给水厂水质净化技术探讨

给水厂水质净化技术探讨

何玲（第一作者）  雷礼婧

重庆中法供水有限公司  重庆市  邮编：401120

【摘要】水是生命之源，再加上全球的水资源日益紧缺，对于水的利用和处理渐渐受到人们的关注，水的处理成为供水系统的重要环节。在工业化和城市化尚不发达的时期，天然水体很少受到人类大规模活动的污染，饮用水水处理的主要对象是水体中的泥沙和胶体物质，以及少量的病原微生物。水源水经过常规的混絮、沉淀、过滤和消毒处理后就可以得到透明、无色、无臭、味道可口的饮用水，饮用水处理的任务主要是去除水中的浊度和保证饮用者免受水传播疾病的危害。论文主要讨论了水厂中较为常见的净水工艺，并且为不同阶段所使用的净水技术提出一些建议，同时也给微污染原水的净水工艺选择提供了一些新思路。

【关键词】预处理；活性炭；深度处理

1引言

随着工业和城市的发展，以及现代农业大量使用化肥和农药等，越来越多的污染物随着工业废水、生活污水、城市废水、农田泾流、大气降尘和降水、垃圾渗滤液等进入了水体，对水体造成了不同程度的污染，水中的有害物质的种类和含量越来越多。目前饮用水处理面临的问题，除了泥沙、胶体物质和病原微生物外，还有有机污染物、高氨氮、消毒副产物等。这就需要对原水进行预处理以及对常规工艺处理后的水进行深度处理，这是当前发展最快的方向，也是国内和国外给水工艺水平主要差距所在[1]。

2常规净水工艺

常规净水工艺主要是去除水中的悬浮物和胶体物等，这些工序所需要的技术通常有混凝、沉淀、过滤和消毒等。我国绝大多数的水厂通常都使用这些常规净水工艺。

2.1混凝

水中悬浮杂质大都可以通过自然沉淀的方法去除，而胶体粒子以及微小悬浮物，如粘土类胶体及其他憎水胶体，虽然并非真正的稳定体系，但从水处理角度来看，由于其沉速十分缓慢，在停留时间有限的水处理构筑物内不可能沉降下来。这类颗粒须经混凝方可去除。混凝是指水中胶体粒子以及微小悬浮物的聚集过程，它是凝聚和絮凝的总称。凝聚是指水中胶体失去稳定性的过程，而絮凝是指脱稳胶体相互聚结成大颗粒的过程。混凝剂、原水的物理化学性质、混凝反应器以及反应条件等都是影响混凝沉淀效果的重要因素。传统意义上，在混凝阶段主要去除的是悬浮物，主要的评价指标是浊度。但随着浊度的降低，吸附于浊质的有机物以及溶解度较低的有机物也可相应去除。试验表明，对于分子量10,000~100,000的有机物通过混凝沉淀可去除80%以上，对于分子量3,000~10,000的有机物，混凝沉淀也可去除50%左右。

2.2沉淀

水中的较大颗粒物可以通过重力的作用进行分离，而对于小于20μm的胶体却不能通过沉淀法进行去除，需要经过混凝处理令颗粒尺寸变大，才能继续沉淀。当杂质比重小的时候还可以采用气浮的方法，并且气泡越多越均匀，气浮效果也越好。无论是沉淀还是气浮去除杂质的效果都和水流的状态有关。水流慢，扰动小，沉淀的效果也就好。另外，沉淀或者气浮的效果还与沉淀的深度有关，沉淀深度越大，所需时间也就越长，所以浅池的效果往往会更好，这就是浅池原理。所以人们根据这个原理发明了斜管沉淀池，斜管沉淀池既可以缩小沉淀距离，又可以减少水流搅动。

2.3过滤

原水经混凝、沉淀后，出水浊度通常在3NTU以下，但仍不能满足生活饮用水浊度标准，为进一步降低浊度，必须进行过滤处理。过滤一般是指以具有孔隙的粒状料层，如石英砂、无烟煤等，来截留或吸附水中悬浮杂质，从而使水获得净化的工艺过程。过滤的功效，不仅在于进一步降低浊度，而且水中有机物、细菌乃至病毒等也随着浊度降低而被部分去除。至于残留在滤后水中的细菌、病毒等，由于失去悬浮物的保护而呈裸露状态，这就为滤后消毒创造了条件，便于消毒剂杀死病菌。因此，在生活饮用水净化的各个环节，有时预氧化、混凝沉淀可以省略，但过滤是不可缺少的。过滤之所以能净化水质，主要的原因是：(1)机械截留。滤料的颗粒很小，其内部空隙也很小，大于滤料空隙的杂质不能通过而被去除。(2)吸附。滤料有着巨大的表面积，其物理化学吸附能力很强，较小的杂质可以被吸附在滤料表面而被去除。这就是为什么很多远远小于滤料空隙的杂质也能够被去除的道理。

2.4消毒

消毒是水处理中的一道重要工艺，它的作用是消除水中那些致病的微生物[1]，并且防止传染病通过水进行传播。消毒工艺中可以使用的消毒剂有很多种类。本文主要介绍的是次氯酸钠。次氯酸钠作为一种用途十分广泛的强氧化剂，杀菌效果非常明显，并且相对于氯气等气体消毒剂，它更加容易溶于水，同时液体相对于气体更加容易存储也更加安全，所以是一种较为安全的消毒方式。近年来，越来越多的自来水厂开始选择使用更加安全的次氯酸钠消毒液。次氯酸钠和氯气的效果相差不大，都是强力灭菌药剂。次氯酸钠的优点主要有：安全风险更低，可以精准投加，操作安全方便，并且具有持续消毒的能力。次氯酸钠更加安全，就算泄露更容易控制在有限范围内，毒性也低于液氯；次氯酸钠不会与水反应形成类似盐酸的产物，对管道产生腐蚀，而且次氯酸钠还更方便运输，原料也容易取得。同样次氯酸钠也存在一些不足，例如它的使用成本较高，随着储存时间延长副产物增加等。

3预处理

3.1化学氧化法

化学氧化法是向原水中加入强氧化剂，凭借氧化能力来去除水中的一些有机污染物，这样不仅会减轻后续水处理工艺的负担，还可以在一定程度上改善水质。在氧化的过程中，氧化剂会和水中的多种成分产生作用，而且在去除有机污染物的时候，也会有一些副产物产生。

3.2生物氧化法

在常规净水工艺之前增加一步生物处理工艺，凭借微生物的新陈代谢等活动对水中的有机污染物和一些无机污染物进行第一步净化，改变水的混凝效果，给常规处理和后续深度处理减轻一些负担，这就是生物氧化法。生物氧化的效果和水温有很大关系，在水温较高时，生物活性相对也就较高，处理效果也就更好，所以这种生物氧化法普遍在南方应用。

4深度处理

越来越多的人注重个人的身体养护，对衣食住行都有着严格的要求，所以人们对于饮用水的质量要求也愈加严苛，再加上水源受污染程度逐渐加深，更多的新建水厂采用深度处理工艺，也会更加的常规化。深度处理的主要目的是更进一步地去除在常规处理后水中残存的微量有机污染物，这样可以提高水的品质，更加有利于人体健康。

4.1活性炭吸附

活性炭具有较强的吸附能力，因为它的表面有许多孔隙，能够更好地吸附水中含有的腐殖质、有机物以及其他有害物质，同时也能够降低水的色度和耗氧量等指标，让水喝起来口感更好也更加安全。活性炭吸附能力的大小和活性炭本身孔隙的大小和结构有直接关系。一般都是颗粒越小，孔隙的扩散速度就越快，活性炭的吸附能力也就越强，所以活性炭是水处理中的重要一环。但是如果只是简单地使用活性炭进行吸附，只是把被吸附的物质聚集在活性炭里面，但这些物质并没有被去除，所以活性炭在吸附一段时间后，就会达到它的饱和度而不能继续进行吸附。虽然失效的活性炭还可以再生，但是再生需要复杂的设备和烦琐的操作，会带来昂贵的更换费用，这就使得活性炭吸附技术不能够广泛开展。

4.2臭氧—生物活性炭

正是因为单纯活性炭吸附所存在的一些缺点，臭氧—生物活性炭就此诞生了。臭氧—生物活性炭就是在炭滤池前加入臭氧，通过臭氧和微生物一起分解吸附在活性炭上的那些有机物，这样可以保证活性炭在长期内保持活性，有效提高活性炭的使用年限。活性炭起着双重作用，第一，它是具有高吸附性，能够吸附水中的多数污染物质；第二它同时也是生物载体，作为生物载体给微生物的附着和生长创造了一定的条件。

5结语

面对水污染的范围不断扩大和程度不断加深的情况，再加上人们对饮用水水质的要求不断提高，过去的那些常规的混凝、沉淀、过滤和消毒的一般净水技术已经无法完全解决水源不断恶化的问题，所以必须要在现有的常规处理技术的基础之上，发展新工艺来解决问题。预处理和深度处理技术的使用可以有效去除水中所含的有机污染物，同时还减轻了后续工艺的工作量，减少了消毒副产物的生成量，令水厂对水处理的工艺有了新看法。

【参考文献】

【1】刘建,张晨君.人工湿地水质净化技术在污水深度处理中的应用[J].环境科技,2010,23(3):30-33.