给水处理方法及水质指标概述

2023-08-30 理论教育版权反馈

【摘要】：生活污水中的病菌、病毒及原生动物等病原体会通过水传播疾病，因此，悬浮物和胶体是饮用水处理的主要对象。水源污染给人类健康带来了严重威胁，解决的办法一是保护水源，控制污染源；二是强化水处理工艺。电渗析法和反渗透法属于膜分离法，通常用于高含盐量水的淡化或离子交换法的前处理工艺。

1.水源、水质指标

（1）原水中的杂质任何水源的原水中，都不同程度地含有各种各样的杂质，这些杂质按来源可分为自然过程和人为因素两种。地层矿物质在水中的溶解，水中微生物的繁殖及其死亡残骸，降雨沿地表径流和水流对河床冲刷所带入的泥沙和腐殖质等，这些属于自然过程形成的杂质。人为因素则是由于工业废水和生活污水的排放造成对水体的污染。

1）悬浮物和胶体杂质：悬浮物的颗粒尺寸较大，其在水中易于下沉或上浮。能够上浮的颗粒一般体积较大而密度小于水；易于下沉的一般是指大颗粒的泥沙和矿物质废渣等。水中的胶体通常是指黏土、某些细菌和病毒、腐殖质和蛋白质等，有机高分子物质通常也属于胶体一类。工业废水排入水体，也会带入各种各样的胶质或有机高分子物质。胶体颗粒尺寸小，在水中长期静置靠重力也难以下沉。

悬浮物和胶体会造成水体混浊，腐殖质及藻类等有机物会使水产生色、臭、味。生活污水中的病菌、病毒及原生动物等病原体会通过水传播疾病，因此，悬浮物和胶体是饮用水处理的主要对象。对于尺寸大、密度大的颗粒，比较容易自行下沉去除；而尺寸小、密度小的颗粒和胶体杂质则需通过混凝处理去除。

2）溶解杂质：溶解杂质主要是指溶解气体和离子。天然水中的溶解气体主要有O₂、N₂、CO₂，有时也会有少量的H₂ S。天然水中所含离子分为阳离子和阴离子。主要阳离子有Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺，此外还含有少量K⁺、Fe²⁺、Mn²⁺、Cu²⁺等；主要阴离子有HCO₃^-、SO₄^2-、Cl^-和少量HSiO₃^-、CO₃^2-、NO₃^-等。天然水中这些离子主要来源于矿物质的溶解，也有部分来源于水中有机物的分解。有些溶解杂质也可使水产生色、臭、味。

（2）水源污染水源污染的原因主要有以下几方面：污水的排入；农药、化肥的施用以及城镇地面上的污染物，随降雨径流冲刷进入水体；大气中的有毒物质通过重力沉降或降雨过程进入水体。水源污染分为物理性污染、有机物污染、氮磷污染、酸碱和无机盐类污染、重金属等有毒物质的污染。水源污染给人类健康带来了严重威胁，解决的办法一是保护水源，控制污染源；二是强化水处理工艺。

2.给水处理的主要方法

给水处理的任务是通过必要的处理方法去除水中的杂质，使之符合生活饮用水或工业使用所要求的水质。

（1）澄清和消毒澄清工艺通常包括混凝、沉淀和过滤。处理对象主要是水中悬浮物和胶体杂质。原水加药后，经混凝使水中悬浮物和胶体形成大颗粒絮凝体，之后通过沉淀池进行重力分离。过滤是利用粒状滤料截留水中杂质的构筑物，常置于混凝和沉淀单元之后，用以进一步降低水的浑浊度。完善而有效的混凝、沉淀和过滤，不仅能有效地降低水的浊度，对水中某些有机物、细菌及病毒等的去除也有一定效果。

消毒目的是灭活水中致病微生物，通常在过滤以后进行。

“混凝-沉淀-过滤-消毒”可称为生活饮用水的常规处理工艺。

（2）除臭、除味除臭、除味的方法取决于水中臭和味的来源。例如，对于水中有机物所产生的臭和味，可用活性炭吸附或氧化法去除；对于溶解性气体或挥发性有机物所产生的臭和味，可采用曝气法去除；因藻类繁殖而产生的臭和味，可采用微滤机或气浮法去除藻类，也可在水中投加除藻药剂；因溶解盐所产生的臭和味，可采用适当的除盐措施等。

（3）除铁、除锰和除氟常用的除铁、除锰方法是自然氧化法和接触氧化法。前者通常设置曝气装置、氧化反应池和砂滤池；后者通常设置曝气装置和接触氧化滤池。工艺系统的选择应根据是单纯除铁、除锰还是同时除铁、除锰，原水中铁、锰含量及其他有关水质特点确定。还可采用药剂氧化、生物氧化法及离子交换法等。通过上述方法（离子交换法除外），使溶解性二价铁和锰分别转变成三价铁和四价锰沉淀物而去除。

当水中含氟量超过1.0mg/L时，需采用除氟措施。除氟方法基本上分成两类：一是投入硫酸铝、氯化铝或碱式氯化铝等使氟化物产生沉淀；二是利用活性氧化铝或磷酸三钙等进行吸附交换。目前使用活性氧化铝除氟的较多。

（4）软化处理对象主要是水中钙、镁离子。软化方法主要有离子交换法和药剂软化法。前者在于使水中钙、镁离子与阳离子交换剂上的阳离子互相交换以达到去除目的；后者系在水中投入药剂如石灰、苏打等使钙、镁离子转变为沉淀物而从水中分离。

（5）淡化和除盐处理对象是水中各种溶解盐类，包括阴、阳离子。将高含盐量的水（如海水及“苦咸水”）处理到符合生活饮用水或某些工业用水要求时的处理过程，一般称为咸水“淡化”；制取纯净水及高纯水的处理过程称为水的“除盐”。淡化和除盐主要方法有蒸馏法、离子交换法、电渗析法和反渗透法等。离子交换法需经过阳离子和阴离子交换剂两种交换过程；电渗析法系利用阴、阳离子交换膜能够分别透过阴、阳离子的特性，在外加电场作用下使水中阴、阳离子被分离出去；反渗透法是将高于渗透压的压力施于含盐水以使水通过半渗透膜而盐类离子被截留下来。电渗析法和反渗透法属于膜分离法，通常用于高含盐量水的淡化或离子交换法的前处理工艺。

（6）水的冷却在生产过程中产生的热量往往会使设备或产品温度升高从而影响生产甚至发生事故，故常用水作为冷却介质对设备进行降温。水通过换热器等设备以后温度升高，必须经过冷却处理使水再恢复至原先温度，才能循环使用。水的冷却一般采用冷却塔，在条件和冷却要求许可下，也有采用喷水冷却池或水面冷却池的。

（7）水的腐蚀和结垢控制在某些情况下，水在使用过程中会使金属管道或容器材质腐蚀和结垢，在循环冷却水系统中尤其突出。因此，对这类用水的水质必须加以改善，并进行水质调理，以控制腐蚀和结垢的发生。水质调理往往是向水中投加化学药剂。控制腐蚀的药剂称为缓蚀剂，控制结垢的药剂称为阻垢剂。有时也通过去除水中产生腐蚀和沉积物成分的方法来达到水质调理目的。

（8）生活饮用水预处理和深度处理对于污染水源而言，水中溶解性的有毒有害物质，特别是具有致癌、致畸、致突变的有机污染物（简称“三致物质”）或“三致物质”前体物是常规处理方法难以解决的，需在常规处理基础上增加预处理和深度处理。

预处理方法主要有粉末活性炭吸附法、臭氧或高锰酸钾氧化法、生物氧化法等。预处理法除了去除水中有机污染物外，还具有除味、除臭和除色作用。

深度处理方法主要有粒状活性炭吸附法、臭氧-粒状活性炭联用法或生物活性炭法、化学氧化法、光化学氧化法、超声波-紫外线联用法、膜滤法等。

给水处理方法及水质指标概述

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