水質(zhì)成份影響研究

黃宏連　高安平　董成　吳志東

引言

我國(guó)的水資源總量多，人均占有量少，水在工業(yè)上主要是用于洗滌產(chǎn)品、冷卻設(shè)備、產(chǎn)生蒸氣、輸送廢物和作為生產(chǎn)原料以有稀釋等方面，幾乎沒有一種工業(yè)能夠離開水。而且工業(yè)的用水量非常大，要占人類整個(gè)用水量的80%左右，因此規(guī)范、合理處理水、利用水更加重要，本文重點(diǎn)對(duì)水成分和處理方案進(jìn)行了研究。

一、原水處理

水中所含物質(zhì)有 離子、非離子、微粒、氣體：

1、離子：分為陽離子和陰離子

2、非離子：有機(jī)物、酒精、酮類、醛類、酚類;

3、微粒：懸浮物、膠體物、微生物（細(xì)菌、病毒、藻類）;

4、氣體：二氧化碳、氧氣、氯氣、氮?dú)狻⒘蚧瘹?

二、堿度

堿度包括陰離子中的碳酸根、碳酸氫根、氫氧根，而自然水體中的堿度主要由HCO3-形成的。

pH在8.3以下的水中，碳酸氫根和二氧化碳平衡存在。

當(dāng)pH高于8.3時(shí)，HCO3-將轉(zhuǎn)變?yōu)镃O32-存在。

如果原水pH達(dá)到11.3以上，將以O(shè)H-形式。

Ca（HCO3）2的溶解度大于CaCO3，如果原水在RO系統(tǒng)中被濃縮，CaCO3容易沉淀在系統(tǒng)，所以在RO系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)原水堿度偏高時(shí)，除投加阻垢劑還需加酸調(diào)低pH。

三、鐵和錳

鐵和錳通常在水中以“二價(jià)”溶解狀態(tài)存在或以“三價(jià)”非溶解氫氧化物形式存在。

Fe2+ 可能來源自井水本身或來自泵、管路、水箱的腐蝕，尤其上游系統(tǒng)中投加了酸。

如果原水中鐵、錳濃度大于0.05mg/l，并且被空氣或氧化劑氧化為Fe（OH）3 和Mn（OH）2，在pH 值偏高時(shí)，會(huì)在系統(tǒng)中形成沉淀。

分析表明鐵、錳的存在會(huì)加速氧化劑對(duì)膜的氧化降解，因此在預(yù)處理中必須去除鐵錳。

降低RO給水中鐵的含量可以采用曝氣-錳砂過濾的方法完成。

四、鋁

一般不存在于自然水體中，“三價(jià)”鋁會(huì)像“三價(jià)”鐵一樣在RO系統(tǒng)中形成難溶的Al（OH）3，當(dāng)pH 在5.3 至8.5 范圍內(nèi)時(shí)，因?yàn)殇X“高價(jià)正電”特性，Al2（SO4）3 和NaAlO2可以用于地表水的預(yù)處理去除水中負(fù)電性膠體，但鋁鹽不要過多投加，殘留的鋁離子對(duì)膜有污染。

五、銅和鋅

在自然水體中很少存在，有時(shí)水中微量的銅和鋅來自管道材料。

在pH值5.3至8.5范圍內(nèi)，Cu（OH）2和Zn（OH）2 不溶于水，因?yàn)樗鼈円话阍谒械暮枯^低，所以只有當(dāng)系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間不清洗，它們積累到一定程度時(shí)，才會(huì)對(duì)膜系統(tǒng)造成污染。可是如果銅鋅與氧化劑（比如過氧化氫）同時(shí)存在于原水中，那么會(huì)造成膜材質(zhì)的嚴(yán)重降解。

六、硅

存在于大多數(shù)自然水體中，濃度從1至100㎎/L。

而且pH低于9.0時(shí)主要以Si（OH）4 存在。

當(dāng)pH低時(shí)，硅酸可以聚合形成硅膠體。

當(dāng)pH高于9.0時(shí)，它會(huì)分離成SiO32-離子而且會(huì)和鈣、鎂、鐵或鉛形成沉淀。

硅和硅酸鹽發(fā)生沉淀后就很難溶解。此時(shí)需要選用對(duì)硅有特殊分散能力的阻垢劑

七、膠體（懸浮物顆粒）

污染指數(shù)，是衡量RO進(jìn)水中膠體（顆粒物）潛在污染性的重要指標(biāo)。RO進(jìn)水中的膠體是各種各樣的，經(jīng)常包括細(xì)菌、黏土、硅膠體和鐵腐蝕產(chǎn)物。

預(yù)處理中的澄清過程中會(huì)用一些化學(xué)品，例如明礬、三氯化鐵或陽離子型聚合劑來去除膠體污染或通過后續(xù)介質(zhì)過濾器去除。

八、濁度

也是影響RO膜污染的一個(gè)重要指標(biāo)。水樣的濁度大于1.0NTU的原水可能對(duì)RO膜有污染，象SDI 值一樣，濁度也是表征膜污染潛在風(fēng)險(xiǎn)的一個(gè)參數(shù)。

如果原水的SDI大于5而且濁度大于1.0NTU，就必須在預(yù)處理單元的澄清工藝中加入混凝劑而且后面要使用多介質(zhì)過濾器。如果原水中SDI小于5，而且濁度小于1，那么預(yù)處理可以考慮介質(zhì)過濾器和保安過濾器而不一定投加混凝劑。

九、水中顆粒物質(zhì)、SDI和濁度

一般在高壓泵前安裝5過濾器，再微過濾器前后安裝壓力表，當(dāng)壓力表超過一定數(shù)值后，更換濾芯，

通常情況下更換周期為1-3個(gè)月，若使用時(shí)間小于1個(gè)月，則需改善預(yù)處理系統(tǒng)，不允許使用帶反洗的微過濾器。

對(duì)于不同的原水水源，由于選用的通量不同，要求的SDI值也不一樣，一般要求SDI小于5;濁度應(yīng)小于0.2NTU（最大允許濁度為1 NTU）。

十、水中有機(jī)物、油和脂

般來說當(dāng)水中的TOC含量超過3毫克/升時(shí)，即應(yīng)考慮進(jìn)行去除，對(duì)于地表水應(yīng)盡量在絮凝劑澄清的過程中去除有機(jī)物，還可以采用活性炭過濾進(jìn)一步降低有機(jī)物含量。

水中不允許含有油和脂，當(dāng)油或脂超過0.1毫克/升時(shí)，就應(yīng)采用凝聚或使用活性炭過濾器進(jìn)行去除。

十一、水中細(xì)菌

由于細(xì)菌會(huì)以醋酸纖維為食物，因此醋酸膜易受細(xì)菌的侵襲，對(duì)原水必須徹底殺菌。對(duì)于復(fù)合膜，雖然不受細(xì)菌的侵襲但細(xì)菌粘膜會(huì)造成膜的污堵，一般可采用加氯殺菌，加氯量要根據(jù)需氯量實(shí)驗(yàn)加以確定;

十二、阻垢

必須防止CaCO3、CaSO4、SrSO4、BaSO4和CaF2垢。

1、阻垢方法

化學(xué)軟化法：化學(xué)法中軟化處理法系從消除水溶液中成垢離子的角度實(shí)現(xiàn)防垢目的，其處理費(fèi)用較高

碳化法：腐蝕性較大已較少使用

酸化法：腐蝕性較大已較少使用

阻垢劑的應(yīng)用：阻垢劑是一種能阻止無機(jī)鹽類，尤其是CaCO3、CaSO4、Ca3（PO4）2、Mg（OH）2 等負(fù)溶解性難溶鹽的沉積成垢

阻垢劑的發(fā)展歷程

無機(jī)磷酸鹽：易形成磷酸鈣垢

有機(jī)膦酸鹽：除可以有效控制碳酸鈣，碳酸鎂，也用于穩(wěn)定硫酸鈣、磷酸鈣和分散鐵氧化物;

2、阻垢機(jī)理

閾值效應(yīng)：在水中投加阻垢劑（數(shù)量級(jí)為幾毫克每升），可將比按化學(xué)計(jì)量比高得多的鈣離子穩(wěn)定在水中。

晶格畸變作用：在CaCO3 微晶成長(zhǎng)過程中，若晶體吸附有阻垢劑并摻雜在晶格的點(diǎn)陣中，就會(huì)使晶體發(fā)生畸變，從而使晶體易于破裂，阻礙了沉積垢的生長(zhǎng).

雙電層作用機(jī)理：對(duì)有機(jī)膦酸類阻垢劑的阻垢作用，認(rèn)為阻垢劑的作用是在生長(zhǎng)晶核附的擴(kuò)散邊界層內(nèi)富集，形成雙電層并阻礙成垢離子或分子簇在金屬表面的聚結(jié)。

十三、總結(jié)

通過對(duì)水質(zhì)成份及指標(biāo)分析，制定相應(yīng)的水處理方案，保障水質(zhì)。

作者簡(jiǎn)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。