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基本概念

发布时间：2009/6/18 阅读次数：793 字体大小: 【小】【中】【大】

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常用基本概念

　　1. 电导：在两片面积各一平方厘米，相隔一厘米距离的极片间可移动的离子数目，称为电导度，单位：µs/cm.。

　　2. 电阻：电导的倒数，单位：MΩ•cm。

　　3. 硬度：指水源中钙镁离子的含量，通常用粒数/加仑（gpg）来表示。

　　4. pH值：溶液中酸和碱的相对含量。pH值是水中氢离子浓度的负对数（log）的度量单位。pH值分0~14挡，pH值为7.0则水为中性；pH值小于7.0，则水为酸性的；pH值大于7.0。则水为碱性的。

　　5. 总固体量（TS）：是指总溶解固体量（TDS）和总悬浮固体量（TSS）之和。

　　6. 碱度：是用来描述碳酸盐、碳酸氢盐和氢氧化物含量的通用术语。

　　7. 总有机碳（TOC）：总有机碳（TOC）是以mg/l为单位的水中有机物污染的度量单位。TOC是可氧化的有机物的直接度量单位。

　　8. 活性炭：颗粒活性炭，用于去除水中的异味、气味、氯气、氯胺及一些有机物。

　　9. NTU：散射浊度单位—用一束光通过样水，用散射浊度计测出低浑浊水的浑浊度。

　　10. 渗透：水通过半透膜，从低浓度溶液一侧向高浓度溶液一侧自然的流动，直到能量达到平衡。

　　11. SDI：含沙密度指数—用于测量反渗透系统所用原水中悬浮国体的数量。

　　12. 树脂：专门制造的聚合物小球，用在离子交换系统中，去除水溶液中的溶解盐。

　　13. LSI：langelier饱和指数—一种计算公式，采用该公式，在规定的条件、温度、pH值、TDS、硬度及碱性下进行碳酸钙沉淀的预测。

　　14. 内毒素：一种抗热的致热质，特别是在有生命或无生命细菌的细胞壁中发现的脂肪多糖。

　　15. 臭氧：氧的一种不稳定的、高活性的形式，它是由自然雷电或高压电荷通过空气所产生的，是一种优良的氧化剂和消毒剂。

　　二、基本处理工艺

　　1. 沉淀

　　沉淀通常是一种多步工艺，用以减少水中浑浊物和悬浮物。这一多步工艺包含加入化学凝结剂或pH值调节剂以反应生成絮状物，絮状物由于重力作用而在沉淀桶中沉淀下来，或当水通过高差滤池时滤掉。沉淀工艺可有效地去除大于25µm的微粒。

　　2. 石灰-苏打软化

　　在水中加入石灰（CaO）和苏打粉（Na₂CO₃）以减少其钙镁含量的方法称为石灰软化法。其目标是使水中的氢氧化钙和氢氧化镁（硬度）沉淀析出。该工艺花费少，但效果勉强。通常生产出的水硬度为50~120ppm（3~7gpg）。该工艺不足之处是处理后的水pH值高，一般在8.5~10.0范围。

　　3. 机械过滤器（多介质过滤器）

　　机械过滤器为一填充规定厚度滤料的压力容器，当填充单一滤料时为单层机械过滤器，填充不同种类滤料时为双层或多介质过滤器。

　　功能：在水质预处理系统中，多介质过滤器压力容器内不同粒径的石英砂按一定级配装填，经絮凝的原水在一定压力下自上而下通过滤料层，从而使水中的悬浮物得以截留去除，多介质过滤器能够有效去除原水中悬浮物、细小颗粒、全价铁及胶体、菌藻类和有机物。其出水SDI₁₅（污染指数）小于等于5，完全能够满足反渗透装置的进水要求。

　　4. 活性炭过滤器

　　活性炭过滤器压力容器是一种内装填粗石英砂垫层及优质活性炭的压力容器。

　　功能：在水质预处理系统中，活性炭过滤器能够吸附前级过滤中无法去除的余氯以防止后级反渗透膜受其氧化降解，同时还吸附从前级泄漏过来的小分子有机物等污染性物质，对水中异味、胶体及色素、重金属离子、COD等有较明显的吸附去除作用。可以进一步降低RO进水的SDI值，保证SDI<5，TOC<2.Oppm。

　　5. 软化器

　　离子交换软化装置是水处理过程中最常用的一种设备，其作用是去除硬水中形成水垢的钙和镁离子。在许多情况下，利用软化水设备可去除可溶性离子（铁离子）。标准软水设备有四个主要部分：树脂柱、树脂、加盐装置、阀门控制器。

　　软水设备树脂柱里装有处理过的离子交换树脂—聚苯乙烯小颗粒。这种树脂颗粒起初在再生过程中是吸附钠离子，这个树脂对多价离子诸如钙离子、镁离子的亲和力大得多。因而，当硬水流经树脂时，钙离子和镁离子就会吸附在树脂上，同时又解吸离子，直至达到平衡状态。这时，软水设备就完成了其中的钠离子与水里钙镁离子的交换。

　　再生时，使NaCl溶液流经树脂，硬离子就置换成了钠离子。采用高浓度盐水使树脂与硬离子之间的这种亲和力得以减弱。这个再生过程可以无限重复进行而不会损坏树脂。

　　软化器是一种简单的离子交换过程，它解决了极常见的水污染形式：硬度。利用NaCl进行再生是一个简单但并不昂贵的过程，还能实现自动再生，而且无需烈性化学试剂。

　　6. 阴、阳离子交换器

　　阴、阳离子交换器是分别填装阴树脂和阳树脂的交换器。阳离子交换器用于去除正电荷离子（阳离子），阴树脂用于去除负电荷离子（阴离子）。

　　阳离子交换树脂是将H⁺离子置换成阳离子，诸如钙、镁和钠离子；阴离子交换树脂是将OH^-离子置换成阴离子，诸如氯离子、硫酸根离子和重碳酸根离子，置换的H⁺和OH^-合成形成水，去除水中的离子。

　　树脂的交换能力是有限的，在其交换能力耗尽之后必须进行再生。交换能力的耗尽出现吸附离子之间达到平衡状态的时候，阳离子树脂的再生是利用酸进行处理，一般用盐酸再生，即用H⁺离子进行填充。阴离子树脂的再生一般使用氢氧化钠，即用OH^-离子填充。再生可以用再生过的交换柱去离子设备在柱外进行，也可以通过安装可再生的去离子设备和再生设备以及化学药剂的方法在柱内进行。

　　7. 混床

　　混床是混合离子交换柱的简称，是针对离子交换技术所设计的设备。所谓混床，就是把一定比例的阳、阴离子交换树脂混合装填于同一交换装置中，对流体中的离子进行交换、脱除。由于阳树脂的比重比阴树脂大，所以在混床内阴树脂在上阳树脂在下。一般阳、阴树脂装填的比例为1：2，也有装填比例为1：1.5的，可按不同树脂酌情考虑选择。

　　混床也分为体内同步再生式混床和体外再生式混床。同步再生式混床在运行及整个再生过程均在混床内进行，再生时树脂不移出设备以外，且阳、阴树脂同时再生，因此所需附属设备少，操作简便，具有以下优点：

　　(1) 出水水质优良，出水pH值接近中性。

　　(2) 出水水质稳定，短时间运行条件变化（如进水水质或组分、运行流速等）对混床出水水质影响不大。

　　(3) 间断运行对出水水质的影响小，恢复到停运前水质所需的时间比较短。

　　(4) 交换终点明显。

　　8.0 EDI

　　EDI的工作过程通过交换羟基离子或氢氧根离子去处不想要的离子，然后将这些离子输送到废水流中。离子交换反应在组件的纯化室中进行，在那里阴离子交换树脂释放出氢氧根离子（OH^-）而从溶解盐（如氯化物、Cl^-）中获得阴离子。同样，阳离子交换树脂释放出氢离子（H⁺）而从溶解盐中(如钠、Na⁺)获得阳离子。

　　一个直流（DC）电场通过放置在组件一端的阳极（+）和阴极（-）施加。电压驱动这些被吸收的离子沿着树脂球的表面移动，然后穿过薄膜进入浓水室。

　　带负电的阴离子（如OH^-、Cl^-）被吸引到阳极（+）。这些离子穿过阴离子选择性薄膜，进入相邻浓水室，而不会穿过相邻的阳离子选择性薄膜并滞留在浓水室，而且得以妥善处理。在淡水室中带正电的阳离子（如H+、Na+）被吸引到阴极（-）。这些离子穿过阳离子选择性薄膜进入临近的浓水室，他们在那里被临近的阴离子选择性薄膜阻挡，同时得以妥善处理。

　　在浓水室中，仍然维持电中性。从两个方向输送过来的离子彼此相互中和。从电源流过来的电流跟移动离子的数目成比例。两股水流（H⁺和OH^-）趋势离子都被输送并且被加到所要求的电流之中。

　　水流流过两种不同类型的腔体，纯化室中的离子就会耗尽，同时被收集到邻近的浓水流之中，这就从组件中带走了被去除的离子。

　　在纯化室和（或）浓水室中使用离子交换树脂是EDI技术和专利的一个关键。在纯化室中还会发生一个重要现象，在电势梯度高的特定区域，电化学“分解”能够使水产生大量的H⁺和OH^-离子。这些区域中产生的H⁺和OH^-离子在混合的离子交换树脂中可以使树脂不断再生，并且形成不需要外加化学试剂的薄膜。

　　9.0 反渗透系统

　　反渗透是一种侧流过滤，就是原水在压力作用下横穿膜，其中一部分原水渗透过膜，而其余的原水沿着膜的切线方向流出系统而未经过滤。经过滤的水流由于渗过膜被称为“渗透水”；另一支水流由于带走了膜所阻挡的浓污染物而称为“浓水”。因为原水水流和浓水水流平行于膜，而不是垂直于膜，所以此工艺过程称为“侧流”或“切向流”。

　　反渗透是一种最广泛采用的膜分离工艺，利用压力使水透过膜，而可溶性盐份、胶体、有机物及微生物被截留在膜表面，随浓水排放。它可有效地去除全部的有机物和90%~99%的离子。

离子交换设备技术标准

1、主题内容与适用范围

　　本标准规定了离子交换设备性能试验的要求、测量方法和试验报告的型式。
　　本标准试验的对象包括以下几种型式的离子交换设备。可根据处理流程的需要作单个设备的性能测试，也可几个组合起来测试。　　
　　a.　阳离子交换设备；　　.
　　b.　阴离子交换设备；
　　c.　钠离子交换设备；
　　d.　阴、阳混合离子交换设备。

2、离子交换设备性能试验中需测量的项目

　　1　钠离子交换
　　钙、镁、　残余氯、　悬浮物、　铁

　　2　氢—钠离子交换系统
　　流入液　　流出液
　　总硬度　　总硬度
　　残余氯　　碱　度
　　碱　度　　　pH值
　　悬浮物
　　酸　度
　　铁
　　pH值

　　3.1　阳离子交换器(内装强型或弱型阳离子交换树脂，包括顺、逆流再生、浮动床、内装强、弱型树脂多室床)
　　流入液　　流出液
　　总硬度　　总硬度
　　钠　　　　钠
　　氯　　　　pH值
　　悬浮物　　电导率
　　钾　　　　二氧化碳
　　铁　　　　钾

　　3.2 弱碱阴离子交换器
　　流入液　　流出液
　　碱　度　　碱　度
　　有机物　　电导率
　　酸　度　 pH值
　　耗氧量
　　悬浮物
　　pH值

　　3.3　强碱阴离子交换器
　　流入液　　流出液　
　　碱　度　　碱　度
　　有机物　　二氧化硅
　　残余氯　　电导率
　　耗氧量　　 pH值
　　酸　度
　　氯化物
　　二氧化碳
　　pH值

　　疏水(热用户回水)钠离子交换器
　　流入液　　流出液
　　总硬度　　总硬度
　　电导率　　铁
　　铁　　　　悬浮物
　　铜　　　　电导率
　　悬浮物
　　氨、油、pH值

　　3.4 凝结水混床(包括普通混床和氨化混床)
　　流入液　　流出液
　　氨　　　　氨
　　钠　　　　钠
　　铜　　　　氯化物
　　氧　　　　电导率
　　氯化物　　二氧化硅
　　电导率　　铁
　　二氧化硅　铜
　　pH值　　 pH值

　　3.5　阴离子交换器（指装有弱、强型阴离子交换树脂的固定、浮动多室床）
　　流入液　　流出液
　　碱　度　　
　　耗氧量　　电导率
　　残余氯　　氯化物
　　PH值　　　PH值

　　4 测量方法
　　4. 1 本章对测量的方法及注意事项，提出了必须遵循的要求
　　4.2　物理测量
　　4.2.1　压差测量
　　4.2.1.1　通常用沿程安装的压力计、压差计进行离于交换系统或各部件的压降的测量。
　　4.2.1.2　单一设备或几千设备组成的系统的压力损失值，可以用压差计或一对配套的、

　　经校准的压力计进行测量。如果用一对压力计，则两者宜安装在同一高度.以避免对不同静压头的修正，并便于同时读出进、出口压力。

　　4.2.1.3　必须适当地选择压力计的量程，压力计的最大量程一般应是指示平均值的1.5—2倍。
　　4.2.1.4　由于流量影响压差的数值，所以试验前必须一致同意试验采用一种流量还是几种流量。
　　4.2.1.5　设备的阻力损失试验，必须将压力测点置于进口及出口管道上。
　　4.2.2　流量测量
　　4.2.2.1　为确保离子交换设备的反洗流量、清洗及运行流量，可以在离子交换设备的进口管路上安装流量计来测定流量。
　　4.2.2.2　在小型的离子交换系统中，如果没有安装流量计，可以将水流从离子交换设备出口引入—个参加试验各方一致商定的、既对质量测量又对体积测量的容器中，以确定流量。
　　4.2.2.3　为确定再生剂用量的流量测量，应该将再生剂放置在—个容积经校准的容器中，测定在每一时间间隙中加入离子交换设备的再生剂而引起的液位下降速度，或者也可用再生剂泵的体积流量和时间，结合再生剂的浓度分析来确定。
　　4.2.3　温度测量可采用充液式玻璃温度计。
　　4.2.4　树脂体积的测量按如下方法进行：

　　对设备作反洗10 min，树脂床层膨胀至少50％。打开容器空气门，静置5～10min，使树脂自然沉降。然后使容器在大气压力下排水，排水流速以不超过1 kg／s·m2为宜，直到设备内液面高于树脂l0cm左右，再测量树脂床深度。注意不要震动容器或扰动树脂床。并计算出树脂净体积。记录中须标明树脂形态(Na型、H型、OH型)。

　　4.3　化学测量
　　4.3.1　进出离子交换设备的水样的采集，各个化学项目的测定按GB 6903～6913及原中华人民共和国水利电力部“火力发电厂水、汽试验方法(1984)”进行。
　　4.3.2 在做试验以前应对树脂进行理化分析，一确信是否符合设计要求，理化分析的内容为：
　　a含水量， %
　　b换容量
　　c湿真密度
　　d 湿视密度
　　e粒度

　　也可根据需要测量其他参数。

　　4.3.3 上节参数的测定方法安如下标准进行：
　　GB5757~5760、GB5475、GB8330、GB8331、GB8144

　　附加说明：
　　本标准由中华人民共和国机械电子工业部提出。
　　水标准由机械电子工业部上海发电设备成套波汁研究所归口。
　　本标准由无锡锅炉水处理设备研究所负责起草。
　　本标准中要起草人许晓声、戴基。

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