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THERMALPOWERPLANTOFYIZHENGCHEMICALFIRBLECO.,LTD主讲人：印胜伟技师培训教材第2章电厂用水的预处理2.1电厂用水预处理的基本要求天然水体中常含有泥砂、黏土、腐殖质等悬浮物和胶体杂质及各种菌类等微生物，在水中具有一定的稳定性，于是造成水体浑浊、带颜色和有异味，水的预处理就是以除去这些杂质为主要目的，使水中悬浮物的含量降低到5mg/L以下。电厂锅炉用水必须经过预处理后才能进入后续除盐处理。第2章电厂用水的预处理2.1电厂用水预处理的基本要求各种水体都是由水和杂质组成的，水与杂质相互作用而并非单纯的混合，共同决定水体的特性。因此，水质表示水的质量，水质指标表示水中杂质的个体成分或整体性质的项目。水质指标通常分为两种：一种表示水中杂质成分的含量，称为成分指标；另外一种表示某一类杂质的共同特征，这是根据用水对象的需要而制定的，称为技术指标。2.1.1水质指标第2章电厂用水的预处理2.1电厂用水预处理的基本要求一、表示悬浮物及胶体的指标㈠悬浮固体悬浮固体是水样在规定条件下，经过滤或离心分离可除去的固体。该指标仅能表示水中较大颗粒悬浮物，而不包括能穿透滤纸的细小颗粒和胶体，单位为mg/L。2.1.1水质指标第2章电厂用水的预处理2.1电厂用水预处理的基本要求一、表示悬浮物及胶体的指标㈡浊度浊度是由于不溶性物质的存在而引起液体透明度降低的量度，指水溶液中所含颗粒物对光的散射情况。水的浊度不仅与水中悬浮物质的含量有关，而且与悬浮物的大小、形状及折射系数等有关。浊度通常是以福马肼悬浊液作为标准，采用分光光度计比较被测水样和标准悬浊液的透过光的强度进行测定，单位为FTU。2.1.1水质指标第2章电厂用水的预处理2.1电厂用水预处理的基本要求一、表示悬浮物及胶体的指标㈢透明度透明度是表示水中存在细微分散的悬浮性颗粒的一项指标，即表示水透明程度的指标，单位为cm。水的透明度与浊度成反比，水中悬浮物含量越高，其透明度越低。2.1.1水质指标第2章电厂用水的预处理2.1电厂用水预处理的基本要求二、表示溶解固形物的指标溶解固形物是指水中除溶解气体之外的各种溶解物质的总量。㈠含盐量含盐量表示水中各种溶解盐类的总和，由水质全分析所测得的全部阳离子和阴离子的质量浓度之和来表示，单位为mg/L。2.1.1水质指标第2章电厂用水的预处理2.1电厂用水预处理的基本要求二、表示溶解固形物的指标溶解固形物是指水中除溶解气体之外的各种溶解物质的总量。㈡溶解固体溶解固体是将一定体积的过滤水样，经蒸干并放在105～110℃下恒重后的含量，单位为mg/L。它只能近似表示水中溶解物的含量，因为在这种条件下，水中的胶体及有机物与无机盐溶解物一样也能透过滤纸。2.1.1水质指标第2章电厂用水的预处理2.1电厂用水预处理的基本要求二、表示溶解固形物的指标溶解固形物是指水中除溶解气体之外的各种溶解物质的总量。㈢灼烧残渣灼烧残渣是蒸干的溶解固体在800℃下灼烧所得的残渣量，由于在灼烧过程中大部分有机物被灼烧，所以经常用蒸发残渣和灼烧残渣之差，即灼烧减量表示有机物的多少，但它不完全与有机物相等。因为在灼烧过程中，残存的湿分、结晶水及一些氯化物被挥发，一部分碳酸盐被分解。2.1.1水质指标第2章电厂用水的预处理2.1电厂用水预处理的基本要求二、表示溶解固形物的指标溶解固形物是指水中除溶解气体之外的各种溶解物质的总量。㈣电导率电导率是测定水中溶解盐类多少的一项指标。由于火力发电厂制水纯度很高，并且溶于水中的盐类都能电离出具有导电能力的离子，因此，测定水的电导率能间接反应水中的含盐量。2.1.1水质指标第2章电厂用水的预处理2.1电厂用水预处理的基本要求三、表示有机物的指标有机物是污染水体的主要杂质，它能以溶液、胶体和悬浮状态存在，因此，难以进行逐个测定，通常是利用有机物比较容易被氧化的共同特性，来间接反应它的含量。㈠化学需氧量（COD）化学需氧量是指化学氧化剂氧化水中有机物时所需要的氧量，单位为mg/LO2表示。化学需氧量越高，表示水中有机物越多。2.1.1水质指标第2章电厂用水的预处理2.1电厂用水预处理的基本要求三、表示有机物的指标有机物是污染水体的主要杂质，它能以溶液、胶体和悬浮状态存在，因此，难以进行逐个测定，通常是利用有机物比较容易被氧化的共同特性，来间接反应它的含量。㈡生化需氧量（BOD）生化需氧量是指利用微生物氧化水中有机物所需要的氧量，单位为mg/LO2表示。生物需氧量越高，表示水中可生物降解的有机物含量越多。2.1.1水质指标第2章电厂用水的预处理2.1电厂用水预处理的基本要求三、表示有机物的指标有机物是污染水体的主要杂质，它能以溶液、胶体和悬浮状态存在，因此，难以进行逐个测定，通常是利用有机物比较容易被氧化的共同特性，来间接反应它的含量。㈢总需氧量（TOD）总需氧量是指水中有机物全部被氧化时所需要的氧量，单位为mg/LO2表示。总需氧量越高，表示水中有机物含量越多。2.1.1水质指标第2章电厂用水的预处理2.1电厂用水预处理的基本要求在某些水质指标之间存在一定的制约关系，根据这种关系可以判断水质的特点和化验结果的准确性。一、阳离子和阴离子之间的关系根据物质电中性的原则：正负电荷的总和相等。因此，水中各种阳离子和各种阴离子一价基本单元相等。[Na+]＋[1/2Ca2+]＋[1/2Mg2+]＋……＝[HCO3-]＋[1/2SO42-]＋[Cl-]＋……即：=2.1.2水质指标之间的关系第2章电厂用水的预处理2.1电厂用水预处理的基本要求在某些水质指标之间存在一定的制约关系，根据这种关系可以判断水质的特点和化验结果的准确性。二、含盐量与溶解固体之间的关系含盐量是指水中各种阳、阴离子质量浓度的总和，其单位为mg/L，它可以比较正确地表示水中的溶解杂质。2.1.2水质指标之间的关系第2章电厂用水的预处理2.1电厂用水预处理的基本要求在某些水质指标之间存在一定的制约关系，根据这种关系可以判断水质的特点和化验结果的准确性。二、含盐量与溶解固体之间的关系在通常情况下，溶解固体是代表含盐量的指标。但由于试验操作上的原因，实际上溶解固体与含盐量并不相等，产生差异的原因有：一是在过滤操作时，不属于溶解盐类的杂质如胶体硅酸、铁铝氧化物及水溶性有机物等都能穿透滤纸进入水样中；二是在水样受热烘干时，水中的重碳酸根发生分解变成CO2和H2O挥发而损失。2.1.2水质指标之间的关系第2章电厂用水的预处理2.1电厂用水预处理的基本要求在某些水质指标之间存在一定的制约关系，根据这种关系可以判断水质的特点和化验结果的准确性。三、pH值与碳酸化合物之间的关系天然水体中存在有多种形态的碳酸化合物，不仅决定水质pH值，而且对外加酸或碱有一定的缓冲能力，对水质和水处理有着多方面的影响。2.1.2水质指标之间的关系第2章电厂用水的预处理2.1电厂用水预处理的基本要求三、pH值与碳酸化合物之间的关系㈠碳酸化合物存在形态天然水中碳酸化合物主要以三种不同的形态存在：1.游离碳酸或游离二氧化碳[CO2]，即溶解的二氧化碳气体和未电离的碳酸分子。2.重碳酸根离子[HCO3-]，也称为半化合性碳酸，这是碳酸化合物在水中存在的重要形态。3.碳酸根离子[CO32-]，即化合性碳酸。2.1.2水质指标之间的关系第2章电厂用水的预处理2.1电厂用水预处理的基本要求三、pH值与碳酸化合物之间的关系㈡碳酸化合物的形态与pH值的关系若天然水中碳酸化合物的总量固定不变时，在平衡状态下，三种类型的碳酸化合物的量应在总量中占有一定比例，这种比例关系决定于水中氢离子的浓度，即决定于水中pH值。当pH值升高时，[CO2]含量减少，[HCO3-]和[CO32-]含量增多。2.1.2水质指标之间的关系第2章电厂用水的预处理2.2典型预处理工艺天然水中含有很多杂质，因此，天然水不能直接送往火力发电厂热力水汽系统中，需要经过一系列净化处理才能作为火力发电厂锅炉的补给水。目前典型的处理工艺有混凝处理、沉淀（澄清）处理、过滤处理和吸附处理几种。第2章电厂用水的预处理2.2典型预处理工艺2.2.1水的混凝处理水的混凝处理是水预处理工艺流程中一个重要的环节。混凝处理就是向原水中投加一种化学药剂，这种药剂在水中与杂质产生混合凝聚，从而转变成大颗粒沉淀的过程。混凝可去除的颗粒大小是胶体及部分细小的悬浮物，其粒径范围在1nm～0.1μm。第2章电厂用水的预处理2.2典型预处理工艺2.2.1水的混凝处理一、水中胶体颗粒的性质水中球形颗粒包括粗砂、细砂、泥土、细粒黏土和胶体等，这些颗粒在10℃水中的沉降速度见表2-1。表2-1球形颗粒的沉降速度颗粒直径(mm)颗粒名称沉降速度（mm/s）沉降所需要的时间1粗砂10010秒0.1细砂82分钟0.01泥土0.1542小时0.001细粒黏土0.001547天0.0001最细粒黏土0.00001542年0.00001胶体0.00000154200年第2章电厂用水的预处理2.2典型预处理工艺2.2.1水的混凝处理一、水中胶体颗粒的性质从上表可以看出，颗粒直径越大，沉降速度越快，粒径大于0.1mm以上的细砂，可借助重力在2分钟内除去；粒径小于0.001mm的细粒黏土，沉降速度非常缓慢；当粒径达到胶体大小时，实际上已经不可能自行沉降，他们能长时间在水中保持悬浮分散状态，可认为他们在水中是稳定的。水中胶体具有很强的稳定性，这是因为胶体表面带电，胶体表面有水化层，胶体表面吸附有某些促使胶体稳定的物质。第2章电厂用水的预处理2.2典型预处理工艺2.2.1水的混凝处理二、水中胶体颗粒的结构㈠水中胶体的双电层结构胶体颗粒由胶核、双吸附层和扩散层三部分组成。以Fe(OH)3胶体为例说明其双电层结构。胶核是许多Fe(OH)3分子的集合体，它不溶于水而成为胶体颗粒的核心，故称为胶核。胶核具有较大的表面积，有从水种吸附某些离子的能力，如吸附FeO+，使胶核表面上拥有一层带电离子，称为电位决定离子。如果电位决定离子为阳离子，胶核就带正电荷，如果电位决定离子为阴离子，胶核就带负电荷。第2章电厂用水的预处理2.2典型预处理工艺2.2.1水的混凝处理二、水中胶体颗粒的结构㈠水中胶体的双电层结构胶核表面的电位决定离子在静电引力的作用下，吸引水溶液中电荷符号相反、电荷量相等的离子（如Cl-）到胶核周围，被吸引的离子称为反离子。这样就在胶核与周围水溶液之间的界面区域内形成了一个双电层结构，内层为胶核的电位决定离子层，外层为水溶液的反离子层。其中部分反离子因为受到较大的静电引力，与胶核表面的电位决定离子结合紧密、牢固，形成吸附层，其厚度大约有一个离子的厚度（0.2～0.3nm）。第2章电厂用水的预处理2.2典型预处理工艺2.2.1水的混凝处理二、水中胶体颗粒的结构㈠水中胶体的双电层结构由于吸附层以外的反离子受到静电引力弱，在反离子热运动核浓差扩散作用的推动下，分散到溶液深处，形成一个扩散层，其厚度壁吸附层大的多。胶核、电位决定离子与反离子的吸附层一起称为胶粒，胶粒是带电的。胶核电位决定离子、反离子的吸附层核扩散层组成一个整体，称为胶团，胶团不带电，以Fe(OH)3胶体为例可表示为：第2章电厂用水的预处理2.2典型预处理工艺2.2.1水的混凝处理二、水中胶体颗粒的结构㈠水中胶体的双电层结构式中的m、n、p表示任何正整数，m表示胶核中Fe(OH)3的分子数，n表示吸附在胶核表面上的电位决定离子数，p表示扩散层中的反离子数。胶体颗粒的结构如图2-1(a)所示。第2章电厂用水的预处理2.2典型预处理工艺2.2.1水的混凝处理二、水中胶体颗粒的结构㈠水中胶体的双电层结构水中的黏土颗粒大多是一些规则排列的片状结晶体，当在水中溶解了一部分原子或吸附了水中某些阴离子后，便变成了一个带电荷的粒子。同样会由于静电引力作用吸引水中某些阳离子构成吸附层和扩散层，形成一个双电层结构。第2章电厂用水的预处理2.2典型预处理工艺2.2.1水的混凝处理二、水中胶体颗粒的结构㈠水中胶体的双电层结构图2-1胶体结构和双电层中的电位分布第2章电厂用水的预处理2.