环境工程实用技术丛书--工业用水处理技术

本书以问答的形式，对工业用水处理中常见的技术及应用问题进行了整理汇编。全书共分九个部分，包括绪论、工业用水的水源、工业用水单元处理技术、冷却与循环冷却水处理技术、锅炉用水处理技术、蒸汽冷凝水处理技术、电子工业用水处理技术、食品行业用水处理技术和附录。
本书资料翔实、实用性强，可供基层企事业单位的环保相关技术人员、管理人员阅读，也适合高等学校环境类相关专业师生、环保爱好者和宣传工作者参考。

我国是全球工业门类最齐全、最完善的国家，具备了从轻工业类、食品医药类、资源能源类到重工业类中的各种工业种类，近年来新质生产力新理论的提出，传统工业将面临着重大的变革，这意味着不同工业行业对用水的需求也越来越复杂。同时，我国作为人均水资源不足世界人均水资源四分之一的国家，近年来对工业用水效率的要求也越来越高，极大地推动了污废水在工业领域的再生利用，也导致工业用水的来源在水质与水量方面更为复杂。面对工业用水来源以及不同行业对用水水质和水量需求的复杂性，工业水处理也面临着新的挑战。
本书从工业用水的来源、通用工业水处理技术以及特定行业水处理技术等方面来组织编写，基于编者多年来的工作经验，对工业用水中常见的处理技术以及技术应用中经常遇到的难题以问答的形式进行了整理汇编。在编写上，编者力求通俗易懂，言简意赅，可供基层企事业单位的环保相关技术人员、管理人员阅读，也适合高等学校环境类相关专业师生、环保爱好者和宣传工作者参考。
全书共分九个部分：绪论、工业用水的水源、工业用水单元处理技术、冷却与循环冷却水处理技术、锅炉用水处理技术、蒸汽冷凝水处理技术、电子工业用水处理技术、食品行业用水处理技术和附录。实际工作中的环境问题多种多样，书中所选都是环保工作者经常用到的一些有代表性的问题，资料翔实，内容丰富，实用性较强。本书由杨宏伟、陈志文主编，参与编写的其他人员有：王文东、欧阳二明、刘振中、李超鲲、杜瑞丽。由于编者水平有限，编写经验不足，书中的不足之处在所难免，敬请各位专家和读者批评指正。

编者
2024年1月

一、绪论1
1.何为水资源和用水危机？1
2.我国的水资源有何分布特征？1
3.工业节水的具体措施有哪些？2
4.工业用水常用水源有哪些？2
5.工业用水的类型有哪些？2
6.工业用水的水量有多大？3
7.工业高用水行业的特点有哪些？涉及哪些行业？4
8.工业用水成本在产品成本中所占的比例有多少？5
9.工业用水对水质有何要求？不同行业是否相同？5
10.工业用水原水中的杂质主要有哪些？7
11.工业用水原水中常见的胶体有哪些？7
12.工业用水原水中常见的气体组分有哪些？7
13.工业用水原水中的无机离子主要有哪些？7
14.工业用水原水中的有机组分主要有哪些？7
15.何为水质指标？评价工业用水水质的指标有哪些？9
16.如何评价水的色度、嗅和味？9
17.如何评价水的浊度与透明度？9
18.如何评价水中的含盐量和电导率？10
19.如何评价水的碱度和酸度？11
20.如何评价水的硬度？12
21.高锰酸盐指数、COD和BOD5有何差异？13
22.水中碳酸盐的存在形态与析出特性有哪些？13
23.水中硅酸化合物的存在形态与转化特征有哪些？14
24.水中铁氧化合物的存在形态与转化特征有哪些？14
25.何为腐殖质？其性质与结构特点有哪些？15
26.工业用水中所含杂质会引起哪些危害？应该如何处理？15
27.工业用水处理有何必要性？17
28.生活用水和一般工业用水的处理方式有何不同？其水质要求有何不同？17
29.一般工业用水的水质要求和常用处理工艺流程有哪些？20
30.何为原料用水？不同行业的原料用水的水质要求是否相同？21
31.何为产品处理用水？主要涉及哪些行业？24
32.产品处理用水水质要求有哪些？各行业是否相同？26
33.哪些水可用作冷却水？与其他工业用水相比，冷却水水质要求有何不同？29

二、工业用水的水源30
（一）地表水30
34.地表水一般包括哪些？30
35.地表水水质有哪些特征？各类地表水又有什么不同？30
36.地表水中主要溶解性和不溶性的成分有哪些？主要来源是什么？30
37.湖泊的类别有哪些？各类湖泊的水质特征有何不同？31
38.我国不同地域的江河水含盐量、硬度以及浑浊度有何特征和区别？32
39.地表水体如何实现自净？当受纳污染物超过该自净能力时会产生什么样的后果？32
40.以地表水为水源的工业企业需在日常的生产过程中注意什么？32
（二）地下水33
41.地下水包括哪些水？它是怎么形成的？33
42.地下水按照地理位置划分为哪几类？具体位置如何划分？33
43.地下水中主要含有哪些可溶性矿物质？其含量与哪些因素有关？33
44.企业使用地下水作为工业用水需要注意哪些事项？34
45.若使用井水作为工业用水，发现水质出现盐水化问题，其原因可能是什么？34
46.地下水被海水污染的评价指标有哪些？34
47.深井在使用过程中，需要对哪些事项进行调查和记录？35
（三）再生水35
48.再生水的定义是什么？其特点和用途有哪些？35
49.再生水和自来水作为工业供水在水质上有哪些差别？36
50.城市污水二级处理出水需经过哪些处理环节才可应用于工业的冷却系统？36
51.再生水作为工业冷却水可能存在的问题和隐患有哪些？37
52.城市污水二级处理出水作为工业企业工艺用水水源需要考虑哪些问题？38
53.用作锅炉用水的城市污水二级处理出水的常用处理工艺是什么？38
（四）海水39
54.海水有何水质特征？39
55.海水作为工业冷却水使用存在哪些安全问题？通常应采取怎样的处理措施？39
56.海水作工业用水时必须具备的条件有哪些？需要考虑哪些因素？39
57.海水取水形式有哪些？如何进行选择？40
58.海水中哪些生物会对取水设备造成危害？具体的防治措施有哪些？42
59.海水对钢铁的腐蚀原因和影响因素有哪些？42
60.如何以腐蚀为指标判断污染海水？43

三、工业用水单元处理技术45
（一）曝气/除气45
61.曝气的目的是什么？45
62.利用曝气法去除原水中气体的必要条件有哪些？45
63.常用的曝气方法和适用条件有哪些？45
64.除气的目的是什么？主要方式有哪些？47
65.以防腐蚀为目的除氧限值的决定因素有哪些？47
66.机械除气的原理是什么？48
67.蒸汽溶媒法的机理是什么？效果如何？48
68.用蒸汽溶媒法去除锅炉给水中的溶解氧时，应该考虑哪些注意事项？48
69.除气装置的种类有哪些？各种除气装置的适用条件有哪些？49
（二）絮凝50
70.什么是胶体？有何结构特点？50
71.水中颗粒物表面带电的原因有哪些？51
72.为什么胶体可以在水中长期稳定存在？52
73.混凝的机理是什么？53
74.影响混凝效果的因素主要有哪些？54
75.何为同向絮凝、异向絮凝和速度梯度？56
76.水的色度来源于什么？混凝法去除色度的原理和特殊之处是什么？56
77.常用的混凝剂有哪些？如何使用？58
78.常用的助凝剂有哪些？助凝作用机理是什么？60
79.高分子絮凝剂的絮凝机理是什么？61
80.高分子絮凝剂有哪些特点？62
81.如何选择混凝剂和助凝剂投加装置？63
82.常用的混凝剂和助凝剂投加方式有哪些？63
83.如何保证混凝过程中形成的絮体不破碎？66
84.何为强化混凝？其影响因素有哪些？68
85.如何进行低温、低浊水的絮凝处理？69
86.常用的药剂混合设备有哪些？69
87.常用的絮凝设备类型有哪些？有何特点？71
88.如何进行隔板絮凝池设计？73
89.如何进行折板絮凝池设计？73
90.如何进行机械絮凝池设计？73
（三）沉淀/澄清74
91.水中悬浮颗粒的沉淀类型有哪些？各有何特点？74
92.常用的沉淀池类型有哪些？75
93.平流式沉淀池的沉淀原理是什么？有何结构特点？75
94.什么是沉淀池的截留速度与表面负荷？75
95.影响平流式沉淀池沉淀效果的因素有哪些？76
96.如何设计平流式沉淀池？77
97.斜板/斜管沉淀池的沉淀原理是什么？有何结构特点？78
98.如何进行斜板/斜管沉淀池设计？79
99.什么是澄清池？80
100.澄清池的常见类型有哪些？80
101.澄清池的组成和优缺点有哪些？81
102.高密度澄清池的工作原理和结构特点是什么？82
103.加砂高速沉淀池的工作原理和结构特点是什么？83
104.悬浮型澄清池的工作原理和结构特点是什么？85
105.脉冲澄清池的工作原理和结构特点是什么？86
106.机械加速澄清池的工作原理和结构特点是什么？87
107.水力循环澄清池的工作原理和结构特点是什么？88
108.如何进行澄清池的运行管理？89
（四）过滤91
109.过滤处理的目的是什么？91
110.何为深层过滤和表面过滤？91
111.过滤的发生机理是什么？92
112.过滤过程中有哪几种主要作用？93
113.影响过滤效果的因素有哪些？94
114.过滤过程分为哪几个阶段？各阶段作用是什么？96
115.如何评价滤料的机械强度和化学稳定性？96
116.滤料粒径的常用表示方法有哪些？97
117.过滤有哪些方法？各方法有何不同之处？98
118.过滤中的水头损失是什么？如何进行计算？它对过滤过程有何指导意义？98
119.滤层冲洗的方法有哪几种？如何确定冲洗条件？100
120.过滤中的配水系统的作用和基本形式有哪些？如何设计计算各形式下的运行参数？101
121.压力式过滤器有哪几种？其结构和运行方式有何不同？103
122.重力式滤池有哪几种？其结构特点和运行方式有何不同？105
123.何为纤维过滤？常用的纤维过滤器形式有哪些？111
124.何为精密过滤？常用的精密过滤器形式有哪些？112
125.何为直接过滤？常用的过滤器形式有哪些？114
（五）吸附115
126.吸附的原理是什么？其常见类型有哪些？115
127.什么是吸附容量？如何确定吸附容量？115
128.什么是吸附等温线？如何绘制吸附等温线？116
129.常见的吸附等温线类型有哪些？有何特点？116
130.什么是吸附速度？其影响因素有哪些？118
131.常用的吸附剂有哪些？吸附剂需要具备哪些性质？119
132.吸附剂性质对吸附过程有何影响？119
133.温度、pH和共存离子对吸附过程有何影响？119
134.什么是活性炭？如何制备活性炭？120
135.活性炭有怎样的结构特点？121
136.如何确定活性炭的比表面积和孔道分布？122
137.如何对活性炭进行命名？各符号有何含义？123
138.评价活性炭品质的性能指标有哪些？125
139.活性炭在工业水处理中有哪些应用？126
140.如何选用活性炭去除工业用水中的有机物？126
141.采用粉状活性炭去除水中有机物时该如何投加？活性炭投加量如何计算？126
142.采用活性炭脱除水中余氯的原理是什么？脱氯过程受哪些因素影响？128
143.脱除水中余氯时如何选用活性炭？130
144.何为树脂吸附剂？有何特点？130
145.什么是沸石分子筛？有何特点？130
146.什么是活性炭纤维？与粒状活性炭相比有何特点？130
147.进行活性炭再生应考虑哪些因素？132
148.常用的活性炭再生方法有哪些？有何特点？133
149.什么是固定床吸附器？137
150.何为固定床穿透曲线？影响穿透过程的因素有哪些？137
151.什么是移动床吸附器？有何特点？137
152.什么是流化床吸附器？有何特点？138
（六）软化138
153.何为硬水？进行硬水软化的目的是什么？138
154.水的化学软化方法有哪些？软化机理是什么？139
155.石灰软化法中所需石灰量如何计算？140
156.如何计算石灰-纯碱软化法中所消耗的药剂量？140
157.如何采用化学-热能综合软化法确定药剂的投加量？140
158.地下水和地表水中铁和锰的存在形态有哪些？141
159.去除水中铁和锰的方法有哪些？各方法的原理和适用条件是什么？142
160.常用的离子交换树脂有哪几种？各种离子交换树脂的性质是什么？143
161.离子交换树脂的物理性能指标有哪些？145
162.离子交换树脂的化学性能指标有哪些？148
163.什么是离子交换速度控制步骤？150
164.影响离子交换速度的工艺条件有哪些？151
165.常见的离子交换装置有哪些类型？152
166.采用离子交换装置进行水质软化工作有哪些步骤？153
167.离子交换树脂的再生方式有哪些？154
168.离子交换树脂再生剂有哪些种类？155
169.离子交换树脂的再生条件有哪些？155
170.钠离子交换树脂水质软化工艺有何特点？156
171.强酸性氢型阳树脂离子交换工艺有何特点？157
172.弱酸性阳树脂离子交换工艺有何特点？158
173.氢-钠离子交换软化除碱工艺类型有哪些？160
174.阳离子交换树脂工艺运行中的常见问题与对策有哪些？162
175.强碱性阴离子交换树脂有何工艺特征？164
176.弱碱性阴离子交换树脂有何工艺特征？165
177.阴离子交换树脂工艺运行中的常见问题与对策有哪些？166
（七）脱盐169
178.脱盐水制造装置主要去除水中的哪些离子？其处理出水主要用于哪些行业？169
179.脱盐水制造和纯水制造有何区别？169
180.纯水制造装置分为哪几种？各种装置的优缺点和原理是什么？170
181.纯水制造装置一般以解决什么问题为目标？如何解决？173
182.代表性脱盐水处理工艺有哪些？有何优缺点？173
183.Ⅰ型强碱性树脂和Ⅱ型强碱性树脂的特性和区别是什么？176
184.何为复床除盐？复床系统的主要类型和特点有哪些？176
185.何为混合床除盐？混合床系统的结构和工作原理是怎样的？178
186.混合床除盐系统对树脂有何要求？179
187.混合床与复合床除盐系统相比有何优点和不足？179
188.离子交换除盐工艺设计与选用原则有哪些？180
189.提高离子交换除盐系统运行经济性的途径有哪些？180
190.膜分离技术的特点与主要类型有哪些？182
191.反渗透脱盐技术的发展历程是怎样的？182
192.反渗透膜是如何实现盐水分离的？183
193.反渗透膜的主要类型有哪些？185
194.如何评价反渗透膜的理化性能？185
195.常见的膜组件和反渗透器形式有哪些？188
196.反渗透装置的主要工艺流程有哪些？191
197.反渗透装置的主要性能参数有哪些？192
198.微滤预处理的主要去除对象和净化原理是什么？193
199.微滤膜的主要类型和结构特征是什么？194
200.超滤预处理的主要去除对象和净化原理是什么？194
201.超滤膜的主要类型和区别有哪些？195
202.纳滤预处理的主要去除对象是什么？195
203.纳滤膜的主要类型有哪些？195
204.纳滤膜的性能评价指标有哪些？196
205.反渗透除盐对出水有何要求？如何进行后处理？197
206.何为膜污染？影响膜污染的因素有哪些？197
207.如何进行膜的清洗与再生？199
208.用于脱盐的离子交换膜主要有哪些？各种交换膜的性质有何区别？200
209.离子交换膜的选择原则有哪些？200
210.电吸附除盐技术的原理是什么？201
211.电渗析除盐的技术原理是什么？201
212.电渗析器运行中存在的主要问题有哪些？如何解决？202
213.电渗析法脱盐装置有哪几种形式？具体处理方式该如何选择？202
214.何为电除盐？其工作原理是什么？203
215.影响电除盐效果的因素主要有哪些？204
216.电除盐技术的主要应用场景是什么？204

四、冷却与循环冷却水处理技术205
（一）循环冷却水系统类型与组成205
217.水冷却的原理、作用和意义是什么？205
218.哪些行业需要用到循环冷却水？205
219.冷却水系统分为哪几种类型？各有什么特点？206
220.敞开式循环冷却水系统有哪些类型？207
221.什么是换热器和水冷却器？209
222.冷却塔有哪些类型？各有什么特点？209
223.冷却塔的主要构造是什么？211
224.冷却塔的工作原理是什么？214
225.淋水填料的主要类型和传热方式有哪些？215
226.影响冷却塔冷却能力的因素有哪些？216
227.冷却塔设计需要哪些基础资料？217
228.如何进行冷却塔的设计计算？218
229.如何进行冷却塔的选型？219
230.冷却塔填料选择需要遵循哪些原则？220
（二）循环冷却水系统水-盐平衡220
231.循环冷却水对水质有什么要求？220
232.循环水是通过哪些途径实现散热的？221
233.如何建立循环冷却水系统水量和盐量平衡？222
234.敞开式循环冷却水系统水质有哪些特点？224
235.碱度与pH对循环冷却水有什么影响？226
236.循环冷却水处理的目的是什么？226
237.循环冷却水系统有哪些流程？227
238.如何选择循环冷却水处理方案？228
（三）循环冷却水结垢控制技术228
239.循环冷却水系统的沉积物主要分为哪几类？228
240.循环冷却水系统中水垢的类型和危害有哪些？228
241.冷却水系统沉积结垢的主要影响因素有哪些？229
242.冷却循环水水质稳定性的判断方法有哪些？230
243.如何鉴别碳酸盐、磷酸盐、硫酸盐和硅酸盐水垢？234
244.控制水垢的方法有哪些？235
245.如何清除供水管和冷却管中的污垢？236
246.什么是阻垢剂？阻垢机理有哪些？236
247.常用的阻垢剂有哪些？238
（四）循环冷却水腐蚀控制技术238
248.什么是腐蚀速率？如何确定腐蚀速率？238
249.金属腐蚀的控制方法主要有哪些？240
250.常见的防腐涂料有哪些？防腐涂料如何起防腐作用？240
251.什么是阴极保护和牺牲阳极防腐法？240
252.循环冷却水缓蚀剂应具备哪些条件？241
253.常用缓蚀剂的类型有哪些？241
254.不锈钢管选择的原则是什么？如何确定其点蚀电位？243
255.不同材质的不锈钢管适用的水质范围是什么？244
（五）循环冷却水微生物控制技术245
256.循环冷却水中的微生物主要有哪些？245
257.什么是硝化细菌、反硝化细菌和产黏泥细菌？246
258.什么是真菌？其生长条件及对冷却水系统的危害有哪些？246
259.什么是藻类？其生长条件及对冷却水系统的危害有哪些？246
260.影响微生物黏泥产量的主要因素有哪些？247
261.如何判断冷却水中的微生物有无形成危害？248
262.如何控制有害细菌的生长？248
263.循环冷却水中微生物的物理控制方法有哪些？249
264.循环冷却水中微生物的生物控制方法有哪些？250
265.循环冷却水杀生剂应具备哪些条件？250
266.常用冷却水用杀生剂有哪些？251

五、锅炉用水处理技术253
267.锅炉的基本组成有哪些？253
268.锅炉工作包括哪些过程？254
269.利用软化处理后的硬水作为锅炉给水存在哪些问题？254
270.水垢的成因和危害有哪些？可采取哪些控制措施？255
271.炉水引起腐蚀的原因和危害有哪些？可采取哪些控制措施？257
272.汽水共腾形成的原因和危害有哪些？可采取哪些控制措施？262
273.锅炉用水炉外处理的去除对象和常用技术主要有哪些？263
274.何为炉内处理？炉内处理的目的是什么？263
275.锅炉防垢剂有哪些种类？其作用机理是什么？264
276.锅炉内水处理的加药方法有哪些？265
277.锅炉内加药处理需注意哪些问题？265

六、蒸汽冷凝水处理技术266
278.蒸汽冷凝水处理一般应用于哪些场合？266
279.蒸汽冷凝水中金属腐蚀产物的主要来源有哪些？如何对其进行去除？266
280.覆盖过滤器的结构特点和工作过程是怎样的？268
281.管式微孔过滤器的结构特点和工作过程是怎样的？270
282.电磁过滤器的结构特点和工作过程是怎样的？271
283.如何利用氢型阳离子交换器进行冷凝水处理？274
284.何为阳层混床？如何利用阳层混床进行冷凝水处理？274
285.何为空气擦洗高速混床？其冷凝水中颗粒物的去除效果如何？274
286.蒸汽冷凝水中油的存在状态有哪些？有哪些水中油的分离方法？275
287.蒸汽冷凝水中的盐分来源有哪些？其含量受哪些因素的影响？276
288.蒸汽冷凝水中为何常用体外再生混床除盐？装置有何结构特点？277
289.体外再生混床冷凝水除盐效果的影响因素有哪些？278
290.体外再生混床再生系统的常用类型和运行特点有哪些？279
291.采用铵型混床除盐的原因和运行方式是什么？280
292.提高混床阴阳树脂分离程度的方法有哪些？各有哪些优缺点？282
293.当前凝结水处理的常用系统有哪几种？适用条件是什么？285
294.如何进行火力发电机组凝结水处理？285

七、电子工业用水处理技术287
295.电子行业用水对水质有何特殊要求？287
296.纯水和高纯水有何区别？287
297.当前电子工业中各类产品对水质的要求有哪些？287
298.超纯水处理系统根据原水存在杂质和水质要求可分为哪几类？各系统的组成是什么？288
299.纯水水质的微量检测技术有哪些？289
300.清洗纯水回收利用技术的工作原理和流程是什么？289

八、食品行业用水处理技术290
301.食品行业如何进行水源选择？290
302.各类水源中所含物质对食品生产有哪些影响？290
303.食品行业主要生产工艺有哪些？各工艺用水量有何不同？291
304.用于处理食品生产用水的常用方法有哪些？这些方法的处理目的是什么？293
305.食品中各行业对于用水的水质标准有何异同？293

附录295
附录一城市污水再生利用工业用水水质（GB/T 19923—2024）（摘录）295
附录二工业循环冷却水处理设计规范（GB/T 50050—2017）（摘录）299

参考文献313