生化班《工業(yè)水處理技術(shù)

1、工業(yè)水處理技術(shù) 工業(yè)水處理 wenku11本課程教學(xué)目標(biāo)要求:1、了解水的自然循環(huán)過程及水污染狀況2、知道我國水資源的現(xiàn)狀及我國的水危機(jī)情況3、了解水的基本性質(zhì)、水質(zhì)指標(biāo)及含義4、掌握工業(yè)水處理的常用方法及原理5、知道工業(yè)水處理的常用設(shè)備、工藝流程6、知道工業(yè)廢水的一般處理方法 2填空、解釋與簡答（基礎(chǔ)知識）重要設(shè)備、構(gòu)筑物的功能及工作原理水處理過程的工藝流程簡圖教學(xué)任務(wù)呈現(xiàn)形式3 課題一緒論 教學(xué)目的與要求： 1、了解水的自然循環(huán)過程 2、知道水的特性和水質(zhì)指標(biāo)及含義 3、了解我國水資源的現(xiàn)狀及水水污染 情況 4、知道工業(yè)水處理的主要任務(wù)4教學(xué)任務(wù)清單：一、解釋或簡答: 1.詮釋下列水質(zhì)指標(biāo)

2、的含義 COD BOD5 H pH2.什么叫水體污染？3.水在自然界是如何循環(huán)運(yùn)動的？二、填空： 1.工業(yè)水處理的內(nèi)容主要包括、 、 三個(gè)方面。 2. 評價(jià)水質(zhì)的好壞的水質(zhì)指標(biāo)主要有、 、 、 、 、 等幾個(gè)方 面。 5一、我國水資源情況 1.水資源 水是一種寶貴的自然資源；水是人類和一切生物賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)；水是可以更新的自然資源, 能通過自身的循環(huán)過程不斷地復(fù)原。 水資源包括一切可用于生產(chǎn)和生活的地表水與地下水,其中,海水占 97.3%,淡水占2.7%,這些淡水中約有75%以冰冠和冰川的形式存在于地球的兩極，可以直接被人類利用的淡水僅為0.3%。6 2.我國的水資源危機(jī) 水是生命的源泉，

3、是社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的命脈。在3月18日，聯(lián)合國發(fā)出警告，除非各國政府采取有力措施。到2025年，世界上就將有近1/3的人口(23億人)無法獲得安全的飲用水，其主要原因是這些地區(qū)的水資源短缺。 目前，隨著人類生產(chǎn)的發(fā)展和生活水平的提高，用水量以每年接近5%的速度遞增，照此下去，每15年用水總量就翻一番，在2030年以前，地球上將有1/3以上的人面臨淡水資源危機(jī)。7 中國淡水資源總量為28萬億立方米，居世界第6位，次于加拿大、巴西和俄羅斯，略多于美國和印尼，占世界水資源總量的7%，但中國人均水資源2304m3/人，處于缺水上下限(30001000 m3/人)的中值，在世界銀行近年做連續(xù)資源統(tǒng)計(jì)的13個(gè)

4、國家中居第82位，只有世界平均水平的31%，屬于水資源緊缺的國家(以上均按1998/99世界銀行年度報(bào)告最新統(tǒng)計(jì))。8水危機(jī)產(chǎn)生的原因 (1) 自然條件的影響 (2) 城市與工業(yè)區(qū)集中發(fā)展 (3) 水體污染破壞了有限的水資源 (4) 用水浪費(fèi)水危機(jī)產(chǎn)生的原因 (1) 自然條件的影響 (2) 城市與工業(yè)區(qū)集中發(fā)展 (3) 水體污染破壞了有限的水資源 (4) 用水浪費(fèi)水9中國的水資源分布很不均勻： 北方人均水資源僅為995.4立方米/人，屬于嚴(yán)重缺水，并由于水污染和水土流失使情況更為惡化；南方人均水資源量雖然超過人均3000立方米/人的缺水上限，但由于分布不均(如上海僅為185立方米/人)和污染嚴(yán)

5、重，使得工業(yè)、農(nóng)業(yè)和人民生活將得不到按現(xiàn)模式發(fā)展的足夠水資源供應(yīng)。103.節(jié) 水 水資源短缺對于中國大部分地區(qū)都是最根本的問題。水資源供需矛盾解決的根本辦法是節(jié)水。這里說的節(jié)水包括三方面的含義 ： （1）節(jié)約用水 （2）提高水的重復(fù)利用率 （3）污水資源化11（1）節(jié)約用水 節(jié)約用水指降低每公斤糧食的耗水量、萬元工業(yè)產(chǎn)值的耗水量和每人的生活用水量。 農(nóng)業(yè)用水占工農(nóng)業(yè)和生活用水的75%左右，節(jié)水工作應(yīng)以農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉為重點(diǎn)。 目前我國的萬元工業(yè)產(chǎn)值耗水量一般是發(fā)達(dá)國家的1020倍，個(gè)別行業(yè)達(dá)45倍；我國每公斤糧食的耗水量是發(fā)達(dá)國家的23倍；我國城市人均耗水量已接近發(fā)達(dá)國家的中等水平。12（2）提高

6、水的重復(fù)利用率 提高水的重復(fù)利用率指工業(yè)生產(chǎn)的循環(huán)用水。目前我國工業(yè)生產(chǎn)用水的重復(fù)利用率約為40%，遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國家75%85%的水平。13 （3）污水資源化 污水資源化指通過污水處理提高水的類別，從而使該排放掉的污水分別達(dá)到生態(tài)、農(nóng)業(yè)、工業(yè)或生活用水的標(biāo)準(zhǔn)，使其資源化，是跨類別的廣義重復(fù)利用。144.水工業(yè) 如果把20世紀(jì)稱作石油世紀(jì)的話，那么21世紀(jì)很可能就是水世紀(jì)。 與變幻莫測的通訊技術(shù)產(chǎn)業(yè)相比，水工業(yè)廣闊的市場、巨額的產(chǎn)值和穩(wěn)定的收益無疑更具吸引力。難怪紐約一家投資公司的首席專家伊麗莎白把水工業(yè)稱之為“下一世紀(jì)最好的投資領(lǐng)域”。 水處理工業(yè)由水工業(yè)企業(yè)、水工業(yè)制造業(yè)、水工業(yè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)三

7、部分組成。15 水工業(yè)企業(yè)： 水工業(yè)企業(yè)將給水排水有機(jī)地統(tǒng)一起來。 水是一種可再生資源，取水是對自然資源水的加工活動；排水是對廢水進(jìn)行處理的工業(yè)活動，不可偏廢任何一方。 水工業(yè)制造業(yè)： 水工業(yè)制造業(yè)是由生產(chǎn)給水排水行業(yè)所需的機(jī)電、化工、生物、冶金、材料以及電子等技術(shù)裝備產(chǎn)品的工業(yè)部門無形中組成的工業(yè)系統(tǒng)，它是給排水事業(yè)的支柱工業(yè)，必須與給排水事業(yè)同步發(fā)展。16 水工業(yè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)： 水工業(yè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)是指在給排水行業(yè)中運(yùn)用高新技術(shù)開發(fā)出來的產(chǎn)業(yè)。 科技進(jìn)步可以有效地為水工業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供可靠的依據(jù)和手段，促進(jìn)水工業(yè)管理水平的提高，提高水資源綜合利用效率和經(jīng)濟(jì)效益，提供保護(hù)水資源和生態(tài)環(huán)境的有效

8、手段。175.我國的水處理技術(shù)所面臨的困境 1缺乏具有獨(dú)立知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品 2. 生產(chǎn)規(guī)模小且分散，技術(shù)相對落后，質(zhì)量不穩(wěn)定，缺乏國 際競爭力 3. 應(yīng)用技術(shù)水平較低 4. 工程研究設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、技術(shù)服務(wù)的配套方面未完全系統(tǒng) 化，缺乏國際競爭的能力。5. 缺乏大量的科研和軟件開發(fā)的投入。18二、水的循環(huán) 1.水循環(huán)過程 水循環(huán)是指地球上各種形態(tài)的水，在太陽輻射、地心引力等作用下，通過蒸發(fā)、水汽輸送、凝結(jié)降水、下滲以及徑流等環(huán)節(jié)，不斷地發(fā)生相態(tài)轉(zhuǎn)換和周而復(fù)始運(yùn)動的過程。1920大氣海洋降水雨雪蒸發(fā)滲流徑流冰川蒸發(fā)地下水江河湖泊21植物對水的蒸騰作用及葉片吐水現(xiàn)象222.水體污染 水體污染：由于某些物

9、質(zhì)介入水體，改變了水體 的某些物理、化學(xué)、生物以及放射性 等方面的特性，從而影響水的有效利 用，危害人類健康，造成水質(zhì)惡化， 破壞生態(tài)環(huán)境的現(xiàn)象。 水體中的污染物主要有化學(xué)性污染物、物理性污染物、生物性污染物三大類 。 23三、水的特性和水質(zhì)指標(biāo)1.水的特性 水分子是極性分子 呈三角型 水分子間存在氫鍵 自然界的水有固、液、氣 三種狀態(tài)，水沸點(diǎn)為1000C、水的凝固點(diǎn)是00C。水在40C時(shí)、密度最大，在其它溫度時(shí)體積會膨脹。 水的熱穩(wěn)定性高，廣泛應(yīng)用于動力、工業(yè)生產(chǎn)何民用取暖，工業(yè)上水還是一種價(jià)廉物美的熱交換介質(zhì)。242、水質(zhì)指標(biāo)（評價(jià)水的好壞的物理量）懸浮物：指水中不溶解的懸浮固體、漂浮物等

10、， 常用比濁法進(jìn)行測定，單位為mg/ml。含鹽量：指水中各種鹽含量的總稱?？捎扇治龇y 定出的陰、陽離子的總和表示，單位為 mg/ml。硬度（H）：指水中含Ca2+、Mg2+的的總稱。其中包括 碳酸鹽硬度（暫時(shí)硬度）和非碳酸鹽硬度 （永久硬度）兩大類。25堿度（用OH-表示）：指水中各種堿性物質(zhì)含量的總稱。 主要包括OH-、CO32-、HCO3-等，用酚酞作指示劑進(jìn)行測定時(shí)，終點(diǎn)pH為8.3 HCO3-不參與反應(yīng)，測定出的叫酚酞堿度，用甲基橙作指示劑進(jìn)行測定時(shí)，終點(diǎn)pH為4.2，可以測定出水中的總堿度。酸度（用H+表示）：指水中各種酸性物質(zhì)含量的總稱。主 要包括強(qiáng)酸、弱酸、強(qiáng)酸弱堿鹽。化學(xué)需

11、氧量(COD)：指用強(qiáng)氧化劑氧化水中各種有機(jī)物及 其它還原性物質(zhì)所消耗的氧量。反映水中有機(jī)物和其它還原性物質(zhì)的總量。（常用氧化劑為KMnO4、K2CrO7）五天生化需氧量(BOD5)： 指在有氧條件下，水中微生物 經(jīng)過五天使有機(jī)物氧化分解時(shí)所消耗的氧量。反映水中有機(jī)物含量多少或表示水中受有機(jī)物污染 的程度。26四、工業(yè)水處理（包括用水處理、循環(huán)冷卻水處理、污水處理三個(gè)方面）1.用水處理預(yù)處理 除去水中的懸浮物、顆粒污染物等，一般采用物理處理法。如：利用隔柵、篩網(wǎng)進(jìn)行攔截較大的懸浮物、漂浮物等，利用沉淀、過濾等去除顆粒物。 軟化處理 硬水：含有較多Ca2+、Mg2+的水。 軟水：含有少量或不含C

12、a2+、Mg2+的水。 （硬水又分為暫時(shí)硬水和永久硬水兩大類。） 硬水的危害主要有：會使鍋爐結(jié)垢浪費(fèi)燃料甚至引起鍋爐爆炸； 會使印染的色澤不均勻； 會使造紙的紙張有斑點(diǎn)； 硬水的軟化：去除硬水中Ca2+、Mg2+的水處理工藝叫硬水的軟化，工業(yè) 上廣泛采用離子交換法。除鹽處理 去除水中的其它陰、陽離子的過程。 一般可以采用兩種工藝： 即蒸餾法和離子交換法。272.循環(huán)冷卻水處理 工業(yè)循環(huán)水簡稱冷卻水，它是用于帶走工業(yè)生產(chǎn)中不需要的熱量的冷卻用水，按工業(yè)冷卻水的不同系統(tǒng)一般分為兩大類：即直流冷卻水系統(tǒng)和循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中可分為敞開式和密閉式循環(huán)水系統(tǒng)。 直流式冷卻水系統(tǒng)的方式是水流

13、過冷卻設(shè)備或換熱器經(jīng)一次性熱交換后，即被排放掉，這樣的話，水源浪費(fèi)太大，故此種方式很少采用，而在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，密閉式循環(huán)系統(tǒng)由于設(shè)備結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，技術(shù)要求不適宜水量大的冷卻裝置，目前尚未廣泛采用。 但現(xiàn)在許多化工企業(yè)都將由原來的直流冷卻水改為循環(huán)冷卻水。采用化學(xué)處理法進(jìn)行處理，即通過加入化學(xué)藥品來防止冷卻水系統(tǒng)的腐蝕、結(jié)垢何粘泥等問題，不僅提高了換熱器的傳熱效率，又延長了設(shè)備的壽命。3.工業(yè)污水處理物理處理法 利用物理作用，分離或回收廢水中的不溶性固體物質(zhì),主要方 法有篩濾、沉降、氣浮、過濾、離心分離等。物理化學(xué)處理法 利用物理化學(xué)性質(zhì)對污染物進(jìn)一步進(jìn)行處理的方法，如： 吸附、浮選、電滲析

14、、反滲透等。283.工業(yè)污水處理化學(xué)處理法 利用化學(xué)反應(yīng)和傳質(zhì)過程，分離或回收 溶解態(tài)和膠體態(tài)的污染物，主要方法有 中和、混凝、氧化還原、電解、離子交 換等方法。生物處理法 利用微生物作用，降解膠體和有機(jī)污染 物，主要方法有活性污泥法、生物濾池、 厭氧生物處理法、土地處理系統(tǒng)等。 在實(shí)際應(yīng)用中，通常選擇幾種不同的處理方法組成一個(gè)廢水處理系統(tǒng)進(jìn)行有效凈化，才能達(dá)標(biāo)排放。29課題二 工業(yè)用水的預(yù)處理 教學(xué)目的與要求： 1、了解工業(yè)用水預(yù)處理的內(nèi)容 2、知道工業(yè)用水預(yù)處理的方法及原理 3、熟悉工業(yè)用水預(yù)處理的工藝過程 4、知道預(yù)處理的常用設(shè)備及功能30教學(xué)任務(wù)清單：一、簡答: 1.簡述石灰-純堿法處

15、理高硬度水的原理。2.自來水脫氯的方法有哪些？并用化學(xué)反應(yīng)方程式加以說明。3.影響水的混凝處理效果的因素主要有哪些？二、填空： 1.石灰處理法處理水中暫時(shí)硬度的反應(yīng)主要有、 、 、 四個(gè)。 2. 水中膠體穩(wěn)定的原因主要是、 、 三個(gè)方面。 3.工業(yè)用水預(yù)處理中混凝處理的機(jī)理包括、 、 三個(gè)方面的作用。 31 是指在混凝劑的作用下，使廢水中的膠體和細(xì)微懸浮物凝聚為絮凝體，然后予以分離除去的水處理法。通過混凝法，可以去除廢水中難以用沉降法去除的細(xì)小顆粒、乳狀油及膠體物質(zhì)、有機(jī)物、重金屬離子、放射性物質(zhì)等?！盎炷笔悄酆托跄目偡Q（即混合和反應(yīng)）膠體失去穩(wěn)定性的過程脫穩(wěn)膠體相互聚集注：膠體是指顆粒

16、粒徑在0.1m1nm之間的物質(zhì)。一、混凝處理第一節(jié) 天然水中不溶性雜質(zhì)的去除 （主要為懸浮物和膠體雜質(zhì)）321.膠體的穩(wěn)定性 （指膠粒在水中能夠長期保持懸浮分散的 狀態(tài)）其原因主要有以下幾個(gè)方面： 微粒的布朗運(yùn)動（指粒徑極小的顆粒所作的不規(guī)則運(yùn) 動。） 布朗運(yùn)動是英國植物學(xué)家布朗通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的。1827年，布朗把花粉放入水中，然后取出一滴這種懸浮液放在顯微鏡下觀察，發(fā)現(xiàn)花粉小顆粒在水中象著了魔似的不停運(yùn)動，而且每個(gè)小顆粒的運(yùn)動方向和速度都改變很快，不會停下來。這些小顆粒實(shí)際上是由上萬個(gè)分子組成的分子團(tuán)，由于受液體分子撞擊不平衡，從而表現(xiàn)出無規(guī)則運(yùn)動的情況.懸浮物和膠體雜質(zhì)因?yàn)轭w粒小，質(zhì)量輕，在

17、水中各個(gè)方向受到的水分子的撞擊力不平衡，不停的作無規(guī)則高速運(yùn)動并趨于均勻分散狀態(tài)，故能夠在水中穩(wěn)定存在。33微粒之間的靜電斥力 膠體穩(wěn)定的另一個(gè)原因是膠粒帶有某種相同的電荷，微粒之間因?yàn)殪o電作用力能夠互相排斥而穩(wěn)定。但同時(shí)它又能夠與溶液中帶相反電荷的離子發(fā)生電性中和，而失去穩(wěn)定性。微粒的水化作用 由于膠體微粒帶電荷能夠吸附具有極性的水分子，在其表面形成一層水化膜。2.混凝機(jī)理 （在水中加入混凝劑的主要目的是消除膠體的穩(wěn)定性）其混凝機(jī)理包括以下三個(gè)方面：反離子的壓縮作用及電性中和作用 在水中加入某些電解質(zhì)后，由于電離或水解作用形成帶相反電荷的離子或聚合體對水中的擴(kuò)散層起壓縮作用、對膠體微粒的電荷

18、進(jìn)行電性中和，使膠粒之間的排斥力削弱，膠體顆粒通過吸附、碰撞產(chǎn)生凝聚而變大變重。膠體吸附與混凝劑的架橋作用 在水中加入混凝劑后，沉淀物的網(wǎng)捕作用34混凝原理 注：在廢水實(shí)際處理中，上述各種機(jī)理往往同時(shí)或交叉發(fā)揮作用，只是依條件的不同而以其中的某一種起主導(dǎo)作用而已。3. 網(wǎng)捕作用1. 反離子的壓縮作用和電性中和作用2. 吸附架橋作用廢水中加入混凝劑后，主要發(fā)生了電性中和作用和 吸附架橋作用以及沉淀物的網(wǎng)捕作用，使污染物微粒相互凝聚變大、變重而產(chǎn)生沉降。35吸附架橋作用 混凝劑經(jīng)過水解反應(yīng)和 縮聚反應(yīng)生成線型結(jié)構(gòu)的高分子聚合物，其兩端分別吸附不同的 膠體微粒，長線型的兩端膠體微粒之間進(jìn)行吸附而 架

19、橋。形成絮體，產(chǎn)生絮凝而沉降。 電性中和作用： 許多膠體雜質(zhì)都帶負(fù)電荷，在水中相互排斥不能凝聚長期保持穩(wěn)定狀態(tài)，加入混凝劑后，混凝劑發(fā)生水解產(chǎn)生的膠體微粒帶有正電荷，當(dāng)帶相反電荷的膠粒相互吸引，彼此中和了對方的 電荷，并吸附污染物顆粒變大變重而沉降。網(wǎng)捕作用：由于吸附架橋作用形成的空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對廢水中的污染物有捕集作用。36例如硫酸鋁作混凝劑時(shí)所起的混凝作用表現(xiàn)在以下三個(gè)方面：電離出Al3+ 對擴(kuò)散層起壓縮作用，對膠體微 粒起電性中和作用水解生成絮凝體 對懸浮物起網(wǎng)捕作用縮聚成高聚物 對膠體微粒等起吸附架橋作 用 373、影響混凝效果的主要因素廢水的PH值 PH值的高低不但直接影響著污染物存在

20、的形態(tài)和表面性質(zhì)，而且影響著混凝劑的水解平衡及產(chǎn)物的存在形態(tài)和時(shí)間。攪拌強(qiáng)度和攪拌時(shí)間 混合階段攪拌強(qiáng)度大，時(shí)間短；反應(yīng)階段攪拌強(qiáng)度小，時(shí)間長。水的渾濁度的影響 直接影響混凝劑的添加量的多少，一般地，渾濁度越大，添加的混凝劑量越少。 水溫 混凝劑的水解過程需要吸熱。溫度越高，混凝效果越好。384、混凝劑和助凝劑混凝劑 包括無機(jī)混凝劑、有機(jī)混凝劑和 高分子混凝劑三大類 見P14表2-1所示助凝劑 為了提高混凝效果添加的輔助藥劑，如： 調(diào)節(jié)pH值的酸、堿溶液，以及改變金屬 離子價(jià)態(tài)的氧化劑或還原劑和混凝過程 的活化劑等。39類別名稱劑量范圍mg/L最佳PH值范圍應(yīng)用特點(diǎn)無機(jī)鹽類硫酸鋁Al2(SO4

21、)35506左右混凝效果較好，使用方便；最佳PH值范圍窄；使用水溫：2030硫酸亞鐵FeSO45508.511.0適用堿度及硬度均較高的水；水溫對混凝效果影響較小；絮凝體形成快，較穩(wěn)定；產(chǎn)品及溶液腐蝕性強(qiáng)氯化鐵FeCl34408.511.0處理高濁度水；絮凝體較堅(jiān)固，沉淀性較好；固體產(chǎn)品吸濕性強(qiáng)，對包裝運(yùn)輸不利無機(jī)高分子混凝劑聚合氯化鋁（PAC）22059適用于低溫低濁及高濁度水；投藥量少，混凝效果好；適用PH值范圍廣；產(chǎn)品腐蝕性強(qiáng)聚合硫酸鐵2060511適用于低溫低濁及高濁度水；易溶于水；適用PH值范圍廣；凈化后水的PH值與堿度變化幅度較??；宜當(dāng)日配置當(dāng)日投加有機(jī)高分子混凝劑聚丙烯酰銨（PA

22、M）聚氧化乙烯（PEO）5以下視不同離子情況而定聚合度高；對膠體表面有強(qiáng)吸附作用，在膠粒之間形成橋聯(lián)4、混凝劑和助凝劑405.混凝處理過程混合池加入混凝劑和助凝劑，時(shí)間2分鐘，快速攪拌，充分混合。反應(yīng)池反應(yīng)過程需要30分鐘。沉淀池沉淀過程需要12小時(shí)。出水進(jìn)水41二、沉淀與澄清1.沉淀池 水是按水平方向流過沉降區(qū)并完成沉淀過程的。池型呈長方形，廢水從池的一端流人，水平方向流過池子，從池的另一端流出。在池的進(jìn)口處底部設(shè)貯泥斗，其它部位池底有坡度，傾向貯泥斗。平流沉淀池進(jìn)水板 沉淀區(qū)4243鏈帶式刮泥機(jī)：缺點(diǎn)是鏈帶的支承和驅(qū)動件都浸沒于水中，易銹蝕，難保養(yǎng)。44橋式行車刮泥機(jī)：軌道設(shè)在池壁上，行車

23、在軌道上移動，刮泥板伸入水中，將污泥刮入污泥斗中，由排泥管排出。這種刮泥機(jī)不但運(yùn)行靈活，而且保養(yǎng)維修都比較方便。45多斗式平流沉淀池：用于較小的平流沉淀池，不設(shè)刮泥設(shè)備，在沿池的長度方向設(shè)置多個(gè)泥斗，每個(gè)泥斗各自單獨(dú)排泥，既不相互干擾，也有利于保證污泥濃度。46淺層沉降理論 在沉淀池有效容積一定的情況下，池身越淺，沉淀面積越大，去除效率也越高。斜板沉淀池工作原理 斜板沉淀池又稱淺層沉淀池，在池中將平行薄板按4560傾斜設(shè)置，廢水從斜板下面，通過薄板間通道向側(cè)上方流去，懸浮物沉積在斜板上，自動滑落進(jìn)入污泥斗。斜板沉淀池沉淀原理47 2.澄清池 澄清池的功能可以集絮凝反應(yīng)過程和澄清分離過程 于一體

24、。利用活性泥渣與原水進(jìn)行二次接觸發(fā)生混凝，一般為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或磚石結(jié)構(gòu)的池子。（1）基本原理：原水流入澄清池后，因?yàn)槌刂屑尤肓?較多的混凝劑，經(jīng)過一定時(shí)間運(yùn)行后 形成泥渣懸浮層（活性泥渣），隨著 原水不斷的在澄清池中由下向上流 動，泥渣絮體由于重力作用在上升水流中始終處于動態(tài)平衡狀態(tài)。當(dāng)原水通過活性泥渣層時(shí)，發(fā)生接觸絮凝反應(yīng)，原水中的懸浮物被絮體泥渣層阻留下來，原水在上部被澄清。48懸浮澄清池設(shè)備及流程 加藥后的原水由下向上通過處于懸浮狀態(tài)的泥渣層，使水中雜質(zhì)與泥渣懸浮層的顆粒碰撞凝聚而分離沉淀的水池 49 利用原水的動能，在水射器的作用下，將池中的活性泥渣吸入和原水充分混合，從而加強(qiáng)了水中

25、固體顆粒間的接觸和吸附作用，形成良好的絮凝，加速了沉降速度使水得到澄清。 水力循環(huán)澄清池的工作原理：加了混凝劑的原水從進(jìn)水管道進(jìn)入噴嘴，以高速噴入喉管，在喉管的喇叭口周圍形成真空，吸入大約3倍于原水的泥渣量，經(jīng)過泥渣與原水的迅速混合，進(jìn)入漸擴(kuò)管形的第一反應(yīng)室，以及第二反應(yīng)室中進(jìn)行混凝處理。喉管可以上、下移動以調(diào)節(jié)噴嘴和喉管的間距，使等于噴嘴直徑的12倍，并借此控制回流的泥渣量。水流從第二反應(yīng)室進(jìn)入分離室，由于斷面積的突然擴(kuò)大，流速降低，泥渣就沉下來，其中一部分泥渣進(jìn)入泥渣濃縮斗定期予以排出，而大部分泥渣被吸入喉管進(jìn)行回流，清水上升從集水槽流出。 50三、過濾 混凝沉淀處理后的原水還殘留少量懸浮

26、雜質(zhì)，可以通過過濾的方法加以去除。1.過濾過程原水 濾料的種類：石英砂、無煙煤、活性炭等。濾池的敷設(shè)：理論上應(yīng)按粒徑由小到大排列為宜，有利于截留懸浮雜 質(zhì)，但在目前普遍采用逆粒度的方式排列效果更好，即： 濾料粒度由大 小 大排列的方式進(jìn)行過濾。過濾周期：當(dāng)過濾阻力增大，過濾速度緩慢時(shí)，需用清水進(jìn)行反沖洗濾 料，使其恢復(fù)過濾能力，兩次反沖洗的間隔時(shí)間。濾料過濾出水512.過濾設(shè)備機(jī)械過濾器52點(diǎn) 機(jī)械過濾器為壓力式過濾凈化設(shè)備，經(jīng)過濾后的出水濁度在5mg/1以下，是電滲析裝置，離子交換裝置的前置處理設(shè)備 ，主要用于軟化、除鹽水的預(yù)處理及循環(huán)冷卻水、游泳池、印染、食品、化工等用水的凈化處理。其原理

27、是利用介質(zhì)截流水中的懸浮物使出水澄清.5354無閥濾池工作原理：過濾原水從進(jìn)水口流入過濾器，水自下而上通過過濾層，經(jīng)過聯(lián)通渠進(jìn)入出水箱，最后從出水管流出。隨著攔截的懸浮物的增多，過濾阻力加大時(shí)，應(yīng)當(dāng)及時(shí)進(jìn)行反沖洗。進(jìn)水出水55四、處理系統(tǒng)1.混凝、澄清、過濾系統(tǒng) （由三大部分組成 圖2-5 ） 這種系統(tǒng)適用于地表水的預(yù)處理，主要是去除水中的懸浮雜質(zhì)，在原水中加入混凝劑后，水力攪拌器加速藥劑的溶解與混合，再經(jīng)過水力循環(huán)澄清池，最后進(jìn)入無閥濾池過濾。562.循環(huán)泥渣澄清重力式過濾凈水池（由兩大部分組成 圖2-6） 這種系統(tǒng)適用于工業(yè)鍋爐用水等。處理后水，大大地降低了水的渾濁度。 將絮凝、澄清和過濾

28、工藝緊湊合理地組合成一體，能方便地將一般地面水源原水凈化成符合衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的生活用水，主要適用于廣大農(nóng)村、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、農(nóng)場、部隊(duì)營房和中小企事業(yè)單位改善生活飲水水質(zhì)使用，適用于工業(yè)用水軟化，除鹽工藝的水處理，同時(shí)也合于某些以分離去除水中懸浮物及膠體雜質(zhì)為主要目的的接近中性的生產(chǎn)廢水的凈化使用。 573.循環(huán)泥渣澄清、逆流過濾凈水器 （由一個(gè)完整的系統(tǒng)組成 圖2-7 ） 這種系統(tǒng)簡化了預(yù)處理系統(tǒng)，投資少，占地面積小，同時(shí)可以直接與離子交換系統(tǒng)串聯(lián)。但運(yùn)行管理比較復(fù)雜一些。反應(yīng)區(qū)污泥區(qū)懸浮層分離區(qū)過濾層清水區(qū)原水出水污泥桶排泥58第二節(jié) 除鐵與除氯處理一、水的除鐵處理 地表水硬度較低,懸浮物含量大。地下水濁

29、度低，硬度高，且含鐵、錳。水中含鐵除了在生活上和工業(yè)生產(chǎn)中帶來危害外，對工業(yè)鍋爐、印染、化工、制藥及水處理的危害也不能低估。對水處理而言，因?yàn)槎r(jià)鐵離子極容易污染交換樹脂，造成樹脂因鐵中毒而影響交換能力。當(dāng)用含鐵水作為鍋爐給水時(shí)，容易在鍋爐受熱面結(jié)成鐵垢，影響傳熱效果及產(chǎn)生垢下腐蝕。 591.曝氣除鐵法 Fe2+O2+H2O Fe（OH）3+H+ 生成的氫氧化鐵可以與水中的吸附雜質(zhì)產(chǎn)生吸附架橋作用，達(dá)到凈化水的目的。 其曝氣的方法主要有：噴淋式曝氣 見P27圖2-8跌水曝氣 見P28圖2-92.接觸催化氧化法 利用氧化的方法將水中低價(jià)鐵離子和低價(jià)錳離子氧化成高價(jià)鐵離子和高價(jià)錳離子，再經(jīng)過吸咐過

30、濾去除，達(dá)到降低水中鐵錳含量的目的。濾料采用精制石英砂或錳砂。二價(jià)鐵(Fe2+)具有較強(qiáng)的還原性，它容易被氧化劑（如氧氣、氯氣、高錳酸鉀等）氧化成三價(jià)鐵（Fe3+)。Fe3+在水中容易發(fā)生水解反應(yīng)，生成難溶的化合物Fe(OH)3沉淀析出，從而達(dá)到除鐵目的。錳砂除鐵是常用方法。天然錳砂的主要成份是二氧化錳（MnO2),它是二價(jià)鐵氧化成三價(jià)鐵的催化劑，由此而生成的Fe3+立即被水分解成絮狀氫氧化鐵而沉淀，鐵被去除。采用曝氣加氧與錳砂聯(lián)合除鐵是常用除鐵方法。60過濾除鐵裝置 天然錳砂進(jìn)水出水61二、自來水的除氯處理 它的主要作用是去除水體中的余氯，包括化合性余氯和游離性余氯ClO-（次氯酸根離子）、

31、HClO（次氯酸）、Cl2（氯氣）等，將自來水中的氯元素變成對人身體無害或者有益的元素。通常采用化學(xué)還原法和活性炭脫氯法。1.化學(xué)還原法（常用的還原劑有SO2和 Na2SO3） HClO+ SO2 H2SO4+ HCl HClO+ Na2SO3 Na2SO4 + HCl Na2SO3 +O2 Na2SO4（自來水脫氧）2.活性炭脫氯法 HClO HCl +O C吸附O CO C吸附O CO 262第三節(jié)高硬度與高堿度水的預(yù)處理一、石灰處理 對處理碳酸鹽硬度（暫時(shí)硬度）效果比較好。 1.原理CaO+H2O Ca(OH)2 Ca(OH)2+CO2 CaCO3+H2OCa(OH)2+Ca(HCO3)

32、2 CaCO3+H2OCa(OH)2+Mg(HCO3)2 CaCO3+MgCO3+H2OCa(OH)2+MgCO3 CaCO3+Mg(OH)2 能同時(shí)去除水中的鐵和硅：Ca(OH)2+Fe(HCO3)2+O2 Fe(OH)3+CaCO3+H2OSiO2+Ca(OH)2 CaSiO3+H2O但不能除去非碳酸鹽硬度與過剩的堿度。MgSO4+Ca(OH)2 Mg(OH)2+CaSO4MgCl2+Ca(OH)2 Mg(OH)2+CaCl2NaHCO3+Ca(OH)2 CaCO3+Na2CO3+H2O2.石灰的用量 可根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式進(jìn)行估算，見教材P33633.石灰處理后的水質(zhì) 經(jīng)過處理后的水大部分

33、的碳酸鹽硬度被去除、堿度降低、部分有機(jī)物被去除、硅化合物降低、鐵的殘留量較少。4.石灰處理系統(tǒng)澄清池石灰處理系統(tǒng)P35圖2-10 （這種系統(tǒng)適用于鎂 硬度較大的水處理，因?yàn)镸g(OH)2沉淀比較疏松，水分較多，呈絮凝狀）渦流反應(yīng)器石灰處理系統(tǒng)P35圖2-11 （這種系統(tǒng)適用 于鈣硬度較大的水處理，因?yàn)镃a(OH)2沉淀比較致密、密度大、沉降速度大。）64二、石灰-純堿處理 可以同時(shí)去除碳酸鹽硬度（暫時(shí)硬度）和非碳酸 鹽硬度（永久硬度） 。1.反應(yīng)原理加入石灰的作用：去除碳酸鹽硬度（暫時(shí)硬度）CaO+H2O Ca(OH)2 Ca(OH)2+CO2 CaCO3+H2OCa(OH)2+Ca(HCO3

34、)2 CaCO3+H2OCa(OH)2+Mg(HCO3)2 CaCO3+MgCO3+H2OCa(OH)2+MgCO3 CaCO3+Mg(OH)2 能同時(shí)去除水中的鐵和硅：Ca(OH)2+Fe(HCO3)2+O2 Fe(OH)3+CaCO3+H2OSiO2+Ca(OH)2 CaSiO3+H2O但不能除去非碳酸鹽硬度與過剩的堿度。MgSO4+Ca(OH)2 Mg(OH)2+CaSO4MgCl2+Ca(OH)2 Mg(OH)2+CaCl2NaHCO3+Ca(OH)2 CaCO3+Na2CO3+H2O65加入純堿的作用：去除非碳酸鹽硬度（永久硬度）MgSO4+Na2CO3 MgCO3+Na2SO4Mg

35、Cl2+Na2CO3 MgCO3+2NaClCaSO4+Na2CO3 CaCO3+Na2SO4CaCl2+Na2CO3 CaCO3+2NaClCa(OH)2+MgCO3 CaCO3+Mg(OH)22.加藥量的計(jì)算加入石灰的量：可根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式進(jìn)行估算，見教材P33加入純堿的量：可按以下公式進(jìn)行估算見教材P36 G純堿=106（非碳酸鹽硬度+過剩純堿量）/純堿的純度 mmol/L 0.50.7mmol/L mg/L 663.軟化極限增加純堿可以降低鈣硬度（控制pH值約在8.39.5左右）增加石灰可以降低鎂硬度（控制pH值約在10.3以上即可。）石灰-純堿處理的工藝可以分為：冷法：操作溫度與原

36、水溫度相同，其出水硬度一般為0.50.8 mmol/L。溫法：操作溫度為50其出水硬度一般為0.30.6 mmol/L。 mmol/L熱法：操作溫度為100其出水硬度一般為0.050.2 mmol/L。 mmol/L4.水的酸化通入CO2進(jìn)行酸化： CO2+Ca(OH)2 CaCO3+H2O （控制pH值約在10以上）采用部分原水混合法 將6090 的原水經(jīng)過石灰-純堿處理，其余1040 的原水與軟化處理后的水進(jìn)行混合，從而達(dá)到中和堿度、降低硬度的目的。5.石灰-純堿處理系統(tǒng)純堿清液的配制與孔板加藥系統(tǒng) 見教材P38圖2-12 純堿 電動吊車輸送至溶解箱內(nèi)，經(jīng)過水力攪拌溶解配制成510 的溶液

37、 用藥液泵送到加藥灌內(nèi) 通過水力排擠到水管。熱法石灰-純堿軟化處理系統(tǒng)見教材P38圖2-13 由加藥、沉淀軟化和過濾三部分組成。67課題三 水的離子交換軟化處理教學(xué)目的與要求： 1、了解水的離子交換基礎(chǔ)知識 2、知道水的離子交換處理的方法及原理 3、熟悉離子交換水處理工藝過程常用設(shè)備 4、知道離子交換水處理附屬設(shè)備及運(yùn)行管理 68教學(xué)任務(wù)清單：見教材P84一、解釋或簡答: 1.詮釋下列符號的含義 0017 2017 D111二、簡答：1.什么叫全交換容量？什么叫工作交換容量？2.固定床離子交換水處理設(shè)備的特點(diǎn)是什么？3.在交換樹脂的使用與保管過程中，對新樹脂在使用前應(yīng)怎樣處理？4.樹脂污染后應(yīng)

38、怎樣處理？樹脂應(yīng)怎樣保管？三、填空：1.離子交換樹脂由、 、 三部分組成，它們各自的作用分別是、 、 。 2.離子交換樹脂的交換反應(yīng)主要有、 、 三大類。 3.離子交換器及其附屬設(shè)備常用的防腐蝕材料主要有、 、 、 、 等。4.離子交換器的工作過程分為、 兩個(gè)階段。5.順流再生固定床的工作過程分為、 、 、 、 五個(gè)步驟。69第一節(jié) 離子交換基礎(chǔ)知識離子交換法及其原理 利用離子交換劑組成中可供交換的離子去交換廢水中的陰陽離子，以達(dá)到離子置換、分離、去除、濃縮等目的。 這種方法只能 用于低濃度水的處理。70離子交換除鹽過程： 離子交換是將水中的離子和離子交換樹脂上的功能基團(tuán)所進(jìn)行的等電荷反應(yīng)。它

39、利用陰、陽離子交換樹脂上的活性基團(tuán)對水中陰、陽離子的不同選擇性吸附特性，在水與離子交換樹脂接觸的過程中，陰離子交換樹脂中的氫氧根離子（OH）等同溶解在水中的陰離子（例如CI等）進(jìn)行交換，陽離子交換樹脂中的氫離子（H）等同溶解在水中的陽離子（例如Na等）交換。從而使溶解在水中的陰陽離子被去除以達(dá)純化的目的。71一、離子交換樹脂72離子交換劑73陰離子交換樹脂74751.離子交換樹脂的結(jié)構(gòu)、孔型和排號離子交換樹脂的組成：由三個(gè)部分組成，即：單體：能聚合成高分子化合物的低分子有機(jī)物，是樹脂的主要組成成分。交聯(lián)劑：是固定樹脂形狀和增強(qiáng)樹脂機(jī)械強(qiáng)度的成分，常用交聯(lián)度表示 塔在樹脂中的百分含量。交換基團(tuán)：

40、是連接在單體上的具有活性離子的基團(tuán)。是可共交換的活性 基團(tuán)。簡單表示為：陽離子交換樹脂RH（是一種高分子電解質(zhì)） 陰離子交換樹脂ROH （是一種高分子電解質(zhì)） 其中: R 為樹脂中的惰性母體； H、OH 為樹脂中的活性基團(tuán)，即可供交換的成分。樹脂內(nèi)部結(jié)構(gòu)凝膠型:孔徑較小，適合去除無機(jī)物離子。大孔型：孔徑較大，適合去除大分子雜質(zhì)76國產(chǎn)離子交換樹脂的排號 一般主要由三位阿拉伯?dāng)?shù)字組成。從左到右第一位數(shù)字：代表產(chǎn)品交換基團(tuán)的性質(zhì)。（分類代號，如：強(qiáng) 酸性、強(qiáng)堿性）第二位數(shù)字：代表骨架組成。（骨架代號，如：苯乙烯樹脂系、酚醛樹 脂系、環(huán)氧樹脂系）第三位數(shù)字：為順序號，區(qū)別交換基團(tuán)或交聯(lián)劑的差異。凡大

41、孔型樹脂：數(shù)字前面加D. 見教材P42表3-1. 實(shí)例：2017 強(qiáng)堿性苯乙烯系陰離子交換樹脂，交聯(lián)度為7 0017 強(qiáng)酸性苯乙烯系陽離子交換樹脂，交聯(lián)度為7 D111 大孔型弱酸性苯烯酸系陽離子交換樹脂。 D0117 表示大孔強(qiáng)酸性丙烯酸系陽離子交換樹脂，其交聯(lián)度 為7。 772.離子交換樹脂的性能離子交換樹脂的物理性能形狀 一般呈球形，要求圓球率大于90，水流阻力小，裝填量 大。粒度 要求大小合適，一般為1650目（1.20.3mm）顏色 不同樹脂顏色不同，其顏色不影響其使用，但是在使用過 程中發(fā)生顏色變化，應(yīng)考慮是樹脂受到了污染。含水率 指樹脂在水中充分膨脹時(shí)的濕樹脂所含有的溶脹水的質(zhì)量

42、 分?jǐn)?shù)，含水率 的高低反映了樹脂交聯(lián)度的大小，一般交聯(lián) 度越大，含水率越小，反之，含水率越高。例如交聯(lián)度在 1 2 時(shí)，含水率達(dá)90以上。這時(shí)的樹脂就像膠水 一樣，沒有固定的形狀。溶漲性 干樹脂進(jìn)入水中體積膨脹的性質(zhì)。密度 分干密度和濕密度（應(yīng)用較多）。一般濕真密度（顆粒 密度）在1.041.3g/ml（顆粒真實(shí)體積）,濕視密度（顆粒 的堆積密度）在0.60.85g/ml（顆粒堆積體積）,78離子交換劑的特點(diǎn) 交換作用嚴(yán)格按等當(dāng)量進(jìn)行交換作用具有可逆性交換劑對交換離子有選擇性離子交換樹脂的選擇性是水處理中選擇樹脂和確定處理工藝的主要依據(jù)之一。79離子交換樹脂的化學(xué)性能酸、堿性 離子交換樹脂是一

43、種高分子電解質(zhì)。 酸性陽離子交換樹脂:RSO3H RSO3-+H+ RCOOH RCOO-+H+ 堿性陰離子交換樹脂:R NOH R N+ + OH- R NHOH R NH+ + OH- 所以不同類型的離子交換樹脂，在使用過程中都有一定的有效pH值范圍。離子交換樹脂的交換反應(yīng) 強(qiáng)型離子交換樹脂的離子交換反應(yīng)：中性鹽的分解反應(yīng)RSO3H +NaCl RSO3Na +HCl中和反應(yīng)RSO3H +NaOH RSO3Na +H2O 復(fù)分解反應(yīng)RSO3Na +CaCl2 （RSO3）2Ca +NaCl弱型離子交換樹脂的離子交換反應(yīng)：原理同上 見教材 P44非中性鹽的分解反應(yīng) R（COOH ）2 +Ca

44、(HCO3)2 R（COO ）2 Ca +H2CO3中和反應(yīng) 復(fù)分解反應(yīng)80離子交換樹脂的化學(xué)性能酸、堿性 離子交換樹脂是一種高分子電解質(zhì)。 酸性陽離子交換樹脂:RSO3H RSO3-+H+ RCOOH RCOO-+H+ 堿性陰離子交換樹脂:R NOH R N+ + OH- R NHOH R NH+ + OH- 所以不同類型的離子交換樹脂，在使用過程中都有一定的有效pH值范圍。離子交換樹脂的交換反應(yīng) 強(qiáng)型離子交換樹脂的離子交換反應(yīng)：中性鹽的分解反應(yīng)RSO3H +NaCl RSO3Na +HCl中和反應(yīng)RSO3H +NaOH RSO3Na +H2O 復(fù)分解反應(yīng)RSO3Na +CaCl2 （RSO

45、3）2Ca +NaCl弱型離子交換樹脂的離子交換反應(yīng)：原理同上 見教材 P44非中性鹽的分解反應(yīng) R（COOH ）2 +Ca(HCO3)2 R（COO ）2 Ca +H2CO3中和反應(yīng) 復(fù)分解反應(yīng)813. 交換樹脂的使用與保管新樹脂使用前的處理食鹽水浸泡 用二倍于樹脂體積的10 食鹽水浸泡1820小時(shí)以 上，放掉食鹽水后用水沖洗樹脂致溶液不呈黃色。稀鹽酸浸泡 用二倍于樹脂體積的5鹽酸溶液浸泡24小時(shí)以 上，放掉鹽酸后用水沖洗樹脂致排出水為中性。稀氫氧化鈉浸泡 用二倍于樹脂體積的2 4氫氧化鈉溶液浸泡 24小時(shí)以上，放掉堿液后用水沖洗樹脂致排出水 為中性。樹脂在使用中應(yīng)注意的問題保持樹脂強(qiáng)度 減

46、少各種因素對樹脂的磨損。如機(jī)械、物理、化學(xué)等 方面的因素的影響。保持樹脂的穩(wěn)定性 避免各種因素對樹脂的污染。如各種金屬元素、 細(xì)菌、有機(jī)物等的影響。82樹脂污染后的處理樹脂層的滅菌 用1的甲醛溶液浸泡數(shù)小時(shí)，用清水沖洗干凈。有機(jī)物的清除 用無油壓縮空氣沖刷樹脂，然后用水反洗。用10熱 食鹽水或用10食鹽水與5氫氧化鈉復(fù)合溶液進(jìn)行處 理。鐵、鋁及其氧化物的去除 用10 15稀鹽酸處理，再用相應(yīng)的再生劑 轉(zhuǎn)型處理。 樹脂中沉淀物的去除 在處理過程中由于硫酸根參與反應(yīng)，生成硫酸鹽 沉淀，可用5稀鹽酸逆向清洗。樹脂的保管濕法保存 防止干燥而破損 用食鹽水浸泡，再加水稀釋，要勤換水，避免細(xì) 菌繁殖污染樹

47、脂。保存 的最佳溫度為520 無保溫條件時(shí)，可以存放在一定濃度的食鹽 水中。防止被重壓和接觸污染物鹽型封存保持穩(wěn)定 使用過的樹脂需要轉(zhuǎn)變成出廠時(shí)的鹽型進(jìn)行保 管。83二、離子交換器的工作過程1.離子交換反應(yīng)硬水軟化的離子交換反應(yīng) 交換： R(SO3Na)2+Ca2+ R(SO3)2Ca+2Na+ R(SO3Na)2+Mg2+ R(SO3)2Mg+2Na+ 再生：R(SO3)2Ca+2Na+ R(SO3Na)2+Ca2+ R(SO3)2Mg+2Na+ R(SO3Na)2+Mg2+除鹽系統(tǒng)陽床離子交換反應(yīng)交換劑為RSO3H Ca2+ Ca交換： R（SO3H）2+Mg2+ R（SO3）2 Mg+H

48、+ Na Na Ca Ca2+再生： R（SO3）2 Mg+HCl R（SO3H）2+Mg2+ Na Na+84除鹽系統(tǒng)陰床離子交換反應(yīng) 交換劑為R NOH 與陽床出水中的陰離子發(fā)生交換。反應(yīng)為： H2 SO4 SO4R （ NOH）2+ H Cl R （ N）2Cl2 + H2O H2（ HSiO3）2 ( HSiO3)2再生：見教材P49 SO4 Na 2 SO4R （ N）2Cl2 + NaOH R （ NOH）2+ NaCl ( HSiO3)2 Na 2( HSiO3)2 混合床離子交換反應(yīng) 是將陰陽離子交換樹脂放在同一交換器內(nèi)，運(yùn) 行時(shí)水中的陰陽離子幾乎同時(shí)發(fā)生幾乎反應(yīng)。 見教材P5

49、0。85 Ca ( HCO3)2 Ca R（SO3H）2 + Mg ( HSiO3)2 R（SO3）2 Mg +H2O（陽離子交換） Na 2R （ NOH）2+ Na 2 SO4 SO4 NaCl R （ N）2Cl 2 （陰離子交換） NaHCO3 ( HCO3)2 NaHSiO3 ( HSiO3)22.離子交換器的運(yùn)行過程（在交換器內(nèi)原水中的去除離子與樹脂中可供交換的離子自上而下進(jìn)行動態(tài)交換的工作過程，樹脂層經(jīng)歷了三個(gè)階段）交換帶的形成 交換帶的下移（交換帶以上是失效層、 接著是工作層、以下是未交換層）交換帶的消失（在正常運(yùn)行過程中，失效層不斷增大、工作層基本不變，未交換層不斷縮小，工作

50、層不斷下移，交換帶的下斷達(dá)到樹脂底部，這時(shí)就要停止運(yùn)行。）進(jìn)水出水交換帶的形成交換帶下移交換帶消失86873.離子交換器的再生過程 離子交換器運(yùn)行到出水水質(zhì)不能滿足用水要求時(shí)，就必須停止工作，恢復(fù)交換器內(nèi)樹脂的活性，這個(gè)過程叫樹脂的再生。再生方式順流再生 再生液與離子交換水流方向相同。（比較傳 統(tǒng)，存在再生液利用率不高（37左右），處 理水水質(zhì)教差等缺點(diǎn)。）原水再升液順流再生P56圖31及32離子交換樹脂88對（逆）流再生 再生液與離子交換水流方 向相反。再生液濃度與樹 脂失效程度成反比關(guān)系， 有利于樹脂的再生反應(yīng)。原水離子對（逆）流再生 再生液與離子交換水流方 向相反。再生液濃度與樹 脂失效

51、程度成反比關(guān)系， 有利于樹脂的再生反應(yīng)。交換樹脂再升液 再生時(shí)，再生液首先接觸的是失效程度最低的樹脂層，依次向失效程度較高的樹脂層移動,而再生液中的交換離子濃度也逐漸降低，有利于向再生反應(yīng)方向進(jìn)行。提高了再生液的利用率，可以達(dá)到75 85左右。89再生劑用量 再生劑利用率約為3050 ，所以再生劑的用量應(yīng)為理論量的23倍，交換劑的再生程度也只能達(dá)到6080 .一般地： NaCl （工業(yè)）80150kg/m2樹脂 HCl （工業(yè)）50100kg/m2樹脂（按100 濃度計(jì)） H2 SO4 （工業(yè)）80150kg/m2樹脂再生劑濃度 再生劑濃度要合適才有利于交換劑的再生，濃度過高， 再生產(chǎn)物濃度高

52、，再生反應(yīng)受到阻礙。濃度過底，再生 反應(yīng)不徹底. 如：對0017（交聯(lián)度為7 強(qiáng)酸型苯乙烯 系離子交 換樹脂 ）而言： NaCl 3 8 HCl 2 5 H2 SO4 （1）0.5 2 （2）3 5 ， 通過兩步再生是為了防止Ca SO4沉淀的生成避免影響樹脂 的活性。90再生液流速 指再生液通過樹脂層的速度，控制再生液的流 速就是為了保證再生液與樹脂之間有一個(gè)適當(dāng) 的接觸時(shí)間。 一般地：線速度（LV）控制在48m/h,體積流速SV控制在2.55m3/m3.h。再生液純度 提高純度可以保證再生過程的順利進(jìn)行和不 影響交換器的出水水質(zhì)。 例如：對食鹽再生液，可以采取以下措施保證其純度。使用等級較

53、高的食鹽妥善保存，避免污染（特別是含鈣、鎂、鐵等雜質(zhì)的污染）用軟化水溶解食鹽）4.離子交換器中樹脂的利用率 離子交換樹脂在工作過程中，運(yùn)行時(shí)不能完全被飽和（交換），運(yùn)行終點(diǎn)時(shí)樹脂飽和（交換）程度越大，未被交換的樹脂量越小，樹脂的利用率越高。再生也不能完全被再生，樹脂再生程度越大恢復(fù)的活性越高，樹脂的利用率越高。91離子交換法一般工藝過程（一）交換階段 利用離子交換樹脂的交換能力，從廢水中分離脫除需要去除的離子。（二）反沖洗階段（三）再生階段（四）清洗階段 目的是松動樹脂，使再生液能均勻滲入層中，與交換劑顆粒充分接觸；把過濾過程中產(chǎn)生的破碎粒子和截留的污物沖走。 洗滌殘留的再生液和再生時(shí)可能出現(xiàn)

54、的反應(yīng)產(chǎn)物。用食鹽水或稀鹽酸浸泡樹脂，恢復(fù)樹脂的活性。92第二節(jié) 固定床離子交換水處理工藝固定床：交換劑在靜止的條件下運(yùn)行的離子交換器。其特 點(diǎn)是原水的交換凈化與交換劑的再生在同一設(shè)備內(nèi) 進(jìn)行。固定床陰、陽離子交換器 固定床通常有順流再生、逆流再生和浮動床三大類93一、順流再生離子交換水處理工藝1.順流再生離子交換器結(jié)構(gòu)（進(jìn)水、出水、進(jìn)再生液）見教材P56圖3-1和圖3-2進(jìn)水出水進(jìn)再生液949596進(jìn)水裝置的作用：運(yùn)行時(shí)均勻配水，滿足最大進(jìn)水量的要求，反洗時(shí)通 過進(jìn)水裝置將積留的懸浮物和破碎的樹脂隨反洗水排出。 在交換劑表面與進(jìn)水裝置之間留有一定空間叫水墊層，一般為交換劑層高的40 60，（

55、混床為80 100 ），否則會造成交換劑顆粒的流失。排水裝置的作用：運(yùn)行時(shí)均勻疏水，反洗時(shí)均勻配水。進(jìn)再生液裝置：如果交換器直徑小于500mm時(shí)就不設(shè)進(jìn)再生液裝置，將 它和進(jìn)水裝置合并。2.工作過程 分為五個(gè)步驟 ：運(yùn)行 反洗 再生 置換 正洗 運(yùn)行：開啟進(jìn)、出水閥，見上圖所示，技術(shù)關(guān)鍵是控制好水流速度，過 快交換不徹底，過慢反應(yīng)產(chǎn)物不能及時(shí)去掉。 反洗：目的是松動樹脂層，去除表面的懸浮雜質(zhì)，排出氣泡。 再生：利用再生液恢復(fù)樹脂的活性，時(shí)間需用3060分鐘。 置換：再生過程結(jié)束后，需用精制水沖洗樹脂，去除殘留在樹脂層內(nèi)的 再生液。時(shí)間需用1520分鐘。此時(shí)留在交換器內(nèi)的再生液可以 提通過下一步

56、正洗加以回收、利用。 正洗：徹底清除樹脂層內(nèi)的再生產(chǎn)物和剩余殘留液。97二、逆流再生鈉離子交換水處理工藝1.逆流再生離子交換器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有中間排液裝置982.無頂壓逆流再生鈉離子交換器的運(yùn)行 工作程序分為：運(yùn)行 小反洗 再生 置換 小正洗 正洗 大反洗 運(yùn)行：開啟進(jìn)、出水閥，見上圖所示，技術(shù)關(guān)鍵 是控制好水流速度，過快交換不徹底，過慢反應(yīng)產(chǎn)物 不能及時(shí)去掉。小反洗：再生前，對中間排液裝置以上壓樹脂層進(jìn)行反洗， 保持樹脂層的有序性。再生：再生劑用量接近理論值，要確保再生液與交換劑的接 觸時(shí)間，必須控制好再生液的濃度和流速。再生液的配制可按照以下工藝進(jìn)行。99無頂壓逆流再生鈉離子交換器再生液的配制過

57、程 100置換：再生過程結(jié)束后，繼續(xù)用再生液的稀釋液 置換再生廢液，去除殘留再生液。時(shí)間 需用3040分鐘。小正洗：再生后，從中間排液裝置進(jìn)水，排出樹 脂層空氣后并充滿交換器上部空間后，再從交換器上部進(jìn)水，從中間排液裝置排水。時(shí)間大約10分鐘。正洗：關(guān)閉中間排液裝置，用清水按順流方向進(jìn)行沖 洗，直到出水合格。大反洗:經(jīng)過一定周期運(yùn)行后，需要對整個(gè)樹脂床層進(jìn) 行逆向沖洗，一般1020個(gè)運(yùn)行周期需要大反 洗一次。101三、浮動床雙室浮動床離子交換器 102三、浮動床1.浮動床離子交換器的工作原理 浮動床離子交換器屬于逆流再生固定床的一種，床內(nèi)幾乎裝滿了離子交換樹脂，浮動床運(yùn)行時(shí)，入口水由底部進(jìn)入浮

58、動床，經(jīng)下部分配裝置后，均勻地進(jìn)入床層，系上升水流將整個(gè)樹脂層以密實(shí)的狀態(tài)向上浮起至頂部（稱為成床），同時(shí)水在向上流的過程中完成離子交換反應(yīng)，并經(jīng)上部分配裝置引出體外。于是浮動床轉(zhuǎn)入停運(yùn)狀態(tài)。因?yàn)榻粨Q劑受水流的沖擊以及自身重力的作用而上下浮動，故稱浮動床。當(dāng)床層失效后，需要進(jìn)行再生。樹脂層（也稱床層）的運(yùn)行和再生這兩種工況交替循環(huán)的過程。 浮動床再生時(shí)，再生液由上部進(jìn)入，經(jīng)上部分配裝置均勻地自上而下流過床層進(jìn)行再生，然后用合格的水繼續(xù)自上而下地進(jìn)行清洗，至出水合格便可投入運(yùn)行。般投入運(yùn)行時(shí)，應(yīng)先進(jìn)行成床后的向上流清洗（也稱順洗），至出水合格后才可送入給水箱。1032.浮動床的結(jié)構(gòu) 見教材P63

59、圖3-4上部分配裝置 有兩個(gè)作用運(yùn)行時(shí)輸送水，再生時(shí)，分配再生液和清 洗水惰性樹脂層 應(yīng)用于防止破碎樹脂堵塞濾網(wǎng)，有利布水。床層和水墊層 在上下、部分配裝置之間，水墊層的作用一是作為床 層的緩沖高度 ，二是使水流忽和再生液分配更均勻。下部分配裝置 一是對處理水順洗水進(jìn)行合理分配，二是在再生和反 洗時(shí)能均勻布水。 體內(nèi)取樣管 保證出水的水質(zhì)?？諝夤?防止交換劑外漏。窺視孔 觀察交換器內(nèi)的運(yùn)行情況是否正常。管道與閥門3.附屬設(shè)備體外清洗裝置 因?yàn)楦哟矁?nèi)裝滿樹脂，不方便在體內(nèi)進(jìn)行清洗，需 設(shè)體外清洗樹脂的專用設(shè)備。如：空氣摖洗器。儀表1044.操作方法運(yùn)行：技術(shù)關(guān)鍵是控制好水流速度，過快交換不徹底

60、， 過慢反應(yīng)產(chǎn)物不能及時(shí)去掉。落床：運(yùn)行操作達(dá)到終點(diǎn)時(shí)，關(guān)閉進(jìn)、出水閥，和其它 閥門，先開啟空氣閥，迅速開啟排水閥，進(jìn)行 排水落床。再生：落床后，利用再生液恢復(fù)樹脂的活性置換：再生過程結(jié)束后，開正洗水閥門沖洗樹脂，去除 殘留在樹層內(nèi)的再生液。時(shí)間需用1530分鐘。正洗：徹底清除樹脂層內(nèi)的再生產(chǎn)物和剩余殘留液。順洗（向上流清洗）：開啟人口水閥門清洗成床致出水 合格，投入運(yùn)行。四、固定床工藝改進(jìn)和發(fā)展105 陰陽離子浮動床是一種制備純度水的水處理裝置，可用于電力、石油、化工、電子等部門對天然水進(jìn)行除鹽處理。公司生產(chǎn)的浮動床離子交換器是由東北電力設(shè)計(jì)院吸收了從西德引進(jìn)的浮動床設(shè)備優(yōu)點(diǎn)設(shè)計(jì)而成的成套設(shè)