纯水工艺培训

纯水工艺培训第一章水处理的目的第二章水的基本认识第三章水处理工艺目录水处理到底是为了什么？很多人都会有类似的问题，在实际生活中不难发现我们所饮用的矿泉水，各种类的饮料，啤酒等，都是经过一系列处理的。为什么需要经过一系列的处理？就目前的水源来说，直接饮用或多或少都会有不健康的因素在内，天然水在其形成和循环的过程中，沉积了大量细菌，微生物等杂志，所以，为了达到生活饮用的标准，我们必须得对这些天然水进行净化。其实不止是生活，工厂中也经常会需要水处理，以达到锅炉用水，清洗用水的要求。总得来说，水处理的目的就是使水质达到生活或生产所需要的水质要求第一章水处理的目的2.1地表水和地下水的特点地表水是指雨雪，江河，湖泊以及海洋的水。这些水的特点都是与它们的形成过程密切相关。雨雪在降落的过程中都是溶有一定数量的杂质，如O2，CO2等，还可能混有工业和城市的废气，烟尘。这部分的地表水总的来说杂质少且含盐量低，平均含盐量只有40mg/L左右，硬度也很低，平均也只有0.025mmol/L左右，属于软水。江河的水是经过地面径流汇集而成的，它接触了岩石及其风化产物，土壤等，溶入了一些盐类，因此，含盐量比雨雪高。我国江河水的平均含盐量为166mg/L。河水还由于其冲刷作用，卷带了大量的泥沙，黏土等悬浮物，而使水的浑浊度很高。湖水由于湖面宽广，流动缓慢，故蒸发量较大。如果流入和排出湖泊的水量都较大时，那么湖水的蒸发量相对较小，因而可以保持较低的含盐量而成为淡水湖。否则，如果流入的水量大部分被蒸发，使湖水浓缩含盐量增高，那就变成咸水湖或盐湖。湖泊由于光照面积大，有利于微生物的生长和繁殖，因此水中微生物的量较大。海洋水的蒸发量每年有40*104km3，从江河每年带入溶解盐类有3.85*109t，经过长年累月，海水中的含盐量高达35000mg/L左右。地下水是雨水经过土壤及地层的渗透流动而形成的水，在其漫长的流程和广泛的接触中，溶入较多的盐类。但是，另一方面，地下水由于地层的层层过滤，悬浮物很少，水质清澈而透明，浑浊度较低。总之，不管地表水或是地下水，都不是纯净的。因此，必须经过处理才能使用。第二章水的基本认识2.2天然水中含有的杂质水中的杂质种类几多。按其性质可分为无机物，有机物和微生物。按分散体系分类，即按杂质粒子的大小及同水之间的相互关系来分类，可分为以下3类。分子——离子分散系。小于1nm，包括各种无机，有机的低分子物及其离子，在水中成为溶液。胶体分散系。大于0.2μm，其中有高分子物以溶液存在，溶胶微粒以溶胶存在。粗分散系。大于0.2μm，其中有悬浊液和乳浊液。天然水在大自然的循环过程中，无时不与外界接触，在与地面，地层接触时，溶解了土壤和岩石，卷带了各种悬浮物质；水溶解了来自空气的和有机物分解出来的气体；水还经常收到工业废物，排出物，油状物及工艺加工的物料所污染，使水中的杂质的成分变得非常复杂。这些杂质与水接触物质的过程有关，其数量又与水的接触时间和条件有关。这些杂质对工业生产的影响很大，不仅影响生产装置的换热设备，生产腐蚀和结垢，乃至被迫停产，而且还影响产品的质量。第二章水的基本认识2.3水中的悬浮物质，胶体物质水中的悬浮物质是颗粒直径约在10-4mm以上的微粒。肉眼可见。这些微粒主要是由泥沙，黏土，原生动物，藻类，细菌，病毒以及高分子有机物等组成，尝尝悬浮在水流之中，产生水的浑浊现象。这些微粒很不稳定，可以通过沉淀和过滤而去除。水在静置的时候，重的微粒（主要是砂子和黏土一类的无机物质）会沉下来。轻的微粒（主要是动植物及共残骸的一类有机化合物）会浮于水面上，用过滤的分离方法可以除去。悬浮物是造成浑浊度，色度，气味的主要来源。它们在水中的含量也不稳定，往往随着季节，地区的不同而变化。水中的胶体物质是指直径在10-4~10-6mm之间的微粒。胶体是许多分子和离子的集合物。天然水中的无机矿物质胶体主要是铁，铝和硅的化合物。水中的胶体物质主要是植物或动物的肢体腐烂和分解而生成的腐殖物。其中以湖泊水中的腐殖含量最多，因此常常使水呈黄绿色或褐色。由于胶体物质的微粒小，重量轻，单位体积所具有的表面积很大，故其表面具有较大的吸附能力，尝尝吸附着多量的离子而带电。同类胶体因带有同性的电荷而相互排斥，它们在水中不能相互黏合而处于稳定状态。所以，胶体颗粒不能籍重力自行沉降而去除，一般是在水中加入药剂破坏其稳定，使胶体颗粒增大而沉降予以去除。第二章水的基本认识2.4水中的溶解物质水中的溶解物质是直径小于10-6mm的微小颗粒，主要是溶于水中的以低分子存在的溶解盐类的各种离子和气体。溶解物质在水中呈真溶液状态。可以用离子交换或除盐等方法予以去除。第二章水的基本认识2.5悬浮物质和胶体物质对水质的影响第二章水的基本认识悬浮物质泥沙，黏土使水浑浊，产生沉淀藻类及原生动物使水有色度，有臭味，浑浊并产生黏泥细菌致病，产生黏泥，产生腐蚀其它不溶物质产生沉淀胶体物质溶胶（如硅胶）致使结垢高分子化合物使水浑浊，产生吸附和沉积2.6溶解物质对水质的影响第二章水的基本认识溶解物质盐类钙镁盐碳酸盐产生碱度，硬度硫酸盐产生碱度氢化物产生硬度，腐蚀，气味钠盐碳酸盐产生碱度硫酸盐产生含盐量氯化物产生盐类，气味氟化物过量会致病铁盐及锰盐产生气味，硬度和腐蚀金属气体氧产生腐蚀二氧化碳产生腐蚀和酸度硫化物产生腐蚀，酸度和臭味有机物分解气体污染水体2.7水的色度水的色度是对天然水或处理后的各种水进行颜色定量测定时的指标。天然水经常显示出浅黄，浅褐或黄绿等不同的颜色。产生颜色的原因是由于溶于水的腐殖质，有机物或无机物质所造成。另外，当水体受到工业废水的污染时也会呈现不同的颜色。这些颜色分为真色与表色。真色是由于水中溶解性物质引起的，也就是除去水中悬浮物后的颜色。而表色是没有除去水中悬浮物时产生的颜色。这些颜色的定量程度就是色度。色度的测定是用铂钴标准比色法，将铂（Pt）的浓度为每升1mg时所产生的颜色深浅定为1度（1°）。水色度往往会影响造纸，纺织等工业产品的质量。各种用途的水对于色度都有一定的要求：如生活用水的色度要求小于5°；造纸工业用水的色度要求小于5°~30°；纺织工业的用水色度要求小于10°~12°；染色用水的色度要求小于5°。第二章水的基本认识2.8水的硬度水中有些金属阳离子，同一些阴离子结合在一起，在水被加热的过程中，由于蒸发浓缩，容易形成水垢，附着在受热面上而影响热传导，我们把水中这些金属离子的总浓度称为水的硬度。如再天然水中最常见的金属离子是钙离子和镁离子，它水总的阴离子如碳酸根离子，碳酸氢根离子，硫酸根离子，氯离子以及硝酸根离子等结合在一起，形成钙镁的碳酸盐，碳酸氢盐，硫酸盐，氯化物以及硝酸盐等硬度。水中的铁，锰，锌等金属离子也会形成硬度，但由于它们在天然水中的含量很少，可以略去不计。因此，通常就把Ca2+，Mg2+的总浓度看做水的硬度。我们对水的硬度进行分类，可分为极硬水（大于4.5mmol/L），硬水（3.0~4.5mmol/L），中硬水（1.5~3.0mmol/L），软水（0.5~1.5mmol/L），极软水（小于0.5mmol/L）。水的硬度对锅炉用水的影响很大，因此，应根据各种不同参数的锅炉对水质的要求对水进行软化或除盐处理。第二章水的基本认识3.1制水流程制水的整个流程需要考虑到原水水质及客户的要求，通过这些来设计。制水的工艺分为三个部分：预处理，反渗透/阴阳床，EDI/MB，而这个过程拥有顺序性，前一级的产水为后级的产水服务，如果哪一级的产水出现问题或达不到客户要求，则相应的后面的产水水质也会达不到要求。下面就对这三个部分进行讲解。1)预处理。预处理阶段主要是除去大小为0.8mm的颗粒物和悬浮物。通过预处理后，其SDI值应不大于3。2)反渗透。反渗透主要是为了除去水中的盐。此阶段其产水电导率应该小于2μs/cm（常温25ºC）。3)EDI。EDI为连续电除盐系统，其产水电阻率可以达到15MΩ·cm以上（常温25ºC）。第三章水处理工艺3.2制水工艺图第三章水处理工艺原水预处理一级高压泵一级反渗透系统二级高压泵二级反渗透系统EDI增压泵EDI系统纯水增压泵用水点3.3预处理3.3.1预处理目的为了保证反渗透系统水的回收率、渗透水的回收质量、透过水流量的稳定运行费用的最低化、膜的使用寿命的最佳化等，必须进行完善的预处理。具体目标为：1.防止膜表面发生污染，即必须尽量去除悬浮固体、微生物、胶体物质及有机物，从而防止这些物质在膜表面沉积或污垢在膜原件水流通道。2.防止膜表面发生结垢，即必须尽量抑制难溶解盐如CaCO2、CaSO4、BaSO4、SrSO4、CaF2以及铁、锰、铝、硅化合物等在膜表面的沉积。3.防止膜承受物理和化学损伤。即必须尽量避免高温、极端的酸性水或碱性水、氧化剂等对膜的影响。第三章水处理工艺3.3.2预处理工艺图第三章水处理工艺原水石英砂过滤器阻垢剂一级反渗透系统絮凝剂微滤/超滤软化器保安过滤器活性炭过滤器3.3.3预处理功能第三章水处理工艺名称功能除浊设备多介质过滤器去除悬浊物质活性炭过滤器去除有机物、氧化剂微滤/超滤去除悬浊物质、微生物保安过滤器去除前工序异物加注化学药品絮凝剂胶体粒子的絮凝软化剂去除水的硬度阻垢剂防止发生结垢第三章水处理工艺3.3.4絮凝絮凝是加入絮凝剂中和胶体粒子表面的电荷，使得胶体粒子间的排斥力变弱，最终胶体粒子相互凝聚使微粒增大，形成絮凝体、矾花。絮凝体长大到一定体积后使其在后续工艺中更容易去除，从而达到去除原水中的大量悬浮物的目的。为提高分离效果，可适时、适量加入助凝剂。第三章水处理工艺3.3.5多介质过滤器多介质过滤器（也称机械过滤器）是利用一种或几种过滤介质，在一定的压力下把浊度较高的原水通过一定厚度的粒状或非粒材料，从而有效的除去悬浮杂质减低原水浊度和SDI值的水处理设备。用于过滤的介质称之为滤料，常用的滤料有石英砂，无烟煤，锰砂，活性炭等。石英砂滤料主要特性：硬度大，抗腐蚀性好，密度大，抗机械强度高，载污能力强，使用寿命长。无烟煤滤料是特别从深井矿物中精选的，具有最高的含碳量百分比。由于具有较好的固体颗粒保持能力，因此无烟煤能够可靠地提高悬浮颗粒清除能力。此外，它的均匀系数较低，有助于加快流速。锰砂滤料是采用优质天然锰矿石加工而成，外观呈褐色，对于地下水除铁、除锰过滤有独特的效果。活性炭滤料主要用于去除水中有机物，胶体硅，余氯(Cl2)等，对臭味，色度，重金属离子的吸附能力很强第三章水处理工艺3.3.6微滤/超滤微滤（MF）和超滤（UF）是近几年才大规模应用的反渗透预处理工艺。同絮凝、沉淀以及砂滤比较，其过滤的水质稳定、设备管理比较简单，也不会产生过滤残渣或絮凝污泥等废弃物。微滤能截留0.1微米以上的颗粒，微滤膜允许有机物和无机盐等通过，但能阻挡住悬浮物、细菌、部分病毒及大尺度的胶体的透过。超滤能截留10纳米以上的颗粒，超滤膜允许小分子有机物和无机盐等通过，但能阻挡住大于10纳米的溶质分子，以及分离分子量大于500道尔顿1、粒径大于2～20纳米的颗粒。第三章水处理工艺3.3.7软化器采用特定的阳离子交换树脂，以钠离子将水中的钙镁离子置换出来，由于钠盐的溶解度很高，所以就避免了随温度的升高而造成水垢生成的情况。主要优点是：效果稳定准确，工艺成熟。可以将硬度降至0。第三章水处理工艺3.3.8阻垢剂结垢是难溶性的盐类在膜表面析出固体沉淀，防止结垢的方法是保证难溶解性盐类不超过饱和界限。结垢不仅会在膜表面发生，有时甚至在系统的管路内部也会发生。在反渗透系统中析出的垢主要是无机成分，以碳酸钙为主。原水中的碳酸钙依据加酸量的不同，碳酸根会变成碳酸氢根或二氧化碳气体。通过调节PH值到酸性区域，可以起到防止碳酸钙析出的作用，从而避免结垢。第三章水处理工艺3.3.9保安过滤器保安过滤器（也称作精密过滤器）大都采用不锈钢做外壳，内部装过滤滤芯（例如PP棉），主要用在多介质预处理过滤之后，反渗透、超滤等膜过滤设备之前。用来滤除经多介质过滤后的细小物质（例如微小的石英沙，活性炭颗粒等），以确保水质过滤精度及保护膜过滤元件不