净水处理常用工艺技术介绍

净水设备技术常用工艺技术比较：过滤，吸附，杀菌、抑菌，离子交换，阻垢，膜技术，电吸附，蒸馏等工艺比较说明。

1、过滤   

    以压力为驱动力，通过滤料、滤网、滤膜、滤芯来分离去除水中颗粒性杂质的过程。根据过滤材料的不同，常见的过滤有以下种类：

（1）石英砂过滤

    用于大型净水设备的前端，以石英砂作滤料，过滤滤除水中直径≥50μm的颗粒状杂质。石英砂滤料寿命5～8年，使用中每年添加2%弥补流失。

（2）多介质过滤

    用于大型净水设备的前端，以无烟煤、石英砂、锰砂作滤料，过滤滤除水中直径≥50μm的颗粒状杂质，过滤效果优于单一石英砂滤料，可提高滤速。上层无烟煤寿命1～2年，使用中每年添加6%。中层石英砂寿命5～8年，使用中每年添加2%。下层锰砂寿命3～5年，使用中每年添加4%。。

（3）PP棉滤芯过滤

    安装在家用净水器前端和大型净水设备膜过滤装置前端，过滤滤除水中直径≥1μm～10μm的颗粒状杂质，价格便宜，需定期更换，寿命一般3～6个月。

（4）PE烧结滤芯过滤

    安装在家用净水器前端和大型净水设备膜过滤装置前端，过滤滤除水中直径≥1μm～10μm的颗粒状杂质，价格比PP贵，因此使用较少，需定期更换，寿命一般3～6个月。

（5）硅藻土陶瓷滤芯过滤

    大型或小型净水设备都有用，由硅藻土和粘结剂高温烧结而成，过滤滤除水中直径≥1μm～10μm的颗粒状杂质，需定期取出刷洗表面，寿命一般3～5年。

（6）不锈钢滤网过滤

    安装在家中水表后的总管上（前置过滤器），在所有用水点和用水设备的前端，滤除水中直径≥50μm的颗粒状杂质。可采用人工或自动反洗，寿命一般8～10年。

（7）不锈钢叠片（塑料叠片）过滤

    用于大型净水设备的前端，由不锈钢叠片或塑料叠片间缝隙过滤，滤除水中直径≥50μm的颗粒状杂质，可采用人工或自动反洗。不锈钢叠片寿命一般10～12年，塑料叠片寿命一般8～10年。

2、吸附

    液体、气体、溶质、胶体或悬浮物粘附到所接触的多孔固体介质表面或进入其孔隙的物理或化学过程。根据材料的不同，常见的吸附可分为以下类别：

（1）颗粒活性炭吸附

    大型或小型净水设备都有用，大型设备安装在石英砂（或多介质）过滤器后，小型设备安装在PP棉过滤后；吸附去除水中胶体、有机物、余氯、色度、异嗅、异味等；颗粒活性炭粒度：大型净水设备建议选用10～24目，小型家用净水器建议选用20～40目；大型设备活性炭过滤器要定期反洗。 颗粒活性炭或其滤芯需定期更换，否则容易孳生细菌和产生亚硝酸盐。寿命一般6～12个月。

（2）烧结活性炭滤芯吸附

    用于小型净水设备，烧结活性炭滤芯是把活性炭粉末和粘结剂混合后成型，再高温烧结制得。一般安装在颗粒活性炭滤芯后；用于进一步过滤滤除水中颗粒状杂质包括颗粒活性炭滤芯流出的黑色炭粉，既能过滤滤除水中直径≥1μm～10μm的颗粒状杂质，又能进一步吸附去除水中胶体、有机物、余氯、色度、异嗅、异味等；需定期更换，否则容易孳生细菌和产生亚硝酸盐。寿命一般6～12个月。

（3）挤压活性炭滤芯吸附过滤

    用于小型净水设备，挤压活性炭滤芯是把活性炭粉末和粘结剂（PE粉等）混合后加热， 再用螺杆挤出机挤出制得；一般安装在颗粒活性炭滤芯后，用于进一步滤 除水中颗粒状杂质包括颗粒活性炭滤芯流出的黑色炭粉，既能过滤滤除水中直径≥1μm～10μm的颗粒状杂质，又能进一步吸附去除水中胶体、有机物、余氯、色度、异嗅、异味等；价格比烧结活性炭滤芯便宜，但性能和水通量不如烧结活性炭滤芯。需定期更换，否则容易孳生细菌和产生亚硝酸盐。寿命一般6～12个月。

（4）活性炭纤维吸附过滤

    用于小型净水设备，一般安装在颗粒活性炭滤芯后，用于进一步滤除水中颗粒状杂质，既能过滤除水中直径≥1μm～10μm的颗粒状杂质，以及进一步吸附去除水中胶体、有机物、余氯、色度、异嗅、异味等。价格比烧结活性炭滤芯贵，但性能和水通量比烧结活性炭滤芯好。需定期更换，否则容 易孳生细菌和产生亚硝酸盐。寿命一般6～12个月。

（5）沸石吸附：以沸石为吸附材料，能去除水中胶体、有机物、余氯、色度、异嗅、异味等；

（6）分子筛吸附：以分子筛为吸附材料，去除水中胶体、有机物、余氯、色度、异嗅、异味等；

（7）大孔树脂吸附：以大孔树脂为吸附材料，去除水中胶体、有机物、色度、异嗅、异味等，能用碱液再生。

3、杀菌、抑菌

    用物理或化学方法杀死水中细菌或抑制水中细菌繁殖增长的过程。常见的杀菌抑菌工艺如下：

（1）臭氧杀菌

    臭氧具有广谱杀菌作用，杀菌速度较氯快500倍，杀菌后分解成氧气，不存在残留物质，不会对水质造成污染。但水中臭氧不仅造成水有异味、口感不好，更重要的是臭氧具有强烈的氧化作用，对人的食道、胃粘膜都有损害，因此要待水中臭氧分解后才能饮用；净水设备可在每天夜里定时（如半夜十二时）用臭氧对纯水箱及箱内纯水、以及出水管道系统等进行短时间的定时消毒灭菌，既达到了杀菌效果又不会影响水的口感和造成对人体健康的不利影响。也有生产小型臭氧机和臭氧水的产品供饮水消毒杀菌。

（2）载银杀菌、抑菌

    用于小型净水设备，有载银活性炭、载银树脂、载银PP棉等；使用时应注意防止水中银离子超标，过量银离子是有毒的，经检测并有卫生许可批件方可用于饮水设备。

（3）载锌杀菌、抑菌

    用于小型净水设备，有载锌活性炭、载锌树脂、载锌PP棉等；使用时应应注意防止水中锌离子超标，锌离子的毒性比银离子小，但锌离子很容易溶于水——必须经检测并有卫生许可批件方可用于饮水设备。

（4）KDF杀菌、抑菌

    KDF是高纯铜锌合金颗粒，用于家用大型活性炭净水器（中央净水机）中，放在活性炭之前，去除水中余氯、重金属和抑菌；宜置于浴室和洗衣间，出水用于洗澡、洗衣物，因为怕出水锌离子超标，不宜饮用。

（5）溴树脂杀菌

    用于小型净水设备，杀菌效果好，但出水口感不佳，有溴的异味，且出水氧化腐蚀性强，后面的管接件要用耐氧化的PP、PE等材质，不能用怕氧化的POM（聚甲醛）等材质，否则时间长了会腐蚀导致漏水。

（6）碘树脂杀菌

    用于小型净水设备，杀菌效果好。在上世纪九十年代曾流行，但由于出水口感不佳，有碘的异味，因此现在只用于特殊情况，如 战争、瘟疫、救灾等。

（7）石墨烯杀菌

    用于小型净水设备的新材料，有企业采用石墨烯杀菌技术制成滤芯，放在净水器中。

（8）活性量子硅滤芯杀菌

    用于小型净水设备的新材料，有企业采用活性量子硅滤芯杀菌技术制成滤芯，放在净水器中；

（9）低压汞灯UV杀菌

    大型或小型净水设备都有用，用波长为200nm～300nm的低压汞灯紫外线照射后，杀灭微生物或使微生物失去活性的过程；低压汞灯UV杀菌装置有过流式、浸入式二类，是净水设备中使用最为广泛的杀菌技术；其缺陷为：不是即开即杀，而是有延迟时间；过段时间后，在与水接触的石英玻璃套管表面会生成生物膜，它是由细菌、细菌尸体、细菌分泌物等混合组成的粘乎乎的一层，会阻挡紫外光的透过，降低杀菌效果。工业大型设备可采用自动刮洗方式（类似汽车雨刮器）定期除去。国产UV灯管寿命标准为5000h，进口UV灯管有些寿命可以达到10000h，需按说明书定期更换。工业上也可根据检测的254nm光强度来进行更换。

（10）LEDUV杀菌

    用于小型净水设备的新材料，节电，即开即杀；但功率小、价格贵，不能用于大型净水设备。

（11）光触媒杀菌

    用于小型净水设备的新技术，有企业采用光触媒杀菌技术制成滤芯和净水器；

（12）光能靶向

    用于小型净水设备的新技术，有企业采用光能靶向杀菌技术制成滤芯和净水器。

（13）加热煮沸杀菌

    是最经典和常用的杀菌方式。很多校园饮水设备是先把进水加热煮沸，再通过热交换成温开水供学生饮用，而进水经热交换器后成热水，煮沸时节电节能；校园饮水设备还通过每天定时（如早晨5时）自动用开水浸烫管道、龙头，以确保出水菌落总数合格。

（14）电场杀菌

    用高压电场或低压电场杀菌除藻的技术；

（15）超声波杀菌

    用超声波杀菌的技术；

4、离子交换

    在溶液中存在的离子与离子交换固体介质之间有可逆性交换的化学作用，而对固体结构无任何改变的过程。

（1）阳树脂软化

    用钠型阳树脂进行离子交换来降低水的总硬度。

    大型或小型净水设备都有用，常用于产水量为0.5m³/h～5m³/h的工业纯水设备反渗透前处理、低压锅炉补给水以及家用软水机，也有用于净水壶滤芯。用钠型阳树脂把水中的钙镁离子交换到树脂上，钠离子进入水中。树脂饱和后需用5%～ 8%的盐（NaCl）溶液再生，再生可手动再生或根据时间、产水量、出水水质进行自动再生。再生后把再生液冲洗干净后再投入使用，进入下一个产水周期。家用自动再生软水机有时间型和水量型二种。前者为定时再生；后者为产定量的水后再生，价格略贵。家中软水机一般放在浴室或洗衣房中，软水用于洗澡、洗衣物；因水中含有较多钠离子，不宜饮用，除非出水再用反渗透机除去水中钠离子。

（2）复床离子交换（阳床＋阴床）

    分别以阳树脂和阴树脂对水进行离子交换，制得纯水的过程。

    一般用于大型纯水设备，饮用水及生活用水较少用到。水先经过阳床进行阳离子交换，水中金属阳离子被交换进入树脂上，阳树脂上的氢离子进入水中；再经过阴床进行阴离子交换，水中酸根阴离子被交换进入树脂上，阴树脂上的氢氧根离子进入水中。树脂饱和后需分别用酸和碱进行再生，再生后把再生液冲洗干净，进入下一个产水周期。

（3）混合离子交换（混床）

    以阴阳混合树脂对水进行离子交换脱盐，制得纯水的过程。

    一般用于大型纯水设备，饮用水及生活用水较少用到。阳树脂和阴树脂混合均匀，阳树脂上的氢离子和阴树脂上的氢氧根离子分别与水中金属阳离子及酸根阴离子进行交换，出来纯净水。树脂饱和后将阴阳树脂分开，阳树脂用酸再生，阴树脂用碱再生，再生后把再生液冲洗干净，再把阴阳树脂混合均匀，进入下一个产水周期。也有少数家用净水器或滤水壶采用混合离子交换树脂滤芯进行水的脱盐。

5、阻垢

    用物理或化学方法防止在容器表面、膜表面、膜孔内形成水垢。家用净水设备中常见的阻垢技术有以下几种：

（1）络合剂缓释

    用缓慢释放的络合剂（如硅磷晶）络合水中钙镁离子，使之不能生成水垢。用于小型净水设备。工业大型反渗透设备用的阻垢剂为有机磷酸盐或聚羧酸盐（早期曾用六偏磷酸钠）。阻垢原理是并不去除水中钙镁，而是把水中钙镁离子络合，使它们不能生成碳酸钙、氢氧化镁等沉淀（水垢）。

（2）离子晶体聚合

    使水中钙镁离子形成微小的晶体聚合生成软垢，从而不能生成硬垢的物理阻垢设备；用于小型净水设备。阻垢原理是并不去除水中钙镁，而是把水中钙镁离子生成碳酸钙、氢氧化镁等聚合小晶体，成为所谓“软垢”，随水流冲去，不会生成硬垢附在容器壁上或堵膜。

（3）磁化

    利用磁场使水不能生成硬垢的物理阻垢设备。大型或小型净水设备都有用，最早为前苏联发现，用于采暖低压锅炉，不易生垢且水垢为易脱落清除的软垢。

6、膜技术

    家用净水设备中常见的膜技术的种类有反渗透、纳滤、超滤、微滤、电渗析。其中反渗透技术最常用于制取饮用纯净水。膜元件去除水中污染物能力见附录A中表A.1，膜技术性能比较见附录A中表A.2，膜技术净水机出水水质见附录A中表A.3。

（1）反渗透（RO）：在膜的进水一侧施加比溶液渗透压高的外界压力，只允许溶液中水和某些组分选择性透过，其他物质不能透过而被截留在膜表面的过程；

（2）纳滤（NF）：以压力为驱动力，用于脱除水中二价及二价以上的多价离子和分子量200以上的有机物的膜分离过程；

（3）超滤（UF）：以压力为驱动力，分离水中分子量范围为几百至几百万有机物，膜孔径约0.005μm～0.1μm的物理筛分过程；

（4）微滤（MF）：以压力为驱动力，分离水中0.1μm至1μm的微粒的过程；

（5）电渗析（ED）：以离子交换膜为分离介质、电位差为动力，使水中阴阳离子定向迁移并通过离子交换膜，从而进行离子分离的过程。

7、电吸附

    电吸附（EST）亦称电容去离子技术，是利用带电电极表面吸附水中离子及带电粒子的现象，使水中溶解盐类及其它带电物质在电极的表面富集浓缩而实现水的净化/淡化的一种新型水处理技术。电吸附技术的原理是通过外加电压在电极之间形成静电场， 带电粒子在静电场中受到静电力而被迫向带相反电荷的电极板移动， 在电极板表面形成双电层，带电粒子吸附并暂时储存在双电层中。当吸附过程达到平衡时撤去电场或反接电源后， 吸附在电极上的离子回到溶液中，达到脱附目的。

8、蒸馏

    加热水使之成为水蒸气，再冷凝成蒸馏水的过程。