石英砂濾料、無(wú)煙煤濾料、磁鐵礦濾料、活性炭在水處理中的應(yīng)用

石英砂濾料、無(wú)煙煤濾料、磁鐵礦濾料、活性炭在水處理中的應(yīng)用

簡(jiǎn)單講，“水處理”便是通過(guò)物理的、化學(xué)的手段，去除水中一些對(duì)生產(chǎn)、生活不需要的物質(zhì)的過(guò)程。
    是為了適用于特定的用途而對(duì)水進(jìn)行的沉降、過(guò)濾、混凝、絮凝，以及緩蝕、阻垢等水質(zhì)調(diào)理的過(guò)程。
    由于社會(huì)生產(chǎn)、生活與水密切相關(guān)，因此，水處理領(lǐng)域涉及的應(yīng)用范圍十分廣泛，構(gòu)成了一個(gè)龐大的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用。
　常說(shuō)的水處理包括：污水處理和飲用水處理兩種。經(jīng)常用到的水處理藥劑有：聚合氯化鋁、聚合氯化鋁鐵、堿式氯化鋁，聚丙烯酰胺，活性炭及各種過(guò)濾濾料等。水處理的效果可以通過(guò)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)衡量。
水處理工藝
    污水處理一般來(lái)說(shuō)包含以下三級(jí)處理：一級(jí)處理是它通過(guò)機(jī)械處理，如格柵、沉淀或氣浮，去除污水中所含的石塊、砂石和脂肪、鐵離子、錳離子、油脂等。二級(jí)處理是生物處理，污水中的污染物在微生物的作用下被降解和轉(zhuǎn)化為污泥。三級(jí)處理是污水的深度處理，它包括營(yíng)養(yǎng)物的去除和通過(guò)加氯、紫外輻射或臭氧技術(shù)對(duì)污水進(jìn)行消毒。可能根據(jù)處理的目標(biāo)和水質(zhì)的不同，有的污水處理過(guò)程并不是包含上述所有過(guò)程。
　純凈水處理工藝，視原水水質(zhì)而定。
　如果原水是市政自來(lái)水，一般的流程是石英砂濾料、無(wú)煙煤濾料、磁鐵礦濾料來(lái)進(jìn)行過(guò)濾--活性炭、比如；果殼活性炭、椰殼活性炭、煤質(zhì)活性炭、采用活性炭過(guò)濾器進(jìn)行過(guò)濾--軟化（可有可無(wú)）--保安過(guò)濾器--反滲透--紫外消毒--產(chǎn)水如果是一般的地表水，在進(jìn)入上述流程之前要?dú)⒕�并添加絮凝劑。如果是井水，在砂濾后要加錳砂除鐵錳過(guò)濾器。
機(jī)械處理工段
      機(jī)械(一級(jí))處理工段包括格柵、斜管沉砂池、初沉池等構(gòu)筑物，以去除粗大顆粒和懸浮物為目的，處理的方法有兩種，一般通過(guò)物理法實(shí)現(xiàn)固液分離，將污染物從污水中分離，這是普遍采用的污水處理方式。機(jī)械(一級(jí))處理是所有污水處理工藝流程必備工程(盡管有時(shí)有些工藝流程省去初沉池)，城市污水一級(jí)處理BOD5和SS的典型去除率分別為25％和50％。在生物除磷脫氮型污水處理廠，一般不推薦曝氣沉砂池，以避免快速降解有機(jī)物的去除；在原污水水質(zhì)特性不利于除磷脫氮的情況下，初沉的設(shè)置與否以及設(shè)置方式需要根據(jù)水質(zhì)特注的后續(xù)工藝加以仔細(xì)分析和考慮，以保證和改善除磷除脫氮等后續(xù)工藝的進(jìn)水水質(zhì)。另一種方法是應(yīng)用化學(xué)處理，應(yīng)用絮凝劑將用害的金屬絮凝沉淀。
污水生化處理
      污水生化處理屬于二級(jí)處理，以去除不可沉懸浮物和溶解性可生物降解有機(jī)物為主要目的，其工藝構(gòu)成多種多樣，可分成活性污泥法、AB法、A/O法、A2／Ｏ法、SBR法、氧化溝法、穩(wěn)定塘法、土地處理法等多種處理方法。日前大多數(shù)城市污水處理廠都采用活性污泥法。生物處理的原理是通過(guò)生物作用，尤其是微生物的作用，完成有機(jī)物的分解和生物體的合成，將有機(jī)污染物轉(zhuǎn)變成無(wú)害的氣體產(chǎn)物(CO2)、液體產(chǎn)物(水)以及富含有機(jī)物的固體產(chǎn)物(微生物群體或稱生物污泥)；多余的生物污泥在沉淀池中經(jīng)沉淀池固液分離，從凈化后的污水中除去。
在污水生化處理過(guò)程中，影響微生物活性的因素可分為基質(zhì)類和環(huán)境類兩大類：
一、基質(zhì)類包括營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，如以碳元素為主的有機(jī)化合物即碳源物質(zhì)、氮源、磷源等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、以及鐵、鋅、錳等微量元素；另外，還包括一些有毒有害化學(xué)物質(zhì)如酚類、苯類等化合物、也包括一些重金屬離子如銅、鎘、鉛離子等。
二、環(huán)境類影響因素主要有：
　(1)溫度。溫度對(duì)微生物的影響是很廣泛的，盡管在高溫環(huán)境(50℃～70℃)和低溫環(huán)境(-5～0℃)中也活躍著某些類的細(xì)菌，但污水處理中絕大部分微生物最適宜生長(zhǎng)的溫度范圍是20-30℃。在適宜的溫度范圍內(nèi)，微生物的生理活動(dòng)旺盛，其活性隨溫度的增高而增強(qiáng)，處理效果也越好。超出此范圍，微生物的活性變差，生物反應(yīng)過(guò)程就會(huì)受影響。一般的，控制反應(yīng)進(jìn)程的最高和最低限值分別為35℃和10℃。
　(2)PH值。活性污泥系統(tǒng)微生物最適宜的PH值范圍是6.5-8.5，酸性或堿性過(guò)強(qiáng)的環(huán)境均不利于微生物的生存和生長(zhǎng)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使污泥絮體遭到破壞，菌膠團(tuán)解體，處理效果急劇惡化。
　(3)溶解氧。對(duì)好氧生物反應(yīng)來(lái)說(shuō)，保持混合液中一定濃度的溶解氧至關(guān)重要。當(dāng)環(huán)境中的溶解氧高于0.3mg/l時(shí)，兼性菌和好氧菌都進(jìn)行好氧呼吸；當(dāng)溶解氧低于0.2-0.3mg/l接近于零時(shí)，兼性菌則轉(zhuǎn)入?yún)捬鹾粑�，絕大部分好氧菌基本停止呼吸，而有部分好氧菌(多數(shù)為絲狀菌)還可能生長(zhǎng)良好，在系統(tǒng)中占據(jù)優(yōu)勢(shì)后常導(dǎo)致污泥膨脹。一般的，曝氣池出口處的溶解氧以保持2mg/l左右為宜，過(guò)高則增加能耗，經(jīng)濟(jì)上不合算。
　在所有影響因素中，基質(zhì)類因素和PH值決定于進(jìn)水水質(zhì)，對(duì)這些因素的控制，主要靠日常的監(jiān)測(cè)和有關(guān)條例、法規(guī)的嚴(yán)格執(zhí)行。對(duì)一般城市污水而言，這些因素大都不會(huì)構(gòu)成太大的影響，各參數(shù)基本能維持在適當(dāng)范圍內(nèi)。溫度的變化與氣候有關(guān)，對(duì)于萬(wàn)噸級(jí)的城市污水處理廠，特別是采用活性污泥工藝時(shí)，對(duì)溫度的控制難以實(shí)施，在經(jīng)濟(jì)上和工程上都不是十分可行的。因此，一般是通過(guò)設(shè)計(jì)參數(shù)的適當(dāng)選取來(lái)滿足不同溫度變化的處理要求，以達(dá)到處理目標(biāo)。因此，工藝控制的主要目標(biāo)就落在活性污泥本身以及可通過(guò)調(diào)控手段來(lái)改變的環(huán)境因素上，控制的主要任務(wù)就是采取合適的措施，克服外界因素對(duì)活性污泥系統(tǒng)的影響，使其能持續(xù)穩(wěn)定地發(fā)揮作用。
　　實(shí)現(xiàn)對(duì)生物反應(yīng)系統(tǒng)的過(guò)程控制關(guān)鍵在于控制對(duì)象或控制參數(shù)的選取，而這又與處理工藝或處理目標(biāo)密切相關(guān)。
　　前已述及溶解氧是生物反應(yīng)類型和過(guò)程中一個(gè)非常重要的指示參數(shù)，它能直觀且比較迅速地反映出整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，運(yùn)行管理方便，儀器、儀表的安裝及維護(hù)也較簡(jiǎn)單，這也是近十年我國(guó)新建的污水處理廠基本都實(shí)現(xiàn)了溶解氧現(xiàn)場(chǎng)和在線監(jiān)測(cè)的原因。
三級(jí)處理
三級(jí)處理是對(duì)水的深度處理，現(xiàn)在的我國(guó)的污水處理廠投入實(shí)際應(yīng)用的并不多。它將經(jīng)過(guò)二級(jí)處理的水進(jìn)行脫氮、脫磷處理，用活性炭吸附法或反滲透法等去除水中的剩余污染物,并用臭氧或氯消毒殺滅細(xì)菌和病毒,然后將處理水送入中水道，作為沖洗廁所、噴灑街道、澆灌綠化帶、工業(yè)用水、防火等水源。
　由此可見(jiàn)，污水處理工藝的作用僅僅是通過(guò)生物降解轉(zhuǎn)化作用和固液分離，在使污水得到凈化的同時(shí)將污染物富集到污泥中，包括一級(jí)處理工段產(chǎn)生的初沉污泥、二級(jí)處理工段產(chǎn)生的剩余活性污泥以及三級(jí)處理產(chǎn)生的化學(xué)污泥。由于這些污泥含有大量的有機(jī)物和病原體，而且極易腐敗發(fā)臭，很容易造成二次污染，消除污染的任務(wù)尚未完成。污泥必須經(jīng)過(guò)一定的減容、減量和穩(wěn)定化無(wú)害化處理井妥善處置。污泥處理處置的成功與否對(duì)污水廠有重要的影響，必須重視。如果污泥不進(jìn)行處理，污泥將不得不隨處理后的出水排放，污水廠的凈化效果也就會(huì)被抵消掉。所以在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，污水處理過(guò)程中的污泥處理也是相當(dāng)關(guān)鍵的。
一般水處理方法及原理
　常用的水處理方法有：(一)沉淀物過(guò)濾法、(二)硬水軟化法、(三)活性炭吸附法、(四)去離子法、(五)逆滲透法、(六)超過(guò)濾法、(七)蒸餾法、(八)紫外線消毒法、(九)生物化學(xué)法等，現(xiàn)在將這些處理法之原理及功能在此一一說(shuō)明。
一、沉淀物過(guò)濾法
       沉淀物過(guò)濾法的目的是將水源內(nèi)之懸浮顆粒物質(zhì)或膠體物質(zhì)清除乾凈。這些顆粒物質(zhì)如果沒(méi)有清除，會(huì)對(duì)透析用水其它精密的過(guò)濾膜造成破壞或甚至水路的阻塞。這是最古老且最簡(jiǎn)單的凈水法，所以這個(gè)步驟常用在水純化的初步處理，或有必要時(shí)，在管路中也會(huì)多加入幾個(gè)濾器(filter)以清除體積較大的雜質(zhì)。濾過(guò)懸浮的顆粒物質(zhì)所使用的濾器種類很多，例如網(wǎng)狀濾器，沙狀濾器(如石英沙等)或膜狀濾器等。只要顆粒大小大於這些孔洞之大小，就會(huì)被阻擋下來(lái)。對(duì)於溶解于水中的離子，就無(wú)法阻攔下來(lái)。如果濾器太久沒(méi)有更換或清洗，堆積在濾器上的顆粒物質(zhì)會(huì)愈來(lái)愈多，則水流量及水壓會(huì)逐漸減少。人們就是利用入水壓與出水壓差來(lái)判斷濾器被阻塞的程度。因此濾器要定時(shí)逆沖以排除堆積其上的雜質(zhì)，同時(shí)也要在固定時(shí)間內(nèi)更換濾器。
　沉淀物過(guò)濾法還有一個(gè)問(wèn)題值得注意，因?yàn)轭w粒物質(zhì)不斷被阻攔而堆積下來(lái)，這些物質(zhì) 面或許有細(xì)菌在此繁殖，并釋放毒性物質(zhì)通過(guò)濾器，造成熱原反應(yīng)，所以要經(jīng)常更換濾器，原則上進(jìn)水與出水的壓力落差升高達(dá)到原先的五倍時(shí)，就需要換掉濾器。
二、硬水軟化法
    硬水的軟化需使用離子交換法，它的目的是利用陽(yáng)離子交換樹(shù)脂以鈉離子來(lái)交換硬水中的鈣與鎂離子，*此來(lái)降低水源內(nèi)之鈣鎂離子的濃度。其軟化的反應(yīng)式如下:
　　Ca2++2Na-EX→Ca-EX2+2Na+1
　　Mg2++2Na-EX→Mg-EX2+2Na+1
　式中的EX表示離子交換樹(shù)脂，這些離子交換樹(shù)脂結(jié)合了Ca2+及Mg2+之後，將原本含在其內(nèi)的Na+離子釋放出來(lái)。
　現(xiàn)在市面上出售的離子交換樹(shù)脂為球狀的合成有機(jī)物高分子電解質(zhì)。樹(shù)脂基質(zhì)(resin matrix)內(nèi)藏氯化鈉，在硬水軟化的過(guò)程中，鈉離子會(huì)逐漸被使用耗盡，則交換樹(shù)脂的軟化效果也會(huì)逐漸降低，這時(shí)需要作還原(regeneration)的工作，也就是每隔固定時(shí)間加入特定濃度的鹽水，一般是10%，其反應(yīng)方式如下:
　　Ca-EX2+2Na+　(濃鹽水)→　2Na-EX+Ca2+
　　Mg-EX2+2Na+　(濃鹽水)→　2Na-EX+Mg2+
　如果水處理的過(guò)程中沒(méi)有陽(yáng)離子的軟化，不只是逆滲透膜上會(huì)有鈣鎂體的沉積以致降低功效甚至破壞逆滲透膜，同時(shí)病人也容易得到硬水癥候群。硬水軟化器也會(huì)引起細(xì)菌繁殖的問(wèn)題，所以設(shè)備上需要有逆沖的功能，一段時(shí)間後就要逆沖一次以防止太多雜質(zhì)吸附其上。另一個(gè)值得注意問(wèn)題的是高血鈉癥，因?yàn)橥肝鲇盟�的軟化與再還原過(guò)程是*計(jì)時(shí)器來(lái)控制，正常情況還原作用大多發(fā)生在半夜，這是*閥門在控制，如果發(fā)生故障，大量鹽水就會(huì)涌進(jìn)水源，進(jìn)而造成病人的高血鈉癥。

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