水处理技术的应用及研究

摘　要：本文介绍了几种水处理的技术，希望能偶对实际工作起到一定的指导作用。

关键词：水处理；给水；工艺；活性炭
1.给水处理中去除有机物的方法
　　进入水体的污染物有许多种，但如前所述，有机物的污染最为普遍，危害最大。数十年来，国内外水处理工作者在有机物去除问题上做了大量的研究工作，探索了许多去除水中有机物的材料和方法，有的已经在工业上推广应用并正不断完善。
　　传统给水处理中去除有机物的主要方法有:混凝处理、吸附处理、膜处理、离子交换处理、化学预氧化方法等。近年来化学预氧化方法作为一种去除有机污染物的有效方法得到了人们的普遍关注，其目的就是将那些难降解的有害物质氧化成二氧化碳、水和无机物或至少也要氧化成无害的物质。
　　化学预氧化是通过在给水处理工艺前端投加氧化剂强化处理效果的一类预处理措施。化学预氧化的目的可主要分为以下几个方面:l)去除微量有机物；2)除藻:3)除嗅味；4)控制氯化消毒副产物；5)氧化助凝；6)去除铁锰。在预氧化过程中，氧化剂与水中多种成分作用，能够提高对有害成分的去除效率，但在一定条件下也会产生某些副产物。各种氧化剂作为预处理药剂对给水处理效果的综合影响程度差别较大。目前能够用于给水处理的氧化剂主要有臭氧、二氧化氯、高锰酸钾、高铁酸钾和氯等。
2.水处理工艺流程及控制要求
2.1水处理生产工艺流程
　　根据原水水质条件及纯水系统对水质的要求，纯净水处理系统流程为:原水→原水箱→原水泵→石英砂过滤器→活性炭过滤器→保安过滤器→超滤装置→中间水箱→增压泵→保安过滤器→高压泵→反渗透装置→纯水箱→资源化回用。另外包括过滤器反洗系统、加药系统、各种电磁阀、压力保护开关等。原水箱用于贮存进入本系统的原水；石英砂过滤器是一种压力式过滤器，对原水进行初次过滤；活性炭过滤器也是一种压力式过滤器，对原水做出进一步过滤；保安过滤器可防止预处理装置在工作或反冲洗时微小颗粒泄漏，进入超滤及反渗透装置中，影响装置的使用寿命；超滤装置可去除水中含有的大部分胶体硅，大量的有机物等，使水得到净化；中间水箱可降低超滤装置产水侧承受的压力，避免超滤膜受到背压而导致不可恢复的损坏；增压泵和高压泵为反渗透装置提供正常的工作压力，保证反渗透系统的正常运行；反渗透装置可除去水中大部分碳酸根、硫酸根等无机离子，及水中绝大部分的有机物、细菌、热源病毒和微粒等；纯水箱在系统中起储存和缓冲作用，平衡产水和出水。
　　此外在原水泵出口处、超滤装置进口处和反洗入口出、反渗透装置进口处都装有压力保护开关(高压保护)，防止后面阀门没有打开，造成“憋压”；在高压泵入口处装有压力保护开关(低压保护)，当供水量不足(表现为入口压力偏低)，低于某个设定值(正常值)时，开关会发出信号停止高压泵的启动，保护高压泵不在空转情况下工作。
2.2总体控制要求及功能
　　纯净水处理自动控制系统的要求是:(1)砂滤、碳滤的正、反洗时间、超滤的反洗时间及砂滤、碳滤、超滤和反渗透的连续工作时间都可以从触摸屏上设置；(2)砂滤、碳滤先反洗后正洗再运行，砂滤、碳滤正反洗时，超滤进水阀关闭；超滤反洗时，砂滤、碳滤出水阀关闭；且正反洗及运行切换时，相关气动阀遵循先开后关的原则，防止入口压力波动太大，发生“憋压”现象；(3)四路模拟量信号:进水压力、浓水压力、进水电导、产水电导经过一进二出隔离模块，一路送无纸记录仪，一路送PLC以便触摸屏显示；(4)系统正常运行时，进水压力量程为0-2.5 MPa，浓水压力量程为0-1.0 MPa、进水电导量程为0-2 000μs/cm、产水电导量程为0-200μs/cm；(5)原水进过处理后，产水水质指标达到国标GB17323-2005的要求。
3.深度处理技术
　　深度处理通常是指在常规处理工艺之后，采用适当的处理方法，将常规处理工艺不能有效去除的污染物或消毒副产物的前体物加以去除，以提高和保证饮用水水质。从技术上来说，目前正在使用的深度处理技术有三类：活性炭吸附、臭氧生物活性炭和膜分离。
3.1活性炭吸附
　　在各种深度处理技术中，活性炭吸附是完善常规处理工艺以去除有机污染物最成熟有效的方法之一。从20世纪50年代初，欧洲一些以地面水为水源的水厂就开始使用活性炭去除水中的嗅味物质；此后又有国外学者的研究表明活性炭对三卤甲烷有一定的吸附能力。我国的活性炭吸附工艺发展的时间也比较早，如北京的第九水厂一期工程就采用了活性炭吸附工艺。
3.2臭氧生物活性炭
　　臭氧生物活性炭工艺采取先臭氧氧化后活性炭吸附的方法。臭氧可以使水中大分子有机物分解为小分子状态，这就提高了有机物进入活性炭微孔内部的可能性。活性炭则能吸附臭氧氧化过程中产生的大量中间产物，包括解决了臭氧无法去除的三卤甲烷及其前驱物质，并且微生物附着其上，形成生物膜，可以发挥生化和物化处理的协同作用，从而延长活性炭的工作周期。相比传统工艺，臭氧生物活性炭的优点十分明显，一是处理后出水口感和嗅味得到显著改善，二是水中的有机物去除率可达50%，保证了最后出水的生物稳定性。目前臭氧生物活性炭工艺的发展较为成熟，已广泛应用于欧洲国家，如法、德、意、荷等的上千家水厂中；就我国而言，该工艺目前也已经有多项大型工程应用，包括在深圳、广州、昆山等地，日处理总规模已经超过1 000万t，为解决当地因水源严重污染导致的饮用水水质问题做出了贡献。
　　然而随着一些水厂的运行，臭氧生物活性炭也开始暴露出一些问题。一是臭氧化副产物的产生。例如，当原水中含有溴离子时，臭氧可以将溴离子氧化为溴酸盐，而溴酸盐目前已被WHO列为2B级致癌物。EPA饮水标准中规定溴酸盐的最高允许浓度是10μg/L；我国的《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）中溴酸盐限值为0.01 mg/L。目前溴酸盐的生成控制及降解技术已成为饮用水领域的国际研究前沿。
　　第二个问题就是生物安全性问题。生长有细菌的细小活性炭颗粒上的细菌聚体比单个细菌细胞对消毒剂有更大的抗性，一般的氯化消毒往往很难杀灭这些细菌。因此，生物活性炭作为饮用水处理中氯化前的最后一个处理工艺的生物安全性问题也成为臭氧生物活性炭研究中的一个热点。
3.3膜过滤
　　膜在去除污染物中的作用是通过膜的微小孔径将污染物截留到膜的一侧，从而将其从水 相中去除。其优点是具有良好的调节水质能力，去除的污染物范围广，从颗粒杂质到离子、细菌和病毒，不需要投加药剂，运转可靠，设备紧凑和容易自动控制。但其缺点是基建投资和运转费用高，易发生堵塞，需要高水平的预处理和定期的化学清洗，且存在浓缩物的处理问题。目前膜过滤技术在国外使用得比较普遍，日处理量可高达60万t，当然这与其水源情况有关；在国内则应用较少，主要是可靠性和成本的问题。目前，膜技术正向着研制抗污染、高通量、高强度、长寿命膜方向发展，膜技术将与其他工艺组合实现对水中多种污染物的强化去除。
　　在膜处理技术中，纳滤技术在未来几年的应用市场非常广阔。纳滤技术有许多优点，相比超滤而言，纳滤对有机物的去除效果更好，这样就减少了消毒副产物的产生。而相对臭氧生物活性炭来讲，纳滤出水不仅浊度更低，而且细菌可以全部截留，这样也可以保证氯消毒的安全性。
总结
　　水是人体的重要组成部分，是维持身体健康所必需的基本物质。随着人们健康意识的加强，人们对饮用水水质也日益关注。喝上“健康水”，已成为越来越多人的希望。因此，必须积极发展饮用水处理新技术提高饮用水水质，保障饮用水供水安全。
参考文献
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