臭氧在水处理中的应用

臭氧在水处理中的应用（共12篇）

1.臭氧在水处理中的应用 篇一

试议二氧化氯与臭氧在水处理中的应用论文

摘要:为了满足人们对水质的不断要求，二氧化氯和臭氧是今后水处理中的主要应用方向。本文对二氧化氯和臭氧消毒机理、氧化消毒特性及经济性等方面进行介绍分析。

关键词:二氧化氯;臭氧;消毒;饮用水处理

1二氧化氯(ClO2)

1.1二氧化氯的氧化消毒特性。ClO2是较强的氧化剂，氧化水中有机物具有选择性。①ClO2氧化能力强，其氧化能力是氯的2.5倍，能迅速杀灭水中的病原菌、病毒和藻类(包括芽孢、病毒和蠕虫等)。②与氯不同，ClO2消毒性能不受pH值影响。这主要是因为氯消毒靠次氯酸杀菌而二氧化氯则靠自身杀菌。③ClO2不与氨或氯胺反应，在含氨高的水中也可以发挥很好的杀菌作用，而使用氯消毒则会受到很大影响。④ClO2随水温升高灭活能力加大，从而弥补了因水温升高ClO2在水中溶解度的下降。⑤ClO2的残余量能在管网中持续很长时间，故对病毒、细菌的灭活效果比臭氧和氯更有效。⑥ClO2具有较强的脱色、去味及除铁、锰效果。⑦ClO2消毒只是有选择的与某些有机物进行氧化反应将起降解为含氧基团为主的产物。不产生氯化有机物，所需投加量小，约为氯投加量的40%不受水中氨氮的影响。因此，采用ClO2代替氯消毒，可使水中三氯甲烷生成量减少90%。

1.2二氧化氯的制备及经济性比较。ClO2的制备方法有化学反应法、电解食盐法、离子交换法等。其中化学法和电解法在生产上应用较多。

①化学法。化学反应制取ClO2的方法有：a.盐酸与亚氯酸钠反应：5NaClO2+4HCl=5NaCl+4ClO2+2H2O;b.盐酸与氯酸钠反应:NaClO3+2HCl=NaCl+ClO2+H2O;c.液气混合反应：2NaClO2+Cl2=2NaCl+2ClO2。

目前，一般谈到的化学法制取ClO2指方法a。这种方法生产规模较小，设备简单，便于实现自动化操作，适于水处理中生产应用;但碰到的问题同样是NaClO2价格昂贵，且该法ClO2的理论产率只有80%。为此，有公司研制出使用NaClO2和H2SO4反应制取ClO2的二氧化氯发生器。

②电解法。电解NaCl溶液生产ClO2以食盐为原料，采用隔膜电解工艺，在阳极室注入饱和食盐水，阴极室加入自来水，接通电源后使离子定向迁移，从而在阳极室及中性电极周围产生ClO2、O3、H2O、Cl2等混合气体。生产中可以通过降低电解温度，控制盐水流量，增加阳极室ClO2含量等方法提高ClO2产率。产生的混合气体ClO2仅占10%左右，除了O3、H2O2外，大部分是氯气。这就无法避免液氯消毒的缺点。同时ClO2含量也难以精确计算，设备复杂，易损坏部件价格昂贵，运行维护困难。但目前国内仍多用此法。

2臭氧(O3)

2.1臭氧的氧化消毒特性。①O3作为高效的无二次污染的氧化剂，是常用氧化剂中氧化能力最强的(O3>ClO2>Cl2>NH2Cl)，其氧化能力是氯的2倍。②O3消毒受pH值、水温及水中含氨量影响较小，但也有一定的选择性。③O3去除微生物、水草、藻类等有机物产生的嗅、味，效果良好，脱色能力比Cl2和ClO2更为有效和迅速。④投加O3能改变小粒径颗粒表面电荷的性质和大小，使带电的小颗粒聚集;同时O3氧化溶解性有机物的过程中，还存在“徽絮凝作用”，对提高混凝效果有一定作用。⑤O3消毒效果好，剂量小，作用快，不产生三氯甲烷等有害物质，同时还可使水具有较好的.感官指标。⑥O3能将水中不易降解的大分子有机物氯化分解为小分子有机物，并向水中充氧使水中溶解氧增加，为后续处理(特别是生物处理)提供了更好的条件。但从经济上考虑，O3投加量不可能太高，所以氧化并不彻底，如果后续工艺处理不当，也会产生三氯甲烷等有害物质。⑦在水处理过程中，应尽量不要生成新的三氯甲烷物质，因为三氯甲烷一且形成，O3也很难将其氧化去除。 2.2臭氧的制备及经济性分析。生产O3的方法有无声放电法、放射法、紫外线法、电解法等。在实际净水厂应用中都采用无声放电法。

使氧气(O2)转变O3，首先需要有很大的能量将O-O键裂解为氧原子。无声放电就是利用高速电子来轰击氧气，使其分解成氧原子:O2=2O。

离解后的氧原子有些合成臭氧:3O=O3

有些重新合成为氧气，有些则和氧气合成为O3:O+O2=O3

上述反应都是可逆的，生成的O3也会分解成为氧原子活氧气。所以，通过放电区域的氧气中只有一部分能够变成O3，因此生产出来的O3通常指含一定浓度O3的空气，称为臭氧化空气，并非纯臭氧气。

根据目前的技术水平，O3的生产原料分为空气、纯氧气、液氧三种。

采用液氧一般适用于中小规模(臭氧量<50kg>50kg/h的规模。利用干燥空气制取O3获得的臭氧浓度一般在1%～3%;而利用纯氧或液氧生产的臭氧浓度可达10%左右，而且空气制取O3的电耗约为另外两种方法的2倍。

3结论

3.1ClO2和O3都是高效的氧化消毒剂，其氧化消毒能力受pH值及水中氨氮的影响均较小，消毒都不会产生三氯甲烷，是液氯消毒的理想替代产品。

3.2ClO2和O3具有更高的稳定性，同时又比氯具有更强的消毒能力;但氧化能力比O3差。但用臭氧消毒时，为了维持管网中的持续消毒能力，需要采用氯、氯胺、二氧化氯等作为辅助消毒剂。

3.3为避免生成三氯甲烷难以去除，在原水腐殖质、藻类、酚含量高的水厂，建议使用ClO2或O3进行预处理。

3.4水处理中采用O3要比采用ClO2成本略高，但从水质来讲，采用臭氧-活性炭工艺要比采用ClO2好。就经济水平而言，这两种改进水质的方法都是可以接受的，各水厂可以根据具体情况采用相应的措施。

3.5由于ClO2和O3氧化能力都很强，并都具有毒性和腐蚀性.在使用中要注意安全防护措施。

参考文献：

[1]梁光.城市污水再生水二氧化氯消毒研究[D].西安：西安建筑科技大学，.

2.臭氧在水处理中的应用 篇二

1 赤泥的特性

赤泥的成分与性质因不同的铝土矿成分及氧化铝生产工艺而有所不同,其典型的化学组成见表1[1]。赤泥富含金属矿物,颗粒分散性较好,比表面积和孔隙大,有利于其在水中发生吸附作用,达到净化废水的目的。

2 赤泥在水处理方面的应用

2.1 赤泥对含重金属离子废水的处理

重金属离子在水中不易分解,而且有毒。赤泥对水中的重金属离子有较好的吸附作用,目前已有不少相关报道。

%

孙道兴[2]等测试了经100℃充分干燥至恒重的赤泥对水中重金属离子Pb2+、Cd2+、Zn2+、Cr3+、Ni2+的去除效果,结果表明,当赤泥投加量为2 g/L时,Pb2+的吸附率达到90%,Cr3+的吸附率达到94%以上,Cd2+和Zn2+的吸附率也达到85%以上,但Ni2+的吸附率仅67%。韩毅[3]等用氯化铁对赤泥进行改性后,用其吸附废水中的6价Cr,当废水中6价Cr的质量浓度为80 mg/L、环境温度为30℃时,在p H值为2左右的酸性环境中投放改性赤泥10 g/L,2 h达到吸附平衡,6价Cr的去除率可达96.18%。文小年[4,5]等将赤泥烘干碾磨后过0.075 mm筛,测定其对废水中Pb2+和Cd2+的去除效果,结果表明,赤泥投放量为2g/L时,2 h后Pb2+的吸附率达99.6%,对Cd2+的去除率最大可达99.4%。

2.2 赤泥处理含磷废水

赤泥中含有的Fe3+、Al3+、Ca2+等金属元素,溶于水时可以与磷酸根结合生产磷酸盐沉淀,从而达到除磷的效果。

酸活化赤泥和焙烧赤泥对磷的饱和吸附率分别达155.2 mg/g和144.2 mg/g,热酸活化赤泥除磷能力更强,其对磷的饱和吸附量可达202.9 mg/g,经过热酸活化后的赤泥即使在p H波动较大时也能很好地处理高浓度含磷废水。

2.3 赤泥处理含氟废水

郑雁[6]等在试验条件下测试了赤泥对废水中氟的吸附效果,结果表明,赤泥对废水中的氟的去除率可达95%以上,水温为30℃时赤泥对氟的饱和吸附量为11.49 mg/g,赤泥用量和温度是影响吸附效果的主要因素。

2.4 赤泥用于去除COD

侯来广[7]等将风干后的赤泥粉碎过筛、恒温干燥后与水玻璃溶液及水混合,过40目筛制成细小的赤泥颗粒,再高温煅烧使其脱水,利用其产生的孔隙吸附污水中的COD,试验表明:随着煅烧温度的升高,其吸附效果逐渐提高,煅烧温度为1 000℃时,吸附率可达38.7%。

2.5 赤泥用于处理含砷废水

郑红[8]等在实验室利用赤泥与13 X沸石混合作为吸附剂去除水中的砷,此吸附剂对低浓度砷(<5 mg/L)具有良好的去除效果。

2.6 赤泥用于制备复合混凝剂

赤泥中含有丰富的钙、铁和铝,用酸将其加以提炼,适当调节酸浸滤液中铁、铝的比例,可制备出无机复合型混凝剂。

在常压通氧的条件下,用稀硫酸浸出赤泥可制备无机高分子混凝剂聚硅酸铁。用该混凝剂处理工业废水,并与聚合硫酸铁的处理效果比较,CODCr和色度去除率提高约20%和25%,固体悬浮物去除率提高约10%[9]。庞世花[10]等将赤泥烘干后在750℃下焙烧3 h,研磨过筛后与盐酸反应,再加上铝酸钙调节产品的盐基度和铝、铁含量,得到具有一定碱化度和铝、铁比的复合混凝剂聚合氯化铝铁。将此混凝剂用于造纸废水的处理,其絮凝性能优于PAC,对造纸废水的COD、浊度和色度的去除率分别达到85.02%、96.35%和67%。

笔者将赤泥和粉煤灰混合,通过酸浸和聚合反应制得复合混凝剂FC,FC对高岭土废水的除浊率最高达99.5%,COD和磷的去除率可达64.36%和94.61%。FC除浊适应的p H值范围较宽,最佳p H值范围在5~10之间。

3 展望

将赤泥用于水处理,成本较低,能够实现以废治废,具有较好的环境效益、经济效益及社会效益。但研究尚处于实验室阶段,处理对象有的只是模拟污水,能否将其工业化应用还有待进一步研究与实践。要使赤泥在水处理方面的应用有更大的突破,以下问题有待解决:

(1)目前对赤泥处理废水的过程机理分析主要是吸附和化学沉淀,其反应动力学理论及更深层次的净水机理还有待进一步的研究。

(2)由于赤泥本身成分复杂,且属于强碱性废渣,用其处理废水会导致水体的p H值发生变化,并造成二次污染,给水体带进新的污染因素,如其带给水体的残余铝量是不可忽视的。因此,如何使赤泥的净水效果得到进一步提高,并将其带入到水体中的污染物控制到最低,是今后的一个重要研究方向。

(3)绝大多数研究都只是探讨赤泥在水处理方面的效果,没有考虑赤泥作为水处理剂之后的最终去处,如何处置吸附有大量污染物的赤泥,也是今后的一个重要研究内容。

参考文献

[1]余启名,周美华,李茂康,等.赤泥的综合利用及其环保功能[J].江西化工,2007(4).

[2]孙道兴,王馥琴.赤泥脱除废水中重金属离子的研究[J].无机盐工业,2008(8).

[3]韩毅,王京刚,唐明述.用改性赤泥吸附废水中的六价铬[J].化工环保,2005(2).

[4]文小年,王林江,谢襄漓.赤泥对水体中铅离子的吸附[J].桂林工学院学报,2005(2).

[5]王林江,文小年,谢襄漓.赤泥处理含镉废水的影响因素[J].桂林工学院学报,2006(4).

[6]郑雁,郑红,赵磊,等.赤泥除氟效果及吸附特性研究[J].有色矿冶,2008(5).

[7]侯来广,曾令可,王慧,等.利用赤泥去除水中COD的研究[J].佛山陶瓷,2005(3).

[8]郑红,梁树平,曹燕飞,等.赤泥与13X沸石混合使用去除废水中砷[J].岩矿测试,2006(3).

[9]罗道成,刘俊峰.铝厂赤泥制备无机高分子絮凝剂聚硅酸铁及应用[J].无机盐工业,2005(6).

3.电化学法在水处理中的应用现状 篇三

关键词电化学;水处理技术;应用

中图分类号X7文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)081-0132-01

1概述

现代社会,废水处理是一个热门话题。目前,由于电化学方法具有处理装置紧凑、设备小、占地面积少、不产生二次污染,又能起到消毒作用等优点已得到人们的重视,用在造纸废水、印染废水、制药废水、医院废水、含油废水等的研究中。

目前,国内电催化法水处理的研究应用已有一定的基础,然而和国外相比还不是很系统。随着水处理领域的热点转移到有机废水的处理,电化学法降解有机废水受到国内外的关注。

电解法处理废水主要有电化学氧化法、电化学还原法、内电解法、电凝聚法、电气浮法、电沉积法、电渗析法、电吸附法。

2电化学在水处理中的应用

随着全球环境状况的日益严峻,环境保护及污染物处理问题引起了各国政府的高度重视。目前,在美、日等发达国家已经广泛的应用电化学方法进行催化氧化处理有机废水。国内在电化学处理废水方面也有很快的发展。由于电化学处理废水的种种优势与功能,近年来国内外的研究较多,现已广泛应用于处理电镀废水、化工废水、印染废水等的研究,并取得了一定的成效。

2.1难生物降解有机废水的处理

对工业部门外排的一些有机废水,由于有机物含量高、污水流量波动相对较大常规生物处理的效率是很低的,甚至是无效的。采用电解氧化过程处理这类废水,如果选用涂层电极作为阳极材料,就可通过阳极反应直接氧化分解有机污染物,或者通过阳极反应产生的氧化性物质间接分解有机污染物;如果选用可溶性铁或铝作阳极,就可在同一电解反应器中通过电氧化、电凝聚、电气浮协同作用去除有机污染物。从而达到很好的处理效果,COD的去处效率甚至可以达到98%以上。

2.2重金属离子的回收和去除

利用电解法回收和去除废水中的重金属,基本是电化学法在水处理技术应用中较早的领域,现在该技术已属于成熟的应用阶段。现在的研究重点是一些标准电极电位较负的金属,如废水中的Ni2+、Cr6+和贵金属Au、Ag等的去除和回收。

2.3垃圾渗滤液的处理

垃圾渗滤液是一种难处理的高浓度有机废水,它有机污染物种类繁多,水质复杂,污染物浓度高,变化范围大,可生化性差,水质状况随时间发生很大的变化。因此,合理地选择渗滤液处理工艺,对城市垃圾的卫生填埋处理十分必要。电化学水处理技术有极强的选择性,可以将难降解有机物或对生物有毒、有抑制的污染物转化为可生化物质,从而提高废水的可生物降解性。

电化学氧化法不仅可有效地去除垃圾渗滤液的色度、COD和氨氮,而且对一些典型的难降解的有毒污染物有良好的降解或去除作用,出水的可生化性明显改善,有利于后续的生化处理。

2.4含染料废水的处理

染料废水成分复杂,含有多种有机染料和中间体,色度深,毒性强,难降解,pH值波动大,组分变化大,浓度高,水量大。由于电解过程中余氯的产生,电解法对含盐染色废水的色度和COD去除具有独特的效果。采用混凝—电化学氧化—活性污泥法处理印染废水,比传统工艺可节省1/4的费用。

2.5含油废水的处理

采用电絮凝和电气浮法处理含油废水,一般去油量可达93%～95%,对含油量在150mg/L以下的废水,经处理后,含油量常可降到10%以下。含油废水成分非常复杂,含有大量的油分和难处理的表面活性剂,同时污染源比较分散,水质变化较大。如果用电凝聚和电气浮的作用对水中的悬浮物,色度,COD、浊度和含油量都有很好的去除效果。

此外,炼油厂外排污水、在开采海洋石油时产生的含多环芳烃类有机物和氯离子等废水等也可采用电化学的处理方法并能达到相应的排放及回用标准。

2.6含氮废水的处理

电解脱氮的主要对象是脱去核废水中的NO3﹣。由于其中常含有Ru、Hg等放射性及重金属元素,用其它方法处理相当困难。而采用电化学处理方法得到了比较好的效果。

3结论

电化学方法是一种处理装置紧凑、设备小、占地面积少、不产生二次污染,又能起到消毒作用的水处理技术,它在重金属离子的回收和去除、难生物降解有机废水的处理、含染料废水的处理、含油废水的处理、垃圾渗滤液的处理以及含氮废水的处理中有着广泛的应用,并对这些种类的废水有着非常好的处理效果。

参考文献

[1]冯玉杰,李晓岩.电化学技术在环境工程中的应用[M].北京:化学工业出版社,2002.

[2]王爱民,曲久辉,葛建团.等.电化学法去除有机物染污机理研究进展[J].环境污染治理技术与设备.2002,3(10).

[3]陈志荣.流化床电极技术及在治理含金属废水中的应用[J].工业处理.1996,16(6).

[4]李庭刚,陈坚.电化学氧化法处理高浓度垃圾渗滤液的研究[J].上海环境科学.2003,22(12).

[5]任惠萍.印染行业水污染治理技术浅析[D].干旱环境监测.1999:3.

[6]张惠灵.电凝聚对厨房废水处理的试验研究[J].给水排水.2003,29(6).

[7]潘怀玉.电凝聚气浮法处理餐饮废水实验研究[D].云南环境科学.2001:9.

4.高铁酸钾在水处理中的应用 篇四

高铁酸钾在水处理中的应用

介绍了高铁酸钾的特性,阐述了高铁酸钾的制备方法,重点讨论了高铁酸钾在水处理方面的应用.

作 者：黄素芬 康潇 刘亚君 HUANG Su-fen KANG Xiao LIU Ya-jun  作者单位：运城市环境保护局,山西运城,044000 刊 名：科技情报开发与经济 英文刊名：SCI-TECH INFORMATION DEVELOPMENT & ECONOMY 年，卷(期)：2009 19(16) 分类号：X703 关键词：高铁酸钾   水处理剂   制备方法  

5.臭氧在水处理中的应用 篇五

摘要：介绍了自动连续砂过滤工艺，并与常规水处理工艺进行比较，具有明显优于常规水处理工艺的特点。自动连续砂过滤工艺在饮用水处理、工业工艺用水处理、市政污水深度处理和工业污水处理中应用的工程实例，进一步验证了这种工艺的成熟可靠性，值得在国内推广。

关键词：水处理工艺;连续砂过滤工艺;应用

1连续自动砂滤装置简介

连续自动砂滤器是一种独特的含油污水处理设备，功能全面而且可靠，连续自动砂滤器没有运转的零部件，减少了大量的维护费用。

连续自动砂滤器主要用于油田含油污水处理站及市政的供水水厂和污水处理厂等。连续自动砂滤器是一种连续工作的过滤器，在反冲洗和过滤工作同时进行，不需要停产反洗。在原水从下往上运动的时候，净水通过石英砂滤床从下向上过滤而自然流出。同时，随着过滤过程的进行，被污染的石英砂滤料在洗砂器中得到清洗，悬浮物、油与洗砂污水一起被排放出去。

2连续自动砂滤器工作原理

2.1过滤过程

污水通过进水管进入过滤器内，由辐射式进水装置均匀分布进入滤床，污水穿过石英砂层向上运动，滤出水通过溢流口自然流出。

2.2反冲洗过程

空气提升装置把被污染的石英砂滤料从过滤器的底部提升到洗砂器的上部，然后，被污染的石英砂滤料穿过洗炭器落下来，在洗砂器中与从下向上流动的滤出水及空气交替运行、摩擦，这样，被污染的石英砂滤料就得到了清洗。清洗后的`石英砂落回到过滤器滤床的表面上，然后，再次参与过滤过程，这样，就保证了石英砂滤床永远是最清洁的。洗砂污水通过排污口被排放出去。

2.3连续自动砂滤装置的组成

连续自动砂滤装置主要由连续自动砂滤器、供气系统及自动化控制系统。

①控制系统说明。连续自动砂滤装置采用PLC控制系统，确保连续自动砂滤器及供气系统的稳定运行，它能对供气系统及连续自动砂滤器运行过程中的数据进行采集，反馈到电算机进行在线监测，实现集中检测和现场控制的目的。根据工艺要求，在连续自动砂滤器及供气系统上实现稳量、稳压及设备故障反馈警报的功能。

每台连续自动砂滤器进、出口及排污口均设有流量计，进行实时在线监测，并且通过入口流量计对入口调节阀进行调整，保证连续自动砂滤器的处理水量稳定及排污量的控制;每台连续自动砂滤器都配有就地操作箱，操作箱内配有六个气体流量计，分别对三个气浮装置及三个提砂装置进行手动调节控制。

②供气系统说明。供气系统主要由空气压缩机、气体干燥器及集气罐组成，供气系统主要是提供连续自动砂滤器气浮装置及提砂装置的气源，为保证连续自动砂滤器的气压稳定，在供气系统的末端设置一台气体流量计及调节阀，通过空气调节阀与压力传感器的连锁来保证供气系统终端的出口压力，保证连续稳定的气压供给连续自动砂滤器的气浮装置及提砂装置;并且两台空气压缩机的工作时间也由PLC来控制，在一台空气压缩机工作一定时间后，进行自动切换，让另一台空气压缩机继续工作，保证空气压缩机的使用寿命及稳定的工作状态。

空气干燥器主要是为使供气系统保持气体干燥的状态，在冬季运行时，不会因为空气中水份的影响使连续自动砂滤装置受到影响;空气干燥器设有旁通管线，在夏季运行时，即使空气中水份较大也不会影响到连续自动砂滤器的正常运行。 2.4自动连续砂过滤工艺的应用

①地表水处理。地表水通常作为饮用水和工业工艺用水的水源.絮凝剂和原水在进水管上的管道混合器中进行充分混合,絮凝和分离过程在连续砂过滤滤床中完成,出水浊度由在线浊度仪测量,絮凝剂的投加量和进水水量成比例，并且根据进水水质决定是否需要进行pH值的调节。

②饮用水处理。在饮用水处理中，通常情况下连续砂过滤器可保证如下出水水质：色度：<5mg/LPt;浊度：<0.3NTU;CODMn<2.5mg/L;AI：<0.1mg/L。根据某自来水厂的测试结果,在进水悬浮物含量为200mg/L的情况下，连续砂过滤器可以保证浊度小于1.0NTU的稳定的出水水质。

③工业工艺用水处理。用地表水作为水源处理的工业工艺用水的出水水质与饮用水的水质接近，通常可保证以下出水水质：色度：<5mg/LPt;CODMn：2-3.5mg/L;浊度：<0.2-0.5NTU;国外许多造纸厂采用活性砂过滤工艺处理原水。以下是某造纸厂连续砂过滤器的运行数据：原水水质：CODMn;8-10mg/L;色度:15-35mg/LPt过滤面积：100平方米处理水量：1800立方米/小时出水水质：CODMn<3mg/L;色度：<5mg/LPt;AI;<0.1mg/L。

④污水处理。

a.市政污水深度处理。为了节约水资源，市政污水二级处理后的出水需进行深度处理用作回用水已成为政府的一项政策。目前国内常用的深度处理方法是采用常规的絮凝、沉淀和过滤三段式处理工艺，进一步去除二沉池出水中的悬浮物和磷。国外多采用连续砂过滤工艺对污水厂二级处理出水进行深度处理，避免了常规水处理的初滤液对回用水系统的影响，在悬浮物浓度高达100mg/L的情况下,仍然能够满足回用水的水质要求。

b.工业污水。工业废水通常需要首先进行预沉和pH值的调节,投加絮凝剂后进入连续砂过滤器。国外大型的钢铁厂循环冷却水通常用连续砂过滤器来处理，可以去除铁渣和油脂。瑞典某轧钢厂的含钢渣和油的冷却水经连续砂过滤器处理完后循环回用，其处理效果如下：待过滤的冷却水水质:悬浮物：30-200mg/L;油：5-15mg/L;温度：25-30℃;流量：1120m3/h;过滤面积：100m2。连续砂过滤出水水质：悬浮物：<10mg/L;油：<2mg/L。

3结论

6.臭氧在水处理中的应用 篇六

厌氧膜生物反应器在水处理中的应用研究

本文从AnMBR在水处理中的原理、特点,以及和传统的`厌氧生物处理的比较得出其发展优势,同时也指出了AnMBR的主要缺点和发展方向.得出厌氧膜生物在未来有较大的发展前景等结论.

作 者：周亚红 宋宝增 ZHOU Ya-hong SONG Bao-zeng 作者单位：西南科技大学环境与资源学院,四川,绵阳,621010刊 名：四川环境 ISTIC英文刊名：SICHUAN ENVIRONMENT年，卷(期)：25(5)分类号：X703关键词：AnMBR 生物量 污泥浓度 膜污染

7.超滤分离技术在水处理中的应用 篇七

1 超滤膜的工作原理

超滤膜主要采用的是物理分离方式, 其在对溶质进行分离的过程为:在微孔内或者膜表面吸附、滞留在孔内, 最后在膜表面的机械截留等。超滤膜具体的工作原理如图1所示。

2 超滤膜的材料以及制备

2.1 超滤膜材料

利用超滤膜来进行分子分离, 其主要任务就是寻找既有选择性, 又有高渗透性的膜。与此同时, 还要考虑到其温度稳定性、坚固性以及能否经受得住细菌以及化学物质的侵蚀、是否能够进行净化、杀菌, 并且还要达到成本最低化的目标。

就目前所研发出的超滤分离技术来看, 超滤普遍应用的是聚酰胺膜和醋酸纤维素膜。

2.2 超滤膜的制备方式

超滤膜材料是由无机与有机高分子两大类所构成的, 但是两类超滤膜的制备的方法并不相同。 (1) 有机高分子超滤膜的制备。超滤膜最为常见的就是非对称膜, 其主要采用复合膜法、相转化法以及拉伸法、烧结法等制备方式。使用相转化法的频率是所有的制备方法使用频率中最高的一个。其主要的原理就是提前分离混合均匀的聚合物溶液, 可以采用改变温度的方法实现诱导作用, 其中还包括暴露于非溶剂气体中或者浸入非溶剂浴等一系列方法。 (2) 无机超滤膜的制备。当前我国常见的无机超滤膜的制备方式有热分解法、溶胶-凝胶法、相分离-沥滤法以及阳极氧化法等。使用最为广泛的是溶胶-凝胶法。两种方式相比而言, 无机膜的成本比较高昂, 对一般的研究所来说, 产生的经济压力比较大, 因此对其进行进一步推广有一定的限制性。

3 超滤膜组件

超滤膜的组件结构主要包括:管式、板框式以及卷式、中空纤维式和条槽式等。最值得推广的就是毛细管式超滤膜, 因为其不管是在运行成本上、流苏控制情况还是在投资费用上, 甚至是就地清洗等综合情况都是最好的一种。

4 超滤膜的污染和清洗

超滤膜一般都是在过滤一些有使用价值和无使用价值的分子, 或者混合物, 因此在使用的过程中极易受到污染。超滤膜受能受到的污染, 一般可以分为浓差极化、固化, 出现凝胶层或者膜孔堵塞等情况。因此防止超滤膜受到污染的最基本的办法就是要消除凝胶层、减小浓差极化以及避免膜孔堵塞。

在进行膜清洗过程中既可以使用化学方法, 也可以使用物理清洗的方法。日常分离工作中最为常用的物理方法包括反冲洗、水洗以及气洗, 而化学方法使用比较广泛的有酸碱清洗、酶清洗以及使用表面活性剂、氧化剂等清洗。

5 超滤膜分离技术在水处理上的应用

超滤膜分离技术的应用非常广泛, 其不但可以进行油废水以及工业废水的分离, 更可以对人类的日常饮用水进行分离处理, 因此其具有非常广阔的前景。如我国农村地区的人口, 居住比较分散, 其日常饮用水也受地域的影响而水质千差万别, 但是由于经济的限制, 他们只能进行简单的处理, 而不能将水中的病毒和细菌完全清除出去, 某地区对饮用水的处理采用了分散式膜法处理, 有效净化了居民的饮用水, 成效颇大。膜处理技术比传统水处理技术所用的设备更简单, 在操作上更容易, 充分体现了节能稳定的特性。

6 结论及展望

随着社会的发展, 人们越来越重视饮水安全, 社会将越来越重视超滤膜分离技术对饮用水以及工业用水的分离及净化, 对其的研究和开发会更加深入。但是超滤分离技术受膜易遭受污染的影响, 因此需要消耗大量的能量来使其维持原有的状态, 这无疑会提高超滤膜的运行成本, 而对其进一步推广有了限制, 因此我国目前需要解决的当务之急是设计和研发更耐脏、高强度的超滤膜组件, 使超滤分离技术造福于人类。

参考文献

8.臭氧在水处理中的应用 篇八

关键词计学习理论；支持向量回归；加权系数；加权支持向量回归

中图分类号TP文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)042-0212-02

支持向量机（Support Vector Machine，SVM）是20世纪90年代中期由AT&T贝尔实验室的Vapnik等人提出的一种新的机器学习算法，它是以统计学习理论（StatisticalLearning Theory，SLT）为基础的，因此支持向量机具有很强的理论基础和泛化能力。

统计学习理论是建立在结构风险最小化原则基础上的，该理论为机器学习问题建立了一个良好的理论框架，较好地解决了小样本、非线性和局部极小点等实际问题。支持向量机就是专门针对小样本情况下的机器学习问题而建立的一套理论体系。它的核心思想是对于一个给定的具有有限数量训练样本的学习任务，如何对其准确性和机器容量进行折衷，以得到最佳的推广性能。

设计支持向量机最初的目的是为了处理模式识别分类问题，即首先在训练集中寻找支持向量，然后在其上构造决策函数，使其具有良好的分类性能。

支持向量回归则是Vapnik在定义了ε-不敏感损失函数的基础上提出来的（以下简称ε-SVR）。并广泛应用到非线性回归估计和曲线拟合中；在非线性系统辨识、预测预报、建模与控制等领域都有潜在的广泛应用。

但是，支持向量回归机算法也存在着一些明显的缺憾。

1）在ε-SVR中，该算法在构建原始问题的时候，对所有样本采用的是相同的惩罚参数C和回归精度ε，即对不同样本的误差惩罚和精度的要求是平等的。但在实际应用中，有些数据比较重要，要求的训练误差较小；相反有些数据则容许有一定大小的误差。因此当样本中存在噪声或野点时，导致SVM在这些点较为敏感，由此产生过拟合现象。

2）ε-SVR算法在求解大规模问题时存在学习速度过慢的问题。因此，如何减少计算时间、存储空间及避免过学习问题成为回估计的学习算法的研究点。针对这种情况，本文在此引入权值，根据每个样本偏离数据域程度的不同赋予不同的权值系数，使噪声点的权值接近于一个很小的实数，以减小对回归函数的影响。在确定权值系数的训练中，拟采用线性规划下的一类分类方法。

1改进的回归型支持向量机算法

1.1支持向量回归机的改进算法简介

针对回归问题时样本中出现噪声或野点的情况，提出的加权支持向量回归算法，主要有：

1）模糊支持向量机，2002年Lin.C.F等将模糊隶属度的概念引入到SVM分类中，将输入样本集模糊化，提出了模糊支持向量机（fuzzy support vector machine—FSVM）的概念。该方法提高了SVM抗噪声的能力，尤其适合于未能完全揭示输入样本特性的情况。

2）基于数据域描述的模糊支持向量回归，其基本思想是：首先得到数据域描述模型，然后根据每个样本偏离数据域的程度的不同赋予不同的隶属度。

3）加权稳健支撑向量回归方法（WR-SVR）。其基本思想是：首先由SVR方法得到一近似支撑向量函数，基于这一近似模型给出给定数据的损失估计。软剔除即以加权的方式剔除奇异值：数据偏离模型愈远，损失函数的权重愈小，其对模型参数估计的影响亦愈小。

目前对权值系数的确定还没有一个统一的方法，本文所做的工作主要是对（2）中提出的方法进行调整研究和实践，采用线性规划下的一类分类方法，根据每个样本偏离数据域程度的不同赋予不同的权值，从而使噪声点的权值接近于一个很小的实数，以减小对回归函数的影响。

1.2加权支持向量回归算法

设给定的训练集T={(xi，yi)，…，(xl，yl)}∈(x×y)l，xi∈x=Rn，yi∈Y=R，i=1，…，l。

基于支持向量机的最优回归函数是指满足结构风险最小化原理，即极小化优化问题：

min

（1）

其中，第一项是使函数更为平坦，从而提高泛化能力；第二项为减小误差，常数C为惩罚系数，对两者做出折中；ε为一正常数，控制回归精度。

由上节叙述可知，引入Lagrange函数及核函数后，得到优化问题的对偶形式，即改进的加权ε-支持向量回归机，其算法可描述为：

1）设已知训练集，T={(xi，yi)，…，(xl，yl)}∈(x×y)l，xi∈x=Rn，yi∈Y=R，i=1，…，l；

2）选择适当的正数ε和C>0；选择适当的核K(x，x')；

3）构造并求解最优化问题

（2）

得到最优解；

4）构造决策函数

=ρ （3）

其中按下式方式计算：选择位于开区间中的

（4）

2权值系数的确定

对于权值系数的确定，采用线性规划下的一类分类算法。定义权值如下：

（5）

其中：fmax=max( f(xi)|xi∈X)，fmin=min( f(xi)|xi∈X)，σ<1为足够小的正实数；f(xi)为样本xi的决策函数，表达式为：

（6）

从上述定义可以看出，当ρ≤f(xi)≤fmax时，说明xi是区域内的样本，在支持向量回归中，该样本在回归间隔附近；当fmin ≤ f(xi)<ρ时，说明xi是区域外的样本，其权值接近于一个很小的实数。

3实验验证与分析

本文以某水处理实验机构采集的60组实验数据，这里首先随机抽取40个样本作为训练样本，再抽取20个样本作为测试样本，分别采用标准的支持向量回归机与改进算法的加权支持向量回归机，对其进行训练与预测仿真，来验证改进算法的有效性。

3.1实验参数设定

1）对于训练出来的模型的优劣，本文使用均方误差（Mean Squared Error—MSE）的大小来衡量。MSE越小，则表明训练出来的模型越好。

其中：MSE有以下定义式给出：

； （7）

式中：l表示样本个数，yi为xi对应的测量真实值，f(xi)为对应的预测值。

2）对于核函数的选择，本文采用比较流行的RBF-Gauss径向基核函数，其定义式如下：

（8）

其中：σ为高斯核函数的宽度，反应了边界封闭包含的半径。

3）本文采用台湾大学林智仁教授开发的LibSVM工具箱，并针对本文的改进算法进行了相应的改进。运行平台为MATLAB-7.0。其丰富的脚本文件和函数及与C++语言的优良兼容性，为SVM技术的工程化、实用化提供了一个良好的环境。

3.2实验过程与数据分析

首先对输入样本进行训练，取C=45，g=10，利用线性规划得到ρ=480.31，fmin=456，fmax=520，则确定权值为：

（9）

分别采用标准的支持向量回归机与改进算法的加权支持向量回归机，对其进行训练及测测仿真由所得仿真数据分析，可得如下表格：

由此，我们得出结论：标准支持向量回归在样本中无噪声点时，具有很好的学习和泛化能力；但当样本中存在噪声或野点时，回归间隔偏向噪声点移动，从而出现过拟合现象，回归产生误差。针对这一现象，本文引入权值系数，根据样本偏离决策超平面的距离，对不同的样本采用不同的公式计算其权值。实验表明，该方法与标准支持向量回归算法相比，减小了回归误差，提高了支持向量机的抗噪能力即泛化能力。

参考文献

[1]Hornik K.M.,Stinchcombe M.,White H.Multilayer feedforward networks are universal approximators[J]. NeuralNetworks,1989. 2.

[2]Vapnik V.N.An Overview of Statistical Learning Theory[J].IE Neural Networks,1999,10.

[3]HuangHP,Lin YH.Fuzzy suport vector machine for paRem recognition and data mining[J].In Journalof Fuzzy Systems,2002,4(3):826-835．

[4]CF Lin,S D Wang.Fuzzy support vector machines with automatic membership setting[J].StudFuzz,2005,177:233-254．

[5]邓乃扬,田英杰.支持向量机[M].北京:科学出版社,2009.

[6]李国正,王猛,曾华军.支持向量机导论[M].北京:电子工业出版社,2005.

9.臭氧在水处理中的应用 篇九

臭氧技术已在污水处理领域中得到广泛的应用.为此对臭氧技术在污水脱色、剩余污泥减量以及环境干扰化学物质减量化方面的研究进展进行综述,并提出对于难以生物降解的.许多人工合成化合物,化学氧化将是一种有效手段.

作 者：刘则华 刘锡建 张文启 贯上佳则 LIU Zehua LIU Xijian ZHANG Wenqi KANJO Yoshinori 作者单位：刘则华,LIU Zehua(日本大阪市立大学,工学研究科,大阪558-8585;上海工程技术大学化学化工学院,上海20)

刘锡建,张文启,LIU Xijian,ZHANG Wenqi(上海工程技术大学化学化工学院,上海,201620)

贯上佳则,KANJO Yoshinori(日本大阪市立大学,工学研究科,大阪558-8585)

10.臭氧在水处理中的应用 篇十

无泡曝气技术在水处理中的研究进展

摘要：无泡曝气技术是一种很有发展前景的新型的供氧方式,具有传氧效率高、无泡沫形成、设备体积小、能耗低等优点,但由于曝气材料的成本高等原因并未大规模应用.目前对该技术的研究主要集中在充氧性能,反应器处理效果以及所形成的`生物膜的研究,在曝气材料及与其他水处理工艺的结合方面都有待于进一步发展.作 者：杨一凡 刘贯一 YANG Yi-fan LIU Guan-yi 作者单位：河北理工大学,建筑工程学院,河北,唐山,063009期 刊：河北理工大学学报(自然科学版) Journal：JOURNAL OF HEBEI POLYTECNIC UNIVERSITY(NATURAL SCIENCE EDITION)年，卷(期)：2010,32(2)分类号：X703.1关键词：无泡曝气 水处理 膜曝气 生物反应器

11.撬装设备在水处理工程中的应用 篇十一

关键词：撬装设备,水处理,优缺点,分析

1前言

撬装设备,是指将一组设备(包括管道、管件、设备、阀门、 仪表、电气等)通过管线连接集成在同一钢结构“撬座”上, 它可通过撬杠、拖车或吊车进行移动、就位。在与工程项目上其他设备系统连接时,只需用管线联通即可。

水处理项目中的设备大都安装在室内,由于项目现场空间有限,施工条件较恶劣,而组装设备等机械加工对安装环境的洁净度以及施工质量等都具有较高的要求。撬装设备可在撬装设备厂进行加工组装,再整体运输至工程现场,它完全符合了水处理工程的实际需要,因此得到了广泛应用。

在水处理项目中,撬装设备多用于RO反渗透系统,加药设备,泵组,热交换器组,过滤器组,阀组,清洗系统等功能模块。

2撬装设备的设计原则

为了符合水处理工程的实际需求,撬装设备需要满足以下设计原则:

1)技术先进

2)安全性,可靠性

3)布置合理、工艺流顺

4)集成化设计,功能区分明

5)易于整体运输、安装

3水处理项目案例分析

以下结合水处理项目案例,对撬装设备的优缺点进行分析。

3.1案例1:在线清洗系统撬装设备

昆山某化妆品厂纯水改造工程中的在线清洗系统撬装设备(见图1),主要实现对受污染的RO反渗透膜元件的在线清理功能。撬内的主要设备包括清洗水罐、清洗泵、过滤器、 电气控制柜以及相关管道、阀门和仪表。

设计要求:

(1)占地面积小于3m2,且可以通过1.5m的设备运输通道;

(2)重量轻,重心稳,便于人员移动。一般情况下,此设备需靠近RO反渗透膜系统就位,由于本项目为改造项目, 施工现场能利用的空间有限(整个项目仅占地10m2),在设备不使用时,要求可移动到其他区域存放;

(3)总高低于2m,便于操作阀门,观察仪表。

基于以上的考虑,采用了以下设计方案:

(4)在设备选型阶段,为节省占地面积,方便移动,清洗泵选为立式泵,罐体选为直径0.8m,高1.5m的聚丙烯塑料罐。

(5)在设备布置阶段,将最重的水罐居中布置,考虑到罐体的维修通道,罐体必须空留一侧,以方便罐体进出;过滤器和清洗泵分列在罐体两侧,电气控制柜布置在清洗泵的上部。

(6)在管道布置阶段,管道围绕中间的水罐布置,由于过滤器前后的仪表、阀门较多,需集中布置在罐体另一侧并向上布置,形成易于操作、便于观看的面管。

(7)在撬座设计阶段,在撬座底部均布设置了可承重的四个滚轮,和便于操作者把握和控制的扶手,以方便撬体的整体移动、就位。

从案例1中,可知撬装设备的设计必须从使用的功能性和实用性方面考虑,以最小的空间布局,合理的满足其功能和设计要求。

3.2案例2:RO反渗透系统撬装设备

张家港某有机硅厂脱盐水处理项目中的RO反渗透系统撬装设备(如图2),主要是利用反渗透法,实现溶液分离、提取、 纯化和浓缩的功能。主要设备包括RO反渗透膜元件、高压泵、 过滤器、电气控制柜以及相关管道、阀门和仪表。

设计要求:

(1)实现68m3/h的设计流量;

(2)非移动式撬装设备,便于吊装;

(3)合理布置反渗透膜壳,减小空间并满足可维修性;

(4)在保证工程质量的同时,保证反渗透的玻璃钢抛光膜壳的美观性;

(5)工程现场房间梁下高度为5m,本设备的总高度需在3m以下;

(6)泵,阀等易损件及操作柜等布置在外部,保证可操作及更换;

(7)设备的机加工时间仅为3个月,工期紧迫;

基于以上的考虑,采用了以下设计方案:

(1)在设备选型阶段,为了实现68m3/h的设计流量,本项目采用了18根反渗透膜壳,3台立式高压泵,3个电气控制柜。

(2)在设备布置阶段,为了节省占地面积,将膜壳以3 x6(层)的方式放置,在膜壳的一侧留空,以便于内部膜元件的抽取和安装,在膜壳侧面放置3台立式泵,电气控制柜放置于立式泵同侧的高位。

(3)在管道布置阶段,管道以半包围形式环绕布置在膜壳周围。虽然管线繁多,整个成撬设备的外围管道接口只有5个, 分别为工艺进水,冲洗进水,冲洗出水,浓水出水,产水出水。 清晰的管线接口,大大减少了工程现场的施工量,也提升了设备整体的美观度。同时,采用三维软件进行设计,可以非常方便的检验出管线之间、管线与设备之间等是否碰撞,操作空间是否足够和布置是否合理等问题。

(4)在撬体设计阶段,由于整个撬装设备较重,在型钢支架顶部设计4个支耳,以方便吊车起吊就位。由于设备需要吊车辅助就位,靠近设备侧的墙壁需待此设备就位后在对墙体进行封堵。

(5)在机械加工阶段,由于反渗透膜和玻璃钢膜壳价格昂贵,以及工程现场的环境恶劣,施工时可能导致膜或膜壳不同程度的损毁,施工质量因此不能得到保证,为保护膜及膜壳,本系统在撬装设备厂进行机械加工制造和调试,结束后,再运送至项目地点。项目现场也可同时进行其他项目施工, 双方互不干扰,不但缩短工期,还提升了工程质量。

从案例2中,可知撬装设备的设计必须完全了解工艺流程, 从工艺流程角度出发,优化管路的布局和走向,以及阀门的位置;但因撬内空间紧凑带来的不可维修性,必须引起足够的重视;由于撬装设备尺寸及吨位较大,在运输时,需找到符合外围尺寸及吨位要求的集装箱及大型吊车比较困难,这就对设备运输和就位造成了影响;如将大型撬装设备拆分成几个小型撬装设备,运输到工程现场后再进行简单组装,既发挥了撬装设备的模块化的优势,又避免了撬装设备的大型化,导致的难以搬运的缺点。

4水处理项目中的撬装设备的优缺点

通过对以上案例的分析可见,水处理工程应用撬装设备具有以下优缺点,优点如下:

1)结构紧凑,节省空间。对占土地较少的水处理行业来说, 意义重大。

2)功能区分明,易于整体运输、安装。

3)简化采购流程,方便管理维护,节省人工,缩短工期, 提升质量。

4)拆迁方便,便于移动。

5)室内作业,可维持环境的洁净度,这对水处理行业较为重要。

应用撬装设备的缺点:

1)成本增加,由于需要整体的底部支架,整体的设计费, 出厂前的测试和整体的运输等,成本相对于非撬装设备,增加近5% ;但考虑到工期的缩短,产品质量的提升等,撬装设备的优势明显。

2)水处理成撬设备管线复杂,不利于后期维修。在设计初期,就考虑到设备的可更换性,对于可维修的易损设备, 布置在外表面,对于不可维修的管道,应具备更换的条件。

3)空间布局要求严格。需预先考虑撬装设备的运输,设备进场通道的尺寸以及是否需要破拆实体建筑等。

5结束语

综上所述,撬装设备因众多不可取代的优点,被广泛地应用于水处理项目中,但在追求撬装设备的集成化设计之外, 还应兼顾设计方案的可行性及可靠性;由于撬装设备占用空间小,能够实现独立功能的模块化设计,非常有利于水处理设备的标准化生产。对于将大型撬装设备拆分成几个小型撬装设备,运输到工程现场后再进行简单组装的模块化设计理念, 既继承了撬装设备的模块化优点,又避免了体积较大,难以搬运及进场的缺点,必将成为未来撬装设备的发展趋势之一。

随着科技的发展,希望能够开发出更多成熟的标准化撬装设备应用于水处理行业。

参考文献

[1]李潇,陈巍,海洋石油平台设备成撬特点分析[J].石油和化工设备,2013,(04).

[2]孙志涛,常见撬装设备概述[J].现代制造技术与装备,2015,(06).

12.臭氧在水处理中的应用 篇十二

［摘要］近年来城市配水管网改造力度不断加大，在管材的选择上，塑料管材因其具备水力条件好、耐腐蚀、重量轻及能较好地避免二次污染等诸多优势，得到了广泛应用。本文从各类塑料管材的工艺特点、理化性能、连接方式和市场价格等方面进行了对比分析，并就塑料管材在施工应用中的注意事项提出了若干建议。

［关键词］塑料管材；配水管网改造；选型；应用处理措施

1、引言

城市早期形成的配水管网，由于受原有管道材质及安装工艺的制约，管网质量良莠不齐，甚至成为影响城市供水安全的瓶颈。因此，供水行业对配水管网的改造力度正在不断加大。在近年的各类水改工程中，一些新型优质的塑料管材因其具有力学性能好（降低输水能耗5－20%）、使用寿命长（30－50年）、耐腐蚀性强、重量轻（仅为金属管的1/6－1/10）和运输安装方便等诸多优点，愈来愈受到供水行业的亲睐，自上世纪80年代伊始，尤其是90年代后期以来，各类塑料管材在城市水改工程中得到广泛应用。据有关数据统计，目前各类塑料管材的应用面已占到城市供水管网总长的50%以上。当前材料工业的迅速发展，一方面使得各类塑料管材层出不穷，让供水行业有了更大的选择空间；另一方面由于其材料性质不尽相同，生产工艺各有特点，适用范围也有所差异，性价比有高有低，供水企业常常因此面临选型难的问题。本文针对目前应用较为广泛的部分塑料给水管材，从材料理化性能、工艺发展及实际应用等方面进行了分析比较，并就施工应用中应当注意的若干问题提出了相关建议，供业内人士参考。

2、几种常用塑料管材之比较 与其他管材相比，塑料管材性能优异、原料丰富、质量可靠、造价经济，目前已批量进入市场的塑料给水管材，包括PVC管（聚氯乙烯）、U－PVC管（硬聚氯乙烯）、PE管（聚乙烯）、PEX管（交联聚乙烯）、PP管（聚丙烯）、PP－R管（三型聚丙烯）、PB管（聚丁烯）、ABS管（工程塑料）、FRP（玻璃钢夹砂管）、PVC/FRP复合管（内衬PVC）等多个门类和多种规格。这些塑料管材具备重量轻、水力性能好、导热系数低、绝缘性能好、耐腐蚀和施工安装维修方便等共性，但同时也存在一定的差异，各有优缺点。

2.1 PVC（聚氯乙烯）管

PVC给水管国内从上世纪80年代初开始生产和应用，也是应用最早和一度风靡市场的给水管材，产品规格齐全。后受加工工艺影响及 其他新型管材的冲击，PVC管逐步淡出给水市场。

2.1.1 主要优点：①PVC与各种助剂相容性好，在生产过程中可加入价格低廉的填料，且加工过程中的能耗低，生产成本低；②管壁光滑，不结腐蚀瘤，输水效率高，可降低输水能耗20%左右；③管道连接多采取粘结剂粘合，易于安装和维修；④加工良好的PVC管道，使用寿命长达50年以上。

2.1.2 主要缺点：①早期产品添加有大量的增塑剂，而增塑剂易挥发和溶出，有一定的气味和毒性（指游离态的氯乙烯单体）；目前的产品虽几乎不含增塑剂，但 “阴影”犹在、风光不再；②加工过程中主要使用铅盐稳定剂、有机锡和钙锌复合稳定剂等三种热稳定剂，其中铅盐稳定剂原应用普遍，但后来遭遇“禁铅”令（《关于公布第四批禁止和限制使用建材产品目录的通知》和《关于发布〈建设部推广应用和限制禁止使用技术〉的公告》两个文件明文限制用于饮用水管材），从而动摇了PVC管材的市场根基，使得许多无铅无毒级的PVC管材也不再为给水市场所认同；③抗冲击强度相对其他塑料管材要低；④由于市场成熟，一些低成本、低质量的PVC管材进入市场，鱼目混珠，市场声誉大受影响。

2.2 U－PVC（硬聚氯乙烯）管

U－PVC管自1983年列入国家“七．五”科技攻关项目以来得到了迅速推广应用，是目前国内塑料给水管材的主导产品，其市场占有率约在50%以上。主要应用于DN400mm以下的给水管道。

2.2.1 主要优点：①与PVC一样，在加工过程中具有良好的相容性，可添加不同的添加剂，使其具有满足不同要求的物理和化学性能；②管材耐化学腐蚀，具有自熄性和阻燃性，耐老化性好，且内壁光滑，不导热不导电，可应用于高腐蚀性水质的管道输送；③改进后的耐冲击型管材的耐冲击强度和拉伸强度甚至优于铸铁管；④可采取承插式连接、粘结剂粘结，易于安装和维修；⑤具有价格优势，市场占有率高，且积累了较多的使用经验。

2.2.2 主要缺点：①管材韧性低、硬度高，线膨胀系数大，适用温度范围较窄；②非耐冲击型管材的抗低温冲击强度较低；③与PVC管材一样，一度受到“禁铅”问题的困扰，在用于给水用途时需慎加甄别。

2.3 PE（聚乙烯）管

PE管在国内原主要应用于燃气管道工程，近年来逐步进入给水市场。其应用规格一般在DN16－400之间，有高密度（HDPE）、中密度（MDPE）和低密度（LDPE）之分，供水行业一般选用高、中密度PE管。为防止紫外线对管道材质进行光降解，管材在加工过程中添加有炭黑材料，管材呈深灰至黑色。

2.3.1 主要优点：① PE是无毒塑料，不含重金属添加剂，用于供水卫生条件好，不结垢，不滋生细菌；②柔韧性好，抗冲击强度高，耐强震和扭曲，其柔韧性、抗冲击能力均高于 UPVC；其中HDPE管具有较高的强度和刚度，MDPE管除耐压强度高外，还具有良好的柔性和抗蠕变性能；③PE是一种热塑性塑料，可多次 加工成型，可采用电熔焊接、热熔对接及承插方式连接，比较方便；④其独特的电熔或热熔连接方式使接口强度高于管材本体，保证了接口的安全可靠，优于粘结方式。

2.3.2 主要缺点：①市场价格相对较PVC、U－PVC等管材要高；②管材结构单一，线膨胀系数大，保温性能相对较差，因此在受到较大温差影响时，易发生纵向回缩且回缩长度较大；③受热时易膨胀，且其性能随着温度的升高而下降，长时间工作温度不宜超过40℃，一般仅用于冷水管道；④因表面色深易吸热，日照环境下易老化，影响其使用寿命，因此不宜室外明敷。

2.4 PEX（交联聚乙烯）管

PEX管国内从1996年开始引进生产。交联聚乙烯是通过化学方法或物理方法将聚乙烯分子的平面链状结构改变为三维网状结构，从而优化聚乙烯分子的理化性能。供水行业现多用于小口径管道，市面常见规格为DN16－63。

2.4.1 主要优点：①与PE管一样无毒、无味，但耐热性及热强度、耐热老化性、电绝缘性和稳定性等均高于PE管；②其独特的耐温性能（适用温度为－70－100℃）和抗振动、耐冲击等优势，使其成为室内冷热水管网的推荐管材；③导热系数低，热量损失小，具备优良的隔热性能；④使用寿命长，可安全使用50年以上；⑤属于无污染环境的绿色环保管材，不含任何毒素，焚烧后也不释放有害物质，符合当前的材料环保趋势。

2.4.2 主要缺点：①市面现有规格较少，多为小口径；②连接方法多采用夹紧式铜制接头或卡环式铜制接头，较为单一；③市场价格高，不利于推广。

2.5 PP－R（三型聚丙烯）管

PP－R管材国内从1997年开始引进生产，也是一种新型绿色环保材料。三型聚丙烯是第三代改性聚丙烯，即采用气相共聚法 使PE在PP分子链中随机地均匀聚合，使其具有较好的抗冲击性能、耐温性能和抗蠕变性能。供水行业目前多用于小口径管道，市面常见规格为DN20～160。

2.5.1 主要优点：① PP－R也是无毒塑料，适宜用于饮用水管道，不会形成二次污染；②其导热系数只有钢管的1／200，具有良好的保温和节能性能，属保温节能产品，可节约保温材料；③具有较高的抗冲击强度；④多采用热熔和电熔连接两种连接方式，安装方便，且是材料本体永久性的连接，接口安全可靠；⑤使用寿命可达50年，且可回收，不会造成环境的污染，符合当前的材料应用趋势。

2.5.2 主要缺点：①熔融粘度低，存在一定的低温脆性缺陷；②由于聚丙烯本身的分子特性，其耐高温性能较差，线膨胀系数较大，长期工作温度不宜超过70℃，不宜用作热水管道；③与PE管一样，抗紫外线能力较差，不宜室外明敷;④市场价格高于PE管材。

2.6 PB（聚丁烯）管

PB管是目前世界上最先进的冷热水和暖气管材之一。市面常见规格多为DN10－28的小口径管道。

2.6.1 主要优点：①PB是一种半结晶热塑性塑料，无毒无味、重塑性强，且化学稳定性好，具有极好的抗腐蚀能力，不受微生物侵蚀，有利于水质保持；②具有良好的耐温性能，导热率较小，适用温度范围较大，其长期使用温度为≤90℃，隔热性能优于PP－R管；③耐压性能和抗蠕变能力极强，同等工作压力条件下其管壁最薄，质量更轻；④具有极好的韧性和耐冲击力，抗拉强度高。

2.6.2 主要缺点：①由于PB树脂供应量小且价高，国内生产PB管材的厂家不多；②PB属于易燃材料，安装加工或使用的场 所通常需采取防火措施；③原材料主要依赖于进口，管材市场价格昂贵。

3、塑料管材选用的原则及建议

从上述对比分析不难看出，各类塑料管材虽具备较多的共性，但总的来说还是各有优缺点，因此在应用过程中应因需、因地、因时制宜，有针对性地加以选择。结合城市配水管网改造工程对管材管件的需要来看，其工程内容主要是更新改造老旧管网，其特点一是多为DN400以下的中小口径管道，二是需与其他不同材质的管材进行对接，三是要求运输、安装方便，四是对管材的使用寿命有较高的要求。因此塑料管材完全可以满足以上需要，在配水管网改造工程中的应用前景十分广阔。

3.1 塑料管材选用的基本原则

市场上可供选择的塑料管材种类较多，供水企业因此颇费踌躇。结合城市供水现代化的总体要求来看，除应满足阻力小、能耗低、耐腐蚀、重量轻等要求外，在选择管材时还应遵循以下基本原则：

3.1.1 必须符合饮用水卫生要求。材料应用的安全性是为市场所接受的前提，PVC管材受“禁铅”影响而淡出市场即为明证。从满足供水安全性和提高水质保障率的角度来看，“六无”是选材时必须首先遵循的原则，即材料本身无毒、无味；添加剂无无重金属、且在一定温度条件下无溶解、无挥发；回收时无污染。

3.1.2 具有必要的强度和韧性。在水改工程中，管材管件有的埋设于地下，有的明敷于室内外，其施工条件和运行环境各异，因此对管材的强度和韧性的要求也有所不同。考虑到施工安装及维修维护的简便性，在同一区域的水改工程中，通常会选用同一材质的管材管件，因此材料的强度和韧性必须达到较高要求。

3.1.3 有利于节约建设投资。尽量选择国内生产厂家较多、生产成本相对较低的管材，扩大可选范围，以利节省投资。

3.1.4 有较为成熟的实际应用经验。这样有利于控制施工安装质量，降低管网漏损率和故障发生率。

3.2 选用管材的几点建议

3.2.1 从性价比、市场常备规格及应用技术的成熟性等方面综合考虑，建议在水改工程中首选U－PVC（无铅型）、PE（HDPE）、PP－R等三类管材管件。

3.2.2 不同的口径的管道，改造时宜结合不同的施工、运行环境选用不同的管材。以下选择可供参考：DN100－400优先考虑采用PE（HDPE）管，其次是U－PVC管；DN50－100优先考虑PE（HDPE）管、PP－R管，其次是U－PVC管；DN50以下建议首选PE管，但小口径入户管道因多为明敷，宜选用抗紫外线强度较高的U－PVC管。

3.2.3 经常遭遇低温冻害的地区，应优先考虑选用保温节能型的PP－R管。这样虽然一次性投入相对较高，但降低了后期运行的维修维护成本。

3.2.4 有条件的地方，也可适当选用市场价格较高的PB管、PEX管，有针对性地在施工安装及新型管材的应用与研究方面作些积累和探索。

4、施工应用过程中应注意的几个环节 4.1 存储堆放

塑料管材虽然有一定的抗压抗拉强度，但限于材料本身的特性，在存储堆放时，切不可长时间堆码太高，特别是部分薄壁的承插口粘合管材。以免在外力作用下造成承插口变形，在粘结时局部间隙变大，降低其剪切强度，形成管网漏损的隐患。

4.2 施工准备

4.2.1 使用粘结剂连接的管材，建议选用生产厂家提供的粘 结剂，避免粘结剂与管材之间产生不良反应，影响粘结质量。

4.2.2 管材粘结口应保持干净，不得有灰尘、油污等污物，如有应及时清理干净，必要时可用丙酮等清洁剂清洁，防止污物影响粘结剂的软化溶解效果，造成管件运行中脱节。

4.3 基础处理

PE、PP－R等管材线膨胀系数大，在季节温差较大的地区，其纵向回缩量较大，因此在进行基础处理时必须预先考虑其管道回缩变形量。

4.3.1 夏秋季施工安装的管道，入冬后易因土壤表层温度急骤下降，管道产生冷缩，导致接口破漏。在施工安装时，必须严格按照工程技术规程要求，宜采用弧形人工砂基，其管底以下垫层部分的厚度不宜小于100mm，回填土应按规定的压实系数压实，以增大填埋土与管身之间的阻尼，减少回缩变量。

4.3.2 顶管施工地段，因无法按规程对基础进行处理，且在钻进施工时本身会产生一定的拉伸变形，应考虑安装伸缩节或补偿器。

4.4 安装连接

4.4.1 使用粘结剂连接的管材，为防止多余的粘结剂进入管内残留污染，应保证均匀涂抹，其插口端可适当涂厚，这样在推进进可挤压到管外；在与法兰或其他材料进行粘结时，其承插口粘结应保持一定的固化时间，特别是U－PVC管材的固化时间一般应达到24－48小时。

4.4.2 采用热熔电熔方式连接的管材，其热膨胀程度较大，如长时间曝晒会导致安装前管身温度大于环境温度，增加其运行后的纵向回缩量，因此夏秋季施工时必须做好遮阳工作，减少太阳的直接曝晒，必要时可选择在早晚间敷设，适当降低安装与运行过程中的温差。4.4.3 塑料管材与各种金属管材及砼管等非金属管材连接时，其接口处是最薄弱也是最关键的部位，因此连接试应根据管道的受力状态、管道沿线工程地质条件等因素合理确定，不宜采取单一的对接方式。如PE管与金属管连接时，可采用钢塑过渡接头；U－PVC管可采用柔性的活接头；套筒连接方式也可根据实际情况加以应用，等等。从发展的趋势来看，部分管材原有的粘结连接方式，以后会逐步过渡到柔性接口方式。

5、结语

塑料管材在同等口径条件下，其水力学性能远远优于其他金属管材或砼管，输水能力有很大提高，降低了输水能耗，在提高管网的技术状态和保障安全优质供水方面具备较大优势，因此塑料管材在城市配水管网改造工程中得到了广泛应用，市场前景广阔。但塑料作为分子材料，其本身的特性应引起重视，尤其是在施工安装中要注意采集相关数据、积累相关经验、改进相关方法，以进一步提高供水安全性。目前，供水行业处于一个较快的发展阶段，在塑料管材的选择与应用上，供水企业不仅要考虑初期一次性投资成本，更要考虑长期运行的变动成本控制，因此应加快种类塑料管材的应用步伐，在管网改造中积极推广应用新材料。另外，在提高管材质量及降低生产成本等方面，塑料管材生产企业也应加大研发力度，不断推出符合市场需求的新型材料。

主要参考文献：

1、建材工业出版社，城市给水技术手册（第二版）；

2、王国兴，塑料给水管材的开发应用；

3、张志浩等，温差对聚乙烯（PE）管道施工的影响；