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(shè)備提出解決方案，介紹了相關(guān)設(shè)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(yè)用水處理。

1、飲用水常規(guī)處理工藝

地表水為水源時--飲用水常規(guī)處理的主要去除對象是水中的懸浮物質(zhì)、膠體物質(zhì)和病原微生物，采用的技術(shù)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(yīng)用（生產(chǎn)或公用系統(tǒng)）。

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(zhì)，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(wǎng)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(chǎn)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(zhì)的處理技術(shù)，相應(yīng)的處理構(gòu)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(wèi)生標準》和建設(shè)部行業(yè)標準《城市供水水質(zhì)標準》明確規(guī)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(gòu)筑物內(nèi)菌藻生長，清水池前投加（消毒劑的主要投加點），調(diào)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(wǎng)的補充投加（轉(zhuǎn)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(shè)備介紹及作用

1、多介質(zhì)過濾器

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

反洗：截留物的積累，會使多介質(zhì)過濾器的進出水壓差增加，出水水質(zhì)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(zhì)（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(zhì)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(yōu)先次序

高價種類最優(yōu)先、同價離子，高分子量優(yōu)、最優(yōu)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(jiān)控

對軟化器出水的及時監(jiān)控是保障鍋爐正常運行的前提，自動化的連續(xù)監(jiān)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(shù)

膜技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)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(jié)構(gòu)外型結(jié)構(gòu)及來區(qū)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(jié)構(gòu)大致可分為：非對稱膜、復合膜等;

按外型結(jié)構(gòu)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，一般選擇乙酰基含量為37.5—40.1%的醋酸纖維，醋酸纖維是一種酯類，會發(fā)生水解，水解的結(jié)果將降，低乙酰基的含量，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(guān)以外，還于pH值有關(guān)，一般控制原水的PH在5-6之間。

復合膜：

從結(jié)構(gòu)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(wěn)定性較好，而醋酸纖維膜將會發(fā)生水解。

復合膜的生物穩(wěn)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(chǎn)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(chǎn)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(fā)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(chǎn)品水流量，經(jīng)溫度校正后的給水使用壓力增加了10-15%;當標準化后的產(chǎn)水流量比上次清洗后減少10-15%;當標準化后的產(chǎn)水水質(zhì)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(jié)

通過對水處理工藝和設(shè)備的研究，執(zhí)行最佳的水處理解決方案，降低企業(yè)運行成本。

作者簡介：

黃宏連，1982.04，男，大專，內(nèi)蒙古呼和浩特市，研究方向：乳品工藝。