除盐水预处理技术

1 什么是混凝剂 作用是什么 什么是混凝剂 作用是什么 在水的预处理中 能够使水中的胶体微粒相互粘结和聚结的这类物质 称 为混凝剂 混凝剂之所以能够使水中胶体脱稳而促使胶体微粒相互凝结和 聚结沉淀 是因为混凝剂在混凝过程中有如下作用 1 吸附作用 由于混凝剂特别是高分子物质 在水中起着吸附架桥作用 而使水中微粒相互粘成较大颗粒 然后用沉淀的方法去除胶体物质 2 中和作用 由于混凝剂在水中产生大量的高电荷的正离子 而天然水 中的胶体物质大都带负电 使它们异电相吸 相互中和 从而消除了胶体微粒 之间的静电斥力 且能长为大颗粒 借自重沉降而去除 3 面接触作用 絮凝过程是以微粒作核心在其表面上进行的 而使微粒 表面相接触 并粘结成大颗粒 通过沉淀而去除 4 过滤作用 凝絮在水中沉降的过程 犹如一个过滤网下降 从而包裹 着其他微粒一起沉降 2 pH 对铝盐混凝剂有哪些影响 对铝盐混凝剂有哪些影响 1 pH 对 Al OH 3 胶粒电荷性质的影响 铝盐在水解过程中所生成的 Al OH 3 胶体物质是属于典型的两性化合物 当其离解时它即能生成带正电的阳离子 又能生成带负电的阴离子 而混凝过 程去除胶体物质需要大量带正电荷 而不是负电荷 的混凝剂微粒 这个关键 取决于 PH 值 当 PH 8 5 时 Al OH 3 离解成为带负电的铝酸盐 反应式为 Al OH 3 AlO2 H2O H 当 H7 5 时 Al OH 3 溶解度逐步增加 而不断生成溶解于水的偏铝酸盐 当 pH 到达 9 时 溶解度迅速增大而成为铝酸盐 但当 PH 5 5 时 Al OH 3 溶解度也会 迅速增大而生成 Al3 反应式为 Al OH 3 3 H Al3 3 H2O 只有 pH 在 8 左右 才生成难溶的 Al OH 3 胶体物质 3 pH 对铁盐混凝剂有哪些影响 对铁盐混凝剂有哪些影响 由于铁盐混凝剂的水解性能优于铝盐 而且水解产物的溶解度极小 因此 pH 对铁盐混凝剂的影响就比较小 只有 PH 3 时 铁盐混凝剂的水解才受到抑制 或 者是碱性很强的情况下 才有可能重新溶解 这种情况在天然水中是正常有的 但必须注意 在实际生产中 正常使用的是亚铁盐 例如 FeSO4 当 PH8 5 才能 将 Fe2 迅速氧化成 Fe3 但天然水中的 PH 一般都小于 8 5 为此 要向水中 投加一定量的碱剂 能常加石灰 以提高 pH 值 或是通氧化剂氯气把 Fe2 氧化成 Fe3 这样它们就发生下列反应 4Fe2 O2 2H2O P H 8 5 4Fe3 4OH Fe3 3H2O 水解 Fe OH 3 3 H 由上述分析可知 水的 pH 值对于亚铁混凝剂的使用有很大影响 4 哪些因素影响混凝效果 哪些因素影响混凝效果 1 水温 水温对混凝效果有明显的影响 低温时混凝效果差 絮凝很缓慢 那是由 于无机盐类混凝剂在水解时是吸热反应 水温低时 水解十分困难 特别是硫 酸铝 当水温低于 5C 时 水解速度极为缓慢 且低温的水粘度大 水 中杂质的热运动减慢 彼此接触碰撞的机会减少 不利于相互凝聚 水的粘度 大 水流的剪力增大 絮凝体的成长受到阻碍 所以 低温时混凝的效果差 2 水的 PH 值和碱度的影响 从硫酸铝的水解反应可以看出 水解过程中不断产生 H 必将导致水的 PH 值下降 要使 PH 值维持在适宜的范围以内 应有碱性物质与之中和 天然水 中均含有一定碱度 通常是 HCO3 碱度 它对 PH 有缓冲作用 H HCO3 H2CO3 H2O CO2 当原水碱度相当时 PH 值略有下降 不致辞影响混凝效果 当原水碱度不 足或混凝剂投加量甚高时 水的 PH 值将大幅度下降 以致下降到远离中性点 以下 为了维持水的最佳 PH 值 此时需投加石灰或重碳酸钠等碱性物质进行 调整 其反应如下 Al2 SO4 3 3H2O 3CaO 2Al OH 3 3Ca SO4 Al2 SO4 3 6NaHCO3 2 Al HO 3 3Na2SO4 6 CO2 3 水中杂质的成分 性质和浓度的影响 水中的杂质象粘土之类 如粒径细小而均一 则混凝效果差 颗粒的浓 度 即水的浊度 过低也不利于混凝 水中如存在大量的有机物质会吸附于胶 粒表面 使失去了原有胶体微粒的特性而具备了有机物的高度稳定性 混凝效 果就差 水中溶解盐类的浓度 如果引起阴离子的增加 与胶体微粒带的电荷 相同 也影响混凝效果 此外 还与混凝剂用量 混凝剂投加时与水混合速度及其混合均匀性等有 关 5 聚合铝作混凝剂有何优点 聚合铝作混凝剂有何优点 用聚合铝作混凝剂有以下优点 1 加药量少 可节省药耗 降低制水成本 2 混凝效果好 PAC 碱式氯化铝 形成凝絮速度快 密度较大 易 沉降分离 3 适用范围广 对于高浊度水 有色泽的水都有较好的混凝效果 而 且水温低时 混凝效果不明显下降 4 由于 PAC 在溶入水时免去了水解过程或水解过程较弱 因而呈现出 的酸性也比其它混凝剂的要弱 所以对设备的腐蚀性较小 6 助凝剂在混凝过程中起到何种作用 助凝剂在混凝过程中起到何种作用 助凝剂是为了提高混凝效果而投加的辅助药剂 它可以明显地改善混凝效 果 并能减少混凝剂的投加量 缩短混凝时间 助凝剂的投加量以及与混凝剂 的配比关系需通过试验来确定 7 石灰水在水的预处理中起什么作用 石灰水在水的预处理中起什么作用 在水的预处理中 加入石灰水 Ca OH 2 主要是起到软化和助凝两个作用 具体来说 1 除去暂时硬度 软化水质 Ca HCO3 2 Ca OH 2 2CaCO3 2H2O Mg HCO 3 2 2Ca OH 2 2CaCO3 Mg OH 2 2H2O 2 去除水中 CO2 减少腐蚀 提高水的 pH 值 CO2 Ca OH 2 CaCO3 H2O 3 中和过量的混凝剂 并由于提高 pH 值而增加混凝剂的混凝效果 起 到助凝剂的作用 4FeSO4 4Ca OH 2 O2 2H2O 4CaSO4 4Fe OH 3 4 去除水中胶体硅 提高脱盐水水质 H2SiO3 Ca OH 2 CaSiO3 H2O 5 除去镁盐 同时起软化作用 MgCl2 Ca OH 2 Mg OH 2 CaCl2 MgSO4 Ca OH 2 Mg OH 2 CaSO4 8 石灰软化法的原理是什么 石灰软化法的原理是什么 石灰软化法的原理是将石灰乳 Ca OH 2 加入水中 与水中的硬度成 分碳酸化合物起反应 生成难溶的 CaCO3 或是其他难溶的碱性物质 如 Mg OH 2 使其沉淀析出 以达到软化的目的 软化反应过程如下所示 Ca OH 2 CO2 CaCO3 H2O Ca OH 2 Ca HCO3 2 2CaCO3 2H2O Ca OH 2 Mg HCO3 2 CaCO3 MgCO3 2H2O Ca OH 2 MgCO3 CaCO3 Mg OH 2 熟石灰加入水中 首先与 CO2 起化学反应 然后与 Ca HCO3 2 以及 Mg HCO3 2 起反应 但是 Ca OH 2 与 Ca HCO3 2 和 Ca OH 2 与 Mg HCO3 2 的反应产物不同 由于 MgCO3 的溶解度比 CaCO3 大得多 故 要使 Mg2 反应生成难溶的 Mg OH 2 才会沉淀出来 所以石灰的消耗量也大 需增加一倍 当水中的碱度大于硬度时 此时水中含有钠盐碱度 例如 NaHCO3 因 此 通常采用石灰 石膏软化法 在进行软化的同时 还可以降低水的钠盐碱 度 反应如下 2NaHCO3 CaSO4 Ca OH 2 2CaCO3 Na2SO4 2H2O 虽然石灰软化法除去硬度还不够 操作条件也不大好 但由于石灰价格 低廉 来源宽广 在此 常常被用于原水碳酸盐硬度较高 非碳酸盐硬度较低 且又不要求深度软化的场所 9 为什么石灰软化不能去除非碳酸盐硬度 为什么石灰软化不能去除非碳酸盐硬度 水中的非碳酸盐硬度 例如 CaCl2 CaSO4 MgCl2 和 MgSO4 等是不 能用石灰处理予以去除的 因为熟石灰与 Ca2 的非碳酸盐硬度根本不起作用 对于 Mg2 的非碳酸盐硬度虽然起反应 但生成氢氧化镁的同时又产生了等摩 尔的非碳酸盐的钙硬度 例如 MgSO4 Ca OH 2 Mg OH 2 CaSO4 MgCl2 Ca OH 2 Mg OH 2 CaCl2 由此可见 石灰处理是无法消除非碳酸盐硬度的 对于硬度大于碱度的水 可以采用石灰 苏打软化法 即用石灰降低水的碳酸盐硬度 而利用苏打 Na2CO3 来降低水的非碳酸盐硬度 从而达到软化处理的目的 其反应如下 CaSO4 Na2CO3 CaCO3 Na2SO4 CaCl2 Na2CO3 CaCO3 2NaCl MgSO4 Na2CO3 MgCO3 Na2SO4 MgCl2 Na2CO3 MgCO3 2NaCl MgCO3 Ca OH 2 Mg OH 2 CaCO3 此种软化处理的方法 可使水的硬度降低到 0 15 0 20mmol L 即 0 3 0 4 H mmol L 10 为什么说石灰软化法处理的水是不稳定的 为什么说石灰软化法处理的水是不稳定的 因为经石灰软化的水是将 Ca HCO3 2 变成 CaCO3 和 H2O 但当水中有 CO2 存在时 根据碳酸平衡方程式 Ca HCO3 2 CaCO3 H2O CO2 化学反应从右向左进行时 CaCO3 溶解 此时 又变成暂时硬度 当反应 向生成 CaCO3 的方向进行 这时由于 CO2 生成 使水具有腐蚀性 又因 CaCO3 的存在产生结垢 因此 要控制反应平衡和使水质稳定有一定的难度 所以这时水质是不稳定的 目前对石灰软化水的水质是否稳定采用不稳定度 n 来评价 见下表 不稳定度 n H mmol L评 价 0 05优 0 10良 0 15可 0 15劣 不稳定度 n 应为氢氧根规范运行时的 OH 或碳酸氢根规范运行时的 HCO3 的波动 值 有的采用两倍酚酞碱度 P 减去甲基橙碱度 M 来评价 2P M H mol L评 价 0稳 定 0结 垢 0腐 蚀 除此之外 还有用悬浮物含量来评价 悬浮物含量 mg L评 价 5优 10良 20可 20劣 11 为什么石灰软化常和混凝处理同时进行 为什么石灰软化常和混凝处理同时进行 石灰软化常和混凝处理同时进行 是取混凝处理之长 来补石灰处理之短 的巧妙方法 因为 石灰处理可以将水中的 Ca2 Mg2 分别转变为 CaCO3 和 Mg OH 2 难溶于水的物质 然而这种沉淀物常常不能形成大颗粒 有的 呈胶体状态悬浮于水中 这正像其他胶体物质一样 由于带有相同电荷互相排 斥 而不能聚合成大颗粒沉淀下来 反而使水中的 CaCO3 等物质增加 这对于 水处理是不利的 为此 必须设法将石灰软化过程生成的难溶物质 经混凝过 程使其形成沉淀物而除去 因为混凝过程所形成的凝絮能吸附石灰处理中形成 的胶体物质成为大颗粒 在澄清池里沉降下来 从而既除去了硬度 又能使水 得到澄清 石灰处理中的混凝剂 一般采用铁盐 如硫酸亚铁 FeSO4 7H2O 由于硫酸亚铁在使用过程中 pH 值需在 8 5 以上 以便将 Fe2 氧化为 Fe3 而石灰处理过程 恰好可以提高水的 pH 值 将亚铁盐氧化为铁盐 但铝盐混 凝剂要求 pH 值在 5 5 8 5 范围内 因此 不宜与石灰处理同时进行 12 什么叫沉淀 澄清 什么叫沉淀 澄清 沉淀 水中固体颗粒依靠重力作用 从水中分离出来的过程 称沉淀 澄清 利用原水中加入混凝剂并在池中积聚的活性泥渣相互碰撞接触 吸 附 将固体颗粒从水中分离出来 而使原水得到净化的过程称为澄清 13 水的沉淀处理从理论方面可分几种方式 水的沉淀处理从理论方面可分几种方式 按水中固体颗粒的性质 沉淀可分为以下三种形式 1 自然沉淀 水中固体颗粒靠其重力自然沉降 在沉淀过程中不改变形 状 大小和密度 2 混凝沉淀 水中固体颗粒及胶体物质与加入的混凝剂发生混凝作用而转 变成较大颗粒而下沉 3 化学软化沉淀 水中投加某种药剂 通过化学反应 使溶解于水的某些 杂质如钙镁离子转化为难溶物质而沉淀 此为沉淀软化法 14 沉淀池与澄清池有何区别 沉淀池与澄清池有何区别 沉淀池是用来使原水中悬浮物进行沉降分离的池子 它的特点是混凝后矾 花在池中直接沉淀 而澄清池是利用悬浮泥渣层与加凝聚剂的水中杂质颗粒碰 撞 吸附 粘合来提高处理效果的一种装置 是把反应和澄清两个过程集中在 一个池内完成的 它的特点是混凝后的矾花 经过悬浮泥渣发生接触凝聚后沉 淀 15 什么是水力循环澄清池 什么是水力循环澄清池 水力循环澄清池是利用原水的动能 在水射器的作用下 将池中的活性泥 渣吸入和原水充分混合 从而加强了水中固体颗粒间的接触和吸附作用 形成 良好的凝絮 加速了沉降速度使水得到澄清 水力循环澄清池的工作原理 加了混凝剂的原水从进水管道进入喷嘴 以 高速喷入喉管 在喉管的喇叭口周围形成真空 吸入大约 3 倍于原水的泥渣量 经过泥渣与原水迅速混合 进入渐扩管的第一反应室 以及第二反应室中进行 混凝处理 喉管可以上 下移动以调节喷嘴和喉管的间距 使等于喷嘴直径的 1 2 倍 并借此控制回流的泥渣量 水流从第二反应室进入分离室 由于断面 积的突然扩大 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 期予以排出 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 16 什么是加速澄清池 什么是加速澄清池 加速澄清池主要是由第一反应室 第二反应室 及分离室所组成 此外 还有进出水系统 加药系统 排泥系统及机械搅拌提升系统 大的加速澄清池 还有刮泥装置 其中 第二反应室 第一反应室与分离室之间的容积比为 1 3 或 2 5 7 加速澄清池的工作原理如下 加速池是将混凝 反应和澄清的过程建在同一个构筑物内 利用悬浮状态 的泥渣层作为接触介质 来增加颗粒的碰撞机会 提高了混凝效果 经过加药的原水进入三角形分配槽 并从底边的调节缝流入第一反应室 水中的空气从三角槽顶部伸出水面的放空气管排走 进入第一反应室的水 经 过搅拌 提升至第二反应室 在此进一步进行混凝反应 以便聚结成更大的颗 粒 然后从四周进入导流室而流向分离室 由于进入分离室时 断面积突然扩 大 因此流速骤降 泥渣下沉 清水以每秒 1 0 1 4mm 的上升速度向上经集 水槽流出 沉下的泥渣从回流缝进入第一反应室 再与从三角槽出来的原水相 互混合 在分离室里 部分泥渣进入泥渣浓缩斗 定期予以排除 池底也有排 泥阀 以调整泥渣的含量 提升循环回流的水量是处理水量的 3 5 倍 经一定 循环之后 泥渣量会不断增加 需要进行排放 以控制一定的沉降比 在第二 反应室和导流室内部装有导流板 目的是为了改善水力条件 既利于混合反应 又利用泥渣与水的分离 在处理高浊度的水和池子直径较大时 有的在池底还 设有刮泥机装置 以便把池底的沉泥刮至池子中央 从排污管排放 因此排泥 很方便 17 水温的变化对澄清池出水水质有何影响 水温的变化对澄清池出水水质有何影响 澄清池在运行过程中 进 出水温都是相对稳定的 因此 水的流动状 态是有规律的 稳定和正常的 出水系统的水流处于层流状态 因此水质稳定 但是当澄清池中的进水温度出现较大温差和波动时 会出现热水流现象 造成 水流的局部区域扰动 水流速度发生瞬间变化 破坏正常的悬浮泥渣层 出现 泥渣上浮 或是水流 短路 使澄清池的出水水质浊度上升 18 澄清池出现大量矾花上浮是何原因 澄清池出现大量矾花上浮是何原因 澄清池出现矾花上浮的原因是多方面的 它将直接影响出水水质 因此 要引起注意 澄清池出现大量矾花上浮的原因 1 澄清池搅拌机的转速过快 搅碎了矾花 而碎矾花再凝聚就更困难 使泥渣强度下降 矾花上浮 遇到此种情况时 要控制好搅拌机叶轮外缘的线 速度 不得超过设计规定 并适当增加混凝剂的用量 重新形成悬浮泥渣层 2 澄清池回流缝堵塞 活性泥无法回流 矾花沿池壁上浮 此时要开 启回流缝冲洗管道 疏通堵塞 适当进行中心排污 并提升搅拌机的回流量至 出水水量的 4 5 倍 就可以避免上浮现象 3 没有及时定期排污 或者泥渣层高度波动较大 或是泥渣层过高 引起矾花上浮 这时 要及时进行排泥 调整或控制好泥渣层高度 4 混凝剂加量小 难以形成矾花 凝聚效果差 悬浮物没能分离和沉 淀 或是混凝剂加量过大 产生反离子现象 难以凝聚 也会产生矾花上浮现 象 5 水温突变 水流因此而扰动 泥渣层上浮 此时 可适当降低搅拌 速度 适当增加混凝剂用量 调节出水量使水流稳定 如果有可能 可以适当 投加活性泥或粘泥 6 如果是加石灰浆的澄清池 由于加量过大 会生成 CaCO3胶体 使 得矾花体积大而密度小易上浮 但如果加量过少 生成的 CaCO3沉淀小 矾花 体积小 反应区上部的泥渣层强度降低而上浮 这时 要适当调整搅拌机速度 并稳定控制碱度 2P M 0 0 4 H mmol L 并适当增加混凝剂量 19 什么叫斜板 斜管沉淀池 什么叫斜板 斜管沉淀池 根据沉淀理论 沉淀的效果与沉淀面积和沉降高度有关 与沉降时间关系 不大 因此 就设想了一种沉淀池 以增加沉淀面积 降低沉降高度来提高沉 淀效果 而斜板 斜管沉淀池就是根据这个原理进一步发展了平流沉淀池 斜板 斜管沉淀池是在池中安放一组并排叠成并有一定坡度的平板或管道 被处理的水从管道或平板的一端 流向另一端 这相当于很多很多个很浅很小 的沉淀池组合在一起 由于平板的间距和管道的管径较小 所以水流在此处成为层流状态 因此 当水在各自的平板或管道之间流动 各层隔开互相不干扰 为水中固体颗粒的 沉降创造十分有利的条件 从而也提高了水处理效果和能力 斜板 斜管沉淀池的特点是 1 增加了沉淀面积 由于沉淀池的截留速度 v0 处理水量 Q 沉淀 面积 F 它是指沉淀池中能够全部去除最小颗粒的沉淀速度 对于斜板 斜管 沉淀池来说 它的沉淀面积比平流沉淀池的面积大得多 如果说 要去除同样 大小的颗粒 也即截留速度 或沉淀速度 v0 相同时 处理水量增加的倍数 相当于沉淀面积增加的倍数 由于斜板 斜管沉淀池增加了沉淀面积 因此相 应地 也就增加了水处理量 并达到同样的处理效果 2 水力条件的改善 主要是斜管的管径 斜板的间距在足够小时 水 流处于层流状态 即雷诺数 Re 在 500 以下 一般只有 30 300 此时 颗粒 的沉降 不受水流的干扰 提高了沉降的稳定性 颗粒沉降的路程短 因而缩 短了沉降的时间 斜板 斜管沉淀池对于小城镇的水处理是简单易行的 对于改造平流沉淀 池以提高处理水量也是行之有效的 但大型的斜板 斜管沉淀池还需要不断完 善排泥系统 如作为饮用水处理还需注意杀菌问题 20 什么叫接触过滤 什么叫接触过滤 在滤池的原水进水管道中 加入凝聚剂 在管道中进行接触 混合 凝 聚 然后 进入过滤池进行过滤 以去除水中的悬浮物 这种系统称为接触过 滤 也称为接触凝聚过滤系统 这种系统不设澄清池 适用于原水中悬浮物含 量不高 浑浊度低于 40mg L 的水质情况 21 什么是影响滤池运行的主要因素 什么是影响滤池运行的主要因素 影响滤池运行的主要因素有滤速 反洗和水流的均匀性等 具体地说 1 滤速 滤池的滤速不能过于慢 因为滤速过慢 单位过滤面积的处理水量就小 为了达到一定的出水量 势必要增大过滤面积 也就要增加投资 但如果滤速 过快 不仅增加了水头损失 过滤周期也会缩短 并会使出水的质和量下降 滤速一般 选择 10 20m h 2 反洗 反洗是用以除去滤出的泥渣 以恢复滤料的过滤能力 为了把泥渣冲洗干 净 必须要有一定的反洗速度和时间 这与滤料大小及相对密度 膨胀率及水 温都有关系 滤料用石英砂的反洗强度为 15L s 而用相对密度 小的无烟煤时为 10 12 L s 反洗时 滤层的膨胀率为 25 50 反洗时间 5 6min 只有反洗效果好 才能使滤池的运行良好 3 水流的均匀性 无论是运行或反洗时 都要求各截面的水流分布均匀 要使水流均匀 主 要是排水系统要十分良好 只有水流的均匀性 才能使过滤效果良好 22 过滤器过滤的原理是什么 过滤器过滤的原理是什么 过滤器内以不同颗粒的大小滤料 从上到下 由小而大依次排列 指单层 滤料 当水从上流经滤层时 水中部分悬浮物由于吸附和机械阻留作用 被 滤层表面截留下来 经过一段时间以后 由于悬浮物的重迭和架桥 或称胶联 等作用 滤层表面好象形成了一层附加的滤膜 此膜起过滤作用 这种过滤机 理称为薄膜过滤 同时 当水在通过滤层中间的孔道时 悬浮物也被截留 这 种过滤被称为渗透过滤 另外 经过沉淀处理层的细小杂质所带电荷斥力已大 大降低 在通过滤层时和砂粒有更多的碰撞机会 于是 水中杂质便粘附在砂 粒表面 水就更清了 由于是以滤料颗粒作为接触介质的 因此称为接触过滤 综上所述 过滤器过滤就是通过薄膜过滤 渗透过滤和接触过滤 使水进 一步得到净化 23 经过混凝处理后的水为什么还要进行过滤处理 经过混凝处理后的水为什么还要进行过滤处理 因为经过混凝处理后的水 只能除掉大部分悬浮物 还有细小悬浮杂质未 被除去 为保证离子交换水处理设备正常运行和具有较高的出水品质 必须还 要经过过滤才能将那些细小的悬浮物及杂质除掉 以满足后期水处理设备的要 求 24 过滤在水净化过程中有何作用 过滤在水净化过程中有何作用 水在通过沉淀 澄清过程后 再经过过滤 可将水中残留下来的细小颗粒 杂质截留下来 从而使水