1、给水处理与制水工艺,大沙沟净水厂,青山净水厂,沙河口净水厂,三道沟净水厂,第一章 给水处理概述,第一节 原水中的杂质,一、原水中的杂质的来源和分类,2、分类 按在水中的存在状态可分为三类：悬浮物、胶体和溶解物。,1、来源 一是自然过程，例如地层中矿物质在水中的溶解；水中微生物的繁殖及其死亡残骸；水流冲刷地表及河床所带入的植物和泥沙、腐殖质等。 二是工业废水、生活污水及其他废弃物排入水体，同时也使原水中杂质更趋复杂。,水的自然循环,二、悬浮物和胶体杂质,1.悬浮物 颗粒尺寸较大，在水中的状态受颗粒本身的质量影响较大。在动水中，常呈现悬游状态。在静水中，比重较大的颗粒在重力作用下自然沉降；比重较小的颗粒，可上浮水面。 来源：一是水流对地表、河床的径流冲刷，以及水中动植物及其死亡残骸；二是各种废水、废弃物排入水体所带来的。,2.胶体 颗粒尺寸微小，它在水中的状态取决于颗粒本身质量和表面性能。胶体颗粒在水中相当稳定，长时间静置也不会自然沉降。原水中的胶体颗粒一般均带负电荷，如粘土类胶体，但有时也含有少量带正电荷的金属氢氧化物胶体。,悬浮物和胶体杂质对光线有反射和散射作用，它们是使水产生浑浊现象的主要根源，这两类杂质是生活饮用水水质净化的主要对象。对于粒径大于0.1毫米的泥沙颗粒去除较容易，通常能自然下沉，对于粒径较小的悬浮杂质和胶体颗粒，需投加混凝剂后才能去除。,3.有机高分子 如腐殖质等，是使水产生色、臭、味的主要原因之一。它们不属于胶体，但分子较大，某些特性与胶体有类似之处，而与低分子溶解杂质并不相同。这些杂质需投加大量混凝剂才能去除，比悬浮物和胶体杂质的去除更困难。,4.活的生物体 如藻类、原生动物及大多数细菌，按肢体尺寸一般属于悬浮物范围。它们的危害比一般的悬浮物、胶体严重的多，尤其是病原微生物。藻类和非致病细菌及其它浮游生物，虽对人体不构成威胁，但大量繁殖时使水产生色、臭、味，未经处理也不宜饮用。,形态各异的藻类,三、溶解杂质 溶解杂质是指溶于水中的一些低分子和离子。光线照射时能全部透过，因此外观透明。不可能用混凝、沉淀及过滤方法去除。 主要有：钙、镁离子、重碳酸根、氢氧酸根和硫酸根等，此外还有少量的碳酸根、硅酸根、硝酸根以及氨根、铁、锰、铜等离子。 这些杂质不能用混凝、沉淀、过滤的方法去除。只有在用于工业生产时，才根据用途要求，经过特殊处理加以去除。,四、溶解气体 天然水中的溶解气体主要是氧气和二氧化碳，有时也含少量氮、二氧化硫及硫化氢等其它一些气体。 水中的氧气，主要来源于空气中的氧。有的也来自水生植物在光合作用下产生的氧。 水中的二氧化碳来自有机物的分解、地壳中进行的化学变化和空气中的二氧化碳溶解。,第二节 给水处理方法概述,1.澄清 处理对象：造成水浑浊的悬浮物及胶体杂质。 处理方法：主要有混凝、沉淀及过滤。 原水中投加药剂后，经混合、反应使水中悬浮物及胶体杂质形成易于沉降的大颗粒絮凝体，而后通过沉淀池进行重力沉降分离。滤池是利用具有空隙的颗粒滤料截留水中细小杂质的构筑物，用于进一步降低水的浊度。 混凝、沉淀、过滤在去除浑浊度的同时，对有机色度物质、细菌乃至病毒等的去除也相当有效，特别是过滤。,给水处理的任务:将原水经过投药、混合反应、沉淀（澄清）、过滤、消毒等工艺过程，去除原水中所含的各种有害杂质，达到符合人们生活、生产所要求的标准的水，即达到生活饮用水标准或工业用水标准。,混凝 高密度沉淀池 后混凝 V型滤池,清水池,PAC NaOH,PAM,PAC,CL2,NaOH,登沙河水厂工艺流程图,2.消毒,真空加氯机,消毒的处理对象：水中致病微生物，通常在过滤后进行。 消毒方法：在水中投加氯气、漂白粉和其它消毒剂。也有采用臭氧、紫外线、二氧化氯、次氯酸钠等方法进行消毒的。,二氧化氯发生器,3.除臭、除味 去除臭和味的方法取决于水中臭和味的来源。例如，有机物产生的臭和味，可用活性碳吸附、投加氧化剂进行氧化和曝气充氧去除；因藻类繁殖而产生的臭和味，也可以投加氧化剂如氯气、高锰酸钾等去除藻类；因溶解盐所产生的臭和味，应采用除盐措施，等等。,4.除铁 处理对象：水中的二价铁Fe2+。 除铁方法：天然锰砂接触过滤氧化和自然氧化法。二价铁氧化成三价铁沉淀物而被滤池所截留。,5.软化 处理对象：水中钙、镁离子。 软化方法：离子交换法和药剂软化法。前者在于使水中的钙、镁离子与交换剂上的离子进行交换已达到去除目的；后者是在水中投加药剂如石灰等使钙、镁离子转变成沉淀物从水中分离出去。,6.淡化和除盐 处理对象：水中的各种溶解盐类，包括阴、阳离子。将高含盐量的水如海水及苦咸水处理符合生活饮用水要求的处理过程，一般称作水的“淡化”；制取纯水及高纯水的处理过程称为“除盐”。 处理方法：蒸馏法、离子交换法、电渗析法和反渗透法等。 总之，根据不同的原水水质和处理后的水质要求，上述各种方法可以单独使用，也可以几种方法结合使用形成不同的处理系统。在给水处理中，通常是数种方法并用，以达到最终保证出厂水水质的目的。,第三节 给水处理工艺,1.主要给水处理工艺 给水处理工艺中主要采用的单元工艺：曝气、混凝沉淀、过滤、化学沉析、离子交换、膜处理、化学氧化及消毒、吸附以及生物处理等。,混凝过程是通过向水中投加药剂使胶体物质脱稳并聚集成较大的颗粒，以使在后续的沉淀过程中分离或在过滤过程中被截留。混凝、沉淀、过滤是去除悬浮物质最主要的手段。 化学沉析一般用于软化处理和除铁、除锰。 离子交换在水处理中应用最多的领域是水的软化和脱盐。 膜处理按其孔径的不同，对悬浮杂质、有机物、细菌、病毒等都有较好的去除效果。,曝气主要被用于去除水中溶解气体，例如二氧化碳、硫化氢、其他引起嗅、味的物质以及挥发性有机物。,膜处理,曝气池,化学氧化可以有多种目的，例如控制水池和管网中生物生长、降低色度、控制臭和味、特定有机物的去除、改善絮凝、鉄和锰的氧化以及消毒等。 吸附一般用于溶解有机物的去除、色度的降低以及去除引起臭和味的物质。 生物处理是近年来国内外研究较多的领域。通过实验，生物处理对氨氮有良好的去除效果，即使在低温时也能达70%左右。同时生物处理对于有机物、色度、铁、锰等也有一定的去除效果，而且还能减少后续工艺混凝剂的投加量。,颗粒活性炭,2.常规水处理工艺 所谓“常规水处理工艺”包含两层含义。其一是指被处理的原水在水温、浊度以及污染物含量方面均在常见的范围以内，其二是指所采用的处理工艺仅限于混凝、沉淀、过滤和消毒。因此，常规水处理工艺系指对一般浊度的原水采用混凝、沉淀、过滤、消毒的净水过程，以去除浊度、色度和细菌、病毒为主的处理工艺。,2.1只用消毒处理的简单工艺 原水-（消毒剂）-清水池-出水 2.2采用慢滤池处理工艺 原水-慢滤池-（消毒剂）-清水池-出水 2.3直接过滤（微絮凝过滤）处理工艺 原水-（混凝剂）-混合-絮凝-快滤池-（消毒剂）-清水池-出水 2.4混凝、沉淀、过滤处理工艺 原水（氧化剂、PH调整剂）-（混凝剂）-混合-絮凝（絮凝剂）-沉淀、澄清、气浮-（助滤剂）快滤池-（消毒剂）-清水池（稳定剂）-出水,3.强化常规水处理 常规水处理的主要目的是去除水中浊度、色度和致病微生物。 强化常规水处理工艺：在基本维持原有常规水处理构筑物不变的情况下，通过强化混凝和强化过滤等措施，在除浊的同时增加对有机物等的去除。 3.1强化混凝：影响混凝去除有机物效果的因素有：水的PH值、水中有机物的种类、混凝剂品种和水的碱度等。 强化混凝的主要方法有： 3.1.1加大混凝剂的投加量，使有机物的水化壳压缩，水解的阳离子与有机物阴离子电中和，消除由于有机物对无机胶体的影响，从而使无机胶体脱稳。 3.1.2调整PH值。水的PH值对有机物去除影响明显。当原水PH值较高时，可通过加酸来降低PH值，一般有机物较多时，PH调整到56效果较好。 3.1.3投加絮凝剂，增加吸附、架桥作用，使有机物宜被絮体粘附而下沉。 3.1.4完善混合、絮凝等设施，从水力条件上加以改进，使混凝剂能充分发挥作用，也是强化混凝的一个措施。,3.2强化过滤 过滤的主要功能是去除水中浊度和细菌，随着浊度的降低，水中有机物等也可得到相应的降低。因此，保证滤后水达到较低指标是滤池运行的关键。 强化过滤要求在滤料中形成生物膜，既要有亚硝化杆菌，又要有硝化杆菌，使氨氮、亚硝酸盐氮都得到一定去除。 强化过滤采取的主要措施和技术关键如下： 3.2.1选择合适的滤料。 3.2.2滤池的反冲洗既能有效的冲去积泥，又能保存滤料表面一定的生物膜。 3.2.3进滤池的水有足够的溶解氧。 3.2.4不能滤前加氯，滤池的反冲洗水也不应含余氯。 3.2.5滤池去除氨氮的效果与温度有密切关系。,4.低温低浊水处理工艺 在气候寒冷地区，冬季地表水水温降到03度，浊度降到1020NTU左右，这种低温低浊水很难处理，如仍然用常规的给水处理工艺，即使加大投药量，也难以达到饮用水水质标准。 4.1低温季节时水质难处理的原因 现象：向水中投加混凝剂后，凝聚与絮凝作用非常缓慢，形成的絮体细小、轻松、不宜下沉，使絮凝沉淀和过滤效果很差，滤后水浊度较高。 原因：经理论分析，水温低对絮凝沉淀的影响是很大的，是主要因素。此外，水温对混凝剂的水解反应也有明显的影响，水温低对无机盐类（铝、铁盐）的水解速度极为缓慢，再加上水温低时，水的粘度大，也会增加水流剪力，不利于微粒碰撞、凝聚和絮体成长，从而减慢了沉淀速度。 要解决低温、低浊度水处理的技术难题，就应从改变混凝剂的性质上、促进絮体形成上以及提高浊度促进泥渣吸附等方面着手，以提高混凝沉淀效果，才能从根本上得到解决。,4.2低温低浊水处理方法 低温低浊水难处理的主要矛盾是絮凝过程效果不佳。在絮凝过程中，最终未能生成较大的絮体，低浊度的因素起重要影响。问题应从两方面解决。 一是加强混凝过程，促使水中微粒逐渐生成粗大的絮体以便后续的沉淀、过滤创造良好的条件。为此，应选择合适的构筑物，投药除投加混凝剂外，还应投加助凝剂以改善絮凝效果。 二是利用泥渣的剩余活性，相当于增加了水中颗粒的数目，固可保证有较充分的碰撞机会，消除低浊度引起的不足。,5.高浊度水处理工艺 高浊度水是指浊度较高、并有清晰的界面分离沉降的含砂水体。一般情况下，是以粒径d0.025mm为主组成的含砂量较高的水体。 5.1不设调蓄水库的处理流程 5.1.1二次沉淀处理流程 河道取水泵站（絮凝剂）-一次沉淀一次提升（混凝剂）-混合絮凝池-二次沉淀（澄清）池滤池（消毒）-清水池二级提升泵站输配水管网 5.1.2二级絮凝沉淀处理流程 取水泵站（絮凝剂）-絮凝沉淀（沉砂）池（混凝剂）-混凝沉淀（澄清）池-滤池（消毒）-清水池送水泵站-输配水管网 5.1.3三级絮凝沉淀处理流程 取水泵站（絮凝剂）-絮凝沉淀（沉砂）池（混凝剂和絮凝剂）絮凝池平流加斜管组合沉淀池（平流沉淀池加阻流墙渐变池沉淀池）-滤池（消毒）-清水池送水泵站-输配水管网,5.2设有调蓄水库的处理流程 5.2.1设浑水调蓄水库的处理流程 黄河引水闸口或取水泵站沉砂条渠（挖泥船挖泥排至泥砂处置场）-一级泵站浑水调蓄水库（挖泥船挖泥排至泥砂处置场）-二级泵站（混凝剂）-混合絮凝池沉淀（澄清）池滤池（消毒）-清水池三级泵站-输配水管网 有的泥砂沉淀采用了絮凝沉淀： 黄河取水泵站（絮凝剂）-絮凝沉淀池（机械排泥或水力排泥至泥砂处置场）-一级泵站-调蓄水库-二级泵站混合絮凝池-沉淀（澄清）池-滤池（消毒）-清水池三级泵站-输配水管网 调蓄水库的出水浊度一般在20-100NTU，特殊情况也小于250NTU。 5.2.2设清水调蓄水库的处理流程 河道-取水泵站（絮凝剂）-一次沉淀（混凝剂）-二次沉淀滤池清水调蓄水库（消毒）-清水池二级泵站供水,5.3其他处理流程 5.3.1一次沉淀（澄