水处理基础知识:什么是水?

发布时间:2011-10-25 来源:上海艾迪卫驻河南办事处

一.           水的基本知识 ­

1,水的定义:常温下,水是无色.无味.无臭.透明的液体,纯水几乎不导电。 ­

水是一切有机化合物和生命物质的氢的来源。 ­

2,  水源的分类: ­

1)地表水:指雨雪.江河.湖泊以及海洋的水。 ­

2)地下水:是雨水经过土壤及地层的渗透流动而形成的水。如泉水.井水。 ­

3, 天然水中含有哪些杂质?按颗粒大小如何分类? ­

水中杂质种类极多。按其性质可分为无机物.有机物和微生物。按分散体系分类,可分为以下三类: ­

1)                分子-离子分散系。小于1nm(0.001um),包括各种无机.有机的低分子物及其离子,在水中成为溶液。 ­

2)                胶态分散系。通俗的叫做胶体,大小由1-200nm(0.001-0.2um),其中有的高分子物以溶液存在,溶胶微粒以溶胶存在。 ­

3)                粗分散系。大于0.2um,其中有悬浊液和乳浊液。 ­

水中的各种分散系中杂质颗粒大小如下: ­

1)              分子离子: ­

无机物:H2O,O2,CO2 和K+,NA+,CA2+,Mg2+,CL ­

-,NO3-,OH-. ­

有机物:染料,谷氨酸,蔗糖,甲酸,乙酸,刚果红,乙胺,苯酸,二苯醋酸。 ­

2)              胶态分散系: ­

无机物:金溶胶,硅溶胶,金属氢氧化物,碳黑,黏土 ­

有机物:脱氧核糖核酸DNA,酶,蛋白质,纤纬素,橡胶,絮凝剂 ­

微生物:病毒 ­

3)              粗分散系: ­

无机物:颜料,金属粉尘,煤尘,灰尘,水泥,浮选矿粉,细泥,中砂 ­

有机物:红血球,纸浆纤维,石油微滴,头发粗 ­

微生物:细菌,硫磺菌,藻类,酵母,阿米巴,动物性浮游生物 ­

4,什么是水中的悬浮物质? ­

水中的悬浮物质是颗粒直径约在0.1微米以上的微粒,肉眼可见,这些微粒主要是由泥沙.黏土.原生动物.藻类.细菌.病毒以及高分子有机物等组成,常常悬浮在水流中,产生水的浑浊现象。重的颗粒会沉下来,主要是沙子和黏土异类的无机物质。轻的微粒会浮于水面上,主要是动植物及其残骸的一类有机化合物。用过滤等分离方法可以除去。悬浮物是造成浊度.色度.气味的主要来源。 ­

5,什么是水中的胶体物质? ­

水中的胶体物质是指直径在0.1-0.001微米之间的微粒。胶体是许多分子和离子的集合物。天然水中的无机矿物质胶体主要是铁.铝和硅的化合物。天然水中的有机胶体物质主要是植物和动物的肢体腐烂和分解而生成的腐殖物。其中以湖泊水中的腐殖质含量最多,因此常常使水呈黄绿色和褐色。 ­

由于胶体物质的微粒小,重量轻,单位体积所具有的表面积很大,故其表面具有较大的吸附能力,常常吸附着多量的离子而电。同类胶体因带有同性的电荷而相互排斥,它们在水中不能相互黏合而处于稳定状态。所以,胶体颗粒不能籍重力自行沉降而去除,一般是在水中加入药剂破坏其稳定,使胶体颗粒增大而沉降予以去除。 ­

6,什么是水中的溶解物质?水中溶有哪些主要离子和气体? ­

水中溶解物质是直径小于或等于0.001um的微小颗粒。主要是溶于水中的以低分子存在的溶解盐类的各种离子和气体。溶解物质在水中呈真溶液状态,可以用离子交换和除盐等方法予以去除。 ­

天然水中溶解的离子,主要是水流经岩层时所溶解的矿物质。 ­

天然水中常见的溶解气体有氧气,二氧化碳,硫化氢,二氧化硫,氮气和氨等。这些溶解于水中的气体,大都对金属有腐蚀作用,是引起水系统金属腐蚀的重要因素。 ­

7,天然水中的杂质对水质有些什么影响? ­

1)悬浮物质: ­

泥沙.黏土.:使水浑浊.产生沉积; ­

藻类及原生动物:使水有色度.有臭味.浑浊并产生黏泥; ­

细菌:致病.产生黏泥.产生腐蚀; ­

其他不溶物质:产生沉积; ­

2)胶体物质: ­

溶胶(如硅胶):致使结垢;高分子化合物(如腐殖酸胶体):使水浑浊.产生吸附和沉积; ­

3)溶解物质: ­

盐类:钙镁盐(碳酸氢盐:产生碱度.硬度;碳酸盐:产生碱度.硬度;硫酸盐:产生硬度;氯化物:产生硬度.腐蚀.气味) ­

钠盐(碳酸氢钠:产生碱度;碳酸盐:产生碱度;硫酸盐:产生含盐量;氯化物:产生盐类.气味;氟化物:过量会致病。) ­

铁盐及锰盐:产生气味.硬度和腐蚀金属。 ­

气体:氧:产生腐蚀; ­

二氧化碳:产生腐蚀和酸度; ­

硫化物:产生腐蚀.酸度和臭味; ­

有机分解气体:污染水体 ­

8,水中的有机物质是指什么?有机物对水体有什么危害? ­

水中的有机物质主要是指生活污水.工业废水的污染物和腐殖酸和富里酸的化合物,腐殖物质是水生生物一类的生命过程的产物。生活污水主要是人体排泄物和染料.有机酸.各种有机合成的工业制品.有机原料等。这些有机物污染着水体,并使水质恶化。 ­

水中的有机物有个共同特点,就是要进行生物氧化分解,需要消耗水中的溶解氧,而导致水中缺氧。同时会发生腐败发酵,使细菌滋长,恶化水质,破坏水体;工业用水的有机污染,还会降低产品的质量。有机物是引起水体污染的主要原因之一。 ­

9,为什么水中会有臭味? ­

清净的水是无臭无味,无色透明的液体。但被污染的水体,常会使人感觉有不正常的气味。用鼻闻到的称为臭,用口尝到的称为味。水的臭味主要来源于:1)水中的水生动物.植物和微生物的繁殖和腐烂而发出的臭味; ­

2)水中的有机物质的腐败分解而散发的臭味; ­

3)水中溶解气体如SO2,H2S及NH3的臭味; ­

4)溶解盐类和泥土的气味; ­

5)排入水体的工业废水所含杂质如石油.酚类等的臭味; ­

6)消毒水过程中加入氯气等的气味。 ­

由于上述的各种原因,所以有的水会有臭味。 ­

10,什么是水的总固体.溶解固体和悬浮固体? ­

水中除了溶解气体之外的一切杂质称为固体,而水中的固体又氛围溶解固体和悬浮固体。这两者的总和即称为水的总固体。 ­

溶解固体是指水经过过滤之后,那些仍然溶于水中的各种无机盐类.有机物.微生物等悬浮物质。 ­

总固体的测定是蒸干水分再称重得到的,一般蒸干温度控制在105-110度。 ­

­

11,什么是水的含盐量? ­

水的含盐量(也称矿化度)是表示水中所含盐类的数量。由于水中各种盐类一般均以离子的形式存在,所以含盐量也可以表示为水中各种阳离子和阴离子的量的和。 ­

水的含盐量与溶解固体的含义有所不同,因为溶解固体不仅包括水中的溶解盐类,还包括有机物质。同时,水的含盐量与总固体的含义有所不同,因为总固体不仅包括溶解固体,还包括不溶解水的悬浮固体,所以溶解固体和总固体在数量上要比含盐量高。 ­

12,什么是水的浑浊度? ­

由于水中含有悬浮及胶体状态的微粒,使得原是无色透明的水产生浑浊现象,其浑浊的程度称为浑浊度。浑浊度是表达水中不同大小.不同相对密度.不同形状的悬浮物.胶体物质.浮游生物和微生物等对光所产生的效应。并不是直接表示杂质的含量,但与杂质存在的数量相关。 ­

浑浊度是一种光学效应,是光线透过水层时受到阻碍的程度,表示水层对于光线散射和吸收的能力。 ­

控制浑浊度是工业水处理的一个重要内容,也是一项重要的水质指标。根据水的不同用途,对浑浊度要求不同,生活饮用水的浑浊度不超过1NTU;循环冷却水补给水浑浊度小于2-5NTU,反渗透除盐进水要求小于0.5NTU ­

13,什么是水的色度? ­

水的色度是对天然水或处理后的各种水进行颜色定量测试时的指标。天然水经常显示出浅黄.浅褐色或黄绿等不同的颜色。产生颜色的原因是由于溶于水的腐殖质.有机物或无机物质所造成。另外,当水体受到工业废水的污染时也会呈现不同的颜色。这些颜色分为真色和表色。真色是由于水中溶解物质引起的,也就是除去水中悬浮物后的颜色。而表色是没有除去水中悬浮物时的颜色。这些颜色的定量程度就是色度。 ­

工业废水可能使水体产生各种各样的颜色,但水中腐殖质.悬浮泥沙和不溶解矿物质的存在,也会使水带有颜色。如黏土能使水带黄色,铁的氧化物会使水变褐色,硫化物能使水带黄色,藻类使水边绿色,腐败的有机物会使水变成黑褐色等等。 ­

14,什么是水的硬度? ­

水中有些金属阳离子,同一些阴离子结合在一起,在水被加热的过程中,由于蒸发浓缩,容易形成水垢,附着在受热面上而影响热传导,我们把水中这些金属离子的总浓度称为水的硬度。 ­

如在天然水中最常见的金属离子是钙离子和镁离子,它与水中的阴离子如碳酸根离子,碳酸氢根离子,硫酸根离子,氯离子以及硝酸根离子等结合在一起,形成钙镁的碳酸盐,碳酸氢盐,硫酸盐,氯化物以及硝酸盐等硬度。水中的铁,锰,锌等金属离子也会形成硬度,但由于它们在天然水中的含量很少,可以略去不计。因此通常把钙镁离子的总浓度看做水的硬度。 ­

硬度的单位是mmol/L或mg/L。 ­

由于硬度并非是由单一的金属离子或盐类形成,因此,为了一个统一的比较标准,有必要换算为另一种盐类。通常用CaO或者CaCO3的质量浓度来表示。当硬度等于0.5mmol/L时,等于28mg/L的CaO或等于50mg/L的CaCO3。 ­

15,什么是水的电阻率? ­

在测定水的导电性能时,与水的电阻值大小有关,电阻值大,导电性能差,电阻值小,导电性能就良好。 ­

水的电阻率的大小,与水中含盐量的多少.水中离子含量.离子的电荷数以及离子的运动速度有关,因此,纯净的水电阻率很大,超纯水电阻率就更大。水越纯,电阻率越大。 ­

16,什么是水的电导率? ­

水的导电能力的强弱通俗称为电导率;电导率反映了水中含盐量的多少,是水的纯净程度的一个重要指标。水越纯净,含盐量越少,电阻越大,电导率越小。超纯水几乎不能导电。电导的大小等于电阻值的倒数。 ­

由于水溶液中溶解盐类都以离子状态存在,因此具有导电能力,所以电导率也可以间接表示出溶解盐类的含量(含盐量) ­

17,什么是水的PH值? ­

水中氢离子浓度的负对数值。 ­

18,什么是电解质? ­

电解质是在水溶液中能够导电的物质,非电解质则没有这种能力。所有酸.碱.盐都是电解质。电解质在水中具有导电能力的原因是由于它在水中发生离解或电离,生成带正电荷的阳离子和带负电荷的阴离子。 ­

19,什么是化学需氧量(COD)? ­

在一定的条件下,采用一定的强氧化剂处理水样时,所消耗的氧化剂量。它是表示水中还原性物质多少的一个指标。水中的还原性物质主要是有机物。因此COD又往往作为衡量水中有机物含量多少的指标。COD越高,说明水体受有机物污染越严重。 ­

20,什么叫生化需氧量(BOD)? ­

在有氧的条件下,由于微生物的作用,水中能分解的有机物质完全氧化分解时所消耗氧的量称为生物化学需氧量简称生化需氧量。BOD的多少,表明水体受有机物污染的程度,反映出水质的好坏。 ­

21,什么叫总需氧量(TOD)? ­

总需氧量的测定,是在特殊的燃烧器中,以铂为催化剂,于900度下将有机物燃烧氧化所消耗氧的量,该测定结果比COD更接近理论需氧量。 ­

22,什么叫总有机碳(TOC)? ­

水中的有机物质的含量,以有机物中的主要元素-碳的量来表示,称为总有机碳。 ­

TOC的测定是在高温下,使水样中的有机物气化燃烧,生成CO2,测定其生成的CO2的量,即可知总有机碳量。 ­

若将水样经过0.2um微孔膜过滤后,测得的碳量即为溶解性有机碳(DOC)。TOC,DOC是较为经常使用的水质指标。 ­

2,应用水的分类: ­

1)自来水:是由水分子.微生物.矿物质及其他有机物和无机物组成的物质。 ­

2)矿泉水:水中的矿物质超过一定标准的水。 ­

3)纯净水:除了水分子以外,不含有任何其他物质的水。 ­

4)高纯水,超纯水:根据工业用途:经过反渗透膜处理,配合离子交换,混床,电渗析,EDI等处理方法,得到一定电阻率的水(如18兆欧)。 ­

5)中水:自来水经过工业或者民用使用过的水。 ­

6)污水:一般指经过工业或民用使用后污染指标严重的水。 ­

7)冷凝水,冷却水,循环水,锅炉补给水,回注水,:电厂.石油.化工。钢厂等大型企业工业用水经过循环过程的水。­

二.           水处理的基本知识­

水处理的方式通常有电位差;压力差;化学法等方式,膜过滤是利用分子透析压差的原理进行过滤;分离;浓缩;提纯。纯物理方式,无相变,无二次残留和反应物生成。常用的膜法过滤,按精度依次为:微滤;超滤;纳滤;反渗透。­

1.净水处理介质与方式大致有如下几种:(精度由低到高,高精度可过滤低精度的物质)­

石英砂:祛除大的悬浮物.泥沙.藻类­

PP棉(聚丙烯):过滤铁锈。杂质。小的悬浮物。­

活性炭(煤壳.椰壳):吸附水中的异色异味,如氯及其生成物。­

软化树脂(钠离子):与钙镁等硬度离子发生离子交换作用,将较硬的水质中的硬度离子交换出来,起到软化水的作用。­

超滤(UF):祛除水中的胶体.细菌.微生物,降解水的浊度和除菌。­

纳滤(NF):祛除钙镁离子,降解水的硬度。­

反渗透(RO):降解水中的盐类。­

混床(阴阳离子交换):祛除溶解性盐类。­

电渗析(阴阳膜+电离):浓缩水,祛除阴阳离子。­

EDI(电渗析+离子交换):祛除盐类,得到高精度的纯水。­

­

以上列举的在日后的工作中都会碰到,在原水处理方面还有:­

絮凝(加化学药剂):可祛除色度,集合胶体物质,形成沉淀。­

沉淀(加化学药剂):降解浊度,使水澄清。­

爆气:将地下水中过多的挥发性气体释放,防止其参与反应,影响水质。­

生化法:培养细菌分解有机物。­

2.水处理工艺­

完整的水处理工艺包括三个部分:预处理.核心处理和后处理。­

预处理:祛除悬浮物和大的颗粒物质,降低原水的浊度和色味。如机械过滤器(石英沙),吸附过滤器(活性炭)和保安过滤器(PP棉)。­

核心处理:祛除微生物.细菌.病毒.胶体.大分子物质等,如超滤系统(UF)­

后处理:除盐类和小分子,得到更高纯度的水分子,如反渗透(RO),离子交换.EDI等。­

3.举例说明:­

纯净水和矿泉水的基本工艺流程:­

纯净水:­

原水原水箱增压泵机械过滤(石英砂)吸附过滤保安过滤超滤膜一级高压泵一级RO膜二级高压泵二级RO膜纯净水箱成品水­

矿泉水:­

原水原水箱增压泵机械过滤吸附过滤保安过滤中空纤维超滤膜矿泉水箱成品水

2011.10.25


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