水处理技术

上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司SHANGHAIMUNICIPALENGINEERINGDESIGNINSTITUTE(GROUP)CO.,LTD.水处理技术上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司SHANGHAIMUNICIPALENGINEERINGDESIGNINSTITUTE(GROUP)CO.,LTD.总结深度处理技术简介预处理技术简介各常规工艺简介低温低浊地面水简介上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司SHANGHAIMUNICIPALENGINEERINGDESIGNINSTITUTE(GROUP)CO.,LTD.1.低温低浊地面水简介1.1水质特性•低温低浊水并无严格定义，一般把水温低于10℃左右、浊度低于30NTU的地表水称为低温低浊水。低温低浊水还有另外一层含义，在我国低温低浊水常常发生在冬季枯水季节，江河里的流量大大减少，而城市的生活污水量以及工业废水并没有减少，这就导致腐植酸、蛋白质等有机物在低温低浊水的总颗粒中所占的比例增加。•温度低、浊度低、耗氧量低、碱度低、粘度大、pH值偏低等是低温低浊水在冬季的水质特征。在低温低浊状态下，江河水表现出耗氧量、碱度、pH值偏低特性；水库水则呈现色度、氨氮、磷、微生物和藻类含量高，且底层水中还具有铁、锰、有机物含量较高的特点。上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司SHANGHAIMUNICIPALENGINEERINGDESIGNINSTITUTE(GROUP)CO.,LTD.1.低温低浊地面水简介1.2难处理原因•温度可以影响水的pH值、粘度、Zeta电位、微粒布朗运动，进而影响混凝剂的水解、以及水处理过程中絮凝、沉淀、过滤的效果。•水中微粒尺寸小且粒径分布均匀，具有动力稳定性与凝聚稳定性。浊度越低，水中微粒数目越少，粒子间碰撞机会就少，絮凝反应慢，形成的絮体细、小、轻难以沉淀，过滤时易穿透滤层。低温低浊水混凝时形成的微小絮体不能下沉，需要提高搅拌强度以增大颗粒的碰撞几率，但增大机械搅拌强度会增加水力剪切强度，剪碎形成的细小絮体。•另外低温低浊水中溶解性有机物也会影响水处理过程。水中溶解性有机物表面带有远多于悬浮微粒的电荷，需要提高混凝剂用量才能达到原有混凝效果。上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司SHANGHAIMUNICIPALENGINEERINGDESIGNINSTITUTE(GROUP)CO.,LTD.1.低温低浊地面水简介1.3常用处理工艺•高效絮凝剂与助凝剂的优选水处理药剂选择是水处理过程中的关键环节，絮凝剂及助凝剂选择是否合适，直接影响后续工艺的处理效果，要根据不同的水质选择不同的混凝药剂。混凝剂的选择：无机混凝剂中铁盐在处理低温低浊水时效果好于铝盐，高分子絮凝剂整体效果好于无机混凝剂，特别是用聚铝做絮凝剂时，形成絮体大、沉降好、投量少且对原水水质适应性强，广泛应用于低温低浊水处理。助凝剂的选择：使用助凝剂能显著改善混凝剂的混凝效果，减少投加量，特别是高锰酸钾及其复合药剂，在处理低温低浊水中有良好的助凝效果。上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司SHANGHAIMUNICIPALENGINEERINGDESIGNINSTITUTE(GROUP)CO.,LTD.1.低温低浊地面水简介旋流混合网格廊道反应池斜板沉淀池投药原水清水•涡旋混凝技术涡旋混凝理论应用于实际发展为网格絮凝，也称栅条絮凝。这种技术是在隔板式絮凝工艺的廊道上布设一定尺寸构造的网格。涡旋混凝低脉动沉淀技术处理效率高、占地面积小、经济效益显著，原水经过处理后，出水水质优，社会效益好，水质效益可观。哈尔滨供水公司几年运行实践证明，这项工艺可使沉后水浊度稳定在3NTU以下，滤后水接近零度，形成了一个很高的水质效益。上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司SHANGHAIMUNICIPALENGINEERINGDESIGNINSTITUTE(GROUP)CO.,LTD.1.低温低浊地面水简介•溶气浮选溶气浮选法是利用压力容器水骤然解压释放出大量的微细气泡，将加药混凝反应后所形成的絮粒吸附在气泡表面，由于气泡密度小于水的密度，就使带有絮粒的气泡上浮到水面，形成浮渣而被刮渣机刮去，达到除浊的目的。孔室反应池气浮池混凝剂排泥原水出水溶气释放器压力溶气罐空气压缩机高压水容器浮选法不仅能处理低温低浊度水质，而且能去除水库水的色度、藻类和臭味，但是其机械设备的投资明显增加，增加的费用可从节省下来的反应池容积得到一定程度的弥补。上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司SHANGHAIMUNICIPALENGINEERINGDESIGNINSTITUTE(GROUP)CO.,LTD.1.低温低浊地面水简介•直接过滤直接过滤是指过滤前没有沉淀装置的一种水处理系统，根据滤池进水的特点，直接过滤又称为接触过滤或微絮凝过滤。其原理为在原水中投加混凝剂后，再投加助凝剂，经快速混合形成肉眼看不见的微絮凝体后直接进入滤池，在滤料层中形成微小絮凝体，其中一部分被截留，另一部分被滤料吸附，呈现具有微絮接触吸附过滤作用，从而达到除浊目的。直接过滤法比较适用于低温低浊度水，也适用于低温中浊度水，但这种方法对滤料的要求较高，抵抗浊度冲击的能力弱，长期运行容易出现滤料堵塞问题。上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司SHANGHAIMUNICIPALENGINEERINGDESIGNINSTITUTE(GROUP)CO.,LTD.1.低温低浊地面水简介•强化混凝、沉淀、过滤技术强化混凝、沉淀、过滤技术就是在基本维持原有常规处理构筑物不变的情况下，通过强化混凝、强化沉淀和强化过滤等措施，在除浊的同时增加对有机物的去除。•由于不同季节原水水质变化大，既要对低温低浊度原水的各个处理环节进行改进，又要考虑工艺对雨季高浊度原水的适应性。为达到保证水质与水量、降低水厂运营成本的目的，普遍增加深度处理时不现实的，通过强化混凝、沉淀、过滤技术使其满足要求无疑是最经济可行的方法。•本方案选取强化混凝、沉淀、过滤技术。上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司SHANGHAIMUNICIPALENGINEERINGDESIGNINSTITUTE(GROUP)CO.,LTD.总结深度处理技术简介预处理技术简介各常规工艺简介低温低浊地面水简介上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司SHANGHAIMUNICIPALENGINEERINGDESIGNINSTITUTE(GROUP)CO.,LTD.2.各常规处理工艺简介2.1混凝•自来水厂所去除的杂质主要是悬浮物和胶体颗粒。通常投加电解质可以使水中胶体颗粒及细小的悬浮颗粒相互聚结，这一过程成为混凝。•混凝的作用不仅能够使处于悬浮状态的胶体和细小悬浮物聚结成容易沉淀分离的颗粒，而且能够部分地去除色度，无机污染物、有机污染物，以及铁、锰形成的胶体络合物。同时也能去除一些放射性物质、浮游生物和藻类。上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司SHANGHAIMUNICIPALENGINEERINGDESIGNINSTITUTE(GROUP)CO.,LTD.2.各常规处理工艺简介•混凝作用机理压缩双电层机理：是指在胶体分散系中投加能产生高价反离子的活性电解质，通过增大溶液中的反离子浓度来减小扩散层厚度的过程。电中和吸附机理：指由于胶粒表面对异号离子、异号胶粒、链状离子或分子带异号电荷的部位有强烈的吸附作用，中和了电位离子所带的部分电荷，减少了静电斥力，降低了ζ电位，悬浮胶体的排斥势能降低，胶体间的引力增加，从而相互聚集、脱稳并最终沉降下来。上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司SHANGHAIMUNICIPALENGINEERINGDESIGNINSTITUTE(GROUP)CO.,LTD.2.各常规处理工艺简介吸附架桥机理：主要指高分子物质与胶粒互相吸附，但胶粒与胶粒本身并不直接接触，而是胶粒凝结为大的絮凝体，还可理解为两个大的同号胶粒中间由于有一个异号胶粒而连接在一起，投加的水溶性链状高分子聚合物在静电引力、范德引力和氢键等力作用下，通过活性部位与胶体和细微悬浮物发生吸附，将微粒搭桥联结为一个个絮凝体的过程。网捕卷扫机理：向水中投加含金属离子的化学药剂后，由于金属离子的水解和聚合，会以水中的胶粒为晶核形成胶体状沉淀物，或者在这种沉淀物从水中析出的过程中，会吸附和网捕胶粒而共同沉降下来这称为网捕卷扫作用。上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司SHANGHAIMUNICIPALENGINEERINGDESIGNINSTITUTE(GROUP)CO.,LTD.2.各常规处理工艺简介•混凝动力学过程异向絮凝：由布朗运动所造成的颗粒碰撞聚集称为异向絮凝。颗粒在水分子热运动的撞击下所作的布朗运动是无规则的，这种无规则运动必然导致颗粒相互碰撞。絮凝体形成的第一阶段是异向絮凝，但它的动力学过程忽略了。同向絮凝：由流体运动所造成的颗粒碰撞聚集称。据资料统计，G值一般在20~70s-1之间，GT值在104~105之间。推荐数据为，混合时间小于2min时，可用G=500~1000s-1；混合时间为5min时，G＜500s-1；G＞1000s-1时，产生有害影响。GT指直接反映在时间T时刻颗粒数n的值，实际上也反映了颗粒的大小。G值确定时，可以通过增加T来改进絮凝反映效果，因此，GT值作为控制及衡量絮凝反映的重要参数，反映了絮凝反应的过程及效果。上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司SHANGHAIMUNICIPALENGINEERINGDESIGNINSTITUTE(GROUP)CO.,LTD.2.各常规处理工艺简介•常见混凝剂1、无机混凝技1）低分子无机混凝剂简单无机型絮凝剂是铁系、铝系金属盐。主要有三氯化铁、硫酸亚铁和硫酸铝。2）无机高分子絮凝剂无机离分子絮凝剂混凝效果高、价格低,有逐步成为主流药剂的趋势。阳离子型：聚合氯化铝(PACL聚合硫酸铝（PAS）、聚合磷酸铝（PAP）、聚合硫酸铁（PFS）、聚合氯化铁（PFC）、聚合磷酸铁（PFP）、聚亚铁；阴离子型：如聚合硅酸（PS）。上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司SHANGHAIMUNICIPALENGINEERINGDESIGNINSTITUTE(GROUP)CO.,LTD.2.各常规处理工艺简介2、有机高分子混凝剂有机高分子混凝剂具有用最少、混凝速度快，受盐类、pH值及温度影响小，生成污泥量少且易处理等优点,有广阔的应用前景。目前使用的混凝剂主要有合成和天然改性两种。如：聚丙烯酰胺、聚二甲基二丙烯基氯化铵、淀粉衍生物、甲壳素衍生物、植物胶改性多功能处理剂。聚丙烯酰胺的分子结构聚二甲基二丙烯基氯化铵上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司SHANGHAIMUNICIPALENGINEERINGDESIGNINSTITUTE(GROUP)CO.,LTD.2.各常规处理工艺简介3、复合型混凝剂高效复合型混凝剂是近年来才发展起米的，其发展非常迅猛，种类比较多，它的作用机理在于离子间的相互增效作用。如：聚合氯化铝铁、聚合硫酸氯化铝铁、聚氯硫酸铁、聚合硫酸铝铁、聚磷氯化铝、聚磷氯化铁、聚硅氯化铝、聚硅酸铁铝；除此之外，无机化合物还可与有机化合物组合形成复合型的混凝剂，如：聚合铝/聚丙烯酰胺、聚合铁/甲壳素、聚合铝/阳离子有机高分子。4、微生物混凝剂有机型混凝剂尽管非常有效，但残留物有害，如丙烯酰胺单体是很强的致癌物，无机型及复合型混凝剂也存在残留问题。微生物混凝剂正是在此形势下开发的新一代混凝剂。国内自90年代已开始进行研究，目前已经发现许多微生物如格兰氏阳性菌、格兰氏阴性菌和其它如土壤杆菌属、厄氏菌属、假单胞菌属等都能产生混凝物质。上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司SHANGHAIMUNICIPALENGINEERINGDESIGNINSTITUTE(GROUP)CO.,LTD.2.各常规处理工艺简介2.2沉淀•在水处理工艺中，水中悬浮颗粒在重力作用下，从水中分离出来的过程称为沉淀。当颗粒的密度大于水的密度时，颗粒下沉；相反，颗粒