火电厂水处理技术课件.ppt
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1、火电厂水处理技术 补给水补给水 水水 凝结水凝结水 给水给水 冷却水冷却水 废水:冲灰渣废水、锅炉清洗酸碱废水:冲灰渣废水、锅炉清洗酸碱 废水、废水、锅炉排污等锅炉排污等课程概述:课程概述:预处理技术预处理技术 悬浮物、胶体颗粒悬浮物、胶体颗粒 (澄清)(澄清)混凝混凝:去除自然沉降法不能去除的:去除自然沉降法不能去除的悬浮物悬浮物 和胶体颗粒和胶体颗粒 沉降沉降:澄清:澄清:过滤:进一步去除过滤:进一步去除悬浮物悬浮物 深度处理深度处理 离子类杂质离子类杂质 (软化、除盐)(软化、除盐)离子交换离子交换 电渗析电渗析 反渗透反渗透加药处理加药处理炉水、给水水质调节炉水、给水水质调节 循环冷却
2、水处理循环冷却水处理火电厂生产用水的处理方法:火电厂生产用水的处理方法:补给水处理系统补给水补给水预处理预处理预脱盐预脱盐深度脱盐深度脱盐原水原水除去水中悬浮物、胶体除去水中悬浮物、胶体物质和部分有机物。物质和部分有机物。除去水中胶体物质和有除去水中胶体物质和有机物。机物。除去水中盐类、,溶解除去水中盐类、,溶解气体气体CO2、O2。混凝沉淀(澄清)混凝沉淀(澄清)及过滤处理。及过滤处理。水经混凝沉淀(澄清)水经混凝沉淀(澄清)处理后,浊度处理后,浊度ZD10FUT,能满足,能满足工业用水要求。工业用水要求。再经过滤处理,再经过滤处理,ZD25FUT,能满,能满足后续除盐处理进水足后续除盐处理
3、进水水质的要求。水质的要求。膜分离法:超膜分离法:超滤滤+反渗透反渗透超滤去除水中超滤去除水中的有机物和各类的有机物和各类胶体。胶体。反渗透脱盐率反渗透脱盐率一般大于一般大于95,可将离子交换器可将离子交换器的负荷减轻到的负荷减轻到5以下。以下。离子交换法:复床离子交换法:复床+混床混床复床出水水质:复床出水水质:H交换器,交换器,Na+400 g/L,一般控制在一般控制在100200 g/L。OH交换器,电导率交换器,电导率5 S/cm(其后串有混床时电(其后串有混床时电导率导率10 S/cm),或),或SiO2100 g/L混床出水水质:混床出水水质:电导率电导率0.2S/cm,pH接近接
4、近中性,含硅量中性,含硅量(以以SiO2计计)b 碱度离子为CO32-和OH-,无HCO3-a0 碱度离子只有HCO3-;无CO32-、OH-b=0,a0 碱度离子只有OH-HCO3-和OH-不能同时存在,因为 HCO3-+OH-CO32-+H2O表示水中可以用强碱中和的物质的量。mmol/L在水中酸度主要有各种酸类及强酸弱碱盐,天然水中的酸度主要是H2CO3。强碱作标准溶液滴定测量。甲基橙作指示剂,测出的为强酸酸度。酚酞作指示剂,除强酸外,还有H2CO3酸度。水中酸性物质对碱的全部中和能力称总酸度。酸度与pH值不同。pH值表示水中H+的量。酸度表示水在中和过程中可以与强碱反应的全部H+,包括
5、原已电离的和将会电离(电离平衡)的两部分。同样,碱度与pOH值也不同。酸度:水中含有能接受氢氧根离子的物质的量。酸度:水中含有能接受氢氧根离子的物质的量。四、硬度四、硬度 硬度:天然水中易于形成沉淀物的金属离子。对天硬度:天然水中易于形成沉淀物的金属离子。对天然水来说,主要是钙、镁离子。然水来说,主要是钙、镁离子。H=1/2Ca2+1/2Mg2+H=1/2Ca2+1/2Mg2+碳酸盐硬度:碳酸盐硬度:水中钙、镁的碳酸氢盐、碳酸盐之和水中钙、镁的碳酸氢盐、碳酸盐之和 非碳酸盐硬度:非碳酸盐硬度:钙、镁的氯化物和硫酸盐钙、镁的氯化物和硫酸盐 测定方法:测定方法:EDTAEDTA络合滴定法络合滴定法
6、 在在pH=10pH=100.10.1的缓冲溶液中,用铬黑的缓冲溶液中,用铬黑T T作指示剂,以作指示剂,以EDTAEDTA标准溶液滴定至溶液由酒红色变为纯蓝色。此时,钙、标准溶液滴定至溶液由酒红色变为纯蓝色。此时,钙、镁离子完全与镁离子完全与EDTAEDTA络合,根据消耗的络合,根据消耗的EDTAEDTA体积,计算出水体积,计算出水样中钙镁含量总和,即硬度。样中钙镁含量总和,即硬度。单位:我国mmol/L,美国ppmCaCO3,德国oG换算关系:1 mmol/L=2.8 oG=50ppmCaCO3五、有机物五、有机物化学耗氧量:化学耗氧量:化学氧化剂氧化水中有机物所需的氧量,化学氧化剂氧化水
7、中有机物所需的氧量,单位为单位为mg/Lmg/L,常用符号,常用符号CODCOD表示。表示。COD越高,水中有机物污染越严重。不同测定方法测得的结果会有所不同。因此表示有机物含量时应注明测定方法。有机物含量较低时采用高锰酸钾法,(COD)Mn。有机物含量高时采用重铬酸钾法,(COD)Cr。同一水样,(COD)Cr比(COD)Mn要高一些。测定COD时,要严格控制反应条件。温度、氧化时间以及pH值对测定结果影响较大。生物氧化分两个阶段:第一阶段:主要是有机物转化为CO2、水和氨;第二阶段:主要是氨转化为亚硝酸盐和硝酸盐。对于工业用水,氨已是无机物,其进一步氧化对环境卫生影响较小,BOD通常指第一
8、阶段的BOD。测定BOD的标准时间为5天,用BOD5表示。BOD5约为第一阶段BOD的70%,故具有一定代表性。生化需氧量:生化需氧量:微生物氧化水中有机物所需的氧量,微生物氧化水中有机物所需的氧量,单位为单位为mg/Lmg/L,常用符号,常用符号BODBOD5 5表示。表示。总有机碳总有机碳(TOC)(TOC):有机污染物质的含碳量有机污染物质的含碳量 总需氧量总需氧量(TOD)(TOD):有机物全都被氧化时所需氧量有机物全都被氧化时所需氧量用仪器测定有机物完全燃烧后所产生的气体来反映总含碳量或反映消耗的氧量。成分化学式引起的问题处理方法浊度使水不透明,会在管道、生产设备水侧产生沉积物而影响
9、热效率或工艺过程凝聚、沉降和过滤硬度Ca2+、Mg2+的盐类是热交换设备、锅炉、管道等内部结垢的主要来源软化、除盐、锅内处理、表面活性剂处理碱度锅炉水发泡和随蒸汽携带固形物。碳酸氢盐和碳酸盐会使蒸汽中含有二氧化碳(凝结水管道中的一种腐蚀源)石灰或石灰苏打软化、酸处理、氢型软化、除盐、阴离子交换剂脱碱酸度酸性腐蚀碱中和二氧化碳CO2水管道的腐蚀特别是蒸汽和凝结水管道的腐蚀充气、除气、碱中和pH值 pH值随水酸性或碱性固形物含量而变化。大多数天然水的pH值为6.0 8.0碱性物质或酸性物质调节硫酸根增加水中固体物的含量,会与钙离子结合形成硫酸钙垢离子交换除盐氯离子增加水中固体物含量和水的腐蚀性二氧
10、化硅锅内和冷却水系统结垢。高参数设备由于二氧化硅的选择性携带,汽轮机叶片上会有不溶性沉积物镁剂处理,除盐中用强碱阴离子交换树脂吸着铁Fe2+,Fe3+沉淀时会使水变色。为水管、锅炉管等水侧沉积物的来源曝气、凝聚、石灰软化、离子交换、锰砂过滤、表面活性剂处理锰Mn2+充气、凝聚、石灰软化、离子交换、接触过滤、表面活性剂处理溶解氧O2引起管道、热交换设备和锅炉等腐蚀除气、化学除氧剂处理氨NH3形成可溶性的复合离子使铜和锌合金腐蚀氨型离子交换、氯化、除气溶解固形物在含量高时对工艺过程有影响,会导致热交换设备、锅炉、管道内有沉积物石灰软化或氢型离子交换、除盐悬浮物会导致热交换设备、锅炉、管道内有沉积物
11、凝聚、沉降、沉淀、过滤或联合处理全固形物含量过高时对工艺过程有影响,是锅炉水起泡的原因之一,并会导致热交换设备、锅炉、管道内有沉积物凝聚、沉降、沉淀、过滤、软化、除盐或联合处理水质种类监督项目取样间隔控制标准单 位备注生水硬度碱度硅酸根COD氯根mmol/Lmmol/Lmg/Lmg/Lmg/L实验室定期分析生 水硬度碱度每班一次每班一次mmol/Lmmol/L人工分析机械搅拌澄清池出口碱度沉降比每班一次每班一次5mg/L人工分析5min沉降比高效过滤器出口水浊度2mg/L抄表活性炭过滤器出口水浊度COD22mg/Lmg/L试验班定期分析阳离子交换器入口碱度出口酸度出口Na+2小时一次2小时一次
12、2小时一次200mmol/Lg/Ls/cm人工分析,接近失效时加强监督阴双室离子交换器入口游离CO2出口SiO2出口电导率每班一次2小时一次2小时一次8.810010mg/Lg/Ls/cm人工分析人工分析抄表混床出水SiO2电导率2小时一次2小时一次200.2g/Ls/cm人工分析抄表第三节第三节 天然水中的主要化合物天然水中的主要化合物一、碳酸化合物一、碳酸化合物水中碳酸化合物有:溶于水的二氧化碳气体水中碳酸化合物有:溶于水的二氧化碳气体(CO(CO2 2),分子态碳酸,碳酸氢根和碳酸根。分子态碳酸,碳酸氢根和碳酸根。图1-1 水中碳酸化合物相对含量与pH值的关系二、硅酸化合物二、硅酸化合物
13、硅酸形式pH 值567891011H2SiO3(%)10099.999.090.950.08.90.8HSiO3-(%)0.11.09.150.091.098.2SiO32-(%)0.11.0表1-5 不同pH值时水中各种硅酸化合物的百分数 偏硅酸偏硅酸 正硅酸正硅酸 三、铁的化合物三、铁的化合物 在深井水中,因溶解氧的浓度很小和水的pH值较低,水中含有大量Fe2+,多达10mg/L以上。当水中溶解氧浓度较大和pH值较高时,Fe2+会氧化成Fe3+,而Fe3+很易水解,从而转变成Fe(OH)3沉淀物或胶体。当pH8时,水中亚铁离子(Fe2+)被溶解氧氧化的速度很快:在pH为7左右的地表水中,由
14、于溶解氧的含量较多,所以Fe2+的含量通常很少,一般都以胶溶态Fe(OH)3形式存在。四、氮的化合物四、氮的化合物 在天然水中有时含有氮的无机化合物,如在天然水中有时含有氮的无机化合物,如NH4+、NO2-和和NO3-。它们的主要来源为动植物的各种含。它们的主要来源为动植物的各种含氮有机物,以及随工业排水混入的氮有机物,以及随工业排水混入的NH4+。随污水带入水源的含氮有机物随污水带入水源的含氮有机物(如蛋白质、尿素等如蛋白质、尿素等),在微生物的作用下会逐渐分解,生成组成较简单,在微生物的作用下会逐渐分解,生成组成较简单的氮化合物。在没有氧存在的情况下,氨是有机氮的氮化合物。在没有氧存在的情
15、况下,氨是有机氮分解的最终产物;如果水中有氧,则在细菌参与下,分解的最终产物;如果水中有氧,则在细菌参与下,能使氨继续分解,逐步转变成亚硝酸盐或硝酸盐能使氨继续分解,逐步转变成亚硝酸盐或硝酸盐。第四节第四节 水质校核水质校核一、水中阳离子与阴离子一、水中阳离子与阴离子原理:物质电中性的原则,水中正、负电荷的综合相等原理:物质电中性的原则,水中正、负电荷的综合相等。K=A 式中:K=1/2Ca2+1/2Mg2+Na+K+A=HCO3-+1/2SO42-+Cl-+NO3-+在测定各种离子时,由于测定误差,使得K和A不一定完全相等,误差应2%。二、含盐量和溶解固体二、含盐量和溶解固体实测的溶解固体与
16、含盐量产生偏差的原因:实测的溶解固体与含盐量产生偏差的原因:过滤操作时,不属于溶解盐类的杂质如胶体硅酸、铁铝氧过滤操作时,不属于溶解盐类的杂质如胶体硅酸、铁铝氧化物及水溶性有机物都能穿过滤纸而进入水中。化物及水溶性有机物都能穿过滤纸而进入水中。水样受热烘干时,水中水样受热烘干时,水中HCO3-受热分解。受热分解。由于由于HCOHCO3 3-一部分变成一部分变成COCO2 2挥发和挥发和H H2 2O O蒸发而损失,其损失量为:蒸发而损失,其损失量为:RG=K+A-0.51HCO3-+SiO2+R2O3+有机物有机物 (RG)校校=RG+0.51HCO3-SiO2-R2O3-有机物有机物 对于含
17、盐量100mg/L的水样,应10%对于含盐量100 mg/L的水样,应5%三、硬度与碱度三、硬度与碱度硬度(硬度(H)等于钙硬()等于钙硬(HCa)和镁硬()和镁硬(HMg)之和,)之和,等于碳酸盐硬度(等于碳酸盐硬度(HT)和非碳酸盐硬度()和非碳酸盐硬度(HF)之和。)之和。即:即:H=HCa+HMg=HT+HF 碱性水时:碱度硬度,水中有过剩碱度,碱性水时:碱度硬度,水中有过剩碱度,H=HT,HF=0;非碱性水时:硬度碱度,水中没有过剩碱度,非碱性水时:硬度碱度,水中没有过剩碱度,B=HT,HF0。四、四、pH值与碳酸化合物值与碳酸化合物在pH8.3的水中,25时CO2、HCO3-与 p
18、H的关系为:pH=6.35+lgHCO3-lgCO2在pH8.3的水中,25时CO2、HCO3-与 pH的关系为:pH=10.33+lgCO32-lgHCO3-实测pH值与上述计算pH值的误差应0.2。某电厂原水检验结果如下:某电厂原水检验结果如下:Ca2+=46mg/L、Mg2+=8.5mg/L、Na+=46mg/L、HCO3=128.1mg/L、SO42=72mg/L、Cl=49.7mg/L.试计算下列各项:试计算下列各项:(1)审核阴、阳离子含量是否相等?审核阴、阳离子含量是否相等?(2)总硬度、碳酸盐硬度、非碳酸盐硬度和负硬度各是多少?总硬度、碳酸盐硬度、非碳酸盐硬度和负硬度各是多少?
19、(3)水中可能存在的化合物有哪些?水中可能存在的化合物有哪些?解:(解:(1)各阴、阳离子物质的量:)各阴、阳离子物质的量:n(1/2Ca2+)=46mg/L20g/mol=2.3mmol/Ln(1/2Mg2+)=8.5/12=0.7mmol/Ln(Na+)=46/23=2mmol/L阳阳=2.3+0.7+2=5.0mmol/Ln(HCO3)=128.1/61=2.1mmol/Ln(1/2SO42)=72/48/=1.5mmol/Ln(CI)=49.7/5.5=1.4mmol/L阳阳=2.1+1.5+1.4=5.0mmol/L例例4某电厂原水检验结果如下:某电厂原水检验结果如下:Ca2+=46
20、mg/L、Mg2+=8.5mg/L、Na+=46mg/L、HCO3=128.1mg/L、SO42=72mg/L、Cl=49.7mg/L.试计算下列各项:试计算下列各项:(1)审核阴、阳离子含量是否相等?审核阴、阳离子含量是否相等?(2)总硬度、碳酸盐硬度、非碳酸盐硬度和负硬度各是多少?总硬度、碳酸盐硬度、非碳酸盐硬度和负硬度各是多少?(3)水中可能存在的化合物有哪些?水中可能存在的化合物有哪些?总硬度 YD总=Ca2+Mg2+=2.3+0.7=3mmol/L 碳酸盐硬度 YDT=2.1mmol/L 非碳酸盐硬度 YDT=JD总YDFT =HCO3=(32.1)mmol/L=0.9mmol/L
21、负硬度为0,是非碱性水。例例4某电厂原水检验结果如下:某电厂原水检验结果如下:Ca2+=46mg/L、Mg2+=8.5mg/L、Na+=46mg/L、HCO3=128.1mg/L、SO42=72mg/L、Cl=49.7mg/L.试计算下列各项:试计算下列各项:(1)审核阴、阳离子含量是否相等?审核阴、阳离子含量是否相等?(2)总硬度、碳酸盐硬度、非碳酸盐硬度和负硬度各是多少?总硬度、碳酸盐硬度、非碳酸盐硬度和负硬度各是多少?(3)水中可能存在的化合物有哪些?水中可能存在的化合物有哪些?水中可能的化合物有CaHCO3=2.1mol/L,剩余的Ca2+与SO42结合形成CaSO4,其含量为:2.3
22、2.1=0.2(mol/L)剩余的SO42与镁离子结合形成MgSO4,其含量为:,(1/2Mg2+)=0.7(mol/L)剩余的SO42与钠离子结合形成Na2SO4,其含量为:(Na+)=1.60.20.7=0.6(mol/L)剩余的Na+与氯离子结合形成NaCI,其含量为:20.6=1.4(mol/L)第五节第五节 电力工业用水及其特点电力工业用水及其特点一、水的特性、水的特性水的蒸气压水的蒸气压 100时为时为101.325kPa。温度升高水的蒸气压升高。温度升高水的蒸气压升高。水的密度水的密度 4 1.0103kg/m3。其它温度下水的密度均小于此值。其它温度下水的密度均小于此值。水的比
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