云南有就美水处理成绩再创新高

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下面对水处理的简单知识做下介绍,希望大家可以对水处理有更深刻的认识:

水处理基本知识

混凝剂:
聚合铝(PAC):…

聚合铝是在一定温度和一定压力下,用碱和氧化铝制取的一类聚合物,产品有固体和液体两种。固体外观有无色、浅灰色、淡黄色几种,液体外观有无色、浅灰色、淡黄色或棕褐色几种,是一种透明或半透明液体,无沉淀。
聚合铝适用范围广,对低浊度水、高浊度水、低温水及高色度水均有较好的处理效果;由于处理后,水中中性盐增加少,可节约除盐设备的用碱量,降低除盐设备的运行费用等。
在设备启动或原水浊度低时,为提高混凝效果,可适量投加PAM作为助凝剂。聚丙烯酰胺(PAM),它是一种非离子型的有机高分子絮凝剂,相对分子质量一般为200万-600万。水解聚丙烯酰胺(HPAM)它是阴离子型絮凝剂,PAM阳离子型是聚丙烯酰胺的霍夫曼反应物。

有机高分子絮凝剂,可与PAC联合使用,即作为助凝剂,也可以单独作为混凝剂使用。
(1)化学方法 化学方法是向水中加入添加剂,以改善混凝过程,提高混凝处理效果,具体方法如下。
①投加碱和酸:对于碱度不高的中、低浊度水,可投加碱[Ca(OH)2、NaHC03、NaOH等]。对于高浊度水或碱度较高的高、中等有机物水,可投加酸(H2S04、H2C03等)。用以改变水中胶体的电荷,改变混凝剂水解产物的结构并改善其吸附杂质的性质;降低机械杂质的分子电荷,从溶解胶体中转移物质。

②投加助凝剂:此措施适用于各种浊度和中等有机物含量的天然水或污水。提高细小矶花的有效碰撞率,加速混凝过程。此外,由于聚合物的吸附架桥作用,增加了矶花的密度和强度,有利于矶花的沉降。

③投加膨润土及活性炭粉此措施适用于低温、低浊度水和受有机物污染较严重的地表水。此措施可以加速矶花的形成和沉降,提高对有机物的去除率。
④向水中投加氧化剂(如氯、臭氧、高锰酸钾等)此措施适用于微生物和有机物含量较高的水。它可以破坏亲水性的有机物和稳定的分散杂质。

(2)物理方法
物理方法是改善混凝过程的物理条件,从而提高混凝处理效果,其具体方法如下。:guF$Fp/zO,\\A
①将水温调整到25-30℃此措施可创造矶花形成的最佳温度条件,增加矶花的粒度和强度,适应于低温水。

②在澄清池的分离区或清水区加装斜板或斜管此措施可以缩短矶花的沉降距离,提高沉降效率,降低处理水的浊度。此措施适用于各种水。

③预先对原水进行曝气吹脱处理此措施可以去除水中挥发性有机物和溶解、分散气体,防止澄清池水面出现泡沫和矶花上浮,提高澄清池出水质量。此措施适用于含有较多挥发性有机物,受有机物污染较严重的天然水。)

④在矾花形成的开始阶段用空气进行搅拌此措施可强化矶花形成,氧化有机化合物和二价铁盐,防止矾花上浮。此措施适用于各种水。

影响过滤的主要因素有以下几点:

(1)滤料的粒径和滤层的高度
在过滤设备的运行中,悬浮颗粒穿透滤层的深度,主要取决于滤料的粒径,在同样的运行工况下,粒径越大,穿透滤层的深度也越大,滤层的截污能力也越大,也利于延长过滤周期。增加滤层的高度,同样有利于增大滤层的截污能力。但是应当指出的是截污能力越大,反洗的困难也同样增大。

(2)滤料的形状和滤层的空隙率
滤料的形状会影响滤料的表面积,滤料的表面积越大,滤层的截污能力也越大,过滤效率也越高。如采用多棱角的破碎粒滤料,由于其表面积较大,因而可提高滤层的过滤效率。一般说,滤料的表面积与滤层的空隙率成反比,孔隙大,滤层的截污能力大,但过滤效率较低。
(3)过滤流速Q)
一般所指的滤速,是在无滤料时水通过空过滤设备的速度,也称为“空塔速度"。过滤设备的滤速不宜过慢或过快。滤速慢意味着单位过滤面积的出力小,因此为了达到一定的出力,必须增大过滤面积,这样将大大增加投资。滤速太快会使出水水质下降,而且因水头损失较大,而使过滤周期缩短。
O9}8A:mXb| L         在过滤经过混凝澄清处理的水时,滤速一般取8-12m/h。
(4)进水的前处理方式

滤层的截污能力(又称泥渣容量),是指单位滤层表面或单位滤料体积所能除去悬浮物的重量,可用每平方米过滤截面能除去泥渣的千克数(kg/m2),或每立方米滤料能除去泥渣的千克数(kg/m3)表示。
(5)水流的均匀性 P x;

过滤设备在过滤或反洗过程中,要求沿过滤截面水流分布均匀,否则就会造成偏流,影响过滤和反洗效果。在过滤设备中,对水流均匀性影响最大的是配水系统,为了使水流均匀,一般都采用低阻力配水系统。
压力式过滤器
所谓压力式过滤器是指设备在一定压力下工作,通常外壳为一个密闭的钢罐。压力式过滤器可分为单流和双流两种,单流式过滤器的滤料还可分为单层、双层和三层。
运行时,进水从进水管进入过滤器,经进水挡板均匀配水,自上而下通过滤层。清水经滤嘴(水帽)收集后,由出水管引出。
①当过滤阻力达到一定值时,停止运行,进行反洗。反洗方式可根据需要采用水冲洗或辅助空气冲洗、辅助表面冲洗。采用辅助空气冲洗时,一般先将过滤器内水垫层中的水放至滤层边缘,然后从底部送入压缩空气冲洗滤层,再用气、水同时冲洗,最后单用水冲洗。待滤层洗净后,停止反洗,进行正洗,待正洗水质合格后,进入下一周期运行。
②过滤速度 单层滤料时为8-10m/h;双层滤料时为10-14m/h;三层滤料时为18-20m/h。用做接触凝聚过滤时,过滤速度应适当降低。
③过滤周期一般以水头损失控制,单、双层滤料时采用49-59kPa,三层滤料时采用98kPa。

④冲洗强度单层滤料时采用10-15L/(s.m2),双层滤料时采用5-18L/(s.m2),三层滤料时采用18-20L/(s.m2)。以滤层膨胀率达到40%-50%为宜。
⑤冲洗时间5-7min。
活性炭过滤器在锅炉补给水处理中的作用:

锅炉补给水用自来水作为水源,自来水中的游离氯,会氧化离子交换树脂,因此必须除去水中的余氯。此外,当原水被有机物严重污染时,往往需要进行氯化处理,并维持水中有一定余氯,此时也要求除去水中的余氯。
混凝、澄清、过滤处理,只能除去水中部分有机物,对COD的去除率一般只有40%左右,当原水有机物含量较高时,将会造成阴树脂的有机物污染。
除去水中的余氯和进一步降低水中有机物含量,活性炭吸附处理是一种行之有效的方法。
水的预处理活性碳过滤器主要用来去除水中余氯及有机物,多层过滤床的作用主要是用来降低水中的浊度。
活性碳过滤
1.粒状活性碳使用前的处理:用5%(体积分数)的盐酸溶液浸泡活性碳,12-24h后,弃去废酸液。用除盐水正洗,除去活性碳中残留的HCl(以5%AgNO3溶液检验),然后以除盐水反洗。弃去存水,刮去上层炭末,最后以除盐水正洗到硬度(1/2Ca2++1/2Mg2+)<10μmol/L。
2.水质要求:
进水水质:进水浊度≤2mg/L,进水余氯≤1mg/L;

出水水质:出水CODMn<2.0mg/L,出水余氯<0.1mg/L;
出水CODMn与总阴离子含量之比:小于0.004。
(1)运行流速 5-15m/h;
(2)工作压力 ≤0.6Mpa;X3si,n5nq
(3)碳层高度 ≥2000mm;
(4)运行周期 24h左右反洗一次,或进、出口总压差升到0.05-0.1Mpa时需要反洗。
3.粒状活性碳过滤器反洗再生操作步骤:
(1)反洗方式:放水,空气擦洗,最后水反洗;
(2)空气擦洗强度:≤20L/(m2.s)
(3)水反洗强度:≤14L/(m2.s))
(4)水正洗强度:≤1.5L/(m2.s)
(5)气擦洗时间:15-20min
  (6)水反洗时间:20-30min
  (7)水正洗时间:120min或出水变清时结束。

(8)失效标准 CODMn去除率≤20%

(9)年损耗率 ≤5%
当水中有机物含量少时,粒状活性碳层高可选0.6-1.5m,当有机物含量多时,层高可选1.5-3.0m。运行流量(以1m3活性碳计)为8-12m3/h,当截污过多和活性丧失时,可进行反洗和再生,其操作步骤如下。活性碳过滤器再生方法:

1.反洗强度8-10L/m2.s,时间15-20min;
  2.蒸汽吹洗,0.3Mpa的饱和蒸汽吹洗15-20min;
3.碱洗:用4%-6%左右NaOH,温度40℃,淋洗滤料层,用量为滤料体积的1.2-1.5倍;

4.正洗:用软水清洗至出水合格时为止。
活性炭完全失效后,可在 1000℃下熔烧再生。
新树脂的预处理
1.阳树脂的预处理
a)水清洗(先反洗后正洗,洗至排水无色和无泡沫时为止);
b)用约为树脂体积2倍的2%-4%NaOH溶液浸泡4-8h;
c)排掉碱溶液,用水清洗至排液碱度小于20mmol/L
d)通入约为树脂体积2倍的5%HCl溶液浸泡4-8h;

e)排掉酸溶液,用水清洗至排水酸度与进水强酸阴离子总和相近时为止
2.阴树脂的预处理

a)水清洗(先反洗后正洗,洗至排水无色、无味和无泡沫时为止);

b)用约为树脂体积2倍的5%盐酸溶液,浸泡4-8h;
 c)排掉盐酸溶液,用水清洗至排酸度<20mmol/L时为止;
  d)通人约为树脂体积2倍的2%-4%的NaOH溶液,浸泡4-8h;
  e)排掉碱液,用H+交换水清洗至排水接近中性为止。

在处理过程中,氢氧化纳溶液的配制和浸泡后的清洗,应使用纯水、H+交换水、软化水,以免产生大量沉淀。
浮动床工艺:

所谓浮动床,就是运行时水流方向是自下而上,再生时,再生液的流动方向是自上而下,正好与逆流再生的流向相反,是对流再生的另一种形式。

目前的浮床工艺又可分为交换器内充满树脂和不充满树脂两种,我国使用的浮床多为前者,实质上它是一个满室床,并无法浮动。
对于充满树脂的浮床设备,在投运时,树脂(再生态)基本充满交换器。因此,在运行初期和中期交换器停止运行,由于树脂层不可能发生扰动,也就不会对出水水质和树脂的工作交换容量产生影响。但在运行后期,由于树脂转为失效型,树脂体积会收缩,这时会出现一个小的水垫层,同时保护层也已很薄,此时停运后再次起床,对出水水质和工作交换容量会产生一定的影响。装满树脂的浮床,因为去掉了反洗空间,运行的稳定性得到了提高,但却带来了无法反洗的缺点。为此,浮床设备要求进水浊度严格,而且必须设有体外清洗装置。
  不充满浮床保留了交换器内的反洗空间,可以进行反洗。由于这一空间的存在,运行中将出现部分树脂的浮动现象。浮动树脂的多少取决于交换器内上部空间的大小和起床时的流速。但至少应有40%的树脂,在运行中呈压实状态,以保证出水的质量。对于此种浮床,在运行初期,交换器下部就会出现水垫层,所以为了防止乱层,不能停止运行。

1.浮床交换器的结构
底部进水装置:有多孔板水帽式和穹形孔板石英砂垫层式等。大、中型设备使用最多的是穹形孔板石英砂垫层式。石英砂层在流速80m/s以下不会乱层。但当进水浊度较高时,会因截污较多,造成清洗困难。
顶部出水装置:有多孔板夹滤网、多孔板加水帽和弧形母管支管式等。前两种装置多用于小直径设备,后者多用于大直径设备。弧形支管上开孔,外包塑料窗纱和40-50目涤纶滤网套。将支管制成弧形,是为了减少树脂层向上移动时对支管的冲击,防止支管在运行中弯曲或断裂。另外,还可减少水流死区,有利于清洗。多数浮床出水装置兼做再生液分配装置,但由于再生液流量比进水流量小得多,很难使再生液分配均匀。因此,有的设备还是增设了环形多孔管再生液分配装置。
倒U型排液管:浮床再生时,由于交换器内树脂层以上空间很小,水垫层很薄,操作上稍不注意,就会造成再生液排干,空气进入,影响再生效果。为了解决此问题,常在再生排液管上加装倒U型管。倒U型管的顶部应高于交换器的最高点约 50-100mm,并在U型管的最高点开孔通大气,防止发生虹吸现象。

在交换器顶部设塑料白球层:为了防止破碎或细小树脂堵塞顶部出水装置,在交换器顶部加装塑料白球,塑料白球的粒径为1.0-1.5mm,密度小于1g/mL(一般为0.2-0.4g/mL),装填高度为200-300mm。塑料白球应有一定的刚度,不能太软,还应有良好的化学稳定性,不会恶化出水水质。同时,对再生液没有吸附能力,否则会延长清洗时间。还应该指出的是,加装的塑料白球层还可以改善再生液分配的均匀性。
2.浮动床设备的运行、再生.

浮动床设备运行、再生工艺参数
项目       强酸阳浮床       强碱阴浮床
运行       流速(m/h)       30-50       30-50
终点       Na+含量>30μg/L       SiO2含量≥100μg/L 电导率≥5μs/cm

落床               靠树脂重力自然下沉
再生       再生剂用量(g/mol)       H2S04       HCl       NaOH

55-65       40-50       50-60
流速(m/h)       7-10       5-7       6-7
浓度(%)       1.5-3       3-8       1.5-2.5

置换       流速(m/h)       6-7       6-8
时间(min)       30       35

终点       酸度<10mmol/L       碱度<10mmol/L
清洗(小反洗)       流速(m/h)       10-15       10-15       10-15
时间(min)
循环洗       流速(m/h)       30-50       30-50       10-50
时间(min)
水耗(m3/m3)       1-3       1-3       1-3
成床速度(m/h)       >10       >10       >7
工作交换容量mol/(m3树脂)       强:850-950       强:900-1000       强:350-400
弱:1400-1700       弱:1500-1800       弱:800-850

注: 1. 防止乱层和落床的最低流速: 阳床>10m/h,阴床>7m/h。

2. 体外清洗周期与进水浊度、周期制水量等有关。一般间隔时间,阳床为15-30d,阴床为1-3个月。体外清洗后,再生剂量应增加50%-100% 。
  3. 反洗流速10-15m/h,时间15-25min。

浮动床的运行过程为:制水→落床→进再生液→置换→成床→向上流清洗→制水。上述过程构成一个运行周期。在整个运行过程中,将定期进行体外清洗。

由于浮动床内树脂是基本装满的,无法进行体内清洗。当树脂需要清洗时,将其转移至专门设置的清洗罐中进行。清洗罐的容积应能满足一台浮动床全部树脂反洗用,还应允许树脂在罐中具有反洗展开率60%的空间。阳、阴清洗罐应各设一台,以免造成混脂。清洗罐中最好设有压缩空气装置,以便使用空气擦洗技术,提高清洗效果。
  3.浮动床的工艺特点
浮床是对流再生的一种形式,它在运行和再生中的离子排代情况与逆流再生相同,所以它具有和逆流再生相同的优点(如出水水质好,再生比耗低等)。此外,它还具备以下一些自身的特点。
a.再生时,再生液自上而下,较逆流再生更能保证树脂层处于稳定压实状态,不会出现乱层现象,且操作简单。另外,由于省去了容易损坏的中排装置,也提高了运行的可靠性。
b.浮动床由于其水流方向和重力方向相反,在相同流速条件下,与水流从上而下的流向相比,树脂层的压实程度较小,因而降低了水流阻力。
c.浮动床设备由于树脂充满交换器,所以,其空间利用率可达95%以上,而顺流再生设备和逆流再生设备空间利用率只有60%。
d.浮动床由于节省了反洗用水,再加上水垫层空间很小,清洗水耗也可降至树脂体积的2倍,因而总的自用水耗可降至5%以下。
4.浮动床工艺虽然有很多优点,但也存在以下不足:

a.需要增设专门的体外清洗罐,因而增加了投资和体外清洗操作的复杂性;

b.运行周期的最后阶段,如果中断运行,有可能造成树脂乱层,影响出水水质和周期制水量;

c.由于浮动床无法反洗,因此对进水浊度要求严格,一般应<2mg/L,否则会使树脂层阻力升高,影响设备正常运行;
d.浮动床内的碎、细树脂集中在树脂层的顶部,而运行时,水流自下而上,容易将其带出,阳树脂带入阴床,会引起出水电导率上升,阴树脂带入热力系统,会造成热力设备腐蚀,为此,浮动床出水管道上应装设树脂捕捉器。

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