水處理基礎(chǔ)知識

在人類與自然的互動關(guān)系上，水是其中最重要的因素。

     水是生命之源，人類身體的組成物中水占70%以上，地球表面中水面亦占70%以上，水的質(zhì)量好壞與我們身體健康密切相關(guān)。

       世界衛(wèi)生組織（WTO）調(diào)查表明：80%以上的疾病和50%以上的兒童死亡都和飲用水質(zhì)不良有關(guān)。 
      50多年來，我國水污染防治工作雖然經(jīng)歷了五個發(fā)展階段，作了許多工作，在一定程度上控制了水污染發(fā)展趨勢，但是我國面臨的水污染形勢十分嚴(yán)峻。我國城市普遍存在這水污染問題，1996年《中國環(huán)境公報》指出，在統(tǒng)計的138個城市河段中，

       133個受到不同的污染。70％以上的城市河段不宜作飲用水源，50％的城市地下水受到污染。長江、黃河、珠江、淮河、松花江、遼河、海河等七大水系的水質(zhì)不斷惡化，水污染程度在加劇，范圍在擴大
湖泊水庫普遍受氮磷和有機物的污染，個別湖水出現(xiàn)重金屬污染。

       近年來，我國沿海水體富營養(yǎng)化日益嚴(yán)重，赤潮發(fā)生的頻率逐年增高，范圍逐年擴大。據(jù)海洋研究所的報告，從1993年至1997年我國已觀察到的赤潮中，東海共發(fā)生132次，黃渤海共發(fā)生72次，南海發(fā)生61次。1999年7月，渤海在不到10天內(nèi)連續(xù)發(fā)生兩次大面積赤潮。我國水污染如此嚴(yán)重，這是長期以來城市排水工程欠帳太多之故，每年有近300億立方米污水未經(jīng)處理直接排放，使水環(huán)境的污染量大大超過了自凈能力所能承受的程度，從而破壞了水的良性循環(huán)，導(dǎo)致水資源危機的加劇，

進(jìn)而影響城市的可持續(xù)發(fā)展。 
    水處理(水處理系統(tǒng)，水處理設(shè)備或水處理工程)，簡單的講就是通過物理的或化學(xué)的手段，去除水中一些對生產(chǎn)、生活不需要或者有害的物質(zhì)的過程。 水是為了適用于特定的用途而對水進(jìn)行的沉降、過濾、混凝、絮凝，以及緩蝕、阻垢等水質(zhì)調(diào)理的過程。由于社會生產(chǎn)、生活與水密切相關(guān)。因此，水處理領(lǐng)域涉及的應(yīng)用范圍十分廣泛，構(gòu)成了一個龐大的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用。 

     常說的水處理包括：給水處理和排水處理兩大類。給水處理一般是以將水處理可以應(yīng)用為前提，是提供給工業(yè)使用或者居民使用為目的的水處理系統(tǒng)或水處理設(shè)備。排水處理是指將工業(yè)生產(chǎn)或者居民生活產(chǎn)生的工業(yè)廢水和生活污水處理到能達(dá)標(biāo)排放的污水處理系統(tǒng)或者廢水處理系統(tǒng)。
 水中的雜質(zhì) 
H2O=H++OH- 
   在自然界中，單純由H2O分子構(gòu)成的純水是不存在的，水中通常含有以下各種雜質(zhì)：

1、顆粒物質(zhì)：水中不溶性的大于10μm的無機和有機雜質(zhì)（其中大于40μm的肉眼可見），如自來水中常有的泥沙、金屬氧化物或氫氧化物等。  
2、離子物質(zhì)：指溶于水后解離為陰、陽離子的物質(zhì),水中陰、陽離子的總和稱作水的含鹽量。水中鐵錳(Fe2+、Mn2+)含量超標(biāo)(＞0.3mg/L)，應(yīng)通過錳砂過濾器或曝氣裝置去除鐵錳離子，否則將會對RO膜形成不可清除的沉積污堵。 3、膠體：按大小，膠體是介于離子和顆粒物之間的物質(zhì)，其尺寸在0.1μm～0.01μm，通常帶有負(fù)電荷，易與有機物質(zhì)結(jié)合。 
4、有機物：物質(zhì)可分為有機物和無機物兩大類，碳?xì)漕惢衔飳儆袡C物，非碳?xì)漕惢衔餅闊o機物。有機物通?？梢匀紵瑸闃?gòu)成生命的主要物質(zhì)。天然有機物主要為水生生物產(chǎn)生的腐殖酸。近年來，工業(yè)廢液、肥料、殺蟲劑等人工合成有機物對水環(huán)境有很大污染。溶解于水中的有機物質(zhì)，主要是多功能團芳香族類的大分子弱性有機酸。 
5、氣體：O2、CO2、NH3、N2等部分氣體可溶于水，在水中反應(yīng)后生成某些酸根離子，影響成品水的水質(zhì)。超純水若敞放于空氣中，水質(zhì)即迅速下降。 
6、微生物：細(xì)菌、病毒、孢子等，其尺寸為微米級。 7、熱原：純水屬極低營養(yǎng)環(huán)境之水體，但仍有少量細(xì)菌——革蘭陰性類細(xì)菌可以生存，其及誘導(dǎo)菌類進(jìn)入人體血液，會導(dǎo)致發(fā)熱，高燒甚至死亡，故稱為熱原（又稱為內(nèi)毒素）。注射用水和生物細(xì)胞類實驗用水要求必須去除熱源。
水的分類 
在不同的場合，水有不同的種類區(qū)別，其水質(zhì)亦有明顯的差別。 1、地下水與地表水 
地下水——有機物和微生物污染較少，而鈣鎂等離子則溶解較多，硬度較高易結(jié)水垢；有時鐵/錳/氟離子超標(biāo)，不能滿足生產(chǎn)生活用水需求。 
地表水——較地下水有機物和微生物污染較多，如果該地屬石灰?guī)r地區(qū)，其地表水往往也有較大的硬度，如四川的德陽、綿陽、廣元、阿壩等地區(qū)。 
2、硬水與軟水 
硬水——水中鈣鎂等金屬離子的總濃度稱為硬度，硬水對鍋爐等生產(chǎn)用水影響很大，應(yīng)對其進(jìn)行軟化/脫鹽處理。硬度大于200mg/L的通常就稱之為硬水。 
軟水——即硬度較小的水。 
3、原水與凈水 
原水——通常是指水處理設(shè)備的進(jìn)水，如常用的城市自來水(國際稱為生活飲用水)/城郊地下水/野外地表水等，常以TDS值（水中溶解性總固體含量）檢測其水質(zhì),中國城市自來水TDS值通常為100～400ppm。 
凈水——原水經(jīng)過水處理設(shè)施處理后即稱之為凈水。 
4、純凈水與蒸餾水 
純凈水——原水經(jīng)過反滲透和殺菌裝置等成套水處理設(shè)施后，除去了原水中絕大部分無機鹽離子、微生物和有機物雜質(zhì),可以直接生飲的純水。 
蒸餾水——以蒸餾方式制備的純水，通常不用于飲用。 
5、純水和超純水 
純  水——以反滲透、蒸餾、離子交換等方法制備的去離子水，其TDS值通常<5PPm,電導(dǎo)率通常<10μs/cm（電阻值>0.1MΩ.cm）。 
超純水——以離子交換、蒸餾、電除鹽等方法將純水進(jìn)一步提純?nèi)ルx子即得，其TDS值不可測，電導(dǎo)率通常<0.1μs/cm（電阻值>10MΩ.cm），其離子幾乎完全去除。理論上最純水電阻值為18.25 MΩ.cm。 
6、純化水和注射用水 
純化水——醫(yī)藥行業(yè)用純水稱之為純化水，電導(dǎo)率通常要求<2μs/cm。 注射用水——純化水經(jīng)多效蒸餾/超濾法再次提純?nèi)コ裏嵩笥靡耘渲谱⑸鋭?br /> 水處理的基礎(chǔ)知識 
    反滲透處理技術(shù)

當(dāng)純水和鹽水被理想半透膜隔開，理想半透膜只允許水通過而阻止鹽通過，此時膜純水側(cè)的水會自發(fā)地通過半透膜流入鹽水一側(cè)，這種現(xiàn)象稱為滲透，若在膜的鹽水側(cè)施加壓力，那么水的自發(fā)流動將受到抑制而減慢，當(dāng)施加的壓力達(dá)到某一數(shù)值時，水通過膜的凈流量等于零，這個壓力稱為滲透壓力，當(dāng)施加在膜鹽水側(cè)的壓力大于滲透壓力時，水的流向就會逆轉(zhuǎn)，此時，鹽水中的水將流入純水側(cè)，上述現(xiàn)象就是水的反滲透（RO）處理的基本原理。 
2、反滲透簡介   RO（Reverse Osmosis）反滲透技術(shù)是利用壓力差為動力的膜分離過濾技術(shù)，源于美國二十世紀(jì)六十年代宇航科技的研究，后逐漸轉(zhuǎn)化為民用，目前已廣泛運用于科研、醫(yī)藥、食品、飲料、海水淡化等領(lǐng)域。     
RO反滲透膜（材質(zhì)為芳香族聚酰胺復(fù)合材料）孔徑小至納米級（1納米=10-9米），在一定的壓力下，H2O分子可以通過RO膜，而源水中的無機鹽、重金屬離子、有機物、膠體、細(xì)菌、病毒等雜質(zhì)無法通過RO膜，從而使可以透過的純水和無法透過的濃縮水嚴(yán)格區(qū)分開來。     
  2. 脫鹽率和透鹽率 
   水處理相關(guān)數(shù)據(jù)： 1原水水質(zhì) 2原水溫度3原水PH質(zhì)4操作壓力5進(jìn)水流量6回收率..    回收率 
   RO膜在使用和保存中有如下注意事項： 
脫鹽率――通過反滲透膜從系統(tǒng)進(jìn)水中去除可溶性雜質(zhì)濃度的百分比。 
脫鹽率＝（1－產(chǎn)水含鹽量/進(jìn)水含鹽量）×100％ 透鹽率――進(jìn)水中可溶性雜質(zhì)透過膜的百分比.。 透鹽率＝100％－脫鹽率 
     回收率＝（產(chǎn)水量/進(jìn)水流量）×100％