電廠化學(xué)水處理講義

1、13 第一章 水質(zhì)概述第一節(jié) 天然水及其分類一、水源水是地面上分布最廣的物質(zhì)，幾乎占據(jù)著地球表面的四分之三，構(gòu)成了海洋、江河、湖泊以及積雪和冰川，此外，地層中還存在著大量的地下水，大氣中也存在著相當(dāng)數(shù)量的水蒸氣。地面水主要來自雨水，地下水主要來自地面水，而雨水又來自地面水和地下水的蒸發(fā)。因此，水在自然界中是不斷循環(huán)的。水分子（H2O）是由兩個(gè)氫原子和一個(gè)氧原子組成，可是大自然中很純的水是沒有的，因?yàn)樗且环N溶解能力很強(qiáng)的溶劑，能溶解大氣中、地表面和地下巖層里的許多物質(zhì)，此外還有一些不溶于水的物質(zhì)和水混合在一起。水是工業(yè)部門不可缺少的物質(zhì)，由于工業(yè)部門的不同，對(duì)水的質(zhì)量的要求也不同，在火力發(fā)電廠

2、中，由于對(duì)水的質(zhì)量要求很高，因此對(duì)水需要凈化處理。電廠用水的水源主要有兩種，一種是地表水，另一種是地下水。地表水是指流動(dòng)或靜止在陸地表面的水，主要是指江河、湖泊和水庫水。海水雖然屬于地表水，但由于其特殊的水質(zhì) 。二、天然水中的雜質(zhì)：天然水中的雜質(zhì)是多種多樣的，這些雜質(zhì)按照其顆粒大小可分為懸浮物、膠體和溶解物質(zhì)三大類。懸浮物：懸浮物的表示方法：通常用透明度或渾濁度（濁度）來表示。顆粒直徑約在10-4毫米以上的微粒，這類物質(zhì)在水中是不穩(wěn)定的，很容易除去。水發(fā)生渾濁現(xiàn)象，都是由此類物質(zhì)造成的。膠體：顆粒直徑約在10-6-10-4毫米之間的微粒，是許多分子和離子的集合體，有明顯的表面活性，常常因吸附大

3、量離子而帶電，不易下沉。溶解物質(zhì)：溶解鹽類的表示方法：1.含鹽量：表示水中所含鹽類的總和。2.蒸發(fā)殘?jiān)罕硎舅胁粨]發(fā)物質(zhì)的量。3.灼燒殘?jiān)簩⒄舭l(fā)殘?jiān)?00時(shí)灼燒而得。4.電導(dǎo)率：表示水導(dǎo)電能力大小的指標(biāo)。5.硬度的表示方法：硬度是用來表示水中某些容易形成垢類以對(duì)于天然水來說，主要指鈣、鎂離子。硬度按照水中存在得陰離子情況。劃分為碳酸鹽硬度和非碳酸鹽硬度兩類。6.堿度和酸度：堿度表示水中含OH -、CO32-、HCO3-量以及其它一些弱酸鹽類量得總和。堿度表示方法可分為甲基橙堿度和酚酞堿度兩種。酸度表示水中能與強(qiáng)酸起中和作用的物質(zhì)的量。溶解物質(zhì)是指顆粒直徑小于10-6 mm的微粒，它們大都

4、以離子或溶解氣體狀態(tài)存在于水中。天然水中都存在Ca2+、Mg2+、HCO3-、SO42-。在含鹽量不大的水中，Mg2+的濃度一般為Ca2+的25%50%，水中Ca2+、Mg2+是形成水垢的主要成分。含鈉的礦石在風(fēng)化過程中易于分解，釋放出Na+，所以地表水和地下水中普遍含有Na+。因?yàn)殁c鹽的溶解度很高，在自然界中一般不存在Na+的沉淀反應(yīng)，所以在高含鹽量水中，Na+是主要陽離子。天然水中K+的含量遠(yuǎn)低于Na+，這是因?yàn)楹浀牡V物比含鈉的礦物抗風(fēng)化能力大，所以K+比Na+較難轉(zhuǎn)移至天然水中。由于在一般水中K+的含量不高，而且化學(xué)性質(zhì)與Na+相似，因?yàn)樵谒|(zhì)分析中，常以（K+Na+）之和表示它們的含

5、量，并取加權(quán)平均值25作為兩者的摩爾質(zhì)量。天然水中都含有Cl-，這是因?yàn)樗鹘?jīng)地層時(shí)，溶解了其中的氯化物。所以Cl+幾乎存在于所有的天然水中。天然水中最常見的陽離子是Ca2+、Mg2+、K+、Na+；陰離子是HCO3-、SO42-、Cl-。溶解氣體：天然水中常見的溶解氣體有氧（O2）和二氧化碳（CO2），有時(shí)還有硫化氫（H2S）、二氧化硫（SO2）和氨（NH3）等。天然水中O2的主要來源是大氣中O2的溶解，因?yàn)榭諝庵泻?0.95%的氧，水與大氣接觸使水體具有自充氧的能力。另外，水中藻類的光合作用也產(chǎn)生一部分的氧，但這種光合作用并不是水體中氧的主要來源，因?yàn)樵诎滋炜窟@種光合作用產(chǎn)生的氧，又在夜

6、間的新陳代謝過程中消耗了。地下水因不與大氣相接觸，氧的含量一般低與地表水，天然水的氧含量一般在014mg/L之間。天然水中CO2的主要來源：為水中或泥土中有機(jī)物的分解和氧化，也有因地層深處進(jìn)行的地質(zhì)過程而生成的，其含量在幾毫克/升至幾百毫克/升之間。地表水的CO2含量常不超過2030mg/L，地下水的CO2含量較高，有時(shí)達(dá)到幾百毫克/升。天然水中CO2并非來自大氣，而恰好相反，它會(huì)向大氣中析出，以為大氣中CO2的體積百分?jǐn)?shù)只有0.03%0.04%，與之相反的溶解度僅為0.51.0mg/L。水中O2和CO2的存在是使金屬發(fā)生腐蝕的主要原因。微生物。在天然水中還有許多微生物，其中屬于植物界的有細(xì)菌

7、類、藻類和真菌類；屬于動(dòng)物界的有鞭毛蟲、病毒等原生動(dòng)物。另外，還有屬于高等植物的苔類和屬于后生動(dòng)物的輪蟲、滌蟲等。為了研究問題方便起見，人為地將水中陰、陽離子結(jié)合起來，寫成化合物的形式，這稱為水中離子的假想結(jié)合。這種表示方法的原理是，鈣和鎂的碳酸氫鹽最易轉(zhuǎn)化成沉淀物，所以令它們首先假想結(jié)合，其次是鈣、鎂的硫酸鹽，而陽離子Na+和K+以及陰離子Cl-都不易生成沉淀物。因此它們以離子的形式存在于水中。第二節(jié) 電廠用水的類別及水質(zhì)指標(biāo) 一、電廠用水的類別水在火力發(fā)電廠水汽循環(huán)系統(tǒng)中所經(jīng)歷的過程不同，水質(zhì)常有較大的差別。因此根據(jù)實(shí)用的需要，人們常給予這些水以不同的名稱。它們是原水、鍋爐補(bǔ)給水、給水、鍋

8、爐水、鍋爐排污水、凝結(jié)水、冷卻水和疏水等?，F(xiàn)簡述如下：（1）原水：也稱為生水，是未經(jīng)任何處理的天然水（如江河水、湖水、地下水等），它是電廠各種用水的水源。（2）鍋爐補(bǔ)給水：原水經(jīng)過各種水處理工藝凈化處理后，用來補(bǔ)充發(fā)電廠汽水損失的水稱為鍋爐補(bǔ)給水。按其凈化處理方法的不同，又可分為軟化水和除鹽水等。（3）給水：送進(jìn)鍋爐的水稱為給水。給水主要是由凝結(jié)水和鍋爐補(bǔ)給水組成。（4）鍋爐水：在鍋爐本體的蒸發(fā)系統(tǒng)中流動(dòng)著的水稱為鍋爐水，習(xí)慣上簡稱爐水。（5）鍋爐排污水：為了防止鍋爐結(jié)垢和改善蒸汽品質(zhì)，用排污的方法，排出一部分爐水，這部分排出的爐水稱為鍋爐排污水。（6）凝結(jié)水：蒸汽在汽輪機(jī)中作功后，經(jīng)冷卻水冷

9、卻凝結(jié)成的水稱為凝結(jié)水，它是鍋爐給水的主要組成部分。（7）冷卻水：用作冷卻介質(zhì)的水為冷卻水。這里主要指用作冷卻作功后的蒸汽的冷卻水，如果該水循環(huán)使用，則稱循環(huán)冷卻水。（8）疏水：進(jìn)入加熱器的蒸汽將給水加熱后，這部分蒸汽冷卻下來的水，以及機(jī)組停行時(shí)，蒸汽系統(tǒng)中的蒸汽冷凝下來的水，都稱為疏水。 在水處理工藝過程中，還有所謂清水、軟化水、除鹽水及自用水等。二、水質(zhì)指標(biāo)所謂水質(zhì)是指水和其中雜質(zhì)共同表現(xiàn)出的綜合特性，而表示水中雜質(zhì)個(gè)體成分或整體性質(zhì)的項(xiàng)目，稱為水質(zhì)指標(biāo)。由于各種工業(yè)生產(chǎn)過程對(duì)水質(zhì)的要求不同，所以采用的水質(zhì)指標(biāo)也有差別。火力發(fā)電廠用水的水質(zhì)指標(biāo)有二類：一類是表示水中雜質(zhì)離子的組成的成分指標(biāo)

10、，如Ca2+、Mg2+、Na+、Cl-、SO42-等；另一類指標(biāo)是表示某些化合物之和或表征某種性能，這些指標(biāo)是由于技術(shù)上的需要而專門制定的，故稱為技術(shù)指標(biāo)。1 表征水中懸浮物及膠體的指標(biāo)（1）懸浮固體。（2）濁度。（3）透明度。 2表征水中溶解鹽類的指標(biāo) （1）含鹽量。含鹽量是表示水中各種溶解鹽類的總合，由水質(zhì)全分析的結(jié)果，通過計(jì)算求出。含鹽量有兩種表示方法：一是摩爾表示法，即將水中各種陽離子（或陰離子）均按帶一個(gè)電荷的離子為基本單位，計(jì)算其含量（mmol/L），然后將它們（陽離子或陰離子）相加；二是重量表示法，即將水中各種陰、陽離子的含量以mg/L為單位全部相加。 由于水質(zhì)全分析比較麻煩，所

11、以常用溶解固體近似表示，或用電導(dǎo)率衡量水中含鹽量的多少。 （2）溶解固體。溶解固體是將一定體積的過濾水樣，經(jīng)蒸干并在1051100C下干燥至恒重所得到的蒸發(fā)殘?jiān)浚瑔挝挥煤量?升（mg/L）表示。它只能近似表示水中溶解鹽類的含量，因?yàn)樵谶@種操作條件下，水中的膠體及部分有機(jī)物與溶解鹽類一樣能穿過濾紙，許多物質(zhì)的濕分和結(jié)晶水不能除盡，碳酸氫鹽全部轉(zhuǎn)換為碳酸鹽。（3）電導(dǎo)率。表示水中離子導(dǎo)電能力大小的指標(biāo)，稱作電導(dǎo)率。由于溶于水的鹽類都能電離出具有導(dǎo)電能力的離，所以電導(dǎo)率是表征水中溶解鹽類的一種代替指標(biāo)。水越純凈，含鹽量越小。電導(dǎo)率越小。 水的電導(dǎo)率的大小除了與水中離子含量有關(guān)外，還和離子的種類有關(guān)

12、，單憑電導(dǎo)率不能計(jì)算水中含鹽量。在水中離子的組成比較穩(wěn)定的情況下，可以根據(jù)試驗(yàn)求得電導(dǎo)率與含鹽量的關(guān)系，將測得的電導(dǎo)率換算成含鹽量。電導(dǎo)率的單位為微西/厘米（uS/cm）。三表征水中易結(jié)垢物質(zhì)的指標(biāo) 表征水中易結(jié)垢物質(zhì)的指標(biāo)是硬度，形成硬度的物質(zhì)主要是鈣、鎂離子，所以通常認(rèn)為硬度就是指水中這兩種離子的含量。水中鈣離子含量稱鈣硬（Hca），鎂離子含量稱鎂硬（HMg），總硬度是指鈣硬和鎂硬之和，即H=HCa+HMg=（1/2）Ca2+（1/2）Mg2+。根據(jù)Ca2+、Mg2+與陰離子組合形式的不同，又將硬度分為碳酸鹽硬度和非碳酸鹽硬度。 （1）鹽硬度（HT）是指水中鈣、鎂的碳酸鹽及碳酸氫鹽的含量。

13、此類硬度在水沸騰時(shí)就從溶液中析出而產(chǎn)生沉淀，所以有時(shí)也叫暫時(shí)硬度。（2）非碳酸鹽硬度（HF）是指水中鈣、鎂的硫酸鹽、氯化物等的含量。由于這種硬度在水沸騰時(shí)不能析出沉淀，所以有時(shí)也稱永久硬度。硬度的單位為毫摩爾/升（mmol/L），這是一種最常見的表示物質(zhì)濃度的方法，是我國的法定計(jì)量單位。1、征水中堿性物質(zhì)的指標(biāo)表征水中堿性物質(zhì)的指標(biāo)是堿度，堿度是表示水中可以用強(qiáng)酸中和的物質(zhì)的量。形成堿度的物質(zhì)有：（1）強(qiáng)堿，如NaOH、Ca（OH）2等，它們在水中全部以O(shè)H-形式存在；（2）弱堿，如NH3的水溶液，它在水中部分以O(shè)H-形式存在；（3）強(qiáng)堿弱酸鹽類，如碳酸鹽、磷酸鹽等，它們水解時(shí)產(chǎn)生OH-。在天

14、然水中的堿度成分主要是碳酸氫鹽，有時(shí)還有少量的腐殖酸鹽。水中常見的堿度形式是OH-、CO32-和HCO3-，當(dāng)水中同時(shí)存在有HCO3-和OH-的時(shí)候，就發(fā)生如（2-2）式的化學(xué)反應(yīng)， HCO3+OH-CO32-+H2O （2-2）故一般說水中不能同時(shí)含有HCO3-堿度和OH-堿度。根據(jù)這種假設(shè)，水中的堿度可能有五種不同的形式：只有OH-堿度；只有CO32-堿度；只有HCO3-堿度；同時(shí)有OH-+CO32-堿度；同時(shí)有CO32-+HCO3-堿度。堿度的單位為毫摩爾/升（mmol/L），與硬度一樣，在美國和德國分別用ppmCaCO3和oG為單位。2、表示水中酸性物質(zhì)的指標(biāo) 表示水中酸性物質(zhì)的指標(biāo)是

15、酸度，酸度是表示水中能用強(qiáng)堿中和的物質(zhì)的量?？赡苄纬伤岫鹊奈镔|(zhì)有：強(qiáng)酸、強(qiáng)酸弱堿鹽、弱酸和酸式鹽。 天然水中酸度的成分主要是碳酸，一般沒有強(qiáng)酸酸度。在水處理過程中，如H離子交換器出水出現(xiàn)有強(qiáng)酸酸度。水中酸度的測定是用強(qiáng)堿標(biāo)準(zhǔn)來滴定的。所用指示劑不同時(shí)，所得到的酸度不同。如：用甲基橙作指示劑，測出的是強(qiáng)酸酸度。用酚酞作指示劑，測定的酸度除強(qiáng)酸酸度（如果水中有強(qiáng)酸酸度）外，還有H2CO3酸度，即CO2酸度。水中酸性物質(zhì)對(duì)堿的全部中和能力稱總酸度。 這里需要說明的是，酸度并不等于水中氫離子的濃度，水中氫離子的濃度常用PH值表示，是指呈離子狀態(tài)的H+數(shù)量；而酸度則表示中和滴定過程中可以與強(qiáng)堿進(jìn)行反應(yīng)的

16、全部H+數(shù)量，其中包括原已電離的和將要電離的兩個(gè)部分。第二章 水的預(yù)處理天然水未進(jìn)鍋爐前除掉水中雜質(zhì)的工作，稱為爐外水處理，也叫做補(bǔ)給水處理。根據(jù)水中所含雜質(zhì)種類不同，采取不同的水處理方法。 對(duì)水中較大的懸浮物，靠重力沉淀就可以除掉，這種處理稱為自然沉淀法。 對(duì)于水中的膠體微粒，常向水中加入一些化學(xué)藥品，使膠體顆粒凝聚沉淀，這種處理稱為混凝沉淀法。 對(duì)于溶于水中的鹽類，可采用蒸餾法、離子交換法、電滲析法等等。目前電廠多采用離子交換法。 爐外水處理就是由上述某些方法聯(lián)合組成的水處理流程，一般為：現(xiàn)將一般水處理流程中，各種水處理方法、原理及其設(shè)備分述如下。第一節(jié) 混凝沉淀一、 混凝沉淀的原理混凝、

17、沉淀過程一般是在澄清器內(nèi)進(jìn)行的。處理方法，是向水中加入混凝劑(硫酸鋁、聚合鋁和硫酸亞鐵、氯化鐵等)、石灰乳和鎂劑(菱苦土或白云粉)等化學(xué)藥品。各種藥品的作用如下： 混凝劑的作用。混凝劑在水中的作用：是促使水中微小的懸浮物或膠體顆粒相互凝聚成大顆粒而下沉。二、混凝、沉淀設(shè)備及處理過程利用混凝沉淀方法除掉水中懸浮物的沉淀設(shè)備叫做澄清池。目前常見的澄清池也有水力循環(huán)澄清池、機(jī)械攪拌澄清池、脈沖澄清池和泥渣懸浮澄清池等。各種澄清池盡管在結(jié)構(gòu)上有差異，但它們的工作原理則是相似的。這里僅以懸浮澄清池為例來闡述澄圖13-2 懸浮澄清池1空氣分離器；2噴嘴；3混合區(qū)；4水平隔板；5垂直隔板；6反應(yīng)區(qū)；7過渡區(qū)

18、；8出水區(qū)；9水柵；10集水槽；11排泥系統(tǒng)；12泥渣濃縮器；13采樣管；14可動(dòng)罩子清池的工作過程。圖13-2是懸浮澄清池的結(jié)構(gòu)示意圖。 原水首先經(jīng)過空氣分離器，把水中含有的空氣分離出去。這樣就可以避免空氣進(jìn)入澄清池內(nèi)，攪動(dòng)懸浮層和把懸浮泥渣帶出澄清池，破壞懸浮層的正常工作。 不含空氣的水和各種藥劑，經(jīng)過噴嘴送入澄清池下部的混合區(qū)。由于混合區(qū)水流旋渦很強(qiáng)，可以使混凝劑與水充分混合。 在混合區(qū)上部裝有水平和垂直的多孔隔板，從混合區(qū)出來的水繼續(xù)向上流經(jīng)多孔板時(shí)，多孔板既能使水得到進(jìn)一步的混合，又能消除旋渦使其成為平穩(wěn)水流，進(jìn)入反應(yīng)區(qū)。反應(yīng)區(qū)是澄清器的中心部分，是主要工作區(qū)。當(dāng)水進(jìn)入反應(yīng)區(qū)后，水中

19、雜質(zhì)逐漸凝聚成絮狀懸浮物(稱為泥渣)，由泥渣組成的懸浮層對(duì)水起過濾作用。 經(jīng)過反應(yīng)區(qū)懸浮層的水，繼續(xù)上升，進(jìn)入過渡區(qū)。由于筒體截面逐漸增大，水的流速逐漸減小，使懸浮物與水分離。澄清池上部出水區(qū)截面最大，水在這里流速最低，水與懸浮物得到了很好的分離。最后，澄清水由環(huán)形集水槽引出，送至清水箱。 澄清池的中央設(shè)有垂直圓形的排泥筒。沿著排泥筒的不同高度開有許多層窗口，多余的泥渣自動(dòng)地經(jīng)排泥窗口進(jìn)入濃縮器，濃縮后的泥渣由底部排污管排入地溝。 濃縮器與集水槽之間設(shè)有回水導(dǎo)管。由于濃縮器與集水槽之間有水位差，使?jié)饪s器上部的清水經(jīng)加水導(dǎo)管送入集水槽，而懸浮層上部的水經(jīng)排泥窗口進(jìn)入濃縮器，同時(shí)帶走了多余的泥渣，

20、使懸浮層保持固定的高度。 澄清池的出水質(zhì)量，一般可以達(dá)到以下標(biāo)準(zhǔn)： (1) 懸浮物含量不大于20毫克/升。 (2) 堿度不大于0.85毫克當(dāng)量/升。 (3) 硅酸根含量，平均可降至1.01.5毫克/升。 (4) 耗氧量不大于5毫克/升O2。三、影響混凝因素：1、 水的PH值2、 水溫3、 混合速度4、 劑量5、 水中雜質(zhì)(泥渣)第二節(jié) 過濾處理 生水經(jīng)過混凝、沉淀處理后，雖然已將水中大部分懸浮物等雜質(zhì)除掉，但是水中仍殘留有20毫克/升左右的細(xì)小懸浮顆粒，需要進(jìn)一步處理。 除去殘留有懸浮雜質(zhì)，常用的方法是過濾。在電廠水處理中，主要是采用粒狀濾料形成濾層，當(dāng)渾水通過濾層時(shí)，就可以把水中懸浮物吸附截

21、留下來，流出的是清水。 一、 過濾原理 渾水通過濾層時(shí)，為什么能除掉水中的懸浮物呢？對(duì)過濾的機(jī)理，現(xiàn)在還有些不同的看法。目前人們認(rèn)為，經(jīng)過混凝處理的水，通過濾層的濾料時(shí)，有兩個(gè)作用：一個(gè)是濾料顆粒表面與懸浮物之間的吸力，使懸浮物被吸附；另一個(gè)作用濾層對(duì)懸浮顆粒的機(jī)械篩除作用，而主要是吸附作用。 二、 濾料選擇 做濾料的固體顆粒，應(yīng)有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和很好的化學(xué)穩(wěn)定性，以免在運(yùn)行和沖洗時(shí)，因摩擦而破碎，或因溶解而引出水水質(zhì)惡化。 石英砂有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，在中性、酸性水中都很穩(wěn)定。但是在堿性水中石英砂能夠溶解，使水受到污染。 無煙煤的化學(xué)穩(wěn)定性較高，在一般堿性、中性和酸性水中都不溶解，它的機(jī)械強(qiáng)度也

22、較好。 此外，濾料的粒度和級(jí)配都應(yīng)該選擇合適。 三、 過濾設(shè)備及運(yùn)行 過濾設(shè)備有多種，電廠水處理中常見的有機(jī)械過濾器和無閥濾池等。1機(jī)械過濾器（1）設(shè)備結(jié)構(gòu)。機(jī)械過濾器的結(jié)構(gòu)如圖13-3所示。圖13-3 機(jī)械過濾器1放空氣管；2進(jìn)水漏斗；3縫式濾頭；4配水支管；5配水干管；6混凝土它的本體是一個(gè)圓柱形容器，內(nèi)部裝有：進(jìn)入裝置、濾層和排水裝置。外部設(shè)有必要的管道、閥門等。在進(jìn)、出口的兩根水管上裝有壓力表，兩表的壓力差就是過濾時(shí)的水頭損失(運(yùn)行時(shí)的阻力)。進(jìn)水裝置可以是漏頭形式或其他形式的，其主要作用是使進(jìn)水沿過濾器截面均勻分配。濾層由濾料組成，濾料的粒徑一般采用0.61.0毫米。濾層的厚度一般為

23、1.11.2米。 排水系統(tǒng)多采用支管縫隙式配水裝置。它的作用：一是使出水的匯集和反洗水的進(jìn)入，能沿著過濾器的截面均勻分布；一是阻止濾料被帶出。 (2) 設(shè)備運(yùn)行。過濾器在工作時(shí)，渾水經(jīng)進(jìn)水口流到進(jìn)水漏斗，然后流經(jīng)過濾層除掉渾水中的細(xì)小懸浮物而成為清水。此清水上排水系統(tǒng)送出。濾速為810米/時(shí)，或更大些。 過濾器的運(yùn)行過程中，由于濾料不斷吸附渾水中的懸浮雜質(zhì)，使運(yùn)行阻力逐漸增大。當(dāng)阻力增大到一定時(shí)，應(yīng)停止運(yùn)行，對(duì)濾料進(jìn)行反洗。 反洗濾料時(shí)，先將過濾器內(nèi)的水排放到濾層以上約10厘米處，用壓縮空氣吹洗3分鐘左右，然后將反洗清水和壓縮空氣從過濾器底部排水系統(tǒng)進(jìn)入，經(jīng)過濾層上升并沖動(dòng)濾料使濾料浮動(dòng)起來。

24、此時(shí)濾料顆粒在水中游動(dòng)并相互摩擦，這樣將濾粒表面所吸附的雜質(zhì)洗掉。在用清水和壓縮空氣混合反洗35分鐘后，停止壓縮空氣，僅用清水繼續(xù)反洗約2分鐘后停止反洗。洗掉的吸附雜質(zhì)隨水上升，經(jīng)上部進(jìn)水漏斗上底部排水門排入地溝。最后，用水正洗至合格投入運(yùn)行或備用。 (3) 雙層濾料。一般機(jī)械過濾器多用單層濾料，但單層濾料反洗后，在水流的作用下，濾料顆粒形成了“上細(xì)下粗”的排列。由于濾層上部的砂粒細(xì)，砂粒之間孔隙小，所以吸附的懸浮物大多數(shù)集中在上面，致使濾層下部的濾料不能充分發(fā)揮吸附作用。這樣就帶來了水流阻力增長快，運(yùn)行周期短的缺點(diǎn)。 為了消除上述缺點(diǎn)，采用了雙層濾料的辦法。就是將濾層上部石英砂換一層顆粒較大

25、的無煙煤，組成無煙煤-石英砂的雙層濾料的過濾器。由于無煙煤的比重比石英砂的小，所以反洗后無煙煤仍然保持在上層。上層無煙煤顆粒之間的孔隙較大，水中懸浮物除被無煙煤吸附外，還可以進(jìn)入下層石英砂濾層。這樣就充分發(fā)揮了濾料的截污能力，使水流阻力增長較慢，延長了運(yùn)行周期。2無閥濾池圖13-4 無閥濾池1進(jìn)水槽；2進(jìn)水管；3檔板；4過濾室；5集水室；6沖洗水箱；7虹吸上升管；8虹吸下降管；9虹吸輔助管；10抽氣管； 11虹吸破壞管；12錐形擋板；13水封槽；14排水井；15排水管 (1) 設(shè)備結(jié)構(gòu)。無閥濾池的結(jié)構(gòu)如圖13-4所示。 這種過濾設(shè)備是用鋼筋水泥筑成的主體，由沖洗水箱、過濾室、集水室、進(jìn)水裝置以

26、及沖洗用的虹吸裝置等組成。(2) 設(shè)備運(yùn)行。無閥濾池運(yùn)行時(shí)，渾水由進(jìn)水槽1進(jìn)入，經(jīng)過進(jìn)水管2流入過濾室4，然后通過濾層除掉渾水中懸浮雜質(zhì)，成為清水匯集到下部集水室5，此清水再由連通管進(jìn)入上部沖洗水箱6，當(dāng)水箱充滿水后，澄清的水便經(jīng)出水漏斗送出。隨著運(yùn)行時(shí)間的增長，濾層的阻力逐漸增大。虹吸上升管7中的水面也隨之升高，當(dāng)水面上升到虹吸輔助管9的管口時(shí)，水立即從此管中急劇下降。這時(shí)主虹吸管(包括虹吸上升管7和虹吸下降管8)中的空氣，便通過抽氣管10抽走，管中產(chǎn)生負(fù)壓，使虹吸上升管和下降管中的水面同時(shí)上升，當(dāng)兩管水面上升達(dá)到匯合時(shí)，便形成了虹吸作用。這時(shí)，沖洗水箱的水，便沿著與過濾時(shí)相反的方向從下而上

27、的經(jīng)過濾層，形成自動(dòng)反洗。這樣，沖洗水箱的水位便下降，當(dāng)水位降到虹吸破壞管11的管口以下時(shí)，空氣便進(jìn)入虹吸管內(nèi)，虹吸作用遭到破壞，虹吸上升管的水位下降，反洗過程自動(dòng)停止，過濾又重新開始。經(jīng)過機(jī)械過濾器或無閥濾池處理后的水，可以使出水中的懸浮物含量達(dá)到5毫克/升以下。第三章 水的除鹽處理第一節(jié) 離子交換樹脂 水中能電離的雜質(zhì)可用離子交換法除掉，這種方法是用離子交換劑進(jìn)行的。離子交換劑包括天然沸石、人造鋁硅酸鈉、磺化酶和離子交換樹脂等四類，其中離子交換樹脂在水處理中應(yīng)用得比較廣泛。因此，在討論離子交換法前，先對(duì)離子交換樹脂的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)做一些介紹。一、樹脂的結(jié)構(gòu) 離子交換樹脂是一種不溶于水的高分子化

28、合物，外觀上是一些直徑為0.31.2毫米的淡黃色或咖啡色的小球。微觀上是一種立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的骨架；骨架上聯(lián)結(jié)著交換基團(tuán)，交換基團(tuán)中含有能解離的離子，圖13-5是一種離子交換樹脂的結(jié)構(gòu)示意圖。下面簡單的介紹樹脂網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的孔隙和交換基團(tuán)。圖13-5 H型離子交換樹脂結(jié)構(gòu)示意 1樹脂孔隙。樹脂內(nèi)部的網(wǎng)架形成樹脂中許多類似毛細(xì)孔狀的溝道，即樹脂的孔隙。實(shí)際上這些孔隙非常小，一般常用樹脂的孔隙直徑為2040埃(1埃=10-8厘米)，而且同一顆粒內(nèi)的孔隙也是不均勻的?？紫吨谐錆M著水分子，這些水分子也是樹脂孔隙的一個(gè)組成部分。水和交換基團(tuán)解離下來的離子組成濃度很高的溶液，離子交換作用就是在這樣溶液條件下進(jìn)行的

29、。 樹脂孔隙的大小，對(duì)離子交換運(yùn)動(dòng)有很大影響，孔隙小不利于離子交換運(yùn)動(dòng)，以致半徑大的離子不能進(jìn)入樹脂內(nèi)，也就不能發(fā)生交換作用。 樹脂網(wǎng)狀骨架部分不溶于水，在交換反應(yīng)時(shí)也是不變的，一般用英文樹脂的第一個(gè)字母R來表示不變的這一部分。 2交換基團(tuán)。交換基團(tuán)是由能解離的陽離子(或陰離子)和聯(lián)結(jié)在骨架上的陰離子(或陽離子)組成。例如，磺酸基交換基團(tuán)，季胺基交換基團(tuán)等，其中或是能解離的并在反應(yīng)中發(fā)生交換的離子；或是聯(lián)結(jié)在骨架上的離子，即R或RN(CH3)+，它們在反應(yīng)中是不變的。 在書寫某種離子交換樹脂時(shí)，一般只寫出樹脂骨架符號(hào)R和交換基團(tuán)中能解離的離子本身符號(hào)，如RH或ROH等。二、 樹脂的分類 離子交

30、換樹脂的分類，一般按交換基團(tuán)能解離的離子種類分為陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂。 1陽離子交換樹脂。交換基團(tuán)能解離的離子是陽離子的，叫做陽離子交換樹脂。在使用時(shí)通常是游離酸型即RH型，而且各種RH解離出H+能力的大小不同。所以，其中又分為強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂和弱酸性陽離子交換樹脂。 2陰離子交換樹脂。交換基團(tuán)能解離的離子是陰離子的，叫做陰離子交換樹脂。使用時(shí)通常是游離堿型即ROH型，而且各種ROH解離出OH-能力的大小不同。所以，其中又分為強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂和弱堿性陰離子交換樹脂。 3此外，離子交換樹脂按其孔隙結(jié)構(gòu)上的差異，又有大孔型樹脂和凝膠型(或微孔型)之分。目前生產(chǎn)一種孔隙直徑為200

31、1000埃的樹脂，稱為大孔樹脂；而把一般孔徑在40埃以下的樹脂，稱為凝膠型樹脂。三、 化學(xué)性質(zhì) 離子交換樹脂的化學(xué)性質(zhì)有：離子交換、催化、絡(luò)鹽形成等。其中用于電廠水處理的，主要是利用它的離子交換性質(zhì)。所以，這里僅介紹離子交換反應(yīng)的可逆性、選擇性和表示交換能力大小的交換容量。 1離子交換反應(yīng)的可逆性。當(dāng)離子交換樹脂遇到水中的離子時(shí)，能發(fā)生離子交換反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)果，樹脂的骨架不變，只是樹脂中交換基團(tuán)上能解離的離子與水中帶同種電荷的離子發(fā)生交換。例如，用8%左右的食鹽水，通過RH樹脂后，出水中的H+濃度增加，Na+濃度減小。這說明食鹽水通過RH樹脂時(shí)，樹脂中的H+進(jìn)入水中，食鹽水中的Na+交換到樹脂上

32、。這一反應(yīng)為：RH+NaClRNa+HCl或RH+Na+RNa+H+ 如果用4%左右的鹽酸通過已經(jīng)變成RNa的樹脂后，出水中的Na+濃度增加，H+濃度減小。說明樹脂中的Na+進(jìn)入水中，而鹽酸中的H+交換到樹脂上。這一反應(yīng)為：RNa+HClRH+NaCl或RNa+H+RH+Na+ 對(duì)照兩個(gè)反應(yīng)我們知道：離子交換反應(yīng)是可逆的。這種可逆反應(yīng)，可用可逆反應(yīng)式表示：RH+NaCl RNa+HCl或RH+Na+ RNa+H+ 2離子交換反應(yīng)的選擇性。這種選擇性是指樹脂對(duì)水中某種離子所顯示的優(yōu)先交換或吸著的性能。 同種交換劑對(duì)水中不同離子選擇性的大小，與水中離子的水合半徑以及水中離子所帶電荷大小有關(guān)；不同種

33、的交換劑由于交換換團(tuán)不同，對(duì)同種離子選擇性大小也不一樣。下面介紹四種交換劑對(duì)離子選擇性的順序： (1) 強(qiáng)酸性陽離子交換劑，對(duì)水中陽離子選擇順序：Fe3+>Al3+>Ca2+>Mg2+>K+>Na+>H+ (2) 弱酸性陽離子交換劑，對(duì)水中陽離子的選擇順序：H+>Fe3+>Al3+>Ca2+>Mg2+>K+>Na+ 從上述選擇順序來看，強(qiáng)酸性陽離子交換劑對(duì)H+的吸著力不強(qiáng)；而弱酸性陽離子交換劑則容易吸著H+。所以，實(shí)際應(yīng)用中，用酸再生弱酸性陽離子交換劑比再生強(qiáng)酸性陽離子交換劑要容易得多。 (3) 強(qiáng)堿性陰離子交換劑，對(duì)水中

34、陰離子的選擇順序：>>Cl>OH->F->> (4) 弱堿性陰離子交換劑，對(duì)水中陰離子的選擇順序：OH->>>Cl-> 從陰離子交換劑的選擇性來看，用堿再生弱堿性陰離子交換劑比再生強(qiáng)堿性陰離子交換劑容易。但是弱堿性陰離子交換劑吸著很弱，不吸著。因此，弱堿性陰離子交換劑用于除掉水中強(qiáng)酸根離子。 3交換劑的交換容量。交換容量是離子交換劑的一項(xiàng)重要技術(shù)指標(biāo)。它定量地表示出一種樹脂能交換離子的多少。交換容量分為全交換容量和工作交換容量。 (1) 全交換容量。全交換容量是指離子交換劑能交換離子的總數(shù)量。這一指標(biāo)表示交換劑所有交換基團(tuán)上可交換離子

35、的總量。同一種離子交換劑，它的全交換容量是一個(gè)常數(shù)，常用毫克當(dāng)量/克來表示。(2) 工作交換容量。工作交換容量就是在實(shí)際運(yùn)行條件下，可利用的交換容量。在實(shí)際離子交換過程中，可能利用的交換容量比全交換容量小得多，大約只有全交換容量的6070%。某種樹脂的工作交換容量大小和樹脂的具體工作條件有關(guān)，如水的pH值、水中離子濃度、交換終點(diǎn)的控制標(biāo)準(zhǔn)、樹脂層的高度和水的流速等條件，都影響樹脂的工作交換容量。工作交換容量常用毫克當(dāng)量/毫升來表示。四、新樹脂處理新樹脂處理前，需先用水使樹脂充分膨脹，然后用5%稀鹽酸對(duì)其中無機(jī)雜質(zhì)（主要鐵的化合物）除去，用2%氫氧化鈉有機(jī)雜質(zhì)，。如果樹脂脫水，則先要用10%濃食

36、鹽進(jìn)行浸泡膨脹再進(jìn)行處理。第二節(jié) 離子交換除鹽 在離子交換法的水處理中，根據(jù)除掉水中離子種類不同，分為離子交換法除鹽(化學(xué)除鹽)和離子交換法軟化(化學(xué)軟化)兩種。其中使用比較廣泛的是化學(xué)除鹽，所以我們著重討論化學(xué)除鹽的原理、設(shè)備及運(yùn)行；對(duì)于化學(xué)軟化只作概括介紹。一、化學(xué)除鹽 化學(xué)除鹽法就是將RH樹脂和ROH樹脂分別(或混合)放在兩處(或一個(gè))離子交換器內(nèi)，用RH樹脂除掉水中的金屬離子，用ROH除掉水中的酸根，使水成為純水。 1原理?；瘜W(xué)除鹽原理主要有兩個(gè)交換反應(yīng)，一個(gè)是除鹽反應(yīng)，一個(gè)是再生反應(yīng)。 (1) 除鹽。當(dāng)含鹽水流過RH樹脂層時(shí)，水中的金屬離子與RH樹脂中的H+發(fā)生交換反應(yīng)。水中的Na+

37、、Ca2+、Mg2+等離子擴(kuò)散到樹脂的網(wǎng)孔內(nèi)并留在其中，而網(wǎng)孔內(nèi)的H+則擴(kuò)散到水中。結(jié)果，水中除了少數(shù)殘余的金屬離子外，陽離子換成了H+。這個(gè)過程用下列反應(yīng)式表示：RH+Na+RNa+H+2RH+Ca2+R2Ca+2H+2RH+Mg2+R2Mg+2H+ 經(jīng)過RH樹脂處理后的水，再通過ROH樹脂層時(shí)，水中的酸根離子與ROH發(fā)生交換反應(yīng)。水中的Cl、等離子擴(kuò)散到樹脂網(wǎng)孔內(nèi)并留在其中，而網(wǎng)孔的OH則擴(kuò)散到水中。結(jié)果，水中除了少數(shù)酸根外，陰離子換成OH。這個(gè)過程用下列反應(yīng)式表示：ROH+ClRCl+OH2ROH+R2SO4+2OHROH+RHSiO3+OH水中的H+與OH-相線路合變成水：H+OH-H

38、2O水經(jīng)過RH陽樹脂和ROH陰樹脂處理后，水中的金屬陽離子被交換成H+，酸根陰離子被交換成OH-相結(jié)合成水，原水中的鹽類被除去。這樣處理后的水叫做除鹽水。 (2) 再生。RH樹脂和ROH樹脂，經(jīng)過交換后，分別轉(zhuǎn)變?yōu)镽Na、R2Ca、R2Mg和RCl、R2SO4、RHSiO3等新型樹脂。這些新型樹脂不能再起除鹽作用，這種現(xiàn)象叫做樹脂的失效。使失效的樹脂重新恢復(fù)成最初類型的樹脂的過程，叫做再生。再生是根據(jù)離子交換反應(yīng)的可逆性進(jìn)行的。例如：即反應(yīng)向右進(jìn)行是除鹽，向左進(jìn)行是再生。而反應(yīng)究竟向哪個(gè)方向進(jìn)行與離子的性質(zhì)和溶液中離子濃度有關(guān)。在溶液中反應(yīng)方向主要決定于離子被樹脂的選擇性，當(dāng)溶液中某種離子濃度

39、增大到一定范圍時(shí)，反應(yīng)就可以按人們指定的方向進(jìn)行。在上述反應(yīng)中分別增加H+濃度和OH-濃度，反應(yīng)就向再生方向進(jìn)行。這一可逆反應(yīng)，提供了失效樹脂再生的條件。RH陽樹脂失效后采用一定濃度的酸溶液再生，ROH陰樹脂失效后采用一定濃度的堿溶液再生。使樹脂再生的藥劑如酸、堿等，稱為再生劑(或還原劑)。 在生產(chǎn)中，RH的再生液一般用45%的鹽酸或12%的硫酸；ROH的再生液一般用34%的氫氧化鈉溶液。2設(shè)備和運(yùn)行 (1)復(fù)床。水處理使用的離子交換器有多種形式，其運(yùn)行方式也各不相同，常見的有復(fù)床除鹽和混床除鹽。下面先介紹復(fù)床除鹽的設(shè)備結(jié)構(gòu)和運(yùn)行步驟。 復(fù)床就是把RH樹脂和ROH樹脂分別裝有兩個(gè)交換器內(nèi)組成的

40、除鹽系統(tǒng)。裝有RH樹脂的叫做陽離子交換器；裝有ROH樹脂的叫做陰離子交換器。1) 設(shè)備結(jié)構(gòu)。離子交換器的主體是一個(gè)密閉的圓柱形殼體，體內(nèi)設(shè)有進(jìn)水、排水和再生裝置，如圖13-6。 進(jìn)水裝置多采用喇叭口形，水沿喇叭口周圍淋下，以便使水分布均勻。 排水裝置，近年來多采用穹形多孔板加石英砂墊層的方式，也有用排水帽的。 進(jìn)再生液裝置有輻射型、圓環(huán)形和支管形，如圖13-7所示。 圖13-6 離子交換器結(jié)構(gòu) 圖13-7 離子交換器再生裝置1放空氣管；2進(jìn)水漏斗；3再生裝置； 1輻射型；2圓環(huán)型；3支管型 4縫式濾頭；5混凝土 2) 運(yùn)行步驟。交換器的運(yùn)行分為四個(gè)階段：交換除鹽、反洗、再生和正洗。 交換除鹽。

41、在除鹽運(yùn)行階段，被處理的水洗經(jīng)過陽離子交換器，再進(jìn)入陰離子交換器，除鹽后的水送入除鹽水箱。陽離子交換器內(nèi)裝入一定量的RH樹脂，在陽離子交換器內(nèi)水中的金屬離子與RH樹脂中的H+交換，金屬被交換在樹脂上；陰離子交換器內(nèi)裝入一定量的ROH樹脂，在陰離子交換器內(nèi)，水中的酸根離子與ROH樹脂中的OH交換，酸根離子被交換在樹脂上。經(jīng)過兩種交換處理后的水，送入除鹽水箱。交換器運(yùn)行若干小時(shí)后，出水含鹽量增加，水的導(dǎo)電度增大。當(dāng)運(yùn)行到出水導(dǎo)電度明顯增大并達(dá)到一定值時(shí)，說明交換劑已經(jīng)失效，不能生產(chǎn)出合格的水。 在生產(chǎn)，為了便于用導(dǎo)電度表監(jiān)視樹脂是否已經(jīng)失效，一般是讓陽樹脂先失效。樹脂失效后，停止運(yùn)行進(jìn)行再生.13

42、 反洗。樹脂再生前需要反洗。這是因?yàn)樽儞Q是在較大壓力下進(jìn)行的，樹脂顆粒間壓得很緊，這樣在樹脂層內(nèi)會(huì)產(chǎn)生一些破碎的樹脂；此外，在陽離子交換樹脂層表面幾厘米的厚度內(nèi)還會(huì)積累一些水中懸浮物，這些破碎的樹脂是懸浮物都不利于交換劑的再生。所以，反洗的目的就是用清水松動(dòng)交換劑層，清除樹脂層內(nèi)的懸浮物、破碎樹脂和氣泡等。反洗水經(jīng)底部反洗進(jìn)水門進(jìn)客店交換器內(nèi)，自下而上的流過樹脂層，再進(jìn)入上部漏斗由排水門排入地溝。反洗時(shí)，要求樹脂層膨脹3040%，使樹脂得到充分清洗。反洗一直進(jìn)行到出水澄清為止。為了防止樹脂被沖走，應(yīng)先慢慢開大反洗進(jìn)水門，然后慢慢開大排水門。使用的反洗水不應(yīng)污染樹脂。圖13-8 混合床離子交換器

43、結(jié)構(gòu)1放空氣管；2觀察孔；3進(jìn)水裝置；4多孔板；5檔水板；6濾布層；7中間排水裝置 再生。再生是一項(xiàng)重要的操作過程。再生開始前，打開空氣門和排水門，放掉交換器內(nèi)一部分水，使水位降到樹脂層上1020厘米處，關(guān)閉排水門。然后將一定濃度的再生液送進(jìn)交換器內(nèi)，由再生裝置將再生液均勻分布大整個(gè)樹脂層上，并將交換器內(nèi)的空氣經(jīng)空氣管排出。當(dāng)交換器內(nèi)的空氣排完再生液充滿筒體后，并閉空氣門，打開排水門，此時(shí)再生液流過樹脂層，并與失效的陽離子(或陰離子)樹脂發(fā)生離子交換反應(yīng)，使失效樹脂得到再生。再生過程中的廢液從排水門排走。 正洗。待樹脂中再生后的廢液基本排完，樹脂中仍有殘留的再生劑和再生產(chǎn)物，必須把它們洗掉，交

44、換器方能重新投入運(yùn)行。正洗時(shí)，清水沿運(yùn)行路線進(jìn)入交換器，由排水門排入地溝。正洗開始時(shí)，排出的廢液中仍有再生劑和再生產(chǎn)物，隨著正洗的進(jìn)行，出水中的再生劑和再生產(chǎn)物逐漸減少，同時(shí)除鹽的交換反應(yīng)也開始發(fā)生，當(dāng)排出的水基本符合水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，即可關(guān)閉排水門，結(jié)束正洗，投入運(yùn)行或備用。 交換器從除鹽反洗再生正洗的全過程叫做一個(gè)運(yùn)行周期。 (2) 混床。經(jīng)過復(fù)床除鹽的水，僅適用一般高壓鍋爐的補(bǔ)給水，仍不能滿足高參數(shù)鍋爐的給水水質(zhì)要求。為此，可以將復(fù)床除鹽水再通過混床處理，以提高水質(zhì)的純度。 混床就是把陽、陰離子交換樹脂放在同一個(gè)交換器內(nèi)，并在運(yùn)行前兩種樹脂充分混合均勻。 1) 混床的除鹽原理。一般制取高純度的

45、除鹽水，均采用RH與ROH樹脂，即H-OH型混床。在這種混床內(nèi)可以把樹脂層內(nèi)的RH與ROH樹脂顆?？醋鰹榛旌辖诲e(cuò)排列的，這樣的混床就相當(dāng)于許多級(jí)復(fù)床串聯(lián)在一起，有利于下列反應(yīng)：RH+Na+RNa+H+ROH+RHSiO3+OHH+OHH2O 由于RH與ROH樹脂顆粒交錯(cuò)排列，生成的H+和OH很快能結(jié)事成難解離的水，使除鹽反應(yīng)進(jìn)行得比較徹底。因此，HOH型混床的出水水質(zhì)純度很高。 2) 設(shè)備結(jié)構(gòu)。一般采用的混床有固定式體內(nèi)再生混床和固定式體外再生混床。這里介紹內(nèi)再生混床設(shè)備，如圖13-8。 這種離子交換器是一個(gè)圓柱形密閉容器，交換器上部設(shè)有進(jìn)水裝置，下部有配水裝置，中間裝有陽、陰樹脂再生用的排液

46、裝置，中間排液裝置的上方設(shè)有進(jìn)堿裝置。 3) 再生。混床是把陽、陰樹脂混合裝在同一個(gè)交換器內(nèi)運(yùn)行的，所以運(yùn)行操作與一般固定床不同，特別是混床的再生操作差別很大。當(dāng)混床樹脂失效再生時(shí)，首先應(yīng)把混合的陽、陰樹脂分層，然后才能分別通過酸、堿再生液進(jìn)行再生，這是混床操作的特點(diǎn)。 再生方法分為體內(nèi)再生法和體外再生法。本節(jié)介紹體內(nèi)再生法，其步驟為：反洗分層、再生和正洗。 反洗分層?；齑矁?nèi)陽、陰樹脂間的比重差是混床樹脂分層的重要條件。陽樹脂的濕真比重為1.231.27，而陰樹脂的濕真比重為1.061.11。由于陽、陰樹脂比重的不同，當(dāng)混床樹脂反洗時(shí)，在水流作用下樹脂會(huì)自動(dòng)會(huì)層，上層是比重較小的陰樹脂，下層是

47、比重較大的陽樹脂。陽、陰樹脂的比重差越大，分層越迅速、徹底；比重差小，分層比較困難。樹脂的比重與失效樹脂轉(zhuǎn)型有關(guān)，失效樹脂轉(zhuǎn)型不同，其比重也各不相同，不同型式的陽樹脂，它們的比重順序?yàn)椋?不同型式陰樹脂的比重順序?yàn)椋?表示比重，右下角的符號(hào)表示樹脂的類型。 為了提高樹脂分層效果，有時(shí)在分層前向混床內(nèi)通入NaOH，使陽樹脂轉(zhuǎn)換為比重較大的RNa樹脂，使陰樹脂轉(zhuǎn)換為比重較小的ROH樹脂。這樣可以增大陽、陰樹脂間的比重差，以達(dá)到提高分層效果的目的。 此外，反洗流速，也影響分層效果。一般反洗流速，應(yīng)控制在使整個(gè)樹脂層的膨脹率在50%以上。 再生?；齑仓嘘?、陰樹脂分層后，就可以對(duì)上層的陰樹脂和下層的陽樹

48、脂分別進(jìn)行再生，亦可同時(shí)進(jìn)行再生。以分別再生為例，說明再生操作： 再生陰樹脂時(shí)，堿液從上部的進(jìn)堿管進(jìn)入，通過失效的陰樹脂層，使失效樹脂再生，其廢液由混床中部排液裝置排出。此時(shí)應(yīng)特別注意防止堿液浸潤陽樹脂層。為此，在再生陰樹脂的同時(shí)將清水按酸再生液的途徑，從底部不斷送入。當(dāng)陰樹脂再生完畢后，繼續(xù)向陰樹脂層進(jìn)清水，清洗陰樹脂層中的再生廢液，清洗至排水的氫氧堿度為0.5毫克當(dāng)量/升時(shí)為止。 再生陽樹脂時(shí)，酸液從下面通過底部配水裝置進(jìn)入失效樹脂層，使失效的陽樹脂再生，其廢液從混床中部的排液裝置排出。此時(shí)應(yīng)注意防止酸液浸潤陰樹脂層。為此，在再生陽樹脂同時(shí)將清水按堿再生液的途徑從上部進(jìn)入。當(dāng)陽樹脂再生完畢

49、后，繼續(xù)向陽樹脂層進(jìn)清水，清洗陽樹脂中的再生廢液，清洗至排水的酸度為0.5毫克當(dāng)量/升時(shí)為止。 正洗。正洗就是用清洗水從上部進(jìn)入，通過再生后的樹脂層由底部排出。 首先進(jìn)行混合前正洗，當(dāng)正洗到排水的導(dǎo)電度在1.5微姆/厘米以下時(shí)，停止混合前正洗，然后從混床交換器底部進(jìn)入壓縮空氣，把兩種樹脂混合均勻，進(jìn)行混合后的大流量正洗(流速約為20米/時(shí)左右)至出水合格，投入運(yùn)行或備用。 混床的出水純度雖然很高，但樹脂交換容量的利用低、樹脂磨損大、再生操作復(fù)雜。因此，它適用處理含有微量鹽的水，如經(jīng)過一級(jí)復(fù)床處理的除鹽水和凝結(jié)水等。這樣可以延長混床的運(yùn)行周期，減少再生次數(shù)。二、化學(xué)軟化含有較多Ca2+和Mg2+

50、的水，叫做硬水。降低水中Ca2+和Mg2+的含量或把水中Ca2+和Mg2+基本全部除掉的工作叫做軟化。經(jīng)過軟化后的水叫做軟水。 化學(xué)軟化的反應(yīng)原理、設(shè)備及其運(yùn)行步驟基本上與復(fù)床除鹽相似，不同的是軟化只是除掉水中的Ca2+和Mg2+，軟化所用的交換劑是RNa或RH。如果交換劑為RNa時(shí)，再生液為510%的食鹽水。軟化和再生反應(yīng)式如下：軟化水的含鹽量比除鹽水中的含鹽量高，所以軟化水只能做中、低壓鍋爐或蒸發(fā)器的補(bǔ)給水。第三節(jié) 除CO2器圖13-9 鼓風(fēng)除CO2器1脫氣塔；2充填物(拉西環(huán))；3中間水箱 河水和井水一般均含有重碳酸鹽，這種水經(jīng)過RH樹脂層時(shí)，發(fā)生如下反應(yīng)：2RH+Ca(HCO3)2R2

51、Ca+2H2CO32RH+Mg(HCO3)2R2Mg+2H2CO3 水中其它重碳酸鹽也發(fā)生類似反應(yīng)，致使水中重碳酸鹽轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓?。除CO2器主要用于除去水中的這部分碳酸。 1除CO2的原理。含有重碳酸鹽的水經(jīng)過RH樹脂處理后，它的pH值一般在4.3以下。在這種情況下水中H2CO3能分解為水和二氧化碳： 這種CO2可以看作是溶于水的氣體。當(dāng)水面上的CO2壓力降低或向水中鼓風(fēng)時(shí)，溶于水中的CO2就會(huì)從水中逸出。根據(jù)它的這個(gè)性質(zhì)，可以采用真空法或鼓風(fēng)法來除去水中的CO2。 2鼓風(fēng)除CO2器。鼓風(fēng)除CO2器是一個(gè)圓柱形設(shè)備，如圖13-9所示。 除CO2器的圓柱體可用金屬、塑料或木料制成。如果用金屬制造，

52、圓柱體的內(nèi)表面應(yīng)采取適當(dāng)防腐措施。柱體內(nèi)一般裝在瓷環(huán)，瓷環(huán)的作用是使水與空氣能充分接觸。除CO2器運(yùn)行時(shí)，水從圓柱體上部進(jìn)入，經(jīng)配水管和瓷環(huán)填料后，從下部流入貯水箱?？諝鈩t由鼓風(fēng)機(jī)從柱體底部送入，經(jīng)瓷環(huán)并與水充分接觸，然后由上部排出。由于空氣中CO2含量很少，它的壓力只占大氣壓力的0.03%左右。所以當(dāng)空氣鼓進(jìn)柱體并與水接觸時(shí)，水里的CO2就會(huì)擴(kuò)散到空氣中去，當(dāng)水從上往下流動(dòng)遇到從下向上的空氣時(shí)，水中絕大部分CO2即隨空氣帶走。水越往下流其中CO2越少，當(dāng)水流到柱體底部時(shí)，殘余的CO2一般只有510毫克/升。第四節(jié) 降低酸、堿耗的措施 在對(duì)給水進(jìn)行化學(xué)除鹽的過程中，費(fèi)用最大的是樹脂再生用的酸或

53、堿。降低再生用的、堿耗，是提高化學(xué)除鹽經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的主要途徑。一 酸、堿耗的計(jì)算方法 在計(jì)算化學(xué)除鹽的酸、堿耗時(shí)，常用單耗和比耗來表示。 1單耗。再生劑的單耗是指除去水中1克當(dāng)量的離子，實(shí)際消耗再生劑的克數(shù)：式中 總陽離子量=入口水堿度+出口水酸度； 總陰離子量=入口水酸度+；這里 CO2陰離子交換器入口水中CO2的含量，毫克/升； SiO2陰離子交換器入口水中SiO2的含量，毫克/升。 2比耗。再生劑的比耗是指實(shí)際用的再生劑單耗與再生劑理論消耗量的比值： 再生劑理論耗量，是指交換按等當(dāng)量進(jìn)行反應(yīng)所消耗的再生劑量。例如，要除去水中1克當(dāng)量的陽離子，消耗鹽酸的理論量應(yīng)為36.5克。如果它的單耗為54

54、.75克，則其比耗為二 降低酸、堿耗的措施 運(yùn)行中酸、堿耗的大小，與原水中鹽的種類和數(shù)量、再生工藝。設(shè)備形式和樹脂性能等因素有關(guān)。目前，在降低酸、堿耗方面主要采取以下幾種措施： 1逆流再生。逆流再生是再生液的流向運(yùn)行時(shí)水的流向相反。這種再生方式，能使保護(hù)層樹脂(指運(yùn)行時(shí)水流量后經(jīng)過的那一部分樹脂)再生徹底，再生液也得到了充分利用。這樣，可以降低酸和堿的消耗量，提高出水水質(zhì)。 逆流設(shè)備在運(yùn)行時(shí)，被處理的水最后與再生徹底的保護(hù)層接觸，有利于提高出水水質(zhì)。另外，水在進(jìn)入交換器時(shí)，首先接觸的是再生程度較差的樹脂，由于水中H+、OH(或軟化處理時(shí)的Na+)濃度小，反應(yīng)按除鹽(或軟化)方向進(jìn)行，這就使再生

55、程度較差的樹脂也能充分發(fā)揮作用。 目前，我國使用的逆流離子交換器有：逆流再生固定床和浮動(dòng)床等。圖13-10 浮動(dòng)床工作原理示意(1) 運(yùn)行狀態(tài)；(2) 再生狀態(tài) 逆流再生固定床在運(yùn)行時(shí)，待處理的水由交換器上部進(jìn)入，經(jīng)過樹脂層后由下部流出。樹脂再生時(shí)，再生液由交換器下部進(jìn)入，經(jīng)過樹脂導(dǎo)的再生廢液，由上部排出。 浮動(dòng)床在運(yùn)行時(shí)，要處理的水上交換器底部進(jìn)入，利用水流的動(dòng)能使村脂以密實(shí)狀態(tài)向上托起稱為成床，水流過床層由頂部排出。樹脂再生時(shí)，樹脂層下落，稱為落床。落床后再生液由交換器上部進(jìn)入，經(jīng)過樹脂層的再生廢液由底部排出，如圖13-10。 表13-6內(nèi)列出我國某些電廠采用逆流交換器運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和出水水質(zhì)。表13-6 逆流與順流再生的酸、堿耗和出水水質(zhì)酸、堿耗(克/克當(dāng)量)出 水 水 質(zhì)順 流逆 流順 流逆 流酸耗堿耗酸耗堿耗漏Na+(微克/升)導(dǎo)電度(微姆/厘米)漏Na+(微克/升)導(dǎo)