09生化班《工业水处理技术》省公开课一等奖全国示范课微课金奖PPT课件.pptx

,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,*,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,*,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,*,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,*,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,*,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,*,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,*,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,*,工业水处理技术,四川职业技术学院 杨丽华,工业水处理,BOD,5,H pH,2.什么叫水体污染？,3.水在自然界是怎样循环运动？,二、填空：,1.工业水处理内容主要包含、,三个方面。,2.评价水质好坏水质指标主要有、,、等几个方,面。,5/180,一、我国水资源情况,1.水资源,水是一个宝贵自然资源；水是人类和一切生物赖以生存物质基础；水是能够更新自然资源,能经过本身循环过程不停地复原。,水资源包含一切可用于生产和生活地表水与地下水,其中,海水占 97.3%,淡水占2.7%,这些淡水中约有75%以冰冠和冰川形式存在于地球两极，能够直接被人类利用淡水仅为0.3%。,6/180,2.我国水资源危机,水是生命源泉，是社会经济发展命脉。在3月18日，联合国发出警告，除非各国政府采取有力办法。,到2025年，世界上就将有近1/3人口(23亿人)无法取得安全饮用水，其主要原因是这些地域水资源短缺。,当前，伴随人类生产发展和生活水平提升，用水量以每年靠近5%速度递增，,照此下去，每15年用水总量就翻一番，在2030年以前，地球上将有1/3以上人面临淡水资源危机。,7/180,中国淡水资源总量为28万亿立方米，居世界第6位，次于加拿大、巴西和俄罗斯，略多于美国和印尼，占世界水资源总量7%，但中国人均水资源2304m,3,/人，处于缺水上下限(30001000 m,3,/人)中值，在世界银行近年做连续资源统计13个国家中居第82位，只有世界平均水平31%，属于水资源紧缺国家(以上均按1998/99世界银行年度汇报最新统计)。,8/180,水危机产生原因,(1)自然条件影响,(2)城市与工业区集中发展,(3)水体污染破坏了有限水资源,(4)用水浪费,水危机产生原因,(1)自然条件影响,(2)城市与工业区集中发展,(3)水体污染破坏了有限水资源,(4)用水浪费,水,9/180,中国水资源分布很不均匀,：,北方人均水资源仅为995.4立方米/人，属于严重,缺水，并因为水污染和水土流失使情况更为恶化；南,方人均水资源量即使超出人均3000立方米/人缺水上,限，但因为分布不均(如上海仅为185立方米/人)和污染,严重，使得工业、农业和人民生活将得不到按现模式,发展足够水资源供给。,10/180,3.节 水,水资源短缺对于中国大部分地域都是最根本问题。,水资源供需矛盾处理根本方法是节水。,这里说节水包含三方面含义：,（1）节约用水,（2）提升水重复利用率,（3）污水资源化,11/180,（1）节约用水,节约用水指降低每千克粮食耗水量、万元工业产值耗水量和每人生活用水量。,农业用水占工农业和生活用水75%左右，节水工作应以农业节水浇灌为重点。,当前我国万元工业产值耗水量普通是发达国家1020倍，个别行业达45倍；我国每千克粮食耗水量是发达国家23倍；我国城市人均耗水量已靠近发达国家中等水平。,12/180,（2）提升水重复利用率,提升水重复利用率指工业生产循环用水。当前我国工业生产用水重复利用率约为40%，远低于发达国家75%85%水平。,13/180,（3）污水资源化,污水资源化指经过污水处理提升水类别，从而使该排放掉污水分别到达生态、农业、工业或生活用水标准，使其资源化，是跨类别广义重复利用。,14/180,4.水工业,假如把20世纪称作石油世纪话，那么21世纪很可能就是水世纪。,与变幻莫测通讯技术产业相比，水工业辽阔市场、巨额产值和稳定收益无疑更具吸引力。难怪纽约一家投资企业首席教授伊丽莎白把水工业称之为,“,下一世纪最好投资领域”。,水处理工业由水工业企业、水工业制造业、水工业高新技术产业三部分组成。,15/180,水工业企业：,水工业企业将给水排水有机地统一起来。,水是一个可再生资源，,取水是对自然资源水加工活动；排水是对废水进行处理工业活动，,不可偏废任何一方。,水工业制造业：,水工业制造业是由,生产给水排水,行业所需机电、化工、生物、冶金、材料以及电子等技术装备产品工业部门无形中组成工业系统，它是给排水事业支柱工业，必须与给排水事业同时发展。,16/180,水工业高新技术产业：,水工业高新技术产业是指在给排水行业中利用高新技术开发出来产业。,科技进步能够有效地为水工业可连续发展提供可靠依据和伎俩，促进水工业管理水平提升，提升水资源综合利用效率和经济效益，提供保护水资源和生态环境有效伎俩。,17/180,5.我国水处理技术所面临困境,1缺乏含有独立知识产权产品,2.生产规模小且分散，技术相对落后，质量不稳定，缺乏国,际竞争力,3.应用技术水平较低,4.工程研究设计、生产、技术服务配套方面未完全系统,化，缺乏国际竞争能力。,5.缺乏大量科研和软件开发投入。,18/180,二、水循环,1.水循环过程,水循环是指地球上各种形态水，在太阳辐射、地心引力等作用下，经过蒸发、水汽输送、凝结降水、下渗以及径流等步骤，不停地发生相态转换和周而复始运动过程。,19/180,20/180,大气,海洋,降水,雨,雪,蒸发,渗流,径流,冰川,蒸发,地下水,江河湖泊,21/180,植物对水蒸腾作用及叶片吐水现象,22/180,2.水体污染,水体污染：,因为一些物质介入水体，改变了水体,一些物理、化学、生物以及放射性,等方面特征，从而影响水有效利,用，危害人类健康，造成水质恶化，,破坏生态环境现象。,水体中污染物主要有化学性污染物、物理性污染物、生物性污染物三大类。,23/180,三、水特征和水质指标,1.水特征,水分子是极性分子 呈三角型,水分子间存在氢键,自然界水有固、液、气 三种状态，水沸点为100,0,C、水凝固点是0,0,C。水在4,0,C时、密度最大，在其它温度时体积会膨胀。,水热稳定性高，广泛应用于动力、工业生产何民用取暖，工业上水还是一个价廉物美热交换介质。,24/180,2、水质指标（评价水好坏物理量）,悬浮物：,指水中不溶解悬浮固体、漂浮物等，,惯用比浊法进行测定，单位为mg/ml。,含盐量：,指水中各种盐含量总称。可由全分析法测,定出阴、阳离子总和表示，单位为,mg/ml。,硬度（H）：,指水中含Ca,2+,、Mg,2+,总称。其中包含,碳酸盐硬度（暂时硬度）和非碳酸盐硬度,（永久硬度）两大类。,25/180,碱度（用OH,-,表示）：,指水中各种碱性物质含量总称。,主要包含OH,-,、CO,3,2-,、HCO,3,-,等，用酚酞作指示剂进行测定时，终点pH为8.3 HCO,3,-,不参加反应，测定出叫酚酞碱度，用甲基橙作指示剂进行测定时，终点pH为4.2，能够测定出水中总碱度。,酸度（用H,+,表示）：,指水中各种酸性物质含量总称。主,要包含强酸、弱酸、强酸弱碱盐。,化学需氧量(COD)：,指用强氧化剂氧化水中各种有机物及,其它还原性物质所消耗氧量。反应水中有机物和其它还原性物质总量。（惯用氧化剂为KMnO4、K2CrO7）,五天生化需氧量(BOD,5,)：,指在有氧条件下，水中微生物,经过五天使有机物氧化分解时所消耗氧量。反应水中有机物含量多少或表示水中受有机物污染 程度。,26/180,四、工业水处理（包含用水处理、循环冷却水处理、污水处理三个方面）,1.用水处理,预处理,除去水中悬浮物、颗粒污染物等，普通采取物理处理法。如：利用,隔栅、筛网进行拦截较大悬浮物、漂浮物等，利用沉淀、过滤等去除颗粒物。,软化处理,硬水：,含有较多Ca,2+,、Mg,2+,水。,软水：,含有少许或不含Ca,2+,、Mg,2+,水。,（硬水又分为暂时硬水和永久硬水两大类。）,硬水危害主要有：,会使锅炉结垢浪费燃料甚至引发锅炉爆炸；,会使印染色泽不均匀；,会使造纸纸张有斑点；,硬水软化：,去除硬水中Ca,2+,、Mg,2+,水处理工艺叫硬水软化，工业,上广泛采取离子交换法。,除盐处理,去除水中其它阴、阳离子过程。,普通能够采取两种工艺：,即蒸馏法和离子交换法。,27/180,2.循环冷却水处理,工业循环水简称冷却水，它是用于带走工业生产中不需要热量冷却用水，按工业冷却水不一样系统普通分为两大类：即直流冷却水系统和循环冷却水系统，在循环冷却水系统中可分为敞开式和密闭式循环水系统。直流式冷却水系统方式是水流过冷却设备或换热器经一次性热交换后，即被排放掉，这么话，水源浪费太大，故此种方式极少采取，而在循环冷却水系统中，密闭式循环系统因为设备结构较为复杂，技术要求不宜水量大冷却装置，当前还未广泛采取。但,现在许多化工企业都将由原来直流冷却水改为循环冷却水。采取化学处理法进行处理，即经过加入化学药品来预防冷却水系统腐蚀、结垢何粘泥等问题，不但提升了换热器传热效率，又延长了设备寿命。,3.工业污水处理,物理处理法,利用物理作用，分离或回收废水中不溶性固体物质,主要方,法有,筛滤、沉降、气浮、过滤、离心分离等。,物理化学处理法,利用物理化学性质对污染物深入进行处理方法，如：,吸附、浮选、,电渗析、反渗透等。,28/180,3.工业污水处理,化学处理法,利用化学反应和传质过程，分离或回收,溶解态和胶体态污染物，主要方法有,中和、混凝、氧化还原、电解、离子交,换等方法。,生物处理法,利用微生物作用，降解胶体和有机污染,物，主要方法有,活性污泥法、生物滤池、,厌氧生物处理法、土地处理系统等。,在实际应用中，通常选择几个不一样处理方法组成一个废水处理系统进行有效净化，才能达标排放。,29/180,课题二 工业用水预处理,教学目标与要求：,1、了解工业用水预处理内容,2、知道工业用水预处理方法及原理,3、熟悉工业用水预处理工艺过程,4、知道预处理惯用设备及功效,30/180,教学任务清单：,一、简答:,1.简述石灰-纯碱法处理高硬度水原理。,2.自来水脱氯方法有哪些？并用化学反应方程式加以说明。,3.影响水混凝处理效果原因主要有哪些？,二、填空：,1.石灰处理法处理水中暂时硬度反应主要有、,、四个。,2.水中胶体稳定原因主要是、,三个方面。,3.工业用水预处理中混凝处理机理包含、三个方面作用。,31/180,是指在混凝剂作用下，使废水中胶体和细微悬浮物凝聚为絮凝体，然后给予分离除去水处理法。经过混凝法，能够去除废水中难以用沉降法去除细小颗粒、乳状油及胶体物质、有机物、重金属离子、放射性物质等。,“混凝”是,凝聚,和,絮凝,总称（即混合和反应）,胶体失去稳定,性过程,脱稳胶体,相互聚集,注：胶体是指颗粒粒径在0.1m1nm之间物质。,一、混凝处理,第一节 天然水中不溶性杂质去除,（主要为悬浮物和胶体杂质）,32/180,1.胶体稳定性 （指胶粒在水中能够长久保持悬浮分散,状态）,其原因主要有以下几个方面：,微粒布朗运动（指粒径极小颗粒所作不规则运,动。）,布朗运动是英国植物学家布朗经过试验发觉。1827年，布朗把花粉放入水中，然后取出一滴这种悬浮液放在显微镜下观察，发觉花粉小颗粒在水中象着了魔似不停运动，而且每个小颗粒运动方向和速度都改变很快，不会停下来。这些小颗粒实际上是由上万个分子组成分子团，因为受液体分子撞击不平衡，从而表现出无规则运动情况.,悬浮物和胶体杂质因为颗粒小，质量轻，在水中各个方向受到水分子撞击力不平衡，不停作无规则高速运动并趋于均匀分散状态，故能够在水中稳定存在。,33/180,微粒之间静电斥力,胶体稳定另一个原因是胶粒带有某种相同电荷，微粒之间因为静电作用力能够相互排斥而稳定。但同时它又能够与溶液中带相反电荷离子发生电性中和，而失去稳定性。,微粒水化作用,因为胶体微粒带电荷能够吸附含有极性水分子，在其表面形成一层水化膜。,2.混凝机理 （在水中加入混凝剂主要目标是消除胶体稳定性）,其混凝机理包含以下三个方面：,反离子压缩作用及电性中和作用,在水中加入一些电解质后，因为电离或水解作用形成带相反电荷离子或聚合体对水中扩散层起压缩作用、对胶体微粒电荷进行电性中和，使胶粒之间排斥力减弱，胶体颗粒经过吸附、碰撞产生凝聚而变大变重。,胶体吸附与混凝剂架桥作用,在水中加入混凝剂后，,沉淀物网捕作用,34/180,混凝原理,注：在废水实际处理中，上述各种机理往往同时或交叉发挥作用，只是依条件不一样而以其中某一个起主导作用而已。,3.网捕作用,1.反离子压缩作用和电性中和作用,2.吸附架桥作用,废水中加入混凝剂后，主要发生了电性中和作用和 吸附架桥作用以及沉淀物,网捕作用,，使污染物微粒相互凝聚变大、变重而产生沉降,。,35/180,吸附架桥作用,混凝剂经过水解反应和 缩聚反应生成线型结构高分子聚合物，其两端分别吸附不一样 胶体微粒，长线型两端胶体微粒之间进行吸附而 架桥。形成絮体，产生絮凝而沉降。,电性中和作用：,许多胶体杂质都带负电荷，在水中相互排斥不能凝聚长久保持稳定状态，加入混凝剂后，混凝剂发生水解产生胶体微粒带有正电荷，当带相反电荷胶粒相互吸引，彼此中和了对方 电荷，并吸附污染物颗粒变大变重而沉降。,网捕作用：,因为吸附架桥作用形成空间网络结构对废水中污染物有捕集作用。,36/180,比如硫酸铝作混凝剂时所起混凝作用表现在以下三个方面：,电离出Al,3+,对扩散层起压缩作用，对胶体微,粒起电性中和作用,水解生成絮凝体,对悬浮物起网捕作用,缩聚成高聚物,对胶体微粒等起吸附架桥作,用,37/180,3、影响混凝效果主要原因,废水PH值,PH值高低不但直接影响着污染物存在形态和表面性质，而且影响着混凝剂水解平衡及产物存在形态和时间。,搅拌强度和搅拌时间,混合阶段搅拌强度大，时间短；反应阶段搅拌强度小，时间长。,水浑浊度影响,直接影响混凝剂添加量多少，普通地，浑浊度越大，添加混凝剂量越少。,水温,混凝剂水解过程需要吸热。温度越高，混凝效果越好。,38/180,4、混凝剂和助凝剂,混凝剂,包含无机混凝剂、有机混凝剂和,高分子混凝剂三大类,见P14表2-1所表示,助凝剂,为了提升混凝效果添加辅助药剂，如：,调整pH值酸、碱溶液，以及改变金属,离子价态氧化剂或还原剂和混凝过程,活化剂等。,39/180,类别,名称,剂量范围,mg/L,最正确PH值范围,应用特点,无,机,盐,类,硫酸铝,Al,2,(SO,4,),3,550,6左右,混凝效果很好，使用方便；,最正确PH值范围窄；,使用水温：2030,硫酸亚铁,FeSO,4,550,8.511.0,适用碱度及硬度均较高水；,水温对混凝效果影响较小；,絮凝体形成快，较稳定；,产品及溶液腐蚀性强,氯化铁,FeCl,3,440,8.511.0,处理高浊度水；,絮凝体较坚固，沉淀性很好；,固体产品吸湿性强，对包装运输不利,无机高分子,混凝剂,聚合氯化铝,（PAC）,220,59,适适用于低温低浊及高浊度水；,投药量少，混凝效果好；,适用PH值范围广；,产品腐蚀性强,聚合硫酸铁,2060,511,适适用于低温低浊及高浊度水；,易溶于水；,适用PH值范围广；,净化后水PH值与碱度改变幅度较小；,宜当日配置当日投加,有机高分子,混凝剂,聚丙烯酰铵,（PAM）,聚氧化乙烯,（PEO）,5以下,视不一样离子情况而定,聚合度高；,对胶体表面有强吸附作用，在胶粒之间形成桥联,4、混凝剂和助凝剂,40/180,5.混凝处理过程,混合池,加入混凝剂和助凝剂，时间2分钟，快速搅拌，充分混合。,反应池,反应过程需要30分钟。,沉淀池,沉淀过程需要1,2小时。,出水,进水,41/180,二、沉淀与澄清,1.沉淀池,水是按水平方向流过沉降区并完成沉淀过程。池型呈长方形，废水从池一端流人，水平方向流过池子，从池另一端流出。在池进口处底部设贮泥斗，其它部位池底有坡度，倾向贮泥斗。,平流沉淀池进水板,沉淀区,42/180,43/180,链带式刮泥机：,缺点是链带支承和驱动件都浸没于水中，易锈蚀，难保养。,44/180,桥式行车刮泥机：,轨道设在池壁上，行车在轨道上移动，刮泥板伸入水中，将污泥刮入污泥斗中，由排泥管排出。这种刮泥机不但运行灵活，而且保养维修都比较方便。,45/180,多斗式平流沉淀池：,用于较小平流沉淀池，不设刮泥设备，在沿池长度方向设置多个泥斗，每个泥斗各自单独排泥，既不相互干扰，也有利于确保污泥浓度。,46/180,浅层沉降理论,在沉淀池有效容积一定情况下，池身越浅，沉淀面积越大，去除效率也越高。,斜板沉淀池工作原理,斜板沉淀池又称浅层沉淀池，在池中将平行薄板按4560倾斜设置，废水从斜板下面，经过薄板间通道向侧上方流去，悬浮物沉积在斜板上，自动滑落进入污泥斗。,斜板沉淀池沉淀原理,47/180,2.澄清池,澄清池功效能够集絮凝反应过程和澄清分离过程 于一体。利用活性泥渣与原水进行二次接触发生混凝，普通为钢筋混凝土结构或砖石结构池子。,（1）基本原理：,原水流入澄清池后，因为池中加入了,较多混凝剂，经过一定时间运行后,形成泥渣悬浮层（活性泥渣），伴随,原水不停在澄清池中由下向上流,动，泥渣絮体因为重力作用在上升水流中一直处于动态平衡状态。当原水经过活性泥渣层时，发生接触絮凝反应，原水中悬浮物被絮体泥渣层阻留下来，原水在上部被澄清。,48/180,悬浮澄清池,设备及流程,加药后原水由下向上经过处于悬浮状态泥渣层，使水中杂质与泥渣悬浮层颗粒碰撞凝聚而分离沉淀水池,49/180,利用原水动能，在水射器作用下，将池中活性泥渣吸入和原水充分混合，从而加强了水中固体颗粒间接触和吸附作用，形成良好絮凝，加速了沉降速度使水得到澄清。,水力循环澄清池工作原理：加了混凝剂原水从进水管道进入喷嘴，以高速喷入喉管，在喉管喇叭口周围形成真空，吸入大约3倍于原水泥渣量，经过泥渣与原水快速混合，进入渐扩管形第一反应室，以及第二反应室中进行混凝处理。喉管能够上、下移动以调整喷嘴和喉管间距，使等于喷嘴直径12倍，并借此控制回流泥渣量。水流从第二反应室进入分离室，因为断面积突然扩大，流速降低，泥渣就沉下来，其中一部分泥渣进入泥渣浓缩斗定时给予排出，而大部分泥渣被吸入喉管进行回流，清水上升从集水槽流出。,50/180,三、过滤,混凝沉淀处理后原水还残留少许悬浮杂质，能够经过,过滤方法加以去除。,1.过滤过程,原水,滤料种类：,石英砂、无烟煤、活性炭等。,滤池敷设：,理论上应按粒径由小到大排列为宜，有利于截留悬浮杂,质，但在当前普遍采取逆粒度方式排列效果更加好，即：,滤料粒度由大 小 大排列方式进行过滤。,过滤周期：,当过滤阻力增大，过滤速度迟缓时，需用清水进行反冲洗滤,料，使其恢复过滤能力，两次反冲洗间隔时间。,滤料,过滤,出水,51/180,2.过滤设备,机械过滤器,52/180,点,机械过滤器为压力式过滤净化设备，经过滤后出水浊度在5mg/1以下，是电渗析装置，离子交换装置前置处理设备，主要用于软化、除盐水预处理及循环冷却水、游泳池、印染、食品、化工等用水净化处理。其原理是利用介质截流水中悬浮物使出水澄清.,53/180,54/180,无阀滤池,工作原理：,过滤原水从进水口流入过滤器，水自下而上经过过滤层，经过联通渠进入出水箱，最终从出水管流出。伴随拦截悬浮物增多，过滤阻力加大时，应该及时进行反冲洗。,进水,出水,55/180,四、处理系统,1.混凝、澄清、过滤系统 （由三大部分组成 图2-5）,这种系统适合用于地表水预处理，主要是去除水中悬浮杂质，在原水中加入混凝剂后，水力搅拌器加速药剂溶解与混合，再经过水力循环澄清池，最终进入无阀滤池过滤。,56/180,2.循环泥渣澄清重力式过滤净水池（由两大部分组成 图2-6）,这种系统适合用于工业锅炉用水等。处理后水，大大地降低了水浑浊度。,将絮凝、澄清和过滤工艺紧凑合理地组合成一体，能方便地将普通地面水源原水净化成符合卫生标准生活用水，主要适合用于广大农村、乡镇、农场、部队营房和中小企事业单位改进生活饮水水质使用，适合用于工业用水软化，除盐工艺水处理，同时也合于一些以分离去除水中悬浮物及胶体杂质为主要目标靠近中性生产废水净化使用。,57/180,3.循环泥渣澄清、逆流过滤净水机,（由一个完整系统组成 图2-7）,这种系统简化了预处理系统，投资少，占地面积小，同时能够直接与离子交换系统串联。但运行管理比较复杂一些。,反应区,污泥区,悬浮层,分离区,过滤层,清水区,原水,出水,污泥桶,排泥,58/180,第二节 除铁与除氯处理,一、水除铁处理,地表水硬度较低,悬浮物含量大。地下水浊度低，硬度高，且含铁、锰。水中含铁除了在生活上和工业生产中带来危害外，对工业锅炉、印染、化工、制药及水处理危害也不能低估。对水处理而言，因为二价铁离子极轻易污染交换树脂，造成树脂因铁中毒而影响交换能力。当用含铁水作为锅炉给水时，轻易在锅炉受热面结成铁垢，影响传热效果及产生垢下腐蚀。,59/180,1.曝气除铁法,Fe,2+,+O,2,+H,2,O Fe（OH）,3,+H,+,生成氢氧化铁能够与水中吸附杂质产生吸附架桥作用，到达净化水目标。,其曝气方法主要有：,喷淋式曝气 见P,27图2-8,跌水曝气 见P,28图2-9,2.接触催化氧化法,利用氧化方法将水中低价铁离子和低价锰离子氧化成高价铁离子和高价锰离子，再经过吸咐过滤去除，到达降低水中铁锰含量目标。滤料采取精制石英砂或锰砂。二价铁(Fe,2+,)含有较强还原性，它轻易被氧化剂（如氧气、氯气、高锰酸钾等）氧化成三价铁（Fe,3+,)。Fe,3+,在水中轻易发生水解反应，生成难溶化合物Fe(OH)3沉淀析出，从而到达除铁目标。锰砂除铁是惯用方法。天然锰砂主要成份是二氧化锰（MnO2),它是二价铁氧化成三价铁催化剂，由此而生成Fe3+马上被水分解成絮状氢氧化铁而沉淀，铁被去除。采取曝气加氧与锰砂联合除铁是惯用除铁方法。,60/180,过滤除铁装置,天然锰砂,进水,出水,61/180,二、自来水除氯处理,它主要作用是去除水体中余氯，包含化合性余氯和游离性余氯ClO-（次氯酸根离子）、HClO（次氯酸）、Cl,2,（氯气）等，将自来水中氯元素变成对人身体无害或者有益元素。通常采取化学还原法和活性炭脱氯法。,1.化学还原法（惯用还原剂有SO,2,和 Na,2,SO,3,）,HClO+,SO,2,H,2,SO,4,+,HCl,HClO+,Na,2,SO,3,Na,2,SO,4,+,HCl,Na,2,SO,3,+,O,2,Na,2,SO,4,（自来水脱氧）,2.活性炭脱氯法,HClO HCl,+,O,C,吸附,O,CO C,吸附,O,CO,2,62/180,第三节高硬度与高碱度水预处理,一、石灰处理 对处理碳酸盐硬度（暂时硬度）效果比很好。,1.原理,CaO+H,2,O Ca(OH),2,Ca(OH),2,+CO,2,CaCO,3,+H,2,O,Ca(OH),2,+Ca(HCO,3,),2,CaCO,3,+H,2,O,Ca(OH),2,+Mg(HCO,3,),2,CaCO,3,+MgCO,3,+H,2,O,Ca(OH),2,+MgCO,3,CaCO,3,+Mg(OH),2,能同时去除水中铁和硅：,Ca(OH),2,+Fe(HCO,3,),2,+O,2,Fe(OH),3,+CaCO,3,+H,2,O,SiO,2,+Ca(OH),2,Ca,Si,O,3,+H,2,O,但不能除去非碳酸盐硬度与过剩碱度。,MgSO,4,+Ca(OH),2,Mg(OH),2,+CaSO,4,MgCl,2,+Ca(OH),2,Mg(OH),2,+CaCl,2,NaHCO,3,+Ca(OH),2,CaCO,3,+Na,2,CO,3,+H,2,O,2.石灰用量 可依据化学反应方程式进行估算，见教材P33,63/180,3.石灰处理后水质,经过处理后水大部分碳酸盐硬度被去除、碱度降低、部分有机物被去除、硅化合物降低、铁残留量较少。,4.石灰处理系统,澄清池石灰处理系统P35图2-10（这种系统适合用于镁,硬度较大水处理，因为Mg(OH)2沉淀比较疏松，水分较多，呈絮凝状）,涡流反应器石灰处理系统P35图2-11（这种系统适用,于钙硬度较大水处理，因为,Ca(OH),2,沉淀比较致密、密度大、沉降速度大。）,64/180,二、石灰-纯碱处理 能够同时去除碳酸盐硬度（暂时硬度）和非碳酸,盐硬度（永久硬度）。,1.反应原理,加入石灰作用：去除碳酸盐硬度（暂时硬度）,CaO+H,2,O Ca(OH),2,Ca(OH),2,+CO,2,CaCO,3,+H,2,O,Ca(OH),2,+Ca(HCO,3,),2,CaCO,3,+H,2,O,Ca(OH),2,+Mg(HCO,3,),2,CaCO,3,+MgCO,3,+H,2,O,Ca(OH),2,+MgCO,3,CaCO,3,+Mg(OH),2,能同时去除水中铁和硅：,Ca(OH),2,+Fe(HCO,3,),2,+O,2,Fe(OH),3,+CaCO,3,+H,2,O,SiO,2,+Ca(OH),2,Ca,Si,O,3,+H,2,O,但不能除去非碳酸盐硬度与过剩碱度。,MgSO,4,+Ca(OH),2,Mg(OH),2,+CaSO,4,MgCl,2,+Ca(OH),2,Mg(OH),2,+CaCl,2,NaHCO,3,+Ca(OH),2,CaCO,3,+Na,2,CO,3,+H,2,O,65/180,加入纯碱作用：去除非碳酸盐硬度（永久硬度）,MgSO,4,+Na,2,CO,3,MgCO,3,+Na,2,SO,4,MgCl,2,+Na,2,CO,3,MgCO,3,+2NaCl,CaSO,4,+Na,2,CO,3,CaCO,3,+Na,2,SO,4,CaCl,2,+Na,2,CO,3,CaCO,3,+2NaCl,Ca(OH),2,+MgCO,3,CaCO,3,+Mg(OH),2,2.加药量计算,加入石灰量：,可依据化学反应方程式进行估算，见教材P33,加入纯碱量：,可按以下公式进行估算见教材P36,G,纯碱,=106（非碳酸盐硬度+过剩纯碱量）/纯碱纯度,mmol/L 0.50.7mmol/L,mg/L,66/180,3.软化极限,增加纯碱能够降低钙硬度（控制pH值约在8.39.5左右）,增加石灰能够降低镁硬度（控制pH值约在10.3以上即可。）,石灰-纯碱处理工艺能够分为：,冷法：,操作温度与原水温度相同，其出水硬度普通为0.50.8,mmol/L。,温法：,操作温度为50,其出水硬度普通为0.30.6,mmol/L。,mmol/L,热法：,操作温度为100,其出水硬度普通为0.050.2,mmol/L。,mmol/L,4.水酸化,通入CO,2,进行酸化：,CO2+Ca(OH),2,CaCO,3,+H,2,O,（控制pH值约在10以上）,采取部分原水混正当,将6090 原水经过石灰-纯碱处理，其余1040 原水与软化处理后水进行混合，从而到达中和碱度、降低硬度目标。,5.石灰-纯碱处理系统,纯碱清液配制与孔板加药系统,见教材P38图2-12,纯碱 电动吊车输送至溶解箱内，经过水力搅拌溶解配制成510 溶液 用药液泵送到加药灌内 经过水力排挤到水管。,热法石灰-纯碱软化处理系统,见教材P38图2-13,由加药、沉淀软化和过滤三部分组成。,67/180,课题三 水离子交换软化处理,教学目标与要求：,1、了解水离子交换基础知识,2、知道水离子交换处理方法及原理,3、熟悉离子交换水处理工艺过程惯用设备,4、知道离子交换水处理从属设备及运行管理,68/180,教学任务清单：见教材P84,一、解释或简答:,1.诠释以下符号含义,0017 2017 D111,二、简答：,1.什么叫全交换容量？什么叫工作交换容量？,2.固定床离子交换水处理设备特点是什么？,3.在交换树脂使用与保管过程中，对新树脂在使用前应怎样处理？,4.树脂污染后应怎样处理？树脂应怎样保管？,三、填空：,1.离子交换树脂由、三部分组成，它们各自作用分别是、。,2.离子交换树脂交换反应主要有、三大类。,3,.离子交换器及其从属设备惯用防腐蚀材料主要有、等。,4.离子交换器工作过程分为、两个阶段。,5.顺流再生固定床工作过程分为、五个步骤。,69/180,第一节 离子交换基础知识,离子交换法及其原理,利用离子交换剂组成中可供交换离子去交换废水中阴阳离子，,以到达离子置换、分离、去除、浓缩等目标。,这种方法只能 用于低浓度水处理。,70/180,离子交换除盐过程：,离子交换是将水中离子和离子交换树脂上功效基团所进行等电荷反应。它利用阴、阳离子交换树脂上活性基团对水中阴、阳离子不一样选择性吸附特征，在水与离子交换树脂接触过程中，阴离子交换树脂中氢氧根离子（OH）等同溶解在水中阴离子（比如CI等）进行交换，阳离子交换树脂中氢离子（H）等同溶解在水中阳离子（比如Na等）交换。从而使溶解在水中阴阳离子被去除以达纯化目标。,71/180,一、离子交换树脂,72/180,离子交换剂,73/180,阴离子交换树脂,74/180,75/180,1.离子交换树脂结构、孔型和排号,离子交换树脂组成：,由三个部分组成，即：,单体：,能聚合成高分子化合物低分子有机物，是树脂主要组成成份。,交联剂：,是固定树脂形状和增强树脂机械强度成份，惯用交联度表示,塔在树脂中百分含量。,交换基团：,是连接在单体上含有活性离子基团。是可共交换活性,基团。,简单表示为：,阳离子交换树脂RH（是一个高分子电解质）,阴离子交换树脂ROH（是一个高分子电解质）,其中:R ,为树脂中惰性母体；,H、OH ,为树脂中活性基团，即可供交换成份。,树脂内部结构,凝胶型:孔径较小，适合去除无机物离子。,大孔型：孔径较大，适合去除大分子杂质,76/180,国产离子交换树脂排号,普通主要由三位阿拉伯数字组成。,从左到右第一位数字：,代表产品交换基团性质。（,分类代号,，如：强,酸性、强碱性）,第二位数字：,代表骨架组成。（,骨架代号,，如：苯乙烯树脂系、酚醛树,脂系、环氧树脂系）,第三位数字：为次序号,，区分交换基团或交联剂差异。,凡大孔型树脂：,数字前面加D.,见教材P42表3-1.,实例：2017,强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂，交联度为7,0017,强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂，交联度为7,D111,大孔型弱酸性苯烯酸系阳离子交换树脂。,D0117,表示大孔强酸性丙烯酸系阳离子交换树脂，其交联度,为7。,77/180,2.离子交换树脂性能,离子交换树脂物理性能,形状,普通呈球形，要求圆球率大于90，水流阻力小，装填量,大。,粒度,要求大小适当，普通为1650目（1.20.3mm）,颜色,不一样树脂颜色不一样，其颜色不影响其使用，不过在使用过,程中发生颜色改变，应考虑是树脂受到了污染。,含水率,指树脂在水中充分膨胀时湿树脂所含有溶胀水质量,分数，,含水率 高低反应了,树脂交联度大小，普通交联,度越大，含水率越小，反之，含水率越高。比如交联度在,1 2 时，含水率达90以上。这时树脂就像胶水,一样，没有固定形状。,溶涨性,干树脂进入水中体积膨胀性质。,密度,分干密度和湿密度（应用较多）。普通湿真密度（颗粒,密度）在1.041.3g/ml（颗粒真实体积）,湿视密度（颗粒,堆积密度）在0.60.85g/ml（颗粒堆积体积）,78/180,离子交换剂特点,交换作用严格按,等当量,进行,交换作用含有,可逆性,交换剂对交换离子有,选择性,离子交换树脂选择性是水处理中选择树脂和确定处理工艺主要依据之一。,79/180,离子交换树脂化学性能,酸、碱性,离子交换树脂是一个高分子电解质。,酸性阳离子交换树脂:,RSO,3,H RSO,3,-,+H,+,RCOOH RCOO,-,+H,+,碱性阴离子交换树脂:,R NOH,R N,+,+,OH,-,R NHOH R NH,+,+OH,-,所以不一样类型离子交换树脂，在使用过程中都有一定有效pH值范围。,离子交换树脂交换反应,强型离子交换树脂离子交换反应：,中性盐分解反应,RSO,3,H+,NaCl,RSO,3,Na,+H,Cl,中和反应,RSO,3,H+,Na,OH,RSO,3,Na,+,H,2,O,复分解反应,RSO,3,Na,+,CaCl,2,（,RSO,3,）,2,Ca,+,NaCl,弱型离子交换树脂离子交换反应：原理同上 见教材 P44,非中性盐分解反应,R（COOH）,2,+,Ca(HCO,3,),2,R（COO）,2,Ca,+,H,2,CO,3,中和反应,复分解反应,80/180,离子交换树脂化学性能,酸、碱性,离子交换树脂是一个高分子电解质。,酸性阳离子交换树脂:,RSO,3,H RSO,3,-,+H,+,RCOOH RCOO,-,+H,+,碱性阴离子交换树脂:,R NOH,R N,+,+,OH,-,R NHOH R NH,+,+OH,-,所以不一样类型离子交换树脂，在使用过程中都有一定有效pH值范围。,离子交换树脂交换反应,强型离子交换树脂离子交换反应：,中性盐分解反应,RSO,3,H+,NaCl,RSO,3,Na,+H,Cl,中和反应,RSO,3,H+,Na,OH,RSO,3,Na,+,H,2,O,复分解反应,RSO,3,Na,+,CaCl,2,（,RSO,3,）,2,Ca,+,NaCl,弱型离子交换树脂离子交换反应：原理同上 见教材 P44,非中性盐分解反应,R（COOH）,2,+,Ca(HCO,3,),2,R（COO）,2,Ca,+,H,2,CO,3,中和反应,复分解反应,81/180,3.,交换树脂使用与保管,新树脂使用前处理,食盐水浸泡,用二倍于,树脂体积,10 食盐水浸泡1820小时以,上，放掉食盐水后用水冲洗,树脂致溶液不呈黄色。,稀盐酸浸泡,用二倍于,树脂体积,5盐酸溶液浸泡24小时以,上，放掉盐酸后用水冲洗,树脂致排出水为中性。,稀氢氧化钠浸泡,用二倍于,树脂体积,2,4氢氧化钠溶液浸泡,24小时以上，放掉碱液后用水冲洗,树脂致排出水,为中性。,树脂在使用中应注意问题,保持树脂强度,降低各种原因对树脂磨损。如机械、物理、化学等,方面原因影响。,保持树脂稳定性,防止各种原因对树脂污染。如各种金属元素、,细菌、有机物等影响。,82/180,树脂污染后处理,树脂层灭菌,用1甲醛溶液浸泡数小时，用清水冲洗洁净。,有机物去除 用无油压缩空气冲刷树脂，然后用水反洗。用,10热,食盐水或用10食盐水与5氢氧化钠复合溶液进行处,理。,铁、铝及其氧化物去除,用10,15稀盐酸处理，再用对应再生剂,转型处理。,树脂中沉淀物去除,在处理过程中因为硫酸根参加反应，生成硫酸盐,沉淀，可用5稀盐酸逆向清洗。,树脂保管,湿法保留 预防干燥而破损,用食盐水浸泡，再加水稀释，要勤换水，防止细,菌繁殖污染树脂。,保留 最正确温度为520,无保温条件时，能够存放在一定浓度食盐,水中。,预防被重压和接触污染物,盐型封存保持稳定,使用过树脂需要转变成出厂时盐型进行保,管。,83/180,二、离子交换器工作过程,1.离子交换反应,硬水软化离子交换反应,交换：,R(SO,3,Na),2,+Ca,2+,R(SO,3,),2,Ca+2Na,+,R(SO,3,Na),2,+Mg,2+,R(SO,3,),2,Mg+2Na,+,再生：,R(SO,3,),2,Ca+2Na,+,R(SO,3,Na),2,+Ca,2+,R(SO,3,),2,Mg+2Na,+,R(SO,3,Na),2,+Mg,2+,除盐系统阳床离子交换反应,交换剂为RSO,3,H,Ca,2+,Ca,交换：,R（SO,3,H）,2,+Mg,2+,R（SO,3,）,2,Mg+H,+,Na,Na