全面解析純水處理工藝及處理原理
全面解析純水處理工藝及處理原理
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(zhì)去除，但同時也去除了氟、鉀、鈣、鎂等人體所需的礦物質(zhì)。
隨著現(xiàn)代科技與現(xiàn)代工業(yè)的迅速發(fā)展，而且環(huán)境治理的相對滯后，目前我國水質(zhì)污染形勢嚴峻。由于工業(yè)廢水、生活廢水無節(jié)制的排放及農(nóng)業(yè)污染，現(xiàn)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(nóng)藥、重金屬、石灰質(zhì)、鐵質(zhì)等等危害人體健康的物質(zhì)，這些污染物在人體內(nèi)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(tǒng)的自來水生產(chǎn)工藝不但無法去除其中中的有機化合物、如果自來水生產(chǎn)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(jīng)漫長的輸水管路系統(tǒng)，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(zhì)。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(fā)揮，溶解體內(nèi)各種代謝物質(zhì)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(fā)展純水事業(yè)，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)飲用水純水處理是將自來水經(jīng)過二次的凈化，把自來水中的氯化物、細菌等有害物質(zhì)進一步地過濾，達到滅菌、消毒的效果。
純水處理的方法
1、薄膜微孔過濾(MF)純水處理
薄膜微孔過濾法包括三種形式：深層過濾、篩網(wǎng)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(zhì)，利用隋性吸附或是捕捉方式來留住顆粒，如常用的多介質(zhì)過濾或砂濾;深層過濾是一種較為經(jīng)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(jié)構(gòu)，當溶液通過濾膜時，較濾膜內(nèi)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(wǎng)濾膜基本上是具有一致性的結(jié)構(gòu)，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(wǎng)過濾微孔過濾一般被置于純化系統(tǒng)中的使用點，以去除殘留微量樹脂片、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(zhì)，使水中一種或多種有害物質(zhì)被吸附在固體表面而去除的方法?；钚蕴课綄τ谌コ杏袡C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(yǎng)源或溫床，因此活性炭濾池內(nèi)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(tǒng)，而造成反滲透膜流道的污堵，引起操作壓力升高、產(chǎn)水量下降和系統(tǒng)的壓降上升，而且這種破壞作用很難用常規(guī)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(xù)RO系統(tǒng)?；钚蕴康淖饔煤艽?，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(cè)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(zhì)。
反滲透膜工作原理：對透過物質(zhì)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(zhì)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(cè)時，稀溶液中的溶劑將自然穿過半透膜而自發(fā)地向濃溶液一側(cè)流動，這一現(xiàn)象稱為滲透。當滲透達到平衡時，濃溶液一側(cè)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(qū)動下借助于半透膜的選擇截留作用將溶劑中的溶質(zhì)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，其中普通的應用實例便是在水處理工藝中，用反滲透技術(shù)將原水中的無機離子、細菌、病毒、有機物及膠體等雜質(zhì)去除，以獲得高質(zhì)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(tǒng)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(tǒng)，離子交換陰床系統(tǒng)及離子交換混床(復床)系統(tǒng)，而混床(復床)系統(tǒng)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(jù)不同的水質(zhì)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(yī)藥用超純水等產(chǎn)業(yè)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(jīng)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(chǎn)蛋白質(zhì)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強。細菌病毒的DNA，RNA受破壞后其生產(chǎn)蛋白質(zhì)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(jù)點亮后的燈管內(nèi)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(guān)，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主要的參數(shù)。
6、超過濾(UF)純水處理
超濾技術(shù)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(zhì)，廢水凈化再利用領域的高新技術(shù)。特點是使用過程簡單，不需加熱，能源節(jié)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(nèi)，可有效去除水中的微粒、膠體、細菌墊層及高分子有機物質(zhì)?？蓮V泛應用于物質(zhì)的分離、濃縮、提純。超濾過程無相轉(zhuǎn)化，常溫操作，對熱敏性物質(zhì)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(xù)使用。
中空纖維超濾膜是超濾技術(shù)中成熟與先進的一種形式。中空纖維外徑0.5-2.0mm，內(nèi)徑0.3-1.4mm，中空纖維管壁上布滿微孔，孔徑以能截留物質(zhì)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(cè)或內(nèi)腔加壓流動，分別構(gòu)成外壓式與內(nèi)壓式。超濾是動態(tài)過濾過程，被截留物質(zhì)可隨濃縮小排除，不致堵塞膜表面，可長期連續(xù)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(tǒng)主要是在直流電場的作用下，通過隔板的水中電介質(zhì)離子發(fā)生定向移動，利用交換膜對離子的選擇透過作用來對水質(zhì)進行提純的一種科學的水處理技術(shù)。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(gòu)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(shù)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(zhì)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(yōu)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(zhì)的處理和繁重的工作。保護了環(huán)境。
（2）連續(xù)、簡單的操作：在混床中由于每次再生和水質(zhì)量的變化，使操作過程變得復雜，而EDI的產(chǎn)水過程是穩(wěn)的連續(xù)的，產(chǎn)水水質(zhì)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(tǒng)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(jié)構(gòu)，可依據(jù)場地的高度和窨靈活地構(gòu)造。模塊化的設計，使EDI在生產(chǎn)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(jié)構(gòu)不穩(wěn)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(jié)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(nèi)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(fā)生作用，破壞其細胞器和核糖核酸，分解DNA、RNA，蛋白質(zhì)、脂質(zhì)類和多糖等大分子聚合物，使細菌的物質(zhì)代謝生產(chǎn)和繁殖過程到破壞。
（3）滲透胞膜組織，侵入細胞膜內(nèi)作用于外膜脂蛋白和內(nèi)部的脂多糖，使細胞發(fā)生通透畸變，導致細胞溶解死亡。并且將死亡菌體內(nèi)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(chǎn)物、內(nèi)毒素)等溶解變性滅亡。
