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全面解析純水處理工藝及處理原理

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全面解析純水處理工藝及處理原理

發布日期:2018-07-31 00:00 來源:http://www.q2pz.com 點擊:

全面解析純水處理工藝及處理原理

來源:中國水網

什么純水處理?

純水是指純凈水一般以城市自來水為水源,通過多層過濾,可將微生物等有害物質去除,但同時也去除了氟、鉀、鈣、鎂等人體所需的礦物質。

隨著現代科技與現代工業的迅速發展,而且環境治理的相對滯后,目前我國水質污染形勢嚴峻。由于工業廢水、生活廢水無節制的排放及農業污染,現在的地表水不僅含有泥砂、動植物腐朽物。還有大量漂白水、農藥、重金屬、石灰質、鐵質等等危害人體健康的物質,這些污染物在人體內長期蓄積對人體健康危害極大,可致癌、致突變、致畸變,這是看不崢的殺手。而傳統的自來水生產工藝不但無法去除其中中的有機化合物、如果自來水生產中加氯,反而會生成三氯甲烷等新的更為強烈的有機污染,致使自來水的致突變性比天然水更為強烈,再則自來水出廠后需經漫長的輸水管路系統,特別是高層住宅樓頂水箱,存在著較為嚴重的“二次污染”。這樣式的水,當然不能生喝,即使煮沸,也只能殺菌而不能去除有害化學物質。進而,喝純凈水,不但能為健康除害,而且還有益于健康長壽。因為水越純,作為載體的功能越能發揮,溶解體內各種代謝物質的能力越強,越容易被人體吸收利,有利于生津止渴,解除疲勞。因此,為維護健康,提高人們的健康水平,發展純水事業,生產優質飲用水純水處理是將自來水經過二次的凈化,把自來水中的氯化物、細菌等有害物質進一步地過濾,達到滅菌、消毒的效果。

純水處理的方法

1、薄微孔過濾(MF)純水處理

薄膜微孔過濾法包括三種形式:深層過濾、篩網過濾、表面過濾。深層過濾是以編織纖維或壓縮材料制成的基質,利用隋性吸附或是捕捉方式來留住顆粒,如常用的多介質過濾或砂濾;深層過濾是一種較為經濟的方式,可去除98%以上的懸浮固體,同時保護下游的純化單元不會被堵塞,因此通常做為預處理。

表面過濾則是多層結構,當溶液通過濾膜時,較濾膜內部孔隙大的顆粒將被留下來,并主要堆積在濾膜表面上,如常用的PP纖維過濾。表面過濾可去除99.9%以上的懸浮固體,所以也可作為預處理或澄清用。

篩網濾膜基本上是具有一致性的結構,就象篩子一般,將大于孔徑的顆粒,都留在表面上(這種濾膜的孔量度是非常精準的),如超純水機終端使用的用點保安過濾器;篩網過濾微孔過濾一般被置于純化系統中的最終使用點,以去除最后的殘留微量樹脂片、碳屑、膠體和微生物。

2、活性炭吸附純水處理

活性炭吸附是利用活性炭的多孔性質,使水中一種或多種有害物質被吸附在固體表面而去除的方法。活性炭吸附對于去除水中有機物、膠體、微生物、余氯、嗅味等具有良好的效果。同時由于活性炭具有一定的還原作用,因此對于水中的氧化劑也具有良好的去除作用。

由于活性炭的吸附功能具有一飽和值,當達到飽和吸附容量時,活性炭濾池的吸附功能將大大降低,因此需要注意分析活性炭的吸附能力,及時更換活性炭或通過高壓蒸汽進行消毒恢復。但同時活性炭表面吸附的有機物有可能成為細菌繁殖的營養源或溫床,因此活性炭濾池內微生物的繁殖問題也值得引起注意。定期的消毒對于控制細菌繁殖是有必要的。值得注意的是,在使用活性炭的初期(或新更換過活性炭運行初期),少量的極細微的粉末活性炭有可能隨水流進入到反滲透系統,而造成反滲透膜流道的污堵,引起操作壓力升高、產水量下降和系統的壓降上升,而且這種破壞作用很難用常規的清洗方法恢復。所以必須將活性炭沖洗干凈,去除細小粉末后才能將過濾水送至后續RO系統。活性炭的作用很大,但是使用中也要注意消毒以及新活性炭一定要沖洗干凈。

3、反滲透(RO)純水處理

反滲透是指在濃溶液側施加一個大于滲透壓的壓力時,濃溶液中的溶劑會向稀溶液流動,此種溶劑的流動方向與原來滲透的方向相反,這一過程稱為反滲透;這種原理被用于液體分離領域,用于提純、除雜,處理液體物質。

反滲透膜工作原理:對透過物質具有選擇性的薄膜稱為半透膜,一般將只能透過溶劑而不能透過溶質的薄膜稱之為理想半透膜。當把相同體積的稀溶液(例如淡水)和濃溶液(例如鹽水)分別置于半透膜的兩側時,稀溶液中的溶劑將自然穿過半透膜而自發地向濃溶液一側流動,這一現象稱為滲透。當滲透達到平衡時,濃溶液一側的液面會比稀溶液的液面高出一定高度,即形成一個壓差,此壓差即為滲透壓。反滲透是滲透的一種反向遷移運動,是一種在壓力驅動下借助于半透膜的選擇截留作用將溶劑中的溶質與溶劑分開的分離方法,它已廣泛應用于各種溶液的提純與濃縮,其中最普通的應用實例便是在水處理工藝中,用反滲透技術將原水中的無機離子、細菌、病毒、有機物及膠體等雜質去除,以獲得高質量的純水。

4、離子交換(IX)純水處理

離子交換純水設備是通過陰、陽離子交換樹脂對水中的各種陰、陽離子進行置換的一種傳統水處理工藝,陰、陽離子交換樹脂按不同比例進行搭配可組成離子交換陽床系統,離子交換陰床系統及離子交換混床(復床)系統,而混床(復床)系統又通常是用在反滲透滲出等水處理工藝之后用來制取超純水,高純水的終端工藝,他是目前用來制備超純水、高純水不可替換的手段之一。其出水電導率可低于1uS/cm以下,出水電阻率達到1MΩ.cm以上,根據不同的水質及使用要求,出水電阻率可控制在1~18MΩ.cm之間。被廣泛應用在電子、電力超純水,化工,電鍍超純水,鍋爐補給水及醫藥用超純水等產業超純水,高純水的制備上。

原水中含有的鹽類如Ca(HCO3)2、MgSO4等鈣鎂鈉鹽類,在流經交換樹脂層時,陽離子Ca2+、Mg2+等被陽樹脂的活性基團置換,陰離子HCO3-、SO42-等被陰樹脂的活性基團置換,從而水就得到超純化。如原水中的重碳酸鹽含量較高,應在陰、陽離子交換柱中間設脫氣塔,除去CO2氣體,減輕陰床的負荷。

5、紫外線(UV)超純水處理

細胞繁殖的主要過程是:DNA的長鏈打開,打開后每條長鏈長的腺嘌呤單元尋找胸腺嘧啶單元連合,每條長鏈都可以復制出與剛分離的另一條長鏈同樣的鏈條,恢復原來分裂前的完整DNA,成為新的細胞基礎。而波長在240-280nm的紫外線能打破DNA生產蛋白質及復制的能力,其中波長為265nm的紫外線對細菌病毒的殺傷能力最強。細菌病毒的DNA,RNA受破壞后其生產蛋白質的能力和繁殖能力均已喪失。因細菌、病毒一般生命周期很短,不能繁殖的細菌、病毒就會迅速死亡。紫外線就是以阻止自來水的的微生物存活以至于達到殺菌、消毒的處理效果。

目前能夠輸出足夠的紫外線強度(UVC)強度用于工程消毒的只有人工汞(合金)燈光源。紫外線殺菌燈燈管是由石英玻璃制成,汞燈根據點亮后的燈管內汞蒸氣壓的不同和紫外線輸出強度的不同,分為三種:低壓低強度汞燈、中壓高強度汞燈和低壓高強度汞燈。

殺菌效果是由微生物所接受的照射劑量決定的,同時,也受到紫外線的輸出能量,與燈的類型,光強和使用時間有關,隨著燈的老化,它將喪失30%-50%的強度。

紫外照射劑量是指達到一定的細菌滅活率時,需要特定波長紫外線的量:照射劑量(J/m2)=照射時間(s)×UVC強度(W/m2)照射劑量越大,消毒效率越高,由于設備尺寸要求,一般照射時間只有幾秒,因此,燈管的UVC輸出強度就成了衡量紫外光消毒設備性能最主要的參數。

6、超過濾(UF)純水處理

超濾技術是一種廣泛用于水的凈化,溶液分離、濃縮,以及從廢水中提取有用物質,廢水凈化再利用領域的高新技術。特點是使用過程簡單,不需加熱,能源節約,低壓運行,裝置占地面積小。

超過濾(UF)純水處理原理:超過濾是一種以篩分為分離原理,以壓力為推動力的膜分離過程,過濾精度在0.005-0.01μm范圍內,可有效去除水中的微粒、膠體、細菌墊層及高分子有機物質。可廣泛應用于物質的分離、濃縮、提純。超濾過程無相轉化,常溫操作,對熱敏性物質的分離尤為適宜,并具有良好的耐溫、耐酸堿和耐氧化性能,能在60℃以下,pH為2-11的條件下長期連續使用。

中空纖維超濾膜是超濾技術中最為成熟與先進的一種形式。中空纖維外徑0.5-2.0mm,內徑0.3-1.4mm,中空纖維管壁上布滿微孔,孔徑以能截留物質的分子量表達,截留分子量可達幾千至幾十萬。原水在中空纖維外側或內腔加壓流動,分別構成外壓式與內壓式。超濾是動態過濾過程,被截留物質可隨濃縮小排除,不致堵塞膜表面,可長期連續運行。

7、EDI純水處理

EDI超純水處理設備的工作原理:電去離子(EDI)系統主要是在直流電場的作用下,通過隔板的水中電介質離子發生定向移動,利用交換膜對離子的選擇透過作用來對水質進行提純的一種科學的水處理技術。電滲析器的一對電極之間,通常由陰膜,陽膜和隔板(甲、乙)多組交替排列,構成濃室和淡室(即陽離子可透過陽膜,陰離子可透過陰膜)。淡室水中陽離子向負極遷移透過陽膜,被濃室中的陰膜截留;水中陰離子向正極方向遷移陰膜,被濃室中的陽膜截留,這樣通過淡室的水中離子數逐漸減少,成為淡水,而濃室的水中,由于濃室的陰陽離子不斷涌進,電介質離子濃度不斷升高,而成為濃水,從而達到淡化,提純,濃縮或精制的目的。

EDI超純水處理設備的優點:

(1)無需酸堿再生:在混床中樹脂需要用化學藥品酸堿再生,而EDI則消除了這些有害物質的處理和繁重的工作。保護了環境。

(2)連續、簡單的操作:在混床中由于每次再生和水質量的變化,使操作過程變得復雜,而EDI的產水過程是穩定的連續的,產水水質是恒定的,沒有復雜的操作程序,操作大大簡便化。

(3)降低了安裝的要求:EDI系統與相當處理水量的混床相比,有較不的體積,它采用積木式結構,可依據場地的高度和窨靈活地構造。模塊化的設計,使EDI在生產工作時能方便維護。

8、臭氧滅菌超純水處理

臭氧(O3)的消毒原理是:臭氧在常溫、常壓下分子結構不穩定,很快自行分解成氧氣(O2)和單個氧原子(O);后者具有很強的活性,對細菌有極強的氧化作用,將其殺死,多余的氧原子則會自行重新結合成為普通氧原子(O2),不存在任何有毒殘留物,故稱無污染消毒劑,它不但對各種細菌(包括肝炎病毒,大腸桿菌,綠濃桿菌及雜菌等)有極強的殺滅能力,而且對殺死霉素也很有效。

(1)臭氧的滅菌機制及過程類屬于生物化學過程,氧化分解了細菌內部氧化葡萄糖所必須的葡萄糖氧化酶。

(2)直接與細菌、病毒發生作用,破壞其細胞器和核糖核酸,分解DNA、RNA,蛋白質、脂質類和多糖等大分子聚合物,使細菌的物質代謝生產和繁殖過程到破壞。

(3)滲透胞膜組織,侵入細胞膜內作用于外膜脂蛋白和內部的脂多糖,使細胞發生通透畸變,導致細胞溶解死亡。并且將死亡菌體內遺傳基因、寄生菌種、寄生病毒粒子、噬菌體、枝原體及熱原(細菌病毒代謝產物、內毒素)等溶解變性滅亡。


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