水處理學(xué)習(xí)資料

1、1 預(yù)處理各種原水中均含有一定濃度的懸浮物和溶解性物質(zhì)。 懸浮物主要是無(wú)機(jī)鹽、膠體和微生物、 藻類等生物性顆粒。溶解性物質(zhì)主要是易溶鹽（如氯化物）和難溶鹽（如碳酸鹽、硫酸鹽和硅酸鹽）金屬氧化物，酸堿等。在反滲透過程中，進(jìn)水的體積在減少，懸浮顆粒和溶解性物質(zhì)的濃度在增加。懸浮顆粒會(huì)沉積在膜上，堵塞進(jìn)水流道、增加摩擦阻力（壓力降）。難溶鹽在超過其飽和極限時(shí)，會(huì)從濃水中沉淀出來，在膜面上形成結(jié)垢，降低 RO膜的通量，增加運(yùn)行壓力和壓力降，并導(dǎo)致產(chǎn)品水質(zhì)下降。 這種在膜面上形成沉積層的現(xiàn)象叫做膜污染，膜污染的結(jié)果是系統(tǒng)性能的劣化。 需要在原水進(jìn)入反滲透膜系統(tǒng)之前進(jìn)行預(yù)處理， 去除可能對(duì)反滲透膜造成污染

2、的懸浮物、 溶解性有機(jī)物和過量難溶鹽組分， 降低膜污染傾向。 對(duì)進(jìn)水進(jìn)行預(yù)處理的目的是改善進(jìn)水水質(zhì)，使 RO膜獲得可靠的運(yùn)行保證。對(duì)原水進(jìn)行 預(yù)處理的效果反映為 TSS、TOC、COD、BOD、LSI及鐵、錳、鋁、硅、鋇、鍶等污染物水質(zhì)指標(biāo)的絕對(duì)值降低，在上一章中有對(duì)于這些污染物水質(zhì)指標(biāo)的詳細(xì)描述。 表征膜污染傾向的另外一個(gè)重要的水質(zhì)指標(biāo)是 SDI。通過 預(yù)處理，除了要將上述指標(biāo)降到反滲透膜系統(tǒng)進(jìn)水要求的范圍內(nèi)，還有重要的一點(diǎn)是盡量降低 SDI，理想的 SDI（15 分鐘）值應(yīng)小于 3?；瘜W(xué)預(yù)處理為了改善反滲透系統(tǒng)的操作性能， 在進(jìn)水中可以加入添加下列一些藥劑：酸、堿、殺菌劑、 阻垢劑和分散劑

3、。1 加酸防止結(jié)垢在進(jìn)水中可以加入鹽酸（ HCl）、硫酸（ H2SO4）來降低 pH。硫酸價(jià)格便宜、不會(huì)發(fā)煙腐蝕周圍的金屬元器件， 而且膜對(duì)硫酸根離子的脫除率較氯離子高， 所以硫酸比鹽酸更為常用。 沒有其他添加劑的工業(yè)級(jí)硫酸即適宜于 反滲透使用，商品硫酸有 20和 93兩種濃度規(guī)格。 93的硫酸也稱為 66 波美度硫酸。在稀釋 93硫酸時(shí)一定要小心，在稀釋到 66時(shí)發(fā)熱可將溶液的溫度提升到 138。一定要在攪拌下緩慢地將酸加入水中， 以免水溶液局部發(fā)熱沸騰。 鹽酸主要在可能產(chǎn)生硫酸鈣或硫酸鍶結(jié)垢時(shí)使用。 使用硫酸會(huì)增加 反滲透進(jìn)水中的硫酸根離子濃度，直接導(dǎo)致硫酸鈣結(jié)垢傾向增加。 工業(yè)級(jí)的鹽酸（

4、無(wú)添加劑）購(gòu)買非常方便，商品鹽酸一般含量為 3037。降低 pH 的首要目的是降低 RO濃水中碳酸鈣結(jié)垢的傾向，即降低朗格里爾指數(shù)（ LSI）。 LSI 是低鹽度苦咸水中碳酸鈣的飽和度，表示碳酸鈣結(jié)垢或腐蝕的可能性。在 反滲透水 化學(xué)中， LSI 是確定是否會(huì)發(fā)生碳酸鈣結(jié)垢的是個(gè)重要指標(biāo)。當(dāng) LSI 為負(fù)值時(shí)，水會(huì)腐蝕金屬管道，但不會(huì)形成碳酸鈣結(jié)垢。如果 LSI 為正值，水沒有腐蝕性，卻會(huì)發(fā)生碳酸鈣結(jié)垢。 LSI 由碳酸鈣飽和的 pH減去水的實(shí)際 pH。碳酸鈣的溶解度隨溫度的上升而減?。ㄋ畨刂械乃妇褪沁@樣形成的），隨 pH、鈣離子的濃度即堿度的增加而減小。 LSI 值可以通過向反滲透進(jìn)水中注

5、入酸液（一般是硫酸或鹽酸）即降低 pH的方法來調(diào)低。推薦的 反滲透濃水的 LSI 值為 0.2（表示濃度低于碳酸鈣飽和濃度0.2 個(gè) pH單位）。還可以使用聚合物阻垢劑來防止碳酸鈣沉淀，一些阻垢劑供應(yīng)商聲稱其產(chǎn)品可以使 反滲透濃水的 LSI 高達(dá) +2.5（比較保守的設(shè)計(jì)是LSI 為 1.8 ）。2 加堿提高脫除率在一級(jí)反滲透 中加堿使用較少。在反滲透進(jìn)水中注入堿液用來提高 pH。一般使用的堿劑只有氫氧化鈉（ NaOH），購(gòu)買方便，而且易溶于水。一般不含其他添加劑的工業(yè)級(jí)氫氧化鈉便可滿足需要。商品氫氧化鈉有 100的片堿，也有 20和 50的液堿。在加堿調(diào)高 pH時(shí)一定要注意， pH升高會(huì)增加

6、 LSI、降低碳酸鈣及鐵和錳的溶解度。最常見的加堿應(yīng)用是二級(jí) RO系統(tǒng)。在 二級(jí)反滲透 系統(tǒng)中，一級(jí) RO產(chǎn)水供給二級(jí) RO作為原水。二級(jí)反滲透對(duì) 一級(jí)反滲透 產(chǎn)水進(jìn)行“拋光”處理， 二級(jí) RO產(chǎn)水的水質(zhì)可達(dá)到 4 兆歐。在二級(jí) RO進(jìn)水中加堿有 4 個(gè)原因：a在 pH8.2 以上，二氧化碳全部轉(zhuǎn)化為碳酸根離子，碳酸根離子可以被反滲透脫除。 而二氧化碳本身是一種氣體， 會(huì)隨透過液自由進(jìn)入 RO產(chǎn)水，對(duì)于下游的離子交換床拋光處理造成不當(dāng)?shù)呢?fù)荷。b 某些 TOC成分在高 pH下更容易脫除。c 二氧化硅的溶解度和脫除率在高pH下更高（特別是高于9時(shí)）。d 硼的脫除率在高pH下也較高（特別是高于9 時(shí)

7、）。加堿應(yīng)用有一個(gè)特例，通常被叫做HERO（高效反滲透系統(tǒng) ）過程，將進(jìn)水 pH 調(diào)到 9 或 10。一級(jí)反滲透用來處理苦咸水，苦咸水在高 pH下會(huì)有污染問題（比如硬度、堿度、鐵、錳等）。預(yù)處理通常采用弱酸性陽(yáng)離子樹脂系統(tǒng)和脫氣裝置來除去這些污染物。 RO及 NF進(jìn)水中的游離氯要降到 0.05ppm 以下，才能達(dá)到聚酰胺復(fù)合膜的要求。 除氯的預(yù)處理方法有兩種， 粒狀活性炭吸附和使用還原性藥劑如亞硫酸鈉。在小系統(tǒng)（ 50100gpm）中一般采用活性碳過濾器，投資成本比較合理。 推薦使用酸洗處理過的優(yōu)質(zhì)活性炭，去除硬度、金屬離子，細(xì)粉含量要非常低，否則會(huì)造成對(duì)膜的污染。新安裝的碳濾料一定要充分淋洗

8、，直到碳粉被完全除去為止，一般要幾個(gè)小時(shí)甚至幾天。我們不能依靠 5m的保安過濾器來保護(hù)反滲透膜不受碳粉的污染。 碳過濾器的好處是可以除去會(huì)造成膜污染的有機(jī)物，對(duì)于所有進(jìn)水的處理比添 加藥劑更為可靠。但其缺點(diǎn)是碳會(huì)成為微生物的飼料， 在碳過濾器中孳生細(xì)菌， 其結(jié)果是造成反滲透膜的生物污染。 亞硫酸氫鈉（ SBS）是較大型 RO裝置選用的典型還原劑。將固體偏亞硫酸氫鈉溶解在水中配制成溶液， 商品偏亞硫酸氫鈉的純度為 97.5 99，干燥儲(chǔ)存期 6 個(gè)月。SBS溶液在空氣中不穩(wěn)定，會(huì)與氧氣發(fā)生反應(yīng)，所以推薦 2的溶液的使用期為 37天， 10 以下的溶液使用期為 714 天。從理論上講， 1.47p

9、pm 的SBS（或 0.70ppm 偏亞硫酸氫鈉）能夠還原 1.0ppm 的氯。設(shè)計(jì)時(shí)考慮到工業(yè)苦咸水系統(tǒng)的安全系數(shù)， 設(shè)定 SBS的添加量為每 1.0ppm氯 1.8 3.0ppm。SBS的注入口要在膜元件的上游，設(shè)置距離要保證在進(jìn)入膜元件有 29 秒的反應(yīng)時(shí)間。推薦使用適當(dāng)?shù)脑诰€攪拌裝置（靜態(tài)攪拌器）。介質(zhì)過濾從水中去除懸浮固體普遍的方法是多介質(zhì)過濾。多介質(zhì)過濾器以成層狀的無(wú)煙煤、石英砂、細(xì)碎的石榴石或其他材料為床層。床的頂層由質(zhì)輕和質(zhì)粗品級(jí)的材料組成， 而最重和最細(xì)品級(jí)的材料放在床的底部。其原理為按深度過濾水中較大的顧粒在頂層被除去， 較小的顆粒在過濾器介質(zhì)的較深處被除去。在單一介質(zhì)過濾

10、器中，最細(xì)的顆粒材料反洗至床的頂部。大多數(shù)過濾發(fā)生在床頂部5cm區(qū)域內(nèi)，其余作為支撐介質(zhì)。 有一泥漿層形成。雖然單一介質(zhì)過濾器的濾速限制為81.5 163L(min.m2) 過濾面積，多介質(zhì)過濾器的水力過程流速可高達(dá)815L/(min.m2) ，但因高水質(zhì)的要求，通常在RO預(yù)處理中流速限制在306L(min.m2) 。由于膠體懸浮物既很細(xì)小又由于介質(zhì)電荷之間的排斥，所以單獨(dú)過濾不起作用。 在這些情況下， 在過濾前必須加絮凝劑或絮凝化學(xué)藥品。常用的絮凝劑有三氯化鐵、礬和陽(yáng)離子聚合物。因?yàn)殛?yáng)離子聚合物在低劑量下就有效果，且不明顯地增加過濾器介質(zhì)的固體負(fù)荷，所以最常用。另一方面，如果陽(yáng)離子聚合物進(jìn)入

11、現(xiàn)在采用的某些最通用的膜上，則它們卻是非常強(qiáng)的污染物。 很少量的陽(yáng)離子聚合物就能堵塞這些膜，且往往難以去除。 務(wù)須謹(jǐn)記當(dāng)用陽(yáng)離子聚合物作為過濾助劑時(shí)，必須小心使用。2 除鐵、錳氧化過濾通常含鹽量為苦咸水范圍的某些井水呈還原態(tài)， 典型特點(diǎn)是含有二價(jià)的鐵和錳，有時(shí)還會(huì)存在硫化氫和氨。 如果對(duì)這類水源進(jìn)行氯化處理，或當(dāng)水中含氧量超過5mg/L 時(shí)， Fe2+將轉(zhuǎn)化為 Fe3+形成難溶解性的膠體氫氧化物顆粒。鐵和錳的氧化反應(yīng)如下：4Fe （HCO3）2+O2+2H2O4Fe（OH）3+8CO24Mn（HCO3）2+O2+2H2O4Mn（OH）3+8CO2由于鐵的氧化在很低的pH值時(shí)就會(huì)發(fā)生，因而出現(xiàn)鐵

12、污染的情況要比錳污染的情況要多，即使 SDI 小于 5，RO進(jìn)水的鐵含量低于0.1mg/L ，仍會(huì)產(chǎn)生鐵污染的問題。堿度低的進(jìn)水鐵離子含量要高，這是因?yàn)?FeCO3的溶解度會(huì)限制Fe2+的濃度。處理這類水源的一種方法時(shí)防止整個(gè) RO過程中與空氣和任何氧化劑如氯的接觸。低 pH值有利于延緩 Fe2+的氧化，當(dāng) pH6，氧含量 0.5mg/L 時(shí)，最大允許 Fe2+濃度 4mg/L, 另一種是用空氣、 Cl2或 KMnO4氧化鐵和錳，將所形成的氧化物通過介質(zhì)過濾器除去， 但需要主要的是，由硫化氫氧化形成的膠體硫可能難以由過濾器除去， 在介質(zhì)過濾器內(nèi)添加氧化劑通過電子轉(zhuǎn)移氧化 Fe2+，即可一步同時(shí)

13、完成氧化和過濾。海綠石就是這樣一種粒狀過濾介質(zhì)，當(dāng)其氧化能力耗盡時(shí)，它可通過 KMnO4的氧化來再生，再生后必須將殘留的KMnO4完全沖洗掉，以防止對(duì)膜的破壞。當(dāng)原水中含F(xiàn)e2+的量小于 2mg/L 時(shí)，可以采用這一處理方法，如原水中含更高的Fe2+的量小于 2mg/L 時(shí)，可以采用這一處理方法，如原水中含更高的Fe2+時(shí)，可在過濾器進(jìn)水前連續(xù)投加 KMnO4,但是在這種情況下，必須采取措施例如安裝活性炭濾器以保證沒有高錳酸鉀進(jìn)入膜元件內(nèi)。m Birm 過濾也可以有效地用于從 RO/NF進(jìn)水中去除 Fe2+，Birm 是一種硅酸鋁基體上涂有二氧化錳形成沉淀， 并且通過濾器反洗可將這些沉淀沖出濾

14、器。由于該過程 pH將升高，可能會(huì)發(fā)生 LSI 值變化，因而要預(yù)防濾器和 RO/NF系統(tǒng)內(nèi)出現(xiàn) CaCO3沉淀。3 微絮凝如果過濾前對(duì)原水中的膠體進(jìn)行絮凝或混凝處理，可以大幅度地提高介質(zhì)過濾器效率， 使出水的 SDI 降低到 5 左右。硫酸鐵和三氯化鐵可以用于對(duì)膠體表面的負(fù)電荷進(jìn)行失穩(wěn)處理，將膠體捕捉到新生態(tài)的氫氧化鐵微小絮狀物上，使用含鋁絮凝劑其原理相似，但因其可能有殘留鋁離子污染問題， 并不推薦使用，除非使用高分子聚合鋁。迅速的分散和混合絮凝劑十分重要，建議采用靜態(tài)混合器或?qū)⒆⑷朦c(diǎn)設(shè)在增壓泵的吸入段，通常最佳加藥量為1030mg/L，但應(yīng)針對(duì)具體的項(xiàng)目確定加量。 為了提高混凝劑絮體的強(qiáng)度進(jìn)

15、而改進(jìn)它們的過濾性能， 或促進(jìn)膠體顆粒間的架橋， 絮凝劑與混凝劑一起或單獨(dú)使用， 絮凝劑為可溶性的高分子有機(jī)化合物， 如線性的聚丙烯酰胺，通過不同的活性功能團(tuán)，它們可能表現(xiàn)為陽(yáng)離子性、陰離子性或中性非離子性。混凝劑和絮凝劑可能直接或間接地影響 RO 膜，間接的影響如它們的反應(yīng)產(chǎn)物形成沉淀并覆蓋在膜面上，例如當(dāng)過濾器發(fā)生溝流而使混凝劑絮體穿過濾器并發(fā)生沉淀； 當(dāng)使用鐵或鋁混凝劑，但沒有立即降低 pH 值時(shí)，在 RO階段或因進(jìn)水濃縮誘發(fā)過飽和現(xiàn)象，就會(huì)出現(xiàn)沉淀， 還有在多介質(zhì)濾器后加入化合物也會(huì)產(chǎn)生沉淀反應(yīng)，最常見的是投加阻垢劑， 幾乎所有的阻垢劑都是荷負(fù)電的，將會(huì)與水中陽(yáng)離子性的絮凝劑或助凝劑反

16、應(yīng)而污染RO膜。當(dāng)添加的聚合物本身影響膜導(dǎo)致通量的下降， 這屬于直接影響。為了消除 RO/NF膜直接和間接的影響， 陰離子和非離子的絮凝劑比陽(yáng)離子的絮凝劑合適，同時(shí)還須避免過量添加。6 保安過濾器所有 RO/NF裝置上都配有筒式保安過濾器，濾器的過濾孔徑要求至少為10mm。 保安過濾器是膜和高壓泵的保護(hù)裝置， 防止可能存在的顆粒物引起的破壞， 是最后一道預(yù)處理手續(xù)。推薦保安過濾器的孔徑不大于 5mm。當(dāng)濃水中硅的濃度超飽和時(shí)， 宜使用 1mm的濾芯，用來降低硅與鐵和鋁膠體的相互作用。生物污染的控制和預(yù)防1 反滲透膜 的生物污染微生物污染的主要來源是進(jìn)水，預(yù)處理也可能是生物污染源。通常，生物污染是一個(gè)緩慢的過程，在許多情況下，它是一個(gè)難以發(fā)現(xiàn)的隱藏問題， 有時(shí)和其他因素有關(guān)。 生物污染的標(biāo)志和癥狀： 膜通量下降； 進(jìn)水壓力和系統(tǒng)壓差逐漸增大； 脫鹽率逐漸下降。膜的微生物污染會(huì)導(dǎo)致： RO 系統(tǒng)清洗與維護(hù)費(fèi)用增加； 產(chǎn)品水水質(zhì)明顯變差 ( 水可能要后處理）；善待他人，就是“勿以善小而不為，勿以惡小而為之”;善待他人，就是“老吾老以及人之老，幼吾幼以及人之幼”;善待他人，就是“與人方便，與己方便”;善待他人，就是“以禮待人，即用你喜歡別人對(duì)待你的方式對(duì)待別人”.世界很大，人心很雜。紅塵很深，人世浮華。你所遇到的事，哪能沒有煩心的事？你所遇到的人，哪能都是滿意的人？想的淺一