我們擰開水龍頭,自來水緩緩流出,我們在享受現(xiàn)代生活帶來的便利的同時水中臭氧,有沒有想過這些隨開隨用的自來水究竟經(jīng)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,而且里面有大量的氣泡,散發(fā)出消毒水的味道,要靜置幾分鐘才恢復(fù)清澈,這些現(xiàn)象究竟是如何形成的?
農(nóng)村來的朋友可能知道,以前沒有自來水,家里都有一口大水缸,父親斜著身子,扁擔(dān)吱呀呀,從池塘挑著水回家,倒進水缸后打上明礬靜止一段時間缸底開始出現(xiàn)沉淀,這是農(nóng)村最原始的水處理工藝。
后來,大家發(fā)現(xiàn)將水缸集中在一起,由專人統(tǒng)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(shù)水廠采用的方法是從水源地抽水進水廠統(tǒng)一消毒、沉淀、過濾,最后泵送至用戶家中,其中主要用到以下 6 種藥品:
1.HCLO 次氯酸水中臭氧,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(jù)投加位置的不同可分為前加氯、后加氯。
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?jǐn)嚢?,作用是使水中細微懸浮粒子和膠體離子脫穩(wěn),聚集、絮凝、混凝、沉淀,達到凈化處理效果。
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(yù)(前)臭氧、后臭氧投加點。
使用臭氧進行水處理的優(yōu)點很多,比如殺菌效果佳,穩(wěn)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,更重要的是產(chǎn)生了一定量的溴酸鹽,你也知道的,這是潛在致癌物,水廠目前應(yīng)對方法是使用一定量的 H2O2 來處理,后面會提到。
圖 2.氧氣罐 汽化器即使在夏天也是結(jié)滿冰霜
圖 3.臭氧發(fā)生器(氧氣通電產(chǎn)生臭氧)
圖 4.池內(nèi)臭氧投加點
4.H2O2 雙氧水,強氧化劑,有殺菌消毒的能力煤氣報警器,但主要用于應(yīng)對溴酸鹽,加入水中后與O3 形成競爭關(guān)系,避免形成溴酸鹽,常在水質(zhì)較差的月份添加使用。
溴酸鹽是潛在致癌物,但受熱易分解,不僅是自來水,市面上大多數(shù)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(wèi)生。
圖 5.雙氧水投加系統(tǒng)
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(yán)格控制用量。
6.PAM 聚丙烯酰胺,絮凝劑,僅用于污泥系統(tǒng)的平衡池,因為貴。
了解完水處理過程中的部分化學(xué)物品,現(xiàn)在有 3 個問題擺在面前:
水從哪里來?
水到這里做什么?
水到哪里去?
請系好安全帶,前方飆車。
1.水源地 - 取水泵房 - 凈水廠,一句話,高揚程,大功率水泵伺候,符合國家規(guī)范要求的三類水即可,選用水泵時考慮部分水頭損失,根據(jù)用戶需求量控制好進場水量。
圖 6.某地取水泵房
2.高錳酸鉀 - 預(yù)臭氧 - 前加氯氨氣報警器,其中高錳酸鉀、氯氣投加方法是在主進水管道上開孔設(shè)置投加點,將藥物直接泵送至管道內(nèi)與水混合,預(yù)臭氧有單獨的構(gòu)筑物,池體內(nèi)部投加充分混合并且要將尾氣回收破壞。
圖 7.預(yù)臭氧接觸池
圖 8.臭氧投加裝置
圖 9.氯氣投加機
3.機械攪拌混合池,池內(nèi)投加 PAC 聚合氯化鋁,攪拌機機械混合。
圖 10.水中呼啦圈即環(huán)形加藥管,攪拌機就很明顯了
4.絮凝平流沉淀池,折板式、回轉(zhuǎn)隔板式都有,水中細微懸浮粒子和膠體離子在此絮凝沉淀,特殊的構(gòu)造將增加水流長度、增大接觸面積與時間、增加碰撞概率、從而提高聚合沉淀效果,上清液將通過集水槽流入濾池。
圖 11.折板式,上部遮陽以減少青苔滋生,效果一般
圖 12.回轉(zhuǎn)隔板式
圖 13.沉淀池
圖 14.絮凝沉淀(雪花點)
那么有朋友問了,這一直絮凝沉淀水池不很容易臟嘛,難道定期洗池子嗎?這時候就體會到這群水務(wù)工作者的智慧了,他們發(fā)明了刮泥機,移動的黑科技,沉淀于池底的淤泥無處藏身。
圖 15.刮泥機
圖 16.刮泥機
圖 17.刮泥機刮出來的泥水排至污泥系統(tǒng)
5.濾池(普快 2 座,V 型 1 座),經(jīng)過絮凝沉淀后的水進入濾池,濾料是石英砂,可以過濾掉水中的懸浮物。
圖 18.濾池
6.提升泵房,普通砂濾池處理過后的水勢能較低,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,以便順利完成后續(xù)工藝。
圖 19.軸流提升泵(約 2m 高,Q=4800m3/h,共 6 臺)
7.臭氧接觸池,提升以后的水流入臭氧接觸池,投加臭氧殺菌消毒,此階段為后臭氧。
8.活性炭濾池水中臭氧,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(zhì),濾后水經(jīng)管廊中央水渠匯流再分配至清水池。
圖 20.經(jīng)過活性炭處理后的水很清澈,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,二級泵房水泵隨時待命,按下啟動,干凈、衛(wèi)生的自來水就通過市政給水管輸送到了千家萬戶。
圖 21.二級泵房
以上是凈水廠工藝流程,是不是感覺重新認(rèn)識了自來水君,我們從頭來對比一下水質(zhì)的變化:
圖 22.原水進廠,無任何處理,渾濁發(fā)黑
圖 23.經(jīng)過絮凝沉淀后的水,是不是稍微能接受了點
圖 24.即將輸送至用戶家里的水,干凈衛(wèi)生
但這不是全部,看完以后你是否想問:
長期過濾的情況下,無論是石英砂還是活性炭必然會變臟,濾料里面夾雜的懸浮物如何清理?
刮泥機刮出的污泥水去了哪里?
別急,我們先來引出兩個概念:
反沖洗系統(tǒng)
污泥處置系統(tǒng)
先說第一個,過濾水在空間上是自上而下流動,反沖洗系統(tǒng)則是自下而上,一般有水沖洗 + 氣沖洗。
水沖系統(tǒng)的水來源于清水池,為什么用清水,感覺好浪費啊,這是因為你如果用臟水刷碗,是刷不干凈的,即使外表干凈了你也不敢直接拿來盛飯。
氣沖則是由空壓機將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,進而將雜質(zhì)清理出去,反沖洗后的水進入回收池,水質(zhì)檢測達標(biāo)后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(dāng)然緊急情況下也能切換閥門流入雨水系統(tǒng)。
至于污泥處置系統(tǒng),顧名思義是處理水廠產(chǎn)生的污泥水的。
主要是沉淀池刮泥機產(chǎn)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淀,上部含泥量低的水將排放至雨水系統(tǒng),下部泥水含泥量太大,匯流至平衡池,再抽入至脫水機房的離心機,泥水分離,水由雨水系統(tǒng)排放,泥餅堆放在污泥堆棚定期清理。
圖 25.地埋式排水排泥池,地下池體,地表青青草原
圖 26.濃縮池與環(huán)形軌道刮泥機
圖 27.離心機
圖 28.正在清理的污泥堆棚
水廠的工藝管道、閥門錯綜復(fù)雜,不同的任務(wù)需要用到不同的閥門啟閉組合,而現(xiàn)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產(chǎn)力,以后的水處理工藝將會更加出色。
圖 29.水處理遠程監(jiān)控
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