水質(zhì)基礎(chǔ)知識(shí)

一,、9種水中的雜質(zhì).... 1

二．10種常見的水處理方法.... 2

三,、各種水處理方法與處理對(duì)象的比較.... 6

四、水處理常用名詞解釋.... 7

一、9種水中的雜質(zhì)

1,、微粒物質(zhì)（Particulate Matter）

包括泥沙,、鐵銹、藻類,、懸浮物,、微纖維等微粒雜質(zhì)，肉眼可見,。這些微粒常常懸浮在水流之中,，水產(chǎn)生的渾濁現(xiàn)象。這些微粒很不穩(wěn)定,，可以通過(guò)沉淀和過(guò)濾而除去,。水在靜置的時(shí)候，重的微粒（主要是砂子和粘土一類的無(wú)機(jī)物質(zhì)）會(huì)沉下來(lái),。輕的微粒（主要是動(dòng)植物及其殘骸的一類有機(jī)化合物）會(huì)浮于水面上,，用預(yù)沉,過(guò)濾等分離方法可以除去。

微粒物質(zhì)是造成濁度,、色度,、氣味的主要來(lái)源。自來(lái)水,、二次供應(yīng)的自來(lái)水,、江河湖泊水中均可能存在。

2,、膠體物質(zhì)

膠體物質(zhì)是比離子物質(zhì)大而比顆粒物質(zhì)小,、直徑在10^-4～10^-6mm之間的微粒。膠體是許多分子和離子的集合物,。天然水中的無(wú)機(jī)礦物質(zhì)膠體主要是鐵,、鋁和硅的化合物。水中的有機(jī)膠體物質(zhì)主要是植物或動(dòng)物的肢體腐爛和分解而成的腐殖物,。其中以湖泊水中的腐殖質(zhì)含量zui多,，因此常常使水呈黃綠色或褐色。

膠體顆粒不能藉重力自行沉降而去除,，一般是在水中加入藥劑破壞其穩(wěn)定,，使膠體顆粒增大而沉降予以去除。

地表水或地下水都可能存在膠體物質(zhì),。

3,、離子物質(zhì)（Ionic material）

包括：陽(yáng)離子、陰離子,。陽(yáng)離子如鈣離子,、鎂離子,、鐵離子等；陰離子氯離子,、硫酸鹽離子,、磷酸鹽離子等,。

離子物質(zhì)通常易溶于水中,，溶解物質(zhì)可以用離子交換或除鹽等方法予以去除。

4,、不反應(yīng)的溶解氣體

如空氣中的氮?dú)獾取?span lang="EN-US">

5,、可反應(yīng)的溶解氣體

天然水中常見的溶解氣體有氧氣（O2）、二氧化碳（CO2）,、有時(shí)還有硫化氫（H₂S）,、二氧化硫（SO₂）、氨 （NH₃）等,。這些溶解于水中的氣體,，大都對(duì)金屬有腐蝕作用,是引起水系統(tǒng)金屬腐蝕的重要因素。

空氣中的CO2對(duì)純水影響zui大,。CO2存在于空氣中并很容易溶于水中,，使水質(zhì)呈酸性，即PH值低于7,。水質(zhì)越純,，越易受空氣的影響，影響主要表現(xiàn)為PH值,、電導(dǎo)（阻）率,。

6、微生物

主要指水中的細(xì)菌含量,。中國(guó)自來(lái)水的常規(guī)細(xì)菌允許含量＜100cfu/ml,；純水的常規(guī)細(xì)菌允許含量＜1cfu/ml。

7,、熱源

熱源又稱細(xì)菌內(nèi)毒素,，主要用于醫(yī)藥用水特別是注射用水時(shí)需考量熱源的含量控制。實(shí)驗(yàn)室中有細(xì)胞培養(yǎng)等生物方面的應(yīng)用時(shí),，對(duì)熱源用含量控制要求,。

8、有機(jī)物質(zhì)

水中的有機(jī)物質(zhì)主要是指腐殖酸,、生活污水和工業(yè)廢水的污染物。腐殖物質(zhì)是水生生物一類的生命活動(dòng)過(guò)程的產(chǎn)物,。這些有機(jī)物污染著水體,，并使水質(zhì)惡化,。

水中的有機(jī)物有個(gè)共同特點(diǎn)，就是要進(jìn)行生物氧化分解,，需要消耗水中的溶解氧,，而導(dǎo)致水中缺氧。同時(shí)會(huì)發(fā)生*發(fā)酵,使細(xì)菌滋長(zhǎng),，惡化水質(zhì),，破壞水體；工業(yè)用水的有機(jī)污染,還會(huì)降低產(chǎn)品的質(zhì)量,。有機(jī)物是引起水體污染的主要原因之一,。

地表水中有機(jī)物含量通常高于地下水中的含量。

9,、殘留消毒劑

自來(lái)水公司為控制水中的細(xì)菌含量,，會(huì)添加消毒劑來(lái)控制總細(xì)菌數(shù)。常用的消毒劑為含氯制劑,，當(dāng)氯加到水中會(huì)產(chǎn)生含氧化性*的化合物如余氯,，起到消毒殺菌的作用。

對(duì)于采用反滲透技術(shù)的水處理設(shè)備而言,，氧化性*的余氯會(huì)對(duì)RO膜造成很大的損傷,，因此在預(yù)處理中必須嚴(yán)格去除。常用活性碳吸附去除,。

二．10種常見的水處理方法

1. 沉淀過(guò)濾法

這是一種zui原始的過(guò)濾方法,，它是依靠水中微粒雜質(zhì)的自身重量下沉來(lái)達(dá)到分離的目的。常用于水中雜質(zhì)顆粒較大的場(chǎng)所,，如江河湖水的初步自然澄清過(guò)濾,。

2. 蒸餾法

蒸餾法是把水加熱，變成氣體,，分出混入氣相中的低沸點(diǎn)成分或飛沫成分,，低沸點(diǎn)氣體放于大氣中。不揮發(fā)性不純物殘留于液相中,，成為濃縮液排出,。如此把水精制成高純度的水。

此法耗電耗水量很大,，且使用時(shí)需有人看守,，使用不方便，現(xiàn)已較少使用,。

3. 薄膜微孔過(guò)濾（MF）法

薄膜微孔過(guò)濾法包括三種形式：深層過(guò)濾,、篩網(wǎng)過(guò)濾、表面過(guò)濾,。

深層過(guò)濾是以編織纖維或壓縮材料制成的基質(zhì),，利用隋性吸附或是捕捉方式來(lái)留住顆粒,，如常用的多介質(zhì)過(guò)濾或砂濾；深層過(guò)濾是一種較為經(jīng)濟(jì)的方式,，可去除98%以上的懸浮固體,，同時(shí)保護(hù)下游的純化單元不會(huì)被堵塞，因此通常做為預(yù)處理,。

表面過(guò)濾則是多層結(jié)構(gòu),，當(dāng)溶液通過(guò)濾膜時(shí)，較濾膜內(nèi)部孔隙大的顆粒將被留下來(lái),，并主要堆積在濾膜表面上,，如常用的PP纖維過(guò)濾,。表面過(guò)濾可去除99.9%以上的懸浮固體,，所以也可作為預(yù)處理或澄清用。

篩網(wǎng)濾膜基本上是具有一致性的結(jié)構(gòu),，就象篩子一般,，將大于孔徑的顆粒，都留在表面上（這種濾膜的孔量度是非常的）,，如超純水機(jī)終端使用的用點(diǎn)保安過(guò)濾器,；篩網(wǎng)過(guò)濾微孔過(guò)濾一般被置于純化系統(tǒng)中的zui終使用點(diǎn)，以去除zui后的殘留微量樹脂片,、碳屑,、膠體和微生物。

4,、活性炭吸附法

活性炭依靠吸附和過(guò)濾作用主要去除水中的異色,、異味、余氯,、殘留消毒物等有機(jī)物雜質(zhì),。

5. 電滲析

滲析是一種物理現(xiàn)象。如將兩種不同濃度的鹽水,，用一張滲透膜隔開,，濃度高的鹽水中的溶質(zhì)如無(wú)機(jī)鹽離子通過(guò)膜向濃度低的鹽水中滲透，這個(gè)現(xiàn)象就是滲析,。這種滲析是由于含鹽量濃度不同而引起的,，稱為濃差滲析。因?yàn)槭且詽舛炔钭鳛橥苿?dòng)力,，擴(kuò)散速度始終是比較慢的,。如果要加快這個(gè)速度，就可以在膜的兩邊加一直流電極,。電解質(zhì)在電場(chǎng)的作用下,，會(huì)加快遷移的速度,，這就稱為電滲析。

電滲析耗電量大,，且滲析膜片易壞,，在反滲透技術(shù)出現(xiàn)后已很少使用。

6. 離子交換（IX）法

離子交換法的原理是將原水*中的無(wú)機(jī)鹽陰陽(yáng)離子如鈣離子Ca²⁺,、鎂離子Mg²⁺,、硫酸鹽SO₄^2-、硝酸鹽NO₃^-等,，通過(guò)與離子交換樹脂交換,，使水中的陰,、陽(yáng)離子與樹脂中的陰陽(yáng)離子相交換,，從而使水得到軟化或純化,。

注1：原水是指相對(duì)于每一個(gè)過(guò)濾單元而言,，其進(jìn)水就稱為原水。

離子交換樹脂*分為陰離子樹脂（R-OH）和陽(yáng)離子樹脂（H-R和Na-R）兩種,，其中陽(yáng)離子樹脂根據(jù)其活性基團(tuán)的不同而分為鈉型樹脂（Na-R）和氫型樹脂（H-R）。鈉型樹脂常用于水質(zhì)軟化,，氫型樹脂常和陰離子樹脂R-OH一起配合使用，以去除水中的無(wú)機(jī)鹽陰陽(yáng)離子,，使水質(zhì)純化為超純水,。

注2：離子交換樹脂指離子交換樹脂的高分子基團(tuán)通常以R表示,。

純化過(guò)程：

如以H-R代表氫型陽(yáng)樹脂,，其純化水質(zhì)的交換過(guò)程如下：

                    2H-R＋Ca²⁺ = R₂Ca ＋ 2H^＋

2R-OH+ SO₄^2- = R₂SO₄ + 2OH^-   

以上過(guò)程中生成的H^＋  和OH^- 再反應(yīng)：

               H^＋ + OH^- =H₂O     

即水質(zhì)通過(guò)離子交換器后,，水中的無(wú)機(jī)鹽陰陽(yáng)離子被置換成H₂O,，達(dá)到純化的目的。

軟化過(guò)程：

如以Na-R代表鈉型樹脂,，其交換過(guò)程如下：

                    2Na-R＋Ca²⁺=R₂Ca＋2Na^＋

                    2Na-R＋Mg²⁺=R₂Mg＋2Na⁺

即水質(zhì)通過(guò)鈉離子交換器后,，水中的Ca²⁺、Mg²⁺被置換成Na+,，達(dá)到軟化的目的,。

再生過(guò)程：

離子交換樹脂使用一段時(shí)間后，樹脂中的離子被交換*后,，達(dá)到飽和程度,，失去離子交換能力，此時(shí)就需要對(duì)樹脂進(jìn)行再生,。

軟化樹脂需要用Nacl即食鹽溶液進(jìn)行再生,，再生過(guò)程的化學(xué)反應(yīng)與上述軟化過(guò)程的離子交換反應(yīng)正好相反。

純化水用陽(yáng)樹脂需要用酸進(jìn)行再生,，陰樹脂需要用堿進(jìn)行再生,。再生過(guò)程的化學(xué)反應(yīng)與上述純化過(guò)程的離子交換反應(yīng)正好相反。

7． 超過(guò)濾（UF）法

微孔薄膜是依其過(guò)濾孔徑的大小來(lái)去除微粒,，而超濾（UF）薄膜則像一個(gè)分子篩,，它以尺寸為基準(zhǔn)，讓溶液通過(guò)極微細(xì)的孔，以達(dá)到分離溶液中不同大小分子之目的,。

超濾膜是一種強(qiáng)韌,、薄、具有選擇性的通透膜,，通常認(rèn)為其過(guò)濾孔徑約為0.01μm,，可截留某種特定大小以上的分子，包括：膠質(zhì),、微生物和熱源,。較小的分子，例如：水和離子,，都可通過(guò)濾膜,。

超濾法常用于果汁濃縮、中草藥提取,、反滲透的預(yù)處理,、超純水的終端保安過(guò)濾等。

8．反滲透（RO）法

一種高新膜分離技術(shù),。它是以壓力為推動(dòng)力,，利用反滲透膜只能透水而不能透過(guò)溶質(zhì)的選擇性，從含有各種無(wú)機(jī)物,、有機(jī)物,、微生物的水體中，提取純水的物質(zhì)分離過(guò)程,。反滲透膜的孔徑小于10埃（1埃等于10^{－10米）,，具有*的篩分作用，其脫鹽率高達(dá)99％,，除菌率大于99.5%,。可去除水中的無(wú)機(jī)鹽,、糖類,、氨基酸、細(xì)菌,、病毒等雜質(zhì)。現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于海水的淡化處理,、純凈水的生產(chǎn),，超純水的制備、及其它以細(xì)菌,、熱原,、膠體、微粒和有機(jī)物為去除目的的*工藝。}

如果以原水水質(zhì)及產(chǎn)水水質(zhì)為基準(zhǔn),，經(jīng)過(guò)適當(dāng)設(shè)計(jì)后,，RO是將自來(lái)水純化的的有效方法，同時(shí)也是超純水系統(tǒng)的前處理方法,。

9．紫外線（UV）,、臭氧滅菌法

紫外燈所放射出來(lái)的254nm的紫外線是一種有效的殺菌方法，因?yàn)榧?xì)菌中的DNA及蛋白質(zhì)會(huì)有吸收紫外線導(dǎo)致死亡,。

紫外線滅菌法

    臭氧滅菌法：采用臭氧發(fā)生器產(chǎn)生臭氧,，加入純水中，滅菌效果*,。

10,、EDI法

一種新的去離子水處理方法。又稱連續(xù)電除鹽技術(shù),，EDI裝置將離子交換樹脂充夾在陰/陽(yáng)離子交換膜之間形成EDI單元,。這種方法不需再用酸堿對(duì)樹脂進(jìn)行再生，環(huán)保性好?，F(xiàn)已廣泛應(yīng)用,。

三、各種水處理方法與處理對(duì)象的比較

符號(hào)標(biāo)注：◎表示優(yōu)良,，○表示良,，△表尚可，×表不好.

四、水處理常用名詞解釋

1.什么是水的渾濁度,？

答：由于水中含有微粒雜質(zhì),，使得原是無(wú)色透明的水產(chǎn)生渾濁現(xiàn)象，其渾濁的程度稱為渾濁度,。渾濁度的單位是用“度NTU”來(lái)表示的,。

控制渾濁度是工業(yè)水處理的一個(gè)重要內(nèi)容，根據(jù)水的不同用途,，對(duì)渾濁度有不同的要求：生活飲用水的渾濁度不得超過(guò)5度,；

在工業(yè)水處理中，主要是采用混凝,、澄清和過(guò)濾的方法來(lái)降低水的渾濁度,。

2.什么是水的硬度？

答：水中有些金屬陽(yáng)離子,，同一些陰離子結(jié)合在一起,，容易形成水垢,，附著在物體表面，我們把水中這些金屬離子的總濃度稱為水的硬度,。如在天然水中zui常見的金屬離子是鈣離子（Ca2+）和鎂離子（Mg2+）,、它與水中的陰離子如碳酸根離子（CO32-）、碳酸氫根離子（HCO3-）,、硫酸根離子（SO42-）,、氯離子（Cl-）、以及硝酸根離子（NO3-）等結(jié)合在一起,。形成鈣鎂的碳酸鹽,、碳酸氫鹽、硫酸鹽,、氯化物,、以及硝酸鹽等硬度。水中的鐵,、錳,、鋅等金屬離子也會(huì)形成硬度，但由于它們?cè)谔烊凰械暮亢苌?，可以略去不?jì),。因此，通常就把Ca2+,、Mg2+的總濃度看作水的硬度,。

通常，地下水,、井水等的硬度較大,，地表水的硬度較小。中國(guó)北方地區(qū)的水質(zhì)較硬,，南方地區(qū)的水質(zhì)較軟,。

若水質(zhì)的硬度較大，則在反滲透處理之前必須對(duì)原水進(jìn)行軟化,，否則易在RO膜表面結(jié)垢,，影響RO膜的產(chǎn)水質(zhì)量及使用壽命。

水的硬度對(duì)鍋爐用水的影響很大,，因此,，鍋爐用水時(shí)必須進(jìn)行軟化或除鹽處理。

3.什么是水的總固體,、溶解固體和是懸浮固體,？

答：水中除了溶解氣體之外的一切雜質(zhì)稱為總固體。而水中的固體又可分為溶解固體和懸浮固體,。這二者的總和即稱為水的總固體,。

溶解固體是指水經(jīng)過(guò)過(guò)濾之后，那些仍然溶于水中的各種無(wú)機(jī)鹽類,、有機(jī)物等,。懸浮固體是指那些不溶于水中的泥砂、粘土,、有機(jī)物,、微生物等懸浮物質(zhì)。

總固體的測(cè)定是蒸干水分再稱重得到的,。

4.什么是水的含鹽量,？TDS值？

答：水的含鹽量（也稱礦化度）是表示水中所含鹽類的的總含量,。由于水中各種鹽類一般均以離子的形式存在,，所以含鹽量也可以表示為水中各種陽(yáng)離子的量和陰離子的量的和。

水的含鹽量與溶解固體的含義有所不同,，因?yàn)槿芙夤腆w不僅包括水中的溶解鹽類,，還包括有機(jī)物質(zhì)。同時(shí),，水的含鹽量與總固體的含義也有所不同,，因?yàn)榭偣腆w不僅包括溶解固體、還包括不溶解于水的懸浮固體,。所以,，溶解固體和總固體在數(shù)量上都要比含鹽量高。但是,，在不很嚴(yán)格的情況下,，當(dāng)水比較清凈時(shí)，水中的有機(jī)物質(zhì)含量比較少,，有時(shí)候也用溶解固體的含量來(lái)近似地表示水中的含鹽量,。

水質(zhì)的TDS值是指溶解性總固體含量。在水處理計(jì)算中,，通常被用作水質(zhì)含鹽量的代替值,，常可用TDS筆作快速測(cè)得,，其單位為,。通常TDS、電導(dǎo)率間的關(guān)系可簡(jiǎn)易換算為：1ppm=2us/cm

5.水的電阻率,、電導(dǎo)率,？二者的關(guān)系？

答：水的電阻率和電導(dǎo)率的大小,與水中含鹽量的多少,、水中離子濃度,、離子的電荷數(shù)以及離子的運(yùn)動(dòng)速度有關(guān),。水越純，電阻率越大,，電導(dǎo)率越小,。電阻和電導(dǎo)是成反比的關(guān)系。目前zui純的水質(zhì)電阻率為18.25MΩ.cm,。需了解中國(guó)實(shí)驗(yàn)室水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)GB6682-92的PH,、電阻等指標(biāo)。

水質(zhì)越純,，電阻率和電導(dǎo)率越易受空氣中的CO₂的影響,，因此超純水的電導(dǎo)電阻檢測(cè)必須在線檢測(cè)，才可保證其準(zhǔn)確性,。

6.什么是水的PH值,？有什么意義？

答：水的PH值是表示水質(zhì)酸堿性的相對(duì)值,。PH值范圍規(guī)定在1-14之間,，以7為中性的界限，1＜PH＜7時(shí)水質(zhì)為酸性,，PH值越小,，酸性越強(qiáng)；7＜PH＜14時(shí)水質(zhì)為堿性,，PH值越大,，堿性越強(qiáng)。

純水的PH值很容易受空氣中的CO₂的影響,，水質(zhì)越純,，對(duì)CO₂的溶解性越強(qiáng)，因此中國(guó)實(shí)驗(yàn)室水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)GB6682-92對(duì)一,、二級(jí)純水的PH值不作規(guī)定,。

7.什么是ppm、ppb,？

     答：1ppm（parts per million）就是指1毫克/升,。即表示1升水中含有多少毫克的雜質(zhì)，故1毫克／升的雜質(zhì)相當(dāng)于水中含有百萬(wàn)分之一份雜質(zhì),。

        1微克／升相當(dāng)于水中含有十億分之一份的雜質(zhì),，也可以ppb來(lái)表示。

    1mg/L=1ppm    1μg/L=1ppb    1ppm=1000ppb

8.什么是水的預(yù)處理,？預(yù)處理有哪些主要方法,？

答：水的預(yù)處理是在水精制處理之前，預(yù)*行的初步處理,，以便在水的精處理時(shí)取得良好效果,，提高水質(zhì),，延長(zhǎng)精處理設(shè)備的使用壽命。

預(yù)處理的方法很多,，主要有預(yù)沉,、混凝、澄清,、過(guò)濾、軟化,、消毒等,。用這些方法預(yù)處理之后,可以使水的懸浮物（濁度）、色度,、膠體物,、有機(jī)物、鐵,、錳,、暫時(shí)硬度、微生物,、揮發(fā)性物質(zhì),、溶解的氣體等雜質(zhì)除去或降低到一定的程度。

預(yù)沉  就是大容積,、低流速的自然沉淀處理,，如沉沙池、預(yù)沉池,。

    混凝  利用鐵鹽,、鋁鹽、高分子等混凝劑,，與水中的雜質(zhì)通過(guò)絮凝和架橋作用生成大顆粒沉淀物,，然后通過(guò)其他設(shè)備，如澄清池,、過(guò)濾池等,，予以除去。

澄清  通過(guò)混凝劑作用而形成的大顆粒沉淀物在澄清池內(nèi)分離,，沉淀物除去,，得到澄清水。

    過(guò)濾  將被處理的水,，流經(jīng)裝有特殊過(guò)濾材料裝置,，如各種濾池等，截留水中雜質(zhì),，予以去除,。   

    軟化  采用化學(xué)藥劑,，如石灰水、蘇打粉等,，使水中碳酸氫鹽硬度除去,；或是采用陽(yáng)離子交換樹脂等方法除去水中的鈣、鎂,、鐵離子等,，這一過(guò)程稱為軟化。

    消毒  加入殺菌劑,，如液氯,、漂白粉等，殺滅水中的微生物,。

9,、常用實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目縮寫名稱的說(shuō)明：

PCR―――分子生物測(cè)試．基因研究及細(xì)胞培養(yǎng)等

IVF―――受精卵培養(yǎng)

AA―――原子吸收分析儀

HPLC―――液相色譜

ICP――――電感耦合等離子光譜

TOC―――總有機(jī)碳

10、水的壓力