超濾混凝預處理

① 水處理各種工藝流程介紹

水處理各種工藝流程介紹

水處理工藝根據處理目的和水質特性的不同，可以分為多種類型。以下是幾種常見的水處理工藝流程的介紹：

一、污水處理基本方法

1. 物理方法

   格柵過濾：通過金屬柵條截留廢水中的大塊懸浮物。

   沉澱法：利用重力作用使懸浮顆粒沉降到底部。

   浮選法：通過氣泡使懸浮顆粒上浮並去除。

   離心分離：利用離心力分離不同密度的物質。

   膜分離法：如反滲透、超濾等，通過膜的選擇透過性去除雜質。

2. 化學方法

   混凝：加入混凝劑使懸浮顆粒凝聚成較大顆粒。

   化學沉澱：通過化學反應生成沉澱物去除溶解性物質。

   中和：調節廢水pH值至中性。

   萃取：利用溶劑選擇性提取廢水中的某些成分。

   氧化還原：通過氧化或還原反應去除污染物。

   電解：利用電流作用去除廢水中的污染物。

3. 生物方法

   好氧法：在充分供氧的條件下，利用好氧微生物降解有機物。

   厭氧法：在無氧條件下，利用厭氧微生物降解有機物。

二、污水處理基本工藝流程

1. 一級處理（預處理階段）

   目標：去除廢水中的懸浮物、浮油，初步調整pH值。

   設備：格柵、篩網、沉砂池、沉澱池、隔油池等。

   效果：減輕廢水的腐化程度，為後續處理做准備。

   工藝流程示例：

   調節池：調節水量和水質，平衡水溫。

   格柵：截留大塊懸浮物。

   沉砂池：分離密度較大的無機顆粒。

   沉澱池：利用重力沉降去除懸浮顆粒。

   

2. 二級處理（主體工藝為生化處理）

   目標：去除廢水中的可溶性有機物和部分膠體污染物。

   方法：生物處理方法及某些化學方法。

   效果：BOD去除率可達80%~90%，使廢水達到排放標准或農灌標准。

   常見工藝：

   活性污泥法：包括傳統活性污泥法、氧化溝、序批式活性污泥法等。

   生物膜法：如生物濾池、生物轉盤、流化床等。

3. 三級處理（控制富營養化和重新回用）

   目標：進一步去除廢水中的懸浮物、溶解性有機物、無機鹽、細菌等，使廢水達到更高標準的回用水質。

   方法：砂濾、混凝、微濾、反滲透、電滲析、離子交換、消毒、活性炭吸附、脫氮除磷等。

   常見工藝：

   懸浮物去除：通過混凝沉澱、砂濾、微濾和反滲透等方法去除。

   溶解性有機物去除：利用活性炭吸附、O3氧化處理等方法。

   溶解性無機鹽去除：採用反滲透、電滲析、離子交換等脫鹽技術。

   消毒處理：使用液氯、臭氧、次氯酸鈉和紫外線等方法殺滅細菌。

三、總結

水處理工藝流程的選擇應根據水質特性、處理目標、經濟成本等因素綜合考慮。在實際應用中，可能需要結合多種處理方法，以達到最佳的處理效果。同時，隨著技術的不斷進步和創新，新的水處理工藝和方法也在不斷涌現，為水處理領域提供了更多的選擇和可能性。

② 給水處理中常用技術概述

由於水是一種溶解力很強的溶劑，又與外界環境如空氣、地殼、土壤等廣泛接觸，故而水中必然含有很多雜質，而水的處理或者凈化其實質就是通過各種水處理技術去除水中有關雜質，以獲得達到一定水質標準的水供生活飲用或工業使用。水處理技術包括混凝、過濾、吸附、膜分離和消毒等。
1 混凝技術
混凝技術的處理對象是水中的懸浮物和膠體物質，其關鍵技術是選擇和投加適當的混凝劑，經混凝過程使水中懸浮物和膠體形成大顆粒絮凝體，然後通過澄清、沉澱進行分離。歷史上很早以前就有以明礬凈水的記載，直至今日，我國的水廠大都採用鋁鹽或鐵鹽作為無機混凝劑，近年來也研究開發和應用了一些新的混凝劑如無機聚合態的聚合氯化鋁（PAC）和聚合硫酸鋁（PAS）等，也包括一些有機高分子絮凝劑如聚丙烯醯胺（PAM）等。
給水和廢水的處理過程中，為了滿足用水水質和環境排放的要求，一般在預處理中採用混凝沉澱法，即向水中投加混凝劑或絮凝劑以破壞溶膠穩定性，使水中的膠體和懸浮物顆粒絮凝成較大的絮凝體，以便從水中分離出來，達到水質凈化的目的。混凝處理實際上包括凝聚和絮凝兩種膠體顆粒物的聚集過程，是一種較為經典的水處理工藝，應用十分普遍。近年來，在絮凝動力學、絮凝形態學、新型高效混凝劑以及高效絮凝反應器等方面的研究和應用，有了許多新的發展，推動了混凝技術的進步。
2 過濾技術
過濾技術是選擇和利用多孔的過濾介質（或稱濾料截面）使水中的雜質得到分離的固液分離過程。它通常與混凝、澄清或沉澱結合使用，這樣不僅能有效的降低水的濁度，而且對去除水中某些有機物和細菌、病毒也有一定的效果，因此，在生活飲用水處理中，過濾是必不可少的，在大多數工業用水處理中也常採用作為預處理過程。根據過濾技術的特點可知，在過濾技術中選擇適當的過濾介質-濾料是極為重要的，目前常用的過濾介質--濾料從砂、無煙煤、微孔塑料、陶瓷，到各種高分子分離膜等可以有多種選擇，它們可以去除水中不同粒度的雜質，此外，通過對過濾器進行優化設計可對過濾效果產生較大的影響。
原水經過混凝澄清處理以後，大部分懸浮物已被去除，但此時水質仍無法滿足飲用水標准和後續處理工藝的水質要求，所以在常規水處理工藝中，過濾常被安排在沉澱池或澄清池之後，經過濾後的出水濁度可以降到小於1單位。在原水濁度較低時（25單位以下），也可採用不經澄清直接過濾。
3 吸附技術
吸附是一種物質附著在另一種物質表面的過程，他可以發生在氣--液、氣--固和液--固兩相之間，在水處理中主要討論物質在水與固體吸附劑之間的轉移過程。許多多孔的固相物質可以作為吸附劑，例如活性炭、木屑、活化煤、焦炭、吸附樹脂等，其中以活性炭使用作為廣泛。吸附劑表面的吸附力可分為分子引力（范德華力）、化學鍵力和靜電引力三種，故而吸附可分為物理吸附、化學吸附和離子交換吸附。影響吸附的因素很多，主要有吸附劑、被吸附物質的性質和吸附過程操作條件等，吸附劑的性質又可分為吸附劑微孔的大小、比表面積以及其表面化學特性等。吸附過程操作條件主要與pH值、溫度、接觸時間等因素有關。
活性炭吸附技術目前應用較多的是在給水處理中去除微量有害物質和嗅味等，尤其是去除水中有機污染物效果較好，因而可單獨或與臭氧結合用於給水深度處理。此外，活性炭吸附在廢水處理中也有廣泛的應用。近年來在新的吸附劑方面又發展了有關的離子交換樹脂和KDF等吸附劑已在給水處理中應用較廣，值得重視。
4 膜分離技術
膜分離技術是利用特殊的有機高分子或無機材料製成的膜將溶液隔開，使溶液中的某些溶質或水滲透出來，從而達到分離的目的。膜分離的優點是分離截面效果好，一般沒有相的變化，設備容易操作，便於產業化等。當然，膜分離技術也存在一定的局限性，例如對待處理的原水水質要求嚴格，處理能力相對較小，需要注意膜的堵塞與清洗等，目前常用的膜分離技術主要有反滲透（RO）、電滲析（ED或ERD）、納濾（NF）、超濾（UF）、和微濾（MF）等，主要用途也各不相同，ED或ERD的局限性是可去除帶電雜志，但對病菌和大多數有機物效果較差；UF和MF去除顆粒直徑較大，但運行時所需壓力較低，膜的成本和運行費用較低；而RO和NF由於它們分離的顆粒直徑小，對病菌、有機物和無機物均有較好的效果，因此具有較廣泛的處理能力和應用范圍，既可用於工業水處理，也可應用於飲用水處理，尤其是近幾年發展迅速的NF技術，因其運行壓力較低，膜的成本和運行成本大幅減少，目前正成為水處理中優先發展的技術和領域。由於水資源緊缺是21世紀全球的一個突出矛盾，而且近年來相關法律法規不斷完善與嚴格，水質分析檢測技術不斷改進，膜的生產成本及銷售價格有下降趨勢，因此，膜技術在水處理方面必將得到越來越廣泛的應用。
5 消毒技術
水的消毒主要是為了殺滅或抑制水中對人體有害的致病微生物。水的消毒技術可分為化學消毒和物理消毒兩大類，化學消毒中採用的消毒劑又可分為氧化型消毒劑和非氧化型消毒劑，氧化型消毒劑中應用最廣的是氯及其製品，這是由於氯的價格低廉、消毒效果良好、使用較方便等特點，在非氧化型消毒劑中如季銨鹽等在工業冷卻水的殺菌，滅藻中應用較多。物理消毒中應用較多的是臭氧消毒和紫外線消毒，臭氧消毒的特點是殺菌效果好，不需很長的接觸時間，受水中的PH值和氨氮影響較小，能通過強氧化作用消除水中的有機物，對水中的鐵、錳、色度和嗅味也有一定的去除效果，其缺點是耗電較多，運行費用高，同時，臭氧需邊生產、邊使用，不易存儲；紫外消毒的缺點是消毒作用有一定的作用距離和范圍，當水中的懸浮物和濁度高時會妨礙紫外線的透射等。
近年來以氯為主要消毒劑已發展了一些新品種，如二氧化氯（ClO2）、
氯代異氰酸鹽（TCCA與DCCA）以及一些加氯的增效劑，如等三嗪類化合物等，此外，含溴的消毒劑也有相應的發展，在非氧化型消毒劑中出現了異噻唑啉酮、季銨鹽等新品種。物理消毒中臭氧和紫外消毒也發展較快，這可能和加氯後產生消毒副產物有關，如鹵代甲烷類化合物等，有的已確認為致癌物而引起廣泛關注，因此非氯消毒劑也有很大的發展前景。
6 結語
給水處理技術的目的是通過各種必要的處理技術改善原水水質，使他們符合生活飲用或工業使用的要求，因此水處理需要根據原水水質和出水水質的要求加以確定，為了達到處理的要求，應根據實際情況選用合適的技術，有時往往將幾種處理技術結合或復合使用。
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③ 超濾膜在水處理中的污染及其控制措施

影響膜污染主要有膜或膜組件自身特性、運行條件、原水水質、污泥混合液的性質等四大因素。

膜污染的防制措施

通過有效的技術可以盡量延緩膜污染的進程，降低膜污染的程度，在防控濃差極化和膜污染面的研究主要集中在改良膜的性質、改變原水的特性、優化分離操作條件及對膜進行預處理、定期反沖洗等方面。前面影響因素中已提到很多方面，這里主要對預處理方法和定期反沖洗進行闡述。

1.預處理

它是降低膜污染的研究方法之一，其中包括混凝、吸附、預氧化、預過濾等方法。預處理影響膜的過濾性主要表現為三個方面：改變污染物粒徑分布；改變污染物之間相互作用或它們在膜表面的沉積性；抑制微生物生長或是去除可生物降解的微生物。混凝是目前為止用得最為廣泛和有效的預處理方法，研究表明投加混凝劑後能大大降低膜污染，增加膜通量，而且比投加活性炭更為有效。活性炭投加能吸附水中8～15μm的顆粒，而這些顆粒是控制膜通量的主要因素。但過多地投加活性炭可能會加劇膜污染，目前國內普遍採用的是2g/L的投加量。採用強氧化劑如氯、過氧化氫、高錳酸鉀、臭氧等來氧化和改變有機物組成部分，從而改善出水水質，減輕膜污染。國內外對於預氧化控制膜污染的研究主要限於臭氧。適度的臭氧預氧化能增加了可生物同化有機碳和改善污泥性質,從而可能減輕膜污染，發現臭氧化能夠促進活性污泥中微生物細胞的分解和控制絲狀菌膨脹，從而減輕膜污染。然而有研究表明臭氧的投加對控制膜污染效果不明顯,甚至有可能加重膜污染，而且由於強氧化性，可能會氧化膜，從而損害膜，並容易產生一些副產物，因此預氧化工藝還在不斷研究中。使用填充床過濾器或是其它膜預過濾來去除部分可能對後續膜有污染的物質，疏水性粗孔徑膜能很好低吸附有機污染物，因此在預處理使用疏水性粗孔徑膜非常有效。

2.膜沖洗

研究表明對膜組件進行定期清洗可在很大程度上恢復膜通量。膜的清洗包括物理沖洗、化學沖洗、物化聯合沖洗以及電沖洗。物理清洗是用機械方法從膜面上去除污染物,包括多種方法。如正方向沖洗、變方向沖洗、透過液反壓沖洗、振動、排氣充水法、空氣噴射、自動海綿球清洗、水力方法、氣液脈沖和循環洗滌等。但該法僅對污染初期的膜有效,清洗效果不能持久。

研究表明:單獨進行水反沖洗不能夠有效去除膜面的阻垢層。化學清洗實質上是利用化學試劑和沉積物、污垢、腐蝕產物及影響通量速率和產水水質的其他污染物的反應去除膜上的污染物。化學試劑主要包括酸、鹼、螯合劑和按配方製造的產品等。採用鹽酸、氫氧化鈉及次氯酸鈉三種清洗劑結合清洗PVDF膜效果很好，但是單獨的進行化學清洗只能減小污染物對膜的粘滯性,不能將污染物有效去除，而且進行化學清洗時,水溫、加葯量及清洗時間是決定清洗效果的重要因素。將物理和化學清洗方法結合使用可以有效提高清洗效果, 如在清洗液中加入表面活性劑可使物理清洗的效果提高。電清洗是一種十分特殊的清洗方法。在膜上施加電場, 則帶電粒子或分子將沿電場方向移動, 通過在一定時間間隔內施加電場, 且在無需中斷操作的情況下從界面上除去粒子或分子。這種方法的缺點是需使用導電膜及安裝有電極的特殊膜器。清洗劑的選擇決定於污染物的類型和膜材料的性質。

在清洗方案的選擇中,應考慮以下因素：清洗設備的要求, 膜的類型和清洗劑的相容性,系統的結構材料,污染物的鑒定,使用過的清洗液的排放條件及由此造成的影響。