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广东麻将水处理技术]十种常用水处理方法

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  [水处理技术]十种常用水处理方法 沉淀物过滤法 沉淀物过滤法的目的是将水源内之悬浮颗粒物质或胶体物 质清除干净。这些颗粒物质如果没有清除,会对透析用水其 它精密的过滤膜造成破坏或甚至水路的阻塞。这是最古老且 最简单的净水法,所以这个步骤常用在水纯化的初步处理, 或有必要时,在管路中也会多加入几个滤器(filter)以清除 体积较大的杂质。滤过悬浮的颗粒物质所使用的滤器种类很 多, 例如网状滤器, 沙状滤器 (如石英沙等) 或膜状滤器等。 只要颗粒大小大于这些孔洞之大小,就会被阻挡下来。对于 溶解于水中的离子,就无法阻拦下来。如果滤器太久没有更 换或清洗,堆积在滤器上的颗粒物质会愈来愈多,则水流量 及水压会逐渐减少。人们就是利用入水压与出水压差来判断 滤器被阻塞的程度。因此滤器要定时逆冲以排除堆积其上的 杂质,同时也要在固定时间内更换滤器。沉淀物过滤法还有 一个问题值得注意,因为颗粒物质不断被阻拦而堆积下来, 这些物质 面或许有细菌在此繁殖,并释放毒性物质通过滤 器,造成热原反应,所以要经常更换滤器,原则上进水与出 水的压力落差升高达到原先的五倍时,就需要换掉滤器。2 硬水软化法 硬水的软化需使用离子交换法,它的目的是利用阳离子交换 树脂以钠离子来交换硬水中的钙与镁离子,以此来降低水源 内之钙镁离子的浓度。其软化的反应式如下: Ca2++2Na-EX→Ca-EX2+2Na+1Mg2++2Na-EX→Mg-EX2+ 2Na+1 式中的 EX 表示离子交换树脂,这些离子交换树脂结 合了 Ca2+及 Mg2+之後,将原本含在其内的 Na+离子释放 出来。树脂基质(resin matrix)内藏氯化钠,在硬水软化的 过程中,钠离子会逐渐被使用耗尽,则交换树脂的软化效果 也会逐渐降低,这时需要作还原(regeneration)的工作, 也就是每隔固定时间加入特定浓度的盐水,一般是 10%,其 反应方式如下:Ca-EX2+2Na+ 2Na-EX+Ca2+Mg-EX2+2Na+ (浓盐水)→ (浓盐水)→ 2Na-EX+Mg2+如果水处理的过程中没有阳离子的软化,不 只是逆渗透膜上会有钙镁体的沉积以致降低功效甚至破坏 逆渗透膜,长期饮用也容易得到硬水症候群。硬水软化器也 会引起细菌繁殖的问题,所以设备上需要有逆冲的功能,一 段时间後就要逆冲一次以防止太多杂质吸附其上。全自动钠 离子交换器采用离子交换原理,去除水中的钙、镁等结垢离 子。当含有硬度离子的原水通过交换器内树脂层时,水中的 钙、镁离子便与树脂吸附的 钠离子发生置换,树脂吸附了 钙、镁离子而钠离子进入水中,这样从交换器内流出的水就 是去掉了硬度的软化水。 3 去离子法 去离子法的目的是将溶解于水中的无机离子排除,与硬水软 化器一样,也是利用离子交换树脂的原理。在这 使用两种 树脂-阳离子交换树脂与阴离子交换树脂。 阳离子交换树脂利 用氢离子(H+)来交换阳离子;而阴离子交换树脂则利用氢 氧根离子(OH-)来交换阴离子,氢离子与氢氧根离子互相 结合成中性水,其反应方程式如下: M+x+xH-Re→M-M-Rex+xH+1A-z+zOH-Re→A-Rez+zOH-1 上式中的的 M+x 表阳离子,x 表电价数,M+x 阳离子与阳离 子树脂上 H-Re 的氢离子交换, A-z 则表阴离子, z 表电价数, A-z 与阴离子交换树脂结合後,释放出 OH-离子。H+离子与 OH-离子结合後即成中性的水。这些树脂之吸附能力耗尽之 後也需要再还原, 阳离子交换树脂需要强酸来还原; 相反的, 阴离子则需要强碱来还原。阳离子交换树脂对各种阳离子的 吸附力有所差异,它们的强弱程度及相对关系如下: Ba2+Pb2+Sr2+Ca2+Ni2+Cd2+CU2+Co2+Zn2+ Mg2+Ag1+Cs1+K1+NH41+Na1+H1+阴离子交换 树脂与各阴离子的亲合力强度如下: S02-4+I-NO3-NO2-Cl-HCO3-OH-F-4 反渗透法 反渗透法可以有效的清除溶解于水中的无机物,有机物,细 菌,热原及其它颗粒等。要了解反渗透原理之前,要先解释 渗透(osmosis)的观念。所谓渗透是指以半透膜隔开两种 不同浓度的溶液,其中溶质不能透过半透膜,则浓度较低的 一方水分子会通过半透膜到达浓度较高的另一方,直到两侧 的浓度相等为止。在还没达到平衡之前,可以在浓度较高的 一方逐渐施加压力,则前述之水分子移动状态会暂时停止, 此时所需的压力叫作 渗透压 (osmotic pressure),如果施 加的力量大于渗透压时,则水份的移动会反方向而行,也就 是从高浓度的一侧流向低浓度的一侧, 这种现象就叫作反渗 透。反渗透的纯化效果可以达到离子的层面,对于单价离子 (monovalent ions)的排除率(rejection rate)可达 90%-98%,而双价离子(divalent ions)可达 95%-99%左 右(可以防止分子量大于 200 道尔敦的物质通过) 。反渗透 水处理常用的半透膜材质有纤维质膜(cellulosic) ,芳香族 聚酝胺类 (aromatic polyamides) , polyimide 或 polyfuranes 等,至于它的结构形状有螺旋型(spiral wound) ,空心纤维 型(hollow fiber)及管状型(tubular)等。至于这些材质中 纤维素膜的优点是耐氯性高, 但在碱性的条件下 (pH ≥8.0) 或细菌存在的状况下,使用寿命会缩短。polyamide 的缺点 是对氯及氯氨之耐受性差。如果反渗透前没有作好前置处理 则渗透膜上容易有污物堆积,例如钙,镁,铁等离子,造成 反渗透功能的下降;有些膜(如 polyamide)容易被氯与氯 氨所破坏,因此在反渗透膜之前要有活性碳及软化器等前置 处理。反渗透系统的调试工作显得尤为重要。我们可以从以 下几个方面来掌握:运行条件运行前准备试车运行分离流程 反渗透膜分离工艺设计中常见的流程有如下几种:①一级一 段法这种方式是料液进入膜组件后,浓缩液和产水被连续引 出,这种方式水的回收率不高,工业应用较少。另一种形式 是一级一段循环式工艺,它是将浓水一部分返回料液槽,这 样浓溶液的浓度不断提高, 因此产水量大, 但产水水质下降。 ②一级多段法当用反渗透作为浓缩过程时,一次浓缩达不到 要求时,可以采用这种多步式方式,这种方式浓缩液体体积 可减少而浓度提高,产水量相应加大。③两级一段法当海水 除盐率要求把 NaCl 从 35000 mg/L 降至 500mg/L 时,则要 求除盐率高达 98.6%如一级达不到时,可分为两步进行。即 第一步先除去 NaCl 90%,而第二步再从第一步出水中去除 NaCl 89%,即可达到要求。如果膜的除盐率低,而水的渗 透性又高时,采用两步法比较经济,同时在低压低浓度下运 行时, 可提高膜的使用寿命。 ④多级反渗透流程在此流程中, 将第一级浓缩液作为第二级的供料液,而第二级浓缩液再作 为下一级的供料液,此时由于各级透过水都向体外直接排出, 所以随着级数增加水的回收率上升,浓缩液体体积减少浓度 上升。为了保证液体的一定流速,同时控制浓差极化,膜组 件数目应逐渐减少。 5 超过滤法 超过滤法与逆渗透法类似,也是使用半透膜,但它无法控制 离子的清除,因为膜之孔径较大,约 10-200A 之间。只能排 除细菌,病毒,热原及颗粒状物等,对水溶性离子则无法滤 过。超过滤法主要的作用是充当逆渗透法的前置处理以防止 逆渗透膜被细菌污染。它也可用在水处理的最後步骤以防止 上游的水在管路中被细菌污染。一般是利用进水压与出水压 差来判断超过滤膜是否有效,与活性碳类似,平时是以逆冲 法来清除附着其上的杂质。6 蒸馏法 蒸馏法是古老却也是有效的水处理法,它可以清除任何不可 挥发性的杂质,但是无法排除可挥发性的污染物,还有它需 要很大的储水槽来存放。7 紫外消毒法 它的杀菌机理是破坏细菌核酸的生命遗传物质,使其无法繁 殖,其中最重大的反应是核酸分子内的 pyrimidine 盐基变成 双合体(dimer) 。一般是使用低压水银放电灯(杀菌灯)的 人工 253.7nm 波长的紫外线能量。 紫外线杀菌灯的原理与日 光灯相同,只是灯管内部不涂萤光物质,灯管的材质是采用 紫外线穿透率高的石英玻璃。一般紫外线装置依用途分照射 型,浸泡型及流水型。特点:1、脉冲紫外杀菌方式,宽光 谱能量强, 杜绝微生物的光复活现象 2、 采用全不锈钢外壳, 使用寿命长 3、 灯管可采用手动清洗或自动机械清洗方式 4、 全自动控制系统,智能化操作 8 声波处理法 声波处理法是指利用频率比人耳所能听到的频率范围更高 (即18 kHz)的声波作为对象的声化学方法, 利用超声波来加 速化学反应,提高化学反应产率。 声化学反应是通过声空化过 程实现的。 声空化把声场能量集中起来,然后伴随空化泡崩溃 而在极小的空间内将其释放出来,使之在正常温度与压力的 液体环境中产生异乎寻常的高温(高于 5 000 K)和高压(高于 5×107 Pa),形成“热点”(Hotspot),从而开辟化学反应通道,增 大化学反应速率。 利用超声技术降解水中的化学污染物,尤其 是难降解的有机污染物是近几年来发展起来的新型水处理 技术,尤其是废水中难降解有机污染物的治理,目前已取得了 不错的结果。它具有去除效率高、反应时间短、设施简单、 占地面积小等优点。近年来,超声技术在处理微污染水、高浓 度难降解的有机废水、污泥以及饮用水杀菌、消毒和工业废 水的阻垢、除垢等方面的研究,已取得了较大的成果。与紫外 线、热、压力、化学等处理方法相比,超声波对污染物的处理 更直接,对设备的要求更低。 9 生化法 生物化学水处理方法利用自然界存生的各种细菌微生物,将 废水中有机物分解转化成无害物质,使废水得以净化。生物 化学水处理方法可以分活性污泥法、 生物膜法、 生物氧化塔、 土地处理系统、厌氧生物水处理方法。生物化学水处理法的 流程: 原水→格栅→调节池→接触氧化池→沉淀地→过滤→消毒 →出水。1、活性污泥水处理方法(1)纯氧曝气法。最早是 在 1968 年由美国建成第一个纯氧曝气的污水处理厂。由于 制造氧气的成本不断下降, 纯氧曝气法得到广泛应用。 ( 2) 深水曝气法。增加曝气池的深度可以增加池水的压力, 从而 使水中氧的溶解度提高, 氧的溶解速度也相 应增快, 因此, 深水曝气池水中的溶解氧要比普通曝气 池的高, 一般是将 池深由原来的 4 m 增加到 10 m 左右。 (3)射流曝气法。污 水和污泥组成的混合液通过射流器, 由于高速射流而产生负 压, 从而有大量的空气吸入,空气与混合液进行充分接触, 提 高了污水的吸氧率, 从而使处理的污水效率得到提高。 ( 4) 投加化学混凝剂及活性炭法。在活性污泥法的曝气池中投加 化学混凝剂及活性炭, 这样相当于在进行生化处理的同时进 行物化处理。活性炭又可作为微生物的载体并有协助固体沉 降的作用, BOD 及 COD 的去除率提高, 使水质净化。 (5) 生物接触氧化法。这是兼有活性污泥法和生物过滤法特点的 一种新型污水处理方法, 以接触氧化池代替一般的曝气池, 以接触沉淀池代替常用的沉淀池。 (6)管道化曝气。此法是 使污水在压力管道内进行活性污泥曝气, 同时进行较长距离 的输送。由于设备少,投资费用和操作费用均可降低。曝气: 即排流式曝气,使用曝气风机将压缩空气不断地鼓入废水中, 保证水中有一定的溶解氧,以维持微生物的生命活动,分解 水中有机物,以达到水处理的净化效果。2、生物膜水处理 方法(1)生物滤池:使废水流过生长在滤料表面的生物膜, 通过两面间的物质交换及生化作用,使废水中有机物降解, 达到水处理的净化目的。(2)生物转盘:由固定在一横轴上 的若干间距很近的圆盘组成,不断旋转的圆盘面上生长一层 生物膜,以达到水处理净化效果。生物接触氧化:供微生物 栖附的填料全部浸于废水中,并采用机械设备向废水中充入 空气,使废水中有机物降解,以净化废水。3、土地处理系 统 (1) 土地渗滤: 利用土壤膜中的微生物和植物根系对污染 物的净化能力来进行生活污水处理,同时利用污水中的水、 肥来促进农作物、牧草、树木生长。(2)污水灌溉:这种水 处理方法主要目的为灌溉,以充分利用净化后的污水。4、 厌氧生物水处理方法:利用厌氧微生物分解污水中有机物, 达到水处理净化目的,同时产生甲烷气、CO2 等气体。水处 理新视野 10 离子交换法 混床是混合离子交换柱的简称,是针对离子交换技术所设计 的设备。所谓混床,就是把一定比例的阳、阴离子交换树脂 混合装填于同一交换装置中,对流体中的离子进行交换、脱 除。由于阳树脂的比重比阴树脂大,所以在混床内阴树脂在 上阳树脂在下。一般阳、阴树脂装填的比例为 1:2,也有装 填比例为 1:1.5 的,可按不同树脂酌情考虑选择。混床也分 为体内同步再生式混床和体外再生式混床。同步再生式混床 在运行及整个再生过程均在混床内进行,再生时树脂不移出 设备以外,广东麻将且阳、阴树脂同时再生,因此所需附属设备少, 操作简便。 混床处理工艺的设备包括混合离子交换器和 体外再生设备。其中体外再生设备主要包括树脂分离器、阴 (阳)树脂再生器、 树脂贮存塔、 混杂树脂塔和酸碱再生设备。 水处理新视野 值接近中性。 设备优点 1、出水水质优良,出水 pH 2、出水水质稳定,短时间运行条件变 化(如进水水质或组分、运行流速等)对混床出水水质影响 不大。 3、间断运行对出水水质的影响小,恢复到停 4、回收率达到 100% 运前水质所需的时间比较短。