給水廠水質凈化技術探討

張裕豐

（上海城投原水有限公司黃浦江原水廠，上海201114）

1 引言

在過去城市化還不像現在這么發達的時候，工業對于水質的污染規模還不是很大，通常對于飲用水的處理只需要經過一些簡單的工序后就可以飲用。但是隨著工業越來越發達，工業污染的面積越來越大，污染程度也越來越深，這對于飲用水處理工序的要求也不斷提高。在對原水進行預處理以及進行常規工藝處理后，再進行深度處理，這是很多水廠目前所采用的工序。

2 常規凈水工藝

常規凈水工藝主要是去除水中的懸浮物和膠體物等，這些工序所需要的技術通常有混凝、沉淀、過濾和消毒等。我國絕大多數的水廠通常都使用這些常規凈水工藝。

2.1 混凝

混凝的主要作用是將水中的雜質聚集在一起，這樣有利于雜質的快速沉降。雖然通過自然的沉淀就可以讓大多數的懸浮物沉降，但是這卻是個緩慢的過程，所以只進行自然沉淀是不太可行的，這就需要進行混凝處理。在傳統技術中，混凝階段的主要作用是去除水中的懸浮物，而對于這個過程的主要評價指標就是水的濁度。但隨著濁度的降低,吸附于濁質的有機物以及溶解度較低的有機物也可相應去除的。

2.2 沉淀

水中的較大顆粒物可以因為重力的作用進行分離，而對于小于20μm的膠體卻不能通過沉淀法進行去除，需要經過混凝處理令顆粒尺寸變大，才能繼續沉淀。當雜質比重小的時候還可以采用氣浮的方法，并且氣泡越多越均勻，氣浮效果也就越好。無論是沉淀還是氣浮去除雜質的效果都和水流的狀態有關。水流慢，擾動小，沉淀的效果也就好。另外，沉淀或者氣浮的效果還與沉淀的深度有關，沉淀深度越大，所需時間也就越長，所以淺池的效果往往會更好，這就是淺池原理。所以人們根據這個原理發明了斜管沉淀池，這種新的沉淀池既可以縮小沉淀距離，又可以減少水流攪動。

2.3 過濾

在經過混凝和沉淀這兩道工序后，水的濁度也大大降低，但仍然沒有達到可飲用的標準，要進一步降低濁度就要進行過濾。過濾一般是讓水通過具有孔隙的粒狀料層，留下或者吸附水中的雜質，從而凈化水質。過濾不僅會降低濁度，很多細菌也會被去除。而殘留的細菌和病毒等會因為失去保護而呈現裸露狀態，這就會節省很多步驟。

2.4 消毒

消毒是水處理中的一道重要工藝，它的作用是消除水中那些致病的微生物[1]，并且防止傳染病通過水進行傳播。消毒工藝中可以使用的消毒劑有很多種類。本文主要介紹的是次氯酸鈉。次氯酸鈉作為一種用途十分廣泛的強氧化劑，殺菌效果非常明顯，并且相對于氯氣等氣體消毒劑，它更加容易溶于水，而且更加容易計算用量，同時液體相對于氣體更加容易存儲也更加安全，所以是一種較為安全的消毒方式。近年來，越來越多的自來水廠開始選擇使用更加安全的次氯酸鈉消毒液。

次氯酸鈉和氯氣的效果相差不大，都是強力滅菌藥劑。次氯酸鈉的優點主要有：可以精準投加，并且次氯酸鈉溶液的消耗量相對較少，操作安全方便；使用次氯酸鈉消毒的網管余氯衰減比較慢，并且更具有持續消毒的能力；次氯酸鈉更加安全，就算泄露也不會危害人體安全，也不會產生有害副產物；次氯酸鈉不會與水反應形成類似鹽酸的產物，對管道產生腐蝕，而且次氯酸鈉還更方便運輸，原料也容易取得。同樣次氯酸鈉也存在一些不足，例如它的使用成本較高；對于用量沒有嚴格標準；其質量沒有的得到有效保證等。

3 預處理

預處理是根據傳統工藝中所存在的缺陷，對技術進行改進和強化。采用一定的物理或者化學方法可以去除一些常規工序不能去除的污染物，并且有著很好的效果，還減輕了常規處理和深度處理的一些負擔。下面介紹了幾種常見的預處理技術。

3.1 化學氧化法

化學氧化法是向原水中加入強氧化劑，憑借氧化能力來去除水中的一些有機污染物，這樣不僅會減輕后續水處理工藝的負擔，還可以在一定程度上改善水質。在氧化的過程中，氧化劑會和水中的多種成分產生作用，而且在去除有機污染物的時候，也會有一些副產物產生。

3.2 生物氧化法

在常規凈水工藝之前增加一步生物處理工藝，憑借微生物的新陳代謝等活動對水中的有機污染物和一些無機污染物進行第一步凈化，改變水的混凝效果，給常規處理和后續深度處理減輕一些負擔，這就是生物氧化法。生物氧化的效果和水溫有很大關系，在水溫較高時，生物活性相對也就較高，處理效果也就更好，所以這種生物氧化法普遍在南方應用。

4 深度處理

越來越多的人注重個人的身體養護，對衣食住行都有著嚴格的要求，所以人們對于飲用水的質量要求也愈加嚴苛，再加上水源受污染程度逐漸加深，深度處理將會成自來水廠所必備的處理設施，也會更加的常規化。深度處理的主要目的是更進一步地去除在常規處理后水中殘存的微量有機污染物，這樣可以提高水的品質，更加有利于人體健康。

4.1 活性炭吸附

活性炭具有較強的吸附能力，因為它的表面有許多孔隙，能夠更好地吸附水中含有的腐殖質、有機物以及其他有害物質，同時也能夠降低水的色度和耗氧量等指標，讓水喝起來口感更好也更加安全。在水處理過程中，污水需要和吸附劑接觸時間都和吸附速度有關。而活性炭的吸附能力的大小和活性炭本身孔隙的大小和結構有直接關系。一般都是顆粒越小，孔隙的擴散速度就越快，活性炭的吸附能力也就越強，所以活性炭是水處理中的重要一環。但是如果只是簡單地使用活性炭進行吸附，只是把被吸附的物質聚集在活性炭里面，但這些物質并沒有被去除，所以活性炭在吸附一段時間后，就會達到它的飽和度不能繼續進行吸附。雖然失效的活性炭還可以再生，但是再生需要復雜的設備和煩瑣的操作，會帶來昂貴的費用，這就使得活性炭吸附技術不能夠廣泛開展。

4.2 臭氧—生物活性炭

正是因為單純活性炭吸附所存在的一些缺點，臭氧—生物活性炭就此誕生了，臭氧—生物活性炭就是在炭濾池前加入臭氧，通過臭氧和微生物一起分解吸附在活性炭上的那些有機物，這樣可以保證活性炭在長期內保持活性，有效降低活性炭的再生頻率。活性炭起著雙重作用，第一，它是具有高吸附性，能夠吸附水中的多數污染物質；第二它同時也是生物載體，作為生物載體給微生物的附著和生長創造了一定的條件。

5 結語

面對水污染的范圍不斷擴大和程度不斷加深的情況，再加上人們對飲用水水質的要求不斷提高，過去的那些常規的混凝、沉淀、過濾和消毒的一般凈水技術已經無法完全解決水源不斷惡化的問題，所以必須要在現有的常規處理技術的基礎之上，發展新工藝來解決問題。預處理和深度處理技術的使用可以有效去除水中所含的有機污染物，同時還減輕了后續工藝的工作量，減少了消毒副產物的生成量，令水廠對水處理的工藝有了新看法。