石英砂濾料、無煙煤濾料、磁鐵礦濾料、活性炭在水處理中的應(yīng)用

石英砂濾料、無煙煤濾料、磁鐵礦濾料、活性炭在水處理中的應(yīng)用

簡單講，“水處理”便是通過物理的、化學的手段，去除水中一些對生產(chǎn)、生活不需要的物質(zhì)的過程。
    是為了適用于特定的用途而對水進行的沉降、過濾、混凝、絮凝，以及緩蝕、阻垢等水質(zhì)調(diào)理的過程。
    由于社會生產(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)成了一個龐大的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用。
　常說的水處理包括：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，活性炭及各種過濾濾料等。水處理的效果可以通過水質(zhì)標準衡量。
水處理工藝
    污水處理一般來說包含以下三級處理：一級處理是它通過機械處理，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。三級處理是污水的深度處理，它包括營養(yǎng)物的去除和通過加氯、紫外輻射或臭氧技術(shù)對污水進行消毒。可能根據(jù)處理的目標和水質(zhì)的不同，有的污水處理過程并不是包含上述所有過程。
　純凈水處理工藝，視原水水質(zhì)而定。
　如果原水是市政自來水，一般的流程是石英砂濾料、無煙煤濾料、磁鐵礦濾料來進行過濾--活性炭、比如；果殼活性炭、椰殼活性炭、煤質(zhì)活性炭、采用活性炭過濾器進行過濾--軟化（可有可無）--保安過濾器--反滲透--紫外消毒--產(chǎn)水如果是一般的地表水，在進入上述流程之前要殺菌并添加絮凝劑。如果是井水，在砂濾后要加錳砂除鐵錳過濾器。
機械處理工段
      機械(一級)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，一般通過物理法實現(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。機械(一級)處理是所有污水處理工藝流程必備工程(盡管有時有些工藝流程省去初沉池)，城市污水一級處理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)工藝加以仔細分析和考慮，以保證和改善除磷除脫氮等后續(xù)工藝的進水水質(zhì)。另一種方法是應(yīng)用化學處理，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處理，以去除不可沉懸浮物和溶解性可生物降解有機物為主要目的，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生物作用，尤其是微生物的作用，完成有機物的分解和生物體的合成，將有機污染物轉(zhuǎn)變成無害的氣體產(chǎn)物(CO2)、液體產(chǎn)物(水)以及富含有機物的固體產(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)類包括營養(yǎng)物質(zhì)，如以碳元素為主的有機化合物即碳源物質(zhì)、氮源、磷源等營養(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菌，但污水處理中絕大部分微生物最適宜生長的溫度范圍是20-30℃。在適宜的溫度范圍內(nèi)，微生物的生理活動旺盛，其活性隨溫度的增高而增強，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)過程就會受影響。一般的，控制反應(yīng)進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，酸性或堿性過強的環(huán)境均不利于微生物的生存和生長，嚴重時會使污泥絮體遭到破壞，菌膠團解體，處理效果急劇惡化。
　(3)溶解氧。對好氧生物反應(yīng)來說，保持混合液中一定濃度的溶解氧至關(guān)重要。當環(huán)境中的溶解氧高于0.3mg/l時，兼性菌和好氧菌都進行好氧呼吸；當溶解氧低于0.2-0.3mg/l接近于零時，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)還可能生長良好，在系統(tǒng)中占據(jù)優(yōu)勢后常導致污泥膨脹。一般的，曝氣池出口處的溶解氧以保持2mg/l左右為宜，過高則增加能耗，經(jīng)濟上不合算。
　在所有影響因素中，基質(zhì)類因素和PH值決定于進水水質(zhì)，對這些因素的控制，主要靠日常的監(jiān)測和有關(guān)條例、法規(guī)的嚴格執(zhí)行。對一般城市污水而言，這些因素大都不會構(gòu)成太大的影響，各參數(shù)基本能維持在適當范圍內(nèi)。溫度的變化與氣候有關(guān)，對于萬噸級的城市污水處理廠，特別是采用活性污泥工藝時，對溫度的控制難以實施，在經(jīng)濟上和工程上都不是十分可行的。因此，一般是通過設(shè)計參數(shù)的適當選取來滿足不同溫度變化的處理要求，以達到處理目標。因此，工藝控制的主要目標就落在活性污泥本身以及可通過調(diào)控手段來改變的環(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。
　　實現(xiàn)對生物反應(yīng)系統(tǒng)的過程控制關(guān)鍵在于控制對象或控制參數(shù)的選取，而這又與處理工藝或處理目標密切相關(guān)。
　　前已述及溶解氧是生物反應(yīng)類型和過程中一個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系統(tǒng)的運行狀況，運行管理方便，儀器、儀表的安裝及維護也較簡單，這也是近十年我國新建的污水處理廠基本都實現(xiàn)了溶解氧現(xiàn)場和在線監(jiān)測的原因。
三級處理
三級處理是對水的深度處理，現(xiàn)在的我國的污水處理廠投入實際應(yīng)用的并不多。它將經(jīng)過二級處理的水進行脫氮、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，污水處理工藝的作用僅僅是通過生物降解轉(zhuǎn)化作用和固液分離，在使污水得到凈化的同時將污染物富集到污泥中，包括一級處理工段產(chǎn)生的初沉污泥、二級處理工段產(chǎn)生的剩余活性污泥以及三級處理產(chǎn)生的化學污泥。由于這些污泥含有大量的有機物和病原體，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)過一定的減容、減量和穩(wěn)定化無害化處理井妥善處置。污泥處理處置的成功與否對污水廠有重要的影響，必須重視。如果污泥不進行處理，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被抵消掉。所以在實際的應(yīng)用過程中，污水處理過程中的污泥處理也是相當關(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)超過濾法、(七)蒸餾法、(八)紫外線消毒法、(九)生物化學法等，現(xiàn)在將這些處理法之原理及功能在此一一說明。
一、沉淀物過濾法
       沉淀物過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)如果沒有清除，會對透析用水其它精密的過濾膜造成破壞或甚至水路的阻塞。這是最古老且最簡單的凈水法，所以這個步驟常用在水純化的初步處理，或有必要時，在管路中也會多加入幾個濾器(filter)以清除體積較大的雜質(zhì)。濾過懸浮的顆粒物質(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，就會被阻擋下來。對於溶解于水中的離子，就無法阻攔下來。如果濾器太久沒有更換或清洗，堆積在濾器上的顆粒物質(zhì)會愈來愈多，則水流量及水壓會逐漸減少。人們就是利用入水壓與出水壓差來判斷濾器被阻塞的程度。因此濾器要定時逆沖以排除堆積其上的雜質(zhì)，同時也要在固定時間內(nèi)更換濾器。
　沉淀物過濾法還有一個問題值得注意，因為顆粒物質(zhì)不斷被阻攔而堆積下來，這些物質(zhì) 面或許有細菌在此繁殖，并釋放毒性物質(zhì)通過濾器，造成熱原反應(yīng)，所以要經(jīng)常更換濾器，原則上進水與出水的壓力落差升高達到原先的五倍時，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，它的目的是利用陽離子交換樹脂以鈉離子來交換硬水中的鈣與鎂離子，*此來降低水源內(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表示離子交換樹脂，這些離子交換樹脂結(jié)合了Ca2+及Mg2+之後，將原本含在其內(nèi)的Na+離子釋放出來。
　現(xiàn)在市面上出售的離子交換樹脂為球狀的合成有機物高分子電解質(zhì)。樹脂基質(zhì)(resin matrix)內(nèi)藏氯化鈉，在硬水軟化的過程中，鈉離子會逐漸被使用耗盡，則交換樹脂的軟化效果也會逐漸降低，這時需要作還原(regeneration)的工作，也就是每隔固定時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+
　如果水處理的過程中沒有陽離子的軟化，不只是逆滲透膜上會有鈣鎂體的沉積以致降低功效甚至破壞逆滲透膜，同時病人也容易得到硬水癥候群。硬水軟化器也會引起細菌繁殖的問題，所以設(shè)備上需要有逆沖的功能，一段時間後就要逆沖一次以防止太多雜質(zhì)吸附其上。另一個值得注意問題的是高血鈉癥，因為透析用水的軟化與再還原過程是*計時器來控制，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，大量鹽水就會涌進水源，進而造成病人的高血鈉癥。

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