地表水厂处理工艺.ppt

地表水厂运行工艺 上 年 月 日 目录 一 概述二 给水处理工艺三 混凝沉淀工艺简介四 过滤工艺简介五 消毒工艺简介 2 一 概述 自来水是指通过自来水处理厂净化 消毒后生产出来的符合国家饮用水标准的供人们生活 生产使用的水 它主要通过水厂的取水泵站汲取江河湖泊及地下水 地表水 自来水定义 认识水厂 一 概述 水源简介 水源水的分类和特点地下水 自然过滤 水质透明无色 溶解性固体含量较高 不易受地表污染的影响 卫生条件好水温低 常年变化不大 作为生活用水 空调用水 冷却用水都较方便地表水 根据 地表水环境质量标准 GB3838 2002 判别水源是否符合供水工程地表水源水质的要求 类 主要适用于源头水 国家自然保护区 类 主要适用于集中式生活饮用水地表水源地一级保护区 珍贵水生生物栖息地 鱼虾类产卵地等 类 适用于集中式生活饮用水地表水水源地二级保护区 鱼虾类越冬场 水产养殖区等渔业水域及游泳区 南水北调水厂的来水水源 类 一般工业用水区及人体非直接接触的娱乐用水区 类 农业用水区及一般景观要求水域 一 概述 第一节水源水质及用户对水质要求一 原水水质 杂质分类 悬浮物质 溶解物质 泥砂 粘土 水草 藻类 原生动物 细菌和病原菌等 颗粒大小存在形态 胶体 硅酸胶体 腐植质胶体等 钙 镁盐和其他盐类 氧 二氧化碳等溶解气体以及其他溶解有机物等 一 概述 一 概述 一 原水水质 一 概述 为了鉴别水源中杂质成分 含量及其变化规律 必须进行水的物理 化学及细菌分析 有时还须进行水生物分析 水的物理分析包括 水温 浑浊度 悬浮固体 色度 嗅和味等 一 概述 水的化学分析包括 pH值 碱度 硬度 硫酸盐 氯化物 氨氮 亚硝酸盐 硝酸盐 耗氧量 溶解氧 铁和锰以及铅 汞 氰化物 酚类化合物等各种有害或有毒物质 必要时还应测定水中放射性物质 水的细菌分析包括 细菌总数和大肠菌群检验 一 概述 二 水源的水质特点1 地下水 水质清澈 水质 水温较稳定地下水含盐量通常高于地表水地下水含铁 锰量超过生活饮用水卫生标准时 需经过除铁除锰处理后才可使用 一 概述 2 江河水 浑浊度高 随季节变化大 例如 黄河最高含砂量达300Kg m3 是世界上著名的高浑浊度水 长江最高浑浊度为23000毫克 升色度低 含盐量及硬度不大细菌含量较多水温变幅较大 此外 河流易受污染而含有各种有害物质 一 概述 3 湖泊及水库水 水浑浊度较低藻类较多 使水产生色 臭 味易受废水污染含盐量比河水高 按含盐量分 有淡水湖 微咸水湖和咸水湖三种 这与湖的形成历史 水的补给来源及气候条件有关 咸水湖的水不宜生活饮用 我国大的淡水湖主要集中在雨水丰富的东南地区 一 概述 4 海水海水含盐量高 而且所含各种盐类或离子的重量比例基本一定 这是与其它天然水源所不同的一个显著特点 海水一般需经淡化处理才可作为居民生活用水 一 概述 三 水质标准水质标准是指用户所要求的各项水质参数应达到的指标 水质标准随着 饮用水与健康 科学研究的深入 工业工艺过程的发展所引起的水质新要求 以及水质检验技术的进步而不断修改 生活饮用水卫生标准 GB5749 2006 一 概述 四 用户对水质的要求 一 生活饮用水水质标准生活饮用水水质应无色 无臭 无味 不浑浊 无有害物质 特别是不含传染病菌 供给城市 城镇的生活饮用水水质必须符合现行 生活饮用水水质标准 GB5749 2006 规定 二 生产用水水质要求各种工业企业对水质有不同要求 在确定生产用水的水质标准时 应进行调查研究 按生产实际情况加以确定 二 给水处理工艺 1 给水处理基本方法城市给水处理的目的是去除原水中悬浮物质 胶体 病菌以及水中其他有害人体身体健康和影响工业生产的有害杂质 使处理后水质满足现行生活饮用水质标准和工业生产用水水质的要求 一 给水处理方法水处理方法应根据水源水质和用水对象对水质的要求确定 1 当生活饮用水采用地面水时 需要进行混凝 沉淀 或澄清 过滤 消毒等处理工艺过程 2 如果采用没有受到污染的地下水源 当水质清澈透明时 只要经过消毒 便可符合生活饮用水水质要求 3 当要求的水质较高时 则需作进一步的专门净化处理 如除铁 除锰 软化 淡化以及其它方面的特殊处理 二 给水处理工艺 混凝 沉淀和过滤的主要目的是去除水中的悬浮物和胶体杂质消毒通常在过滤以后进行 对于某些未被去除的致病微生物 必须用消毒方法将其杀死当溶解于地下水中的铁 锰含量超过生活饮用水卫生标准时 需采用除铁 除锰措施如果水中钙 镁离子含量较高 则需要进行软化处理对于高含盐量的水如海水及 苦咸水 则要进行淡化处理 二 给水处理工艺 二 给水处理工艺 水的其它处理方法1 除臭 除味除臭 除味的方法取决于水中臭和味的来源 对于水中有机物所产生的臭和味 可用活性炭吸附或氧化剂氧化法去除 对于溶解性气体或挥发性有机物所产生的臭和味 可采用曝气法去除 因藻类繁殖而产生的臭和味 可在水中投加硫酸铜除藻 因溶解盐类所产生的臭和味可采用适当的除盐措施等 二 给水处理工艺 2 除铁 除锰最常用的除铁 锰方法是 氧化法和接触氧化法 氧化法通常设置曝气装置 氧化反应池和砂滤池 接触氧化法通常设置曝气装置和接触氧化滤池 工艺系统的选择应根据是否单纯除铁还是同时除铁除锰 原水铁 锰含量及其有关水质特点确定 还可以采用药剂氧化 生物氧化法及离子交换法等 二 给水处理工艺 3 除氟人体组织器官中大约含210mg的氟 主要是来源于饮水 但是长期饮用含氟量过高的井水 将对人体造成严重危害 轻者患牙斑症 重者则患氟骨症 使骨骼密度增加而变形 骨质发脆 瘫痪 甚至死亡 饮用水含氟宜小于1 0mg L 除氟的方法可分为两大类 沉淀法和离子交换法 沉淀法是在水中加入石灰 硫酸铝 氯化铝 碱式氯化铝等 使水中氟化物沉淀 离子交换法是将含氟水通过特殊的滤料 起离子交换作用 4 综合处理设备综合处理设备也称净水器和一元化净水构筑物 是将混凝 澄清 过滤三道净水工艺有机地组合在一个构筑物内 如果再配以加混凝剂 消毒设备和进 出水泵 即可成为一座小型净水厂 二 给水处理工艺 二 城镇水厂常用水处理工艺及构筑物常规的净水工艺包括混凝 沉淀 过滤 消毒等 每种方法可用多种不同形式的净水构筑物 因此 为了选择切合城镇实际情况 投资少 运行费用低 管理简单的工艺流程 必须对各种净水方法有所了解 二 给水处理工艺 二 城镇常用水处理工艺及构筑物 1 第一道 格栅 根据水质情况可有可无 清除悬浮物2 第二道 预臭氧 或前加氯 脱色或氧化有机物提高混凝效果效果3 第三道 加药絮凝工艺 投加混凝剂助凝剂进行混合4 第四道 沉淀或澄清工艺 采用沉淀池或澄清池等工艺去除悬浮物5 第五道 过滤工艺 快滤池或慢速滤池等去除悬浮物6 第六道 消毒工艺 后臭氧或紫外消毒 加氯消毒等 加氯消毒通常为必选工艺 其他工艺作为辅助工艺 根据水质情况调整 7 第七道 加压工艺 加压泵进行加压供入市政管网 8 深度处理工艺 沉淀池前加装粉末活性炭 进水前端加装高锰酸钾投加装置 末端加装深度处理活性炭滤池 末端加装超滤膜或反渗透膜 9 污泥处理工艺 多采用高压板框或带式压滤机 三 混凝工艺简介 一 混凝1 混凝概述微粒变成絮粒并由小变大的物理化学反应过程就是混凝过程 混凝过程由投药 混合 絮凝几个阶段完成 混凝效果的好坏 即生成的矾花是否结实粗大 对沉淀 过滤等后续处理影响很大 因此 应根据原水水质 选用好的凝聚剂和最佳投量 则是保证良好混凝效果的关键 三 混凝工艺简介 2 混凝剂和助凝剂 1 混凝剂应用于水质净化中的混凝剂应符合以下基本要求 混凝效果良好 对人体健康无害 使用方便 货源充足 价格低廉 混凝剂种类较多 归纳起来有两大类 即金属盐类混凝剂和高分子混凝剂 三 混凝工艺简介 1 硫酸铝 Al2 SO4 3 18H20 此产品有精制和粗制两种 明矾是硫酸铝和硫酸钾的复盐Al2 SO4 3 K2SO4 24H20 为无色或白色结晶体 属天然矿物 2 三氯化铁 Fecl3 6H2O 三氯化铁通常是具有金属光泽的褐色结晶体 处理低温水效果较铝盐好 它具有不受温度的影响 易溶解 易混合的优点 但同时也有易潮 腐蚀性强 不易保管等缺点 3 硫酸亚铁 FeSO4 7H2O 是废硫酸和废铁屑加工制成的半透明绿色结晶体 俗称 绿矾 硫酸亚铁的适用条件同三氯化铁 但使用时pH值在8 1 9 6为宜 三 混凝工艺简介 4 聚合氯化铝 Al2 OH nCl6 n m 也称聚氯化铝 是一种高效无机高分子混凝剂 聚合氯化铝一般对各种水质以及水的pH值适应性较强 絮凝体形成较快 且颗粒大而重 投量比硫酸铝要低 目前应用比较广泛 在选用混凝剂时要因地制宜 一般情况下可选用硫酸铝 低温时可选用铁盐混凝剂 在货源和质量有保证的条件下 应尽可能地选用聚合氯化铝 PAC具有腐蚀性 加水后呈酸性 使用时需戴手套 口罩 三 混凝工艺简介 2 混凝剂的配制和投加1 配制城镇小水厂中通常采用溶解缸和溶液缸进行配制 大水厂通常采用自动投药装置 2 投加根据投药点的不同而决定 一般分为重力投加和压力投加两种 三 混凝工艺简介 重力投加是依靠重力作用把混凝剂加入原水中的投加方法 当投加点选择在水泵的吸水管或吸水管喇叭口时 称为泵前投加 如图5 1所示 泵前重力投加是利用水泵叶轮的高速转动使混凝剂迅速地分散到原水中 这种方法安全可靠 节省混凝剂 一般适用于取水泵距水厂较近者 但这种投加方式对水泵叶轮有一定的腐蚀作用 尤其是采用铁盐作混凝剂时 三 混凝工艺简介 三 混凝工艺简介 重力投加当取水泵房距水厂较远时 如有地形可以利用或有条件建造高架溶液池 则可利用药液重力投入水泵压水管上 见图5 2 图5 2 三 混凝工艺简介 压力投加采用水射器在水泵出水管上用压力投药的方式 见图5 3 水射器效率较低 易磨损 但设备简单 使用方便 溶液池高度不受太大的限制 四 混凝工艺简介 压力投加目前采用的压力投加装置多为计量泵加压投加 此类加药使用方便 溶液池高度不受太大的限制 加药量精确可控 三 混凝工艺简介 3 助凝剂当单独使用混凝剂不能取得良好的效果时 则需要投加某些辅助药剂以提高或改善混凝效果 这种辅助药剂称为助凝剂 目前 城镇水厂常用的助凝剂有 PAM 聚丙烯酰胺 生石灰 氯气 活化水玻璃及高分子化合物等 南水北调水厂选用的助凝剂为PAM PAM溶药时需注意用量 否则容易出现沉积结块儿 容易造成加药泵堵塞 三 混凝工艺简介 3 混合和絮凝混合 凝聚剂与原水进行充分混合的过程 絮凝 当药剂与原水充分混合后 水中胶体和悬浮物质发生凝聚产生细小矾花 这些细小矾花还需要通过絮凝池进一步形成沉淀性能良好 粗大而密实的矾花 以便在沉淀池中去除 混凝作用地机理 压缩双电层 电性中和 吸附架桥 卷扫网补作用 三 混凝工艺简介 絮凝池 絮凝中必须控制一定的流速 创造适宜的水力条件 絮凝池的种类较多 常用的有隔板絮凝池 旋流式絮凝池等 考虑到城镇水厂的规模较小 水量变化不大以及对原有絮凝池的挖潜与改造 在城镇水厂中可采用折板絮凝池 见图5 4 折板絮凝池一般分为三段 三段中折板布置可分别采用相对折板 平行折板和平行直板 折板可采用钢丝网水泥或其它无毒材料制作 折板夹角可采用900 1200 折板宽度b采用0 5m 折板长度L为0 8m 1 0m 第二段中平行折板的间距等于第一段相对折板的峰距 三 混凝工艺简介 二 沉淀与澄清沉淀就是水中的悬浮颗粒依靠重力作用从水中分离出来的过程 完成沉淀过程的构筑物称为沉淀池 目前中小城镇水厂常用的沉淀池有两种 即平流式沉淀池和斜板斜管沉淀池 1 平流式沉淀池平流式沉淀池是应用较早 比较简单的一种沉淀池 它是用砖石或钢筋混凝土建造的矩形水池 既可用于自然沉淀 也可用于混凝沉淀 三 混凝工艺简介 2 斜板斜管沉淀池在沉淀池有效容积一定的条件下 增加沉淀面积 可使去除率提高 斜板沉淀池实际上是把多层沉淀池底板做成一定倾斜度 以利排泥 斜板与水平面成600角 放置于沉淀池中 水从下向上流动 或从上向下 或水平方向流动 颗粒则沉于斜板底部 当颗粒累积到一定程度时 便自动滑下 斜管沉淀池实际上是把斜板沉淀池再进行横向分隔 形成管状 矩形或六角形 斜板斜管沉淀池之所以能提高生产能力 主要是因为增加了沉淀面积和改善了水力条件 根据浅层理论 当流量和颗粒的沉降速度一定时 沉降效率与沉降面积成正比 与池深和池的容积无关 即沉淀面积越大 沉降效率越高 在沉降池中加设了斜板 增加了沉淀面积 同时使颗粒沉降距离大大缩短 另外 过水断面的水力半径因湿周的增大而减小 从而改善了水力条件 有利于提高沉淀效率 三 混凝工艺简介 斜板斜管沉淀池按水流的流向 一般可分为上向流 侧向流和下向流三种 如图5 6所示 上向流的水流方向与沉泥滑动的方向相反 通常称为异向流 斜管沉淀池均属异向流 下向流的水流方向则与沉泥的滑动方向相同 通常称为同向流 与异向流相比 同向流构造复杂 容易堵塞 三 混凝工艺简介 斜板斜管沉淀池主要由配水整流区 斜板斜管区 集水区 积泥区等部分组成 见图5 7 四 混凝工艺简介 四 混凝工艺简介 三 混凝工艺简介 3 澄清池澄清池是利用池中积聚的活性泥渣与原水中的杂质颗粒相互接触 吸附 使杂质从水中分离出来 从而达到使水变清的构筑物 澄清池的特点是 在一个构筑物中完成混合 絮凝 沉淀三个过程 利用活性泥渣加强了混凝过程 加速了固 液分离 提高了澄清效率 但澄清池对水量 水质和水温的变化适应性差 要求管理技术较高 澄清池的种类和形式较多 基本上可分为两大类 泥渣悬浮型澄清池和泥渣循环型澄清池 三 混凝工艺简介 1 机械搅拌澄清池 机械搅拌澄清池的结构 主要由进水管 配水槽 絮凝室 分离区 集水区 污泥浓缩室 搅拌设备等组成 见图4 8 三 混凝工艺简介 2 水力循环澄清池图5 9为水力循环澄清池 它主要由以下四部分组成 进出水系统 进水管 出水槽 出水管 混凝系统 喷嘴 喉管 喇叭口 第一絮凝室 第二絮凝室 分离系统 分离室 排泥系统 浓缩室 排泥管 放空管 四 过滤工艺简介 三 过滤经过混凝沉淀或澄清后 原水中颗粒较大而易于下沉的杂质已被截流于沉淀池或澄清池中 但仍有细小杂质及细菌留在水中 还需要进一步用过滤的方法进行处理 滤池通常置于沉淀池或澄清池之后 滤出水浊度必须达到生活饮用水水质标准 水的过滤处理是让原水通过具有孔隙的粒状滤料层 利用滤料与杂质间吸附 筛滤 沉淀等作用 截留水中的细微杂质 使水得到澄清 当原水浊度较低 一般在150NTU以下 且水质较好时 也可采用原水直接过滤 过滤的作用 不仅能进一步降低水的浊度 而且水中有机物 细菌乃至病毒等将随浊度的降低而被去除 残留于滤后水中的细菌 病毒等在失去浑浊物的保护或依附时 在滤后消毒过程中也将容易被杀灭 这就为滤后消毒创造了良好条件 在生活饮用水的净化工艺中 有时沉淀池或澄清池可以省略 但过滤是不可缺少的 它是保证生活饮用水卫生安全的重要措施 四 过滤工艺简介 滤池按滤速的大小可分为快滤池和慢滤池两种 慢滤池由于生产率低已较少使用 随着过滤技术的发展 快滤池型式日益增多 可分为普通快滤池 无阀滤池 虹吸滤池 移动冲洗罩滤池等 目前城镇小水厂最常用的是无阀滤池 这种滤池不设闸阀 而是利用虹吸原理进行自动过滤和冲洗 因而管理较为方便 无阀滤池按其工作条件可分为重力式无阀滤池和压力式无阀滤池 四 过滤工艺简介 1 重力式无阀滤池 1 重力式无阀滤池的构造和工作原理 重力式无阀滤池的构造见图5 10 四 过滤工艺简介 2 滤料与承托层 对各种滤料的颗粒粒径 级配 滤层厚度的要求 表5 2 四 过滤工艺简介 3 配水系统 配水系统的作用在于使冲洗水均匀分布在整个滤池平面上 配水均匀性对冲洗效果影响很大 配水不均匀 部分滤层膨胀不足 而部分滤层膨胀过大 甚至会招致局部承托层发生移动 造成漏砂现象 通常采用的配水系统有大阻力配水系统和小阻力配水系统两种 四 过滤工艺简介 快滤池中常用的是 穿孔管大阻力配水系统 见图5 11 中间是一根干管或干渠 干管两侧接出若干根相互平行的支管 支管下方开两排小孔 与中心线成450角交错排列 冲洗时 水流自干管起端进入后流入各支管 由支管孔口流出再经承托层和滤料层流入排水槽 四 过滤工艺简介 小阻力配水系统不采用穿孔管 而是底部有较大的配水空间 其上铺设阻力较小的格栅 滤板 滤砖等 见图5 12 四 过滤工艺简介 大阻力配水系统的优点是配水均匀性较好 但结构较复杂 孔口水头损失大 冲洗时动力消耗大 管道易结垢 增加检修困难 此外 对冲洗水头有限的虹吸滤池和无阀滤池 不能采用大阻力配水系统 小阻力配水系统则可克服上述缺点 但其缺点是配水均匀性较差 一般用于无阀滤池和虹吸滤池 城镇中 小水厂使用的重力式无阀滤池 一般采用国家标准图集S775 其单池产水量为40 400m3 h 四 过滤工艺简介 压力式无阀滤池的工作过程见图5 13 原水采用泵前加药2后 直接由水泵1自上而下进入压力滤池10 过滤后的清水借助水泵压力经集水系统压入水塔内冲洗水箱4 冲洗水箱贮满后 溢流入调节水箱3从出水管11流出配送给用户 四 过滤工艺简介 3 普通快滤池普通快滤池的构造见图5 14固安工业园区南水南水北调水厂采用的快滤池为此结构 固安县城水厂采用的滤池为翻板滤池 为快滤池的一种 四 过滤工艺简介 五 过滤工艺简介 V型滤池 五 过滤工艺简介 翻板滤池 4 小城镇简易滤池对于经济条件较差的小城镇 可以因地制宜地采用多种形式的简易滤池来改善饮用水水质 简易滤池均属慢滤池类 虽然存在出水率低 洗砂工作繁重等缺点 但它具有去除水中细菌的能力强 出水水质好的优点 而且构造简单 易于施工 投资省 管理方便 是城镇改善饮用水水质的有效过渡措施 四 过滤工艺简介 1 半山滤池 由滤池和高位水池组成 一般滤池建在有山溪水的附近 利用修渠 引管 筑坝等措施将水引入池内 滤池的大小可根据使用人口的多少而定 一般每平方米滤池面积每小时的出水量约为0 2 0 3m3 根据目前农村用水情况 每人每天大约为80L左右 故每平方米滤池面积24小时出水量可供60 90人使用 四 过滤工艺简介 滤料层分布一般分为2 3层 自上而下 细砂 粒径0 3 1 2mm 厚800 1000mm 粗砂 粒径1 2 2 0mm 厚150 200mm 承托层分布一般自上而下采用粒径为2 8mm 厚150 200mm 粒径8 32mm 厚150 200mm的天然卵石 滤池的深度一般采用2 3m 滤层及承托层有效深度为1 25 1 6m 滤池的出水引入高位水池 水池的容积考虑到小城镇用水时间比较集中的特点 要求存水量较多 一般按每天用水量的40 50 计算 四 过滤工艺简介 2 塘边滤池 常修建在塘边 由滤池和清水池组成 按进水方向的不同分为直滤式 横滤式 直滤加横滤式三种 直滤式为滤层上部进水 下部出水 横滤式为滤层一侧进水 另一侧出水 直滤加横滤式为横滤起初滤作用 直滤起过滤作用 滤池的面积与滤层 承托层的要求可参照半山滤池选用 滤池表面要求有0 5 1 5m的水深 池体应高出地面 以防地表水流入 四 过滤工艺简介 图5 16是一座塘边滤池实例 四 过滤工艺简介 以上三种滤池在使用管理上应注意卫生防护 滤池 清水池应密封并由专人管理 1 对河渠边滤池一般每隔半月将滤池表面带有污泥的砂子刮出清洗一次 每隔3 5个月将砂 卵石全部取出清洗 2 塘边滤池每隔1 2个月刮砂清洗 每隔1 2年将滤料全部取出清洗 3 半山滤池视使用情况而定 四 过滤工艺简介 四 消毒消毒就是为消灭水中的致病微生物所采取的措施 在城市给水厂中 源水经过混凝沉淀 过滤以后 去除了水中的悬浮物和胶体杂质 使水变得澄清 同时粘附在杂质颗粒上的细菌 大肠杆菌 和其它微生物也被去除 但水中仍还有一定数量微生物 包括对人体有害的病原体 为了保障人民的身体健康 生活饮用水必须进行彻底的消毒 我国 生活饮用水卫生标准 规定 集中式给水 除应根据需要具备必要的净化处理设备外 不论其水源是地面水或地下水 均应有消毒设施 消毒方法很多 但对城镇的中 小水厂一般采用液氯 次氯酸钠 二氧化氯 漂白粉 消毒方法 其设备简单 货源充足 价格低廉 此外还有臭氧消毒 紫外消毒等工艺 此类工艺多用于辅助消毒工艺 配合氯消毒使用 五 消毒工艺简介 五 消毒工艺简介 1 氯消毒氯消毒通常分为氯气消毒 次氯酸钠消毒 二氧化氯消毒等 在常温常压下 氯是一种有强烈刺激性的黄绿色气体 当温度低于 33 6 时 或在常温下将氯加压到6 8个大气压时 就成为深黄色的液体 俗称液氯 1 氯消毒原理 氯消毒主要通过次氯酸H0Cl起作用 由于次氯酸是很小的中性分子 只有它才能扩散到带负电的细菌表面 并通过细菌的细胞壁穿透到细菌内部 当次氯酸分子到达细菌内部时 能起氧化作用破坏细菌的起新陈代谢催化作用的酶系统 从而达到杀菌消毒的目的 五 消毒工艺简介 1 氯消毒氯消毒通常分为氯气消毒 次氯酸钠消毒 二氧化氯消毒等 1 氯消毒原理 氯消毒主要通过次氯酸H0Cl起作用 由于次氯酸是很小的中性分子 只有它才能扩散到带负电的细菌表面 并通过细菌的细胞壁穿透到细菌内部 当次氯酸分子到达细菌内部时 能起氧化作用破坏细菌的起新陈代谢催化作用的酶系统 从而达到杀菌消毒的