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水的预处理.ppt

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水的预处理及当前存 在的几个问题的探讨,,第一节 水的预处理,,,水的预处理的工艺流程通常为:原水→混凝→沉淀澄清→过滤。天然水体中常含有泥沙、粘土、腐殖质等悬浮物和胶体杂质及细菌、真菌、藻类、病毒等微生物,它们在水中具有一定的稳定性,是造成水体混浊、颜色和异味的主要原因。混凝处理、沉降澄清和过滤处理,就是以除去这些杂质为主要目的,使水中悬浮物的含量降至5mg/L以下,即得到澄清水。这称为水的预处理。,,经过预处理后的水,再用离子交换的方法除去水中溶解性的盐类及用加热或抽真空或鼓风的方法除去水中溶解性的气体,方可作为锅炉用水。如不首先除去这些杂质,后续处理(除盐)将无法进行。因此,水的混凝处理是水处理工艺流程中的一个重要环节。,一、水的混凝处理在水的预处理中,从原水投加混凝剂开始,到产生大颗粒的絮凝物为止,整个过程叫混凝处理过程。它包括两个阶段:首先是胶体颗粒脱稳,它是指水中胶体颗粒的双电层被压缩或电性中和而失去稳定性的过程,即在瞬间内将混凝剂与水快速均匀混合并产生一系列化学反应,这一过程所需要的时间很短,一般可在10~30秒内完成,最多不超过2分钟;第二个阶段是絮凝,它是指脱稳后的胶体颗粒聚合成大颗粒絮凝物的过程,这一过程需要一定的聚合时间。,混凝处理的目的是除去水中的悬浮物,同时使水中胶体、硅化合物及有机物有所降低,所以常以出水浊度评价混凝处理的效果。混凝处理的效果受到许多因素的影响。,1、水温水温对混凝处理效果有明显影响,低温水是水处理中的一个较难解决的问题。高价金属盐类的混凝剂 ,其水解反应是吸热反应,水温低时,混凝剂水解更加困难,特别是水温低于5℃时,水解速率极其缓慢,所形成的絮凝物结构疏松,含水量多,颗粒细小.,,水温低时,水的粘度大,水流的剪切力大,使絮凝物不易长大,已长大的絮凝物也可能被水切碎;水温低时,胶体颗粒的溶剂化作用增强,形成絮凝物的时间长,沉降速度慢。用铝盐作混凝剂时,水温为25~30℃比较适宜。铁盐受温度的影响较小。,,2、水的PH值以铝盐为例,水中铝盐的水解过程是一个不断放出H+的过程。因此,在不同的PH值条件下,将有不同的水解中间产物。用铝盐作混凝剂时,混凝处理的最佳PH值一般在6.5~7.5之间。此时混凝效果较高。另外,PH对水中有机物的形态也有一定的影响。当PH值较低时,有机物如腐殖质为带负电荷的腐殖酸,容易通过混凝处理除去;当PH较高时,成为溶解性的腐殖酸盐,除去效果较差。,,尽管水的PH值对混凝处理效果影响较大,但在天然水体的混凝处理中,却很少有投加碱性药剂或酸性药剂来调节PH值的。这一方面是因为天然水体比较接近最优PH值;另一方面水中投加药剂后又增加了其它物质的含量,给后续处理带来不必要的麻烦。,3.混凝剂的用量 当混凝剂加入量不足时,出水中剩余浊度较大;当加入量过大时,由于水中的胶体颗粒吸附了过量的混凝剂,引起胶体颗粒电荷性改变,导致出水中的剩余浊度重新增加。因此,只有当混凝剂的加入量适当时,才可产生快速凝聚,使出水剩余浊度急剧降低。,由于混凝过程并不是一种单纯的化学反应,因此所需的加药量不能根据计算来确定,而应根据具体的水质来确定最适宜的加药量;当水质发生季节性变化时,应相应地调整加药量。一般来说,水中的悬浮物和胶体物含量愈高,所需混凝剂量就愈大;但有时水中有机物较多及色度较大时,虽然悬浮物等含量较少,所需的混凝剂量却反而较大。,,4.接触介质 在进行混凝处理或其它沉淀处理时,如果在水中保持有一定数量的泥渣层,可明显提高混凝处理的效果。这个泥渣层就是前期混凝处理过程中生成的絮凝物,它可提供巨大的表面积,通过吸附、催化及结晶核心等作用,提高混凝处理的效果。所以在目前设计的混凝沉降处理设备中,都设计了泥渣层。比如我们的澄清池。,,5.水和混凝剂的混合速度 通常混合时的流速应大于1.5m/s,混合时间一般不大于2分钟。 水的混凝处理中常用的混凝剂一般为铝盐和铁盐。我们现在采用的是液体复合聚铝或固体聚合氯化铝。它们具有以下优点:投药量少;形成絮凝物的速度快,而且密实易沉降;适用范围广,对低浊度水、高浊度水、低温水及高色度水均有较好的效果;腐蚀性小,即使过量投加也不会使水质恶化。,我们的原水浊度低有机物含量较高,预处理系统中又没有活性碳过滤器等除去有机物的装置,因此在平时的混凝剂加入量调整时,不仅要考虑到出水的浊度,还要考滤到出水中有机物含量及色度。当原水水质恶化,发绿发臭,澄清池出水色度较高时,应适当加大混凝剂的加入量,以避免过多的有机物等进入离子交换器,污染树脂,降低树脂的交换容量,甚至影响除盐系统的出水水质。,二.水的沉淀、沉降和澄清处理 向水中投加一种化学药剂,使该药剂与水中的结垢性离子进行化学反应,生成难溶的化合物,从水中沉淀析出的过程称为水的沉淀。例如,向水中投加石灰,生成难溶的碳酸钙从水中析出。目前由于离子交换水处理和膜分离等技术的发展,水的沉淀处理已很少使用。 水中悬浮颗粒在重力的作用下,从水中分离出来的过程称为水的沉降。,混凝和沉降在同一个设备中完成,那么这种设备称为澄清池,这种处理工艺就是常说的水的澄清处理。澄清处理的技术特点是在池内维持一定量的悬浮泥渣层,与加了混凝剂的原水一起进行混合、反应和沉降过程,从而获得较为理想的处理效果。,我们单位现在使用的是水力循环澄清池。 水力循环澄清池是一种泥渣循环型澄清池,泥渣循环的动力是靠进水本身的动能,所以它的池内没有转动部件。它结构简单,运行管理方便、成本低,适宜处理水量为50~400m3/h,进水悬浮物含量小于2000mg/L,高度上很适宜与无阀滤池相配套。我们单位的澄清池设计处理水量为160 m3/h。实际运行达不到这个设计能力。,水力循环澄池主要由进水混合室(喷嘴、喉管)、第一反应室、箱二反应室、分离室、排泥系统、出水系统等部分组成。原水由池底进入,经喷嘴高速喷入喉管内,此时在喉管下部喇叭口处造成一个负压区,使高速水流将数倍于进水量的泥渣吸入混合室。水、混凝剂和回流的泥渣在混合室和喉管内快速、充分混合与反应。,混合后的水流程为:第一反应室→第二反应室→分离室→集水系统。水在进入第一反应室到流出第二反应室的过程中,由于沿程 的过水断面是逐渐扩大的,因而流速逐渐降低,有利于凝絮的长大。水进入分离室后,由于流速大为下降,泥渣在重力作用下与水分离,从分离室沉下来的泥渣大部分回流再循环,少部分泥渣进入泥渣浓缩室浓缩后排出池外或由池底排出池外。,澄清池的运行管理: 1.初次投运 澄清池在投运前,应先进行混凝模拟试验,确定最佳混凝剂和最佳混凝剂量,并检查各部件是否正常。 (1).尽快形成所需泥渣浓度。这时可使进水量为设计出水量的(1/2~2/3),并增加混凝剂量(一般为正常加药量的1~2倍),减少第一反应室的提升水量。,,(2).在泥渣形成过程中,逐步提高泥渣回流量。加强搅拌措施,并经常取水样测定泥渣的沉降比。若第一反应室和池底部的泥渣浓度开始逐步提高,则表明泥渣层在2~3小时后即可形成。若发现泥渣比较松散,絮凝体较小或原水水温和浊度较低,可适当投加粘土促使泥渣尽快形成。,,(3)、当泥渣形成以后,出水残留浊度应达到设计要求。如残留浊度小于5~20度,这时可适当减少混凝剂投加量,一直到正常加药量,然后再逐步增大进水量,直到设计值 。 (4).当泥渣面达到规定高度时,应开始排泥,使泥渣层高度稳定。,2.停运后的重新投运 澄清池在3小时以内的短期停运,无需采取任何措施,或只是经常搅动一下,以免泥渣被压实。如停运时间较长,则会发生泥渣被压实和腐败现象,在此种情况下投运时,应该先将池底泥渣排出一些,然后采用增大混凝剂加入量和小进水量的方式运行,等出水水质稳定后,逐渐调整至正常状态。如停用时间过长,则应将池内泥渣排空。,3.运行中的故障处理 (1).当清水区出现细小絮凝体、出水水质浑浊、第一反应室絮凝体细小、反应室泥渣浓度变小时,都可能是由于加药量不足或原水碱度(浊度)不足造成的,应随时调整加药量或投加助凝剂。 (2).当分离室泥渣层逐渐上升、出水水质变坏、反应室泥渣浓度增高,都可能是由于排泥量不足,应缩短排泥周期,加大排泥量。,,(3). 清水区出现絮凝体明显上升,甚至出现翻池现象,可能有以下几种原因:日光强烈照晒,造成池水对流;进水量超过设计值或配水不均造成短流;投药中断或排泥不适;进水温度突然上升。这时应根据原因进行调整。,,4.运行中的注意点 (1)泥渣循环量或悬浮泥渣层厚度是影响其效果的一个重要因素。水力循环澄清池可通过调节喷嘴与喉管间的距离来调节泥渣的循环量。但是,循环量多大为最优不能估算,在各种不同条件下此最优量不一样。因此,它应通过调试或运行经验来确定。,,(2)澄清池的出力应稳定,当需要变动时应逐渐进行。如出力剧增,则会破坏悬浮泥渣层和排泥系统的动态平衡,以致影响到出水水质。 (3) 出水水质的监督项目主要是浊度。原水水质恶化的情况下还有色度、有机物等。,,(三)、水的过滤处理水经过澄清处理后,还不能直接送入后续的除盐系统,还要求进一步降低浊度。进一步降低浊度的方法之一就是过滤。水通过多孔材料层除去悬浮物的过程,称为过滤。石英砂是最常用的料状过滤材料。装填粒状滤料的钢筋混凝土构筑物称为滤池。装填粒状滤料的钢制设备称为过滤器,运行时相对压力大于零的过滤器又称机械过滤器。,,过滤不仅可以降低水的浊度,而且随浊度的降低可同时除去水中的有机物,细菌甚至病毒。过滤和反洗是过滤设备的两个最基本的操作。过滤设备的运行实际上是“过滤→反洗→过滤→反洗”的周而复始的过程。 我们单位现在使用的过滤设备为重力式无阀滤池和机械过滤器。因为这两种过滤设备操作比较简单,不多做介绍。,第二节 关于再生酸碱耗 的几个问题,,,经过去年及今年上半年的努力,化水的酸碱耗已经有了很大幅度的下降,已经达到了比较低的消耗水平。其中酸耗已经在理论值的低消耗区,碱耗因为阴床树脂已到使用年限,污染比较严重,因而碱耗稍高,但也在正常范围内。在接下来的时间里,我们要怎样努力,保持甚至降低现在的低消耗水平呢?,一、从预处理环节入手。加强预处理运行的管理。在保证清水供应的前提下,进一步降低清水的浊度。在水质恶化的情况下,不仅要保证清水的浊度,还要尽可能的除去水中的有机物等.,,特别是在现在阴床树脂已使用12年多,已到使用年限,树脂污染比较严重、阴床出水硅比较高的情况下,要避免过多的有机物等进入离子交换器,避免更严重的污染树脂,降低树脂的交换容量,甚至影响除盐系统的出水水质。,二、从再生方式入手。 (一)、在前一阶段降低清水浊度的基础上,我们延长了阳床的大反洗周期及阴床的失效周期。现在阳床为10个周期一次大反洗,阴床为13000吨制水量失效大反洗。因此到大反洗时,树脂压实比较厉害,因此需要加强大反洗的强度。前两天2#阴床再生时发现底部树脂结块较严重,反洗流量一度达到80吨才使树脂有所松动,结块散开。,因此要求在平时的大反洗操作中一定要严密监视,反洗要彻底,才可避免树脂的结块等。如在反洗过程中发现树脂结块上升,可关闭大反洗进水阀,打开下部排水阀,待排出一定量水后,再开启大反洗进水阀,如此反复进行,使树脂翻动松散后,再进行彻底的大反洗。,(二)、根据反洗时交换器出水水质来调整反洗时间。现在做再生时大反洗、小反洗时间基本上都是恒定不变的。大反洗二小时,小反洗一小时。而实际情况是进水水质是有差异的。进水水质好时,交换器内截留的污物少,可适当缩短反洗时间。这既可以减少反洗水的耗量,又可以避免树脂的过度失效。树脂的过度失效会增加酸碱的耗量。而当进水水质差时,可适当延长反洗时间,更多地除去交换器内截留的污物,为后续的再生处理及正常运行创造良好的条件。,(三)、在弱阴床再生过程中,发现有时会出现树脂整体上浮现象。树脂上浮后,上层的树脂因上浮至中排以上得不到再生,从而降低了周期制水量。可采取以下措施进行处理: 1.弱阴树脂经过多年的运行后,部分损耗,导致整个树脂层高度有所降低,压脂层不足。再生时树脂容易浮起。如发现中视镜树脂过低,可打开人孔进行检查,补充压脂层。,2.如发现树脂表面不平、结块等现象,可对弱阴床树脂进行大反洗。因弱阴床是在以前阳床的基础上改造过来的,反洗的空间比较小。再加上弱阴树脂比较轻,大反洗很难操作,树脂极易跑出。因此很少进行大反洗。弱阴床运行一定周期后进行大反洗,以松动压实的树脂层,排除树脂层中积存的气泡,防止树脂层上浮。,3.再生时降低进再生液及置换时的流速。根据弱阴离子交换顺序,弱阴树脂很容易被再生。因此可适当降低进再生液的流速,降低进再生剂浓度,防止树脂层浮起。 4.再生时可采取不排去中排以上水的方式。在中排以上充满水以产生静压,防止树脂浮起。,三、从优化运行方式入手。 (一)、根据水温、交换器进水水质适当控制交换器运行时的流速。当水温低时,水和树脂之间的离子交换反应速度相对地就慢些,交换器运行时的流速就要相对地减慢。当进水水质差,进水中离子含量高时,树脂的工作层宽,树脂的利用率就低,因而也要相对地减缓运行时的流速。,(二)、现在阴床出水二氧化硅偏高、PH值偏低。因为我们原水中有机物含量高,树脂使用年限也已十二年多了。根据去年的树脂污染定性定量分析,树脂有机物污染、铁污染比较严重。要想完全恢复是不可能的。可采取控制弱阴床的运行终点的措施来控制阴树脂的有机物污染及出水PH低的问题。弱阴床可在酸度刚刚穿透时停止运行,防止有机物漏过弱阴床进入强阴床。,,(四)、通过数据分析,测定不同运行方式下的除碳器的除碳效果。尽可能利用现有的除碳器得到最好的除碳效果,以减轻阴床的压力,提高弱阴床、阴床的周期制水量,从而降低碱耗。根据前些时间的测定,在目前的运行状态下,弱阴床进水CO2在6 mg/L左右,基本上达到了除碳效果。,第三节 关于强阴树脂的有机物污染,,,一.强阴树脂有机物污染后的症状 1、清洗水量增大。强阴树脂被有机物污染后,失效再生后清洗水量会逐渐增大。需要长时间的正洗才能投用。 2、工作交换容量降低。,,3、出水水质恶化。树脂受到有机物污染后,由于运行中有机酸漏入水中,所以出水的电导率逐渐上升,PH值逐渐降低。因碱性基团受有机物污染而使除硅能力下降,以致在运行中提前漏硅。 4、被有机物污染的树脂颜色变暗,由淡黄色到棕色甚至到褐色,原先透明的珠体变成不透明。,,二、有机物污染的防止 1、加强水的预处理。胶态有机物可用混凝、沉淀的办法除去大部分。 2、采用抗有机物污染的树脂。 3、设弱碱型阴离子交换器。弱碱性阴树脂对有机物的亲合力比强碱阴树脂小,而且大孔弱碱性阴树脂在运行时吸附的有机物在再生时容易被洗脱下来。,,三、我们的现状我们现在的阴树脂使用已有12年多了,已到使用年限,且因为我们预处理设备中没有加氯破坏有机物或用活性碳吸附有机物,所以强阴树脂有机物污染比较严重。据定性分析,已经到了严重污染的程度。目前阴床出水二氧化硅偏高,PH值比正常运行时低。给水加氨处理困难,需运行三台氨泵才可维持给水PH在正常范围内,有时甚至还达不到正常标准。,,在目前的情况下,我们可以采取以下措施: 1.加强水的预处理。通过混凝沉淀过滤等预处理过程,水中的有机物能除去60~80%,我们现在有机物的去除率一般在60%左右,这就需要我们合理调节混凝剂加药量,在去除水中悬浮物的同时,尽可能多地除去水中的有机物。因此在平时的澄清池运行中,不仅要注意出水的浊度,还要同时注意出水的色度及发臭程度,合理地调节加药量。,,2.调整弱阴床失效的控制标准。弱阴床运行时前半周期对有机物的去除率较高,之后逐渐降低。在酸度穿透前后有机物去除率明显下降,甚至开始析出已吸着的有机物。因此,为了达到保护强阴树脂的目的,弱阴床的失效标准可调整为酸度穿透时停止运行。即弱阴床出水中滴入甲基红-亚甲基兰指示剂呈红色时即为失效。,,3.尝试用两步再生法再生阴床。即进碱分两步进行。第一次进碱时控制流速稍快、浓度稍大,进碱量约为总进碱量的60%左右,接着置换30分钟。第一次置换结束后,第二次进碱。第二次进碱时控制流速浓度小于第一次进碱,进完所需的进碱量的剩余部分。接着置换1小时。其余操作照旧。因为以前没有进行过两步再生法,所以具体的流速、浓度还有待于进一步的摸索。,,4. 对强阴树脂进行复苏处理. 现在我们的树脂既被有机物污染, 又被铁离子及其氧化物污染, 因此我们要首先除去铁离子及其氧化物, 而后再除去有机物.,,以上是我个人的一点粗浅的想法和建议,希望能和大家一起探讨,共同提高!谢谢大家!,
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