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凈水廠處理工藝詳解
來源: | 作者:源洋 | 發(fā)布時間: 1970-01-01 | 774 次瀏覽 | 分享到:
來源：水圈環(huán)保學院 環(huán)保水圈

  導  讀  


水是生命之源，擰開水龍頭，自來水緩緩流出，我們在享受現(xiàn)代生活帶來的便利的同時，有沒有想過這些隨開隨用的自來水究竟經(jīng)過了哪些工藝流程？才由江河湖海中流入千家萬戶。


有時候流出的水像牛奶一樣白，而且里面有大量的氣泡，散發(fā)出消毒水的味道，要靜置幾分鐘才恢復清澈，這些現(xiàn)象究竟是如何形成的？

農(nóng)村來的朋友可能知道，以前沒有自來水，家里都有一口大水缸，父親斜著身子，扁擔吱呀呀，從池塘挑著水回家，倒進水缸后打上明礬靜止一段時間缸底開始出現(xiàn)沉淀，這是農(nóng)村最原始的水處理工藝。

后來，大家發(fā)現(xiàn)將水缸集中在一起，由專人統(tǒng)一打明礬，效率更高，于是水缸越做越大就成了水廠，更為高效的藥品也逐步取代了明礬。


目前多數(shù)水廠采用的方法是從水源地抽水進水廠統(tǒng)一消毒、沉淀、過濾，最后泵送至用戶家中，其中主要用到以下 6 種藥品：

1.HCLO 次氯酸，由氯庫中的氯氣加入到水中生成，具有很強的殺菌消毒能力，根據(jù)投加位置的不同可分為前加氯、后加氯。

圖 1.氯庫

2.PAC 聚合氯化鋁，溶液儲存在加藥間，泵送至混合池與水充分攪拌，作用是使水中細微懸浮粒子和膠體離子脫穩(wěn)，聚集、絮凝、混凝、沉淀，達到凈化處理效果。

3.O3 臭氧，由 O2 氧氣放電生成，強氧化劑，作用是殺菌消毒，溶裂藻類細胞，降低其含量。按投加位置可分為預（前）臭氧、后臭氧投加點。

使用臭氧進行水處理的優(yōu)點很多，比如殺菌效果佳，穩(wěn)定性差易分解，不存在有毒殘留物，但大量的使用帶來了問題，比如腐蝕金屬管道，更重要的是產(chǎn)生了一定量的溴酸鹽，你也知道的，這是潛在致癌物，水廠目前應對方法是使用一定量的 H2O2 來處理，后面會提到。

圖 2.氧氣罐 汽化器即使在夏天也是結(jié)滿冰霜

圖 3.臭氧發(fā)生器（氧氣通電產(chǎn)生臭氧）

圖 4.池內(nèi)臭氧投加點

4.H2O2 雙氧水，強氧化劑，有殺菌消毒的能力，但主要用于應對溴酸鹽，加入水中后與O3 形成競爭關系，避免形成溴酸鹽，常在水質(zhì)較差的月份添加使用。

溴酸鹽是潛在致癌物，但受熱易分解，不僅是自來水，市面上大多數(shù)瓶裝水也存在，脫離劑量談毒性毫無意義，為安心一點，涼白開最衛(wèi)生。

圖 5.雙氧水投加系統(tǒng)

5.KMnO4 高錳酸鉀，作用是氧化有機物、殺菌消毒，加多了水會變紅，需嚴格控制用量。
6.PAM 聚丙烯酰胺，絮凝劑，僅用于污泥系統(tǒng)的平衡池，因為貴。

了解完水處理過程中的部分化學物品，現(xiàn)在有 3 個問題擺在面前：


  1. 水從哪里來？
  2. 水到這里做什么？
  3. 水到哪里去？



請系好安全帶，前方飆車。

1.水源地 - 取水泵房 - 凈水廠，一句話，高揚程，大功率水泵伺候，符合國家規(guī)范要求的三類水即可，選用水泵時考慮部分水頭損失，根據(jù)用戶需求量控制好進場水量。

圖 6.某地取水泵房

2.高錳酸鉀 - 預臭氧 - 前加氯，其中高錳酸鉀、氯氣投加方法是在主進水管道上開孔設置投加點，將藥物直接泵送至管道內(nèi)與水混合，預臭氧有單獨的構(gòu)筑物，池體內(nèi)部投加充分混合并且要將尾氣回收破壞。

圖 7.預臭氧接觸池

圖 8.臭氧投加裝置

圖 9.氯氣投加機

3.機械攪拌混合池，池內(nèi)投加 PAC 聚合氯化鋁，攪拌機機械混合。

圖 10.水中呼啦圈即環(huán)形加藥管，攪拌機就很明顯了

4.絮凝平流沉淀池，折板式、回轉(zhuǎn)隔板式都有，水中細微懸浮粒子和膠體離子在此絮凝沉淀，特殊的構(gòu)造將增加水流長度、增大接觸面積與時間、增加碰撞概率、從而提高聚合沉淀效果，上清液將通過集水槽流入濾池。

圖 11.折板式，上部遮陽以減少青苔滋生，效果一般

圖 12.回轉(zhuǎn)隔板式

圖 13.沉淀池

圖 14.絮凝沉淀（雪花點）

那么有朋友問了，這一直絮凝沉淀水池不很容易臟嘛，難道定期洗池子嗎？這時候就體會到這群水務工作者的智慧了，他們發(fā)明了刮泥機，移動的黑科技，沉淀于池底的淤泥無處藏身。

圖 15.刮泥機

圖 16.刮泥機

圖 17.刮泥機刮出來的泥水排至污泥系統(tǒng)

5.濾池（普快 2 座，V 型 1 座），經(jīng)過絮凝沉淀后的水進入濾池，濾料是石英砂，可以過濾掉水中的懸浮物。

圖 18.濾池

6.提升泵房，普通砂濾池處理過后的水勢能較低，無法通過重力流入臭氧接觸池及活性炭濾池，在此需要借助提升泵獲得較大的勢能，以便順利完成后續(xù)工藝。

圖 19.軸流提升泵（約 2m 高，Q=4800m3/h，共 6 臺）

7.臭氧接觸池，提升以后的水流入臭氧接觸池，投加臭氧殺菌消毒，此階段為后臭氧。

8.活性炭濾池，自上而下是 2.2m 厚活性炭 +0.5m 厚石英砂 +0.2m 厚承托層，活性炭濾料能較大限度的提升水質(zhì)，濾后水經(jīng)管廊中央水渠匯流再分配至清水池。

圖 20.經(jīng)過活性炭處理后的水很清澈，可以看到底，藍綠色是折射的原因。

9.清水池 - 吸水井 - 二級泵房，清水池的水流入吸水井，二級泵房水泵隨時待命，按下啟動，干凈、衛(wèi)生的自來水就通過市政給水管輸送到了千家萬戶。

圖 21.二級泵房

以上是凈水廠工藝流程，是不是感覺重新認識了自來水君，我們從頭來對比一下水質(zhì)的變化：

圖 22.原水進廠，無任何處理，渾濁發(fā)黑

圖 23.經(jīng)過絮凝沉淀后的水，是不是稍微能接受了點

圖 24.即將輸送至用戶家里的水，干凈衛(wèi)生

但這不是全部，看完以后你是否想問：


  1. 長期過濾的情況下，無論是石英砂還是活性炭必然會變臟，濾料里面夾雜的懸浮物如何清理？
  2. 刮泥機刮出的污泥水去了哪里？


別急，我們先來引出兩個概念：

  1. 反沖洗系統(tǒng) 
  2. 污泥處置系統(tǒng)


先說第一個，過濾水在空間上是自上而下流動，反沖洗系統(tǒng)則是自下而上，一般有水沖洗 + 氣沖洗。

水沖系統(tǒng)的水來源于清水池，為什么用清水，感覺好浪費啊，這是因為你如果用臟水刷碗，是刷不干凈的，即使外表干凈了你也不敢直接拿來盛飯。

氣沖則是由空壓機將空氣壓縮吹入濾料底部，氣泡在水中上升的過程中帶動濾料上下翻滾，進而將雜質(zhì)清理出去，反沖洗后的水進入回收池，水質(zhì)檢測達標后可重新接入水廠主進水管，再走一遍以上流程，故名回收池，當然緊急情況下也能切換閥門流入雨水系統(tǒng)。

至于污泥處置系統(tǒng)，顧名思義是處理水廠產(chǎn)生的污泥水的。

主要是沉淀池刮泥機產(chǎn)生的，刮泥機排出的污泥水進入排水排泥池，再泵送至配水井，由配水井分配給濃縮池，污泥水在濃縮池中沉淀，上部含泥量低的水將排放至雨水系統(tǒng)，下部泥水含泥量太大，匯流至平衡池，再抽入至脫水機房的離心機，泥水分離，水由雨水系統(tǒng)排放，泥餅堆放在污泥堆棚定期清理。

圖 25.地埋式排水排泥池，地下池體，地表青青草原

圖 26.濃縮池與環(huán)形軌道刮泥機

圖 27.離心機

圖 28.正在清理的污泥堆棚

水廠的工藝管道、閥門錯綜復雜，不同的任務需要用到不同的閥門啟閉組合，而現(xiàn)在這些都可以用遠程控制，不得不說，科技的進步極大地提高了生產(chǎn)力，以后的水處理工藝將會更加出色。

圖 29.水處理遠程監(jiān)控

凈水廠的生產(chǎn)系統(tǒng)、反沖系統(tǒng)、污泥系統(tǒng)就簡單了解到這里，水廠運營的重難點是在原水水質(zhì)多變的情況下持續(xù)輸出符合要求的凈水，是一種動態(tài)的管理，季節(jié)、氣溫、微生物等外界條件變化時，原水成分也發(fā)生改變，比如說夏季到來，藻類、微生物含量爆發(fā)，加入的氯氣含量相應要增大，但增大到什么程度才能保證既可以起到殺菌消毒的作用，又不至于余氯過高，這些不僅僅靠的理論計算，更多的是無數(shù)水務工作者們常年積累下來的經(jīng)驗，在此我向所有水務工作者致敬，是你們的努力造福了社會。

題圖那個奇怪的蘑菇造型的建筑物很多朋友見過，這是水廠的標志，科技的進步讓它逐漸退出歷史舞臺，直至全部消失，以前的反沖洗工藝是先將水泵送至水塔頂部，儲存較高勢能，開閘以后利用重力反沖洗，現(xiàn)在的工藝都是直接用水泵反沖洗，不再經(jīng)過水塔。

最后回到開篇的幾個問題：


  1. 打開水龍頭發(fā)現(xiàn)水像牛奶一樣，這是因為停水檢修時空氣混入到管道內(nèi)，再次供水時水壓過大將空氣壓入水體，從水龍頭放出時由于光線折射看上去成乳白色，靜置兩分鐘即可，無任何影響。
  2. 水體有 84 消毒水味道，這是 HCLO 的味道，為保證水體在市政管道中持續(xù)不受細菌污染，一般在送入用戶家中前仍然加氯，水中有余氯（氯元素），也不用擔心，這些都是水質(zhì)監(jiān)控的指標數(shù)據(jù)，劑量會被嚴格控制的，靜置兩分鐘就沒味道了。
  3. 喝水就是喝水，不能當營養(yǎng)品，也不能指望著補微量元素，缺鐵多用鐵鍋炒菜，市面上的什么礦物質(zhì)水、堿性水噱頭大于實際意義，不一定比涼白開好。
  4. 正常自來水是無色透明的，如果水泛紅，靜置后有明顯沉淀，大概率是因為管道年久生銹或破損后有泥沙混入，應及時向自來水公司反映。