水处理基础知识 | 环保水处理从业者必备！

慧聪水工业网 2016-11-17 09:36 来源：水博网

慧聪水工业网水处理的方式包括物理处理和化学处理。

人类进行水处理的方式已经有相当多年历史，物理方法包括利用各种孔径大小不同的滤材，利用吸附或阻隔方式，将水中的杂质排除在外，吸附方式中较重要者为以活性炭进行吸附，阻隔方法则是将水通过滤材，让体积较大的杂质无法通过，进而获得较为干净的水。另外，物理方法也包括沉淀法，就是让比重较小的杂质浮于水面捞出，或是比重较大的杂质沉淀于下，进而取得。化学方法则是利用各种化学药品将水中杂质转化为对人体伤害较小的物质，或是将杂质集中，历史最久的化学处理方法应该可以算是用明矾加入水中，水中杂质集合后，体积变大，便可用过滤法，将杂质去除。

随着人类生活不断提高水体富营养化氨氮、磷等营养盐问题和国家环保局对污水排放标准一步步提高，沿用了许多年传统的“一级处理”及“二级处理”水处理工艺技术和设备，已经难以适应当今的高浊度和高浓度污水的处理要求，而且处理工艺流程长，系统庞大，而且还散发大量臭气。运营者要想达到最新排放标准，需要从新再投入高额的资金扩建原有污水处理系统，加大占地面积使用和高额的污水处理设备及高额后期维护费用，然而,传统的污水深度处理再生回用技术系统(如活性炭。

简单讲，“水处理”就是通过物理、化学、生物的手段，去除水中一些对生产、生活不需要的有害物质的过程。是为了适用于特定的用途而对水进行的沉降、过滤、混凝、絮凝，以及缓蚀、阻垢等水质调理的过程。由于社会生产、生活与水密切相关。因此，水处理领域涉及的应用范围十分广泛，构成了一个庞大的产业应用。

水处理包括：污水处理和饮用水处理两种，有些地方还把污水处理再分为两种，即污水处理和中水回用两种。经常用到的水处理药剂有：聚合氯化铝、聚合氯化铝铁、碱式氯化铝，聚丙烯酰胺，活性炭及各种滤料等。

水处理的效果可以通过水质标准衡量。

为达到成品水（生活用水、生产用水或可排放废水）的水质要求而对原料水（原水）的加工过程。

加工原水为生活或工业的用水时，称为给水处理；

加工废水时，则称废水处理。废水处理的目的是为废水的排放（排入水体或土地）或再次使用（见废水处置、废水再用）。

在循环用水系统以及水的再生处理中，原水是废水，成品水是用水，加工过程兼具给水处理和废水处理的性质。水处理还包括对处理过程中所产生的废水和污泥的处理及最终处置（见污泥处理和处置），有时还有废气的处理和排放问题。水的处理方法可以概括为三种方式：①最常用的是通过去除原水中部分或全部杂质来获得所需要的水质；②通过在原水中添加新的成分，通过物理或化学反应后来获得所需要的水质；③对原水的加工不涉及去除杂质或添加新成分的问题。

水中杂质和处理方法

水中杂质包括挟带的粗大物质、悬浮物、胶体和溶解物。粗大的物质如河中漂浮的水草、垃圾、大型水生物、废水中的砂砾以及大块污物等。给水工程中，粗大杂质由取水构筑物的设施去除，不列入水处理的范围。

废水处理中，去除粗大的杂质一般属于水的预处理部分。悬浮物和胶体包括泥沙、藻类、细菌、病毒以及水中原有的和在水处理过程中所产生的不溶解物质等。溶解物有无机盐类、有机化合物和气体。去除水中杂质的处理方法很多，主要方法的适用范围可以大致按杂质的粒度来划分。由于原水所含的杂质和成品水可允许的杂质在种类和浓度上差别很大，水处理过程差别也很大。

就生活用水（或城镇公共给水）而论，取自高质量水源（井水或防护良好的给水专用水库）的原水，只需消毒即为成品水；取自一般河流或湖泊的原水，先要去除泥沙等致浊杂质，然后消毒；污染较严重的原水，还需去除有机物等污染物；含有铁、锰的原水（例如某些井水），需要去除铁、锰。生活用水可以满足一般工业用水的水质要求，但工业用水有时需要进一步的加工，如进行软化、除盐等。

当废水的排放或再用的水质要求较低时，只需用筛除和沉淀等方法去除粗大杂质和悬浮物（常称一级处理）；当要求去除有机物时，一般在一级处理后采用生物处理法（常称二级处理）和消毒；对经过生物处理后的废水，所进行的处理过程统称三级处理或深度处理，如当废水排入的水体需要防止富营养化所进行的去除氮、磷过程即属于三级处理（见水的物理化学处理法）。当废水作为水源时，成品水水质要求以及相应的加工流程随其用途而定。理论上，现代的水处理技术，可以从任何劣质水制取任何高质量的成品水。

采用合理的水处理工艺，配合水的深度处理，处理水可达到GB5084-1992、CECS61-94中水回收用水标准等，可以长时间循环使用，节约大量水资源。

水处理（watertreatment）对水源水或不符合用水水质要求的水，采用物理、化学、生物等方法改善水质的过程。

常用的污水处理技术有生物化学法，如活化污泥法（ActivatedSludgeProcess），生物结层法（FixedBiofilmProcesses），混合生物法（CombinedBiologicalProcesses）等；物理化学法，如粒质过滤法(GranularMediaFiltration)，活化炭吸附法（ActivatedCarbonAdsorption），化学沉淀法（ChemicalPrecipitation），膜滤/析法（MembraneProcesses）等；自然处理法，如稳定塘法（StabilizationPonds），氧化沟法(AeratedorFacultativeLagoons），人工湿地法（ConstructedWetlands），化学色可赛思树脂处理法.

纳滤膜又称为超低压反渗透膜，日本学者大谷敏郎曾对纳滤膜的分离原理进行了具体的定义：操作压力≤1.50mPa，截留分子量200～1000，NaCl的截留率≤90%的膜可以认为是纳滤膜。纳滤膜分离技术已经从反渗透技术中分离出来，成为介于超滤和反渗透技术之间的独立的分离技术，己经广泛应用于海水淡化、超纯水制造、食品工业、环境保护等诸多领域，成为水处理技术中的一个重要的分支。

纳滤技术原理

溶解、扩散原理：渗透物溶解在膜中，并沿着它的推动力梯度扩散传递，在纳滤膜的表面形成物相之间的化学平衡，传递的形式是：能量=浓度o淌度o推动力，使得一种物质通过膜的时候必须克服渗透压力。

电效应：纳滤膜与电解质离子间形成静电作用，电解质盐离子的电荷强度不同，造成膜对离子的截留率有差异，在含有不同价态离子的多元体系中，由于道南（DONNAN）效应，使得膜对不同离子的选择性不一样，不同的离子通过膜的比例也不相同。

纳滤过程之所以具有离子选择性，是由于在纳滤膜上或者膜中有负的带电基团，它们通过静电互相作用，阻碍多价离子的渗透。纳滤膜可能的荷电密度为0.5～2meq/g。

纳滤膜的分离原理

纳滤膜介于RO与UF膜之间，对NaCL的脱除率在90%以下，反渗透膜几乎对所有的溶质都有很高的脱除率，但纳滤膜只对特定的溶质具有高脱除率；

纳滤膜主要去除直径为1个纳米（nm）左右的溶质粒子，截留分子量为100～1000，在饮用水领域主要用于脱除三卤甲烷中间体、异味、色度、农药、合成洗涤剂，可溶性有机物，Ca、Mg等硬度成分及蒸发残留物质。

采用合理的水处理工艺，配合水的深度处理，处理水可达到GB5084-1992、CECS61-94中水回收。

水处理（watertreatment）对水源水或不符合用水水质要求的水，采用物理、化学、生物等方法改善水质的过程。

处理工艺

污水处理一般来说包含以下三级处理：一级处理是它通过机械处理，如格栅、沉淀或气浮，去除污水中所含的石块、砂石和脂肪、铁离子、锰离子、油脂等。二级处理是生物处理，污水中的污染物在微生物的作用下被降解和转化为污泥。三级处理是污水的深度处理，它包括营养物的去除和通过加氯、紫外辐射或臭氧技术对污水进行消毒。可能根据处理的目标和水质的不同，有的污水处理过程并不是包含上述所有过程。

纯净水处理工艺，视原水水质而定。

如果原水是市政自来水，一般的流程是

砂滤--活性炭过滤器--软化（可有可无）--保安过滤器--反渗透--紫外消毒--产水

如果是一般的地表水，在进入上述流程之前要杀菌并添加絮凝剂。

如果是井水，在砂滤后要加除铁锰过滤器。

水进行循环净化。

石英砂过滤是去除水中悬浮物最有效手段之一，是污水深度处理、污水回用和给水处理中重要的单元。其作用是将水中已经絮凝的污染物进一步去除，它通过滤料的截留、沉降和吸附作用，达到净水的目的。

适用范围

1．用于要求出水浊度≤5mg/L能符合饮用水质标准的工业用水、生活用水及市政给水系统；

2．工业污水中的悬浮物、固体物的去除；

3．可用作离子交换法软化、除盐系统中的预处理设备，对水质要求不高的工业给水的粗过滤设备；

以及用在游泳池循环处理系统、冷却循环水净化系统等。

催化电解

该技术是在不通电的情况下，利用微电解设备中填充的微电解填料产生“原电池”效应对废水进行处理。当通水后，在设备内会形成无数的电位差达1.2V的“原电池”。“原电池”以废水做电解质，通过放电形成电流对废水进行电解氧化和还原处理，以达到降解有机污染物的目的。在处理过程中产生的新生态[.OH]、[H]、[O]、Fe2+、Fe3+等能与废水中的许多组分发生氧化还原反应，比如能破坏有色废水中的有色物质的发色基团或助色基团，甚至断链，达到降解脱色的作用；生成的Fe2+进一步氧化成Fe3+，它们的水合物具有较强的吸附-絮凝活性，特别是在加碱调pH值后生成氢氧化亚铁和氢氧化铁胶体絮凝剂，它们的絮凝能力远远高于一般药剂水解得到的氢氧化铁胶体，能大量絮凝水体中分散的微小颗粒、金属粒子及有机大分子。该工艺具有适用范围广、处理效果好、成本低廉、处理时间短、操作维护方便、电力消耗低等优点，可广泛应用于工业废水的预处理和深度处理中。应用废水种类：染料废水、焦化废水、医药废水、农药废水、树脂废水、助剂废水、制革废水、电镀废水、造纸废水、淀粉废水、大蒜废水、垃圾渗滤液等工业类废水。

阳极：Fe-2e→Fe2+E（Fe/Fe2+）=0.44V

阴极：2H﹢+2e→H2E(H﹢/H2)=0.00V

当有氧存在时，阴极反应如下：

O2+4H﹢+4e→2H2OE(O2)=1.23V

O2+2H2O+4e→4OH﹣E（O2/OH﹣）=0.41V

它由多元金属合金融合催化剂并采用高温微孔活化技术生产而成，属新型投加式无板结微电解填料。作用于电镀废水，可高效去除COD、降低色度、提高可生化性，处理效果稳定持久，同时可避免运行过程中的填料钝化、板结等现象。本填料是微电解反应持续作用的重要保证，为当前电镀废水的处理带来了新的生机。

机械处理

机械（一级）处理工段包括格栅、沉砂池、初沉池等构筑物，以去除粗大颗粒和悬浮物为目的，处理的方法有两种，一般通过物理法实现固液分离，将污染物从污水中分离，这是普遍采用的污水处理方式。机械（一级）处理是所有污水处理工艺流程必备工程（尽管有时有些工艺流程省去初沉池），城市污水一级处理BOD5和SS的典型去除率分别为25%和50%。在生物除磷脱氮型污水处理厂，一般不推荐曝气沉砂池，以避免快速降解有机物的去除；在原污水水质特性不利于除磷脱氮的情况下，初沉的设置与否以及设置方式需要根据水质特注的后续工艺加以仔细分析和考虑，以保证和改善除磷除脱氮等后续工艺的进水水质。另一种方法是应用化学处理，应用絮凝剂将用害的金属絮凝沉淀。

污水生化

污水生化处理属于二级处理，以去除不可沉悬浮物和溶解性可生物降解有机物为主要目的，其工艺构成多种多样，可分成活性污泥法、AB法、A/O法、A2/O法、SBR法、氧化沟法、稳定塘法、土地处理法等多种处理方法。日前大多数城市污水处理厂都采用活性污泥法。生物处理的原理是通过生物作用，尤其是微生物的作用，完成有机物的分解和生物体的合成，将有机污染物转变成无害的气体产物（CO2）、液体产物（水）以及富含有机物的固体产物（微生物群体或称生物污泥）；多余的生物污泥在沉淀池中经沉淀池固液分离，从净化后的污水中除去。

在污水生化处理过程中，影响微生物活性的因素可分为基质类和环境类两大类：

基质类包括营养物质，如以碳元素为主的有机化合物即碳源物质、氮源、磷源等营养物质、以及铁、锌、锰等微量元素；另外，还包括一些有毒有害化学物质如酚类、苯类等化合物、也包括一些重金属离子如铜、镉、铅离子等。

环境类影响因素主要有：

(1）温度。温度对微生物的影响是很广泛的，尽管在高温环境（50℃～70℃）和低温环境（-5～0℃）中也活跃着某些类的细菌，但污水处理中绝大部分微生物最适宜生长的温度范围是20-30℃。在适宜的温度范围内，微生物的生理活动旺盛，其活性随温度的增高而增强，处理效果也越好。超出此范围，微生物的活性变差，生物反应过程就会受影响。一般的，控制反应进程的最高和最低限值分别为35℃和10℃。

（3）溶解氧。对好氧生物反应来说，保持混合液中一定浓度的溶解氧至关重要。当环境中的溶解氧高于0.3mg/l时，兼性菌和好氧菌都进行好氧呼吸；当溶解氧低于0.2-0.3mg/l接近于零时，兼性菌则转入厌氧呼吸，绝大部分好氧菌基本停止呼吸，而有部分好氧菌（多数为丝状菌）还可能生长良好，在系统中占据优势后常导致污泥膨胀。一般的，曝气池出口处的溶解氧以保持2mg/l左右为宜，过高则增加能耗，经济上不合算。

在所有影响因素中，基质类因素和PH值决定于进水水质，对这些因素的控制，主要靠日常的监测和有关条例、法规的严格执行。对一般城市污水而言，这些因素大都不会构成太大的影响，各参数基本能维持在适当范围内。温度的变化与气候有关，对于万吨级的城市污水处理厂，特别是采用活性污泥工艺时，对温度的控制难以实施，在经济上和工程上都不是十分可行的。因此，一般是通过设计参数的适当选取来满足不同温度变化的处理要求，以达到处理目标。因此，工艺控制的主要目标就落在活性污泥本身以及可通过调控手段来改变的环境因素上，控制的主要任务就是采取合适的措施，克服外界因素对活性污泥系统的影响，使其能持续稳定地发挥作用。

实现对生物反应系统的过程控制关键在于控制对象或控制参数的选取，而这又与处理工艺或处理目标密切相关。

前已述及溶解氧是生物反应类型和过程中一个非常重要的指示参数，它能直观且比较迅速地反映出整个系统的运行状况，运行管理方便，仪器、仪表的安装及维护也较简单，这也是近十年中国新建的污水处理厂基本都实现了溶解氧现场和在线监测的原因。

三级处理

三级处理是对水的深度处理，它将经过二级处理的水进行脱氮、脱磷处理，用活性炭吸附法或反渗透法等去除水中的剩余污染物，并用臭氧或氯消毒杀灭细菌和病毒，然后将处理水送入中水道，作为冲洗厕所、喷洒街道、浇灌绿化带、工业用水、防火等水源。

由此可见，污水处理工艺的作用仅仅是通过生物降解转化作用和固液分离，在使污水得到净化的同时将污染物富集到污泥中，包括一级处理工段产生的初沉污泥、二级处理工段产生的剩余活性污泥以及三级处理产生的化学污泥。由于这些污泥含有大量的有机物和病原体，而且极易腐败发臭，很容易造成二次污染，消除污染的任务尚未完成。污泥必须经过一定的减容、减量和稳定化无害化处理井妥善处置。污泥处理处置的成功与否对污水厂有重要的影响，必须重视。如果污泥不进行处理，污泥将不得不随处理后的出水排放，污水厂的净化效果也就会被抵消掉。所以在实际的应用过程中，污水处理过程中的污泥处理也是相当关键的。

方法原理

常用的水处理方法有：

（一）沉淀物过滤法

（二）硬水软化法

（三）活性炭吸附法

（四）去离子法

（五）逆渗透法

（六）超过滤法

（七）蒸馏法

（八）紫外线消毒法

（九）生物化学法。

(十)混合离子交换法

排污标准

GB18918-2002是《城镇污水处理厂污染物排放标准》，而GB8978-1996是《污水综合排放标准》，两者是不同的概念，两者都有各自的针对对象，两者是不可以混用的。

《污水综合排放标准》最新的标准国家还没有出台，国家污水综合排放标准用的还是GB8978-1996。

纳米晶技术是派斯软水机独有的水软化技术，根据中立的实验室检测，除垢率达99.6%，达到完美的软化水的效果，比以前所知的任何一种类型的软水机效果都要优异。同时也是在无化学添加成分的情况下，被证明非常有效的软水机。纳米晶的技术原理是TAC（TemplateAssistedCrys-tallization）技术，即离子晶体化，利用纳米晶聚合球体表面晶核产生的高能量把水中的钙、镁、碳酸氢根等离子打包成纳米级的晶体，当这种晶体长到2纳米左右时自动脱落到水中，水中没有了钙、镁、碳酸氢根离子也就不会在有水垢产生。

沉淀过滤

沉淀物过滤法的目的是将水源内之悬浮颗粒物质或胶体物质清除乾净。这些颗粒物质如果没有清除，会对透析用水其它精密的过滤膜造成破坏或甚至水路的阻塞。这是最古老且最简单的净水法，所以这个步骤常用在水纯化的初步处理，或有必要时，在管路中也会多加入几个滤器（filter）以清除体积较大的杂质。滤过悬浮的颗粒物质所使用的滤器种类很多，例如网状滤器，沙状滤器（如石英沙等）或膜状滤器等。只要颗粒大小大於这些孔洞之大小，就会被阻挡下来。对於溶解于水中的离子，就无法阻拦下来。如果滤器太久没有更换或清洗，堆积在滤器上的颗粒物质会愈来愈多，则水流量及水压会逐渐减少。人们就是利用入水压与出水压差来判断滤器被阻塞的程度。因此滤器要定时逆冲以排除堆积其上的杂质，同时也要在固定时间内更换滤器。

沉淀物过滤法还有一个问题值得注意，因为颗粒物质不断被阻拦而堆积下来，这些物质面或许有细菌在此繁殖，并释放毒性物质通过滤器，造成热原反应，所以要经常更换滤器，原则上进水与出水的压力落差升高达到原先的五倍时，就需要换掉滤器。

硬水软化

硬水的软化需使用离子交换法，它的目的是利用阳离子交换树脂以钠离子来交换硬水中的钙与镁离子，以此来降低水源内之钙镁离子的浓度。其软化的反应式如下：

Ca2++2Na-EX→Ca-EX2+2Na+1

Mg2++2Na-EX→Mg-EX2+2Na+1

式中的EX表示离子交换树脂，这些离子交换树脂结合了Ca2+及Mg2+之後，将原本含在其内的Na+离子释放出来。

树脂基质（resinmatrix）内藏氯化钠，在硬水软化的过程中，钠离子会逐渐被使用耗尽，则交换树脂的软化效果也会逐渐降低，这时需要作还原（regeneration）的工作，也就是每隔固定时间加入特定浓度的盐水，一般是10%，其反应方式如下：

Ca-EX2+2Na+（浓盐水）→2Na-EX+Ca2+

Mg-EX2+2Na+（浓盐水）→2Na-EX+Mg2+

如果水处理的过程中没有阳离子的软化，不只是逆渗透膜上会有钙镁体的沉积以致降低功效甚至破坏逆渗透膜，同时病人也容易得到硬水症候群。硬水软化器也会引起细菌繁殖的问题，所以设备上需要有逆冲的功能，一段时间後就要逆冲一次以防止太多杂质吸附其上。另一个值得注意问题的是高血钠症，因为透析用水的软化与再还原过程是*计时器来控制，正常情况还原作用大多发生在半夜，这是*阀门在控制，如果发生故障，大量盐水就会涌进水源，进而造成病人的高血钠症。全自动钠离子交换器采用离子交换原理，去除水中的钙、镁等结垢离子。当含有硬度离子的原水通过交换器内树脂层时，水中的钙、镁离子便与树脂吸附的钠离子发生置换，树脂吸附了钙、镁离子而钠离子进入水中，这样从交换器内流出的水就是去掉了硬度的软化水。

去离子法

去离子法的目的是将溶解於水中的无机离子排除，与硬水软化器一样，也是利用离子交换树脂的原理。在这使用两种树脂-阳离子交换树脂与阴离子交换树脂。阳离子交换树脂利用氢离子（H+）来交换阳离子；而阴离子交换树脂则利用氢氧根离子（OH-）来交换阴离子，氢离子与氢氧根离子互相结合成中性水，其反应方程式如下：

M+x+xH-Re→M-M-Rex+xH+1

A-z+zOH-Re→A-Rez+zOH-1

上式中的的M+x表阳离子，x表电价数，M+x阳离子与阳离子树脂上H-Re的氢离子交换，A-z则表阴离子，z表电价数，A-z与阴离子交换树脂结合後，释放出OH-离子。H+离子与OH-离子结合後即成中性的水。

这些树脂之吸附能力耗尽之後也需要再还原，阳离子交换树脂需要强酸来还原；相反的，阴离子则需要强碱来还原。阳离子交换树脂对各种阳离子的吸附力有所差异，它们的强弱程度及相对关系如下：

Ba2+>Pb2+>Sr2+>Ca2+>Ni2+>Cd2+>CU2+>Co2+>Zn2+>Mg2+>Ag1+>Cs1+>K1+>NH41+>Na1+>H1+

阴离子交换树脂与各阴离子的亲合力强度如下：

S02-4+>I->NO3->NO2->Cl->HCO3->OH->F-

如果阴离子交换树脂消耗殆尽而没有还原，则吸附力最弱的氟就会逐渐出现在透析用水中，造成软骨病，骨质疏松症及其它骨病变；如果阳离子交换树脂消耗尽了，氢离子也会出现在透析用水之中，造成水质酸性的增加，所以去离子功能是否有效，需要时常监视。一般是*水质的电阻系数（resistivity）或传导度（conductivity）来判断。去离子法所使用的离子交换树脂同样也会造成细菌的繁殖引起菌血症，这是值得注意的一点。

反渗透法

反渗透法可以有效的清除溶解於水中的无机物，有机物，细菌，热原及其它颗粒等，是透析用水之处理中最重要的一环。要了解"反渗透"原理之前，要先解释"渗透（osmosis）的观念。所谓渗透是指以半透膜隔开两种不同浓度的溶液，其中溶质不能透过半透膜，则浓度较低的一方水分子会通过半透膜到达浓度较高的另一方，直到两侧的浓度相等为止。在还没达到平衡之前，可以在浓度较高的一方逐渐施加压力，则前述之水分子移动状态会暂时停止，此时所需的压力叫作"渗透压(osmoticpressure)"，如果施加的力量大於渗透压时，则水份的移动会反方向而行，也就是从高浓度的一侧流向低浓度的一侧，这种现象就叫作"反渗透"。反渗透的纯化效果可以达到离子的层面，对於单价离子（monovalentions）的排除率（rejectionrate）可达90%-98%，而双价离子（divalentions）可达95%-99%左右（可以防止分子量大於200道尔敦的物质通过）。

反渗透水处理常用的半透膜材质有纤维质膜（cellulosic），芳香族聚酝胺类（aromaticpolyamides），polyimide或polyfuranes等，至於它的结构形状有螺旋型（spiralwound），空心纤维型（hollowfiber）及管状型（tubular）等。至於这些材质中纤维素膜的优点是耐氯性高，但在碱性的条件下（pH≥8.0）或细菌存在的状况下，使用寿命会缩短。polyamide的缺点是对氯及氯氨之耐受性差。

如果反渗透前没有作好前置处理则渗透膜上容易有污物堆积，例如钙，镁，铁等离子，造成反渗透功能的下降；有些膜（如polyamide）容易被氯与氯氨所破坏，因此在反渗透膜之前要有活性碳及软化器等前置处理。反渗透虽然价钱较高，因为一般反渗透膜的孔径约在l0A以下，它可以排除细菌，病毒及热原甚至各种溶解性离子等，所以在准备血液透析析释用水最好准备这一道步骤。

反渗透系统的调试工作显得尤为重要。我们可以从以下几个方面来掌握：

运行条件

运行前准备

试车运行

分离流程

反渗透膜分离工艺设计中常见的流程有如下几种：

①一级一段法这种方式是料液进入膜组件后，浓缩液和产水被连续引出，这种方式水的回收率不高，工业应用较少。另一种形式是一级一段循环式工艺，它是将浓水一部分返回料液槽，这样浓溶液的浓度不断提高，因此产水量大，但产水水质下降。

②一级多段法当用反渗透作为浓缩过程时，一次浓缩达不到要求时，可以采用这种多步式方式，这种方式浓缩液体体积可减少而浓度提高，产水量相应加大。

③两级一段法当海水除盐率要求把NaCl从35000mg/L降至500mg/L时，则要求除盐率高达98.6%如一级达不到时，可分为两步进行。即第一步先除去NaCl90%，而第二步再从第一步出水中去除NaCl89%，即可达到要求。如果膜的除盐率低，而水的渗透性又高时，采用两步法比较经济，同时在低压低浓度下运行时，可提高膜的使用寿命。

④多级反渗透流程在此流程中，将第一级浓缩液作为第二级的供料液，而第二级浓缩液再作为下一级的供料液，此时由于各级透过水都向体外直接排出，所以随着级数增加水的回收率上升，浓缩液体体积减少浓度上升。为了保证液体的一定流速，同时控制浓差极化，膜组件数目应逐渐减少。

超过滤法

超过滤法与逆渗透法类似，也是使用半透膜，但它无法控制离子的清除，因为膜之孔径较大，约10-200A之间。只能排除细菌，病毒，热原及颗粒状物等，对水溶性离子则无法滤过。超过滤法主要的作用是充当逆渗透法的前置处理以防止逆渗透膜被细菌污染。它也可用在水处理的最後步骤以防止上游的水在管路中被细菌污染。一般是利用进水压与出水压差来判断超过滤膜是否有效，与活性碳类似，平时是以逆冲法来清除附着其上的杂质。

蒸馏法

蒸馏法是古老却也是有效的水处理法，它可以清除任何不可挥发性的杂质，但是无法排除可挥发性的污染物，它需要很大的储水槽来存放，这个储水槽与输送管却是造成污染的重要原因，血液透析用水不用这种方式来处理。

紫外消毒

它的杀菌机理是破坏细菌核酸的生命遗传物质，使其无法繁殖，其中最重大的反应是核酸分子内的pyrimidine盐基变成双合体（dimer）。一般是使用低压水银放电灯（杀菌灯）的人工253.7nm波长的紫外线能量。紫外线杀菌灯的原理与日光灯相同，只是灯管内部不涂萤光物质，灯管的材质是采用紫外线穿透率高的石英玻璃。一般紫外线装置依用途分照射型，浸泡型及流水型。

在血液透析稀释用水所使用的紫外线是安放在储水槽到透析机器之间的管路上，也就是所有的透析用水在使用之前都要接受一次紫外线的照射，以达到彻底杀菌的效果。对紫外线的感受性最大的是绿脓菌、大肠菌；相反的，耐受性较大的则是枯草菌芽胞体。因为紫外线消毒法安全，经济，对菌种的选择性少，水质也不会改变，所以已广泛使用这种方法，例如船上的饮用水就常使用这种消毒法。水中的依哥拉菌、巴斯拉菌、沙门氏菌等等全杀光，能潜入水中心360度杀菌，功效等于水面杀菌灯的三倍。能消除水中禄藻，效果显著，使用方便，紫外线杀菌灯适用于：各种大小渔场过滤，水处理，大小型水池，游泳场、温泉。杀菌效率可达99%－99.99%。

紫外线水处理技术—杀菌

紫外线杀菌主要是利用254纳米波长的紫外线光。此波长的紫外线光，即使是在微量的紫外线投射剂量下，也可以破坏一个细胞的生命核心——DNA，因此阻止细胞再生，丧失再生能力使细菌变得无害，从而达到灭菌的效果。象所有其它紫外线应用技术一样，这种系统的规模取决于紫外线的强度（照射器的强度和功率）和接触时间（水、液体、或空气暴露在紫外线下的时间长短）。

紫外线水处理技术—消除臭氧

在工业生产中，臭氧常被用于消毒和净化水体。但是，由于臭氧有极强的氧化能力，水中剩余的臭氧如果不被去除会有可能对下一流程有所影响，因此，通常臭氧处理过的水在进入主要的工艺流程之前必须将水中剩余臭氧去除掉。254纳米波长的紫外线对于破坏剩余臭氧非常有效，它可以把臭氧分解成氧气。尽管不同的系统所需要的规模不同，但通常来讲，一个典型的臭氧消除系统所需的紫外线放射量是一个传统的灭菌消毒系统的三倍左右。

紫外线水处理技术—降低总有机碳量

在很多高技术和实验室装置中，有机物会妨碍高纯度水的生产。有很多方法可以把有机物从水中清除掉，较常用的方法包括使用活性炭和反渗透。波长较短的紫外线（185纳米）也可以有效地降低总有机碳量。波长较短的紫外线具有更多的能量，因此能够分解有机物。紫外线氧化有机的反应过程虽然非常复杂，紫外线水处理技术其主要原理是通过产生氧化能力很强的自由氢氧，将有机物氧化成水和二氧化碳。和臭氧清除系统一样，这种降解有机碳的紫外线系统的紫外线放射量是传统消毒系统的三到四倍。

紫外线水处理技术——降解余氯在市政水处理和供水系统，加氯消毒是非常必要的。但在工业生产过程中，为了避免对产品产生不良影响，去除水中的余氯却经常是必要的前处理。消除余氯的基该方法有活性炭床和化学处理。活性碳水处理的缺点在于它需要不断再生，而且经常遇到细菌滋生的问题。185纳米和254纳米波长的紫外线都被证实可以有效地破坏余氯和氯氨的化学键。虽然需要巨大的紫外线能量才能发挥作用，但紫外线水处理技术的优点在于此方法不需向水中添加任何药物，不需要储存化学物质，容易维修，而且同时还有杀菌和去除有机物的作用。

特点：

1、脉冲紫外杀菌方式，宽光谱能量强，杜绝微生物的光复活现象

2、采用全不锈钢外壳，使用寿命长

3、灯管可采用手动清洗或自动机械清洗方式

4、全自动控制系统，智能化操作

声波处理

波长从200到300nm的紫外线有杀菌作用。UVC辐射有很强的杀菌力。它被DNA吸收并对其结构进行破坏，从而去除活细胞的活性。微生物如病毒，细菌，酵母菌，真菌被紫外灯在几秒钟之内变得无害。只要辐射强度足够高，紫外线杀菌是一种可靠和环保的方法，因为无需任何化学添加剂。此外，微生物无法对紫外线产生抗体。

在用紫外线杀菌时，可以使用发射波长为254nm的单色谱低压汞灯，或是发射宽带光谱覆盖从200到300nm的整个范围的中压汞灯，也可以使用只发射波长为222nm的准分子灯。

紫外灯进行水处理的优点：

对味道和气味没有影响；

无需添加化学物质；

无环境污染；

辐射时间短；

对耐氯的病原体有效；

操作简便；

工艺的维护需求小；

运行成本极低。

生化法

生物化学水处理方法利用自然界存生的各种细菌微生物，将废水中有机物分解转化成无害物质，使废水得以净化。生物化学水处理方法可以分活性污泥法、生物膜法、生物氧化塔、土地处理系统、厌氧生物水处理方法。

生物化学水处理法的流程

原水→格栅→调节池→接触氧化池→沉淀地→过滤→消毒→出水。

1活性污泥水处理方法

（1）纯氧曝气法。最早是在1968年由美国建成第一个纯氧曝气的污水处理厂。由于制造氧气的成本不断下降,纯氧曝气法得到广泛应用。

（2）深水曝气法。增加曝气池的深度可以增加池水的压力,从而使水中氧的溶解度提高,氧的溶解速度也相应增快,因此,深水曝气池水中的溶解氧要比普通曝气池的高,一般是将池深由原来的4m增加到10m左右。

（3）射流曝气法。污水和污泥组成的混合液通过射流器,由于高速射流而产生负压,从而有大量的空气吸入,空气与混合液进行充分接触,提高了污水的吸氧率,从而使处理的污水效率得到提高。

（4）投加化学混凝剂及活性炭法。在活性污泥法的曝气池中投加化学混凝剂及活性炭,这样相当于在进行生化处理的同时进行物化处理。活性炭又可作为微生物的载体并有协助固体沉降的作用,BOD及COD的去除率提高,使水质净化。

（5）生物接触氧化法。这是兼有活性污泥法和生物过滤法特点的一种新型污水处理方法,以接触氧化池代替一般的曝气池,以接触沉淀池代替常用的沉淀池。

（6）管道化曝气。此法是使污水在压力管道内进行活性污泥曝气,同时进行较长距离的输送。由于设备少,投资费用和操作费用均可降低。

曝气：即排流式曝气，使用曝气风机将压缩空气不断地鼓入废水中，保证水中有一定的溶解氧，以维持微生物的生命活动，分解水中有机物，以达到水处理的净化效果。

2生物膜水处理方法

(1）生物滤池：使废水流过生长在滤料表面的生物膜，通过两面间的物质交换及生化作用，使废水中有机物降解，达到水处理的净化目的。

(2）生物转盘：由固定在一横轴上的若干间距很近的圆盘组成，不断旋转的圆盘面上生长一层生物膜，以达到水处理净化效果。

生物接触氧化：供微生物栖附的填料全部浸于废水中，并采用机械设备向废水中充入空气，使废水中有机物降解，以净化废水。

3土地处理系统

(1）土地渗滤：利用土壤膜中的微生物和植物根系对污染物的净化能力来进行生活污水处理，同时利用污水中的水、肥来促进农作物、牧草、树木生长。

(2）污水灌溉：这种水处理方法主要目的为灌溉，以充分利用净化后的污水。

4厌氧生物水处理方法

利用厌氧微生物分解污水中有机物，达到水处理净化目的，同时产生甲烷气、CO2等气体。

离子交换

混床是混合离子交换柱的简称，是针对离子交换技术所设计的设备。所谓混床，就是把一定比例的阳、阴离子交换树脂混合装填于同一交换装置中，对流体中的离子进行交换、脱除。由于阳树脂的比重比阴树脂大，所以在混床内阴树脂在上阳树脂在下。一般阳、阴树脂装填的比例为1：2，也有装填比例为1：1.5的，可按不同树脂酌情考虑选择。混床也分为体内同步再生式混床和体外再生式混床。同步再生式混床在运行及整个再生过程均在混床内进行，再生时树脂不移出设备以外，且阳、阴树脂同时再生，因此所需附属设备少，操作简便。

混床处理工艺的设备包括混合离子交换器和体外再生设备。其中体外再生设备主要包括树脂分离器、阴(阳)树脂再生器、树脂贮存塔、混杂树脂塔和酸碱再生设备。

设备优点

1、出水水质优良，出水pH值接近中性。

2、出水水质稳定，短时间运行条件变化（如进水水质或组分、运行流速等）对混床出水水质影响不大。

3、间断运行对出水水质的影响小，恢复到停运前水质所需的时间比较短。

4、回收率达到100%

处理方式

关于野外的水是不是要处理以后才喝，每个人是有每个人不同的想法的。有些人认为野外人迹罕至，那会有什么污染，喝了没事。其实呢，只要是我们这样的业余选手能到的，那还能有什么真正的没有污染的地方呢？其实就算没有污染，也不代表水里没有病毒，细菌，或者各种有害物质。在条件许可的情况下，能处理一下还是处理一下。水处理的方式，主要是烧开，净水药品和过滤器烧开这是最实用，也最有效的手段了。缺点就是浪费燃料（当然用我曾经介绍过的炉子是例外），而且比较耗时间。使用净水药片算是以化学的方式进行净化，多半使用的是氯和碘。市场上的主流是用碘。比如上面的图片里，白色的那瓶就是碘片。碘片的保存需要注意避光，避潮。净水药片使用上的优点是便宜，方便，轻巧。比较耗时，一般加入净水药片后20分钟左右才能喝了。缺点是一是有异味异色。这点可以通过后期处理一下解决，比如上面那瓶黄色的药片，就是用来除味的。或者加点果珍什么的。二是有一种主要的病毒无法去除，cryptosporidium，这是可能是最常见的水中的寄生虫了。第三容易引起过敏，同时会和某些食物或是用具起化学反应。总的来说，净水药片因为它的轻巧，便宜，体积小，还是有着很大的市场。在使用上要注意的是一定要等至少20分钟，二是不要连续使用超过一个星期。净化过滤器这里面其实有两个分类，过滤器和过滤净化器。主要的分别是，过滤器以过滤的方式去除细菌和寄生虫。尔过滤净化器除了能去除细菌和寄生虫外，还能去除病毒。（基于REI的分类）过滤器一般的过滤净化器，是通过在过滤的基础上，再以化学的方式出去病毒，比如加碘，所以也具有了前面以化学方式净水的净水药片的缺点。上面贴的这个号称是唯一一个不用化学方式来除去病毒的净水器。使用净化过滤装置的好处是即时可以喝到水，几乎不需要等待，而且几乎也是最安全的净水方式（使用过滤净化器的话）。缺点是价格贵，很少有低于60美金的，后期成本也高，滤芯也需要花钱。体积大，重量大，几乎都要1lbs以上。使用时也需要经常维护，容易堵塞。三种方式各有所长，怎么选择就是各人的观点了。

油的测定

概要

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当水样中加入凝聚剂---硫酸铝时，扩散在水中的油微粒会被形成的氢氧化铝凝聚。随着氢氧化铝的沉淀，便将水中微量的油也聚集沉淀，经加酸酸化，可将沉淀溶解，再通过有机溶剂的萃取，将分离出来的油质转入有机溶剂中，将有机溶剂蒸发至干，残留的是水中的油，通过称量即可求出水中的油含量。此法采用四氯化碳（CCL4）作有机溶剂，这样可以避免在蒸发过程中发生燃烧或爆炸等事故。

注意事项

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如果所取水样内混有较多的微粒杂质，则在四氯化碳萃取后，水和有机溶剂分层处不会出现明显的分液层，但仍可用干的滤纸过滤，因为干滤纸会很快吸干混杂层中的水珠，而使四氯化碳通过滤纸时并不影响测试结果。四氯化碳蒸汽对人体有毒害，在操作时应尽量避免吸入，蒸发烘干时必须在通风橱内进行。

正渗透

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正渗透-寻找水处理脱盐新技术

正渗透作为一种潜在的水纯化和淡化新技术，世界上正对其进行着多角度、深层次的理论研究和实践探索。正渗透与反渗透是一对互逆的方法。国外1976年，有液-液体系的原始尝试，国内1992年，发明过液-固体系的正向渗透（非加压）吸附渗透法脱盐（CN92110710.2）。直到约10年后，又重新跟随国际潮流，开始标准的模仿复制的模式，2008年有综述报告。

新途径

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随着科技的飞速发展，压力驱动反渗透膜分离技术（RO）在膜、膜组器、设备和工艺等方面都有了较大创新和改进，但人们也越来越意识到RO技术在节能、环保领域存在的局限，而且就脱盐来讲，RO技术可认为已接近发展的顶峰。因此，国外已经开展了“正向渗透膜分离技术（FO）”的相关研究，并取得了一定的成果，在海水淡化、污水处理、食品加工、医药等领域得到了应用，特别是“压力延缓渗透（FRO）海水发电”，更是一项极具前景的清洁再生能源开发技术J。但是国内对正向渗透膜分离技术关注得很少，相关研究和论文也不多。虽然，上个世纪90年代中国有了创造性的发明“非加压吸附渗透法海水淡化”（CN92110710.2）。

正向渗透分离技术很早就得到了应用。很久以前，人们就采用食盐来长期贮存食物，因为在高盐环境下多数细菌、霉菌和病原菌由于渗透作用会脱水死亡或暂时失去活性。如今，人们已经开始利用正向渗透膜分离技术进行海水淡化、工业废水处理、垃圾渗透液处理等研究；食品工业在实验室利用正向渗透膜分离来浓缩饮料；紧急救援时的生命支持系统利用正向渗透膜分离技术制取淡水。随着材料科学的发展，正向渗透技术已经应用于人体的药物控制释放。

渗透吸附

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非加压吸附渗透海水淡化法，或称为“正向渗透法”，让水通过多孔膜正向渗透进入一种超强吸水的吸附剂或盐浓度甚至超过海水的溶液或固态物，不需要外界加压，但溶液里的特殊盐分"提取液"很容易蒸发，不需要加太多的热（加热能与反渗透加压的能量比？）。分固态盐、液态盐方向。固态盐解吸附耗能更小。

海水淡化技术：非加压吸附渗透海水淡化法（CN92110710.2）1992年：上个世纪90年代邓宇的发明，《美国化学文摘》收录。

另外两种方法都在薄膜结构上有了创新和改进：

纳米薄膜

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一种用碳纳米管来做薄膜的小孔，单壁碳纳米管和多壁碳纳米管的碳纳米管薄膜与单纯由单壁碳纳米管或多壁碳纳米管组成的碳纳米管相比，强度-重量比、弹性模量-重量比和刚度分别提高了1.6倍、1.4倍和2.4倍。

蛋白质膜

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薄膜的孔用引导水分子通过活细胞的细胞膜的蛋白质来构成。

水藻处理

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湖水中由于有机物的增多，水藻在充分的富氧环境中在适合的温度等条件下，将大量繁殖。已经成为水处理的一大难题。

水藻属性

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水藻属于单细胞生物，由于具有较强的生存能力和分支性强的属性，易于悬浮于湖水表面。

处理方法

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综合以上水藻的属性，增氧杀菌浮选法已经有效地解决了这一难题。通过增加游离氧原子，增大破坏水藻的细胞壁，使水藻失去外界抵抗能力。再通过浮选机理，是失去活性的水藻脱离水面。

处理设备

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水处理设备按类别主要可分为污水处理设备、原水处理设备、净水设备、过滤设备这几大类。像以下的水处理设备：全自动加药设备，全自动软水器，机械过滤器、反渗透设备、纯水设备、超纯水设备、中空纤维超滤装置、离子交换、混床、抛光混床、EDI电除盐系统装置、工厂企业饮用水设备、袋式过滤器、臭氧杀菌消毒装置、归丽晶处理器，全效综合水处理器，物化处理机组，物化全程综合水处理器、永磁处理器，旋流除砂器，石英砂过滤器，活性炭过滤器，精密过滤器，水箱自洁消毒器，紫外线水处理器，高效除污过滤器，手摇刷式过滤器，自清洗刷式过滤器，射频水过滤器，旁流处理器，多功能电子除垢器，定压补水机组，定压补水加药机组，无负压变频供水装置，解析除氧器，真空脱气除氧机，低位热力除氧器，密闭式凝结水回收装置，铜银离子灭菌器，除铁锰过滤设备，黄锈水过滤器，纤维束过滤器，高效纤维球过滤器，陶瓷膜过滤器，高效化学除油器，游泳池循环水处理成套设备，反渗透纯水设备，景观水一体化净水机组，中水处理成套设备，工业水处理设备，污水处理成套设备，都是属于广泛应用在国内各行各业当中的水处理设备。

软水机

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软水机原理及功能：根据离子交换的原理，即用Na+交换Mg2+Ca2+，使水中的硬度降低到70毫克/升以下成为软水，此水处理设备主要功能是祛除水碱，水垢。

软水机水处理设备的优缺点：

优点：祛除水垢，水碱效果好，同时流量大，基本上不降低水压。经过软水机水处理设备产生的水，清洁能力特强，洗衣，淋浴，美容护肤效果强；也能减轻能源消耗。同时也节约洗涤用品，降低家务强度。软水机水处理设备产生的水最适宜作为生活用水的。

缺点：软水机水处理设备不能祛除细菌，病毒，有机物，不能直接饮用；再生时需要耗盐；并产生一定量的废水。

软化水的适用领域:浴室、厨房、洗衣、暖气、锅炉、中央空调设备供水、美容保健等广大领域。

纯水机

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纯水机原理及功能：采用PP棉，活性炭及RO膜等滤芯，五级或五级以上过滤，其中最核心是RO膜，RO膜是目前过滤精度最高的滤芯。制出的水为纯净水，可以直接生饮。

纯水机水处理设备优缺点：

优点：纯水机水处理设备过滤精度高，适用于多种水质，净化后的水是纯净水，口感好，不含任何杂质。

缺点：纯水机水处理设备每日制水量少，只能解决饮用和做饭；前三级滤芯使用寿命短，需要定期更换滤芯；不适宜长期作为直饮水，尤其是儿童和老人更不宜长期饮用纯净水。

净水机

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超滤机是净水机水处理设备中的主流产品，具有精度高，净化效果好，滤芯寿命长，并能自动清洗滤芯。

净水机原理及功能：采用0.01微米的超滤膜分离技术，能有效祛除水的泥沙，铁锈，悬浮物，胶体，细菌，病毒，大分子有机物等有害物。

净水机水处理设备优点缺点：

优点：净水机水处理设备过滤精度高；净化水接近矿泉水，能直接生饮；流量大；滤芯使用年限长；自动清洗滤芯；不需要电；不浪费水。

缺点：净水机水处理设备祛除水垢，水碱效果较差，适用中等以下硬度地区；单一超滤机不能彻底去除水中异味，水质口感较差；换芯比较麻烦，不能彻底去除水中重金属。

纳滤膜机

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纳滤膜水处理机是以纳滤膜为主要部件，结构略为疏松，类似反渗透膜的水处理机，纳滤膜是荷电膜，能进行电性吸附，对电性高的F离子等，能部分去除，并具有纳密级孔径，大分子不能通过，游离态的水分子部分通过，NaCl部分透过，钙离子，镁离子更少部分能通过。囊括了以上水处理机的优点，且避免了二水处理。

设备

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离子交换设备去离子水是指除去了呈离子形式杂质后的纯水。国际标准化组织ISO/TC147规定的“去离子”定义为：“去离子水完全或不完全地去除离子物质，主要指采用离子交换树脂处理方法。”去离子水工艺主要采用RO反渗透的方法制取。应用离子交换树脂去除水中的阴离子和阳离子，但水中仍然存在可溶性的有机物，可以污染离子交换柱从而降低其功效，去离子水存放后也容易引起细菌的繁殖。在半导体行业中，去离子水被称为“超纯水”或是“18兆欧水”。去离子水的处理步骤从自来水到去离子水一般要经过几步处理：1、先通过石英砂过滤颗粒较粗的杂质2、然后高压通过反渗透膜3、最后一般还要经过一步紫外杀菌以去除水中的微生物4、假如此时电阻率还没有达到要求的话，可以再进行一次离子交换过程最高电阻率可达到18兆。相对而言，蒸馏水只是先气化再冷凝，其纯度如电导率一般不如纯度高的去离子水，半导体工业中用的大多数是高纯度的去离子水。

生活水

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生活污水处理

生活污水处理设备主要用于宾馆、饭店、学校、机关和工厂的生活污水净化，使处理后的污水达到国家规定的排放标准。

工艺特点：

1、采用水酸化与生物接触氧化相结合的方法，有效提高了处理效果，完全达标排放。

2、产生污泥量少，各阶段产生的污泥可以回流消化，最终污泥定期抽取。

3、设备可有机结合，设在地表下或地下室，也可采取地埋式。当埋入地下时在设备顶部可用作停车场或绿化草坪，与周围环境协调一致。

4、设备自动化程度高，减少操作工作量。

5、低噪音、无异味，对周围环境无影响。

锅炉水

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