水处理 学习

超滤过程的基本原理
超滤过程通常可以理解为与膜孔径大小相 关的筛分过程：以膜两侧的压力差为驱动力， 以超滤膜为过滤介质。在一定的压力下，当水 流过膜表面时，只允许水、无机盐及小分子物 质透过膜，而阻止水中的悬浮物、胶体、蛋白 质和微生物等大分子物质通过，以达到溶液的 净化、分离与浓缩的目的。
超滤过程的特点
在硬水软化的过程中，钠离子会逐渐被使用耗尽，则交 换树脂的软化效果也会逐渐降低，这时需要作还原的工 作，也就是每隔固定时间加入特定浓度的盐水，一般是 10%，其反应方式如下：
Ca-EX2+2Na+(浓盐水)→2Na-EX+Ca2+ Mg-EX2+2Na+(浓盐水)→2Na-EX+Mg2+
硬水症候群，高血钠症
1.无相际间的变化，可以在常温及低压力下进行分离， 因而耗能低； 2.设备体积小，结构简单，故投资费用低； 3.超滤分离过程只是简单的加压输送流体，工艺流程简 单，易于操作管理； 4.物质在浓缩分离中不发生质的变化，因而适合于保味 和热敏性物质的处理； 5.适合稀溶液中微量贵重大分子物质的回收和低浓度物 质的浓缩； 6.能将不同分子量的物质分级分馏； 7.超滤膜是由高分子聚合物制成的均匀的连续体，在使 用过程中无任何杂质脱落，保证超滤液纯净。
3.2 紫外线杀菌器
紫外线杀菌主要是利用254纳米波长的紫外线 光。此波长的紫外线光，即使是在微量的紫外线投 射剂量下，也可以破坏细菌核酸的生命遗传物质， 使其无法繁殖，这种系统的规模取决于紫外线的强 度（照射器的强度和功率）和接触时间（水、液体 、或空气暴露在紫外线下的时间长短）。
对紫外线的感受性最大的是绿脓菌、大肠菌； 相反的，耐受性较大的则是枯草菌芽胞体。因为紫 外线消毒法安全，经济，对菌种的选择性少，水质 也不会改变，所以近年已广泛使用这种方法，例如 船上的饮用水就常使用这种消毒法。水中的依哥拉 菌、巴斯拉菌、沙门氏菌等等全杀光，能潜入水中 心360度杀菌，功效等于水面杀菌灯的三倍。能消 除水中禄藻，效果显著，使用方便，紫外线杀菌灯 适用于：各种大小渔场过滤，水处理，大小型水池， 游泳场、温泉。杀菌效率可达99%－99.99%。
2.3 超滤器
超滤技术始于 1861 年，是一种能够将溶液 进行净化、分离或者浓缩的膜透过法分离技术。 它的截留分子量在500~500000左右。其过滤 粒径约5～10 nm，在 0.1～0.5 MPa 的静压差推 动下截留各种可溶性大分子，如多糖、蛋白质、 酶等相对分子质量大于500的大分子及胶体，形成 浓缩液，达到溶液的净化、分离及浓缩目的。
水处理
（water treatment）
什么是水处理？
水处理是指通过一系列水处理设备将被污染 的工业废水或河水进行净化处理，以达到国家 规定的水质标准。由于社会 生产、生活与水密 切相关，因此，水处理领域涉及的应用范围十 分广泛，构成了一个庞大的产业应用。 常说的水处理包括：污水处理和饮用水处 理两种。而我们做的就是饮用水处理。
1.2活性炭过滤器 原理
活性炭具有吸附作用，还有一定的 除浊作用，其主要构造和布置形式与砂 石过滤器相似。用于除去水中有机杂质 和水中分子状的胶体微小颗粒杂质，也 可用于脱氯。
结构
5 活性碳层 4 细砂层 3 粗砂层 2 细石层 1 粗石层
水流自上而下，起 到一定的过滤（除浊） 作用。如果进入活性碳 层的悬浮物过多，将会 降低甚至恶化吸附效果 。所以，一般要求在活 性碳过滤前进行沙石过 滤。活性炭过滤器同样 要进行定期反洗。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
固定床离子交换
离 子 交 换 树 脂 处理水 床 双层床 混合床 原水
床
床
2.2 反渗透设备 原理
半透膜 渗 透 压 半透膜 半透膜
透 透
透 膜
透 半透膜 2.
1.
反渗透技术的特点
反渗透是一项高效节能技术。它是将进料中 的水（溶剂）和离子（或小分子）分离，从而达 到纯化和浓缩的目的。该过程无相变，一般不需 加热，工艺过程简单，能耗低，操作和控制容易 ，应用范围广泛。 该技术由于渗透压的影响，其应用的浓度范 围有所限制，另外对结垢、污染、PH和氧化剂的 控制要求严格。
但臭氧的应用在二十一世纪受到新的挑战，主要原因臭氧 化副产物问题。采用臭氧氧化工艺，将产生一些臭氧化副产 物，主要可分为两类：一类是溴酸盐和次溴酸盐，其中溴酸 盐具有强致癌性，我国，美国、欧洲、日本和世界卫生组织 等均将饮用水中溴酸盐控制标准定为10mg/L。2006年1月4日 颁布、3月6日正式生效的美国新的消毒剂/消毒副产物法 （D/DBP rule）规定溴酸盐的目标控制值是0mg/L。如果原水 中含有一定浓度的溴离子，则有导致臭氧化后的水中产生溴 酸盐的风险。其次，次溴酸盐是溴仿和溴化有机物的前驱物， 而溴代消毒副产物也是饮用水标准严格限制的。另一类是臭 氧化有机物后产生的小分子有机物，如醛类、脂肪酸、羧酸、 酮类、AOC等，这些有机物有些具有较强的生物毒性。
超滤能截留 0.002 ～ 0.1 微米之间的颗粒和杂质， 超滤膜允许小分子物质和溶解性固体（无机盐）等通过， 但将有效阻挡住胶体、蛋白质、微生物和大分子有机物， 用于表征超滤膜的切割分子量一般介于1,000 ～ 100,000 之间，超滤膜两侧的运行压差一般为0.1～0.5Mpa
3 消毒杀菌设备 3.1 臭氧杀菌器 3.2 紫外线杀菌器
3.1 臭氧杀菌器
所谓臭氧消毒是利用臭氧的强氧化性而达到杀菌的 目的。臭氧是强烈的氧化剂，其杀菌作用比氯高15~30倍 ，在一定浓度下作用5~10min，臭氧对各种菌类都可以达 到杀灭的程度。 臭氧灭菌为溶菌级方法，杀菌彻底，无残留，杀菌 广谱，可杀灭细菌繁殖体和芽孢、病毒、真菌等，并可 破坏肉毒杆菌毒素。另外，O3对霉菌也有极强的杀灭作 用。O3由于稳定性差，很快会自行分解为氧气或单个氧 原子，而单个氧原子能自行结合成氧分子，不存在任何 有毒残留物，所以，O3是一种无污染的消毒剂。O3为气 体，能迅速弥漫到整个灭菌空间，灭菌无死角。
结构
5 砂子 4 特细砂石子层 3 细砂石子层 2 中砂石子层 1 粗砂石子层
该设备广泛应用于水 处理工艺中，主要用于水 处理除浊、水软化、反渗 透的前级预处理。造价低 ，操作简单；滤料可反复 使用。
注意事项
滤池定期冲洗，否则会出现大面积难以清 除的泥块，过滤能力下降，水头损失增大。 清洗方法： 1．反冲洗 2．反冲洗同时滤层上部喷水冲洗 3．压缩空气搅动滤料反冲洗
反渗透是最精密的膜法液体分离技术， 反渗透是最精密的膜法液体分离技术，它能阻 的有机物， 挡所有溶解性盐及分子量大于 100 的有机物，但允 许水分子透过， 许水分子透过，醋酸纤维素反渗透膜脱盐率一般可 大于 95%，反渗透复合膜脱盐率一般大于 98%。 ， 。
反渗透膜（半透膜）
在生产中有各种各样的膜，主要是由 高分子材料制成的聚合物膜，以满足不同 的分离对象和分离方法的要求。目前，用 于制膜的高分子材料很多，其中最重要的 是：醋酸纤维素膜、聚酰胺膜、聚砜膜、 复合膜。
水处理设备分类
水是软饮料生产中用量最大的原料，而且 水质的优劣对软饮料的品质影响极大。因此， 必须对水进行处理以满足工艺要求。通常按其 作用把水处理设备分为三类：
1 过滤设备 2 软化设备 3 消毒杀菌设备
1.过滤设备
1.1砂石过滤设备 1.2活性炭过滤器
1.1砂石过滤设备
常用于一级过滤，其主要是采用砂石作 为滤料过滤。 原理 按深度过滤水中不同颗粒度的颗粒，较 大的颗粒在顶层被去除，较小的颗粒在过滤 器介质的较深处被去除。
2.水软化设备 2.1 离子交换器 2.2 反渗透设备 2.3 超滤器
2.1 离子交换器 原理
2++2Na-EX→Ca-EX +2Na+ Ca 2 Mg2++2Na-EX→Mg-EX2+2Na+
式中的EX表示离子交换树脂，这些离子交换树脂结合了 Ca2+及Mg2+之後，将原本含在其内的Na+离子释放出来。