水質成份影響研究

黃宏連　高安平　董成　吳志東

引言

我國的水資源總量多，人均占有量少，水在工業上主要是用于洗滌產品、冷卻設備、產生蒸氣、輸送廢物和作為生產原料以有稀釋等方面，幾乎沒有一種工業能夠離開水。而且工業的用水量非常大，要占人類整個用水量的80%左右，因此規范、合理處理水、利用水更加重要，本文重點對水成分和處理方案進行了研究。

一、原水處理

水中所含物質有 離子、非離子、微粒、氣體：

1、離子：分為陽離子和陰離子

2、非離子：有機物、酒精、酮類、醛類、酚類;

3、微粒：懸浮物、膠體物、微生物（細菌、病毒、藻類）;

4、氣體：二氧化碳、氧氣、氯氣、氮氣、硫化氫;

二、堿度

堿度包括陰離子中的碳酸根、碳酸氫根、氫氧根，而自然水體中的堿度主要由HCO3-形成的。

pH在8.3以下的水中，碳酸氫根和二氧化碳平衡存在。

當pH高于8.3時，HCO3-將轉變為CO32-存在。

如果原水pH達到11.3以上，將以OH-形式。

Ca（HCO3）2的溶解度大于CaCO3，如果原水在RO系統中被濃縮，CaCO3容易沉淀在系統，所以在RO系統中發現原水堿度偏高時，除投加阻垢劑還需加酸調低pH。

三、鐵和錳

鐵和錳通常在水中以“二價”溶解狀態存在或以“三價”非溶解氫氧化物形式存在。

Fe2+ 可能來源自井水本身或來自泵、管路、水箱的腐蝕，尤其上游系統中投加了酸。

如果原水中鐵、錳濃度大于0.05mg/l，并且被空氣或氧化劑氧化為Fe（OH）3 和Mn（OH）2，在pH 值偏高時，會在系統中形成沉淀。

分析表明鐵、錳的存在會加速氧化劑對膜的氧化降解，因此在預處理中必須去除鐵錳。

降低RO給水中鐵的含量可以采用曝氣-錳砂過濾的方法完成。

四、鋁

一般不存在于自然水體中，“三價”鋁會像“三價”鐵一樣在RO系統中形成難溶的Al（OH）3，當pH 在5.3 至8.5 范圍內時，因為鋁“高價正電”特性，Al2（SO4）3 和NaAlO2可以用于地表水的預處理去除水中負電性膠體，但鋁鹽不要過多投加，殘留的鋁離子對膜有污染。

五、銅和鋅

在自然水體中很少存在，有時水中微量的銅和鋅來自管道材料。

在pH值5.3至8.5范圍內，Cu（OH）2和Zn（OH）2 不溶于水，因為它們一般在水中的含量較低，所以只有當系統長時間不清洗，它們積累到一定程度時，才會對膜系統造成污染。可是如果銅鋅與氧化劑（比如過氧化氫）同時存在于原水中，那么會造成膜材質的嚴重降解。

六、硅

存在于大多數自然水體中，濃度從1至100㎎/L。

而且pH低于9.0時主要以Si（OH）4 存在。

當pH低時，硅酸可以聚合形成硅膠體。

當pH高于9.0時，它會分離成SiO32-離子而且會和鈣、鎂、鐵或鉛形成沉淀。

硅和硅酸鹽發生沉淀后就很難溶解。此時需要選用對硅有特殊分散能力的阻垢劑

七、膠體（懸浮物顆粒）

污染指數，是衡量RO進水中膠體（顆粒物）潛在污染性的重要指標。RO進水中的膠體是各種各樣的，經常包括細菌、黏土、硅膠體和鐵腐蝕產物。

預處理中的澄清過程中會用一些化學品，例如明礬、三氯化鐵或陽離子型聚合劑來去除膠體污染或通過后續介質過濾器去除。

八、濁度

也是影響RO膜污染的一個重要指標。水樣的濁度大于1.0NTU的原水可能對RO膜有污染，象SDI 值一樣，濁度也是表征膜污染潛在風險的一個參數。

如果原水的SDI大于5而且濁度大于1.0NTU，就必須在預處理單元的澄清工藝中加入混凝劑而且后面要使用多介質過濾器。如果原水中SDI小于5，而且濁度小于1，那么預處理可以考慮介質過濾器和保安過濾器而不一定投加混凝劑。

九、水中顆粒物質、SDI和濁度

一般在高壓泵前安裝5過濾器，再微過濾器前后安裝壓力表，當壓力表超過一定數值后，更換濾芯，

通常情況下更換周期為1-3個月，若使用時間小于1個月，則需改善預處理系統，不允許使用帶反洗的微過濾器。

對于不同的原水水源，由于選用的通量不同，要求的SDI值也不一樣，一般要求SDI小于5;濁度應小于0.2NTU（最大允許濁度為1 NTU）。

十、水中有機物、油和脂

般來說當水中的TOC含量超過3毫克/升時，即應考慮進行去除，對于地表水應盡量在絮凝劑澄清的過程中去除有機物，還可以采用活性炭過濾進一步降低有機物含量。

水中不允許含有油和脂，當油或脂超過0.1毫克/升時，就應采用凝聚或使用活性炭過濾器進行去除。

十一、水中細菌

由于細菌會以醋酸纖維為食物，因此醋酸膜易受細菌的侵襲，對原水必須徹底殺菌。對于復合膜，雖然不受細菌的侵襲但細菌粘膜會造成膜的污堵，一般可采用加氯殺菌，加氯量要根據需氯量實驗加以確定;

十二、阻垢

必須防止CaCO3、CaSO4、SrSO4、BaSO4和CaF2垢。

1、阻垢方法

化學軟化法：化學法中軟化處理法系從消除水溶液中成垢離子的角度實現防垢目的，其處理費用較高

碳化法：腐蝕性較大已較少使用

酸化法：腐蝕性較大已較少使用

阻垢劑的應用：阻垢劑是一種能阻止無機鹽類，尤其是CaCO3、CaSO4、Ca3（PO4）2、Mg（OH）2 等負溶解性難溶鹽的沉積成垢

阻垢劑的發展歷程

無機磷酸鹽：易形成磷酸鈣垢

有機膦酸鹽：除可以有效控制碳酸鈣，碳酸鎂，也用于穩定硫酸鈣、磷酸鈣和分散鐵氧化物;

2、阻垢機理

閾值效應：在水中投加阻垢劑（數量級為幾毫克每升），可將比按化學計量比高得多的鈣離子穩定在水中。

晶格畸變作用：在CaCO3 微晶成長過程中，若晶體吸附有阻垢劑并摻雜在晶格的點陣中，就會使晶體發生畸變，從而使晶體易于破裂，阻礙了沉積垢的生長.

雙電層作用機理：對有機膦酸類阻垢劑的阻垢作用，認為阻垢劑的作用是在生長晶核附的擴散邊界層內富集，形成雙電層并阻礙成垢離子或分子簇在金屬表面的聚結。

十三、總結

通過對水質成份及指標分析，制定相應的水處理方案，保障水質。

作者簡介：

黃宏連，1982.04，男，大專，內蒙古呼和浩特市，研究方向：乳品工藝。