一、水质处理的目的

生活饮用水处理：

确保水源中的微生物、病毒、寄生虫等有害物质被去除或灭活，**居民的健康安全。例如，水中的大肠杆菌、霍乱弧菌等病原体如果不经过处理，会引发严重的肠道疾病。

降低水中的硬度，减少水垢的形成。硬度过高的水在烧水时会产生大量水垢，不仅影响器具的使用寿命，还可能导致热水器等设备的效率降低。

去除水中的异味和异色，改善水的感官性状。例如，水中的铁、锰含量过高会使水带有铁锈色和金属味，通过水质处理可以让水变得无色无味。

工业用水处理：

为工业生产提供符合工艺要求的水质。例如，在造纸工业中，需要去除水中的悬浮物和胶体，以防止纸张出现斑点和孔洞；在电子工业中，对水中的微粒、**物和金属离子的含量要求较高，需要进行深度净化，确保生产的电子产品质量合格。

防止工业设备的结垢、腐蚀和微生物滋生。例如，在热力发电厂中，水中的钙、镁等离子会在锅炉管道内壁结垢，降低热传递效率，甚至引发管道破裂等安全事故，通过水质处理可以有效防止这些问题。

二、水质处理的主要方法

物理方法：

沉淀：利用水中悬浮颗粒的重力作用，让其自然沉降到水底。这是一种简单有效的预处理方法。例如，在自来水厂的反应池中，通过添加絮凝剂，使水中的细小悬浮颗粒凝聚成较大的颗粒，加速沉淀过程。一般沉淀时间根据水质和水量的不同而有所变化，通常在数小时到一天左右。

过滤：通过多孔介质（如砂滤、活性炭滤、超滤等）截留水中的杂质。砂滤可以去除水中较大的悬浮物和部分胶体；活性炭滤主要用于吸附水中的**物、异味和色素；超滤则能有效去除水中的细菌、病毒和大分子**物。例如，在家庭净水器中，超滤膜可以过滤掉水中的微生物，提供更安全的饮用水。

吸附：利用吸附剂（如活性炭、硅藻土等）对水中的某些物质进行吸附。活性炭具有巨大的比表面积，能够吸附水中的溶解性**物、重金属离子（如汞、铅等）和余氯等。例如，在一些高级饮用水处理中，活性炭吸附可以进一步提升水质的口感和纯净度。

化学方法：

混凝：向水中加入混凝剂（如聚合氯化铝、硫酸亚铁等），使水中的胶体和细小悬浮物失去稳定性，相互凝聚形成较大的絮体，便于沉淀和过滤去除。例如，在处理含有泥沙和胶体的河水时，混凝是一种常用的预处理方法，它可以有效降低水的浊度。

氧化还原：通过氧化或还原反应改变水中某些有害物质的化学性质，使其变成无害或易于去除的物质。例如，在消毒过程中，常用氯气、二氧化氯、臭氧等氧化剂将水中的细菌、病毒等微生物氧化灭活；对于水中的重金属离子，如六价铬，可以通过还原反应将其转变为三价铬，然后沉淀去除。

中和：用于调节水中的酸碱度。当水的 pH 值过高或过低时，会对管道、设备和人体健康产生不良影响。通过加入酸（如硫酸）或碱（如氢氧化钠）来中和水中的过量氢离子或氢氧根离子，使 pH 值达到合适的范围。例如，在电镀废水处理中，常需要进行中和处理，使废水的 pH 值符合排放标准。

生物方法：

生物膜法：利用微生物在载体表面形成生物膜来分解水中的**物。例如，在生物滤池中，污水流经附着有微生物的滤料（如石英砂、塑料填料等），微生物通过代谢作用将水中的**物分解为二氧化碳和水，从而降低水中的**物含量。这种方法处理效果好，运行成本相对较低。

活性污泥法：将空气或氧气通入含有大量微生物（活性污泥）的污水中，微生物在有氧的条件下分解污水中的**物。活性污泥法是一种高效的污水处理方法，广泛应用于城市污水处理厂。通过曝气、沉淀、回流等一系列操作，使污水中的**物得到有效去除，处理后的水可以达到排放标准或回用标准。

三、水质处理的工艺流程

原水取水：

水源选择：根据用水需求和当地的水资源情况选择合适的水源，如地表水（河流、湖泊、水库等）或地下水。地表水容易受到污染，但水量相对充足；地下水水质较稳定，但过度开采可能导致地面沉降等问题。

取水设施：对于地表水取水，需要建设取水口、泵站等设施。取水口的位置要考虑水源的水质、水量、水流速度等因素，确保能够取到足够的、符合一定质量要求的原水。泵站则用于将原水输送到后续的处理设施。

预处理：

格栅除污：在原水进入处理系统的**道工序是通过格栅去除较大的漂浮物，如树枝、树叶、垃圾等。格栅的间隙根据需要去除的漂浮物大小而定，一般在几毫米到几十毫米之间。

沉砂池除砂：原水经过格栅后进入沉砂池，去除水中的砂粒、石子等较重的无机颗粒。沉砂池有平流式、竖流式等多种类型，通过控制水流速度，使砂粒在重力作用下沉淀到池底，然后定期清理。

常规处理：

混凝沉淀：经过预处理后的水进入混凝沉淀池，加入混凝剂后进行搅拌，使水中的胶体和细小悬浮物凝聚成较大的絮体，然后在沉淀区进行沉淀。沉淀时间一般在 1 - 3 小时左右，具体取决于水质和混凝剂的效果。

过滤：沉淀后的水通过过滤设施（如砂滤池、活性炭滤池等）进一步去除水中的残留杂质。砂滤池的滤速一般在 4 - 10m/h 左右，活性炭滤池的滤速相对较低，在 3 - 6m/h 左右。

消毒：过滤后的水需要进行消毒，以杀灭水中的细菌、病毒等微生物。常用的消毒方法有氯气消毒、二氧化氯消毒、臭氧消毒和紫外线消毒等。例如，氯气消毒是一种传统的消毒方法，它通过向水中加入氯气，形成次氯酸，次氯酸具有强氧化性，能够有效地杀灭微生物。

深度处理（根据需要）：

活性炭吸附：对于对水质要求较高的情况，如优质饮用水或电子工业用水，在常规处理后还需要进行活性炭吸附，进一步去除水中的**物、异味和余氯等。活性炭吸附塔的停留时间一般在 10 - 30 分钟左右。

反渗透：这是一种膜分离技术，能够去除水中几乎所有的杂质，包括溶解盐、细菌、病毒等。反渗透装置需要在一定的压力下运行，一般工作压力在 1 - 10MPa 左右，它可以将原水浓缩，产生高纯度的淡水。主要用于海水淡化、**纯水制备等领域。

水质监测与回用或排放：

水质监测：在整个水质处理过程中，需要对水质进行实时监测，包括物理指标（如颜色、浊度、温度等）、化学指标（如 pH 值、硬度、重金属含量等）和微生物指标（如细菌总数、大肠杆菌数等）。通过在线监测设备和实验室分析相结合的方式，确保处理后的水质符合相应的标准。

回用或排放：经过处理后的水，如果达到回用标准，可以用于工业循环冷却、景观用水、绿化用水等；如果是生活污水处理后达到排放标准，则可以排入自然水体。例如，经过深度处理后的工业废水可以回用于生产过程，减少水资源的浪费。

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