第二章-工业给水的预处理技术.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,2.1 预处理目的及对象,工业给水处理包括多道工序，通常把,电渗析,、,反渗透,、,离子交换,等处理工艺作为主要工序，为了保证这些主要处理工序的安全、高效、经济地运行，需要将原水处理到这些水处理装置允许的进水水质指标。工程中，我们常把进入主要工序前的水质净化、预软化或水质调整称为水质预处理，简称,预处理,。,预处理对象,主要是机械杂质、胶体、二氧化硅、微生物、有机物和活性氯等对后续处理装置产生不利影响的物质。,第二章,工业给水的预处理技术,12/10/2025,1,2.1.1水中有害成分对后续水处理装置的影响,电渗析、反渗透或离子交换,装置进水，用普通的生活饮用水一般不能满足其进水水质要求，应进行预处理。水中的杂质或有害成分包括,机械杂质（浊度）、色度、高价金属离子、有机物、细菌、病毒、游离氯,等。,它们对各种不同的主要处理工艺的影响不尽相同。,2.1.1.1水中有害成分对电渗析的影响,2.1.1.2 水中有害成分对离子交换树脂的影响,2.1.1.3 水中有害成分对反渗透的影响,12/10/2025,2,2.1.1.1水中有害成分对,电渗析,的影响,1、在设备的水流通道和空隙中产生堵塞现象，水流阻力的不均匀改变也会使浓水室和淡水室中的水压不相等，严重时会使膜面破裂。水中夹带的砂粒也会使膜产生机械性破损。,2、水中悬浮物粘附在膜面上，成为离子迁移的一层障碍，促使膜面电阻增大，降低了电渗析的电压效率，导致水质恶化。电渗析膜是细菌的有机养料，水中所含细菌转移到膜面上繁殖，也会产生上述后果。,12/10/2025,3,3、水中带极性有机物被膜吸附后，会改变膜的极性，并使膜的选择性透过性能降低，膜电阻增大。,4、高价金属离子（如铁、锰等）与膜结合，会使离子交换膜中毒，游离氯使膜产生氯化，进水硬度高时会导致,极化,和沉淀结垢。,主要处理工序为电渗析时，原水处理的主要对象是水中悬浮物质和胶体物质，其中包括无机物质，有机物质和细菌等。,12/10/2025,4,2.1.1.2 水中有害成分对离子交换树脂的影响,成分,说明,对离子交换剂的影响,悬浮物,水处理过程中未除净的泥沙、粘土、氢氧化铁（或铝）的絮凝体、微细颗粒、藻类、细菌及原生动物等,附着于树脂颗粒表面，降低交换容量，堵塞树脂层空隙，引起压力损失增大；当反冲洗不良时，污物可深入树脂层内部，使树脂结块造成偏流，恶化出水水质。,有机物,油脂、含氮化合物、有机胺、木质磺酸、有机铁、细菌及其他微生物、腐殖酸的聚羧酸化合物,主要污染阴离子交换树脂，使其交换容量下降，再生剂耗量增大，出水水质恶化，缩短树脂的使用寿命。油分可附着在树脂层表面，减少水和树脂的接触面积，细菌及其他微生物可堵塞树脂层空隙造成树脂结垢。,氧化剂,活性氯,使阳离子交换树脂活性基氧化分解，长链断裂，引起树脂的不可逆转膨胀，结构破裂。,铁、锰,进水中的铁、锰与空气接触时，极易生成氢氧化物沉淀,铁锰离子比钙、镁、钠离子更易于被树脂吸附，且不易被低浓度再生剂置换出来，累积在树脂颗粒内部，降低交换容量、恶化出水水质。形成氢氧化物胶体后产生沉淀，堵塞树脂微孔和空隙，压降增大。,12/10/2025,5,2.1.1.3 水中有害成分对反渗透的影响,（1）,悬浮物和胶体物质,：堵塞反渗透膜，使透水率很快下降，脱盐率下降。,（2）,氧化剂如游离氯,：复合膜和芳香聚酰胺膜对游离氯较为敏感，大于0.1mg/L的游离氯就能使其性能恶化。而醋酸纤维膜对游离氯的耐受能力较强，可达0.51.0mg/L，通常游离氯的进水含量控制在0.20.5mg/L。(,我国饮用水标准规定出厂水游离性余氯在接触30min后不应低于0.3mg/L，管网末端不低于0.05mg/L,),（3）,铁锰铝等金属氧化物,：含量高时，在膜表面易形成氢氧化物胶体，产生沉淀现象，导致膜部分或全部被堵塞。故应在预处理工艺中除铁锰铝等，使之达到规定的指标。,12/10/2025,6,（4）,硫酸根（SO,4,2-,）和二氧化硅（SiO,2,）,：易产生硫酸钙和二氧化硅沉淀，在膜表面沉积水垢，缺少有效的清除方法。这样膜就会受到污染，水通量降低，压差明显上升，反渗透装置的效率迅速下降。,（5）,细菌及其他微生物,：微生物污染会形成致密的凝胶层，会吸附高浓度离子，使,浓差极化更严重,，降低流动混合效果，同时由于酶的作用也会促进,膜的降解和水解,，表现为,水通量逐渐下降，脱盐率逐渐下降和压降逐渐增大,。,醋酸纤维膜易受细菌的侵蚀而降解，并使膜的醋酸化程度减少，脱盐率大大下降；复合膜和聚酰胺膜不易受微生物侵蚀，但微生物如积聚繁殖，组件内部通道堵塞，水通量下降，缩短膜的使用寿命。,12/10/2025,7,2.2 预处理常用工艺手段,（1）氧化,：,氧化是利用强氧化剂氧化分解水中有机污染物的一种化学处理方法,。同时有些氧化剂还可去除水中的色、味、臭及铁、藻类等。将氧化与混凝、过滤、吸附等处理手段结合使用，可以达到良好的预处理效果。,(常用氧化剂有,氯系氧化剂和氧系氧化剂,：氯、次氯酸钠(NaClO)、漂粉精(Ca(ClO),2,）)、二氧化氯(ClO,2,)等；氧系氧化剂：臭氧（O,3,）和双氧水(H,2,O,2,)。,12/10/2025,8,（2）混凝与接触混凝过滤,：混凝的处理对象主要是细颗粒的悬浮物和胶体。,通过加入化学药剂，使水中这类杂质形成大颗粒絮状物，使之在重力作用下沉淀，与水分离。,以城市自来水为水源的工业给水处理，如果城市自来水浊度不符合要求或水中有机物、胶体含量较高时（,但浊度70度，1L水中含有1mgSiO,2,所构成的浊度为一个标准浊度单位，简称1度,），可采用接触混凝过滤的处理方法。,接触混凝过滤,是指在水中加入,混凝剂,，水与混凝剂在流经砂柱缝隙的过程中反复接触碰撞进行混凝、反应，当生成的絮状体达到一定体积后则被截留在砂柱的空隙中，这些被截留的絮状体进一步吸附所流过水中的细小矾花，使水质得到澄清。,12/10/2025,9,常用的混凝剂和助凝剂种类与混凝效果,1 无机盐类混凝剂,(1),硫酸铝,Al,2,(SO4),3,.18H,2,O(在低温水中，絮粒较轻，处理效果较差),(2),硫酸铝钾,（明矾）K,2,SO,4,.Al,2,(SO,4,),3,.2H,2,O,(硫酸铝和硫酸钾的复盐，其中硫酸钾不起混凝作用，故投加量较硫酸铝大),(3),三氯化铁,（FeCl,3,.6H,2,O）:处理浊度较高和水温较低的原水时，混凝效果较显著，但易吸水潮解，对金属、混凝土均产生腐蚀。,(4),硫酸亚铁,（FeSO,4,.7H,2,O）:产生的絮粒重，效果稳定，受水温影响小。但反应后产生溶解度较大的Fe(OH),2,，需经氧化后去除。,12/10/2025,10,2 无机高分子混凝剂,(1),碱式氯化铝,Al,2,(OH),n,Cl,6-n,m (n5,m10):对各种水质适应性较强，混凝过程中最优pH值范围广，对低温水处理效果较好，絮粒形成较快且颗粒大而重，投加后原水碱度降低较少，投量较硫酸铝少。,(2),聚合硫酸铁,Fe,2,(OH),n,(SO,4,),3-n/2,m(N10):用量少，效果好（尤其是脱色效果好），腐蚀性小，适用pH范围广，残留铁量少。,(3),聚合硫酸铝,（PAS）Al,2,(OH),n,(SO,4,),3-n/2,m(1n6，m9.0时氧化速度才比较快，自然氧化法除锰难以在生产中应用。,研究和实际运行发现，可采用曝气接触氧化工艺除锰，在长期运行的曝气、反应沉淀、石英砂过滤处理的流程中，在石英砂滤料表面自然形成了,锰质滤膜,，具有催化作用，水中的二价锰在锰质滤膜的催化作用下能迅速被溶解氧氧化而从水中去除，称为,曝气接触氧化法,除锰。,机理不明确。曝气接触氧化法催化除锰机理过去认为是二氧化锰，现有研究认为是,多种锰氧化物,共同起作用，需待进一步研究。,12/10/2025,25,2、地下水除铁除锰工艺,锰和铁的化学性质相近，所以,在含锰地下水中常含有铁。当地下,水的含铁量和含锰量均较低时，,一般可采用,单级曝气过滤工艺,。,此时，铁、锰可在同一滤池,到滤层中去除，,上部滤层为除铁层,，,下部滤层为除锰层,。,12/10/2025,26,铁的氧化还原电位比锰要低，二价铁对高价锰（如四价锰）便成为还原剂，因此，二价铁能大大阻碍二价锰的氧化,。,故在地下水中,铁锰共存且含量均较高时,，则,除铁层范围会增大,，剩余的滤层不能有效截留水中的锰，因而存在部分锰泄漏，滤后水不符合水质要求。此时，为了,防止锰的泄漏,，可,采用两级曝气,、,过滤处理工艺,，即第一级除铁，第二级除锰。其工艺流程如下：,12/10/2025,27,3、其他除铁锰工艺技术,近年来，国内外在进行生物法除铁除锰的研究。某些微生物（如铁细菌)可加速水中溶解氧对二价铁和二价锰的氧化。推荐的生物法除铁除锰工艺见下图：,该工艺系统适用于地下水同时含有二价铁和二价锰的情况，水中二价铁对于除锰细菌的代谢是不可缺少的。通过微曝气控制水中的溶解氧和曝气后水的pH不过高，以免二价铁氧化为三价铁，对生物除锰不利,。,12/10/2025,28,2.3.3 除氯技术,一、为什么要除氯,大数多工业用水取自市政管网,为维持杀灭细菌的效果，管网水中始终要保持余氯量在0.51mg/L。,余氯具有受热后，具有较强的,腐蚀性,，对锅炉造成破坏；,余氯会,破坏强酸阳离子交换树脂,，使其强度变差，容易破碎，交换容量下降。,采用离子交换树脂除盐处理之前需要预处理除氯。,12/10/2025,29,二、除氯方法,1、化学药剂脱氯法,化学药剂脱氯法是利用投加还原性药剂如,二氧化硫,和,亚硫酸钠,等，将余氯还原。,SO,2,+HOCl+H,2,O3H,+,+Cl,-,+SO,4,2-,Na,2,SO,3,+HOClNa,2,SO,4,+HCl,12/10/2025,30,2、活性炭脱氯法,活性炭脱除活性余氯，采用较高的流速（50m/h），处理水量大约是活性炭量的10万倍，活性炭大约可用11.5a。活性炭对余氯的,吸附优先于有机物,，而且,吸氯率几乎能接近100%,。,活性炭脱氯不完全是由于,物理吸附作用,，它还有,催化作用,，使余氯进一步转化为碳的化合物，其反应机理为：,Cl,2,+H,2,O HCl+HOCl,HClO HCl+O,C+OCO,C+2OCO,2,12/10/2025,31,章节学习要点,为什么要预处理除铁；利用空气氧化除铁有哪两种方法；曝气自然氧化除铁技术的原理；曝气自然氧化除铁技术的两种装置；为什么要除氯？除氯技术有哪两种？,12/10/2025,32,