凈水設備知識及工作原理
概述
根據水利部2004年農村人畜飲水現狀調查結果顯示，全國農村有近50%的人口存在人飲不安全。而且還有惡化的趨勢，如果這一態(tài)勢不能得到緩解或控制，提高人口生活質(zhì)量、國民經(jīng)濟可持續發(fā)展將會(huì )成為一句空話(huà)，中國的改革開(kāi)放，建設強大國家的腳步和進(jìn)程也會(huì )因此而放慢。目前農村中主要的飲用水水源有地表水（江河水，湖水，庫水，溪溝水）、地下水（井水）。由于新技術(shù)、新產(chǎn)品的研制和生產(chǎn)，人類(lèi)生活的范圍不斷擴張，消費水平的提高，這就導致了對環(huán)境的污染，其中最直接的就是水（地表水、地下水）。下過(guò)農村的人都知道，原來(lái)農村的飲水就是井或在田邊挖一個(gè)坑用石條把周邊砌成圓形，利用滲透水就可以飲用，河里的水自己用明礬江水澄清已就可飲用。而人口增多和生活質(zhì)量提高造成的環(huán)境污染使得這一美好的過(guò)去已不復存在。而由于水的污染造成的飲水不衛生導致的疾病的發(fā)病率以逐年增多。所以現在農村的飲水都必須經(jīng)過(guò)特殊的處理方可飲用。下面就針對不同的原水采取的幾種有效的水處理工藝及凈化成套設備和相關(guān)注意事項向大家簡(jiǎn)單的介紹。
第一章 生活飲用水衛生標準
中華人民共和國衛生部 2001年6月頒布的《生活飲用水衛生規范》
本標準適用于城鄉供生活飲用的集中式給水（包括各單位自備的生活飲用水）和分散式給水。
水質(zhì)標準和衛生要求
生活飲用水水質(zhì)，不應超過(guò)下表規定的限量。
生活飲用水水質(zhì)標準
項目 標準
感官性狀和一
般化學(xué)指標
色 色度不超過(guò)15度，并不得呈現其他異色
渾濁度 不超過(guò)3度，特殊情況不超過(guò)5度
臭和味 不得有異臭、異味
肉眼可見(jiàn)物 不得含有
ＰＨ 6.5～8.5
總硬度
(以碳酸鈣計) 450 mg/L
鋁 0.2 mg/L
鐵 0.3 mg/L
錳 0.1 mg/L
銅 1.0 mg/L
鋅 1.0 mg/L
揮發(fā)酚類(lèi)(以苯酚計) 0.002 mg/L
陰離子合成洗滌劑 0.3 mg/L
硫酸鹽
250 mg/L
氯化物 250 mg/L
溶解性總固體 1000 mg/L
耗氧量（以O2計） 0.3 mg/L特殊情況下不超過(guò)0.5 mg/L
毒理學(xué)指標 氟化物 1.0 mg/L
氰化物 0.05 mg/L
砷 0.05 mg/L
硒 0.01 mg/L
汞 0.001 mg/L
鎘 0.005 mg/L
鉻(六價(jià)) 0.05 mg/L
鉛 0.01 mg/L
硝酸鹽(以氮計) 20 mg/L
氯仿* 0.06 mg /L
四氯化碳* 0.002 mg /L
細菌學(xué)指標 細菌總數 ≤3 CFU/100mL
糞大腸菌群 每100mL水樣中不得檢出
總大腸菌群 每100mL水樣中不得檢出
游離余氯 在與水接觸30min后應不低于0.3mg/L。
集中式給水除出廠(chǎng)水符合上述要求外，
管網(wǎng)末梢水不應低于0.05mg/L
放射性指標 總α放射性 0.5 Bq/L
總β放射性 1 Bq/L
第二章 供水要求
一、集中式給水：
除應根據需要具備必要的凈化處理設備外，不論其水源是地面水或地下水，均應有消毒設施。取地下水直接供入管網(wǎng)的一次配水井，必要時(shí)，還應有除砂、防渾濁設施。
有關(guān)蓄水、配水和輸水等設備必須嚴密，且不得與排水設施直接相連，防止倒虹吸。用水單位自建的各類(lèi)貯水設備要加以防護，定期清洗和消毒，防止污染。
作為生活飲用水水源的水質(zhì)，應符合下列要求。
若只經(jīng)過(guò)加氯消毒即供作生活飲用的水源水，總大腸菌群平均每升不得超過(guò)1000個(gè)，經(jīng)過(guò)凈化處理及加氯消毒后供作生活飲用的水源水，總大腸菌群平均每升不得超過(guò)10000個(gè)。
水源水的感官性狀和一般化學(xué)指標經(jīng)凈化處理后，應符合本標準《生活飲用水衛生規范》。
分散式給水水源的水質(zhì)，應盡量符合本標準《生活飲用水衛生規范》供水要求的規定。
在市氟區或地方性甲狀腺腫地區，應分別選用含氟、含碘量適宜的水源水。否則應根據需要，采取預防措施。
二、地下水
取水構筑物的防護范圍，應根據水文地質(zhì)條件、取水構筑物的形式和附近地區的衛生狀況進(jìn)行確定，其防護措施與地面水的水廠(chǎng)生產(chǎn)區要求相同。
在單井或井群的影響半徑范圍內，不得使用工業(yè)廢水或生活污水灌溉和施用持久性或劇毒的農藥，不得修建滲水廁所、滲水坑、堆放廢渣或鋪設污水渠道，并不得從事破壞深層土層的活動(dòng)。如取水層在水井影響半徑內不露出地面或取水層與地面水沒(méi)有互相補充關(guān)系時(shí)，可根據具體情況設置較小的防護范圍。
取水構筑物的防護范圍，影響半徑的范圍以及巖溶地區地下水的水源衛生防護，應由供水部門(mén)同規劃設計、水文地質(zhì)、衛生、環(huán)境保護等部門(mén)研究確定。
第三章 設備的選型
一、 確定水源：
1． 地下水：井水、泉水等
2． 地表水：江河水、庫水、堰塘水等。
二、 地下水的主要污染物：各種礦物質(zhì)：鐵、錳、氟、鹽、鈣、鎂、細菌等。
三、 地表水的主要污染物：懸浮物（SS），藻類(lèi)、大腸桿菌等。
凈水工藝流程 適用條件
Ⅰ 原水→混凝沉淀或澄清→過(guò)濾→消毒 一般進(jìn)水濁度不大于2000～3000NTU，短時(shí)間內可達5000～10000NTU
Ⅱ 原水→接觸過(guò)濾→消毒
進(jìn)水濁度一般不大于25NTU，水質(zhì)較穩定且無(wú)藻類(lèi)繁殖
Ⅲ 原水→混凝沉淀→過(guò)濾→消毒（洪水期）
原水→自然沉淀→接觸過(guò)濾→消毒（平時(shí)）
山溪河流，水質(zhì)經(jīng)常清晰，洪水時(shí)含泥沙量較高
Ⅳ 原水→混凝→氣浮→過(guò)濾→消毒 經(jīng)常濁度較低，短時(shí)間不超過(guò)100NTU
Ⅴ 原水→（調蓄預沉或自然沉淀或混凝預沉）→混凝沉淀或澄清→過(guò)濾→消毒 高濁度水二級沉淀（澄清）工藝，適用于含沙量大，沙峰持續時(shí)間較長(cháng)的原水處理
Ⅵ 原水→混凝→氣浮→過(guò)濾→消毒
沉淀 經(jīng)常濁度較低，采用氣浮澄清；洪水期濁度較高時(shí)，則采用沉淀工藝
凈水工藝流程 適用條件
Ⅰ
Ⅱ 原水→氣浮→過(guò)濾→消毒
原水→微濾→接觸過(guò)濾→消毒 進(jìn)水濁度一般不大于100NTU
Ⅲ 殺藻藥劑
↓
原水→混凝沉淀或澄清→過(guò)濾→消毒 含藻不十分嚴重
Ⅳ 原水→混凝沉淀→氣浮→過(guò)濾→消毒 濁度較高，且含藻量較大
一、一體化凈水器
1、 適用范圍：
庫水、堰塘水，濁度小于等于6000 (mg/L)
2、 工作原理
庫水、堰塘水
原 水
河水、溪溝水
投藥、混合
凈化處理 反應、沉淀
過(guò)濾、消毒 清水池、用戶(hù)
3． 操作步驟；
檢查輸送水設備是否處于規定工作狀態(tài)；
按要求配置好藥劑；
開(kāi)啟凈水器的各進(jìn)出水閥門(mén)；
啟動(dòng)輸送設備，清洗管道和凈水器；
正常運行。
4． 注意事項；
輸送設備的揚程選擇必須滿(mǎn)足設計要求；
按要求定量投加藥劑；
必須設計要求按時(shí)定期排泥；
定期對過(guò)濾設備進(jìn)行反沖，保證其出水質(zhì)量。
5． 常見(jiàn)故障。原因：
出水量比設計要求?。涸蛴校狠斔驮O備揚程偏小或水量偏小、；故障排除：更換符合要求的泵。
出水濁度超標：原因：投藥比不合適、混合反應不充分、濾床未清洗干凈;故障排除：檢查投藥設備并調整、對濾料繼續進(jìn)行沖洗。
6． 藥劑的選擇
凝聚劑-堿式氯化鋁（聚合氯化鋁--聚鋁）：是一種高分子無(wú)機化合物，其分子式：Aln(OH)mCl3n-m，是三氧化鋁和氫氧化鋁的復合鹽。其優(yōu)點(diǎn)有：
1). 堿式氯化鋁絮凝體較硫酸鋁的字密且大，凝聚效果好、易于沉降，在混凝過(guò)程中消耗堿度小，適應的PH范圍較硫酸鋁寬且穩定。
2）. 堿式氯化鋁的腐蝕性小。與硫酸鋁比較，所含Al2O3成分高、投藥量少、節約藥耗、降低治水的成本。
3）堿式氯化鋁的腐蝕性較小。
4）堿式氯化鋁的混凝效果與鹽基度關(guān)系密切。原水濁度越高，使用鹽基度高的堿式氯化鋁，其混凝沉淀效果好。當原水基濁度州度在80~10000時(shí)，相應的堿式氯化鋁最佳鹽基度在40%`~85%之間。我國目前生產(chǎn)的產(chǎn)品，其鹽基度控制在60%以上
5）堿式氯化鋁的稀釋與投加于其他凝聚劑相同。投加濃度隨原水濁度而異，最低濃度為5%以商品原液計），最濃可直接投加原液。
硫酸鋁：價(jià)格相對較低，但絮凝體生成較慢、沉淀也較慢，水溶液呈酸性，對金屬設備有一定的腐蝕性。
聚合硫酸鐵—聚鐵[(Fe2OH)n(So4) 3-n/2-]m：絮凝形成速度快，顆粒密度大，沉淀速度快。對于COD、BOD、色度有一定的去除效果，而且生產(chǎn)成本低廉，目前國內使用范圍較廣泛。
7、含藻水的處理
1．藻的含量大于100萬(wàn)個(gè)/L或含藻量足以妨礙有混凝沉淀和過(guò)濾所組成的常規水處理工藝的正常運行，或足以使出廠(chǎng)水水質(zhì)降低的水源水。
注：藻類(lèi)采用自然單位計數法，計數單位為個(gè)。即任何單細胞藻類(lèi)，或多細胞藻類(lèi)的自然群體（如4個(gè)細胞的柵列藻），其計數單位均為1個(gè)（即1個(gè)生物）
2．取水口位置的選擇： 取水口應位于含藻量較低、水深較大和水域開(kāi)闊的位置。取水口不得設在“水華”頻發(fā)區，一般不適宜設在高藻季節主導風(fēng)向得下側凹彎區。
湖泊、水庫的水深大于10m時(shí)，應根據季節性水質(zhì)沿水深垂直分布的規律，采用分層取水。
取水口下緣舉湖泊、水庫底的高度，應根據底部淤泥成分，泥砂沉積和變遷情況以及底層水水質(zhì)等因素確定，但不得小于1m。
最低水位時(shí)取水口上緣的淹沒(méi)深度，應根據上層水的含藻量、漂浮生物和冰層厚度確定，但不得小于1m。
含藻水處理工藝流程的選擇及構筑物的組合，應根據試驗研究的結果或相似條件的水廠(chǎng)運行經(jīng)驗，通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟條件比較后確定，處理流程一般有下列幾種：
A 常規工藝流程為： 原水--混合--絮凝--沉淀（澄清）--過(guò)濾--消毒
B 以富營(yíng)養型湖泊、水庫為水源，且渾濁度常年小于100度的原水，處理工藝流程可為：
原水--混合--絮凝--氣浮--過(guò)濾--消毒
以貧——中營(yíng)養或中——富營(yíng)養型湖泊、水庫水源，且最大渾濁度小于20度的原水，處理工藝流程也可采用：
原水--混合--絮凝--直接過(guò)濾--消毒
3、處理含藻水的濾池
當濾池與氣浮池合建時(shí)，宜采用石英砂濾料。max
濾池的過(guò)濾周期，一般不宜小于12h。
濾池的濾速及濾料組成，可根據需要按下表選用，濾速應選用下限值。
類(lèi)別 濾料組成 濾速 (m/h) 強制濾速 (m/h)
粒徑 不均勻系數 厚度
mm K80 mm
石英砂濾料過(guò)濾 dmin=0.5
dmax=1.5 小于2.0 800 5~7 7~10
雙層濾料過(guò)濾 無(wú)煙煤
min=0.8
dmax=1.8 小于2.0 400 6~8 8~12
石英砂
dmin=0.5
dmax=1.2 小于2.0 450
三層濾料過(guò)濾 無(wú)煙煤
dmin=0.8
dmax=1.6 小于1.7 500 8~12 12~14
石英砂
dmin=0.5
dmax=0.8 小于1.5 270
重質(zhì)礦石
dmin=0.25
dmax=0.5 小于1.7 80
注：1 濾料的相對密度：無(wú)煙煤1.4~1.6；石英砂2.6~2.65；重質(zhì)礦石4.7~5.0
濾速和強制濾速，根據濾前水水質(zhì)區別對待。
水洗濾池的沖洗強度及沖洗時(shí)間，宜按下表采用。
類(lèi)別 沖洗強度（L/s m2） 膨脹率（%） 沖洗時(shí)間（min）
石英砂濾料過(guò)濾 13~16 45 6~8
雙層濾料過(guò)濾 13~16 50 6~8
三層濾料過(guò)濾 16~18 50 6~8
當有技術(shù)經(jīng)濟依據時(shí)，濾池可采用表面沖洗。氣水沖洗宜用于石英砂濾料。
二、除鐵、除錳凈水器
1、主要是針對地下水井水
2、對人體產(chǎn)生危害的物質(zhì)為Fe2+、Mn2+超標，衛生標準要求為：
鐵≤0.30 mg/l 錳≤0.10 mg/l
3、除鐵、除錳工藝：
a) 當鐵≤2.0 mg/l、錳≤1.5 mg/l或只含鐵≤10 mg/l，采用接觸氧化法
用戶(hù)
如鐵錳超過(guò)上述值時(shí)也可曝氣后采用二次過(guò)濾，一級除鐵，二級除錳。
b) 曝氣氧化法
原水曝氣后，二價(jià)鐵氧化成為三價(jià)鐵的氫氧化物沉淀，再經(jīng)反應池和過(guò)濾去出沉淀物。
c) 藥劑氧化法
當空氣中的氧將二價(jià)鐵或二價(jià)錳氧化有困難時(shí)，同時(shí)需要去出濁度時(shí)較為適用。但此法在除鐵錳中應用較少。
第四章 凈化設備的選取
一、無(wú)法濾池
二、 快速濾池
三、一體化凈水器
四、飲用水除氟設備
五、硬度軟化設備
六、除鐵、除錳設備
七、恒壓供水設備
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