工業(yè)水處理技術(shù)

1、 第一篇：水及工業(yè)用水預(yù)處理水，生命之源！第一章 水及工業(yè)用水 第一節(jié)：水資源 第二節(jié)： 天然水的化學(xué)特征及工業(yè)用水水質(zhì)要求 第三節(jié)： 節(jié)約水資源和防止水污染的重要性 水是自然界中分布最廣的一種資源。它以氣、液、固三種狀態(tài)水是自然界中分布最廣的一種資源。它以氣、液、固三種狀態(tài)存在。自然界的水主要指海洋、河流、湖泊、地下水、冰川、存在。自然界的水主要指海洋、河流、湖泊、地下水、冰川、積雪、土壤水和大氣水分等水體，其總員共約積雪、土壤水和大氣水分等水體，其總員共約1.41.410101919mm3 3，如，如果將其平鋪在地球表面上，水層厚度可達(dá)到約果將其平鋪在地球表面上，水層厚度可達(dá)到約30003

2、000米深，但是米深，但是絕大部分是咸的海水，加上內(nèi)陸地表咸水湖、地下咸水共約絕大部分是咸的海水，加上內(nèi)陸地表咸水湖、地下咸水共約占總水量的占總水量的9898。而冰川、積雪約。而冰川、積雪約占占總水量的總水量的1.71.7目前尚難目前尚難以利用和開發(fā)。以利用和開發(fā)。. .實(shí)際上可供開發(fā)利用的淡水只占總水實(shí)際上可供開發(fā)利用的淡水只占總水量量的的0.30.3，約為約為4 410101919mm3 3。因此，淡水是有限的寶貴資源。因此，淡水是有限的寶貴資源。 我國淡水資源比較豐富，居世界第五位。但人均水資源量與世我國淡水資源比較豐富，居世界第五位。但人均水資源量與世界許多國家相比。相差很大，只能排到

3、第界許多國家相比。相差很大，只能排到第8888位。位。地球上水的組成0.940.942.532.5396.5396.53海洋水海洋水陸地咸水陸地咸水陸地淡水陸地淡水世界淡水的組成1.251.2530.0630.0668.6968.69冰川冰川地下淡水地下淡水其它淡水其它淡水其它淡水的組成 世界的其它淡水中，河流水和湖泊淡水分別占了世界淡水總儲(chǔ)量的0.006%和0.26%，再加上少量的淺層地下水,可利用的淡水占全球淡水總儲(chǔ)量的0.3%，水資源是有限的。土壤水土壤水沼澤水沼澤水大氣水大氣水河水河水生物水生物水永凍土永凍土底冰底冰湖泊淡湖泊淡水水 我國河流、湖泊眾多水量我國河流、湖泊眾多水量充充沛，

4、根據(jù)一些特征基本上可分沛，根據(jù)一些特征基本上可分為四個(gè)區(qū)：潮濕區(qū)、濕潤區(qū)、過渡區(qū)和為四個(gè)區(qū)：潮濕區(qū)、濕潤區(qū)、過渡區(qū)和干干旱區(qū)。旱區(qū)。 ( (一一) )潮濕區(qū)潮濕區(qū) 潮濕區(qū)為我向東南沿海地區(qū)，渾濁度也低，一般在潮濕區(qū)為我向東南沿海地區(qū)，渾濁度也低，一般在10mg/L10mg/L左左右。硬度也低，屬軟水。水中主要化學(xué)組成為碳酸氫鈣和碳酸右。硬度也低，屬軟水。水中主要化學(xué)組成為碳酸氫鈣和碳酸氫鈉等。氫鈉等。 ( (二二) )濕潤區(qū)濕潤區(qū) 濕潤區(qū)為長江流域及其以南地區(qū)，黑龍江和松花江流域之間的濕潤區(qū)為長江流域及其以南地區(qū)，黑龍江和松花江流域之間的地區(qū)也屬濕潤區(qū)。但在貴州、廣西地區(qū)有石灰?guī)r溶洞，水的硬地

5、區(qū)也屬濕潤區(qū)。但在貴州、廣西地區(qū)有石灰?guī)r溶洞，水的硬度增大。在長江流域，水中主要化學(xué)組成為碳酸氫鈣類，在東度增大。在長江流域，水中主要化學(xué)組成為碳酸氫鈣類，在東北地區(qū)也有含碳酸氫鈉類的北地區(qū)也有含碳酸氫鈉類的。 ( (三三) )過渡區(qū)過渡區(qū) 過渡區(qū)為黃河流域及其以北地區(qū)直到遼河流域。該區(qū)降水過渡區(qū)為黃河流域及其以北地區(qū)直到遼河流域。該區(qū)降水量較少，蒸發(fā)量較大渾濁度量較少，蒸發(fā)量較大渾濁度較較高。水的含鹽量較高，因而礦高。水的含鹽量較高，因而礦化度和硬度都較高化度和硬度都較高, ,水中主要組成為碳酸氫鈣類但也有相當(dāng)多水中主要組成為碳酸氫鈣類但也有相當(dāng)多的地方為碳酸氫鈉類甚至出現(xiàn)硫酸鹽或氯化物類。

6、的地方為碳酸氫鈉類甚至出現(xiàn)硫酸鹽或氯化物類。 ( (四四) )干旱區(qū)干旱區(qū) 干早區(qū)為內(nèi)蒙和西北大片地區(qū)。該區(qū)降水量少而蒸發(fā)強(qiáng)烈，干早區(qū)為內(nèi)蒙和西北大片地區(qū)。該區(qū)降水量少而蒸發(fā)強(qiáng)烈，因此形成徑流量很低的干旱地帶。由于徑流量小，土壤中可溶因此形成徑流量很低的干旱地帶。由于徑流量小，土壤中可溶性鹽含量高，所以水的含鹽量和硬度都很高。水中主要組性鹽含量高，所以水的含鹽量和硬度都很高。水中主要組成是硫酸鹽或氯化物類。成是硫酸鹽或氯化物類。 水是工業(yè)生產(chǎn)中重要的原料之一，沒有合格的水源，水是工業(yè)生產(chǎn)中重要的原料之一，沒有合格的水源，任何工業(yè)都不能維持下去。任何工業(yè)都不能維持下去。 工工業(yè)用水業(yè)用水的的淡水

7、水源主要來自地表的江河水、湖泊和淡水水源主要來自地表的江河水、湖泊和水庫水以及地下水水庫水以及地下水( (井水井水) )。 河流是降水經(jīng)地面徑流匯集而成的，流域面積十分廣闊，又是河流是降水經(jīng)地面徑流匯集而成的，流域面積十分廣闊，又是敞開流動(dòng)的水體，受地區(qū)、氣候以及生物活動(dòng)和人類活動(dòng)的影敞開流動(dòng)的水體，受地區(qū)、氣候以及生物活動(dòng)和人類活動(dòng)的影響而有較大的變化響而有較大的變化。河水廣泛接觸巖石土壤，不同地區(qū)的礦物河水廣泛接觸巖石土壤，不同地區(qū)的礦物組成決定著河水的基本化學(xué)成分。此外組成決定著河水的基本化學(xué)成分。此外，河流水總混有泥沙等河流水總混有泥沙等懸浮物而呈現(xiàn)一定混濁度，可從幾十懸浮物而呈現(xiàn)一定

8、混濁度，可從幾十mgmgL L到數(shù)百到數(shù)百mgmgL L。夏。夏季河水上漲渾濁度還更高，冬季又可陣到很低。季河水上漲渾濁度還更高，冬季又可陣到很低。 河流水中主要離子成分構(gòu)成的含鹽量，一般在河流水中主要離子成分構(gòu)成的含鹽量，一般在100200mg100200mgL L不超過不超過500mg500mgL L，個(gè)別河流也可達(dá)，個(gè)別河流也可達(dá)30000mg30000mgL L以上。以上。 如果流入和排出的河流水量都較大而湖水蒸發(fā)量較如果流入和排出的河流水量都較大而湖水蒸發(fā)量較小則湖水含鹽量較低，形成淡水湖，其含鹽量一般小則湖水含鹽量較低，形成淡水湖，其含鹽量一般在在300mg300mgL L以下。通

9、常淡水湖泊在濕潤地區(qū)形成。以下。通常淡水湖泊在濕潤地區(qū)形成。 水質(zhì)組成穩(wěn)定，水溫變化很小，水質(zhì)透明清澈，有機(jī)水質(zhì)組成穩(wěn)定，水溫變化很小，水質(zhì)透明清澈，有機(jī)物和細(xì)菌的含量較少，但含鹽量物和細(xì)菌的含量較少，但含鹽量較較高，硬度較大高，硬度較大；隨隨著地下水深度的增加，其主要離子組成從低礦化度的著地下水深度的增加，其主要離子組成從低礦化度的淡水型轉(zhuǎn)化為高礦化度的咸水型。淡水型轉(zhuǎn)化為高礦化度的咸水型。 一、天然水的化學(xué)特征一、天然水的化學(xué)特征( (一一) )天然水中碳酸化合物天然水中碳酸化合物 天然水中普遍存在著各種形態(tài)的碳酸化合天然水中普遍存在著各種形態(tài)的碳酸化合物物，它們是決定水質(zhì)它們是決定水質(zhì)p

10、HpH值的重要因素并且對(duì)外加酸、值的重要因素并且對(duì)外加酸、堿有一定的緩沖能力，同時(shí)對(duì)水質(zhì)和水處理有堿有一定的緩沖能力，同時(shí)對(duì)水質(zhì)和水處理有著重要的影響。著重要的影響。 天然水中碳酸化合物的來源有以下幾個(gè)方面：首先是天然水中碳酸化合物的來源有以下幾個(gè)方面：首先是空氣中二氧化碳的溶解、巖石、土壤中碳酸鹽和重碳空氣中二氧化碳的溶解、巖石、土壤中碳酸鹽和重碳酸鹽礦物的溶解；其次是水中動(dòng)植物的新陳代謝作用酸鹽礦物的溶解；其次是水中動(dòng)植物的新陳代謝作用以及水中有機(jī)物的生物氧化等產(chǎn)生的二氧化碳；有時(shí)以及水中有機(jī)物的生物氧化等產(chǎn)生的二氧化碳；有時(shí)在水處理過程中也會(huì)加入或形成各種碳酸化合物。上在水處理過程中也會(huì)

11、加入或形成各種碳酸化合物。上述各種來源的碳酸化合物綜合構(gòu)成水中碳酸化合物的述各種來源的碳酸化合物綜合構(gòu)成水中碳酸化合物的總量?？偭俊?上述四種碳酸化合物存在著以下幾種平衡關(guān)系：上述四種碳酸化合物存在著以下幾種平衡關(guān)系：p4p4 水的酸度是指水中能與強(qiáng)堿發(fā)生中和作用的物質(zhì)的總量。水的水的酸度是指水中能與強(qiáng)堿發(fā)生中和作用的物質(zhì)的總量。水的酸度通常由三類物質(zhì)組成：一是強(qiáng)酸，如酸度通常由三類物質(zhì)組成：一是強(qiáng)酸，如HClHCl、HN0HN03 3、HH2 2S0S04 4等；二是弱酸，如等；二是弱酸，如HH2 2COCO3 3；HH2 2S S、HH4 4Si0Si04 4以及各種有機(jī)酸等：以及各種有機(jī)

12、酸等：三是強(qiáng)酸弱堿鹽等。這些物質(zhì)在水中都會(huì)電離產(chǎn)生三是強(qiáng)酸弱堿鹽等。這些物質(zhì)在水中都會(huì)電離產(chǎn)生HH+ +或經(jīng)過水或經(jīng)過水解產(chǎn)生解產(chǎn)生HH+ +而這些而這些HH+ +均能與均能與OHOH發(fā)生中和反應(yīng)。這些發(fā)生中和反應(yīng)。這些HH+ +的總數(shù)的總數(shù)叫做總酸度，用叫做總酸度，用mmolmmolL L表示?？偹岫扰c水中表示?？偹岫扰c水中pHpH值并不是一回值并不是一回事。事。 天然水受到強(qiáng)酸污染時(shí)其天然水受到強(qiáng)酸污染時(shí)其pHpH值均在值均在4 4以下。而當(dāng)水的以下。而當(dāng)水的pHpH值值高于高于4 4時(shí)，水的酸度一般都由弱酸構(gòu)成：如果天然水未受到工業(yè)時(shí)，水的酸度一般都由弱酸構(gòu)成：如果天然水未受到工業(yè)弱酸的

13、污染，則弱酸主要指碳酸。弱酸的污染，則弱酸主要指碳酸。 水的堿度與酸度相反，是指水中能與強(qiáng)酸即水的堿度與酸度相反，是指水中能與強(qiáng)酸即HH+ +發(fā)生發(fā)生中和作用的物質(zhì)的總量。其組成通常也是三類物質(zhì)：中和作用的物質(zhì)的總量。其組成通常也是三類物質(zhì)：一是強(qiáng)堿，如一是強(qiáng)堿，如NaOHNaOH、Ca(OH)Ca(OH)2 2等；二是弱堿，如等；二是弱堿，如NHNH3 3、有機(jī)胺類；三是強(qiáng)堿弱酸鹽，如各種碳酸鹽、有機(jī)胺類；三是強(qiáng)堿弱酸鹽，如各種碳酸鹽、重碳酸鹽、硅酸鹽、硫化物等。重碳酸鹽、硅酸鹽、硫化物等。 大多數(shù)天然水中，堿度由氫氧化物、碳酸鹽和重碳酸大多數(shù)天然水中，堿度由氫氧化物、碳酸鹽和重碳酸鹽組成，

14、通常稱之為總堿度，以鹽組成，通常稱之為總堿度，以MM表示。（版述筆記）表示。（版述筆記） 只有當(dāng)天然水受到強(qiáng)堿物污染或人為地用石灰進(jìn)行軟只有當(dāng)天然水受到強(qiáng)堿物污染或人為地用石灰進(jìn)行軟化處理時(shí)，其化處理時(shí)，其pHpH值才高于值才高于I0I0，這時(shí)水的總堿度常由氫，這時(shí)水的總堿度常由氫氧化物和碳酸鹽組成如造紙廠、制革廠排出的廢水氧化物和碳酸鹽組成如造紙廠、制革廠排出的廢水及鍋爐用水等。及鍋爐用水等。 如果天然水中有大量藻類繁殖，在繁殖過程中會(huì)吸收如果天然水中有大量藻類繁殖，在繁殖過程中會(huì)吸收水中水中CO2CO2，使水的，使水的pHpH值迅速升高，這時(shí)水中總堿度主值迅速升高，這時(shí)水中總堿度主要由碳酸

15、根組成。要由碳酸根組成。 水的堿度常影響到水質(zhì)特性，因此水的總堿度是最水的堿度常影響到水質(zhì)特性，因此水的總堿度是最常用的一個(gè)水質(zhì)指標(biāo)。常用的一個(gè)水質(zhì)指標(biāo)。 通常以通常以CaCa2+2+和和MgMg2+2+的含量來計(jì)算水的硬度，并作為水的含量來計(jì)算水的硬度，并作為水質(zhì)的一個(gè)指標(biāo)。天然水都含有一定的硬度，地下水、質(zhì)的一個(gè)指標(biāo)。天然水都含有一定的硬度，地下水、咸水和海水的硬度較大。咸水和海水的硬度較大。 總硬度。按照陽離子組成，為鈣硬度和鎂硬度；按陰總硬度。按照陽離子組成，為鈣硬度和鎂硬度；按陰離子組成，分為碳酸鹽硬度和非碳酸鹽硬度。暫時(shí)硬離子組成，分為碳酸鹽硬度和非碳酸鹽硬度。暫時(shí)硬度、非碳酸鹽硬

16、度稱為永久硬度。度、非碳酸鹽硬度稱為永久硬度。 由于天然水的由于天然水的p pHH值一般均在值一般均在8.38.3以下，因此水中以下，因此水中COCO3 322的量極少，可以認(rèn)為天然水中碳酸鹽硬度的陰的量極少，可以認(rèn)為天然水中碳酸鹽硬度的陰離子就是離子就是HCOHCO3 3。（版述筆記）。（版述筆記） 工業(yè)用水通常包括工藝用水、鍋爐用水、洗滌工業(yè)用水通常包括工藝用水、鍋爐用水、洗滌用水以及冷卻用水等。要求也不相同，下面著用水以及冷卻用水等。要求也不相同，下面著重對(duì)鍋爐用水和冷卻用水的水質(zhì)要求作些闡述：重對(duì)鍋爐用水和冷卻用水的水質(zhì)要求作些闡述： 鍋爐用水是將水在一定的溫度和壓力下加熱產(chǎn)生蒸汽，用

17、蒸汽鍋爐用水是將水在一定的溫度和壓力下加熱產(chǎn)生蒸汽，用蒸汽作為傳熱和動(dòng)力的介質(zhì)。一般工礦企業(yè)常采用低壓或中壓鍋爐作為傳熱和動(dòng)力的介質(zhì)。一般工礦企業(yè)常采用低壓或中壓鍋爐產(chǎn)生蒸汽作熱源或動(dòng)力用，這種鍋爐對(duì)水質(zhì)要求稍低；而發(fā)電產(chǎn)生蒸汽作熱源或動(dòng)力用，這種鍋爐對(duì)水質(zhì)要求稍低；而發(fā)電廠或熱電站常采用高壓鍋爐產(chǎn)生蒸汽以推動(dòng)汽輪機(jī)來發(fā)電，為廠或熱電站常采用高壓鍋爐產(chǎn)生蒸汽以推動(dòng)汽輪機(jī)來發(fā)電，為保證蒸汽對(duì)汽輪機(jī)無腐蝕和結(jié)垢沉積，這種鍋爐對(duì)水質(zhì)要求非保證蒸汽對(duì)汽輪機(jī)無腐蝕和結(jié)垢沉積，這種鍋爐對(duì)水質(zhì)要求非常高。因此，鍋爐用水的水質(zhì)要求根據(jù)鍋爐的常高。因此，鍋爐用水的水質(zhì)要求根據(jù)鍋爐的工工作壓力和溫度作壓力和溫度的

18、不同而不同，不論何種鍋爐用水，它對(duì)水的硬度擁有較嚴(yán)格的不同而不同，不論何種鍋爐用水，它對(duì)水的硬度擁有較嚴(yán)格的限制。其他凡能導(dǎo)致鍋爐、給水系統(tǒng)及其他熱力設(shè)備腐蝕、的限制。其他凡能導(dǎo)致鍋爐、給水系統(tǒng)及其他熱力設(shè)備腐蝕、結(jié)垢及引起汽水共騰現(xiàn)象，使離子交換樹脂中毒的雜質(zhì)如溶解結(jié)垢及引起汽水共騰現(xiàn)象，使離子交換樹脂中毒的雜質(zhì)如溶解氧、可溶性二氧化硅、鐵以及余氯等都應(yīng)大部或全部除去。氧、可溶性二氧化硅、鐵以及余氯等都應(yīng)大部或全部除去。 大多數(shù)工業(yè)生產(chǎn)中大多數(shù)工業(yè)生產(chǎn)中都都是用水作為傳熱冷卻介質(zhì)的。因?yàn)槭怯盟鳛閭鳠崂鋮s介質(zhì)的。因?yàn)?1)(1)水水的化學(xué)穩(wěn)定性好，易分解；它的熱容量大，在常用溫度范圍內(nèi)，的化

19、學(xué)穩(wěn)定性好，易分解；它的熱容量大，在常用溫度范圍內(nèi)，不會(huì)產(chǎn)生明顯的膨脹或壓縮；（不會(huì)產(chǎn)生明顯的膨脹或壓縮；（2 2）它的沸點(diǎn)較高，在通常使用）它的沸點(diǎn)較高，在通常使用條件下，在換熱器中不致汽化；（條件下，在換熱器中不致汽化；（3 3）水的來源較廣泛；（）水的來源較廣泛；（4 4）流動(dòng)性好，易于輸送和分配；（流動(dòng)性好，易于輸送和分配；（5 5）相對(duì)來說價(jià)格也較低。目前）相對(duì)來說價(jià)格也較低。目前在鋼鐵、冶金工業(yè)中用大量的水來冷卻高爐、平爐轉(zhuǎn)爐、電爐在鋼鐵、冶金工業(yè)中用大量的水來冷卻高爐、平爐轉(zhuǎn)爐、電爐等各種加熱爐的爐體；在煉油、化肥、化工等生產(chǎn)中用大量的等各種加熱爐的爐體；在煉油、化肥、化工等生產(chǎn)

20、中用大量的水來冷卻半成品和產(chǎn)品；在發(fā)電廠、熱電站則用大量的水來冷水來冷卻半成品和產(chǎn)品；在發(fā)電廠、熱電站則用大量的水來冷凝汽輪機(jī)回流水；在紡織廠、化纖廠則用大量水來冷卻中調(diào)系凝汽輪機(jī)回流水；在紡織廠、化纖廠則用大量水來冷卻中調(diào)系統(tǒng)及冷凍系統(tǒng)。統(tǒng)及冷凍系統(tǒng)。 這些工業(yè)的冷卻水用量平均約占工業(yè)用水總量這些工業(yè)的冷卻水用量平均約占工業(yè)用水總量的的6767，其，其中中又以石油、化工和鋼鐵工業(yè)為最又以石油、化工和鋼鐵工業(yè)為最高。作為冷卻用水的水質(zhì)雖然沒有像工藝用水、高。作為冷卻用水的水質(zhì)雖然沒有像工藝用水、鍋爐用水那樣對(duì)各種指標(biāo)有嚴(yán)格的限制鍋爐用水那樣對(duì)各種指標(biāo)有嚴(yán)格的限制。為了為了保證生產(chǎn)穩(wěn)定，不損壞設(shè)

21、備，能長周期運(yùn)轉(zhuǎn)，保證生產(chǎn)穩(wěn)定，不損壞設(shè)備，能長周期運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)冷卻用水水質(zhì)的要求還是相當(dāng)高的。對(duì)冷卻用水水質(zhì)的要求還是相當(dāng)高的。冷卻用水水質(zhì)的要求冷卻用水水質(zhì)的要求 1 1水溫要盡可能低一些水溫要盡可能低一些 2 2水的水的渾渾濁度要低濁度要低 3 3水質(zhì)不易結(jié)垢水質(zhì)不易結(jié)垢 4 4水質(zhì)對(duì)金屬設(shè)備不易產(chǎn)生腐蝕水質(zhì)對(duì)金屬設(shè)備不易產(chǎn)生腐蝕 5. 5.水質(zhì)不易滋水質(zhì)不易滋生生菌藻菌藻 一、一、水在自然界的循環(huán)水在自然界的循環(huán) 二二、節(jié)水和防止污染的重要性、節(jié)水和防止污染的重要性 地球上的水經(jīng)常處于循環(huán)中，包括自然循環(huán)和社會(huì)循地球上的水經(jīng)常處于循環(huán)中，包括自然循環(huán)和社會(huì)循環(huán)。由自然力促成的循環(huán)，稱為環(huán)。

22、由自然力促成的循環(huán)，稱為水的自然循環(huán)水的自然循環(huán)，它是，它是水的基本運(yùn)動(dòng)方式。海水蒸發(fā)為云，隨氣流遷移到內(nèi)水的基本運(yùn)動(dòng)方式。海水蒸發(fā)為云，隨氣流遷移到內(nèi)陸，遇冷氣流凝為雨雪而降落，稱為陸，遇冷氣流凝為雨雪而降落，稱為降水降水。一部分水。一部分水沿地表流動(dòng)，匯成江河湖泊，稱為沿地表流動(dòng)，匯成江河湖泊，稱為地表徑流地表徑流；另一部；另一部分降水滲入地下，形成分降水滲入地下，形成地下徑流地下徑流。在流動(dòng)過程中，地。在流動(dòng)過程中，地表水和地下水相互補(bǔ)給，最終復(fù)歸大海。這種海洋表水和地下水相互補(bǔ)給，最終復(fù)歸大海。這種海洋-內(nèi)陸內(nèi)陸-海洋的循環(huán)，稱為海洋的循環(huán)，稱為大循環(huán)大循環(huán)。那些在小的自然地。那些在小

23、的自然地理區(qū)域內(nèi)的循環(huán)，稱為理區(qū)域內(nèi)的循環(huán)，稱為小循環(huán)小循環(huán)。生物體內(nèi)的水，也進(jìn)。生物體內(nèi)的水，也進(jìn)行著吸收行著吸收-蒸發(fā)蒸發(fā)-吸收的內(nèi)外循環(huán)。吸收的內(nèi)外循環(huán)。地球上的水循環(huán) 由人的社會(huì)需要而促成的循環(huán)，稱為由人的社會(huì)需要而促成的循環(huán)，稱為水的社會(huì)循環(huán)水的社會(huì)循環(huán)。它是直接。它是直接為人們的生為人們的生 活和生產(chǎn)服務(wù)的。取之自然而直接供生活和生產(chǎn)活和生產(chǎn)服務(wù)的。取之自然而直接供生活和生產(chǎn)（特別是工業(yè)生產(chǎn)）使用的（特別是工業(yè)生產(chǎn)）使用的 水，稱為水，稱為給水給水；使用后因喪失原有；使用后因喪失原有使用價(jià)值而廢棄外排的水，稱為使用價(jià)值而廢棄外排的水，稱為廢水廢水。為。為 保證給水能滿足用戶保證給水

24、能滿足用戶的使用要求（水量、水質(zhì)和水壓）而采取的整套工程設(shè)的使用要求（水量、水質(zhì)和水壓）而采取的整套工程設(shè) 施，稱施，稱為為給水工程給水工程。為保證廢水（有時(shí)也包括部分雨水）能安全排放。為保證廢水（有時(shí)也包括部分雨水）能安全排放或再用或再用 而采取的整套工程設(shè)施，稱為而采取的整套工程設(shè)施，稱為排水工程排水工程。給水工程和排。給水工程和排水工程構(gòu)成了水的社水工程構(gòu)成了水的社 會(huì)循環(huán)。會(huì)循環(huán)。 完善的給水系統(tǒng)和排水系統(tǒng)是現(xiàn)完善的給水系統(tǒng)和排水系統(tǒng)是現(xiàn)代城市和工業(yè)區(qū)所必須代城市和工業(yè)區(qū)所必須 具備的基礎(chǔ)條件。具備的基礎(chǔ)條件。 數(shù)量上： “總量不少，人均不多” 空間分布上： “南方多、北方少，東部多、

25、西部少” 時(shí)間分配上： “夏秋兩季多，冬春兩季少，各年之間變率大”地枯井枯人枯淹了 造成水資源緊缺的原因：自然原因：如水資源時(shí)空分布不均、部分地區(qū)氣候反常等。人為原因：用水量迅速增加； 水質(zhì)污染。世界用水量的增加0 0500050001000010000150001500020000200002500025000300003000035000350001900年用水1900年用水量量1950年用水1950年用水量量1985年用水1985年用水量量預(yù)計(jì)2000年預(yù)計(jì)2000年用水量用水量城市居民用水工業(yè)用水農(nóng)業(yè)用水長江之污“紅” 河.452001年度七大水系污染由重到輕的順序依次是：海河、遼河、

26、淮河、黃河、松花江、長江和珠江。.46長江水系的主要污染指標(biāo)是石油類、氨氮和高錳酸鹽指數(shù)。.47主要污染指標(biāo)為溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)、生化需氧量、揮發(fā)酚和石油類。黃河干流懸浮物濃度很高，最高達(dá)4851毫克/升。水資源的合理利用和保護(hù) 建立蓄水工程 修建跨流域的引水工程 合理開采地下水 科學(xué)用水，節(jié)約用水 保護(hù)水資源，防治水污染 水的時(shí)間分配不均 水的空間分布不均 地下水更新周期長 水資源有限及世界用水量的迅速增加 水污染嚴(yán)重 地表天然水中混入的懸浮物、膠體物構(gòu)成水的濁度，不除去則地表天然水中混入的懸浮物、膠體物構(gòu)成水的濁度，不除去則不能作鍋爐水和冷卻水使用。通常用混凝沉淀、過濾等方法去不能作鍋爐

27、水和冷卻水使用。通常用混凝沉淀、過濾等方法去除。除。 以離子和分子狀態(tài)存在子水中的溶解鹽類特別是硬度、鐵以離子和分子狀態(tài)存在子水中的溶解鹽類特別是硬度、鐵等不除去不適用于鍋爐水，通常采用離子交換、軟化、除鐵等不除去不適用于鍋爐水，通常采用離子交換、軟化、除鐵等方法去除。等方法去除。 以自來水作鍋爐用水，在進(jìn)行離子交換軟化前還需除去水中以自來水作鍋爐用水，在進(jìn)行離子交換軟化前還需除去水中存在的余氯否則會(huì)影響離子交換樹脂的性能。存在的余氯否則會(huì)影響離子交換樹脂的性能。 ( (一一) )混凝機(jī)理混凝機(jī)理 1 1水溫的影響水溫的影響 2 2水的水的pHpH值和堿度的影響值和堿度的影響 3 3水質(zhì)的影響

28、水質(zhì)的影響 ( (三三) )混凝劑混凝劑 ( (一一) )沉淀與沉淀池沉淀與沉淀池 水中懸浮的固體顆粒，依靠本身重力作用，由水中分離出來的水中懸浮的固體顆粒，依靠本身重力作用，由水中分離出來的過程稱為沉淀。原水中懸浮固體顆粒較大，能依靠自身重力自過程稱為沉淀。原水中懸浮固體顆粒較大，能依靠自身重力自然沉降的稱為自然沉降沉淀。這種沉淀只能對(duì)含泥砂量高的原然沉降的稱為自然沉降沉淀。這種沉淀只能對(duì)含泥砂量高的原水進(jìn)行預(yù)沉淀時(shí)采用。水進(jìn)行預(yù)沉淀時(shí)采用。 通常，原水預(yù)處理都是先經(jīng)過混凝，使水中較小的顆粒凝聚通常，原水預(yù)處理都是先經(jīng)過混凝，使水中較小的顆粒凝聚并進(jìn)一步形成絮凝狀沉淀物并進(jìn)一步形成絮凝狀沉淀

29、物( (俗稱礬花俗稱礬花) )，再依靠其本身重力作，再依靠其本身重力作用由水中沉降分離出來，這種沉淀稱混凝沉淀。用由水中沉降分離出來，這種沉淀稱混凝沉淀。 平流沉淀池通常為矩形水池，水流平面流過水平流沉淀池通常為矩形水池，水流平面流過水池，構(gòu)造簡單，管理方便，可筑于地面，也可池，構(gòu)造簡單，管理方便，可筑于地面，也可筑于地下，不僅適用于大型水處理廠，也適用筑于地下，不僅適用于大型水處理廠，也適用于處理水量小的廠。它可作自然沉淀用，也可于處理水量小的廠。它可作自然沉淀用，也可作混凝沉淀用。作混凝沉淀用。 重力式無閥濾池，是因重力式無閥濾池，是因過濾過程依靠水的重力過濾過程依靠水的重力自動(dòng)流入濾池進(jìn)

30、行過濾自動(dòng)流入濾池進(jìn)行過濾或反洗，且濾池沒有閥或反洗，且濾池沒有閥門而得名的。門而得名的。 我國含鐵的地下水分布頗廣，一般含鐵量在我國含鐵的地下水分布頗廣，一般含鐵量在430mg430mgL L左右。左右。含鐵地下水由于在地下，鐵是以含鐵地下水由于在地下，鐵是以二價(jià)二價(jià)狀態(tài)存在。這種水剛抽到狀態(tài)存在。這種水剛抽到地面時(shí)，水質(zhì)清徹干凈，但有鐵腥味；時(shí)間略長，水質(zhì)即發(fā)渾，地面時(shí)，水質(zhì)清徹干凈，但有鐵腥味；時(shí)間略長，水質(zhì)即發(fā)渾，洗洗滌滌織物及器具時(shí)會(huì)留下銹色斑點(diǎn)。離子極易污染離子交換樹織物及器具時(shí)會(huì)留下銹色斑點(diǎn)。離子極易污染離子交換樹脂，使樹脂中毒而降低交換能力。當(dāng)用含鐵水做鍋爐補(bǔ)給水時(shí)，脂，使樹脂

31、中毒而降低交換能力。當(dāng)用含鐵水做鍋爐補(bǔ)給水時(shí)，容易在鍋爐受熱面上結(jié)成鐵垢，不僅影響傳熱，還易引起管壁容易在鍋爐受熱面上結(jié)成鐵垢，不僅影響傳熱，還易引起管壁腐蝕。冷卻水中鐵含量超過腐蝕。冷卻水中鐵含量超過0.5mg/L0.5mg/L時(shí)，會(huì)促使鐵細(xì)菌繁殖，時(shí)，會(huì)促使鐵細(xì)菌繁殖，產(chǎn)生的粘泥除會(huì)堵產(chǎn)生的粘泥除會(huì)堵管道和管道和腐蝕，因此，除鐵要引起足夠的重視。腐蝕，因此，除鐵要引起足夠的重視。 天然錳砂中含有，它是氧化成的良好催化劑，天然錳砂中含有，它是氧化成的良好催化劑，其催化反應(yīng)為：其催化反應(yīng)為： 沉淀物經(jīng)錳砂層過濾后除去。因此，錳砂既是催化劑又沉淀物經(jīng)錳砂層過濾后除去。因此，錳砂既是催化劑又是濾料

32、。是濾料。 當(dāng)硬度高、堿度也高的水直接作補(bǔ)充水進(jìn)入循環(huán)冷卻水系統(tǒng)后，當(dāng)硬度高、堿度也高的水直接作補(bǔ)充水進(jìn)入循環(huán)冷卻水系統(tǒng)后，會(huì)使循環(huán)水水質(zhì)處理的難度增大，同時(shí)濃縮倍數(shù)的提高也受到會(huì)使循環(huán)水水質(zhì)處理的難度增大，同時(shí)濃縮倍數(shù)的提高也受到限制。另外高硬水也不宜直接作鍋爐水的給水。立式水管鍋爐、限制。另外高硬水也不宜直接作鍋爐水的給水。立式水管鍋爐、立式火管鍋爐及臥式內(nèi)燃鍋爐的給水總硬度要求在立式火管鍋爐及臥式內(nèi)燃鍋爐的給水總硬度要求在3.5mmol/L3.5mmol/L以下?？傆捕冗^高的水不能直接采用離子交換方法達(dá)到軟化水以下?？傆捕冗^高的水不能直接采用離子交換方法達(dá)到軟化水的要求，經(jīng)濟(jì)效果也不好。

33、堿度過高的水，也不能直接作為鍋的要求，經(jīng)濟(jì)效果也不好。堿度過高的水，也不能直接作為鍋爐的補(bǔ)給水。所以上述這類水質(zhì)均需在進(jìn)入冷卻水系統(tǒng)、鍋爐爐的補(bǔ)給水。所以上述這類水質(zhì)均需在進(jìn)入冷卻水系統(tǒng)、鍋爐和離子交換軟化系統(tǒng)前，首先采用化學(xué)藥劑方法進(jìn)行預(yù)處理。和離子交換軟化系統(tǒng)前，首先采用化學(xué)藥劑方法進(jìn)行預(yù)處理。 通常對(duì)硬度高、堿度高的水采用石灰軟化法；對(duì)硬度高、堿度通常對(duì)硬度高、堿度高的水采用石灰軟化法；對(duì)硬度高、堿度低的水采用石灰低的水采用石灰純堿軟化法；而對(duì)堿度高的負(fù)硬水則采用石純堿軟化法；而對(duì)堿度高的負(fù)硬水則采用石灰灰石膏處理法石膏處理法 2 2、石灰石灰純堿軟化法純堿軟化法 石灰軟化法只適用于暫硬

34、度、永硬低的水質(zhì)處理。對(duì)硬度高堿石灰軟化法只適用于暫硬度、永硬低的水質(zhì)處理。對(duì)硬度高堿度低即水硬高的水，可采用石灰度低即水硬高的水，可采用石灰純堿軟化法，即加石灰的同純堿軟化法，即加石灰的同時(shí)再投加適量的純堿時(shí)再投加適量的純堿(Na2CO3(Na2CO3又稱蘇打又稱蘇打) )。 3 3、石灰石灰石膏處理法石膏處理法 對(duì)于高堿度的負(fù)硬水，多余的堿度用石灰對(duì)于高堿度的負(fù)硬水，多余的堿度用石灰石膏法除去。石膏法除去。 原水經(jīng)過混凝、沉淀、澄清、過濾后，即可作為工業(yè)原水經(jīng)過混凝、沉淀、澄清、過濾后，即可作為工業(yè)用水使用。如果作為飲用水，還必須進(jìn)行消毒處理，用水使用。如果作為飲用水，還必須進(jìn)行消毒處理，

35、以防止疾病傳播。通常在水中通入氯氣作為殺死細(xì)菌以防止疾病傳播。通常在水中通入氯氣作為殺死細(xì)菌等微生物的消毒方法。等微生物的消毒方法。 當(dāng)采用經(jīng)過消毒處理的自來水作鍋爐給水時(shí)，必須除當(dāng)采用經(jīng)過消毒處理的自來水作鍋爐給水時(shí)，必須除去自來水中的余氯。因?yàn)橛嗦鹊拇嬖跁?huì)破壞離子交換去自來水中的余氯。因?yàn)橛嗦鹊拇嬖跁?huì)破壞離子交換樹脂的結(jié)構(gòu)，使其強(qiáng)度變差，容易破碎。樹脂的結(jié)構(gòu)，使其強(qiáng)度變差，容易破碎。 活性炭由木炭、瀝清炭和果殼、果核、動(dòng)物骨活性炭由木炭、瀝清炭和果殼、果核、動(dòng)物骨頭等經(jīng)高溫焙燒和活化制成?；钚蕴棵撀炔煌觐^等經(jīng)高溫焙燒和活化制成?；钚蕴棵撀炔煌耆怯捎谖锢砦阶饔?，它還有催化作用，使全是由于

36、物理吸附作用，它還有催化作用，使余氯進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成碳的化合物。余氯進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成碳的化合物。( (二二) )化學(xué)藥和脫氯法化學(xué)藥和脫氯法 化學(xué)藥劑脫氯法是利用投加還原性藥劑如二氧化學(xué)藥劑脫氯法是利用投加還原性藥劑如二氧化硫和亞硫酸納等，將余氯還原?；蚝蛠喠蛩峒{等，將余氯還原。 第一節(jié)第一節(jié) 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)一、冷卻水系統(tǒng)一、冷卻水系統(tǒng) ( (一一) )直流冷卻水系統(tǒng)直流冷卻水系統(tǒng) ( (二二) )循環(huán)冷卻水系統(tǒng)循環(huán)冷卻水系統(tǒng) 第第二二節(jié)節(jié) 敞開式循環(huán)冷卻水處理的重要性敞開式循環(huán)冷卻水處理的重要性 ( (一一) )直流冷卻水系統(tǒng)直流冷卻水系統(tǒng) 在直流冷卻水系統(tǒng)中，冷卻水僅僅通過換熱設(shè)備

37、一次，在直流冷卻水系統(tǒng)中，冷卻水僅僅通過換熱設(shè)備一次，用過后水就被排放掉，如圖用過后水就被排放掉，如圖3131所示。因此，它的用所示。因此，它的用水量很大，而排出水的溫升卻很小，水中各種礦物質(zhì)水量很大，而排出水的溫升卻很小，水中各種礦物質(zhì)和離子含量基本上保持不變。這種冷卻水系統(tǒng)不需要和離子含量基本上保持不變。這種冷卻水系統(tǒng)不需要其他冷卻水構(gòu)筑物，因此投資少、操作簡便，但是冷其他冷卻水構(gòu)筑物，因此投資少、操作簡便，但是冷卻水的操作費(fèi)用大，而且不符合當(dāng)前節(jié)約使用水資源卻水的操作費(fèi)用大，而且不符合當(dāng)前節(jié)約使用水資源的要求。這種系統(tǒng)的要求。這種系統(tǒng)( (除了用海水的直流冷卻水系統(tǒng)外除了用海水的直流冷卻

38、水系統(tǒng)外) )在在國外已被淘汰，在國內(nèi)一些中、小型老廠仍在采用。國外已被淘汰，在國內(nèi)一些中、小型老廠仍在采用。 1 1封封閉閉式式循循環(huán)環(huán)冷冷卻卻水水系系統(tǒng)統(tǒng) 濺水裝置或填料濺水裝置或填料 冷卻塔內(nèi)部裝有濺水裝置或填料，由一排排板冷卻塔內(nèi)部裝有濺水裝置或填料，由一排排板條交錯(cuò)排列而成。水順著板條逐排淋降，濺成條交錯(cuò)排列而成。水順著板條逐排淋降，濺成水滴。也可采用膜式填料，使水在填料表面上水滴。也可采用膜式填料，使水在填料表面上以薄膜形式與空氣接觸。填料可由木材、水泥以薄膜形式與空氣接觸。填料可由木材、水泥板或聚氯乙烯板等制成。填料必須受濕良好，板或聚氯乙烯板等制成。填料必須受濕良好，否則水在填

39、料上形成水流而不是水滴或水膜。否則水在填料上形成水流而不是水滴或水膜。 圖圖3-43-4中，空氣靠冷卻塔簡體的高度，像煙囪一中，空氣靠冷卻塔簡體的高度，像煙囪一樣自然拔風(fēng)，將空氣吸樣自然拔風(fēng)，將空氣吸入入塔內(nèi)與水滴逆向接觸。塔內(nèi)與水滴逆向接觸。 圖圖3-53-5中，空氣由塔頂?shù)某轱L(fēng)機(jī)抽吸進(jìn)入塔內(nèi)，中，空氣由塔頂?shù)某轱L(fēng)機(jī)抽吸進(jìn)入塔內(nèi)，空氣流動(dòng)速度為空氣流動(dòng)速度為90210m90210mminmin。在冷卻塔內(nèi)，。在冷卻塔內(nèi)，熱水與空氣之間發(fā)生兩種傳熱作用，一是蒸發(fā)熱水與空氣之間發(fā)生兩種傳熱作用，一是蒸發(fā)傳熱，二是接觸傳熱。傳熱，二是接觸傳熱。傳熱傳熱 傳熱是當(dāng)水在其表面溫度時(shí)的飽和蒸汽壓大于空氣

40、中傳熱是當(dāng)水在其表面溫度時(shí)的飽和蒸汽壓大于空氣中水蒸氣分壓時(shí)，水滴表面的水分子克服液態(tài)水分子之水蒸氣分壓時(shí)，水滴表面的水分子克服液態(tài)水分子之間的吸引力而汽化逸人空氣中，并帶走氣化潛熱，使間的吸引力而汽化逸人空氣中，并帶走氣化潛熱，使液態(tài)水的溫度下降。每蒸發(fā)液態(tài)水的溫度下降。每蒸發(fā)lkglkg水，要帶走約水，要帶走約2 243X106j43X106j的熱量。蒸發(fā)傳熱帶走的熱量約占冷卻塔的熱量。蒸發(fā)傳熱帶走的熱量約占冷卻塔中傳熱量的中傳熱量的7575一一8080。接觸傳熱是當(dāng)空氣的濕球溫。接觸傳熱是當(dāng)空氣的濕球溫度低于水溫時(shí)，熱量從水傳向空氣，使空氣溫度提高度低于水溫時(shí)，熱量從水傳向空氣，使空氣溫

41、度提高而水溫降低，帶走的熱量是顯熱，約占冷卻塔中傳熱而水溫降低，帶走的熱量是顯熱，約占冷卻塔中傳熱量的量的2020一一2525。 由于玻璃鋼冷卻塔生產(chǎn)已系列化，規(guī)格齊全，由于玻璃鋼冷卻塔生產(chǎn)已系列化，規(guī)格齊全，而且體積輕，占地面積小，排列靈活，可以拆而且體積輕，占地面積小，排列靈活，可以拆遷，運(yùn)輸方便，造價(jià)相對(duì)來說也較低，因此常遷，運(yùn)輸方便，造價(jià)相對(duì)來說也較低，因此常為一些中小型化工廠、化肥廠、制藥廠、賓館為一些中小型化工廠、化肥廠、制藥廠、賓館等單位改建、擴(kuò)建或新建循環(huán)冷等單位改建、擴(kuò)建或新建循環(huán)冷卻系統(tǒng)中采用。卻系統(tǒng)中采用。 在敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，由于蒸發(fā)，系統(tǒng)在敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中

42、，由于蒸發(fā)，系統(tǒng)中的水會(huì)愈來愈少，而水中各種礦物質(zhì)和離子中的水會(huì)愈來愈少，而水中各種礦物質(zhì)和離子含量就會(huì)愈來愈濃。為了使水中含鹽量維持含量就會(huì)愈來愈濃。為了使水中含鹽量維持在在定的濃度，必須補(bǔ)入新鮮水，排出濃縮定的濃度，必須補(bǔ)入新鮮水，排出濃縮水。通常在操作時(shí)，用濃縮倍數(shù)來控制水中含水。通常在操作時(shí)，用濃縮倍數(shù)來控制水中含鹽的濃度。設(shè)以鹽的濃度。設(shè)以K K表示濃縮倍數(shù)，則表示濃縮倍數(shù)，則K K的含意就的含意就是指循環(huán)水中某物質(zhì)的濃度與補(bǔ)充水中某物質(zhì)是指循環(huán)水中某物質(zhì)的濃度與補(bǔ)充水中某物質(zhì)的濃度之比。的濃度之比。 式中式中CRCR循環(huán)水中某物質(zhì)的濃度；循環(huán)水中某物質(zhì)的濃度；CMCM補(bǔ)充水中某物質(zhì)

43、的濃度。補(bǔ)充水中某物質(zhì)的濃度。 用來計(jì)算濃縮倍數(shù)的物質(zhì)，要求它們的濃度除了隨用來計(jì)算濃縮倍數(shù)的物質(zhì)，要求它們的濃度除了隨濃縮過程而增加外，不受其他外界條件，如加熱，沉濃縮過程而增加外，不受其他外界條件，如加熱，沉淀、投加藥劑等的干擾。通常選用的物質(zhì)有淀、投加藥劑等的干擾。通常選用的物質(zhì)有ClCl、Si02Si02、K+K+等物質(zhì)或總?cè)芙夤腆w。等物質(zhì)或總?cè)芙夤腆w。 (1) (1)蒸發(fā)損失蒸發(fā)損失E E與氣候和冷卻幅度與氣候和冷卻幅度有關(guān)，有關(guān)，冬季冬季e-e-損失系數(shù)，損失系數(shù)，與季節(jié)有關(guān)，夏季與季節(jié)有關(guān)，夏季(2530(2530) )時(shí)時(shí)為為0 01501501616；冬季；冬季(15 (15

44、 1010) )時(shí)為時(shí)為0 00600600808；春秋；春秋季季(010(010) )時(shí)為時(shí)為0 01001001212。為什么？為什么？ 排污水量排污水量B(m3B(m3h)h)的確的確定與冷卻塔的蒸發(fā)損失定與冷卻塔的蒸發(fā)損失E E和濃縮倍數(shù)和濃縮倍數(shù)K K有關(guān)有關(guān)。為為什么要排污？什么要排污？ 一、敞開式循環(huán)冷卻水泵統(tǒng)產(chǎn)生的問題一、敞開式循環(huán)冷卻水泵統(tǒng)產(chǎn)生的問題 ( (一一) )水垢附著水垢附著 在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，重碳酸鹽的濃度隨在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，重碳酸鹽的濃度隨著蒸發(fā)濃縮而增加，著蒸發(fā)濃縮而增加，當(dāng)其濃度達(dá)到過飽和狀態(tài)時(shí)，或者在經(jīng)過換熱器傳熱表面使水當(dāng)其濃度達(dá)到過飽和狀態(tài)時(shí)，或者在

45、經(jīng)過換熱器傳熱表面使水溫升高時(shí)會(huì)發(fā)生反應(yīng)溫升高時(shí)會(huì)發(fā)生反應(yīng)，形成致密的碳酸鈣水垢，它的導(dǎo)熱性形成致密的碳酸鈣水垢，它的導(dǎo)熱性能很差。輕者是降低換熱器的傳熱效率，影響產(chǎn)量，嚴(yán)重時(shí)，能很差。輕者是降低換熱器的傳熱效率，影響產(chǎn)量，嚴(yán)重時(shí)，則管道被堵。則管道被堵。 1 1冷卻水中溶解氧引起的電化學(xué)腐蝕冷卻水中溶解氧引起的電化學(xué)腐蝕 2 2有害離子引起的腐蝕有害離子引起的腐蝕 3 3微生物引起的腐蝕微生物引起的腐蝕 冷卻水中的微生物一般是指細(xì)菌和藻類。在新鮮水中，一般來冷卻水中的微生物一般是指細(xì)菌和藻類。在新鮮水中，一般來說細(xì)菌和藻類都較少。但在循環(huán)水中，由于養(yǎng)分的濃縮，水溫說細(xì)菌和藻類都較少。但在循環(huán)

46、水中，由于養(yǎng)分的濃縮，水溫的升高和日光照射，給細(xì)菌和藻類創(chuàng)造了迅速繁殖的條件。大的升高和日光照射，給細(xì)菌和藻類創(chuàng)造了迅速繁殖的條件。大量細(xì)菌分泌出的粘液嫁粘合劑一樣，能使水中飄俘的灰塵雜質(zhì)量細(xì)菌分泌出的粘液嫁粘合劑一樣，能使水中飄俘的灰塵雜質(zhì)和化學(xué)沉淀物等粘附在一起，形成粘糊糊的沉積物粘附在換熱和化學(xué)沉淀物等粘附在一起，形成粘糊糊的沉積物粘附在換熱器的傳熱表面上。這種沉積物有人稱它為生物粘泥，也有人把器的傳熱表面上。這種沉積物有人稱它為生物粘泥，也有人把它叫做軟垢。它叫做軟垢。 粘泥積附在換熱器管壁上，除了會(huì)引起腐蝕外，還會(huì)使冷卻水粘泥積附在換熱器管壁上，除了會(huì)引起腐蝕外，還會(huì)使冷卻水的流量減

47、少，從而降低換熱器的冷卻效率；嚴(yán)重時(shí)，這些生物的流量減少，從而降低換熱器的冷卻效率；嚴(yán)重時(shí)，這些生物粘泥會(huì)將管子堵死，迫使停產(chǎn)清洗。粘泥會(huì)將管子堵死，迫使停產(chǎn)清洗。 (1)(1)穩(wěn)定生產(chǎn)穩(wěn)定生產(chǎn) (2)(2)節(jié)約水資源節(jié)約水資源 （3 3）減少環(huán)境污染）減少環(huán)境污染 （4) 4) 節(jié)約節(jié)約 第一節(jié)第一節(jié) 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的沉積物循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的沉積物 一、沉積物的分類一、沉積物的分類 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中，會(huì)有各種物質(zhì)沉積循環(huán)冷卻水系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中，會(huì)有各種物質(zhì)沉積在換熱器的傳熱管表面。這些物質(zhì)統(tǒng)稱為沉積物。它在換熱器的傳熱管表面。這些物質(zhì)統(tǒng)稱為沉積物。它們主要是由水垢們主要是由水

48、垢(scale)(scale)、淤泥、淤泥(sludge)(sludge)、腐蝕產(chǎn)物、腐蝕產(chǎn)物(corrosion products)(corrosion products)和生物沉積物和生物沉積物(biological (biological deposits)deposits)構(gòu)成。通常，人們把淤泥、腐蝕產(chǎn)物和生物構(gòu)成。通常，人們把淤泥、腐蝕產(chǎn)物和生物沉積物三者統(tǒng)稱為污垢沉積物三者統(tǒng)稱為污垢(fouling)(fouling)。 天然水中溶解有各種鹽類，如重碳酸鹽、硫酸鹽、氯天然水中溶解有各種鹽類，如重碳酸鹽、硫酸鹽、氯化物、硅酸鹽等。其中以溶解的重碳酸鹽如化物、硅酸鹽等。其中以溶解的重碳

49、酸鹽如Ca(HC0Ca(HC03 3) )2 2、Mg(HC0Mg(HC03 3) )2 2為最多，也最不穩(wěn)定，容易分為最多，也最不穩(wěn)定，容易分解生成碳酸鹽。因此，如果使用含重碳酸鹽較多的水解生成碳酸鹽。因此，如果使用含重碳酸鹽較多的水作為冷卻水，當(dāng)它通過換熱器傳熱表面時(shí)，會(huì)受熱分作為冷卻水，當(dāng)它通過換熱器傳熱表面時(shí)，會(huì)受熱分解解。 冷卻水通過冷卻塔相當(dāng)于一個(gè)曝氣過程，溶解在水中冷卻水通過冷卻塔相當(dāng)于一個(gè)曝氣過程，溶解在水中的的COCO2 2，會(huì)逸出，因此，水的，會(huì)逸出，因此，水的pHpH值會(huì)升高。此時(shí)，重值會(huì)升高。此時(shí)，重碳酸鹽在堿性條件下也會(huì)發(fā)生如下的反應(yīng)碳酸鹽在堿性條件下也會(huì)發(fā)生如下的反

50、應(yīng)： 如水中溶有適量的磷酸鹽時(shí)，磷酸根將與鈣離子生成如水中溶有適量的磷酸鹽時(shí)，磷酸根將與鈣離子生成磷酸鈣，其反應(yīng)為磷酸鈣，其反應(yīng)為： 碳酸鈣和磷酸鈣均屬微溶性鹽，它們的溶解度比氯化鈣和重碳碳酸鈣和磷酸鈣均屬微溶性鹽，它們的溶解度比氯化鈣和重碳酸鈣要小得多。碳酸鈣和磷酸鈣的溶解度與一般的鹽類不同，酸鈣要小得多。碳酸鈣和磷酸鈣的溶解度與一般的鹽類不同，它們不是隨著溫度的升高而升高，而是隨著溫度的升高而降低。它們不是隨著溫度的升高而升高，而是隨著溫度的升高而降低。因此，在換熱器的傳熱表面上，這些微溶性鹽很容易達(dá)到過飽因此，在換熱器的傳熱表面上，這些微溶性鹽很容易達(dá)到過飽和狀態(tài)而從水中結(jié)晶析出。當(dāng)水流

51、速度比較小或傳熱面比較粗和狀態(tài)而從水中結(jié)晶析出。當(dāng)水流速度比較小或傳熱面比較粗糙時(shí)，這些結(jié)晶沉積物就容易沉積在傳熱表面上。糙時(shí)，這些結(jié)晶沉積物就容易沉積在傳熱表面上。 水中溶解的硫酸鈣、硅酸鈣、硅酸鎂等，當(dāng)其陰、陽離子濃度水中溶解的硫酸鈣、硅酸鈣、硅酸鎂等，當(dāng)其陰、陽離子濃度的乘積超過其本身溶度積時(shí)，也會(huì)生成沉淀沉積在傳熱表面上。的乘積超過其本身溶度積時(shí)，也會(huì)生成沉淀沉積在傳熱表面上。稱為水垢。又稱為無機(jī)垢；結(jié)晶致密，比較堅(jiān)硬稱為水垢。又稱為無機(jī)垢；結(jié)晶致密，比較堅(jiān)硬，又稱為硬垢。，又稱為硬垢。它們通常牢固地附著在換熱表面上，不易被水沖洗掉。它們通常牢固地附著在換熱表面上，不易被水沖洗掉。 大

52、多數(shù)情況下，換熱器傳熱表面上形成的水垢大多數(shù)情況下，換熱器傳熱表面上形成的水垢是以碳酸鈣為主的。這是因?yàn)榱蛩徕}的溶解度是以碳酸鈣為主的。這是因?yàn)榱蛩徕}的溶解度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于碳酸鈣。例如在遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于碳酸鈣。例如在0 0 時(shí)，硫酸鈣的溶時(shí)，硫酸鈣的溶解度是解度是1800mg1800mgL L，比碳酸鈣約大，比碳酸鈣約大9090倍，所以倍，所以碳酸鈣比硫酸鈣更易析出。同時(shí)天然水中溶解碳酸鈣比硫酸鈣更易析出。同時(shí)天然水中溶解的磷酸鹽較少，因此，除非向水中投加過量的的磷酸鹽較少，因此，除非向水中投加過量的磷酸鹽，否則磷酸鈣水垢將較少出現(xiàn)。磷酸鹽，否則磷酸鈣水垢將較少出現(xiàn)。 污垢一般是由顆粒細(xì)小的泥砂、塵土、不溶

53、性鹽類的泥狀物、污垢一般是由顆粒細(xì)小的泥砂、塵土、不溶性鹽類的泥狀物、膠狀氫氧化物、雜物碎屑、腐蝕產(chǎn)物、油污、特別是菌藻的尸膠狀氫氧化物、雜物碎屑、腐蝕產(chǎn)物、油污、特別是菌藻的尸體及其黏性分泌物等組成。水處理控制不當(dāng)，補(bǔ)充水濁度過高，體及其黏性分泌物等組成。水處理控制不當(dāng)，補(bǔ)充水濁度過高，細(xì)微泥砂、膠狀物質(zhì)等帶入冷卻水系統(tǒng)，或者菌藻殺滅不及時(shí)，細(xì)微泥砂、膠狀物質(zhì)等帶入冷卻水系統(tǒng)，或者菌藻殺滅不及時(shí)，或腐蝕嚴(yán)重、腐蝕產(chǎn)物多以及操作不慎，油污、工藝產(chǎn)物等泄或腐蝕嚴(yán)重、腐蝕產(chǎn)物多以及操作不慎，油污、工藝產(chǎn)物等泄漏入冷卻水中，都會(huì)加劇污垢的形成。漏入冷卻水中，都會(huì)加劇污垢的形成。 當(dāng)這樣的水質(zhì)流經(jīng)換熱

54、器表面時(shí)，容易形成污垢沉積物，特別當(dāng)這樣的水質(zhì)流經(jīng)換熱器表面時(shí)，容易形成污垢沉積物，特別是當(dāng)水走殼程，流速較慢的部位污垢沉積更多。由于這種污垢是當(dāng)水走殼程，流速較慢的部位污垢沉積更多。由于這種污垢體積較大、質(zhì)地疏松稀軟，故又稱為軟垢。它們是引起垢下腐體積較大、質(zhì)地疏松稀軟，故又稱為軟垢。它們是引起垢下腐蝕的主要原因，也是某些細(xì)菌如厭氧菌生存和繁殖的溫床。蝕的主要原因，也是某些細(xì)菌如厭氧菌生存和繁殖的溫床。 由于污垢的質(zhì)地松散稀軟，所以它們?cè)趥鳠岜砻嫔险秤捎谖酃傅馁|(zhì)地松散稀軟，所以它們?cè)趥鳠岜砻嫔险掣讲痪o，容易清洗，有時(shí)只需用水沖洗即可除去。但附不緊，容易清洗，有時(shí)只需用水沖洗即可除去。但在運(yùn)行

55、中，污垢和水垢一樣，也會(huì)影響換熱器的傳熱在運(yùn)行中，污垢和水垢一樣，也會(huì)影響換熱器的傳熱效率。效率。 當(dāng)防腐措施不當(dāng)時(shí)，換熱器的換熱管表面經(jīng)常會(huì)有銹當(dāng)防腐措施不當(dāng)時(shí)，換熱器的換熱管表面經(jīng)常會(huì)有銹瘤附著。其外殼堅(jiān)硬，但內(nèi)部疏松多孔，而且分布不瘤附著。其外殼堅(jiān)硬，但內(nèi)部疏松多孔，而且分布不均。它們常與水垢、微生物粘泥等一起沉積在換熱器均。它們常與水垢、微生物粘泥等一起沉積在換熱器的傳熱表面。這類銹瘤狀腐蝕產(chǎn)物形成的沉積物，除的傳熱表面。這類銹瘤狀腐蝕產(chǎn)物形成的沉積物，除了影響傳熱外，更嚴(yán)重的是將助長某些細(xì)菌如鐵細(xì)菌了影響傳熱外，更嚴(yán)重的是將助長某些細(xì)菌如鐵細(xì)菌的繁殖，最終導(dǎo)致管壁腐蝕穿孔而泄漏。的繁

56、殖，最終導(dǎo)致管壁腐蝕穿孔而泄漏。 ( (一一) )碳酸鈣垢析出的判斷碳酸鈣垢析出的判斷 1 1飽和指數(shù)飽和指數(shù)(L(LS SI I) ) 碳酸鹽溶解在水中達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)，存在著下列動(dòng)平衡關(guān)系碳酸鹽溶解在水中達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)，存在著下列動(dòng)平衡關(guān)系19361936年朗格利爾年朗格利爾(Langelier)(Langelier)根據(jù)上述平衡關(guān)系，提出了飽和根據(jù)上述平衡關(guān)系，提出了飽和pHpH和飽和指數(shù)的概念，以判斷碳酸鈣在水中是否會(huì)析出水垢，和飽和指數(shù)的概念，以判斷碳酸鈣在水中是否會(huì)析出水垢，并據(jù)此提出用加酸或用加堿預(yù)處理的辦法來控制水垢的析出。并據(jù)此提出用加酸或用加堿預(yù)處理的辦法來控制水垢的析出。如

57、果碳酸鈣在水中呈飽和狀態(tài)，則處于平衡狀態(tài)，重碳酸鈣既如果碳酸鈣在水中呈飽和狀態(tài)，則處于平衡狀態(tài)，重碳酸鈣既不分解成碳酸鈣，碳酸鈣也不會(huì)繼續(xù)溶解。此時(shí)水的不分解成碳酸鈣，碳酸鈣也不會(huì)繼續(xù)溶解。此時(shí)水的pHpH值稱為值稱為該水的飽和該水的飽和pHpH值，以值，以pHspHs表示之。朗格利爾推導(dǎo)出了計(jì)算表示之。朗格利爾推導(dǎo)出了計(jì)算pHspHs的公式，并以水的實(shí)際的公式，并以水的實(shí)際pHpH與其與其pHspHs的差值來判斷水垢的析出。的差值來判斷水垢的析出。 早期水處理工作者曾有意讓冷卻水早期水處理工作者曾有意讓冷卻水在換熱器傳熱表面上結(jié)一層薄薄的在換熱器傳熱表面上結(jié)一層薄薄的致密的碳酸鈣水垢，這樣既

58、不影響致密的碳酸鈣水垢，這樣既不影響傳熱效率，又可防止水對(duì)碳鋼的腐傳熱效率，又可防止水對(duì)碳鋼的腐蝕。因此，朗格利爾提出：蝕。因此，朗格利爾提出：L LS SI I00時(shí)，碳酸鈣垢會(huì)析出，時(shí)，碳酸鈣垢會(huì)析出，這種水屬結(jié)垢型水；當(dāng)這種水屬結(jié)垢型水；當(dāng)L LS SI I00時(shí)，則原來附在傳熱時(shí)，則原來附在傳熱面上的碳酸鈣垢層會(huì)被溶解掉，使面上的碳酸鈣垢層會(huì)被溶解掉，使碳鋼表面裸露在水中而受到腐蝕，碳鋼表面裸露在水中而受到腐蝕，這種水稱作腐蝕型水這種水稱作腐蝕型水 AA總?cè)芙夤腆w系數(shù)；總?cè)芙夤腆w系數(shù)； B B溫度系數(shù)；溫度系數(shù)； C C鈣硬度系數(shù)；鈣硬度系數(shù)； DM DM堿度系數(shù)。堿度系數(shù)。 R R.

59、S.I.S.I2pHspH 2pHspH 6 6 腐蝕腐蝕 R R.S.I.S.I2pHspH 2pHspH 6 6 穩(wěn)定穩(wěn)定 R R.S.I.S.I2PHspH2PHspH 6 6 結(jié)垢結(jié)垢3.3.結(jié)垢指數(shù)（結(jié)垢指數(shù)（P.S.I.P.S.I.） P.S.IP.S.I2pHspHeq 2pHspHeq 6 6 腐蝕腐蝕 P.S.IP.S.I2pHspHeq 2pHspHeq 6 6 穩(wěn)定穩(wěn)定 P.S.IP.S.I2PHspHeq6 2PHspHeq6 結(jié)垢結(jié)垢 帕科拉茲認(rèn)為帕科拉茲認(rèn)為P.S.I.P.S.I.比比L.S.IL.S.I和和R.S.IR.S.I在判斷水質(zhì)性能在判斷水質(zhì)性能上更接近實(shí)

60、際。上更接近實(shí)際。 L L S S I I只從熱力學(xué)平衡角度出發(fā)，在工程應(yīng)用中有局限性，只從熱力學(xué)平衡角度出發(fā)，在工程應(yīng)用中有局限性，特別是在冷卻水中投入各種化學(xué)處理劑后根本失去預(yù)測作用。特別是在冷卻水中投入各種化學(xué)處理劑后根本失去預(yù)測作用。同樣同樣R RS SI I雖然是在工程應(yīng)用中總結(jié)出來的經(jīng)驗(yàn)式，比雖然是在工程應(yīng)用中總結(jié)出來的經(jīng)驗(yàn)式，比L L S S I I接近實(shí)際，但同樣對(duì)用化學(xué)藥劑處理過的冷卻水失接近實(shí)際，但同樣對(duì)用化學(xué)藥劑處理過的冷卻水失去了預(yù)測作用。而去了預(yù)測作用。而P PS S I I也是局限于平衡觀點(diǎn)，只是將也是局限于平衡觀點(diǎn)，只是將R RS SI I中水的實(shí)際中水的實(shí)際pH