地下污染水處理工藝設計

楊友平 (長江大學電子信息學院，湖北 荊州 434023 )

陳思源 (武漢理工大學能源與動力學院，湖北 武漢 430063)

翁惠輝 (長江大學電子信息學院，湖北 荊州 434023 )

地下污染水處理工藝設計

楊友平 (長江大學電子信息學院，湖北 荊州 434023 )

陳思源 (武漢理工大學能源與動力學院，湖北 武漢 430063)

翁惠輝 (長江大學電子信息學院，湖北 荊州 434023 )

根據湖北省西北部農村地區生活用水所含物質成份，設計了地下污染水處理工藝流程，具體介紹了過濾凈化裝置中濾料的選取和系統壓力和流量的控制。研究表明，采用該處理方法能夠去除水中的雜質和有害物質，使地下污染水得以凈化，從而達到生活用水的標準。

地下污水；凈化處理；濾料

湖北省西北部農村地區生活用水主要以地下水為主。對上述區域的地下水進行采樣分析，結果表明該區域地下水有幾項指標明顯超標，如水的渾濁度(NTV)高達191JTU(1JTU相當于1L水中含有1mg的SiO2)；懸浮物(SS)達35mg/L；化學需氧量(COD)達21mg/L；重金屬鎘(Cd)達0.05mg/L。根據文獻[1]，推斷該區域地下水已被污染，屬于Ⅲ類、Ⅳ類水質。針對上述情況，筆者對地下污染水的處理方法進行了研究，以便為該地區地下污染水處理提供參考。

1 地下污染水處理工藝流程

圖1 地下污染水凈化處理的工藝流程圖

地下污染水凈化處理工藝流程如圖1所示。通過抽水泵將污水注入到壓力溶氣罐中，同時利用空氣壓縮機向壓力溶氣罐中加注空氣，以便降低原水中的化學需氧量。當壓力溶氣罐壓力達到預先設定值時，抽水泵和空壓機停止工作。這時打開調節伺服閥和三通電磁閥，使三通電磁閥正向導通，讓需要凈化的原水流入過濾凈化裝置中，經過過濾凈化裝置使原水凈化，讓凈化后的水流入到凈水儲存器中儲存；當三通電磁閥反向導通后，可以進行反向沖洗，這樣主要是為了延長凈化裝置濾料的使用壽命，通過反向沖洗將吸附在濾料上的臟物分離，再經排污口將臟物排出，這樣濾體介質就可以重復利用。在上述過程中，應注意隨時通過調節系統工作壓力和調節伺服閥的開度以提高系統的凈化率。

2 過濾凈化裝置中濾料的選取

根據地下水質的污染情況，對過濾凈化裝置中濾料的選取應滿足以下要求：能除去污水中的雜質和懸浮物以降低出水渾濁度；能在一定程度上降低污水中的有機物含量，并對氨氮、重金屬、細菌等微生物有一定的除去率[2-3]。根據上述要求，選取石英砂、無煙煤和海泡石粉層作為過濾層(見圖2)。

2.1無煙煤

采用優質天然無煙煤為原料，經2次破碎和3次篩分加工而成，粒經分級配合,化學性能好,機械強度高,使用周期長,在酸、中、堿性水處理中均不溶解，適用于多層過濾器。由于無煙煤的固體顆粒保持能力較好，因此能夠清除污水中懸浮物。此外，由于無煙煤的均勻系數較低，這樣有利于提高流速，從而加快污水過濾速度[3]。

圖2 過濾凈化裝置中的濾料層結構示意圖

圖3 系統壓力控制框圖 圖4 系統流量控制框圖

2.2石英砂

以天然石英砂為原料，經破碎、篩選、水洗而成，呈多棱形、色純白、無雜質，其使用壽命長，性能穩定，成本低廉。石英砂濾料可以降低水中的渾濁度指標，同時也可以與污水中部分重金屬進行離子交換，從而降低重金屬含量[3]。

2.3海泡石粉

海泡石粉具有極強的吸附、脫色和分散性能，同時具有良好的熱穩定性和絕緣性，因而能夠去除污水中的有機物，并對其中的氨氮、重金屬和細菌等微生物具有良好的去除能力[3]。

3 系統壓力和流量的控制

3.1系統壓力的控制

由微控制器控制抽水泵和空氣壓縮機，使壓力溶氣罐內儲有一定壓力的原水,通過壓力溶氣罐的出水口向外輸出具有一定壓力的原水，然后由壓力傳感器檢測壓力溶氣罐的出口原水的壓力，將檢測數據通過壓力變送器反饋到輸入端與設定壓力進行比較，據此調整抽水泵和空氣壓縮機的運行時間，進而控制壓力溶氣罐的出口壓力，直至達到設定的值為止，從而使系統在一定的壓力值下穩定運行[4]。系統壓力控制原理圖如圖3所示。

3.2系統流量的控制

按給定量設定所需要的流量大小，通過壓力傳感器將檢測到的流量與設定的流量進行比較，通過積分補償的原理，找出其補償算法，然后通過軟件加以實現，從而控制調節伺服閥的開度，達到控制流量的目的。系統原理控制框圖如圖4所示。

4 應用效果

根據地下污染水凈化處理工藝流程，利用水處理試驗裝置處理采集的原水，對處理后的凈水進行采樣分析，與處理前的數據相比，相關指標已明顯降低，如水的渾濁度(NTV)為0.9JTU；懸浮物(SS)為15mg/L；化學需氧量(COD)為3mg/L；重金屬鎘(Cd)為0.005mg/L；根據文獻[1]，判定該凈化水已達到生活用水所需的各項指標要求，這表明該地下污染水處理方法是可行的，可以在湖北省西北農村地區推廣應用。

[1]GB3838-2002，地表水環境質量標準[S].

[2] 劉俊良，王琴.水處理填料與濾料[M].北京：化學工業出版社，2010.

[3] 岳秀萍.水處理濾料與填料[M].北京：化學工業出版社，2011.

[4]楊友平.精密柱塞泵控制系統的設計[J].機械工程與自動化，2006(6)：118-121.

2013-06-12

湖北省教育廳資助項目(20111302)。

楊友平(1965-)，男，碩士，高級工程師，現主要從事信號檢測與控制方面的教學與研究工作。

TP273;X523

A

1673-1409(2013)28-0074-02

[編輯] 李啟棟