主要水處理工藝及其對水質的影響

1. 常規物理/化學處理工藝

這類工藝主要用于去除水中的懸浮物、膠體和部分有機物。

混凝 & 絮凝

作用：向水中投加混凝劑（如PAC），使水中難以沉淀的微小膠體和懸浮顆粒脫穩，聚集成較大的絮凝體。

水質變化：

濁度：大幅降低。這是其主要目的。

色度：降低（尤其對去除有色膠體有效）。

有機物：部分去除（通過共沉淀作用去除部分大分子有機物，降低UV254和COD）。

磷：有效去除（化學除磷，形成磷酸鹽沉淀）。

pH：可能略有下降（取決于混凝劑類型，如硫酸鋁水解會降低pH）。

沉淀 

作用：依靠重力使絮凝形成的礬花從水中分離。

水質變化：主要承接混凝過程，進一步降低濁度和懸浮物。

過濾 （如砂濾、多介質過濾、超濾UF）

作用：讓水通過多孔濾料，截留水中更細微的懸浮物、膠體、部分細菌和病毒。

水質變化：

濁度：進一步降低至極低水平（<1 NTU甚至更低）。

懸浮物：幾乎完全去除。

微生物：部分去除（砂濾可去除大部分細菌和原生動物包囊；超濾UF可幾乎100%去除細菌、病毒和大分子有機物）。

2. 化學處理與軟化

這類工藝旨在調節水的化學性質。

軟化（如石灰軟化法、離子交換法）

作用：去除水中的鈣、鎂離子，降低水的硬度。

水質變化：

硬度：大幅降低。

堿度：可能發生變化（石灰軟化會降低碳酸鹽硬度，可能增加OH-堿度）。

TDS：離子交換法會用Na+置換Ca2+/Mg2+，TDS基本不變或略有升高；膜法軟化（如納濾NF）會降低TDS。

pH調節

作用：投加酸或堿，將水的pH值調整到所需范圍。

水質變化：改變pH值，以滿足后續工藝要求或腐蝕控制的需要。

3. 消毒工藝

這是保證飲用水生物安全性的核心步驟。

氯消毒

作用：投加氯氣、次氯酸鈉等，殺滅水中病原微生物。

水質變化：

微生物：大幅殺滅細菌、病毒。

余氯：引入余氯，提供持續的殺菌能力，防止管網二次污染。

消毒副產物：可能生成（如三鹵甲烷THMs、鹵乙酸HAAs），尤其當水中有機物含量高時。

臭氧消毒

作用：強氧化劑，殺菌效率極高。

水質變化：

微生物：高效殺滅所有病原體，效果優于氯。

色度/嗅味：有效去除。

有機物：降解大分子有機物（使其變為小分子，可能提高可生化性），降低COD。

無持續殺菌能力：需與氯配合使用以保證管網安全。

紫外線消毒

作用：利用UV-C波段紫外線破壞微生物的DNA/RNA，使其無法繁殖。

水質變化：

微生物：高效殺滅（對隱孢子蟲等耐氯微生物特別有效）。

無化學殘留：不改變水的化學性質，不產生消毒副產物。

無持續殺菌能力。

4. 深度處理與膜技術

用于制備高品質用水或特種需求用水。

活性炭吸附（GAC/PAC）

作用：利用活性炭的巨大比表面積吸附水中的有機物、嗅味物質、余氯等。

水質變化：

有機物：顯著降低TOC、COD。

嗅味：有效去除。

余氯：有效去除。

微量污染物：去除部分農藥、內分泌干擾物等。

反滲透 

作用：在高壓下使水透過只允許水分子通過的半透膜，幾乎去除所有雜質。

水質變化：

TDS/電導率：極大幅降低（>98%的脫鹽率），產出近乎純水。

離子/重金屬：幾乎完全去除。

有機物/微生物：幾乎完全去除。

pH：產水pH可能略低于進水（由于溶解CO2無法被去除）。

離子交換 

作用：通過樹脂上的可交換離子與水中同性離子進行交換，如軟化和除鹽。

水質變化：

特定離子：選擇性去除（如軟化樹脂去除Ca2+, Mg2+；除鹽混床去除所有離子，產出高純水）。

TDS：根據樹脂類型，可能降低或改變離子組成。

當然，不同工藝處理后的水質會有顯著差異。這些工藝的選擇取決于水源水質（原水）和最終的目標用途（如飲用水、工業用水、循環冷卻水、排放水等）。