饮用水主要处理工艺流程.docx

饮用水处理工艺流程一、给水处理工艺流程概述给水处理的任务是通过必要的处理措施清除水中杂质，使之符合生活饮用或工业使用所规定的水质。水处理措施应根据水源水质和用水对象对水质的规定胡定。在给水处理中，有0¾处理措施除了具有某一特定的处理效果外，往往也直接或间接地兼收其他处理效果。为了抵达某一处理目的，往往几种措施结合使用。本节仅列出几种重要给水处理措施，以便于读者对给水处理有一概括的理解。1 .沉淀和消毒这是以地表水为水源B生活饮用水时常用处理工艺。但工业用水也常需沉淀工艺。沉淀工艺一般包括混凝、沉淀和过滤。处理对象重要是水中悬浮物和胶体杂质。原水加药后，经混凝使水中悬浮物和胶体形成大颗粒絮凝体，而后通过沉淀池进行重力分离。过滤是运用粒状滤料截留水中杂质的构筑物，常置于混凝和沉淀构筑物之后，用以深入减少水的浑浊度。完善而有效的混凝、沉淀和过滤，不仅能有效地减少水的浊度，对水中某些有机物、细菌及病毒等的清除也是有一定效果的。根据原水水质不同样，在上述沉淀工艺系统中还可合适增长或减少某些处理构筑物。例如，处理高浊度原水时,往往需设置泥沙预沉池或沉沙池；原水浊度很低时，可以省去沉淀构筑物而进行原水加药后的直接过滤。但在生活饮用水处理中，过滤是必不可少的。大多数工业用水也往往采用沉淀工艺作为预处理过程。假如工业用水对沉淀规定不高，可以省去过滤而仅需混凝、沉淀即可。消毒是灭活水中致病微生物，一般在过滤后来进行。重要消毒措施是在水中投加消毒剂以灭致病微生物。目前我国普遍采用0消毒剂是氯，也有采用漂白粉、二氧化氯及次氯酸钠等。臭氧消毒也是一种消毒措施。“混凝一沉淀一过滤一消毒”可称之为生活饮用水的常规处理工艺。我国以地表水为水源的水厂重要采用这种工艺流程。如前所述，根据水源水质不同样，尚可增长或减少某些处理构筑物。2 .除臭、除味这是饮用水净化中所需的特殊处理措施。当原水中臭和味严重而采用沉淀和消毒工艺系统不能抵达水质规定期方才采用。除臭、除味的措施取决于水中臭和味的来源。例如，对于水中有机物所产生0¾臭和味，可用活性炭吸附或氧化法清除；对于溶解性气体或挥发性有机物所产生的臭和味，可采用曝气法清除；因藻类繁殖而产生B¾臭和味，可采用微滤机或气浮法清除藻类，也可在水中投加除藻药剂；因溶解盐类所产生的臭和味,可采用合适的除盐措施等等。3 .除铁、除镒和除氨当地下水中的铁、锦B含量超过生活饮用水卫生原则时，需采用除铁、锦措施。常用的除铁、锦措施是：自然氧化法和接触经法。前者一般设置曝气装置、氧化反应池和砂滤池；后者一般设置暴气装置和接触氧化滤池。工艺系统的J选择应根据与否单纯除铁还是同步除铁、除镐，原水中铁、镒含量及其他有关水质特点确定。还可采用药齐氧化、生物氧化法及离子互换法等。通过上述处理措施（离子互换法除外），使溶解性二价铁和镒分别转变成三价铁和四价镒沉淀物而清除。当水中含氟量超l0mgL时，需采用除氟措施。除氟措施基本上分为成两类，一是投入硫酸铝、氯化铝或碱式氯化铝等使氟化物产生沉淀；二是运用活性氧化铝或磷酸三钙等进行吸附互换。目前使用活性氧化铝除氟的较多。4 .软化处理对象重要是水中钙、镁离子。软化措施重要有：离子互换法和药剂软化法。前者在于使水中钙、镁离子与阳离子互换剂上的阳离子互互相换以抵达清除目的；后者系在水中投入药剂如石灰、苏打等以使钙、镁离子转变成沉淀物而从水中分离。5 .淡化和除盐处理对象是水中多种溶解盐类，包括阴、阳离子。将高含盐量的水如海水及“苦咸水”处理到符合生活饮用或某些工业用水规定期的处理过程，一般称为咸水“淡化”；制取纯水及高纯水B处理过程称为水B“除盐”。淡化和除盐重要措施有：蒸储法、离子互换法、电渗析法及反渗透法等。离子互换法需通过阳离子和阴离子互换剂两种互换过程；电渗析法系运用阴、阳离子互换膜可以分别透过阴、阳离子的特性，在外加直流电场作用下使水中阴、阳离子被分离出去；反渗透法系运用高于渗透压的压力施于含盐水以使水通过半渗透膜而盐类离子被阻留下来。电渗析法和反渗透法属于膜分离法，一般用于高含盐量水的淡化或离子互换法的前处理工艺。二、混凝2.1混凝机理简而言之，“混凝”就是水中胶体粒子以及微小悬浮物的汇集过程。这一过程波及三方面问题：水中胶体粒子（包括微小悬浮物）的性质；混凝剂在水中的水解物种以及胶体粒子与混凝剂之间互相作用。有关“混凝"一词'J概念，目前尚无统一规范化的定义。“混凝”有时与“凝聚”和“絮凝”互相通用。不过，目前较多日勺专家学者一般认为水中胶体“脱稳”一一胶体失去稳定性的过程称“凝聚”；脱稳胶体互相汇集称“絮凝”；“混凝”是凝聚和絮凝的总称。在概念上可以这样理解，但在实际生产中很难截然划分。水处理中的混凝现象比较复杂。不同样种类混凝齐以及不同样的水质条件，混凝剂作用机理均有所不同样。许数年来，水处理专家们从铝盐和铁盐混凝现象开始，对混凝剂作用机理进行了不停研究，理论也获得不停发展。DLVO理论B¾提出，使胶体稳定性及在一定条件下的胶体凝聚的研究获得了巨大进展。但DLVO理论并不能全面解释水处理中H一切混凝现象。目前，见解比较一致B是，混凝剂对水中胶体粒子的混凝作用有3种：电性中和、吸附架桥和卷扫作用。这3种作用究意以何者为主，取决于混凝剂种类和投加量、水中胶体粒子性质、含量以及水B¾pH值等。这3种作用有时会同步发生，有时仅其中12种机理起作用。目前，这三种作用机理尚限于定性描述，此后的研究目的将以定量计算为主。实际上，定量描述B研究近年来也已开始。概括以上几种混凝机理，可作如下分析判断：1 .对铝盐混凝剂(铁盐类似)而言，当pHV3时，简朴水合铝离子Al(H2O6)J*可起压缩胶体双电层作用，但在给水处理中，这种状况少见；在pH=4.56.0范围内(视混凝剂投量不同样而异)，重要是多核羟基配合物对负荷胶体起电性中和作用，凝聚体比较密实；在pH=77.5范围内，电中性氢氧化铝聚合物Al(OH)3上可起吸附架桥作用，同步也存在某些羟基配合物的电性中和作用。天然水日勺PH值一般在6.57.8之间，铝盐的混凝作用重要是吸附架桥和电性中和，两者以何为主，决定于铝盐投加量；当铝盐投加量超过一定程度时，会产生“胶体保护”作用，使脱称胶粒电荷变号或使胶粒被包卷而重新稳定（常称“再称”现象）；当铝盐投加量再次增大、超过氢氧化铝溶解度而产生大量氢氧化名沉淀物时，则起网捕和卷扫作用。实际上，在一定BpH值下，几种作用都也许同步存在，只是程度不同样，这与铝盐投加量和水中胶粒含量有关。假如水中胶粒含量过低，往往需投加大量铝盐混凝剂使之产生卷扫作用才能发生混凝作用。2 .阳离子型高分子混凝剂可对负电荷胶粒起电性中和与吸附架桥双重作用，始凝体一般比较密实。非离子型和阴离子型高分子混凝剂只能起吸附架桥作用。当高分子物质投量过多时，也产生“胶体保护”作用使颗粒重新悬浮。3 .2混凝剂和助凝剂混凝剂应用于饮用水处理的混凝剂应符合如下基本规定：混凝效果好；对人体健康无害；使用以便；货源充足，价格低廉。混凝剂各类诸多，据目前所知，不少于200300种。按化学成分可分为无机和有机两大类。无机混凝剂品种较少，目前重要是铁盐和铝盐及其聚合物，在水处理中用时最多。有机混凝剂品种诸多，重要是高分子物质，但在水处理中0应用比无机的少。本节仅简介常用B¾几种混凝剂。（1）无机混凝剂常用的无机混凝剂列于下表，这里仅简要简介几种。常用时无机混凝剂名称化学式铝系硫酸铝Al2(SO4)318H2OAl2(SO4)3UH2O明研聚合氯化铝(PAC)聚合硫酸铝(PAS)KAl(SO4)212H2O(钾矶)NH4Al(SO4)212H2O(钱矶)Al2(OH)nC16-nmAl2(OH)nSO4)3-2m铁系三氯化铁硫酸亚铁聚合硫酸铁(PFS)聚合氯化铁(PFC)FeCl36H2OFeSO4-7H2OFe2(OH)nS04)3-巴m2Fe2(OH)nC16.nm(2)有机高分子混凝剂有机高分子混凝剂又分天然和人工合成两类。在给水处理中，人工合成的日益增多并居重要地位。此类混凝剂均为巨大的线性分子。每一大分子由许多链节构成且常含带电基团，故又被称为聚合电解质。按基团带电状况，又可分如下4种：凡基团离解后带正电荷者称阳离子型，带负荷者称阴离子型，分子中既含正电基团又含负电荷基团者称两性型，若分子中不含可离解基团者称非离子型。水处理中常用的是阳离子型、阴离子型和非离子型3种高分子混凝剂，两性型使用很少。三、沉淀和沉淀4 .1悬浮颗粒在静水中的沉淀水中悬浮颗粒依托重力作用，从水中分离出来的过程称为沉淀。颗粒比重不不大于1时，体现为下沉；不不不大于1时，体现为上浮。在给水处理中，常碰到两种沉淀，一种是颗粒沉淀过程中，彼此没有干扰，只受到颗粒自身在水中的重力和水流阻力日勺作用，称为自由沉淀；另一种是颗粒在沉淀过程中，彼此互相干扰，或者受到容器壁的干扰，虽然其粒度和第一种相似，但沉淀速度却较小，称为拥挤沉淀。分述如下。悬浮颗粒在静水中B¾自由沉淀颗粒在静水中B沉淀速度取决于:颗粒在水中0¾重力件和颗粒下沉时所受水日勺阻力F2;直径为d的球形颗粒在静水中所受的重力F1为1 QFf-d3(Pp-P1)g(16-1)6式中PP及Pl颗粒及水的密度；g重力加速度。悬浮颗粒在静水中的拥挤沉淀严格而言，自由沉淀是单个颗粒在无边际的水体中的沉淀。此时颗粒排挤开同体积的水，被排挤的J水将以无限小的速度上升。当大量颗粒在有限的水体中下沉时，被排挤B水便有一定的速度，使颗粒所受到0¾水阻力有所增长，颗粒处在互相干扰状态，此过程称为拥挤沉淀，此时的沉速称为拥挤沉速。拥挤沉速可以用试验措施测定。当水中含砂量很大时，泥砂即处在拥挤沉淀状态。常见的拥挤沉淀过程有明显的清水和浑水分界面，称为浑液面，浑液面缓慢下沉，直到泥砂最终完全压实为止。水中凝聚性颗粒的浓度抵达一定数量亦产生拥挤沉淀。由于凝聚性颗粒日勺比重远不不不大于砂粒的比重，因此凝聚性颗粒从自由沉淀过渡到拥挤沉淀的临界浓度远不不不大于非凝聚性颗粒的临界浓度。四、过滤1.1 过滤概述在常规水处理过程中，过滤一般是指以石英砂等粒状滤料层截留水中悬浮杂质，从而使水获得沉淀aJ工艺过程。滤池一般置于沉淀池或沉淀池之后。进水浊度一般在10度如下。滤出水浊度必须抵达饮用水原则。当原水浊度较低（一般在100度如下），且水质很好时，也可采用原水直接过滤。过滤B¾功能，不仅在于深入减少水的浊度，并且水中有机物、细菌乃至病毒等将随水的浊度减少而被部分清除。至于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轻易被杀灭，这就为滤后消毒发明了良好条件。在饮用水0净化工艺中，有时沉淀池或沉淀池可省略，但过滤是不可缺乏的，它是保证饮用水卫生安全的重要措施。滤池有多种形式。以石英砂作为滤料的一般快滤池使用历史最久。在此基础上，人们从不同样的工艺角度发展了其他型式快滤池。为充足发挥滤料层截留杂质能力，出现厂滤料粒径循水流方向减小或不变B过滤层，例如，双层、多层及均质滤料滤地，上向流和双向流滤池等。为了减少滤池阀门，出现了虹吸滤池、无阀滤池、移动冲洗罩滤池以及其他水力自动冲洗滤池等。在冲洗方式上，有单纯水冲洗和气水反冲洗两种。多种形式滤池，过滤原理基本同样，基本工作过程也相似，即过滤和冲洗交错进行。兹以一般快滤池为例，简介快滤池工作过程。过滤过滤时，启动进水支管2与清水支管3B阀门。关闭冲洗水支管4阀门与排水阀5o浑水就经进水总管1、支管2从浑水渠6进入滤池。通过滤料层7、承托层8后，由配水系统的配水支管9汇集起来再经配水系统干管渠10、清水支管、清水总管12流往清水池。浑水流经滤料层时，水中杂质即被截留。伴随滤层中杂质截留量0逐渐增长，滤料层中水头损失也对应增长。一般当水头损失增至一定程度以致滤池产水量减少，或由于滤过水质不符合规定期，滤池便须停止过滤进行冲洗。冲洗冲洗时，关闭进水支管2与清水支管3阀门。启动排水阀5与冲洗水支管4阀门。冲洗水即由冲洗水总管11、支管4,经配水系统的干管、支管及支管上的J许多孔眼流出，由下而上穿过承托层及滤料层，均匀地分布于整个滤池平面上。滤料层在由下而上均匀分布的水流中处在悬浮状态，滤料得到清洗。冲洗废水流入冲洗排水槽13,再经浑水渠6、排水管和废水渠14进入下水道。冲洗一直进行到滤料基本洗洁净为止。冲洗结束后，过滤重新开始。从过滤开始到冲洗结束B一段时间称为快滤池工作周期。从过滤开始至过滤结束称为过滤周期。快滤池的产水量决定于滤速（以m/h计）。滤速相称于滤池负荷。滤池负荷以单位时间，单位过滤面积上的过滤水量计，单位为3（2h）°按没计规范，单层砂滤池的滤速约810mh,双层滤料滤速约1014mh,多层滤料滤速一般可用182OnI/h。工作周期也直接影响滤池产水量。由于工作周期长短波及滤池实际工作时间和冲洗水量的消耗。周期过短，滤池日产水量减少。一般，工作周期为1224h。4.2过滤理论过滤机理首先以单层砂滤池为例，其滤料粒径一般为0.5mm至1.2mm,滤层厚度一般为70cm。经反冲洗水力分选后，滤料粒径自上而下大体按由细到粗依次排列，称滤料日勺水力分级，滤层中孔隙尺寸也因此由上而下逐渐增大。设表层细砂粒径为0.5mm,以球体计，滤料颗粒之间的J孔隙尺寸约8011o不过，进入滤池的悬浮物颗粒尺寸大部分不不不大于30m,仍然能被滤层截留下来，并且在滤层深处（孔隙不不大于80Hm）也会被截留，阐明过滤显然不是机械筛滤作用0¾成果。通过众多研究者0¾研究，认为过滤重要是悬浮颗粒与滤料颗粒之间粘附作用的成果。水流中的悬浮颗粒可以粘附于滤料颗粒表面上，波及两个问题。首先，被水流挟带B颗粒怎样与滤料颗粒表面靠近或接触，这就波及颗粒脱离水流流线而向滤料颗粒表面靠近B迁移机理；第二，当颗粒与滤粒表面接触或靠近时，依托哪些力0作用使得他们粘附于滤粒表面上。这就波及粘附机理。（1）颗粒迁移在过滤过程中，滤层孔隙中的水流一般属层流状态。被水流挟带的颗粒将伴随水流流线运动。它之因此会脱离流线而与滤粒表面靠近，完全是一种物理-力学作用。一般认为由如下几种作用引起：拦截、沉淀、惯性、扩散和水动力作用等。颗粒尺寸较大时,处在流线中的颗粒会直接碰到滤料表面产生拦截作用；颗粒沉速较大时会在重力作用下脱离流线，产生沉淀作用；颗粒具有较大惯性时也可以脱离流线与滤料表面接触（惯性作用）；颗粒较小、布朗运动较剧烈时会扩散至滤粒表面（扩散作用）；在滤粒表面附近存在速度梯度，非球体颗粒由于在速度梯度作用下，会产生转动而脱离流线与颗粒表面接触（水动力作用）。对于上述迁移机理，目前只能定性描述，其相对作用大小尚无法定量估算。虽然也有某些数学模式，但还不能处理实际问题。也许几种机理同步存在,也也许只有其中某些机理起作用。例如，进入滤池B凝聚颗粒尺寸一般较大，扩散作用几乎无足轻重。这些迁移机理所受影响原因较复杂，如滤料尺寸、形状、滤速、水温、水中颗粒尺寸、形状和密度等。（2）颗粒粘附粘附作用是一种物理化学作用。当水中杂质颗粒迁移到滤料表面上时，则在范德华引力和静电互相作用下，以及某些化学键和某些特殊的化学吸附力下，被粘附于滤料颗粒表面上，或者粘附在滤粒表面上原先粘附的颗粒上。此外，絮凝颗粒的架桥作用也会存在。粘附过程与沉淀池中的泥渣所起的粘附作用基本类似，不同样的是滤料的固定介质，排列紧密，效果更好。因此，粘附作用重要决定于滤料和水中颗粒的表面物理化学性质。未经脱称B¾悬浮物颗粒，过滤效果很差，这就是证明。不过，在过滤过程中，尤其是过滤后期，当滤层中孔隙尺寸逐渐减小时，表层滤料的筛滤作用也不能完全排除，但这种现象并不仅愿发生。（3）直接过滤原水不经沉淀而直接进入滤池过滤称“直接过滤”。直接过滤充足体现了滤层中尤其是深层滤料中的接触絮凝的作用。直接过滤有两种方式：1）原水经加药后直接进入滤池过滤，滤前不设任何絮凝设备。这种过滤方式一般称“接触过滤”。2）滤池前设一简易微絮凝池，原水加药混合后先经微絮凝池，形成粒径相近的微絮粒后（粒径大体在4060um左右）即刻进入滤池过滤。这种过滤方式称“微絮凝过滤”。上棕两种过滤方式，过滤机理基本相似，即通过脱称颗粒或微絮粒与滤料B充足碰撞接触和粘附，被滤层截留下来，滤料也是接触凝聚介质。不过前者往往因投药点和混合条件不同样而不易控制进入滤层的J微絮粒尺寸，后者可加以控制。之因此称“微絮凝池”，系指絮凝条件和规定不同样于一般絮凝池。前者规定形成0絮凝体尺寸较小，便于深入滤层深处以提高滤层含污能力；后者规定絮凝体尺寸愈大愈好，后来果于在沉淀池内下沉。故微絮凝时间一般较短，一般在几分钟之内。采用直接过滤工艺必须注意如下几点：1）原水瀑度和色度较低且水质变化较小。一般规定常年原水浊度低于50度。若对原水水质变化及此后发展趋势无充足把握，不应轻易采用直接过滤方案。2）一般采用双层、三层或均质滤料。滤料粒径和厚度合适增大，否则滤层表面孔隙易被堵塞。3）原水进入滤池前，无论是接触过滤或微絮凝过滤，均不应形成大的絮凝体以免很快堵塞滤层表面孔隙。为提高微絮粒强度和粘附力，有时需投加高分子助凝剂（如活化硅酸及聚丙烯酰胺等）以发挥高分子在滤层中吸附架桥作用，使粘附在滤料上的杂质不易脱落而穿透滤层。助凝剂应投加在混凝剂投加点之后，滤池进口附近。4）滤速应根据原水水质决定。浊度偏高时应采用较低滤速，反之亦然。由于滤前无混凝沉淀0缓冲作用，设计滤速应偏于安全。原水浊度一般在50度以上时，滤速一般在5mh左右。最佳通过试验决定滤速。直接过滤工艺简朴，混凝剂用量较少。在处理湖泊、水加等低浊度原水方面已经有较多应用，也合适于处理低温低浊水。至于滤前与否需设置微絮凝池，目前尚有不同样见解，应根据详细水质条件决定。五、消毒为防止通过饮用水传播疾病，在生活饮用水处理中，消毒是必不可少的。消毒并非要把水中微生物所有消灭，只是要消除水中致病微生物0致病作用。致病微生物包括病菌、病毒及原生动物胞囊等。水中微生物往往会粘附在悬浮颗粒上，因此，给水处理中的混凝沉淀和过滤在清除悬浮物、减少水的浊度的同步，也清除了大部分微生物（也包括病原微生物）。但尽管如此，消毒仍必不可少，它是生活饮用水安全、卫生B最终保障。水的消毒措施诸多，包括氯及氯化物消毒，臭氧消毒、紫外线消毒及某些重金属离子消毒等。氯消毒经济有效，使用以便，应用历史最久也最为广泛。但自20世纪70年代发现受污染水原经氯消毒后往往会产生某些有害健康的副产物，例如三卤甲烷等后,人们便重视了其他消毒剂或消毒措施的研究，例如，近年来人们对二氧化氯消毒日益重视。但不能就此认为氯消毒会被淘汰。首先，对于不受有机物污染B水源或在消毒前通过前处理把形成氯消毒副产物的前期物（如腐殖酸和富里酸等）预先清除，氯消毒仍是安全、经济、有效的消毒措施；另方面，除氯以外其他多种消毒剂的副产物以及残留于水中B消毒剂自身对人体健康的影响，仍需进行全面、深入的研究。因此，就目前状况而言，氯消毒仍是应用最广泛H¾一种消毒措施。5.1 氯消毒5.1.1 氯消毒原理氯轻易溶解于水（20和95kPa时，溶解度716Omg/L）。当氯溶解在清水中时，下列两个反应几乎瞬时发生：Cl2+H20<HOCl+HCl次氯酸HOCl部分离解为氢子和次氯酸根：(18-2)H+0C1其平衡常数为：(18-3)K_IH+lH在不同样温度下次氯酸离解平衡常数见表4-10次氯酸离解平衡常数表5-1温度0510152025KiXlO8(molL)2.02.32.63.03.33.75.1.2加氯量水中加氯量，可以分为两部分，即需氯量和余氯。需氯量指用于灭活水中微生物、氧化有机物和还原性物质等所消耗的部分。为了克制水中残存病原微生物B再度繁殖，管网中尚需维持少许剩余氯。我国饮用水原则规定出厂水游离性余氯在接触30min后不应低于0.3mgL,在管网末梢不应低于0.05mgL0后者的余氯量虽仍具有消毒能力，但对再次污染B消毒尚嫌不够，而可作为预示再次受到污染的信号，此点对于管网较长而有死水端和设备陈旧B状况，尤为重要。如下分析不同样状况下加氯量与剩余氯量之间的关系：（1）如水中无微生物、有机物和还原性物质等，则需氯量为零，加氯量等于剩余氯量。（2）实际上天然水尤其是地表水源多少已受到有机物和细菌等污染，氧化这些有机物和杀灭细菌要消耗一定的氯量，即需氯量。加氯量必须超过需氯量，才能保证一定的剩余氯。当水中有机物较少，并且重要不是游离氨和含氮化合物时，需氯量OM满足后来就会出现余氯。其原由于：D水中有机物与氯作用日勺速度有快慢。有测定余氯时，有一部分有机物尚在继续与氯作用中。2）水中余氯有一部分会自行分解，如次氯酸由于受水中某些杂质或光线的作用，产生如下的催化分解：2HOC1f2HC1+O2（18-8）3）当水中的有机物重要是氨和氮化合物时，状况比较复杂。当起始的需氯量OA满足后来，加氯量增长，剩余氯也增长（曲线AH段），但后者增长得慢某些。超过H点加氯量后，虽然加氯量增长，余氯量反而下降，如HB段，H点称为峰点。此后伴随加氯量B增长，剩余氯又上升，如BC段，B点称为折点。缺乏试验资料时，一般日勺地面水经混凝、沉淀和过滤后或清洁的地下水，加氯量可采用L01.5mgL;一般的地面水经混凝、沉淀而未通过滤时可采用L52.5mgL°当原水受到严重污染，采用一般的混凝沉淀和过滤加上一般加氯量的消毒措施都不能处理问题时，折点加氯法可获得明显效果，它能减少水的色度，清除恶臭，减少水中有机物含量；还能提高混凝效果。折点加氯法过去常常应用，但自从发现水中有机污染物也许与氯生三卤甲烷(THM)后，采用折点加氯来处理受污染水源已引起人们紧张，因而寻找清除有机污染物的预处理或深度处理措施和其他消毒法。5.2 其他消毒法5.3 2.1二氧化氯消毒二氧化氯(ClO2)在常温常压下是一种黄绿色气体，沸点11,凝固点-59,极不稳定，气态和液态CIO?均易爆炸，故必须以水溶液形式现场制取，即时使用。ClO2易溶于水，其溶解度约为氯05倍。CIO?水溶液0颜色随浓度增长而由黄绿色转为橙色。CIO?在水中以溶解气体存在，不发生水解反应。CIO?水溶液在较高温度与光照下会生成Cl(与ClO3,在水处理中Clo2参与氧化还原反应也会生成ClO2OCl(深液浓度在10gL如下时没有爆炸危险，水处理中Clo2浓度远低于10gLo制取Cl20措施较多。在给水处理中，制取CIo2的措施重要有：(1)用亚氯酸钠(NaCIO2)和氯(Cb)制取，反应如下：C12+H2OHOC1+HC1HoeI+HCl+2NaQO,2C1O,+2NaCl+H,O=-(18-10)Cl2+2NaC1022C1O2+2NaCl根据反应式(18-10),理论上Imol氯和2mol亚氯酸钠反应可生成2mol二氧化氯。但实际应用时，为了加紧反应速度，投氯量往往超过化学计量的理论值，这样，产品中就往往具有部分自由氯Cl2。作为受污染水B¾消毒剂，多出日勺自由氯存在就存在产生THNL之虑，虽然不会像氯消毒那样严重。二氧化氯的制取是在1个内填瓷环的圆柱形发生器中进行。由加氯机出来的氯溶液和用泵抽出B亚氯酸钠稀溶液共同进入CIO2发生器，通过约Imin0¾反应，便得ClO2水溶液，像加氯同样直接投入水中。发生器上设置1个透明管，通过观测，出水若呈黄绿色即表明CIO?生成。反应时应控制混合液的PH值和浓度。(2)用酸与亚氯酸钠反应制取，反应如下：5NaC102+4HCl-4C102+5NaCl+2H20(18-11)10NaC102+5H2S0.,->8C102+5Na2S0l+4H20(18-12)在用硫酸制备时，需注意硫酸不能与固态NaClo2接触，否则会发生爆炸。此外，尚需注意两种反应物(NaClO2和HCl或H2SO1)的浓度控制，浓度过高，化合时会发生爆炸。这种制取措施不会存在自由氯，故投入水中不存在产生THMS之虑。制取措施也是在1个圆柱形CIO2发生器中进行。先在2个溶液槽中分别配制一定浓度(注意浓度不可过高，一般HCl浓度8.5%,亚氯酸钠浓度7%)的HCl和NaClO2溶液，分别用泵打入CIO?发生器，通过约20min反应后便形成CIO?溶液。酸用量一般超过化学计量34倍。以上两种Cl(制取措施各有优缺陷。采用强酸与亚氯酸钠制取CIO2,措施简便，产品中无自由氯,但NaClO2转化成CIO?茁J理论转化率仅为80%,即5molB,JNaClO2产生4molBClO20采用氯与亚氯酸钠制取Clo2,1InOlBNaClO2可产生InlOIB¾CIO2,理论转化率100%o由于NaClo2价格高，采用氯制取ClOz在经济上应占有优势。当然，在选用生产设备时，还应考虑其他多种原因，如设备的性能、价格等。二氧化氯既是消毒剂，又是氧化能力很强的氧化剂。作为消毒剂，据有关专家研究,ClO2对细菌0细胞壁有较强B吸附和穿透能力，从而有效地破坏细菌内含疏基0¾酶，Bermard也证明，ClOz可迅速控制微生物蛋白质日勺合成，故ClCh对细菌、病毒等有很强的灭活能力。Cl（l月最大长处是不会与水中有机物作用生成三卤甲烷。这正是CIo2在目前水处理中受到重视的重要原因。此外，CIO,消毒尚有如下长处：消毒能力比氯强，故在相似条件下，投中量比Cb少；CIO?余量能在管网中保持很长时间，即衰减速度比Cb慢；由于ClO2不水解，故消毒效果受水B¾pH值影响极小。作为氧化剂，CIO?能有效地清除或减少水的色、嗅及铁、锦、酚等物质。它与酚起氧化反应，不会生成氯酚。不过,采用CIO?消毒或作为氧化剂还存在如下值得注意的问题：CIO,自身和副产物CIO对人体血红细胞有损害，有报导认为，还对人0神经系统及生殖系统有损害。因此，近年来美国EPA规定：水中剩余CIO?和Cl（V等总量不得超过1.0mgLo目前我国还没有这方面的规定或限定原则。不过，作为消毒剂，一般ClO2投加量约在1.02.Omg/L范围内，不会产生副作用，但作为氧化剂，CIO?投加量变化较大，就应注意水中剩余CIO?和ClOJB副作用。此外，由于制取Cl20NaCK）2价格很高（约为CbB10倍左右），因而限制了CIO?消毒0¾广泛应用。不过，欧美等某些国家应用ClOz消毒或作为氧化剂用于给水处理已日益增多。近年来，我国也重视了ClO2在给水处理中的应用。5.2.3漂白粉消毒漂白粉由氯气和石灰加工而成，分子式可简朴体现为CM)Cl2,有效氯约30%。漂白精分子式为Ca(OCI)2,有效氯约达60%左右。两者均为白色粉末，有氯的I气味，易受光、热和潮气作用而分解使有效氯减少，故必须放在阴凉干燥和通风良好的地方。漂白粉加入水中反应如下：2Ca0eH202HOC1+Ca(OH)2+CaCl2(18-13)反应后生成HOC1,因此消毒原理与氯气相似。漂白粉需配成溶液加注，溶解时先调成糊状物，然后再加水配成1.0%2.0%(以有效氯计)浓度的溶液。当投加在滤后水中时，溶液必须通过约424h沉淀，以免杂质带进清水中；若加入浑水中，则配制后可立虽然用。漂白粉消毒一般用于小水厂或临时性给水。5.2.4次氯酸钠消毒次氯酸钠(NaOCl)是用发生器的钛阳极电解食盐水而制得，反应如下：NaCHH2OfNaOCl+(18-14)次氯酸钠也是强氧化剂和消毒剂，但消毒效果不如氯强。次氯酸钠消毒作用仍依托HOCl,反应如下：Na0et,OHOCl+NaOH(18-15)次氯酸钠发生器有成品发售。由于次氯酸钠易分解，故一般采用次氯酸钠发生器现场制取，就地投加，不合适贮运。制作成本就是食盐和电花费用。次氯酸钠消毒一般用于小型水厂。5.2.5臭氧消毒臭氧(O3)由3个氧原子构成，在常温常压下，它是淡蓝色的J具有强烈剌激性的气体。臭氧密度为空气的L7倍，易溶于水，在空气或水中均易分解消失。臭氧对人体健康有影响，空气中臭氧浓度抵达IOoomg/L即有致命危险，故在水处理中散发出来B臭氧尾气必须处理。臭氧都是在现场用空气或纯氧通过臭氧发生器高压放电产生的。臭氧发生器是臭氧生产系统的关键设备。假如以空气作气源，臭氧生产系统应包括空气净化和干燥装置以及鼓风机或空气压缩机等，所产生B臭氧化空气中臭氧含量一般在2%3%（重量比）；假如以纯氧作为气源，臭氧生产系统尖包括纯氧制取设备，所生产的是纯氧/臭氧混合气体，其中臭氧含量约达6%（重量比）。由臭氧发生器出来的臭氧化空气（或纯氧）进入接触池也待处理水充足混和。为获得最大传质效率，臭氧化空气（或纯氧）应通过微孔扩散器形成微小气泡均匀分散于水中。臭氧既是消毒剂，又是氧化能力很强的氧化剂。在水中投入臭氧进行消毒或氧化通称臭氧化。作为消毒剂，由于臭氧在水中不稳定，易消失，故在臭氧消毒后，往往仍需投加少许氯、二氧化氯或氯氨以维持水中剩余消毒剂。臭氧作为唯消毒剂的很少。目前,臭氧作为氧化剂以氧化清除水中有机污染物更为广泛。臭氧的氧化作用分直接作用和间接作用两种。臭氧直接与水中物质反应称直接作用。直接氧化作用有选择性且反应较慢。间接作用指臭氧在水中可分解产生二级氧化剂一一氢氧自由基OH（体现OH带有一未配对电子，故活性极大）。-0H是一种非选择性的强氧化剂（E°=3.06V）,可以使许多有机物彻底降解矿化，且反应速度很快。不过，仅由臭氧产生0氢氧自由基量很少，除非与其他物理化学议程配合方可产生较多0H。据有关专家认为，水中OH.及某些有机物是臭氧分解的引起剂或增进剂。臭氧消毒机理实际上仍是氧化作用。臭氧化可迅速杀灭细菌、病毒等。臭氧作为消毒剂或氧化剂的重要长处是不会产生三卤甲烷等副产物，其杀菌和氧化能力均比氯强。但近年来有关臭氧化日勺副作用也引起人们关注。有的认为，水中有机物经臭氧化后，有也许将大分子有机物分解成分子较小的中间产物，而在这些中间产物中，也许存在毒性物质或致突变物。或者有些中间产物与氯（臭氧化后往往还需加适量氯）作用后致突变反而增强。历此，目前一般把臭氧与粒状活性炭联用，首先可防止上述副作用产生，同步也改善了活性炭吸附条件。有关臭氧和活性炭联用技术见本书第19章。臭氧生产设备较复杂，投资较大，电耗也较高，目前我国应用很少，欧洲某些国家（尤其是法国）应用最多。伴随臭氧发生系统在技术上的不停改善，目前设备投资及生产臭氧的电耗均有所减少，加之人们对饮用水水质规定提高，臭氧在我国水处理中时应用也将逐渐增多。水的消毒措施除了以上简介B几种以外，尚有紫外线消毒、高锦酸钾消毒、重金属离了（如银）消毒及微电解消毒等等。综合多种消毒措施，可以这样说，没有一种措施完美无缺；不同样消毒措施配合使用往往也可互补长短，已经有水厂这样做了，专家们也在不停探索研究。2011-07-29巫山县自来水企业300吨/日小型水厂生产流程示意图I配管输送系统I水质化验测定口380V3OKW电源Mob:1370944727332747797