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净水处理工艺探析 建筑理论与设计 以科技广场净水处理方案为例 一、刖吾 摘要:自来水水厂出水水质是保障城镇居民饮用水安全的首要环节,在经过城市输配水管网和建筑物二次供水等各种设施后, 如何保证居民末端水龙头的出水水质也能安全可靠,是最近几年特别是201O年世博会后社会普遍关注的问题。在对建筑物二次供 水过程中不可避免之污染源的分析后,提出并分析各种膜设备的特点,选用合理净水处理工艺来净化水质。 关键词:净水处理;工艺探讨;超滤膜; 随着社会的发展、生活水平的不断提高,人们对健康的要求以及饮用水安 全意识越来越高,因此对于自来水的需求也不仅仅满足在传统的水量、水压和 水质的层面上。自来水水厂供水水质已经不能满足人们的要求,原因如下: 1、城市自来水水源由于环境的污染、四季的更替、气候的变化和雨水的 多少等各种因素受到不同程度和难以预料的污染,对于自来水的生产环节产 生或多或少的影响: 2、由于城市自来水管网的陈旧腐蚀以及管材材质落后,造成自来水水质 在输送环节出现污染; 3、现阶段大部分建筑物供水模式是采用地下蓄水池、水泵和屋顶水箱联 合供水的二次供水方式,水体在使用存储环节,由于清洗、管道腐蚀、管理等 不到位和其它因素容易受到外界因素造成的二次污染。 综上,自来水在生产、运输和使用存储过程中受到不同程度的污染,很难 保证建筑物内部使用人员的饮水安全,对高品质的建筑楼盘来说,自来水水 质需做进一步处理,以确保供水安全。 二、水质要求 科技广场项目处于上海市闵行区(浦东片区),由上海浦东威立雅自来水 有限公司负责供水,供水水质检测执行生活饮用水卫生标准(GB5749 2006),但是对于科技广场的设计定位来说: 生活用水需将硬度降低,达到软化水标准(可参考德国或者欧美标准), 饮用水及厨房煮饭、做菜用水应该达到饮用净水水质标准(CJ941999 o 如下所列是两个不同标准对水质的不同要求,本项目净水方案以此作为 依据来确定净水处理T=艺流程,以达到水质上的深度处理。 水质标准比较表 (表1) 标准 项 目 生活饮用水卫生标准 饮用净水水质标准 GB5749-2006 CJ942005 (国家标准) (建设部行业标准) 色度(NTU) 色度不超过15NTU 5 不超过l,特殊情况不超 浑浊度(NTU) 1 过3 感官性状 总硬度(以CaCO 计) 300(备注:欧美100, 和一般化 (mgL) 450 德国70 学指标 铁(Fe)(tgL) 03 0 2 锰(Mn)(mgL) 01 0 05 硫酸盐(mgL) 250 100 溶解性总固体(mgL) 1000 500 氰化物(mgL) 0 05 005 砷(As)(mgL) 001 OO1 铅(Pb)(mgL) 005 001 毒理学 硝酸盐(以N计)(mgL) 10 20 l0 指标 氯仿( gL) 60 30 四氯化碳(mgL) 2 2 滴滴滴 (11 gL) 1 0 5 微生物 菌落总数(CFUmL) 100 50cfumL 指标 总火肠菌群(CFU100mL) 不得检出 0cfu100mL 备注:上表仅对两个标准对同一个项目的不同要求进行对比。 三、科技广场用水技术指标计算及工艺图 科技广场项目主楼为公寓式办公,服务人数约1560),其主要用水参数 如下: 1、主楼生活用水总量:468(m3d)(最高日用水量)。 2、主楼最高日直饮水量( )计算: =Nxqd=15605=7800(La)=7S(m d) (服务人数N约1560人;最高日直饮水定额g ,根据规范取5 (人13)。 3、净水设备产水量( ): Q,: 12 7800:585(Lh):0585(m sh) j 2 lo (最高日设计净水设备累计工作时间,根据规范取16h) 4、水质要求 原水水质:即城市自来水,符合国家生活饮用水卫生标准(GB5749 2006); 生活用水水质:在硬度上需进一步降低,达到软化水标准,硬度符合欧美 或德国标准; 饮用水水质:处理后直接饮用,符合饮用净水水质标准(cJ942005)。 5、净水处理方案设计 根据本项目的供水特点(地下水池、屋顶水箱联合供水模式)及水质要 求,拟将科技广场项目地下室原水箱自来水在水泵房内进行软化处理,软化 后通过变频泵将水送至屋顶水箱。 按照分质供水要求,屋顶水箱分两路供水,一路生活用水通过立管送至 主楼各生活用水点,另外一路进入屋顶净水机房,通过膜处理设备净化并消 毒后从直饮水立管送至直饮水用水点,方案图如图1所示。 四、工艺流程分析 为方便工艺流程分析与介绍,现将图1进行文字化加工,见图2 77。 国豳鼹 建筑理论与设计 1、软化水的制备:【步骤(1)到步骤(7)】 处理量468 mSld 根据表1所示,作为平时的生活用水,自来水在硬度需要进一步的降低, 达到软化水的标准(具体硬度指标可以参考表1列出的欧美或德国标准选 择),使得水中的钙镁离子降低,从而沐浴时皮肤更加顺滑,洗衣时衣物更加 柔软 (1)向自来水投)JIPAC混凝剂,充分发挥混凝剂高电荷对水中胶体电中 和脱稳作用,通过脱稳颗粒的有效碰撞,并在混凝剂的吸附桥架和卷扫作用 下,使细小颗粒逐渐结成较大絮体(即矾花),便于圃液分离,使水中的悬浮物 质及胶体能够在后续的过滤过程中的有效去除提供条件。 (2)全自动砂滤器的作用是去除水中的悬浮物,同时去除混凝过程中产 生的胶体颗粒,从而大幅降低水中的色度以及浊度。 (3)全自动炭滤器的作用是去除水中的余氯及有机物等有害物质,并能 通过活性炭的吸附作用去除水中的一定量的重金属。 (4)精过滤器可以去除活性炭长期运行后产生的细微粉末。 (5)软化器的作用就是通过阳树脂吸附水中的钙、镁离子(形成水质硬度 的主要成分),降低原水的硬度,以达到软化水的目的。 (6)投加二氧化氯的作用是通过化学的手段对净化处理的水进行消毒杀 菌处理,保证用水在运输过程中的安全。二氧化氯有强力杀菌效果和较低的 二次污染,并且杀菌能力不受水hbpH值的影响。 此时水箱中的水已经是经过软化的水,硬度可以达到要求。一部分作为 生活用水直接通过紫外线消毒器杀菌消毒,通过变频供水设备送到用户生活 用水点。 (7)紫外线消毒器是利用物理方法对细菌及微生物进行瞬间杀灭,保留 水中有益的各种物质,并且不会产生致癌物质。 工艺说明:对于生活用水的深度处理,以上步骤是通过各种处理工艺的 组合,发挥各自的优势,形成一个完整的处理系统,对原水的混浊度、色度以 及溶解在水中容易通过皮肤的吸收和呼吸道进人人体的致突变物质进行处 理,从而得到较清洁的生活用水;同时为了使沐浴、洗衣等生活用水更加利于 人的健康,运用离子交换器对原水进行软化处理,使出水的硬度降低到适合 人们健康需求的水质。 2、饮用水(净水)的制备:【上接步骤(6),经步骤(8),到步骤(9)】 处理量78 m3d 饮用水,在指标上大于前述规范(标准),可以利用膜处理技术进一步去 除水中有害物质,达到符合饮用净水水质标准)(CJ942005)规定的水质要 求。而步骤(1)到步骤(6)同时也是净水处理(膜处理)的预处理过程,目的是 为n喊轻后续净水膜的结垢、堵塞和污染,同时也将不同的原水处理成符合 膜进水要求的水质,以免膜在短期内损坏。 (8)膜处理设备就是通过膜把水中杂质截留下来,此法能有效去除原水中 的有害物质(如有机物、重金属、细菌、病毒等),使出水水质达到饮用净水标准。 (9)原理同步骤(7)。 工艺说明: (1)膜的选择:净水处理的关键工艺即过滤膜的合理选择,净水膜主要 有微滤膜、超滤膜、纳滤膜或者反渗透膜,各自有相应的使用范围及优缺点, 详见表2。 表2:净水膜比较表 分类 孔径 去除物 清洗方式 适用水质 优点 缺点 微滤 01 悬浮物、细 水反冲洗 原水水质基 只能处理水质较好 或气水反 本上没有污 (MF) 1Opm 菌、藻类等 染或轻微污 的原水,水基本可 适用范围不广 冲洗 以达到要求 染 成本低,产水率高、 悬浮物、胶 水反冲洗 原水为微污 膜经久耐用,既可以 盘除有毒有害 超滤 001 体、微粒、细 或气水反 染水,硬度和 使水质达到净水标 物质的能力较 (UF) 01pm 菌和病毒等 冲洗 含盐量适中 准,又可以保留对人 纳滤稍低 大分予物质 或稍低 体有益的矿物质和 微量元素 既能有效去除原水 保留原水中的 纳滤 对氯化钠的 原水为微污 中的有害物质(立【1有 部分矿物质的 (NF) 12nm 去除率大了: 化学清洗 染水,硬度和 机物、重金属、细菌、 含量较超滤稍 l0 含盐量偏高 病毒等),又能部分 低 脱盐、降低硬度 水中所有元素 反渗透 对氯化钠的 高脱盐率,对低分子 基本 都被去 (RO) (1nm 去除率达 化学清洗 原水有机物 除,用于海水 污染严重 量有机物有较高去 淡化、脱盐, 9599 9 除率 般不用于饮 水净化 本方案本着经济、实用的原则,结合项目特点和各种膜设备的技术特征、 适用条件、优缺点等综合考虑,净水膜采用超滤膜(UF),在达到去除水中有害 物质的同时仍能保留原水中对人体健康有益的矿物质及微量元素。 (2)杀毒方式:在用户使用前使用物理方法杀毒,即利用紫外线杀毒方式 瞬间的强力杀毒能力,对饮用水进行消毒处理,主要作用是不会产生异味和 影响水的口感。 五、结论 随着城市化的快速推进,自来水在二次供水过程中水质安全暴露出的问 题,以科技广场净水处理方案为例,探讨以水质导向作为净水工艺流程的先 决条件和设计依据,选择经济合理的核心净水设备,高效且集中地解决了城 镇居民末端水质在二次供水环节遭受的污染问题,对解决老城区二次供水改 造,新建居民社区和公共建筑中央净水设施起到很好的示范作用。 参考资料 I1】中国建筑设计研究院编写组建筑给水排水设计手册(第二版上册)fM1北 京中国建筑工业出版社2008101: 22张萱韩异祥现代膜技术与水处理工艺M1l北京化学5-业出版社 2013-9-1 3】中国建筑设计研究院编写组cjjl102006管道直饮水系统技术规程s北 京中国建筑工业出版社2006316 (上接第76页)切断方式应在非消防配电箱部位标有显著标注和操作方式, 联动切断方式主要是通过低压断路器的分励脱扣器进行切断,为保证分励脱 扣器能准确有效地对非消防电源进行切除,需要对控制配电室的低压断路器 的分励脱扣器提高电源电压,因为这部分的低压断路器会有较强的电流产 生,如果只采用规定的24V电源,会造成因电流过大而导致消防联动系统不能 正常运作,使得系统不稳定甚至停止工作,所以一般采用220V或380V电路。 23楼梯间火灾探测器设置 依照火灾自动报警系统设计规范要求,建筑楼梯问需要设置火灾探测 器。建筑楼梯问是发生火灾时人员进行有效疏散和消防人员实施抢救的主要 应急通道,火灾探测器能有效监控应急通道的火势情况,方便人员逃生。因此 无论是敞开式楼梯还是封闭式楼梯都应该划分单独的探测区域,设计人员应 按照设计规范,充分结合建筑结构和建造成本在楼梯间设置火灾探测器。通 常火灾探测器主要有带地址编码探测器和不带地址非编码探测器,前者也称 为智能探测器,一般为模拟量型,带有地址码,可由报警主机识别。非编码探 测器一般为开关量型,不带地址码,接入报警系统需配接相应的输入模块。由 于非编码探测器不占用地址编码,合理的使用非编码探测器可以降低火灾自 动报警系统主机的容量,减少投资。 。78 3、对于国家各类规范及标准的应用 建筑电气设计按照应用范围的不同分为国家标准、地方标准以及行业标 准,一般来说地方标准和行业标准都不得低于国家标准。通常这几类标准对 建筑等级划分和对消防安全设计要求基本是一致的,不过这三者从不同角度 对标准各有侧重,对设计人员而言,国家标准是属于必须执行的,行业标准和 地方标准可参照考虑,并且不与国家标准有较大差异。按照执行根据是否属 于强制性分为

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