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一、水源 和水混合在一起。 其特殊的水质 。。 二、天然水中的杂质：
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第一章 水质概述 第一节 天然水及其分类
水是地面上分布最广的物质，几乎占据着地球表面的四分之三，构成了海洋、江河、湖泊以及积雪和冰川，此外，地层中还存在着大量的地下水，大气中也存在着相当数量的水蒸气。地面水主要来自雨水，地下水主要来自地面水，而雨水又来自地面水和地下水的蒸发。因此，水在自然界中是不断循环的。
水分子（H2O）是由两个氢原子和一个氧原子组成，可是大自然中很纯的水是没有的，因为水是一种溶解能力很强的溶剂，能溶解大气中、地表面和地下岩层里的许多物质，此外还有一些不溶于水的物质
水是工业部门不可缺少的物质，由于工业部门的不同，对水的质量的要求也不同，在火力发电厂中，由于对水的质量要求很高，因此对水需要净化处理。
电厂用水的水源主要有两种，一种是地表水，另一种是地下水。
地表水是指流动或静止在陆地表面的水，主要是指江河、湖泊和水库水。海水虽然属于地表水，但由于
天然水中的杂质是多种多样的，这些杂质按照其颗粒大小可分为悬浮物、胶体和溶解物质三大类。 悬浮物：悬浮物的表示方法：通常用透明度或浑浊度（浊度）来表示。
颗粒直径约在10毫米以上的微粒，这类物质在水中是不稳定的，很容易除去。水发生浑浊现象，都是由此类物质造成的。
胶体：颗粒直径约在10---10毫米之间的微粒，是许多分子和离子的集合体，有明显的表面活性，常常因吸附大量离子而带电，不易下沉。
溶解物质：溶解盐类的表示方法： 1.含盐量：表示水中所含盐类的总和。 2.蒸发残渣：表示水中不挥发物质的量。 3.灼烧残渣：将蒸发残渣在800℃时灼烧而得。 4.电导率：表示水导电能力大小的指标。
5.硬度的表示方法：硬度是用来表示水中某些容易形成垢类以对于天然水来说，主要指钙、镁离子。硬度按照水中存在得阴离子情况。划分为碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度两类。
6.碱度和酸度：碱度表示水中含OH -、CO32-、HCO3-量以及其它一些弱酸盐类量得总和。碱度表示方法可分为甲基橙碱度和酚酞碱度两种。酸度表示水中能与强酸起中和作用的物质的量。
溶解物质是指颗粒直径小于10 mm的微粒，它们大都以离子或溶解气体状态存在于水中。天然水中都存在Ca、Mg、HCO3、SO4。在含盐量不大的水中，Mg的浓度一般为Ca的25%~50%，水中Ca、Mg是形成水垢的主要成分。
含钠的矿石在风化过程中易于分解，释放出Na，所以地表水和地下水中普遍含有Na。因为钠盐的溶解度很高，在自然界中一般不存在Na的沉淀反应，所以在高含盐量水中，Na是主要阳离子。天然水中K
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的含量远低于Na，这是因为含钾的矿物比含钠的矿物抗风化能力大，所以K比Na较难转移至天然水中。
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由于在一般水中K的含量不高，而且化学性质与Na相似，因为在水质分析中，常以（K+Na）之和表示它们的含量，并取加权平均值25作为两者的摩尔质量。
天然水中都含有Cl，这是因为水流经地层时，溶解了其中的氯化物。所以Cl几乎存在于所有的天然水中。
天然水中最常见的阳离子是Ca、Mg、K、Na；阴离子是HCO3、SO4、Cl。
溶解气体：天然水中常见的溶解气体有氧（O2）和二氧化碳（CO2），有时还有硫化氢（H2S）、二氧化硫（SO2）和氨（NH3）等。
天然水中O2的主要来源是大气中O2的溶解，因为空气中含有20.95%的氧，水与大气接触使水体具有自充氧的能力。另外，水中藻类的光合作用也产生一部分的氧，但这种光合作用并不是水体中氧的主要来源，因为在白天靠这种光合作用产生的氧，又在夜间的新陈代谢过程中消耗了。
地下水因不与大气相接触，氧的含量一般低与地表水，天然水的氧含量一般在0~14mg/L之间。 天然水中CO2的主要来源：为水中或泥土中有机物的分解和氧化，也有因地层深处进行的地质过程而生成的，其含量在几毫克/升至几百毫克/升之间。地表水的CO2含量常不超过20~30mg/L，地下水的CO2含量较高，有时达到几百毫克/升。
天然水中CO2并非来自大气，而恰好相反，它会向大气中析出，以为大气中CO2的体积百分数只有0.03%~0.04%，与之相反的溶解度仅为0.5~1.0mg/L。水中O2和CO2的存在是使金属发生腐蚀的主要原因。。
微生物。在天然水中还有许多微生物，其中属于植物界的有细菌类、藻类和真菌类；属于动物界的有鞭毛虫、病毒等原生动物。另外，还有属于高等植物的苔类和属于后生动物的轮虫、涤虫等。
为了研究问题方便起见，人为地将水中阴、阳离子结合起来，写成化合物的形式，这称为水中离子的假想结合。这种表示方法的原理是，钙和镁的碳酸氢盐最易转化成沉淀物，所以令它们首先假想结合，其次是钙、镁的硫酸盐，而阳离子Na和K以及阴离子Cl都不易生成沉淀物。因此它们以离子的形式存在于水中。
第二节 电厂用水的类别及水质指标
一、电厂用水的类别
水在火力发电厂水汽循环系统中所经历的过程不同，水质常有较大的差别。因此根据实用的需要，人们常给予这些水以不同的名称。它们是原水、锅炉补给水、给水、锅炉水、锅炉排污水、凝结水、冷却水和疏水等。现简述如下：
（1）原水：也称为生水，是未经任何处理的天然水（如江河水、湖水、地下水等），它是电厂各种用水的水源。
（2）锅炉补给水：原水经过各种水处理工艺净化处理后，用来补充发电厂汽水损失的水称为锅炉补给水。按其净化处理方法的不同，又可分为软化水和除盐水等。
（3）给水：送进锅炉的水称为给水。给水主要是由凝结水和锅炉补给水组成。 （4）锅炉水：在锅炉本体的蒸发系统中流动着的水称为锅炉水，习惯上简称炉水。
（5）锅炉排污水：为了防止锅炉结垢和改善蒸汽品质，用排污的方法，排出一部分炉水，这部分排出的炉水称为锅炉排污水。
（6）凝结水：蒸汽在汽轮机中作功后，经冷却水冷却凝结成的水称为凝结水，它是锅炉给水的主要组成部分。
（7）冷却水：用作冷却介质的水为冷却水。这里主要指用作冷却作功后的蒸汽的冷却水，如果该水循环使用，则称循环冷却水。
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3 统中的蒸汽冷凝下来的水，都称为疏水。
二、水质指标 称为水质指标。
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（8）疏水：进入加热器的蒸汽将给水加热后，这部分蒸汽冷却下来的水，以及机组停行时，蒸汽系
在水处理工艺过程中，还有所谓清水、软化水、除盐水及自用水等。
所谓水质是指水和其中杂质共同表现出的综合特性，而表示水中杂质个体成分或整体性质的项目，
由于各种工业生产过程对水质的要求不同，所以采用的水质指标也有差别。
火力发电厂用水的水质指标有二类：一类是表示水中杂质离子的组成的成分指标，如Ca、Mg、Na、Cl、SO4等；另一类指标是表示某些化合物之和或表征某种性能，这些指标是由于技术上的需要而专门制定的，故称为技术指标。
1． 表征水中悬浮物及胶体的指标 （1）悬浮固体。（2）浊度。（3）透明度。 2．表征水中溶解盐类的指标
（1）含盐量。含盐量是表示水中各种溶解盐类的总合，由水质全分析的结果，通过计算求出。含盐量有两种表示方法：一是摩尔表示法，即将水中各种阳离子（或阴离子）均按带一个电荷的离子为基本单位，计算其含量（mmol/L），然后将它们（阳离子或阴离子）相加；二是重量表示法，即将水中各种阴、阳离子的含量以mg/L为单位全部相加。
由于水质全分析比较麻烦，所以常用溶解固体近似表示，或用电导率衡量水中含盐量的多少。 （2）溶解固体。溶解固体是将一定体积的过滤水样，经蒸干并在105~110C下干燥至恒重所得到的蒸发残渣量，单位用毫克/升（mg/L）表示。它只能近似表示水中溶解盐类的含量，因为在这种操作条件下，水中的胶体及部分有机物与溶解盐类一样能穿过滤纸，许多物质的湿分和结晶水不能除尽，碳酸氢盐全部转换为碳酸盐。
（3）电导率。表示水中离子导电能力大小的指标，称作电导率。由于溶于水的盐类都能电离出具有导电能力的离，所以电导率是表征水中溶解盐类的一种代替指标。水越纯净，含盐量越小。电导率越小。 水的电导率的大小除了与水中离子含量有关外，还和离子的种类有关，单凭电导率不能计算水中含盐量。在水中离子的组成比较稳定的情况下，可以根据试验求得电导率与含盐量的关系，将测得的电导率换算成含盐量。电导率的单位为微西/厘米（uS/cm）。
三．表征水中易结垢物质的指标
表征水中易结垢物质的指标是硬度，形成硬度的物质主要是钙、镁离子，所以通常认为硬度就是指水中这两种离子的含量。水中钙离子含量称钙硬（Hca），镁离子含量称镁硬（HMg），总硬度是指钙硬和镁硬之和，即H=HCa+HMg=[（1/2）Ca]+[（1/2）Mg]。根据Ca、Mg与阴离子组合形式的不同，又将硬度分为碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度。 （1）盐硬度（HT）是指水中钙、镁的碳酸盐及碳酸氢盐的含量。此类硬度在水沸腾时就从溶液中析出而产生沉淀，所以有时也叫暂时硬度。
（2）非碳酸盐硬度（HF）是指水中钙、镁的硫酸盐、氯化物等的含量。由于这种硬度在水沸腾时不能析出沉淀，所以有时也称永久硬度。
硬度的单位为毫摩尔/升（mmol/L），这是一种最常见的表示物质浓度的方法，是我国的法定计量单位。
1、征水中碱性物质的指标
表征水中碱性物质的指标是碱度，碱度是表示水中可以用强酸中和的物质的量。形成碱度的物质有：
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（1）强碱，如NaOH、Ca（OH）2等，它们在水中全部以OH-形式存在； （2）弱碱，如NH3的水溶液，它在水中部分以OH-形式存在； （3）强碱弱酸盐类，如碳酸盐、磷酸盐等，它们水解时产生OH-。 在天然水中的碱度成分主要是碳酸氢盐，有时还有少量的腐殖酸盐。
水中常见的碱度形式是OH、CO3和HCO3，当水中同时存在有HCO3和OH的时候，就发生如（2-2）式的化学反应，
HCO3+OH→CO3+H2O （2-2）
故一般说水中不能同时含有HCO3碱度和OH碱度。根据这种假设，水中的碱度可能有五种不同的形式：只有OH碱度；只有CO3碱度；只有HCO3碱度；同时有OH+CO3碱度；同时有CO3+HCO3碱度。
碱度的单位为毫摩尔/升（mmol/L），与硬度一样，在美国和德国分别用ppmCaCO3和G为单位。 2、表示水中酸性物质的指标
表示水中酸性物质的指标是酸度，酸度是表示水中能用强碱中和的物质的量。可能形成酸度的物质有：强酸、强酸弱碱盐、弱酸和酸式盐。
天然水中酸度的成分主要是碳酸，一般没有强酸酸度。在水处理过程中，如H离子交换器出水出现有强酸酸度。水中酸度的测定是用强碱标准来滴定的。所用指示剂不同时，所得到的酸度不同。如：用甲基橙作指示剂，测出的是强酸酸度。用酚酞作指示剂，测定的酸度除强酸酸度（如果水中有强酸酸度）外，还有H2CO3酸度，即CO2酸度。水中酸性物质对碱的全部中和能力称总酸度。
这里需要说明的是，酸度并不等于水中氢离子的浓度，水中氢离子的浓度常用PH值表示，是指呈离子状态的H数量；而酸度则表示中和滴定过程中可以与强碱进行反应的全部H数量，其中包括原已电离的和将要电离的两个部分。
第二章 水的预处理
天然水未进锅炉前除掉水中杂质的工作，称为炉外水处理，也叫做补给水处理。根据水中所含杂质种类不同，采取不同的水处理方法。
对水中较大的悬浮物，靠重力沉淀就可以除掉，这种处理称为自然沉淀法。
对于水中的胶体微粒，常向水中加入一些化学药品，使胶体颗粒凝聚沉淀，这种处理称为混凝沉淀法。
对于溶于水中的盐类，可采用蒸馏法、离子交换法、电渗析法等等。目前电厂多采用离子交换法。 炉外水处理就是由上述某些方法联合组成的水处理流程，一般为：
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天然水(原水) 过滤 混凝、沉淀 离子交换 补给水
现将一般水处理流程中，各种水处理方法、原理及其设备分述如下。
第一节 混凝沉淀
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5 一、 混凝沉淀的原理 沉。
二、混凝、沉淀设备及处理过程
理则是相似的。这里仅以悬浮澄清池为例来阐述澄 原水首先经过空气分离器，把水中含有的空气分离出去。这样就可以避免空气进入澄清池内，搅动悬浮层和把悬浮泥渣带出澄清池，破坏悬浮层的正常工作。 不含空气的水和各种药剂，经过喷嘴送入澄清池下部的混合区。由于混合区水流旋涡很强，可以使混凝剂与水充分混合。 在混合区上部装有水平和垂直的多孔隔板，从混合区出来的水继续向上流经多孔板时，多孔板既能使水得到进一步的混合，又能消除旋涡使其成为平稳水流，进入反应区。反应区是澄清器的中心部分，是主要工作区。当水进入反应区后，水中杂质逐渐凝聚成絮状悬浮物(称为泥渣)，由泥渣组成的悬浮层对水起过滤作用。 经过反应区悬浮层的水，继续上升，进入过渡区。由于筒体截面逐渐增大，水固定的高度。
澄清池的出水质量，一般可以达到以下标准： (1) 悬浮物含量不大于20毫克/升。 (2) 碱度不大于0.85毫克当量/升。
混凝、沉淀过程一般是在澄清器内进行的。处理方法，是向水中加入混凝剂(硫酸铝、聚合铝和硫酸亚铁、氯化铁等)、石灰乳和镁剂(菱苦土或白云粉)等化学药品。各种药品的作用如下：
混凝剂的作用。混凝剂在水中的作用：是促使水中微小的悬浮物或胶体颗粒相互凝聚成大颗粒而下
利用混凝沉淀方法除掉水中悬浮物的沉淀设备叫做澄清池。目前常见的澄清池也有水力循环澄清池、机械搅拌澄清池、脉冲澄清池和泥渣悬浮澄清池等。各种澄清池尽管在结构上有差异，但它们的工作原
清池的工作过程。图13-2是悬浮澄清池的结构示意图。
图13-2 悬浮澄清池
1—空气分离器；2—喷嘴；3—混合区； 4—水平隔板；5—垂直隔板；6—反应区； 7—过渡区；8—出水区；9—水栅；10—集水槽；
11—排泥系统；12—泥渣浓缩器； 13—采样管；14—可动罩子
的流速逐渐减小，使悬浮物与水分离。澄清池上部出水区截面最大，水在这里流速最低，水与悬浮物得到了很好的分离。最后，澄清水由环形集水槽引出，送至清水箱。
澄清池的中央设有垂直圆形的排泥筒。沿着排泥筒的不同高度开有许多层窗口，多余的泥渣自动地经排泥窗口进入浓缩器，浓缩后的泥渣由底部排污管排入地沟。
浓缩器与集水槽之间设有回水导管。由于浓缩器与集水槽之间有水位差，使浓缩器上部的清水经加水导管送入集水槽，而悬浮层上部的水经排泥窗口进入浓缩器，同时带走了多余的泥渣，使悬浮层保持
(3) 硅酸根含量，平均可降至1.0~1.5毫克/升。
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电厂化学水处理讲义
