水处理:是指通过一系列水处理设备将被污染的工业废水或河水进行净化处理,以达到国家规定的水质标准。简单讲,“水处理”便是通过物理的、化学的手段,去除水中一些对生产、生活不需要的物质的过程。
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。
一般水处理方法及原理
常用的水处理方法有:
(一)沉淀物过滤法
(二)硬水软化法
(三)活性炭吸附法
(四)去离子法
(五)逆渗透法
(六)超过滤法
(七)蒸馏法
(八)紫外线消毒法
(九)生物化学法
水处理之沉淀物过滤法
沉淀物过滤法的目的是将水源内之悬浮颗粒物质或胶体物质清除乾净。这些颗粒物质如果没有清除,会对透析用水其它精密的过滤膜造成破坏或甚至水路的阻塞。这是最古老且最简单的净水法,所以这个步骤常用在水纯化的初步处理,或有必要时,在管路中也会多加入几个滤器(filter)以清除体积较大的杂质。滤过悬浮的颗粒物质所使用的滤器种类很多,例如网状滤器,沙状滤器(如石英沙等)或膜状滤器等。只要颗粒大小大於这些孔洞之大小,就会被阻挡下来。对於溶解于水中的离子,就无法阻拦下来。如果滤器太久没有更换或清洗,堆积在滤器上的颗粒物质会愈来愈多,则水流量及水压会逐渐减少。人们就是利用入水压与出水压差来判断滤器被阻塞的程度。因此滤器要定时逆冲以排除堆积其上的杂质,同时也要在固定时间内更换滤器。
沉淀物过滤法还有一个问题值得注意,因为颗粒物质不断被阻拦而堆积下来,这些物质面或许有细菌在此繁殖,并释放毒性物质通过滤器,造成热原反应,所以要经常更换滤器,原则上进水与出水的压力落差升高达到原先的五倍时,就需要换掉滤器。
水处理之硬水软化法
硬水的软化需使用离子交换法,它的目的是利用阳离子交换树脂以钠离子来交换硬水中的钙与镁离子,*此来降低水源内之钙镁离子的浓度。其软化的反应式如下:
Ca2++2Na-EX→Ca-EX2+2Na+1
Mg2++2Na-EX→Mg-EX2+2Na+1
式中的EX表示离子交换树脂,这些离子交换树脂结合了Ca2+及Mg2+之後,将原本含在其内的Na+离子释放出来。
现在市面上出售的离子交换树脂为球状的合成有机物高分子电解质。树脂基质(resin matrix)内藏氯化钠,在硬水软化的过程中,钠离子会逐渐被使用耗尽,则交换树脂的软化效果也会逐渐降低,这时需要作还原(regeneration)的工作,也就是每隔固定时间加入特定浓度的盐水,一般是10%,其反应方式如下: Ca-EX2+2Na+ (浓盐水)→ 2Na-EX+Ca2+
Mg-EX2+2Na+ (浓盐水)→ 2Na-EX+Mg2+
如果水处理的过程中没有阳离子的软化,不只是逆渗透膜上会有钙镁体的沉积以致降低功效甚至破坏逆渗透膜,同时病人也容易得到硬水症候群。硬水软化器也会引起细菌繁殖的问题,所以设备上需要有逆冲的功能,一段时间後就要逆冲一次以防止太多杂质吸附其上。另一个值得注意问题的是高血钠症,因为透析用水的软化与再还原过程是*计时器来控制,正常情况还原作用大多发生在半夜,这是*阀门在控制,如果发生故障,大量盐水就会涌进水源,进而造成病人的高血钠症。
水处理之活性炭净化法
活性炭是由木头,残木屑,水果核,椰子壳,煤炭或石油底渣等物质在高温下乾馏炭化而成,制成後还需以热空气或水蒸气加以活化。它的主要作用是清除氯与氯氨以及其它分子量在60到300道尔顿的溶解性有机物质。活性炭的表面呈颗粒状,内部是多孔的,孔内有许多约1Onm~lA大小的毛细管,1g的活性炭内部表面积高达700-1400m2,而这些毛细管内表面及颗粒表面就是吸附作用之所在。影响活性炭清除有机物能力的因素有活性炭本身的面积,孔洞大小以及被清除有机物的分子量及其极性(Polarity),它主要*物理的吸附能力来排除杂物,当吸附能力达饱合之後,吸附过多的杂质就会掉落下来污染下游的水质,所以必须定时利用逆冲的方式来清除吸附其上的杂质。
这种活性炭滤器如果吸附能力明显下降,必须更新。测定进水及出水的TOC浓度差(或细菌数量差)是考量更换活性炭的依据之一。有些逆渗透膜对氯的耐受性不佳,所以在逆渗透之前要有活性碳的处理,使氯能够有效的被活性炭吸附,但是活性碳上的孔洞吸附的细菌容易繁殖滋长,同时对於分子较大有机物的清除,活性炭的功效有限,所以必须*逆渗透膜在後面补强。
水处理之去离子法
去离子法的目的是将溶解於水中的无机离子排除,与硬水软化器一样,也是利用离子交换树脂的原理。在这使用两种树脂-阳离子交换树脂与阴离子交换树脂。阳离子交换树脂利用氢离子(H+)来交换阳离子;而阴离子交换树脂则利用氢氧根离子(OH-)来交换阴离子,氢离子与氢氧根离子互相结合成中性水,其反应方程式如下:
M+x+xH-Re→M-M-Rex+xH+1
A-z+zOH-Re→A-Rez+zOH-1
上式中的的M+x表阳离子,x表电价数,M+x阳离子与阳离子树脂上H-Re的氢离子交换,A-z则表阴离子,z表电价数,A-z与阴离子交换树脂结合後,释放出OH-离子。H+离子与OH-离子结合後即成中性的水。
这些树脂之吸附能力耗尽之後也需要再还原,阳离子交换树脂需要强酸来还原;相反的,阴离子则需要强硷来还原。
阳离子交换树脂对各种阳离子的吸附力有所差异,它们的强弱程度及相对关系如下: Ba2+>Pb2+>Sr2+>Ca2+>Ni2+>Cd2+>CU2+>Co2+>Zn2+>Mg2+>Ag1+>Cs1+>K1+>NH41+>Na1+>H1+
阴离子交换树脂与各阴离子的亲合力强度如下:
S02-4+>I->NO3->NO2->Cl->HCO3->OH->F-
如果阴离子交换树脂消耗殆尽而没有还原,则吸附力最弱的氟就会逐渐出现在透析用水中,造成软骨病,骨质疏松症及其它骨病变;如果阳离子交换树脂消耗尽了,氢离子也会出现在透析用水之中,造成水质酸性的增加,所以去离子功能是否有效,需要时常监视。一般是*水质的电阻系数(resistivity)或传导度(conductivity)来判断。去离子法所使用的离子交换树脂同样也会造成细菌的繁殖引起菌血症,这是值得注意的一点。
水处理之逆渗透法
逆渗透法可以有效的清除溶解於水中的无机物,有机物,细菌,热原及其它颗粒等,是透析用水之处理中最重要的一环。要了解"逆渗透"原理之前,要先解释"渗透(osmosis)的观念。所谓渗透是指以半透膜隔开两种不同浓度的溶��,其水中溶质不能透过半透膜,则浓度较低的一方水分子会通过半透膜到达浓度较高的另一方,直到两侧的浓度相等为止。在还没达到平衡之前,可以在浓度较高的一方逐渐施加压力,则前述之水分子移动状态会暂时停止,此时所需的压力叫作 "渗透压 (osmotic pressure)",如果施加的力量大於渗透压时,则水份的移动会反方向而行,也就是从高浓度的一例流向低浓度的一方,这种现象就叫作"逆渗透"。逆渗透的纯化效果可以达到离子的层面,对於单价离于(monovalent ions)的排除率(rejection rate)可达90%-98%,而双价离子(divalent ions)可达95%-99%左右(可以防止分子量大於200道尔敦的物质通过)。
逆渗透水处理常用的半透膜材质有纤维质膜(cellulosic),芳香族聚酝胺类(aromatic polyamides),polyimide或polyfuranes等,至於它的结构形状有螺旋型(spiral wound),空心纤维型(hollow fiber)及管状型(tubular)等。至於这些材质中纤维素膜的优点是耐氯性高,但在硷性的条件下(pH ≥8.0)或细菌存在的状况下,使用寿命会缩短。polyamide的缺点是对氯及氯氨之耐受性差。至於采用那一种材质较好,则目前还没有定论。
如果逆渗透前没有作好前置处理则渗透膜上容易有污物堆积,例如钙,镁,铁等离子,造成逆渗透功能的下降;有些膜(如polyamide)容易被氯与氯氨所破坏,因此在逆渗透膜之前要有活性碳及软化器等前置处理。逆渗透虽然价钱较高,因为一般逆渗透膜的孔径约在l0A以下,它可以排除细菌,病毒及热原甚至各种溶解性离子等,所以在准备血液透析析释用水最好准备这一道步骤。
水处理之超过滤法
超过滤法与逆渗透法类似,也是使用半透膜,但它无法控制离子的清除,因为膜之孔径较大,约10-200A之间。只能排除细菌,病毒,热原及颗粒状物等,对水溶性离子则无法滤过。超过滤法主要的作用是充当逆渗透法的前置处理以防止逆渗透膜被细菌污染。它也可用在水处理的最後步骤以防止上游的水在管路中被细菌污染。一般是利用进水压与出水压差来判断超过滤膜是否有效,与活性碳类似,平时是以逆冲法来清除附着其上的杂质。
水处理之蒸馏法
蒸馏法是古老却也是有效的水处理法,它可以清除任何不可挥发性的杂质,但是无法排除可挥发性的污染物,它需要很大的储水槽来存放,这个储水槽与输送管却是造成污染的重要原因,目前血液透析用水不用这种方式来处理。
家用水处理设备主要包括了软水机、纯水机、净水机、精密过滤器、纯净水设备、开水龙头以及路设计、设备安装和售后服务等,这是一整套为消费者提供的水处理设备。目前市场上水处理设备也主要包括软水机、纯水机、净水器三大类型。
一、水处理设备之软水机
1.软水机原理及功能:根据离子交换的原理,即用 Na+交换Mg2+Ca2+,使水中的硬度降低到70毫克/升以下成为软水,此水处理设备主要功能是祛除水碱,水垢。
2.软水机水处理设备的优缺点:
优点:祛除水垢,水碱效果好,同时流量大,基本上不降低水压。经过软水机水处理设备产生的水,清洁能力特强,洗衣,淋浴,美容护肤效果强;也能减轻能源消耗。同时也节约洗涤用品降,低家务强度。软水机水处理设备产生的水最适宜作为生活用水的。
缺点:软水机水处理设备不能祛除细菌,病毒,有机物,不能直接饮用;再生时需要耗盐;并产生一定量的废水。
二、水处理设备之纯水机
1.纯水机原理及功能:采用PP棉,活性炭及RO膜等滤芯,五级或五级以上过滤,其中最核心是RO膜,RO膜是目前过滤精度最高的滤芯。制出的水为纯净水,可以直接生饮。
2.纯水机水处理设备优缺点:
优点:纯水机水处理设备过滤精度高,适用于多种水质,净化后的水是纯净水,口感好,不含任何杂质。
缺点:纯水机水处理设备每日制水量少,只能解决饮用和做饭;前三级滤芯使用寿命短,需要定期更换滤芯;不适宜长期作为直饮水,尤其是儿童和老人更不宜长期饮用纯净水。
三、水处理设备之净水机
超滤机是净水机水处理设备中的主流产品,具有精度高,净化效果好,滤芯寿命长,并能自动清洗滤芯。
1.净水机原理及功能:采用0.01微米的超滤膜分离技术,能有效祛除水的泥沙,铁锈,悬浮物,胶体,细菌,病毒,大分子有机物等有害物。
2.净水机水处理设备优点缺点
优点:净水机水处理设备过滤精度高;净化水接近矿泉水,能直接生饮;流量大;滤芯使用年限长;自动清洗滤芯;不需要电;不浪费水。
缺点:净水机水处理设备祛除水垢,水碱效果较差,适用中等以下硬度地区;单一超滤机不能彻底去除水中异味,水质口感较差;换芯比较麻烦,不能彻底去除水中重金属。
四、水处理设备之精密过滤器
1.精密过滤器工作原理
精密过滤器(又称作保安过滤器),筒体外壳一般采用不锈钢材质制造,内部采用PP熔喷、线烧、折叠、钛滤芯、活性炭滤芯等管状滤芯作为过滤元件,根据不同的过滤介质及设计工艺选择不同的过滤元件,以达到出水水质的要求。机体也可选用快装式,以方便快捷的更换滤芯及清洗。
结构特点
2.精密过滤器特点
精密过滤器具有纳污能力高、耐腐蚀性强、耐温好、流量大、操作方便、使用寿命长、没有纤维脱落等诸多特点。
该设备
精密过滤器应用
广泛应用于制药、化工、食品、饮料、水处理、酿造、石油、印染、环保等行业,是各类液体过滤、澄清、提纯处理的理想设备。
五、水处理设备之纯净水设备
饮用纯净水制取装置由预处理过滤器、反渗透水处理系统及精密水处理等几部分组成,采用单元组合结构。目的是减少设备占地面积,便于运输及现场装调试,具有占地小、安装快、外观漂亮、操作、维修方便等优点,设备部分均选用Ocr18Ni9(304)不锈钢制作,管道低压部分采用A.B.S工程塑料,高压部分采用优质不锈钢制作,主要部件(膜、泵、仪表等)均由国外著名专业厂商提供,整机性能达到国外同期水平!
工业水处理设备应用领域及应用行业
电力行业用水:热力、火力发电厂矿企业、中、低压锅炉动力、给水系统。
主要用途:电厂、工厂高低压锅炉,空调、冷库等循环用水。微电子产品生产用高纯水,半导体、显像管用高纯水,电脑电路板等集成电路用水,太阳能电池、干式电池用水。
化工行业用水:化工反应冷却、化学药剂、化肥及精细化工、化妆品制造过程用水系统。
主要用途:纺织印染、造纸用水,化工试剂生产用纯水。护肤品生产用纯水,洗发水生产用纯水,染发剂生产用纯水。化学实验室、物理实验室、生物实验室。
工业产品涂装用水:汽车、家用电器、建材产品表面涂装、清洗、镀膜玻璃及蓄电池用水系统。
主要用途:电镀、玻璃镀膜用高纯水。
饮料行业用水:饮用纯净水、天然水、饮料、低度酒勾兑用水、纯生啤酒过滤等。
主要用途:纯净水、矿泉水生产,食品、饮料生产用纯水,宾馆、生活小区。
医用制药行业用水:医用大输液、注剂、药剂、生化制品用水医用无菌水、人工肾析用水及血液透析用水。
主要用途:制药、针剂用水等,保健品、口服液生产,药品原料、中间产品,生物制剂,酶的提取,蛋白质分离。
公共水处理系统:海水苦咸水淡化、学校、社区、宾馆、房产物业优质供水网络系统。
主要用途:日常生活用水处理工程,游泳池过滤消毒工程,养殖观赏鱼类用水、节水灌溉,沙漠苦咸水淡化系统,海水淡化系统,电镀废水处理金属回收,生活污水处理再利用,产品清洗水回收使用处理,工业废水处理。
电去离子(Electrodeionization)简称EDI,是一种将离子交换技术,离子交换膜技术和离子电迁移技术相结合的纯水制造技术。属高科技绿色环保技术。EDI净水设备具有连续出水、无需酸碱再生和无人值守等优点,已在制备纯水的系统中逐步代替混床作为精处理设备使用。这种先进技术的环保特性好,操作使用简便,愈来愈多地被人们所认可,也愈来愈多广泛地在医药、电子、电力、化工等行业得到推广。
电去离子(EDI)系统的工作原理
电去离子(EDI)系统主要是在直流电场的作用下,通过隔板的水中电介质离子发生定向移动,利用交换膜对离子的选择透过作用来对水质进行提纯的一种科学的水处理技术。电渗析器的一对电极之间,通常由阴膜,阳膜和隔板(甲、乙)多组交替排列,构成浓室和淡室(即阳离子可透过阳膜,阴离子可透过阴膜).淡室水中阳离子向负极迁移透过阳膜,被浓室中的阴膜截留;水中阴离子向正极方向迁移阴膜,被浓室中的阳膜截留,这样通过淡室的水中离子数逐渐减少,成为淡水,而浓室的水中,由于浓室的阴阳离子不断涌进,电介质离子浓度不断升高,而成为浓水,从而达到淡化,提纯,浓缩或精制的目的。
电去离子(EDI)系统的优点
1.无需酸碱再生:在混床中树脂需要用化学药品酸碱再生,而EDI则消除了这些有害物质的处理和繁重的工作。保护了环境。
2.连续、简单的操作:在混床中由于每次再生和水质量的变化,使操作过程变得复杂,而EDI的产水过程是稳定的连续的,产水水质是恒定的,没有复杂的操作程序,操作大大简便化。
3.降低了安装的要求:EDI系统与相当处理水量的混床相比,有较不的体积,它采用积木式结构,可依据场地的高度和窨灵活地构造。模块化的设计,使EDI在生产工作时能方便维护。
电去离子(EDI)系统的应用领域
1、电厂化学水处理
2、电子、半导体、精密机械行业超纯水
3、食品、饮料、饮用水的制备
4、小型纯水站,团体饮用纯水
5、精细化工、精尖学科用水
6、其他行业所需的高纯水制备
7、制药工业工艺用水
8、海水、苦咸水的淡化
经济效益及市场分析
EDI技术出现,更进一步降低了运行成本,无酸碱消耗,对环境不造成任何污染,使我们真正进入绿色水处理的时代,且能耗少,每产水3.8m3/h,耗电1kw。目前,市场上常用的多为国外产品,如Ebara、Orgamo、Nomura、Nippon Rensui和Elga。但其共同特点是费用高。所以本产品如进行市场开拓,肯定会有良好的发展前景。其经济效益和社会效益都会异常显著。
电去离子(Electrodeionization)简称EDI,是一种将离子交换技术,离子交换膜技术和离子电迁移技术相结合的纯水制造技术。属高科技绿色环保技术。EDI净水设备具有连续出水、无需酸碱再生和无人值守等优点,已在制备纯水的系统中逐步代替混床作为精处理设备使用。这种先进技术的环保特性好,操作使用简便,愈来愈多地被人们所认可,也愈来愈多广泛地在医药、电子、电力、化工等行业得到推广。
电去离子(EDI)系统的工作原理
电去离子(EDI)系统主要是在直流电场的作用下,通过隔板的水中电介质离子发生定向移动,利用交换膜对离子的选择透过作用来对水质进行提纯的一种科学的水处理技术。电渗析器的一对电极之间,通常由阴膜,阳膜和隔板(甲、乙)多组交替排列,构成浓室和淡室(即阳离子可透过阳膜,阴离子可透过阴膜).淡室水中阳离子向负极迁移透过阳膜,被浓室中的阴膜截留;水中阴离子向正极方向迁移阴膜,被浓室中的阳膜截留,这样通过淡室的水中离子数逐渐减少,成为淡水,而浓室的水中,由于浓室的阴阳离子不断涌进,电介质离子浓度不断升高,而成为浓水,从而达到淡化,提纯,浓缩或精制的目的。
电去离子(EDI)系统的优点
1. 无需酸碱再生: 在混床中树脂需要用化学药品酸碱再生, 而EDI则消除了这些有害物质的处理和繁重的工作。保护了环境。
2. 连续、简单的操作: 在混床中由于每次再生和水质量的变化,使操作过程变得复杂,而EDI的产水过程是稳定的连续的, 产水水质是恒定的,没有复杂的操作程序,操作大大简便化。
3. 降低了安装的要求:EDI系统与相当处理水量的混床相比,有较不的体积,它采用积木式结构,可依据场地的高度和窨灵活地构造。 模块化的设计, 使EDI在生产工作时能方便维护。
电去离子(EDI)系统的应用领域
1、电厂化学水处理
2、电子、半导体、精密机械行业超纯水
3、食品、饮料、饮用水的制备
4、小型纯水站,团体饮用纯水
5、精细化工、精尖学科用水
6、其他行业所需的高纯水制备
7、制药工业工艺用水
8、海水、苦咸水的淡化
经济效益及市场分析
EDI技术出现,更进一步降低了运行成本,无酸碱消耗,对环境不造成任何污染,使我们真正进入绿色水处理的时代,且能耗少,每产水3.8m3/h,耗电1kw。目前,市场上常用的多为国外产品,如Ebara、Orgamo、Nomura、Nippon Rensui和Elga。但其共同特点是费用高。所以本产品如进行市场开拓,肯定会有良好的发展前景。其经济效益和社会效益都会异常显著。





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