化学技师培训

2006年5月

第一章     电厂用水的水质概述

n       电厂用水的水源及水质特点

n       天然水中的杂质及特征

n       电厂用水的水质指标

一、电厂用水的水源及水质特点

n       地表水

•       江河水

•       湖泊水

•       降水

n       地下水

n       海水

           本工程锅炉补给水和循环冷却补水水源均采用沱江水。江水含盐量随季节变化大，其夏季丰水期溶解性固体为270.80 ～314.40mg/L，春季枯水期溶解性固体增为339.20~391.80 mg/L。

二、天然水中的杂质及特征

n       悬浮物

n       胶体

n       溶解物质

•       离子态杂质

•       溶解气体

n       有机物

三、电厂用水的水质指标

n                     表征水中悬浮物及胶体的指标

n             悬浮固体

n             浊度

n             透明度

n                     表征水中溶解盐类的指标

n             含盐量

n             溶解固体

n             电导率

n                     表征水中易结垢物质的指标

n             碳酸盐硬度

n             非碳酸盐硬度

n                       表征水中碱性物质的指标—— 碱度

n                       表征水中酸性物质的指标—— 酸度

n                       表征水中有机物的指标

n               化学耗氧量(COD)

n               生化需氧量(BOD)

n                       表示水中硅酸化合物的指标—— 活性硅和全硅

锅炉补给水处理包括下列各部分：

n         预处理系统

n         除盐系统

n         除盐再生系统

n         除盐水输送系统

锅炉补给水处理系统出力：

       正常：123（t/h）   最大：245（t/h）

锅炉补给水处理系统流程如下：

       供水专业来澄清过滤水 ð 活性炭过滤器 ð 双室逆流再生阳离子交换器 ð 除二氧化碳器 ð 中间水箱 ð 中间水泵 ð 双室逆流再生阴离子交换器 ð 混床 ð 除盐水箱 ð 除盐水泵 ð 主厂房热力系统

水 的 预 处 理

             预处理是以除去水中的悬浮物、胶体物质和降低有机物为目的的。常用的方法有：

•     混凝处理

•     沉淀处理

•     过滤处理

               混凝处理后，浊度可降至20FTU以下；过滤处理后，浊度可进一步降至2~5FTU，基本可以满足后续除盐处理对进水水质的要求

第二章   水的混凝处理

n       水中胶体的稳定性和脱稳

n       混凝原理

n       影响混凝的效果的工艺条件

n       混凝剂和助凝剂

n       混凝处理设备

一、胶体的稳定性

            由于水中胶体粒子表面带电，而且其表面有水化层及表面吸附有某些促使胶体稳定的物质，致使胶体粒子在水中不至于相互结合成大的颗粒而沉降。要使其相互聚集，则需使其脱稳，为此常采用混凝处理。

二、混凝原理

n         中和作用

     不同电荷的胶体就发生相吸和静电中和作用，使胶体x电位降低，依靠碰撞和粘结使胶体颗粒迅速长大析出，并使水变清。

n         吸附架桥作用

     胶体是一种表面积很大的物质，具有一定的吸附性，会吸附水中原有的胶体，并发生架桥作用，即发生凝聚作用。

n         沉淀物的网捕作用

     由于形成大颗粒絮状物下沉，在下沉过程中，会卷扫水中胶体颗粒，像滤网一样，把水中胶休网捕去除

三、影响混凝的因素

   混凝过程包括混凝剂的水解、电离、吸附、絮凝、架桥、沉降等过程，所以影响因素也很多，归纳起来，有如下几点：

n 水温

n 水的pH值

n 加药量

n 原水水质

n 接触介质

四、常用混凝剂和助凝剂

n       硫酸铝类化合物

n       聚合氯化铝（碱式氯化铝，PAC）

n       硫酸亚铁（FeSO₄·7H₂O，绿矾）

n       三氯化铁（FeCl₃·6H₂O）

n       聚合硫酸铁（PFS）

n       有机高分子絮凝剂

五、混凝处理设备

n       混凝剂配制和计量设备

     使得药剂快速均匀溶解，需配置搅拌装置

n       混合设备

     使药剂迅速扩散到水流中，时间很短

n       絮凝设备（反应池）

     使脱稳的胶体颗粒继续反应，生成大的絮凝物，时间长

第三章     水的沉淀与澄清处理

n       颗粒在静水中的沉降

n       颗粒在沉淀池中的沉降

n       平流式沉淀池

n       斜板（管）沉淀池

n       澄清池

n       机械搅拌澄清池

  

   悬浮体（原有的悬浮体或者混凝后产生的悬浮体）在水中沉降，主要分为：

•       自由沉降：悬浮物颗粒在静水中沉降时，只受到颗粒本身在水中的重量和水的阻力作用，而不受容器壁和周围环境影响的沉降

•       拥挤沉降：当天然水中悬浮物浓度大于5000mg/l，以及在混凝处理过程中，形成的絮凝物浓度很高时，颗粒之间的相互碰撞以及由于相互作用所产生的作用力影响很大。这时颗粒的沉降就不是简单的自由沉降，而是拥挤沉降

斜板（管）沉淀池

n         增加了沉淀面积，缩短了沉降距离，提高了沉淀效率；

n         泥渣会在斜板或斜管上堆积，继续进行接触混凝作用，使悬浮体变大，便于沉降；

n         加装斜板或斜管后，水紊流状态减少，层流状态增加，雷诺数有所下降，有利于沉降。

机械搅拌加速澄清池

       泥渣循环型澄清池，具有处理效率高、单位面积产水量大、适应性强、处理效果稳定等特点。

•   结构

•   工作流程

•   运行  

  

机械搅拌加速澄清池的正常运行控制

n         稳定的加药

•         加药药品的种类和剂量一般是通过烧杯模拟试验来确定的

•         凝聚剂药品的加入，一般在进水母管上；助凝剂的加药点在第二反应室入口处

n         再循环装置

•         再循环装置类似于一台低扬程大流量的泵，它把进水流量2～4倍的泥渣从泥渣区提升至第一反应室，与原水混合

•         根据一般经验，回流的泥渣量约为进水流量的2～4倍

n         泥渣性质

•         泥渣性质主要是指泥渣沉降特性和泥渣浓度

     澄清池运行中进行控制的三个主要手段 ——加药、排污（控制泥渣沉降比）和调节回流比

机械加速澄清池的投运

n           生水池进水：开启生水池进水门，使生水池处于正常液位。

n           澄清池启动：机械加速澄清池投运前30min启动澄清池搅拌机，搅动底部沉积的泥渣层，有利于活性泥渣的生成。然后，启动生水泵，开启生水泵出口门、澄清池进水门（根据进水水温，决定是否开生水加热器进汽门），向澄清池进水（启动时，不合格水从澄清池溢流管排放）。同时启动次氯酸钠、凝聚剂、助凝剂加药泵进行加药处理，并根据进水浊度及进水流量调节加药量。澄清池空投时，待搅拌电机叶轮完全浸入水中时，启动搅拌机，调节转速为10r/min左右。

n           运行：当澄清池出水浊度达 3 mg/L时，投用澄清池出水浊度仪。同时，开启澄清池的出水门，开双阀滤池进水门，向双阀滤池供水。

机械加速澄清池的停运

n       关生水泵出口门，停生水泵，关生水加热器进汽门、澄清池进出水门，停加药泵及其出、入口门关闭。

n       备用停运：停澄清池搅拌机，关澄清池进出水门，停出水浊度仪。

n       长期停运：关闭加药一次门。

运行中的几种特殊情况及处理方法

1．当出现下列情况时，一般是由于投药量不足或原水碱度过低，应加大加药量。

•         清水区中出现细小絮粒上升，出水水质浑浊。

•         从第一反应室取样观察，发现絮粒细小。

•         第一、二反应室的泥渣浓度愈来愈低。

  

2．当池面水体有大的絮粒普遍上浮，但颗粒间水色仍透亮时，可能系药量过大，可适当降低投药量，观察效果。

  

3．遇下列情况发生时，通常说明排泥量不够，必须缩短排泥周期或加长排泥时间。

•         污泥浓缩室内排出的泥渣含水量很低，泥渣沉降比已超过80%。

•         第二反应室泥渣浓度增高，五分钟泥渣沉降比达25%以上。

•         分离室泥渣层逐渐升高，出水水质变坏。

•         在正常温度下，清水区中有大量气泡出现，可能由于池内泥渣回流不畅，沉积池底，日久腐化发酵，形成大块松散腐殖物，并夹带气泡上漂水面。

4．清水区中絮粒明显上升，甚至引起翻池，可能由于以下原因

•         进水水温高于澄清池内水温1℃以上，降低了混凝效果，同时局部的上升流速比设计的上升流速大为增加。

•         进水流量超过设计流量过多或三角配水槽堵塞，使配水不均而偏流。

•         投药中断，排泥不适或其他因素。

  

第四章   水的过滤处理

n       过滤的机理

n       滤床特性

n       过滤设备的工作过程

n       过滤设备

  

一、过滤的机理

n       机械筛滤作用

n       惯性沉淀作用

n       接触絮凝作用

             过滤可能是上述三种作用中的一种或几种作用的综合。

二、滤床特性

n         滤料是过滤装置的基本组成之一，根据具体条件选取滤料，确定滤料颗粒的级配和滤料层高，对保证过滤效果很重要

n         作为滤料，它应满足一定的工艺要求，这些要求是：足够的机械强度，良好的化学稳定性，适当的粒度组成

n       粒度

n       机械强度

n       化学稳定性

n       颗粒形状

n       滤层孔隙率

  

n         粒度：常用粒径和不均匀系数这两个指标，粒径表示滤料颗粒大小的概况，不均匀系数表示滤料中不同粒径滤料的分布情况。

n         机械强度：常用磨损率和破碎率二个指标来判断。磨损率是指反洗时滤料颗粒间相互磨擦所造成的滤料磨损程度。破碎率是指反洗时颗粒碰撞引起的破裂程度

n         化学稳定性

n         颗粒形状：球状度

n         滤层孔隙率：滤层中颗粒与颗粒之间的空间体积占滤层总体积的百分数

  

运行的主要参数

n       滤速：空塔流速

n       过滤周期：指二次反洗之间的实际运行时间

n       滤层的截污能力：又称泥渣容量，是指单位面积的滤面或单位体积的滤料能去除悬浮物的量

三、过滤设备的工作过程

•     过滤

•     反冲洗

             两个过程交错进行。从过滤开始到反冲洗结束的一段时间称为过滤器的一个工作周期。滤池在运行中效果的好坏，可以用测定出水的浊度和水通过滤层时的压力降来监督   。

四、过滤设备

n     双阀滤池

n     活性炭过滤器

双阀滤池的过滤过程

n           重力式空气擦洗双阀过滤器是一种将无阀滤池与机械过滤器空气擦洗功能相结合的新型过滤器，正常运行时可按无阀滤池方式进行（此时只开进水门），当滤层压差较大或出水浊度稍高于正常值时，可采用空气擦洗功能，使反洗彻底，以确保出水品质。

n           双阀滤池的运行是成循环状态的，一般情况是：正常运行时进水阀开启，出水阀关闭，水通过滤层过滤从出水口流出。随运行时间的增长，滤层阻力慢慢增加，水头损失计中的水位随之上升，当其水位升高到一定程度后，电触点接通，出水阀开启，进水阀关闭，已过滤后的水靠自身重力从滤层下部进入滤层，反洗开始，当冲洗水箱中水位下降到低触点时，出水阀自动关闭，进水阀开启，进入下一下周期制水。反洗时若辅以压缩空气，则更能增加反洗效果

n           双阀过滤器的整个过滤过程和反洗过程均为重力自流

双阀滤池的手动操作

n           投运

•         正洗：开启进水门、空气门，待空气门出水后，关闭空气门，开启正洗排水门。

•         运行：正洗至排水浊度小于2-3FTU时，关闭正洗排水门，开出水门，双阀滤池投运。

n           停运：关双阀滤池进水门、出水门，开启空气门泄压后关闭。

n           反洗：当双阀滤池出入口压差在大于0.02MPa或出水浊度＞2 mg/L时，应解列运行设备,进行反洗。反洗步骤如下：

•         排水：开启排气阀、正洗排水阀，排水至滤层上方200mm，关闭正洗排水门。

•         空气擦洗：启动罗茨风机，开双阀滤池进气阀，进行空气擦洗。

•         反洗：关闭进气阀、排气门，开启双阀滤池出水阀、反洗排水阀，利用双阀滤池自身水箱的水进行反洗，时间T=15 min。

•         正洗：关双阀滤池出水阀、反洗排水阀，开启进水阀、空气阀，待双阀滤池满水后，开正洗排水门，关闭空气门

•         备用/投运：正洗至排水浊度＜2 mg/L时，正洗合格，关闭各阀门，备用；或开出水门，关正洗排水门，投入运行。

活性炭过滤器

n       活性炭的性质

n       活性炭吸附原理

n       影响活性炭吸附的因素

n       活性炭过滤器及运行

活性炭的性质

     活性炭是由多种含碳原料经脱水—炭化—活化加工制成，其性质因原料和制造工艺不同而有所差异

n         物理性质：活性炭有发达的孔隙，孔径1-1000nm，比表面积500-1500M2/g，孔容分布和比表面积是影响吸附能力的主要指标。巨大的比表面积主要由微孔形成，活性炭的吸附主要由微孔支配。

n         化学性质：活性炭表面带有含羟基、羧基、羰基等官能团的氧化物，使活性炭表面带有微电荷，对脱除水中极性物质有利，但会使非极性物质的吸附量降低

活性炭的吸附机理

n         活性炭是一种多孔隙的固体颗粒，在多孔的固体颗粒中，固体界面上分子受力不均匀，因此产生一种表面能力，并具有表面能，它就可以吸附其它的物质（吸附质）到固体表面上，这就发生了物质的转移。

n         活性碳除了一般的吸附之外，还能发生化学反应

活性碳过滤器的运行操作

投运

n         正洗：开启进水门、空气门，待空气门出水后，关闭空气门，开启正洗排水门。

n         运行：正洗至排水浊度≤0.1FTU时，关闭正洗排水门，开出水门，活性碳过滤器投运。

停运

n         关活性碳过滤器进水门、出水门，开启空气门泄压后关闭。

  

     反洗：当出入口压差＞0.1MPa或出水余氯＞0.1 mg/L时，应解列运行设备,进行反洗。应解列运行设备,进行反洗。反洗操作如下：

n           排水：开启排气阀、正洗排水阀，排水至滤层上方200mm，关闭正洗排水门。

n           空气擦洗：开启反洗排水门，启动罗茨风机，开进气阀，进行空气擦洗。擦洗强度E=10-15L/m2·S，时间5-10min。

n           反洗：关闭进气阀、排气门。启动反洗水泵，开反洗水泵出口门、活性碳过滤器反洗进水门，对活性碳过滤器进行反洗，反洗水量E=300m3/h，时间T=15 min。

n           正洗：关反洗进水门、反洗排水门，开启进水阀、空气阀，待活性碳过滤器满水后，开正洗排水门，关闭空气门，保持正洗流速V=5m/h，时间5-10 min。

n           备用/投运：正洗至排水浊度≤0.1FTU时，正洗合格，关闭各阀门，备用；或开出水门，关正洗排水门，投入运行。