水处理保护剂（精选7篇）
水处理保护剂 篇1
水污染在环境污染中占有重大比例, 包括工业污水排放污染、市政污水污染、城市生活用水污染等等。随着我国社会经济的不断发展, 对环境污染的治理越来越重视, 同时在不断探究对废水循环处理并回收利用的高新技术, 这样不仅可以降低废水对环境的污染, 同时可以降低水资源的消耗量, 提高我国水资源的有效利用率。传统的水处理工艺对污水处理效果不佳, 增加了污水处理的困难, 一种能够有效、高质处理水环境的技术越来越难得。随着科学技术的不断发展和创新, 全膜法水处理工艺技术逐步被广泛应用, 它不需要采用酸碱脱盐流程, 就可以确保水质的纯净及再次循环利用, 下面进行全膜水处理工艺技术的详细分析。
1 传统水处理工艺分析
水处理中根据水质差异, 可将其分成地下水、地表水和污水, 地下水的水质浊度是比较低的, 污染程度也降低, 水质中含有的微生物或有机污染物等杂质也比较少, 所以水质纯度可算洁净, 但其硬度会比较高, 因此需要进行处理。地表水的水质中污染程度及浊度也比较低, 但会出现各类藻类、有机物或微生物等杂质, 在水位上涨或水位下降等不同时期, 水质都会受到城市污水或工业废水等的严重污染, 影响水环境, 需要加强工业废水及城市污水的处理。污水的界定非常明显, 水质浊度及污染程度比较高, 水质中含有的胶体、悬浮物、矿物质及微生物等各类杂质均比较高, 其中有工业废水、城市生活污水、受到污染的雨水等, 为了加强环境保护, 这些污水均需在源头进行水处理。
传统水处理的主要方法是利用活性炭对污水中杂质进行吸附, 在通过过滤器对一些胶体、大分子物质进行滤过作用, 并将其去除, 但对一些微生物、有机杂质的处理没有显著效果, 尤其对工业废水等的处理, 效果更低, 虽然活性炭可利用较强吸附能力进行小分子吸附, 但也只能做到部分去除。因此需要一种高效去除水质杂质的技术。
2 全膜法水处理工艺技术分析
2.1 全膜法水处理工艺介绍
全膜法 (IMT) 水处理工艺技术是一项新型水处理技术, 它是利用超滤、微滤、反渗透和EDI技术等的有效结合, 对工业废水及市政污水等污染的水质中的微生物、大分子、矿物质等各种杂质进行去除并深入进行脱盐的一种超高技术, 并能通过电渗析结合离子交换技术进行高纯水提取, 达到水质完全循环利用的效率, 有效改善废水对环境的污染率。也就是说全膜法水处理是一种高效率排污、深度脱盐的一种先进水处理技术和工艺, 它不仅能够直接进行锅炉水补给、工艺用水, 而且也能满足电子超纯水、循环用水等的高标准和高要求。其中EDI技术的应用最为关键, EDI结合了电渗析技术与离子交换技术, 因而在水处理过程中能够起到持续除盐、无酸碱排放污染及操作简便等作用;超滤和反渗透技术的应用则可以进行废水的滤过和回收利用。
全膜法水处理工艺又被叫做第三代水处理技术, 主要的工作流程是:先进行膜法预处理 (超滤) , 到反渗透操作, 再进行EDI技术处理, 最终得到高纯水。膜法预处理中, 利用超滤膜的滤过作用对水质进行初步过滤, 它替代了传统活性炭或砂滤等介质的过滤作用, 在污染严重的水质中, 也可将一些大分子组分及悬浮物或胶体等进行去除, 有效降低水污染及化学耗氧量等的指标并降低浊度, 同时可保证下一步操作的安全性。反渗透操作则利用独特的反渗透膜在压力的促使下进行进一步水质处理操作, 将水质中含有的有机物、细菌等杂质去除, 同时排除盐类物质, 加强水质的纯度。EDI技术的操作是利用通电技术产生的阴阳电极进行高纯水处理的过程, 是全膜法水处理技术应用的升级步骤, 它可以有效进行电离树脂再生, 将水质中的盐分进行反复电离分解, 促使得到高纯水, 同时不会发生废水的再处理现象, 完全替代了酸碱再生的应用, 也有效避免了酸碱对水质造成的危害, 大大提高了水处理的高效性, 有效加强了水环境保护的效率。
2.2 全膜法水处理工艺技术特点分析
全膜法水处理工艺中膜分离技术的应用是此技术运行中的重要组成部分, 膜分离技术主要包括微滤、超滤和反渗透等几种类型。每种类型的作用都是拦截、过滤, 通过拦截将水中的杂质颗粒去除。在水中的应用是利用压力作用, 将水中的混合物质作用到膜的一侧, 直径较小的物质可以透过纤维孔膜, 直径大的物质则会被拦截, 然后被筛出。而在这个滤过过程中, 滤过的效率与膜的精度及滤膜孔径等有直接联系, 一般把能够透过较大孔径的过滤叫做微滤, 能够透过较小孔径的过滤叫做超滤, 比超滤作用更强的一种滤过作用叫做反渗透或者纳滤。其中微滤的作用是将水中的悬浮物、灰尘或细菌等较大的浊无过滤排除;超滤则将水中的大分子物质、胶体或病毒等滤过排除;反渗透则将超滤后水中的盐排除, 这个过程的精细程度是传统过滤不能达到的结果, 因为传统的过滤只是通过砂滤或多介质过滤来实现, 因而无法达到全膜法水处理技术的效果。对膜技术在全膜法水处理中的应用如下分几点进行具体分析。
2.3 膜法预处理
膜法预处理的目的就是通过超滤保证水质的可靠性, 超滤就是利用筛孔对水质中含有的微粒、细菌、大分子物质及胶体等进行分离和去除的一个过程, 在这个过程中, 超滤膜的孔径各不相同, 可对不同材质的物质进行过滤, 同时它过滤的方式包括外压式和内压式两种, 在不同压力的水环境中, 均可有效对水中含有的物质进行过滤, 超滤膜有较强的抵抗高温、抗酸碱和抗氧化等功能, 滤过精度较高, 达到0.005μm~0.01μm。过滤膜在不同压力下的水环境中, 都可以利用相应的压力作用到达最低压区域, 通过孔隙的阻滞将大分子物质挡住, 所以对胶体、微生物及悬浮物等各种杂质具有较好的过滤作用, 同时过滤膜所占空间较小, 易在各种水质条件下操作且操作方便, 所以进一步提升了滤过效率, 达到预处理的目的。
2.4 反渗透
反渗透 (RO) 是一项膜分离技术, 此技术中还包含三个不同的装置, 反渗透装置、保安过滤装置和高压泵, 反渗透装置在整个全膜法流程中体现了更精密的作用, 主要目的就是将水质中溶合的盐类及其他分子去除, 实现水质的淡化和洁净。反渗透的实现是利用一定材质的膜和高压泵加压来完成的, 反渗透膜的制造技术比较先进, 是利用一定材料进行独特的加工而形成的一种半透膜, 它的特点就是只准许水分子顺利有效透过, 同时阻滞其他分子及盐类。膜分为醋酸纤维素反渗透膜和反渗透复合膜两种, 这两种膜都具有较高的脱盐率, 其中醋酸纤维素反渗透膜的脱盐率更高, 效率可达98%;反渗透复合膜脱盐的效率也可达95%, 因此对溶在水质中的各类有机物、矿物质或微生物等杂质有较强的阻滞作用, 去除水质中的细菌、盐类、胶体及大分子等物质。保安过滤装置的精密度非常高, 保安过滤器的密度在5μm, 它可以将大于5μm以上的各种微粒、大分子物质全部过滤出去, 还具备滤芯更换功能, 确保过滤质量。高压泵装置的存在主要是确保反渗透过程中能够有充足的压力提供, 而高压泵则可以实现高压冲水的作用, 确保反渗透操作的正常运行及滤过作用。因此, 反渗透保证了水质的洁净、安全和无污染性, 而且操作比较方便, 应用费用合理, 所以对水环境污染具有较高的处理作用, 起到的确保水质纯净, 改善环境污染的效果。
2.5 EDI技术
EDI技术通俗讲叫做“电混床”或“填充床电渗析”, 是一种把电渗析技术与离子交换技术相结合应用的高新技术, 它的应用不需要酸碱参与, 摒弃酸碱对树脂的再生作用, 而持续提取高纯水的一种先进技术。可总结成EDI技术就是一种利用电结合离子交换树脂形成填充床进行高纯度水不断生产的技术。EDI技术在全膜水处理流程中的作用显著, 是提纯水质的最后一个重要步骤, 具有占据空间小、可持续生产和再生、保证水质稳定、操作简便、应用费用低等特点, 而且由EDI提纯后的水中没有化学污染及废水出现, 加强了对环境的保护, 也有效降低了污水再次处理的费用。
EDI技术的应用机制就是将具有改善膜发生极化的树脂充填到模堆, 利用电极促使模堆发生电位差, 通过离子交换膜吸附作用对源水中盐离子进行吸附和去除。操作中, 将直流电连接模堆两侧电极, 通电后模堆发生电位差, 促使水中的阳离子物质移向发生阴极作用的阳离子交换膜, 促使水中的阴离子物质移向产生阳极作用的阴离子交换膜, 不同极吸附的阴阳物质聚集, 同时利用树脂防止极化作用, 升高电阻率将其再次分解进行电离再生作用, 形成H+与OH-, 从而反复进行水质盐离子聚集和电解, 最终电渗析生产高纯水。EDI技术在运行过程中, 水电导率可达到0.057us/cm ~0.062us/cm, 这与纯水电导率的理想探讨值0.055us/cm非常接近, 同时EDI技术利用树脂电离再生, 持续进行脱盐, 生产高纯水, 完全不需要酸碱制高纯水的操作, 体现了全膜法的先进性。
3 全膜法水处理工艺技术的优点
经传统水处理分析及全膜法水处理工艺技术分析, 膜分离技术在全膜法水处理中的应用具有除去杂质率高、高效清除水中化学药剂防治再次污染、技术操作自动化、运行简便、占地面积小、与传统水处理费用相差不大、可靠性强等多种优点, 可以明显看出全膜法水处理工艺在水处理中应用的优势。
全膜法技术应用的第一步是膜法预处理, 其主要利用超滤膜的过滤作用对水质进行过滤, 不仅具有操作面积小, 可进行自动化操作的优点, 而且可在前期将一些漂浮物、大分子物质等进行过滤, 进一步降低水的浊度;反渗透则是利用特殊膜进行水质加强渗透作用的一项操作, 它利用膜的稳定性、耐热性进行胶体、颗粒、有机物及微生物等污染杂质的祛除, 并只允许水分子透过, 进一步提高了水质的纯度和净度, 同时对水质进行脱盐作用, 加强水质浊度的大大降低, 透过水的流动性, 促使水质大部分得到回收利用, 具有较高的安全性和促进水质回收的优点;EDI技术的应用则是全膜法水处理技术中的具有突破性的操作流程, 是电渗析与离子交换技术的结合应用步骤, 同样是利用膜分离的技术对水质进行处理, 不仅可以加强脱盐的效率, 改善传统单纯电渗析达不到的高度, 又可促使离子交换工作可持续进行的效率, 在脱盐过程中不用酸碱进行水质再生, 有效降低水酸碱的危害。而且EDI技术的应用具有操作简单、操作面积较小和再生等优点, 可利用通电作用进行树脂再生, 反复进行脱盐, 从而得到高纯水。
总的来说, 全膜法水处理技术就是利用超滤膜、反渗透膜及EDI技术进行操作的一种处理水过程, 应用中均具有占用空间比较小, 工作人员操作比较省力, 各种设施费用比较低等优点;其次是全膜法技术具有操作自动化, 系统运行具有高低压保护设施, 提高系统运行安全性, 和大大减少工作人员操作量及人数利用率的优点;再次是全膜法技术具有操作方便, 节省时间等优点, 由于操作流程从预处理开始, 每一步都有相应设备调试, 不用进行复杂操作, 还可以确保水质的安全与稳定性。同时由于全膜法技术中需经过反渗透和EDI技术的操作, 污水能够全部回收, 不会有废水或再次处理污水的发生, 因而提高了高纯水获得的效率。
4 全膜法水处理工艺技术在环境保护中的应用
在工业水污染中, 加强水质处理, 保护环境的要求越来越高, 传统水处理已经不能满足现代工业污水处理的要求。因此逐步推出了全膜法水处理工艺的使用, 目前有很多企业应用了此技术, 例如半导体生产厂商及电子产品生产企业等, 均将全膜法技术应用到了水处理中, 有关研究表明, 在25℃下水中电阻率均可稳定大于18MΩ。同时各企业在应用超滤到反渗透到EDI技术及超纯水获取的流程中, 通过超滤系统的进一步观察, 为预防超滤使用中出现断丝或膜污染的情况, 添加了NAHSO灭菌剂, 以此来杀灭细菌, 同时加装了ORP来防御膜的氧化, 利用优化设置来提高膜的使用效率。
在反渗透的操作中, 这个步骤的使用目的是对各分子杂质进行高效阻滞, 膜的利用也非常特殊, 材质也是特殊选用的, 包括反渗透复合膜和醋酸纤维素材质的反渗透膜, 它的细腻度较高, 融水性强, 可有效预防水质中杂质对其污染, 同时可有效透过水分子, 在利用高压泵变频器的作用下进行加压工作, 有效防止单纯高压泵的直接冲击力, 所以对矿物质及微生物等杂质具有较高的处理作用, 反渗透是全膜水处理工艺中比较核心的一个流程, 对膜的保护是非常重要的, 因此企业在这个过程中还使用了阻垢剂, 目的是将镁及钙等不溶于水的物质进行阻滞促使其结合形成污垢, 便于反渗透作用。同时企业在全膜法反渗透中还利用了双极反渗透, 进一步加强了水质的纯度, 提高对环境的保护效率。双极反渗透采用的是低压复合膜, 它的使用寿命比较长, 可在五年以上, 而且利用率仍能达到97%以上, 这种膜的抗污染性能更强, 对脱盐的作用更好。
在EDI技术的应用中, 利用电极作用, 结合离子交换技术, 对树脂进行再生作用, 反复对水质进行电解脱盐, 所以提高了水质的高纯性, 同时企业为了进一步提升水质, 确保其安全性, 还加用了抛光床的步骤, 可将水质中含有的浓度非常低的离子排除, 进一步精炼EDI技术的操作, 从而获取高纯水。抛光床的使用是不可再生的, 每年可定期更换一次, 它的作用就是加强微粒的释放, 从而弥补树脂再生达不到的要求, 更进一步提纯水质。而在锅炉补给水的工艺中, 传统的过滤净化是先进行混凝澄清, 再通过砂滤进行过滤较大悬浮物, 之后利用交换技术去除水中的盐, 这个过程的实施不仅形成了二次酸碱再生, 出现较多酸碱污水需要再次排放, 而且操作过程比较复杂, 从而影响了水处理的效率, 造成环境的再次污染, 同时还具有较强的水处理不稳定性。
而采用了全膜法水处理技术, 它利用超滤、反渗透和EDI技术, 利用膜的透过作用将98%以上的各种离子物质去除, 高度净化水质, 再利用EDI技术代替传统混床提纯技术, 高效获得纯水, 此过程无酸碱污水形成, 有效实现了锅炉补给水的应用, EDI是一种新的技术, 与超滤、反渗透结合应用在全膜法水处理技术中, 起到一种物理净化水质的作用。全膜法水处理工艺技术不断研发并优化操作流程、提高水处理技术, 目的就是提高水质处理的精度, 加强对水环境污染的处理, 提升对环境的保护。
5 结语
全膜法水处理工艺技术是超滤、反渗透和EDI技术的合成技术, 不仅可以加强水质的滤过、脱盐及持续净化作用, 保证水质的可靠性, 而且操作简单、方便, 处理中没有酸碱废液的排出, 对水质的淡化、纯度都较高, 具有全部回收利用的效率, 将其利用到水处理中是必然的, 它可以有效促进水质的纯度, 对环境保护起到一定的高效性, 应广泛应用于不同领域的水处理中, 从整体上提高国家对环境保护的效率。
水处理技术及水处理装备发展分析 篇2
1 水处理技术的发展
当下, 就水资源来说, 我国已有大部分城市都处于缺水状态, 而我国七大水系中, 几乎一半的河段都被严重污染。而水污染日益加重, 直接对工业生产造成严重的影响, 比如, 工业产品的质量、工业设备不断被腐蚀, 造成了严重的经济损失。面对这种情况, 污水净化问题已成为社会大众关注的焦点问题, 各种水处理技术纷纷应用到其中。因此, 本文作者对此予以了分析。
(1) 常规处理、深度处理。在污水处理中, 常规处理仍然是经常采用的方法, 是以“混凝+沉淀+过滤+消毒”为主的处理方法, 属于传统型的水处理方法。随着时代不断演变, 常规处理方法已存在一些弊端, 需要对它进行优化。在优化的过程中, 要以不同水质要求为基点, 把对应的预处理技术、深度处理技术应用到其中, 完善常规水处理方法。对于深度处理来说, 在发达国家中, 臭氧—活性炭附吸等处理技术的应用范围不断扩大。而对于我国来说, 各种深度水处理技术还处于应用研究阶段。
(2) 药剂处理、膜处理。就水处理技术来说, 药剂处理已成为谈论的重点。但在药剂处理方面, 我国并不具备对应的技术条件、经济条件。很多水厂仍然在使用液氯来进行消毒。随着发大国家高效、低毒水处理药剂的研制, 在处理工业用水的过程中, 我国已经开始向“无毒、无公害”方面靠近, 不断朝着易生物降解药剂方面发展, 实现复合型多功能药剂处理。此外, 随着科技日益发展, 膜技术已逐渐应用到水处理中, 取代了传统型的水处理技术, 发挥着至关重要的作用。对于膜处理来说, 是以特定膜的透过性能为媒介, 以滤膜机械为基础, 对水中的离子、分子、杂质进行筛分。
(3) 高效利用技术。为了有效解决水资源短缺问题, 需要从水处理的实际情况出发, 不断优化水处理技术, 比如, 水资源循环利用技术、废水回收利用技术。以此, 来提高水资源的利用率, 缓解日益加重的水危机。同时, 能够在满足可持续发展要求的前提下, 保护生态环境, 实现对应的生态效益。
(4) 水质工程学科的创建。就水处理来说, 一系列相关因素严重制约着水处理技术水平的提高。针对这方面, 需要创建对应的水质工程学科, 融入水、水质处理的理论概念。并以该学科为基础, 进行一系列深入研究, 解决水质处理问题, 为完善水处理技术提供有力的支撑力量, 使我国的水工业发生质的转变。
2 水处理装备的发展
(1) 新型过滤器结构的推出。随着各种水处理技术应运而生, 水处理装备也得到更新。以水过滤器结构来说, 各种新型过滤器应用到其中。比如, 以GR系列高效能过滤器为例, 它是徐州电力勘察设计院研制的。该过滤器具有很多优点, 比如, 结构简单、易于操作。比如, 以LLY型高效过滤器为例, 和传统型过滤器相比, 滤速、载污容量都得到了极大地提高。同时, 还具有一些其它方面的功能, 比如, 具有很好的除污、除Fe等效果。更为重要的是, 对那些严重污染的水质也能起到很好的净化效果。
(2) 新型脱气装置、多功能设备的发展。对于脱气装置来说, 能够有效地脱除水中的有害气体。该装置也是水处理系统的核心部分, 远远优于常规类型的水处理装置, 比如, 二氧化碳器具。在新型脱气装置研制过程中, 出现了一系列的冷法除氧器、热力除氧器, 比如, 组合形式的过滤除氧器、水膜形式的除氧器。就强力脱二氧化碳装置来说, 它是在充分利用旋流器原理的基础上, 分离气液, 具有很好的净化效果。此外, 多功能设备也逐渐应用到水处理中, 能够简化水处理装备的系统结构、简化操作流程。以LD系列的多功能离子交换器为例, 它具有多样化的功能, 比如, 能够有效降低水中的含盐量。对于这种离子交换器来说, 它比较适合处理那些硬度、碱度较高的水源水质。同时, 它在工业锅炉水处理方面的应用较多, 能够有效改善锅炉的水气质量, 减少污垢的排放量。
(3) 需要不断推广反渗透水处理技术。简单来说, 反渗透技术属于膜法水处理技术, 主要是对压力差的充分应用。它能够有效去除水中的各种杂质。同时, 高效、零污染、节能是其显著特征。首先, 在水处理中, 反渗透技术的应用能够实现自动化、连续化操作, 减轻操作人员的复杂, 提高工作效率。分渗透技术可以减少化学药品的使用量, 降低对环境的污染程度。其次, 在技术可行性方面, 在60年代中期, 我国就已经开始研制反渗透技术。随后, 各个地区还建立了一些专门的水处理公司, 比如, 专门从事反渗透系统设计, 各种反渗透水处理装置不断出现。最后, 在价格方面, 分渗透技术的不断改进, 价格也不断下降, 具有一定的经济性。表1为二级化学除盐系统、反渗透离子交换系统成本。
3 结语
总而言之, 就水处理技术、水处理装备发展来说, 还需要进一步完善, 但终将会走上长远的发展道路。以反渗透水处理技术来说, 会逐渐向物理法水处理方面发展, 使化学处理法、物理处理法相融合, 比如, 连续除离子技术。随着水处理技术、水处理装备日益完善, 淡水资源危机也会有所缓解, 极大地提高水质, 不断提高工业生产的经济效益。
参考文献
[1]马本秀.水处理技术与水处理装备的发展探究[J].能源与节能, 2014 (03) :108-109.
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[3]刘秋改.工业水处理技术的发展概况与技术进步[J].机械管理开发, 2002 (02) :50-51.
水处理保护剂 篇3
1.1 常规处理
“混凝+沉淀+过滤+消毒”的处理方法在当前仍然可以继续使用并且延续, 这是一种常规的处理组合[1]。但在当前的使用过程中, 这种方法不能够拿来引用, 对于它的工艺组合要有一些相对的强化和优化, 最好还要根据不同的水质要求或水源条件, 加入一些预处理和深度处理的技术。
1.2 生物预处理技术
通过生物预处理技术, 能够把原水中的氨氮和可以部分降解的有机物完全去除。生物预处理技术相对于当前的水体污染状况和水体污染的趋势来说, 在很长一段时间内都可以作为去除氨氮的有效武器。但同时, 在它的实际应用方面我们也有必要进行广泛的研究, 尤其是处理含藻水时, 对于藻类爆发期的处理措施有必要进行更为深入的研究[2]。
1.3 深度处理
当前来说, 像臭氧氧化, 臭氧-活性炭吸附等运用于水净化的深度处理技术已经在很多发达国家得到了相当广泛的应用, 而中国还处在一个应用研究的阶段[3]。笔者相信, 随着技术的不断深入, 这项技术用不了多久也会在中国逐渐地被运用开来。
1.4 药剂处理
在水处理技术方面, THM3消毒杀菌已经在世界范围内引起了较为广泛的关注。但是就目前中国来说, 技术和经济条件都有所限制, 绝大多数的水厂还依然在用液氯消毒。在国外发达国家不断地开发出高效、低毒的杀毒药剂的同时, 中国也在逐渐向着这个大的方向靠拢, 随着时间的推进, 会逐渐限制、甚至淘汰掉对叶绿杀菌方式的运用[4]。在处理工业用水方面, 我们的药剂也将慢慢地从有毒、有公害向无毒、无公害的方向靠近, 而不易生物降解药剂也将向易生物降解药剂这边发展, 最终, 中国将从单一的水处理药剂发展到复合的多功能药剂处理。
1.5 膜处理
当前, 膜处理技术是代替传统水处理技术的最佳选择, 它被称之为21世纪水处理技术的关键技术。以压力梯度为驱动力, 通过特定膜的透过性能来使水中的离子、分子以及杂质进行滤膜机械的筛分, 这是膜处理技术的主要作用原理[4]。
1.6 高效利用技术
当前, 水资源已经出现了严重紧缺状况, 它要求水处理技术的水平必须有所提升。因此, 废水的回收利用技术, 水的循环利用技术都将得到迅速的发展。对于水的高度循环利用以及回用都会对水源起到非常大的节约作用。它可以缓解用水危机, 也可以满足可持续发展的要求和环境保护的要求, 还能够为水处理产业的发展和壮大起到一个推进的作用, 使水工业体系向着高度发达的地步迈进。
1.7 水质科学和水质工程学科
随着时代的不断进步, 我们最终还会创立水质科学以及水质工程学科等一系列的相关专业。现阶段所有的水处理技术水平和当前的经济条件制约了水处理的技术。所以在不久以后很可能会出现水资源短缺, 水污染恶化等状况。这对于中国的可持续发展将有一定的影响, 也会产生相应的水质危害作用。由此看来, 对于水质科学和水质工程学科的创建就显得尤为重要。该学科需要包含用水和水质处理等方面的概念和相关内容, 而且为满足水质要求, 对于所需要进行的各种水质处理问题的相关研究和相关解决都要有所涉及。这门学科的出现, 将标志着中国水工业进入一个新的高度, 为水工业奠定一个具有划时代意义的基础。
2 中国的水处理装备
2.1 中国水处理装备发展状况
在20世纪70年代中后期, 中国开始出现了水处理装备。由于当时的产品在标准化和系列化等方面的水平都很低, 所以定型的产品不多。20世纪90年代以后, 国家对水处理装备在技术方面进行了改造, 其制造水平和生产水平都有所提高。到如今, 水处理装备已经逐步实现了国产化[5]。
水处理是为了使水质满足特定环境及回用的用途, 通过物理、化学和生物手段, 对水质进行治理, 去除或增加水中某些对生产、生活及环境不需要或需要物质的全过程。
水处理设备是为了实现水处理工艺过程所必备的设备。水处理设备制造模式属于大规模定制生产模式, 类似行业包括造船、核电、电站、能源设施等各种定制装备制造业。目前大型跨国公司如GE、东芝、西门子、施耐德等均从事该业务, 而且全球高端产品市场基本被外资巨头垄断[6]。
2.2 中国水处理装备所存在的问题
中国的水处理装备与发达国家相比还存在着较大的差距[4], 主要表现在这几方面:
a) 生产与需求之间的矛盾比较尖锐, 国产的水处理设备远远还不能够满足中国的水处理需求;
b) 品种较少, 而且产品的结构相对来说比较落后, 开发能力不强;
c) 中国的水处理装备质量比较差, 技术水平不高, 并且产品创汇很不稳定;
d) 中国的水处理装备成套和工程承包的能力不强。
目前生产采用了每台设备项目制的管理模式。将每个生产订单作为一个项目, 为每个项目指派一组员工进行装配生产, 这组员工通常包括机长、焊工、电工、管道工、装配工、测试员等。但非标产品的生产停线和返工频繁, 人工工时超标严重, 平均超标35%以上;同时, 项目众多, 工程师人手有限, 工艺流程制定较粗糙, 指导性不强;由于缺乏标准化的指导文件和员工培训, 岗位分工不清, 管道工、焊工、电工经常因为项目赶工或停线而被调度为装配员, 人员生产效率不高, 只有60%左右, 品质难以保证。
2.3 中国水处理装备的更新
中国现有的污水装备有待更新。
a) 国家要鼓励用户使用国产品牌;
b) 要重点支持一些具有竞争实力的设备制造厂和工程承包公司;
c) 对于重点企业的改造力度要适当性地加大, 可以进行适当的贴息贷款;
d) 对于国产设备的技术开发和科技公关要给予大力的支持和鼓励;
e) 引进国外先进的技术, 加快中国水处理装备的发展速度。
3 结语
不断开发和掌握水处理技术及其相关的水处理装备对更好地解决水污染问题和水资源问题具有重要意义。水处理技术和水处理装备的发展和更新都经历了一个长远的阶段, 可以说水处理的装备在随着水处理的技术不断发展壮大着。希望从事水处理的相关工作人员都能够立足在自己的岗位上, 争取把工作做得更好, 为社会和人民创造出更大的价值。希望广大人民注意节约用水, 不要浪费。只有水处理工作人员和用水的大众相互配合, 才能保证我们的水源不出现严重的问题。
参考文献
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[4]邹勇, 宁甲昱, 杨正龙.新一代绿色高效杀菌消毒剂——高铁酸钾[J].中国水产, 2005 (12) :87-89.
[5]曹秀芹, 陈珺, 唐臣, 等.超声处理后剩余污泥性质变化及分析[J].环境工程, 2005 (05) :91-92.
水处理保护剂 篇4
船舶液体舱在海洋环境下,金属结构暴露于海水、高盐分、高湿、高温以及干湿交替等环境中,往往要遭到严重的腐蚀。在海洋环境中服役的船舶,各种液体舱的腐蚀破坏严重影响船舶寿命及安全性,而其中以压载舱的腐蚀最为严重。压载舱的服役特点是干湿交替,结构相对复杂,涂层失效快。为了有效控制压载水舱的腐蚀,通常采用涂层与牺牲阳极阴极保护结合的保护技术。
阴极保护方案设计一般根据保护电位、保护电流计算牺牲阳极的用量[1],然后根据结构进行均匀布置。牺牲阳极安装完毕后进行测量评价。这种设计方法已经应用多年,但现场评价时往往采用取几点保护电位测试值为依据进行评价,不能全面反映被保护结构的表面状况。如果存在欠保护区域,而又没有测量到,往往会在欠保护区域发生腐蚀损伤[2,3]。
为此,本工作针对某船的压载水舱,采用通常的设计方法进行阴极保护设计,然后采用边界元设计为基础的BEASY软件进行保护效果预测,判断整体是否达到完全保护。
1 阴极保护的设计
压载舱的结构尺寸:底部43 200 mm×19 200 mm×2 400 mm,侧面43 200 mm×24 000 mm×2 400 mm,压载舱材料为Q235B,涂层为改性环氧漆涂层,压载率为50%,保护寿命为10 a。
1.1 阴极保护电流
按下式计算全浸时所需的阴极保护电流:
I =J ·S
式中 J—— 阴极保护电流密度,mA/m2。针对表面涂层工况及保护期,取J = 15 mA/m2
S——被保护面积,m2。约为9 000 m2。
经计算阴极保护电流为46.68 A。
1.2 牺牲阳极规格、型号及发生电流
选用Al-Zn-In-Cd铝合金牺牲阳极,规格为500 mm×(105,135)mm×130 mm。每块阳极净重为23 kg。其发生电流经计算为1 690 mA/块。
1.3 阳极数量
按下式计算阳极数量:
N=I/ If
式中 N——阳极数量,块
I——保护电流,A
If——阳极发生电流,A
经计算需要牺牲阳极80块,底部牺牲阳极数量为45块,布置方式为9×5;侧面牺牲阳极数量为35块,布置方式为7×5。
2 阴极保护的保护效果预测
2.1 边界条件
BEASY软件准确评价被保护结构物的保护效果需要准确的边界条件,一般包括牺牲阳极和被保护结构材料的极化特性、涂层状态、海水电导率以及被保护结构的网格划分方法等。为此采用试验室模拟测试方法得到边界条件为:海水的电导率为4 S/m,压载舱的网格数为1 600,牺牲阳极的网格数为320,牺牲阳极和Q235B钢的极化曲线见图1。
2.2 数值模拟分析
改性环氧漆涂层破损率为2%时,压载舱保护效果的模拟结果见图2。
在牺牲阳极周围如右侧所示的颜色梯度代表保护电位范围,与图中左侧所示颜色一一对应,将图中左侧所示的颜色与图右侧的标示码相对照,即可知道压载舱各个区域的保护电位,从计算结果可知,压载舱的整体保护电位范围在-827~-943 mV。从图可见,采用这种牺牲阳极的安装方式,底部地位较负,在-943~-900 mV,而侧壁,未安装牺牲阳极的一侧,电位在-827~-910 mV。在交界处,即拐角区域,保护电位相对较正,在-827~-850 mV。由此可见,该种阴极保护的薄弱点在交界处和侧壁未安装牺牲阳极的区域。如果阴极保护失效首先是这些区域首先达到欠保护。
根据阴极保护准则,被保护钢结构物极化至-795~-1 045 mV,可以判断为腐蚀基本得到抑制。从图2可知,根据常规设计选用的牺牲阳极对压载水舱进行阴极保护后,压载舱表面电位分布范围为-827~-943 mV,由此可见,采用BEASY软件的模拟计算结果证明阴极保护设计后的压载水舱可以处于完全保护状态,证明设计和布置方法可靠。
3 结 论
(1)阴极保护采用铝合金牺牲阳极,规格为500 mm×(115,135) mm×130 mm,重量为23 kg,数量为80块,其中底部牺牲阳极数量为45块,布置方式为9×5;侧面牺牲阳极数量为35块,布置方式为7×5。
(2)BEASY软件采用边界元技术数值模拟结果表明压载舱保护电位处于-827~-943 mV之间,达到完全保护。
(3)数值模拟结果证明压载舱的阴极保护设计方案基本合理,牺牲阳极的布置方式可行。
参考文献
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[2]DeGiorgi V G,Thomas E D,Lucas K E.Scale effects andverification of modeling of ship cathodic protection systems[J].Eng.Anal.Bound.Elements,22:1998,41~49.
船舶压载水处理 篇5
船舶压载水
压载水的作用
船舶压载水是船舶不可或缺的一部分, 在船舶的航行和营运过程中起着很重要的作用如:用于调节船舶的吃水和船体纵、横向的平衡及安全的稳性高度;调整总纵强度和局部强度, 以避免船体发生变形和较大应力, 最终保证船舶安全航行。
船舶在航行营运过程中需要经常调整船舶压载水, 调节方式主要是靠压载水的排放和加载。其作用主要有三个。第一, 满足国际公约的强制要求。国际压载水公约中明确规定, 压载水在船舶滞留时间不得超过3 个月。第二, 使船舶更加安全高效的航行。为了船舶航行时降低阻力以及增加或降低船舶稳性, 船舶需要吸入或排除船舶压载水从而调节船舶至相对应的姿态;第三, 实现船舶营运的最大利益。船舶在营运过程中为了更大限度的载货增加船舶的载货量, 需要将必要的压载水排除船体以增加额外浮力。
压载水的置换
压载水置换要求
国际海事组织于2000 年正式通过了船舶压载水管理公约, 也就是《船舶压载水及其沉积物控制和管理国际公约》。根据该公约的要求, 船舶在运营过程中, 需要更换压载水时应该尽可能远离陆地, 更换水域应为深海以及水域开阔地带。由于近岸水域海生物种类较为复杂, 所以公约规定排放压载水时距岸距离不能少于200 海里。该方法虽然应用较多, 但船舶在实施过程中如果出现失误很容易造成事故。
置换压载水的方法
对于置换方法当今国际上较为推荐的主要有三种, 分别是溢流法、顺序法和稀释法。
溢流法:顾名思义也就是将新的压载水灌入已经盛有压载水的压载舱中, 同时多余压载水从溢水口不断流出的方法。用这种方法进行置换时, 需要泵入压载舱的水量约为舱室容量的300%。另外这种方法对船舶的管路和水舱的要求较高, 并且在置换过程中无法做到完全置换的问题。在寒冷地区很容易出现船舶甲板结冰的现象。
顺序法:该方法主要分为两步, 第一步将需要置换的压载水舱室抽空。第二部将新的压载水源注入压载舱中。目前而言这种方法不仅压载水的置换率较高而且对于防止微生物污染方面的效果最佳。其缺点在于在置换过程中会出现自由液面, 自由液面必然会降低船舶稳性, 在大风浪条件下较为容易出现事故。
稀释法:该方法的具体操作是将新的压载水源由压载舱室的顶部注入, 同时旧的压载水从底部以相同的流量排除, 在这个过程中船舶的压载舱中压载水水位基本不发生变化。该方法的置换率也比较高, 而且相对安全。
置换压载水时的防污染处理
目前也经常采用机械法、化学物理法等处理压载水以减少其生态污染。下表列出了这几种方法的作用原理和主要特点。
置换压载水所致的环境危害
由于船舶压载水在置换过程中难免会携带海洋生物, 对于外来物种而言由于缺乏天敌, 所以其一旦进入一个适宜生存的新的水域很容易大面积繁殖, 从而危及当地生物, 甚至导致当地水域生态系统的彻底混乱。另外也很容易危及当地水域的海洋水产经济。
置换压载水对海洋生态的危害
即便随着船舶压载水由一个水域载到另一个水域的生物本身并没有毒性, 可是由于生物学上的适者生存的原理, 在适应新环境, 同时又没有天敌的情况下, 新物种会大量繁殖, 入侵前期数量成指数型爆发, 从而危害当地的生态环境, 破坏当地的物种关系。据不完全统计每两个月世界就会发生一次生物入侵的事件。
另一方面, 随着生态系统中相互影响的外来物种的不断增加, 会对当地雾中进行排挤, 到了入侵后期会取代原来的物种, 从而改变了原有的生物链, 使当地的生物多样性降低, 甚至将当地的生态系统严重破坏。
置换压载水对渔业经济的影响
自上个世纪80 年代, 由于压载水所携带的入侵生物对当地海洋渔业带来了严重的负面影响, 最终引起国际相关海事部门和渔业部门的重视。现列举一些历史上具有代表性海洋生物入侵的例子:上个世纪70 年代左右, 黑海的凤尾鱼和鲜鱼的养殖产业由于来自北美的水母的入侵遭到的巨大的打击, 致使当地渔业经济受到很大损失;20世纪90 年代末期, 澳大利亚当局声明有大约170 多种生物进入澳大利亚水域, 绝大部分由有船舶排放压载水所致, 不仅致使其渔业经济损失上亿美元, 还损害了当地人们的身体健康, 渔业产业接近崩溃;中华绒鳌蟹在20 世纪从中国传到欧洲等地, 尤其在荷兰和德国等地, 它们迅速繁殖发展大量猎捕当地鱼类, 对当地水域的生态环境造成了很恶劣的影响。由于船舶压载水而导致的生物污染事件数不胜数, 它们对当地的渔业经济, 生态环境造成了严重的影响, 甚至危及人类健康。
船舶压载水的控制
船舶压载水的污染问题已经上升成为一个全球问题, 其需要各个国家联合起来进行治理, 仅仅靠个别国家进行管制很难解决污染的问题。只有各个国家都严格遵守国际压载水公约, 上到政府机关下到每艘船舶每个船员都恪守公约要求, 才有可能降低压载水对海洋的污染。
另外部分船员环境保护意识差。船员以及公司对压载水的排放重视不够, 据不完全了解, 现今有许多船舶为了自身的方便快捷, 通常不按规定进行排放压载水, 偷排、乱排压载水的现象时有发生, 这使得压载水的控制更加艰难。
国际上对压载水的管理
美国对压载水的管理要求
根据美国的联邦法典的相关规定, 如果船舶在圣劳伦斯或者大湖区航行的话, 船舶的压载水排放应有政府强制管理。船舶在处理自身压载水时应按照以下措施之一实施。 (1) 对于需要在大湖区水域排放压载水的船舶, 应该及时在水深满足200m以上的美国经济区水域更换压载水, 从而确保船舶压载水的盐都不低于百分之三。 (2) 如果没有更换压载水计划, 港方要求船方关闭船舶所有排水阀门。 (3) 在进入以上水域以前船方需要及时向有关部门申请, 在获得批准后才可进入相关水域。
美国加州在20 世纪末颁布了压载水管理的新规定, 规定从2000 年正式执行, 该规定对来往船舶压载水的管理方面又提出了新的规定。该新规定对有美国专属经济区驶往加州水域的船舶进行了规定, 要求其必须采取以下措施之一, 主要包括 (1) 更换压在水时水生不可低于200 米。 (2) 只进行压载水加载不进行排放。 (3) 排放的压载水排放至官方指定的容器之内。 (4) 在某些特殊情况下可以在经过政府批准和认可的时间以及地点进行压载水的排放。
另外该规定也对船舶不按制度更换压载水所应接受的处罚做了相应规定。
我国对压载水的管理要求
为了改善海洋生态环境, 减少由于船舶压载水的问题而带来的海洋生态污染, 我国的《中华人民共和国海洋环境保护法》第六十二条明确规定:“在中华人民共和国管辖水域, 任何船舶及相关作业不得违反本法规定向海洋排放污染物、废弃物和压载水、船舶垃圾及其他有害物质。”对于需要更换压载水的船舶都应该提前向海事相关部门进行申请, 海事部门在接受申请后会对船舶压载水的各项指标, 和排放水域的选择, 排放速度的设定等等因素进行检查, 在通过所有检查以后船舶才可安全要就进行压载水的排放或者加载。 另外根据《中华人民共和国进出境动植物检疫法》相关条例也对船舶的卫生检验检疫做出了相关规定, 其中明确规定来自动物疫区的船舶应该严格根据本法进行检查, 尤其对于船舶所排出的生活污水进行严格的检查, 以防止病毒的跨区域传播, 危及我国的海洋生态环境。
以上两部法律虽然都对出船舶压载水的消毒有所要求, 但缺乏对压载水的检疫要求。因此国内立法在对排放压载水会导致的生物入侵方面并未提出明确的要求, 在这方面的管理和监督并未引起当事人的足够重视。
处理压载水时船方应注意的问题
虽然船舶在浅水区更换压载水相对较为方便和安全, 但是还是应该尽力避免, 在水域选择方面也应该尽可能选择水生物相对较少的水域进行压载水的更换, 根据某些微生物的活跃度的日变化选择不同时段进行置换, 如有条件进两选择岸上经消毒水作为压载水。
在实际操作中, 由于船员环保意识、业务能力不强, 很多时候为了操作方便, 随意置换、排放压载水, 从而导致船舶事故发生。所以在船舶管理方面应该做到建立沿海水域船舶压载水防污染的监测、监视机制, 完善监控手段;加强对船员的业务能力的培训和检查, 防止由于船员本身因素导致事故的发生; 在立法建设方面, 尤其海事方面应该予以加强, 应该给予海事智能部门更高的执法权力, 从而加强其执法力度和效果;提高相关人员的环保意识, 强化相关人员的责任心, 让其从心里更加重视。
小结
高含藻水净水厂水处理工程研究 篇6
关键词：净水厂,含藻水,压力溶气气浮池,高锰酸钾预氧化
1 概述
含藻水源水是指藻类及其他浮游生物过量繁殖、藻数量大于100万个/L或足以妨碍混凝、沉淀和过滤正常运行的水源水[1]。水体富营养化常常导致藻类的滋生, 特别是夏季的湖泊更易发生。由于藻类会产生藻毒素, 长期饮用藻毒素含量超标的自来水会有损人体的身体健康, 因此, 含藻水源水处理备受水厂和研究者重视[2,3]。
藻类在水中处于悬浮状态, 常常含藻水源水浊度不高, 为投药去藻提高了难度, 因此夏季高温季节极易造成处理池“翻池”现象, 不仅增加了后续处理单元负担, 也会影响滤池出水水质[4]。本文以辽宁某净水厂为例, 对含藻水源水处理工程进行设计, 为净水厂高含藻水源水处理提供参考。
2 净水厂进、出水水质
该净水厂日处理水量18.6万m3, 处理后的水供城市用水, 水厂出水应满足GB 5749-2006生活饮用水卫生标准, 进水水质如表1所示。
由表1可以看出, 该水源色度、浑浊度、悬浮物、细菌总数及大肠菌群数等超标, 特别是藻类超标严重, 属于重度含藻水。
3 含藻水源水净水方案确定
含藻水源水去除方法有物理法、化学法和生物法。物理法是利用某些设备、器材在水体中设置特定隔离区, 分离藻类或利用机械装置灭杀、驱散藻类。常见的有微滤机过滤除藻、气浮除藻、活性炭吸附除藻及电解杀藻;化学法主要利用化学药品或矿物质抑制、杀死和去除藻类, 按作用机理不同, 可分为化学药品直接灭杀法、强化混凝沉淀法和天然矿物絮凝法。生物法主要利用生态系统内部调节机制除藻, 常见的有生物膜法预除藻、微生物絮凝剂除藻、生物活性炭除藻等。各种除藻技术各有所长, 但也存在某些缺陷。目前, 运行水厂常用除藻方法为预氯化和气浮法。
根据进出水水质分析, 结合目前含藻类水厂运行情况, 并考虑到技术可行性和经济承受能力, 提出处理方案如下:
方案一:
原水→氧化塔 (预氯化) →机械絮凝池→斜管沉淀池→普通快滤池→清水池→用户。
方案二:
原水→配水井→机械絮凝池→气浮池→V型滤池→清水池→用户。
方案三:
原水→臭氧预氧化→混合池→机械搅拌澄清池→双阀滤池→超滤膜→消毒→用户。
方案一采用预氯化工艺, 考虑预氯化对后续处理工艺的出藻虽有促进作用, 但氯容易与原水中的有机物生成对人体有害的卤代有机副产物;方案三预处理采用臭氧预氧化, 并加入超滤膜深度处理工艺, 出水水质较好, 但大幅增加了水处理成本;方案二主体工艺采用气浮法, 气浮法恰好适于藻类密度小, 投加混凝剂后形成的絮凝体不易沉淀的特点, 前处理采用高锰酸钾预氧化, 满足出水要求且较为经济, 因此, 本水厂采用方案二作为含藻水处理工艺。方案二气浮工艺种类很多, 有压力溶气、真空释气法、微孔布气法、电解产气法、机械碎气法等。其中, 又以压力溶气气浮法应用最多, 这是由于该法所产的气泡微细度及稳定性高, 在数量上也能得到很好的满足, 同时电能消耗较低, 操作管理可靠、简易, 并能适应大、中、小型设备的要求, 因此与其他形式相比占有优势[5]。
综上所述:选择方案二作为水厂设计处理工艺, 具体方案如图1所示。
4 主要构筑物设计及设备选型
净水厂根据推荐方案进行工艺设计, 净水厂具体工艺设计参考室外给水设计规范及给水排水设计手册完成[6,7,8]。主要构筑物尺寸及所用设备如表2和表3所示。
5 高锰酸钾与混凝剂投药量确定试验
高锰酸钾预氧化投药量的确定是水厂工艺运行的重要参数, 需通过试验确定。对于微污染水源水, 试验发现高锰酸钾预氧化与混凝剂联用效果较好, 先氧化后混凝对污染物去除效果好[9]。鉴于此, 取水源原水, 采用先高锰酸钾预氧化5 min后投加PAC30 mg/L, 测定高锰酸钾不同投加量时藻类、浊度和CODMn降低率, 其中藻类采用平板记数法测定, 浊度用浊度仪测定, CODMn采用酸性高锰酸钾滴定法测定。
试验结果如图2所示。
由图2可以看出, 随着高锰酸钾投药量的增加, 藻类和CODMn去除效果增强, 浊度变化一直保持较高去除率。由此可见, PAC投加前, 通过高锰酸钾预氧化, 可以使藻类和CODMn去除率大幅提高。当高锰酸钾投加量在2.5 mg/L以后, 藻类和CODMn去除率变化不大, 增速变缓, 从节省药品考虑, 确定高锰酸钾投加量为2.5 mg/L。
6 结语
1) 针对水源含藻量大的实际情况, 采用机械絮凝池与压力溶气气浮池合建的方式进行处理, PAC絮凝前采用高锰酸钾预氧化工艺, 在除藻同时, 有效降低了CODMn, 减轻了后续处理负担。
2) 高锰酸钾预氧化试验表明, 随着高锰酸钾投药量的增加, 藻类和CODMn去除效果增强, 浊度变化一直保持较高去除率。高锰酸钾投加量为2.5 mg/L, 氧化5 min后投加PAC 30 mg/L对藻类、CODMn和浊度的去除效果良好, 去除率分别达到62.9%, 69.5%和94.5%。
参考文献
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[5]王宝林.微污染含藻水的处理技术研究进展[J].建设科技, 2005 (5) :46-47.
[6]中国市政工程东北设计研究院.给排水设计手册第1册常用资料[M].第2版.北京:中国建筑工业出版社, 2000.
[7]上海市政工程设计院.给排水设计手册第3册城镇给水[M].第2版.北京:中国建筑工业出版社, 2004.
[8]中国市政工程华北设计院.给排水设计手册第12册器械与装置[M].第2版.北京:中国建筑工业出版社, 2001.
锅炉水处理技术综述 篇7
热力设备在使用中因水质不良造成受热面上的结垢和腐蚀, 对于蒸汽锅炉, 还要注意盐类的沉积。以上不利现象的形成是一个积累过程, 有时问题不易发现, 只有在炉管堵塞, 锅炉受热面发生鼓包、变形、泄露时, 导致锅炉经常修理, 甚至于报废锅炉。有时虽然采取了水处理措施, 但因方法选择不当, 也给用炉单位造成了一定的浪费。
2 腐蚀机理
热水锅炉的腐蚀机理, 是因为锅炉用钢板是由铁素体和渗碳体组成, 铁素体的电极电位低, 渗碳体的电极电位高, 同时, 钢板中还含有各种杂质, 当其表面与水接触时, 即构成无数个微电池, 产生电流引起化学腐蚀, 再则就是因为没有可靠的除氧措施, 水中的溶解氧在锅炉加温的同时相继析出, 附着在管壁及锅筒壁上形成氧去极化腐蚀。其电极处化学反应式如下:
阳极反应:Fe→Fe2++2e
阴极反应:O2+2H2O+4e→4OH-
总的电池反应:2Fe+O2+2H2O→2Fe (OH) 2
如果两极间的扩散作用强烈, 补水中又在不断有氧进入, 还会发生以下二次反应:4Fe (OH) 2+O2+2H2O→4Fe (OH) 3↓
3 水处理方式有炉内与炉外两大类
3.1 原水的预处理
它主要是除掉水中的悬浮杂质和胶体杂质。通常采用混凝、沉淀和过滤等方式。预处理水质的好坏对下一步炉外水处理有很大影响。这些杂质若进入交换器内, 使树脂层的阻力增大, 更容易吸附在树脂表面影响树脂的交换能力, 缩短树脂使用寿命。特别是使用江水, 悬浮物含量太高, 必须经过预处理。
3.2 炉外水处理
3.2.1 钠离子交换软化处理
它是用Na+置换水中Ca2+、Mg2+, 从而去除水中的硬度离子, 失效后再用食盐水进行再生。
运行反应为:2Na R+Ca2+→Ca R2+2Na+
再生反应为:2Na Cl+Ca R2→Ca Cl2+2Na R
(1) 单级钠离子交换系统, 通常用两台交换器, 一台运行, 一台备用, 此系统简单紧凑, 投资少, 基本上能保证连续不断的供水。
(2) 单级钠离子串联运行。此系统虽然较复杂, 但交换器内树脂的交换容量得到了完全利用, 并能降低盐耗, 它适合于硬度较高的原水。
(3) 双级钠离子交换系统。它虽然第二级盐耗较高, 但可利用再生二级交换器的废盐液去再生一级交换器, 而且二级交换器运行周期较长, 其总盐耗比单级钠离子交换还要低一些, 钠离子交换法适用于碱度较低的原水。
3.2.2 软化降碱联合处理
水中的碱度成分是HCO3-, 它在高温下发生分解和水解反应, 使水中游离OH-增加, 蒸汽中CO2浓度增加。
(1) 钠离子交换加酸系统 (通常加H2SO4) 。该系统设备简单, 占地面积小, 能降低锅炉排污率, 提高蒸汽品质, 但对碳钢防腐不利。其适用于原水碱度大, 特别是对有负硬度的水。
(2) 石灰-钠离子交换系统。。此系统先是石灰与游离CO2、Ca (HCO3) 2、Mg (HCO3) 2反应, 再用钠离子交换器进行软化处理, 既降低了碱度又降低了硬度。它适用于碳酸盐硬度比较高, 过剩碱度不是很高的原水。
(3) 氢-钠离子交换系统。它是一部分原水经强酸H型离子交换树脂, 另一部分原水经钠型离子交换树脂, 两部分水经离子交换反应混合在一起, 从而达到降碱和去除硬度的目的。
另外, 还有NH4--Na+离子交换和Cl--Na+离子交换, 这里不作讨论。
3.2.3 水的预脱盐
当原水中的溶解固形物含量过高或相对含盐量过高时, 可以用电渗析或反渗透法进行预脱盐, 再进行软化及除碱处理。
3.2.4 水的除氧
对于给水中的溶解氧含量超标时, 还要进行热力除氧, 铁屑除氧和亚硫酸钠除氧等。
3.3 炉内水处理
这种方法适用于任何压力和出力的锅炉。压力较高的锅炉是进行炉外水处理的同时, 辅以炉内处理;对于压力较低的锅炉可直接采用炉内水处理而不用炉外处理。常用药剂:
3.3.1 纯碱 (Na2CO3) , 它与钙离子反应生成碳酸钙沉淀, 同时Na2CO3水解使水中OH-含量增大, 氢氧根与镁离子反应生成氢氧化镁沉淀。在锅水碱度和PH值较高条件下, 新生成的碳酸钙结晶核的表面易吸附OH-, 阻碍了结晶的增长, 使碳酸钙沉淀分散成无定形水渣。
3.3.2 磷酸钠 (Na3PO4、12H2O) , 它是使磷酸根保持一定浓度, 与钙离子维持一定的平衡关系, 防止Ca SO4、Ca Si O3等水垢的生成, 对防止硅酸盐垢的形成效果更为明显, 但对防止镁垢的形成效果很差。
3.3.3 烧碱 (Na OH) , 它能维持锅水的碱度和PH值, 使磷酸盐与钙镁反应时, 不生成磷酸钙、磷酸镁等易形成二次水垢的物质, 且能与钙镁离子反应, 阻碍碳酸盐等沉淀物在金属表面形成水垢。
3.3.4 栲胶, 它具有络合、凝聚、吸氧防腐作用, 还具有绝缘层作用。只单一使用以上药剂防垢效果不很理想, 常用复合防垢剂。
纯碱、磷酸盐复合防垢剂, 它是以纯碱为主, 磷酸为辅;磷酸、烧碱复合防垢剂, 它以磷酸为主, 烧碱为辅, 它对易形成硫酸盐垢和硅酸盐垢的水质有良好的防垢效果。
三钠一胶复合剂, 它是将纯碱、磷酸钠、火碱和栲胶按一定比例配制而成。碳酸盐硬度大的水质, 宜适当增加火碱用量;对非碳酸盐硬度大的水质, 要多加纯碱;而硫酸盐及二氧化硅含量高的水质, 要增加磷酸钠用量;碱度大于硬度的水质, 适当减少纯碱和火碱用量;含镁离子较高的水质, 要减少磷酸钠用量;硬度大于4mg N/L的水质, 适当增加栲胶用量, 当给水有机物含量高时, 减少栲胶用量。当给水硬度大于3-4mg N/L时, 采用复合防垢剂更经济。
3实用举例
3.1某台WNN型蒸汽锅炉, 冬季供暖, 常年供洗澡水, 安装运行后一直用钠离子交换器进行炉内水处理, 根据水样化验结果进行排污, 因炉水碱度常超标, 不得不加大排污, 排污率超过25%。后改为炉内水处理, 根据水质情况准确、合理计算各药剂投入量, 使炉水碱度保持在标准范围内, 排污率控制在5%以内, 经一年试运行, 节约燃料率为15%。
3.2又有某企业自备电厂原设计水处理系统采用电渗析预处理后再加一级串联阴-阳离子交换除盐系统, 经一段时间运行, 企业感到制水成本太高, 后经合理改进, 选择串联氢-钠离子交换水处理方式, 再生液的消耗大大降低, 提高了经济效益。
4 结论
锅炉水处理方法的选择应根据当地水质状况, 依据水样分析结果, 对照国家水质标准, 经计算得出结论, 合理选择。对于不需除碱的水质, 首选钠离子交换处理, 对需除碱的, 如有负硬度的水选择钠离子加酸;如碳酸盐硬度较高, 选用石灰一钠离子交换系统, 对原水含盐量高, 先预脱盐再软化降碱处理。对一些低压锅炉, 选用炉内加药处理, 合理调整药剂配比, 做到经济有效。
摘要：本文就保证锅炉的经济安全运行, 减少锅炉热力系统的结垢和腐蚀, 依据水质的不同, 选择合理的锅炉水处理方法, 避免因水处理方式选择不当而造成的浪费, 就有关问题作以探讨。
关键词：锅炉,水处理,结垢,腐蚀
参考文献
[1]潘礼明, 霍怀成.锅炉水处理现存问题及对策[J].林业劳动安全, 2004-05-30.
[2]陈坚刚.浅谈热水采暖锅炉水处理技术[J].科技情报开发与经济, 2005-06-30.