水的总硬度一般是多少(水行业相关知识)

Posted 2023-05-30

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水的总硬度一般是多少(水行业相关知识)

1、相关水质标准

世界卫生组织（WHO）对水质的最新规定是：

1) 不含任何对人体有毒、有害及有异味的物质（尤其是重金属、有机污染物）

2) 水的硬度适中，碳酸钙含量在50—200mg/L为宜，最好为175mg/L。

3) 人体所需矿物质含量及比例适当（主要考虑人群普遍缺乏常量元素）

4) 水的PH值呈微碱性（7.0-8.0之间）

5) 水中溶解氧及二氧化碳含量适度（溶氧量≥6mg/l）

6) 水分子团小（核磁共振半幅宽度低于100HZ）

7) 水的营养生理功能要强（溶解力、渗透力、扩散力、乳化力、洗净力等）

我国有关水质标准有：

《生活饮用水卫生标准》（GB5749-85）：卫生部颁布的国家标准，本标准由供水单位和规划设计等有关单位负责执行，各级卫生防疫站、环境卫生监测站负责监督执行情况。本标准适用于城乡供生活饮用的集中式给水（包括各单位自备的生活饮用水）和分散式给水。但该国标已严重滞后于城市供水水源普遍受污染的现状，落后于我国社会经济的发展，不能满足社会民众对安全饮用水的渴望。

最新《生活饮用水卫生标准》（GB5749—2006）：本标准规定了生活饮用水水质卫生要求、生活饮用水水源水质卫生要求、集中式供水单位卫生要求、二次供水卫生要求、涉及生活饮用水卫生安全产品卫生要求、水质监测和水质检验方法。

本标准适用于城乡各类集中式供水的生活饮用水，也适用于分散式供水的生活饮用水。

《城市供水水质标准》（CJ/T206-2005）：建设部颁布的行业标准，自2005年6月1日实施。此标准的颁布正是基于《生活饮用水卫生标准》（GB5749-85）不能满足需要的原由。满足此标准的水是安全水，可以直接饮用。《城市供水水质标准》对水质提出了更高的要求，与现行的国标《生活饮用水卫生标准》（GB5749-85）相比，检测项目由35项增加到93项，包括一些分量检测，总项目达101项，其中常规检测项目42项，非常规检测项目59项。《城市供水水质标准》对检测项目的限值有更严格的要求，增加了对有机污染物和农药的检测项目、对消毒副产物的检测项目和对原虫类病毒体的检测项目。

《饮用净水水质标准》（CJ94-1999）：为保障城镇居民饮用净水，规范生产饮用净水，制定本标准。本标准由建设部标准定额研究所提出，适用于以自来水或符合生活饮用水水源水质标准的水为原水，经深度净化后可直接供给用户饮用的管道供水和灌装水。
《饮用天然矿泉水国家标准》（GB8537-1995）: 本标准规定了饮用天然矿水的水源及产品的技术要求、检验和标志、包装、运输、贮存要求。适用于饮用天然矿泉水的水源及其灌装产品。

《瓶装饮用纯净水卫生标准》（GB17324-1998）：本标准规定了瓶装饮用纯净水的卫生要求和检验方法，从而为食品卫生监督机构对瓶装饮用纯净水的监督、检测提供了统一的要求。用于指导瓶装饮用水的生产。

2、水质专业术语

1) 水中的悬浮物：水中的悬浮物是颗粒直径约在0.1微米以上的微粒，肉眼可见。这些微粒主要由泥沙、原生动物、澡类、细菌、病毒以及高分子有机物等组成，常常悬浮水流之中，产生水的浑浊度。悬浮物是造成浑浊度、色度、气味的主要来源。

2) 水中的胶体物质：水中的胶体物质是指直径在0.1-0.001微米之间的微粒。胶体是许多分子和离子的集合物，包括无机胶体如铁、铝、硅的化合物，有机胶体如植物或动物的肢体腐烂和分解而生成的腐殖物。

3) 水中的溶解物质：水中的溶解物质是直径小于或等于0.001微米的微小颗粒。主要是溶于水的以低分子存在的溶解盐类的各种离子和气体。

4) 水的浑浊度：由于水中含有悬浮物及胶体状态的微粒，使得原是无色透明的水产生浑浊现象，其浑浊的程度称为浑浊度。浑浊度是表达水中不同大小、不同相对密度、不同形状的悬浮物、胶体物质、浮游生物和微生物等杂质对光所产生的效应。

5) 水的硬度：水中的一些金属离子的浓度，如钙、镁、铁、锰、锌等，一般铁、锰、锌等离子在水中的含量很少，可以略去不计。通常就把钙、镁的总浓度看作水的硬度。

6) 水的TDS值：TDS表示水中溶解性总固体的含量。包括水中的溶解盐类，还包括有机物质。水中的固体分为溶解性固体和悬浮固体。溶解性固体是指水经过过滤之后，那些仍然溶于水中的各种无机盐类、有机物等。悬浮固体是指那些能过滤掉的不溶于水中的泥沙、有机物、微生物等悬浮物质。

3、水中物质分类

水中的杂质种类极多。按其性质可分为无机物、有机物和微生物。按分散体系分类，即按杂质粒子的大小及同水之间的相互关系来分类，可分为以下三类：

1) 分子-离子分散系：即溶解性物质，小于0.001微米，包括各种无机的、有机的低分子物及其离子，在水中成为溶液。

2) 胶态分散系：即胶体物质，大小在0.001-0.1微米，其中有的高分子物以溶液存在，溶胶微粒以溶胶存在。

3) 粗分散系：即悬浮物质，大于0.1微米，其中有悬浊液和乳浊液。

分散系介绍：
一种或几种物质分散在另一种介质中所形成的体系称为散体系。被分散的物质称为分散相，而连续介质称为分散介质。例如食盐水溶液，食盐是分散体系又分为均相分散系和多相分散系。低分子溶液与高分子溶液为均相分散系。溶胶与粗分散系为多相分散系。
分散体系的某些性质常随分散相粒子的大小而改变，因此，按分散相质点的大小不同可将分散系分为三类（表9-1）：低分子（或离子）分散系（其粒子的线形大小在1nm以下）；胶体分散系（其粒子的线形大小在1-100nm之间）；粗分散系（其粒子的线形大小在100nm以上）。三者之间无明显的界限。
1）粗分散系
在粗分散系中，分散相粒子大于100nm，因其粒子较大用肉眼或普通显微镜即可观察到分散相的颗粒。由于其颗粒较大，能阻止光线通过，因而外观上是浑浊的，不透明的。另外，因分散相颗粒大，不能透过滤纸或半透膜。同时易受重力影响而自动沉降，因此不稳定。
粗分散系按分散相状态的不同又分为悬浊液（固体分散在液体中——如泥浆）和乳浊液（液体分散在液体中——如牛奶）。
2）低分子分散系
分散相粒子小于1nm，因分散相粒子很小，不能阻止光线通过，所以溶液是透明的。这种溶液具有高度稳定性，无论放置多久，分散相颗粒不会因重力作用而下沉，不会从溶液中分离出来。分散相颗粒能透过滤纸或半透膜，在溶液中扩散很快，例如盐水和糖水等。
3）胶体分散系
胶体分散系即胶体溶液，分散相粒子大小在1-100nm之间，属于这一类分散系的有溶胶和高分子化合物溶液。由于此类分散系的胶体粒子比低分子分散系的分散相粒子大，而比粗分散系的分散相粒子小，因而胶体分散系的胶体粒子能透过滤纸，但不能透过半透膜。外观上胶体溶液不浑浊，用肉眼或普通显微镜均不能辨别。
胶体是物质的一种分散状态，不论在任何物质，只要以1-100nm之间的粒子分散于另一物质中时，就成为胶体。例如，氯化钠在水中分散成离子时属低分子分散系。而在苯中则分散成离子的聚集体，聚集体粒子的大小在1-100nm之间，属胶体溶液。许多蛋白质、淀粉、糖原溶液及血液、淋巴液等属于胶体溶液。

4、水处理技术简介

水处理技术有多种，如预沉、混凝、澄清、过滤、软化、消毒等。目前常用对水进行过滤净化多采用膜法分离技术，膜法分离技术通常分微滤、超滤、钠滤、反渗透四大类。

1、微滤（MF）：过滤精度一般在0.1-50微米，常见的各种PP滤芯，活性炭滤芯，陶瓷滤芯等都属于微滤范畴，用于简单的粗过滤，过滤水中的泥沙、铁锈等大颗粒杂质，但不能去除水中的细菌等有害物质。滤芯通常不能清洗，为一次性过滤材料，需要经常更换。

① PP棉芯：一般只用于要求不高的粗滤，去除水中泥沙、铁锈等大颗粒物质。

② 活性炭：可以消除水中的异色和异味，但是不能去除水中的细菌，对泥沙、铁锈的去除效果也很差。

③ 陶瓷滤芯：最小过滤精度也只0.1微米。通常流量小，不易清洗。

2、超滤(UF)：过滤精度在0.001-0.1微米，属于二十一世纪高新技术之一。是一种利用压差的膜法分离技术，可滤除水中的铁锈、泥沙、悬浮物、胶体、细菌、大分子有机物等有害物质，并能保留对人体有益的一些矿物质元素。是矿泉水、山泉水生产工艺中的核心部件。超滤工艺中水的回收率高达95%以上，并且可方便地实现冲洗与反冲洗，不易堵塞，使用寿命相对较长。

超滤不需要加电加压，仅依靠自来水压力就可进行过滤，流量大，使用成本低廉，较适合家庭饮用水的全面净化。因此未来生活饮用水的净化将以超滤技术为主，并结合其他的过滤材料，以达到较宽的处理范围，更全面地消除水中的污染物质。

3、钠滤(NF)：过滤精度介于超滤和反渗透之间，脱盐率比反渗透低，也是一种需要加电、加压的膜法分离技术，水的回收率较低。一般用于工业纯水制造。

4、反渗透(RO)：过滤精度为0.0001微米左右，是美国60年代初研制的一种超高精度的利用压差的膜法分离技术。可滤除水中的几乎一切的杂质（包括有害的和有益的），只能允许水分子通过，一般用于纯净水、工业超纯水、医药超纯水的制造。反渗透技术需要加压、加电，流量小，水的利用率低，不适合大量生活饮用水的净化。

微滤、超滤、纳滤、反渗透原理介绍

超滤（UF）及微滤（MF）是依托于材料科学发展起来的先进的膜分离技术。超滤和微滤均是利用多孔材料的拦截能力，以物理截留的方式去除水中一定大小的杂质颗粒。在压力驱动下，溶液中水、有机低分子、无机离子等尺寸小的物质可通过纤维壁上的微孔到达膜的另一侧，溶液中菌体、胶体、颗粒物、有机大分子等大尺寸物质则不能透过纤维壁而被截留，从而达到筛分溶液中不同组分的目的。该过程为常温操作，无相态变化，不产生二次污染。

微滤（MF）也是利用微滤膜的筛分机理，在压力驱动下，截留直径在0.1～1μm之间的颗粒，如悬浮物、细菌、部分病毒及大尺寸胶体，多用于给水预处理系统。
超滤（UF）是利用超滤膜的微孔筛分机理，在压力驱动下，将直径为0.002-0.1μm之间的颗粒和杂质截留，去除胶体、蛋白质、微生物和大分子有机物。应用于锅炉给水处理、工业废污水处理、饮用水的生产及高纯水制备等。在给水处理中常作为反渗透、离子交换的预处理。

超滤（UF）概述：

超滤设备也是膜分离设备的一种，它一般采用具有皮层的多孔膜。超滤膜的孔径1-50nm，该膜可透过分子量小于1000的水、溶剂、离子及小分子，而将分子量在1000-300000之间的生化制品、胶体及大分了截留。超滤的分离机理为筛分，用于分离两相均为液态的系统。超滤的操作静压差一般为0.1-0.5Mpa，被分离组分的直径大约为0.01-0.1μm。我公司拥有国际知名品牌美国海德能（Hydranautics）、陶氏、日本电工、日本东丽集团等著名企业的膜组件。其中海德能HYDRAcap系列膜组件获得了加州卫生与健康事业局（DHS）认证、麻省环保技术认证、美国环保署（EPA）/国家科学基金会（NSF）环境技术认证报告及英国饮水监测协会（DWI）认证。
UF同RO、NF、MF一样，均属于压力驱动型膜分离技术。超滤主要用于从液相物质中分离大分子化合物（蛋白质、核酸聚合物、淀粉、天然胶及酶等），胶体分散液（粘土、颜料、矿物质、乳液粒子及微生物等），乳液（润滑脂-洗涤剂以及油-水乳液）。超滤对去除水中的微粒、胶体、细菌、热源和各种有机物有较好的效果，但它几乎不能截留无机离子。
技术要求
超滤所用膜为非对称膜，膜孔径为10-3——10-1μm，膜表面有效截留层厚度较小（0.1-10μm），操作压力一般为0.2-0.4MPa，膜的透过速率为0.5-5m3/(m2·d)
应用范围
超滤在需将尺寸较大的分子或微粒与低分子物质或溶剂分离的领域得到了广泛的应用。超滤装置可单独运行也可与其它处理设备结合应用于各用分离过程中。超滤膜可应用于：a 工业废水处理； b 城市污水处理； c 饮用水的生产； d 高纯水的制备； e 生物制剂的提纯等。

钠滤（ＮＦ）

1）、概述

纳滤(NF)膜早期称为松散反渗透(Loose RO)膜，是80年代初继典型的反渗透(RO)复合膜之后开发出来的。纳滤是介于超滤与反渗透之间的一种膜分离技术，其截留分子量在200-1000 Dalton的范围内，孔径为几纳米，因此称纳滤。钠滤膜带有电荷性，可过滤特定介质，因此，它具有选择过滤性。基于纳滤分离技术的优越特性，其在制药、生物化工、食品工业、直饮水等诸多领域显示出广阔的应用前景。
2）、钠滤特点
钠滤膜是在反渗透膜的基础上研发出来的，它有效弥补了反渗透膜的一些不足，它的主要特点有两个：
A. 截留分子量在200-1000 Dalton的范围内，介于RO与UF之间，填补一项空白，弥补RO与UF的不足。相对超滤来说，纳滤可滤除的离子增大，对NaCl的脱除率在90%以下；相对反渗透来说，钠滤可选择性过滤离子，它只对特定的溶质具有高脱除率。
B. 选择过滤。钠滤膜带有电荷，它可根据过滤介质所带电荷的不同来选择性过滤，实用性强。（反渗透不论离子是何属性，均截留；超滤则对大部分离子无截留）。
3）、应用范围
钠滤膜出现后，因基特殊的选择透过性，使其在工业及民用领域均得到了飞速的发展。
A、生活用水行业（直饮水）
钠滤在饮用水领域主要用于脱除三卤甲烷中间体THM（加氯消毒时的副产物为致癌物质）、异味、色度、农药、合成洗涤剂、硝酸盐、硫酸盐、氟、硼、砷等有害物质，可溶性有机物、钙、等硬度成分及蒸发残留物质。钠滤膜的出水完全达到《饮用净水水质标准》，它在直饮水行业有广泛应用。
B、食品、饮料、制药行业
此领域中的纳滤膜应用十分活跃，如各种蛋白质、氨基酸、维生素、奶类、酒类、酱油、调味品等的浓缩、精制。

反渗透简介

反渗透设备是膜法水处理设备的一种，是当前制备纯水及高纯水时应用最广的一种设备。在膜设备当中，反渗透膜可去除离子级杂质，使出水达到纯水及高纯水的标准。反渗透膜的膜孔径非常小（仅为10A左右），因此能够有效地去除水中的溶解盐类、胶体、微生物、有机物等（去除率高达97－98％）。系统具有水质好、耗能低、无污染、工艺简单、操作简便等优点。我公司与日本日东电工、美国HYDRANAUTICS（海德能）公司及陶氏FILMTEC公司合作，采用CAD计算机模拟设计，确保了系统的科学合理。
A、反渗透原理
反渗透是与渗透相对应的概念，即在浓液一侧加上比自然渗透压更高的压力，使浓液中的溶剂（水）压到半透膜的另一边稀溶液中，这一过程和与自然界正常渗透过程是相反的。因此，它能够将水中的杂质拦截在膜的一侧，而让水到膜的另一侧，从而制得纯水及高纯水。
反渗透设施生产纯水的关键有两个，一是一个有选择性的膜，我们称之为半透膜，二是一定的压力。简单地说，反渗透半透膜上有众多的孔，这些孔的大小与水分子的大小相当，由于细菌、病毒、大部分有机污染物及水合离子均比水分子大得多，因此不能透过反渗透半透膜而与透过反渗透膜的水相分离。
B、应用范围
近30年来，反渗透、电渗析，超过滤和膜过滤已进入工业应用，发展很快，反渗透作为膜过滤法的一种，一般用于所有需制备纯水及高纯水的行业，主要包括：

1）、电子、医药、食品等工业中纯水、超纯水的制备；

2）、轻纺、化工用水的净化与制备；

3 ）、品饮料用水、酿酒工艺用水的净化与制备；

4 ）、工业生产中对水溶液进行有用物质和浓缩与回收；
5）、电厂等企业高压锅炉补给水的预脱盐处理；

5、常见的水质过滤器

◎ 从使用的过滤技术划分，目前市场上常见净水器有以下几种：

1、 PP棉滤芯净水器：内装各种PP滤芯的单筒净水器，一般价格低，但滤芯容易堵塞，需经常更换，而且过滤精度不高，仅用于水的初步过滤。

2、活性炭过滤器：可消除水中的异色和异味，但是不能去除水中的细菌等其他有害物质，对泥沙、铁锈的去除效果也很差。

3、反渗透纯水机：完全去除水中有益及有害物质，产出的是纯净水。需要加压加电，水的利用率低

（废水：纯水=3：1），净化成本高，流量小，只解决喝水问题。

4、软水器：一般采用再生钠型树脂置换水中的钙、镁离子，只起软化、降低水的硬度作用，不能净化，不能去除水中的各种有害污染物。

5、桶状净水器：装在饮水机上的桶状净水器，一般采用活性炭、陶瓷、矿化球等过滤材料，过滤精度不高，是完全截留的过滤方式，清洗不便，容易形成二次污染，水量小，只是定位解决喝水问题。

6、超滤净水器：可以有效去除水中泥沙、铁锈、悬浮物、胶体、细菌、大分子有机物等有害物质，并保留对人体有益的矿物质微量元素。滤芯使用寿命长，出水量大，无须加电、加压，净化成本低，水的利用率高，适合大量生活饮用水的净化。

7、 混合介质过滤器：根据不同过滤材料的功能特点，采用多种技术的组合，以达到较宽的水质处理范围，全面有效去除水中的各种有害物质。如深水海纳快接式净水器，采用超滤为核心部件，并结合高性能的KDF和活性炭滤料，不仅可以有效去除自来水中的泥沙、铁锈、悬浮物、胶体、细菌、大分子有机物等，还可以通过KDF和活性炭滤料，有效抑制水中细菌、真菌的滋长，去除异色、异味，使过滤后的水更安全、更健康、口感更好；水利用率高达95%以上，产水量大，可同时满足家庭厨房用水及家庭饮水的净化需求。

◎ 从过滤结构划分，净水器大体分为两种方式

一种是完全截留的过滤方式，这种结构为一个进水口，一个出水口，截留下来的脏物无法及时排放，易堵塞，容易造成二次污染，使用寿命短。

另一种是带冲洗口的，如深水海纳净水器，一个进水口，一个净化水出口，在底部还有一个冲洗口，可实现对净水器的自动冲洗，防止堵塞、衰减，防止二次污染，使用寿命也较长。

6、有害物质的直径大小

有害物质直径大小表(表1)