给水处理d.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,*,第4章 给水处理,4.1 给水处理概论,给水处理方法和工艺流程原水水质,水质标准,一、给水水质指标,水质、水质指标、水质标准定义见书。,指标分类：,物理指标：水温、色度、浊度、悬浮物、臭和 味等,注意：a）浊度含义及测定意义（是出厂水4项常规检测项目之一，其余3项为：色度、余氯、微生物）,b）浊度和悬浮物的关系,c）色度：黄色基调的水,化学指标：单项指标,无机物特性综合指标,有机物特性综合指标，饮用水中采用a）耗氧量（,COD,Mn,或OC,），也称高锰酸钾指数 b）总有机碳TOC,微生物指标：细菌总数、总大肠菌群、,粪大肠菌群,放射性指标,二、水质标准,1、生活饮用水水质标准,（1）制定依据,终身饮用安全,从4个方面确保安全,符合国情,（2）生活饮用水卫生标准,国标，1986年实施，共35项,（3）生活饮用水水质卫生规范,卫生部标准，2001年实施，共96项（常规检测34项，非常规检测62项）,（2）与（3）的主要区别：,（3）常规增加3项：、铝、粪型大肠菌群,（2）减少4项：银、DDT、六六六、苯并芘,浊度由3NTU降为1NTU，铅、镉、四氯化碳更加严格，消毒副产物由1项增加到13项。,水源水质应达到地面水环境质量标准中的二类，达不到时应加强处理,（4）城市供水水质标准,建设部标准，2005年6月1日起实施。,检测项目为93项，包括一些分量检测，总项目达101项，其中常规检测项目42项，非常规检测项目59项。,有机物指标27项,增加了原虫类病毒体的检测（给各地供水企业一年的准备期）,2、3（其他水质标准）P86,三、给水处理的基本方法与基本工艺,1、基本方法 P86,2、给水处理基本工艺,给水处理饮用水处理,工业用水处理,（1）饮用水常规处理工艺,地表水源工艺去除悬浮物和胶体、杀菌,地下水源工艺杀菌,（2）微污染水源的饮用水处理工艺,增加预处理和深度处理、强化常规处理,例题1：,某工厂自用水系统，水源为江河水，浊度50150NTU，处理后的水用于锅炉补给水及循环冷却水的补充水，要求浊度,5NTU，,原水中的钙、镁离子去除90，其他无特殊要求，其处理工艺,是必须的，也是经济合理的。,A 混凝沉淀过滤消毒,B 混凝沉淀过滤消毒软化,C 混凝沉淀过滤软化（部分水）（正确）,D 混凝沉淀软化消毒,例题2,按生活饮用水卫生规范要求，下列指标中哪一项是正确的？,A 浊度不大于1NTU，特殊情况不大于5NTU，COD,Mn,不大于3mg/L;（正确）,B 浊度不大于1NTU，特殊情况不大于3NTU，COD,Mn,无要求;,C 浊度不大于1NTU，特殊情况不大于5NTU，COD,Mn,不大于2mg/L;,4.2 混凝,作用投加混凝剂，破坏胶体的稳定性，使之,脱稳，相互聚合，形成大的易于沉淀的絮体（矾,花）。同时，对溶解性无机物、有机物、色、嗅,也有一定的去除作用。,一、胶体的基本性质,1、胶体的特性,水中杂质的分类 P91 表144,胶体特性：,（1）颗粒尺寸很小，在水中处于稳定状态,（2）使水产生混浊（光学性质）,（3）颗粒表面带电（电学性质）,粘土、细菌带负电，AL(OH),3,胶体、F,e,(OH),3,胶体带,正电。,稳定原因,动力学稳定性（布朗运动）,聚集稳定性（带电）,2、胶体的结构,胶核，,电位形成离子，束缚反离子,，,自由反离子,吸附层 扩散层,-,胶粒（带电）,胶团（电中性）,滑动面胶体移动时，胶粒和扩散层脱离。,滑动面在吸附层边界或扩大一些。,电位胶核表面电位，即总电位,电位胶体滑动面上的电位，即动电位，,胶体带电由此电位引起。,3、胶体的稳定与凝聚,稳定的原因：静电斥力（或水化膜），布朗运动,凝聚的原因：范德华引力，布朗运动,胶体最终是否处于稳定状态取决于各种力产,生的能量对比。吸引势能与排斥势能的对比见图,145：有排斥势能峰，且布朗运动的动能无,法克服，故胶体处于稳定状态。,破坏胶体稳定性的方法：,投加电解质，更多,的反离子进入吸附层，降低动电位，使胶体脱稳,凝聚。此种使胶体脱稳凝聚的机理为,压缩双电层,离子价数越高，压缩双电层能力越强。,胶体因动电位降低而失去稳定性的过程称为,胶体脱稳。,二、铝盐、铁盐在水中的反应,水解反应：,生成单核羟基配合物，最终生成AL(OH),3,沉淀物，带正电。,缩聚反应：,生成多核羟基配合物，带正电。,三、水的混凝机理与混凝过程,1、混凝机理,（1）压缩双电层,（2）吸附电中和,由于静电引力（范德华引力、氢键、共价,键）的作用，胶核表面直接吸附异号聚合离子或,异号胶粒等，从而使动电位降低、胶体互相凝聚,的现象称为吸附电中和。,（3）吸附架桥,正负胶体间的吸附架桥、异号电荷高分子混凝剂对胶粒的吸附,具有链状结构的高分子混凝剂通过氢键、共价键的作用对胶粒的吸附,（4）沉淀物的卷扫或网捕,水中颗粒直接吸附在已形成的大絮体上，,随之下沉。,2、混凝过程,混凝凝聚（混合），投加混凝剂后胶体脱稳,发生初步凝聚的过程。,絮凝（反应），脱稳胶体相互聚集长大,的过程,凝聚的要求：,快速搅拌，瞬间完成，一般小于2分钟,絮凝的要求：,搅拌强度从强到弱，一般需1030分钟,3、混凝动力学,胶体要发生絮凝，一定要有碰撞，碰撞的动力：,布朗运动，由此造成的颗粒碰撞聚集为异向絮凝，也即凝聚,流体运动，由此造成的颗粒碰撞聚集为同向絮凝，也即絮凝,衡量絮凝效果的参数为G和GT值,（1）速度梯度G,G速度梯度，s,1,；,p对单位水体的搅拌功率，W/m,3,；,水的动力粘度，P,a,s,。,（2）速度梯度计算,机械搅拌：,水力搅拌：,注意：各参数的单位要与书上一致,（3）G、GT值范围,混合池：G5001000s1,T=1030s，（,2min,）,絮凝反应池：G2070s,1,GT10,4,10,5,例题：P98,四、混凝剂与助凝剂,1、混凝剂,了解常用混凝剂的适宜PH范围及优缺点，P99,2、助凝剂,（1）活化硅酸,作为矾花骨架与核心，用于低温低浊水，现,场制备,（2）聚丙烯酰胺,高分子助凝剂，非离子型（带阴离子）。在,高浊水预沉淀时，可单独投加，作为混凝剂。,（3）石灰,调整PH值,3、混凝剂的投加,（1）投加量通过实验确定,（2）投加系统,湿法投加：,固体溶解池溶液池计量设备投加,固体储存量1530天（规范7.3.12）,溶解池容积W,1,=(0.20.3)W,2,溶液池容积W,2,aQ/417cn,W,1,，W,2,m,3,；,a混凝剂最大投加量，mg/L；,Q处理水量，m,3,/h；,c配制的溶液浓度，一般取520(按固体重量计)，带入公式时为520；,n每日调制次数，一般不超过3次。,（规范7.3.4、7.3.5）,五、混合设备,混合要求、G、T值范围,混合方式,机械混合：水泵叶轮混合（取水泵距反应池100m以内）、机械混合池,水力混合：管式静态混合器、压力水管混合（投药点及流速要求 P102）等,六、絮凝反应池,絮凝要求；G、GT值范围；反应池出口做法,絮凝池分类：机械搅拌、水力搅拌,1、机械搅拌絮凝池：水平轴式、垂直轴式,分34档，串连流过,各自的适用范围及设计参数 P103,例题 P103,2、水力搅拌,（1）隔板反应池：往复式、回转式,净间距大于0.5m，一般分为46级,设计参数、优缺点及适用范围 P104,（2）折板反应池：单通道、多通道,同波折板、异波折板,折板反应池优于隔板反应池，水力停,留时间较短,设计,参数、优缺点及适用范围 P105,3、不同形式反应池的组合,七、影响混凝效果的因素,1、水温,原因,：水温影响混凝剂的水解,提高低温水混凝效果的方法 P107,2、浊度与悬浮物,原因,：浊度大小决定了混凝剂的投量和矾花的核,心,高浊水、低浊水所需混凝剂量都较大,提高高浊水、低浊水混凝效果的方法 P107108,3、水的PH值,原因,：每种混凝剂都有其最佳的PH值范围,铝盐、铁盐水解时产生H,离子，消耗水的碱,度，碱度不足时投加石灰，石灰投量公式：,AL,2,(SO,4,）,3,：,【C,a,O】=3【a】【x】+【】,FeCL,3,：,【C,a,O】=1.5【a】【x】+【】,式中【C,a,O】纯石灰C,a,O投量,mmol/L；,【a】混凝剂投量，mmol/L;,【x】原水碱度，mmol/L，按CaO计;,【】剩余碱度，一般取0.250.5mmol/L,按CaO计。,4.3 沉淀,一、颗粒沉淀特性,1、沉淀分类,4种沉淀的特点 P108109,自由沉淀，不加混凝剂,絮凝沉淀，投加混凝剂,不论是否加混凝剂，只要颗粒浓度高到一定,程度，就会形成拥挤沉淀或压缩沉淀,2、离散颗粒的沉淀速度（自由沉淀）,三个区的沉淀速度公式 P109,例题 P110,3、水样的颗粒沉速分布曲线,（1）沉淀柱试验,沉淀柱特点,：,沉淀柱水深H不一定等于实际沉淀池水深,初始时水样各点浓度相同，为C,0,试验中水面高度不变,（2）颗粒沉速分布曲线,t,i,时测C,i,，计算u,i,=H/t,i,，x,i,C,i,/C,0,（x,i,为沉速小于u,i,的各种颗粒在原水总颗粒重量中所占的比重）,二、理想沉淀池特性分析,1、理想沉淀池的构成,理想沉淀池的基本假设（条件）P111,2、理想沉淀池对颗粒的去除率,特定颗粒沉速（截流沉速）u,0,：沉淀池所能全部去除的颗粒中最小颗粒的沉速,u,u,0,的颗粒被全部去除，其去除率为1x,0,u,u,0,的颗粒能够部分去除,沉速为,u,i,（,u,0,）的颗粒占自身颗粒的去除率为E,i,u,i,/,u,0,；占全部颗粒的去除率为,u,i,/,u,0,x,i,u,u,0,的颗粒在沉淀池中的去除率 式1-4-17,理想沉淀池对颗粒的总去除率 式1-4-18,3、理想沉淀池中,u,0,与表面负荷q,0,的关系,L=vt,0,H=u,0,t,0,u,0,=Q/A=q,0,理想沉淀池的基本特性,：特定颗粒沉速在数值上等于沉淀池的表面负荷（但两者在物理意义上完全不同）,4、絮凝沉淀池对颗粒的去除率,从理论上，絮凝沉淀的沉淀效果优于自由沉淀，,故,u,0絮,u,0自,絮凝沉淀颗粒去除率通过试验计算 P113,三、沉淀池的基本结构与基本设计参数,1、基本结构：进水区、沉淀区、出水区、污泥,区,2、沉淀池基本设计参数,（1）基本设计参数,u,0,（q,0,）、H、T、v，q,0,是最基本参数,（2）参数取值,若u,0,由试验得到，则u,0设,u,0试,0.60.8,查设计手册得到的u,0,值可直接应用，已考虑安全系数 P117,四、沉淀池,1、平流式沉淀池,结构、优缺点,室外给水设计规范规定的参数及要求 P118,衡量沉淀池水流状态的参数：Fr和Re，希望Fr大、Re小（方法，设隔墙，减小水力半径）,设计方法,选u,0,（q,0,），再从H、T、v中选2个（按规范,要求）,例题：P119,2、斜板（管）沉淀池,（1）斜板（管）沉淀池的原理与特点,原理,根据E,i,u,i,/u,0,u,i,/(Q/A)=u,i,A/Q,在去除率不变的情况下，池深越浅，池长,就越短，池容越小浅池理论,斜板沉淀池分类：,按水和泥的运动方向异向流斜板沉淀池,同向流斜板沉淀池,按水流方向上向流斜板沉淀池,下向流斜板沉淀池,侧向流斜板沉淀池,斜管沉淀池异向流,优缺点 P121,(2)斜板沉淀池产水量计算,异向流斜板沉淀池 式1-4-23,式中,斜,0.60.8,同向流斜板沉淀池 式1-4-24,侧向流斜板沉淀池 式1-4-22,从公式看出：斜板沉淀池的产水量远大于同体积,的平流式沉淀池,斜板沉淀池的液面负荷q,斜,Q/A，A为斜板区池面面积，与平流式沉淀池中的表面负荷概念基本一致。,异向流斜板沉淀池的q,斜,9.011.0m,3,/(m,2,.h),斜管沉淀池利用q,斜,计算，见给水工程P306,(3)异向流斜板（管）沉淀池,适用范围：浊度小于1000NTU,设计参数：P124(或设计规范),（4）同向流斜板沉淀池,适用范围：浊度小于200NTU,设计参数：P125(或规范),液面负荷,3040m,3,/(m,2,.h),（5）侧向流斜板沉淀池,设计参数：P126,3、竖流式沉淀池,4、辐流式沉淀池,用于高浊度水的预沉淀处理,五、澄清,1、工作原理,特点：集絮凝、沉淀于一身,原理：接触絮凝,分类,泥渣悬浮型澄清池：悬浮澄清池、脉冲澄清池,泥渣循环型澄清池：,机械搅拌澄清池,、水力循环,澄清池,2、机械搅拌澄清池,设计参数 P129,适用范围：浊度小于5000NTU,优缺点,3、脉冲澄清池,六、气浮,气浮原理,适用范围:浊度小于100NTU及含有藻类等密度,小的悬浮物质的水,设计参数：规范,4.4 过滤,沉淀（澄清）池出水浊度10NTU以下，滤,后可达1NTU以下，可去除25m以上的颗粒。,一、过滤原理,1、过滤技术分类,（1）表层过滤机械筛滤,（2）深层过滤机理为接触絮凝,滤池工作机理：,接触絮凝和机械筛滤，前者为主,2、深层过滤机理,（1）迁移,（2）附着,水流剪力颗粒附着力，附着稳定,水流剪力颗粒附着力，颗粒脱落，向下运动,二、滤池的运行,1、滤池的运行周期,过滤周期从过滤开始至过滤结束,工作周期从过滤开始至反洗结束,（1）过滤状态,实际运行中控制过滤周期的方法,水头损失达到最大允许值，一般为22.5m，各种滤池的水损见规范,运行时间工作周期一般为1224小时（规范）,（2）反冲洗状态,单独水反冲洗滤料膨胀，膨胀度4050%，时间57分钟，用水量5左右,水反冲洗加表面辅助冲洗,气水联合反冲洗用于均质滤料，滤料不膨胀或微膨胀,强制滤速用于校核滤池设计是否合理,全部滤池中的1个或2个停产检修或反,冲洗时，其他滤池的滤速。不要太大。,2、滤池过滤的运行方式,（1）变水头恒速过滤,特点：,进水口水位高于滤池最高设计水位,每格进水流量基本相等，过滤速度不变,滤池水位逐渐升高，直至达到最高设计水位,优缺点：P135,采用此方式的滤池：虹吸、无阀,（2）恒水头恒速过滤,特点：,进水口在滤池水面以下，各滤池的水位相同，并保持不变,由专用出水控流阀控制恒滤速,过滤周期由控流阀达到最大预订开启度控制（或由过滤时间控制）,优缺点：P136,采用此方式的滤池：V型滤池,（3）减速过滤,特点：,进水口在滤池水面以下，各滤间的水位相同，水位变化（普通快滤池，移动罩滤池基本不变）,各滤间轮流反冲洗，每间滤速阶梯式下降,过滤周期由水位控制（或由过滤时间控制）,优缺点：P137,采用此方式的滤池：移动罩滤池（典型）,普通快滤池（近似）,三、滤料,1、滤料材质与规格,（2）滤料规格,表示滤料规格的参数,d,max,和d,min,有效粒径d,10,反映细滤料尺寸,不均匀系数K,80,越大，对过滤和反冲越不利,K,80,=d,80,/d,10,1,我国采用d,max,、d,min,和K,80,2、常用滤料,（1）石英砂滤料,参数 P138,优缺点：水力筛分，纳污能力差，易穿透,（2）双层滤料,参数 P138,优缺点：纳污能力强，滤速高（或过滤周期长），出水水质好,（3）均质滤料,定义：沿整个滤料层深度方向的任一横断,面上，滤料组成和平均粒径均匀一致,反冲洗方法：气水联合，滤料不膨胀或微膨胀,参数：P139,（4）其他滤料,四、滤池的基本构造,1、滤料层,2、配水系统和承托层,（1）大阻力配水系统,构成：“丰”字型穿孔管卵石垫层冲洗水泵或高位水箱,参数：开孔比为0.20.28%,v,孔,，h,孔,，d,孔,，h,总,68m等，P140,优缺点：配水均匀；所需反冲洗水头大,（2）小阻力配水系统,构成：底部进水空间穿孔板（滤头或滤砖）,参数：开孔比为1.01.5%,h,总,1m左右,优缺点：不需设反冲洗设备；配水均匀性比大阻力系统差,（3）中阻力配水系统,开孔比为0.60.8%,3、反冲洗排水,（1洗砂排水槽,要求 P143,第三条：槽底距砂面（未膨胀）距离eH,e滤层膨胀度，4050；,H滤层厚度,（2）集（排）水渠,4、辅助系统,（1）反冲洗水塔或水泵,水塔,反冲洗水塔高度：H,0,=h,0,h,2,h,3,h,4,h,5,反冲洗水塔容积：V=1.5qFt,水泵 扬程：H=H,0,+H,e,流量：一个滤间的反冲洗流量,（2）管廊,（3）控制系统 水力控制、时间控制,（4）表面辅助冲洗装置,五、滤池,1、普通快滤池,结构：4个阀门、大阻力、几个滤池组成一个滤池组,运行方式：减速过滤,优缺点及适用范围 P146,例题,解：5/(5-1)8=10,2、双阀滤池,2个阀门、大阻力、减速过滤3、虹吸滤池,结构：无阀门、68个滤间组成一个滤池、小阻力系统、用滤后水进行反冲洗,运行方式：变水头恒速过滤,优缺点及适用范围 P148,4、重力式无阀滤池,结构：无阀门、一个滤间可自成一个系统、进水设置U型管、小阻力系统、用滤后水进行反冲洗,运行方式：变水头恒速过滤,优缺点及适用范围 P152,5、移动罩滤池,结构：许多滤格组成一个滤池、各格轮流反冲洗、小阻力系统、用滤后水进行反冲洗,运行方式：每格为恒水头变速过滤,优缺点及适用范围 P153,6、均质滤料滤池,典型代表：V型滤池,结构：均质滤料；进水槽为V型；反冲洗时进水不停，进行表面扫洗；气水联合反冲洗，滤料不膨胀或轻微膨胀；小阻力系统运行方式：恒水头恒速过滤,优缺点及适用范围 P154,7、压力滤池,4.5 消毒,一、消毒概论,1、消毒目的,消毒标准：细菌学指标,2、消毒方法,氯、二氧化氯、臭氧、紫外线,优点及问题,3、消毒剂的投加点,滤后加氯（清水池前投加）,出厂补充加氯（二泵站处）,预加氯（取水口或水厂入口，防治藻类繁殖），目前不提倡，改用 KM,n,O,4,、O,3,、H,2,O,2,等。,中途补氯（用于大型管网）,二、氯消毒,1、氯消毒原理,液氯转化为气态投加,若水中无氨，则生成HOCL和OCL,，1价的CL具有氧化、杀菌作用。,氯消毒原理 P157,HOCL起主要作用,HOCL和OCL,的比例与水的PH值及水温有关，,低温、低PH值消毒效果好,若水中有氨氮，则生成氯胺，消毒原理仍为HOCL杀菌。各种氯胺的比例与PH值及氯胺比有关,有效氯包含：,自由性（游离性）氯（HOCL和OCL,）,化合性氯（各种氯胺）,余氯剩余的有效氯,2、加氯量,加氯量需氯量余氯量,规范规定 P158,3、氯消毒工艺,（1）折点氯化法,水中氨氮含量少时采用。,经验：原水氨氮含量小于0.3mg/L时折点加氯；,（2）氯氨消毒法,减少消毒副产物,先氯后氨有大型管网时,清水池前折点加氯，出厂时加氨；,CL,2,:NH,3,=36:1 (重量比)。,化合性的氯胺消毒法原水氨氮含量高时,清水池前投加氯，利用清水池接触（大于2h）；,含氨量不高时，可氯、氨同时投加,4、加氯设备,加氯要求 规范7.7.17.7.16,储氯量1530天,图1465,三、二氧化氯消毒,1、消毒原理及方法,原理 氧化作用,投加方法滤后投加，单独使用,二氧化氯预氧化+滤后加氯,2、二氧化氯制备 现场制备,（1）（3）（4）都存在CL,2,，仍有消毒副产物,问题,3、优缺点 P163,4.6 地下水除铁除锰,一、含铁含锰地下水,存在形态：Fe,2,、Mn,2,，常共存，,一般浓度Fe,2,Mn,2,二、地下水除铁除锰原理,1、除铁原理,（1）原理,Fe,2,+O Fe,3,Fe（OH）,3,过滤,（2）方法,空气氧化 P165 式1-4-42,要求：PH 6，最好7；含硅水PH 7,特点：属自催化氧化,药剂氧化 （CL,2,），需CL,2,计算 P166,2Fe,2,Cl,2,255.8 2 35.5,1 x,2、除锰原理,（1）原理,Mn,2,+O Mn,4,MnO,2,过滤,（2）方法,空气氧化 P166 式1-4-47,需O,2,计算,药剂氧化 （CL,2,）P166 式1-4-48,需CL,2,计算,（3）特点,反应慢，需自催化，滤料为锰砂,要求PH 7.5,铁锰共存时，先除铁后除锰。Fe,2,、Mn,2,浓度低时，采用一个滤池，上层除铁下层除锰；浓度高时，采用2个滤池,二、地下水除铁除锰工艺与设备,1、处理方法,（1）原水曝气接触氧化过滤,（2）原水曝气氧化过滤,（3）药剂氧化过滤,2、处理工艺流程,各种工艺流程的适用条件,3、曝气设备,4、过滤设备,滤料与过滤工艺参数 P170,4.7 水的软化与除盐,一、软化与除盐概述,1、软化与除盐目的及基本处理方法,（1）软化去除水中Ca,2+,、Mg,2+,方法：药剂软化、离子交换,（2）除盐 去除水中各种离子,淡化部分去除离子,方法：离子交换（各种规模）、电渗析（小规,模）、反渗透（中小规模）、蒸馏法（大,规模海水淡化）,2、水中常见溶解离子,溶解性物质：无机离子、少量溶解气体、微量有,机物,溶解性阳离子：,Ca,2+,、Mg,2+,、,Na,、K,溶解性阴离子：,HCO,3,-,、SO,4,2-,、CL,-,3、软化除盐浓度表示方法,（1）硬度,以CaCO,3,计，饮用水450mg/L,（2）水的纯度表示方法,电阻率、电导率,除盐水、纯水、高纯水的电导率 P172表1-4-6,（3）软化除盐计算的离子浓度常用单位,当量粒子的摩尔浓度当量浓度,当量粒子及摩尔质量 P 173，表147,（4）水中阴阳离子的组合关系,C,阳当量粒子,C,阴当量粒子,加热或浓缩后，按一定规律组成化合物，从水中析出，组合顺序：,Ca,2,Mg,2,Na,（K,）,CO,3,2-,HCO,3,-,SO,4,2-,CL,例题,图1474,二、药剂软化法,1、石灰软化法,（1）反应原理 P174,石灰投量计算,P174 式1454，与投加混凝剂共同考虑，,浓度均为当量粒子的摩尔浓度,（2）特点,只能去除碳硬和碱度,水中阴、阳离子浓度均降低,出水残余硬度较高,用于要求较低的软化处理,三、离子交换法,1、离子交换基本原理,（1）离子交换树脂,构成：母体交换基团,分类,按母体结构凝胶型,大孔型,按交换基团阳离子型 RH、R,弱,H、RNa,阴离子型 ROH、R,弱,OH,（2）离子交换树脂的性能指标,2）主要性能指标,全交换容量、工作交换容量,湿真密度湿树脂质量/树脂颗粒本身所占体积,湿视密度湿树脂质量/树脂堆积体积,含水量率:每克湿树脂所含水分的百分比,（3）离子交换反应特性,1）离子交换树脂对水中离子的选择性,强酸性阳树脂与水中离子交换的选择顺序（低浓,度）：,Fe,3+,Al,3+,Ca,2,Mg,2,K,=NH,4,Na,H,强碱性阴树脂与水中离子交换的选择顺序（低浓,度）：,SO,4,2-,NO,3,-,Cl,-,HCO,3,-,OH,-,HSiO,3,-,2）离子交换平衡与可逆性,RH+Na,RNa+H,软化时，RH,RNa,再生时，由于H,浓度很大，RNa,RH,（4）离子交换软化除盐基本原理,1）离子交换软化（P179 式1456）,2）离子交换除盐（式1-4-57,58,59）,3、离子交换软化除盐工艺,（1）软化工艺流程,1）RNa软化 强酸性,方法见图1477,适用范围 P180,特点 去硬不去碱，其他,2）RHRNa并联软化除碱系统 均为强酸性,RH，RNa通过的流量 (RH以Na,泄漏为运行终点)计算：,Q(1-H)A,原,-QHS=QA,残,注：式中浓度均为当量粒子摩尔浓度,适用范围：P181,3）RHRNa串联软化除碱系统 均为强酸性,通过RH的流量与并联相同，通过RNa的流量为100。,特点 出水水质比并联好；RNa交换器容积大,例题,4）R,弱,HRNa串联软化除碱系统,R,弱,H除CO,2,器RNa,特点 P182,（3）除盐工艺流程,基本工艺流程 P182183,RH放在ROH前面的原因,3、离子交换软化除盐设备,1）固定床顺流式、逆流式,计算：Fhq=QTH,t,式中 F离子交换器截面积，m,2,；,h树脂层高度，m；,q树脂工作交换容量，mmol/L；,Q软化水量，m,3,/h；,T软化工作时间，（软化开始至硬度泄漏）h;,H,t,原水硬度，当量粒子mmol/L。,2）连续床,3）混合床,四、膜分离法除盐与纯水生成的基本方法,膜分离法电渗析 用于除盐,反渗透 用于除盐,超滤,微滤,1、电渗析法除盐,（1）电渗析法除盐,产物：淡水、浓水、阳极产生O,2,和Cl,2,、阴极产,生H,2,（2）应用,优缺点,应用苦咸水或海水淡化,高纯水除盐的预处理（电渗析混合床）,2、反渗透法除盐,（1）反渗透法除盐原理,去除对象：1nm以下的无机离子及小分子,按工作压力分类：a）高压反渗透（海水淡化）,b）低压反渗透（苦咸水淡化）,c）超低压反渗透（自来水除盐）,（2）反渗透设备及应用,需要加压水泵、预处理设备等。,串连可提高除盐率，浓水循环可提高淡水产水率,应用饮用（工业）纯水,超纯水生产的预脱盐（反渗透混合床）,优缺点 P190,4.8 给水厂设计,一、水厂的厂址选择,1、给水厂位置的设置方式,（1）取水点距用水点较近给水厂与取水构,筑物（一泵站）建在一起,（2）取水点距用水点较远给水厂建在用水,区附近,（3）取水点距用水点较远给水厂建在取水,构筑物附近，在用水区附近再建一个配水厂（少）,（4）高浊度水预沉池建在取水构筑物附近，,主要净水构筑物建在用水区附近,2、厂址选择的原则,二、设计步骤与设计原则,2、总体设计原则 P195,三、水厂工艺流程,（1）地下水为水源一般为清水池前加氯,含铁、锰时，除铁除锰,（2）一般的地表水为水源常规处理工艺,（3）低温、低浊、高藻水为水源,加大混凝剂投量,混凝气浮过滤,（4）微污染水为水源,预处理（生物、预氧化、粉末活性炭等）常规处理,常规处理深度处理（臭氧、活性炭、生物活性炭等）,预处理常规处理深度处理,（5）高浊度水为水源预沉常规处理,四、水厂平面与高程布置,功能分区，高程布置满足重力流,五、水厂生产过程监测与自动控制,第五章 水的冷却和循环冷却水水质处理,51 水的冷却,一、冷却构筑物类型,1、水面冷却池通过水体水面向大气中散发,热量 敞开式,2、喷水冷却池利用喷头喷水进行冷却,敞开式,3、湿式冷却塔内设填料和喷头的塔型冷却,设备 敞开式 （类型 P203）,二、冷却塔的工艺构造,冷却塔的组成部分及其作用 P 204,（1）配水系统,1）管式配水系统固定管式、旋转管式,2）槽式配水系统,3）池式配水系统,了解各种配水系统的适用条件，流速见规范,（2）淋水填料,1）点滴式淋水填料,2）薄膜式,3）点滴薄膜式,（3）通风及空气分配装置,（4）其他装置,2）集水池,冷却塔设计规范对集水池有要求，P211,三、水冷却原理及冷却塔热力计算的基本方法,1、水冷却原理接触传热、蒸发传热,接触传热,水、气接触时，由于温度差，产生传热（热,量为H），当水温t,f,(水面温度)高于气温时，,水的热量传给空气，水降温。（方向也可能相反）,蒸发传热,当热水表面直接与未被水蒸气所饱和的空气,接触时，热水表面的分子不断化为水蒸气，在此,过程中，将从水中吸收热量（H,），使水得到,冷却。,蒸发与,t,f,是否高于气温无关，H,总,是从水到空气,。,水气交界面处的水蒸气分压为对应于水,温t的饱和蒸气压力Pq,”,，周围环境的水蒸,气压力为Pq，只要Pq,”,Pq，蒸发就存在。,不同温度下水的散热情况有4种。,湿球温度代表了在当地的气温条件下，水,通过湿式冷却所能冷却到的最低极限温度。也即冷却塔出水的理论极限温度。,干球温度当地空气温度,冷却塔的实际运行状态为,t,f,。冬季接触传热量占5070，夏季蒸发传热占80,90。,2、冷却塔热力计算的设计任务与基本方法,（1）基础资料 P213,（2）设计任务,冷却塔的面积计算（根据冷却任务选择冷却塔）,冷却塔运行状态计算（已选定冷却塔，验算出水温度）,（3）基本方法,理论法（焓差法）、经验法（用于自然通风）,基本方程麦克尔焓差方程,3、逆流式机械通风冷却塔设计计算基础,（1）冷却塔计算基本关系,1）冷却任务与冷却塔特性相符，N=N,2）冷却任务用冷却数N表示，无量纲数,3）冷却塔特性用冷却塔特性数N,表示，无量纲,（2）（3）,四、循环冷却水系统,分类：敞开式（常用）、密闭式,1、循环冷却水系统的构成,P217,循环冷却水系统的3种组成形式及优缺点,2、循环冷却水系统的设计原则,3、机械通风冷却塔的选择和布置,主要依据：工业循环水冷却设计规范,工业循环冷却水处理设计规范,5.2 循环冷却水水质处理,一、循环冷却水水质特点和处理要求（敞开式）,1、循环冷却水的水质特点,（1）循环冷却水的浓缩作用,蒸发损失含盐量增加（浓缩）电导率增大加快系统腐蚀,蒸发损失含盐量增加（浓缩）某些盐类过饱和系统结垢,（2）循环冷却水中CO,2,的散失和O,2,的增加,CO,2,的散失加重了水中CaCO,3,的沉淀,O,2的增加，增大了循环水的腐蚀性,（3）循环冷却水的水质污染,沉积物结垢（无机盐沉淀）,粘垢（微生物）,污垢（悬浮物、腐蚀剥落物等）,（4）水温变化,循环冷却水的水质特点：腐蚀、沉积物,2、循环冷却水的水质要求,P221 表153,要求水质稳定，控制指标：腐蚀率、污垢热阻,3、循环冷却水水质稳定性判断,3种方法 P223,二、循环冷却水水质处理,目的：防止腐蚀和沉积物的形成,1、腐蚀控制,加缓蚀剂，在金属表面形成保护膜（3种膜类型）,2、结垢控制,软化、除盐、酸化、投加阻垢剂（目前常投加缓,蚀阻垢复合药剂）,3、污垢控制,采用旁滤池（旁滤流量一般为循环水量的1,5）,4、微生物控制（粘垢控制）,投加杀菌剂、表面活性剂等,5、循环冷却水系统设备的清洗与预膜处理,定期清洗，清洗后进行预膜处理（在金属设,备表面预先形成一层耐腐蚀保护膜）,三、循环冷却水的水量损失与补充,1、水量损失,水量损失：蒸发、风吹、渗漏、排污,补充水量Q,m,Q,e,Q,w,Q,f,Q,b,补充水率P水量损失率=Q,m,/Q,R,各种损失率计算,2、浓缩倍数,N=C,R,/C,M,补充水含盐量损失水量带出系统的含盐量,C,M,P Q,R,=,C,R,(P-P,e,)Q,R,得,NC,R,/C,M,P/(P-P,e,)=,Q,m,/(,Q,m,-,Q,e,),规范中水量损失不考虑,Q,f,（5.0.3.1条）,N一般控制在23（规范要求不宜小于3，,3.1.9条）,排污量计算：,选定N，并计算,PeP，并根据P,W,、P,f,P,b,