哈爾濱水處理常用水處理方法

沉澱物過濾法

沉澱物過濾法的目的是将水源内之懸浮顆粒物質或膠體物質清除幹淨。這些顆粒物質如果沒有清除，會對透析用水其它精密的過濾膜造成破壞或甚至水路的阻塞。這是最古老且最簡單的淨水法，所以這個步驟常用在水純化的初步處理，或有必要時，在管路中也會多加入幾個濾器（filter）以清除體積較大的雜質。濾過懸浮的顆粒物質所使用的濾器種類很多，例如網狀濾器，沙狀濾器（如石英沙等）或膜狀濾器等。隻要顆粒大小大于這些孔洞之大小，就會被阻擋下來。對于溶解于水中的離子，就無法阻攔下來。如果濾器太久沒有更換或清洗，堆積在濾器上的顆粒物質會愈來愈多，則水流量及水壓會逐漸減少。人們就是利用入水壓與出水壓差來判斷濾器被阻塞的程度。因此濾器要定時逆沖以排除堆積其上的雜質，同時也要在固定時間内更換濾器。

沉澱物過濾法還有一個問題值得注意，因為顆粒物質不斷被阻攔而堆積下來，這些物質 面或許有細菌在此繁殖，并釋放毒性物質通過濾器，造成熱原反應，所以要經常更換濾器，原則上進水與出水的壓力落差升高達到原先的五倍時，就需要換掉濾器。

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硬水軟化法

硬水的軟化需使用離子交換法，它的目的是利用陽離子交換樹脂以鈉離子來交換硬水中的鈣與鎂離子，以此來降低水源内之鈣鎂離子的濃度。其軟化的反應式如下：

Ca2++2Na-EX→Ca-EX2+2Na+1

Mg2++2Na-EX→Mg-EX2+2Na+1

式中的EX表示離子交換樹脂，這些離子交換樹脂結合了Ca2+及Mg2+之後，将原本含在其内的Na+離子釋放出來。

樹脂基質（resin matrix）内藏氯化鈉，在硬水軟化的過程中，鈉離子會逐漸被使用耗盡，則交換樹脂的軟化效果也會逐漸降低，這時需要作還原（regeneration）的工作，也就是每隔固定時間加入特定濃度的鹽水，一般是10%，其反應方式如下：

Ca-EX2+2Na+　（濃鹽水）→　2Na-EX+Ca2+

Mg-EX2+2Na+　（濃鹽水）→　2Na-EX+Mg2+

如果水處理的過程中沒有陽離子的軟化，不隻是逆滲透膜上會有鈣鎂體的沉積以緻降低功效甚至破壞逆滲透膜，長期飲用也容易得到硬水症候群。硬水軟化器也會引起細菌繁殖的問題，所以設備上需要有逆沖的功能，一段時間後就要逆沖一次以防止太多雜質吸附其上。全自動鈉離子交換器采用離子交換原理，去除水中的鈣、鎂等結垢離子。當含有硬度離子的原水通過交換器内樹脂層時，水中的鈣、鎂離子便與樹脂吸附的 鈉離子發生置換，樹脂吸附了鈣、鎂離子而鈉離子進入水中，這樣從交換器内流出的水就是去掉了硬度的軟化水。

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去離子法

去離子法的目的是将溶解于水中的無機離子排除，與硬水軟化器一樣，也是利用離子交換樹脂的原理。在這 使用兩種樹脂-陽離子交換樹脂與陰離子交換樹脂。陽離子交換樹脂利用氫離子（H+）來交換陽離子；而陰離子交換樹脂則利用氫氧根離子（OH-）來交換陰離子，氫離子與氫氧根離子互相結合成中性水，其反應方程式如下：

M+x+xH-Re→M-M-Rex+xH+1

A-z+zOH-Re→A-Rez+zOH-1

上式中的的M+x表陽離子，x表電價數，M+x陽離子與陽離子樹脂上H-Re的氫離子交換，A-z則表陰離子，z表電價數，A-z與陰離子交換樹脂結合後，釋放出OH-離子。H+離子與OH-離子結合後即成中性的水。

這些樹脂之吸附能力耗盡之後也需要再還原，陽離子交換樹脂需要強酸來還原；相反的，陰離子則需要強堿來還原。陽離子交換樹脂對各種陽離子的吸附力有所差異，它們的強弱程度及相對關系如下：

Ba2+>Pb2+>Sr2+>Ca2+>Ni2+>Cd2+>CU2+>Co2+>Zn2+>Mg2+>Ag1+>Cs1+>K1+>NH41+>Na1+>H1+

陰離子交換樹脂與各陰離子的親合力強度如下：

S02-4+>I->NO3->NO2->Cl->HCO3->OH->F-

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反滲透法

反滲透法可以有效的清除溶解于水中的無機物，有機物，細菌，熱原及其它顆粒等。要了解"反滲透"原理之前，要先解釋"滲透（osmosis）的觀念。所謂滲透是指以半透膜隔開兩種不同濃度的溶液，其中溶質不能透過半透膜，則濃度較低的一方水分子會通過半透膜到達濃度較高的另一方，直到兩側的濃度相等為止。在還沒達到平衡之前，可以在濃度較高的一方逐漸施加壓力，則前述之水分子移動狀态會暫時停止，此時所需的壓力叫作 "滲透壓 (osmotic pressure)"，如果施加的力量大于滲透壓時，則水份的移動會反方向而行，也就是從高濃度的一側流向低濃度的一側，這種現象就叫作"反滲透"。反滲透的純化效果可以達到離子的層面，對于單價離子（monovalent　ions）的排除率（rejection　rate）可達90%-98%，而雙價離子（divalent ions）可達95%-99%左右（可以防止分子量大于200道爾敦的物質通過）。

反滲透水處理常用的半透膜材質有纖維質膜（cellulosic），芳香族聚醞胺類（aromatic polyamides），polyimide或polyfuranes等，至于它的結構形狀有螺旋型（spiral wound），空心纖維型（hollow fiber）及管狀型（tubular）等。至于這些材質中纖維素膜的優點是耐氯性高，但在堿性的條件下（pH ≥8.0）或細菌存在的狀況下，使用壽命會縮短。polyamide的缺點是對氯及氯氨之耐受性差。

如果反滲透前沒有作好前置處理則滲透膜上容易有污物堆積，例如鈣，鎂，鐵等離子，造成反滲透功能的下降；有些膜（如polyamide）容易被氯與氯氨所破壞，因此在反滲透膜之前要有活性碳及軟化器等前置處理。

反滲透系統的調試工作顯得尤為重要。我們可以從以下幾個方面來掌握：

運行條件

運行前準備

試車運行

分離流程

反滲透膜分離工藝設計中常見的流程有如下幾種：

①一級一段法這種方式是料液進入膜組件後，濃縮液和産水被連續引出，這種方式水的回收率不高，工業應用較少。另一種形式是一級一段循環式工藝，它是将濃水一部分返回料液槽，這樣濃溶液的濃度不斷提高，因此産水量大，但産水水質下降。

②一級多段法當用反滲透作為濃縮過程時，一次濃縮達不到要求時，可以采用這種多步式方式，這種方式濃縮液體體積可減少而濃度提高，産水量相應加大。

③兩級一段法當海水除鹽率要求把NaCl從35000 mg/L降至500mg/L時，則要求除鹽率高達98.6%如一級達不到時，可分為兩步進行。即第一步先除去NaCl 90%，而第二步再從第一步出水中去除NaCl 89%，即可達到要求。如果膜的除鹽率低，而水的滲透性又高時，采用兩步法比較經濟，同時在低壓低濃度下運行時，可提高膜的使用壽命。

④多級反滲透流程在此流程中，将第一級濃縮液作為第二級的供料液，而第二級濃縮液再作為下一級的供料液，此時由于各級透過水都向體外直接排出，所以随着級數增加水的回收率上升，濃縮液體體積減少濃度上升。為了保證液體的一定流速，同時控制濃差極化，膜組件數目應逐漸減少。

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超過濾法

超過濾法與逆滲透法類似，也是使用半透膜，但它無法控制離子的清除，因為膜之孔徑較大，約10-200A之間。隻能排除細菌，病毒，熱原及顆粒狀物等，對水溶性離子則無法濾過。超過濾法主要的作用是充當逆滲透法的前置處理以防止逆滲透膜被細菌污染。它也可用在水處理的最後步驟以防止上遊的水在管路中被細菌污染。一般是利用進水壓與出水壓差來判斷超過濾膜是否有效，與活性碳類似，平時是以逆沖法來清除附着其上的雜質。

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蒸餾法

蒸餾法是古老卻也是有效的水處理法，它可以清除任何不可揮發性的雜質，但是無法排除可揮發性的污染物，還有它需要很大的儲水槽來存放。

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紫外消毒法

它的殺菌機理是破壞細菌核酸的生命遺傳物質，使其無法繁殖，其中最重大的反應是核酸分子内的pyrimidine鹽基變成雙合體（dimer）。一般是使用低壓水銀放電燈（殺菌燈）的人工253.7nm波長的紫外線能量。紫外線殺菌燈的原理與日光燈相同，隻是燈管内部不塗螢光物質，燈管的材質是采用紫外線穿透率高的石英玻璃。一般紫外線裝置依用途分照射型，浸泡型及流水型。

特點：

1、脈沖紫外殺菌方式，寬光譜能量強，杜絕微生物的光複活現象

2、采用全不鏽鋼外殼，使用壽命長

3、燈管可采用手動清洗或自動機械清洗方式

4、全自動控制系統，智能化操作

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生化法

生物化學水處理方法利用自然界存生的各種細菌微生物，将廢水中有機物分解轉化成無害物質，使廢水得以淨化。生物化學水處理方法可以分活性污泥法、生物膜法、生物氧化塔、土地處理系統、厭氧生物水處理方法。

生物化學水處理法的流程：

原水→格栅→調節池→接觸氧化池→沉澱地→過濾→消毒→出水。

1、活性污泥水處理方法

（1）純氧曝氣法。最早是在1968 年由美國建成第一個純氧曝氣的污水處理廠。由于制造氧氣的成本不斷下降, 純氧曝氣法得到廣泛應用。

（2）深水曝氣法。增加曝氣池的深度可以增加池水的壓力, 從而使水中氧的溶解度提高, 氧的溶解速度也相 應增快, 因此, 深水曝氣池水中的溶解氧要比普通曝氣 池的高, 一般是将池深由原來的4 m 增加到10 m 左右。

（3）射流曝氣法。污水和污泥組成的混合液通過射流器, 由于高速射流而産生負壓, 從而有大量的空氣吸入,空氣與混合液進行充分接觸, 提高了污水的吸氧率, 從而使處理的污水效率得到提高。

（4）投加化學混凝劑及活性炭法。在活性污泥法的曝氣池中投加化學混凝劑及活性炭, 這樣相當于在進行生化處理的同時進行物化處理。活性炭又可作為微生物的載體并有協助固體沉降的作用, BOD 及COD 的去除率提高, 使水質淨化。

（5）生物接觸氧化法。這是兼有活性污泥法和生物過濾法特點的一種新型污水處理方法, 以接觸氧化池代替一般的曝氣池, 以接觸沉澱池代替常用的沉澱池。

（6）管道化曝氣。此法是使污水在壓力管道内進行活性污泥曝氣, 同時進行較長距離的輸送。由于設備少,投資費用和操作費用均可降低。

曝氣：即排流式曝氣，使用曝氣風機将壓縮空氣不斷地鼓入廢水中，保證水中有一定的溶解氧，以維持微生物的生命活動，分解水中有機物，以達到水處理的淨化效果。

2、生物膜水處理方法

(1）生物濾池：使廢水流過生長在濾料表面的生物膜，通過兩面間的物質交換及生化作用，使廢水中有機物降解，達到水處理的淨化目的。

(2）生物轉盤：由固定在一橫軸上的若幹間距很近的圓盤組成，不斷旋轉的圓盤面上生長一層生物膜，以達到水處理淨化效果。

生物接觸氧化：供微生物栖附的填料全部浸于廢水中，并采用機械設備向廢水中充入空氣，使廢水中有機物降解，以淨化廢水。

3、土地處理系統 (1）土地滲濾：利用土壤膜中的微生物和植物根系對污染物的淨化能力來進行生活污水處理，同時利用污水中的水、肥來促進農作物、牧草、樹木生長。

(2）污水灌溉：這種水處理方法主要目的為灌溉，以充分利用淨化後的污水。

4、厭氧生物水處理方法：利用厭氧微生物分解污水中有機物，達到水處理淨化目的，同時産生甲烷氣、CO2等氣體。