水处理基础知识教材

水处理基本知识第一章、常见概念1、水的分子式H2O，相对分子量为18.015,在水中分子中，氢占11.9%，氧占88.81%。

2、水的含盐量：也成矿化度，是表示水中的含盐类的数量，也可以表示为水中各种阴、阳离子量的和。

3、硬度：水中阳离子同阴离子结合形成水垢后的金属离子的总浓度。

4、电导与电阻：水越纯净，含盐量越少，电阻率越大，电导度越小。

超纯水几乎不能导电。

电导的大小等于电阻值的倒数。

5、PH值与酸碱度：水的PH值是表示水中氢离子浓度的负对数值，也称氢离子指数。

可以知道水溶液是呈碱性、中性、酸性。

6、优质水：在市政供水的基础上（或达标水）采用粗滤、精滤、超滤、杀菌等工序。

进行深加工而得到的优质饮用水。

7、矿泉水：大自然中的宝贵水资源，经过杀菌过滤简单处理后，作为商品饮用水供应给广大消费者。

8、纯净水：采用脱盐率较高的水处理设备而得到的几乎无任何杂质的干净水，电导率一般为1.0~0.1μS/cm,9、矿化水：在较为纯净的原水中采用特殊工艺，加入矿岩石以期得到的含有微量元素的纯净矿化水。

10、软化水：是指将水中硬度（主要指水中钙、镁离子）去除或降低一定程度的水。

水在软化过程中，仅硬度降低，而总含盐量不变。

11、脱盐水：是指水中盐类（主要是溶于水的强电解质）除去或降低到一定程度的水。

1.0-10.0μS/cm，电阻率（25℃）0.1-1.0*106cm含盐量为1-5mg/L.12、纯水:是指水中的强电解质和弱电解质(如SiO2、CO2等)去除或降低到一定程度水。

其电导率一般为:1.0-0.1μS/cm,电阻率1.0-10.0*106Ω·cm。

含盐量＜1mg/L。

13、超纯水:是指水中的电介质几乎完全去除,同时将不分解的气体,胶体以及有机物质(包括细菌等)也去除至很低程度的水。

其电导率一般为0.1-0.55μS/cm,电阻率（25℃）10.0*106Ω·cm。

含盐量＜0.1mg/L。

理想纯水（理论上）电导率0.05μS/cm，电阻率（25℃）18.3*106Ω?cm。

14、地下水：是雨水经过土壤及地层的渗透流动而形成的水，在其漫长的流程和广泛的接触中，溶入较多的盐类，硬度极高，但同时地下水经过层层过滤，悬浮物很少，水质清，浊度低。

15、地表水：指雨雪、江河、湖泊及海洋的水，除海洋含盐量极高以外，其他地表水的重要特点就是含盐量低，硬度低，但污染杂质却很高。

市政供水（自来水）主要是指经过自来水厂处理过的市政供水。

这是较为普遍的一种饮水方式。

由于各区源水的巨大差异，故国家标准也响应的比较宽松。

自来水厂经过沉淀、过滤、加氯消毒处理后。

输送到千家万户。

此种方式水质相对稳定，一般不会有太大的起落，但该水可谓粗加工，用途十分广泛，不可能将工业、生活及饮用水分开，根本不能满足人口饮水的高标准、高要求，而且在漫长的输送或储存过程中造成的二次污染也十分严重。

人们不得不煮沸后再用，而煮沸除能杀菌外，却无法去除其它污物，有些物质甚至越煮越浓，危害人体。

16、磁化：利用磁场效应对于水的处理作用，称为水的磁化处理。

17、矿化：是指在洁净的水中加入有益矿物质。

特别需要指出的是：第一，此水必须是经过严格精处理后的干净之水。

因为水中杂质有时会与矿石发生反应而产生其它物质；第二，矿石必须经过严格筛选，并通过特殊工艺如高温蒸馏，脱碳去浊后方可使用。

18、吸附净水技术主要指活性炭等具有吸附能力的物质吸附技术。

这里只就活性炭的一些特点，做简要介绍：活性炭广泛应用于生活饮用水及食品工业、化工、电力等工业用水的净化、脱氢、除油和去臭等。

通常，能够去除63%-86%胶体物质；50%左右的铁；以及47%-60%的有机物质。

19、精密过滤技术用特殊材料制成的微孔滤芯、滤膜，利用其均一孔径，来截留水中的微粒、细菌等，使其不能通过滤芯、滤膜而被去除截留。

精密过滤能够过滤微米级（μm）或纳米级(nm)的微粒和细菌。

在水的深度处理中应用也十分广泛。

20、超过滤技术超过滤是一种薄膜分离技术。

就是在一定压力下（压力为0.07-0.7Mpa，最高不超过1.05Mpa），水在膜面上流动，水与溶解盐在和其他电解质是微小的颗粒，能够渗透超滤膜，而分子量大的颗粒和胶体物质就被超滤膜所阻挡，从而使水中的部分微粒得到分离的技术。

超滤膜的孔径是由一定分子量的物质进行截留试验测定的，并以分子量的数值来表示的。

21、纳滤、逆渗透技术纳滤：也称松散式逆渗透，它与逆渗透的基本原理是一样的只不过脱盐率略低于逆渗透。

“渗透”是一种物理现象，当两种含不同浓度盐类的水，如用一张半渗透的薄膜分开就会发现，含盐量少的一边的水分会头国膜渗到含盐量高的水侧，试加一个压力，其结果也可以使上述渗透停止，这时的压力称为渗透压力。

如果压力再加大，可以使水向相反的方向渗透，而盐分剩下。

因此膜渗透除盐原理，就是在有盐分的水中（如原水），施入比自然渗透压力更大的压力，使渗透向相反方向进行，把原水中水分子压到膜的另一边，变成洁净的水，从而达到除去水中盐分的目的，这就是纳滤、反渗透除盐的原理。

22、离子交换所谓离子交换，就是水中的离子和离子交换树脂上的离子，所进行的等电荷反应。

离子交换的反应过程可以用H+型阳离子交换树脂HR和水中Na+交换反应过程为例：HR+Na+=Na++H+从上式可知：在离子交换反应中，水中的阳离子（如Na）被转移到树脂上去了，而离子交换树脂上的一个可交换的H转入水中。

Na从水中转移到树脂上的过程是离子的置换过程。

而树脂上的H交换到水中的过程称游离过程。

因此，由于游离和置换过程的结果，使得Na和H互换位置，这一变化，就称为离子交换。

23、杀菌、消毒水的消毒方法可分为化学和物理的两种。

物理消毒方法有加热法、紫外线法、超声波等法；化学方法有加氯法、臭氧法、重金属离子法以及其他氧化剂法等。

这里只就物理消毒方法中的紫外线（uv）法和化学消毒方法中臭氧（O3）法做一个简略介绍：24、紫外线汞灯在点燃时，能够放射出波长为1400?-4900?的紫外线（1?=10-10m），这种光线能穿透细菌的细胞壁，杀死微生物，达到消毒杀菌目的。

紫外线波长在2600?左右效果最好。

紫外线消毒主要应用于处理量小的饮用水方面。

它的特点是：杀生能力强，接触时间短；设备简单，操作管理方便，处理后的水无色、无味、无中毒的危害；不会增加像氧气杀一时出现的氯离子。

然而，紫外线没有余氯那样的持续杀生作用，而且汞灯使用寿命短，价格贵，处理水量小。

25、臭氧：是一种在常温下呈蓝色、有特殊的鱼腥味的气体，分子式为O3。

臭氧是氧的同素异形体，它在常温下可自行分解为单氧原子，而单个氧原子则具有极强的氧化性。

臭氧可是细菌、真菌等菌体的蛋白质氧化、变性，使电解质失去作用，可杀灭细菌繁殖体和芽胞、病毒、真菌等，并可破坏肉毒杆菌菌毒素，可以清除和杀灭空气中、水中、食物中的有毒物质和细菌，可除异味，广泛应用于食品生产的消毒、灭菌等工序中。

臭氧在消毒、灭菌过程中仅产生无毒的氧化物，多余的臭氧最终还原为氧，在被消毒物品上不存在残留物，可直接用于食品的消毒灭菌。

第二章、常用的膜分离过程1、微滤鉴于微孔滤膜的分离特征，微孔滤膜的应用范围主要是从气相和液相中截留微粒、细菌以及其他污染物，以达到净化、分离、浓缩的目的。

具体涉及领域主要有：医药工业、食品工业（明胶、葡萄酒、白酒、果汁、牛奶等）、高纯水、城市污水、工业废水、饮用水、生物技术、生物发酵等。

2、超滤早期的工业超滤应用于废水和污水处理。

三十多年来，随着超滤技术的发展，如今超滤技术已经涉及食品加工、饮料工业、医药工业、生物制剂、中药制剂、临床医学、印染废水、食品工业废水处理、资源回收、环境工程等众多领域。

3、纳滤纳滤的主要应用领域涉及：食品工业、植物深加工、饮料工业、农产品深加工、生物医药、生物发酵、精细化工、环保工业……4、反渗透由于反渗透分离技术的先进、高效和节能的特点，在国民经济各个部门都得到了广泛的应用，主要应用于水处理和热敏感性物质的浓缩，主要应用领域包括以下：食品工业、牛奶工业、饮料工业、植物（农产品）深加工、生物医药、生物发酵、制备饮用水、纯水、超纯水、海水、苦咸水淡化、电力、电子、半导体工业用水、医药行业工艺用水、制剂用水、注射用水、无菌无热源纯水、食品饮料工业、化工及其它工业的工艺用水、锅炉用水、洗涤用水及冷却用水5、其他除了以上四种常用的膜分离过程，另外还有渗析、控制释放、膜传感器、膜法气体分离等。

第三章、常见水中物质1、水中的悬浮物质水中的悬浮物质是颗粒直径约在10-4mm以上的颗粒。

肉眼可见。

这些微粒主要是由泥沙、沾土、原生动物、藻类、细菌、病毒、以及高分子有机物等组成，常常悬浮在水流之中。

这些微粒很不稳定，可以通过沉淀和过滤而除去。

水在静置的时候，重的微粒（主要是砂子和粘土一类的无机物质）会沉下来。

轻的微粒（主要是动植物及其残骸的一类有机化合物）会浮于水面上，用过滤等分离方法可以除去。

悬浮物是造成浊度、色度、气味的主要来源。

它们在水中也不稳定，往往随着季节、地区的不同而变化。

2、水中的溶解物质水的溶解物质是直径小于或等于10-6mm的微小颗粒。

主要是溶于水中的以低分子存在的溶解盐类的各种离子和气体。

溶解物质可以用离子交换或膜技术去除。

3、水中的胶体物质水中的胶体物质是指直径在10-4 -10-6mm之间的微粒。

胶体是许多分子和离子集合物。

天然水中的元机矿物质胶体主要是铁、铝和硅的化合物。

水中的有机胶体物质主要是植物或动物的肢体腐烂和分解而生成的腐殖物。

其中以湖泊水中的腐殖质含量最多，因此常常使水呈黄绿色或褐色。

由于胶体物质的微粒小，重量轻，单位体积所具有的表面积很大，故其表面具有较大的吸附能力，常常吸附着多量的离子而带电。

同类胶体因带有同性的电荷而相互排斥，它胶在水中不能相互粘合而处于稳定状态。

所以，胶体颗粒不能藉重力自行沉降而去除，一般是在水中加入药剂破坏其稳定，使胶体颗粒增大而沉降予以去除。

4、水的硬度水中有些金属阳离子，同一些阴离子结合在一起，在水被加热的过程中，由于蒸发浓缩，容易形成水垢，附着在受热面上而影响热传导，水中这些金属离子的总浓度称为水的硬度。

如在天然水中最常见的金属离子是钙离子（Ca2+）和镁离子（Mg2+），它与水中的阴离子如碳酸根离子（CO32-）、碳酸氢根离子（HCO3-）、硫酸根离子（SO42-）、氯离子（CL-）、以及硝酸根离子（NO3-）等结合在一起，形成钙镁的碳酸盐、碳酸氢盐、硫酸盐、氯化物、以及硝酸盐等硬度。

水中的铁、锰等金属离子也会形成硬度，但由于它们在天然水中的含量很少，可以略去不计。

因此，通常就把Ca2+、Mg2+的总浓度看作水的硬度。

水的硬度对锅炉用水的影响很大，因此，应根据各种不同参数的锅炉对水质的要求对水进行软化或除盐处理。