[水處理技術shù]十種常用水處理方法fǎ

沉澱物過濾法fǎ

沉澱物過濾法的目的是將水源內之懸浮顆粒物質或膠體物質清除乾淨jìng。這些顆粒物質如果沒有清除chú，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sāi。這是最古老且最簡單的淨水法fǎ，所以這個步驟常用在水純化的初步處理lǐ，或有必要時shí，在管路中也會多加入幾個濾器qì（filter）以清除體積較大的雜質zhì。濾過懸浮的顆粒物質所使用的濾器種類很多duō，例如網狀濾器qì，沙狀濾器qì（如石英沙等děng）或膜狀濾器等děng。只要顆粒大小xiǎo大於這些孔洞之大小，就會被阻擋下來lái。對於溶解於水中的離子zi，就無法阻攔下來lái。如果濾器太久沒有更換或清洗xǐ，堆積在濾器上的顆粒物質會愈來愈多duō，則水流量及水壓會逐漸減少shǎo。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dù。因此濾器要定時逆衝以排除堆積其上的雜質zhì，同時也要在固定時間內更換濾器qì。

沉澱物過濾法還有一個問題值得注意yì，因爲顆粒物質不斷被阻攔而堆積下來lái，這些物質zhì 面或許有細菌在此繁殖zhí，並釋放毒性物質通過濾器qì，造成熱原反應yīng，所以要經常更換濾器qì，原則上進水與出水的壓力落差升高達到原先的五倍時shí，就需要換掉濾器qì。

硬水軟化法fǎ

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

Ca2++2Na-EX→Ca-EX2+2Na+1

Mg2++2Na-EX→Mg-EX2+2Na+1

式中的deEX表示離子交換樹脂zhī，這些離子交換樹脂結合了leCa2+及jíMg2+之後hòu，將原本含在其內的deNa+離子釋放出來lái。

樹脂基質zhì（resin matrix）內藏氯化鈉nà，在硬水軟化的過程中zhōng，鈉離子會逐漸被使用耗盡jǐn，則交換樹脂的軟化效果也會逐漸降低dī，這時需要作還原yuán（regeneration）的工作zuò，也就是每隔固定時間加入特定濃度的鹽水shuǐ，一般是shì10%，其反應方式如下xià：

Ca-EX2+2Na+　（濃鹽水shuǐ）→　2Na-EX+Ca2+

Mg-EX2+2Na+　（濃鹽水shuǐ）→　2Na-EX+Mg2+

如果水處理的過程中沒有陽離子的軟化huà，不只是逆滲透膜mó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症候羣qún。硬水軟化器也會引起細菌繁殖的問題tí，所以設備上需要有逆衝的功能néng，一段時間後就要逆衝一次以防止太多雜質吸附其上shàng。全自動鈉離子交換器採用離子交換原理lǐ，去除水中的鈣gài、鎂等結垢離子zi。當含有硬度離子的原水通過交換器內樹脂層時shí，水中的鈣gài、鎂離子便與樹脂吸附的de 鈉離子發生置換huàn，樹脂吸附了鈣gài、鎂離子而鈉離子進入水中zhōng，這樣從交換器內流出的水shuǐ就是去掉了硬度的軟化水。

去離子法fǎ

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

M+x+xH-Re→M-M-Rex+xH+1

A-z+zOH-Re→A-Rez+zOH-1

上式中的de的M+x表陽離子zi，x表電價數shù，M+x陽離子與陽離子樹脂上shàngH-Re的氫離子交換huàn，A-z則表陰離子zi，z表電價數shù，A-z與陰離子交換樹脂結合後hòu，釋放出chūOH-離子zi。H+離子與yǔOH-離子結合後即成中性的水shuǐ。

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

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xià：

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

反滲透法fǎ

反滲透法可以有效的清除溶解於水中的無機物wù，有機物wù，細菌jūn，熱原及其它顆粒等děng。要了解jiě"反滲透tòu"原理之前qián，要先解釋shì"滲透tòu（osmosis）的觀念niàn。所謂滲透是指以半透膜隔開兩種不同濃度的溶液yè，其中溶質不能透過半透膜mó，則濃度較低的一方fāng水分子會通過半透膜到達濃度較高的另一方，直到兩側的濃度相等爲止zhǐ。在還沒達到平衡之前qián，可以在濃度較高的一方逐漸施加壓力lì，則前述之水分子移動狀態會暫時停止zhǐ，此時所需的壓力叫作zuò "滲透壓yā (osmotic pressure)"，如果施加的力量大於滲透壓時shí，則水份的移動會反方向而行xíng，也就是從高濃度的一側cè流向低濃度的一側，這種現象就叫作zuò"反滲透tòu"。反滲透的純化效果可以達到離子的層面miàn，對於單價離子zi（monovalent　ions）的排除率lǜ（rejection　rate）可達dá90%-98%，而雙價離子zi（divalent ions）可達dá95%-99%左右yòu（可以防止分子量大於yú200道爾敦的物質通過guò）。

反滲透水處理常用的半透膜mó材質有纖維質膜（cellulosic），芳香族聚醞胺類lèi（aromatic polyamides），polyimide或huòpolyfuranes等děng，至於它的結構形狀有螺旋型xíng（spiral wound），空心纖維型xíng（hollow fiber）及管狀型xíng（tubular）等děng。至於這些材質中纖維素膜的優點是耐氯性高gāo，但在鹼性的條件下xià（pH ≥8.0）或細菌存在的狀況下xià，使用壽命會縮短duǎn。polyamide的缺點是對氯及氯氨之耐受性差chà。

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jī，例如鈣gài，鎂měi，鐵等離子zi，造成反滲透功能的下降jiàng；有些膜mó（如rúpolyamide）容易被氯與氯氨所破壞huài，因此在反滲透膜之前要有活性碳及軟化器等前置處理lǐ。

反滲透系統的調試工作顯得尤爲重要yào。我們可以從以下幾個方面來掌握wò：

運行條件jiàn

運行前準備bèi

試車運行xíng

分離流程chéng

反滲透膜分離工藝設計中常見的流程有如下幾種zhǒng：

①一級一段法這種方式是料液進入膜組件後hòu，濃縮液和產水被連續引出chū，這種方式水的回收率不高gāo，工業應用較少shǎo。另一種形式是一級一段循環式工藝yì，它是將濃水一部分返回料液槽cáo，這樣濃溶液的濃度不斷提高gāo，因此產水量大dà，但產水水質下降jiàng。

②一級多段法當用反滲透作爲濃縮過程時shí，一次濃縮達不到要求時shí，可以採用這種多步式shì方式，這種方式濃縮液體體積可減少而濃度提高gāo，產水量相應加大dà。

③兩級一段法當海水除鹽率要求把bǎNaCl從cóng35000 mg/L降至zhì500mg/L時shí，則要求除鹽率高達dá98.6%如一級達不到時shí，可分爲兩步進行xíng。即第一步先除去qùNaCl 90%，而第二步再從第一步出水中去除chúNaCl 89%，即可達到要求qiú。如果膜的除鹽率低dī，而水的滲透性又高時shí，採用兩步法比較經濟jì，同時shí在低壓低濃度下運行時，可提高膜的使用壽命mìng。

④多級反滲透流程在此流程中zhōng，將第一級濃縮液yè作爲第二級的供料液，而第二級濃縮液yè再作爲下一級的供料液，此時由於各級透過水都向體外直接排出chū，所以隨着級數增加水的回收率上升shēng，濃縮液體體積減少濃度上升shēng。爲了保證液體的一定流速sù，同時控制濃差極化huà，膜組件數目應逐漸減少shǎo。

超過濾法fǎ

超過濾法與逆滲透法類似shì，也是使用半透膜mó，但它無法控制離子的清除chú，因爲膜之孔徑較大dà，約yuē10-200A之間jiān。只能排除細菌jūn，病毒dú，熱原及顆粒狀物等děng，對水溶性離子則無法濾過guò。超過濾法主要的作用是充當逆滲透法的前置處理以防止逆滲透膜被細菌污染rǎn。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菌污染rǎn。一般是利用進水壓與出水壓差來判斷超過濾膜是否有效xiào，與活性碳類似shì，平時是以逆衝法來清除附着其上的雜質zhì。

蒸餾法fǎ

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

紫外消毒法fǎ

它的殺菌機理是破壞細菌核酸的生命遺傳物質zhì，使其無法繁殖zhí，其中最重大的de反應是核酸分子內的pyrimidine鹽基變成雙合體tǐ（dimer）。一般是使用低壓水銀放電燈dēng（殺菌燈dēng）的人工gōng253.7nm波長的紫外線能量liàng。紫外線殺菌燈的原理與日光燈相同tóng，只是燈管內部不塗螢光物質zhì，燈管的材質是採用紫外線穿透率高的石英玻璃lí。一般紫外線裝置依用途分照射型xíng，浸泡型xíng及流水型。

特點diǎn：

1、脈衝紫外殺菌方式shì，寬光譜能量強qiáng，杜絕微生物的光復活現象xiàng

2、採用全不鏽鋼外殼ké，使用壽命長zhǎng

3、燈管可採用手動清洗或自動機械清洗方式shì

4、全自動控制系統tǒng，智能化操作zuò

聲波處理法fǎ

聲波處理法是指利用頻率比人耳所能聽到的頻率範圍更高gāo(即jí>18 kHz)的聲波作爲對象的聲化學方法fǎ，利用超聲波來加速化學反應yīng,提高化學反應產率lǜ。聲化學反應是通過聲空化過程實現的de。聲空化把聲場能量集中起來lái,然後伴隨空化泡崩潰而在極小的空間內將其釋放出來lái,使之在正常溫wēn度與壓力的液體環境中產生異乎尋常的高溫(高於yú5 000 K)和高壓yā(高於yú5×107 Pa),形成chéng“熱點diǎn”(Hotspot),從而開闢化學反應通道dào,增大化學反應速率lǜ。

利用超聲技術降解水中的化學污染物wù,尤其是難降解的有機污染物是近幾年來發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lǐ,目前已取得了不錯的結果guǒ。它具有去除效率高gāo、反應時間短duǎn、設施簡單dān、佔地面積小等優點diǎn。近年來lái,超聲技術在處理微污染水shuǐ、高濃度難降解的有機廢水shuǐ、污泥以及飲用水殺菌jūn、消毒和工業廢水的阻垢gòu、除垢等方面的研究jiū,已取得了較大的成果guǒ。與紫外線xiàn、熱rè、壓力lì、化學等處理方法相比bǐ,超聲波對污染物的處理更直接jiē,對設備的要求更低dī。

生化法fǎ

生物wù化學水處理方法利用自然界存生的各種細菌微生物，將廢水中有機物分解轉化成無害物質zhì，使廢水得以淨化huà。生物化學水處理方法fǎ可以分活性污泥法、生物膜法fǎ、生物氧化塔tǎ、土地處理系統tǒng、厭氧生物水處理方法fǎ。

生物化學水處理法的流程chéng：

原水shuǐ→格柵shān→調節池chí→接觸氧化池chí→沉澱地dì→過濾lǜ→消毒dú→出水shuǐ。

1、活性污泥水處理方法fǎ

（1）純氧曝氣法fǎ。最早是在zài1968 年由美國建成第一個純氧曝氣的污水處理廠chǎng。由於製造氧氣的成本不斷下降jiàng, 純氧曝氣法得到廣泛應用yòng。

（2）深水曝氣法fǎ。增加曝氣池的深度可以增加池水的壓力lì, 從而使水中氧的溶解度提高gāo, 氧的溶解速度也相xiāng 應增快kuài, 因此cǐ, 深水曝氣qì池水中的溶解氧要比普通曝氣 池的高gāo, 一般是將池深由原來的de4 m 增加到dào10 m 左右yòu。

（3）射流曝氣法fǎ。污水和污泥組成的混合液通過射流器qì, 由於高速射流而產生負壓yā, 從而有大量的空氣吸入rù,空氣與混合液進行充分接觸chù, 提高了污水的吸氧率lǜ, 從而使處理的污水效率得到提高gāo。

（4）投加化學混凝劑及活性炭法fǎ。在活性污泥法的曝氣池中投加化學混凝劑及活性炭tàn, 這樣相當於在進行生化處理lǐ的同時進行物化處理。活性炭又可作爲微生物的載體並有協助固體沉降的作用yòng, BOD 及jíCOD 的去除率提高gāo, 使水質淨化huà。

（5）生物接觸氧化法fǎ。這是兼有活性污泥法fǎ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chí代替一般的曝氣池, 以接觸沉澱池chí代替常用的沉澱池。

（6）管道化曝氣qì。此法是使污水在壓力管道內進行活性污泥曝氣qì, 同時進行較長距離的輸送sòng。由於設備少shǎo,投資費用和操作費用均可降低dī。

曝氣qì：即排流式曝氣qì，使用曝氣風機將壓縮空氣不斷地鼓入廢水中zhōng，保證水中有一定的溶解氧yǎng，以維持微生物的生命活動dòng，分解水中有機物wù，以達到水處理的淨化效果guǒ。

2、生物膜水處理方法fǎ

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

(2）生物轉盤pán：由固定在一橫軸上的若干間距很近的圓盤組成chéng，不斷旋轉的圓盤面上生長一層生物膜mó，以達到水處理淨化效果guǒ。

生物接觸氧化huà：供微生物棲附的填料全部浸於廢水中zhōng，並採用機械設備向廢水中充入空氣qì，使廢水中有機物降解jiě，以淨化廢水shuǐ。

3、土地處理系統tǒng

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

(2）污水灌溉gài：這種水處理方法主要目的爲灌溉gài，以充分利用淨化後的污水shuǐ。

4、厭氧生物水處理方法fǎ：利用厭氧微生物wù分解污水中有機物，達到水處理淨化目的de，同時產生甲烷氣qì、CO2等氣體tǐ。水處理新視野yě

離子交換法fǎ

混牀是混合離子交換柱的簡稱chēng，是針對離子交換技術所設計的設備bèi。所謂混牀chuáng，就是把一定比例的陽yáng、陰離子交換樹脂混合裝填於同一交換裝置中zhōng，對流體中的離子進行交換huàn、脫除chú。由於陽樹脂的比重比陰樹脂大dà，所以在混牀內陰樹脂在上陽樹脂在下xià。一般陽yáng、陰樹脂裝填的比例爲wèi1：2，也有裝填比例爲wèi1：1.5的de，可按不同樹脂酌情考慮選擇zé。混牀chuáng也分爲體內同步再生式混牀和體外再生式混牀。同步再生式混牀在運行xíng及整個再生過程均在混牀內進行，再生時樹脂不移出設備以外wài，且陽yáng、陰樹脂同時再生shēng，因此所需附屬設備少shǎo，操作簡便biàn。

　　混牀處理工藝的設備bèi包括混合離子交換器和體外再生設備。其中體外再生設備主要包括樹脂分離器qì、陰yīn(陽yáng)樹脂再生器qì、樹脂貯存塔tǎ、混雜樹脂塔和酸鹼再生設備bèi。水處理新視野yě

　　設備優點diǎn

　　1、出水水質優良liáng，出水shuǐpH值接近中性xìng。　

　　2、出水水質穩定dìng，短時間運行條件變化huà（如進水水質或組分fēn、運行流速等děng）對混牀出水水質影響不大dà。　

　　3、間斷運行對出水水質的影響小xiǎo，恢復到停運前水質所需的時間比較短duǎn。

　　4、回收率達到dào100%