水处理净水设备系统
一．净水处理的目的及工艺
1、自来水净水处理的目的是去除原水中的悬浮物质、胶体物质、细菌、藻类、重金属用有机物污染物等有害成份，使净化后的水质能满足生活用水或工业生产用水的需要。
2、常用的净水工艺有：自然沉淀、氧化(预氧化)曝气、混凝沉淀或澄清、气浮、过滤、吸附、消费等，另外还有各种去除藻类、铁、锰、氟等的特殊处理工艺。
二．净水处理的工艺流程
由于我国地域广，水土、地质、地理环境及水源种类各不相同，各地区的工农业发展也不相同，由此带来的污染程度也不同，所以在自来水的处理方法上也不尽相同，这里只介绍一些较常用的具有代表性的工艺流程。
1．一般水源的净水工艺流程
一般水源是指原水水质符合《生活饮用水卫生标准》规定的生活用水水源，其主要流程如下： 原水→混凝沉淀或澄清→过滤→消毒
2．除藻净水工艺流程
水库、湖泊水往往浊度较低、而含藻量较高，在除浊度的同时需考虑除藻，其主要净水工艺流程如下：杀藻药剂↓
原水→混凝沉淀或澄清→过滤→消费
3．受微量有机污染水源的净水工艺流程
河水、浅层地下水较易受到污染，当污染严重时其水质就达不到《生活饮用水卫生标准》规定的水源要求，一般不能作为生活饮用水水源。如果无法找到合适水源，而污染源能得到控制和改善，也可能受微量污染原水进行深度处理，但其出水必须要达到《生活饮用水卫生标准》，其主要净水工艺流程发下：
折点氯化↓
原水→混凝沉淀或澄清→过滤→消毒
4．含铁、含锰水净水工艺流程
当原水中铁、锰含量超过现行的《生活饮用水卫生标准》的规定时，应对原水进行除铁、除锰处理，其工艺流程如下：
药剂↓
原水→曝气→混凝→沉淀→过滤
5．含氟水净水工艺流程
当原水中的氟化物含量超过《生活饮用水标准》的规定时，应对原水采取除氟措施，其工艺流程如下：
原水→空气分离→吸附过滤
三．各净水工艺的作用及原理
1．自然沉淀
高浊度的原水中含有大量的悬浮物和泥沙，在流动状态下无法沉降而悬殊浮于水中，当进入沉沙池中由于流速缓慢，在重力的作用下，其中较大颗粒的泥沙和悬浮物会自然沉淀而从水体中分离出来。
2．预氯化
当水源受到有机物污染时，应对水体进行预氯化。预氯化通常在混凝澄清前进行，氯对水中存在的下列物质有氧化作用。
- 二价铁离子和锰离子；
- 氨生成氯氨或者超过折点将其破坏，但如果氨的含量非常高，则不能进行预氯化，因为它含有大量残余氧化剂，致使运行费用较高；
- 亚硝酸盐，氧化成硝酸盐；
- 可氧化的有机物；
- 易在净水装置中繁殖并形成厌氧发酵的微生物(细菌、藻类、浮生物)。
预氯化处理可采用简单氯化，折点氯化甚至是过氯化。通常预氯化的程度最好是使氯的含量稍高于折点而又不需要过多的投氯量。这样可破坏所有病原菌，去除尽可能多的细菌、微生物、浮生物和氯氨；同时可使味觉阈值最低。从可能含有病毒的地表水源取水时，必须投放超过折点的氯，并延长接触时间。
3．曝气
在二种情况下，水可能要进行曝气。
3.1、水中有下述过量气体：
1.硫化氢(H2S),它会产生臭味，这种气体易于通过大气曝气而去除；
2.氧(O2)，水中有过饱和的氧释放时，易使澄清池和滤池出现问题。
3.二氧化碳(CO2)，以使水产生腐蚀性，在大气压力下曝气即可将其除去。
3.2、 如果水中缺氧，曝气的作用如下：
1.氧化二价铁和锰离子；
- 在一定条件下使氨硝化；
- 增加氧含量，因而使水适合于饮用，向富氨或富硫酸盐的水中加氧有时还有助二控制厌氧生物并防止金属管道腐蚀。
4.混凝沉淀或澄清
混凝处理是向水中加入混凝剂(或絮凝剂)，通过混凝剂水解产物压缩胶体颗粒的扩散层，达到胶粒脱稳机时相互聚结，或者通过混凝剂的水解和缩聚反应而形成高聚物的强烈吸附架桥作用，使胶粒被吸附粘结。混凝处理过程包含了凝聚和絮凝二具阶段，凝聚阶段形成较小的微粒，再通过絮凝以形成较大的絮粒，在絮粒形成过程中，不但能吸附悬浮颗粒，还能吸附一部分细菌和溶解物质。絮粒可在一定的沉淀条件下从水中分离、沉降出来。混凝剂的种类有很多，应根据不同的水质特征进行选用，但均不得含有对人体健康有害的成份。
混合是原水与混凝剂或助凝聚剂进行充分混合的工艺过程，是进行混凝反应和沉淀的重要前提。混合过程要求在加药后迅速完成。经过与药剂充分混合后的原水，进入反应池进行反应。反应池流速一般按由大渐渐变小进行设计，在较大的反应流速下，使水中的胶体颗粒发生较充分的碰撞吸附；在较小的反应流速下，使胶体颗粒能结成较大的絮粒，在沉淀池内去除。沉淀或澄清池有各种结构形式和方法，其主要目的是使水中的絮粒能较快、较彻底地沉降。
5．过滤
经过混凝沉淀或澄清处理的水比原水清多了，其中大部分杂质颗粒和细菌病毒已被去除，但还有一部分细小的杂质颗粒，如某些形成色度的溶解物质及细菌，还不能满足生活饮用水的要求，从而必须用过滤的方法进一步除去水中残留的悬浮颗粒和细菌病毒，所以过滤是交通化过程中的一个重要环节。
滤池能净化，主要取决于滤料层，一般都用石英砂作滤料层，其具有以下几个作用：
- 机械隔滤作用
浑水经过起着类似“筛子”作用的砂层时，水中悬浮杂质颗粒尺寸偶尔有比砂层孔隙大的首先被截留在孔隙中，于是孔隙变小，而后进入的较小杂质颗粒相继被这“筛子”阻留下来。由于滤料是由大小不均匀的砂料组成，在滤池经过反冲后，由于水力分选作用滤料颗料就会自动地按大致接着它们的大小次序从下到上顺次排列，最粗的排在最下面，最细的排在最上层，使水经过砂层时上部砂层能截留更多的杂质。 - 沉淀作用
把滤料层看作是重迭起来的许许多多的微小沉淀池，水中的微小杂稳定质可以在砂层中的空隙内沉淀在滤料颗粒上，使水净化。 - 接触凝聚作用
滤料层中排列得很紧密的砂粒表面功已经被杂质包围的砂粒表面是一个很好的接触介质，那些由沉淀池或澄清池中未被截留的细小杂质粒，胶体稳定性早已失去，电性斥力已消失或降低，当这些杂质随水进入滤池以后，经过滤料层中弯弯曲曲的水流孔道时，在水流动力作用下，与砂料表面或附着在砂粒上的杂质或悬浮杂质有更多的碰撞机会，当碰撞接触时，由于分子引力的作用，杂质便被吸附在砂料上面，因而水中杂质得到民进一步地去除，水就更清了。滤池的结构形式、滤料材质级配粒径、及过滤方式的许多种形式，可根据水质特征、水厂规模及投加混凝剂种类来选择。
7．活性碳吸附
对于水中用常规处理工艺(混凝、沉淀、过滤)难以去除的某些有机或无机污染物，可利用活性炭吸附进行处理。活性碳吸附工艺具有以下作用：
- 除臭——除去由酚、石油等引起的异嗅；
- 去色——去除由铁、锰及植物分解生成物或有机污染物等形成的色度；
- 脱氧——脱除由于在饮用水中投加消毒剂(余氯等)所造成的嗅味；
- 去除有机物——农药、杀虫剂、氯化烃、芳香族化合物以及BOD(生化耗氧量)与COD(化学耗氧量)等的支除；
- 去除生金属——汞、铬等重金属离子；
- 合成洗涤剂的去除；
- 病毒的去除；
- 放射性物质的去除。
在净水处理流程中颗粒状活性碳一般设置于沉淀或澄清池后级，主要起吸附过滤作用；而粉未状活性碳的投加应设置在预氯化、调节PH值处理工序和投混凝剂之前，其主要作用起吸附作用。
8．消毒
在给水处理中可根据原水水质和处理工艺，采用滤前及滤后二次消毒，也可仅采用滤前或滤后消毒。采用滤前消毒可延长氯的接触时间，有利于杀死水中微生物，防止藻类生长，清洁滤砂和降低水的色度等，但氯耗将有所增加，且当水中有机物含量高时，还将使出水三卤甲烷增加。因此一般采用单独滤后消毒，通过消毒后，自来水中的细菌含量和余氯量应符合国家《生活饮用水卫生标准》的规定。常用的消毒方法有紫外线、氯、臭氧等。我国城市给水中普通采用氯消毒。氯的杀菌作用，主要是靠次氯酸(HCIO)。氯气加入水中之后，在几秒钟内很快水解而产生次氯酸。由于次氯酸的分子量很小，是中性分子，它很快扩散到带负电荷的细菌表面，并透过细菌的细胞壁而穿透到细菌的内部，以氯的强氧化作用来破坏细菌赖以生存的酶系统，从而阻止细菌吸收葡萄糖，停止新陈代谢，使细菌死亡，以达到灭菌的目的。采用氯消毒是经济有效的，且余氯具有持续消毒作用，可避免自来水在输送过程中细菌的生长繁殖。但如果水中有机物含量较多时，有用液氯消毒将导致许多有机氯化物的产生，会对人体构成危害。现在已有二氧化氯或臭氧作为消毒剂来替代液氯。
二氧化氯不会与某些耗氯化物反应(如氨氮、含氮化合物)，如果二氧化氯合成时不会出现自由氯，那么二氧化氯加入水中将不会产生有机氯化物。由于二氧化氯不与氨氮等化合物作用而被消耗，故具有较高的余氯，杀菌消毒作用比氯更强。二氧化氯在较广泛的PH值范围内具有氧化能力，其氧化能力是自由氯的2倍，能比氯更快地氧化锰、铁，除去氯酚、藻类等引起的嗅味，具有强烈的漂白能力，可去除色度等。
紫外线是一种不可见的光线，其波长在1,360-3,900埃。这种光线以穿透细菌的细胞壁，杀死微生物，达到消毒灭菌的目的。紫外线波长在2,600A左右，消毒效果最好。紫外线消毒主要用于处理水量小的饮用水方面，它的特点是：灭菌能力强，接触时间短，设备简单，操作方便。处理后的水无色、无味、无中毒的危害，不会增加象氯气灭菌时出现的氯离子。然而，紫外线没有余氯那样的持续灭菌作用，而且紫外灯使用寿命短，价格贵，处理水量也小。
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