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　　工業(yè)用水在整個(gè)國家工業(yè)體系中擔(dān)負(fù)著非常重要的角色。目前，我國工業(yè)用水占城市水資源使用量的80%左右。其中，工業(yè)用水中冷卻水用量居首位，一般在60%以上。工業(yè)節(jié)水是保護(hù)水資源的重要環(huán)節(jié)，節(jié)水首先要從工業(yè)用水入手，冷卻水成為首要目標(biāo)，節(jié)約冷卻水的主要方式就是采用循環(huán)冷卻方式，并提高濃縮倍數(shù)。

　　1、工業(yè)循環(huán)冷卻水

　　循環(huán)水冷卻系統(tǒng)分為封閉式和敞開式。敞開式循環(huán)水冷卻系統(tǒng)的冷卻水是通過冷卻塔來冷卻的，冷卻水再循環(huán)過程中會(huì)與空氣接觸，水量會(huì)發(fā)生變化，水中的各種礦物質(zhì)和離子含量會(huì)不斷濃縮增加，需對(duì)系統(tǒng)定量補(bǔ)水，并排出定量的濃縮水。封閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)采用封閉式冷卻設(shè)備，水在管中流動(dòng)，不直接暴露在空氣中，回水的熱量被其它換熱介質(zhì)取走以達(dá)到降溫的作用。循環(huán)水冷卻系統(tǒng)需要解決管線和設(shè)備的結(jié)聚、腐蝕和微生物問題。

　　工業(yè)循環(huán)水處理使用的藥劑主要有阻垢劑、緩蝕劑、分散劑、殺菌滅藻劑、清洗劑、預(yù)膜劑、粘泥剝離劑等。

　　2、鍋爐用水

　　工業(yè)鍋爐用水也是工業(yè)用水的重要部分。工業(yè)鍋爐是一種常見的能量裝換設(shè)備，用來生產(chǎn)蒸汽或加熱水，廣泛地應(yīng)用于電力、機(jī)械、化工等工業(yè)部門及人們的日常生活中。按照鍋爐產(chǎn)生的蒸汽壓力可分為：高壓鍋爐、中壓鍋爐、低壓鍋爐;按照鍋爐的流量可分為大容量(大型))鍋爐、中容量(中型)鍋爐、小容量(小型)鍋爐。

　　工業(yè)鍋爐用水的水源一般為自來水和地下水，使用未經(jīng)處理的水容易對(duì)鍋爐造成結(jié)垢、腐蝕和汽水共騰等危害。結(jié)垢直接影響傳熱和汽水正常循環(huán)，形成垢下腐蝕，浪費(fèi)燃料，縮短鍋爐壽命，嚴(yán)重時(shí)引發(fā)脹管、變形或爆管事故。腐蝕則直接影響材料強(qiáng)度，嚴(yán)重時(shí)造成裂紋、泄漏甚至爆炸事故。汽水共騰直接影響蒸汽質(zhì)量，可能導(dǎo)致過熱器及其它用汽設(shè)備結(jié)垢甚至引起安全事故。為鍋爐提供合格的水，是保證鍋爐安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行必不可少的手段。工業(yè)鍋爐水處理的常用方法有鍋外水處理和鍋內(nèi)水處理，使用的藥劑主要有：緩蝕阻垢劑、除氧劑、給水降堿劑、離子交換劑、再生劑、軟化劑、堿度調(diào)節(jié)劑、清垢劑等。

　　3、市政/飲用水處理

　　飲用水的生產(chǎn)對(duì)社會(huì)是至關(guān)重要的，為了確保公眾衛(wèi)生安全、減少或消除水源性疾病的出現(xiàn)，在生產(chǎn)合格生活用水的過程中，必須添加合適的水處理化學(xué)品使出廠的水質(zhì)達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)。重點(diǎn)需要處理的環(huán)節(jié)有：藻類控制，減少水庫中有毒或有氣味的藻類;絮凝過程，去除懸浮和膠體固體如粘土;軟化過程，去除鈣鹽和鎂鹽，特別是碳酸鹽和重碳酸鹽;腐蝕控制，用來減少對(duì)管道的腐蝕;殺菌消毒等。

　　市政/飲用水處理涉及到的水處理藥劑一般有：殺菌滅藻劑、絮凝劑、緩蝕劑等。

　　4、污水/廢水處理

　　從水處理的角度來看，水是一種可再生資源。廢水通常包含有害毒素、細(xì)菌、油脂、油、重金屬、來自藥品的雜質(zhì)、營養(yǎng)物質(zhì)、病毒和其他雜質(zhì)。如果將污水/廢水直接排放到自然環(huán)境中，這些污染物會(huì)擾亂生態(tài)系統(tǒng)和生命周期。將污水中的全部污染物清除出去，需要將幾個(gè)單獨(dú)的污水處理方法結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)層層凈化，逐級(jí)過濾，直至將水中污染物徹底清除。一個(gè)完整而高效的污水處理系統(tǒng)分為三級(jí)：一級(jí)處理、二級(jí)處理、三級(jí)處理。

　　一級(jí)處理處于整個(gè)污水處理系統(tǒng)最底層，主要用來除掉水中較大的懸浮物，一般采用物理除污法，通常使用明礬或者炭塊等對(duì)污水中的較大懸浮物進(jìn)行吸附清除，吸附后的污水進(jìn)入二級(jí)處理。二級(jí)處理是指運(yùn)用生物化學(xué)處理法對(duì)水中的呈膠體狀態(tài)和呈溶解狀態(tài)的有機(jī)污染物進(jìn)行清除，借助生物化學(xué)反應(yīng)來沉淀水中的有機(jī)污染物，經(jīng)過處理的污水基本達(dá)到排放要求，可以滿足特定用途的回用。二級(jí)處理通常借助流動(dòng)床生物膜工藝進(jìn)行，借助粘附在填料上的微生物自己繁殖形成生物膜來在水中進(jìn)行掛膜，借此來處理水中污質(zhì)。主要原理是通過水中生物將水中的有機(jī)物降解而達(dá)到處理污水的目的。三級(jí)處理是對(duì)污水進(jìn)行的最高層次的處理，污水將在這一環(huán)節(jié)得到最大限度的解污，三級(jí)處理又稱深度處理，主要是針對(duì)污水中難以被生物降解的有機(jī)物、溶解鹽類進(jìn)行溶解，深度處理后的工藝污水水質(zhì)較好，可以直接投入工業(yè)生產(chǎn)的使用中，污水處理的目的基本實(shí)現(xiàn)。污水處理涉及到的水處理藥劑一般有絮凝劑、污泥脫水劑、消泡劑、螯合劑、脫色劑等。

　　5、反滲透膜處理

　　各種原水中均含有一定濃度的懸浮物和溶解性物質(zhì)。懸浮物主要是無機(jī)鹽、膠體和微生物、藻類等生物性顆粒。溶解性物質(zhì)主要是易溶鹽（如氯化物）和難溶鹽（如碳酸鹽、硫酸鹽和硅酸鹽）金屬氧化物，酸堿等。在反滲透過程中，進(jìn)水的體積在減少，懸浮顆粒和溶解性物質(zhì)的濃度在增加。懸浮顆粒會(huì)沉積在膜上，堵塞進(jìn)水流道、增加摩擦阻力（壓力降） 。難溶鹽在超過其飽和極限時(shí)，會(huì)從濃水中沉淀出來， 在膜面上形成結(jié)垢， 降低RO膜的通量，增加運(yùn)行壓力和壓力降，并導(dǎo)致產(chǎn)品水質(zhì)下降。這種在膜面上形成沉積層的現(xiàn)象叫做膜污染， 膜污染的結(jié)果是系統(tǒng)性能的劣化。需要在原水進(jìn)入反滲透膜系統(tǒng)之前進(jìn)行預(yù)處理， 去除可能對(duì)反滲透膜造成污染的懸浮物、溶解性有機(jī)物和過量難溶鹽組分， 降低膜污染傾向。對(duì)進(jìn)水進(jìn)行預(yù)處理的目的是改善進(jìn)水水質(zhì)，使RO膜獲得可靠的運(yùn)行保證。

　　對(duì)原水進(jìn)行預(yù)處理的效果反映為TSS、TOC、COD、BOD、LSI 及鐵、錳、鋁、硅、鋇、鍶等污染物水質(zhì)指標(biāo)的絕對(duì)值降低， 表征膜污染傾向的另外一個(gè)重要的水質(zhì)指標(biāo)是SDI。通過預(yù)處理，除了要將上述指標(biāo)降到反滲透膜系統(tǒng)進(jìn)水要求的范圍內(nèi)， 還有重要的一點(diǎn)是盡量降低SDI，理想的SDI（15 分鐘）值應(yīng)小于3。

　　為了改善反滲透系統(tǒng)的操作性能， 在進(jìn)水中可以加入添加下列一些藥劑： 酸、堿、殺菌劑、阻垢劑和分散劑。

　　（1）加酸－防止結(jié)垢

　　在進(jìn)水中可以加入鹽酸、硫酸來降低pH。硫酸價(jià)格便宜、不會(huì)發(fā)煙腐蝕周圍的金屬元器件， 而且膜對(duì)硫酸根離子的脫除率較氯離子高， 所以硫酸比鹽酸更為常用。沒有其他添加劑的工業(yè)級(jí)硫酸即適宜于反滲透使用， 商品硫酸有20％和93％兩種濃度規(guī)格。。在稀釋93％硫酸時(shí)一定要小心， 在稀釋到66％時(shí)發(fā)熱可將溶液的溫度提升到138℃。一定要在攪拌下緩慢地將酸加入水中，以免水溶液局部發(fā)熱沸騰。

　　鹽酸主要在可能產(chǎn)生硫酸鈣或硫酸鍶結(jié)垢時(shí)使用。使用硫酸會(huì)增加反滲透進(jìn)水中的硫酸根離子濃度， 直接導(dǎo)致硫酸鈣結(jié)垢傾向增加。工業(yè)級(jí)的鹽酸）購買非常方便，商品鹽酸一般含量為30－37％。降低pH的首要目的是降低RO濃水中碳酸鈣結(jié)垢的傾向， 即降低朗格里爾指數(shù)（LSI）。LSI 是低鹽度苦咸水中碳酸鈣的飽和度，表示碳酸鈣結(jié)垢或腐蝕的可能性。在反滲透水化學(xué)中， LSI是確定是否會(huì)發(fā)生碳酸鈣結(jié)垢的是個(gè)重要指標(biāo)。當(dāng)LSI 為負(fù)值時(shí)， 水會(huì)腐蝕金屬管道，但不會(huì)形成碳酸鈣結(jié)垢。如果LSI 為正值，水沒有腐蝕性，卻會(huì)發(fā)生碳酸鈣結(jié)垢。LSI 由碳酸鈣飽和的pH減去水的實(shí)際pH。碳酸鈣的溶解度隨溫度的上升而減小（水壺中的水垢就是這樣形成的） ，隨pH、鈣離子的濃度即堿度的增加而減小。LSI 值可以通過向反滲透進(jìn)水中注入酸液（一般是硫酸或鹽酸）即降低pH的方法來調(diào)低。推薦的反滲透濃水的LSI 值為0.2（表示濃度低于碳酸鈣飽和濃度0.2 個(gè)pH單位）。還可以使用聚合物阻垢劑來防止碳酸鈣沉淀， 一些阻垢劑供應(yīng)商聲稱其產(chǎn)品可以使反滲透濃水的LSI 高達(dá)+2.5 （比較保守的設(shè)計(jì)是LSI為＋ 1.8 ）。

　　（2）加堿－提高脫除率

　　在一級(jí)反滲透中加堿使用較少。在反滲透進(jìn)水中注入堿液用來提高pH。一般使用的堿劑只有氫氧化鈉（ NaOH），購買方便，而且易溶于水。一般不含其他添加劑的工業(yè)級(jí)氫氧化鈉便可滿足需要。商品氫氧化鈉有100％的片堿，也有20％和50％的液堿。在加堿調(diào)高pH時(shí)一定要注意， pH升高會(huì)增加LSI、降低碳酸鈣及鐵和錳的溶解度。最常見的加堿應(yīng)用是二級(jí)RO系統(tǒng)。在二級(jí)反滲透系統(tǒng)中，一級(jí)RO產(chǎn)水供給二級(jí)RO作為原水。二級(jí)反滲透對(duì)一級(jí)反滲透產(chǎn)水進(jìn)行“拋光”處理，二級(jí)RO產(chǎn)水的水質(zhì)可達(dá)到4 兆歐。在二級(jí)RO進(jìn)水中加堿有4 個(gè)原因：

　　a．在pH8.2 以上，二氧化碳全部轉(zhuǎn)化為碳酸根離子，碳酸根離子可以被反滲透脫除。而二氧化碳本身是一種氣體，會(huì)隨透過液自由進(jìn)入RO產(chǎn)水，對(duì)于下游的離子交換床拋光處理造成不當(dāng)?shù)呢?fù)荷。

　　b．某些TOC成分在高pH下更容易脫除。

　　c．二氧化硅的溶解度和脫除率在高pH下更高（特別是高于9 時(shí)）。

　　d．硼的脫除率在高pH下也較高（特別是高于9 時(shí)）。

　　加堿應(yīng)用有一個(gè)特例，通常被叫做HERO（高效反滲透系統(tǒng)）過程，將進(jìn)水pH調(diào)到9 或10。一級(jí)反滲透用來處理苦咸水，苦咸水在高pH 下會(huì)有污染問題（比如硬度、堿度、鐵、錳等） 。預(yù)處理通常采用弱酸性陽離子樹脂系統(tǒng)和脫氣裝置來除去這些污染物。

　　（3）脫氯藥劑－消除余氯

　　RO及NF進(jìn)水中的游離氯要降到0.05ppm以下，才能達(dá)到聚酰胺復(fù)合膜的要求。除氯的預(yù)處理方法有兩種， 粒狀活性炭吸附和使用還原性藥劑如亞硫酸鈉。在小系統(tǒng)（ 50－100gpm）中一般采用活性碳過濾器，投資成本比較合理。推薦使用酸洗處理過的優(yōu)質(zhì)活性炭，去除硬度、金屬離子，細(xì)粉含量要非常低，否則會(huì)造成對(duì)膜的污染。新安裝的碳濾料一定要充分淋洗， 直到碳粉被完全除去為止，一般要幾個(gè)小時(shí)甚至幾天。我們不能依靠5μm的保安過濾器來保護(hù)反滲透膜不受碳粉的污染。碳過濾器的好處是可以除去會(huì)造成膜污染的有機(jī)物， 對(duì)于所有進(jìn)水的處理比添加藥劑更為可靠。但其缺點(diǎn)是碳會(huì)成為微生物的飼料， 在碳過濾器中孳生細(xì)菌，其結(jié)果是造成反滲透膜的生物污染。

　　亞硫酸氫鈉（SBS）是較大型RO裝置選用的典型還原劑。將固體偏亞硫酸氫鈉溶解在水中配制成溶液，商品偏亞硫酸氫鈉的純度為97.5 －99％，干燥儲(chǔ)存期6 個(gè)月。SBS溶液在空氣中不穩(wěn)定，會(huì)與氧氣發(fā)生反應(yīng)，所以推薦2％的溶液的使用期為3－7 天， 10％以下的溶液使用期為7－14 天。從理論上講，1.47ppm的SBS（或0.70ppm偏亞硫酸氫鈉） 能夠還原1.0ppm 的氯。設(shè)計(jì)時(shí)考慮到工業(yè)苦咸水系統(tǒng)的安全系數(shù)， 設(shè)定SBS的添加量為每1.0ppm氯1.8 －3.0ppm。SBS的注入口要在膜元件的上游，設(shè)置距離要保證在進(jìn)入膜元件有29 秒的反應(yīng)時(shí)間。推薦使用適當(dāng)?shù)脑诰€攪拌裝置（靜態(tài)攪拌器） 。

　　采用SBS脫氯的好處是在大系統(tǒng)中比碳過濾器的投資較少， 反應(yīng)副產(chǎn)物及殘余SBS易于被RO脫除。

　　SBS脫氯的缺點(diǎn)是需要人工混合小體積的藥劑， 在脫氯系統(tǒng)沒有設(shè)計(jì)足夠的監(jiān)測(cè)控制儀器時(shí)增加了氯對(duì)膜的威脅，而且在少數(shù)情況下進(jìn)水中存在硫還原菌（SBR），亞硫酸會(huì)成為細(xì)菌營養(yǎng)幫助細(xì)菌的繁殖。SBR通常在淺層井水厭氧環(huán)境下有發(fā)現(xiàn)，硫化氫（ H2S）作為SBR的代謝產(chǎn)物會(huì)同時(shí)存在。

　　脫氯過程的監(jiān)測(cè)可采用游離氯監(jiān)測(cè)儀，用以監(jiān)測(cè)殘余亞硫酸根的濃度，還可以采用ORP監(jiān)測(cè)儀。推薦的方法是監(jiān)測(cè)殘余亞硫酸根的濃度， 以保證有足夠的亞硫酸根來還原氯。大多數(shù)商業(yè)化氯監(jiān)測(cè)儀的撿出濃度為0.1ppm，這個(gè)值是CPA膜的余氯上限。直接利用ORP監(jiān)測(cè)儀監(jiān)控亞硫酸根濃度的方法不夠可靠，這種測(cè)定水中氧化還原電位的儀器的基線變化難以預(yù)測(cè)。

　　CPA膜的耐氯能力大概在1000－2000ppm 小時(shí)（透鹽率增加一倍） ，1000ppm小時(shí)等于在0.038ppm 余氯下運(yùn)行3 年。需要注意的是，在一些情況下發(fā)現(xiàn)耐氯能力會(huì)因溫度升高（ 90 華氏度以上）、pH（7 以上）升高和過渡金屬存在（比如鐵、錳、鋅、銅、鋁等）而大大下降。CPA膜的耐氯胺能力約為50,000－200,000ppm小時(shí)（發(fā)生透鹽率明顯增加） ，這個(gè)值相當(dāng)于在RO進(jìn)水中含有1.9－7.6ppm 的氯胺，膜可以運(yùn)行3 年。同樣，在溫度升高、pH降低和過渡金屬存在時(shí)，膜的耐氯胺能力會(huì)變化。

　　（4）阻垢劑和分散劑

　　許多阻垢劑生產(chǎn)廠商可提供各種用于反滲透和納濾系統(tǒng)性能改善的阻垢劑和分散劑。阻垢劑是一系列用于阻止結(jié)晶礦物鹽的沉淀和結(jié)垢形成的化學(xué)藥劑。大多數(shù)阻垢劑是一些專用有機(jī)合成聚合物（比如聚丙烯酸、羧酸、聚馬來酸、有機(jī)金屬磷酸鹽、聚膦酸鹽、膦酸鹽、陰離子聚合物等） ，這些聚合物的分子量在2000－10000 道爾頓不等。反滲透系統(tǒng)阻垢劑技術(shù)由冷卻循環(huán)水和鍋爐用水化學(xué)演變而來。對(duì)為數(shù)眾多各式各樣的阻垢劑， 在不同的應(yīng)用場(chǎng)合和所采用的有機(jī)化合物所取得的效果和效率差別很大。

　　采用聚丙烯酸類阻垢劑時(shí)要特別小心， 在鐵含量較高時(shí)可能會(huì)引起膜污染，這種污染會(huì)增加膜的操作壓力，有效清除這類污染要進(jìn)行酸洗。

　　如果在預(yù)處理中使用了陽離子混凝劑或助濾劑， 在使用陰離子性阻垢劑時(shí)要特別注意。會(huì)產(chǎn)生一種粘稠的粘性污染物， 污染會(huì)造成操作壓力增加， 而且這種污染物清洗非常困難。