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第一章绪论•第一节火力发电厂生产用水•一、火力发电厂中汽水流程•超临界参数锅炉只能采用直流炉，汽水流程如图：•二、系统中汽水损失•水汽在系统内循环，循环过程中由于下列原因会出现损失：•1.锅炉排污；•2.锅炉排汽（安全门）；•3.轴封抽汽；•4.汽机抽汽（加热器用，除氧器用，汽动给水泵用，燃油加热用，蒸汽除灰用等）•5.疏水排放；•6.管道泄漏；•7.取样•汽水损失一般应小于3％锅炉蒸发量。•为了维持发电厂热力系统的汽水循环运行正常，就要用水补充这些损失。•三、火力发电厂生产用水分类•1.源水（生水）•2.补给水•3.凝结水•4.疏水•5.返回水•6.给水•7.锅炉水•8.冷却水•9.减温水10.锅炉排污水•11.工业水12.冲灰水13.各种废水第二节火力发电厂汽水品质不良的危害•为了确保锅炉受热面安全，给水质量必须满足超临界直流锅炉的水质要求。•锅炉产生的蒸汽不仅要符合设计规定的压力和温度，而且还要达到规定的蒸汽标准。•由于水中存在杂质，所以必须对水进行处理才能使用，这一过程称为水处理。不同的水，根据其使用对象的不同需要，处理方式也不同。但若处理不当，会引起下列危害：•一、热力设备的结垢；•二、热力设备的腐蚀；•三、蒸汽流通部位的积盐超临界机组的化学工作•为了保护热力设备，使其安全、经济运行，必须对水质进行处理。处理当然根据设备的技术要求，以最经济的方式进行，电厂中水的处理可分为：•1）锅炉补给水的净化处理。包括除去天然水中的悬浮物和胶体的澄清及过滤处理；反渗透预除盐处理，以及离子交换深度除盐处理。•2）汽轮机凝结水的精处理。•3）热力设备的腐蚀与防护及水化学工况。•4）循环冷却水防垢、防腐及防止微生物生长等处理。•5）热力系统各部分的汽水质量监督。•6）热力设备化学清洗以及停运期间的保养工作。第二章水质概述•第一节电厂用水的水源及水质特点•一、地表水•易受周围环境的影响，水质容易波动。•二、地下水•受外界影响小，水质比较稳定。•三、海水•必须经过淡化处理才能应用，未经淡化处理的海水主要限于冷却热交换器设备。第二节天然水中杂质•水在自然界中运动时，受到下列因素污染：尘埃、气体、泥土和矿物质、有机体分解、工业排放物、细菌及水生生物滋长以及新陈代谢产物等，它会带有许多杂质。水处理方法与杂质颗粒大小有关，在水处理工艺中，这些杂质按颗粒大小可分为三类：•一、悬浮物（肉眼可见10µm,显微镜下可见100nm）•指菌类、泥砂、黏土、藻类及动植物，它往往又分为漂浮物、可沉物（即水静止时可下沉或上浮）•二、胶体（1～100nm）•主要是铁、铝、硅化合物及聚合物、大分子有机物等。•三、溶解物质（1nm）•包括无机离子（即阴、阳离子），溶解态有机物质，溶解气体（氧、二氧化碳等）第三节水质指标•所谓水质是指水和其中杂质共同表现的综合特性。•表示水中杂质的个体成分或整体性质的项目，称为水质指标。它分为两种：•化学指标：表示水中杂质成分的含量；•技术指标：根据技术需要，对水中一种或几种物质，或者某种性质，确定一个总体性指标。•由于各行各业的用水需求不同，所制定的水质指标也有差别。•一、悬浮物、浊度•1、悬浮固体（XG，mg/L）•2、浊度•利用水中悬浮物和胶体颗粒对光的散射作用所产生的光电效应，与标准水体对比所得出的结果。•利用散射光浊度仪测定的浊度单位为NTU；其他还有零浊度、FI指数等。•3、透明度•表示水中存在微细分散的悬浮性粒子的一项指标，即表示水的透明程度。•二、溶解固体、含盐量•1、含盐量•表示水中无机盐的总量；单位：mg/L（所有阳离子＋所有阴离子）或mmol/L(所有阳离子或者所有阴离子之和)•2、溶解固体（RG，mg/L）•近似代表水中溶解无机盐。•3、全固体（QG，mg/L）•全固体＝溶解固体＋悬浮固体•4、灼烧残渣（或灼烧减量）•指蒸发残渣在800度下灼烧，残留物称为灼烧残渣，近似代表无机物含量；损失的重量称为灼烧减量，近似代表有机物含量。三、电导率可利用水的导电性来反映水中含盐量的多少。理论纯水DD为0.055µs/cm。四、碱度碱度（A，mmol/L）是水中能与强酸中H+发生中和反应的物质的总量。表示水中OH-，CO32-，HCO3-等。区别碱度与碱性两个概念。酚酞碱度（P）：滴定到PH8.3（酚酞由红色变为无色）时消耗的酸量。甲基橙碱度（M）：滴定到PH4.3（甲基橙由黄色变为橙色）时消耗的总酸量。•五、酸度•酸度是水中能与强碱中OH-发生中和反应的物质的总量。它包括水中的强酸、弱酸、强酸弱碱盐等。•六、硬度•硬度表示水中钙、镁离子的总量。•单位有mmol/L、德国度、ppmCaCO3；碳酸盐硬度、非碳酸盐硬度、过剩碱度。•安定性表示水质具有结垢性和腐蚀性的倾向，是一个无量纲的指标。利用水通过装有CaCO3颗粒的过滤柱前后的碱度变化判断，碱度下降，有结垢倾向；碱度上升，有腐蚀倾向。•七、表示水中有机物含量的指标•有机物是污染水体的主要杂质，它不仅影响身体健康，而且还威胁水处理系统及机组的安全和经济运行。•通常用它们容易被氧化这一共同特性，用某些指标间接地反映它的含量。•1、化学耗氧量（ChemicalOxygenDemand）•用化学氧化剂（KMnO4、K2Cr2O7）氧化水中有机物时所需要的氧量。耗氧量高，水中有机物多，反之亦然。•CODCr≈2~3CODMn•单位：mg/LO2•2、生化需氧量（Bio-ChemicalOxygenDemand）•因为水中有机物是微生物的营养源，利用微生物氧化水中有机物时，微生物需要的氧量是直接与有机物含量有关的，这氧量即BOD。反映了水中有机物的多少，单位是mg/LO2。•3、总有机碳（TotalOrganicCarbor）•指水中有机物的总含碳量，用TOC表示。•总有机碳测定方法有燃烧氧化法和紫外/过硫酸盐氧化法两大类。•燃烧法误差较大，只适合于对有机物含量较大的水进行监测；而紫外/过硫酸盐氧化法可用于纯水中低含量的总有机碳测定。•4、紫外光吸收－－UV254•利用波长为254nm紫外光，检测水对紫外光的吸收程度来判定水中有机物的多少。•因为水中大部分有机物，含有不饱和链，吸收紫外光，利用吸收值反映水中有机物浓度，不能换算成mg/L。•浊度干扰紫外吸收的测定，被测水样应在消除浊度干扰后再进行测定。第四节天然水中几种无机化合物•一、碳酸化合物碳酸化合物是水质成份中一个重要的化合物，它不仅决定水质PH，而且对外加酸或碱有一定的缓冲能力，所以对水处理工艺和水质变化影响很大。1、水中碳酸化合物存在形态水中碳酸化合物主要有三种形态，溶解的CO2及水合物H2CO3，一级解离产物HCO3-，二级解离产物CO32-，它们之间存在如下平衡：•CO2+H2OH2CO3H++HCO3-2H++CO32-•2、PH对碳酸化合物存在形态的影响•1）在水中PH4.3时，水中只有CO2一种形态，无HCO3-，CO32-。•2）在水中PH8.3时，水中不存在CO2，存在HCO3-，CO32-。•3）在水中PH4.3~12时，水中都存在HCO3-，以PH8.3时，HCO3-所占百分比最大。二、硅酸化合物天然水中硅酸化合物比较复杂，它们都来自地壳层中硅酸盐和硅铝酸盐岩石的溶解，可以看成是SiO2的水合物，xSiO2·yH2O。表示硅酸化合物的指标是活性硅和全硅。硅酸化合物在水中的分散状态为两种：胶体－－胶体硅（非活性）；溶解－－溶硅（活性）。全硅：指水中全部含有的SiO2总量；胶体硅：水中硅酸化合物，往往成聚合体（多个SiO2）而成大分子形态，很难溶解，呈胶态，这即胶体硅；溶解硅：指已解离为离子态的SiO2，一般多指H2SiO3。•天然水中硅酸化合物一般十几~几十mg/L，其中大部分是胶态硅，溶解态的很少。硅酸化合物各种形态可以互相转化，提高水温或增大水的PH值，都有利于胶体硅向溶解态硅的转变。H2SiO3→H++HSiO3-→2H++SiO32-即水中溶硅的形态与水PH有关，PH较低，多是分子态H2SiO3，PH10.5时，SiO32-才会出现，在天然水PH下，多呈HSiO3-。第四节天然水中有机化合物一、来源•1.工业废水的排放•2.生活污水的排放•3.生物降解产物•4.土壤中腐植质的溶解•5.工业用水可能由各种材料及药品带入水中有机物。二、天然水中有机物种类1.按有机物尺寸大小来分分为悬浮态、胶态和溶解态有机物。目前通常将水通过0.45μm的微孔滤膜后的水中有机物当作溶解态有机物（DOC）。2.按有机物分子量进行分段用不同分子量区段来划分有机物，比如500、500～1000、1000～2000、2000～50000、5000～1万、1万～2万，……。因为分子量相近的有机物在水处理工艺中有相似的特性，所以这种分类有一定的实用意义。天然水中分子量从300～500到几十万的高分子有机物，由于检测手段目前还不能把它们检测出来，这部分有机物大多是天然有机物，一般认为主要包括腐殖酸、富里酸、木质素和丹宁四类，腐殖酸和富里酸属于腐殖质类有机物，天然水中的腐殖质化合物含量在1～10mg/L之间，高的可达50mg/L，其中大多是富里酸，有人认为富里酸约占腐殖质类化合物80％左右。三、腐殖（植）质类化合物这是天然水中天然有机物（NOM）的主要部分，它是许多性质相近复杂的化合物的混合物。（一）分类腐殖酸：能溶于稀碱（0.1mmol/LNaOH），但不溶于稀酸（pH1～1.5）的部分；富里酸：在稀酸和稀碱中均能溶解的部分；腐黑物：在稀碱和稀酸中均不溶解的部分；黑（灰）腐殖酸：在含氧有机溶剂中不溶解的部分；褐（棕）腐殖酸：在含氧有机溶剂中溶解的部分。（二）组成结构腐殖质类化合物形成过程十分复杂，它是具有相似结构的复杂高分子化合物的混合物，它结构中含有羟基、羧基、醇、酚羟基和甲氧基等，对外呈弱酸性。腐殖酸和富里酸区别元素组成％分子量官能团碳氧氮腐殖酸50～6030～352～4高（约几千～几万）少富里酸40～5044～503低（几百～几千）多（三）性质①溶解性②酸性③吸附性④与金属离子形成沉积⑤离子交换性⑥凝聚特性⑦氧化还原及氧化降解⑧热稳定性（四）有机物引起的危害1）污染离子交换树脂，水处理装置出水质量降；2）有机物质进入锅炉，分解成低分子有机酸，造成锅炉与汽轮机腐蚀；3）水在氯化消毒时，有机物易形成卤代烃类物质，有致癌性。第三章水的混凝澄清处理•从天然水中除去悬浮物和胶体，依靠混凝沉淀（澄清）处理和过滤处理。•水经混凝沉淀（澄清）处理后，浊度可降至10NTU以下，再经过过滤处理，浊度可进一步降至5NTU以下，能满足后续设备对进水水质的要求。习惯上将上述处理称为水的预处理，它是以除去水中悬浮物、胶体物质和部分有机物为目的。第一节胶体颗粒的基本性质•一、胶体的一般概念•（一）、胶体的性质•1、光学性质•胶体可能对光线有散射、吸收和反射作用。若胶体能引起透过溶液的光的反射，则溶液混浊。•2、胶体颗粒的布朗运动•不规则运动是胶体颗粒不下沉的一个原因。3、胶体的表面特性•由于胶体颗粒小，所以单位重量的胶体所具有的比表面积很大，表面能也很大，可以吸附很多杂质。•4、胶体的电动现象•由于胶体颗粒带电，因此在外力作用下，会发生一系列现象：•1）在外加电场作用下，胶体颗粒会发生移动的现象，称为电泳；•2）在外加电场作用下，胶体颗粒向一方运动，而水向另一方运动的现象，称为电渗；•3）在机械力作用下，胶体颗粒与水之间发生相对运动表现出的电流或电位，称为流动电流（电位，SCD）。•流动电流为水处理混凝工艺控制技术的发展，提供了关键性的技术手段。•（二）、胶体带电的原因•1、胶体吸附水中的离子而带电•2、胶体组成物的溶解•3、胶体组成物的电离•（三）、胶体的结构•1、胶体的双电层理论•胶体分子聚积成胶体微粒－－胶核；•胶核吸附了电位形成离子而带电荷，这样又势必吸引溶液中异号离子在它的周围，构成胶团。•仔细研究这些异号离子在胶核周围的分布就会发现：•1）异号离子除了受胶核异号电荷吸引之外，还受到热运动扩散作用，水对异号离子溶剂化作用