化学专业水处理基本知识

化学专业水处理基本知识主讲人：王红升一、水资源及其分布水包括天然水（河流、湖泊、大气水、海水、地下水等），人工制水（通过化学反应使氢氧原子结合得到水）。水（化学式：H2O）是由氢、氧两种元素组成的无机物，在常温常压下为无色无味的透明液体。水是地球上最常见的物质之一，是包括人类在内所有生命生存的重要资源，也是生物体最重要的组成部分。水在生命演化中起到了重要的作用。水资源，是指现在或将来一切可能用于生产和生活的地表水和地下水源。地球上水的总量约有14×108km3之多，贮量相当丰富，但地球上的水以不同的形式分布于不同的区域。分布形式有海洋水（占97.3%）、淡水湖水（占0.009%）、盐湖和内海水（占0.008%）、河流水（占0.0001%）、土壤水（占0.005%）、地下水（占0.6%）、冰冠和冰川水（占2.1%）、大气水（占0.001%）。其中海水贮量最大，占总量的97.3%，而海水含有大量的矿物盐类，不宜被人类直接使用。在人类可利用的2.7%的淡水中，又约有75%以冰冠和冰川的形式存在于地球的两极，因此可被人类开发利用的淡水仅占总水量的0.3%。二、天然水体中的杂质自然界中的水，在太阳照射和地心引力等作用下不停地流动和转化，通过降水、渗透和蒸发等循环方式而形成多种形式的水源。水在自然循环中都不同程度地有各种各样的杂质混入，使水质发生变化。其杂质的来源基本分为两类：一是自然过程；如初期降水(包括雨、雷等)在到达地面之前对各种有害物质的溶入；水对地层矿物中某些易溶成分的溶解；水流对地表及河床冲刷所带人的泥砂和腐殖质；水中各类微生物、水生动植物繁殖及其死亡残骸等等。二是人为因素(即生活污水及工业废水)的污染。此时，水中杂质将更为复杂。这些杂质按形态(主要是尺寸大小)可分为悬浮物、胶体和溶解物三类。三、悬浮物、胶体和溶解物的定义水中的悬浮物质是颗粒直径在0.0001mm以上的颗粒。肉眼可见。这些颗粒主要是由泥沙、沾土、原生动物、藻类、细菌、病毒、以及高分子有机物等组成，常常悬浮在水流之中，水产生的浑蚀现象，也都是有此类物质所造成。这些微粒很不稳定，可以通过沉淀和过滤而除去。水中的胶体物质是指直径在0.0001-0.000001mm之间的微粒。胶体是许多分子和离子集合物。天然水中的无机矿物质胶体主要是铁、铝和硅的化合物。水中的有机胶体物质主要是植物或动物的胶体腐烂和分解而生成的腐殖物。其中以湖泊水中的腐殖物含量最多，因此常常使水呈黄绿色或褐色。水中的溶解物质是直径小于或等于0.000001mm的微小颗粒，主要是溶于水中的以低分子存在的溶解盐类的各种离子和气体。溶解物质可以用离子交换或除盐等方法予以去除。四、水处理工艺流程锅炉补给水处理用水：自来水（深井泵）→工业水池→清水箱→清水泵→活性炭过滤器→保安过滤器→超滤→超滤水箱一级反渗透增压泵→一级保安过滤器→一级反渗透高压泵→一级反渗透→一级淡水箱→二级反渗透高压泵→二级反渗透→二级淡水箱→二级淡水泵→EDI→除盐水箱→除盐水泵→主厂房。五、全自动过滤器全自动过滤器简介全自动自清洗过滤器是一种利用滤网直接拦截水中的杂质，以净化水质及保护系统其他设备正常工作的精密设备，水由进水口进入自清洗过滤器机体，由于智能化(PLC、PAC)设计，系统可自动识别杂质沉积程度，给排污阀信号自动排污。工作原理：超滤是一种膜分离技术，过滤是以膜两侧压差为促动力，以机械筛分原理为基础进行的，我项目用的是外压式中空超滤膜组件，过滤方式是全流过滤，即进水全透过膜表面而成为产水。全自动自清洗过滤器克服传统过滤产品的纳污量小、易受污物堵塞、过滤部分需拆卸清洗且无法监控过滤器状态等众多缺点，具有对原水进行过滤并自动对滤芯进行自动清洗排污的功能，且清洗排污时系统不间断供水，可以监控过滤器的工作状态，自动化程度很高。主要组件有：电机、电控箱、控制管路、主管组件、滤芯组件、316L不锈钢刷、框架组件、传动轴、进出口连接法兰等。六、超滤超滤在废水处理中的应用目前已应用在汽车制造行业喷漆废水、金属加工废水以及食品工业废水的处理及有用物质的回收。超滤原理也是一种膜分离过程原理，超滤利用一种压力活性膜，在外界推动力(压力)作用下截留水中胶体、颗粒和分子量相对较高的物质,而水和小的溶质颗粒透过膜的分离过程。通过膜表面的微孔筛选可截留分子量为3x10000—1x10000的物质。当被处理水借助于外界压力的作用以一定的流速通过膜表面时，水分子和分子量小于300—500的溶质透过膜，而大于膜孔的微粒、大分子等由于筛分作用被截留，从而使水得到净化。也就是说，当水通过超滤膜后，可将水中含有的大部分胶体硅除去，同时可去除大量的有机物等。超滤原理并不复杂。在超滤过程中，由于被截留的杂质在膜表面上不断积累，会产生浓差极化现象，当膜面溶质浓度达到某一极限时即生成凝胶层，使膜的透水量急剧下降，这使得超滤的应用受到一定程度的限制。为此，需通过试验进行研究，以确定最佳的工艺和运行条件，最大限度地减轻浓差极化的影响，使超滤成为一种可靠的反渗透预处理方法七、反渗透反渗透的原理示意图反渗透的发展史和定义反渗透，英文为RO，它所描绘的是一个自然界中水分自然渗透过程的反向过程。早在1950年美国科学家有一回无意中发现海鸥在海上飞行时从海面啜起一大口海水，隔了几秒后吐出一小口的海水。他由此而产生疑问：陆地上由肺呼吸的动物是绝对无法饮用高盐份的海水，那为什么海鸥就可以饮用海水呢？这位科学家把海鸥带回了实验室，经过解剖发现在海鸥囔嗉位置有一层薄膜，该薄膜构造非常精密。海鸥正是利用了这薄膜把海水过滤为可饮用的淡水，而含有杂质及高浓缩盐份的海水则吐出嘴外。这就是以后逆渗透法（简称R.O）的基本理论架构。最早使用于美国太空人将尿液回收为纯水使用。医学界还以反渗透法的技术用来洗肾（血液透析）。反渗透膜可以将重金属、农药、细菌、病毒、杂质等彻底分离。整个工作原理均采用物理法，不添加任何杀菌剂和化学物质，所以不会发生化学变相。并且反渗透膜并不分离溶解氧，所以通过此法生产得出的纯水是活水，喝起来清甜可口。反渗透的应用反渗透应用食品、饮料、纯净水生产工艺中；医药、电子等行业用水制备；化工工艺的浓缩、分离、提纯及配水制备；锅炉补给水除盐软水；海水、苦咸水淡化；造纸、电镀、印染等行业用水及废水处理；八、电除盐（EDI）水处理系统电除盐（EDI）工作原理连续电除盐（EDI）是利用混合离子交换树脂吸附给水中的阴阳离子，同时这些被吸附的离子又在直流电压的作用下，分别透过阴阳离子交换膜而被去除的过程。此过程离子交换树脂不需要用酸和碱再生。这一新技术可以代替传统的离子交换(DI)装置，生产出电阻率高达18MΩ·cm的超纯水。EDI所具有的优点：EDI无需化学再生,节省酸和碱。EDI可以连续运行。提供稳定的水质。操作管理方便，劳动强度小。运行费用低。利用反渗透技术进行一次除盐，再用EDI技术进行二次除盐就可以彻底使纯水制造过程连续化避免使用酸碱再生。因此，EDI技术给水处理技术带来了革命性的进步。EDI的应用领域⊙电厂化学水处理⊙电子、半导体、精密机械行业超纯水⊙制药工业工艺用水⊙食品、饮料、饮用水的制备⊙海水、苦咸水的淡化⊙精细化工、精尖学科用水⊙其他行业所需的高纯水制备透水率=单位时间内渗透的水量，L/H÷单位膜面积，M2*100%脱盐率=(反渗透处理进水中的含盐量，MG/L-反渗透处理出水中的含盐量，MG/L)÷反渗透处理进水中的含盐量，MG/L*100%回收水率=渗透出水水量，L÷进水量，L*100%反渗透（EDI）的透水率、脱盐率、回收水率如何计算化学专业作业：1、默写我项目水处理工艺流程。2、我项目一级反渗透的脱盐率和回收率分别为98%、75%,产水电导率为15us/cm,产水量为18t/h,求一级反渗透的进水电导率和进水量分别是多少？谢谢收听！