自來水廠工藝流程概述

 

 

    現在人們談到飲用自來水 會“心有余悸”,主要是因為害怕自來水生產過程中未能除盡水中的雜質及微生物,又害怕凈水過程中混入了一些有毒氣體。 眾所周知,由于自然因素和人為因素,原水里含有各種各樣的雜質。從給水處理角度考慮,這些雜質可分為懸浮物、膠體、溶解物三大類。城市水廠凈水處理的目的就是去除原水中這些會給人類健康和工業生產帶來危害的懸浮物質、膠體物質、細菌及其他有害成分,使凈化后的水能滿足生活飲用及工業生產的需要。市自來水總公司水廠采用常規水處理工藝,它包括混合、反應、沉淀、過濾及消毒幾個過程。

1)混凝反應處理

原水經取水泵房提升后,首先經過混凝工藝處理,即:

原水 + 水處理劑 → 混合 → 反應 → 礬花水

    自藥劑與水均勻混合起直到大顆粒絮凝體形成為止,整個稱混凝過程。常用的水處理劑有聚合氯化鋁、硫酸鋁、三氯化鐵等。汕頭市使用的是堿式氯化鋁。根據鋁元素的化學性質可知,投入藥劑后水中存在電離出來的鋁離子,它與水分子存在以下的可逆反應: Al3+ + 3H2O ←→ Al(OH)3 + 3H+

    氫氧化鋁具有吸附作用,可把水中不易沉淀的膠粒及微小懸浮物脫穩、相互聚結,再被吸附架橋,從而形成較大的絮粒,以利于從水中分離、沉降下來?;旌瞎桃笤詡右┖笱桿僂瓿??;旌系哪康氖峭ü?、機械的劇烈攪拌,使藥劑迅速均勻地散于水中。 經混凝反應處理過的水通過道管流入沉淀池,進入凈水第二階段。

2)沉淀處理

    混凝階段形成的絮狀體依靠重力作用從水中分離出來的過程稱為沉淀,這個過程在沉淀池中進行。水流入沉淀區后,沿水區整個截面進行分配,進入沉淀區,然后緩慢地流向出口區。水中的顆粒沉于池底,污泥不斷堆積并濃縮,定期排出池外。

3)過濾處理

    過濾一般是指以石英砂等有空隙的粒狀濾料層通過黏附作用截留水中懸浮顆粒,從而進一步除去水中細小懸浮雜質、有機物、細菌、病毒等,使水澄清的過程。

4)濾后消毒處理

    水經過濾后,濁度進一步降低,同時亦使殘留細菌、病毒等失去渾濁物?;せ蛞欄?,為濾后消毒創造良好條件。消毒并非把微生物全部消滅,只要求消滅致病微生物。雖然水經混凝、沉淀和過濾,可以除去大多數細菌和病毒,但消毒則起了保證飲用達到飲用水細菌學指標的作用,同時它使城市水管末梢保持一定余氯量,以控制細菌繁殖且預防污染。消毒的加氯量(液氯)在1.0-2.5g/m3之間。主要是通過氯與水反應生成的次氯酸在細菌內部起氧化作用,破壞細菌的酶系統而使細菌死亡。消毒后的水由清水池經送水泵房提升達到一定的水壓,在通過輸、配水管網送給千家萬戶。

以下我們來重點研究氯氣。

氯氣(Cl2)是一種黃綠色有刺激性氣味的氣體,能溶于水,常溫下1體積水能溶解2體積氯氣。在相同條件下,氯氣比同體積的空氣重,標準狀況下,它的密度3.214g/L。氯氣容易液化,當壓強為101.3kPa,冷卻到-34.6℃,氣態的氯就變成黃色油狀的液態氯。液態氯繼續冷卻到-101℃,就變成了固態氯。氯氣是一種有毒物質,對人體有強烈的刺激性,吸入少量氯氣會刺激鼻腔和喉頭粘膜,并引起胸痛和咳嗽;吸入較多氯氣會窒息致死。

把氯氣加入水中,會發生以下反應:

Cl2 + H2O = HCl + HClO

因為消毒過程中氯氣用量很?。ㄒ話閽?/span>1L水中僅通入約0.005g氯氣),可以說只要出廠的自來水符合正常的國家標準,在自來水中的投入的氯氣會完全與水反應生成其他物質,故可認為出廠的水中不含Cl2。上文所謂的"使城市水管末梢保持一定余氯量",實際上應是指氯元素,而不是氯氣。 然而,雖然氯氣已完全反應,卻有其他物質生成。我們先來看次氯酸。次氯酸(HClO)具有強氧化性,因此具有很強的殺菌消毒能力,是常用的消毒劑。次氯酸是一種弱酸,很不穩定,在光照條件下易發生以下反應:

2HClO = 2HCl + O2

如此,水中有可能含有的雜質就只剩HCl了。

    氯化氫(HCl)是無色而有刺激性氣味的氣體,它的密度比空氣大,約為空氣的1.26倍。氯化氫極易溶于水(0℃時,1體積水大約能溶解500體積的氯化氫)。氯化氫的水溶液叫氫氯酸,俗稱鹽酸,是一種強酸,具有強的氧化性及腐蝕性。

    由以上的方程式,根據氯原子守恒,可知一定物質的量的氯氣與水反應后最終生成的氯化氫的物質的量是原來氯氣的兩倍。由于在生產水的過程中使用的氯氣的量很少,產生的氯化氫的量自然微乎其微。根據生理衛生常識,我們知道人體的胃液含有少量鹽酸,故可認為微量的氯化氫并不影響人體健康,幾乎可以忽略不計。此外,氯化氫是易揮發氣體,基于這一性質可推知煮沸了的水幾乎不含氯化氫。由此,我們可以得出這樣的結論:生產過程符合國家標準的自來水是不會危害人體健康的。

自來水廠工藝流程圖


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