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生活飲用水軟化處理方法


  我國有大面積的地方為鹽堿地區和石灰溶地區,這些地區的水硬度高,有時硬度達到700多度,硬度嚴重超標,這些水不僅口味極差,而且如果長期飲用,會對入的身體健康造成嚴重損害。目前我國飲用水水質標準中硬度為450度,有研究表明水的硬度在170度左右對人體最適合,這些地區在進行水處理時要考慮軟化處理。目前主要的軟化方法有:石灰藥劑強化混凝法、離子交換法和膜法。

1、石灰藥劑強化混凝軟化法

水的藥劑軟化法的工藝過程,就是根據容度積原理,按需要向水中投加適當藥劑,使之與鈣、鎂離子反應生成不溶性沉淀物為CaCO3和(OH)2。通常用的藥劑有石灰、純堿、苛性鈉、磷酸三鈉等,其中以石灰軟化最為常用。

石灰經消化后。制成石灰乳投加在原水中,在高pH值條件下與重碳酸鹽產生如下反應:

Ca(HCO3)+Ca(OH)2=2CaCO3↓2H2O

Mg(HCO3)2+Ca(OH)2=CaCO3↓+MgCO3+2H2O

MgCO3+Ca(OH)2=Mg(OH)2↓+CaCO3↓

      其中CaCO3和Mg(OH)2為沉淀物,鈣鎂二價離子形成的沉淀物在下沉過程中起到混凝劑的作用,CaCO3具 有良好的絮凝作用。使各種沉淀物在反應池中絮凝,在沉淀池和濾池中去除。對于地下水,一般水的濁度不高,不需投加其它混疑劑。其中pH值對混凝效果好壞影響很大,各地在進行石灰軟化時,應根據當地水質實際情況,通過燒杯試驗觀察不同pH值下的去除效果,同時考慮投藥的經濟性,確定最佳pH值。在生產試驗中 投加Ca(OH)2將水溶液調整為最佳的pH值。在這種方法中,水的pH值和藥劑投加量是關鍵。

      通常在燒杯試驗、模型試驗和生產試 驗中確定。為增加混凝效果,可投加聚丙稀酰胺作為助凝劑。投加石灰后,出廠水的pH值會較高,在出廠水中應進行酸中和,調整水的pH值符合飲用水水質標準。許多地區的水源中,在硬度超標的同時,溶解性總固體和鐵、錳也往往超標,強化混凝和石灰藥劑法也能去除一定的鐵、錳和溶解性總固體。由于石灰的價格低,來源廣,適用于原水的碳酸鹽硬度較高、非碳酸鹽硬度較低的情況。生活飲用水不要求深度軟化,目前表明這種方法處理后,出水硬度指標完全符合飲用水水質標準,石灰藥劑強化混凝法是經濟有效的。 投加石灰能去除水中大部分碳酸鹽硬度,不能去除非碳酸鹽硬度,如原水非碳酸鹽硬度較高,可用石灰蘇打法。

      隨著水源受到日益嚴重的污染,普遍水源中的有機物 濃度增大,水中出現了隱孢子蟲和其它一些病原菌。美國對石灰藥劑強化混凝法對消毒副產物的前提物去除進行了大量研究,采取不同地方的水源、具有不同水質的水樣為研究對象,水樣中的鈣鎂離子濃度比例不同,試圖找到石灰軟化與去除消毒副產物的前提物之間的關系。為了去除水中的天然有機物,可在石灰軟化處理后加,這種方法對去除有機物和色度是有效的,能將色度從17度降低到小于3度,一般情況下陰離子樹脂能有效去除分子量在1000以上的有機物,1000以下不一定有效。


2、離子交換軟化法

      離子交換法,就是將水連續通過陽離子交換體,使組成水質硬度的鈣鎂離子,與離子交換劑中的鈉離子或氫離子進行交換,鈣鎂離子被鈉或氫離子所取代,從而獲得水質軟化的效果。常用離子交換劑有和磺化煤等。離子交換劑的工作交換容量是有限的,當其失去交換能力時,就要進行再生。離子交換樹脂運行過程中原水總含鹽量及其組分、樹脂層高度、運行流速、水溫、再生方式、再生劑品種和純度、再生液濃度和溫度、再生流速、再生劑用量等均會影響樹脂的實際工作交換容量。離子交換法會在水中產生一定的腐蝕性,會在三個方面產生影響:一是會在水中產生金屬腐蝕副產物,二是會改變水的化學性質,三是會破壞供水管網的表面鈍化膜,從而腐蝕管網。 因此控制水的腐蝕性至關重要。


3、膜軟化法

      一方面原水受到日益嚴重的污染,另一方面人們對飲用水的水質要求越來越 高,隨著膜分離技術的提高,膜軟化工藝日益受到重視。盡管建造費和運行費比石灰軟化要高,但膜軟化能生產優質飲用水,即使未來的水質標準進一步提高,膜法仍能滿足要求,膜軟化的優勢相當明顯。膜軟化能處理不同水質的原水,能按照人們的要求生產各種質量的飲用水。石灰軟化處理不能滿足未來的需要,在建造水廠時,從長遠考慮應選擇膜技術。但目前膜的價格較貴。隨著膜的價格降低,膜軟化將得到廣泛應用。一些高硬度的水還含有高色度和高天然有機物含量,對這些原水水質較差而軟化就要考慮采用膜軟化,膜軟化的同時對色、總有機碳、三鹵甲烷的前提物(THMFP)也能有效的去除。膜軟化適用在進料水質餃差而軟化水質要求較高的領域,膜軟化具有不需再生、無污泥產生、完全去除有機物、操作簡單、占地面積少等優點,是其它軟化工藝所不能比擬的。常用的膜技術包括電滲析、納濾和。

       爱游戏平台下载在進行軟化時,能將水中的全部鈣鎂離子基本去除,完全軟化的水飲用會對人體健康不利。在采用爱游戏平台下载軟化時, 一部分水繞過,另一部分進行膜處理,然后將兩部分進行混合,兩者的比值稱為混合率。通過調節混合率,使出水硬度到達期望的值。在美國佛羅里達州 的兩個農村地區在對井水軟化時采用爱游戏平台下载膜時,采用混合法。這兩個分離水廠主要差別在兩地的井水水質和出水水質目標。

     A地使用較低硬度和總溶解固體淺的含水層,且出水水質要求較低。因此允許更大的水繞過,混合率高,減少了制水成本。兩水廠有相近的年運行費用,但A水廠有更高的產水量。第三種情況是采用低壓力的軟化膜,這一軟化膜足以軟化水、去除消毒副產物、降低總溶解固體、去除所有的色度符合飲用水水質標準。

     由于更低的壓力,膜的出水硬度較高,則混合率也 更低。總處理費用和前兩種接近。利用更低的混合率,更多的原水經過膜處理,能更好控制三鹵甲烷的前提物。

      電滲析在膜分離領域占有重要地位,在一些地方是飲用水的主要生產方法。在用電滲析降低水的硬度時,應重視預處理工藝,首先要加堿性藥劑去除水中的部分非碳酸鹽硬度,使預處理后水的硬度基本達到飲用水的要求以減少膜表面結垢。在預處理中,還要降低水的濁度和色 度,滿足電滲析的進水水質要求,減少膜污染,延長膜的壽命。

      在電滲析中,不要去除水中全部的鈣鎂離子,完全軟化的水并不適合飲用,通常飲用水的硬度在 170度對人體是最好的。為防止電溶析膜上結垢,電滲析可用頻繁倒極的工作方式,排放的極水可用堿液加以中和處理。電滲析屬深度處理技術,降低硬度的同 時,也可降低水中的溶解性總固體含量

      納濾膜屬于有機高分子納米技術,最適合飲用水的軟化處理。納濾膜具有松散的表面層結構。由于膜內氨基和羧基兩種正負基團,對低濃度的鹽類有很高的去除效果,可在較低的壓力(0.5~1Mpa)下實現較高的水通量。納濾膜的總鹽類去除率在50-70%,對Ca2+、Mg2+和SO42+的去除率特別高,在中適用高SO2+含 量的水的軟化,納濾又保留了人體所需的無害的納鉀等鹽分。納濾進水要求幾乎不含濁度,一般要求進水的SDI≤3,故比較適合用于硬度高的, 由于納濾去除大部分的硬度,出水會對管網產生一定的腐蝕。在膜處理后,對后續處理要重視,要進行氯消毒,二氧化氯、硫化氫等氣體的去除,控制腐蝕。

      膜軟化過程應根據不同進水水質、對產品水質和水量的要求等,選用不同的軟化膜組件,確立操作工藝流程和參數。膜法軟化的預處理要求嚴格,通常要經過預沉淀、粗濾、精濾等多道預處理工藝。針對高硬度造成CaCO3過 泡和易在納濾膜運轉時形成結垢趨勢,由于建造方使,全自動,管理方便,同采用石灰軟化的水廠相比,膜分離水廠能提供較好的水質,膜能去除賈第鞭毛蟲、隱泡 子蟲、放射性核素、硫、氮、金屬、大部分有機致癌物。隨著飲用水中出現的氯化消毒副產物和隱孢子蟲等水傳播細菌,膜軟化方法更是優選的方法。膜凈化水廠主要為小水量的,但目前膜軟化的最大產水量也可達到每天幾萬噸。

      各種軟化處理方法各有特點,軟化處理受多種因素影響,石灰藥劑強化混凝法預處理簡單,但出水水質不如膜軟化好且管理較繁雜,離子交換軟化法和膜軟化對預處理要求嚴格,費用也較高。若膜軟化法沒旁路使出水水質與石灰軟化的一樣,則其操作和維修費用比石灰軟化法的低。


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