工業(yè)水處理技術(shù)-第1章-水及工業(yè)用水課件

1、第一篇 水及工業(yè)用水預(yù)處理第一章 水及工業(yè)用水第二章 工業(yè)用水預(yù)處理第一章 水及工業(yè)用水水資源一天然水的化學(xué)特征及工業(yè)用水水質(zhì)要求二節(jié)約水資源和防止水污染的重要性三一、水資源分布概況 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、積雪、土壤水和大氣水分等水體，其總共約1.41019m3，如果將其平鋪在地球表面上，水層厚度可達(dá)到約3000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。共約占總水量的98。而冰川、積雪約占總水量的1.7。目前尚難以利用和開發(fā)。實(shí)際上可供開發(fā)利用的淡水只占總水量的0.3，約為41016m3。因

2、此，淡水是有限的寶貴資源。 我國(guó)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(guó)家相比。相差很大，只能排到第88位。第一節(jié) 水資源地球上水的組成世界淡水的組成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。表1世界部分國(guó)家人均水資源量比較表 我國(guó)河流、湖泊眾多水量充沛，根據(jù)一些特征基本上可分為四個(gè)區(qū)：潮濕區(qū)、濕潤(rùn)區(qū)、過渡區(qū)和干旱區(qū)。 (一)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10mg/L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

3、酸氫鈉等。 (二)濕潤(rùn)區(qū) 濕潤(rùn)區(qū)為長(zhǎng)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(rùn)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(zhǎng)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。水資源分布分區(qū) (三)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)降水量較少，蒸發(fā)量較大渾濁度較高。水的含鹽量較高，因而礦化度和硬度都較高,水中主要組成為碳酸氫鈣類但也有相當(dāng)多的地方為碳酸氫鈉類甚至出現(xiàn)硫酸鹽或氯化物類。 (四)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，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

4、很高。水中主要組成是硫酸鹽或氯化物類。水資源分布分區(qū)二、工業(yè)用水的各種水源及其特點(diǎn) 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。 工業(yè)用水的淡水水源主要來自地表的江河水、湖泊和水庫(kù)水以及地下水(井水)。第一節(jié) 水資源 (一)江河水 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。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，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mgL到數(shù)百mgL。夏季河水上漲渾濁度還更高，冬季又可降到很低。 河流水中主要離子成分構(gòu)成的含

5、鹽量，一般在100-200mgL不超過500mgL，個(gè)別河流也可達(dá)30000mgL以上。(二)湖泊和水庫(kù)水 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，其含鹽量一般在300mgL以下。通常淡水湖泊在濕潤(rùn)地區(qū)形成。(三)地下水 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，但含鹽量較高，硬度較大；隨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。一、天然水的化學(xué)特征第二節(jié) 天然水的化學(xué)特征及工業(yè)用水水質(zhì)要求(一)天然水中碳酸化合物 天然水中普遍存在著各種形態(tài)的碳酸化合物，它們是決定水質(zhì)pH值的重要因素并且對(duì)外加酸、堿

6、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。1碳酸化合物存在的形態(tài) 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)在水處理過程中也會(huì)加入或形成各種碳酸化合物1碳酸化合物存在的形態(tài)水中碳酸化合物的形態(tài)有以下幾種：溶于水中的游離碳酸；重碳酸鹽碳酸；碳酸鹽碳酸。上述四種碳酸化合物存在著以下幾種平衡關(guān)系：p4CO2H2CO3HCO3-CO32-酸平衡和pH值的關(guān)系H2CO3的離解做酸平衡和pH值的關(guān)系（版述）（作業(yè)：推導(dǎo)）(二)天然水的酸度 水的酸度是指水中

7、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HCl、HNO3、H2SO4等；二是弱酸，如H2CO3；H2S、H4SiO4以及各種有機(jī)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H+或經(jīng)過水解產(chǎn)生H+而這些H+均能與OH-發(fā)生中和反應(yīng)。這些H+的總數(shù)叫做總酸度，用mmolL表示?？偹岫扰c水中pH值并不是一回事。 天然水受到強(qiáng)酸污染時(shí)其pH值均在4以下。而當(dāng)水的pH值高于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)弱酸的污染，則弱酸主要指碳酸。(三)天然水的堿度 水的堿度與酸度相反，是指水中能與強(qiáng)酸即H+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)：

8、一是強(qiáng)堿，如NaOH、Ca(OH)2等；二是弱堿，如NH3、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。 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，通常稱之為總堿度，以M表示。 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pH值才高于10，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)吸收水中CO2，使水的pH值迅速升高，這時(shí)水中總堿度主要由碳酸根組成。 水的堿度常影響到水質(zhì)特性，因此水的總堿度是最常用的一個(gè)水質(zhì)指標(biāo)。 (四)天然水的硬度 通常以Ca2+和Mg2+的含量

9、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、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、非碳酸鹽硬度稱為永久硬度。 由于天然水的pH值一般均在8.3以下，因此水中CO32-的量極少，可以認(rèn)為天然水中碳酸鹽硬度的陰離子就是HCO3-。二、工業(yè)用水的水質(zhì)要求工業(yè)用水要求各不相同，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：工藝用水鍋爐用水洗滌用水冷卻用水 ()鍋爐用水 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產(chǎn)生蒸汽作熱源或動(dòng)

10、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)鍋爐的工作壓力和溫度的不同而不同，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、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。(二)冷卻用水大多數(shù)工業(yè)生產(chǎn)中都是用水作為傳熱冷卻介質(zhì)的。 (1) 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)，不會(huì)產(chǎn)生明顯的膨脹或壓縮；（2）它的沸點(diǎn)較高，在通常使用條件下

11、，在換熱器中不致汽化；（3）水的來源較廣泛；（4）流動(dòng)性好，易于輸送和分配；（5）相對(duì)來說價(jià)格也較低。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)用水總量的67，其中又以石油、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、鍋爐用水那樣對(duì)各種指標(biāo)有嚴(yán)格的限制。為了保證生產(chǎn)穩(wěn)定，不損壞設(shè)備，能長(zhǎng)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。冷卻用水水質(zhì)的要求 1水溫要盡

12、可能低一些 2水的渾濁度要低 3水質(zhì)不易結(jié)垢 4水質(zhì)對(duì)金屬設(shè)備不易產(chǎn)生腐蝕 5. 水質(zhì)不易滋生菌藻一、水在自然界的循環(huán)二、節(jié)水和防止污染的重要性第三節(jié) 節(jié)約水資源和防止水污染的重要性水資源自然循環(huán)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)，稱為水的自然循環(huán)，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)陸，遇冷氣流凝為雨雪而降落，稱為降水。一部分水沿地表流動(dòng)，匯成江河湖泊，稱為地表徑流；另一部分降水滲入地下，形成地下徑流。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-內(nèi)陸-海洋的循環(huán)，稱為大循環(huán)。那些在小的自然地理區(qū)域內(nèi)的循環(huán)，稱為小循環(huán)。生物體內(nèi)

13、的水，也進(jìn)行著吸收-蒸發(fā)-吸收的內(nèi)外循環(huán)。地球上的水循環(huán)水資源社會(huì)循環(huán) 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)。它是直接為人們的生 活和生產(chǎn)服務(wù)的。取之自然而直接供生活和生產(chǎn)（特別是工業(yè)生產(chǎn)）使用的 水，稱為給水；使用后因喪失原有使用價(jià)值而廢棄外排的水，稱為廢水。為 保證給水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) 施，稱為給水工程。為保證廢水（有時(shí)也包括部分雨水）能安全排放或再用 而采取的整套工程設(shè)施，稱為排水工程。給水工程和排水工程構(gòu)成了水的社 會(huì)循環(huán)。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 具備的基礎(chǔ)條件。中國(guó)水資源的特點(diǎn)數(shù)量上：“總量不少，人均不多”空間分布上：“南方多、北方少，