
在環(huán)保水處理行業(yè),常用的水處理方法一般有:
(一)沉淀物過(guò)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(guò)濾法、
(七)蒸餾法、(八)紫外線消毒法、
(九)生物化學(xué)法等。
現(xiàn)在將這些水處理法的原理和功能在此介紹一下。
沉淀物過(guò)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)清除干凈。這些顆粒物質(zhì)如果沒有清除,會(huì)對(duì)透析用水其它精密的過(guò)濾膜造成破壞或甚至水路的阻塞。這是最古老且最簡(jiǎn)單的凈水法,所以這個(gè)步驟常用在水純化的初步處理,或有必要時(shí),在管路中也會(huì)多加入幾個(gè)濾器以清除體積較大的雜質(zhì)。
過(guò)濾懸浮的顆粒物質(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。只要顆粒大小大于這些孔洞之大小,就會(huì)被阻擋下來(lái)。
沉淀物過(guò)濾法還有一個(gè)問(wèn)題值得注意,因?yàn)轭w粒物質(zhì)不斷被阻攔而堆積下來(lái),這些物質(zhì) 面或許有細(xì)菌在此繁殖,并釋放毒性物質(zhì)通過(guò)濾器,造成熱原反應(yīng),所以要經(jīng)常更換濾器,原則上進(jìn)水與出水的壓力落差升高達(dá)到原先的五倍時(shí),就需要換掉濾器。
硬水的軟化需使用離子交換法,它的目的是利用陽(yáng)離子交換樹脂以鈉離子來(lái)交換硬水中的鈣與鎂離子,以此來(lái)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
現(xiàn)在市面上出售的離子交換樹脂為球狀的合成有機(jī)物高分子電解質(zhì)。
如果水處理的過(guò)程中沒有陽(yáng)離子的軟化,不只是逆滲透膜上會(huì)有鈣鎂體的沉積以致降低功效甚至破壞逆滲透膜,同時(shí)病人也容易得到硬水癥候群。硬水軟化器也會(huì)引起細(xì)菌繁殖的問(wèn)題,所以設(shè)備上需要有逆沖的功能,一段時(shí)間后就要逆沖一次以防止太多雜質(zhì)吸附其上。

活性炭是由木頭,殘木屑,水果核,椰子殼,煤炭或石油底渣等物質(zhì)在高溫下干餾炭化而成,制成后還需以熱空氣或水蒸氣加以活化。它的主要作用是清除氯與氯氨以及其它分子量在60到300道爾頓的溶解性有機(jī)物質(zhì)?;钚蕴康谋砻娉暑w粒狀,內(nèi)部是多孔的,孔內(nèi)有許多約1Onm~lA大小的毛細(xì)管,1g的活性炭?jī)?nèi)部表面積高達(dá)700-1400m2,而這些毛細(xì)管內(nèi)表面及顆粒表面就是吸附作用之所在。
去離子法的目的是將溶解于水中的無(wú)機(jī)離子排除,與硬水軟化器一樣,也是利用離子交換樹脂的原理。在這使用兩種樹脂-陽(yáng)離子交換樹脂與陰離子交換樹脂。陽(yáng)離子交換樹脂利用氫離子(H+)來(lái)交換陽(yáng)離子;而陰離子交換樹脂則利用氫氧根離子(OH-)來(lái)交換陰離子。
這些樹脂之吸附能力耗盡之後也需要再還原,陽(yáng)離子交換樹脂需要強(qiáng)酸來(lái)還原;相反的,陰離子則需要強(qiáng)鹼來(lái)還原。如果陰離子交換樹脂消耗殆盡而沒有還原,則吸附力最弱的氟就會(huì)逐漸出現(xiàn)在透析用水中,造成軟骨病,骨質(zhì)疏松癥及其它骨病變;如果陽(yáng)離子交換樹脂消耗盡了,氫離子也會(huì)出現(xiàn)在透析用水之中,造成水質(zhì)酸性的增加,所以去離子功能是否有效,需要時(shí)常監(jiān)視。
一般是水質(zhì)的電阻系數(shù)(resistivity)或傳導(dǎo)度(conductivity)來(lái)判斷。去離子法所使用的離子交換樹脂同樣也會(huì)造成細(xì)菌的繁殖引起菌血癥,這是值得注意的一點(diǎn)。
逆滲透法可以有效的清除溶解於水中的無(wú)機(jī)物,有機(jī)物,細(xì)菌,熱原及其它顆粒等,是透析用水之處理中最重要的一環(huán)。
逆滲透的純化效果可以達(dá)到離子的層面,逆滲透水處理常用的半透膜材質(zhì)有纖維質(zhì)膜(cellulosic),芳香族聚醞胺類(aromatic polyamides),polyimide或polyfuranes等,至於它的結(jié)構(gòu)形狀有螺旋型(spiral wound),空心纖維型(hollow fiber)及管狀型(tubular)等。
如果逆滲透前沒有作好前置處理則滲透膜上容易有污物堆積,例如鈣,鎂,鐵等離子,造成逆滲透功能的下降;有些膜(如polyamide)容易被氯與氯氨所破壞,因此在逆滲透膜之前要有活性碳及軟化器等前置處理。所以在準(zhǔn)備血液透析析釋用水最好準(zhǔn)備這一道步驟。

超過(guò)濾法與逆滲透法類似,也是使用半透膜,但它無(wú)法控制離子的清除,因?yàn)槟ぶ讖捷^大,約10-200A之間。只能排除細(xì)菌,病毒,熱原及顆粒狀物等,對(duì)水溶性離子則無(wú)法濾過(guò)。
超過(guò)濾法主要的作用是充當(dāng)逆滲透法的前置處理以防止逆滲透膜被細(xì)菌污染。它也可用在水處理的最後步驟以防止上游的水在管路中被細(xì)菌污染。一般是利用進(jìn)水壓與出水壓差來(lái)判斷超過(guò)濾膜是否有效,與活性碳類似,平時(shí)是以逆沖法來(lái)清除附著其上的雜質(zhì)。

蒸餾法是古老卻也是有效的水處理法,它可以清除任何不可揮發(fā)性的雜質(zhì),但是無(wú)法排除可揮發(fā)性的污染物,它需要很大的儲(chǔ)水槽來(lái)存放,這個(gè)儲(chǔ)水槽與輸送管卻是造成污染的重要原因,目前血液透析用水不用這種方式來(lái)處理。
紫外線消毒法是目前常使用的方法之一,它的殺菌機(jī)理是破壞細(xì)菌核酸的生命遺傳物質(zhì),使其無(wú)法繁殖,其中最重大的反應(yīng)是核酸分子內(nèi)的pyrimidine鹽基變成雙合體(dimer)。一般是使用低壓水銀放電燈(殺菌燈)的人工253.7nm波長(zhǎng)的紫外線能量。紫外線殺菌燈的原理與日光燈相同,只是燈管內(nèi)部不涂螢光物質(zhì),燈管的材質(zhì)是采用紫外線穿透率高的石英玻璃。一般紫外線裝置依用途分照射型,浸泡型及流水型。
生物化學(xué)水處理方法利用自然界存生的各種細(xì)菌微生物,將廢水中有機(jī)物分解轉(zhuǎn)化成無(wú)害物質(zhì),使廢水得以凈化。生物化學(xué)水處理方法可以分活性污泥法、生物膜法、生物氧化塔、土地處理系統(tǒng)、厭氧生物水處理方法。
生物化學(xué)水處理法的流程:
原水→格柵→調(diào)節(jié)池→接觸氧化池→沉淀地→過(guò)濾→消毒→出水。
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