1.6.5.2 水质深度处理系统

水质深度处理是为满足食品工厂工艺生产、产品用水水质要求而对符合生活饮用水卫生标准的生产用水作进一步的处理过程，常用的手法有活性炭吸附，微滤、电渗析、反渗透和离子交换等方法。

(1) 活性炭吸附 当水中含有的某些有机物或无机物经常规混凝沉淀过滤处理工艺后仍不能去除时，可利用活性炭吸附进行深度处理。由于活性炭具有发达的细孔结构和巨大的比表面积，对水中溶解的有机污染物，如苯类化合物、酚类化合物、石油及石油产品等具有较强的吸附能力，其作用如下：

① 除臭： 去除由酚、石油等引起的异臭。

② 去色： 去除由铁、锰及植物分解生成物或有机污染物等所形成的色度。

③ 脱氯： 脱去由于在饮用水中投加消毒剂(余氯)所造成的臭味。

④ 去除TOC，去除10%～60%有机物——农药、杀虫剂、氯化烃、芳香族化合物以及BOD、COD等。

⑤ 去除重金属——汞、铬等重金属离子。

⑥ 去除病毒。

⑦ 去除放射性物质。

⑧ 去除ABS(合成洗涤剂、烷基苯磺酸钠)及合成染料。

⑨ 去除水中的致突变物质，使Ames试验呈阳性的水变为阴性。

活性炭具有如下特点：

① 对水质、水温及水量的变化有较强的适应能力。

② 处理装置占地面积小，易于自动控制，运转管理简单。

③ 对某些重金属化合物如汞、铅、铁、镍、铬、锌、钴的化合物等，也有较强的吸附能力。

④ 饱和的活性炭经再生后可重复使用。

用于水处理的活性炭应有吸附容量大、吸附速度快、机械强度高三项要求。活性炭的吸附容量除其他外界条件外，主要与活性炭比表面积有关，比表面积大，微孔数量多，可吸附在孔隙壁上的吸附质就多。吸附速度主要与粒度及孔隙匹配有关，水处理用的活性炭，要求适度孔(半径2～100nm)较为发达，有利于吸附质向微孔中扩散。活性炭的粒度越小吸附速度越快，但水头损失要增大，一般在8～30目范围较适宜。活性炭的机械耐磨强度直接影响活性炭的使用寿命。

(2) 微滤 微滤(Microfiltration，MF)是一种压力驱动膜过滤技术。结构为筛网型，孔径范围在0.05～5μm，可去除0.1～10μm的物质及大小相近的其他杂质，如细菌、藻类等，典型操作压力为0.07～0.2MPa。

微滤的应用主要有：

① 去除颗粒物质和微生物，这包括两方面： 一是直接用于饮用水的过滤处理，二是超纯水等制取中的终端过滤以滤除水中极微量的悬浮胶体和霉菌等。

② 去除天然有机物(NOM)和合成有机物(SOC)： 尽管常规微滤系统对这些有机物质的去除率很低，但适当投加混凝剂或粉末活性炭等预处理工艺，可增加系统对有机物的去除，同时减缓了膜的污染。

③ 作为反渗透或超滤的预处理。

④ 污泥脱水与胶体物质的去除。

微滤膜一般是由合成高分子材料制成，与一般过滤介质相比有如下特点：

① 孔微比较均匀，过滤精度高。

② 孔隙率高，过滤快，微滤膜上孔数目可达到1×10⁷个/cm²，孔隙率达70%～80%，因而对流体阻力小，滤速快。

③ 微滤膜厚度一般为0.1～0.15mm，吸附容量小。

④ 在过滤过程中无介质脱落。

⑤ 膜易被堵塞，因而多用于精密过滤(如用纯水、超纯水制取中的终端过滤等)。

⑥ 微滤膜应用面广，微滤膜的用量在几种膜分离技术中一直处于领先地位。

(3) 电渗析 是一种膜法水处理技术，是利用在直流电的作用下，阴、阳离子交换膜对溶液中阴、阳离子的选择透过性，使溶液中的阴、阳离子在隔室中发生离子迁移，分别通过阴、阳离子交换膜而达到除盐或浓缩的目的，当采用离子交换法酸、碱来源困难或含盐废水排放受到限制时，宜采用电渗析脱盐方法，以减少大量的废酸、碱、盐的排放量。

与离子交换水处理相比，电渗析水处理有以下优点：

① 能量消耗少。

② 溶剂耗量少，环境污染小，仅酸洗时需要少量酸。

③ 设备简单、操作方便。

④ 设备规模和脱盐浓度范围的适用性大。

⑤ 以电为动力，运行成本较低。

电渗析的缺点如下：

① 由于电渗析是以离子形式进行分离的，所以不解离的物质不能分离，解离度小的物质难以分离。

② 电渗析器是由几十到几百张较薄的隔板和膜组成，部件多，组装技术要求比较高，往往会因为组装不好而影响运行配水的均匀性。

③ 易产生极化结垢现象，这是电渗析技术中较难掌握又需重视的问题。

④ 虽然采取极水全部回收，以及浓水部分回收或降低浓水与进水比例等措施，但电渗析本身的浓水排水量较大，仍达20%～40%。

⑤ 对进水水质要求较高(见表1-104)，需增加精过滤设备。

表1-104 电渗析的进水水质指标