主要水处理工艺及其对水质的影响

1. 常规物理/化学处理工艺

这类工艺主要用于去除水中的悬浮物、胶体和部分有机物。

混凝 & 絮凝

作用：向水中投加混凝剂（如PAC），使水中难以沉淀的微小胶体和悬浮颗粒脱稳，聚集成较大的絮凝体。

水质变化：

浊度：大幅降低。这是其主要目的。

色度：降低（尤其对去除有色胶体有效）。

有机物：部分去除（通过共沉淀作用去除部分大分子有机物，降低UV254和COD）。

磷：有效去除（化学除磷，形成磷酸盐沉淀）。

pH：可能略有下降（取决于混凝剂类型，如硫酸铝水解会降低pH）。

沉淀 

作用：依靠重力使絮凝形成的矾花从水中分离。

水质变化：主要承接混凝过程，进一步降低浊度和悬浮物。

过滤 （如砂滤、多介质过滤、超滤UF）

作用：让水通过多孔滤料，截留水中更细微的悬浮物、胶体、部分细菌和病毒。

水质变化：

浊度：进一步降低至极低水平（<1 NTU甚至更低）。

悬浮物：几乎完全去除。

微生物：部分去除（砂滤可去除大部分细菌和原生动物包囊；超滤UF可几乎100%去除细菌、病毒和大分子有机物）。

2. 化学处理与软化

这类工艺旨在调节水的化学性质。

软化（如石灰软化法、离子交换法）

作用：去除水中的钙、镁离子，降低水的硬度。

水质变化：

硬度：大幅降低。

碱度：可能发生变化（石灰软化会降低碳酸盐硬度，可能增加OH-碱度）。

TDS：离子交换法会用Na+置换Ca2+/Mg2+，TDS基本不变或略有升高；膜法软化（如纳滤NF）会降低TDS。

pH调节

作用：投加酸或碱，将水的pH值调整到所需范围。

水质变化：改变pH值，以满足后续工艺要求或腐蚀控制的需要。

3. 消毒工艺

这是保证饮用水生物安全性的核心步骤。

氯消毒

作用：投加氯气、次氯酸钠等，杀灭水中病原微生物。

水质变化：

微生物：大幅杀灭细菌、病毒。

余氯：引入余氯，提供持续的杀菌能力，防止管网二次污染。

消毒副产物：可能生成（如三卤甲烷THMs、卤乙酸HAAs），尤其当水中有机物含量高时。

臭氧消毒

作用：强氧化剂，杀菌效率极高。

水质变化：

微生物：高效杀灭所有病原体，效果优于氯。

色度/嗅味：有效去除。

有机物：降解大分子有机物（使其变为小分子，可能提高可生化性），降低COD。

无持续杀菌能力：需与氯配合使用以保证管网安全。

紫外线消毒

作用：利用UV-C波段紫外线破坏微生物的DNA/RNA，使其无法繁殖。

水质变化：

微生物：高效杀灭（对隐孢子虫等耐氯微生物特别有效）。

无化学残留：不改变水的化学性质，不产生消毒副产物。

无持续杀菌能力。

4. 深度处理与膜技术

用于制备高品质用水或特种需求用水。

活性炭吸附（GAC/PAC）

作用：利用活性炭的巨大比表面积吸附水中的有机物、嗅味物质、余氯等。

水质变化：

有机物：显著降低TOC、COD。

嗅味：有效去除。

余氯：有效去除。

微量污染物：去除部分农药、内分泌干扰物等。

反渗透 

作用：在高压下使水透过只允许水分子通过的半透膜，几乎去除所有杂质。

水质变化：

TDS/电导率：极大幅降低（>98%的脱盐率），产出近乎纯水。

离子/重金属：几乎完全去除。

有机物/微生物：几乎完全去除。

pH：产水pH可能略低于进水（由于溶解CO2无法被去除）。

离子交换 

作用：通过树脂上的可交换离子与水中同性离子进行交换，如软化和除盐。

水质变化：

特定离子：选择性去除（如软化树脂去除Ca2+, Mg2+；除盐混床去除所有离子，产出高纯水）。

TDS：根据树脂类型，可能降低或改变离子组成。

当然，不同工艺处理后的水质会有显著差异。这些工艺的选择取决于水源水质（原水）和最终的目标用途（如饮用水、工业用水、循环冷却水、排放水等）。