活性炭過(guò)濾器 19此裝置為水壓式活性炭過(guò)濾裝置。原水經(jīng)此設(shè)備，其所含之雜質(zhì)、臭味、色度藉此過(guò)濾裝置的活性 炭濾除雜質(zhì)、臭味、色度。當(dāng)雜質(zhì)積存很多時(shí)，則利用逆洗水洗去濾材上之雜質(zhì)并排除去，如此重 復(fù)操作即可得清潔之水質(zhì)。 193.3.1 活性炭之介紹及吸附原理： 1.9.3.3.2 活性炭過(guò)濾裝置的工作方式： 1.9.3.4 陽(yáng)床 203.4.1 離子交換樹脂介紹 2.03.4.2 離子交換反應(yīng)原理 2.13.4.3 離子交換樹脂層的工作過(guò)程與再生過(guò)程（鈉型樹脂為

3、例） 2. 23.4.4 陽(yáng)離子交換樹脂床工作方式 2.4.3.5 脫氣塔 243.5.1 脫氣塔原理 2.43.6 陰床 253.6.1 陰離子交換反應(yīng)原理及工作、再生過(guò)程 2.5.3.6.2 陰床工作方式 2.53.7 混床：（陰、陽(yáng)離子混合床） 25第 四 章 CONDENSER WATER PLANT 264.1 冷凝水進(jìn)出水質(zhì)要求 264.1.1 冷凝水進(jìn)水要求 2.64.1.2 冷凝水水質(zhì)要求 2.74.2 工藝流程選擇 274.2.1 主要設(shè)備選擇 2.7第 五 章 WASTE WATER TREATME NT PLANT 275.1 污水處理廠的概述 275.2 規(guī)模與水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)

4、 285.2.1 污水水量： 2.85.2.2 進(jìn)水水質(zhì)： 2.85.2.3 出水水質(zhì)： 2.85.3 處理方案與流程 295.4 主要構(gòu)筑物作用及特點(diǎn) 305.4.1 格柵間： 3.05.4.2 調(diào)節(jié)池： 3.15.4.3 初沉池： 3.15.4.4 儲(chǔ)存池： 3.35.4.5 污水提升泵房： 3.35.4.6 冷卻塔： 3.35.4.7 A/O 生化反應(yīng)池： 3.35.4.8 活性污泥性能的環(huán)境因素： 3.4.5.4.9 活性污泥的培訓(xùn)與馴化 3.55.4.10 活性污泥法運(yùn)行中常見的問(wèn)題 3.6.5.4.11 活性污泥法運(yùn)行中需要測(cè)定的主要項(xiàng)目 3.7.5.4.12 中沉池： 3.85.

5、4.13 生物接觸氧化池： 3.85.4.14 二沉池： 3.95.4.15 混凝反應(yīng)池： 3.95.4.16 沉淀池： 4.05.4.17 鼓風(fēng)機(jī)房： 4.05.4.18 回流污泥泵房：4.15.4.19 污泥濃縮脫水間: 4.15.4.20 加藥間 :4.1第六章 水 質(zhì)化 驗(yàn) . 426.1 水質(zhì)監(jiān)測(cè)的對(duì)象和目的 426.2 造紙制漿工業(yè)水污染物質(zhì)排放標(biāo)準(zhǔn) 426.3 水質(zhì)檢測(cè)測(cè)定方法 43第一章 概述1.1 水中不純物質(zhì)及其工業(yè)用水的要求：1.1.1 水中的雜質(zhì)水，是人類不可缺少的重要物質(zhì)之一。在地球上，卻周而復(fù)始的循環(huán)運(yùn)做著，自海 洋或開放的表水經(jīng)陽(yáng)光照射而蒸發(fā)變成水蒸汽，然后凝聚成

6、云堆，并冷凝成雨珠或結(jié)成冰雪再回覆到地面上。但這些水中都含有一定濃度的容存物及固體物水中一般溶解很多雜質(zhì)或混雜一些不溶物，這些物質(zhì)按其顆粒大小和混合形態(tài)的不同，將水分類如下：粒徑（ mm ）10-9 10-8 10-7 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 10 101分類真溶液膠體懸浮物特征透明光照下渾濁渾濁肉眼可見常用處理法離子交換、反滲透超濾精密過(guò)濾自然沉降、過(guò)濾混凝、澄清、過(guò)濾1.1.2 工業(yè)用水的要求自然界中的水通常會(huì)含有多少量不等之不純物，此些不純物質(zhì)包括溶存氣體物、固 體物、及懸浮物等，因而不能直接飲用或作為工業(yè)用水， 必須依使用的目的予以處理。 工 業(yè)用水

7、所引起的障礙，可分類如下：（ 1） 生物腐蝕及其它腐蝕（ 2） 污濁（ 3） 引起化學(xué)反應(yīng)而污染使設(shè)施惡化方面：（ 1） 腐蝕（ 2） 侵蝕3） 起凸凹減少效率方面：（1） 結(jié)垢（ 2）污泥的形成（3 ）有機(jī)物的形成現(xiàn)將水中的不純物質(zhì)所引起的障礙及其處理方法列舉如下：成份障礙處理方法濁度將水污濁，在配管系統(tǒng)、制造裝置、鍋凝劑、沉淀、過(guò)濾、超音爐中沉積，對(duì)大部分制品有障礙波、蒸餾色度使鍋爐用水起泡沫，對(duì)鐵份去除、熱式凝集、沉淀、過(guò)濾、氯處磷酸鹽軟化法時(shí)生成沉淀；污染粒子交理、活性炭處理、 Cl 型多換樹脂，使純水的比抗降低，降生成物孔性強(qiáng)堿基樹脂吸著。添著色，高溫時(shí)產(chǎn)生二氧化碳而引起腐蝕加酸使沉

8、淀而過(guò)濾去除。硬度鍋爐、熱交換器、蒸發(fā)器及配管的結(jié)垢，離子交換、添加藥品使沉部分過(guò)熱而引起損害裝置。在堿性條件淀、添加離子封鎖劑、蒸下生成沉淀使其它藥品的品質(zhì)下降餾、加表面活性劑堿度鍋爐中生成泡沫、蒸汽中生成二氧化碳石灰法及石灰蘇打軟化、而引起腐蝕、使水的 PH 偏高，使染色用酸處理，離子交換樹脂及其它制造工程的 PH 值不穩(wěn)定脫堿、脫鹽，蒸餾游離磺酸金屬材料的腐蝕、妨礙 PH 調(diào)節(jié)離子交換樹脂脫酸，用堿中和游離碳酸配管系統(tǒng)、尤其蒸汽及復(fù)水管的腐蝕氣曝、脫氣、堿中和，添加胺類PHPH 隨水中含有的酸性及堿性物質(zhì)而變成份障礙處理方法硫酸鹽與鈣離子結(jié)合成硫酸鈣，使水的固形成分增加離子交換脫鹽或蒸餾

9、氯化物水的腐蝕性增大，電解時(shí)使陽(yáng)極材料腐離子交換樹脂或交換膜而蝕脫鹽、蒸餾硝酸鹽通常無(wú)害，能防止鍋爐堿性化離子交換、蒸餾氟化物是生成斑狀齒的原因，在工業(yè)上較無(wú)意離子交換去除、氫氧化鎂、義磷酸等吸著硅酸在鍋爐、冷卻水系統(tǒng)中生成 scale 、在鎂鹽熱處理去除、強(qiáng)堿基蒸汽相移行中，會(huì)在 turbine 葉片上生成不溶性沉淀物型陰離子交換樹脂、蒸餾鈉鉀離子鍋爐水濃度增加，而產(chǎn)生污垢，洗滌用離子交換樹脂及離子交換水時(shí)，則纖維變黃膜脫鹽、蒸餾鐵生成鐵化合物沉淀而污染。 染色、皮革、氣曝、凝集沉淀、石灰軟制紙、化學(xué)纖維制品等的變色、著色、化法。陽(yáng)離子交換樹脂、斑點(diǎn)等生成的原因。在配管系統(tǒng)及鍋爐接觸濾過(guò)法、

10、添加離子封中生成沉積物而使效率降低。鎖劑。有機(jī)鐵及膠質(zhì)鐵與 Fe2+ 、 Fe3+ 同凝集沉淀、過(guò)濾、電解法膠質(zhì)硅、懸濁在鍋爐內(nèi)生成可溶性分子狀硅酸鹽，與凝集沉淀、電解脫硅、蒸狀硅硅酸之引起妨礙同餾銅多量時(shí)對(duì)人體有害、與氧化劑共存時(shí)能陽(yáng)離子交換或添加離子封成份障礙處理方法促進(jìn)氧化、金屬局部腐蝕之因鎖劑油脂成分（石鍋爐之泡沫形成之原因、使熱交換效率活性炭、硅藻土過(guò)濾、凝油醚抽出成降低、污染離子交換樹脂、對(duì)大部分制集沉淀分）造工程有害溶存氧配管系統(tǒng)、熱交換裝置、鍋爐、復(fù)水系脫氣、亞硫酸蘇打、統(tǒng)之腐蝕hydrazine 等之脫氧劑、添加防腐劑溶存氮原子爐內(nèi)氧化成硝酸而起腐蝕、對(duì)一般脫氣工業(yè)無(wú)害硫化氫

11、產(chǎn)生腐壞的雞蛋臭，金屬表面用水處理氣曝、氯處理、強(qiáng)堿基性時(shí)，使制品變色陰離子交換樹脂吸著、 Zn凝結(jié)劑而凝集沉淀氨生成可溶性醋鹽及對(duì)銅、鋅合金腐蝕陽(yáng)離子交換、氯處理、脫氣游離氯水管之腐蝕、對(duì)重金屬存在有強(qiáng)力的氧添加亞硫酸蘇打之類還原化。促進(jìn)離子交換樹脂的分解，對(duì)微生劑、氣曝、脫氣、活性炭物除去有益處理有機(jī)酸（胺基鍋爐之起泡沫、制品著色、妨礙鐵離子凝集沉淀、氯處理、酸等）之析出及除去，污染離子交換樹脂、使活性炭處理、 cl 型多孔性純水的比抵抗降低。高溫時(shí)產(chǎn)生二氧化陰離子交換樹 脂吸著 除碳而腐蝕去、添加酸而沉淀過(guò)濾成份障礙處理方法微生物（細(xì)菌、對(duì)飲用有害、配管系統(tǒng)之閉塞、臭味之添加硫酸銅、氯等

12、殺蟲劑、藻類）原因 ,使制品及制造工程中之污染及腐凝集沉淀、蝕加熱、蒸餾發(fā)熱性物質(zhì)導(dǎo)用于注射藥時(shí)產(chǎn)生發(fā)熱。導(dǎo)電率乃使溶離子交換后之 純水再 蒸電率液中的固體離子化。導(dǎo)電率高則使水的餾。溶解性固體減少則導(dǎo)腐蝕性增大電率減少。如脫鹽、蒸餾溶解性固形物蒸發(fā)后則可求得溶解性物質(zhì)的總量、溶離子交換樹脂而脫鹽、純解固形物增加則會(huì)使鍋爐起泡、原子爐水制造、離子交換膜脫鹽、的效率降低、種種 process 之妨礙蒸餾懸浮固形物依重量法求不溶性物質(zhì)的總量、懸浮固形物會(huì)堵塞管、熱交換裝置、鍋爐中產(chǎn)生沉積物凝集沉淀、過(guò)濾全固形物由重量法求溶解固形體及懸浮固形物之與溶解固形體及懸浮固形和物同1.2 污水及水質(zhì)指標(biāo) ：

13、污水是人類在自己的生活，生產(chǎn)活動(dòng)中用過(guò)并為生活或生產(chǎn)過(guò)程所污染的水。污水分為生活污水、工業(yè)污水、被污染的降水及各種排水入管渠的其它污染水。工業(yè)污水是廢水的總稱。是生產(chǎn)過(guò)程中排出的廢水。其成分主要決定于生產(chǎn)工藝過(guò)程和使用的原料，其中包括高溫（水溫超過(guò) 60 O C）而形成熱污染的工業(yè)廢水。不同的工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生不同的性質(zhì)的廢水， 同類工業(yè)采用不同的生產(chǎn)工藝過(guò)程，產(chǎn)生的廢水也不同工業(yè)廢水性質(zhì)各異，多半具有危害性，未經(jīng)處理的廢水是不允許排放。污水的水質(zhì)指標(biāo)是表示污水水質(zhì)受污染情況的重要標(biāo)志。由于污水中的各類污染物 質(zhì)的組成、形態(tài)及含量極為復(fù)雜，其水質(zhì)指標(biāo)按物理方面的意義大體可分為：（1 ） 可生物降解的

14、有機(jī)污染物，即水體中可降解的有機(jī)污染物，在有氧的條件下， 由好氧微生物的作用，進(jìn)行好氧降解，是水中的溶解氧減少。是水體中有機(jī) 物的濃度的重要指標(biāo)，包括 BOD COD TOD TOC。（2 ） 難生物降解的有機(jī)污染物，即污水中化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，不易被微生物降解 的有機(jī)物。一般都是為農(nóng)藥（ DDT 有機(jī)氯和有機(jī)磷） 、酚類化合物、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 等專用指標(biāo)）（3 ） 無(wú)直接毒害的無(wú)機(jī)污染物 一般分為地面覆蓋物 如泥砂、礦渣等顆粒狀無(wú)機(jī) 物質(zhì)；酸堿及其無(wú)機(jī)鹽類；氮、磷等植物營(yíng)養(yǎng)。（4 ） 直接毒害的無(wú)機(jī)污染物 指氰化物、砷

15、化物和重金屬離子。如汞、鎘、鉛、砷、 氰化物被國(guó)際公認(rèn)為“六大毒性物質(zhì)” 。1.3 水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)是水中各項(xiàng)水質(zhì)參數(shù)應(yīng)達(dá)到的指標(biāo)和限值，而水質(zhì)參數(shù)是水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的具體 體現(xiàn)。我國(guó)現(xiàn)行的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)包括：生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)、工業(yè)用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)、水環(huán)境質(zhì)量 標(biāo)準(zhǔn)及污水排放標(biāo)準(zhǔn)等。其中污水排放標(biāo)準(zhǔn)分為排放標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)兩類。第二章 Water treatment plant2.1 用水處理原理及工藝：用水處理可分為：a 浮游物、著色物等的去除 b. 溶解鹽類的去除 c.溶存氣體的去除實(shí)際上是指利用氣曝法、凝集、過(guò)濾、離子交換等，單獨(dú)或合并操作，依原水的水質(zhì)及水的用途而決定合適的方法，進(jìn)行處理以達(dá)到用水水

16、質(zhì)。工藝流程的選擇要從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)方面進(jìn)行分析比較。合理的工藝形式應(yīng)為操作管理 方便、節(jié)能、減少藥耗，在滿足使用功能的前提下，從投資和運(yùn)行成本綜合考慮2.1.1 水處理廠的工藝設(shè)計(jì)流程加氯加藥超越管線濾清廠區(qū)配池水水管網(wǎng)池應(yīng)、斜管沉淀池初反微渦旋網(wǎng)格反水 排泥管由廠區(qū)排 水至污水處理廠回收水池2.1.2.12.2原水水質(zhì)：pH=6.0-7.5濁 度 30NTU總 硬 度 40ppm總 溶 解 性 固 體 130ppm氯 化 物 5ppm鎂 20ppm錳 0.007ppmCOD 60ppmSS80ppm2 處理后水質(zhì)指標(biāo)pH=6.0-7.0濁 度 1NTU總 硬 度 50ppm總 鐵 0.1ppm

17、流程選擇電導(dǎo) 率 100 s/cm色 度 50ppm堿 度 50ppm硫酸 鹽10ppm鈣 30ppm鉀+鈉 15ppm鐵 0.5ppmSiO 2 15ppmKmnO 4 指 數(shù) 10ppm色度 5ppmSS5ppm余 氯 0.5ppm水處理廠主要為造紙生產(chǎn)用水，對(duì)濁度、色度、 Fe2+ 的處理結(jié)果要求較高。設(shè)計(jì)選用了常規(guī)的前加氯（預(yù)氧化、消毒及除色） 、混凝、沉淀、過(guò)濾的處理工藝。除經(jīng)常能取 得高水質(zhì)以外，還具有更強(qiáng)的應(yīng)變能力。在流程上還考慮到設(shè)備和構(gòu)筑物檢修和故障條 件下保證正常供水的措施，設(shè)置必要的超越、溢流、排空，備用設(shè)備和集散型的監(jiān)控設(shè) 備，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)解決，保證紙漿廠供水安全

18、。水處理廠的設(shè)計(jì)處理水量規(guī)模為 120 '000m3/d 。2.2.1 加氯 加藥給水處理系統(tǒng)中加氯其目的是為了抑制給水中的微生物、菌類、藻類的生長(zhǎng)與繁殖 。 水處理廠的加氯系統(tǒng)的氯源由化工廠的堿氯課供給。水廠內(nèi)加氯點(diǎn)設(shè)置一處，采用前加 氯，加在混合器前起殺藻及氧化助凝作用，考慮到原水藻類含量較高，最大加氯量取 4mg/L ； 24 小時(shí)連續(xù)工作，每日加氯量為 528Kg/d 。加氯機(jī)采用兩臺(tái)真空加氯機(jī)（一 用一備），為閉環(huán)自動(dòng)控制，控制系數(shù)為濾后水量和余氯量。加氯間至加氯點(diǎn)采用 DN50 的 ABS 工程塑料管。同時(shí)給水處理中還采用加 NaOH 、PAC、助凝劑，目的分別是為了調(diào)節(jié)水

19、的 pH 度， 以及給水中的不可見的懸浮物的凝集，去除。2.2.2 混凝用自然沉降不能完全去除不純物，尤其水溫低的時(shí)候，溶存的鹽類極少，含有色度 的浮游物十分安定，不能通過(guò)砂濾去除。浮游物通常帶陰電荷。若加入陽(yáng)電荷的物質(zhì)， 則雜質(zhì)容易形成較大粒子而容易沉淀！此方式即為混凝現(xiàn)象。處理中的混凝現(xiàn)象比較復(fù)雜，不同的混凝劑以及不同的水質(zhì)條件，混凝機(jī)理都有所 不同。常見的有以下四種水混凝現(xiàn)象：壓縮雙電層作用機(jī)理、吸附電性中和作用機(jī)理、吸附架橋作用機(jī)理和沉淀物網(wǎng)捕或卷掃機(jī)理(1) 壓縮雙電層：當(dāng)向溶液中投加電解質(zhì)時(shí)，溶液中反離子濃度增高，根據(jù)濃度擴(kuò)散和 異號(hào)電荷相吸的作用。這些離子與膠粒吸附的反離子發(fā)生交

20、換。擠入擴(kuò)散層，使擴(kuò)散厚 度縮小，進(jìn)而更多地?cái)D入滑動(dòng)面與吸附層，使膠粒帶電荷數(shù)減少，電位降底，從而達(dá)到 混凝效果。(2) 吸附電性中和作用機(jī)理 : 膠粒表面對(duì)異號(hào)離子、 異號(hào)膠粒或鏈狀分子帶異號(hào)電荷 的部位有強(qiáng)烈的吸附作用而中和了其他的部分電荷，減少了靜電壓力，因而容易與其他 顆粒接近而互相吸附。(3) 吸附架橋作用機(jī)理：高分子物質(zhì)與膠粒的吸附與橋連。當(dāng)高分子鏈的一端吸附了 某一膠粒后，一端又吸附了另一膠粒形成膠粒高分子膠粒的絮凝體。(4) 沉淀物網(wǎng)捕或卷掃機(jī)理：當(dāng)鋁鹽、鐵鹽、混凝劑的投加量很大而形成大量氫氧化 物沉淀時(shí)，可以網(wǎng)捕、卷掃水中的膠粒，以致產(chǎn)生沉淀分離。PAC 的混凝特性是同過(guò)投加

21、鋁鹽后， 發(fā)生金屬離子的水解和聚合反應(yīng)過(guò)程， 其產(chǎn)物兼 有凝聚和絮凝作用的特性。2.2.2.1 混 凝 作 用 的 影 響 因 素 ：膠質(zhì)系的凝集最主要的是微粒子表面的物理化學(xué)性質(zhì)。 因?yàn)樗械奈⒘Ｗ拥哪?除，其對(duì)象是濁度及色度，水的粘度，水的粘性支配條件為水溫、 PH 、堿度、硬度、游 離碳酸等的溶解，所以微粒子之離子交換能力不得不考慮。A、水溫： 水溫是凝集反應(yīng)、 floc 形狀、凝集劑使用、 floc 的沉降分離的重要支配因素。 通常水溫低的時(shí)候，要形成 floc 的時(shí)間長(zhǎng)，而且要使用較多的凝集劑。B、系統(tǒng)的 PH 值: 系統(tǒng)的 ph 值，會(huì)影響凝集劑生成氫氧化物的溶解度， folc

22、 生成所用 的時(shí)間，以及膠質(zhì)粒子的電荷給予能力C、濁度粒子的離子交換能力。D、水中共存物的影響。E、其他因素：如凝集助劑、攪拌混合等。2.2.2.2 藥品投加方式：a. 凝集注入設(shè)備： 藥品的注入有濕式、 及干式兩種。 選擇適當(dāng)?shù)?藥品注入方式是有必要的 藥品的注入有以下 幾個(gè)要點(diǎn) :注入速度 ,注入的最高最低量 制御方式 （自動(dòng)、手動(dòng)控制 ） 動(dòng)力的使用（ pump 、攪拌裝置的使用） 藥品的儲(chǔ)留槽、倉(cāng)庫(kù)、及搬運(yùn)等注入量的準(zhǔn)確度 .干式注入方式： 藥品（粉末狀固體）的注入一般用于較小規(guī)模，注入裝置不必?fù)?dān)心腐蝕，但原水濁度急 劇上升，容易使注入量增加，干式藥品的注入裝置.濕式注入： 對(duì)于任何凝

23、集劑均可使用，注入藥劑量較少時(shí)，也容易調(diào)節(jié)注入量。但需得注意裝置的 腐蝕。濁度急劇上升時(shí)，注入量有可能不足，故需有溶液儲(chǔ)留槽。重力下滴式濕式注入裝置在我們水環(huán)制程中，混凝劑按三種藥劑設(shè)計(jì)，考慮干、濕并儲(chǔ)，以濕儲(chǔ)為主。液體藥劑的輸送以容積計(jì)量。 隔膜計(jì)量泵投加量穩(wěn)定、 準(zhǔn)確。以投加 PAC 為主，助凝劑和堿液， 備用多級(jí)加藥 ,提高了加藥系統(tǒng)的靈活性。b. 凝集劑的混合攪拌：為了藥劑在水中的溶解，凝集劑在水中急速擴(kuò)散、與水中的雜質(zhì)相互接觸而形成 floc. 在制程中往往加以混合攪拌。常用的混合方式有管式靜態(tài)混合器、混合池混合及機(jī)械混 合等。一般使用的混合池有矩形池和圓形槽，攪拌器的種類依需要而定

24、，通常使用低速 攪拌。螺旋式攪拌器是我們水環(huán)藥劑溶解攪拌器的使用形式。螺旋式攪拌器 鉛錘式攪拌器管式靜態(tài)混合器 - 混合效果較好、設(shè)備簡(jiǎn)單，不需單建構(gòu)筑物，但水頭損失大，當(dāng) 流量變化大時(shí)，影響混合效果；混合池混合 - 混合效果較好，占地面積大。某些進(jìn)水方 式要帶進(jìn)大量氣體， 流量變化較大時(shí)，混合效果不穩(wěn)定；機(jī)械混合 混合效果好， 適應(yīng)流量變化，水頭損失小，缺點(diǎn)是消耗電能，管理維護(hù)復(fù)雜。設(shè)計(jì)考慮原水水頭有富余， 且供水流量均勻穩(wěn)定，因此，混合選用管式靜態(tài)混合器方式。擬采用管式微渦靜態(tài)混合 器。c. 絮凝反應(yīng) :絮凝反應(yīng)方式一般分為水力和機(jī)械兩大類。前者結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但適應(yīng)流量變化性差，后 者可進(jìn)行調(diào)

25、節(jié)，能適應(yīng)各種流量的變化，但需有一定的機(jī)械維修量，能耗大。為節(jié)省投 資和運(yùn)行費(fèi)用，充分利用有效富余水頭，本工程采用水力反應(yīng)方式。擬在工藝中采用小 孔眼網(wǎng)格絮凝反應(yīng)池， 該工藝應(yīng)用 “渦漩混凝低脈動(dòng)沉淀給水處理技術(shù)” （國(guó)家專利技術(shù)、 獲國(guó)家發(fā)明獎(jiǎng)）。對(duì)混凝過(guò)程進(jìn)行強(qiáng)化與完善， 使得該工藝對(duì)原水中色度的去除較常規(guī)工 藝有明顯的效果。2.2.3 沉淀沉淀是在重力作用下，使懸浮液中密度大于水的懸浮固體下沉，從而與水分離的水 處理方法。水中的大部分雜質(zhì)因?yàn)槠浔戎乇人?，固可利用重力而沉降，在沉降工段?除水中的浮游物及 floc. 以減輕過(guò)濾池的負(fù)擔(dān)，是沉降池的主要目的。影響沉淀的事項(xiàng)有（1）原水水質(zhì)

26、 （包括粘性、比重、 PH、堿度、水溫等 ）（2）懸浮物的性質(zhì)（大小、比重、凝集性）（3）氣候條件（溫度、風(fēng)雨等等）（4）沉淀池的構(gòu)造（形狀、沉淀時(shí)間、池內(nèi)流速、水深、長(zhǎng)寬比、整流設(shè)備） 沉淀池分為平流式、豎流式、輻流式及斜管（斜板）式沉淀池等形式。平流式沉淀 池沉淀效果好；對(duì)沖擊負(fù)荷和溫度變化的適應(yīng)能力較強(qiáng)；施工簡(jiǎn)易，造價(jià)較底。豎流式 沉淀池排泥方便，管理簡(jiǎn)單；占地面積較小。輻流式沉淀池運(yùn)行較好，管理較簡(jiǎn)單；排 泥設(shè)備已趨定型。a. 普通沉淀池： 沉淀池的形狀有長(zhǎng)方形即圓形等，理論上沉淀效果亦水流面積大且淺較好，但實(shí)際上太淺時(shí)，因沉淀物上浮及溫度、風(fēng)等影響而使效果降低；而且考慮沉淀物堆積，有

27、效 水深為 34 米，長(zhǎng)寬比一般為 3 ：18 ：1；圓形時(shí)，其直徑及深度之比為 6:112:1 左右較佳。b. 藥品沉淀池容量及平均流速： 依原水的水質(zhì)而加以適當(dāng)?shù)哪瘎?良好的 floc 形需要 35 小時(shí)的 沉淀。沉淀池的容量為計(jì)劃靜水量 35 小時(shí)的總額整流設(shè)備：池內(nèi)水流的狀態(tài)受流入管、整流壁的設(shè)置、溫度、及流出側(cè)設(shè)置影響排泥裝置： 連續(xù)式排泥通常設(shè)有 sludge 的刮除裝置， 有走行式、 回轉(zhuǎn)式， 及 ring belt管理：藥品沉淀池的管理與普通池有很多相似，但 sludge 較多是其特點(diǎn) .Ring belt 式平流沉淀池輻流式沉淀池污泥靠池中水靜壓排出池外，浮渣通過(guò)排渣管排

28、出。Dor 式圓形沉淀池 （輻流式 ）對(duì)于大型水廠 ,平流沉淀池和斜管沉淀池較為合理。而由于場(chǎng)地面積有限，設(shè)計(jì)只能 考慮采用斜管沉淀池，它具有停留時(shí)間短、占地小、沉淀效率高等優(yōu)點(diǎn)。沉淀工藝我們 采用逆向流斜管沉淀設(shè)備， 表面負(fù)荷 2.5mm/s ，該沉淀池排泥采用穿孔管排泥， 運(yùn)行管 理時(shí)積泥必須及時(shí)得到排放，發(fā)揮斜管沉淀池的最大效率，克服沉淀池因排泥不及時(shí)出 現(xiàn)的“跑礬花”現(xiàn)象。每個(gè)沉淀池設(shè)有一臺(tái)超聲波泥位計(jì)，當(dāng)泥位超出預(yù)定值時(shí)及時(shí)報(bào) 警，并參與控制排泥閥的運(yùn)行2.2.4 過(guò)濾過(guò)濾是指液體通過(guò)適當(dāng)?shù)亩嗫孜镔|(zhì)層， 將液體中的浮游物及其他物質(zhì)去除的方法。給水處理所使用的過(guò)濾法有：重力式過(guò)濾法、急

29、速砂濾凈水及壓力式過(guò)濾法。其濾 材一般使用沙，在其他特殊濾過(guò)目的時(shí)，又或使用其他特殊濾材。A.重力式濾池的凈水機(jī)理在持續(xù)過(guò)濾時(shí)， 慢慢的在沙層的表面會(huì)形成堆積物， 這種堆積物是由有機(jī)與無(wú)機(jī)質(zhì)構(gòu) 成的一種膠質(zhì)膜。又成為過(guò)濾膜，過(guò)濾膜有抑制細(xì)菌及浮游物質(zhì)使其留下的作用，此中 作用不僅是機(jī)械作用，又有物理化學(xué)及生物作用，這種作用無(wú)法有物質(zhì)的本態(tài)來(lái)判定， 而得考慮過(guò)濾膜內(nèi)膠質(zhì)、細(xì)菌、生物等等，其作用不至十表面過(guò)濾作用，亦需考慮其下 沙層的作用。沙粒子的表面帶有負(fù)電荷，對(duì)有相同電荷的細(xì)菌及浮游物質(zhì)（有機(jī)物、無(wú)機(jī)物）的 微粒子無(wú)法吸著。而表面膠質(zhì)膜在沙面形成時(shí)帶有正電荷，膠質(zhì)的組成由不完全分解的 有機(jī)物附

30、帶鐵、錳、鋁及無(wú)水硅酸等，此狀態(tài)在最初將吸著水中帶有負(fù)電荷的微細(xì)物質(zhì)。 其次，經(jīng)過(guò)數(shù)日至數(shù)周，表層的無(wú)機(jī)鹽或磷酸鹽增加，當(dāng)陽(yáng)光照射時(shí)稱為植物繁殖的好 場(chǎng)所，最后形成藻類的薄膜，在藻類的薄膜中有（ 1）浮游物微粒子（ 2 ）因碳酸的同化 效果，放出的氧氣榮譽(yù)水中，幫助浮游物質(zhì)的氧化。 在藻類的薄膜之下有無(wú)數(shù)的細(xì)菌層 生存，有機(jī)物受到細(xì)菌的分解而成為有機(jī)物。而使有害的物質(zhì)轉(zhuǎn)化成為無(wú)害物質(zhì)。 B.急速砂濾凈水裝置：沙粒子的表面在水中帶有負(fù)電荷而能被帶有正電荷的鐵、鋁、錳、硅酸等的氧化物所 吸著，帶正電的膜又吸著帶有負(fù)電的雜志微粒子。 而急速過(guò)濾是以較高的過(guò)濾速度濾過(guò)， 接觸時(shí)間短，這樣的變化是不能達(dá)

31、到的，單單利用沙粒來(lái)抑留浮游物質(zhì)，固急速砂濾主要是依靠機(jī)械作用及物理的吸著作用來(lái)去除雜質(zhì)，而沒有生物學(xué)的無(wú)機(jī)化作用。 砂濾池構(gòu)造：（1） 沙層 ；（ 2）砂礫層 ；（3 ）下部集水裝置 ： 下部集水裝置是均等過(guò)濾和有效洗凈的 重要決定因素，其形式有： a.Strainer （ 濾過(guò)網(wǎng) ） b.oilier （ 給油器型 ）c. 多孔管 d 多孔性濾板 （2） 洗凈裝置a . 機(jī)械攪拌式 b 汽水反沖式 c 水逆流洗凈式 d 表面洗凈式3） 排水裝置 排水溝的配置4） 配管a 原水流入管 b. 濾過(guò)水流出管 c.洗凈管 d 洗凈排水管 e 空氣管 濾池形式有虹吸濾池、無(wú)閥濾池、普快濾池、均質(zhì)濾料

32、濾池和新引進(jìn)的瑞士翻板濾 池等。翻板濾池具有許多特殊的優(yōu)點(diǎn)：施工簡(jiǎn)單、周期短，投資比單層濾料濾池低，運(yùn) 行費(fèi)用減少，操作簡(jiǎn)單易管理，但由于該濾池的布?xì)饧夹g(shù)的專利技術(shù)費(fèi)用太高，經(jīng)綜合 比較采用均質(zhì)濾料濾池。 均質(zhì)濾料濾池于 70 年代初已在歐洲開始使用， 經(jīng)過(guò)不斷完善， 廣泛沿用至今。 采用的均質(zhì)濾料、 不均勻系數(shù) K60 很小。它大大提高了濾料層的孔隙率， 使濾速提高、過(guò)濾周期延長(zhǎng)，且水質(zhì)好，節(jié)水節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是控制系統(tǒng)復(fù)雜，造價(jià) 較高。但經(jīng)過(guò)我國(guó)給排水設(shè)計(jì)人員和設(shè)備制造商的不斷探索和努力，均質(zhì)濾料濾池現(xiàn)已基本國(guó)產(chǎn)化，并被廣泛應(yīng)用，已達(dá)到了比較理想的水平濾池設(shè)計(jì)我們采用深層截污的、氣水反沖、

33、恒水頭濾速過(guò)濾的均質(zhì)濾料濾池。主要 設(shè)計(jì)參數(shù)如下：水質(zhì)：濾池出水濁度 1NTU設(shè)計(jì)濾速： 8.89m/h ；強(qiáng)制濾速 10.67m/h ；沖洗強(qiáng)度：·氣沖強(qiáng)度：15L/s.m 2, 3min·氣、水同時(shí)反沖強(qiáng)度- 氣沖強(qiáng)度： 15L/s.m 2 、4min- 水沖強(qiáng)度： 3-4L/s.m 2 、4min·水沖強(qiáng)度：5L/s.m 2 、 4min·表面掃洗強(qiáng)度：2.1L/s.m 2濾料： 采用均粒石英砂濾料，砂粒徑 0.95 1.25mm ；濾床厚度 1.3m 。氣水分配系統(tǒng)由氣水分配槽、 濾板和長(zhǎng)柄濾頭組成。 濾池采用長(zhǎng)柄濾頭配氣、 配水系 統(tǒng)，保證布水

34、、布?xì)獾木鶆颉?濾頭和濾板為國(guó)內(nèi)定型產(chǎn)品， 采用成品的鋼筋混凝土濾 板每塊濾板平面尺寸為 975mmx975mm ，其上裝 624 個(gè) F 4 型濾頭。 濾池進(jìn)水端與沉淀池出水管相連，并與低濁時(shí)可以直接過(guò)濾的超越管連通。每個(gè)濾 池的進(jìn)口設(shè)有可調(diào)節(jié)的進(jìn)水堰板，通過(guò)堰板的調(diào)節(jié)和跌落配水，使各濾池的進(jìn)水流量均 勻一致；為減少工程投資，提高濾池操作的可靠性，所有濾池參與控制操作的閘板閥、 閥門均采用氣動(dòng)；氣源由動(dòng)力廠直接供給，并應(yīng)確保氣源的不間斷供應(yīng)，氣源進(jìn)氣量為 2.0 m 3/ h ，壓力為 0.07MPa 。濾池所有氣動(dòng)控制閘板閥（橡膠氣囊） 、閥門均采用國(guó)外 引進(jìn)設(shè)備，出水蝶閥采用電 - 氣動(dòng)

35、定位器（恒水位控制閥） ，根據(jù)濾池水位進(jìn)行調(diào)節(jié)，保 持水位穩(wěn)定。各格濾池內(nèi)均設(shè)置壓力變送器，過(guò)濾、反沖洗均由計(jì)算機(jī)自動(dòng)操作。 濾池沖洗狀態(tài)：當(dāng)濾池出現(xiàn)下列三項(xiàng)中任意一項(xiàng)現(xiàn)象時(shí)，即準(zhǔn)備反沖洗：過(guò)濾周期達(dá)到 36-48h （可由計(jì)算機(jī)設(shè)定） ；濾層水頭損失達(dá) 150cm ； 清水管出水濁度 1NTU 。濾池除常規(guī)的過(guò)濾、反沖洗實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制以外，其出水濁度巡檢采用在線檢測(cè)的方 法。在濾池管廊的南側(cè)安裝兩臺(tái)取樣泵（一用一備） ，兩臺(tái)取樣泵分別與濁度儀和六格濾 池及濾后水的取樣管上的電池閥相通，每隔一定的時(shí)間檢測(cè)一次，每個(gè)檢測(cè)數(shù)據(jù)都在計(jì) 算機(jī)及 PLC 上顯示，反映的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、完整，每個(gè)濾池的出水濁度直

36、觀。兩臺(tái)取樣泵設(shè) 在濾池管廊的南端，取樣后送至頂層化驗(yàn)室在線檢測(cè)。 另外，設(shè)計(jì)還考慮在濾池反沖洗排水出口處設(shè)置兩個(gè)自動(dòng)控制閥門，其中通向廠區(qū)排水 管道的是常閉閥，通向回收管道的是常開閥。通過(guò)切換閥門，使前幾分鐘的反沖洗高濁 水排入廠區(qū)排水管道；后階段的反沖洗低濁水排入回收水池，經(jīng)提升后再進(jìn)入反應(yīng)池進(jìn) 口，回收水泵由水池水位信號(hào)通過(guò)中心控制室的 PLC 自動(dòng)控制開停。2.2.5 清水池清水池按照技術(shù)規(guī)范要求，清水池的儲(chǔ)存量需按供水規(guī)模 4 小時(shí)的水量設(shè)計(jì)。目的 是為了儲(chǔ)存經(jīng)過(guò)絮凝、沉淀、過(guò)濾后的得到的處理水。2.2.6 水質(zhì)化驗(yàn)廠級(jí)化驗(yàn)分為早、中、晚，對(duì)原水、沉淀池出水、濾后水、出廠水等所要求的

37、指標(biāo)進(jìn) 行檢測(cè)第三章 Pure water plant3.1 鍋爐水的水質(zhì)要求3.1.1 鍋爐水對(duì)水質(zhì)要求的標(biāo)準(zhǔn)硬度0.001mmol/l電導(dǎo)率 0.2us/cmPH=7.0 ±0.5SiO 2 0.01ppm3.1.2 水質(zhì)對(duì)鍋爐的影響鍋爐若使用不純水將會(huì)引起障礙、凝定。此種障礙乃因有硬度成分而生成鍋垢（ scale ），溶存之氧及其他腐蝕性物質(zhì)對(duì)鍋爐材料腐蝕性將隨鍋爐水的濃度及硅酸度而 增加。鍋爐的傳熱面若有鍋垢附著，則將引起：傳熱效率降低，鍋爐用煤量將增多，動(dòng) 力費(fèi)用增多，酸洗次數(shù)增加，傳熱不均勻還會(huì)造成爆管等，蒸氣品質(zhì)降低，煙 氣量增加。而腐蝕性對(duì)鍋爐的更加危險(xiǎn)，將會(huì)造成鍋爐

38、壽命縮小，以及鍋爐爆炸等。因而，鍋爐的補(bǔ)給水對(duì)水質(zhì)的要求比較嚴(yán)格，同時(shí)對(duì)鍋爐的補(bǔ)給水水質(zhì)要在硬度、 膠質(zhì)硅酸、電導(dǎo)率等處理達(dá)到要求標(biāo)準(zhǔn)。3.2 pure water 工藝流程選擇為滿足鍋爐補(bǔ)給水要求選用一級(jí)除鹽加混床系統(tǒng)，其水處理系統(tǒng)流程為：生水活性炭過(guò)濾器陽(yáng)離子交換器除二氧化碳器中間水箱中間水泵陰離子交換器陰 陽(yáng)混合離子交換器除鹽水箱在純水處理中主要是利用離子交換方式軟化處理水以達(dá)到鍋爐等設(shè)備用水水質(zhì)要 求。我們的處理系統(tǒng)選用 4 套 250m 3/h 除鹽水處理裝置，包括 3200mm 活性炭過(guò)濾 器 4 臺(tái)， 3000mm 陽(yáng)離子交換器 4 臺(tái)， 3000mm 陰離子交換器 4 臺(tái)及 3

39、000mm 混床 4 臺(tái)，樹脂選用 DOM AND HAAS AMBERLITE 凝膠型均一樹脂。過(guò)濾器CO2陽(yáng)床脫氣塔及中間水箱陰床混床3.3 活性炭過(guò)濾器此裝置為水壓式活性炭過(guò)濾裝置。原水經(jīng)此設(shè)備，其所含之雜質(zhì)、臭味、色度藉此過(guò)濾裝置的活性炭濾除雜質(zhì)、臭味、色度。當(dāng)雜質(zhì) 積存很多時(shí)， 則利用逆洗水洗去濾材上之雜質(zhì)并排除去， 如此重復(fù) 操作即可得清潔之水質(zhì)。3.3.1 活性炭之介紹及吸附原理： 活性炭： 是用含有碳為主的物質(zhì)作原料，如煤、木材、骨頭、硬果殼、石油殘?jiān)龋?jīng)過(guò)高 溫炭化而成。炭化溫度約為 300400 oC,將原料熱解成殘?jiān)?活化溫度約為 920960oC ， 迫入水蒸汽造成

40、炭?jī)?nèi)部十分發(fā)達(dá)的孔隙。 （如圖） 活性炭吸附原理 ：吸附是一種物質(zhì)附著在另一種物質(zhì)表面上的過(guò)程。它能發(fā)生在氣 -液、氣-固、液 -固 兩相之間。一般都是以多孔性的固相物質(zhì)作為離子交換吸附劑。吸附可分為：a 物理吸附：是吸附質(zhì)與吸附劑之間的分子引力產(chǎn)生的吸附： 還包括孔隙大小的過(guò)濾 吸附。b 化學(xué)吸附：是吸附質(zhì)與吸附劑之間電子化學(xué)鍵力發(fā)生化學(xué)作用使得化學(xué)性質(zhì)變化引 起的吸附。c 子交換吸附： 是吸附質(zhì)的靜電引力聚集到吸附劑表面上的帶電點(diǎn)上， 同時(shí)吸附劑也 放出一個(gè)等當(dāng)量離子。而活性炭的吸附原理包含有以上三種，物理吸附表現(xiàn)在活性炭的孔隙發(fā)達(dá)性，當(dāng)雜 質(zhì)直徑大于活性炭的孔隙時(shí)，就會(huì)被擋??；化學(xué)吸附，

41、是由于活性炭孔隙中含有的物質(zhì)能與水中的物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)色度、臭味的過(guò)濾，離子吸附也跟化學(xué)吸附有相近的 原理。3.3.2 活性炭過(guò)濾裝置的工作方式：活性炭工作過(guò)程可簡(jiǎn)單的總結(jié)為以上過(guò)程： 采水：生水自活性炭塔槽上方流入，經(jīng)活性炭過(guò)濾裝置下方流出，而得到去除雜 質(zhì)、臭味等水質(zhì)。逆洗：目的為逐出活性炭上方之沉積物。 經(jīng)一段時(shí)間的過(guò)濾后，若干雜質(zhì)沉積在 活性炭上方排出并除去。沉整：在逆洗時(shí)活性炭會(huì)上浮，逆洗完成后將所有閥門關(guān)閉使活性炭因重力而沉 下。洗凈：在逆洗時(shí)恐有雜質(zhì)附在活性炭下面，用正洗來(lái)洗凈以免在采水時(shí)候污染水 質(zhì)。活性炭的工作方式就是以上面五步驟循環(huán)操作的。但在各個(gè)步驟時(shí)間上有一定的分

42、別。3.4 陽(yáng)床此裝置采用 3m ×3mH 的圓桶式的裝置。里面裝載有陽(yáng)離子交換樹脂，生水流經(jīng) 此設(shè)備，通過(guò)陽(yáng)離子交換樹脂時(shí)，其所含之陽(yáng)離子被陽(yáng)床之強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹脂交換 成 H+ 其反應(yīng)方程式為：R-SO3H Na+ ； Mg+; Ca+ R-SO3Na;Ca;Mg H+同時(shí)原水中含有的碳酸藉 H作用，分解成 H2O 與CO2 進(jìn)入D塔3.4.1 離子交換樹脂介紹離子交換樹脂是由空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)骨架（即母體）與附屬在骨架上的許多活性基團(tuán)所 構(gòu)成的不溶性高分子化合物?；钚曰鶊F(tuán)遇水電離，分成固定部分和活動(dòng)部分。例如： R-SO 3H；R 表示樹脂母體即網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)， -SO 3表示活性基團(tuán)固

43、定離子， H +表示活性基團(tuán)的活動(dòng) 離子水處理的離子交換樹脂依其性質(zhì)可以分類如下： 陽(yáng)離子交換樹脂 C.E.R（強(qiáng)酸性 陽(yáng)離子交換樹脂、中酸性陽(yáng)離子交換樹脂 、弱酸性性陽(yáng)離子交換樹脂 ）； 陰離子交 換樹脂 A.E.R（強(qiáng)堿基 型陰離子交換樹脂 、中堿基型陰離子交換樹脂、弱堿基 型陰離 子交換樹脂）。而且已有依照橋的程度，多孔性、耐氣空性、酸性或堿基性的強(qiáng)度 ，粒 徑等的更細(xì)分類。A. 強(qiáng)酸性 C.E.R（R-SO 3H ）合成樹脂的母體為 Sulfuric acid 在水處理上應(yīng)用廣泛，主要用于脫去水中溶存的陽(yáng) 歷子。B. 弱酸性 C.E.R（R-COOH ）合成樹脂的母體為 Carboxy

44、l 基。用于脫堿及脫鹽，再生比較容易C. 強(qiáng)堿基性 A.E.R（ RNOH ）合成樹脂的母體有第四級(jí)胺基，在春水的制造重大量使 用。對(duì)硅酸、碳酸等弱酸的去除極為重要。D. 中堿基性 A.E.R（RN,R=NH ）合成樹脂的母體為第 23 級(jí)胺，用于脫鹽。E. 弱堿基性 A.E.R（RN,R=NH,R-NH 2）合成樹脂的母體為第 13 級(jí)胺，用于脫鹽。再生比較容易3.4.2 離子交換反應(yīng)原理A、可逆反應(yīng)離子交換反應(yīng)是可逆反應(yīng)，但是這種可逆反應(yīng)并不是在均相溶液中進(jìn)進(jìn)行的，而是 在固態(tài)的樹脂和溶液接觸的界面間發(fā)生的。例如含有 Ca2+ 的硬水，通過(guò) R-Na 型離子 交換樹脂時(shí)，發(fā)生的交換反應(yīng)為：

45、 2R-Na+Ca2+ R2-Ca+2Na+由于上述反應(yīng)過(guò)程不斷消耗 R-Na 型樹脂，并使它轉(zhuǎn)化為 R2Ca 型樹脂 ,造成樹脂的 交換能力減弱、直至失去交換能力。為恢復(fù)樹脂的交換能力，可用一定濃度的食鹽水通 過(guò)已失效的樹脂層，使樹脂由 R2Ca 型樹脂恢復(fù)為具有交換能力的 R-Na 型樹脂。通常 稱為再生。其再生反應(yīng)為： R2-Ca+2Na+ 2R-Na 十 Ca2+ ；上述兩個(gè)反應(yīng)實(shí)質(zhì)上是可逆的，故其反應(yīng)式可寫為： 2RNa+Ca 2+ R2Ca+2Na +可見，當(dāng)水中 Ca2+ 多且樹脂中 R-Na 型亦多時(shí)，上述反應(yīng)向右進(jìn)行， 即進(jìn)行交換 反應(yīng)；反之，上述反應(yīng)向左進(jìn)行，則進(jìn)行再生反應(yīng)

46、。所以離子交換反應(yīng)是可逆的。這種反應(yīng)的可逆性使離子交換樹脂可以反復(fù)使用， 是其工業(yè)上應(yīng)用的基礎(chǔ)。離子交換樹脂的界面現(xiàn)象，與膠體結(jié)構(gòu)相類似，它們?cè)谒芤褐行纬呻p電層即固 定離子層和可動(dòng)離子層 （ 反離子層 ）。當(dāng)不同種類的反離子進(jìn)行交換反應(yīng)達(dá)到定程度 時(shí)就建立起離子交換平衡狀態(tài)。由圖 111l 可以看出，對(duì)于每顆粒樹脂來(lái)說(shuō)，其中 的交換基團(tuán)很難全部轉(zhuǎn)變成一種離子形式。這就是樹脂的工作交換容量和再生交換容量 小于全交換容量的原因之。在離子交換反應(yīng)中，如果正反應(yīng)稱為交換過(guò)程，其逆反應(yīng)則稱為再生過(guò)程。 B、強(qiáng)型樹脂的交換反應(yīng)強(qiáng)型樹脂是指強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹脂和強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂。1. 中性鹽分解反應(yīng)R

47、-SO 3H 十 NaCl=RSO 3Na+HCLR NOH+NaCl=R NCL+NaOH上述離子交換反應(yīng)致使在溶液中生成游離的強(qiáng)酸或強(qiáng)堿 。2. 中和反應(yīng)RSO3H+NaOH=RSO 3Na+H 2OR = NOH 十 HCl R NCl 十 H2O 上述反應(yīng)的結(jié)果在溶液中形成電離極弱的水 。3. 復(fù)分解反應(yīng)R(SO3Na) 2+CaCl 2=R(SO 3)2Ca+2NaClR( NCL) 2+Na 2SO4=R( N) 2SO4+2NaClC、 弱型樹脂的交換反應(yīng)：弱型樹脂指弱酸性陽(yáng)離子交換樹脂和弱堿性陰離子交換樹脂。 它們不能進(jìn)行中性鹽分 解反應(yīng)，這是因?yàn)槿跛嵝詷渲荒茉?pH>

48、4 時(shí)進(jìn)行交換反應(yīng)；弱堿性樹脂只能在 pH<7 時(shí)才能進(jìn)行交換反應(yīng)，而中性鹽分解反應(yīng)則將生成強(qiáng)酸或強(qiáng)堿之緣故。但弱型樹脂可進(jìn) 行以下反應(yīng)1 非中性鹽的分解反應(yīng)R(COOH) 2+Ca(HCO 3)2=R(COO) 2Ca+2H 2CO3R NH 2OH+NH 4Cl=R NH 2Cl+NH 4OH2. 強(qiáng)酸或強(qiáng)堿的中和反應(yīng)R(SO 3H) 2+2NaOH=2RCOONa+H2OR=NH 2OH+HCl=R NH 2Cl+H 2O3. 復(fù)分解反應(yīng)R(NCl) 2+CaCl 2=R(COO) 2Ca+2NaClRNH 2Cl+NaNO 3=RNH 2NO 3+NaCl3.4.3 離子交換樹脂

49、層的工作過(guò)程與再生過(guò)程(鈉型樹脂為例)3.4.3.1 離子交換樹脂層的工作過(guò)程在裝有鈉型樹脂的離子交換柱中，自上而下地通過(guò)含有 Ca2+ 的水時(shí)，樹脂層的變化 可分為以下三個(gè)階段。(1) 交換帶的形成階段 溶液一接觸樹脂， 就開始發(fā)生離子交換反應(yīng)。 隨著水的流動(dòng)， 溶液的組成和樹脂的組成不斷發(fā)生改變，即樹脂愈往上層，層中的Ca2+ 濃度就愈大；水愈往下流，水中的 Ca2+ 濃度就愈小。當(dāng)水流至一定深度時(shí)，離子交換反應(yīng)達(dá)到平衡，樹 脂及溶液中反離子 Na+ 的濃度就不再改變了。這時(shí)，從樹脂上層交換反應(yīng)開始至下層交 換平衡為止，形成了一定高度的離子交換反應(yīng)區(qū)域，稱為交換帶或工作層。如果把交換 帶中

50、樹脂的組成作出曲線，縱坐標(biāo)為樹脂層高度，橫坐標(biāo)為樹脂的組成，以表示，則 交換帶的樹脂組成曲線，不難理解，在通水初期，由于離子交換反應(yīng)剛剛開始，交換帶 尚未定型，經(jīng)一段時(shí)間后才形成一定高度的離子交換帶。(2) 交換帶的移動(dòng)階段 隨著離子交換的進(jìn)行，離子交換帶逐漸向下部樹脂層移動(dòng)， 這樣樹脂層中就形成了三個(gè)層或區(qū)域 (圖11 14) ：交換帶以上的樹脂層， 都為 Ca2+所飽 和，它已失去交換能力，水通過(guò)時(shí)，水質(zhì)不發(fā)生變化，此層稱為失效層；接著是工作層， 此層內(nèi)鈣型樹脂和鈉型樹脂是混存的，上部鈣型樹脂多，下部鈉型樹脂多，水流經(jīng)這一 層時(shí)，水中的 Ca2+ 和鈉型樹脂中的 Na +進(jìn)行交換，使出水中

51、 Ca2+ 濃度由原水 (進(jìn)水)中Ca2+ 濃度降至接近于 0，此層是整個(gè)樹脂層中正在進(jìn)行離子交換的層區(qū)，其層區(qū)高度即為交換帶的寬度； 交換帶以下的樹脂層為尚未參與交換的樹脂層， 即其中全為鈉型樹脂， 稱為末交換層。所以，交換帶移動(dòng)階段即是水處理中離子交換運(yùn)行的中期階段，也就是 離子交換的正常運(yùn)行階段。（3）交換帶的消失階段 由于交換帶沿水流方向以一定速度向前推移，致使失效層不 斷增大，末交換層不斷縮小，當(dāng)交換帶的下端達(dá)到樹脂層底部時(shí)， Ca 在裝有鈉型樹脂的 離子交換柱中，自上而下地通過(guò)含有 Ca2+ 的水時(shí)3.4.3.2 離子交換樹脂層的再生過(guò)程采用含一定化學(xué)物質(zhì)的水溶液， 使樹脂層內(nèi)失效

52、 （失去交換能力 ）的樹脂重新恢復(fù)交換 能力，這種處理過(guò)程稱為樹脂的再生過(guò)程。再生能力或再生性能，通常用再生劑耗（分別稱為鹽耗、酸耗或堿耗 ）、再生劑比耗表示。再生劑耗是指在失效的樹脂中再生 1 摩爾交換基團(tuán)所耗用的再生劑質(zhì)量，單位為 g mol 。再生劑比耗表示再生單位體積樹脂用再生劑的量 （mol m 3）和該樹脂的工作交換容 量（mol m 3）的比值。它反映了樹脂的再生性能，是離子交換運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的重要指標(biāo)。由 于樹脂工作交換容量并不隨比耗正比地增加，因此在一定條件下應(yīng)通過(guò)工作交換容量隨 比耗變化的趨勢(shì)確定一個(gè)既經(jīng)濟(jì)又實(shí)用的再生劑比耗。不同的樹脂、不同的離子交換工藝，這 種經(jīng)濟(jì)比 耗也不

53、同。3.4.4 陽(yáng)離子交換樹脂床工作方式表洗（用脫氣塔后的水） 目的為整平樹脂層，同時(shí)逐出樹脂層表面之沉積物及破 碎樹脂沉整：在逆洗樹脂會(huì)上浮，此步驟將所有閥門與泵關(guān)閉使樹脂因重力而自然沉整 排列。通藥：目的為利用純水經(jīng)過(guò)吸入器之作用而吸進(jìn)鹽酸由塔底進(jìn)入，分別再生陽(yáng)離 子交換樹脂，同時(shí)純水自陽(yáng)塔頂部注入，共同自陽(yáng)塔中間集水器排出。押出：為使用樹脂層之鹽酸繼續(xù)與樹脂層作用以提高效率。 洗滌：目的為將殘留于樹脂層之再生劑 HCL 洗滌干凈。 采水：再生完成后純水純度達(dá)到要求水質(zhì)轉(zhuǎn)為采水。排泄：在使用過(guò)程中，若水質(zhì)劣時(shí)候，則程序?qū)⒆詣?dòng)跳到排泄過(guò)程。在設(shè)定時(shí)間 如水質(zhì)良時(shí)則由排泄轉(zhuǎn)入采水階段。不良時(shí)排

54、泄轉(zhuǎn)為再生階段。陽(yáng)床的工作過(guò)程就是采水再生采水的過(guò)程。3.5 脫氣塔脫氣塔，是原水當(dāng)中含有的碳酸藉 H 作用，分解成 H2O 、CO2 進(jìn)入脫氣塔，其中CO2 在脫氣塔中通過(guò)邏資風(fēng)機(jī)供氣逐出，以減輕后續(xù)的陰床之負(fù)荷。3.5.1 脫氣塔原理通?？諝獾葰怏w溶解時(shí)，將使水對(duì)金屬具有腐蝕性。其中水的腐蝕性的增加主要是 因?yàn)槿芙庋跫岸趸肌?脫氣是使溶存氣體放散于空氣中， 而又氣液間物質(zhì)移動(dòng)的操作。 此理論是以氣體在水中的溶解度，及在某種條件下氣體的平衡濃度及氣體由水中向大氣 中移動(dòng)速度等為基礎(chǔ)。 （如圖）在工廠依據(jù)脫氣得要求不同通常采用不同的方法 常用的物理方法有： 加熱脫氣、 真 空脫氣、不活波氣體脫氣、超聲波脫氣在我們水環(huán)制程中由于對(duì)水中的溶存氣體去除率求不高， 所以我們使用如上的脫氣裝置，由于在陽(yáng)塔反應(yīng)而產(chǎn)生的二氧化碳濃度遠(yuǎn)高于它在該條件下的溶解度。所以我們 用鼓入空氣的方法來(lái)降低水中的二氧化碳含量。3.6 陰床本裝置采用 3m ×3mH 的圓桶式裝置，里面裝載有陰離子交換樹脂， 原水經(jīng)過(guò)濾器、 陽(yáng)床、脫氣塔后的水進(jìn)入陰床，水中之陰離子及硅酸被強(qiáng)酸性陰離子交換樹脂交