常见的几种水处理技术

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1、常见的几种水处理技术摘要：介绍了几种常用的纯净水的处理方法和应用范围，阐述了各种处理方关键词：法的原理和应用。水处理；活性炭吸附；臭氧氧化；臭氧生物活性炭；膜分离技术； 离子交换l 引言水是生命之源，人类的生产、生活一刻也离不开水。而人们的饮用水从来都 是具有生存和致病两重性的。上世纪 70 年代人们注意到饮用水水源中的污染物 种类繁多，主要含有微量的有机物、农药、重金属离子、氨氮及放射性物质等有 害污染物。随着科技和工农业生产的发展以及人类活动的频繁，新的污染物质如 农药、增塑剂、洗涤剂、消毒剂的不断出现使全球使用的化学品超过 60000 种， 其中 70可能对健康有害。由于纯净水是不允许添

2、加任何防腐剂和抑菌剂，故 可从工艺、技术、系列净水设备等方面对受污染的水或自来水进行深度净化，把 水中的重金属、三卤甲烷、有机物、放射性物质、微生物等有害、有毒、有异味 物大部分去掉，消除这些污染物质对人体健康的直接和潜在危害，消除消费者对 饮用水被污染的恐慌，满足消费者对“干净水” 的要求，以其没有细菌、病毒， 干净、卫生，口感好深受广大消费者的信赖。2 纯净水生产工艺纯净水的生产大多使用自来水和地下水作为原水，其原水中或多或少含有各 种各样悬浮物质（细菌、藻类及原生物、泥沙、粘土、及其它不溶物质）、胶体物 质（溶胶，如硅酸及铁、铝的某些化合物，腐植胶体等）、无机盐类和一些有机物 及气体。生

3、产饮用纯净水就是要将上述物质尽可能全部去除，使之成为高纯度的 饮用水。自1988年我国第一家纯净水厂在广东省建成投产至今， 已经出现了多 种纯净水的生产工艺，一般来说，纯净水的生产工艺采用石英砂滤、活性炭吸附、 离子交换、精滤、反渗透、臭氧杀菌等多级净化，灌装采用 1000 级以上空气净 化装置、紫外线、臭氧三重杀菌，以及全自动洗桶、消毒、灌装、封口一体机。瞅水由nHiL-QQQQUcm m纯水柿图i某厂纯净水生产工艺嶽程囹谍*血| I一皿缭盛压至I E!曲左过诞犒iaJk5tpH iff节剂接口 8 3生产过程中的重要工艺3.1活性炭吸附分离纯净水在灌装前都必须经过过滤，以除去水中的泥渣、悬

4、浮物、藻类、细菌、 霉菌等杂质。在水处理工艺中，活性炭处理是必需的。活性炭具有很多微孔和巨 大的比表面积，凭借这些微孔对有机物的吸附作用来去除水中的致突变物质，它 可降低水中TOC和THMs等，同时可去除水中色、嗅、味、有机氯化物、放射 性有机物及其他人工合成有机物，活性炭对分子量在5003000的有机物有十分 明显的去除效果，去除率一般为70%86.7%1 。不足之处是由于水中天然有机 物(N0M)的竞争吸附，导致对农药吸附效率下降以及活性炭的使用寿命不长。3.2臭氧氧化分离03是一种很强的氧化剂和消毒剂，它在水中发生氧化还原反应，产生氧化 能力极强的单原子氧(0)和羟基自由基(0H),瞬间

5、杀灭水中微生物，杀菌能力是 氯的6003000倍；将溶解和胶体状有机物转化为较易生物降解的有机物；将 水中溶解性的铁、锰氧化成高价沉淀物使之易于去除；可将氰化物等有毒有害物 质氧化成无害物质；可改善嗅味、降低色度等：有些藻类的代谢物由于水体富营 养化的影响，会使水有霉味或鱼腥味、或产生藻毒素，若滤池之前投加少量03, 可以防止藻类和浮游植物在滤池中生长繁殖。然而，氧化法将农药大分子氧化成 小分子后则会促进水中细菌的再繁衍，某些分子量较高的物质如蛋白质、氨基酸 和腐殖质经03氧化后产生甲醛、丙酮酸、乙酸，其中甲醛毒性强，致病、遗传、 变异。而且当水中存在Br-时，经03氧化为BrO2-、BrO3

6、-、CHBr3、二溴乙晴以 及一些尚未确定的溴化有机副产物。BrO3-被国际癌症研究机构列为有可能对人 体致癌的化合物。WHO建议饮用水中最大BrO3-含量为25ug / L。例如：美国给 水中BrO3，一的含量要求不大于10ug/ L。不仅如此，O3对水中已形成的三卤甲 烷几乎没有去除作用， O3 氧化还可导致水中可生物降解物质的增多，使出厂水 的生物稳定性降低，容易引起细菌繁殖。这些因素的存在，使得O3很少在水处 理工艺中单独使用。3.3 臭氧生物活性炭：包括预氧化和后氧化。预氧化：臭氧作为一种强氧化剂，能氧化分解水中的高分子有机物，如： 腐植酸等，分解后的小分子有机物容易被活性炭吸附。臭

7、氧一一同时氧化水中 溶解性的锰和铁，生成难溶性的氧化物，提高砂过滤的效果，使锰、铁的去除率 增加。臭氧氧化后生成的氧气无毒、无害，而且为后面活性炭上附着的好氧菌 和硝化菌提供生长的营养源，防止水体发臭。后氧化：主要与生物活性炭联用，即 O3BAC 法一种有效的可去除各种 有机物和持久性化合物的“深度处理技术”：由臭氧氧化、砂滤、活性炭吸附和 生物降解等结合在一起的水处理工艺。用该工艺处理水可去除用传统的絮凝、沉 淀、砂滤等方法不可能去除的可溶解成分。如：氨氮、酚、农药以及其他有毒有 害的有机物。通过生物硝化作用，将NH4+N转化为NO3-；用臭氧处理酚，逐 步氧化最终产物为CO2和H2O；预氧

8、化产生的小分子有机物易进入活性炭微孔 内部，大量中间产物(包括THMs及其前驱物)也被活性炭吸附，微生物生长在炭 粒表面的大孔中，通过细胞酶的作用将某些溶解性有机物降解，可去除 DOC 3070，所以有机物的去除是吸附和生物降解的双重作用。还可使活性炭部 分再生，明显延长了工作周期，保证了最后出水的生物稳定性。 O3BAC 法的 发展较为成熟，在欧洲已被广泛应用，并被公认为处理污染原水、减少饮用水中 有机物浓度的最有效技术。该项技术在我国正在逐步推广应用。目前仍有一些问 题尚未解决，如臭氧氧化机理、利用臭氧更有效去除饮用水中有机物、臭氧副产 物、无法去除NH4+N硝化作用的产物NO3-,且活性

9、炭的再生也较麻烦。3.4 膜分离技术以压力差为推动力的膜分离技术有反渗透(RO)、纳滤(NF)、超滤(UF)和微孔 过滤(MF)。其分离机理为：在一定的压力作用下，分子质量不同的混和溶质的 溶液流过膜表面时，溶剂和低分子溶质将透过薄膜，作为透过物被收集起来，高 分子溶质则被薄膜截留而作为浓溶液被回收。反渗透(RO)在纯净水生产工艺流程中，不论哪一种工艺，都有一种关键的反渗透技术。 反渗透最早来源于美国的太空科技，这是一种薄膜分离技术，依靠反渗透膜在一 定的压力下，使溶液中的溶剂与溶质分离。如果在有盐份的水中(如自来水)施加 比自然渗透压力更大的压力，使水由浓度高的一方渗透到浓度低的一方，就能把

10、 原水中的水分子和其他的物质分离。由于反渗透膜上的微孔极小，其孔隙仅为 0.0001um，是细菌、病毒体积的几千分之一，能去除滤液中的离子和分子量很小 的有机物，如细菌和病毒，尤其是有机污染物的去除率也很高。米用该技术制备 的水即为纯净水，由于是太空技术民用化的产物，也可叫做太空水。反渗透法的 技术效果与其它水处理技术的效果相比，有明显的优异性，有关参数见表1。从 表1可清楚地看出，反渗透法制备的纯净水，不含有任何矿物质和微量元素，甚 至尿经它过滤后都可以直接饮用。表1多种水处理技术效果比较一览表岛血用心能病第比察班疾竊电無质车働涓代军疾病产生暑範iMT+衙病再性怜越中孫刖養理结石肠紀堆牙这赫

11、主募致找同坤M建射性粒.-T貝見味冬X联做离于交按蚩 XXXXX其X OG1XX XX&X XXXXXXXXX XXXXXXX鼻K薪菌鬻X XXXXXX冥XXXXX註：“”全部去餘CT労馆去矇“不能去陰(2) 纳滤(NF)纳滤膜是在反渗透膜的基础上发展起来的，其表面由一层非对称性结构的高分子与微孔支撑体结合而成，具有纳米级的孔径，故名纳滤。与反渗透系统相比, 纳滤膜在低压(通常为0.51.0Mpa)下具有较高的通量、出水水质好、能耗低、 浓缩水排放少等优点，在国际上已得到广泛的应用。纳滤膜对一价离子的截留率 可低至40%，对二价离子的截留率可高至90%以上，且截留分子量约为 200l000Da

12、 的中性溶质。因此，纳滤在水的软化、低分子有机物的分级、除盐 等方面具有独特的优势。水的总硬度为水中Ca2+、Mg2+离子的总含量。对于饮 用水的软化，先经过二步NF分离过程（用Film-teeh公司的NF70膜，操作压 力为0.50.7Mpa,脱除85%95%的硬度以及70%的一价离子），水质硬度降 低了 1020 倍。然后进行氯处理，就可制成标准纯净水。从而避免了由于采用 传统工艺氯氧化消毒工艺生成的多种对人类健康产生危害的、具有三致作用的挥 发性氯代有机物（THMs）如CHCl3、CCl4等。以及非挥发性氯代有机物（HAAs） 如CH3COOCl,且毒性HAAsTHMs。纳滤膜在饮用水领

13、域主要脱除三氯甲烷中 间体、低分子有机物（特别是环境荷尔蒙物质3）、农药、合成洗涤剂、微生物、 异味、色度、硫酸盐、碳酸盐、氟化物、砷、细菌、重金属污染物 （大多来源于 工业废弃物泄露和工业废水排放等）镉、铬（六价）、铜、铅、锰、汞、镍等有害物 质、降低TDS浓度，且对无机盐有一定的脱除率（氯化钠的脱除率大约在80%左 右），而保留了原水中的部分盐类和微量元素。纳滤膜在给水处理中遇到的最大问题是膜污染，是由于在纳滤过程中无机 物、有机物、微生物等在膜上结垢引起的。因此，絮凝过滤、砂滤、过滤柱和纳 滤膜结合起来处理饮用水，可预防膜污染。（3）超滤（UF） 在纯净水生产所需水处理设备的目的主要是除

14、去水中的杂质、悬浮物、部分有害细菌、霉菌、异味等。超滤是采用0.2um孔径的真空丝膜组件，结合絮凝、 炭滤和精滤技术，可以效降低有机物及微生物的含量，以避免在后道工序中造成 管道的污染，导致产品卫生指标超标、口感异常的水处理方法，其最终目的是保 证产品质量。（4）微孔过滤（MF）微孔过滤膜通常是由特种纤维素脂或高分子聚合物以及无机材质制成，它的 孔径一般在0.1 m之间。微孔过滤膜的截留机理大体可以分为以下几种：第一是 机械截留，指膜可以截留比它孔径大或与孔径相等的微粒；第二是物理作用或吸 附截留，包括吸附和电性质等各种因素的影响；第三是架桥截留，在孔的人口处 微粒因架桥作用同样可以被截留。微

15、孔膜的孔径十分均匀，孔隙率很高（一般为 80%），通常比具有同等截留能 力的滤纸至少快 40 倍。由于空隙率高、材料薄，因而阻力小，一般只需较低的 压力就可以驱动。微孔膜的主要性能指标有厚度、过滤速度、空隙率、孔径及其 分布。3.5 离子交换法含有较高硬度的地下水通过强酸型离子树脂交换层时，硬度离子 Ca2+、Mg2+ 与钠型强酸阳离子树脂进行化学反应4，如下：Ca2+2RNa R2Ca+2Na+Mg2+2RNaf R2Mg+2 Na+当地下水通过钠型强酸阳离子树脂交换层时全部Ca2+、Mg2+吸附在树脂上， 使出水硬度降至W0.3mmol/ L。4 纯净水生产工艺的优异性目前，城市饮用水水源主要来自地下水和地表水，而现在全国地下水已普遍 受到污染。若水源不幸来自矿区，又受到重金属污染，则如汞、镉、铬、砷、铅 等，是无法在现有水处理工艺里被除去的。而纯净水以其比较完善的水处理工艺 和无可争议的品质赢得了人们对饮用水的信赖，经过多道生产工艺和消