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如何使水处理工艺按所需方向顺利进行
在自然界进行着的一些过程是自发的,但是这并非是人们所希望的。例如,地层和土壤中所含的盐分远远超过由冰雪融化形成的水中含量,盐分可以自动的由高含量向低含量溶入;制取化学除盐水或反渗透处理水要由原水中除去这些溶人的盐分,就需要能量。才能实现。
热力学告诉人们,在任何过程中,能量不生不灭,可以转变;生活常识可以启示,热由高温处向低温处传递,水由高位向低位流动,燃气由高压处流向炉灶,电位差使电流流过导线与设备。但是许多工程工艺都是要和自发方向相反地进行。除了所举的盐类溶解与脱盐的例证之外,在空调系统中借助冷媒和热交换系统使室内热量向温度较高的室外传送;抽气机可以把压力较低的气体抽至较高的地带去。

在工程中,尽管重力滤池可以无需补加压力实现水的过滤,但是使用外加动力进行的管式过滤或滤膜过滤效果更好。渗透现象使作为溶剂的水分子穿过半透膜流向浓溶液,这是自发过程。但是为了脱盐的需要,施加外力使水分子由溶液中移出,形成了强大的反渗透纯净水设备膜工业与反渗透水处理工艺。由热力学观点研究铁矿石的产生是自发的,将其冶炼成钢铁则需要热能。钢铁产品在服役过程中,由于气候作用产生锈蚀,由于热力的和化学的因素产生腐蚀,使其恢复铁矿石的本来面目。回归自然,是自发的。因此,腐蚀作用自动发生,防腐蚀则很困难。

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在家庭生活中,要付出金钱,购买电力、燃料气体、热量和处理好的水,从消费角度考察,花费金钱是自动进行的,如果不付出金钱,则无法得到照明、做饭、采暖和盥洗。但是充分利用太阳能,从家居的小系统之外以取得能量则可以获得光亮、温暖、节省大笔费用。因此人们居住向阳的房间,使用太阳能热水器,来减少开支。这一事实启发研究人员、设计者在小的体系之外获取动力,节省工程费用。
在火电厂中,化学除盐工艺的动力消耗是较大的,各类泵的噪声相当强。但是曾在某滨海观光城市见到过不用原水泵、清水泵、冲洗(含反洗)水泵和脱碳后的中间水泵以及除盐水泵的系统。该电厂原水碱度不超过0.7 mmol/L,省去了脱碳塔(同时消除)鼓风机及空气摩擦的噪声,依靠城市自来水的压力完成水的脱盐工艺及储存除盐水,除盐水受控均匀向凝汽器补充,保证了凝结含氧量合格。
在水处理工程中,借鉴利用太阳能和外来动力以降低水处理成本,提高产品水质量和创造优美工作环境的可能性会有的,研究人员和设计者应尽量寻求。水处理设备的制造商也应在产品中充分予以考虑,研究各种低压反渗透膜、节能型滤膜和抗污染的各类膜元件,就是使用热力学原理的成就。   
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