十分鐘帶你了解淨水廠處理工藝

水是生命之源,水占人體組成的 70%,科學研究表明,成年人平均每天需水量 2500ml 以上,可以說水質是身體健康的基礎保障。

擰開水龍頭,自來水緩緩流出,我們在享受現代生活帶來的便利的同時,有沒有想過這些随開随用的自來水究竟經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,而且裡面有大量的氣泡,散發出消毒水的味道,要靜置幾分鐘才恢複清澈,這些現象究竟是如何形成的,作為普通消費者的我們又如何去辨别水質的好壞。

農村來的朋友可能知道,以前沒有自來水,家裡都有一口大水缸,父親斜着身子,扁擔吱呀呀,從池塘挑着水回家,倒進水缸後打上明礬靜止一段時間缸底開始出現沉澱,這是農村最原始的水處理工藝。

後來,大家發現将水缸集中在一起,由專人統一打明礬,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。

目前多數水廠采用的方法是從水源地抽水進水廠統一消毒、沉澱、過濾,最後泵送至用戶家中,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,根據投加位置的不同可分為前加氯、後加氯。              

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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,聚集、絮凝、混凝、沉澱,達到淨化處理效果。

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、後臭氧投加點。

使用臭氧進行水處理的優點很多,比如殺菌效果佳,穩定性差易分解,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,更重要的是産生了一定量的溴酸鹽,你也知道的,這是潛在緻癌物,水廠目前應對方法是使用一定量的 H2O2 來處理,後面會提到。

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圖 2.氧氣罐 汽化器即使在夏天也是結滿冰霜

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圖 3.臭氧發生器(氧氣通電産生臭氧)

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圖 4.池内臭氧投加點

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,加入水中後與O3 形成競争關系,避免形成溴酸鹽,常在水質較差的月份添加使用。

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

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圖 5.雙氧水投加系統

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,僅用于污泥系統的平衡池,因為貴。

了解完水處理過程中的部分化學物品,現在有 3 個問題擺在面前,1.水從哪裡來?2.水到這裡做什麼?3.水到哪裡去?

請系好安全帶,前方飙車。

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

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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,将藥物直接泵送至管道内與水混合,預臭氧有單獨的構築物,池體内部投加充分混合并且要将尾氣回收破壞。

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圖 7.預臭氧接觸池

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圖 8.臭氧投加裝置

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圖 9.氯氣投加機

3.機械攪拌混合池,池内投加 PAC 聚合氯化鋁,攪拌機機械混合。

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圖 10.水中呼啦圈即環形加藥管,攪拌機就很明顯了

4.絮凝平流沉澱池,折闆式、回轉隔闆式都有,水中細微懸浮粒子和膠體離子在此絮凝沉澱,特殊的構造将增加水流長度、增大接觸面積與時間、增加碰撞概率、從而提高聚合沉澱效果,上清液将通過集水槽流入濾池。

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圖 11.折闆式,上部遮陽以減少青苔滋生,效果一般

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圖 12.回轉隔闆式

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圖 13.沉澱池

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圖 14.絮凝沉澱(雪花點)

那麼有朋友問了,這一直絮凝沉澱水池不很容易髒嘛,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,他們發明了刮泥機,移動的黑科技,沉澱于池底的淤泥無處藏身。

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圖 15.刮泥機

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圖 16.刮泥機

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圖 17.刮泥機刮出來的泥水排至污泥系統

5.濾池(普快 2 座,V 型 1 座),經過絮凝沉澱後的水進入濾池,濾料是石英砂,可以過濾掉水中的懸浮物。

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圖 18.濾池

6.提升泵房,普通砂濾池處理過後的水勢能較低,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,以便順利完成後續工藝。

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圖 19.軸流提升泵(約 2m 高,Q=4800m3/h,共 6 台)

7.臭氧接觸池,提升以後的水流入臭氧接觸池,投加臭氧殺菌消毒,此階段為後臭氧。

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,濾後水經管廊中央水渠彙流再分配至清水池。

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圖 20.經過活性炭處理後的水很清澈,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,二級泵房水泵随時待命,按下啟動,幹淨、衛生的自來水就通過市政給水管輸送到了千家萬戶。

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圖 21.二級泵房

以上是淨水廠工藝流程,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的變化:

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圖 22.原水進廠,無任何處理,渾濁發黑

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圖 23.經過絮凝沉澱後的水,是不是稍微能接受了點

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圖 24.即将輸送至用戶家裡的水,幹淨衛生

但這不是全部,看完以後你是否想問:

長期過濾的情況下,無論是石英砂還是活性炭必然會變髒,濾料裡面夾雜的懸浮物如何清理?

刮泥機刮出的污泥水去了哪裡?

别急,我們先來引出兩個概念:

1.反沖洗系統 2.污泥處置系統

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

水沖系統的水來源于清水池,為什麼用清水,感覺好浪費啊,這是因為你如果用髒水刷碗,是刷不幹淨的,即使外表幹淨了你也不敢直接拿來盛飯。

氣沖則是由空壓機将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,進而将雜質清理出去,反沖洗後的水進入回收池,水質檢測達标後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。

至于污泥處置系統,顧名思義是處理水廠産生的污泥水的。

主要是沉澱池刮泥機産生的,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澱,上部含泥量低的水将排放至雨水系統,下部泥水含泥量太大,彙流至平衡池,再抽入至脫水機房的離心機,泥水分離,水由雨水系統排放,泥餅堆放在污泥堆棚定期清理。

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圖 25.地埋式排水排泥池,地下池體,地表青青草原

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圖 26.濃縮池與環形軌道刮泥機

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圖 27.離心機

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圖 28.正在清理的污泥堆棚

水廠的工藝管道、閥門錯綜複雜,不同的任務需要用到不同的閥門啟閉組合,而現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産力,以後的水處理工藝将會更加出色。

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圖 29.水處理遠程監控

淨水廠的生産系統、反沖系統、污泥系統就簡單了解到這裡,水廠運營的重難點是在原水水質多變的情況下持續輸出符合要求的淨水,是一種動态的管理,季節、氣溫、微生物等外界條件變化時,原水成分也發生改變,比如說夏季到來,藻類、微生物含量爆發,加入的氯氣含量相應要增大,但增大到什麼程度才能保證既可以起到殺菌消毒的作用,又不至于餘氯過高,這些不僅僅靠的理論計算,更多的是無數水務工作者們常年積累下來的經驗,在此我向所有水務工作者緻敬,是你們的努力造福了社會。

題圖那個奇怪的蘑菇造型的建築物很多朋友見過,這是水廠的标志,科技的進步讓它逐漸退出曆史舞台,直至全部消失,以前的反沖洗工藝是先将水泵送至水塔頂部,儲存較高勢能,開閘以後利用重力反沖洗,現在的工藝都是直接用水泵反沖洗,不再經過水塔。

最後回到開篇的幾個問題:

1.打開水龍頭發現水像牛奶一樣,這是因為停水檢修時空氣混入到管道内,再次供水時水壓過大将空氣壓入水體,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不受細菌污染,一般在送入用戶家中前仍然加氯,水中有餘氯(氯元素),也不用擔心,這些都是水質監控的指标數據,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,不能當營養品,也不能指望着補微量元素,缺鐵多用鐵鍋炒菜,市面上的什麼礦物質水、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,靜置後有明顯沉澱,大概率是因為管道年久生鏽或破損後有泥沙混入,應及時向自來水公司反映。

 來源:知乎、北極星環保網

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