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我最喜欢的给水处理新技术论文谢光亮资料
课程论文
课程名称______________________
题目名称______________________
学生学院______________________
专业班级______________________
学号______________________
学生姓名______________________
指导教师______________________
200年月日
我最喜欢的一种给水处理新技术
谢光亮指导老师：
李冬梅
（广东工业大物理与光电工程学院）
摘要：
本文主要介绍我最喜欢的给水处理新技术
关键词：
水处理新技术反渗透技术
上了这门课之后，我深深的爱上了这门课。
只喝处理好的水，之前我对水资源的现况基本没什么了解，对水资源的污染特点、给水处理常规工艺也只是略懂皮毛而已，就更不用说给水处理新技术。
但听过老师您的讲解之后，我喜欢上一种给水处理新技术——反渗透技术。
首先先分析一下我国目前的水资源状况：
大家都知道，中国是一个干旱缺水严重的国家。
淡水资源总量为28000亿立方米，占全球水资源的6％，仅次于巴西、俄罗斯和加拿大，居世界第四位，但人均只有2200立方米，仅为世界平均水平的1／4、美国的1／5，在世界上名列121位，是全球13个人均水资源最贫乏的国家之一。
据监测，目前全国多数城市地下水受到一定程度的点状和面状污染，且有逐年加重的趋势。
日趋严重的水污记。
染不仅降低了水体的使用功能，进一步加剧了水资源短缺的矛盾，对中国正在实施的可持续发展战略带来了严重影响，而且还严重威胁到城市居民的饮水安全和人民群众的健康。
我国属于缺水国之列，人均淡水资源仅为世界人均量的1／4，居世界第109位。
中国已被列入全世界人均水资源13个贫水国家之一，扣除难以利用的洪水泾流和散布在偏远地区的地下水资源后，中国现实可利用的淡水资源量则更少。
不仅淡水资源少得可怜，更让人倍感无奈的是其分布不均，大量淡水资源集中在南方，北方淡水资源只有南方水资源的1／4。
据统计，全国600多个城市中有一半以上城市不同程度缺水，沿海城市也不例外，甚至更为严重。
目前我国城市供水以地表水或地下水为主，或者两种水源混合使用，有些城市因地下水过度开采，造成地下水位下降，有的城市形成了几百平方公里的大漏斗，使海水倒灌数十公里。
由于工业废水的肆意排放，导致80％以上的地表水、地下水被污染。
接下来让我们看看中国目前水资源的污染特点：
水是怎样被污染的呢？
原因主要有两种：
一是自然的，一是人为的。
由于雨水对各种矿石的溶解作用，火山爆发和干旱地区的风蚀作用所产生的大量灰尘落入水体而引起的水污染，这属于自然污染。
向水体排放大量未经处理的工业废水、生活污水和各种废弃物，造成水质恶化，这属于人为污染。
而人们通常所说的水污染主要是指后一种，而且也是最主要的。
1：
水体受污染的过程：
一般来说，水自身有自净能力。
水的自净能力包括稀释扩散、沉淀堆积、氧化还原以及水中微生物对有机物的分解等。
大体可以分四段：
第一为污染段，由于大量污染物混入，河流水质恶化，水中溶解氧极少，除了细菌以外，其它生物较少，特别是几乎不存在自氧性生物；第二是分解段，分解有机质的生物逐渐繁殖，生物分解活动激烈，大量消耗溶解氧，鱼类难以生存，出现藻类和需氧较低的原生生物等，而在生化需氧量逐渐降低后，水中溶解氧又逐渐增加；第三为恢复段，藻类、鱼类和其它大型生物重新又活泼起来，水质逐渐变清；第四为清水段，溶解氧接近饱和，水质清洁，自净过程到此完成。
2：
水体受污染的原因：
人类生产活动造成的水体污染中。
工业引起的水体污染最严重。
如工业废水，它含污染物多，成分复杂，不仅在水中不易净化，而且处理也比较困难。
工业废水，是工业污染引起水体污染的最重要的原因。
它占工业排出的污染物的大部分。
工业废水所含的污染物因工厂种类不同而千差万别，即使是同类工厂，生产过程不同，其所含污染物的质和量也不一样。
工业除了排出的废水直接注入水体引起污染外，固体废物和废气也会污染水体。
农业污染首先是由于耕作或开荒使土地表面疏松，在土壤和地形还未稳定时降雨，大量泥沙流入水中，增加水中的悬浮物。
还有一个重要原因是近年来农药、化肥的使用量日益增多，而使用的农药和化肥只有少量附着或被吸收，其余绝大部分残留在土壤和漂浮在大气中，通过降雨，经过地表径流的冲刷进入地表水和渗入地表水形成污染。
城市污染源是因城市人口集中，城市生活污水、垃圾和废气引起水体污染造成的。
城市污染源对水体的污染主要是生活污水，它是人们日常生活中产生的各种污水的混合液，其中包括厨房、洗涤房、浴室和厕所排出的污水。
世界上仅城市地区一年排出的工业和生活废水就多达500立方公里，而每一滴污水将污染数倍乃至数十倍的水体。
水资源污染日益严重，并呈多样化，所以只用常规工艺处理的水是绝对不达标的。
现有的常规工艺难以胜任正常的运行职能，以主要功能为去除水中悬浮固体、胶体的混凝、沉淀、过滤和消毒工艺而言，不但无法有效去除水中存在的氨氮和大量溶解性有机污染物包括内分泌干扰物：
水的嗅和味等感官指标不能令人满意，对富营养化水源水中有毒藻类及其藻毒素也不能有效去除；为了最大发挥现有工艺能力，确保优质供水，应采取强化混凝、精细化管理等措施。
给水常规处理工艺是我国最常采用的净水工艺，即对原水采用混凝、沉淀、过滤和消毒，以去除水中浑浊度、色度、细菌和病毒为主的水处理流程。
由于原水水质污染日趋严重而我国饮用水标准又不断提高，目前的给水常规处理工艺在越来越多的技术指标面前显得力不从心，大部分水厂采用降低运行负荷增加投药量等措施，但是出厂水浊度超标、水中嗅味、红虫、消毒副产物超标等问题依然突出。
虽然采用预处理和深度处理等水处理工艺能够极大地改善出水水质，然而大量资金投入，占地面积以及运行成本等的大幅度增加，使得尚处于发展中国家的中国无法将新工艺推广至大部分自来水厂，并且大规模改造需要很长时间。
因此，给水处理常规工艺不能满足当前饮用水质要求，所以就要用到新技术了，主要的给水处理新技术有哪些，它们又有什么优缺点呢？
1.电渗析技术
优点：
电渗析器结构简单，主要部件有阳、阴离子交换膜，塑料隔板，电极三部分。
组装形式一般采用正电极一阳膜一隔板一阴膜一隔板一阳膜一……一阴膜一隔板一阳膜一负电极排列顺序。
电渗析中，一对电极之问的膜堆称为“一”级，一级中水流方向相同的膜对称为“段”，在一台电渗析中级、段可以有并联，串电渗析的主要优点是不需要消耗化学药品，设备简单，操作方便。
缺点：
运行过程中阴极和膜上容易结垢，从而影响出水水质，并缩短仪器的使用时间。
为避免这种现象的发生，必须采取一定的措施，包括控制工作电流、定期倒换电极、定期酸洗、定期拆洗等。
此外，电渗析处理技术的耗电量、耗水量都很高，而且对进水的浊度要求也很严格，以防止堵塞水路，诸成制水困难。
2.反渗透技术
优点：
过滤过程不发生相变化,无需加热,能耗低,无需添加化学试剂,无污染,是一种节能环保的分离技术。
滤过程是在常温下进行,条件温和无成分破坏,因而特别适宜对热敏感的物质,如药物、酶、果汁等的分离、分级、浓缩与富集。
反渗透设备过程仅采用压力作为膜分离的动力,因此分离装置简单、流程短、操作简便、易于控制和维护。
缺点：
它不能直接得到干粉制剂.对于蛋白质溶液,一般只能得到10～50％的浓度.
3.离子交换技术
优点：
一次操作可以将多个元素加以分离。
而且还能得到高纯度的产品。
预处理要求简单，工艺成熟，出水水质稳定，设备初期投入低。
由于治水原理类同于用酸碱置换水中离子，所以在原水低含盐量的应用区域运行成本较低。
缺点：
是不能连续处理，一次操作周期花费时间长，还有树脂的再生、交换等所耗成本高。
离子交换床阀门众多，操作复杂烦琐。
自动化操作难度大，投资高。
需要酸碱再生，再生废水必须经处理合格后方可排放，存在环境污染隐患。
细菌易在床层中繁殖，且离子交换树脂会长期向纯水中渗溶有机物。
在含盐量高的区域，运行成本高。
4.组合式软化水技术
优点：
设备长期连续运行，无运行周期停顿和水质周期起伏。
自动溶盐、过滤，避免人工搅拌的繁重劳动。
运行费用省，再生剂耗量低，自耗水量少，软水产量足。
设备紧凑，占地少，安装方便，操作、维修简单。
5.光化学氧化法
优点：
该方法的强氧化性、对作用对象的无选择性与最终可使有机物完全矿化的特点，使光催化氧化在饮用水深度处理方面具有较好的应用前景。
缺点：
TiO2粉末颗粒细微，不便加以回收，同传统净水工艺相比，光催化氧化处理费用较高，设备复杂，近期内推广使用受到限制。
光催化氧化投入实际应用所需要解决的主要问题是确定长期运行过程中催化剂中毒情况及寻求理想的再生方法；解决催化剂的分离回收或固定化问题；反应器的设计及提高光能利用率等。
其中，我最喜欢的是反渗透技术，为什么呢？
让我先为大家说说什么是反渗透技术吧！
反渗透技术，是当今最先进和最节能有效的膜分离技术。
其原理是在高于溶液渗透压的作用下，依据其他物质不能透过半透膜而将这些物质和水分离开来。
由于反渗透膜的膜孔径非常小（仅为10A左右），因此能够有效地去除水中的溶解盐类、胶体、微生物、有机物等（去除率高达97%-98%）。
反渗透是目前高纯水设备中应用最广泛的一种脱盐技术，它的分离对象是溶液中的离子范围和分子量几百的有机物；反渗透（RO）、超过滤（UF）、微孔膜过滤（MF）和电渗析（EDI）技术都属于膜分离技术。
近30年来，反渗透、电渗析、超过滤和膜过滤已进入工业应用，主要应用于电子、化工、食品、制药及饮用纯水等领域。
1.什么是反渗透：
反渗透是60年代发展起来的一项新的膜分离技术，是依靠反渗透膜在压力下使溶液中的溶剂与溶质进行分离的过程。
反渗透的英文全名是“REVERSEOSMOSIS”，缩写为“RO”。
2.反渗透的原理:
首先要了解“渗透”的概念。
渗透是一种物理现象。
当两种不同浓度盐类的水，如用一张半渗透性的薄膜分开就会发现，含盐量少的一边的水分会透过膜渗到含盐量高的水中，而其中的盐分并不渗透，这样，逐渐把两边的含盐浓度融合到均等为止。
然而，要完成这一过程需要很长时间，这一过程也称为渗透（如下图）。
但如果在含盐量高的水侧，施加一个压力，其结果可以使上述渗透停止，如果压力再加大，可以使水向相反的方向渗透，而盐分剩下。
因此，反渗透除盐原理，就是在有盐分的水中（如原水），施以比自然渗透压力更大的压力，使渗透向相反方向进行，把原水中的水分子压到膜的另一边，变成洁净的水，从而达到除去水中杂质、盐分的目的。
3.反渗透膜分类和结构：
反渗透膜的分类：
按化学成份分为：
醋酸纤维膜、复合膜
按形态分为：
板框式、管式、卷式、中空纤维
按用途分为：
苦咸水膜（普通膜、低污染膜、超低压膜）、钠滤
膜、海水膜
反渗透膜的机构：
（如上图）
4.RO反渗透的由来:
1950年美国科学家DR.S.Sourirajan有一回无意发现海鸥在海上飞行时从海面啜起一大口海水，隔了几秒后，吐出一小口的海水，而产生疑问，因为陆地上由肺呼吸的动物是绝对无法饮用高盐份的海水的。
经过解剖发现海鸥体内有一层薄膜，该薄膜非常精密，海水经由海鸥吸入体内后加压，再经由压力作用将水分子贯穿渗透过薄膜转化为淡水，而含有杂质及高浓缩盐份的海水则吐出嘴外，此即往后反渗透法的基本理论架构;并在1953年由UniversityofFlorida应用于海水淡化去除盐份设备，在1960年经美国联邦政府专案支助美国U.C.L.A大学医学院教授Dr.S.SidneyLode配合DR.S.Soirirajan博士着手研究反渗透膜，一年约投入四亿美元经费研究，以运用于太空人使用，使太空船不用运载大量的饮用水升空，直到1960年投入研究工作的学者、专家越来越多，使之质与量更加精进，从而解决了人类饮用水中的难题。
5.反渗透机理模型：
有几个经典模型：
1。
优先吸附毛细孔模型：
弱点干态电镜下，没发现孔。
湿态膜标本不是电镜的样品。
2。
溶解扩散模型：
不认为有孔。
3。
干闭湿开模型：
上工世纪80，90年代，国人邓宇等提出的，能够解释1和2模型的统一的现代最贴切的逆渗透机理模型。
既“干闭湿开”反渗透模型，统一了两个最经典的反渗透机制模型，细孔模型，溶解扩散模型。
利用反渗透技术可以有效的去除水中的溶解盐、胶体，细菌、病毒、细菌内毒素和大部分有机物等杂质。
反渗透膜的主要分离对象是溶液中的离子范围，无需化学品即可有效脱除水中盐份，系统除盐率一般为98%以上。
所以反渗透是最先进的也是最节能、环保的一种脱盐方式，也已成为了主流的预脱盐工艺。
6.反渗透技术对氨氮的去除效果：
现在让我们看看反渗透技术对有机物，特别是氨氮的去除效果如何，看看下面的实验：
实验内容：
优质饮用水超滤法和反渗透法的对比
6-1.超滤法
超滤是一个压力驱动过程，其介于微滤与纳滤之间。
一般来说，超滤膜的截留相对分子质量在1000～300000之间，而相应的孔径在5～100nm之间，操作压力一般为0.1～0.5MPa，主要用于截留去除水中的悬浮物、胶体、微粒、细菌和病毒等大分子物质。
工艺流程是原水从水箱中流出，经过锰砂过滤、精密过滤和超滤三道过滤程序以后，再进行消毒处理，最后得到纯水。
实验结果见表1。
6-2.反渗透法
反渗透净化过程的步骤和超滤净化过程基本一致，也是原水从水箱中流出，经过锰砂过滤、精密过滤两道过滤程序以后，进入反渗透净化器过滤，再进行消毒处理，最后得到纯水，见图2。
实验结果见表2。
图2反渗透处理工艺流程
结论：
以上处理过程研究表明：
（1）超滤处理后的水的氨氮去除率在80%左右，氯化物去除率是6%；
（2）反渗透处理后的水的氨氮去除率在96%左右，氯化物去除率是50%；
（3）超滤和反渗透两种方法都能保证净化后的水质符合国家的规定，比较而言反渗透净化处理的水的指标更符合要求，氯化物的去除率要远远高于超滤，而且反渗透净化的水对人身体更有好处，但反渗透所需要的设备特别是膜的资金远大于超滤，所以在不影响水质的基础上尽量节省费用，建议采用将二者结合使用。
现代社会注重低碳生活，该技术是否符合低碳的要求呢？
“低碳生活”（low-carbonlife），就是指生活作息时所耗用的能量要尽力减少，从而减低碳，特别是二氧化碳的排放量，从而减少对大气的污染，减缓生态恶化，主要是从节电节气和回收三个环节来改变生活细节。
反渗透技术处理水过程是一个物理过程，不产生CO2，避免了二次污染，因此我觉得此技术还是比较好的符合低碳要求，但该技术目前尚处于研制阶段，相信在不久未来它能然我们都能喝上一口真正的健康的水。
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