环保水处理从业者必看的水处理基础知识

2023-05-18 23:00:13

水处理方法包括物理处理和化学处理

人类进行水处理的方式已经有相当多年历史,物理方法包括利用各种孔径大小不同的滤材,利用吸附或阻隔方式,将水中的杂质排除在外,吸附方式中较重要者为以活性炭进行吸附,阻隔方法则是将水通过滤材,让体积较大的杂质无法通过,进而获得较为干净的水。另外,物理方法也包括沉淀法,就是让比重较小的杂质浮于水面捞出,或是比重较大的杂质沉淀于下,进而取得。化学方法则是利用各种化学药品将水中杂质转化为对人体伤害较小的物质,或是将杂质集中,历史最久的化学处理方法应该可以算是用明矾加入水中,水中杂质集合后,体积变大,便可用过滤法,将杂质去除。

随着人类生活不断提高水体富营养化氨氮、磷等营养盐问题和国家环保局对污水排放标准一步步提高,沿用了许多年传统的“一级处理”及“二级处理”水处理工艺技术和设备,已经难以适应当今的高浊度和高浓度污水的处理要求,而且处理工艺流程长,系统庞大,而且还散发大量臭气。运营者要想达到最新排放标准,需要从新再投入高额的资金扩建原有污水处理系统,加大占地面积使用和高额的污水处理设备及高额后期维护费用,然而,传统的污水深度处理再生回用技术系统(如活性炭过滤、微孔过滤、渗透膜净化等技术系统)投资高、后期维护运行费用高,太多的运营者难以承受。

简单讲,“水处理”就是通过物理、化学、生物的手段,去除水中一些对生产、生活不需要的有害物质的过程。是为了适用于特定的用途而对水进行的沉降、过滤、混凝、絮凝,以及缓蚀、阻垢等水质调理的过程。由于社会生产、生活与水密切相关。因此,水处理领域涉及的应用范围十分广泛,构成了一个庞大的产业应用。

水处理包括:污水处理和饮用水处理两种,有些地方还把污水处理再分为两种,即污水处理和中水回用两种。经常用到的水处理药剂有:聚合氯化铝、聚合氯化铝铁、碱式氯化铝,聚丙烯酰胺,活性炭及各种滤料等。

水处理的效果可以通过水质标准衡量。

为达到成品水(生活用水、生产用水或可排放废水)的水质要求而对原料水(原水)的加工过程。

加工原水为生活或工业的用水时,称为给水处理;

加工废水时,则称废水处理。废水处理的目的是为废水的排放(排入水体或土地)或再次使用(见废水处置、废水再用)。

在循环用水系统以及水的再生处理中,原水是废水,成品水是用水,加工过程兼具给水处理和废水处理的性质。水处理还包括对处理过程中所产生的废水和污泥的处理及最终处置(见污泥处理和处置),有时还有废气的处理和排放问题。水的处理方法可以概括为三种方式:①最常用的是通过去除原水中部分或全部杂质来获得所需要的水质;②通过在原水中添加新的成分,通过物理或化学反应后来获得所需要的水质;③对原水的加工不涉及去除杂质或添加新成分的问题。

水中杂质和处理方法  水中杂质包括挟带的粗大物质、悬浮物、胶体和溶解物。粗大的物质如河中漂浮的水草、垃圾、大型水生物、废水中的砂砾以及大块污物等。给水工程中,粗大杂质由取水构筑物的设施去除,不列入水处理的范围。

废水处理中,去除粗大的杂质一般属于水的预处理部分。悬浮物和胶体包括泥沙、藻类、细菌、病毒以及水中原有的和在水处理过程中所产生的不溶解物质等。溶解物有无机盐类、有机化合物和气体。去除水中杂质的处理方法很多,主要方法的适用范围可以大致按杂质的粒度来划分。由于原水所含的杂质和成品水可允许的杂质在种类和浓度上差别很大,水处理过程差别也很大。

就生活用水(或城镇公共给水)而论,取自高质量水源(井水或防护良好的给水专用水库)的原水,只需消毒即为成品水;取自一般河流或湖泊的原水,先要去除泥沙等致浊杂质,然后消毒;污染较严重的原水,还需去除有机物等污染物;含有铁、锰的原水(例如某些井水),需要去除铁、锰。生活用水可以满足一般工业用水的水质要求,但工业用水有时需要进一步的加工,如进行软化、除盐等。

当废水的排放或再用的水质要求较低时,只需用筛除和沉淀等方法去除粗大杂质和悬浮物(常称一级处理);当要求去除有机物时,一般在一级处理后采用生物处理法(常称二级处理)和消毒;对经过生物处理后的废水,所进行的处理过程统称三级处理或深度处理,如当废水排入的水体需要防止富营养化所进行的去除氮、磷过程即属于三级处理(见水的物理化学处理法)。当废水作为水源时,成品水水质要求以及相应的加工流程随其用途而定。理论上,现代的水处理技术,可以从任何劣质水制取任何高质量的成品水。

采用合理的水处理工艺,配合水的深度处理,处理水可达到GB5084-1992、CECS61-94中水回收用水标准等,可以长时间循环使用,节约大量水资源。

水处理(water treatment )对水源水或不符合用水水质要求的水,采用物理、化学、生物等方法改善水质的过程。

常用的污水处理技术有生物化学法,如活化污泥法(Activated Sludge Process),生物结层法(Fixed Biofilm Processes),混合生物法(Combined Biological Processes)等;物理化学法,如粒质过滤法(Granular Media Filtration),活化炭吸附法(Activated Carbon Adsorption),化学沉淀法(Chemical Precipitation),膜滤/析法(Membrane Processes)等;自然处理法,如稳定塘法(Stabilization Ponds),氧化沟法 (Aerated or Facultative Lagoons),人工湿地法(Constructed Wetlands),化学色可赛思树脂处理法.

纳滤膜分离原理

纳滤膜又称为超低压反渗透膜,日本学者大谷敏郎曾对纳滤膜的分离原理进行了具体的定义:操作压力≤1.50mPa,截留分子量200~1000,NaCl的截留率≤90%的膜可以认为是纳滤膜。纳滤膜分离技术已经从反渗透技术中分离出来,成为介于超滤和反渗透技术之间的独立的分离技术,己经广泛应用于海水淡化、超纯水制造、食品工业、环境保护等诸多领域,成为水处理技术中的一个重要的分支。



处理工艺

污水处理一般来说包含以下三级处理:一级处理是它通过机械处理,如格栅、沉淀或气浮,去除污水中所含的石块、砂石和脂肪、铁离子、锰离子、油脂等。二级处理是生物处理,污水中的污染物在微生物的作用下被降解和转化为污泥。三级处理是污水的深度处理,它包括营养物的去除和通过加氯、紫外辐射或臭氧技术对污水进行消毒。可能根据处理的目标和水质的不同,有的污水处理过程并不是包含上述所有过程。

纯净水处理工艺,视原水水质而定。

如果原水是市政自来水,一般的流程是:

砂滤--炭滤--阻垢加药装置--保安过滤器--反渗透--紫外线消毒--产水

石英砂过滤是去除水中悬浮物最有效手段之一,是污水深度处理、污水回用和给水处理中重要的单元。其作用是将水中已经絮凝的污染物进一步去除,它通过滤料的截留、沉降和吸附作用,达到净水的目的。

二.适用范围

1.用于要求出水浊度≤5mg/L能符合饮用水质标准的工业用水、生活用水及市政给水系统;

2.工业污水中的悬浮物、固体物的去除;

3.可用作离子交换法软化、除盐系统中的预处理设备,对水质要求不高的工业给水的粗过滤设备;

以及用在游泳池循环处理系统、冷却循环水净化系统等。



反渗透法

反渗透法可以有效的清除溶解於水中的无机物,有机物,细菌,热原及其它颗粒等,是透析用水之处理中最重要的一环。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)",如果施加的力量大於渗透压时,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,对於单价离子(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(可以防止分子量大於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,至於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。至於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。反渗透虽然价钱较高,因为一般反渗透膜的孔径约在0.0001微米以下,它可以排除细菌,病毒及热原甚至各种溶解性离子等,所以在准备血液透析析释用水最好准备这一道步骤。

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。



超纯水设备

       去离子水是指除去了呈离子形式杂质后的纯水。国际标准化组织ISO/TC 147规定的“去离子”定义为:“去离子水完全或不完全地去除离子物质,主要指采用离子交换树脂处理方法。”去离子水工艺主要采用RO反渗透加EDI超纯水的方法制取。应用离子交换树脂去除水中的阴离子和阳离子,但水中仍然存在可溶性的有机物,可以污染离子交换柱从而降低其功效,去离子水存放后也容易引起细菌的繁殖。在半导体行业中,去离子水被称为“超纯水”或是“18兆欧水”。 

从自来水到去离子水一般要经过几步处理 : 

1、先通过石英砂过滤颗粒较粗的杂质 

2、然后高压通过反渗透膜和EDI膜块

3、最后一般还要经过一步紫外杀菌以去除水中的微生物 

4、假如此时电阻率还没有达到要求的话,可以再进行一次离子交换过程最高电阻率可达到18兆。 

相对而言,蒸馏水只是先气化再冷凝,其纯度如电导率一般不如纯度高的去离子水,半导体工业中用的大多数是高纯度的去离子水。


生活污水处理

生活污水处理设备主要用于宾馆、饭店、学校、机关和工厂的生活污水净化,使处理后的污水达到国家规定的排放标准。

工艺特点:

1、采用水酸化与生物接触氧化相结合的方法,有效提高了处理效果,完全达标排放。

2、产生污泥量少,各阶段产生的污泥可以回流消化,最终污泥定期抽取。

3、设备可有机结合,设在地表下或地下室,也可采取地埋式。当埋入地下时在设备顶部可用作停车场或绿化草坪,与周围环境协调一致。

4、设备自动化程度高,减少操作工作量。

5、低噪音、无异味,对周围环境无影响。


紫外线杀菌装置

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。

在血液透析稀释用水所使用的紫外线是安放在储水槽到透析机器之间的管路上,也就是所有的透析用水在使用之前都要接受一次紫外线的照射,以达到彻底杀菌的效果。对紫外线的感受性最大的是绿脓菌、大肠菌;相反的,耐受性较大的则是枯草菌芽胞体。因为紫外线消毒法安全,经济,对菌种的选择性少,水质也不会改变,所以已广泛使用这种方法,例如船上的饮用水就常使用这种消毒法。水中的依哥拉菌、巴斯拉菌、沙门氏菌等等全杀光,能潜入水中心360度杀菌,功效等于水面杀菌灯的三倍。能消除水中禄藻,效果显著,使用方便,紫外线杀菌灯适用于:各种大小渔场过滤,水处理,大小型水池,游泳场、温泉。杀菌效率可达99%-99.99%。

紫外线水处理技术--杀菌

紫外线杀菌主要是利用254纳米波长的紫外线光。此波长的紫外线光,即使是在微量的紫外线投射剂量下,也可以破坏一个细胞的生命核心——DNA,因此阻止细胞再生,丧失再生能力使细菌变得无害,从而达到灭菌的效果。象所有其它紫外线应用技术一样,这种系统的规模取决于紫外线的强度(照射器的强度和功率)和接触时间(水、液体、或空气暴露在紫外线下的时间长短)。

紫外线水处理技术--消除臭氧

在工业生产中,臭氧常被用于消毒和净化水体。但是,由于臭氧有极强的氧化能力,水中剩余的臭氧如果不被去除会有可能对下一流程有所影响,因此,通常臭氧处理过的水在进入主要的工艺流程之前必须将水中剩余臭氧去除掉。254纳米波长的紫外线对于破坏剩余臭氧非常有效,它可以把臭氧分解成氧气。尽管不同的系统所需要的规模不同,但通常来讲,一个典型的臭氧消除系统所需的紫外线放射量是一个传统的灭菌消毒系统的三倍左右。

紫外线水处理技术--降低总有机碳量

在很多高技术和实验室装置中,有机物会妨碍高纯度水的生产。有很多方法可以把有机物从水中清除掉,较常用的方法包括使用活性炭和反渗透。波长较短的紫外线(185纳米)也可以有效地降低总有机碳量。波长较短的紫外线具有更多的能量,因此能够分解有机物。紫外线氧化有机的反应过程虽然非常复杂,紫外线水处理技术其主要原理是通过产生氧化能力很强的自由氢氧,将有机物氧化成水和二氧化碳。和臭氧清除系统一样,这种降解有机碳的紫外线系统的紫外线放射量是传统消毒系统的三到四倍。

紫外线水处理技术--降解余氯在市政水处理和供水系统, 加氯消毒是非常必要的。但在工业生产过程中,为了避免对产品产生不良影响,去除水中的余氯却经常是必要的前处理。消除余氯的基该方法有活性炭床和化学处理。活性碳水处理的缺点在于它需要不断再生,而且经常遇到细菌滋生的问题。185纳米和254纳米波长的紫外线都被证实可以有效地破坏余氯和氯氨的化学键。虽然需要巨大的紫外线能量才能发挥作用,但紫外线水处理技术的优点在于此方法不需向水中添加任何药物,不需要储存化学物质,容易维修,而且同时还有杀菌和去除有机物的作用。

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



水处理设备分类
       水处理设备按类别主要可分为污水处理设备、原水处理设备、净水设备、过滤设备这几大类。像以下的水处理设备:全自动加药设备,全自动软水器,机械过滤器、反渗透设备、纯水设备、超纯水设备、中空纤维超滤装置、离子交换、混床、抛光混床、EDI电除盐系统装置、工厂企业饮用水设备、袋式过滤器、臭氧杀菌消毒装置、归丽晶处理器,全效综合水处理器,物化处理机组,物化全程综合水处理器、永磁处理器,旋流除砂器,石英砂过滤器,活性炭过滤器,精密过滤器,水箱自洁消毒器,紫外线水处理器,高效除污过滤器,手摇刷式过滤器,自清洗刷式过滤器,射频水过滤器,旁流处理器,多功能电子除垢器,定压补水机组,定压补水加药机组,无负压变频供水装置,解析除氧器,真空脱气除氧机,低位热力除氧器,密闭式凝结水回收装置,铜银离子灭菌器,除铁锰过滤设备,黄锈水过滤器,纤维束过滤器,高效纤维球过滤器,陶瓷膜过滤器,高效化学除油器,游泳池循环水处理成套设备,反渗透纯水设备,景观水一体化净水机组,中水处理成套设备,工业水处理设备,污水处理成套设备,都是属于广泛应用在国内各行各业当中的水处理设备。


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