原水预处理y.ppt

西安热工研究院 电站水处理技术部袁国全 原水预处理系统 净水站 一般包括 混凝处理 澄清处理 过滤处理 消毒处理 处理后水的用处 作为锅炉补给水处理的进水 生活饮用水 消防用水 循环水补水进水 绿化用水 其他工业冲洗水等 混凝处理 混凝处理的目的 去除悬浮物 胶体 部分有机物等 难处理的是胶体 有机和无机的 胶体的颗粒大小0 001 0 1um 超滤的过滤精度 有机物的处理方法 混凝 生化处理 混凝处理概念 一 所谓混凝过程 就是在水中投加混凝剂后 经过混合 凝聚 絮凝等综合作用 最后使胶体颗粒和其它微小颗粒聚合成较大的絮状物 混凝 是凝聚和絮凝的总称 混凝处理的过程分为混合 凝聚和絮凝 混凝处理概念 二 凝聚 在布朗运行的作用下 相互凝聚成细小絮凝物的反应过程 絮凝 细小絮凝物在范德华引力作用下或絮凝剂的吸附架桥作用下 相互粘合成较大絮状物的过程 絮凝反应能看到矾花 混凝澄清处理的主要影响因素 温度 水的PH值和碱度 泥渣特性 水的浊度 进水的悬浮物含量 排泥 混凝剂种类和剂量 水温 水温对混凝处理效果有明显影响 因高价金属盐类的混凝剂的水解反应是吸热反应 水温低时 混凝剂水解比较困难 不利于胶体的脱稳 所形成的絮凝物结构疏松 含水量多 颗粒细小 另外水温低时 水的黏度大 水流剪切力大 絮凝物不易长大 沉降速度慢 在电厂水处理中 为了提高混凝处理效果 常常采用生水加热器对来水进行加热 也可增加投药量来改善混凝处理效果 采用铝盐混凝剂时 水温20 30 比较适宜 相比之下 铁盐混凝剂受温度的影响较小 针对低温水处理效果较好 水的pH值和碱度 混凝剂的水解过程是一个不断放出H 离子的过程 会改变水的pH值和碱度 反过来 原水的pH值和碱度直接影响到混凝剂水解的中间产物 从而影响絮凝反应的效果 各种混凝剂都有一定的pH适应范围 尽管水的pH值和碱度对混凝效果影响较大 但在天然水体的混凝处理中 却很少有投加碱性或酸性药剂调节pH值 这主要是因为大多数天然水体都接近于中性 投加酸 碱性物质会给后续的除盐处理增加负担 碱度 碱度是指水中所含的能够与强酸作用的物质总量 在天然水中 构成碱度的组分主要有OH CO32 HCO3 等 工业废水的组分比较复杂 有事会含有硼酸盐 磷酸盐 硅酸盐 有机碱 金属水解盐等 这些物质都会与酸进行中和反应 也是构成碱度的物质 地表水 碱度的组成 HCO3 酚酞碱度 总碱度 甲基橙碱度 混凝处理进水水质 原水浊度小于50NTU时 浊度越低越难处理 当原水浊度小于20NTU时 为了保证混凝效果 通常采用加入粘土增浊 泥渣循环 加入絮凝剂助凝等方法 当原水浊度过高 如大于3000NTU 则因为需要频繁排渣而影响澄清池的出力和稳定性 我国所用地表水大多属于中低浊度水 少数高浊度原水经预沉淀后亦属于中等浊度水 混凝剂量的影响 混凝剂剂量是影响混凝效果的重要因素 当加药量不足 尚未起到使胶体脱稳 凝聚的作用 出水浊度较高 当加药量过大 会生成大量难溶的氢氧化物絮状沉淀 通过吸附 网捕等作用 会使出水浊度大大降低 但经济性不好 对于不同的原水水质 需通过烧杯试验确定最佳混凝剂剂量 混凝药剂剂量的试验 混凝过程是一个复杂的物理化学过程 影响混凝效果的因素很多 对某一具体水质或水处理工艺流程 通常根据混凝剂的特性及具体情况 先决定采用哪一种混凝剂 然后通过模拟试验来确定最优混凝条件 常用混凝剂名称 硫酸铝碱式氯化铝 PAC 硫酸亚铁三氯化铁聚合硫酸铁 PFS 混凝剂混合设备 水力混合设备机械混合设备 直流凝聚的概念 直流凝聚是在过滤设备之前投加混凝剂 原水和混凝剂经混合设备充分混合后直接进入过滤设备 经过滤层的接触混凝作用就能较彻底地去除悬浮物 直流凝聚处理通常用于低浊水的处理 混凝 混合 把混凝剂充分混合在水中 絮凝反应 有专业的絮凝反应设备 絮凝池形式较多 概括起来分两大类 水力搅拌式和机械搅拌式 一般和沉淀池合建 有絮凝反应沉淀池等等 混凝处理工艺 水和废水的混凝处理工艺包括水和药剂的混合 反应及絮凝体与水的分离三个阶段 澄清池就是完成上述三个过程与一体的专门设备 沉淀池 沉淀作用 絮凝体和水进行分离 注意区别沉淀池和澄清池 共同点 都有刮泥设备 排泥设备 混凝处理流程 直流过滤 原水不经过沉淀而直接进入滤池的过滤称为 直接过滤 直接过滤有两种方式 原水加药后只经过混合就直接进入滤池过滤 称为 接触过滤 也可称为 直流过滤 见图中 a 与 b 所示 原水加药后经过混合和微絮凝池后进入滤池过滤 称为 微絮凝过滤 如图9 10中 c 与 d 所示 直流过滤流程图 直流过滤使用条件 原水浊度和色度较低且水质变化小 常年原水浊度较低 一般低于50NTU 机械加速澄清池 钢制 沉淀池 澄清池的原理 澄清池中起到截留分离杂质颗粒作用的介质是呈悬浮状的泥渣 在澄清池中 沉泥被提升起来并使之处于均匀分布的悬浮状态 在池中形成高浓度的稳定活性泥渣层 该层悬浮物浓度约在3 10g L 原水在澄清池中由下向上流动 泥渣层由于重力作用可在上升水流中处于动态平衡状态 当原水通过活性污泥层时 利用接触絮凝原理 原水中的悬浮物便被活性污泥渣层阻留下来 使水获得澄清 清水在澄清池上部被收集 沉淀池 沉淀池是应用沉淀作用去除水中悬浮物的一种构筑物 沉淀池在废水处理中广为使用 它的型式很多 按池内水流方向可分为平流式 竖流式和辐流式三种 机械加速澄清池 竖流式沉淀池 澄清池运行中常见问题 偏流 泥渣回流不均 翻池 加药剂量不足或过量 泥渣回流不好或中断 翻池现象 悬浮物 过滤 过滤目的 过滤的目的 水经过澄清处理后 其浊度仍然比较高 通常在10 20mg L 这种水还不能直接送入后续除盐系统 而需要进一步降低水中浊度 最有效的方法就是过滤处理 水的过滤处理是去除水中悬浮颗粒状杂质的过程 过滤不仅可以降低水的浊度 而且还可以除去水中的部分有机物 细菌甚至病毒 过滤的基本概念 过滤是杂质脱离流体在滤料颗粒表面被截流 大颗粒 被吸附 小颗粒或带电粒子 的过程 对于水的过滤 即水通过过滤介质除去悬浮物等颗粒性物质的过程 滤料 用于过滤的材料称为滤料或过滤介质 石英砂是最常用的粒状过滤材料 过滤设备中堆积的滤料层称为滤层或滤床 滤料 装填粒状滤料的钢筋混凝土构筑物称为滤池 装填粒状滤料的钢制设备称为过滤器 运行时相对压力大于零的过滤器称之为压力式机械过滤器 悬浮杂质在滤床表面截留的过滤称为表面过滤 在滤床内部截留的过滤称为深层过滤或滤床过滤 水通过滤床的空塔流速简称滤速 机械过滤器 V型滤池反洗出水 V型滤池滤砂 无阀滤池 无阀滤池 滤料 可以作为滤料的材料很多 但是它们必须是满足下列要求的固体颗粒 有足够的机械强度 以减轻在运行和冲洗过程中因摩擦而磨损 破碎的程度 具有足够的化学稳定性 在过滤过程中极少的发生溶解现象 外形接近于球状 表面粗糙而有棱角 价格便宜 常用滤料 常用的滤料 包括 石英砂 无烟煤 活性炭 锰砂 瓷砂 过滤设备滤料组成示意 压力式过滤器 压力式过滤器 亦称机械过滤器 外壳为一个密闭的钢罐 在一定压力下进行工作压力过滤器的滤料层可以是单层 双层或三层的 它的适用范围广 主要用于除去用沉淀方法不能除去的悬浮固形物 胶体物和未沉淀下来的沉积物 以避免其后处理步骤中所用的活性炭或离子交换树脂受污染 运行时 进水自进水管进入过滤器后经进水档板均匀配水 自上而下通过过滤层 清水经过水帽进入下部配水空间 然后由出水管引出 当过滤阻力达到极限值时 停止运行进行冲洗 冲洗方式可根据需要采用水冲洗或辅助空气擦洗 冲洗时一般是先将过滤器内的垫层水放到滤层边缘 然后从底部送入压缩空气冲洗滤层 再用气 水同时冲洗 最后单用水冲洗 待滤料洗净后停止冲洗进行正洗 待正洗水质合格后进入下一周期运行 过滤的类型 重力式滤池 无阀滤池 V型滤池等等 压力式滤池 机械过滤器 过滤的工作过程 过滤运行呈循环状态 是由反洗 正洗 过滤组成的周而复始的过程 当颗粒状滤料工作到滤层中截留有较多量泥渣时 为了恢复其过滤能力 需要将滤层进行反冲洗 如果冲洗不当 可能会导致滤池的水头损失增长加快 过滤周期缩短 正洗是在反冲操作之后 将水按与过滤方向相同的方式通水 将不合格的出水排走 待正洗完成后 即可重新投入运行 过滤的反冲洗 1 滤池的反洗周期滤池的反洗周期与过滤速度 滤层厚度 滤料粒径 进水品质 要求的出水品质等因素有关 在运行中一般以下列指标来决定冲洗频率 a 当滤池的水头损失达到预定的极限值时 即进行冲洗 b 当滤池的出水浊度达到预定的极限值时 即进行冲洗 c 当滤池的运行时间达到一定值时 即进行冲洗 这种定时冲洗方法一般只使用于进水品质较稳定 滤池 滤速稳定或定水头降速过滤的场合 d 当滤池出水量达到一定值时 即进行冲洗 这种定量冲洗方法一般只适用进水品质较稳定的场合 按照最优设计的滤池 运行时的水头损失和出水浊度应该几乎同时达到极限值 但一般设计大多是水头损失先达到 因此以水头损失决定冲洗频率的较多 滤池的反洗方法 滤池的冲洗方法主要包括水冲洗 辅以空气擦洗的水冲洗 带表面冲洗 的水冲洗 滤池的反洗方法 a 水冲洗 冲洗水从滤池底部通过