沉淀物過濾法

沉淀物過濾法的目的是將水源內(nèi)之懸浮顆粒物質(zhì)或膠體物質(zhì)清除干凈。這些顆粒物質(zhì)如果沒有清除，會對透析用水其它精密的過濾膜造成破壞或甚至水路的阻塞。這是最古老且最簡單的凈水法，所以這個步驟常用在水純化的初步處理，或有必要時，在管路中也會多加入幾個濾器（filter）以清除體積較大的雜質(zhì)。濾過懸浮的顆粒物質(zhì)所使用的濾器種類很多，例如網(wǎng)狀濾器，沙狀濾器（如石英沙等）或膜狀濾器等。只要顆粒大小大于這些孔洞之大小，就會被阻擋下來。對于溶解于水中的離子，就無法阻攔下來。如果濾器太久沒有更換或清洗，堆積在濾器上的顆粒物質(zhì)會愈來愈多，則水流量及水壓會逐漸減少。人們就是利用入水壓與出水壓差來判斷濾器被阻塞的程度。因此濾器要定時逆沖以排除堆積其上的雜質(zhì)，同時也要在固定時間內(nèi)更換濾器。

沉淀物過濾法還有一個問題值得注意，因為顆粒物質(zhì)不斷被阻攔而堆積下來，這些物質(zhì) 面或許有細(xì)菌在此繁殖，并釋放毒性物質(zhì)通過濾器，造成熱原反應(yīng)，所以要經(jīng)常更換濾器，原則上進水與出水的壓力落差升高達到原先的五倍時，就需要換掉濾器。

硬水軟化法

硬水的軟化需使用離子交換法，它的目的是利用陽離子交換樹脂以鈉離子來交換硬水中的鈣與鎂離子，以此來降低水源內(nèi)之鈣鎂離子的濃度。其軟化的反應(yīng)式如下：

Ca2++2Na-EX→Ca-EX2+2Na+1

Mg2++2Na-EX→Mg-EX2+2Na+1

式中的EX表示離子交換樹脂，這些離子交換樹脂結(jié)合了Ca2+及Mg2+之後，將原本含在其內(nèi)的Na+離子釋放出來。

樹脂基質(zhì)（resin matrix）內(nèi)藏氯化鈉，在硬水軟化的過程中，鈉離子會逐漸被使用耗盡，則交換樹脂的軟化效果也會逐漸降低，這時需要作還原（regeneration）的工作，也就是每隔固定時間加入特定濃度的鹽水，一般是10%，其反應(yīng)方式如下：

Ca-EX2+2Na+　（濃鹽水）→　2Na-EX+Ca2+

Mg-EX2+2Na+�。�濃鹽水）→　2Na-EX+Mg2+

如果水處理的過程中沒有陽離子的軟化，不只是逆滲透膜上會有鈣鎂體的沉積以致降低功效甚至破壞逆滲透膜，長期飲用也容易得到硬水癥候群。硬水軟化器也會引起細(xì)菌繁殖的問題，所以設(shè)備上需要有逆沖的功能，一段時間後就要逆沖一次以防止太多雜質(zhì)吸附其上。全自動鈉離子交換器采用離子交換原理，去除水中的鈣、鎂等結(jié)垢離子。當(dāng)含有硬度離子的原水通過交換器內(nèi)樹脂層時，水中的鈣、鎂離子便與樹脂吸附的 鈉離子發(fā)生置換，樹脂吸附了鈣、鎂離子而鈉離子進入水中，這樣從交換器內(nèi)流出的水就是去掉了硬度的軟化水。

去離子法

去離子法的目的是將溶解于水中的無機離子排除，與硬水軟化器一樣，也是利用離子交換樹脂的原理。在這 使用兩種樹脂-陽離子交換樹脂與陰離子交換樹脂。陽離子交換樹脂利用氫離子（H+）來交換陽離子；而陰離子交換樹脂則利用氫氧根離子（OH-）來交換陰離子，氫離子與氫氧根離子互相結(jié)合成中性水，其反應(yīng)方程式如下：

M+x+xH-Re→M-M-Rex+xH+1

A-z+zOH-Re→A-Rez+zOH-1

上式中的的M+x表陽離子，x表電價數(shù)，M+x陽離子與陽離子樹脂上H-Re的氫離子交換，A-z則表陰離子，z表電價數(shù)，A-z與陰離子交換樹脂結(jié)合後，釋放出OH-離子。H+離子與OH-離子結(jié)合後即成中性的水。

這些樹脂之吸附能力耗盡之後也需要再還原，陽離子交換樹脂需要強酸來還原；相反的，陰離子則需要強堿來還原。陽離子交換樹脂對各種陽離子的吸附力有所差異，它們的強弱程度及相對關(guān)系如下：

Ba2+>Pb2+>Sr2+>Ca2+>Ni2+>Cd2+>CU2+>Co2+>Zn2+>Mg2+>Ag1+>Cs1+>K1+>NH41+>Na1+>H1+

陰離子交換樹脂與各陰離子的親合力強度如下：

S02-4+>I->NO3->NO2->Cl->HCO3->OH->F-

反滲透法

反滲透法可以有效的清除溶解于水中的無機物，有機物，細(xì)菌，熱原及其它顆粒等。要了解"反滲透"原理之前，要先解釋"滲透（osmosis）的觀念。所謂滲透是指以半透膜隔開兩種不同濃度的溶液，其中溶質(zhì)不能透過半透膜，則濃度較低的一方水分子會通過半透膜到達濃度較高的另一方，直到兩側(cè)的濃度相等為止。在還沒達到平衡之前，可以在濃度較高的一方逐漸施加壓力，則前述之水分子移動狀態(tài)會暫時停止，此時所需的壓力叫作 "滲透壓 (osmotic pressure)"，如果施加的力量大于滲透壓時，則水份的移動會反方向而行，也就是從高濃度的一側(cè)流向低濃度的一側(cè)，這種現(xiàn)象就叫作"反滲透"。反滲透的純化效果可以達到離子的層面，對于單價離子（monovalent　ions）的排除率（rejection　rate）可達90%-98%，而雙價離子（divalent ions）可達95%-99%左右（可以防止分子量大于200道爾敦的物質(zhì)通過）。

反滲透水處理常用的半透膜材質(zhì)有纖維質(zhì)膜（cellulosic），芳香族聚醞胺類（aromatic polyamides），polyimide或polyfuranes等，至于它的結(jié)構(gòu)形狀有螺旋型（spiral wound），空心纖維型（hollow fiber）及管狀型（tubular）等。至于這些材質(zhì)中纖維素膜的優(yōu)點是耐氯性高，但在堿性的條件下（pH ≥8.0）或細(xì)菌存在的狀況下，使用壽命會縮短。polyamide的缺點是對氯及氯氨之耐受性差。

如果反滲透前沒有作好前置處理則滲透膜上容易有污物堆積，例如鈣，鎂，鐵等離子，造成反滲透功能的下降；有些膜（如polyamide）容易被氯與氯氨所破壞，因此在反滲透膜之前要有活性碳及軟化器等前置處理。

反滲透系統(tǒng)的調(diào)試工作顯得尤為重要。我們可以從以下幾個方面來掌握：

運行條件

運行前準(zhǔn)備

試車運行

分離流程

反滲透膜分離工藝設(shè)計中常見的流程有如下幾種：

①一級一段法這種方式是料液進入膜組件后，濃縮液和產(chǎn)水被連續(xù)引出，這種方式水的回收率不高，工業(yè)應(yīng)用較少。另一種形式是一級一段循環(huán)式工藝，它是將濃水一部分返回料液槽，這樣濃溶液的濃度不斷提高，因此產(chǎn)水量大，但產(chǎn)水水質(zhì)下降。

②一級多段法當(dāng)用反滲透作為濃縮過程時，一次濃縮達不到要求時，可以采用這種多步式方式，這種方式濃縮液體體積可減少而濃度提高，產(chǎn)水量相應(yīng)加大。

③兩級一段法當(dāng)海水除鹽率要求把NaCl從35000 mg/L降至500mg/L時，則要求除鹽率高達98.6%如一級達不到時，可分為兩步進行。即第一步先除去NaCl 90%，而第二步再從第一步出水中去除NaCl 89%，即可達到要求。如果膜的除鹽率低，而水的滲透性又高時，采用兩步法比較經(jīng)濟，同時在低壓低濃度下運行時，可提高膜的使用壽命。

④多級反滲透流程在此流程中，將第一級濃縮液作為第二級的供料液，而第二級濃縮液再作為下一級的供料液，此時由于各級透過水都向體外直接排出，所以隨著級數(shù)增加水的回收率上升，濃縮液體體積減少濃度上升。為了保證液體的一定流速，同時控制濃差極化，膜組件數(shù)目應(yīng)逐漸減少。

超過濾法

超過濾法與逆滲透法類似，也是使用半透膜，但它無法控制離子的清除，因為膜之孔徑較大，約10-200A之間。只能排除細(xì)菌，病毒，熱原及顆粒狀物等，對水溶性離子則無法濾過。超過濾法主要的作用是充當(dāng)逆滲透法的前置處理以防止逆滲透膜被細(xì)菌污染。它也可用在水處理的最後步驟以防止上游的水在管路中被細(xì)菌污染。一般是利用進水壓與出水壓差來判斷超過濾膜是否有效，與活性碳類似，平時是以逆沖法來清除附著其上的雜質(zhì)。

蒸餾法

蒸餾法是古老卻也是有效的水處理法，它可以清除任何不可揮發(fā)性的雜質(zhì)，但是無法排除可揮發(fā)性的污染物，還有它需要很大的儲水槽來存放。

紫外消毒法

它的殺菌機理是破壞細(xì)菌核酸的生命遺傳物質(zhì)，使其無法繁殖，其中最重大的反應(yīng)是核酸分子內(nèi)的pyrimidine鹽基變成雙合體（dimer）。一般是使用低壓水銀放電燈（殺菌燈）的人工253.7nm波長的紫外線能量。紫外線殺菌燈的原理與日光燈相同，只是燈管內(nèi)部不涂螢光物質(zhì)，燈管的材質(zhì)是采用紫外線穿透率高的石英玻璃。一般紫外線裝置依用途分照射型，浸泡型及流水型。

特點：

1、脈沖紫外殺菌方式，寬光譜能量強，杜絕微生物的光復(fù)活現(xiàn)象

2、采用全不銹鋼外殼，使用壽命長

3、燈管可采用手動清洗或自動機械清洗方式

4、全自動控制系統(tǒng)，智能化操作

聲波處理法

聲波處理法是指利用頻率比人耳所能聽到的頻率范圍更高(即>18 kHz)的聲波作為對象的聲化學(xué)方法，利用超聲波來加速化學(xué)反應(yīng),提高化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)率。聲化學(xué)反應(yīng)是通過聲空化過程實現(xiàn)的。聲空化把聲場能量集中起來,然后伴隨空化泡崩潰而在極小的空間內(nèi)將其釋放出來,使之在正常溫度與壓力的液體環(huán)境中產(chǎn)生異乎尋常的高溫(高于5 000 K)和高壓(高于5×107 Pa),形成“熱點”(Hotspot),從而開辟化學(xué)反應(yīng)通道,增大化學(xué)反應(yīng)速率。

利用超聲技術(shù)降解水中的化學(xué)污染物,尤其是難降解的有機污染物是近幾年來發(fā)展起來的新型水處理技術(shù),尤其是廢水中難降解有機污染物的治理,目前已取得了不錯的結(jié)果。它具有去除效率高、反應(yīng)時間短、設(shè)施簡單、占地面積小等優(yōu)點。近年來,超聲技術(shù)在處理微污染水、高濃度難降解的有機廢水、污泥以及飲用水殺菌、消毒和工業(yè)廢水的阻垢、除垢等方面的研究,已取得了較大的成果。與紫外線、熱、壓力、化學(xué)等處理方法相比,超聲波對污染物的處理更直接,對設(shè)備的要求更低。

生化法

生物化學(xué)水處理方法利用自然界存生的各種細(xì)菌微生物，將廢水中有機物分解轉(zhuǎn)化成無害物質(zhì)，使廢水得以凈化。生物化學(xué)水處理方法可以分活性污泥法、生物膜法、生物氧化塔、土地處理系統(tǒng)、厭氧生物水處理方法。

生物化學(xué)水處理法的流程：

原水→格柵→調(diào)節(jié)池→接觸氧化池→沉淀地→過濾→消毒→出水。

1、活性污泥水處理方法

（1）純氧曝氣法。最早是在1968 年由美國建成第一個純氧曝氣的污水處理廠。由于制造氧氣的成本不斷下降, 純氧曝氣法得到廣泛應(yīng)用。

（2）深水曝氣法。增加曝氣池的深度可以增加池水的壓力, 從而使水中氧的溶解度提高, 氧的溶解速度也相 應(yīng)增快, 因此, 深水曝氣池水中的溶解氧要比普通曝氣 池的高, 一般是將池深由原來的4 m 增加到10 m 左右。

（3）射流曝氣法。污水和污泥組成的混合液通過射流器, 由于高速射流而產(chǎn)生負(fù)壓, 從而有大量的空氣吸入,空氣與混合液進行充分接觸, 提高了污水的吸氧率, 從而使處理的污水效率得到提高。

（4）投加化學(xué)混凝劑及活性炭法。在活性污泥法的曝氣池中投加化學(xué)混凝劑及活性炭, 這樣相當(dāng)于在進行生化處理的同時進行物化處理�；钚蕴坑挚勺鳛槲⑸�物的載體并有協(xié)助固體沉降的作用, BOD 及COD 的去除率提高, 使水質(zhì)凈化。

（5）生物接觸氧化法。這是兼有活性污泥法和生物過濾法特點的一種新型污水處理方法, 以接觸氧化池代替一般的曝氣池, 以接觸沉淀池代替常用的沉淀池。

（6）管道化曝氣。此法是使污水在壓力管道內(nèi)進行活性污泥曝氣, 同時進行較長距離的輸送。由于設(shè)備少,投資費用和操作費用均可降低。

曝氣：即排流式曝氣，使用曝氣風(fēng)機將壓縮空氣不斷地鼓入廢水中，保證水中有一定的溶解氧，以維持微生物的生命活動，分解水中有機物，以達到水處理的凈化效果。

2、生物膜水處理方法

(1）生物濾池：使廢水流過生長在濾料表面的生物膜，通過兩面間的物質(zhì)交換及生化作用，使廢水中有機物降解，達到水處理的凈化目的。

(2）生物轉(zhuǎn)盤：由固定在一橫軸上的若干間距很近的圓盤組成，不斷旋轉(zhuǎn)的圓盤面上生長一層生物膜，以達到水處理凈化效果。

生物接觸氧化：供微生物棲附的填料全部浸于廢水中，并采用機械設(shè)備向廢水中充入空氣，使廢水中有機物降解，以凈化廢水。

3、土地處理系統(tǒng)

(1）土地滲濾：利用土壤膜中的微生物和植物根系對污染物的凈化能力來進行生活污水處理，同時利用污水中的水、肥來促進農(nóng)作物、牧草、樹木生長。

(2）污水灌溉：這種水處理方法主要目的為灌溉，以充分利用凈化后的污水。

4、厭氧生物水處理方法：利用厭氧微生物分解污水中有機物，達到水處理凈化目的，同時產(chǎn)生甲烷氣、CO2等氣體。水處理新視野

離子交換法

混床是混合離子交換柱的簡稱，是針對離子交換技術(shù)所設(shè)計的設(shè)備。所謂混床，就是把一定比例的陽、陰離子交換樹脂混合裝填于同一交換裝置中，對流體中的離子進行交換、脫除。由于陽樹脂的比重比陰樹脂大，所以在混床內(nèi)陰樹脂在上陽樹脂在下。一般陽、陰樹脂裝填的比例為1：2，也有裝填比例為1：1.5的，可按不同樹脂酌情考慮選擇。混床也分為體內(nèi)同步再生式混床和體外再生式混床。同步再生式混床在運行及整個再生過程均在混床內(nèi)進行，再生時樹脂不移出設(shè)備以外，且陽、陰樹脂同時再生，因此所需附屬設(shè)備少，操作簡便。

　　混床處理工藝的設(shè)備包括混合離子交換器和體外再生設(shè)備。其中體外再生設(shè)備主要包括樹脂分離器、陰(陽)樹脂再生器、樹脂貯存塔、混雜樹脂塔和酸堿再生設(shè)備。水處理新視野

　　設(shè)備優(yōu)點

　　1、出水水質(zhì)優(yōu)良，出水pH值接近中性�！�

　　2、出水水質(zhì)穩(wěn)定，短時間運行條件變化（如進水水質(zhì)或組分、運行流速等）對混床出水水質(zhì)影響不大�！�

　　3、間斷運行對出水水質(zhì)的影響小，恢復(fù)到停運前水質(zhì)所需的時間比較短。

　　4、回收率達到100%