分质供水的处理技术- 分质供水措施

传统的给水处理工艺包括混凝、沉淀、过滤、消毒。这些处理工艺只能去除水中悬浮物、胶体物、少量小分子溶解物及病原微生物,但对于受污染的水中的许多溶解物,如溶解性有机物、重金属离子、氯化消毒副产物,却无能为力。

以反渗透膜为主的方法可以去除几乎所有的污染物,能够制取相当纯净的水;其他许多比较单一的处理方法只能去除部分污染物,如活性炭主要去除有机物。

普遍采用反渗透膜法等先进的水处理技术在经济上是不现实的,健康的饮用水还需保留其中有益的矿物质和微量元素,因此,将原水制成纯净水也是不必要的。

应根据水源水质分析,针对不同地区水质特点釆取适宜的处理工艺。

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鉴于目前市面上桶装水、瓶装水、净水器的质量良莠不齐、真假难辨,作为饮水消费者为避免上当受骗,对水处理的材料应有基本的了解。分质供水措施有哪些呢?

1・活性炭

以炭为基质的水处理材料,目前有两类:一类是活性炭;另一类是炭纤维。

活性炭的应用已有很长的历史,近几十年其质量明显提高,品种大大增加。由于活性炭原料来源广,生产工艺比较成熟,因此售价不是很高。根据生产活性炭的原料不同,可分为煤质活性炭和木质活性炭。活性炭可以做成粉状,也可以做成粒状。

活性炭是一种多孔性的固体材料,其表面有许多有机基团,可以吸附靠近其表面的杂质,尤其是有机物。

活性炭在吸附有机物的同时,还可以将微生物固定在其表面上。被固定的微生物与被吸附的有机物紧密接触,其中一部分有机物可被微生物有效降解。

国内有些自来水厂已采用活性炭对污染水进行深度处理。活性炭去除水中有机物的同时还可以去除异味及部分重金属离子(如汞离子、六价銘离子)。

经活性炭处理后的水,因炭的粉末、微生物残骸等会产生浊度,需要进行过滤,若选用超滤膜,同时可以起到深度处理的作用。

水厂对失效的活性炭可以进行再生,多次使用;净水器中用炭量少,如无再生条件,可以弃去,另换新炭。

  1. 离子交换树脂

离子交换树脂是20世纪30年代以后研发成功的一种重要水处理材料,它可以用来降低水的硬度、去除水中重金属离子和盐类。离子交换树脂按其结构特点可分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂。如果需要除去水中阳离子(如钙、镁、汞、镉、铅等),可以采用阳离子交换树脂;若需要除去阴离子(如氟离子、硝酸根离子等),则釆用阴离子交换树脂;如果需要将阴、阳离子都除去(通常叫作脱盐),可以将阴、阳离子交换树脂搭配使用。

离子交换树脂是一种有机高分子化合物,它的分子中有一些可以和其他离子进行交换的带电基团。这些交换基团有的显酸性,有的显碱性。根据酸碱性强弱可细分为
强酸性阳离子交换树脂、中酸性阳离子交换树脂和弱酸性阳离子交换树脂.以及强碱性阴离子交换树脂、弱碱性阴离子交换树脂。

离子交换树脂的性能主要为交联度、含水量和交换容量。其中交换容量的大小反映了树脂中交换基团的多少。在小型净水器中尽量使用交换容量较大的树脂,以免失效过快。

离子交换树脂在失效后可进行再生,因此可以反复使用。

  1. 沸石

沸石是一种矿石,具有多孔性的架状结构。除天然矿石外,现在可以合成性能更好的人造沸石。

沸石的骨架为大分子阴离子,与其平衡的阳离子可以与其他阳离子发生离子交换。一般在使用前先用3%的食盐水溶液进行预处理,这样使其中可移动的阳离子尽可能多地交换为钠离子,同时可以使沸石中的孔道通畅。这样处理过的沸石可用来降低水的硬度和去除重金属离子。由于沸石的特殊结构,它还可以通过吸附去除少量有机物。

沸石与离子交换树脂都可以交换水中的阳离子,活性炭可以吸附水中有机物。重金属阳离子和有机物是水中的主要污染物,所以,实际水处理中常采用离子交换树脂和活性炭组合的工艺。

膜是20世纪发展起来的重要水处理材料。膜分为无机膜和有机膜,目前应用最多的是有机高分子膜。给水中采用的高分子膜有反渗透膜、纳滤膜、超滤膜和微滤膜,这些膜有着不同的孑L径和特性。

微滤膜的孔径较大(0.1~1()微米),可以截留大分子有机物、微粒和细菌。在纯水制备中可以用作终端过滤。饮用水生产中可以用来去除浊度和细菌。

超滤膜的孔径(5〜1000纳米)小于微滤膜,因此可以除去水中更小的微粒,如病毒、胶体物、蛋白质及分子量大于500的其他物质。超滤膜常用于饮用水的预处理,它可以使后续处理单元更好地运行。

纳滤膜的孔径更小(1~5纳米),对它的研究较晚,20世纪80年代才进入商品化阶段。纳滤膜的分离特性介于超滤膜和反渗透膜之间。由于纳滤膜的特殊孔结构,它
可以在很低的压力下从水中脱盐,在水处理中很快得到了应用。

纳滤膜可以部分去除水中的钾离子、钠离子、钙离子、镁离子、硫酸根离子、氯离子、硝酸根离子,它还可以去除分子量大于200的有机物。经纳滤膜处理后,水中还会保留一定的矿物质。

反渗透膜的孑L径很小(0.5〜5纳米)。使用反渗透膜时,需要施加一定的压力(通常在5兆〜10兆帕)。被污染的水与反渗透膜接触时,膜只允许水分子通过,其他无机离子、小分子有机物漏过去的很少。在水处理中反渗透膜一般用于纯水制备。由于反渗透水处理装置必须在加压的情况下运行,因此多用于集中供水的单位。

  1. 消毒剂

饮用水消毒一般为制水系统的最后单元。液氯是最常用的消毒剂,由于其副产物的“三致”作用,现已发展了多种新的消毒剂。

  • 二氧化氯。

二氧化氯是近几十年推广应用的消毒剂,它的杀菌能力比氯强,具有高效、广谱、快速的优点。它产生的副产物少,不与酚类产生有怪味的氯酚,与氨不生成有毒的氯胺,与水中有机物不生成氯仿。但二氧化氯单独使用时会产生对人体有害的亚氯酸根离子和氯酸根离子。因此为了降低成本,保证持续杀菌,采用二氧化氯和液氯的组合处理工艺也是一种有效处理方法。

(2)臭氧。

臭氧的杀菌能力大于液氯和二氧化氯,目前被广泛使用。一般情况下臭氧消毒是安全的,但在某些特殊水质中,如有次漠酸根离子存在时,臭氧可以将其氧化为可能致癌的漠酸根离子。

臭氧和二氧化氯类似,均不稳定,常在使用时制备。两者的生产成本都较高。

⑶紫外线。

紫外线杀菌是一种物理杀菌方法。当紫外线照射流过的水时会杀灭水中的细菌。紫外线杀菌速度快、管理简单,一般没有副产物。

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