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石家庄润新水处理技术有限公司

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关于水处理的基础知识
发布时间:2019-08-26        浏览次数:19        返回列表

在人类与自然的互动关系上,水是其中最重要的因素。水是生命之源,人类身体的组成物中水占70%以上,地球表面中水面亦占70%以上,水的质量好坏与我们身体健康密切相关。世界卫生组织(WTO)调查表明:80%以上的疾病和50%以上的儿童死亡都和饮用水质不良有关。

50多年来,我国水污染防治工作虽然经历了五个发展阶段,作了许多工作,在一定程度上控制了水污染发展趋势,但是我国面临的水污染形势十分严峻。我国城市普遍存在这水污染问题,1996年《中国环境公报》指出,在统计的138个城市河段中,133个受到不同的污染。70%以上的城市河段不宜作饮用水源,50%的城市地下水受到污染。长江、黄河、珠江、淮河、松花江、辽河、海河等七大水系的水质不断恶化,水污染程度在加剧,范围在扩大。湖泊水库普遍受氮磷和有机物的污染,个别湖水出现重金属污染。近年来,我国沿海水体富营养化日益严重,赤潮发生的频率逐年增高,范围逐年扩大。据海洋研究所的报告,从1993年至1997年我国已观察到的赤潮中,东海共发生132次,黄渤海共发生72次,南海发生61次。1999年7月,渤海在不到10天内连续发生两次大面积赤潮。我国水污染如此严重,这是长期以来城市排水工程欠帐太多之故,每年有近300亿立方米污水未经处理直接排放,使水环境的污染量大大超过了自净能力所能承受的程度,从而破坏了水的良性循环,导致水资源危机的加剧,进而影响城市的可持续发展。

水处理(水处理系统,水处理设备或水处理工程),简单的讲就是通过物理的或化学的手段,去除水中一些对生产、生活不需要或者有害的物质的过程。
水是为了适用于特定的用途而对水进行的沉降、过滤、混凝、絮凝,以及缓蚀、阻垢等水质调理的过程。由于社会生产、生活与水密切相关。因此,水处理领域涉及的应用范围十分广泛,构成了一个庞大的产业应用。
常说的水处理包括:给水处理和排水处理两大类。给水处理一般是以将水处理可以应用为前提,是提供给工业使用或者居民使用为目的的水处理系统或水处理设备。排水处理是指将工业生产或者居民生活产生的工业废水和生活污水处理到能达标排放的污水处理系统或者废水处理系统。

 


第一章 常用计量单位

1、长度单位:

千米(Km)=103

                米(m)=103毫米

                毫米(mm)=103微米

                微米(µm)=103纳米

                纳米(nm)=10-9

纳米技术是今天高科技领域的一个热门话题,科学家们研究发现,在纳米级的微细状态下,物质的构成和性能较通常状态有奇异的变化,导致了很多新材料新工艺的诞生。

2、重量单位:

吨(T)=103千克

千克(Kg)=103

克(g)=103毫克

毫克(mg)=10-3微克

微克(μg)=10-6

纳克(ng)=10-9

3、体积单位:

方(m3=103

升(L)=103毫升

美制加仑(G)=3.78升

4、重量体积比(溶液浓度):

1 ppm=1mg/L    (百万分之一浓度)

1 ppb=1μg/L    (十亿分之一浓度)

1 ppt=1 ng/L     (万亿分之一浓度)

5、压力单位:

千克力/平方厘米(kg/cm²)=0.1兆帕斯卡(Mpa)

6、电导率

电导率是表示水中溶解离子导电能力的指标。没有离子的理想纯水,不会产生电流。电导  率用电导率仪测量,其单位为微西门子/厘米(μs/cm)。电导率也是测量水中离子浓度的简便方法,但不能精确反映离子种类。离子构成不同,电导值也不同;但电导的数值随离子浓度增加而增加。TDS(溶解固体总量)仪是利用变换因子将电导率值转换为TDS值。在水质分析中,可用不同离子对应的不同转换系数或溶解固体总量(TDS)对应的单一转换系数,估算电导率的数值。可用二氧化碳的ppm浓度的平方根乘以0.6求得其电导率;硅离子对电导率变化不产生影响。RO高纯水最精确的电导率数值是在线测量的。否则,高纯水暴露于空气之中,将改变其二氧化碳含量。导致电导率降低。

7、 电阻值 (MΩ.cm)

电导率(μs/cm)和 电阻值 (MΩ.cm)其数值互为倒数值,为水的纯度的测定方法单位之一。水中含有阴阳离子,离子为导电介质,通过测量水的电导率(电阻值)可以表明水中的所含离子的多少,由此间接反映了水的纯度的高低。通常,我们习惯用电导率反映纯水的纯度,用电阻率反映超纯水的纯度。电导国际单位为西门子(Siemens),代号为S,纯水的电导值很低,常用μS表示。电阻国际单位为欧姆,代号为Ω,超纯水的电阻值很大,常用MΩ表示。

5μs/cm=0.2MΩ.cm

1μs/cm=1MΩ.cm

0.5μs/cm=2MΩ.cm

0.2μs/cm=5MΩ.cm

0.1μs/cm=10MΩ.cm

18.25MΩ.cm=0.055μs/cm

8、TDS值

 指水中溶解性固形物总含量(Total Dissolved Solids缩写),通常用以测量源水的水质,测量工具即是TDS笔,测量原理实际上是通过测量水的电导率从而间接反映出TDS值。水中溶解的可溶性固形物越多,它的TDS值越大,水的电导率也越大,通常TDS值约为电导率测试值的1/2,中国长江流域城市自来水TDS值通常为100~200ppm,黄河流域自来水TDS值通常为300~600ppm。

备注:TDS值与水的含盐量(也称矿化度)是不同的两种概念,TDS值通常大于水的含盐量,因为TDS不仅包括水的溶解盐量,还包括了溶解的有机物质。只有在水很干净有机物含量很低的前提下,才可用TDS值近似表示水的含盐量(或矿化度)。国标生活饮用水的TDS值要求为≤100ppm。

9、浊度

    由于水中含有悬浮及胶体状态的微粒而发生浑浊现象,其浑浊的程序即称为浑浊度(单位为“度”),1升的水中含有1mg的SiO2(二氧化硅)的浑浊程度即为1度,国标生活饮用水的浊度要求为小于5度。

10、PH值

PH值表示水中H+浓度的负对数值,也称为氢离子指数,PH值能够表示出溶液酸性、碱性的变化幅度的数量级的大小。

强酸性水溶液:PH<5.0

弱酸性水溶液:PH=5.0~6.4

中性水溶液:  PH=6.5~8.0

弱碱性水溶液:PH=8.1~10

强碱性水溶液:PH>10

11.脱盐率和透盐率

脱盐率――通过反渗透膜从系统进水中去除可溶性杂质浓度的百分比。

脱盐率=(1-产水含盐量/进水含盐量)×100%

透盐率――进水中可溶性杂质透过膜的百分比.。

透盐率=100%-脱盐率

回收率=(产水量/进水流量)×100%


第二章 水中的杂质

H2O=H++OH-

在自然界中,单纯由H2O分子构成的纯水是不存在的,水中通常含有以下各种杂质:

1、颗粒物质:水中不溶性的大于10μm的无机和有机杂质(其中大于40μm的肉眼可见),如自来水中常有的泥沙、金属氧化物或氢氧化物等。

2、离子物质:指溶于水后解离为阴、阳离子的物质,水中阴、阳离子的总和称作水的含盐量。水中铁锰(Fe2+Mn2+)含量超标(>0.3mg/L),应通过锰砂过滤器或曝气装置去除铁锰离子,否则将会对RO膜形成不可清除的沉积污堵。

3、胶体:按大小,胶体是介于离子和颗粒物之间的物质,其尺寸在0.1μm~0.01μm,通常带有负电荷,易与有机物质结合。

4、有机物:物质可分为有机物和无机物两大类,碳氢类化合物属有机物,非碳氢类化合物为无机物。有机物通常可以燃烧,为构成生命的主要物质。天然有机物主要为水生生物产生的腐殖酸。近年来,工业废液、肥料、杀虫剂等人工合成有机物对水环境有很大污染。溶解于水中的有机物质,主要是多功能团芳香族类的大分子弱性有机酸,易吸附在RO膜滤层而导致RO膜性能的衰退。

5、气体:O2CO2NH3N2等部分气体可溶于水,在水中反应后生成某些酸根离子,影响成品水的水质。超纯水若敞放于空气中,水质即迅速下降。

6、微生物:细菌、病毒、孢子等,其尺寸为微米级。

7、热原:纯水属极低营养环境之水体,但仍有少量细菌——革兰阴性类细菌可以生存,其及诱导菌类进入人体血液,会导致发热,高烧甚至死亡,故称为热原(又称为内毒素)。注射用水和生物细胞类实验用水要求必须去除热源。

注:内毒素(Endotoxin),又名脂多糖(Lipopolysaccharide,LPS),主要是革兰氏阴性细菌(Gram-Negative Bacterial,GNB)合成的一种毒素,是细菌细胞壁的外部结构由O-特异性侧链、核心多糖、类脂A组成。其中核心多糖分为连接O-特异链的外核部分和连接类脂A的内核部分,内核部分含有庚糖的2-酮基-3-脱氧辛酸(KDO)两种特殊的糖类分子,而KDO和类脂A具有毒性[1]。这些成分性质稳定,耐热、毒性较外毒素弱,对组织器官无选择性[2]。人们已逐渐认识到感染状态所致的全身炎性反应综合征(SIRS)以及进一步恶化发展成为多器官功能障碍综合征(MODS)使严重感染患者走向死亡的主要途径,而该恶性进展的关键启动因子即为内毒素[4]。内毒素可直接和一系列宿主炎性细胞如单核细胞、中性粘细胞、内质细胞相互作用,刺激其释放肿瘤坏死因子(TNF)和白介素1(IL-1)等细胞因子。当机体接受大量的内毒素刺激时,将触发强力的炎症反应,最终导致败血性休克[3]。

8、消毒剂:原水经自来水公司处理后,水中会留有次氯酸钠等消毒剂,余氯为强氧化物质对RO膜有相当的破坏作用,故要以活性炭单元滤除余氯。可以使RO膜产水量加大脱盐率降低。

第三章 水的分类

在不同的场合,水有不同的种类区别,其水质亦有明显的差别。

1、地下水与地表水

地下水——有机物和微生物污染较少,而钙镁等离子则溶解较多,硬度较高易结水垢;有时铁/锰/氟离子超标,不能满足生产生活用水需求。

地表水——较地下水有机物和微生物污染较多,如果该地属石灰岩地区,其地表水往往也有较大的硬度,如四川的德阳、绵阳、广元、阿坝等地区。

2、硬水与软水

硬水——水中钙镁等金属离子的总浓度称为硬度,硬水对锅炉等生产用水影响很大,应对其进行软化/脱盐处理。硬度大于200mg/L的通常就称之为硬水。

软水——即硬度较小的水。

3、原水与净水

原水——通常是指水处理设备的进水,如常用的城市自来水(国际称为生活饮用水)/城郊地下水/野外地表水等,常以TDS值(水中溶解性总固体含量)检测其水质,中国城市自来水TDS值通常为100~400ppm。

净水——原水经过水处理设施处理后即称之为净水。

4、纯净水与蒸馏水

纯净水——原水经过反渗透和杀菌装置等成套水处理设施后,除去了原水中绝大部分无机盐离子、微生物和有机物杂质,可以直接生饮的纯水。

蒸馏水——以蒸馏方式制备的纯水,通常不用于饮用。

5、纯水和超纯水

 ——以反渗透、蒸馏、离子交换等方法制备的去离子水,其TDS值通常<5PPm,电导率通常<10μs/cm(电阻值>0.1MΩ.cm)。

超纯水——以离子交换、蒸馏、电除盐等方法将纯水进一步提纯去离子即得,其TDS值不可测,电导率通常<0.1μs/cm(电阻值>10MΩ.cm),其离子几乎完全去除。理论上最纯水电阻值为18.25 MΩ.cm。

6、纯化水和注射用水

纯化水——医药行业用纯水称之为纯化水,电导率通常要求<2μs/cm。

注射用水——纯化水经多效蒸馏/超滤法再次提纯去除热原后用以配制注射剂。