由于自然过程和人为污染,天然水源的水都不同程度地含有各种杂质,这些杂质可分为悬浮物、胶体物和溶解物三类。前两者影响水的浊度、色度、嗅味以及水中的细菌和微生物,后者可能生成水中的毒理学物质,如氟化物、氰化物、硝酸盐氮和各种金属以及溶解的有机化学物质和放射性物质等。这些杂质必须加以去除、消减、调整或灭活后才能适应居民的生活饮用或工业生产的需要。由于原水水质不同,杂质内容及含量各不相同,因此要求不同的处理工艺。因此,创造了许多工艺以去除不同的杂质,有的杂质需要将不同的工艺组合起来才能完成处理目的,这种组合工艺称水处理工艺过程或水处理工艺流程。
根据水源的不同,水处理工艺分为以下几种。
(1)地面水厂水处理工艺
不同的净化对象要求不同的处理方法,目前典型的水处理工艺流程如图1-1所示。
图1-1 水处理流程图
到20世纪初,饮用水净化技术已基本形成了现在被人们普遍称之为常规处理工艺的处理方法,即混凝、沉淀或澄清、过滤和消毒。在城市水厂中,基本流程为原水→一级泵房→加药→絮凝池→沉淀或澄清池→滤池→消毒清水池→二级泵房→用户。这种常规处理工艺至今仍被世界上大多数国家所采用,成为目前饮用水处理的主要工艺。饮用水常规工艺的主要目标是去除水源水中的悬浮物、胶体杂质和细菌。其中,混凝是向原水中投加混凝剂,使水中难以自然沉淀分离的悬浮物和胶体颗粒互相聚合,形成大颗粒的絮体。沉淀是将混凝后形成的大颗粒絮体通过重力分离。过滤则是利用颗粒状滤料(石英砂等)截留经沉淀后出水中残留的颗粒物,进一步去除水中杂质,降低水中的混浊度。过滤之后采用消毒方法来灭活水中致病微生物,从而保证饮用水的卫生安全性。
(2)地下水厂水处理工艺(www.daowen.com)
一般地下水受污染少,水质清澈,因此常规的地下水处理工艺仅采用加氯消毒和清水池贮存的方式,以保证水质的卫生和安全。
当地下水铁、锰、氟含量超过生活饮用水标准,经常规处理不能达到符合生活饮用水要求时,则必须进行其他处理。
当地下水硬度高时,应采用水的软化处理。常用的地下水软化工艺有:
1)药剂软化法。在水的碳酸盐硬度高而非碳酸盐硬度低且不需深度软化时,投加石灰,去除水中钙、镁和游离二氧化碳,降低水的溶解固体和硬度。
2)离子交换法。采用离子交换树脂,将组成水硬度的钙、镁离子与交换剂的钠、氢离子交换并取代,从而降低水硬度。
(3)海水(含盐水、苦咸水)处理工艺。海水淡化是从海水中获取淡水的技术和过程。海水由设在海边的深水井经深水泵将海水送入淡化厂房,经过化学加药系统投加杀菌剂和絮凝剂后进入石英砂和活性炭过滤系统过滤。滤后水经过水质还原、pH调整以及阻垢剂添加后进入5微米的保安过滤系统,过滤后的低压海水一路进入高压泵加压,另一路进入压力交换式能量回收装置,升压后的海水经过增压泵加压后与高压泵出水混合进入反渗透膜堆系统。高压海水在膜堆的处理下一部分透过膜形成淡水,经过水质调整后进入淡水水箱储存。其余的高压浓缩水进入压力交换能量回收装置回收能量后排放。
海水淡化不仅技术上可行,而且经济上也可接受,发展十分迅速,已广泛并大规模地应用于中东、欧洲、美国和亚洲其他国家等。我国经过40余年的研究和开发,在海水淡化的蒸馏技术和反渗透技术方面都取得了长足的进步。解决了诸多岛屿、沿海和西部一些地区的工业和人民生活饮用的供水问题。目前,海水淡化已是解决全球水资源危机问题的重要途径,尤其在一些淡水极其缺乏的地区,淡化水在当地经济和社会发展中发挥了重要作用,已成为其基本水源。
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