水处理的基本原理

 
颇尔中空纤维过滤系统
一个多世纪以来,传统的水处理厂提供了消费者保护的第一道防线。现在,快速混合、凝结和絮凝、沉淀或多介质过滤等旧技术,再也不能确保居民饮用水供应不会受到隐孢子虫、兰伯氏贾第虫和各种水传播病毒等污染物的影响。

针对家用、商用、工业用或农业用的各种水源加工规范都有很大不同。家庭用水消费者希望他们获得的水源安全、无色、无浑浊、无难闻的味道或气味。工业用户通常希望水源中不含氯、铁、锰和溶解气体。农业部门则认为不含钠、氯化物和硒等元素的水源才是优质水源。只有一种水处理方法能经济有效地满足每一位用户的不同需求,这种方法就是膜过滤。

膜技术作为当前可用的最有效和最经济的水处理方法,正在世界范围内迅速获得认可。所需纯化程度通常决定了适合特定应用的过滤水平:

  • 微滤是从液体中去除悬浮颗粒和细菌的理想选择。微滤膜是一种通常在 20 至 100 磅/平方英寸的压力条件下发挥作用的多孔膜。微滤技术在医药行业中可用于细胞富集、在酿造业中可用于啤酒的冷灭菌。
  • 超滤可去除油脂、胶体颗粒和其他水溶性污染物,可用于工业用水的回收。它还可以有效处理成分迥异的废液,最多可减少高达 98% 的待处理或排放的废物量。石油和天然气工业所生产的水可经过有效的除油处理以便回收利用。超滤膜可去除胶体、糖类和许多有机生物固体。
  • 纳滤膜经设计具有 100 至 1000 分子量的截留能力。由于 200 的分子量相当于约 1 纳米的大分子,因此这些膜被称为纳滤膜。应用压力要求在 75 至 450 磅/平方英寸之间(远低于利用反渗透膜实现类似流量所需)。离子选择性是纳滤的显著特点。单价阴离子盐(例如氯化物)能够通过该膜,而多价阴离子盐(例如,硫酸盐或磷酸盐)则被截留。纳米过滤器可用于处理地表水,以去除腐殖酸和富里酸等有机水物质 (MOW),从而防止形成不需要的消毒副产物(例如,三卤甲烷)。纳滤技术可从废液中实现 98% 的水回收率。它被视为先进的水纯化技术。
  • 反渗透与渗透工艺相反,所需应用压力在 400 至 2,000 磅/平方英寸之间。反渗透系统可用于通过海水生产饮用水。由于膜技术的进步,在处理工业用水以回收副产品的过程中,反渗透的使用变得越来越普遍。现在水的再用和排放,可以达到超出最严格的政府法规所规定的质量水平。