农村饮用水净化模式的选择与净化技术应注意的问题

农村饮用水净化模式的选择与净化技术应注意的问题主讲人：崔招女教授概述净水工艺选择净化技术应用需注意的问题农村饮用水净化模式的选择及注意问题一、概述水质净化净水工艺常规净水工艺名词解释常规净水工艺水的特殊处理水的深度处理一、概述1、水质净化水质净化或称水处理。水质净化即用不同的净化工艺，去除原水中各种杂质，使净化后的水质符合“生活饮用水卫生标准（GB5749）或符合“农村实施《生活饮用水卫生标准》准则”要求。生活饮用水质水源符合下列要求：水中不得含病源微生物。水中所含化学物质及放射性物质不得危害人体健康。水的感官性状良好，无色，无异味。一、概述天然水中一般含有杂质，如悬浮物、胶体和溶解性物质。悬浮物颗粒直径大于1×10-3，这类物质泥砂占绝大部分，如原生动物、藻类、泥土、细菌、重金属氧化物、油脂以及不溶解于水的有机物。胶体颗粒直径1×10-3～1×10-6mm，大部分为细小粘土颗粒、细菌、病菌、有机物、胶体、重金属氢氧化物、高分子有机、无机化合物。溶解性物质，直径小于1×10-6mm，是以分子、离子状态存在于水中，如钙、镁、铁、锰、氟、砷等离子以及一些有机物。详见附图1。1.2净水工艺（1）常规净水工艺名词解释混凝作用：含混合、絮凝水中细小颗粒（悬浮物和胶体）在水中沉降的很慢，静止很长时间无变化。如果在原水中投加一种混凝剂（凝聚剂），混凝剂水解后产生大量正离子，这些正离子使胶体的负电性斥力大为降低，水中杂质颗粒的稳定性降低，当杂质颗粒“脱稳”到一定程度，细小颗粒逐渐长大，并依靠重力作用下沉，完成混凝作用。1.2净水工艺混合作用：是使混凝剂迅速均匀地扩散到水中，使原水中胶体杂质脱稳。絮凝作用是使混合阶段形成的细小絮体，通过相互碰撞，以形成具有良好沉淀性能的较大絮凝体。沉淀作用：是使混合、絮凝阶段形成的絮体依靠重力作用下沉，并使水中的悬浮物质从水中分离。过滤作用：过滤是以具有孔隙的颗粒状滤料层截留水中杂质，从而使水得到进一步净化的工艺过程。1.2净水工艺（2）常规净水工艺凝聚剂消毒↓↓地表水→混合→絮凝→沉淀→过滤→清水池→用户常规处理去除水中的悬浮物、胶体物质部分细菌，和部分溶解性的物质。常规处理过程：在浑水中投加凝聚剂，产生了众多正离子与氢氧化物胶体；依靠正离子压缩胶体扩散层，氢氧化物胶体吸除水中杂质，从而使水中胶体脱稳并逐渐形成较大颗粒。即矾花最终在重力作用下从水中分离出来，使浑水得到了澄清。1.2净水工艺（3）水的特殊处理当水中的铁、锰、氟、砷超过“农村实施《生活饮用水卫生标准》准则”时，该水源必须经过特殊处理，如处理铁、锰可采用接触氧化或曝气氧化法，把溶解性2价铁、锰、氧化成3价铁、锰（悬浮状）后，可用过滤工艺去除。氟可用活性氧化铝吸附法、电渗析法或反渗透法去除。苦咸水中的盐份可用电渗析法或反渗透法去除。1.2净水工艺（4）水的深度处理水中无机或有机物含量超标时，应进行深度处理。一般采用活性炭吸附工艺。二、净水工艺选择未受污染，符合水源标准的地下水符合（GB3838）Ⅱ类以上标准的地表水常规浊度地表水高浊度地表水超过（GB3838）Ⅱ类以上地表水的强化处理微污染水、有机物与氨氮超标、含藻水和铁锰超标地下水氟超标的地下水苦咸水净水设施的选择二、净水工艺选择未受污染的地下水仅需进行消毒处理即可。地表水符合（GB3838）Ⅲ类以上水体，原水浑浊度低于20NTU。二、净水工艺选择地表水原水浊度长期低于500NTU，瞬间不超过1000NTU，宜采用常规净化处理工艺。二、净水工艺选择原水浑浊度（洪峰季节）超过500NTV或含沙量变化较大时，原水应采取预沉,高浊度水处理应按CJJ40《高浊度水给水设计规范》。二、净水工艺选择（5）常规净水工艺简介1）絮凝池的型式农村水厂常用的絮凝池有穿孔旋流絮凝池、折板絮凝池、网格絮凝池和隔板絮凝池①絮凝池设计注意的要点a絮凝池内流速一般由大逐渐变小进行设计b絮凝时间一般为10~30minc为使絮凝过程完成后所形成的絮体不致破碎，宜将絮凝池与沉淀池合建dGT值一般控制在104~1052）各池型絮凝池简介二、净水工艺选择①穿孔旋流絮凝池穿孔旋流絮凝池由多个串联的絮凝室组成，如图。原水以较高流速沿池壁切线方向流入，在池内产生旋转运动，促使颗粒相互碰撞，利用多级串联的旋流方向，更促进了絮凝作用。各室间的连接采用孔口，孔口断面逐级放大，而流速逐渐变小。②折板絮凝池平折板絮凝池一般分为三段（也可多于三段），折板布置可分为相对折板、平行折板及平行直板3种型式，见图6-17；适用于水量变化不大的中、小型水厂。穿孔旋流絮凝池适用于中、小型水厂。经常与斜管沉淀池合建而组成穿孔旋流絮凝斜管沉淀池。二、净水工艺选择③网格絮凝池网格絮凝池的平面布置由多格竖井串联而成，水流从一格流向另一格，上下交错流动，直到出口。水平放置网格（栅条），水流通过网格或栅条孔隙，水流收缩，过网孔后水流扩大。④隔板絮凝池隔板絮凝池是传统的絮凝池布置形式，主要有往复式和回转式，适用于水量变化小的大型水厂。二、净水工艺选择2）沉淀池池型简介农村水厂常见的沉淀池池型有平流沉淀池，斜管（板）沉淀池。①平流沉淀池平流沉淀池构造简单为一长方形的水池，但占地面积大，处理效果稳定，且对水质的适应性较强，操作方便等优点，故各地仍普遍采用。②斜管（板）沉淀池斜管（板）沉淀池是一种在沉淀池内装许多直径较小的平等斜管或间隔较小的平等斜板。斜管沉淀池为正六角形蜂窝斜管。一般分为配水区、斜管（板）区、清水区和积泥区。因水流向上沉泥向下，方向相反，故称为异向流斜管沉淀池。异向流斜管沉淀池具有适用范围广，处理效率高，占地面积小等优点，广泛用于村镇水厂。但由于异向流斜管沉淀池停留时间短，当原水浊度较高时，易造成出水水质不稳定，因此该池型宜用于原水浑浊度长期低于1000NTU的原水。二、净水工艺选择二、净水工艺选择3）澄清池澄清池是通过重复利用沉淀泥渣来完成絮凝和沉淀过程的，它的类型很多，可分为水力循环澄清池、机械搅拌澄清池。①水力循环澄清池构造简单，无机械搅拌设备，对水质、水温变化适应性较差二、净水工艺选择②机械搅拌澄清池机械搅拌澄清池对水量、水质和水温适应性强，效果稳定，投药量少，适应于高浊度原水的净化。4）滤池的型式村镇水厂常用的滤池型式有普通快滤池，重力式无阀滤池、虹吸滤池。滤池的型选择，应根据设计生产能力，进水水质和工艺流程中的高程要求等因素，结合当地条件，通过技术经济比较确定。①一般规定a、滤池的格数或个数，应根据生产规模，运行维护等条件确定，不应少于2个；b、滤池滤速宜采用6m~8m/h；c、滤池可采用石英砂，无烟煤等单层滤料或双层滤料；d、滤池工作周期宜采用12~24h。二、净水工艺选择②滤池池型简介a、普通快滤池普通快滤池构造简单，有成熟的运转经验，运行稳定、可靠，可适用于大、中、小型村镇水厂。但阀门多（4个）必须设有全套反冲洗设备；二、净水工艺选择b、重力式无阀滤池无需设置阀门靠本身特有的构造，利用虹吸作用进行自动过滤和冲洗，管理方便，适用于中型水厂。缺点：运行过程看不到滤层，冲洗效果差，清砂不便；二、净水工艺选择C、虹吸滤池虹吸滤池利用虹吸原理进水和排除反冲洗水，不需要大型阀门，能利用滤池本身水量和水头进行冲洗，无需水泵和水塔。适用于大型水厂。二、净水工艺选择强化净水工艺当水源水质超过（GB3838）Ⅲ类以上水体时，净水工艺应根据以下条件确定。（1）微污染地表水宜采用强化常规净水工艺，或在常规净水工艺前增加生物预处理或化学氧化处理，也可采用滤后活性炭吸附进行深度处理。二、净水工艺选择强化净水工艺二、净水工艺选择强化净水工艺气浮工艺适用于去除地表水中藻类。（4）活性炭或臭氧活性炭深度处理能有效去除水中有机污染物、色度、异臭、异味、杀虫剂、农药、合成洗涤剂、合成燃料，对汞、铅、镍、钴等也有较强的吸附能力，该方法，一般用在滤池后，净化效果好、能进一步提高水质，管理简便，但成本较高、活性炭需要再生，在城市水厂中采用较多的臭氧活性炭深度处理。当水源突然受到污染时，用活性炭处理污染水，也是一种很好的应急措施。（5）化学预氧化适用于去除微量有机污染物、藻类、异臭、异味等，能够用于给水处理的氧化剂很多，目前采用较多的是高锰酸钾及其复合药剂，对水质的副作用小，副产物易于被常规水处理工艺去除。该技术在城市水厂中应用较多，在农村水厂中刚刚开始采用。二、净水工艺选择强化净水工艺——除铁工艺流程二、净水工艺选择强化净水工艺——除锰工艺流程二、净水工艺选择强化净水工艺——除铁除锰工艺流程二、净水工艺选择6、氟超标的地下水宜采用活性氧化铝、混凝沉淀或电渗析等净水工艺。二、净水工艺选择－氟超标活性氧化铝吸附法除氟滤池设计：①原水浊度低于5NTU，含氟量应小于10mg/l。②活性氧化铝应有足够的机械强度，粒径宜采用0.4～1.5mm。③pH＜7.0时，滤池滤速宜为4～6m/h；pH＞7.0时，宜采用硫酸或二氧化硫将原水pH值调低于6.5～7.0。④滤层厚度含氟量小于4mg/l时,滤层厚度应大于1.5m。含氟量在4mg/l～10mg/l时,滤层厚度宜大于1.8m。当采用硫酸调pH值、且滤速较低时，滤层厚度可为0.8～1.0m。二、净水工艺选择－氟超标除氟滤池设计：⑤当滤池水含氟量超过1.1mg/l时，滤料应进行再生处理，再生液可采用氢氧化钠或硫酸铝溶液。A．采用氢氧化钠再生时，再生过程包括首次反冲洗、再生、二次反冲洗、中和四个阶段；采用硫酸铝溶液再生时，中和阶段可以省去。B．再生液自上而下通过滤层，用氢氧化钠再生时，其浓度为0.75～1.00%,再生液流速为3～10m/h；采用硫酸铝再生时，其浓度为2～3%，再生时间为2～3h，再生液流速可为1.0～2.5m/h，再生后滤池内的再生溶液应排远。C．反冲洗强度首次反冲洗为12～16l/s.m2，冲洗时间为10～15min，滤层膨胀率为30～50%。二次反冲洗为3～5l/s.m2，冲洗时间为1～3h。D．中和可采用浓度为1%的硫酸溶液调节进水pH值为3，中和时间为1～2h。二、净水工艺选择－氟超标目前，重庆亚泰有限公司，调原水pH至5.5～6.0，出厂水再调pH至7.0，活性氧化铝运行一个周期可达180h。调原水pH至酸性，可延长运行时间，减少再生过于频繁。二、净水工艺选择－氟超标（3）电渗析法二、净水工艺选择－苦咸水淡化苦咸水淡化宜采用电渗析或反渗透等膜处理工艺。电渗析是指在直流电渗析作用下，利用阴、阳离子交换膜，使水中的阴、阳离子反向迁移，在降低水中含盐量的同时也降低了含氟量。（1）进入电渗析器的原水应进行预处理，进入电渗析器的水质应符合下表。二、净水工艺选择－苦咸水淡化二、净水工艺选择－苦咸水淡化铁＜0.3mg/l，锰＜0.1mg/l应符合GB5749。原水不得有异味，有异味时宜在电渗析器后设活性炭吸附装置。铁锰不超标的地下水可采用过滤器和精密过滤器进行预处理。进入电渗析器的水压不应大于0.3MPa。电渗析器的出水含盐量宜为200～500mg/l，含氟量宜为0.5mg/l。二、净水工艺选择－苦咸水淡化（2）选择电渗析器的型号、流量、级、段和膜对数，应根据原水水质、出水水质要求和设计规模选择。（3）选择电渗析器主机时，离子交换膜透过率应大于90%；隔板应耐酸碱，不受温度变化；隔网厚度和孔眼分布应均匀，电极应有良好的导电性能、机械强度、化学和电化学稳定；上述材质均要求无毒。（4）电渗析器应有频繁倒极装置，切换电极极性的同时改变浓、淡水水流方向，应设自动和手动倒极两种方式。倒极装置应根据原水水质及电流密度确定，倒极周期为10～30min。二、净水工艺选择－苦咸水淡化（5）除盐率下降时，应停机进行酸洗，酸洗液宜采用工业盐，盐的浓度宜为1.0～1.5%。酸洗周期1～4周1次。（3）反渗透除盐降氟反渗透是在压力作用下，水分子透过反渗透膜，水中的盐分、微生物等杂质被截留，在降低水中