纯物理法在建筑中水中的发展与应用

一、课题的提出：

　　当今水处理技术的发展速度相当惊人，生化与物化技术迅猛提高,在污、废水水处理技术中占相当大的比例。但同时，也存在一系列难以克服的问题。如：生化处理过程的自动控制，消毒副产物三致物质的产生，病原菌残留，水中重金属的去除，活化度的保持等，这些都可能给使用和接触人群带来意想不到的多种急、慢性疾病。根据国际上优质健康用水的最新理念，使用纯物理法处理建筑中水可解决这些问题，并体现出独特的优越性。本文将要讨论纯物理法的原理、工艺特点、发展状况及在建筑中水处理方面应用的优势。

二、概述：

　　首先，纯物理法是利用物理原理，如：机械筛分、吸附、截留、架桥、水力剪切、中和、混凝等，可截留比微米孔径更小的污染物。工艺上，一般采用预处理-过滤-活性炭吸附-消毒等几个步骤。处理方法有：萃取、筛滤、沉淀、气浮、过滤等。其特点是不改变污、废水、中水和污染物的性质使它们分离，而且还可达到定量精密地分离效果。其作用主要是分离污水中呈悬浮状态固体污染物质。

三、纯物理法的优越性：

　　当水流在压力作用下高速通过滤料时，产生微漩涡和细微气泡，并产生微小的电磁场，可使水的活化度提高。被磁化后的水能对人体起到保健功能。这是纯物理法的独特处之一。
　　另一独特之处是对于溶解性有机物的去除（如：臭氧高级氧化使有机物质变成无机物质），采用纯物化方法有其独特的优势，在生活污水中，溶解性有机物的主要成分是蛋白质、碳水化合物和阴离子表面活性剂。在经过二级处理的城市污水中的溶解性有机物质多是丹宁、木质素、黑腐酸等难降解的有机物。 对于这些有机物，用生物处理技术难以去除，且目前还没有比较成熟的方法。而从经济和技术可行方面考虑，物化法（即：采用硅藻土吸附和臭氧高级氧化结合）是适宜的。
　　纯物理法的优越性还表现在，占地面积小、处理污水负荷大、处理能力强、适应水量变化能力好，经济效益高，只需一次性投资，维护、管理方便，可实现自动化操作、易于集成化、模块化制作向市场推广，方便安装和运输，无臭气、无污染、噪音小、处理过程可人为控制等，在未来的水处理行业中，具有无可比拟的前景。

四、处理工艺的重点环节：

　　预处理和过滤是此法最重要的环节，是保证出水水质和处理成败的关键。最新水处理技术的发展趋势是采用臭氧进行预处理和后续的消毒，采用膜滤进行精密出水水质控制。
　　臭氧不但可避免如液氯及其他消毒剂那样在消毒过程中产生三致物质，而且自身具有高级氧化能力（AOP）。经过改进的新工艺不但可用于去除水中的铁、锰、臭、味和色度，还能完全去除水中的酚。对洗涤剂等阴离子表面活性剂也有一定的去除能力。
　　膜滤法采用膜把水中的污染物分离出去，达到净水的目的。膜去除水中的污染物机理是：膜表面孔径机械筛分作用，膜孔阻塞、阻滞作用和膜表面及膜孔对污染物的吸附作用，膜表面电位对水中的污染物电吸附作用。
　　污水处理膜滤法的工作过程是在外力的作用下，被分离的溶液以一定的流速沿着滤膜表面流动，溶液中溶剂和低分子量物质、无机离子以高压侧透过滤膜进入低压侧，并作为滤液而排出，而溶液中高分子物质、胶体颗粒及微生物等被超滤膜截留，溶液被浓缩并以浓缩液形式排出。此法可分离回收75%的水量。 由于它的分离机理主要是借助机械筛份作用，膜的化学性质对膜的分离特性影响不大。与生化处理工艺中的中空纤维膜相比较，中空纤维膜的能量损失非常大，并更容易堵塞，水头损失增长也很快。
　　纯物理膜滤法在建筑中水的处理工艺设计：

　

　　可减少池体占地面积，减少处理单元，并能真正实现集成化模块式生产。

五、有待进一步研究的课题：

　　目前，纯物理处理方法仍需研究的项目是：
1、 如何改善和提高此法的脱氮、除磷能力，特别要解决出水水质的富营养化问题：
　　下面是应用硅藻土表面预涂过滤器进行过滤的试验：
　　试验中所用污水的水质指标为：
COD为270mg/l BOD为117mg/l PH 7.89 SS为240mg/l　　　　　　TP为2.0mg/l NH3-N 为12.8mg/l

表1 硅藻土用量对处理效果的影响

　　从上表所列数据可知，硅藻土对COD,BOD,SS和总磷都有较好的处理效果，但对NH3-N的去除不理想，几乎没有去除作用。所以当污水进行NH3-N去除时，不能靠硅藻土混凝处理而其他处理手段值得考虑的。比如用天然沸石进行离子交换等。
2、去除重金属的能力
　　虽然硅藻土有去除少量铁、锰等重金属的能力，但对于建筑中水锈蚀的管道所融入的铁锈、锌等在常温、中性水质的条件下过滤后的去除量还有待进一步试验。
3、高负荷污染物的去除
　　如：针对原水水质增加前期预处理项目
4、无机盐类高的水质
　　针对不同中水回用要求，进行水质深度处理如：纳滤、反渗透等
5、解决膜堵塞、水头增加的问题
　　需要实现在线自动反冲洗、自动更换无效滤膜

六、纯物理法在建筑中水领域应用的现状及前景展望:

　　纯物理法在游泳池水处理的深度处理、制造高纯水以及直饮水中已经得到相当广泛的应用，而在建筑中水的应用尚未推广。
　　目前的发展方向是：为了产生永久性消毒的效果，而没有三致物质出现，现在有采用载银硅藻土、载银烧结硅藻土或纳米微孔精过滤等精过滤技术，并且今后将以模块化、集成化的形式针对不同的水质和回用要求进行工艺搭配和组合，产生最优处理效果，并制成一系列一体化标准设备向市场推广。今后臭氧预处理与硅藻土过滤将集成化，并在适当时考虑其他辅助药剂和设备，加强吸附前的预处理作用等，拟将此法向污水一级处理和二级处理方向推广，代替传统的处理模式。
　　将纯物化处理应用于建筑中水是有一定原因的，首先，建筑中水的时段性很强，水量变化大，负荷变化大，水质也会有所变化，温度等随季节性变化大，而只有纯物理方法对此类变化适应程度高，极适合建筑小区中水处理。对于这种无害化、高效率、高适应性的设备，其市场前景一定有很大潜力。

参考文献:

[1]《国产硅藻土助滤剂理化性能的研究》孟建平 范建初 谢燕菊 高乃云 同济大学 中国给水排水 1994 Vol.10 No.4
[2]《硅藻土在城市污水处理中的应用》宋来洲 李健 林万杰 给水排水 Vol.30 No.5 2004
[3]《硅藻土过滤除铁研究》范瑾初 赵秀英 孟建平 同济大学学报 Vol.23 No.4 1995
[4]《建筑小区中水工程》姜湘山 著 机械工业出版社 2003.8
[5]《城市污水再生利用系列标准实施指南》 本书编委会 经济科学出版社 2003.12
[6]《排水工程 下册》张自杰 林荣忱 金儒霖 编 中国建筑工业出版社 2000.6

Pure physics method’s development and application in architectural wastewater

Yu Keqin Zhang Ying

(College of architecture Engineering,Perking polytechnic university,BeiJing ,100022)

Abstract: Pure physics method can solute a series of questions by biochemistry and chemistry management, and can show the unique advantage. In the use of architectural waste liquid, there are potential beyond measure. This paper discuss the character、the development of pure physics standard and problems need to solute in future. It emphasize the advantage of Pure physics method using in the architectural wastewater area.