自来水厂好似化工厂

2013-01-16 09:47:36 本文行家:不死鸟归来

广为应用的常规处理工艺被称为经典“四部曲”——絮凝(加聚合氯化铝)、沉淀、过滤(通过石英砂、卵石等)、消毒(加氯气等)。而随着各地水源的逐步恶化,“四部曲”不断加量加价,越来越多的化学药剂被倾倒到蓄水池中,经过一系列处理后,“达标水”被输送到千家万户。

前言

2013年1月初,被称为“北京市最会喝水的家庭”的一对夫妇。在接受媒体采访时透露:他们20年不喝自来水、只喝矿泉水。

此话一出,立刻引发公众的激烈反应,北京自来水集团出面表态,北京自来水符合国家106项水质标准,请市民放心饮用,并称北京水质全国最好。

但事实上,但从事水处理研究30余年,并曾在中国疾病预防控制中心任职10余年的资深水质安全专家白康(化名)对《中国经济周刊》表示:“饮用水水源合格率不足50%。”

从自来水厂看,广为应用的常规处理工艺已诞生百年,被称为经典“四部曲”。随着水源地污染的逐步恶化,“四部曲”也在不断加量加价,数以吨计的化学药剂被倾倒到蓄水池中,经过一系列处理后,“达标水”被输送到千家万户。

经典“四部曲”

众所周知,自然降水和湖泊流水是不能用来直接饮用的,因为各种自然因素和人为因素,这些水里会含有各种各样的杂质,直接饮用会对人类健康造成很大的伤害,因此需要先对水进行处理消毒。

中国自来水厂广为应用的常规处理工艺已诞生百年,被称为经典“四部曲”——絮凝(加聚合氯化铝)、沉淀、过滤(通过石英砂、卵石等)、消毒(加氯气等)。

自来水生产流程图自来水生产流程图

每一步都加了什么物质?

一、预处理阶段

由于现在的水源水质越来越差,因此在进行常规处理前须经过预处理,在此过程需添加下列物质:

1、泵前投加

高锰酸钾主要通过氧化作用,使有机物膜被氧化,悬浮颗粒物或胶体的表面性质发生有利于脱稳凝聚的变化,从而使除浊效率增加,有机物含量也随之降低,减轻了水的异臭味。并且高锰酸钾与水中还原性物质发生反应,生成不溶于水的中间产物二氧化锰,也可以为新生凝核促使胶体凝聚。用隔膜泵直接投加到源水。

活性炭物理吸附与化学吸附,物理吸附主要是其多孔结构提供了大量的表面积,从而使其非常容易达到吸收收集杂质的目的;化学吸附指被吸附的物质与活性炭表面物质发生反应,如:与水中的亚氯酸盐发生反应,使亚氯酸盐变成氯离子形式,从而达到去除水中亚氯酸盐目的,使水中不再有令人反感的味道和气味。用螺杆泵直接投加到源水。

主要为稳定水中余氯。在氯化的同时投加氨使其优先生成氯氨,然后逐步对其他物质发生氧化,使水中游离氯减少,增强了消毒目的。由氨机自动调节直接投加到源水管。

2、泵后投加

主要目的是杀死水体中的青苔、氧化部分有机物和降低亚硝酸盐的生成。且此值须根据待虑水的余氯值进行投加。由氯机及水射器直接投加到源水管。

主要成分一般为碱铝或硫酸铝。但碱铝腐蚀性及对水温的适应性相对较高,因此碱铝较常用。用螺杆泵直接投加到源水管。

二、絮凝反应处理:

原水经取水泵房提升后,首先经过絮凝工艺处理,即:原水 + 水处理剂 → 混合 → 反应 → 矾花水;

自药剂与水均匀混合起直到大颗粒絮凝体形成为止,整个称絮凝过程。常用的水处理剂有聚合氯化铝硫酸铝三氯化铁等。

就拿碱式氯化铝为例。根据铝元素的化学性质可知,投入药剂后水中存在电离出来的铝离子,它与水分子存在以下的可逆反应:

Al3+ 3H2O ←→Al(OH)3 +3H+

氢氧化铝具有吸附作用,可把水中不易沉淀的胶粒及微小悬浮物脱稳、相互聚结,再被吸附架桥,从而形成较大的絮粒,以利于从水中分离、沉降下来。混合过程要求在加药后迅速完成。混合的目的是通过水力、机械的剧烈搅拌,使药剂迅速均匀地散于水中。

经絮凝反应处理过的水通过道管流入沉淀池,进入净水第二阶段。

三、沉淀处理:

混凝阶段形成的絮状体依靠重力作用从水中分离出来的过程称为沉淀,这个过程在沉淀池中进行。水流入沉淀区后,沿水区整个截面进行分配,进入沉淀区,然后缓慢地流向出口区。水中的颗粒沉于池底,污泥不断堆积并浓缩,定期排出池外。

四、过滤处理:

过滤一般是指以石英砂、卵石等有空隙的粒状滤料层通过黏附作用截留水中悬浮颗粒,从而进一步除去水中细小悬浮杂质、有机物、细菌、病毒等,使水澄清的过程。

五、滤后消毒处理:

水经过滤后,浊度进一步降低,同时亦使残留细菌、病毒等失去浑浊物保护或依附,为滤后消毒创造良好条件。消毒并非把微生物全部消灭,只要求消灭致病微生物。虽然水经混凝、沉淀和过滤,可以除去大多数细菌和病毒,但消毒则起了保证饮用达到饮用水细菌学指标的作用,同时它使城市水管末梢保持一定余氯量,以控制细菌繁殖且预防污染。消毒的加氯量(液氯)在1.0-2.5g/m3之间。主要是通过氯与水反应生成的次氯酸在细菌内部起氧化作用,破坏细菌的酶系统而使细菌死亡。

世界卫生组织(WHO)2003年公布饮用水中用来消毒的药剂“氯”是“致癌物”而传统的加氯消毒产生极强致癌物“三氯甲烷四氯化碳等”。

而且在氯化过程中,氯同天然有机物,腐殖质相结合形成潜在的致癌物三卤甲烷( THM’S )。饮用水中的 THM’S 含量高,将导致癌症发病率高。

六、运送

最后,消过毒的水由清水池经送水泵房提升达到一定的水压,在通过输、配水管网送给千家万户。

如何让我们喝的水更安全一些?

自来水被烧开后,经常可以看到壶底有大量的白色沉淀,有絮凝物,这就是俗称的消毒剂越用越多的缘故;说明水并没有真正“消毒”;想要彻底“消毒”,有两种“升级”办法需要同时采用:

第一是生物氧化,添加臭氧和活性炭,通过二者的吸附作用,减少水中的有机污染物和重金属离子。香港就采用了这种过滤方法。

第二是超滤膜处理,通过微孔过滤膜的筛离作用,将含有杂质的水进行过滤,这是目前国际公认的最安全有效的水处理方法。

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参考资料:
[1] 中国经济周刊:哪些环节影响自来水品质 http://www.ceweekly.cn/html/Article/201301141320699.html
[2] 我们日常用水的市政自来水中有哪些有害物质 http://www.chinajnhb.com/News/63157.html
[3] 专家称饮用水水源合格率不足50% 水厂比化工厂 http://news.xinhuanet.com/fortune/2013-01/15/c_124230518.htm
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不死鸟归来出生于1986年,喜爱足球,喜爱巴萨,期待不远的一天,能走进诺坎普为巴萨加油。