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H2Q相对分子量为18.015,在水中分子中，氢占11.9%,氧占88.81%。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。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。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。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。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。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1.0〜0.1PS/cm,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。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。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。1.0-10.0PS/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:1.0-0.1PS/cm,电阻率1.0-10.0*106Q•cm含盐量V1mg/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0.1-0.55PS/cm,电阻率（25。10.0*106Q•cm含盐量v0.1mg/L。理想纯水（理论上）电导率0.05PS/cm,电阻率（25018.3*106Q?cm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。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。磁化：利用磁场效应对于水的处理作用，称为水的磁化处理。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。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。、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（Pm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++l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（03法做一个简略介绍：紫外线汞灯在点燃时，能够放射出波长为1400?-4900?的紫外线（1?=10-10n）），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。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03。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、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。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。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（HC03-、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+MgZ+勺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。5、水的色度水的色度是对天然水或处理后的各种水进行颜色定量测定时的指标。天然水经常显示出浅黄、浅褐或黄绿等不同的颜色。产生颜色的原因是由于溶于水的腐殖质、有机物或无机物质所造成的。另外，当水体受到工业废水的污染时也会呈现不同的颜色。这些颜色分为真色与表色。真色是由于水中溶解性物质引起的，也就是除去水中悬浮物后的颜色。而表色是没有除去水中悬浮物时产生的颜色。这些颜色的定量程度就是色度。色度是测定是用铂钴标准比色法，亦即用氯铂酸钾（K2PtCl6）和氯化钴（CoCI2?6H2O配制成测色度的标准溶液，规定1升水中含有2.419毫克的氯铝酸钾和2.00毫克氯化钻时，将铂（团）的浓度为每升1毫克时所产生的颜色深浅定为1度（1。）。水色度往往会影响造纸、纺织等工业产品的质量。各种用途的水对于色度都有一定的要求：如生活用水的色度要求小于15。；造纸工业用水的色度要求小于15。〜30。；纺织工业的用水色度要求小于10。〜12。；染色用水的色度要求小于5。。工业废水可能使水体产生各种各样的颜色，但水中腐殖持、悬浮泥砂和不溶解矿物质的存在，也会使水带有颜色。例如，粘土能使水带黄色，铁的氧化物会使水变褐色，硫化物能使水呈浅蓝色，藻类使水变绿色，腐败的有机物会使水变成黑褐色等。6、水的浑浊度由于水中含有悬浮及胶体状态的微粒，使得原来无色透明的水产生浑浊现象，其浑浊的程度称为浑浊度。浑浊度的单位是用"度”来表示的，就是相当于1L的水中含有1mg的SiO2时，所产生的浑浊程度为1度，或称杰克逊。浊度单位为JTU,1JTU=1mg/L的白陶土悬浮体。现代仪器显示的浊度是散射浊度单位NTU也称TU1TU=1JTUo最近，国际上认为，以乌洛托品-硫酸肼配制浊度标准重现性较好，选作各国统一标准 FTU1FTU=1JTUL浑浊度是一种光学效应，是光线透过水层时受到阻碍的程度表示水层对于光线散射和吸收的能力。它不仅与悬浮物的含量有关，而且还与水中杂质的成分、颗粒大小、形状及其表面的反射性能有关。控制浑浊度是工业水处理的一个重要内容，也是一项重要的水质指标。根据水的不同用途，对浑浊度有不同的要求，生活饮用水的浑浊度不得超过5度；要求循环冷却水处理的补充水浑浊度在2〜5度；除盐水处理的进水（原水）浑浊度应小于3度；制造人造纤维要求水的浑浊度低于0.3度。由于构成浑浊度的悬浮及胶体微粒一般是稳定的，并大都带有负电荷，所以不进行化学处理就不会沉降。在工业水处理中，主要是采用混凝、澄清和过滤的方法来降低水的浑浊度。7、水的含盐量水的含盐量（也称矿化度）是表示水中所含盐类的数量。由于水中各种盐类一般均以离子的形式存在，所以含盐量也可以表示为水中各种阳离子的量和阴离子的量之和。水的含盐量与溶解固体的含义有所不同，因为溶解固体不仅包括水中的溶解盐类，还包括有机物质。同时，水的含盐量与总固体的含义也有所不同，因为总因休不仅包括溶解固体，还包括不溶解于水的悬浮固体。所以，溶解固体和总固体在数量上都要比含盐量高。但是在不很严格的情况下，当水比较清净时，水中的有机物质含量比较少，有时候也用溶解固体的含量来近似地表示水中的含盐量。当水特别清净的时候，悬浮固体的含量也比较少（如地下水），因此有时也可以用总固体的含量来似表示水中的含盐量。8、水的电阻率在测定水的导电性时，与水的电阻值大小有关，电阻值大，导电性能差，电阻值小，导电性能就良好。根据欧姆定律，在水温一定的情况下，水的电阻值R大小与电极的垂直截面积F成反比，与电极之间的距离L成正比。如果电极的截面积F做成1cm2两电极间的距离L为1cm,那么电阻值就等于电阻率。水的电阻率的大小，与水中含盐量的大小、水中离子浓度、离子的电荷数以及离子的运动速度有关。因此，纯净的水电阻率很大，超纯水电阻率就更大。9、渗析和电渗析渗析是属于一种自然发生的物理现象。如将两种不同含盐量的水，用一张渗透膜隔开，就会发生含盐量大的水的电介质离子穿过膜向含盐量小的水中扩散，这个现象就是渗析。这种渗析是由于含盐量浓度不同而引起的，称为浓差渗析。渗析过程与浓度差的大小有关，浓差越大，渗析的过程越快。因为是以浓差作为推动力的，所以扩散速度始终是比较慢的。如果要加快这个速度，就可以在膜的两边施加一直流电场。电解质离子在电场的作用下，会迅速地通过膜，进行迁移，这就称为电渗析。渗析膜是用高分子材料制成的一种薄膜，上面有离子交换活性基团。膜内含有酸性活性基团的称为阳膜；含有碱性活性基团的称阴膜。从膜的结构上分，又可分为异相膜、均相膜、半均相膜三种。10、富营养化湖泊、水库中的总磷、总氮很大一部分来自生活中大量使用的洗衣粉和洗涤剂，总磷、总氮在水体中大量蓄积后会促进藻类的迅速繁殖，藻类繁殖、生长过程中大量消耗水体中的氧气，导致鱼类因缺氧死亡，水体变黑变臭。这种污染被称为“富营养化”。江河湖泊的富营养化称为“水华”，海洋的富营养化称为“赤潮”。湖泊发生严重“水华”时，水面上会漂浮一层蓝、绿色如油漆状的藻类。我国南方地区的一些湖泊、水库在每年5－9月间易发“水华”。为保护环境，建议大家尽量减少洗衣粉、洗涤剂的使用，推广使用无磷洗衣粉。氨氮是来自生活污水和工业废水的污染物，五日生化需氧又可称为 B0D5是描述水体中有机污染物的指标，主要来自生活污水和工业废水。11、臭氧分子量48，是一种有朝鲜味的无色气体。臭氧存在于自然界中，当太阳放射紫外线通过空气时其自然产生于地表，具有阻隔紫外线辐射的功能，在海滨、森林等地区会有较高浓度臭氧的存在。臭氧有三个氧原子组成，其中一个氧原子极不稳定，故其具有极强的氧化性。臭氧通过对细菌的氧化分解以及达到杀菌目的。此外其高氧化性亦具脱氧、漂白及空气净化等功能。臭氧的密度是2.14g/L(OC,O.IMp),沸点是-111C;熔点是-192C。臭氧在水中的半衰期一般为20-50分钟，水温度与湿度增高而缩短。臭氧对水的溶解力为一般氧气的13倍。臭氧为无色带有刺激性的气体,很难保存于液态下,微量吸入有清新,提神的作用。作用完的臭氧会在极短的时间里还原为氧气，不会对人体造成伤害。制造臭氧仅需空气作原料。因臭氧的高氧化性，运输及储存均十分困难，故只能现场制造使用。臭氧杀菌作用迅速，比氯气快300倍，反应所需时间短，杀菌适用PH值广，分解后无残留物。臭氧消毒的特点臭氧消毒与传统消毒方法相比，有以下特点：1，消毒杀菌效率高：对细菌的杀灭率优于紫外线灯，是紫外线灯的 1.5-5倍2，广谱性：对多种病毒、细菌、微生物都具有极强的杀灭能力，还可防霉、除霉、保鲜、去异味、并可降低有害物质。3，无二次污染：臭氧消毒后无需任何外界因素的介入，自然还原为氧气，无任何有毒有害残留物质的残留。4，消毒无死角：不同于紫外线的光线照射，它可通过气体的弥散，到达各个角落。对不规则物品的表面和内腔，也可达到满意的消毒杀菌效果。5，人机共存：空气清新器特别设计了低剂量循环保洁消毒程序，此程序减轻、消除了消毒过程中的不适感，即可保洁消毒，又不影响正常的生活和工作。6，节能、降耗、杀菌：一台臭氧消毒杀菌器约等于5-8支紫外线灯管的功耗，耗电量紫外线灯管的四分之一，有效使用寿命是紫外线的灯管的8-10倍。臭氧是洁净的消毒剂传统的自来水、饮用水消毒，都是采用加氯消毒，但在消毒的同时会有致癌的卤代有机物产生，带来二次污染。用臭氧消毒，解决了饮用水的消毒质量问题。目前，在饮用水方面，欧洲就上万家水厂采用臭氧对水进行消毒和净化处理。臭氧对细菌、霉菌等微生物杀灭能力强，且不产生残余污染，因而臭氧成为少有的可直接对食品使用的“洁净消毒剂”。臭氧应用于肉、蛋、水果、蔬菜和酿造业：远洋运输船舶食品消毒，防霉技术和设备，易腐食品延长贮藏期，例如使用臭氧，肉的贮藏期延长一倍，鸡蛋可冷藏8个月不坏，奶酪安全贮藏达63天，草梅、杨梅、葡萄贮藏期延长一倍，香蕉贮藏期显著增。水家电市场基本知识第一章、水家电市场的现状和前景一、市场上水家电产品的种类1、饮水机：最早诞生于美国，80年代进入中国。按制取的水温分为单冷饮水机、单热饮水机、冷热饮水机；按结构形式分为立式饮水机、台式饮水机等。2、