水的预处理和水中杂质的处理方法

1.水中杂质

源水的杂质与水的地域、季节及来源有关。水中杂质一般可分为4类。

(1)电解质。水中电解质包括可溶性无机物、有机物及带电的胶体离子等。其中阳离子有H+、Na+、K+、Mg2+、Ca2+、Fe2+、Fe3+、Al3+等,阴离子有OH-、HCO3-、Cl-、NO3-、HSiO3-、有机酸(腐殖酸、烷基苯磺酸等)离子。

由于电解质杂质的存在,使水的电导率增加。测量水的电导率可以反映天然水中电解质杂质的含量。

电导率为电阻率的倒数,单位为西门子每厘米(S/cm)。水的电阻率是指某一温度下,每边为1cm立方体的水的电阻,单位为欧姆·厘米(Ω·cm)。

通过测量水的电导率再换算出水的总溶解性盐类的含量的方法,虽须做某些假设且带有一定的经验性及误差,但仍具有实用价值。

水中各种阴、阳离子的含量可以用离子色谱法及原子吸收光谱法等分析方法测定。

(2)有机物。水中所含有机物主要指天然或人工合成的有机物质,如有机酸、有机金属化合物等。这些有机物体积庞大,常以阴性或中性状态存在,通常用化学耗氧量法或总有机碳测定仪测定其含量。

(3)颗粒物质。水中的颗粒生物包括细菌、浮游生物和藻类等。水中的微生物分为植物性浮游生物,如球藻、硅藻、蓝藻;动物性浮游生物,如原生动物、轮虫及菌类等。其中菌类分为真菌、霉菌、变形菌及细菌4种。细菌又分为一般细菌、大肠杆菌(污染指标细菌)、污水细菌(铁细菌、硫细菌)。(www.xing528.com)

水中的微生物可用膜过滤法和培养法定量测定。

(4)溶解气体。水中的溶解气体包括N2、O2、Cl2、H2S、CO2、CH4等,可用气相色谱及化学法测定其含量。

2.水的预处理方法

如果由于条件的限制,当地没有理想的水源,就必须对选用的水源适当地预处理。天然水源均含有悬浮物、胶体和溶解物质等三类杂质,颗粒大于1×10-1mm的杂质,在水中沉降速度较快,可以设置沉砂池除去。颗粒在1×10-2mm以下难于自动沉降,颗粒在1×10-4~1×10-6 mm为胶体颗粒,多数是黏土微粒、高分子物质、微生物和细菌,更难于自行分离,这是自来水净化的主要对象。颗粒小于1×10-6mm的溶解杂质,是特种水的处理对象。因此,对水预处理应当根据实际情况选择适当的方法。水的预处理方法有如下3种:

(1)沉淀与混凝。在含有不溶悬浮物的水中,一些不溶物受重力作用而沉降。悬浮物质颗粒越大,沉降速度越快。工业上用的水沉降池属此类,过滤减少水中杂质,同时减少凝聚时需要的化学药品。为了加速沉降,采用急速沉降法,使水中悬浮物在重力和离心力的双重作用下加速沉降,所谓“急速沉降装置”是这种方法的具体应用。在使用该装置时,往往加入药剂,以便加速悬浮物沉降,降低水中盐类含量。外加药剂使水中带电荷的胶体放电,这是胶体颗粒的脱稳过程,使水的混浊物、有色物质、微生物和其他的有机物形成比较大的絮状物,这些絮状物可以用沉降、砂滤或过滤除去。使用最广泛的凝聚剂是铝盐和铁盐,最常用的是硫酸铝,也有的用有机凝聚剂,硫酸亚铁、氯化亚铁也是经常用的凝聚剂。铝凝聚剂使用时最佳pH值为5.5~6.5,铁凝聚剂pH值为3.5~5.5时使用最有效。

因此,混凝处理的目的是加速沉淀,提高沉淀去除杂质的效率。

(2)过滤。含有悬浮物的水,经过沉降混凝处理后,仍有颗粒较小的不溶物。过滤的操作,是把凝结了的或经混凝处理和沉淀的水,用压力或自然重力来处理,工业上时常采用砂滤池和塔式过滤器。过滤介质多采用砾石、经过筛选有一定粒度的细砂、无烟煤或药用炭等。

(3)加药剂。除了在上述混凝处理中加入凝聚剂以外,在待处理的水中有时还加入一种或几种能使水中杂质(包括溶解和不溶解的)氧化还原、络合、沉淀、凝聚的化学药品,用以降低水中杂质含量,改变水的pH值,破坏或改变水中杂质的组合,从而达到纯化水的目的。例如,用加入石灰或电石渣的方法降低水的硬度;用加入液氯或氯气的方法破坏有机物和杀死菌类;蒸馏法中加入甘露醇以防止硼的蒸出,加入高锰酸钾防止低价易挥发杂质的蒸出等。