水处理工艺及配置研究

2019-09-10黄宏连高安平董成吴志东

锦绣·中旬刊 2019年7期

关键词：混凝胶体处理工艺

黄宏连　高安平　董成　吴志东

引言

本文介绍了水处理工艺及流程，并针对处理工艺和设备提出解决方案，介绍了相关设备和工艺原理。

一、原水处理概述

给水处理的基本工艺，给水处理可以分为两大类：饮用水处理、工业用水处理。

1、饮用水常规处理工艺

地表水为水源时--饮用水常规处理的主要去除对象是水中的悬浮物质、胶体物质和病原微生物，采用的技术包括：混凝、沉淀、过滤、消毒。

典型处理工艺：源水→混凝→沉淀→过滤→清水储存→应用（生产或公用系统）。

2、混凝

定义：混凝是向原水中投加混凝剂，使水中难于自然沉淀分离的悬浮物和胶体颗粒相互聚合，形成大颗粒絮体（俗称矾花）。水中的悬浮物有藻类、细菌、细小颗粒物、粉沙等

常用的混凝剂有铝盐、铁盐（硫酸铝、聚合氯化铝、三氯化铁、硫酸亚铁、聚合硫酸铁、明矾等），有机混凝剂。

3、PAC（絮凝剂）加药装置

水中的胶体是粒径较小的悬浮物质，表面带有的电荷使胶体之间形成静电斥力而不易聚集，难以自然沉降或过滤。胶体大多带有负电荷，在水中投加PAC这样的阳离子絮凝剂，通过电荷中和作用和大分子架桥网捕作用使胶体互相粘接成较大的悬浮物而被过去除。

4、沉淀

定义：沉淀是在重力的作用下，使水中比水重的悬浮物、混凝生成的矾花等从水中分离的方法。沉淀池的池型：平流式沉淀池、斜板式沉淀池

5、有机絮凝剂

液体产品，易于使用，使用浓度低，通常为0.2-0.5ppm，形成致密矾花，减少污泥量，减轻砂滤器的运行负荷，可替代无机混凝剂，不含金属离子，避免金属离子对膜表面的污染，NSF认证，可用于饮用水处理;

6、过滤

定义：指用石英砂等粒状材料滤料层截留去除水中颗粒杂质的处理技术，相应的处理构筑物称为快滤池，简称为滤池。

给水中常用的滤池有：普通快滤池、双阀滤池、虹吸滤池、重力式无阀滤池、移动罩滤池等。

7、消毒

目的：杀灭水中对人体健康有害的绝大部分病原微生物，包括病菌、病毒、原生动物的包囊等，以防通过饮用水传播疾病。

方法：氯消毒（液氯、漂白粉、次氯酸钠）、二氧化氯消毒、臭氧消毒、紫外线消毒等。

一般采用液氯，加氯量：新版《生活饮用水卫生标准》和建设部行业标准《城市供水水质标准》明确规定：采用游离氯消毒的，与水接触30min，保证用水中游离性余氯不低于0.3mg/L;

投加点：在水厂取水口或净水厂混凝前的预投加，以控制输水管渠和水厂构筑物内菌藻生长，清水池前投加（消毒剂的主要投加点），调整出水厂剩余消毒剂浓度的补充投加（在输水泵站处），配水管网的补充投加（转输泵站处）等，比如高层建筑的高位水箱、城市高位水池。

二、预处理主要设备介绍及作用

1、多介质过滤器

原理：多介质过滤器利用无烟煤、石英砂滤料的吸咐和机械筛网作用，截留水中的悬浮杂质，降低水的浊度。

反洗：截留物的积累，会使多介质过滤器的进出水压差增加，出水水质会因污物穿透而下降，需要定期反洗以去除污物。出水要求：SDI<5 。

2、活性炭过滤器

原理：活性炭过滤器利用活性炭的吸咐作用，去除水中的氧化性物质（如游离氯）及部分有机物。

反洗：碳粉的泄漏和截留物的积累，会使活性炭滤器的进出水压差增加，需要定期反洗以去除污物。出水：余氯值<0.1ppm

3、软化器工作原理

化学物质交换、CaCl2 + 2Na-R* 2NaCl + Ca-R*、树脂亲和力、对钙和钡最高、对钠离子最低、钠基的树脂容易与钙离子等交换释出钠离子。

4、阳离子交换树脂优先次序

高价种类最优先、同价离子，高分子量优、最优先交换的离子沉积在树脂床的最顶端、树脂床在波阵面扩大的同时其交换能力被消耗;

5、软化器的出水监控

对软化器出水的及时监控是保障锅炉正常运行的前提，自动化的连续监控（最高可保持15分钟一次）可提供最佳的控制效果。

三、RO反渗透技术

膜技术的应用领域：

RO 或NF：去除水中的离子和溶解性有机物，过程溶液的浓缩

UF：去除水中的有机物（TOC），过程溶液的浓缩，去除细菌和病毒;

MF：去除悬浮固体、水或其他液体的澄清，反渗透膜的种类

反渗透膜的种类多，分类方法也很多，但大体上可按膜材料的化学组成和膜材料的物理结构外型結构及来区分：

按膜材料的化学组成大致可分为：醋酸纤维膜、芳香聚酰胺膜等;

按膜材料的物理结构大致可分为：非对称膜、复合膜等;

按外型结构大致可分为：管式、平板式、中空纤维式及涡管式

醋酸纤维素膜：从化学上讲，醋酸纤维素膜（简称CA），是一种羟基聚合物，一般选择乙酰基含量为37.5—40.1%的醋酸纤维，醋酸纤维是一种酯类，会发生水解，水解的结果将降，低乙酰基的含量，使膜的性能受到损害，同时膜也更易受，到生物的侵袭，醋酸纤维素膜的水解除和温度有关以外，还于pH值有关，一般控制原水的PH在5-6之间。

复合膜：

从结构来讲，复合膜（TFC）是若干层薄皮的复合体，此膜的最大特点是抗压实性较高、透水率较大和盐透率较小。

复合膜与醋酸纤维膜的性能比较：

复合膜的化学稳定性较好，而醋酸纤维膜将会发生水解。

复合膜的生物稳定性好，复合膜不受生物侵袭，而醋酸纤维膜易受微生物的侵袭。

复合膜在运行中不会被压紧，因此产水量不随使用时间改变;而醋酸纤维膜在运行中会被压紧，因而产水量下降。

复合膜的脱盐率不随时间而改变;而醋酸纤维膜由于会发生水解，脱盐率将会不断下降。

复合膜由于Kw大，其工作压力低，反渗透给水泵用电量是醋酸纤维膜给水泵用电量的一半。

醋酸纤维膜的使用寿命一般仅为3年，而复合膜的使用寿命大于三年。

复合膜的缺点为抗氯性较差，价格较贵。

反渗透膜元件的清洗条件：为了维持正常的产品水流量，经温度校正后的给水使用压力增加了10-15%;当标准化后的产水流量比上次清洗后减少10-15%;当标准化后的产水水质比上次清洗后降低10-15%;当标准化后的压降比上次清洗后增加10-15%，RO各段间的压差增加明显。

四、总结