【污水處理技術(shù)】鍋外水處理技術(shù)
1 預(yù)處理
在原水使用前應(yīng)進(jìn)行沉淀、過濾、凝聚等凈化處理。對(duì)于高硬度或高堿度的原水，在離子交換軟化前，還應(yīng)采用化學(xué)方法進(jìn)行預(yù)處理。
化學(xué)預(yù)處理方法有：
a ．石灰軟化處理。
將生石灰調(diào)制成石灰乳 CaO+H2O——Ca(OH) ，配置成一定濃度的石灰乳溶液后加入水中反應(yīng)如下：
Ca(HCO3)2 +Ca(OH)2 —— 2CaCO3 + 2H2O
Mg (HCO3)2 + 2Ca (OH)2 —— Mg (O H)2 +2CaCO3 +2H2O
經(jīng)石灰處理后 ，主要是消除水中鈣、鎂的重碳酸鹽，使硬度降低，但堿度不變。
b ．石灰純堿軟化處理。
除加石灰外，還加入純堿Na2CO3，其作用是去除非碳酸鹽硬度。這種方法適用于硬度大于堿度的原水，反應(yīng)式如下：
CaSO4+ Na2CO3——CaCO3+ Na2SO4
CaCl2+Na2CO3 ——CaCO3+ 2NaCl
MgSO4+Na2CO3—— MgCO3 + Na2SO4
MgCO3 +Ca(OH)2 —— Mg (OH)2 + CaCO3
c ．石灰----石膏軟化處理。
當(dāng)原水中堿度大于硬度時(shí)，單純石灰軟化只能降低與碳酸鹽硬度相應(yīng)的那部分堿度，而其余的鈉鹽堿度是不能除去的。采用同時(shí)加入石灰和石膏的方法，則可在軟化水的同時(shí)降低水的鈉鹽堿度，反應(yīng)式為：
4NaHCO3 +2CaSO4 +Ca (OH)2 = 2CaCO3 +2 Na2SO4+2H2O
2 軟化處理
采用離子交換軟化，基本原理是原水流經(jīng)陽離子交換劑時(shí)，水中Ca2+、Mg2+等陽離子被交換劑吸附，而交換劑中的可交換離子(Na+或H+)則溶入水中，從而除去了水中鈣鎂離子，使水得到了軟化。離子交換軟化法有以下幾種。
a．鈉離子交換軟化法。
鈉離子交換劑是工業(yè)鍋爐最常使用的離子交換劑，化學(xué)分子式用NaR表示，當(dāng)原水經(jīng)鈉離子交換劑時(shí)，水中的鈣、鎂離子被鈉離子置換，其反應(yīng)式為：
碳酸鹽硬度：
Ca(HCO3)2+2NaR——CaR2+2NaHCO3
Mg(HCO3)2+2NaR——MgR2+2NaHCO3
非碳酸鹽硬度：
CaSO4+2NaR——CaR2+Na2SO4
MgSO4+2NaR——MR2+Na2SO4
鈉離子交換法不僅可以除去永久硬度，也可以除去暫時(shí)硬度，而且處理前后水中的總堿度保持不變。處理后水的含鹽量增加，因?yàn)殁}鎂鹽等當(dāng)量地轉(zhuǎn)變成鈉鹽，而鈉的當(dāng)量值(23)比鈣和鎂的當(dāng)量值(20.04)和(12.16)高，所以用毫克每升表示水的含鹽量將有所提高。
隨著交換過程的不斷進(jìn)行，交換劑中的Na+被大部分置換，出水中便含有Ca2+、Mg2+(即出現(xiàn)了硬度)，當(dāng)硬度達(dá)到一定范圍時(shí)，此水已不符合鍋爐給水標(biāo)準(zhǔn)，說明交換劑已失效，此時(shí)就要再生，恢復(fù)交換劑的軟化能力，再生劑是食鹽(NaCI)。
再生過程中，使含有大量Na+的氯化鈉溶液通過失效的交換劑層，將離子交換劑所吸附的Ca2+、Mg2+強(qiáng)行排除掉，而Na+被交換劑所吸附，使交換劑重新恢復(fù)交換能力，其反應(yīng)式如下：
CaR2+2Na+=2NaR+Ca2+
MgR2+2Na+=2NaR+Mg2+
b．部分鈉離子交換軟化法。
即只是讓原水的一部分經(jīng)過離子交換器，另一部分直接進(jìn)入水箱。經(jīng)鈉離子交換后軟水中NaHCO3在水箱中受熱分解成為Na2CO3，利用這些Na2CO3，去軟化未經(jīng)鈉離子交化器中的生水永硬，同時(shí)消除一部分堿度。
部分鈉離子交換軟化有如下特點(diǎn)：①減少鈉離子交換器的負(fù)荷，可減小設(shè)備容量；②可以軟化、除堿而不需要另加藥劑，并減少原用食鹽的消耗量；③軟化不徹底，尤其是當(dāng)水中的永硬與總硬度之比小于0.5，軟化效果更差；因此，這種方法只適用于小型鍋爐，當(dāng)水中的永硬與總硬度之比大于0.5時(shí)，作為軟化除堿使用。
c．氫一鈉離子交換軟化法。氫離子交換軟化水的原理是利用離子交換劑中氫離子置換原水中的鈣鎂離子，反應(yīng)式如下：
碳酸鹽硬度：
Ca(HCO3)2+2HR----CaR+2H2O+2CO2
Mg(HCO3)2+2HR----MgR+2H2O+2CO2
非碳酸鹽硬度：
CaSO4+2HR----CaR+H2SO4
CaCl+2HR----CaR+2HCl
MgSO4+2HR----MgR+H2SO4
MgCl2+2HR----MgR+2HCl
由此可見，氫離子交換還有除鹽的作用，除鹽的量與水中的碳酸鹽硬度的摩爾數(shù)相等。氫離子交換后水中有游離酸，產(chǎn)生的酸量與水中的非碳酸鹽硬度的摩爾數(shù)相等。因此不能作為鍋爐給水，氫離子交換不能單獨(dú)使用，必須與鈉離子交換聯(lián)合使用，稱為氫----鈉離子交換，使產(chǎn)生的游離酸與經(jīng)鈉離子交換后生成的堿相中和，達(dá)到除堿的目的。
3 除氧處理
水中往往溶解有氧、二氧化碳等氣體，使鍋爐易發(fā)生腐蝕。GB1576----2001規(guī)定蒸發(fā)量>16t/h的鍋爐必須除氧，且含氧指標(biāo)≤0.1mg/L(此指標(biāo)范圍內(nèi)氧腐蝕的速度緩慢)，而淡水中氧的溶解極限如表2，水的溫度升高，溶解度減小。
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溶解氧在鍋水介質(zhì)中，作為一種強(qiáng)的去極化劑，其腐蝕機(jī)理是：
O2+2H2O+4e----4OH-
Fe----Fe2++2e
眾所周知，溶解氧與腐蝕速度成正比，即含氧量增大，腐蝕加劇，含氧量減小，腐蝕減緩。若將pH值提高，則能減緩腐蝕，但實(shí)際上即使把pH值提高到10～12，依然有氧腐蝕。而當(dāng)水中沒有溶解氧時(shí)，只要將pH值調(diào)到9.5～10就會(huì)大為減緩乃至避免腐蝕。工業(yè)鍋爐一般采用熱力除氧，即利用引入具有一定壓力的蒸汽將水加熱至沸騰，水中的氧根據(jù)表2因溶解度減少而逸出。再將逸出的氧隨少量凝結(jié)的蒸汽一起排出，以保證給水質(zhì)量。熱力除氧法的淋水盤式除氧器是一種理想的除氧裝置，進(jìn)水加熱0.02～0.025MPa下的沸點(diǎn)105℃，在除氧器內(nèi)噴淋到足夠的細(xì)度可以有效地除去氧氣。此法還可以有效地節(jié)約熱能。
鍋外水處理流程圖
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