净水技术.docx

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一、高锰酸盐预氧化技术

1、原理

高锰酸盐主要指高锰酸钾及以其为主剂的复合药剂（PPC）。

高锰酸盐复合药剂主要是基于高锰酸钾发展的一种高效的氧化剂，通过控制高锰酸钾与某些无机盐复合过程中一定的反应条件，从而促进高锰酸钾氧化还原稳态的中间产物形成，强化了复合药剂对有机物的氧化、催化和吸附等功能。

1）高锰酸盐对异臭异味的去除

高锰酸钾通过下述反应除去地下水的硫化氢异味：

2）高锰酸钾氧化除铁、锰

高锰酸盐可在很宽的pH范围内按

（2）、（3）式与铁、锰化合物发生氧化—还原反应。

3）高锰酸钾的助凝作用

高锰酸钾与水中的还原性物质发生反应，水体颜色由粉红或紫红色变为褐色。

生成不溶于水的中间产物二氧化猛。

二氧化锰具有一定的吸附能力二氧化锰也作为新生凝核促使悬浮颗粒物或胶体发生凝聚后沉降。

此外，二氧化猛既自身吸附有机物，又通过助凝作用除去有机物，故而能够较为有效地降低待处理水的有机物含量。

4）高锰酸钾的消毒和除藻作用

高锰酸钾具有消毒能力。

高锰酸钾杀斑贻贝和藻类的效果明显。

2、特点

1）高锰酸盐应用于水处理中具有便于运输保存，高效经济，便于操作以及不产生有毒副产物等优点；

2）高锰酸盐预氧化技术具有除浊、除臭、除色、除藻、有效去除水中无机污染物和有机污染物、控制消毒副产物以及强化混凝等综合净水效能；

3）高锰酸盐与活性炭、氯/氯胺、臭氧等联用技术，相互协同优势互补，能够取得更佳的处理效果；

4）应对严重的突发性水污染事件，体现了高锰酸盐的应急性、时效性、高效性。

高锰酸盐预氧化技术在强化常规处理工艺、微污染水源水处理、深度处理方面发挥了独到的优势。

因而作为水处理的一种预处理技术具有良好的发展前景。

二、MBBR预处理技术

1、原理

MBBR是处于活性污泥法和生物膜法之间的高效反应器,其原理为:

通过向反应器中投加一定数量的悬浮填料,污水连续经过反应器时,比表面积较大的填料因搅拌（好氧反应器为空气搅拌）在水中自由运动,并逐渐在其表面生长出生物膜,生物膜中的异养和自养微生物利用水中的营养物质进行新陈代谢,进而达到去除水中污染物、净化水的目的。

2.特点

MBBR工艺兼具传统生物流化床和生物接触氧化法两者的优点,它既具有传统生物膜法耐冲击负荷、泥龄长、剩余污泥量少的特点,又具有活性污泥法的高效性和运转灵活性,具体特点如下:

（1）具有良好的脱氮能力。

（2）改善了生化系统的稳定性和运行性能。

（3）反应器内水头损失小、不易堵塞、无需反冲洗,一般不需回流。

（4）系统操作方便,维护简单。

悬浮填料可以直接投加在水池中,不需任何支架及安装工程。

MBBR工艺吸收了传统的生物流化床和生物接触氧化法两者的优点,克服了采用固定填料的生物滤池、生物接触氧化池工艺的局限性,是一种先进的微污染原水生物预处理工艺。

MBBR生物池对微污染原水中的NH3—N、NO-2—N具有很高的去除率,并且抗冲击负荷能力较强;对CODMn、色度、铁和锰也有一定的去除。

实际工程应用表明:

MBBR工艺是一种高效、经济的微污染原水预处理技术。

三、臭氧活性炭技术

1、原理

臭氧－生物活性炭工艺是将臭氧化学氧化、臭氧灭菌消毒、活性炭物理化学吸附、生物氧化降解4种技术合为一体的工艺。

简单地说，它的做法是在传统水处理工艺的基础上，以预臭氧氧化代替预氯化，在快滤池后设置生物活性炭滤池。

利用臭氧预氧化作用，初步氧化分解水中的有机物及其他还原性物质，以降低生物活性炭滤池的有机负荷，同时臭氧氧化能使水中难以生物降解的有机物断链、开环、将大分子有机物氧化为小分子有机物，提高原水中有机物的可生化性和可吸附性，从而减小活性炭床的有机负荷，延长活性炭的使用寿命。

另外，由于臭氧在水中自行分解为氧，活性炭柱进水含有较高浓度的溶解氧，因此促使好氧微生物在活性炭表面繁殖。

好氧微生物以活性炭表面吸附的有机物为养料，将它们转化为二氧化碳和生物量，从而不仅去除了原水中的有机物，而且在一定程度上使活性炭再生，从而具有继续吸附有机物的能力，即大大地延长了活性炭的使用寿命和再生周期。

经过臭氧处理后进行活性炭处理主要发挥三种作用：

（1）破坏水中残余臭氧，一般发生在最初炭层的几厘米处；

（2）通过吸附去除化合物或臭氧副产物；（3）通过活性炭表面微生物的生物活动降解有机物。

研究表明，在活性炭处理过程中，同时发生快速吸附、慢速吸附、生物作用和臭氧激化的生物作用。

臭氧－生物活性炭工艺运行之初，活性炭具有最大的吸附容量，快速吸附占主导作用，既可以吸附小分子物质也可以吸附非生物降解的大分子有机物；随着过滤柱吸附能力的饱和和运转时间增长，活性炭表面积累大量的有机物，活性炭的吸附容量逐渐减少，吸附速率下降，以慢速吸附为主，同时开始了生物活动，并逐步达到生物吸附平衡。

活性炭表面出现明显的生物活性大约需要运行5-20天的时间。

在水处理过程中臭氧与生物活性炭两者的作用表现出互补性。

臭氧与有机物的最主要反应是破坏碳化物的双键产生酮和醛，这些产物是管网系统内微生物的养料，如果在处理过程中没有去除这些养料，微生物就会在管网中迅速滋生。

为了避免这种现象，应采用适当的生物处理，如活性炭或慢滤池，使这类化合物被存在于滤料表面的微生物所降解。

避免管网中滋生微生物的另一个手段是在处理厂出水前投加少量氧化剂，如氯气、二氧化率等，如果没有活性炭这种生物过滤，就必须增加氧化剂的投加量。

当绝大部分可溶有机物被活性炭上的生物去除后，则需要投加的氧化剂量会大大减少，这也同时减少了新的气味和色度污染问题。

2、特点

臭氧－生物活性炭技术是一种先进的饮用水深度处理工艺，但目前该工艺存在着电耗较大、制水成本高的问题。

生产臭氧的原料主要是空气和电能，其优点是不必运输和贮存原料，臭氧的生产由电能控制，易于管理和实现自动化。

但是生产臭氧的电耗大，臭氧发生器的设备复杂，需要大量贵金属，因而造价较高；臭氧无法贮存和运输，只能在现场边生产边使用。

此外，活性炭设备在使用一段时间后，需要更换新炭，活性炭的再生成本及再生炭的处理效率在很大程度上决定着臭氧－生物活性炭技术的费用。

综上所述，臭氧－生物活性炭工艺能够有效地去除水中的有机物、氨氮，对水中的无机还原性物质、色度、浊度也有很好的去除效果，并且能有效降低出水的致突变活性，保证了饮用水的安全。

但该技术在使用过程中仍存在一些需要注意的问题。

比如，如果原处理工艺中采用预加氯工艺，生成的三氯甲烷等有机卤化物，即使再使用臭氧－生物活性炭工艺对其进行深度处理，效果也不明显。

另外，如果原水中氨氮含量太高，则硝化反应将进行得不彻底，只能进行到亚硝化这一步，结果使出水中亚硝酸盐浓度急剧升高，因此该技术对污染原水的指标（如氨氮含量）及原处理工艺（如预氯化）都有一定的要求。

四、超滤技术

1、原理

超滤是一种利用膜分离技术的筛分过程，以膜两侧的压力差为驱动力，以超滤膜为过滤介质，在一定的压力下，当原液流过膜表面时，超滤膜表面密布的许多细小的微孔只允许水及小分子物质通过而成为透过液，而原液中体积大于膜表面微孔径的物质则被截留在膜的进液侧，成为浓缩液，因而实现对原液的净化、分离和浓缩的目的。

超滤膜的制水流程：

自来水先进入超滤膜管内，在水压差的作用下，膜表面上密布的许多0.01微米的微孔只允许水分子、有益矿物质和微量元素透过，成为净化水。

而细菌、铁锈、胶体、泥沙、悬浮物、大分子有机物等有害物质则被截留在超滤膜管内，在超滤膜进行冲洗时排出。

超滤膜冲洗流程：

超滤膜使用一段时间后，被截留下来的细菌、铁锈、胶体、悬浮物、大分子有机物等有害物质会依附在超滤膜的内表面，使超滤膜的产水量逐渐下降，尤其是自来水质污染严重时，更易引起超滤膜的堵塞，定期对超滤膜进行冲洗可有效恢复膜的产水量。

2、特点

与传统水处理工艺相比，超滤工艺可以有效地将原水中的大分子、胶体、蛋白质、微粒等去除，且当不使用化学或紫外消毒时超滤对病毒仍有很好的去除效果，从而降低后续消毒加氯量，减少消毒副产物的生成量。

超滤出水的浊度更低、更稳定，生物安全性更高，并且能更有效地去除病原性微生物（如贾第虫、隐孢子虫）等。

也就是说，超滤技术不仅是保障饮用水微生物安全性的最有效技术，其还在很大程度上提高了饮用水化学安全性。

同时其具有使用的压力低、产水量大，更便于操作的优点，故超滤技术被称之为第三代饮用水技术倍受水处理研究者的关注。

五、反渗透技术

1.原理

对透过的物质具有选择性的薄膜称为半透膜，反渗透是渗透的一种反向迁移运动，是一种在压力驱动下，借助于半透膜的选择截留作用将溶液中的溶质与溶剂分开的分离方法，它已广泛应用于各种液体的提纯与浓缩，其中最普遍的应用实例便是在水处理工艺中，用反渗透技术将原水中的无机离子、细菌、病毒、有机物及胶体等杂质去除，以获得高质量的纯净水。

利用反渗透技术可以有效的去除水中的溶解盐、胶体，细菌、病毒、细菌内毒素和大部分有机物等杂质。

反渗透膜的主要分离对象是溶液中的离子范围，无需化学品即可有效脱除水中盐份，系统除盐率一般为98%以上。

所以反渗透是最先进的也是最节能、环保的一种脱盐方式，也已成为了主流的预脱盐工艺。

模拟反渗透机组

2、特点

1）耗能低，经济效益显著。

实践证明将2000-5000mg/L的苦咸水脱盐至5000mg/L的饮用水是最经济的。

2）系统应用灵活，操作维修方便根据不同的条件要求，可以灵活地采用不同形式的系统设计，并联可增产水量，串联可提高脱盐率，循环或部分循环可缩短工艺流程。

在运行过程中，控制电压、电流、浓度、流量、压力与温度几个主要参数，可保证稳定运行。

3）不污染环境。

4）使用寿命长。

膜一般可用3-5年，电极可用7-8年，隔板可用15年左右。

5）原水率高。

海水、高浓度苦咸水回收率可达到60%以上。

一般苦咸水回收率可达65%-80%。

由于RO反渗透设备无需加热、能耗少，运行过程连续稳定，设备体积小、操作简单，适应性强，对环境不产生污染而逐步取代传统的离子交换工艺。