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水處理技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí) 志享瑞西安水處理設(shè)備公司

        水處理分為給水處理和廢水處理兩大類。給水處理的目的就是將原水（井水、泉水、河水、 湖水、水庫(kù)水、江水、海水、市政中水、循環(huán)冷卻排污水、工業(yè)廢水二級(jí)或三級(jí)排廢水等等）通 過(guò)一級(jí)或多級(jí)工藝凈化、處理后分別達(dá)到不同的使用標(biāo)準(zhǔn)，從而根據(jù)對(duì)水質(zhì)的不同需要，應(yīng)用于不同的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。

       廢水處理的目的是將工業(yè)廢水、市政廢水等各種廢水經(jīng)過(guò)一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)生化處理及其他相關(guān)必要處理后，達(dá)到相應(yīng)的排放標(biāo)準(zhǔn)，減少對(duì)受納水體的污染。

      下面簡(jiǎn)述一下有關(guān)給水處理的基礎(chǔ)工藝知識(shí)。按照去除雜質(zhì)粒徑從大到小的順序，給水處理的主要工藝可分為沉降/沉淀池、混凝、沉淀處理、澄清池處理、過(guò)濾處理、微濾MF、超濾UF、氧化處理（Cl2、ClO2、KMnO4、O3、185nmUV 等等）、離子交換處理、除碳器、NF/RO 處理、ED處理、EDI處理、脫氣膜等等，其他輔助技術(shù)包括pH調(diào)節(jié)、殺菌處理（殺菌劑、254nmUV 照射）、加還原劑脫氧化劑處理、加阻垢劑、TOC降解（185nmUV）等等。其中 NF/RO膜技術(shù)可取代一級(jí)除鹽的陰陽(yáng)床技術(shù)，EDI可取代混床精處理技術(shù)。這里重點(diǎn)討論一下作為RO/NF預(yù)處理的相關(guān)水處理技術(shù)。 

沉降處理-Sedimentation/沉淀池 志享瑞西安水處理設(shè)備公司

      利用重力使水中比水重的懸浮顆粒物下沉而析出的過(guò)程稱為水的沉降處理，使水發(fā)生沉降處 理的裝置就叫沉淀池。根據(jù)水中固體濃度的大小和顆粒物絮凝性的強(qiáng)弱，沉降處理分為離散沉降、絮凝沉降和層狀沉降3大類。其中，離散沉降是指離散顆粒在稀懸 浮液中的沉降過(guò)程，此時(shí)，顆粒物不會(huì)互相干擾和粘合。 

       當(dāng)水中懸浮物完全由泥砂組成時(shí)，才會(huì)發(fā)生離散沉降，這種情況較為少見(jiàn)。層狀沉降是在水中懸浮物濃度較大時(shí)形成的沉降過(guò)程。其特點(diǎn)是在沉降過(guò)程中會(huì)形成一個(gè) 由許多顆粒聚集成的“毯狀物”，并且可以觀察到水體中有一個(gè)清水和渾水的交界面在不斷下移。實(shí)際情況是天然水體中的懸浮物或多或少具有絮凝性，當(dāng)采用混凝 /絮凝處理時(shí)，顆粒物的絮凝性更強(qiáng)，所以?為常見(jiàn)的是絮凝沉降。

       沉淀池分為平流沉淀池和斜板（斜管）沉淀池兩種。斜板/斜管沉淀池是在平流沉淀池的基礎(chǔ)上，在沉淀區(qū)設(shè)置一組斜板/斜管，令沉降過(guò)程在這些裝置中進(jìn)行，從 而大大提高沉降效率。一般斜板/斜管傾斜角取55-60°為宜，傾斜角不宜太小。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，異向流斜板的長(zhǎng)度可取0.8-1.0m，同向流可取2.5m左 右。若采用斜管時(shí)，其內(nèi)徑常為25-40mm。 

混凝處理-Coagulation 志享瑞西安水處理設(shè)備公司

     混凝處理的物理化學(xué)基礎(chǔ)包含兩方面內(nèi)容。一方面，膠體具有雙電層結(jié)構(gòu)或水合層，能夠阻 礙膠體進(jìn)一步聚合成絮體，這樣膠體在水中能保持較長(zhǎng)時(shí)間不會(huì)發(fā)生沉降。這種現(xiàn)象不利于膠體 的去除。另一方面，因某些原因，當(dāng)發(fā)生膠體的 Zeta 電位降低時(shí)，膠體可能發(fā)生脫穩(wěn)而析出。人 為導(dǎo)致膠體脫穩(wěn)的因素有：一、投加高價(jià)反離子的電解質(zhì)；二、投加與目標(biāo)膠體電荷相反的膠體； 三、投加高分子絮凝劑，形成吸附架橋的脫穩(wěn)過(guò)程。
       目前常用的絮凝劑分無(wú)機(jī)低分子類、無(wú)機(jī)高分子類、有機(jī)高分子類等三大類。無(wú)機(jī)低分子類絮凝劑包括硫酸鋁、三氯化鋁、明礬、鐵鋁混鹽、硫酸鐵、三氯化鐵、氧化鎂等；無(wú)機(jī)高分子類絮凝劑包括聚合氯化鋁（PAC）、聚合硫酸鋁（PAS）、聚合氯化 鐵（PFC）、聚合硫酸鐵（PFS）等等；有機(jī)高分子絮凝劑包括聚丙烯酰胺（PAM）、聚丙烯酸、ST1000、堿性淀粉等等。習(xí)慣上，不論分子大小，含鋁的常稱為鋁鹽或鋁系絮凝劑，含鐵的常稱為鐵鹽或鐵系絮凝劑。下面以鋁鹽混凝為例了解一下混凝過(guò)程的兩個(gè)進(jìn)行步驟：

一、膠體脫穩(wěn)。 志享瑞西安水處理設(shè)備公司

      當(dāng)我們將鋁絮凝劑加入水中后，鋁并不是以單純的離子Al3+形態(tài)存在，而是在很短的時(shí)間內(nèi)在強(qiáng)烈攪拌下迅速水解成水合絡(luò)離子［Al(H2O)6］3+、［Al(H2O)5(OH) ］2+ 、［Al(H2O)4(OH)2］+ 等等，并進(jìn)一步發(fā)生羥基橋聯(lián)反應(yīng)，生成羥基多核絡(luò)離子，?終鋁鹽在水中 由于水解和聚合的交替進(jìn)行而形成不同形態(tài)的羥基絡(luò)合物。正是在這些水解產(chǎn)物的吸附架橋和電中和作用使水中膠體脫穩(wěn)。一般在低pH值下，電中和作用占主導(dǎo)地 位，吸附架橋?yàn)榇危藭r(shí)主要形成高正電荷低聚合度的多核羥基絡(luò)離子。在天然水混凝處理時(shí)，其pH值一般在6.5-7.5范圍內(nèi)，這時(shí)偏重于吸附架橋作用， 電中和作用為次，而且這種架橋作用是由低正電荷高聚合度的多核羥基絡(luò)離子來(lái)完成的。

    二、絮體凝聚。 志享瑞西安水處理設(shè)備公司

      凝聚過(guò)程是混凝過(guò)程中一個(gè)重要階段，這個(gè)階段主要是使脫穩(wěn)的膠體在布朗運(yùn)動(dòng)作用下聚集成微小絮凝體的過(guò)程。為了盡可能多的形成微絮體，我們需要加強(qiáng)攪拌、升溫或 者調(diào)解pH值。因?yàn)閿嚢韬蜕郎囟寄茉黾佑行鲎玻{(diào)pH值能夠幫助膠體脫穩(wěn)。一旦微絮體形成的量足夠，可以將攪拌減速，促使大絮體的形成。這樣整個(gè)混凝過(guò)程就進(jìn)行得比較理想。 

       影響混凝效果的因素較多，主要是水的pH值、混凝劑劑量、水溫、原水濁度、原水陰離子 組成、流體攪拌條件、接觸介質(zhì)等等。一般鋁鹽或鐵鹽加入水中后，會(huì)導(dǎo)致pH下降，而且劑量越大pH下降越多；堿度越小，緩沖 性越小，pH下降越大；pH 值越低越有利于去除腐殖酸。混凝劑?佳劑量可通過(guò)混凝曲線確定。經(jīng)驗(yàn)表明，天然水的?佳混凝劑量（Al2(SO4)3）為10-60mg/L，而且濁度越高，絮凝劑劑量越低。低濁水的絮凝較難，有時(shí)往往需要人為加泥增濁，才能達(dá)到預(yù)期的效果。
       水溫對(duì)鋁鹽的混凝效果影響較大，而對(duì)鐵鹽則較小。鋁鹽對(duì)天然水混凝的?佳水溫為 25-30℃。水溫對(duì)混凝的作用反映在兩個(gè)方面：一是溫度變化影響膠體微 粒的布朗運(yùn)動(dòng)；二是水溫影響混凝劑水解和聚合反應(yīng)的速度。當(dāng)水溫低5℃時(shí)，形成的絮體細(xì)而松，含水多，絮體沉降速度 低，混凝效果差。
      混凝處理的一般水力條件是，混凝劑加入水中后，開(kāi)始需要強(qiáng)烈的攪動(dòng)紊流。在紊流中小旋渦不斷形成和消失，由此促使混凝劑均勻擴(kuò)散以利于混凝劑快速水解、聚合和膠體脫穩(wěn)。一旦絮體形成，就應(yīng)減弱攪動(dòng)強(qiáng)度以免打碎絮凝體。
      一般認(rèn)為，水中陰離子組成對(duì)混凝劑水解形成的?終產(chǎn)物（金屬氫氧化物）的凝聚產(chǎn)生明顯 的影響。此外，人們注意到如果水中含有一定數(shù)量活性泥渣也可使混凝過(guò)程進(jìn)行的更完全更快。 這里的泥渣起接觸介質(zhì)的作用，即利用泥渣表面活性，吸附水中懸浮雜質(zhì)和微絮凝體。這也是為 什么很多混凝設(shè)備都設(shè)有泥渣層。

      就混凝處理與RO/NF 膜回用技術(shù)之間的關(guān)系，這里有必要作進(jìn)一步的論述。就在7-8年前，除鹽技術(shù)主要是以離子交換樹(shù)脂為 主，在當(dāng)時(shí)的情況下，人們對(duì)絮凝處理重點(diǎn)追求出水低濁度。 并認(rèn)為濁度越低，出水水質(zhì)越好。在混凝處理與膜技術(shù)大量結(jié)合的今天，有大量的經(jīng)驗(yàn)證明，追求最低的出水濁度往往意味著混凝出水中含有過(guò)多的絮凝劑 （PAC、PFS 等等）及助凝劑（PAM）。 

      雖然形成濁度的懸浮物去掉了，但過(guò)多的殘余絮凝劑也對(duì)膜系統(tǒng)會(huì)形成致命的負(fù)面作用---污堵。雖然鋁、鐵的單純膠體易為酸洗去除，但是一旦水中含有活性 硅、PAM 等等，污堵有時(shí)會(huì)變得十分致命而不可逆。因此，減少一些絮凝劑/助凝劑的劑量，使其降到合適而又不過(guò)量的水平，顯得十分關(guān)鍵。

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