工业水处理高级工培训教材.doc

碳酸化合物在水中的存在形式与水的 pH值有何关系?
答案:碳酸化合物在水中有几种不同的存在形态:溶于水中的气体(即所谓游离 CO2);分子态碳酸 H2CO3;碳酸氢根HCO3-和碳酸根 CO32-。在这四者之间存在着以下平衡关系:
CO2十 H2OH2CO3
H2CO3H+十 HCO3-
HCO3- H+十 CO32-
如将这些平衡式联系起来,则可写成下式:
CO2十 H2O H2CO3H+ 十 HCO3- 2H+十 CO32-
在上述一系列的平衡中, CO2与 H2CO3的平衡实际上是强烈地趋向于生成 CO2,水中呈 H2CO3状态的量非常小(通常小于1%),所以可把生成 H2CO3的过程略去,其平衡式可改为下式:
其中: (25℃时,K1=4.45×10-7)
(25℃时,K1=4.69×10-11)
根据以上情况可知, [H+]对平衡的移动起着决定性的作用,水中 CO2、 HCO32-和 CO32-的相对值和[H+]浓度的关系如图4-3所示。从图4-3上可看出:
(1)当 pH<4时,水中只有游离 CO2。
(2)当 pH值升高时,平衡向有移动, [CO2]降低,[HCO3-]增大,当 pH=8.3~8.4时, 98%以上的碳酸化合物以 HCO3-形态存在。
(3) pH值再升高(大于8.3时), CO2消失,[HCO3-]降低,[CO32-]增大,当 pH=12时,水中碳酸化合物几乎完全以 CO32-的形态存在。
硅酸化合物在水中的存在形式与水的 pH值有何关系?
答案:酸酸化合物是天然水中的主要杂质之一,它在水中有多种形态,是一种比较复杂的化合物。硅酸化合物在水中的不同形态与水的 pH值有着密切的关系。当 pH<7时,水中实际上只有硅酸的分子,没有硅酸根离子存在。所以,当pH值较低时(酸性溶液中),水中的胶态硅酸明显增多;当pH值>7时,水中同时有 H2SiO3和 HSiO3-存在;当 pH=11时,水中是以 HSiO3-为主;只有在碱性较强的水中(pH>11时)才出现 SiO32-离子。
混凝处理对水的 pH值有什么要求?
答案:水的 pH值对混凝过程的影响很大,不同的混凝剂,对水的 pH值的要求也不一样,因此在混凝处理时,必须严格控制加入混凝剂后的水的 pH值。
不同混凝剂对 pH值的要求如下:
(1)铝盐。铝盐在水中经电离、水解后生成氢氧化铝胶体, pH值对该胶体有两方面的影响。
一是氢氧化铝是两性氢氧化物,当水的 pH值低于5.5时,氢氧化铝呈碱性而被溶解,反应如下:
A1(OH)3十3H+ → A13+十3H2O
反应结果,使水中残留铝含量增加。
当水的 pH值高于7.5时,氢氧化铝呈酸性,水中有偏铝酸根(AlO2-)出现,反应如下:
AI(OH)3十OH--→ AlO2-十2H2O
反应结果是水中残留铝量也增加。因此起不到产生 AI(OH)2絮团的作用。
二是水的 pH值在5.5~8.8时,氢氧化铝胶体微粒带正电荷。当水的 pH<5时,胶体微粒带负电荷;水的 pH>8时,氢氧化铝溶解。
因此,当水的 pH值高于8.0或低于5.0时,都影响着带正电荷的氢氧化铝胶体的生成,所以,用铝盐作混凝剂时,水的 pH值应为6.5~7.5。
(2)铁盐。铁盐在水中电离、水解生成带正电荷的氢氧化铁胶体,反应如下:
4FeSC4十10H2O十O2→ 4Fe(OH)3十4H2SO4
该反应过程中, Fe2+在 pH>8.5时,极易被氧化成 Fe3+而形成 Fe(OH)3胶体;而 pH值较低时,完成上述反应速度缓慢。
所以,用铁盐作混凝剂进行混凝处理时,一般与石灰处理一起进行,维持水的 pH值在8.5~10之间。
由于原水水质的差异和采用的混凝剂不同,最切合实际的 pH值应通过小型试验来确定。
采用聚合铝作混凝剂有哪些优点?
答案:聚合铝混凝剂有以下优点:
(1)适用范围广。对低浊度水、高浊度水、有色度水和某些工业废水等,都有优良的混凝效果。
(2)用量少(按 Al2O3计)。对于低浊度水,其用量相当于硫酸铝的 l/2;对于高浊度水,其用量可减少到硫酸铝用量的 l/3~l/4。
(3)操作简单。加药后,水的碱度降低较少,因而水的PH值下降也小,混凝的最优 pH值范围广,一般 pH值自7~8都可取得良好的效果,低温时效果仍稳定。
(4)形成凝絮速度快。由于这种药剂形成凝絮快,可以减小澄清设备的体积。
(5)加药过多也没有害处,不会使水质恶化。
什么是滤料的不均匀系数?它的大小对过滤器运行有何影响?
答案:滤料的不均匀系数常以KB表示。它是指80%(按质量计)滤料能通过的筛孔孔径d80与10%滤料能通过的筛孔孔径d10之比,即
滤料颗粒的大小不均匀,有两种不良后果:一是反洗操作困难,因为如反洗强度太大,会带出上部微小滤料颗粒;而反洗强度太小,又不能松动下部滤层。二是过滤情况恶化,因细小的滤料颗粒集中在滤层表面,使水中悬浮物被截留堆积在表面,形成坚实的厚膜,结果使过滤器的水头损失增加过快,过滤周期缩短。
逆流再生离子交换器再生时进酸、进碱困难是由哪些原因造成的?如何处理?
答案:逆流再生离子交换器再生时进酸、进碱困难的原因可能是:
(l)离子交换器内背压太高。
(2)排酸、排碱装置有堵塞现象。
(3)离子交换器再生时本体阀门失灵,再生液串到另外一台交换器中去。
(4)加酸、加碱的喷射器损坏,或是入口水水压太低,出口水水压小。
处理方法如下:
(l)离子交换器保持一定的背压(>0.05MPa)。
(2)排酸、排碱装置及加酸、加碱喷射器损坏时,及时地检修更换。
(3)再生过程中,认真检查各台离子交换器的阀门的开关情况,防止失灵和未关紧。
(4)定期清扫排酸、排碱装置的尼龙网套。
离子交换器在运行过程中,工作交换能力降低的主要原因有哪些?
答案:离子交换器在运行过程中的工作交换能力降低,可能原因有以下几个方面:
(1)新树脂开始投入运行时,工作交换容量较高,随着运行时间的增加,工作交换容量逐渐降低,经过一段时间后,可趋于稳定。
(2)交换剂颗粒表面被悬浮物污染,甚至发生粘结。
(3)原水中含有 Fe2+、 Fe3+、 Mn2+等离子,使交换剂中毒,颜色变深。
(4)再生剂剂量小,再生不够充分。
(5)运行流速过大。
(6)枯水季节原水中的含盐量、硬度过大。
(7)树脂层太低或树脂逐渐减少。
(8)再生剂质量低劣,含杂质太多。
(9)配水装置、排水装置、再生液分配装置堵塞或损坏,引起偏流。
(10)离子交换器反洗时,反洗强度不够,树脂层中积留较多的悬浮物,与树脂粘结一起,形成泥球或泥饼,使水偏流。
逆流再生离子交换器再生后刚投入运行就失效,原因是什么?如何处理?
答案:发生此现象的原因可能是:
(1)再生操作有问题,如顶压不足造成树脂乱层。
(2)再生液流速过大,造成树脂乱层。
(3)压脂层变薄,造成再生液及顶压流体偏流。
处理方法如下:
(1)加强再生操作训练,正确、熟练地掌握再生操作技术。
(2)调整再生液流速。
(3)补充压脂层的树脂(或白球)。
(4)进行大反洗。
逆流再生离子交换器出水水质恶化或运行周期明显缩短,原因是什么?如何处理?
答案:发生此现象的原因可能是:
(l)再生操作时置换或反洗用水,没有用除盐水(或软化水),使下部树脂层处于失效状态,运行开始时不断有 Na+(或硬度或 HsiO3-)