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十分钟带你了解净水厂处理工艺

水是生命之源,水占人体组成的 70%,科学研究表明,成年人平均每天需水量 2500ml 以上,可以说水质是身体健康的基础保障。

拧开水龙头,自来水缓缓流出,我们在享受现代生活带来的便利的同时,有没有想过这些随开随用的自来水究竟经过了哪些工艺流程才由江河湖海中流入千家万户,有时候流出的水像牛奶一样白,而且里面有大量的气泡,散发出消毒水的味道,要静置几分钟才恢复清澈,这些现象究竟是如何形成的,作为普通消费者的我们又如何去辨别水质的好坏。

农村来的朋友可能知道,以前没有自来水,家里都有一口大水缸,父亲斜着身子,扁担吱呀呀,从池塘挑着水回家,倒进水缸后打上明矾静止一段时间缸底开始出现沉淀,这是农村最原始的水处理工艺。

后来,大家发现将水缸集中在一起,由专人统一打明矾,效率更高,于是水缸越做越大就成了水厂,更为高效的药品也逐步取代了明矾。

目前多数水厂采用的方法是从水源地抽水进水厂统一消毒、沉淀、过滤,最后泵送至用户家中,其中主要用到以下 6 种药品:

1.HCLO 次氯酸,由氯库中的氯气加入到水中生成,具有很强的杀菌消毒能力,根据投加位置的不同可分为前加氯、后加氯。              

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图 1.氯库

2.PAC 聚合氯化铝,溶液储存在加药间,泵送至混合池与水充分搅拌,作用是使水中细微悬浮粒子和胶体离子脱稳,聚集、絮凝、混凝、沉淀,达到净化处理效果。

3.O3臭氧,由O2氧气放电生成,强氧化剂,作用是杀菌消毒,溶裂藻类细胞,降低其含量。按投加位置可分为预(前)臭氧、后臭氧投加点。

使用臭氧进行水处理的优点很多,比如杀菌效果佳,稳定性差易分解,不存在有毒残留物,但大量的使用带来了问题,比如腐蚀金属管道,更重要的是产生了一定量的溴酸盐,你也知道的,这是潜在致癌物,水厂目前应对方法是使用一定量的 H2O2 来处理,后面会提到。

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图 2.氧气罐 汽化器即使在夏天也是结满冰霜

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图 3.臭氧发生器(氧气通电产生臭氧)

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图 4.池内臭氧投加点

4.H2O2 双氧水,强氧化剂,有杀菌消毒的能力,但主要用于应对溴酸盐,加入水中后与O3 形成竞争关系,避免形成溴酸盐,常在水质较差的月份添加使用。

溴酸盐是潜在致癌物,但受热易分解,不仅是自来水,市面上大多数瓶装水也存在,脱离剂量谈毒性毫无意义,为安心一点,凉白开最卫生。

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图 5.双氧水投加系统

5.KMnO4 高锰酸钾,作用是氧化有机物、杀菌消毒,加多了水会变红,需严格控制用量。

6.PAM 聚丙烯酰胺,絮凝剂,仅用于污泥系统的平衡池,因为贵。

了解完水处理过程中的部分化学物品,现在有 3 个问题摆在面前,1.水从哪里来?2.水到这里做什么?3.水到哪里去?

请系好安全带,前方飙车。

1.水源地 - 取水泵房 - 净水厂,一句话,高扬程,大功率水泵伺候,符合国家规范要求的三类水即可,选用水泵时考虑部分水头损失,根据用户需求量控制好进场水量。

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图 6.某地取水泵房

2.高锰酸钾 - 预臭氧 - 前加氯,其中高锰酸钾、氯气投加方法是在主进水管道上开孔设置投加点,将药物直接泵送至管道内与水混合,预臭氧有单独的构筑物,池体内部投加充分混合并且要将尾气回收破坏。

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图 7.预臭氧接触池

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图 8.臭氧投加装置

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图 9.氯气投加机

3.机械搅拌混合池,池内投加 PAC 聚合氯化铝,搅拌机机械混合。

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图 10.水中呼啦圈即环形加药管,搅拌机就很明显了

4.絮凝平流沉淀池,折板式、回转隔板式都有,水中细微悬浮粒子和胶体离子在此絮凝沉淀,特殊的构造将增加水流长度、增大接触面积与时间、增加碰撞概率、从而提高聚合沉淀效果,上清液将通过集水槽流入滤池。

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图 11.折板式,上部遮阳以减少青苔滋生,效果一般

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图 12.回转隔板式

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图 13.沉淀池

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图 14.絮凝沉淀(雪花点)

那么有朋友问了,这一直絮凝沉淀水池不很容易脏嘛,难道定期洗池子吗?这时候就体会到这群水务工作者的智慧了,他们发明了刮泥机,移动的黑科技,沉淀于池底的淤泥无处藏身。

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图 15.刮泥机

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图 16.刮泥机

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图 17.刮泥机刮出来的泥水排至污泥系统

5.滤池(普快 2 座,V 型 1 座),经过絮凝沉淀后的水进入滤池,滤料是石英砂,可以过滤掉水中的悬浮物。

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图 18.滤池

6.提升泵房,普通砂滤池处理过后的水势能较低,无法通过重力流入臭氧接触池及活性炭滤池,在此需要借助提升泵获得较大的势能,以便顺利完成后续工艺。

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图 19.轴流提升泵(约 2m 高,Q=4800m3/h,共 6 台)

7.臭氧接触池,提升以后的水流入臭氧接触池,投加臭氧杀菌消毒,此阶段为后臭氧。

8.活性炭滤池,自上而下是 2.2m 厚活性炭 +0.5m 厚石英砂 +0.2m 厚承托层,活性炭滤料能较大限度的提升水质,滤后水经管廊中央水渠汇流再分配至清水池。

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图 20.经过活性炭处理后的水很清澈,可以看到底,蓝绿色是折射的原因。

9.清水池 - 吸水井 - 二级泵房,清水池的水流入吸水井,二级泵房水泵随时待命,按下启动,干净、卫生的自来水就通过市政给水管输送到了千家万户。

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图 21.二级泵房

以上是净水厂工艺流程,是不是感觉重新认识了自来水君,我们从头来对比一下水质的变化:

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图 22.原水进厂,无任何处理,浑浊发黑

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图 23.经过絮凝沉淀后的水,是不是稍微能接受了点

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图 24.即将输送至用户家里的水,干净卫生

但这不是全部,看完以后你是否想问:

长期过滤的情况下,无论是石英砂还是活性炭必然会变脏,滤料里面夹杂的悬浮物如何清理?

刮泥机刮出的污泥水去了哪里?

别急,我们先来引出两个概念:

1.反冲洗系统 2.污泥处置系统

先说第一个,过滤水在空间上是自上而下流动,反冲洗系统则是自下而上,一般有水冲洗 + 气冲洗。

水冲系统的水来源于清水池,为什么用清水,感觉好浪费啊,这是因为你如果用脏水刷碗,是刷不干净的,即使外表干净了你也不敢直接拿来盛饭。

气冲则是由空压机将空气压缩吹入滤料底部,气泡在水中上升的过程中带动滤料上下翻滚,进而将杂质清理出去,反冲洗后的水进入回收池,水质检测达标后可重新接入水厂主进水管,再走一遍以上流程,故名回收池,当然紧急情况下也能切换阀门流入雨水系统。

至于污泥处置系统,顾名思义是处理水厂产生的污泥水的。

主要是沉淀池刮泥机产生的,刮泥机排出的污泥水进入排水排泥池,再泵送至配水井,由配水井分配给浓缩池,污泥水在浓缩池中沉淀,上部含泥量低的水将排放至雨水系统,下部泥水含泥量太大,汇流至平衡池,再抽入至脱水机房的离心机,泥水分离,水由雨水系统排放,泥饼堆放在污泥堆棚定期清理。

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图 25.地埋式排水排泥池,地下池体,地表青青草原

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图 26.浓缩池与环形轨道刮泥机

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图 27.离心机

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图 28.正在清理的污泥堆棚

水厂的工艺管道、阀门错综复杂,不同的任务需要用到不同的阀门启闭组合,而现在这些都可以用远程控制,不得不说,科技的进步极大地提高了生产力,以后的水处理工艺将会更加出色。

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图 29.水处理远程监控

净水厂的生产系统、反冲系统、污泥系统就简单了解到这里,水厂运营的重难点是在原水水质多变的情况下持续输出符合要求的净水,是一种动态的管理,季节、气温、微生物等外界条件变化时,原水成分也发生改变,比如说夏季到来,藻类、微生物含量爆发,加入的氯气含量相应要增大,但增大到什么程度才能保证既可以起到杀菌消毒的作用,又不至于余氯过高,这些不仅仅靠的理论计算,更多的是无数水务工作者们常年积累下来的经验,在此我向所有水务工作者致敬,是你们的努力造福了社会。

题图那个奇怪的蘑菇造型的建筑物很多朋友见过,这是水厂的标志,科技的进步让它逐渐退出历史舞台,直至全部消失,以前的反冲洗工艺是先将水泵送至水塔顶部,储存较高势能,开闸以后利用重力反冲洗,现在的工艺都是直接用水泵反冲洗,不再经过水塔。

最后回到开篇的几个问题:

1.打开水龙头发现水像牛奶一样,这是因为停水检修时空气混入到管道内,再次供水时水压过大将空气压入水体,从水龙头放出时由于光线折射看上去成乳白色,静置两分钟即可,无任何影响。

2.水体有 84 消毒水味道,这是 HCLO 的味道,为保证水体在市政管道中持续不受细菌污染,一般在送入用户家中前仍然加氯,水中有余氯(氯元素),也不用担心,这些都是水质监控的指标数据,剂量会被严格控制的,静置两分钟就没味道了。

3.喝水就是喝水,不能当营养品,也不能指望着补微量元素,缺铁多用铁锅炒菜,市面上的什么矿物质水、碱性水噱头大于实际意义,不一定比凉白开好。

4.正常自来水是无色透明的,如果水泛红,静置后有明显沉淀,大概率是因为管道年久生锈或破损后有泥沙混入,应及时向自来水公司反映。

 来源:知乎、北极星环保网

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