电厂水处理培训

1、火力发电厂水处理火力发电厂水处理 大唐鲁北发电有限责任公司目录一、天然水中的杂质二、电厂用水的主要评价指标三、混凝澄清处理四、过滤处理五、超滤处理六、反渗透处理七、离子交换处理天然水中的杂质（一） 悬浮物：颗粒较大，一般在10-4mm以上，在水中不稳定。沙子粘土之类的会下沉，轻的悬浮物，如动植物生存过程中产生的物质或死亡后腐败的产物，当水静置时会上浮。 胶体：颗粒直径在10-610-4mm之间的微粒。有布朗运动不能靠静置的方法自水中分离出来，胶体粒子活性大并带有负电荷，同类胶体之间有同性电荷的斥力，不宜相互黏合成较大的颗粒，所以，胶体的水溶液比较稳定。它们常是铁、铝、硅的无机化合物和有机胶体等

2、不溶于水的分子，天然水中的杂质（二）溶解物质：指颗粒直径小于10-6 mm的微粒。1、离子态杂质：钙离子、镁离子、钠离子、钾离子、铁离子、HCO3-和CO32-、SO42- 、CL- 、硅（SiO2），在锅炉水处理中，水中的硅均以SiO2表示，由于硅化合物在锅炉的金属表面上或者在汽轮机叶片上形成沉积物后非常难以清除，所以称为锅炉水处理中的重点清除对象。 2、溶解气体：氧气和二氧化碳、硫化氢、二氧化硫、和氨等等。3、微生物：包括细菌、藻类、真菌类、病毒、鞭毛虫等，苔类等等。电厂用水的主要评价指标（一） 悬浮物：单位mg/L表征水中颗粒较大一类杂质的指标。水质分析中常用浊度做为衡量悬浮物的指标。

3、含盐量：表示所有溶解盐类的综合。两种表示方法：摩尔表示法，把水中各种阳离子或阴离子均按带一个电荷的离子为基本单位，计算，单位mmol/L，然后将其全部相加，二是质量表示法，都换算成mg/L，然后相加。 溶解固形物：是水经过滤后，那些仍溶于水的各种无机盐类、有机物等。在水浴上蒸干，并在105-110度下干燥至恒重所得到的蒸发残渣称为溶解固形物，单位mg/L。当水中有机物含量比较少，水比较洁净时，有时也用溶解固形物来近似地表示水中的含盐量。电厂用水的主要评价指标（二） 电导率：衡量水中含盐量最简便和迅速的方法就是测定水的电导率。和离子含量有关外，还和离子的种类有关。 硬度：水的总硬度指水中钙、镁离

4、子的总浓度，按水中存在的阴离子的情况，划分为碳酸盐硬度 （即通过加热能以碳酸盐形式沉淀下来的钙、镁离子，故又叫暂时硬度）和非碳酸盐硬度（即加热后不能沉淀下来的那部分钙、镁离子，又称永久硬度）。 碱度：水中含有能接受H+的物质的量。 酸度：水中含有能接受OH-的物质的量。 有机物：难以准确测定，拟定了许多可以大致估算有机物总量的方法，应用最广泛的有耗氧量、生化需氧量等COD/BOD/TOD/TOC混凝澄清处理（一） 在混凝过程中，含有微小悬浮微粒和胶体杂质被聚集成较大的固体颗粒。利用凝聚沉降的原理，使颗粒性的杂质与水分离的过程，称为混凝澄清处理。 混凝过程，就是在水中投加混凝剂后，经过混合、凝聚

5、、絮凝等综合作用，最后使胶体颗粒和其他微小颗粒聚合成较大的絮状物。凝聚和絮凝的全过程称为混凝。 凝聚：向水中投加电解质（铁盐或铝盐），使胶体脱稳，（电性中和、双电层压缩、范德华力吸附等作用），天然水和废水中胶体带负电。 絮凝：脱稳后的胶体初始絮凝物的粒径一般在1um以上，为了使其互相碰撞而黏合成大颗粒的絮凝体，需要另外向水中输入能量。 混凝澄清处理（二） 原水首先通过直列式混合器进入混合絮凝沉淀池。在直列式混合器前端投加混凝剂完成快速混合过程，充分混合的水在星形絮凝池内进行絮凝，在絮凝池第一格内投加助凝剂，形成密实的矾花，之后进入V形沉淀池进行泥水分离。沉淀池出水通过重力流入V型滤池进行过滤。

6、混凝澄清处理（三）混凝澄清处理（四） 常用混凝药剂： 主要是铝盐和铁盐，铁盐生成的絮凝物密度大，沉降速度快，PH值适应范围宽，混凝效果受温度的影响比铝盐小。 助凝剂： 助凝剂是用于调节或改善混凝条件，促进凝聚作用所添加的药剂或为改善絮凝体结构的高分子物质。 混凝剂：聚合氯化铝（PAC） 助凝剂：聚丙烯酰胺（PAM）混凝澄清处理（五） 混凝澄清处理的主要影响因素： 水温、水的pH和碱度、接触介质、水的浊度、混凝剂剂量、水力情况等 混凝效果 往往用出水残留浊度和有机物的去除率判断混凝效果。 正常运行监督要点： 重点监测参数：进水流量、压力，进出水浊度、pH值、各部位泥渣沉降比。 负荷应稳定，不宜大

7、幅度波动。需要提高或减低负荷运行时，每次增加水量不超过额定水量的20%，间隔不得低于0.5小时。过滤处理（一） 过滤：水通过多孔材料层除去悬浮物的过程 滤料：用于过滤的多孔材料 如石英砂、无烟煤等 过滤机理：机械拦截、沉淀及吸附等作用 影响过滤的主要因素： 1、滤速：过慢，产水量小；过快，出水水质下降，一般控制在1012m/h。 2、反洗：去除滤料截留的泥渣，恢复滤料的过滤能力 3、水流均匀性：滤池在过滤或反洗过程中，要求通过截面各部分的水流分布均匀，否则滤池就很难发挥其最大效能，甚至引起偏流，缩短过滤周期。过滤处理（二） 4、滤池滤料的结块：由于反洗不彻底，经过较长一段时间运行会发生滤池过滤

8、效果恶化，过滤周期缩短的现象，在滤料中积累了一定数量的污泥，甚至发生污泥与滤料结成块状，运行情况恶化。 5、单层滤料和多层滤料：单层滤料沉降速度仅与颗粒大小有关，这样就形成上细下粗的分层，会使滤料表面形成一层滤膜，使水流阻力迅速增大，而下部滤层的泥渣容量却没有充分利用，导致运行周期短，滤层的截污能力差。双层滤料是由两种比重不同的滤料组成。由于上部滤料颗粒较大，形成滤膜的可能性减少，底部滤料较细，仍可以发挥对水中悬浮物的截留作用。过滤处理（三）V型滤池：瓷砂滤层，气、水同时反冲洗兼有待滤水的表面 扫洗，出水水质好、滤速高、运行周期长、反冲 洗效果好、节能和便于自动化管理等特点高效过滤器：捕集0.

9、5um以下的颗粒灰尘及各种悬浮物多介质过滤器：两种以上的介质作为滤层活性碳过滤器：用于去除色、味、余氯和有机物，其主要作 用方式是吸附 滤池的运行实际上是过滤、反洗、过滤、反洗周而复始滤池的运行实际上是过滤、反洗、过滤、反洗周而复始的过程。的过程。过滤处理（四）过滤处理（四）过滤处理（五）超滤处理（一） 超滤是利用超滤膜为过滤介质，以压力差为驱动力 的一种膜分离过程。在一定的压力下，当水流过膜表面时，只允许水、无机盐及小分子物质透过膜，而阻止水中的悬浮物、胶体、微生物等物质透过，以达到水质净化的目的。1mm=1000m 1m= 1000nm 1nm=10A（埃）超滤膜 孔径通常在 5nm和0.

10、1m之间，以压力差为驱动力，从入水中分离悬浮物、大分子和胶体物质、细菌和微生物等杂质，对BOD和COD有部分的去除率。超滤处理（二）错流过滤： 是指超滤的进水以平行膜表面的流动方式流过膜的一侧，当给流体加压后，产水以垂直进水的方向透过膜，从膜的另一侧流出，形成产品水。 特点是：进水为一股水，产品水和浓水分两股水流出，从而实现膜表面的自清洗。 当水质较差时，超滤可以错流运行，而反渗透只能错流运行，错流的浓水如果排放掉则会使系统水回收率降低，与死端过滤相比，其结垢和污染倾向较低，出力下降的趋势相对比较小。 超滤处理（三）死端过滤： 指超滤的进水以垂直膜表面的方式流动，产水以平行进水的方向透过膜，从

11、膜的另一侧流出，形成产品水。电厂通常采用死端过滤。 死端过滤能量消耗小，水回收率高。但是死端过滤，杂质都压在膜表面，在进水杂质含量高时在一个制水周期里将使得过滤阻力迅速增大。 通常认为，错流过滤时，由于流体在膜表面产生剪切力，从而可以减少浓差极化，对提高通量、减轻膜的污堵很有帮助。当原水浊度高时，系统需要从死端过滤改为错流过滤。 超滤处理（四）错流过滤图示超滤处理（五）死端过滤图示反渗透处理（一）反渗透处理（二）反渗透脱盐的依据是： 半透膜的选择透过性，即有选择地让水透过而不允许盐透过；盐水室的外加压力大于盐水室与淡水室的渗透压力，提供了水从盐水室向淡水室移动的推动力。反渗透膜的稳定性： 膜的

12、稳定性主要指膜本身的水解稳定性和化学稳定性。膜稳定性越好，使用寿命越长。 膜的水解稳定性与膜材料和接触的介质性质有关系。温度升高，膜的水解速度会加快。一般水处理用的反渗透膜的最高使用温度为45，工业生产中，一般控制运行温度在25左右，最高可在30左右，不宜在更高的温度下长期使用。反渗透处理（三） 氧化剂会对膜造成不可逆的损坏。聚酰胺类复合膜比醋酸纤维膜更容易受到氧化剂的侵蚀。水中的氧化剂有游离氯、次氯酸钠、溶解氧和6价铬等。在工业生产中，膜分离装置允许进水的游离氯的最高含量，醋酸纤维素膜为1mg/L，而芳香聚酰胺类复合膜为0.1mg/L。 乙醇、酮、乙醛、酰胺等有机溶剂，对膜有一定的影响，必须

13、防止此类有机物与膜的接触。 微生物可以通过酶的作用分解膜的成分，防止微生物的侵蚀，对延长膜的寿命比较重要。 此外，运行压力的大小也会影响膜的使用性能。在压力的作用下，膜会产生变形。膜的变形分为弹性变形和非弹性变形。当压力过高时，膜处于非弹性变形范围，将发生不可逆压实状态，影响膜的使用寿命。反渗透处理（四）反渗透处理（五）陶氏FILMTEC BW30-365-FR反渗透处理（六）反渗透处理（七）反渗透水处理装置： 反渗透水处理装置是包括从保安过滤器的进口法兰至反渗透淡水出水法兰之间的整套单元设备。包含保安过滤器、高压泵、反渗透本体装置、电气、仪表及连接管线、电缆等可独立运行的装置。此外包含化学清

14、洗装置和反渗透阻垢剂加药装置，海水脱盐系统中还包含能量回收装置。保安过滤器： 为保证反渗透本体的安全运行，即使有良好的预处理系统，仍需要设置精密过滤设备，起安全保障作用，故称之为保安过滤器。反渗透处理（八） 不应作为一般运行过滤器使用，仅应作保安过滤使用，通常设在高压泵之前。 一般为5m。反洗和化学清洗效果不明显，只能一次性使用。反渗透阻垢处理： 反渗透的工作过程中，原水逐步得到浓缩，而最终成为浓水，浓水经浓缩后各种离子浓度将成倍增加。自然水源中Ca2+ 、Mg2+、 Ba2+、 Sr2+、 HCO-、SiO2 等倾向于产生结垢的离子浓度积一般都小于其平衡常数，所以不会有结垢出现，但经浓缩后，

15、各种离子的浓度积都有可能大大超过平衡常数，因此会产生严重的结垢。为防止结垢现象的发生，在反渗透系统中通常需要通过加药装置向系统中加入阻垢剂。反渗透处理（九）背压： 指产品水侧压力大于给水压力的情况，正常情况下是不会也不允许有背压的，但是如果系统正常或者故障停机，阀门设置或者开闭不当，那么就有可能存在背压。 膜口袋的三面是用粘结剂粘接在一起的，如果产品水侧的压力大于给水侧的压力，那么这些粘接线就会破裂而导致膜元件脱盐率的丧失或者明显降低，因此从安全的角度考虑，反渗透系统不能够存在背压。 反渗透处理（十）影响反渗透水处理系统性能的因素：压力 反渗透进水压力直接影响反渗透膜的膜通量和脱盐率。膜通量的

16、增加与反渗透进水压力呈线性关系；脱盐率与进水压力成线性关系，但压力达到一定值后，脱盐率变化曲线趋于平缓，脱盐率不再增加。温度 脱盐率随反渗透进水温度的升高而降低。而产水通量则几乎呈线性地增大。主要是因为，温度升高，水分子的粘度下降，扩散能力强，因而产水通量升高；随着温度的提高，盐分透过反渗透膜的速度也会加快，因而脱盐率会降低。反渗透处理（十一）含盐量 水中盐浓度是影响膜渗透压的重要指标，随着进水含盐量的增加，膜渗透压也增大。在反渗透进水压力不变的情况下，进水含盐量增加，因渗透压的增加抵消了部分进水推动力，因而通量变低，同时脱盐率也变低pH 不同种类的膜元件适用的pH值范围差别较大，如醋酸纤维膜

17、在pH 值48的范围内产水通量和脱盐率趋于稳定，在pH值低于4或高于8的区间内，受影响较大。目前工业水处理使用的膜材料绝大多数为复合材料，适应的pH值范围较宽（连续运行情况下pH值可以控制在310的范围），在此范围内的膜通量和脱盐率相对稳定反渗透处理（十二）回收率 反渗透系统回收率的提高，会使膜元件进水沿水流方向的含盐量更高，从而导致膜渗透压增大，这将抵消反渗透进水压力的推动作用，从而降低了产水通量。膜元件进水含盐量的增大，使淡水中的含盐量随之增加，从而降低了脱盐率。反渗透处理（十三）反渗透膜的保护： 1、温度调整：反渗透装置的进水水温一般控制在1525。2、结垢控制3、胶体和固体颗粒污染的控

18、制 4、膜微生物污染控制 5、有机物污染的控制 6、浓差极化的控制反渗透处理（十四）反渗透系统停运保护：（1）若反渗透装置停运在7天内，装置可以每12h低压冲洗一次，每24h启动30min；（2）若反渗透装置停运时间超过7天，应采取如下措施： 1）用1%的食品级亚硫酸氢钠溶液置换出反渗透本体装置系统内的水，确定彻底置换后，关闭装置所有进出口门； 2）保护液pH值不能低于3，若pH值低于3则需要重新更换保护液。反渗透处理（十五）反渗透膜的清洗1、清洗方案的确定2、清洗条件的控制典型清洗过程的先后次序： 碱洗冲洗杀菌冲洗酸洗冲洗反渗透处理（十六） 用于配置清洗药剂的水应为反渗透淡水或除盐水，清洗过

19、程中应检测清洗液的温度、pH值、运行压力以及清洗液颜色的变化。 当清洗过程中清洗液pH值变化超过0.5时，需要加酸或氨水进行pH值调整。清洗pH值与清洗温度应严格遵照各膜厂家规定的范围。离子交换树脂（一） 离子交换树脂：离子交换树脂是一种不溶于水的高分子化合物，外观上是一些直径为0.31.2毫米的淡黄色或咖啡色的小球。微观上是一种立体网状结构的骨架；骨架上联结着交换基团，交换基团中含有能解离的离子 离子交换树脂（二） 交换基团是由能解离的阳离子(或阴离子)和联结在骨架上的阴离子(或阳离子)组成。 按交换基团能解离的离子种类分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂。 交换基团能解离的离子是阳离子的，叫

20、做阳离子交换树脂。在使用时通常是游离酸型即RH型，而且各种RH解离出H+能力的大小不同。所以，其中又分为强酸性阳离子交换树脂和弱酸性阳离子交换树脂 交换基团能解离的离子是阴离子的，叫做阴离子交换树脂。使用时通常是游离碱型即ROH型，而且各种ROH解离出OH-能力的大小不同。所以，其中又分为强碱性阴离子交换树脂和弱碱性阴离子交换树脂。 离子交换树脂（三）化学性质1离子交换反应的可逆性。再生利用的就是可逆性。 RH+Na+ RNa+H+ 2、离子交换反应的选择性。 (1) 强酸性阳离子交换剂，对水中阳离子选择顺序：Fe3+Al3+Ca2+Mg2+K+Na+H+ (2) 弱酸性阳离子交换剂，对水中阳

21、离子的选择顺序：H+Fe3+Al3+Ca2+Mg2+K+Na+从上述选择顺序来看，强酸性阳离子交换剂对H+的吸着力不强；而弱酸性阳离子交换剂则容易吸着H+。所以，实际应用中，用酸再生弱酸性阳离子交换剂比再生强酸性阳离子交换剂要容易得多。 离子交换树脂（四） (3) 强碱性阴离子交换剂，对水中阴离子的选择顺序： SO42- NO3-ClOH-F- HCO3- HSiO3- (4) 弱碱性阴离子交换剂，对水中阴离子的选择顺序： OH- SO42- NO3- Cl- HCO3- 从阴离子交换剂的选择性来看，用碱再生弱碱性阴离子交换剂比再生强碱性阴离子交换剂容易。但是弱碱性阴离子交换剂吸着很弱，不吸着

22、。因此，弱碱性阴离子交换剂用于除掉水中强酸根离子。离子交换树脂（五） 交换剂的交换容量：交换容量是离子交换剂的一项重要技术指标。它定量地表示出一种树脂能交换离子的多少。交换容量分为全交换容量和工作交换容量。 (1) 全交换容量。全交换容量是指离子交换剂能交换离子的总数量。这一指标表示交换剂所有交换基团上可交换离子的总量。同一种离子交换剂，它的全交换容量是一个常数，常用毫克当量/克来表示。 (2) 工作交换容量。工作交换容量就是在实际运行条件下，可利用的交换容量。在实际离子交换过程中，可能利用的交换容量比全交换容量小得多，大约只有全交换容量的6070%。某种树脂的工作交换容量大小和树脂的具体工作

23、条件有关，如水的pH值、水中离子浓度、交换终点的控制标准、树脂层的高度和水的流速等条件，都影响树脂的工作交换容量。工作交换容量常用毫克当量/毫升来表示。离子交换树脂（六）物理性质： 外观（颜色、形状）、粒度、密度（干真密度、湿真密度、湿视密度）含水率、溶胀性、耐磨性、溶解性、耐热性、抗冻性等。 溶胀性：一般，强酸性阳离子交换树脂由钠型变成氢型，强碱性阴离子交换树脂由氯型变成OH型，其体积均增加约5%，所以，再生时会有胀缩现象，多次的胀缩就容易促使树脂颗粒碎裂。 耐热性：阳树脂一般可耐100或更高的温度，强阴可耐60度，弱碱可耐80度以上，一般，盐型要比酸型或碱型稳定。离子交换系统运行（七） 化

24、学除盐法就是将RH树脂和ROH树脂分别(或混合)放在两处(或一个)离子交换器内，用RH树脂除掉水中的金属离子，用ROH除掉水中的酸根，使水成为纯水。 复床就是把RH树脂和ROH树脂分别装有两个交换器内组成的除盐系统。装有RH树脂的叫做阳离子交换器；装有ROH树脂的叫做阴离子交换器。 交换器的运行分为四个阶段：交换除盐、反洗、再生和正洗。 （1）交换除盐：在生产，为了便于用导电度表监视树脂是否已经失效，一般是让阳树脂先失效。树脂失效后，停止运行进行再生. 离子交换系统运行（八） （2） 反洗：树脂再生前需要反洗。这是因为变换是在较大压力下进行的，树脂颗粒间压得很紧，这样在树脂层内会产生一些破碎的

25、树脂； 此外，在阳离子交换树脂层表面几厘米的厚度内还会积累一些水中悬浮物，这些破碎的树脂是悬浮物都不利于交换剂的再生。 所以，反洗的目的就是用清水松动交换剂层，清除树脂层内的悬浮物、破碎树脂和气泡等。反洗水经底部反洗进水门进客店交换器内，自下而上的流过树脂层，再进入上部漏斗由排水门排入地沟。离子交换系统运行（九） （3）再生：再生是一项重要的操作过程。 （4）正洗：待树脂中再生后的废液基本排完，树脂中仍有残留的再生剂和再生产物，必须把它们洗掉，交换器方能重新投入运行。正洗时，清水沿运行路线进入交换器，由排水门排入地沟。 交换器从除盐反洗再生正洗的全过程叫做一个运行周期。 影响再生效果的几个主要

26、因素：（以阳树脂为例）再生方式 顺流再生：再生效果不理想，因为再生的过程中首先接触的是上部完全失效的交换剂，所以这一部分可得到较好的再生。离子交换系统运行（十）逆流再生：不论是顺流再生还是逆流再生，阳离子交换器失效后离子在交换剂层中的分步规律都差不多。上层完全是失效层，被钙离子、镁离子、钠离子所饱和，下层是部分失效的交换剂层。逆流再生时，下层部分失效的交换剂总是和新鲜的再生液接触，故可得到较高的再生度，越往上交换剂的再生度越低。 因为运行时，出水接触的是这部分再生最彻底的交换剂，因此出水水质好。上层交换剂虽然再生不彻底，但是运行时它首先与进水相接触，此时水中反离子浓度很小，故这部分交换剂仍能进

27、行交换，故其交换容量得到充分的发挥。 根据离子交换的平衡关系，保护层中树脂的再生度越高，出水纯度越大。所以，固定床逆流再生离子交换器内的交换树脂的再生度高、再生剂耗量低，其出水水质也好。离子交换系统运行（十一）再生剂的用量 失效交换剂上吸附的离子完全有可能由再生剂中的离子来取代。而且由于交换是按等物质的量进行的，理论上讲，1mol的再生剂足以使交换剂恢复1mol的交换容量，但是实际上再生反应最多只能进行到化学平衡状态，故再生剂比耗一般是理论值的2.0-3.5倍。 恢复交换剂1mol(1/2Me2+)的交换能力所消耗再生剂的质量（g）称为再生剂的比耗。用食盐再生时，称为盐耗。用酸再生时，称为酸耗

28、。用碱再生时，称为碱耗。离子交换系统运行（十二）再生液的浓度再生液的流速 通常4-8m/h比较好，阳离子交换剂采用偏上限，阴离子交换剂采用偏下限值。再生液温度 如把盐酸预热到40度，就可以大大改善对树脂中铁及其氧化物的清除程度，同时还能减少运行时漏钠。但是也不能过高。再生剂的种类和纯度。离子交换系统运行（十三） 混床就是把阳、阴离子交换树脂放在同一个交换器内，并在运行前两种树脂充分混合均匀。 一般制取高纯度的除盐水，均采用RH与ROH树脂，即H-OH型混床。在这种混床内可以把树脂层内的RH与ROH树脂颗粒看做为混合交错排列的，这样的混床就相当于许多级复床串联在一起， 由于RH与ROH树脂颗粒交

29、错排列，生成的H+和OH-很快能结合成难解离的水，使除盐反应进行得比较彻底。因此，H-OH型混床的出水水质纯度很高。 一般采用的混床有固定式体内再生混床和固定式体外再生混床。 离子交换系统运行（十四）离子交换系统运行（十五） 反洗分层：混床运行操作中的关键问题之一就是如何将失效的阴阳树脂分开。两种树脂是否能分层明显，除与阴阳树脂的湿真密度差、反洗水流速有关外，还与树脂的失效程度有关。 树脂的失效程度大的分层容易，反之比较难，这是由于树脂在吸着不同离子后，密度不同，沉降速度不同而致。对于阳树脂，不同型的密度排列为：HNH4 Ca Na K Ba 阴树脂不同型的密度排列为：OHCL CO3 HCO3 NO3 SO4 离子交换系统运行（十六） 当交换器运行到终点时，如果底层尚未失效的树脂较多，则由上述排列可知：未失效的阳树脂（H型）与已失效的阴树脂（SO4型