工业循环水处理技术PPT讲义

水资源－－水资源分布概况
水是自然界中分布最广的一种资源。它以气、液、固三种状态 存在。自然界的水主要指海洋、河流、湖泊、地下水、冰川、 积雪、土壤水和大气水分等水体，其总员共约1.4×1019m3，如 果将其平铺在地球表面上，水层厚度可达到约3000米深，但是 绝大部分是咸的海水，加上内陆地表咸水湖、地下咸水．共约 占总水量的98％。而冰川、积雪约占总水量的1.7％．目前尚难 以利用和开发。.实际上可供开发利用的淡水只占总水量的0.3％ ，约为4×1019m3。因此，淡水是有限的宝贵资源。
由于天然水的pH值一般均在8.3以下，因此水中 CO32—的量极少，可以认为天然水中碳酸盐硬度的阴 离子就是HCO3—。（版述笔记）
二、工业用水的水质要求
工业用水通常包括工艺用水、锅炉用水、洗涤 用水以及冷却用水等。要求也不相同，下面着 重对锅炉用水和冷却用水的水质要求作些阐述：
(—)锅炉用水
锅炉用水是将水在一定的温度和压力下加热产生蒸汽，用蒸汽 作为传热和动力的介质。一般工矿企业常采用低压或中压锅炉 产生蒸汽作热源或动力用，这种锅炉对水质要求稍低；而发电 厂或热电站常采用高压锅炉产生蒸汽以推动汽轮机来发电，为 保证蒸汽对汽轮机无腐蚀和结垢沉积，这种锅炉对水质要求非 常高。因此，锅炉用水的水质要求根据锅炉的工作压力和温度 的不同而不同，不论何种锅炉用水，它对水的硬度拥有较严格 的限制。其他凡能导致锅炉、给水系统及其他热力设备腐蚀、 结垢及引起汽水共腾现象，使离子交换树脂中毒的杂质如溶解 氧、可溶性二氧化硅、铁以及余氯等都应大部或全部除去。
0.3%，水资源 是有限的。
土壤水
沼泽水
大气水
河水
生物水
永冻土 底冰 湖泊淡 水
表1世界部分国家人均水资源量比较表

4Fe(OH)2+O2+2H2O → 4Fe(OH)3
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pH值：常温 硬度：Ca2+ Mg2+ 碱度： 溶解盐浓度：NaCl 溶解气体：CO2 O2 水温：反响， O2 水流速度： O2
腐蚀的影响因素
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微生物对碳钢的影响
微生物排出的氨盐、硝酸盐、有机物、硫化物和碳酸盐等代谢物使水质 组成发生变化而引起腐蚀外，最主要的是由于铁细菌和厌氧的硫酸盐复 原菌的存在所引起的腐蚀。
值。 加药方式有：间歇加药、连续加药。
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旁滤技术
降低水中浊度的方法是排污和过滤。 。通常在循环水系统的管路上引出一局部水进行过滤，过滤后的清水
返回循环水系统，截留的浊度组成物质排出循环水系统外，这一过程 称为旁滤技术。 根据运行的经验，旁滤水量与循环水量之比〔S:R〕一般控制在2％ ～5％。
铁细菌存在时，这种细菌有助于亚铁盐的接触氧化，促使在阳极附近形 成氢氧化铁和铁锈的沉淀膜。当这种沉淀膜进一步增长时，将阻碍氧进 入，所以沉淀膜的下方因缺氧而成为阳极，而沉淀膜周围的金属那么变 成阴极，形成氧的浓差电池，加剧了腐蚀
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腐蚀的控制技术
选择适宜耐用金属材料 说明防腐涂层 化学电镀技术 成膜处理 钝化处理
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R：循环量 B：排污量 E：蒸发量
M：补加水 N：浓缩倍率 D：风吹损失 CMCR：盐溶度
M=E+B+D E=e △ t(R-B)% D=〔～0.5%〕R N=CR∕CM MCM=BCR B=MN
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系统加药
通常加药的参照依据有： 〔1〕根据一个周期内的补充水量，按配方浓度投加； 〔2〕根据一个周期内的排污水量，按配方浓度投加； 〔3〕根据水质药剂浓度分析值与配方设定值的差乘以系统水量的数

工业循环水循环水系统
1.2.1开式循环冷却水系统
该系统中、冷却水经循环水泵送入凝汽器，进行热交 换，被加热的冷却水经冷却塔冷却后，流入冷却塔底 部水池，再由循环水泵送入凝汽器循环使用。此循环 利用的冷却水则称循环冷却水。此系统的特点是：有 CO2散失和盐类浓缩，易产生结垢和腐蚀问题；水中 有充足的溶解氧，有光照，再加上温度适宜，有利于 微生物的孽生；由于冷却水在冷却塔内洗涤空气，会 增加粘泥的生成。
连通器原理：液体内部同一水平面上液压相等,液体压强 都等于大气压,所以相等。
图1 连通器
工业循环水循环水系统
2.1.2带压回水
工业循环水循环水系统
三、循环水供水系统组成
1. 水泵房 2. 供水阀组 3. 供回水管道 4. 消防保安水 5. 高位水池保安水
工业循环水循环水系统
1.水泵房 水泵房
2.1 回水方式
回水方式
重力回水 带压回水
工业循环水循环水系统
a.重力回水是利用液态分子间引力与位能差，即利 用水柱压力差，使水上升后再流到低处。由于管口 水面承受不同的大气压力，水会由压力大的一边流 向压力小的一边，直到两边的大气压力相等，容器 内的水面变成相同的高度（连通器原理）。
工业循环水循环水系统
用水作为冷却工艺介质的系统称作冷却水系统。冷却 水系统通常有两种：直流冷却水系统和循环冷却水系 统。
工业循环水循环水系统
工业循环水循环水系统
1.1直流冷却水系统
在直流冷却水系统，冷却水直接从河、湖、海洋中抽 取，一次通过凝汽器后，即排回天然水体，不循环使 用。所以，此系统的特点是：用水量大；水质没有明 显的变化。由于此系统必需具备充足的水源，因此在 我国长江以南地区及海滨工厂采用较多。但该冷却水 系统的操作费用大，不符合节约使用水资源的的要求， 且长期使用直流冷却水，会对其水源（一般为江、河、 湖、泊）造成热污染，对环境保护造成不利影响。

26 Suzhou Victory Precision Manufacture Co., Ltd.
强制排污量（B） 为防止水系统腐蚀和结垢而保持系统中浓缩
倍数的要求而从系统中不断排出的水量。 B=E/（N-1）
补充水量(M) 相当于单位时间内，因蒸发、飞散、排污损
失的总和。 M=E+B+W
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37 Suzhou Victory Precision Manufacture Co., Ltd.
第五章 解决方法-水处理药剂介绍
清洗剂：新投产设备或老设备经检修重新 启
动在预膜之前对循环水系统设备和管道进行 清
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难溶性碳酸钙可以是无定型碳酸钙、六水 碳酸钙、一水碳酸钙、六方碳酸钙、文石 和方解石。方解石属三方晶系，是热力学 最稳定的碳酸钙晶型，也是各种碳酸钙晶 型在水中转变的终态产物。
当冷却水中有过量磷酸根离子时，发生 如下反应：
循环水系统的功能是将冷却水(河水/井水)送至换热器去冷 却 炉体、汽轮机、工艺物料等。
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循环冷却水的作用过程 开式冷却水系统常用冷却塔作为水的冷
却设备，这种系统在钢铁、电力、石油化 工、煤化工、化肥、制药等行业中有广泛 使用。
据统计不进行微生物控制导致的问题占所 有问题的90％。
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循环水中的微生物

能耗与资源消耗
工业水处理过程中需要消耗大量的 能源和资源，如何降低能耗和资源 消耗也是工业水处理面临的问题。
工业水处理技术的发展历程
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初期阶段
早期的工业水处理主要采用简单的沉淀、过滤等 方法，以去除水中的悬浮物和杂质。
发展阶段
随着科技的发展，化学方法和生物方法逐渐应用 于工业水处理，以解决更复杂的水质问题。
工业生产排放的废水中含有大量的污染物，对环 境和生态造成严重威胁。
工业生产排放水处理的流程
主要包括预处理、主处理和后处理等步骤，通过 多级处理降低废水中的污染物浓度。
ABCD
工业生产排放水处理的方法
主要包括物理法、化学法和生物法，根据废水特 点和排放标准选择合适的处理方法。
工业生产排放水处理的效果评估
高级氧化技术
利用强氧化剂如臭氧、过氧化 氢等，将水中的有机物氧化分
解为无害物质。
生物处理技术
活性污泥法
利用活性污泥中的微生物群体对污水 中的有机物进行吸附、降解和转化。
生物膜法
通过在反应器中培养生物膜，利用生 物膜上的微生物对污水中的有机物进 行降解。
厌氧生物处理
利用厌氧微生物将污水中的有机物转 化为甲烷和二氧化碳等气体。
某造纸厂的排放水处理案例
排放水问题
该造纸厂排放的废水中含有大量的悬浮物、有机物和色度。
处理方法
采用沉淀池和过滤池去除悬浮物；采用厌氧和好氧生物处理技术 去除有机物；采用脱色剂降低色度。
处理效果
经过处理后的废水达到排放标准，改善了周边水环境。
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处理效果
经过处理后的废水达到国 家排放标准，有效地保护 了环境。

污泥浓度可以反映污泥数量；污泥指数则能较全面地反 映污泥凝聚和沉降的性能
厌氧消化原理
四阶段: 水解阶段、酸化阶段、产氢产乙酸阶段和产甲烷阶段
大分子有机物
水解 细菌的胞外酶
水解的和溶 酸化 解的有机物 产酸细菌
有机酸 醇类 醛类等
H2，CO2
乙酸化 乙酸细菌
乙酸
甲烷化 甲烷细菌
甲烷细菌
CH4 CH4
（3）吸附架桥（桥连）机理
• 吸附架桥作用主要是指链状高分子聚合 物在静电引力、范德华力和氢键力等作 用下，与胶粒和细微悬浮物等发生吸附 桥连的过程。
• 本机理能解释当废水浊度很低时有些混 凝剂效果不好的现象。因为废水中胶粒 少，当聚合物伸展部分一端吸附一个胶 粒后，另一端因粘连不着第二个胶粒， 只能与原先的胶粒粘连，就不能起架桥 作用，从而达不到混凝的效果。
脱稳颗粒
=
再稳定颗粒
反应4：高分子絮凝剂投加过
量时，会使胶粒表面饱和产生
再稳现象；
过量聚合物
＋=
颗粒
稳定颗粒 （无吸附空位）
反应5：已经架桥絮凝的胶粒，如
受到剧烈的长时间搅拌，架桥聚合物
=
可能从另一胶粒表面脱开.
绒体颗粒
反应6：重又卷回原所在胶粒
表面，造成再稳定状态
=
绒体碎片
绒体碎片 再稳绒体的碎片
当气泡和颗粒共存于水中，即液、气、颗粒三相介质 共存的情况下，每两相之间的界面上都存在着各自的界 面张力和界面能，界面能和表面能一样，可用下式表示： E=σ·S 式中：σ——界面张力，N/cm2；
S ——界面面积，cm2。 界面能和界面张力一样也有降低到最小的趋势。当废 水中有气泡存在时，悬浮颗粒就力图粘附在气泡上而降 低其界面能。