水處理工藝及配置研究

黃宏連　高安平　董成　吳志東

引言

本文介紹了水處理工藝及流程，并針對處理工藝和設備提出解決方案，介紹了相關設備和工藝原理。

一、原水處理概述

給水處理的基本工藝，給水處理可以分為兩大類：飲用水處理、工業用水處理。

1、飲用水常規處理工藝

地表水為水源時--飲用水常規處理的主要去除對象是水中的懸浮物質、膠體物質和病原微生物，采用的技術包括：混凝、沉淀、過濾、消毒。

典型處理工藝：源水→混凝→沉淀→過濾→清水儲存→應用（生產或公用系統）。

2、混凝

定義：混凝是向原水中投加混凝劑，使水中難于自然沉淀分離的懸浮物和膠體顆粒相互聚合，形成大顆粒絮體（俗稱礬花）。水中的懸浮物有藻類、細菌、細小顆粒物、粉沙等

常用的混凝劑有鋁鹽、鐵鹽（硫酸鋁、聚合氯化鋁、三氯化鐵、硫酸亞鐵、聚合硫酸鐵、明礬等），有機混凝劑。

3、PAC（絮凝劑）加藥裝置

水中的膠體是粒徑較小的懸浮物質，表面帶有的電荷使膠體之間形成靜電斥力而不易聚集，難以自然沉降或過濾。膠體大多帶有負電荷，在水中投加PAC這樣的陽離子絮凝劑，通過電荷中和作用和大分子架橋網捕作用使膠體互相粘接成較大的懸浮物而被過去除。

4、沉淀

定義：沉淀是在重力的作用下，使水中比水重的懸浮物、混凝生成的礬花等從水中分離的方法。沉淀池的池型：平流式沉淀池、斜板式沉淀池

5、有機絮凝劑

液體產品，易于使用，使用濃度低，通常為0.2-0.5ppm，形成致密礬花，減少污泥量，減輕砂濾器的運行負荷，可替代無機混凝劑，不含金屬離子，避免金屬離子對膜表面的污染，NSF認證，可用于飲用水處理;

6、過濾

定義：指用石英砂等粒狀材料濾料層截留去除水中顆粒雜質的處理技術，相應的處理構筑物稱為快濾池，簡稱為濾池。

給水中常用的濾池有：普通快濾池、雙閥濾池、虹吸濾池、重力式無閥濾池、移動罩濾池等。

7、消毒

目的：殺滅水中對人體健康有害的絕大部分病原微生物，包括病菌、病毒、原生動物的包囊等，以防通過飲用水傳播疾病。

方法：氯消毒（液氯、漂白粉、次氯酸鈉）、二氧化氯消毒、臭氧消毒、紫外線消毒等。

一般采用液氯，加氯量：新版《生活飲用水衛生標準》和建設部行業標準《城市供水水質標準》明確規定：采用游離氯消毒的，與水接觸30min，保證用水中游離性余氯不低于0.3mg/L;

投加點：在水廠取水口或凈水廠混凝前的預投加，以控制輸水管渠和水廠構筑物內菌藻生長，清水池前投加（消毒劑的主要投加點），調整出水廠剩余消毒劑濃度的補充投加（在輸水泵站處），配水管網的補充投加（轉輸泵站處）等，比如高層建筑的高位水箱、城市高位水池。

二、預處理主要設備介紹及作用

1、多介質過濾器

原理：多介質過濾器利用無煙煤、石英砂濾料的吸咐和機械篩網作用，截留水中的懸浮雜質，降低水的濁度。

反洗：截留物的積累，會使多介質過濾器的進出水壓差增加，出水水質會因污物穿透而下降，需要定期反洗以去除污物。出水要求：SDI<5 。

2、活性炭過濾器

原理：活性炭過濾器利用活性炭的吸咐作用，去除水中的氧化性物質（如游離氯）及部分有機物。

反洗：碳粉的泄漏和截留物的積累，會使活性炭濾器的進出水壓差增加，需要定期反洗以去除污物。出水：余氯值<0.1ppm

3、軟化器工作原理

化學物質交換、CaCl2 + 2Na-R* 2NaCl + Ca-R*、樹脂親和力、對鈣和鋇最高、對鈉離子最低、鈉基的樹脂容易與鈣離子等交換釋出鈉離子。

4、陽離子交換樹脂優先次序

高價種類最優先、同價離子，高分子量優、最優先交換的離子沉積在樹脂床的最頂端、樹脂床在波陣面擴大的同時其交換能力被消耗;

5、軟化器的出水監控

對軟化器出水的及時監控是保障鍋爐正常運行的前提，自動化的連續監控（最高可保持15分鐘一次）可提供最佳的控制效果。

三、RO反滲透技術

膜技術的應用領域：

RO 或NF：去除水中的離子和溶解性有機物，過程溶液的濃縮

UF：去除水中的有機物（TOC），過程溶液的濃縮，去除細菌和病毒;

MF：去除懸浮固體、水或其他液體的澄清，反滲透膜的種類

反滲透膜的種類多，分類方法也很多，但大體上可按膜材料的化學組成和膜材料的物理結構外型結構及來區分：

按膜材料的化學組成大致可分為：醋酸纖維膜、芳香聚酰胺膜等;

按膜材料的物理結構大致可分為：非對稱膜、復合膜等;

按外型結構大致可分為：管式、平板式、中空纖維式及渦管式

醋酸纖維素膜：從化學上講，醋酸纖維素膜（簡稱CA），是一種羥基聚合物，一般選擇乙?；繛?7.5—40.1%的醋酸纖維，醋酸纖維是一種酯類，會發生水解，水解的結果將降，低乙?；暮?，使膜的性能受到損害，同時膜也更易受，到生物的侵襲，醋酸纖維素膜的水解除和溫度有關以外，還于pH值有關，一般控制原水的PH在5-6之間。

復合膜：

從結構來講，復合膜（TFC）是若干層薄皮的復合體，此膜的最大特點是抗壓實性較高、透水率較大和鹽透率較小。

復合膜與醋酸纖維膜的性能比較：

復合膜的化學穩定性較好，而醋酸纖維膜將會發生水解。

復合膜的生物穩定性好，復合膜不受生物侵襲，而醋酸纖維膜易受微生物的侵襲。

復合膜在運行中不會被壓緊，因此產水量不隨使用時間改變;而醋酸纖維膜在運行中會被壓緊，因而產水量下降。

復合膜的脫鹽率不隨時間而改變;而醋酸纖維膜由于會發生水解，脫鹽率將會不斷下降。

復合膜由于Kw大，其工作壓力低，反滲透給水泵用電量是醋酸纖維膜給水泵用電量的一半。

醋酸纖維膜的使用壽命一般僅為3年，而復合膜的使用壽命大于三年。

復合膜的缺點為抗氯性較差，價格較貴。

反滲透膜元件的清洗條件：為了維持正常的產品水流量，經溫度校正后的給水使用壓力增加了10-15%;當標準化后的產水流量比上次清洗后減少10-15%;當標準化后的產水水質比上次清洗后降低10-15%;當標準化后的壓降比上次清洗后增加10-15%，RO各段間的壓差增加明顯。

四、總結

通過對水處理工藝和設備的研究，執行最佳的水處理解決方案，降低企業運行成本。

作者簡介：

黃宏連，1982.04，男，大專，內蒙古呼和浩特市，研究方向：乳品工藝。