水處理離子交換器論文

1. 離交的工作原理

工作原理就是離子的交換。
運行時：陽樹脂(H-R)+(M+)-->：(M-R)+(H+)
陰樹脂(OH-R)+(X-)-->：(X-R)+(OH-)
其中M+為金屬離子，X-為陰離子。
再生過程為其逆過程。
離子交換器的失效控制
離子交換除鹽水處理最簡單的流程為 陽床-陰床 組成的一級復床除鹽系統。有的一級復床除鹽系統採用單元制，即每套一級復床除鹽系統包括 陽床、（除碳器）、陰床各一台，在離子交換除鹽運行過程中，無論是陽床還是陰床先失效，都是同時再生；還有的一級復床除鹽系統採用母管制，即陽床與陽床或陰床與陰床是並聯運行的，哪一台交換器失效就再生哪一台。
1 檢測和控制原理
強酸性陽樹脂對水中各種陽離子的吸附順序為：Fe3+>Al3+>Ca2+>Mg2+>Na+>H+. ；由此可知，水中金屬離子Na+被吸附的能力最弱，所以當離子交換時樹脂層的各種離子吸附層逐漸下移，H+.最後被其他陽離子置換下來，當保護層穿透時，首先泄漏的是最下層的Na+；因此監督陽離子交換器失效是以漏鈉為標準的；其反應方程為（A代表金屬陽離子,R為樹脂基團）：
An+ +nRH=RnA+n H+
HCO3- + H+ =H2O+CO2↑
強鹼性陰樹脂對水中各種陰離子的吸附順序為：SO42->NO3->Cl->OH->HCO3->HSiO3- 。由此可知，HSiO3-的吸附能力最弱，所以當離子交換時樹脂層的各種離子吸附層逐漸下移，OH-.被其他陰離子置換下來，當保護層穿透時，首先泄漏的是最下層的HSiO3-；因此監督陰離子交換器失效是以漏硅為標準的；其反應方程為（B代表酸根陰離子，R為樹脂基團）：
Bm- +mROH=RmB+mOH-
2 控制點和控制方法
由於母管制系統包含了單元制系統,而且它具有能充分使用樹脂、提高交換器的出水能力、降低酸鹼消耗等優點，我們在研究中主要討論以這種結構為基礎的離子交換除鹽水處理系統。
以成都生物製品研究所蛋白分離車間純水站為例，該系統為母管制水處理系統，系統的結構為：砂濾-活性炭過濾-粗濾-陽床- 一陰-二陰-混床-精濾-純水罐，系統產水能力為5 t/h，在系統的失效控制研究中，我們提出單元失效控制概念，也就是充分利用了母管制制水系統的優點對系統進行失效控制。
（1）RO對各有機溶質的去除率大於NF膜。（2）不同有機溶質的去除率不相同，有的甚至相差很大（例如，RO和NF膜對乙酸的吸光度去除率分別為95.34%、81.45%，而對苯胺的吸光度去除率則分別為61.50%、46.82%）。
3 出水水質
原水經一級復床除鹽後，電導率（25℃）低於10μS/cm，水中硅含量低於100μg/

2. 離子交換樹脂在水處理方面有哪些優勢

離子交換樹脂在水處理應用中的優點：

1、工業超純水處理工藝，是目前工業用超回純水的制答備上應用最多的一種工藝之一。

2、食品工業離子交換樹脂可用於製糖、味精、酒的精製、生物製品等工業裝置上。

3、制葯工業離子交換樹脂對發展新一代的抗菌素及對原有抗菌素的質量改良具有重要作用。鏈黴素的開發成功即是突出的例子。

4、合成化學和石油化學工業在有機合成中常用酸和鹼作催化劑進行酯化、水解、酯交換、水合等反應。

5、電鍍廢液中的金屬離子，回收電影製片廢液里的有用物質等。

6、濕法冶金及其他離子交換樹脂可以從貧鈾礦里分離、濃縮、提純鈾及提取稀土元素和貴金屬。

3. 離子交換的水處理中的應用

EDI(Electro-de-ionization)是一種將離子交換技術、離子交換膜技術和離子電遷移技術(電滲析技術)相結合的純水製造技術。該技術利用離子交換能深度脫鹽來克服電滲析極化而脫鹽不徹底,又利用電滲析極化而發生水電離產生H和OH離子實現樹脂自再生來克服樹脂失效後通過化學葯劑再生的缺陷,是20世紀80年代以來逐漸興起的新技術。經過十幾年的發展,EDI技術已經在北美及歐洲占據了相當部分的超純水市場。
EDI裝置包括陰/陽離子交換膜、離子交換樹脂、直流電源等設備。其中陰離子交換膜只允許陰離子透過,不允許陽離子通過,而陽離子交換膜只允許陽離子透過,不允許陰離子通過。離子交換樹脂充夾在陰陽離子交換膜之間形成單個處理單元,並構成淡水室。單元與單元之間用網狀物隔開,形成濃水室。在單元組兩端的直流電源陰陽電極形成電場。來水水流流經淡水室,水中的陰陽離子在電場作用下通過陰陽離子交換膜被清除,進入濃水室。在離子交換膜之間充填的離子交換樹脂大大地提高了離子被清除的速度。同時,水分子在電場作用下產生氫離子和氫氧根離子,這些離子對離子交換樹脂進行連續再生,以使離子交換樹脂保持最佳狀態。EDI裝置將給水分成三股獨立的水流:純水、濃水、和極水。純水(90%-95%)為最終得到水,濃水(5%-10%)可以再循環處理,極水(1%)排放掉。圖2表示了EDI的凈水基本過程。
EDI裝置屬於精處理水系統,一般多與反滲透(RO)配合使用,組成預處理、反滲透、EDI裝置的超純水處理系統,取代了傳統水處理工藝的混合離子交換設備。EDI裝置進水要求為電阻率為0.025-0.5MΩ·cm,反滲透裝置完全可以滿足要求。EDI裝置可生產電阻率高達15MΩ·cm以上的超純水。 EDI裝置不需要化學再生,可連續運行,進而不需要傳統水處理工藝的混合離子交換設備再生所需的酸鹼液,以及再生所排放的廢水。其主要特點如下:
EDI的凈水基本過程
·連續運行,產品水水質穩定
·容易實現全自動控制
·無須用酸鹼再生
·不會因再生而停機
·節省了再生用水及再生污水處理設施
·產水率高(可達95%)
·無須酸鹼儲備和酸鹼稀釋運送設施
·佔地面積小
·使用安全可靠,避免工人接觸酸鹼
·降低運行及維護成本
·設備單元模塊化,可靈活的組合各種流量的凈水設施
·安裝簡單、費用低廉
·設備初投資大 EDI裝置與混床離子交換設備屬於水處理系統中的精處理設備,下面將兩種設備在產水水質、投資量及運行成本方面進行比較,來說明EDI裝置在水處理中應用的優越性。
(1)產品水水質比較
EDI裝置是一個連續凈水過程,因此其產品水水質穩定,電阻率一般為15MΩ·cm,最高可達18MΩ·cm,達到超純水的指標。混床離子交換設施的凈水過程是間斷式的,在剛剛被再生後,其產品水水質較高,而在下次再生之前,其產品水水質較差。
(2)投資量比較
與混床離子交換設施相比EDI裝置投資量要高約20%左右,但從混床需要酸鹼儲存、酸鹼添加和廢水處理設施及後期維護、樹脂更換來看,兩者費用相差在10%左右。隨著技術的提高與批量生產,EDI裝置所需的投資量會大大的降低。另外,EDI裝置設備小巧,所需廠房遠遠小於混床。
(3)運行成本比較
EDI裝置運行費用包括電耗、水耗、葯劑費及設備折舊等費用,省去了酸鹼消耗、再生用水、廢水處理和污水排放等費用。
在電耗方面,EDI裝置約0.5kWh/t水,混床工藝約0.35kWh/t水,電耗的成本在電廠來說是比較經濟的,可以用廠用電的價格核算。
在水耗方面,EDI裝置產水率高,不用再生用水,因此在此方面運行費用低於混床。
至於葯劑費和設備折舊費兩者相差不大。
總的來說,在運行費用中,EDI裝置噸水運行成本在2.4元左右,常規混床噸水運行成本在2.7元左右,高於EDI裝置。因此,EDI裝置多投資的費用在幾年內完全可以回收。 EDI裝置屬於水精處理設備, 具有連續產水、水質高、易控制、佔地少、不需酸鹼、利於環保等優點, 具有廣泛的應用前景。隨著設備改進與技術完善以及針對不同行業進行優化, 初投資費用會大大降低。可以相信在不久的將來會完全取代傳統的水處理工藝中的混合 。
控制氮含量的方法（4種）：生物硝化-反硝化（無機氮延時曝氣氧化成硝酸鹽，再厭氧反硝化轉化成氮氣）；折點氯化（二級出水投加氯，到殘余的全部溶解性氯達到最低點，水中氨氮全部氧化）；選擇性離子交換；氨的氣提（二級出水pH提高到11以上，使銨離子轉化為氨，對出水激烈曝氣，以氣體方式將氨從水中去除，再調節pH到合適值）。每種方法氮的去除率均可超過90%。

4. 能給我一份水處理的論文么，最好今天給我啊！

摘要：投加水處理葯劑是水處理中一種常用的方法。本文以絮凝劑，殺生劑為主，介紹了它們的發展現狀，使用的局限性，分析了各種主要葯劑的應用前景。

1、前言

水處理劑是工業用水、生活用水、廢水處理過程中必需的化學葯劑，通過使用這些化學葯劑，可使水達到一定的質量要求。它的主要作用是控制水垢和污泥的形成、減少泡沫、減少與水接觸的材料腐蝕、除去水中的懸浮固體和有毒物質、除臭脫色、軟化水質等。目前由於世界各國用水量急劇增加，同時各種環保法規（水凈化法）相繼制定，而且要求日益嚴格，所以對於各類高效的水處理葯劑增長很快。在我國，與日益嚴峻的水資源危機矛盾的是水處理葯劑的生產能力很低，質量也得不到保證，所以加快我國水處理葯劑這一環保材料產業的發展迫在眉睫。
水處理葯劑包括絮凝劑、緩蝕劑、阻垢劑、殺生劑、分散劑、清洗劑、預膜劑、消泡劑、脫色劑、螯合劑、除氧劑及離子交換樹脂等。本文將對絮凝劑和殺生劑作系統地介紹。

2、絮凝劑

絮凝技術的關鍵是絮凝劑的選擇。絮凝劑可分為無機、有機和微生物絮凝劑。

2.1、無機絮凝劑

無機低分子絮凝劑有氯化鋁、硫酸鋁、硫酸鐵、氯化鐵等。其聚集速度慢，形成的絮狀物小，腐蝕性強，在水處理過程中存在較大的問題，而逐漸被無機高分子絮凝劑所取代。
無機高分子絮凝劑是在傳統鋁鹽、鐵鹽的基礎上發展起來的一種新型的水處理劑，價格較低廉，凈水效果好。

聚合氯化鋁(PAC)的混凝性能好，生成的礬花大，投葯量少，效率高，沉降快，適合水質范圍較寬。主要用於飲用水和工業給水的凈化。同時還能用於去除水中所含的鐵、錳、鉻、鉛等重金屬，以及氟化物和水中含油等，故可用於處理多種工業廢水。

聚合氯化鋁鐵（PAFC）是一種新型的無機高分子凈水劑，產品中鋁鐵二者的配比是可調的，以適應不同水質的需求，已分別在石化、鋼鐵、煤炭工業等廢水的凈化處理中得到應用。結果表明，該葯劑質優、價廉，是一種新型、高效、穩定的凈水劑，具有廣泛的應用前景。有人通過實驗比較得出PAFC的凈水效果稍好於PAC，但PAFC加葯成本比PAC少得多。
聚合硫酸鐵具有良好的絮凝和吸附作用，廣泛應用於原水，飲用水、自來水、工業用水、工業廢水及生活污水的處理。聚合硫酸鋁(PAS)是一種使用最廣的混凝劑，主要用於飲用水和工業用水的凈化處理。

聚硅酸鹽是在聚硅酸及傳統的鋁鹽、鐵鹽基礎上發展起來的。高度聚合的硅酸與金屬離子一起可產生良好的混凝效果。通過把金屬離子的電中和能力和聚硅酸的吸附架橋能力結合在一起，使復合產物具有較強的電中和與吸附架橋作用，達到更好的凈水效果。它們的絮凝脫穩性能遠超過聚硅酸和聚金屬離子，同聚硅酸相比，不但提高了穩定性，且增加了電中和能力;同聚金屬離子相比，則增強了粘結架橋性能。以聚合硅酸硫酸鋁（PASS）、聚硅氯化鋁（PASC）和硅鐵復合無機高分子絮凝劑為代表的復合無機高分子絮凝劑，成功應用在給水、工業廢水以及城市污水的各種流程中，現已成為主流絮凝劑。

但是，無機高分子絮凝劑的相對分子質量和粒度以及絮凝架橋能力仍比有機絮凝劑差很多，且存在對進一步水解反應的不穩定性問題。

2.2有機高分子絮凝劑

與無機絮凝劑相比，合成有機高分子絮凝劑用量少，絮凝速度快，受共存鹽類、介質pH及環境溫度影響小，生成污泥量也少;而且有機高分子絮凝劑分子可帶—COO、—NH—、SO3、—OH等親電基團，可具鏈狀、環狀等多種結構，利於污染物進入絮體，脫色性好。一般有機絮凝劑的色度去除較無機絮凝劑高20％左右.目前應用較為廣泛的是聚丙烯醯胺類。它能適應多種絮凝對象，用量少，效率高，生成的泥渣少，後處理容易。常與其它無機絮凝劑復配，如與氯化鋁的復配使用。

但合成高分子絮凝劑其單體或水解、降解產物常常有毒，如聚丙烯醯胺(PAM)的單體，有神經毒性和致畸、致癌、致突變的「三致」效應。

2.3微生物絮凝劑

微生物絮凝劑是利用生物技術，從微生物或其分泌物提取、純化而獲得的一種安全、高效、能自然降解的新型水處理劑，至今發現具有絮凝性的微生物已超過17種，包括黴菌、細菌、放線菌和酵母菌等。它分為：

(1)直接利用微生物細胞的絮凝劑，如某些細菌、黴菌、放線菌和酵母，他們大量存在於土壤、活性污泥和沉積物中；

(2)利用微生物細胞壁提取物的絮凝劑，如酵母細胞壁的葡聚糖、甘露聚糖、蛋白質和N-乙醯葡萄糖胺等成分；

(3)利用微生物細胞代謝產物的絮凝劑，微生物細胞分泌到細胞外的代謝產物是細胞的莢膜和粘液質，除水外，其主要成分為多糖及少量多肽、蛋白質、脂類及其復合物。其中多糖在某種程度上可用做絮凝劑。

迄今為止，發現的絮凝效果最好的微生物絮凝劑是紅平諾卡氏菌NOC-1。可用於畜產廢水處理，膨脹污泥的沉降及紙漿廢水(黑液)顏料廢水等有色廢水的脫色，效果顯著。
雖然，對微生物絮凝劑的研究屢有報道，但大多處於實驗室研究階段，未走向工業應用。我國這方面的起步較晚，目前的研究僅限於菌種篩選。

成都生物研究所分離篩選初步獲得6株微生物絮凝劑產生菌，用其發酵離心上清液對造紙黑液，皮革廢水，偶氮染料廢水，硫化染料廢水，電鍍廢水，彩印製板廢水，石油化工廢水，造幣廢水及藍黑水，碳素墨水等進行的絮凝試驗表明，廢水固液分離效果良好，COD去除率55％—98％，懸浮物，色度、濁度去除率90％以上。

上海大學環境科學系在污水處理廠的迴流污泥及底泥中分離，篩選出3株絮凝劑產生菌.該菌株所產培養液可使土壤懸液濁度去除率達99％以上，使鹼性染料廢水COD去除率為70％左右，色度去除為92％左右。

目前，絮凝劑正向價廉實用、無毒高效的方向發展。有機高分子絮凝劑將逐漸取代目前被廣泛使用的無機絮凝劑，另一方面，微生物絮凝劑具有使用穩定性、安全性、高效性及低耗性。是當今最具發展前途的絮凝之一。所以，未來的發展不僅要開發新型廉價高效的微生物絮凝劑，還要研究微生物絮凝劑與其他絮凝劑的配合使用。已有試驗表明，二者配合使用，可以互補， 不僅可以提高絮凝效率，而且還可降低投加量。

3、殺生劑

殺生劑是在循環冷卻水系統中，用以殺死微生物（菌藻）以阻止其大量繁殖致使冷卻水系統中的金屬設備發生腐蝕及事故，影響正常運行的水處理葯劑。根據殺生機制分為氧化性殺生劑和非氧化性殺生劑。

3.1氧化性殺生劑

氯氣是一種強氧化性殺生劑，其殺菌力強，價格低廉，使用較簡單，是當今應用最廣泛的殺生劑之一。但不適於鹼性水處理。另外，它可能與水中有機物生成致癌物三鹵甲烷，因而限制了它的應用。於是溴類、臭氧、二氧化氯相繼為人們所重視。

溴類殺生劑主要有溴化鈉、溴化海因、活性溴、溴化丙醯胺等。溴化丙醯胺是近年來開發出的一類氧化性殺生劑，其中2，2-二溴-3-氮川丙醯胺是一種非常有效的廣譜殺生劑。隨著冷卻水pH值和溫度的升高，它的半衰期迅速變短，對環境污染小。

臭氧具有十分優良的殺菌活性，剝離粘泥作用較強，同時還兼具緩蝕阻垢作用，用它處理循環冷卻水，其濃縮倍數可達30～50。但由於成本較高，目前還未被廣泛採用。
二氧化氯對細胞壁有較強的吸引和穿透能力，它對冷卻水中存在的主要危害菌種如異養菌、鐵細菌、硫酸鹽還原菌等都有很好的殺滅作用。它的特點是用量少、高效、快速、葯效持續時間長。如2mg/L的二氧化氯作用30s後就能殺死近100％的微生物;在pH為8.6，活菌數達71萬個/ml的水中投加0.5mg/L的二氧化氯作用12h後，對異養菌的殺菌率保持在99％以上。另外，它能不受pH的影響，不與水中氨、有機胺類及酚類反應；不僅能殺死微生物，而且能分解殘留的細胞結構，具有殺孢子和殺病毒的作用；適用於鹼性水處理，對環境沒有威脅。在我國，以前由於它的不穩定性限制了其推廣應用。近年來，一些廠家已先後批量生產穩定性二氧化氯，南京某公司還推出了化學法二氧化氯發生器，其設計獨特，操作簡便，安全可靠。用二氧化氯取代氯氣作為工業循環冷卻水的殺生劑具有很多的優越性，特別是對於合成氨廠，化工廠和煉油廠的冷卻水系統，由於系統中有機物和氨的含量高，需氯量大，pH值偏鹼性，用二氧化氯取代氯氣可以取得更好的經濟、環境效益。

3.2非氧化性殺生劑

非氧化性殺生劑種類較多，應用較早的氯酚類因毒性大，易污染水體，漸漸被棄之不用。有機胺類使用也極少。

二硫氰基甲烷是使用較早的有機硫化物殺生劑。對於抑制藻類、真菌和細菌，尤其是硫酸鹽還原菌十分有效。但不適宜在鹼性冷卻水系統中使用。

異噻唑啉酮是一類較新的有機硫化物殺生劑。該類殺生劑是通過斷開細菌和藻類蛋白質的鍵而起殺生作用的，濃度為0.5mg/L時，即能有效地抑製冷卻水系統中的藻類、真菌和細菌，具有廣譜高效、作用時間長(0.5mg/L的加入量，使用5周後仍有效)、低毒、pH使用范圍廣、配伍性混溶性好、不起泡沫，並能阻止粘泥生成等優點。國外已廣泛應用於冷卻水處理中。

季銨鹽殺生劑因其成本低，毒性小，且兼具緩蝕性。故得到廣泛的應用，但使用中還存在易產生抗葯性、費用增加，起泡，加重腐蝕等問題。鑒於此，新合成的十六烷基辛基二甲基溴化銨(168)和十六烷基癸基二甲基溴化銨(1610)兩種雙烷基季銨鹽，改變了季銨鹽的表面活性和分子穩定性，它產生的泡沫少，殺生活性也得以提高。

戊二醛具有高效廣譜的殺菌滅藻作用，對生物粘泥也有一定的剝離作用。美國聯合碳化物公司生產了系列戊二醛水處理殺生劑A515、A525、A530等，試驗證明，A515對異養菌等具有明顯的殺生作用，且葯效持續時間長，72h後殺菌率仍有90％以上;它適用於鹼性水處理，與磷系葯劑具有良好的配伍性。武漢某公司近年推出戊二醛系列用於循環冷卻水系統，效果明顯。在對冷卻水的推薦使用濃度下，戊二醛幾乎沒有毒性，它的水溶液本身會發生生物降解。隨著社會環保意識的加強，戊二醛類殺生劑將大有發展前途。

開發新型殺生劑，要考慮價格、毒性，使用安全性，貯存穩定性、微生物耐葯性等因素外，還應考慮殺生劑的復配間的協同效應，復配在一起，既能增強殺生能力，又能降低加葯量。

4、水處理葯劑的發展方向

4.1專用水處理葯劑的開發

為了滿足不同廢水系統(如造紙廢水、印染廢水、食品加工廢水等)的需要，專用性強，針對某一類化學物質的品種的研製與開發勢在必行。

4.2多功能水處理葯劑的開發

多功能水處理劑是水處理葯劑研究的一個重要方面，這類新型水處理技術的出現，將開拓水處理劑的生產和應用范圍，對化學法處理工業水的發展有重大的促進作用。
這方面的研究主要有：緩蝕-阻垢劑、絮凝-緩蝕劑、絮凝-殺菌劑、絮凝-殺菌-緩蝕劑、絮凝-緩蝕-阻垢劑等。

4.3綠色水處理葯劑的發展

水處理葯劑綠色化發展中，無毒、無害、易生物降解都是方向。最典型的綠色水處理葯劑是近年來國內外開發的分散阻垢劑聚天冬氨酸（PASP）。PASP是合成的一種生物高分子。有良好的生物相溶性和可生物降解性。毒理學的研究揭示出聚天冬氨酸（PASP）無毒、無敏感或無突變的效果。

4.4高性價比的水處理葯劑的開發

目前高性能的葯劑價格普遍偏高，可通過尋找價廉易得的原料研製出高性能產品，也可通過加強對復配技術的研究，即添加廉價輔助劑，減少葯劑的實際用量，同時保持凈水效能而達降低成本的目的。

5. 關於水的科學論文

現今隨著社會的不斷發展，人們生活中飲水的質量安全問題也越來越重要，下面是我為大家精心推薦的關於水的科學論文，希望能夠對您有所幫助。

關於水的科學論文篇一
淺析水處理技術

摘 要現今隨著社會的不斷發展，人們生活中飲水的質量安全問題也越來越重要，從而對水處理技術也提出了更高的要求。本文根據對現今水處理技術的基本情況進行詳細的分析，對主要的水處理技術進行深入的闡述，從水處理技術當中的重點內容和操作的難點進行全面的分析，力求在實際當中加強此項技術的運用，為城市以及農村地區的飲水安全問題作出微薄的貢獻，也為人民的生活提供更高的保證。

關鍵詞水處理;技術;應用

Abstract： Nowadays, with the continuous development of society, people living drinking water quality safety problem is becoming more and more important, thus the water treatment technology has put forward higher requirements. According to the current water treatment technology the basic situation in detail, the main water treatment technology are expounded from the water treatment technology, the key content and the operation difficulty to undertake comprehensive analysis, in order to strengthen the actual technique, as the city and rural area drinking water safety issues a modest contribution, also for people's life with higher guarantee.

Key words: water treatment; technology; application

中圖分類號：TU45 文獻標識碼： A 文章 編號：2095-2104(2012)01-0020-02

現在，在許多地方，由於常年開發與環境的污染破壞，導致水源被污染的程度比較的嚴重，對當地人民的飲水質量安全造成了較大的威脅。所以，為了保證飲用水的安全，根據國家頒布的生活飲用水的標准，需要對水源進行一系列技術上的處理，使其達到相關的要求和規范，減少水源中存在的高氟、苦咸、高砷以及微生物病害等問題，解決影響人民生和質量和身體健康的質量問題。本文根據對水處理技術進行多角度的詳細分析和探討，對其中存在的實際問題進行深入的剖析，力求這項技術可以在人們的日常生活當中得到更加廣泛的運用，根據對技術特點和操作的詳細分析，得出各種技術分別適用於哪些環境下，並且，針對實際使用和操作當中的情況，對採集到的數據進行詳細的分析，對比得出不同的水處理技術當中的優缺點，幫助水處理技術在實際當中得到更好的應用，為人民的生活質量提供更加優質的保障，也為社會的發展做出積極的貢獻。

一、主要水處理技術的分析

一般的來講，在水處理的技術當中，比較常用的是離子交換技術、膜反滲透技術、電滲析技術、復合多介質過濾技術以及電絮凝技術，在這幾項技術當中，根據實際的使用和操作情況來看，膜反滲透技術存在有運行成本較高的問題，在操作和使用過程當中，會造成成本的增加，不利於解決實際的問題。同時，電滲析技術也存在有同樣的問題，雖然其在理論上面操作的成本不是非常的高，但是在實際工程當中不同的設備，造成的運行費用會比較的高。離子交換技術由於介質更換較為頻繁的緣故，在實際的使用和操作當中會造成管理的復雜和應用上的不便，運行費用則是根據實際情況來確定，不同的介質來源和更換的頻率都會造成其成本的不同。另外兩種技術，電絮凝技術和復合多介質過濾技術，是現今的兩種較新的技術，本文將對這兩種技術進行細致的分析，其中，電絮凝技術集中了電化學技術上的一些優勢，與此同時，此種技術還具有運行操作費用較低、管理較為簡易的優點，而復合多介質過濾技術，克服了其他的離子交換技術上的一系列的缺點，在運行成本和操作使用上面進行了多方面的改進和提高。這兩項技術是當今運用最為廣泛的兩種技術，不僅是因為其可以很好的控制使用的成本，更是因為其管理方面和操作方面的優勢，符合現今水處理技術的選擇原則。一般的來講，水處理技術應當遵循幾個方面的原則，首先，最為重要的一點就是一定要保證飲用水的安全，在進行相關的處理之後一定要達到相應的要求和規范;第二，技術需要安全可靠，需要成熟的技術，設備以及理論方面都較為全面;第三，運行費用要較低、管理要較為方便，不能選擇會造成很大成本的技術和設備，同時也不能選擇管理起來較為麻煩的技術，尤其是在一些較為貧困的地區，更是要對技術的成本進行嚴格的控制，要對技術的繁瑣程度進行嚴格的把握;最後一點，投資需要盡量的節省，在滿足了以上幾點原則之後，需要對技術的投資進行一系列的節省，這一點對於維持經濟發展和保證經濟效益來講，有著較為重大的意義和作用。根據以上的闡述，可以對現今的水處理技術現狀有著一個較為詳細的了解，下文就將對電絮凝技術和復合多介質過濾技術進行深入的剖析，通過採集數據的結果對兩種技術進行多方面的對比，旨在加強水處理技術在實際當中的應用。

二、電絮凝技術原理和流程分析

電絮凝技術是一種電化學技術，它集中了電化學當中的一些優點，使用電能來對化學試劑進行有效的替代，在減少了經濟成本的同時，還能較為有效的去處水源當中的重金屬以及懸浮固體等等物質，對乳化有機物以及其他的污染物質都能進行科學合理的去除，是一項新興的技術，在實際的使用和操作當中已經得到了不斷的完善，效果也得到了多方面的認可。電絮凝技術真正起步於上個世紀末期，但是其理論在上個世紀的初期就已經逐步的建立起來，由於設備的不成熟和實踐較少，所以一直都沒有得到廣泛的運用，一直到上個世紀的末期，才真正的在實際使用當中得到改進和提高。現今，這項技術已經有了較大的突破，在歐美等國，已是水處理當中使用的主要技術之一，在合理的控制了經濟成本和設備的管理的同時，取得的效果也是比較的顯著。下文將對其主要的技術和操作進行詳細的分析。

電絮凝技術通過對多塊鋼板進行直流加電，從而在鋼板之間產生電場，待處理的水流在進入到鋼板之間的縫隙之後，正在進行通電的鋼板會有一部分被消耗，進入到水源當中，與此同時，電場中的離子和非離子的污染物質，在受到了電場的作用之後，和電場中電離出來的產物進行相互的反應作用，電場中的消耗水也加入到反應中去，各種離子之間相互作用，以最為穩定的形式結合成一些固體顆粒，在水流中逐漸的沉澱出來，達到了凈化水的目的，這就是電絮凝技術的主要工作原理。在電絮凝技術當中，水源由井池進入到均化池當中，均化池的作用是平衡水泵當中的水量，很好的控制其與電絮凝反應器當中的水流量之差，對反應的進行作嚴格的保障。然後，水流進入到反應器當中，一般的來講，是兩個反應器連接在一起，將水從均化池當中抽入至反應器，內部置有鋼板，可以與水中電離出的離子進行反應，可以達到預處理的目的和效果。在反應器的底部，設置有一個傾斜的空腔，這個空腔的作用是將水流當中的較重的顆粒吸引進去，對水流中還存在的一些鐵垢等污染物質，一並進行處理，這些物質由於質量較重，會逐步的沉入到空腔當中，不會隨著水流一起前進。然後，水流會依次經過污泥儲存設備、除沫池、沉澱池以及沙濾池等等，在其中進行進一步的污染物質處理，完成一系列的工藝流程，除去水中的顆粒、塵埃物質以及砂石等等，達到最佳的水處理效果。根據實際當中的使用和操作情況來看，電絮凝技術的效果比較良好，在合理的控制了成本和設備管理的情況下，達到了較好的使用效果。

三、復合多介質過濾技術原理和流程分析

復合多介質過濾處理技術，根據對水源進行一系列的物理處理，符合環保以及能耗低的要求，沒有化學葯劑的使用，在達到水源處理的要求和標準的同時，對成本也進行了較好的控制，整個處理的過程只需要使用較少的逆清洗水，所以，在實際的使用當中也得到了多方面的認可，技術也比較的成熟，應用較為廣泛。在復合多介質過濾處理技術當中，由於一系列現代化全自動處理系統的運用，可以更加方便的對水源情況進行實時的監控，讀讀數和操作起來較為的便捷，可維護性較強，整個的工藝流程較為簡易，同時，費用成本也較低，是一項現代化的技術。

在復合多介質過濾處理技術當中，水源首先進入到加壓泵當中，加壓泵根據流量以及壓力的要求，將水泵入至水處理系統池當中，進行初步的處理，然後水流經過全自動的逆洗介質處理器當中，處理器可以很好的過濾水流中的泥沙以及沉澱物，然後，在過濾完畢之後，水流進入到逆洗的活性炭吸附器中，此過濾器根據椰殼活性炭的使用，對水流當中的異味進行有效的處理，還可以進一步的清除水中的氯化物，除去水中的臭味。然後，水流依次經過除砷裝置、阻垢器、水紫外線消毒進口等等，對水中存在有的砷、鐵、錳等介質進行一些列的處理，除去水中的水垢，對水流進行臭氧分解以及殺毒，進一步的除去水中的污染物質，達到最佳的水處理效果。上述過程即是復合多介質過濾處理技術的主要工藝流程。

四、數據分析和效果對比

根據某地區使用和操作的效果進行詳細的分析，對比採集的數據可以發現，在使用了水處理技術之後，水中的有害物質明顯的下降，對污染物質起到了很好的處理效果，同時，根據電絮凝技術和復合多介質過濾技術的數據對比，可以看出，兩中技術都有各自的優勢所在，先絮凝技術對比多介質過濾處理技術，其使用和操作方面較為成熟、成本較低，同時管理方面比較的方便，設備的使用壽命以及維護程度都比多介質過濾處理技術強，但是，電絮凝技術也有其自身的劣勢所在，其一次性投資較高，對於較為貧困的地區，不是非常的適用。

五、結束語

綜上所述，可以對現今主要的水處理技術有著一個比較詳細的了解，通過對電絮凝技術和多介質過濾處理技術的詳細闡述，可以對相關技術的工作原理和工藝流程有著較為詳細的掌握，加強相關技術在實際中的使用和操作，加強水處理技術的效果，進一步的降低成本，加強管理，以最佳的方式對水源進行處理，為人民的生活提供最優質的保障。

參考文獻

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王文濤.淺析水處理系統和技術的開發【M】.中國農村水電，2007(4)

王德.淺析水處理技術的選擇以及設備的使用【M】.水利水電資訊，2006(5)
關於水的科學論文篇二
虛擬水與水安全

摘要：虛擬水是水資源領域的新概念，近年來，在與水相關的國際會議上成為討論的熱門話題。初步探討了虛擬水和虛擬水貿易，認為虛擬水作為非真實意義上的水，是通過商品交易或服務來實現的，虛擬水貿易主要表現在糧食貿易上，和國家安全有著密切關系。虛擬水的提出，改變了原有的一些 思維方式 ，拓寬了水資源 研究 的領域，樹立了水資源管理的新理念，最終提供了一條解決乾旱地區缺水的新途徑。

關鍵詞：虛擬水 虛擬水貿易 水安全

一、虛擬水及其特徵

虛擬水是由倫敦大學亞非研究院Tony Allan教授在20世紀90年代中期提出的新概念，是指生產商品和服務所需要的水資源數量。 目前 虛擬水是國際上與水資源相關領域專家和管理者談論的熱門話題，2003年3月18日在日本京都舉行的第三屆世界水論壇，對“虛擬水”進行了熱烈討論。

虛擬水的特徵主要有三點：第一，非真實性。顧名思義，虛擬水不是真實意義上的水，而是虛構的水，是以“虛擬”的形式包含在產品中的“看不見”的水，因此虛擬水也被稱為“嵌入水”和“外生水”。“嵌入水”指特定的產品以不同的形式包含有一定數量的水，如生產1kg糧食需要用1000L水來灌溉，1kg牛肉需要消耗1.3萬L水，這就是在產品背後看不見的虛擬水。“外生水”暗指進口虛擬水的國家或地區使用了非本國或本地區的水這一事實。第二， 社會 交易性。虛擬水是通過商品交易即貿易來實現的，沒有商品交易或服務就不存在虛擬水，並且強調社會整體交易，非個體交易，商品交易或服務越多，虛擬水就越多。第三，便捷性。由於實體水貿易運輸距離長遠、成本高昂，這種貿易通常是不現實的，而虛擬水以“無形”的形式寄存在其他的商品中，相對於實體水資源而言，其便於運輸的特點使貿易變成了一種可以緩解水資源短缺的有用工具。

二、虛擬水貿易及其作用

虛擬水貿易是指一個國家或地區(一般是缺水國家或地區)通過貿易的方式從另一個國家或地區(一般是水資源豐沛的國家或地區)購買水密集型農產品或高耗水 工業 產品，目的是獲得水和糧食的安全，以確保國家安全。虛擬水貿易並非新生事物，它是商品交易的產物，是虛擬水存在的特徵屬性，其 歷史 同糧食貿易一樣悠久。同時，虛擬水數量也隨貿易的增長一直在穩定地增長。

虛擬水貿易主要表現在農產品貿易上——尤其是糧食貿易。國家和地區之間的農產品貿易，從某種意義上來說，是以虛擬水的形式在進口或出口水資源。以往，人們在進行商品交易和服務時，沒有意識到商品背後存在的虛擬水及其重要性。隨著人口的增長，乾旱半乾旱國家或地區的水資源越來越匱乏，導致這些國家和地區出現了水危機，且水安全 問題 造成糧食安全並直接威脅到國家安全。因此，為了解決水安全問題，現在一些缺水國家已清楚認識到水資源壓力問題和以農產品貿易形式存在的虛擬水之間的聯系，並在有意識地進行這類進口貿易，如摩洛哥、約旦、以色列和埃及。

通過貿易建立起水資源豐沛地區糧食的供給與改善缺水地區水資源匱乏狀況之間的聯系，使得缺水國家或地區避免去尋找水源，而是進行大量的、虛擬水含量高的糧食貿易。因此，虛擬水貿易可以緩解進口國或地區自身的水資源壓力，為這些國家和地區提供一種替代水資源供給的 經濟 有效的途徑。通過適當而公平的貿易協議進行虛擬水貿易，對於促進乾旱國家或地區節水，提高全球或區域的糧食安全，改善生態環境都具有積極意義。無形的虛擬水貿易也可以使政府和水問題專家避免陷入無休止的水資源安全性的爭論中。但是，虛擬水貿易也存在負面的 影響 ，可能出現忽視局部水平衡狀況的趨勢，對出口虛擬水的國家和地區，會因為這一貿易對其自身環境產生影響(如過度開發當地的水資源和其他 自然 資源)。對進口虛擬水的國家和地區，如果不能提供其他一些可選擇的作物給農民 種植 或者提供其他的就業方式，虛擬水貿易會剝奪這些農民和他們家庭的生計。

因此，如果將虛擬水貿易作為一項政策，則需要研究虛擬水貿易對於當地自然、社會、經濟、環境、 文化 以及 政治 方面的影響以及它們之間的相互作用，並應 分析 虛擬水對於地緣政治重要性的影響。

三、

水安全通常指有充足的水資源滿足人類社會的物質需求、經濟的 發展 和生態環境的維護。水安全主要包括供水安全、防洪安全和水質安全。水資源短缺、洪澇災害、水質污染直接影響飲水安全、健康安全、糧食安全、經濟安全、社會安全和生態安全等。與虛擬水相關的水安全主要是供水安全。

水安全問題的出現有三方面的原因：一是水資源的不可替代性，水資源是人類生存與社會發展不可或缺的基礎資源，因此水資源被稱為基礎性自然資源;二是水資源供給的有限性，水資源是稀缺資源，人口增長是水資源稀缺的最原始驅動力，由於不能滿足人們對水資源日益增長的需要，因此存在水資源數量和質量等安全供給問題;三是水資源系統的整體性，水資源系統內部存在內在聯系、構成一個有機系統，如果水資源系統結構遭受破壞(例如水質污染)會導致水資源系統功能衰減甚至消亡，進而產生水安全問題。

自虛擬水概念提出以來，虛擬水 理論 已經在水資源短缺的國家和地區得到了一定的 應用 。約旦和以色列等一些乾旱國家已經有意識地制定了規劃政策以減少高水分產品的出口，特別是農作物的出口。實際上這些國家已將虛擬水視為非常重要的、增加的水資源，他們以虛擬水形式進口的水量已經遠遠超過了其出口的虛擬水量。據有關專家估算，中東地區每年靠糧食貿易購買的虛擬水數量相當於整個尼羅河的年徑流量。因此，通過增加虛擬水，可以平衡區域水資源，緩解缺水國家和地區水資源短缺，保障當地水資源安全。

四、虛擬水與國家安全

水資源是基礎性的 自然 資源和戰略性的 經濟 資源。全球性的人口、資源、環境和生態等危機的出現，導致人們的國家安全觀念有了質的變化，水資源安全 問題 不僅僅是資源安全問題，已成為關繫到國家經濟、 社會 和 政治 的重大戰略安全問題，直接關繫到國家的安全，是 影響 國家安全的關鍵組成部分。如以色列及阿拉伯鄰國的約旦河水之爭，美國和加拿大的哥倫比亞河爭端，印度與巴基斯坦的印度河爭端以及跨越歐洲八國的多瑙河爭端等水資源國際分配的水事矛盾，已是尖銳的國家安全問題。

糧食作為人類的生活必需品攜帶有大量的虛擬水，是當前世界貿易中數量最大的商品。由於糧食的生產離不開水，因此水安全問題還可以通過糧食安全影響到國家安全。乾旱國家和地區可以通過出口高效益低耗水產品、進口本地沒有足夠水資源生產的糧食產品，以貿易的形式最終解決水資源短缺和糧食安全問題。對參與虛擬水貿易的國家或地區來說，通過貿易能增強這些國家和地區糧食安全的相互依賴性，減輕國家或地區之間因為水或糧食問題所引起的直接沖突，創造持久的合作關系，維護國家安全。

五、幾點啟示

1.虛擬水的理念改變了解決問題的思維方式

虛擬水的提出，突破了以往的傳統觀念和因襲思維方式，它要求水利工作者從原有的以水為中心的觀念轉變為在水之外尋找解決水資源分配和水資源管理的途徑，運用“大水利”的系統理念和 方法 找尋與水問題相關的各種各樣的影響因素。在水問題發生的范圍之外找尋解決區域內部水問題的 措施 ，可以更好地協調人口、資源和生態環境之間的關系。

2.虛擬水 理論 拓寬了水資源 研究 的領域

傳統的水資源，一般研究真實水資源的自身特徵、運動 規律 及相關關系，對“看不見”的虛擬水毫無了解。虛擬水理論給水資源和水安全研究提供了創新領域，如傳統水資源研究與糧食安全研究是分離的，虛擬水理論使兩者有了切入點，給從事水資源學研究的人員提供更加廣闊的研究空間。今後主要應加強虛擬水戰略的區域政策體系研究，研究虛擬水與區域社會經濟 發展 、產業結構戰略性調整、糧食安全及生態環境安全等之間的關系，對構築水資源安全戰略體系具有重要意義。

3.虛擬水樹立了新型的水資源管理理念

在國家層面，應以流域為單位進行水資源可持續利用管理，發揮流域系統在水資源管理方面的功能，使水資源管理由供求管理走向社會化管理。水資源管理應有三個層次，首先是要通過節水、生活習慣和方式的改變、產業結構和種植業結構的調整，充分利用當地水資源;其次，考慮區域社會經濟的發展、水資源安全和生態環境安全，進行區域水資源分配;最後，構築水資源安全戰略體系，通過虛擬水貿易和虛擬水戰略實現全球水資源化。

4.虛擬水提供了一條解決我國乾旱區缺水的新途徑

水資源是人類賴以生存的一種寶貴的稀缺資源。我國華北及西北乾旱區水資源嚴重短缺，嚴重製約區域社會經濟發展，導致區域生態環境嚴重惡化。建立水資源安全戰略已經成為國家長治久安、經濟社會可持續發展的必然選擇和重要戰略問題。實施虛擬水戰略有利於國家制定西北地區水資源安全戰略的保障措施及政策，有利於西北開發，對西北地區的生態環境安全和社會經濟可持續發展具有重要的理論和現實意義。

參考 文獻 ：

1 程國棟.虛擬水—— 中國 水資源安全戰略的新思路.中國 科學 院院刊，2003.4

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6. 離子交換的水處理步驟是什麼

離子交換反應是可逆反應，這種反應是在固態的樹脂和水溶液接觸的界面間發生的。在水溶液中，連接在離子交換樹脂骨架上的功能基能離解出可交換的離子B+,該離子在較大范圍內可以自由移動並能擴散到溶液中。同時，溶液中的同類型離子A+也能擴散到整個樹脂結構內部，這兩種離子之間的濃度差推動著它們之間進行交換。其濃度差越大，交換速度就越快。離子交換樹脂對不同的離子表現出了不同的交換親和吸附性能，這種選擇性與樹脂本身所帶有的功能基、骨架結構、交聯度有關，也與溶液中離子的濃度、價數有關。一般情況下，離子價數越高，與樹脂功能基的靜電吸引力越大，親和力越大；對同價離子而言，原子序數增加，樹脂對其選擇性也增加。由於陽離子交換劑可以與水中的陽離子進行交換，陽離子交換劑可以與水中的陰離子進行交換，因此，選用合適的交換劑便可去除水中所有的雜質離子，製得純凈的水。制備純水用的陽離子交換樹脂呈酸性，交換基因主要有磺酸基、羧基或酚基等，它們以H+與被處理水中的金屬離子交換。陰離子交換樹脂呈鹼性，其交換基團主要有季胺基【-N(CH3)3OH】、伯胺基（-NH2）等鹼性基因，它們在水中能以OH_與水中的陰離子進行交換反應。採用聯合處理裝置，使被處理水相繼通過H+型陽離子交換劑和OH_型陰離子交換劑，與之進行交換，便可得到純水。

7. 離子交換系統與反滲透系統佔地面積、用料量、投資、對環境影響的比較

樓上說的很詳細。我以使用經驗說下：
使用過的膜處理為：預處理-超濾-反滲透-脫氣膜-EDI-產水
離子交換為：預處理-機械過濾器-活性炭過濾器-陽床-除碳器-陰床-混床-產水

同等產水量下，RO系統佔地差不多隻有離子交換系統一半，且設備高度較低（除去水箱外，設備高度均在3米以下），而離子交換器高為5/6米的常見。

投資：這個未詳細咨詢過，粗略問到的情況來看初期投資膜系統是比離子交換大的，但是後期維護費用較離子交換低。

環境影響：反滲透運行維護較為簡便，產生的環境影響貌似就只有濃水排放，而離子交換則因為再生需要酸鹼，產生的酸鹼廢液較多（酸鹼每月使用量數噸），酸鹼中和後環境危害很小，但是較膜系統還是更高點。

不過有一點需要注意：膜較離子交換「嬌貴」一點，產水與進水溫度變化關系較大，因此鍋爐用水常拉一根小的蒸汽管道至進水進行加熱。而且現在普遍使用的膜耐氯能力都差，預處理必須在除氯方面做好，運行投加亞硫酸氫鈉除余氯。
還有就是只到反滲透的話，其出水只能到5us/CM左右（初期更低一點），對很多行業還是太高，而加EDI的話費用比較高，因此很多流程是反滲透後加混床。
總體來說，現在新投的制水，用膜法處理的更多，離子交換市場在逐步縮小。只有在高速混床、拋光混床等無法替代的領域還穩固。