㈠ 给水处理中常用技术概述
由于水是一种溶解力很强的溶剂，又与外界环境如空气、地壳、土壤等广泛接触，故而水中必然含有很多杂质，而水的处理或者净化其实质就是通过各种水处理技术去除水中有关杂质，以获得达到一定水质标准的水供生活饮用或工业使用。水处理技术包括混凝、过滤、吸附、膜分离和消毒等。
1 混凝技术
混凝技术的处理对象是水中的悬浮物和胶体物质，其关键技术是选择和投加适当的混凝剂，经混凝过程使水中悬浮物和胶体形成大颗粒絮凝体，然后通过澄清、沉淀进行分离。历史上很早以前就有以明矾净水的记载，直至今日，我国的水厂大都采用铝盐或铁盐作为无机混凝剂，近年来也研究开发和应用了一些新的混凝剂如无机聚合态的聚合氯化铝（PAC）和聚合硫酸铝（PAS）等，也包括一些有机高分子絮凝剂如聚丙烯酰胺（PAM）等。
给水和废水的处理过程中，为了满足用水水质和环境排放的要求，一般在预处理中采用混凝沉淀法，即向水中投加混凝剂或絮凝剂以破坏溶胶稳定性，使水中的胶体和悬浮物颗粒絮凝成较大的絮凝体，以便从水中分离出来，达到水质净化的目的。混凝处理实际上包括凝聚和絮凝两种胶体颗粒物的聚集过程，是一种较为经典的水处理工艺，应用十分普遍。近年来，在絮凝动力学、絮凝形态学、新型高效混凝剂以及高效絮凝反应器等方面的研究和应用，有了许多新的发展，推动了混凝技术的进步。
2 过滤技术
过滤技术是选择和利用多孔的过滤介质（或称滤料截面）使水中的杂质得到分离的固液分离过程。它通常与混凝、澄清或沉淀结合使用，这样不仅能有效的降低水的浊度，而且对去除水中某些有机物和细菌、病毒也有一定的效果，因此，在生活饮用水处理中，过滤是必不可少的，在大多数工业用水处理中也常采用作为预处理过程。根据过滤技术的特点可知，在过滤技术中选择适当的过滤介质-滤料是极为重要的，目前常用的过滤介质--滤料从砂、无烟煤、微孔塑料、陶瓷，到各种高分子分离膜等可以有多种选择，它们可以去除水中不同粒度的杂质，此外，通过对过滤器进行优化设计可对过滤效果产生较大的影响。
原水经过混凝澄清处理以后，大部分悬浮物已被去除，但此时水质仍无法满足饮用水标准和后续处理工艺的水质要求，所以在常规水处理工艺中，过滤常被安排在沉淀池或澄清池之后，经过滤后的出水浊度可以降到小于1单位。在原水浊度较低时（25单位以下），也可采用不经澄清直接过滤。
3 吸附技术
吸附是一种物质附着在另一种物质表面的过程，他可以发生在气--液、气--固和液--固两相之间，在水处理中主要讨论物质在水与固体吸附剂之间的转移过程。许多多孔的固相物质可以作为吸附剂，例如活性炭、木屑、活化煤、焦炭、吸附树脂等，其中以活性炭使用作为广泛。吸附剂表面的吸附力可分为分子引力（范德华力）、化学键力和静电引力三种，故而吸附可分为物理吸附、化学吸附和离子交换吸附。影响吸附的因素很多，主要有吸附剂、被吸附物质的性质和吸附过程操作条件等，吸附剂的性质又可分为吸附剂微孔的大小、比表面积以及其表面化学特性等。吸附过程操作条件主要与pH值、温度、接触时间等因素有关。
活性炭吸附技术目前应用较多的是在给水处理中去除微量有害物质和嗅味等，尤其是去除水中有机污染物效果较好，因而可单独或与臭氧结合用于给水深度处理。此外，活性炭吸附在废水处理中也有广泛的应用。近年来在新的吸附剂方面又发展了有关的离子交换树脂和KDF等吸附剂已在给水处理中应用较广，值得重视。
4 膜分离技术
膜分离技术是利用特殊的有机高分子或无机材料制成的膜将溶液隔开，使溶液中的某些溶质或水渗透出来，从而达到分离的目的。膜分离的优点是分离截面效果好，一般没有相的变化，设备容易操作，便于产业化等。当然，膜分离技术也存在一定的局限性，例如对待处理的原水水质要求严格，处理能力相对较小，需要注意膜的堵塞与清洗等，目前常用的膜分离技术主要有反渗透（RO）、电渗析（ED或ERD）、纳滤（NF）、超滤（UF）、和微滤（MF）等，主要用途也各不相同，ED或ERD的局限性是可去除带电杂志，但对病菌和大多数有机物效果较差；UF和MF去除颗粒直径较大，但运行时所需压力较低，膜的成本和运行费用较低；而RO和NF由于它们分离的颗粒直径小，对病菌、有机物和无机物均有较好的效果，因此具有较广泛的处理能力和应用范围，既可用于工业水处理，也可应用于饮用水处理，尤其是近几年发展迅速的NF技术，因其运行压力较低，膜的成本和运行成本大幅减少，目前正成为水处理中优先发展的技术和领域。由于水资源紧缺是21世纪全球的一个突出矛盾，而且近年来相关法律法规不断完善与严格，水质分析检测技术不断改进，膜的生产成本及销售价格有下降趋势，因此，膜技术在水处理方面必将得到越来越广泛的应用。
5 消毒技术
水的消毒主要是为了杀灭或抑制水中对人体有害的致病微生物。水的消毒技术可分为化学消毒和物理消毒两大类，化学消毒中采用的消毒剂又可分为氧化型消毒剂和非氧化型消毒剂，氧化型消毒剂中应用最广的是氯及其制品，这是由于氯的价格低廉、消毒效果良好、使用较方便等特点，在非氧化型消毒剂中如季铵盐等在工业冷却水的杀菌，灭藻中应用较多。物理消毒中应用较多的是臭氧消毒和紫外线消毒，臭氧消毒的特点是杀菌效果好，不需很长的接触时间，受水中的PH值和氨氮影响较小，能通过强氧化作用消除水中的有机物，对水中的铁、锰、色度和嗅味也有一定的去除效果，其缺点是耗电较多，运行费用高，同时，臭氧需边生产、边使用，不易存储；紫外消毒的缺点是消毒作用有一定的作用距离和范围，当水中的悬浮物和浊度高时会妨碍紫外线的透射等。
近年来以氯为主要消毒剂已发展了一些新品种，如二氧化氯（ClO2）、
氯代异氰酸盐（TCCA与DCCA）以及一些加氯的增效剂，如等三嗪类化合物等，此外，含溴的消毒剂也有相应的发展，在非氧化型消毒剂中出现了异噻唑啉酮、季铵盐等新品种。物理消毒中臭氧和紫外消毒也发展较快，这可能和加氯后产生消毒副产物有关，如卤代甲烷类化合物等，有的已确认为致癌物而引起广泛关注，因此非氯消毒剂也有很大的发展前景。
6 结语
给水处理技术的目的是通过各种必要的处理技术改善原水水质，使他们符合生活饮用或工业使用的要求，因此水处理需要根据原水水质和出水水质的要求加以确定，为了达到处理的要求，应根据实际情况选用合适的技术，有时往往将几种处理技术结合或复合使用。
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㈡ 常用的水处理剂有哪些用到哪些化学原料
处理剂包括缓蚀剂、阻垢剂、杀菌剂、絮凝剂、净化剂、清洗剂、预膜剂等。在实际应用中，往往使用复合配方的水处理剂，或者综合应用各类水处理剂。因此，既要注意各组分之间由于不适当的复配而产生对抗作用，使效果降低或丧失，也要充分利用协同效应（几种药剂共存时所产生的增效作用）而增效。此外，大多数水处理系统是敞开系统，会有一定的排放量，使用时要考虑到各类水处理剂对环境的影响。缓蚀剂
一类以适当浓度和形式投加在水中后，可以防止或减缓水对金属材料或设备腐蚀的化学品，具有效果好、用量少、使用方便等特点。 缓蚀剂的类别和品种很多，按其化合物的种类，可分为无机缓蚀剂和有机缓蚀剂。按其抑制的反应是阳极反应、阴极反应或两者兼而有之，可分为阳极型缓蚀剂、阴极型缓蚀剂或混合型缓蚀剂。缓蚀剂还可以按照在金属表面形成保护膜的机理而分成钝化膜型、沉淀膜型和吸附膜型等。目前，在水处理中常用的钝化膜型缓蚀剂如铬酸盐、亚硝酸盐、钼酸盐等；常用的沉淀膜型缓蚀剂有聚合磷酸盐、锌盐等；常用的吸附膜型缓蚀剂如有机胺等。
阻垢剂
又称防垢剂，指一类能抑制水中钙、镁等成垢盐类形成水垢的化学品。有天然阻垢剂如单宁、木质素衍生物等；无机阻垢剂如六偏磷酸钠、三聚磷酸钠等；有机、高分子类阻垢剂，其中以高分子类阻垢剂效果最好，具有发展前途。在水处理中应用较多的有机、高分子类阻垢剂有两类：①有机膦酸类如 EDTMP（乙二胺四亚甲基膦酸）、HEDP（羟基次乙基二膦酸）等；②聚羧酸，如聚丙烯酸盐、水解聚马来酸酐等。这两类阻垢剂的阻垢作用,通常是通过晶格畸变，以及分散-凝聚作用而实现的，在油田水、锅炉水以及工业冷却水等系统应用较广。
杀菌剂
又称杀菌灭藻剂或污泥剥离剂、抗污泥剂等，指一类用于抑制水中菌藻等微生物滋长，以防止形成微生物粘泥的化学品。通常分为氧化性杀菌剂和非氧化性杀菌剂两类。氧化性杀菌剂，如常用的氯气、次氯酸钠、漂白粉等；非氧化性杀菌剂中效果好、应用比较广泛的是能破坏细菌的细胞壁和细胞质的化学品，如季铵盐等。季铵盐中如氯化十二烷基二甲基苄基铵或溴化十二烷基二甲基苄基铵等，往往兼具杀菌、剥离、缓蚀等多种作用，有发展前途，现已应用于油田水、工业冷却水等方面。
絮凝剂
一类用于除去或降低水中浊度或悬浮物，加快水中杂质和污泥沉降速度的化学品。絮凝剂中最早应用的是无机絮凝剂，如明矾、三氯化铁等。有机和高分子絮凝剂是今后广泛用于给水和废水处理中的絮凝剂。可分为阴离子型絮凝剂，如羧甲基纤维素、聚丙烯酸钠等；阳离子型絮凝剂，如聚乙烯胺等；还有非离子型絮凝剂，如聚丙烯酰胺等。它们的絮凝作用主要是通过电荷中和、吸附架桥作用来实现的。
净化剂
油田水处理中应用的一种专用的化学品，能除去含油污水中的机械杂质和油，其作用除了上述絮凝剂所起的分离悬浮固体或机械杂质以外，还具有油水分离的净化作用。因此，这种净化剂中除含有一般絮凝剂成分如铝盐、聚丙烯酰胺等以外，常含有一些表面活性剂。对于净化剂的净化效果，一般采用薄膜过滤器加以测定，用滤膜因数（见过滤）的大小表示净化效果的好坏。
清洗剂
一类具有清洗作用的化学品。在水处理的预处理步骤中，常常需要用一些化学品清洗金属设备表面的沉积物，如腐蚀产物和水垢以及微生物粘泥等。根据清洗的不同要求，清洗剂可以分为酸洗剂如盐酸、硫酸、氢氟酸、柠檬酸等；钝化剂如苯甲酸钠等。目前，所用的磺化琥珀酸二（α-乙基己酯）钠盐，则是一种表面活性剂，作为专用清洗剂，用于清洗金属表面的油污和浮锈等杂质。
预膜剂
在水处理的预处理步骤中，能在金属表面预先形成保护膜的一类化学品。预膜的目的有两个：一是在使用化学品抑制腐蚀的初期提高投加的浓度；二是采用一种专用的预膜剂，以便在正常操作中投加少量的缓蚀剂，便可维持和修补保护膜，节约药剂和费用。目前常用的预膜剂有六偏磷酸钠加锌盐、三聚磷酸钠等。
㈢ 工业循环水处理的机理与方法
工业循环水通常应用在冷却水系统中，其目的是提高水的利用率。在工业循环水中，包含有大量的沉淀物、胶体、悬浮物等杂质，这些物体的稳定性均较差。近几年，工业循环水处理技术不断进步与发展，为提高工业循环水的利用率提供了技术保障。本文主要对工业循环水处理的机理进行了深入分析，并详细介绍了工业循环水处理的化学方法与物理方法，以期为同行提供借鉴与帮助。
工业循环水实质就是循环冷却水。一般而言，工业冷却水的用水量在工业用水中的所占比例超过90%。冷却水主要是用来冷却产品及设备，以有效提高设备的生产效率，而所用工业循环水必须有较低的水温、较低的浊度、不易结垢、不易滋生细藻等特性。对循环水进行处理，指的是选取正确的阻垢剂、缓蚀剂等处理剂对循环水进行相应的处理，以提高循环水的利用率。
1、关于工业循环水处理的机理分析
1.1缓蚀机理的相关分析
缓蚀机理的作用原理是选择合适的缓蚀剂以保证金属对循环水的缓蚀作用。常用的缓蚀剂有钥酸盐、磷酸盐、锌盐、铬酸缓蚀剂、聚磷酸盐等，这些缓蚀剂都可以于钢铁表层较好地形成一种保护膜，起到缓蚀作用。其中，锌盐的成本相对较低，但其毒性较强，所以工业部门及环保部门都对该缓蚀剂的使用做出了严格规定；钥酸盐与别的药剂一同使用时，能够有效地抑制点蚀，尤其是对钢、铜、铝的缓蚀作用均较好，但其药剂用量相对较大，且成本较高；聚磷酸盐与磷酸盐尽管会促进藻类生长，但其价格、毒性均较低，反而得到了较广泛的应用[1]。
1.2阻垢机理的相关分析
水垢一般指的是水中微溶性盐类在换热面上沉积而成的一种垢层，该种垢层在水循环中最为常见，同时其危害也是最为严重的。阻垢剂是一种控制水垢的技术，一般情况下，添加阻垢剂之后，循环冷却水都能保持很高的至垢离子浓度，从而有效抑制水垢产生，并能将其浓缩的倍数大幅度提高，起到降低补水量与排污量的目的。结晶、聚合、沉积是水垢形成的常规过程，因此阻垢剂的阻垢机理也极具复杂性，具体表现如下：①晶体品格发生畸变，水垢碳酸钙结晶的坚硬度与致密度均较高，使用阻垢剂后，会对水垢结晶形成一种干扰，此时晶体内部应力会相应加大，最终晶体渐渐发生畸变、破裂，阻止了水垢的形成；②络和增溶，指的是阻垢剂与水中钙镁离子所形成的稳定性较强的螯合物，既能增加钙镁盐的溶解度，又能有效阻止水垢的形成；③凝聚与分散，阴离子型的阻垢剂，其阴离子能够与碳酸钙的微晶产生物理化学反应，在微晶表层所形成的双电层 阻止了水垢的形成，除此之外，阻垢剂的阻垢机理还有再生解脱膜假说、双电层作用机理等，此处不一一赘述[2]。
2、工业循环水的物理处理方法
现阶段，在工业循环水的处理中，较常用的是化学处理方法，但由于其毒性与腐蚀性较高，因此其使用受到了较大的限制。在物理处理方法中，尤以阴极保护与膜处理法发展速度较快。
2.1阴极保护的相关分析
阴极保护指的是利用直流电流，让含有离子的保护介质流至处于保护范围内的金属，而被保护的金属，其负电位能够在该种作用下移至保护的电位圈内，金属则不会被腐蚀。阴极保护方法一般有两种：一种是外加电流的阴极保护，另一种是牺牲阳性的阴极保护，外加电流的阴极保护主要是靠施加外加电流来完成，牺牲阳性的阴极保护则是靠阴、阳两极的偶联来完成。工业循环水的物理处理方法主要是利用循环水的物理特性，以保持工业循环水的特性为前提，实现循环水的净化、冷却利用，该方法的应用前景较为广泛。相关技术人员应不断加大资金投入，并对此进行更深入的分析研究，尽量减少其缺陷，提高其技术性与专业性，使该方法在工业循环水的处理中得到更好的发展。
2.2膜处理法的相关分析
膜处理法指的是通过借助特殊的薄膜对循环水里的某些成分进行选择性的过滤，该方法具体包括了纳滤处理法与反渗透处理法。纳滤处理法在现阶段的工业循环水处理技术中是最为常见、发展较快的一种，其渗透率较高，纳滤的工艺、技术也较为先进；反渗透处理法指的是给工业循环水施加一些压力，循环水由于受到压力作用，会进入到水分离的过程，在该过程中，就可提取出符合标准的工业循环水[3]。反渗透处理法可以对工业循环水进行更深度的净化处理，有效加快水与多余物质的分离速度。与化学处理法相比，膜处理法的毒性与刺激性虽然较低，但其所取得的效果却比不上化学处理法。
3、工业循环水的化学处理方法
工业循环水的化学处理方法指的是通过借助阻垢剂、缓蚀剂、杀生剂、复合水处理剂等处理剂来实现对工业水的冷却处理，使用化学处理方法可以将冷却水的利用率大大提高，可以很好地控制结垢腐蚀，并能有效节约能源、延长设备的使用期限。由于上文已对阻垢剂与缓蚀剂作了相关介绍，以下着重对复合水处理剂与杀生剂进行相关研究。
3.1复合水处理剂的相关分析
和单一水处理剂比较，复合水处理剂有许多优点：缓蚀剂和阻垢剂、缓蚀剂和缓蚀剂之间通常会有协同增效的功效；能简化许多加药的手续；能同时实现对多种金属材质腐蚀、污垢产生的控制等。较典型的复合水处理剂一般主要有以下几种配方，分别为：有机磷系水处理药剂配方、铬系水处理药剂配方及钥系水处理药剂配方[4]。
3.1.1有机磷系配方的相关分析
有机磷系配方是工业循环水的化学处理中效果较为显著的方法，该配方药源较丰富、药剂性能较稳定，同时具有缓蚀剂与阻垢剂的功效，且温度较高、抗氧化性也较好，使用方便、简捷，能用在碱性水处理中，最常见的配方为HEMA+HEDP+Zn2+。
3.1.2钥系配方的相关分析
该配方毒性较低且无污染，最常见的配方为钼酸钠+PAA+Zn2++木质素磺酸盐+葡萄糖酸钠。
3.1.3铬系配方的相关分析
铬系配方可以将工业循环水中锌的稳定性大大提高，起到减少由微生物造成的腐蚀与粘泥，被认为是当前国内药源最丰富、技术最成熟的配方，较常见的配方为六偏磷酸钠+HEDP+PAA+Zn2+。值得注意的是，要注重对微生物进行有效控制。
3.2杀生剂的相关分析
在控制工业循环水系统微生物的方法中，杀生剂是最主要的一种。杀生剂一般主要有两种：氧化性杀生剂、非氧化性杀生剂。
3.2.1氧化性杀生剂的相关分析
在氧化性杀生剂中，较常见的有Cl、ClO2、O3等。Cl一直有用于水中杀菌消毒的历史，其价格较低、杀菌力较强、操作方便；ClO2则是较新型的氧化性杀生剂，杀菌力强、不易产生致癌有机物，一般适用于生活饮用水的处理；O3的氧化性较强、稳定性较差，但不会使水中的氯离子浓度有所增加，排放时也不会对环境造成污染，且能在光合作用下分解出氧气。Br2作为Cl的替代品，其杀生速度也十分快，在一样的环境下，Br2能在4分钟内使细菌的存活率下降到0.0001%。
3.2.2非氧化性杀生剂的相关分析
使用频率较高的非氧化性杀生剂主要有洁而灭与新洁而灭。非氧化性杀生剂能在水溶液中分解出阳离子活性基因，高效、毒性低、生物降解性能好是其显著的特点，此外，非氧化性杀生剂的PH使用范围较广，且使用浓度较低，投药十分方便。
总而言之，在大多的循环水系统中，一般以氧化性杀生剂和非氧化性杀生剂的联合使用所取得的效果为佳。
4、小结
综上所述，工业循环水处理技术在近几年得到了较大的进步与发展，尤其是化学处理方法与物理处理方法，都凭借其独自的优势，有效抑制了水垢的产生，并使循环冷却水的重复使用率得到大大提高，延长了设备的使用期限。在未来的发展中，相关技术人员还应加大资金投入，并加大研究力度，争取找出更多、更好的方法来净化工业循环水，为企业创造更多的效益。
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