净水剂的开发技术研究进展.docx

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净水剂的开发技术研究进展

净水剂的开发技术研究进展

摘要

随着我国工业的飞速发展，且人们环保意识的薄弱，水环境受到了很大的破坏。

已经逐渐威胁到我们的生活，水处理技术的研究刻不容缓。

近年来,可持续发展的新思维和新战略已成为全球发展的共识。

随着现代工业发展速度的不断加快,水资源的综合利用也已引起世界各国的普遍关注和重视。

保证水资源的有效再生利用,将是我国经济可持续发展的重要保证。

因此研制、开发和生产高效净水剂是急需解决的重要课题。

随着科学技术的发展，净水技术有了很大的发展。

本文主要论述了净水剂在水处理技术中的应用。

着重阐明了净水剂的发展，分类，机理和应用。

净水剂技术的推广应用一方面对老百姓饮用上安全水起到推动作用，另一方面也为生态环境保护做出一份贡献。

具有很大的环境效益、社会效益和经济效益。

关键词：

净水剂，分类，机理，发展趋势

DEVELOPMENTOFWATERTREATMENTAGENTTECHNOLOGY

ABSTRACT

WiththerapiddevelopmentofChina'sindustrialandenvironmentalawarenessamongthepeopleoftheweak,andthewaterenvironmenthasbeengreatdamage.Wehavecomeathreattolife,watertreatmenttechnologyresearchimperative.

Inrecentyears,thesustainabledevelopmentofthenewthinkingandnewstrategyhasbecomeaglobalconsensusondevelopment.Withthespeedofmodernindustrialdevelopmentaccelerated,thecomprehensiveutilizationofwaterresourcesaroundtheworldhavealsobeenwidespreadconcernandattention.Toensureeffectiverecyclingofwaterresources,China'seconomywillbeanimportantguaranteeforsustainabledevelopment.Thereforetheresearch,developmentandproductionofhighlyefficientwaterpurificationagentisanimportantissueneedstoberesolvedurgently.

Withthedevelopmentofscienceandtechnology,waterpurificationtechnologyhasbeengreatlydeveloped.Thisarticlefocusesonthewaterpurificationagentinwatertreatmenttechnology.Clearfocusonthedevelopmentofawaterpurificationagent,classification,mechanismandapplications.Promotetheuseofwaterpurificationagenttechnologyontheonehand,peopledrinksafewaterplayarole,ontheotherhand,alsomakeacontributiontoecologicalandenvironmentalprotection.Greatenvironmentalbenefits,socialandeconomicbenefits.

KEYWORDS:

waterpurificationagent,classification,mechanism,trends

目　录

1绪论

1.1全球水资源现状

水，生命之源，孕育了大地万物。

但是由于人类的种种行为，全球水资源问题严重!

1.1.1全球水资源问题

水对人的生命和健康以及生态系统是至关重要的，并且是国家发展的基本条件之一，但是全球人类缺乏安全的足够的水资源以满足基本生活需要。

水资源以及提供和支持水资源的相关的生态系统面临着来自污染、非可持续性使用、土地使用变换、气候变化及其他诸多方面的威胁。

世界各国及许多国际组织、有识之士对水安全的阐释有几点是相同或相通的：

①水安全问题的表现形式均为水量短缺，水质污染、水环境破坏、洪水灾害等，即现行所说的水多、水少、水脏、水浑。

②由于水安全问题的存在，影响了社会经济生态的可持续发展，危及人类健康、社会稳定、国家安危和世界和平。

1.1.2中国水资源面临的主要问题

人们通常将我国目前水资源开发利用存在的主要问题形象地概括为“水多、水少、水脏”。

进入21世纪，随着人口的增加和国民经济的快速发展，这些问题依然存在，并且有愈演愈烈的趋势，同时出现许多新情况，导致21世纪中国水资源问题更加严峻，主要表现在4个方面

（1）水资源供需矛盾达到白炽化

（2）水质危机所导致的水资源危机大于水量的危机

（3）水资源“农转非”严重，水权成为重大问题

（4）水资源开发引起的生态环境问题更加严重

1.2国内外关于水处理技术的现状与发展趋势

1.2.1国内外水处理技术的现状

（1）物理技术

包括吹脱、吸附、膜过滤技术等。

吹脱是利用水中溶解化合物的实际浓度与平衡浓度之间的差异，将挥发性组分不断由液相扩散到气相中，达到去除挥发性有机物的目的。

吹脱法具有费用低、操作简单的优点，但对难挥发的有机物去除效果差。

对于含有可挥发性化合物的污水用填料塔进行曝气吹脱是一种行之有效的方法。

吸附处理技术是指利用物质强大的吸附性能来去除水中污染物的技术。

用活性炭做吸附剂去除水中污染物虽能取得良好的效果，但其价格较贵，再生困难。

粘土的比表面积大，低温再生能力强，储量丰富，但大量粘土投入混凝剂中也增加了沉淀池的排泥量，给生产运行带来了一定困难。

目前这类吸附剂大多数仍处于研究阶段。

膜分离法是新兴的分离、浓缩、提纯、净化技术。

是用天然或人工合成高分子薄膜做介质，以外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分溶液进行过滤分离、分级提纯和富集的物理处理方法。

膜滤技术是解决目前饮用水水质不佳的有效途径。

膜法能去除水中胶体、微粒、细菌和腐殖酸等大分子有机物，但对低分子量含氧有机物如丙酮、酚类、酸、丙酸几乎无效。

把膜工艺进一步应用到给水处理中的障碍是：

基建投资和运转费用高，易发生堵塞，需要高水平的预处理技术和定期的化学清洗，还存在浓缩物处置的问题。

（2）化学技术

包括预氧化技术、光化学氧化法、生物预处理技术、塔式生物滤池、生物膨胀床与流化床、生物接触氧化法、膜生物反应器、电生物反应器等。

在运用的这些方法过程中，都存在着运行费用和安全性问题，诸如：

塔式滤池的优点是负荷高、产水量大、占地面积小，对冲击负荷水量和水质的突变适应性较强。

缺点是动力消耗较大，基建投资高，运行管理不便。

生物转盘反应器存在的不足是生物氧化接触时间较长，构筑物占地面积大，盘片价格较贵，基建投资高。

采用生物膨胀床与流化床，可解决固定填料床中常出现的堵塞问题，进一步提高净化效率，且占地面积少。

但由于保持膨胀或流化状态，消耗的动力费用较高，且维护管理复杂，尤其是当池体比较大的情况，如一旦停止运行，再启动很困难，运行中水力学条件难以控制等。

在运行过程中还存在流化介质跑料现象，其工程应用还很少见。

生物接触氧化法的主要优点是处理能力大，对冲击负荷有较强的适应性，污泥生成量少；缺点是填料间水流缓慢，水力冲刷小，如果不另外采取工程措施，生物膜只能自行脱落，更新速度慢，膜活性受到影响。

某些填料，如蜂窝管式填料还易引起堵塞，布水布气不易达到均匀。

另外填料价格较贵，加上填料的支撑结构，投资费用较高。

电生物反应器除了可以实现反硝化处理外，还可以去除水体中的有机物，但目前对电生物反应器尚处于基础理论和动力学研究阶段，离实际应用还有相当一段距离。

1.2.2水处理技术的发展趋势

总的来说，物理、化学法处理效率较高。

尤其是各种联用技术的开发，对一些难降解有机物的去除非常有效。

通过高效氧化，去除水中的大部分有机物，并有效的降低了饮用水致突变活性。

但这些方法设备都相对复杂，运行和操作条件要求较高，尤其是成本问题严重制约了它们的推广使用。

相比之下，生物预处理是一种经济有效且在毒理学上安全的方法。

它通过降解BOD来降低甚至消除了输水管网中菌群生长的可能性，从而减少了消毒剂的消耗，并进而降低THMS（三卤甲烷，Tri-halomethanes ）的形成；通过降低Zeta电位减少对混凝剂的消耗；其对NH3-N和其它有机污染物有良好的处理效果，尤其在与传统工艺（混凝-沉淀-过滤-消毒）联用后，对降低饮用水致突变活性效果也很好。

而且，该方法投资少，见效快，适合中国国情，因此，生物预处理与传统工艺的组合是目前国内水厂改善出水水质的首选方法。

但是，一些研究表明，生物预处理对微量难降解的优先污染物无效；对THMS只有少量去除效果；Ames试验（污染物致突变性检测）不能由阳变阴；运行效果受到许多因素的影响，特别是原水水质、水温、水量的变化和操作管理水平的高低都直接影响处理效果；与常规工艺相比，需较长的成熟期，并进行生物驯化；由于生物处理是借助于微生物新陈代谢去吸收利用水中的污染物，因此会有各种代谢产物以及微生物本身进入水中，其中大多数物质的特性及对人体健康的可能影响还所知甚少。

研究新的净水工艺，增加新的治理措施是当今给水研究人员及自来水厂急需解决的课题。

从目前的研究方向和大量的研究结果来看，在自来水厂增加生物预处理和加强出水的深度处理是改善饮用水水质的有效途径。

1.3国内外净水剂的研究现状与发展趋势

1.3.1净水剂的出现与发展

在19世纪60年代，美国科学家首先发现了硫酸铝（aluminumsulfate,AS）的净水作用。

此后100多年来,净水剂的研制从简单低分子到聚合高分子,又从单组分型到复合型,从无机型到有机型再到生物型，净水性能逐步增强。

1.3.2净水剂的研究现状与发展趋势

随着工业和科学技术的发展，环境保护越来越受到人们的重视，工业污水净化排放已成必然。

对于水资源贫乏地区，净化工业废水使之能够循环使用又显得格外重要。

目前我国工业用净水剂主要有无机和有机两大类，无机和有机高分子净水剂越来越广泛的应用于各种水质的处理。

然而其在取得长足发展的同时，使用过程中的不安全性和给环境造成的二次污染也越来越引起人们的重视。

如无机净水剂，铝盐加入水体中使水中的Al3+增加，会引发老年痴呆症；铁盐的加入使水体颜色加深，水体中如有硫化物存在，将形成混合物胶体，很难形成沉淀。

另外，合成有机高分子净水剂很难避免丙烯酰胺的存在，若加入水体中，将增加水体中的丙烯酰胺浓度，丙烯酰胺又是剧毒物质，给人体健康造成危害。

因此，开发一种安全无毒、絮凝活性高、无二次污染的新型絮凝剂，对人类的健康和环境保护都有很重要的现实意义。

20世纪80年代后期，随着生物技术的发展，第三类净水剂——生物絮凝剂应运而生。

微生物絮凝剂是一类微生物产生的代谢产物，主要成分有糖蛋白、多糖、蛋白质、纤维素和DNA等。

它是利用微生物技术，通过细菌、真菌等微生物发酵、提取、精制而得到的。

与传统的无机和有机合成高分子