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浅析水处理设备与水处理技术的选择

发布时间:2019-01-28   |  所属分类:水力:论文发表  |  浏览:  |  加入收藏

  复合介质过滤技术和电絮凝技术是解决目前我国饮用水安全问题的研究和开发两个新技术,有效地解决中国不同地区含有氟,饮用水中砷和其他有害物质,微成水的问题,维护人们身体的健康。本文基于复合介质过滤技术和电絮凝技术的技术特点进行了分析和比较,然后实现高效、快速、经济运行的水处理设备。

水资源保护

  《水资源保护》杂志是由中华人民共和国新闻出版总署、正式批准公开发行的优秀期刊,水资源保护杂志具有正规的双刊号,其中国内统一刊号:CN32-1356/TV,国际刊号:ISSN1004-6933。水资源保护杂志社由水利部主管、主办,本刊为刊。

  前言

  基于我国地理环境等因素,常年干旱少雨、水资源缺乏和现有的水质较差的地区,只能过滤水净化处理,使处理过的水符合国家规定标准的饮用水,供人们生活饮用。所以采用什么样的水处理设备,使用先进的技术使得水处理设备的高效运行,为人们提供纯净、优质水资源是需要解决的民生问题的关键。

  1.水处理设备选择原则

  水处理设备的选择要本着以保证人们用水安全的原则,因此在对水处理工艺进行选择时需做到以下几点:

  1.1水质达标原则

  不管是采用任何技术、工艺,水处理后其水质都要达到国家规定的生活饮用水标准。

  1.2技术安全可靠性原则

  目前,尽管我国关于水处理的技术和设备有很多种,但是要从众多的技术理论和设备中选择技术最为先进及安全可靠性最高的设备。

  1.3设备运行费用最低原则

  针对我国偏远、经济欠发达地区,如果水处理设备运行费用过高,超出了当地人民的经济承担能力,即使是水处理建设工程建设完工,也会因为高昂的设备运行费用当地人民承担不起而失去建设的意义。所以在水处理设备工程建设时一定要考虑到设备运行费用问题。

  1.4易管理原则

  针对经济欠发达地区设备技术管理人员相对短缺的问题,在设备管理和维护方面要求尽量做到简单、易管理。如果设备的管理技术要求的过于高,超出了设备技术管理人员的能力范围,则设备的正常运行和管理将得不到保障。

  1.5投资省

  在满足上述原则的前提下,投资尽量省。

  2.几种常见水处理技术

  综合目前各种水处理技术,尤其是砷、氟等的处理技术,主要有以下几种方法和论为主导(见表1)。

  其中设备及工艺技术比较成熟的除砷方案目前主要有3种技术:膜(反渗透)技术、离子交换技术、电渗析技术。从目前实际运行的工程情况来看,膜技术普遍存在运行成本高的问题,不适用于农村饮水安全项目:电渗析技术从理论上讲运行费用不高,但实际工程中不同的设备其运行费用也相差很大;离子交换技术在实际工程中由于介质的更换比较频繁,管理较为复杂,运行费用视介质的来源和更换频率而不一。同时,出现了两种新的技术,它们分别是复合多介质过滤技术和电絮凝技术。复合多介质过滤水处理法从设备技术上克服了其他离子交换技术的一些缺陷,经济上可行:电絮凝技术作为一种新兴技术,它集中了电化学技术的优点,同时具有运行费用低、管理简单等优势。因此,这两种技术应是农村饮水安全项目水处理工艺技术的上佳选择。为了探索一种适合于农村饮水安全工程的水处理设备,本文对这两种技术进行比较。

  3.电絮凝技术

  3.1电絮凝技术及其原理

  电絮凝技术理论是在二十世纪初被提出的,经过近一个世纪的实践探索才真正意义上将此项技术应用到水处理设备。此项技术的显著特点是使用电能将含在水中的重金属、固态悬浮物、乳化有机物及其他有害物质通过电化学反应将其分离出去。电絮凝水处理法的工作原理是:通过给水处理设备中的多块钢板加直流电,使其钢板与钢板之间产生电场,将待处理的水流入钢板的缝隙,通电钢板会因电离作用消耗一部分进入水中,同时电场中的离子和非离子污染物受电场作用与消耗到水中的钢板发生反应,使电场中的离子和非离子污染物形成固态沉淀颗粒,进而通过沉淀分离的方式完成水处理。

  3.2电絮凝水处理的工艺流程

  将待处理的水流入均化池,均化池的主要作用是用来平衡水泵水量和电絮凝反应器中水的流量之差,此外在均化池中设有水位传感器,主要是用来控制反应器泵和水泵。进而通过反应器泵将均化池中的水抽入反应器中,反应器中设有钢板,通电后钢板与电离出的离子发生反应,达到处理目的。此外,在反应器中的空腔内都有一个气动阀和气动双隔膜泵,它们的作用分别是去除铁垢和去除反应器中沉淀的固体杂质。然后再将反应器中处理后的水抽到除沫池,除去漂浮在水面上的泡沫以及让水中杂质的发生二次沉淀。最后再将除沫池中的水流到沉淀池,再次让固体颗粒沉淀,并通过污泥去除设备将固体颗粒等杂质去除,清水则进入砂滤器,通过砂滤器对水进行回洗,完成整个工艺流程。

  根据原水的水质,利用电絮凝技术进行水程处理的工艺流程图见图2。

  均化池:水由水源井进入均化池。均化池的作用是平衡水泵水量与电絮凝反应器中水的流量之差。在均化池中设有水位传感器,目的是控制水泵及反应器泵。

  反应器:反应器泵将水从均化池中抽入反应器中。一般由两个反应器串联在一起,既可同时使用也可单独使用,反应器内含有钢板,它与电离出的离子发生反应,即可达到处理目的。反应器底部有一个倾斜的空腔,反应器中铁板上留下的一

  些较重的固体颗粒以及铁垢将进入其中。这些固体杂质由于较重,因此不会随水流一起继续流走,而是进入该空腔中。

  污泥储存设备:反应器中的每个空腔都连接一个气动阀用于去除铁垢。另外一个气动双隔膜泵可配合阀门去除反应器中的固体。此泵将把铁垢及其他固体颗粒送入污泥储存设备。

  除沫池:反应器中的水将被排入一个浅池,浅池中的水由变频泵将其泵入除沫池中。池中设水位传感器以控制泵速,保持水池水位恒定。除沫池工作时,其内设搅拌器的两个螺旋桨通过旋转,上方的螺旋桨将水面下较轻的固体颗粒提升,下方的螺旋桨将水池中部的固体提升,以便去除泡沫并使固体颗粒沉淀。在水流出除沫池时,加入阴离子聚合物絮凝剂,以保证其后的沉淀完全进行。

  沉淀池:除沫池中的水将流入一个分流槽,将水流平均分成两股分别进入两个完全相同的沉淀池,固体颗粒沉淀到其底部,并连通至污泥去除设备,而清水将从池顶上溢出。

  砂滤池:从沉淀池中出来的水在重力作用下进入砂滤器,该砂滤器具有持续回洗功能,滤后出来的水流入一个清水池。至此,整个工艺流程结束。

  4.复合式多介质过滤法

  4.1复合式多介质过滤法及其工作原理

  复合式多介质过滤法,整套处理工艺为物理处理工艺,无需添加任何化学药剂;机组采用多种方式组合而成,能耗较低,该设备只需消耗2%的逆清洗水。系统更换后的介质符合环保要求,可作为垃圾直接填埋。系统装有全自动控制及监控系统,自动检测水系统的运行情况,不锈钢压力仪表都安装于控制面板上,便于读数,其可编程控系统操控逆洗及压力装置,操作简单、维护费用较低。

  (1)原水加压系统(进口)。原水加压泵按压力(将原水加压至0.8 MPa以上)及流量要求,将水池内的水泵入水处理系统。

  4.2复合式多介质过滤法工艺流程

  如图3所示,复合式多介质过滤法主要流程如下:

  (2)全自动逆洗多介质深度处理(进口)。介质深度处理系统能过滤直径20um以上的泥沙、沉淀物(悬浮物),由5层不同的专利滤料组成。介质深度处理系统能过滤直径20um以上的泥沙、沉淀,但却同样坚实牢固,且无须油漆或保养。

  (3)全自动逆洗活性碳吸附过滤器(进口)。活性碳器使用12/40号椰壳活性碳,可去除水中之异昧、臭味及氯化物。

  (4)控制系统及仪表。全自动控制及监控系统,不锈钢压力仪表,检测水系统的运行情况,仪表都安装于控制面板上,便于读数。可编程控制系统操控逆清洗及压力。

  (5)除砷、铁,锰装置(进口)。独有专利的除砷介质、去铁,锰介质。

  (6)阻垢器(进口)。可阻止钙和镁经加热后形成碳酸钙,即白色水垢。

  (7)后置保安处理(进口)。该处理系统专用于过滤处理过的原水,将截留住所有大于0.2um的杂质。

  (8)原水紫外线消毒(进口)。紫外线(Uv)系统用于管网水的杀菌,臭氧分解,并降低总碳值。

  5.结语

  从上面的分析中,我们可以看到水处理的絮凝技术方法的优点远远大于复合介质过滤方法,但在对电絮凝法的发展水处理设备运行消耗每年低于复合介质过滤水处理方案的成本,这主要是由于复合介质过滤水处理每年来更换大量的媒介,媒介是相对昂贵的。因此,我国的饮水安全工程建设中,水处理设备的选择建议选择絮凝水处理设备的方法。


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