水处理工程软化与除盐
水处理工程习题集-水与废水物化处理的原理与工艺-水处理工程-10
《水处理工程》第一篇水和废水物化处理的原理与工艺习题集第二章混凝1. 何谓胶体稳定性？试用胶粒间相互作用势能曲线说明胶体稳定性的原因。
2. 混凝过程中，压缩双电层何吸附－电中和作用有何区别？简要叙述硫酸铝混凝作用机理及其与水的pH值的关系。
3. 高分子混凝剂投量过多时，为什么混凝效果反而不好？4.为什么有时需要将PAM在碱化条件下水解成HPAM？PAM水解度是何涵义？一般要求水解度为多少？5.混凝控制指标有哪几种？为什么要重视混凝控制指标的研究？你认为合理的控制指标应如何确定？6.混合和絮凝反应同样都是解决搅拌问题，它们对搅拌有何不同？为什么？7.根据反应器原理，什么形式的絮凝池效果较好？折板絮凝池混凝效果为什么优于隔板絮凝池？8.采用机械絮凝池时，为什么要采用3～4档搅拌机且各档之间需用隔墙分开？9.试述给水混凝与生活污水及工业废水混凝各自的特点。
10.某粗制硫酸铝含Al2O315％、不溶解杂质30％，问：(1)商品里面Al2(SO4)3和溶解杂质各占的百分数；(2)如果水中加1克这种商品，计算在水中产生的Al(OH)3、不溶解杂质和溶解的杂质分别重多少？11.For a flow of 13500 m3/d containing 55mg/L of suspended solids, ferric sulfateis used as a coagulant at a dose of 50mg/L(a) Assuming that there is little alkalinity in the water, what is the dailylime dose?(b) If the sedimentation basin removes 90% of the solids entering it, whatis the daily solids production from the sedimentation basin?12.隔板絮凝池设计流量75000m3/d。
专业市政工程水处理方案
专业市政工程水处理方案概述市政工程中的水处理是保证城市供水安全和环保的重要环节。
水处理方案应综合考虑供水水源、水质指标和人口需求等因素，并采取合适的处理技术和设备，以确保提供高质量的饮用水和工业用水。
本文将介绍市政工程水处理的一般步骤和常用技术。
步骤1. 水质分析在制定市政工程水处理方案前，首先需要对水源进行全面的水质分析。
水质分析包括测定各种有机物、无机物和微生物的浓度，以及水中的pH值、悬浮物和浑浊度等指标。
水质分析结果将为后续的处理步骤提供基础数据。
2. 预处理预处理是指对原水进行初步处理，以去除大颗粒悬浮物和杂质。
常见的预处理技术包括沉淀、过滤和絮凝等。
沉淀是通过重力作用使悬浮物沉降到底部，过滤则是通过过滤介质（如砂滤、活性炭等）将悬浮物截留下来，而絮凝则是添加絮凝剂使微小悬浮物聚集成较大的团块，便于后续处理。
3. 深度处理深度处理是针对预处理后的水进行进一步处理，以去除溶解性有机物、无机物和微生物等。
常见的深度处理技术包括活性炭吸附、膜分离和消毒灭菌等。
活性炭吸附是利用活性炭对水中的有机物吸附作用进行深度处理，膜分离则是利用微孔滤膜对各种物质进行分离，而消毒灭菌是通过添加消毒剂杀灭水中的细菌和病毒。
4. 软化处理软化处理是针对硬水进行处理，以去除水中的钙、镁等离子。
硬水对供水管道和设备容易产生水垢，影响供水质量和减短设备使用寿命。
软化处理的常见方法包括离子交换和磷酸盐沉淀等。
5. 除盐处理除盐处理是指去除水中盐分的处理过程。
盐分含量高的水源对于供水系统和设备都具有腐蚀性，因此需要进行除盐处理。
除盐处理的常用方法包括反渗透和电离交换等。
常用技术1. 活性炭吸附活性炭是一种高度孔隙化的吸附材料，具有很强的吸附能力。
在市政工程水处理中，活性炭常用于去除水中的有机物和余氯等物质。
活性炭吸附具有吸附效果好、操作简便等优点。
2. 膜分离膜分离技术是利用微孔滤膜的分离作用实现水的净化。
常用的膜分离技术包括微滤、超滤、纳滤和反渗透等。
软化与除盐技术
软化与除盐技术一、引言软化与除盐技术是现代水处理领域中重要的技术之一。
随着城市化进程的加速以及水资源的日益短缺，对水质的要求也越来越高。
软化与除盐技术可以有效去除水中的硬度离子和盐分，提高水质，满足人们对清洁、高纯度水的需求。
本文将从软化技术和除盐技术两个方面进行讨论。
二、软化技术1. 软化技术的原理软化技术主要是通过去除水中的钙离子和镁离子来降低水的硬度。
钙离子和镁离子是造成水硬度的主要离子，它们会与碳酸根离子结合形成难溶的碳酸钙和碳酸镁，从而导致水的硬度增加。
软化技术通过交换树脂或添加化学剂的方式，将钙离子和镁离子与树脂或化学剂中的钠离子进行交换，使水中的钙离子和镁离子被去除，从而降低水的硬度。
2. 软化技术的应用软化技术广泛应用于工业生产、生活用水等领域。
在工业生产中，硬水会导致设备结垢、管道堵塞等问题，软化技术可以有效解决这些问题，提高生产效率。
在生活用水中，硬水不仅影响洗涤效果，还会对人体健康造成一定影响，软化技术可以改善水质，提供更好的用水体验。
三、除盐技术1. 除盐技术的原理除盐技术是指将水中的盐分去除，使水变为淡水的过程。
目前常用的除盐技术主要包括电渗透、蒸馏和离子交换等。
其中，电渗透是利用半透膜的选择性通透性，通过施加外电场将水中的盐分排除；蒸馏是通过加热水，使水蒸发，然后将蒸汽冷凝得到纯净水；离子交换是利用树脂或其他吸附材料对水中的离子进行交换，从而去除盐分。
2. 除盐技术的应用除盐技术主要应用于海水淡化、工业废水处理等领域。
海水淡化是指将海水中的盐分去除，得到淡水的过程。
由于海水中盐分的浓度较高，传统的水处理技术无法满足需求，除盐技术成为海水淡化的关键技术。
工业废水处理中，除盐技术可以将废水中的盐分去除，降低废水对环境的污染程度。
四、软化与除盐技术的发展趋势随着科技的进步和需求的增加，软化与除盐技术也在不断发展。
目前，越来越多的新型材料和设备被应用于软化与除盐技术中，提高了技术的效率和可靠性。
《给水处理》教学大纲
《给水处理》教学大纲一、基本信息二、教学目标及任务“给水处理”课程是环境工程专业的本专业推荐选修课。
给水处理是水工程学科的重要组成部分，该课程系统介绍了生活给水、工业给水及特殊水质给水处理的理论、技术、设备与工程经验。
通过该课程的学习，使学生掌握给水处理工艺流程及原理，熟悉相应的工艺设计计算，了解给水处理厂或净水站的运行维护，了解给水处理技术发展的新动态；丰富与补充学生在水工程学科方面的知识，为后续专业课程学习及环境工程实践奠定基础。
本课程支撑环境工程专业毕业要求1、2、3、4、5、6和11。
三、学时分配教学课时分配四、教学内容及教学要求绪论第一节水源水质第二节给水水质标准1. 生活饮用水卫生标准2. 工业用水水质标准第三节给水处理方法概述习题要点：给水处理方法种类，给水预处理，给水深度处理第四节反应器1. 理想反应器模型2. 非理想反应器习题要点：CSTR反应器与PF反应器中反应物浓度变化本章重点、难点：原水中的杂质，反应器中反应物浓度变化。
本章教学要求：了解给水处理的对象；熟悉CSTR反应器与PF反应器中反应物浓度变化规律；掌握给水处理主要方法。
第一章混凝第一节混凝机理第二节混凝剂和助凝剂1. 混凝剂2. 助凝剂习题要点：给水处理中常用的混凝剂与助凝剂第三节混凝动力学1. 异向絮凝2. 同向絮凝3.混凝控制指标习题要点：混凝控制指标第四节影响混凝效果主要因素第五节混凝剂的配置与投加习题要点：混凝剂投加量的控制第六节混合和絮凝设备习题要点：混合设备种类，絮凝池的主要种类本章重点、难点：混凝机理，混凝控制指标，影响混凝效果的主要因素，混合和絮凝设备。
本章教学要求：了解混凝动力学，了解混凝剂的配置与投加；熟悉混凝控制指标，熟悉混凝设备；掌握混凝机理，给水处理中常见的混凝剂和助凝剂，掌握混凝效果的主要影响因素。
第二章沉淀和澄清第一节悬浮颗粒在静水中的沉淀1. 悬浮颗粒在静水中的自由沉淀2. 悬浮颗粒在静水中的拥挤沉淀习题要点：悬浮颗粒在静水中的自由沉淀规律第二节平流式沉淀池1. 非凝聚性颗粒的沉淀过程分析2. 凝聚性颗粒的沉淀过程分析3. 影响平流式沉淀池沉淀效果的因素4. 平流式沉淀池的构造5. 平流式沉淀池的设计计算习题要点：理想沉淀池，影响平流式沉淀池沉淀效果的因素第三节斜板与斜管沉淀池习题要点：斜板与斜管沉淀池的特点第四节澄清池1. 澄清池特点2. 澄清池种类习题要点：澄清池工作原理；主要的澄清池类型本章重点、难点：悬浮颗粒在静水中的自由沉淀、拥挤沉淀规律，理想沉淀池，影响平流式沉淀池沉淀效果的因素，斜板与斜管沉淀池的工作原理与适用场合，澄清池工作原理及主要类型。
清华大学水处理工程讲义第4节 水处理方法和工艺流程简介
第4节水处理方法和工艺流程简介一、给水处理（一）给水处理的基本方法1．去除水中的悬浮物：混凝、澄清、沉淀、过滤、消毒2．变革水中溶解物质：减少、调整如软化、除盐、水质稳定3．降低水温：冷却4．去除微量有机物（二）常规处理工艺以没有受到污染的地面水源为生活饮用水水源时：原水－混凝－沉淀－过滤－消毒－饮用水以去除浊度、满足卫生学标准。
地面水源水质：杂质多、含盐量较低。
工业用除盐水：滤过水－阳离子交换－阴离子交换――除盐水（三）其它水处理工艺1．高浊度水处理工艺2．低温第浊水处理工艺3．微污染水处理工艺4．富营养化湖泊水处理工艺（四）热点问题与发展方向♦有机污染物特别是80年代以后，对有机物的污染特别关注。
已发现在给水水源中有机物种类在2000种以上；饮用水中有700多种。
美国确立了117种优先控制有机物。
我国也确定了12类，58种。
♦病原微生物：新的病原微生物：如贾第虫（Giardia Lamblia）、隐孢子虫等。
♦管网水二次污染：细菌繁殖――水质变差、管道堵塞水处理技术的发展方向：♦加强微量有机物去除：加强常规处理增加预处理（如生物预处理）增加后处理（如活性炭吸附、化学氧化）开发新技术（如膜技术）♦加强消毒：防止各种致病微生物的影响♦消毒副产物的问题：替代氯的其它消毒技术♦管网水二次污染控制：二、废水处理（一）基本处理方法1．物理法：沉淀、气浮、筛网2．化学法：处理溶解性物质或胶体中和、吹脱、混凝、消毒3．生物处理方法：好氧、厌氧（二）城市污水处理一般流程预处理：Preliminary treatment一级处理：Primary treatment二级处理：Secondary treatment三级或深度处理：Tertiary or advanced treatment深度处理一般以污水回收、再用为目的。
BOD去除率SS去除率一级处理20－40 50－70二级处理75－95 75－95存在问题：基建与运行费用高，占地大，剩余污泥产量大，管理麻烦，不能除去氮磷。
工业水处理中浅除盐技术的应用
工业水处理中浅除盐技术的应用工业水处理是指对工业生产过程中使用的水进行处理和净化，使其达到特定的水质要求和使用要求的一系列工程技术和方法。
而浅除盐技术则是工业水处理中常用的一种去除水中盐分的方法之一。
下面将详细介绍浅除盐技术在工业水处理中的应用。
浅除盐技术是指通过物理和化学方法，去除水中的溶解性无机盐和溶解性有机物，以达到水质要求的一种技术。
其特点是操作简单、成本低、适用范围广，并且能够快速去除水中的盐分，使工业水得到纯净化处理。
1. 制备纯净水：浅除盐技术可以将自来水或地下水中的杂质、悬浮物和溶解性盐分去除，得到纯净水供工业生产使用。
在电子、化工、制药等行业的工业生产过程中，对水质的要求非常严格，需要使用纯净水作为原料，浅除盐技术可以满足这些行业的需求。
2. 循环冷却水处理：在许多工业生产过程中，需要使用循环冷却水进行冷却和热交换。
而水中的盐分会在冷却过程中沉积和结垢，影响冷却效果和设备的正常运行。
浅除盐技术可以去除冷却水中的盐分和杂质，保证循环冷却水的水质稳定和设备的正常运行。
3.锅炉供水处理：在工业锅炉供水过程中，水中的盐分会在高温下结垢和沉积，影响锅炉的热传导和传热效率，并且还容易产生腐蚀。
浅除盐技术可以去除锅炉供水中的盐分和杂质，保证锅炉的正常运行和使用寿命，提高能源利用效率。
4.工业废水处理：在工业生产过程中产生的废水中含有大量的无机盐和有机物，其中的盐分会对环境造成污染和破坏。
浅除盐技术可以去除废水中的盐分和有机物，使废水得到处理后达标排放或再利用。
5.海水淡化：浅除盐技术可以应用于海水淡化工程中，将含盐浓度较高的海水经过处理，去除水中的盐分和杂质，得到淡水。
海水淡化广泛应用于海岛旅游和海洋养殖等领域，提供淡水资源。
浅除盐技术是工业水处理中非常重要的一种方法。
在工业生产中，保证水质的纯净和稳定对于生产工艺和设备的运行非常重要，浅除盐技术可以通过去除水中的盐分和杂质，保证工业水的质量，提高生产效率和产品质量。
软化、除盐与锅炉水处理
求深度软化的场合。
石灰软化法
CaO H2O Ca(OH) 2 CO2 Ca(OH) 2 CaCO 3 H2O Ca(HCO 3 )2 Ca(OH) 2 2CaCO 3 2H2O Mg(HCO3 )2 2Ca(OH) 2 2CaCO 3 Mg(OH)2 2H2O
水排出。
碱类处理：利用碱类软化药剂
使水中钙镁离子形成碳酸钙及
①
氢氧化镁水渣。
沉
淀
法
磷酸盐处理：利用磷酸钠盐软
化药剂使水中钙离子形成磷酸
钙水渣，借排污排除掉
• ②溶解法
• 向水中投加螯合剂把可能产生结垢的钙、镁离子等螯合起来，
使之稳定在锅水中。
• 常用的螯合剂为EDTA。
2、缓蚀处理
• 溶解氧的存在会造成锅炉炉体的腐蚀
谢 谢！
及汽水共腾和发沫等危害。
• 锅炉给水的处理过程可分为锅外处理与锅内处理两个部分。锅
外处理指锅炉补充水的混凝、沉淀、过滤、软化及除盐等过程； 锅内处理是指向锅内直接投加药剂，利用药剂在锅内部发生的 反应来解决处理问题。
1、阻垢处理
• 向水中加入软化药剂Biblioteka 水中结垢的成分从锅水中沉淀为水渣，
并同时投加有机分散剂，以利于这种水渣的流动，最后借排污
• 阳离子交换树脂带有酸性活性基团，可分为强酸性和弱酸性两
种；阴离子交换树脂带有碱性活性基团，可分为强碱性和弱碱 性两种
离子交换的选择性 • 强酸性阳离子交换树脂 • 弱酸性阳离子交换树脂
• 强碱性阳离子交换树脂 • 弱碱性阳离子交换树脂
• 在高浓度溶液中，浓度的高低则成为决定离
水质工程学简答题
一1、什么是统一给水、分质给水和分压给水，哪种系统目前用得最多？2、水中杂质按尺寸大小可分成几类？了解各类杂质主要来源、特点及一般去除方法。
3、混合与返混合在概念上有何区别？返混合是如何造成的？4、斜管沉淀池的理论根据是什么？为什么斜管倾角通常采用60°？5、什么叫“负水头”？它对过滤和冲洗有和何影响？如何避免滤层中“负水头”产生？二、1、PF型和CMB型反应器为什么效果相同？两者优缺点比较。
2、理想沉淀池应符合哪些条件？根据理想沉淀条件，沉淀效率与池子深度、长度和表面积关系如何？3、从滤层中杂质分布规律，分析改善快滤池的几种途径和滤池发展趋势。
4、反映有机物污染的指标有哪几项？它们相互之间的关系如何？5、说明沉淀有哪几种类型？各有何特点，并讨论各种类型的内在联系和区别，各适用在哪些场合？三、1、净化、软化、除盐三种处理工艺中各去除的主要对象是什么？2、什么是等速过滤？什么是变速过滤？为什么说等速过滤实质上是变速的，而变速过滤却接近等速？3、混合和絮凝反应同样都是解决搅拌问题，它们对搅拌的要求有何不同？为什么？4、3种理想反应器的假定条件是什么？研究理想反应器对水处理设备的设计和操作有何作用。
5、什么叫折点加氯？出现折点的原因是什么？折点加氯有何利弊？四、1、如何衡量平流式沉淀的水力条件？在工程实践中为获得较好的水力条件，采用什么措施最为有效？2、影响混凝效果的主要因素有哪些？3、从滤层中杂质分布规律，分析改善快滤池的几种途径和滤池发展趋势。
4、写出地表水的四种不同处理工艺流程5、进水管U形存水弯有何作用？五、1、为什么串联的CSTR型反应器比同体积的单个CSTR型反应器效果好？2、什么叫自由沉淀、拥挤沉淀和絮凝沉淀？3、什么叫“等速过滤”和“变速过滤”？两者分别在什么情况下形成？分析两种过滤方式的优缺点并指出哪几种滤池属“等速过滤”。
4、水的pH值对氯消毒作用有何影响？为什么？六、1、反应器原理用于水处理有何作用和特点？2、影响平流沉淀池沉淀效果的主要因素有哪些？沉淀池纵向分格有何作用？3、什么叫滤料“有效粒径”和“不均匀系数”？不均匀系数过大对过滤和反冲洗有何影响？“均质滤料”的涵义是什么？4、制取ClO2有哪几种方法？写出它们的化学反应式并简述ClO2消毒原理和主要特点。
水处理工程习题集-水与废水物化处理的原理与工艺-水处理工程-10
《水处理工程》第一篇水和废水物化处理的原理与工艺习题集第二章混凝1. 何谓胶体稳定性？试用胶粒间相互作用势能曲线说明胶体稳定性的原因。
2. 混凝过程中，压缩双电层何吸附－电中和作用有何区别？简要叙述硫酸铝混凝作用机理及其与水的pH值的关系。
3. 高分子混凝剂投量过多时，为什么混凝效果反而不好？4.为什么有时需要将PAM在碱化条件下水解成HPAM？PAM水解度是何涵义？一般要求水解度为多少？5.混凝控制指标有哪几种？为什么要重视混凝控制指标的研究？你认为合理的控制指标应如何确定？6.混合和絮凝反应同样都是解决搅拌问题，它们对搅拌有何不同？为什么？7.根据反应器原理，什么形式的絮凝池效果较好？折板絮凝池混凝效果为什么优于隔板絮凝池？8.采用机械絮凝池时，为什么要采用3～4档搅拌机且各档之间需用隔墙分开？9.试述给水混凝与生活污水及工业废水混凝各自的特点。
10.某粗制硫酸铝含Al2O315％、不溶解杂质30％，问：(1)商品里面Al2(SO4)3和溶解杂质各占的百分数；(2)如果水中加1克这种商品，计算在水中产生的Al(OH)3、不溶解杂质和溶解的杂质分别重多少？11.For a flow of 13500 m3/d containing 55mg/L of suspended solids, ferric sulfateis used as a coagulant at a dose of 50mg/L(a) Assuming that there is little alkalinity in the water, what is the dailylime dose?(b) If the sedimentation basin removes 90% of the solids entering it, whatis the daily solids production from the sedimentation basin?12.隔板絮凝池设计流量75000m3/d。
水的软化除盐
Softening and Salt Elemination
第一章 前 言
一、水中杂质的来源 二、水中杂质的分类 三、工业用水处理对象水中常见的溶解物 四、工业用水水质标准
一、水中杂质的来源: 一、水中杂质的来源:
吸收大气中可溶物（ 吸收大气中可溶物（CO2 、O2 、H2S ） 可溶物 不可溶物（尘埃、工业污染物） 及不可溶物（尘埃、工业污染物） 地表：泥砂、腐殖质、有机物 地表：泥砂、腐殖质、 且 溶解地壳表面的普通化合物 地下： 的雨水遇地层中CaCO3 、 地下：含CO2的雨水遇地层中 MgCO3生成 2+ 、 Mg2+；再加上地层中 生成Ca 易溶的Na盐 盐 易溶的 盐K盐、氯化物等造成海水的 高含盐量
二、水中杂质的分类：
水中杂质按粒径分为三类： 水中杂质按粒径分为三类： 1µm——100 µm 用沉淀方法（ 悬浮质 用沉淀方法（上 浮、下沉）即可去除 下沉） 1 nm ——1 µm 胶体（粘土、腐殖质） 胶体（粘土、腐殖质）胶 体可以稳定存在，必须加药，使胶体脱稳， 体可以稳定存在，必须加药，使胶体脱稳，混 凝沉淀后去除 1 nm以下 溶解物 溶解于水，给生活、生 溶解于水，给生活、 以下 产带来不便，是工业水处理的对象（ 产带来不便，是工业水处理的对象（ Fe2+可导 致高血压病，并可染色； ˉ 致高血压病，并可染色； Fˉ使牙变黄； Ca2+、Mg2+ 给洗衣带来不便，并使锅炉生垢 给洗衣带来不便， 从而造成燃料的浪费和锅炉爆炸； 从而造成燃料的浪费和锅炉爆炸；放射性元素 则对人体有害） 则对人体有害）
练习题：
根据水质分析， 根据水质分析， Ca2+、 Mg2+含量分别为 含量分别为48.8mg/L和 和 48.6mg/L，用各种表达方法 摩 ，用各种表达方法(摩 尔浓度、当量浓度、德国度、 尔浓度、当量浓度、德国度、 mgCaCO3/L)表示其硬度。 表示其硬度。 表示其硬度
水体中盐分的脱除方法
二、脱盐方法
电渗析技术
电渗析技术是以电位差作为推动力的一类膜 分离过程。在外加直流电场作用下，利用荷电离 子膜的反离子迁移原理使水中阴阳离子做定向迁 移，从水溶液及其它不带电组份中分离带电离子 组份。 ED技术作为脱盐，在20世纪70～90年代 得到广泛应用，但由于ED只能部分除盐，不能满 足许多工业领域深度除盐的技术需求且电耗高。 因此，近年来已逐渐被反渗透膜技术所替代。
二、脱盐方法
把相同体积的稀溶液（如淡水） 和浓液（如海水或盐水）分别置 于一容器的两侧，中间用半透膜 阻隔，稀溶液中的溶剂将自然的 穿过半透膜，向浓溶液侧流动， 浓溶液侧的液面会比稀溶液的液 面高出一定高度，形成一个压力 差，达到渗透平衡状态，此种压 力差即为渗透压。若在浓溶液侧 施加一个大于渗透压的压力时， 浓溶液中的溶剂会向稀溶液流动， 此种溶剂的流动方向与原来渗透 的方向相反，这一过程称为反渗 透。
二、脱盐方法
纳滤膜技术
与RO相比，NF技术的操作压力较低（0.5-1.0MPa）， 节能效果显著。因此NF技术又称低压RO技术，是介于 RO和UF（超滤膜）之间的一种亲水性膜分离过程，适宜 分离分子量在200-1000Daltons（1Daltons=1.65×10-24g ），分子大小约为1nm溶解组份的膜工艺。由于NF膜具 有松散的表面层结构，存在氨基和羧基两种正负基团，具 有离子选择性，一价离子可基本完全透过，对二价和高价 离子具有较高截留率，可去除约80%的总硬度、90%的色 度和几乎全部浊度及微生物，因此，NF的软化功能近年 引起重视，在工业循环冷却水的排污水回用处理中具有良 好的应用前景。
二、脱盐方法
➢离子交换技术
原理：借助于固体离子交换剂中的离子与稀溶液中的离子 进行交换,以达到提取或去除溶液中某些离子的目的,是一 种属于传质分离过程的单元操作。离子交换是可逆的等当 量交换反应，交换树脂（纤维）中的阴阳离子官能团可以 与水中的阴阳离子发生交换吸附，从而达到水样脱盐的目 的。 特点 ：传统的离子交换技术经过发展，新型离子交换树脂 （纤维）已经被广泛应用，具有交换容量大，洗脱再其能耗仅为电渗 析的1/2，蒸馏技术的1/40，而且能够达到深度除 盐目的。近年来，随着膜分离技术的快速发展， 工程造价和运行成本持续降低，RO膜技术已逐渐 取代传统的离子交换、电渗析除盐技术，成为工 业水系统中首选除盐技术。
水的软化和除盐
③ CaCO3的质量浓度（ CaCO3的质量/体积） mg CaCO3/L
④ 德国度（10mgCaO/L) ºd
软 化 硬度的表示方法之间的换算关系
表示方法
物质的量浓度
当量浓度 CaCO3的质量浓度 度
定义
c(Ca2+)= c(1/2Ca2+)= Ca2+的毫克 n(Ca2+)/V n(1/2Ca2+)/V 当量数/体积
掉，这种硬度称为碳酸盐硬度，亦称暂时硬度。
非碳酸盐硬度(HF):由于水中含有CaSO4和MgSO4 等盐类物质而形成的硬度，经煮沸后也不能去除，
这种硬度称为非碳酸盐硬度，亦称永久硬度。
硬度的表示方 法和单位
软 化
① 物质的量浓度（法定计量单位） mol/L或mmol/L
基本单元选用1/2Ca2+和1/2Mg2+（当量粒子）
CaCO3的 质量/体积
10mg CaO/L
单位 mmol/L mmol/L meq/L
mg/L
德国度 （ºd）
c(Ca2+) 1
mmol/L
2.0
2.0
100
5.6
c(1/2Ca2l/L
50
2.8
算 关
meq/L
0.05
1
1
50
2.8
系 mg/l (CaCO3)
0.01
0.02
一、软化的目的与方法概述
什么是软化？ 软化的目的 硬度的概念 硬度的种类及区别 硬度的表示方法和单位 硬度表示方法之间的换算关系 硬水与软水 水中离子的假想结合 目前水的软化处理的几种主要方法
工业用水软化除盐设计规范
工业用水软化除盐设计规范主编部门：中华人民共和国水利电力部批准部门：中华人民共和国国家计划委员会施行日期：1988年4月1日关于发布《工业用水软化除盐设计规范》的通知计标〔1987〕1244号根据原国家建委（81）建发设字第546号文的通知，由水利电力部会同有关部门共同制订的《工业用水软化除盐设计规范》，已经有关部门会审，现批准《工业用水软化除盐设计规范》GBJ109—87为国家标准，自一九八八年四月一日起施行。
本标准由水利电力部管理，其具体解释工作等由水利电力部西北电力设计院负责。
出版发行由我委基本建设标准定额研究所负责组织。
国家计划委员会一九八七年七月二十五日编制说明本规范是根据原国家基本建设委员会（81）建发设字第546号文通知的要求，由我部西北电力设计院负责主编，并会同有关部门的设计单位共同编制而成。
在本规范编制过程中，遵照我国经济建设的有关方针政策，结合国内现有技术经济状况，进行了较为广泛的调查研究，认真总结了全国各地的实践经验，征求了全国有关设计、施工、科研和高等院校等单位的意见，最后由我部会同有关部门审查定稿。
本规范共分六章和三个附录。
其主要内容有：总则、水处理站、软化和除盐、后处理、药品贮存和计量、控制及仪表等。
鉴于本规范系初次编制，在执行过程中，请各单位结合工程实践，认真总结经验，注意积累资料。
如发现需要修改和补充之处，请将意见和资料寄水利电力部西北电力设计院（西安市），并抄送水利电力部电力规划设计院（北京市六铺炕），以便今后修订时参考。
水利电力部1987年7月第一章总则第1.0.1条工业用水软化、除盐设计，必须认真执行国家的技术经济政策，结合工程特点，合理选用水源，节约能源和水资源，保护环境，改善劳动条件，提高经济效益，并便于安装、操作和维修，做到技术先进，工艺合理，安全适用。
第1.0.2条本规范适用于新建、扩建和改建的工业用水软化、除盐工程的设计。
第1.0.3条工业用水软化、除盐系统的设备和厂房是分期建设或一次建成，应根据主体工程建设规划、生产特点、原水和供水条件（供水量、水压、水质等要求）综合考虑并经技术经济比较确定。
《水处理工程技术》课程标准
《水处理工程技术》课程标准一、前言（一）课程基本信息1.课程名称：水处理工程技术2.课程类别：专业核心课3.学时：904.适用专业：水环境监测与治理（二）课程性质本课程是高职水环境监测与治理专业核心课程。
本课程旨在培养学生掌握水质特点、水质指标、水质标准、典型水处理工艺流程，各水处理构筑物及设备的基本原理，掌握水处理的基本方法和技术等基本知识，具备进行中小型水处理工程设计的基本能力和较强的水处理工程运行管理的实际工作能力，培养学生分析问题和解决问题的能力，为从事水处理实际工作打下良好的基础。
本课程以基础化学（包括无机化学、有机化学、物理化学、分析化学）、流体力学、水泵与水泵站、水环境微生物、工程制图、AUToCAD辅助设计等课程的学习为基础，同时与环境工程施工技术、定额预算与施工组织管理、环境影响评价、环境管理和跟岗实训I、顶岗实训等课程与实训相衔接，共同塑造学生的专业核心技能。
（三）课程标准的设计思路I.课程设置的依据水处理工程技术是在对水环境监测与治理专业学生就业岗位和工作任务的基础上而开发设置的，学生毕业后在水处理工程厂站运行管理维护、小型水处理工程设计、工程计量与计价、施工与施工组织管理等岗位工作都需要用到和水处理工程技术相关的知识和技能。
5.课程改革的基本理念课程以工作任务确定职业能力，以职业能力为目标，对接行业标准，关注职业素养,构建由项目带动、任务驱动的工作过程化课程；教学中贯穿工学结合，体现工作过程，达到教、学、做的融合；注重运用多媒体教学、现场教学等教学手段；实施多元评价，全方位关注学生对知识和技能的掌握。
6.课程目标、内容制定的依据课程目标制定以《水环境监测与治理专业人才培养方案》中关于环境监测与治理技术专业学生人才培养的目标为依据，内容以“方案”中对学生就业的工作岗位以及岗位中所要求的职业能力为依据。
7.课程目标实现的途径课程解构原有的学科知识本位课程设置模式，重构以工作过程为导向的职业能力本位的课程体系。
GBJ 109-87 工业用水软化除盐设计规范
第二步
第三步
再生剂
再生剂
再生剂
浓度 (%)
流速 (m/h)
占 总量百
分
浓度 (%)
流速 (m/h)
三、浮动床进水含盐量为 300～500mg/L；总阳离子为 100～200mg/L(以 CaCO3 表示)； 强酸阴离子为 50～125mg/L(以 CaCO3 表示)。设备出水量大于 100 m3/h。
四、移动床进水含盐量小于 300mg/L；总阳离子为 100～200mg/L(以 CaCO3 表示)；强 酸阴离子 50～125mg/L(以 CaCO3 表示)，且水质较稳定。设备出水量大于 100m3/h。
第 3.3.6 条 采用弱型树脂时，离子交换器应选用顺流再生固定床。
第 3.3.7 条 经常间歇运行的系统，不宜采用浮动床以及单塔单周期移动床和两塔连续再
生移动床。
第 3.3.8 条 一级离子交换器的台数，不宜少于两台，当一台检修(或离子交换树脂复苏)，
其余设备和水箱能满足正常供水和自用水的要求时，可不设检修备用。
第 3.3.11 条 用于软化和除盐的离子交换器，当采用硫酸分步再生时，再生液浓度、酸
量分配和再生液流速，可按表 3.3.11 选择。
第 3.3.12 条 离子交换剂应有贮存和装卸设施。
第 3.3.13 条 离子交换剂的年补充率宜符合以下规定：
表 3.3.11 硫酸分步再生数据选择
再生
分步
方式
第一步
第 3.2.3 条 石灰软化处理并要求除硅酸盐时，可加入氧化镁或白云石粉。原水应加热至 40±1℃。
表 3.2.1 软化系统选择
出水水质
进水水质
系统名称及 代号
硬度 (mg/L， 以 CaCO3
工业用水软化除盐的术语及其含义
工业用水软化除盐的术语及其含义1. 软化水 softened water除掉大部分或全部钙、镁离子后的水。
2. 除盐水 demineralized water通过不同水处理工艺系统，去除悬浮物和无机析阳、阴离子等水中杂质后，所得的成品水统称。
3. 高纯水 high-purity water,ultra-high purity water主要指水的温度为25℃时，电导率小于0.1us/cm ,pH值为6.8-7.0及去除其他杂质和细菌的水。
4. 除硅 desilication,silica removal采用离子交换或其他方法除掉水中二氧化硅的过程。
5. 脱碱 dialkalization采用化学或离子交换法除掉或减少水中的碳酸氢根离子的过程。
6. 酸洗 acid cleaning采用酸去除设备或离子交换剂上不溶于水的沉积物的过程。
7. 石灰浆 lime slurry石灰经消化后与水混合呈糊状的浆液。
8. 石灰乳 milk of lime石灰浆用水稀释后的混浊液。
9. 树脂污染 resin fouling树脂的表面和孔隙中积累污垢或树脂的交换基团上吸附了不可逆交换离子的污染物质。
10. 树脂降解 resin degradation阴树脂受氧化剂和高温作用，它的季胺渐渐转为叔、仲、伯胺，而使其碱性减弱，表现出强碱交换基团的数量渐渐减少。
11. 离子交换剂 ion exchanger能与水中离子进行交换反应的材料。
有离子交换树脂、磺化煤等。
12. 离子交换树脂 ion exchange resin由高分子化合物的交联剂经聚合反应而生成的离子交换剂。
13. 弱碱性阴离子交换树脂 weak-base exchange resin主要交换基团为伯、仲、叔胺基的阴离子交换树脂。
14. 强碱性阴离子交换树脂 strong-base anion exchange resin主要交换基团为季胺基的阴离子交换树脂。
15. 弱酸性慢离子交换树脂 weak-acid exchange resin主要交换基团为ＡＳ基（－ＣＯＯＨ）或酚基等的阳离子交换树脂。
水处理工程软化与除盐
水处理工程软化与除盐第九章软化与除盐（Softening and Salt Removal）第1节概述一、水中主要溶解杂质离子：Ca2+, Mg2+, Na+(K+)HCO3-, SO42-, Cl-一般Fe2+, SiO32-含量较少。
气体：CO2,O2总硬度：Ca2+, Mg2+,碳酸盐硬度（暂时硬度）非碳酸盐硬度含盐量：∑阳＋∑阴软化：降低硬度－（锅炉给水、碱度太高，会汽水共除碱：HCO3沸）除盐：降低含盐量二、硬度单位mmol/L, meq/L, 度（我国用德国度）德国度＝10 mg CaO/L 美国度＝1mg CaCO3/L三、水的纯度以含盐量或水的电阻率表示（单位：欧姆厘米）淡化水：高含盐量水经局部处理脱盐水：相当于普通蒸馏水，含盐量1－5mg/L 纯水：亦称去离子水，含盐量<1mg/L高纯水：含盐量<0.1mg/L四、软化和除盐基本方法1.软化(1)加热去除暂时硬度(2)药剂软化：根据溶度积原理(3)离子交换：离子交换硬度去除比较彻底。
2.除盐蒸馏法、电渗析法、反渗透法、离子交换法第2节药剂软化法一、石灰软化法：CaO + H2O = Ca(OH)2CO2 + Ca(OH)2 ---CaCO3↓+ H2OCa(HCO3)2 + Ca(OH)2 --- 2CaCO3↓+ 2H2O Mg(HCO3)2+ 2Ca(OH)2--- 2CaCO3↓+ Mg(OH)2↓+2H2O若碱度>硬度，还应去除多余的HCO3－若水中存在Fe离子，也要消耗Ca(OH)2所以，石灰投加量：[CaO] = [CO2] + [Ca(HCO3)2] + 2[Mg(HCO3)2] + [Fe] +a为尽量降低碳酸盐硬度，石灰＋混凝沉淀可以同时进行。
注意：石灰法只能降低碳酸盐硬度以及降低水中的碱度二、石灰－纯碱法去除碳酸盐和非碳酸盐硬度CaSO4 + Na2CO3 ----CaCO3↓+ Na2SO4 MgSO4 + Na2CO3 ---MgCO3 + Na2SO4MgCO3 + Ca(OH)2– CaCO3↓+Mg(OH)2↓但纯碱太贵，此法一般不用。
水处理基础知识：水的软化处理
水处理基础知识：水的软化处理在日常生活中，我们经常见到水壶用久后内壁会有水垢生成。
这是什么原因呢?原来在我们取用的水中含有不少无机盐类物质，如钙、镁盐等。
这些盐在常温下的水中肉眼无法发现，一旦它们加温煮沸，便有不少钙、镁盐以碳酸盐形成沉淀出来，它们紧贴壶壁就形成水垢。
我们通常把水中钙、镁离子的含量用'硬度'这个指标来表示。
硬度1度相当于每升水中含有10毫克氧化钙。
低于8度的水称为软水，高于17度的称为硬水，介于8~17度之间的称为中度硬水。
雨、雪水、江、河、湖水都是软水，泉水、深井水、海水都是硬水。
天然水中含有各种盐类，这些盐类溶解为阳离子和阴离子，主要有Ca2+、Mg2+、Na+和HC03-、SO42-、Cl-等。
含有这些盐类的水，在加热蒸发浓缩的过程中(如锅炉用水)，水中的Ca2+、Mg2+等离子不断地与水中某些阴离子结合成难溶物质而析出，并生成水垢(俗称水锈)，附在锅炉的受热面上。
由于水垢的导热性能很差，从而阻碍了热交换，大大降低了锅炉的热效率，既浪费燃料又易烧坏部件，并危及安全，造成不良后果。
为了消除或减少这些危害，就要把水中能形成水垢的硬度成分，如钙、镁离子，还有其他高价金属离子如铁、铝、锰等(因含量很少，虽然成垢，可略去不计)，予以去除。
因此，就需要进行水的软化处理。
（1）原水是指未经过处理的水。
从广义来说，对于进入水处理工序前的水也称为该水处理工序的原水。
例如由水源送入澄清池处理的水称为原水。
（2）软化水是指将水中硬度去除或者降低至一定程度的水。
水在软化过程中，仅硬度降低，而总含盐量不变。
（3）除盐水是指水中盐类（主要是溶于水的强电解质）除去或降低到一定程度的水。
其电导率一般为1.0-10.0μS/cm，电阻率（25℃）（0.1-1.0）×106Ω.cm。
含盐量为1-5mg/L。
（4）纯水是指水中的强电解质（如SiO2、CO2等），去除或降低到一定程度的水。
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5．氧化剂：尽量采用抗氧化性好的树脂
6．有机污染：可采用大孔型树脂
7．再生：再生剂的选择要考虑回收有用物，不能回收时，要进行妥善处置。
二、应用
重金属废水，回收重金属
例如：处理含铬废水
六价铬：铬酸根CrO42-和重铬酸根Cr2O72-，两种的比例与pH有关。酸性条件下，主要是Cr2O72-
※然后硬度离子开始泄漏
出水中离子泄漏的顺序为：H＋、Na＋、Mg2＋、Ca2＋
失效点控制：脱碱，以Na泄漏为准
软化，以硬度离子泄漏为准。
3．弱酸型RCOOH（目前应用广的主要是丙烯酸型）
由于电离较弱，只能去除碳酸盐硬度
2RCOOH + Ca(HCO3)2----- (RCOO)2Ca + 2H2O +CO2↑
[CaO] = [CO2] + [Ca(HCO3)2] +2[Mg(HCO3)2] + [Fe] +a
为尽量降低碳酸盐硬度，石灰＋混凝沉淀可以同时进行。
注意：石灰法只能降低碳酸盐硬度以及降低水中的碱度
二、石灰－纯碱法
去除碳酸盐和非碳酸盐硬度
CaSO4+ Na2CO3----CaCO3↓+ Na2SO4
纯水：亦称去离子水，含盐量<1mg/L
高纯水：含盐量<0.1mg/L
四、软化和除盐基本方法
1.软化
(1)加热去除暂时硬度
(2)药剂软化：根据溶度积原理
(3)离子交换：离子交换硬度去除比较彻底。
2.除盐
蒸馏法、电渗析法、反渗透法、离子交换法
第2节药剂软化法
一、石灰软化法：
CaO + H2O = Ca(OH)2
体内再生：见图。
特点（与复床比较）：出水水质好而稳定，交换终点明显，设备也比较少。
缺点：是树脂交换容量的利用率比较低，损耗率大。再生操作复杂。
应用：在除盐系统的最后，起精加工作用。
四、双层床
1．阳离子
弱酸型：去除碳酸盐硬度
强酸型：去除非碳酸盐硬度
应用：硬度和碱度接近或硬度略大于碱度，Na＋含量不大的水质条件。
3．主要性能
1）密度：湿真密度：1.1-1.3 g/ml溶胀后的质量与本身所占体积之比（不包括树脂颗粒之间的孔隙），用于确定反冲洗强度，混合床的分层
湿视密度（堆积体积）：0.6-0.85 g/ml计算树脂用量
2）交换容量：是树脂最重要的性能，表示树脂交换能力的大小。
以体积和重量两种表示方式。
全交换容量：可用滴定法测定或从理论上计算
SO42->NO3->Cl->HCO3->HSiO3-
* H＋和OH－的交换选择性与树脂交换基团酸、碱性的强弱有关。
对于强酸阳树脂：H+>Li+
而对于弱酸阳树脂：H+>Fe3+
三、离子交换平衡
离子交换也是一种化学反应，存在交换平衡。
RA + B---- RB +A+
离子交换选择系数为：
KAB= [RB][A+]/[RA][B+]该值>1，有利于交换反应的进行。
P2：工作交换容量
P1＋P2＋P3＝100
影响因素：再生程度、软化时的流速、原水水质
4．树脂再生
固定床再分为顺流再生和逆流再生两种。
逆流再生：降低再生剂用量；出水质量提高、工作交换容量提高。
RNa型：用NaCl再生
RH型：用HCl或H2SO4再生。
第5节离子交换除盐
需求：高温高压锅炉的补给水、某些电子工业用水等
CO2+ Ca(OH)2---CaCO3↓+ H2O
Ca(HCO3)2+ Ca(OH)2--- 2CaCO3↓+ 2H2O
Mg(HCO3)2+ 2Ca(OH)2--- 2CaCO3↓+ Mg(OH)2↓+2H2O
若碱度>硬度，还应去除多余的HCO3－
若水中存在Fe离子，也要消耗Ca(OH)2
所以，石灰投加量：
※未交换区
从交换带来讲，要经历两个阶段：1）首先是形成阶段，2〕下移阶段
为保证一定的水质：
应有一个保护层≥交换带高度
交换带的影响因素：水流速度、树脂大小、原水水质
3．工作交换容量
在给定工作条件下的实际交换能力。
P1：再生完毕，软化开始前树脂层中残存的硬度离子所占的百分数
P3：软化结束时，树脂层中交换不到的部分所占的百分数。
非碳酸盐硬度，生成H2SO4，HCl――出水酸性
对于Na+, RH + NaCl ---RNa +HCl ---产生钠型树脂，但不起软化作用
出水水质变化见图21－14。
※开始时出水呈酸性。
※Na＋开始泄漏时，出水酸度急剧下降。
※之后，RH交换转变为RNa型运行模式，对Ca和Mg仍有交换能力。出水Na离子逐渐超过原水中的浓度，呈碱性。
三价铬：Cr3+
阳树脂去除三价铬：
3RH + Cr3+---R3Cr + 3H
阴树脂去除六价铬：
2ROH + CrO42---R2CrO4+ 2OH-
2ROH + Cr2O72--- R2Cr2O7+2OH-
失效后再生：
R3Cr + 3HCl----3RH + CrCl3
R2CrO4+ 2NaOH ----2ROH +Na2CrO4
一、阴离子树脂特性
阴树脂是在粒状高分子化合物母体的最后处理阶段导入各种胺基而成的。
1．强碱性阴离子树脂
※可以交换经H离子交换出来的各种阴离子。
SO42－、Cl－、HCO3－、HSiO3-
※为彻底除硅：阴离子树脂进水的pH必须较低
ROH + H2SiO3---- RHSiO3+ H2O
若进水酸性降低，则
第二章混凝
1.何谓胶体稳定性？试用胶粒间相互作用势能曲线说明胶体稳定性的原因。
2.混凝过程中，压缩双电层何吸附－电中和作用有何区别？简要叙述硫酸铝混凝作用机理及其与水的pH值的关系。
3.高分子混凝剂投量过多时，为什么混凝效果反而不好？
4.为什么有时需要将PAM在碱化条件下水解成HPAM？PAM水解度是何涵义？一般要求水解度为多少？
但交换容量大（活性基团多），比强酸型高一倍。
再生容易。
二、离子交换软化系统
1．RNa系统
原水碱度低（因为RNa不能去除碱度），不要求降低碱度的情况。
可采用一级或二级Biblioteka 联。2．脱碱软化系统1〕H－Na并联
A原：进水碱度
A混：混合水中的残留碱度
S：进水中SO42－、Cl－含量之和,当量浓度
QH：进RH水量，QN：进RNa水量
第九章软化与除盐（Softening and Salt Removal）
第1节概述
一、水中主要溶解杂质
离子：Ca2+, Mg2+, Na+(K+)
HCO3-, SO42-, Cl-
一般Fe2+, SiO32-含量较少。
气体：CO2,O2
总硬度：Ca2+, Mg2+,
碳酸盐硬度（暂时硬度）
非碳酸盐硬度
含盐量：∑阳＋∑阴
软化：降低硬度
除碱：HCO3－（锅炉给水、碱度太高，会汽水共沸）
除盐：降低含盐量
二、硬度单位
mmol/L, meq/L,度（我国用德国度）
德国度＝10 mg CaO/L美国度＝1mg CaCO3/L
三、水的纯度
以含盐量或水的电阻率表示（单位：欧姆厘米）
淡化水：高含盐量水经局部处理
脱盐水：相当于普通蒸馏水，含盐量1－5mg/L
一种强酸性阳离子树脂
强酸阳离子：RSO3H
弱酸阳离子：RCOOH
强碱阴离子：R≡NOH季胺
弱碱阴离子：R≡NHOH叔胺
R＝NH2OH仲胺
R－NH3OH（伯胺）
* 微孔形态：凝胶型、大孔型、等孔型等
2．命名
全名称：（微孔型态）（骨架名称）（基本名称）
如凝胶型苯乙烯系强酸型阳离子交换树脂
为了区别同一类树脂的产品，有时在前面加上一些数字。
1）强酸－脱气－强碱：最基本
2）强酸－脱气－弱碱－强碱
适用于有机物含量高，强酸阴离子多的情况
三、混合床
阳、阴树脂按比例混合装在同一反应器内。
再生时分层再生，使用时均匀混合。
相当于许多阳、阴树脂交错排列而成的多级复床。
一般交换反应为：
RH＋ROH＋NaCl ---- RNa＋RCl＋H2O
平衡常数（选择性系数）K=KHNaKOHCl1/KH2O>>1交换反应远比复床彻底得多，出水纯度高。
MgSO4+ Na2CO3---MgCO3+ Na2SO4
MgCO3+ Ca(OH)2–CaCO3↓+Mg(OH)2↓
但纯碱太贵，此法一般不用。
三、石灰－石膏法
当原水的碱度大于硬度，即负硬度（有碱度存在时）出现时
2NaHCO3+ CaSO4+ Ca(OH)2----- 2CaCO3↓+ Na2SO4+ 2H2O
2．阴树脂双层床
弱碱：去除强酸阴离子
强碱：去除弱酸阴离子
注意再生条件：防止胶体硅胶聚集在弱碱树脂上
第6节离子交换法处理工业废水
一、离子交换处理工业废水的特点
1．工业废水水质复杂：含各种悬浮物和油类、溶解盐类
适当预处理
2．pH的影响：影响某些离子在废水中的形态，影响树脂交换基团的离解。