水的除盐与咸水淡化【水处理大讲堂006课】

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一、水的纯度概念

1、水的纯度是以水中的含盐量或水的电阻率来衡量。根据工业部门的水质的不同要求，水的纯度可分为4种淡化水、脱盐水、纯水、高纯水

2、海水淡化与水的除盐方法主要有蒸馏法、反渗透法、电渗析法和冷冻法海水淡化方法的能耗

进水水质预处理

预处理包括去除悬浮物、有机物、胶体物质、微生物、细菌以及有害物质。

膜分离装置和离子交换器对进水水质指标的要求

二、离子交换除盐方法与系统

1、阴离子交换树脂的工艺：

近几年采用的是强碱树脂工艺和弱碱树脂工艺

2、复床除盐：

最常用的是强酸—脱气—强碱系统和强酸—脱气—弱碱系统

3、混合床除盐：

阴、阳离子交换树脂装填在同一个交换器内，再生时使之分层再生，使用时先将其均匀混合，这种阴、阳树脂混合在一起的离子交换器成为混合床。

4、氢型精处理器：

克服了混合床再生操作复杂，阴、阳树脂难分开的缺点，近几年提出的新工艺。

5、离子交换双层床：阴离子交换双层床和阳离子交换双层床。

树脂的污染与复苏处理

1、树脂的污染：主要是由原水中的悬浮物、微生物、各种有机物和无机物所致；

2、污染树脂的复苏处理：受无机阳离子污染的阳树脂通常用盐酸酸洗处理硅污染的阴树脂可用过量的碱再生液（约40度）进行再生

三、电渗析法

电渗析、反渗透、超滤以及渗析统称为膜分离法。

渗透：膜能使溶剂（水）透过的现象。

渗析：膜能使溶质透过的现象。

电渗析原理：在外加电场的作用下，利用离子交换膜的选择透过性（即阳膜只允许阳离子透过，阴膜只允许阴离子透过），使水中阴、阳离子作定向迁移，从而达到离子从水中分离的一种物理化学过程。

电渗析器的构造：包括压板、电极托板、电极、极框、阴膜、阳膜、浓水隔板、淡水隔板等部件。整个结构可分为膜堆、极区、紧固装置等3个部分。

电流效率：是一个淡室实际去除的盐量与应析出的盐量之比。

电能效率：指电渗析器脱盐所需的理论耗电量与实际耗电量之比。

极化与沉淀：在电渗析器的界面现象中，极化现象主要发生在阳膜的淡室一侧，而另一侧沉淀现象则主要发生在阴膜的浓室一侧。当阴膜淡室一侧出现水的离解，产生OH-离子迁移通过阴膜进入浓室，使浓水的PH值上升出现CaCO3以及Mg(OH)2沉淀现象。

电渗析技术的发展：

1、频繁倒极电渗析工艺

2、提高电渗析器的水利用率

3、高温电渗析

4、不解体清洗的电渗析

5、鼓泡式电渗析

6、与其他脱盐技术相组合的除盐工艺。

四、反渗透与超滤

渗透现象：用只能让水分子透过，而溶质不能透过的半透膜将纯水和咸水分开，则水分子将从纯水一侧通过膜向咸水一侧透过，结果使咸水一侧的液面上升，此所谓渗透现象。

反渗透：当咸水一侧施加压力P大于该溶液的渗透压，可迫使渗透反向，实现反渗透过程。

超滤：用于截留水中胶体大小的颗粒，而水和低分子量溶质则允许透过膜。

五、蒸馏法

在目前以实用化的淡化方法有三种：蒸馏、反渗透、电渗析蒸馏法有多效蒸发、多级闪蒸、压气式蒸馏和太阳能正蒸馏

多效蒸发：为了提高热效能，将多个蒸发器串联操作。其优点是不受水的含盐量的限制，适用于废热利用的场合。缺点是设备费用高，防腐要求高，结垢危害较严重。

多级闪蒸：是改进的多效蒸发，其优点是适用于淡化海水可利用低位热能或废热，由于加热面与蒸发面分开，结垢危害较轻，适用大型淡化装置。其缺点是海水循环量大，浓缩比较低。

水的冷却和循环冷却水水质处理

一、水的冷却冷却

构筑物大体有三类：水面冷却池、喷水冷却池、冷却塔。

冷却塔分湿式（敞开式）、干式（密闭式）和干湿式（混合式）3种

湿式冷却塔是指热水和空气直接接触、传热和传质同时进行的敞开式循环冷却系统。

干式冷却塔是指水和空气不直接接触，冷却介质为空气。干湿式冷却塔是热水和空气进行干式冷却后再进行湿式冷却的构筑物。

二、水冷却的理论基础

湿空气性质：压力、湿度、密度、比热、焓决定

绝对湿度：每立方米湿空气中所含水蒸气的质量称为空气的绝对湿度。

相对湿度：空气的绝对湿度和同温度下饱和空气的绝对湿度之比成为湿空气的相对湿度。

含湿量：在含有1kg干空气的湿空气混合气体中,其所含水蒸气的质量x(kg)称为湿空气的含湿量,也称为比湿。

湿空气的比热：使总质量为（1+x）kg的湿空气温度升高一度所需的热量，称为湿空气的比热。

湿空气的焓：表示气体含热量大小的数值。

三、水的冷却原理

原理：当热水表面直接与未被水蒸气所饱和的空气接触时，热水表面的水分子将不断化为水蒸气。在此过程中，将从热水中吸收热量，达到冷却的效果。

加快水的蒸发速度措施是：

1、增加热水与空气之间的接触面积；

2、提高水面空气流动的速度；

3、热水水面和空气直接接触是水温与空气温度不一致时，会发生传热过程。

水的冷却过程是通过蒸发传热和接触传热实现的而水温的变化则是两者作用的结果。

四、循环冷却水水质处理

循环冷却水的特点：

1、循环冷却水的浓缩作用；

2、循环冷却水中O2的增加和CO2散失

3、循环冷却水的水质污染

4、循环冷却水的水温变化

归纳起来：具有腐蚀性、产生沉积物（接垢、污垢和粘垢）、微生物繁殖。

循环冷却水处理

腐蚀控制：防止循环冷却水系统腐蚀的方法主要是投加某些药剂---缓蚀剂（常用氧化膜型、水中离子沉淀型、金属离子沉淀型、吸附膜型）。

沉积物控制：常采用结垢控制、加阻垢剂，酸化法、药剂法

微生物控制：常用氧化和非氧化杀菌，表面活性杀菌。

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