水质净化方法概述

水质净化的目的是通过必要的处理方法改善原水水质,使之符合生活饮用或工业使用所要求的水质标准。处理方法应根据水源水质和用户对水质的不同要求确定。在供水处理中,某一种净化方法除了取得某一特定的处理效果外,有的往往也直接或间接地兼收其他处理效果。

1.澄清和消毒

澄清和消毒是以地表水为水源的常规处理方法,其工艺流程如图6-1所示。其中澄清工艺系统主要包括混凝、沉淀及过滤。处理对象是水中的悬浮杂质和胶体杂质。原水投入药剂后,经过混合、反应(属混凝过程〉使水中悬浮杂质及胶体杂质形式易于沉淀的大颗粒絮凝体而后通过沉淀池进行重力分离。澄清池是反应和沉淀综合于一体的构筑物。快滤池是利用具有孔隙的粒状滤料(如石英砂、无烟煤等)截留水中细小杂质的构筑物。它通常置于混凝、沉淀工艺之后,用以进一步降低水的浊度。但原水浊度较低时,投入药剂后的水也可不经过混凝、沉淀而直接过滤。

图6 - 1典型的以地表水为水源的常规处理工艺示窻图

消毒是消灭水中致病微生物,通常在过滤以后进行。主要消毒方法是在水中投加消毒剂以杀灭致病微生物。当前普遍采用的消毒剂是氯,也有采用漂白粉、二氧化碳及次氯酸钠的。臭氧消毒也是一种较重要的消毒方法。

2.除臭和除味

除臭和除味的方法取决于水中臭和味的来源。例如,水中有机物所产生的臭和味,可用活性炭吸附、投加氧化剂进行氧化或采用曝气法去除;因藻类繁殖而产生的臭和味,可在水中投入硫酸铜以去除藻类;因溶解盐所产生的臭和味,应采用除盐措施等。

3. 除铁和除锰

当溶解于地下水中的铁和锰含量超过生活饮用水卫生标准时.需采用除铁和除锰措施。最广泛的除铁和除锰方法是氧化法和接触氧化法。前者通常设置曝气装置、氧化反应池和砂滤池;后者通常设置曝气装置和接触氧化滤池。工艺系统的选择是单纯除 铁还是同时除铁和除锰、原水中铁和锰含量及其他有关水质特点确定。除铁和除锰还可采用药剂氧化法、生物氧化法及离子交换法等。通过上述处理方法(离子交换法除外、使溶解性二价铁和锰分别转变成三价铁和四价锰并产生沉淀物而去除。

4.除氟

氟是有机体生命活动所必需的微量元素之一,但过量的氟则可产生毒性作用,如使人患有氟斑牙或氟骨症。我国饮用水水质标准规定的氟含量为1.0mg/L,当地下水的氟含量超过此限制时,需采用除氟措施。适用的除氟方法是活性氧化铝吸附。活性氧化铝除氟的设备与离子交换的设备类似。

5. 软化

软化处理对象主要是水中钙和镁离子。软化方法主要有:离于交换法和药剂软化法。前者在于使水中钙、镁离子与阳离子交换剂上的离子互相交换达到去除的目的;后者系在水中投人药剂,如石灰、苏打,以使钙、镁离子转变为沉淀物而从水中分离。

6.淡化和除盐

处理对象是水中各种溶解盐类,包括阴离子和阳离子。将高含盐量的水,如海水及 “苦咸水”,处理到生活饮用要求时的处理过程,一般称为水的“淡化”;制取纯水及高纯水的处理过程称为水的“除盐”。淡化和除盐主要方法有蒸馏法、离子交换法、电渗析法及反渗透法等。电渗析法是利用阴(阳)离子交换膜能够分别透过阴(阳)离子特性,在外加直流电场作用下使水中阴(阳)离子分离出去;反渗透法是利用高于渗透压的压力施 于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,通常用于高含盐量水的淡化或作为离子交换法除盐的前期处理工艺。膜分离法处理成本较高,且膜容易堵塞,不宜用于农村饮用水的处理。

7.预处理和深度处理

随着村镇工业的发展和人们生活水平的提高,一方面农村饮用水水质标准在不断提 高,而另一方面水源水质在不同程度地受到污染和恶化。在农村水源污染中,以有机物污染最为普遍,重金属污染也相当严重。不少有机物对人体有急性或慢性、直接或间接的毒害作用,甚至致癌、致畸。对于许多水源受到污染的水厂,常规处理工艺已经无法解决水源不断恶化而饮用水水质标准不断提高的矛盾。根据《生活饮用水集中式供水单位卫生规范》(卫生部,2001),当供水水源水质不符合国家生活饮用水水质规定时,不宜作为生活饮用水水源。若限于条件需加以利用时,应采用相应的净水工艺进行处理,处理后的水质应符合规定,并取得当地卫生行政部门批准。为适应上述趋势,预处理和深度处理正逐渐成为常规处理工艺的一个组成部分。预处理置于常规处理之前,深度处理置于常规处理之后,它们的处理对象主要是水中的有机物。预处理是在常规处理的基础上,增加生物预处理、加强预氧化(高锰酸钾、臭氧等〉、投加粉状炭预处理工艺。深度处理也是在常规处理基础上,增加臭氧氧化、活性炭吸附或生物活性炭等深度处理措施。对受到一定污染的水源(微污染水源水)除采用预处理和深度处理外,也可对常规处理进行强化,如将采用高效混凝剂改为气浮或强化过滤等。以常规处理工艺为基础,增加预处理和深度处理的微污染水源饮用水处理的工艺组合如图6-2所示。据有关研究表明,增加生物预处理的工艺系统和水厂的常规处理系统相比较,前者不但混凝沉淀池和滤池有显著的除污染效果,而且可以大大减少加氯量和有害氯代副产物的生成量,提高后续工艺的除污染效果。

图6-2微污染水源水饮用水处理的工艺组合示意图

总之,具体净水工艺流程应根据不同的原水水质和处理后的水质要求及经济承受能 力,经研究确定。上述各种处理方法可以单独使用,也可几种方法结合使用以形式不同的处理系统,在水质净化工艺中,通常都是几种方法结合使用。