天然水未進(jìn)鍋爐前除掉水中雜質(zhì)的工作，稱為爐外水處理，也叫做補(bǔ)給水處理。根據(jù)水中所含雜質(zhì)種類不同，采取不同的水處理方法。

    對(duì)水中較大的懸浮物，靠重力沉淀就可以除掉，這種處理稱為自然沉淀法。

    對(duì)于水中的膠體微粒，常向水中加入一些化學(xué)藥品，使膠體顆粒凝聚沉淀，這種處理稱為混凝沉淀法。

    對(duì)于溶于水中的鹽類，可采用蒸餾法、離子交換法、電滲析法等等。目前電廠多采用離子交換法。

    爐外水處理就是由上述某些方法聯(lián)合組成的水處理流程，一般為：

現(xiàn)將一般水處理流程中，各種水處理方法、原理及其設(shè)備分述如下。

*節(jié) 混凝沉淀

一、 混凝沉淀的原理

混凝、沉淀過程一般是在澄清器內(nèi)進(jìn)行的。處理方法，是向水中加入混凝劑(硫酸鋁、聚合鋁和硫酸亞鐵、氯化鐵等)、石灰乳和鎂劑(菱苦土或白云粉)等化學(xué)藥品。各種藥品的作用如下：

    1．混凝劑的作用。混凝劑在水中的作用：是促使水中微小的懸浮物或膠體顆粒相互凝聚成大顆粒而下沉。

    2．石灰乳的作用。石灰乳的成分是氫氧化鈣{Ca(OH)2}。石灰乳加入水中可以提高水的pH值，有利于不溶性氫氧化物的中沉淀出來：

Ca(OH)2+Ca(HCO3)2→2CaCO3↓+2H2O

2Ca(OH)2+Mg(HCO3)2→2CaCO3↓+Mg(OH)2↓+2H2O

    上述化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果，使水中的暫硬降低了。

3．鎂劑的作用。鎂劑的主要化學(xué)成分是氧化鎂(MgO)。如果在石灰、混凝處理的同時(shí)，向水中加入鎂劑，就會(huì)使產(chǎn)生的氫氧化鎂沉淀物增多。當(dāng)氫氧化鎂沉淀達(dá)到一定數(shù)量時(shí)，就能吸附水中大部分硅化物，然后它們漸漸變成難溶于水的硅酸鎂而沉淀。因此，加鎂劑的目的就是利用生成硅酸鎂的的應(yīng)，除掉水中的硅化物。

除硅效果的好壞，除了必須加入適量的鎂劑外，還與水的溫度和pH值有關(guān)。的溫度為40±1℃，pH值為10.1～10.3。

二、混凝、沉淀設(shè)備及處理過程

利用混凝沉淀方法除掉水中懸浮物的沉淀設(shè)備叫做澄清池。目前常見的澄清池也有水力循環(huán)澄清池、機(jī)械攪拌澄清池、脈沖澄清池和泥渣懸浮澄清池等。各種澄清池盡管在結(jié)構(gòu)上有差異，但它們的工作原理則是相似的。這里僅以懸浮澄清池為例來闡述澄

圖13-2  懸浮澄清池

1—空氣分離器；2—噴嘴；3—混合區(qū)；

4—水平隔板；5—垂直隔板；6—反應(yīng)區(qū)；

7—過渡區(qū)；8—出水區(qū)；9—水柵；10—集水槽；

11—排泥系統(tǒng)；12—泥渣濃縮器；

13—采樣管；14—可動(dòng)罩子

清池的工作過程。圖13-2是懸浮澄清池的結(jié)構(gòu)示意圖。

    原水首先經(jīng)過空氣分離器，把水中含有的空氣分離出去。這樣就可以避免空氣進(jìn)入澄清池內(nèi)，攪動(dòng)懸浮層和把懸浮泥渣帶出澄清池，破壞懸浮層的正常工作。

    不含空氣的水和各種藥劑，經(jīng)過噴嘴送入澄清池下部的混合區(qū)。由于混合區(qū)水流旋渦很強(qiáng)，可以使混凝劑與水充分混合。

    在混合區(qū)上部裝有水平和垂直的多孔隔板，從混合區(qū)出來的水繼續(xù)向上流經(jīng)多孔板時(shí)，多孔板既能使水得到進(jìn)一步的混合，又能消除旋渦使其成為平穩(wěn)水流，進(jìn)入反應(yīng)區(qū)。反應(yīng)區(qū)是澄清器的中心部分，是主要工作區(qū)。當(dāng)水進(jìn)入反應(yīng)區(qū)后，水中雜質(zhì)逐漸凝聚成絮狀懸浮物(稱為泥渣)，由泥渣組成的懸浮層對(duì)水起過濾作用。

    經(jīng)過反應(yīng)區(qū)懸浮層的水，繼續(xù)上升，進(jìn)入過渡區(qū)。由于筒體截面逐漸增大，水的流速逐漸減小，使懸浮物與水分離。澄清池上部出水區(qū)截面大，水在這里流速低，水與懸浮物得到了很好的分離。后，澄清水由環(huán)形集水槽引出，送至清水箱。

    澄清池的中央設(shè)有垂直圓形的排泥筒。沿著排泥筒的不同高度開有許多層窗口，多余的泥渣自動(dòng)地經(jīng)排泥窗口進(jìn)入濃縮器，濃縮后的泥渣由底部排污管排入地溝。

    濃縮器與集水槽之間設(shè)有回水導(dǎo)管。由于濃縮器與集水槽之間有水位差，使?jié)饪s器上部的清水經(jīng)加水導(dǎo)管送入集水槽，而懸浮層上部的水經(jīng)排泥窗口進(jìn)入濃縮器，同時(shí)帶走了多余的泥渣，使懸浮層保持固定的高度。

    澄清池的出水質(zhì)量，一般可以達(dá)到以下標(biāo)準(zhǔn)：

    (1) 懸浮物含量不大于20毫克/升。

    (2) 堿度不大于0.85毫克當(dāng)量/升。

    (3) 硅酸根含量，平均可降至1.0~1.5毫克/升。

    (4) 耗氧量不大于5毫克/升O2。

第二節(jié) 過濾處理

    生水經(jīng)過混凝、沉淀處理后，雖然已將水中大部分懸浮物等雜質(zhì)除掉，但是水中仍殘留有20毫克/升左右的細(xì)小懸浮顆粒，需要進(jìn)一步處理。

    除去殘留有懸浮雜質(zhì)，常用的方法是過濾。在電廠水處理中，主要是采用粒狀濾料形成濾層，當(dāng)渾水通過濾層時(shí)，就可以把水中懸浮物吸附截留下來，流出的是清水。

    一、 過濾原理 渾水通過濾層時(shí)，為什么能除掉水中的懸浮物呢？對(duì)過濾的機(jī)理，現(xiàn)在還有些不同的看法。目前人們認(rèn)為，經(jīng)過混凝處理的水，通過濾層的濾料時(shí)，有兩個(gè)作用：一個(gè)是濾料顆粒表面與懸浮物之間的吸力，使懸浮物被吸附；另一個(gè)作用濾層對(duì)懸浮顆粒的機(jī)械篩除作用，而主要是吸附作用。

    二、 濾料選擇 做濾料的固體顆粒，應(yīng)有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和很好的化學(xué)穩(wěn)定性，以免在運(yùn)行和沖洗時(shí)，因摩擦而破碎，或因溶解而引出水水質(zhì)惡化。

    石英砂有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，在中性、酸性水中都很穩(wěn)定。但是在堿性水中石英砂能夠溶解，使水受到污染。

    無煙煤的化學(xué)穩(wěn)定性較高，在一般堿性、中性和酸性水中都不溶解，它的機(jī)械強(qiáng)度也較好。

    此外，濾料的粒度和級(jí)配都應(yīng)該選擇合適。

    三、 過濾設(shè)備及運(yùn)行 過濾設(shè)備有多種，電廠水處理中常見的有機(jī)械過濾器和無閥濾池等。

1．機(jī)械過濾器

（1）設(shè)備結(jié)構(gòu)。機(jī)械過濾器的結(jié)構(gòu)如圖13-3所示。

圖13-3  機(jī)械過濾器

1—放空氣管；2—進(jìn)水漏斗；3—縫式濾頭；4—配水支管；5—配水干管；6—混凝土

它的本體是一個(gè)圓柱形容器，內(nèi)部裝有：進(jìn)入裝置、濾層和排水裝置。外部設(shè)有必要的管道、閥門等。在進(jìn)、出口的兩根水管上裝有壓力表，兩表的壓力差就是過濾時(shí)的水頭損失(運(yùn)行時(shí)的阻力)。

進(jìn)水裝置可以是漏頭形式或其他形式的，其主要作用是使進(jìn)水沿過濾器截面均勻分配。濾層由濾料組成，濾料的粒徑一般采用0.6~1.0毫米。濾層的厚度一般為1.1~1.2米。

    排水系統(tǒng)多采用支管縫隙式配水裝置。它的作用：一是使出水的匯集和反洗水的進(jìn)入，能沿著過濾器的截面均勻分布；一是阻止濾料被帶出。

    (2) 設(shè)備運(yùn)行。過濾器在工作時(shí)，渾水經(jīng)進(jìn)水口流到進(jìn)水漏斗，然后流經(jīng)過濾層除掉渾水中的細(xì)小懸浮物而成為清水。此清水上排水系統(tǒng)送出。濾速為8~10米/時(shí)，或更大些。

    過濾器的運(yùn)行過程中，由于濾料不斷吸附渾水中的懸浮雜質(zhì)，使運(yùn)行阻力逐漸增大。當(dāng)阻力增大到一定時(shí)，應(yīng)停止運(yùn)行，對(duì)濾料進(jìn)行反洗。

    反洗濾料時(shí)，先將過濾器內(nèi)的水排放到濾層以上約10厘米處，用壓縮空氣吹洗3分鐘左右，然后將反洗清水和壓縮空氣從過濾器底部排水系統(tǒng)進(jìn)入，經(jīng)過濾層上升并沖動(dòng)濾料使濾料浮動(dòng)起來。此時(shí)濾料顆粒在水中游動(dòng)并相互摩擦，這樣將濾粒表面所吸附的雜質(zhì)洗掉。在用清水和壓縮空氣混合反洗3~5分鐘后，停止壓縮空氣，僅用清水繼續(xù)反洗約2分鐘后停止反洗。洗掉的吸附雜質(zhì)隨水上升，經(jīng)上部進(jìn)水漏斗上底部排水門排入地溝。后，用水正洗至合格投入運(yùn)行或備用。

    (3) 雙層濾料。一般機(jī)械過濾器多用單層濾料，但單層濾料反洗后，在水流的作用下，濾料顆粒形成了“上細(xì)下粗”的排列。由于濾層上部的砂粒細(xì)，砂粒之間孫隙小，所以吸附的懸浮物大多數(shù)集中在上面，致使濾層下部的濾料不能充分發(fā)揮吸附作用。這樣就帶來了水流阻力增長(zhǎng)快，運(yùn)行周期短的缺點(diǎn)。

    為了消除上述缺點(diǎn)，采用了雙層濾料的辦法。就是將濾層上部石英砂換一層顆粒較大的無煙煤，組成無煙煤-石英砂的雙層濾料的過濾器。由于無煙煤的比重比石英砂的小，所以反洗后無煙煤仍然保持在上層。上層無煙煤顆粒之間的孔隙較大，水中懸浮物除被無煙煤吸附外，還可以進(jìn)入下層石英砂濾層。這樣就充分發(fā)揮了濾料的截污能力，使水流阻力增長(zhǎng)較慢，延長(zhǎng)了運(yùn)行周期。

2．無閥濾池

圖13-4  無閥濾池

1—進(jìn)水槽；2—進(jìn)水管；3—檔板；4—過濾室；

5—集水室；6—沖洗水箱；7—虹吸上升管；8—虹吸下降管；

9—虹吸輔助管；10—抽氣管； 11—虹吸破壞管；

12—錐形擋板；13—水封槽；14—排水井；15—排水管

    (1) 設(shè)備結(jié)構(gòu)。無閥濾池的結(jié)構(gòu)如圖13-4所示。

    這種過濾設(shè)備是用鋼筋水泥筑成的主體，由沖洗水箱、過濾室、集水室、進(jìn)水裝置以及沖洗用的虹吸裝置等組成。

(2) 設(shè)備運(yùn)行。無閥濾池運(yùn)行時(shí)，渾水由進(jìn)水槽1進(jìn)入，經(jīng)過進(jìn)水管2流入過濾室4，然后通過濾層除掉渾水中懸浮雜質(zhì)，成為清水匯集到下部集水室5，此清水再由連通管進(jìn)入上部沖洗水箱6，當(dāng)水箱充滿水后，澄清的水便經(jīng)出水漏斗送出。

隨著運(yùn)行時(shí)間的增長(zhǎng)，濾層的阻力逐漸增大。虹吸上升管7中的水面也隨之升高，當(dāng)水面上升到虹吸輔助管9的管口時(shí)，水立即從此管中急劇下降。這時(shí)主虹吸管(包括虹吸上升管7和虹吸下降管8)中的空氣，便通過抽氣管10抽走，管中產(chǎn)生負(fù)壓，使虹吸上升管和下降管中的水面同時(shí)上升，當(dāng)兩管水面上升達(dá)到匯合時(shí)，便形成了虹吸作用。這時(shí)，沖洗水箱的水，便沿著與過濾時(shí)相反的方向從下而上的經(jīng)過濾層，形成

自動(dòng)反洗。這樣，沖洗水箱的水位便下降，當(dāng)水位降到虹吸破壞管11的管口以下時(shí)，空氣便進(jìn)入虹吸管內(nèi)，虹吸作用遭到破壞，虹吸上升管的水位下降，反洗過程自動(dòng)停止，過濾又重新開始。

經(jīng)過機(jī)械過濾器或無閥濾池處理后的水，可以使出水中的懸浮物含量達(dá)到5毫克/升以下。