超滤混凝预处理

① 水处理各种工艺流程介绍

水处理各种工艺流程介绍

水处理工艺根据处理目的和水质特性的不同，可以分为多种类型。以下是几种常见的水处理工艺流程的介绍：

一、污水处理基本方法

1. 物理方法

   格栅过滤：通过金属栅条截留废水中的大块悬浮物。

   沉淀法：利用重力作用使悬浮颗粒沉降到底部。

   浮选法：通过气泡使悬浮颗粒上浮并去除。

   离心分离：利用离心力分离不同密度的物质。

   膜分离法：如反渗透、超滤等，通过膜的选择透过性去除杂质。

2. 化学方法

   混凝：加入混凝剂使悬浮颗粒凝聚成较大颗粒。

   化学沉淀：通过化学反应生成沉淀物去除溶解性物质。

   中和：调节废水pH值至中性。

   萃取：利用溶剂选择性提取废水中的某些成分。

   氧化还原：通过氧化或还原反应去除污染物。

   电解：利用电流作用去除废水中的污染物。

3. 生物方法

   好氧法：在充分供氧的条件下，利用好氧微生物降解有机物。

   厌氧法：在无氧条件下，利用厌氧微生物降解有机物。

二、污水处理基本工艺流程

1. 一级处理（预处理阶段）

   目标：去除废水中的悬浮物、浮油，初步调整pH值。

   设备：格栅、筛网、沉砂池、沉淀池、隔油池等。

   效果：减轻废水的腐化程度，为后续处理做准备。

   工艺流程示例：

   调节池：调节水量和水质，平衡水温。

   格栅：截留大块悬浮物。

   沉砂池：分离密度较大的无机颗粒。

   沉淀池：利用重力沉降去除悬浮颗粒。

   

2. 二级处理（主体工艺为生化处理）

   目标：去除废水中的可溶性有机物和部分胶体污染物。

   方法：生物处理方法及某些化学方法。

   效果：BOD去除率可达80%~90%，使废水达到排放标准或农灌标准。

   常见工艺：

   活性污泥法：包括传统活性污泥法、氧化沟、序批式活性污泥法等。

   生物膜法：如生物滤池、生物转盘、流化床等。

3. 三级处理（控制富营养化和重新回用）

   目标：进一步去除废水中的悬浮物、溶解性有机物、无机盐、细菌等，使废水达到更高标准的回用水质。

   方法：砂滤、混凝、微滤、反渗透、电渗析、离子交换、消毒、活性炭吸附、脱氮除磷等。

   常见工艺：

   悬浮物去除：通过混凝沉淀、砂滤、微滤和反渗透等方法去除。

   溶解性有机物去除：利用活性炭吸附、O3氧化处理等方法。

   溶解性无机盐去除：采用反渗透、电渗析、离子交换等脱盐技术。

   消毒处理：使用液氯、臭氧、次氯酸钠和紫外线等方法杀灭细菌。

三、总结

水处理工艺流程的选择应根据水质特性、处理目标、经济成本等因素综合考虑。在实际应用中，可能需要结合多种处理方法，以达到最佳的处理效果。同时，随着技术的不断进步和创新，新的水处理工艺和方法也在不断涌现，为水处理领域提供了更多的选择和可能性。

② 给水处理中常用技术概述

由于水是一种溶解力很强的溶剂，又与外界环境如空气、地壳、土壤等广泛接触，故而水中必然含有很多杂质，而水的处理或者净化其实质就是通过各种水处理技术去除水中有关杂质，以获得达到一定水质标准的水供生活饮用或工业使用。水处理技术包括混凝、过滤、吸附、膜分离和消毒等。
1 混凝技术
混凝技术的处理对象是水中的悬浮物和胶体物质，其关键技术是选择和投加适当的混凝剂，经混凝过程使水中悬浮物和胶体形成大颗粒絮凝体，然后通过澄清、沉淀进行分离。历史上很早以前就有以明矾净水的记载，直至今日，我国的水厂大都采用铝盐或铁盐作为无机混凝剂，近年来也研究开发和应用了一些新的混凝剂如无机聚合态的聚合氯化铝（PAC）和聚合硫酸铝（PAS）等，也包括一些有机高分子絮凝剂如聚丙烯酰胺（PAM）等。
给水和废水的处理过程中，为了满足用水水质和环境排放的要求，一般在预处理中采用混凝沉淀法，即向水中投加混凝剂或絮凝剂以破坏溶胶稳定性，使水中的胶体和悬浮物颗粒絮凝成较大的絮凝体，以便从水中分离出来，达到水质净化的目的。混凝处理实际上包括凝聚和絮凝两种胶体颗粒物的聚集过程，是一种较为经典的水处理工艺，应用十分普遍。近年来，在絮凝动力学、絮凝形态学、新型高效混凝剂以及高效絮凝反应器等方面的研究和应用，有了许多新的发展，推动了混凝技术的进步。
2 过滤技术
过滤技术是选择和利用多孔的过滤介质（或称滤料截面）使水中的杂质得到分离的固液分离过程。它通常与混凝、澄清或沉淀结合使用，这样不仅能有效的降低水的浊度，而且对去除水中某些有机物和细菌、病毒也有一定的效果，因此，在生活饮用水处理中，过滤是必不可少的，在大多数工业用水处理中也常采用作为预处理过程。根据过滤技术的特点可知，在过滤技术中选择适当的过滤介质-滤料是极为重要的，目前常用的过滤介质--滤料从砂、无烟煤、微孔塑料、陶瓷，到各种高分子分离膜等可以有多种选择，它们可以去除水中不同粒度的杂质，此外，通过对过滤器进行优化设计可对过滤效果产生较大的影响。
原水经过混凝澄清处理以后，大部分悬浮物已被去除，但此时水质仍无法满足饮用水标准和后续处理工艺的水质要求，所以在常规水处理工艺中，过滤常被安排在沉淀池或澄清池之后，经过滤后的出水浊度可以降到小于1单位。在原水浊度较低时（25单位以下），也可采用不经澄清直接过滤。
3 吸附技术
吸附是一种物质附着在另一种物质表面的过程，他可以发生在气--液、气--固和液--固两相之间，在水处理中主要讨论物质在水与固体吸附剂之间的转移过程。许多多孔的固相物质可以作为吸附剂，例如活性炭、木屑、活化煤、焦炭、吸附树脂等，其中以活性炭使用作为广泛。吸附剂表面的吸附力可分为分子引力（范德华力）、化学键力和静电引力三种，故而吸附可分为物理吸附、化学吸附和离子交换吸附。影响吸附的因素很多，主要有吸附剂、被吸附物质的性质和吸附过程操作条件等，吸附剂的性质又可分为吸附剂微孔的大小、比表面积以及其表面化学特性等。吸附过程操作条件主要与pH值、温度、接触时间等因素有关。
活性炭吸附技术目前应用较多的是在给水处理中去除微量有害物质和嗅味等，尤其是去除水中有机污染物效果较好，因而可单独或与臭氧结合用于给水深度处理。此外，活性炭吸附在废水处理中也有广泛的应用。近年来在新的吸附剂方面又发展了有关的离子交换树脂和KDF等吸附剂已在给水处理中应用较广，值得重视。
4 膜分离技术
膜分离技术是利用特殊的有机高分子或无机材料制成的膜将溶液隔开，使溶液中的某些溶质或水渗透出来，从而达到分离的目的。膜分离的优点是分离截面效果好，一般没有相的变化，设备容易操作，便于产业化等。当然，膜分离技术也存在一定的局限性，例如对待处理的原水水质要求严格，处理能力相对较小，需要注意膜的堵塞与清洗等，目前常用的膜分离技术主要有反渗透（RO）、电渗析（ED或ERD）、纳滤（NF）、超滤（UF）、和微滤（MF）等，主要用途也各不相同，ED或ERD的局限性是可去除带电杂志，但对病菌和大多数有机物效果较差；UF和MF去除颗粒直径较大，但运行时所需压力较低，膜的成本和运行费用较低；而RO和NF由于它们分离的颗粒直径小，对病菌、有机物和无机物均有较好的效果，因此具有较广泛的处理能力和应用范围，既可用于工业水处理，也可应用于饮用水处理，尤其是近几年发展迅速的NF技术，因其运行压力较低，膜的成本和运行成本大幅减少，目前正成为水处理中优先发展的技术和领域。由于水资源紧缺是21世纪全球的一个突出矛盾，而且近年来相关法律法规不断完善与严格，水质分析检测技术不断改进，膜的生产成本及销售价格有下降趋势，因此，膜技术在水处理方面必将得到越来越广泛的应用。
5 消毒技术
水的消毒主要是为了杀灭或抑制水中对人体有害的致病微生物。水的消毒技术可分为化学消毒和物理消毒两大类，化学消毒中采用的消毒剂又可分为氧化型消毒剂和非氧化型消毒剂，氧化型消毒剂中应用最广的是氯及其制品，这是由于氯的价格低廉、消毒效果良好、使用较方便等特点，在非氧化型消毒剂中如季铵盐等在工业冷却水的杀菌，灭藻中应用较多。物理消毒中应用较多的是臭氧消毒和紫外线消毒，臭氧消毒的特点是杀菌效果好，不需很长的接触时间，受水中的PH值和氨氮影响较小，能通过强氧化作用消除水中的有机物，对水中的铁、锰、色度和嗅味也有一定的去除效果，其缺点是耗电较多，运行费用高，同时，臭氧需边生产、边使用，不易存储；紫外消毒的缺点是消毒作用有一定的作用距离和范围，当水中的悬浮物和浊度高时会妨碍紫外线的透射等。
近年来以氯为主要消毒剂已发展了一些新品种，如二氧化氯（ClO2）、
氯代异氰酸盐（TCCA与DCCA）以及一些加氯的增效剂，如等三嗪类化合物等，此外，含溴的消毒剂也有相应的发展，在非氧化型消毒剂中出现了异噻唑啉酮、季铵盐等新品种。物理消毒中臭氧和紫外消毒也发展较快，这可能和加氯后产生消毒副产物有关，如卤代甲烷类化合物等，有的已确认为致癌物而引起广泛关注，因此非氯消毒剂也有很大的发展前景。
6 结语
给水处理技术的目的是通过各种必要的处理技术改善原水水质，使他们符合生活饮用或工业使用的要求，因此水处理需要根据原水水质和出水水质的要求加以确定，为了达到处理的要求，应根据实际情况选用合适的技术，有时往往将几种处理技术结合或复合使用。
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③ 超滤膜在水处理中的污染及其控制措施

影响膜污染主要有膜或膜组件自身特性、运行条件、原水水质、污泥混合液的性质等四大因素。

膜污染的防制措施

通过有效的技术可以尽量延缓膜污染的进程，降低膜污染的程度，在防控浓差极化和膜污染面的研究主要集中在改良膜的性质、改变原水的特性、优化分离操作条件及对膜进行预处理、定期反冲洗等方面。前面影响因素中已提到很多方面，这里主要对预处理方法和定期反冲洗进行阐述。

1.预处理

它是降低膜污染的研究方法之一，其中包括混凝、吸附、预氧化、预过滤等方法。预处理影响膜的过滤性主要表现为三个方面：改变污染物粒径分布；改变污染物之间相互作用或它们在膜表面的沉积性；抑制微生物生长或是去除可生物降解的微生物。混凝是目前为止用得最为广泛和有效的预处理方法，研究表明投加混凝剂后能大大降低膜污染，增加膜通量，而且比投加活性炭更为有效。活性炭投加能吸附水中8～15μm的颗粒，而这些颗粒是控制膜通量的主要因素。但过多地投加活性炭可能会加剧膜污染，目前国内普遍采用的是2g/L的投加量。采用强氧化剂如氯、过氧化氢、高锰酸钾、臭氧等来氧化和改变有机物组成部分，从而改善出水水质，减轻膜污染。国内外对于预氧化控制膜污染的研究主要限于臭氧。适度的臭氧预氧化能增加了可生物同化有机碳和改善污泥性质,从而可能减轻膜污染，发现臭氧化能够促进活性污泥中微生物细胞的分解和控制丝状菌膨胀，从而减轻膜污染。然而有研究表明臭氧的投加对控制膜污染效果不明显,甚至有可能加重膜污染，而且由于强氧化性，可能会氧化膜，从而损害膜，并容易产生一些副产物，因此预氧化工艺还在不断研究中。使用填充床过滤器或是其它膜预过滤来去除部分可能对后续膜有污染的物质，疏水性粗孔径膜能很好低吸附有机污染物，因此在预处理使用疏水性粗孔径膜非常有效。

2.膜冲洗

研究表明对膜组件进行定期清洗可在很大程度上恢复膜通量。膜的清洗包括物理冲洗、化学冲洗、物化联合冲洗以及电冲洗。物理清洗是用机械方法从膜面上去除污染物,包括多种方法。如正方向冲洗、变方向冲洗、透过液反压冲洗、振动、排气充水法、空气喷射、自动海绵球清洗、水力方法、气液脉冲和循环洗涤等。但该法仅对污染初期的膜有效,清洗效果不能持久。

研究表明:单独进行水反冲洗不能够有效去除膜面的阻垢层。化学清洗实质上是利用化学试剂和沉积物、污垢、腐蚀产物及影响通量速率和产水水质的其他污染物的反应去除膜上的污染物。化学试剂主要包括酸、碱、螯合剂和按配方制造的产品等。采用盐酸、氢氧化钠及次氯酸钠三种清洗剂结合清洗PVDF膜效果很好，但是单独的进行化学清洗只能减小污染物对膜的粘滞性,不能将污染物有效去除，而且进行化学清洗时,水温、加药量及清洗时间是决定清洗效果的重要因素。将物理和化学清洗方法结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剂可使物理清洗的效果提高。电清洗是一种十分特殊的清洗方法。在膜上施加电场, 则带电粒子或分子将沿电场方向移动, 通过在一定时间间隔内施加电场, 且在无需中断操作的情况下从界面上除去粒子或分子。这种方法的缺点是需使用导电膜及安装有电极的特殊膜器。清洗剂的选择决定于污染物的类型和膜材料的性质。

在清洗方案的选择中,应考虑以下因素：清洗设备的要求, 膜的类型和清洗剂的相容性,系统的结构材料,污染物的鉴定,使用过的清洗液的排放条件及由此造成的影响。