给水厂处理工艺技术研究综述.docx

2015届给水排水工程毕业设计（论文）文献综述毕业设计（论文）文献综述 题 目 给水厂处理工艺技术 研究综述 专 业 给水排水工程 年 级 2011 级 姓 名 税 玥 茜 学 号 631122010232 指导教师 秦 宇 给水厂处理工艺技术研究综述(文献综述)11级给水排水工程 税玥茜 指导老师 秦宇摘 要：给水处理的主要任务和目的就是通过必要的处理方法去除水中的杂质，以得到价格合理、水质优良和安全的水供给人们使用。到20世纪初，饮用水净化技术已基本形成了现在被人们普遍称之为常规处理工艺的处理方法，即混凝、沉淀或澄清、过滤和消毒。这种常规处理工艺至今仍被世界上大多数国家所采用，成为目前饮用水处理的主要工艺。本文简要介绍了给水厂水处理工艺的情况，分析水处理工艺特点，综述了经济高效的水处理工艺技术。关键词：给水厂处理 工艺技术饮用水常规工艺的主要目标是去除水源水中的悬浮物、胶体杂质和细菌。混凝是向原水中投加混凝剂，使水中难以自然沉淀分离的悬浮物和胶体颗粒互相聚合，形成大颗粒的絮体。沉淀是将混凝后形成的大颗粒絮体通过重力分离。过滤则是利用颗粒状滤料截留经沉淀后出水中残留的颗粒物，进一步去除水中杂质，降低水中的混浊度。过滤之后采用消毒方法来灭活水中致病微生物，从而保证饮用水的卫生安全性。1.天然水中杂质的种类与性质水作为一种溶解性极强的溶剂，其广泛存在于自然界中，且常与自然界中的土壤、空气等物质相互接触，所以在接触过程中难免会掺杂与溶解进各种杂质造成水源不纯，水质不净。这便是自然界中大部分水源不可以直接饮用的主要原因。然而人类的日常生活又离不开水尤其是在饮用水方面人类的生理构造决定了水是满足人类营养需求的重要物质。所以在城市生活中減市居民的用水都需要经过给水处理厂经过相关处理之后再进行饮用。城市给水厂在进行水质处理时首要工作是对待处理水源中所含有的杂质种类和性质进行了解， 然后再采取相应措施进行处理。而关于天然水源中的所含有的杂质的种类按照不同的划分原则来分类,主要可分为以下几类： 水源中杂质的体积或尺寸大小主要可分为3类。即溶解物、胶体颗粒和悬浮物。通常来说杂质在水中所呈现的性质往往还与其形状、密度等有关。悬浮物主要是泥砂类无机物质和动植物生存过程中产生的物质或死亡后的腐败产物等有机物。这类杂质由于尺寸较大在水中不稳定常常悬浮于水流中，当水静置时， 相对密度小的会上浮于水面相对密度大的会下沉，因此容易被除去。 化学结构可以将水中杂质分为无机物、有机物、生物等几类。无机杂质天然水中所含有的无机杂质主要是溶解性的离子、气体及悬浮性的泥砂。离子的存在使天然水表现出不同的含盐量、硬度、PH值和电导率特性进而表现出不同的物理化学性质。有机杂质天然水中的有机物与水体环境密切相关。腐殖质是土壤的有机组分植物与动物残骸在土壤分解过程中的产物，属于亲水的酸性物质，分子在几百到数万之间。 杂质的来源可以分为天然的和污染性的物质。随着人类活动的不断拓展和人类社会生产种类及规模的不断扩大，导致天然水体中的污染物的种类和数量不断增加，其中数量最多的是人工合成的有机物农药、杀虫剂和有机溶剂 1 。2.给水工艺新技术2.1双层平流沉淀池平流沉淀池是一种历史悠久的沉淀池型, 因为它具有构造简单、池深浅、造价低、操作维护方便、对原水水质水量变化适应能力强、药耗和能耗低、便于排泥等优点, 在大、中型水厂得到广泛应用 2 。然而随着城市建设的迅猛发展，大中型城市的可利用建设用地不断减少，土地征地费用不断增高。因此，新建水厂工程的建设场地面积往往受限，平流沉淀池占地面积过大的缺点日益凸显。双层平流沉淀池在继承普通平流沉淀池优点的基础上，有效提高了处理效率，减少了占地面积，使建设用地较少的紧凑型水厂采用平流沉淀池成为可能。双层平流沉淀池是根据浅池理论从平流沉淀池发展起来的一种多层沉淀池的，通过增加一层沉淀池底板，将原有的平流沉淀池分隔形成了两座较浅的平流沉淀池，从而提高了沉淀池的处理效率和去浊效果，沉淀池停留时间也可相应降低。由于增加了沉淀池的有效水深，双层沉淀池的池长得以缩短，占地面积可大大减少。就沉淀池排泥系统而言，原水经过絮凝反应后，较为轻质的絮凝体通过上层沉淀池排出；而较重的絮凝体颗粒，则通过下层沉淀池排泥。上层沉淀池排泥可通过虹吸式吸泥机、底部刮泥机实现排泥，下层沉淀池则一般通过底部刮泥机实现排泥。双层沉淀池通过加深沉淀池的有效水深，大大缩短了池体的长度，从而减少了池体的占地面积，尤其在需要采暖的北方地区，较小的占地，有效减少了外包房屋和采暖系统的工程量，从而降低了工程造价。与普通平流沉淀池相比，在工程设计上，主要有以下几点不同：1） 沉淀池设为双层，沉淀效率更高，因此沉淀时间可适当缩短。2） 由于池深较深，沉淀池过水断面大大增加，水平流速相对较低，应注意控制水平流方向上的弗劳德数。3） 双层沉淀池的排泥系统较为复杂，下层沉淀池无法采用传统的虹吸式吸泥机。4）由于池深增加，而池宽不变，集水区的指型槽布置较普通平流沉淀池少，单根指型槽出水符合较高。相对普通平流沉淀池而言，双层平流沉淀池具有处理效率更高、占地面积更小的特点，适用于建设用地较为紧张的水厂工程。通过合理的设置设计参数以及优化系统布置排泥系统，可以使双层平流沉淀池的运行更为优化、节能 3 。2.2V型滤池 原水经混凝、沉淀后，出水浊度通常在10 JTU以下，但仍不能满足生活饮用水浊度标准，为进一步降低浊度，必须进行过滤处理 4 。其中，V型滤池是一种比较先进的滤池设计。V 型滤池因其进水槽形状呈V字形而得名，是快滤池的一种，滤料采用均质滤料，整个滤料层在深度方向上分布基本均匀，在底部采用的是带有长柄滤头底板的排水系统，进水槽和排水槽分别设在滤池的两侧，池子可以沿着长度方向发展延伸。它一般采用较粗、较厚的均匀颗粒的石英砂滤层；就原先的虹吸滤池而言，他大大的提升了过滤及反冲洗的自动化控制，另外由于采用了不使滤层膨胀的气、水同时反冲洗兼有待滤水的表面扫洗；明显提升了滤池的反冲洗效果，改善V 型滤池过滤能力的再生状况，从而增大滤池的截污能力，降低了滤池的反冲洗频率 5 。V 型滤池的运行周期分为两个部分，分别为过滤与反冲洗系统，二者交替运行。在过滤周期运行时，V 型滤池两侧的配水渠是沉清水进入单池的渠道，进入单池后悔经历滤池的恒速过滤，并将过滤后的水汇于中央管廊下的干渠，最后进入清水池。恒载恒位的运行方式，使得各单元池的负荷是一致的，运行速度是均匀的，这样就可以有效避免因为起始滤速过高引起的过滤水质量下降、自耗水率增大和运行周期缩短等不良影响。由此可见，恒载恒位的设计是优化运行的关键所在，也是V 型滤池的一个主要工艺特点。反冲洗周期的进入需要一定的前提条件，一般有两种情况，一是过滤周期达到某个提前设定的时限，二是滤层阻塞程度达到设定的水头损失。在反冲洗过程中，容易产生水力分级，不仅影响深层截污，而且可能造成垢污分离重复粘附于滤料，为了避免产生这中后果，一般采用气、水三段冲洗的方式。先气冲使滤料表面的垢污被破碎，得到彻底的剥落，在采用经气、水混合冲洗，使剥离的垢污传至滤层表面，最后用低强度清水反冲漂洗，将杂志彻底清除，获得明显优越于其他类型的滤池过滤效果。V 型滤池运行的自动控制，是满足其水处理工艺要求的必要内容，自动控制包括两个方面：一是自动控制恒水位等速过滤，简称过滤控制；二是每组滤池按设计的冲洗条件的同时，具备各自的自动运行反冲洗系统，并在冲洗结束时自动恢复正常过滤状态，简称反冲洗控制。自动控制的实现一般是采用可编程逻辑控制器和工控机组成的集散型控制系统，下面进行详细的介绍。过滤控制，一般是在滤池相应部位安装水头损失传感器和超声波液位仪，通过这些装置测出滤池的水位和水头损失，并将测量的值和吕后水阀门的开启度信息送入下一个专用模块，调整阀门的开启度，以达到滤池进出水的平衡状态，从而实现恒水位、恒滤速的自动控制。反冲洗控制，一般是由公共的PLC来控制，当达到前面所述的两个设定值，即过滤周期和滤池压差的设定值时，滤池就会收到反冲洗请求，PLC会根据滤池的优先级别进行排序，组成一个反冲洗请求的队列。在反冲洗请求得到应答后，对应的滤池进入反冲洗，PLC 会自动实施整个反冲洗的过程，一般只能同时进行一个滤池的反冲洗，其他请求信号会被暂时存储在公用的PLC中并排序，对滤池一次进行反冲洗 6 。V型滤池具有良好的过滤、反冲洗及调控性能，已广泛应用于市政供水、石油、化工、电力等行业的各种水处理系统 7 。V型滤池广泛应用于各个行业的水处理工艺中，对提高水处理各工艺构筑物的工作效能及整个处理工艺效果至关重要，通过对V 型滤池在设计、施工及自动控制等方面的不断的总结和改造，可使V型滤池在水处理流程中发挥更好的作用。V型滤池在我国实际使用几年来,运行效果良好。今后, 我们应结合设计以及生产运行实际, 在滤速控制设备的研制、气水反冲洗的进一步优化以及滤板、滤头的安装施工等方面继续努力探索, 使V型滤池能更加适合我国情况, 发挥更大的效能 8 。2.3水消毒新技术进展饮用水的安全性已成为现代社会的一个重点。饮用水消毒通过对病原体的清除防止水性疾病的传播，确保了我们的供水安全 9 。常见的饮用水消毒的方法主要有氯化消毒、二氧化氯消毒、紫外线消毒、臭氧消毒和次氯酸钠消毒 10 。随着科技的发展, 人们将其它领域的科技成果应用于水处理消毒领域, 促使一些新的消毒技术的诞生,目前研究的主要有以下几类消毒新技术。2.3.1 生物消毒在自然界中一些生物能够分泌一些物质来消灭病菌、病毒或使其丧失活性, 而又不对环境产生任何连续性的破坏作用。受到这些生物的启发,人们很早就发展了利用这些生物及其代谢产物消毒的生物消毒法。随着一系列具有消毒活性的生物活性物质被提取出来, 生物消毒法大规模地、经济地应用于市政水处理领域成为可能。实践证明, 生物消毒具对人体健康无影响、环境友好、广谱杀菌、使用安全方便、成本相对低廉, 是目前相对比较理想的消毒方法, 因而, 生物消毒法在市政水处理领域有比较好的应用前景。2.3.2 光催化消毒TiO2光催化作为有潜力的消毒方法主要应用于饮用水系统的研究 11 。有关光催化消毒灭菌的原理, 还有待于进一步的探讨。但现在普遍认为: 当光线照射在光催化剂上时, 在其表面上生成电子和空穴。电子具有将物质还原的能力, 当与空气( 水中) 的氧气反应时生成过氧化氢。空穴和水反应, 生成有强氧化力的OH原子团氧化反应, 它是一种活性氧, 细菌一旦接触到光催化剂的表面, 在这种氧化- 还原的气氛下, 将其杀灭。另一方面, 光催化剂能够很好地降解有机物, 使有机物变成二氧化碳和水。这样, 细菌缺少了营养物质也会较快失活。目前这类技术主要应用紫外光光源, TiO2 作为催化剂, 进行消毒技术应用研究。2.3.3 电场消毒目前, 有关电化学法杀菌的机理仍未彻底研究清楚, 但是普遍认为在电化学消毒的过程中起重要作用的有3 种因素, 一种是水流通过电场而产生的一些强氧化剂, 如氯气和臭氧等; 另外一种是水中产生了氧化性极强但存在时间很短的自由基, 如羧基自由基; 还有就是电场本身对细菌细胞产生的作用,如细胞膜的电击穿现象, 细胞的电灼烧现象, 以及影响细菌代谢功能的电渗和电泳现象。这种方法的优点在于: 消毒运行管理简单、安全、可靠, 经过小试验证, 杀菌速度快, 耗电量低。水消毒是给水排水工程的一个主要的水处理技术, 人们为此做了大量的工作, 对新的消毒方法进行了不断的探索。理想的消毒方法指标: 杀菌可靠性高、杀菌效果好; 不产生有毒有害的副产物。不会对人体造成危害; 管理安全性强, 使用安全, 不会对操作这和周围环境造成影响和危害; 使用方便, 操作方便, 便于维护; 经济适用, 设备投资少, 运行费用低; 有效浓度低, 作用速度快; 性质稳定, 不易受有机物、酸碱及其他物理化学因素影响; 毒性低, 消毒后易于去除残留物。国内外研究学者至今没有发现一种完全满足上述要求的消毒剂, 只能按照消毒对象和消毒目的而选择合适的消毒剂。对于一些新的消毒方法也存在生产制造、成本、应用条件等需要解决的问题, 还需要进一步研究和探讨 12 。3.结论随着水污染形势的日益严峻，以及人们对水质要求的提高，常规的混凝、沉淀、过滤和消毒净水技术已经无法解决水源不断恶化，而饮用水水质标准不断提高的矛盾，必须在现有常规处理技术的基础上，发展新的水处理技术与工艺。预氧化和深度处理技术能够有效去除水中的有机污染物，减轻后续工艺的负担，减少消毒副产物的生成量，成为国内外供水界关注的重点。参考文献： 1 张好辉、赵玉芬. 城市给水厂水质处理新技术探讨J. 科技论坛, 2013,23:22. 2 李实、王旭宁、赵红志等. 平流沉淀池运行中存在的问题及改造措施J.中国给水排水,2006,22(10):27-30. 3 王学福、齐敦哲、朱寅春等. 双层平流沉淀池的设计与应用J. 净水技术，2013，32（1）：83-86. 4 扈庆.给水厂水质净化技术探讨J. 广东化工，2010，37(12)：101-102. 5 赵于鹏、余涛. 翻板滤池和V 型滤池比较J. 民营科技, 2010,05:240. 6 王守君. 试述V 型