毕业论文

邢台职业技术学院毕业论文

09级

论文题目：水处理工艺分析

姓名：黄伟

班级：数控092班

系别：机电工程系

学校：邢台职业技术学院

指导教师：吴胜强

2012年5月27日

摘要

世界上大多数的水体污染严重，加剧了水资源紧缺的矛盾。传统的自来水处理方法，已不能保证提供品质优良的饮用水，而且在市政供水中还存在着两次污染的问题，如高层的水箱供水，漫长的自来水输送管线，都会造成潜在的铁锈，水垢及微生物等污染问题，因此，各种品牌的净水器应运而生。随着人们生活水平的提高，人们对饮水的质量也有了更高的要求。水的净化等技术也随之更加先进。本文主要简述水的处理过程和使用的方法，原理。

关键词：材料，工作原理，处理工艺

目录摘要

第一章：净水器

1.1 关于人们饮食健康的简述

1.2 净水器

1.3 离子交换软水器

第二章：净水器水处理

2.1 净水器的外型

2.2 各个装置的功能

2.3 净水器按水质处理方式的分类2.4 图1净水器的工作步骤

第三章：软水机水的软化

3.1软水机的工作原理

第一章绪论

1.1 关于人们饮水健康的简述

世界上大多数的水体污染严重，加剧了水资源紧缺的矛盾。传统的自来水处理方法，已不能保证提供品质优良的饮用水，而且在市政供水中还存在着两次污染的问题，如高层的水箱供水，漫长的自来水输送管线，都会造成潜在的铁锈，水垢及微生物等污染问题，因此，各种品牌的净水器应运而生。

1.2 净水器

家用净水器实质上是给水深度处理的小型化，其主要处理

对象是自来水中的浊度、色度、异嗅和有机物等。它一般由预过滤（粗滤）、吸附、精滤（微过滤、超过滤、反渗透）等三部分组成。其中吸附（通常采用活性炭吸附）和精滤是去除水中有机物、异嗅和色度的主要手段，客观存在的运行情况直接影响净水器的出水水质。家用净水器的服务对象是千家万户，但由于使用地区的水质，水压条件差异很大，使用者又缺乏必要的操作知识，而目前的产品设计无法应付千变万化的情况，因此净水器的生产厂家应考虑到让使用者掌握一定的专业知识，规范化的安装和操作净水器，使出水水质达到理想的效果，让使用者放心。

净水器的设计和制造是一门综合性科学技术。净水器的设计原则应为用户着想。就我国各地区水质特点而言，长江沿岸和人员稠密地区有机物污染严重，而全国各地乡镇小型的供水企业和地下水使用地区存在着细菌污染的问题。因此只有部分品质优良的净水器能适应全国各地不同的水质，所以净水器生产厂商应根据不同地区的水质条件，精心设计出能适应不同水源，并处理效果良好的净水器。

从六十年代开始，国外对饮水净水器的研究与开发是非常重视的，在七十年代达到高峰一直持续至今。其盛行原因，在于环境污染日益恶化，人们对饮水卫生的要求不断提高。其间虽然某些净水器的功效不尽如人意，遭到社会的指责，一度进入衰退

期，但是随着科学技术的不断进步，各种净水设备的性能也大大提高，这就保证了净水行业的主攻方向一是除菌，二是有机污染物和无机污染物，另外国外净水器在向纯净的方向发展，自然就不提倡对净化水进行人工矿化、磁化。为了保障广大人民群众的身体健康，生活饮水应参考世界卫生组织WHO的最新饮水标准，来检验饮水净水器产品，并经权威机构如美国国家卫生基金会NSF（National Sanitation Foundation ）检验合格，发给产品合格证，方准上市。

总之净水器关系到千百万人的饮水安全和身体健康，为此净水器的本身质量和出水品质必须受到生产厂商的重视，并不断吸收和采用先进技术装备，不断提高净水器的质量以满足人民群众日益高涨的消费需要。

1.3离子交换软水器

离子交换软化装置是水处理过程中最常用的一种设备，其作用是去除硬水中形成水垢的钙和镁离子。在许多情况下，利用软化水设备可去除可溶性离子（铁离子）。标准软水设备有四个主要部分：树脂柱、树脂、加盐装置、阀门控制器。软水设备树脂柱里装有处理过的离子交换树脂—聚苯乙烯小颗粒。这种树脂颗粒起初在再生过程中是吸附钠离子，这个树脂对多价离子诸如钙离子、镁离子的亲和力大得多。因而，当硬水流经树脂时，钙离子和镁离子就会吸附在树脂上，同时又解吸离子，直至达到

平衡状态。这时，软水设备就完成了其中的钠离子与水里钙镁离子的交换。再生时，使NaCl溶液流经树脂，硬离子就置换成了钠离子。采用高浓度盐水使树脂与硬离子之间的这种亲和力得以减弱。这个再生过程可以无限重复进行而不会损坏树脂。软化器是一种简单的离子交换过程，它解决了极常见的水污染形式：硬度。利用NaCl进行再生是一个简单但并不昂贵的过程，还能实现自动再生，而且无需烈性化学试剂。

第二章净水器水处理

2.1净水器的外型

图1

图2

图3

2.3 各个装置的功能

PP棉滤芯：对原水进行初过滤，去除水中较粗颗粒

杂质、污泥、胶体、悬浮物质等。

颗粒活性炭：吸附水中异味、异色、有机物、部分重金属等

压缩活性炭滤芯：进一步去除氯、有机化合物、异色、异味、浊度等。

中空丝膜超过虑器：孔径为0.1－0.01微米，清除水中细菌、病毒、重金属、等有机杂质。

后置抑菌活性炭：去除异味、改善口感。

作用：过滤清除自来水中杂质;能彻底滤除水中的细菌、铁锈、胶体等有害物质，保留水中对人体有益的微量元素和矿物质。净化水的微生物和浊度等主要指标符合饮用水卫生标准

2.2净水器按水质处理方式的分类

1．软化法

是指将水中硬度（主要指水中钙、镁离子）去除或降低一定程度的水。水在软化过程中，只是软化水质，而不能改善水质。

2．蒸馏法

是指将水煮沸，然后收集蒸汽，使之冷却和凝结成液体。蒸馏水是极安全的饮用水，但有一些问题要进一步探讨。由于蒸

馏水不含矿物质，这成为反对者提出人的寿命容易老化的理由。另外利用蒸馏法成本较高，耗费能源，不能去除水中挥发性物质。

3．煮沸法

是指自来水煮沸后饮用，这是一种古老的方法，在国内普遍地应用。水煮沸可杀死细菌，但对一些化学物质和重金属不能去除，即使其含量极低，所以饮用仍是不安全的。

4．磁化法

是指利用磁场效应处理水，称为水的磁化处理。磁化处理的过程就是水在垂直于磁力线的方向通过磁铁后，即完成磁化处理的过程。我国对水的磁化处理，到目前为止仍是处于实践和研究的初级阶段，国外的净水器没有磁化功能的要求，因为磁化水不属于净水的范围，而是属于医疗方面的问题。

5．矿化法

是指在净化的基础上再向水中增添对人体有益的矿物元素（如钙、锌、锶等元素）其目的是发挥矿泉水的保健作用。市售净水器一般通过在净水器中添加麦饭石来达到矿化的目的，但人为的矿化功效现在还是一个有争议的问题。

6．臭氧、紫外线杀菌

这些方面都只能杀菌，去除不掉水中的重金属和化学物质，经杀死的细菌尸体仍残留在水中，而成为热原。

7．整水器

整水器是日本新发明的产品，它是把水先进行净化处理，然后再进行电解活化，其碱性活化水与人体内环境之PH值相对应，对人体有保健作用，适于饮用；酸性活化水可用于洗脸、洗澡，有美容作用。不过，对整水器的整水原理、整水水质以及使用后对人体的影响，均有不同的看法，需进一步探讨。

8．活性碳吸附

可分为以下三种形态

8．1颗粒活性炭

较为常用，多用本质、煤质、果壳（核）等含碳物质通过化学法或物理活化法制成。它有非常多的微孔和比表面积，因而具有很强的吸附能力，能有效地吸附水中的有机污染物。此外在活化过程中，活性碳表面的非结晶部位形成一些含氧官能团，这些基团使活性碳具有化学吸附和催化氧化、还原性能，能有效去除水中一些金属离子。

8．2渗银活性碳

将活性炭和银结合在一起，不仅对水中有机污染物有吸附作用，还具有杀菌作用，而且在活性炭内不会滋长细菌，解决了净水器出水有时出现亚硝酸盐含量高的问题。当水通过渗银活性碳时，银离子就会慢慢释放出来，起到消毒杀菌作用。由于活性炭对除去水中色、嗅、氯、铁、砷、汞，氰化物、酚等具有较好效果，除菌效果90%以上，因此被应用小型净水器中。

8．3纤维活性炭

有机炭纤维经活化处理后形成的一种新型吸附材料，具有发达的微孔结构，巨大的比表面积，以及众多的官能团。国外在采用纤维活性炭进行溶剂回收，气体净化等方面已取得了显著的成就；在水处理应用方面也做了大量的研究工作。

9．反渗透膜法

膜分离技术的一种，这种方法用压力将水通过合成的膜，膜仅允许纯水通过，而污染物被排除。系统的运行取决于若干因素，如波动的水压、膜的寿命、膜孔的堵塞均会影响出水的品质。另外，膜上面细菌生长也是个问题。反渗透系统在耗用大量的水，一般从10-20加仑中制取一加仑处理过的水。这种系统费用很高，而且在要做日常的服务、监控和换膜等工作。

10．微过滤及超过滤法

微过滤法是用纤维素或高分子材料制成的微孔滤膜，利用其均一孔径来截留水中的微粒、细菌、胶体等，使其不通过滤膜而被去除。这种微孔膜过滤技术又称粒密过滤技术，能够过滤微米或纳米级的微粒和细菌。超过滤和微过滤都属于膜分离技术，两者之间不存在明显的界限，超过滤的工作压力一般以0.3兆帕左右，可去除水中大分子物质、细菌、病毒等，但通量较低。

11．复合型

当一种工艺难以去除水中有害物质时，采用二种或两种以上的工艺即为复合型。如活性炭吸附?紫外线杀菌、活性炭吸附?反渗透、活性炭吸附?微过滤（超过滤）、聚丙烯超细纤维?活恬炭?微过滤（超过滤）等。在复合型净水器中，膜技术复合净水器净水性能优良，特别在去除微生物（细菌、藻类等）方面有比较显著的效果，其中一些品质优良的净水器出水可以直接生饮，得到了广大消费者的欢迎，已成为净水器当前发展的热点。

第三章软水机水的软化

3.1软水机的工作原理

软水机的工作原理，就是使用食品级的阳树脂来吸附硬水（即自来水）中的钙离子和镁离子，从而使水质达到软化的目的。当树脂的吸附容量达到饱和状态时，就需要使用氯化钠作为再生剂对树脂进行再生，使其恢复原来的交换容量，达到有限的树脂可以反复使用的效果。不过，当氯化钠对树脂进行再生的时候，氯化钠中的钠离子把吸附在树脂上的钙离子和镁离子置换了

出去，同时钠离子留了下来，并进入软水中。数据显示，原水（即自来水）的硬度每减少1ppm，软水中的钠离子的含量就会增加0.458ppm。这样一来，如果原水（即自来水）的硬度较高，同时又被处理成绝对软水（即硬度离子全部被去除），家中用水不但少了有益人体健康（适度时）的钙离子和镁离子，同时增加了太多的钠离子，从而对健康造成双重隐患。

结论

通过毕业设计，我发现了自身所存在很多的不足，通过这次设计我学到了很多关于水处理方面的知识。我知道了水对我们人类的重要性，让我更加懂得珍惜用水，保护水资源。

在设计我中我发现了水处理产品在设计中还存在很多我问题，需要改进的地方还挺多。像净水材料的应用能否对环境产生影响呢？这些材料能否重复应用呢？还有材料本身会对水造成污染吗？这些问题都值得研究。

水能否循环利用，是否有更多的污水能简单方便的处理。

整个设计基本上还算顺利，很感谢工厂里师父的指导才能使我完成整个设计。不过还是有很多地方存在不足，希望以后在工作的过程中能够学到更多的知识以来补给这次设计的不足。

致谢转眼间