集中式給水知識(shí)介紹

集中式給水知識(shí)介紹生活飲用水的給給水方式有兩兩種，即集中中式給水和分分散式給水。集集中式給水通通常稱“自來(lái)水”，是指由水水源集中取水水，然后對(duì)水水進(jìn)行凈化和和消毒，并通通過(guò)輸水管和和配水管網(wǎng)送送到給水站和和用戶。分散散式給水，是是指居民分散散地直接從水水源取水。

集中式給水適用用于城鎮(zhèn)和有有相當(dāng)數(shù)量人人口的集體單單位或農(nóng)村居居民點(diǎn)。其優(yōu)優(yōu)點(diǎn)是：有利利于水源選擇擇和防護(hù)，較較易保證水質(zhì)質(zhì)，用水方便便，便于監(jiān)督督。但水質(zhì)如如受污染，危危害面亦廣。

一、水源選選擇

選擇水源時(shí)時(shí)，應(yīng)綜合考考慮下列四項(xiàng)項(xiàng)原則。

(一)水量充足

水源水量，應(yīng)應(yīng)能滿足城鎮(zhèn)鎮(zhèn)或居民點(diǎn)的的設(shè)計(jì)總用水水量，并考慮慮到近期和遠(yuǎn)遠(yuǎn)期的發(fā)展。選選用地面水時(shí)時(shí)，要求90、97％保證率的的枯水流量大大于設(shè)計(jì)總用用水量。一般般而言，城市市越大，要求求保證率越高高。

(二)水質(zhì)良好

水源水質(zhì)應(yīng)應(yīng)符合下列要要求：

1.只經(jīng)氯消毒毒即供飲用者者，原水總大大腸菌群不應(yīng)應(yīng)超過(guò)1000個(gè)／l;同時(shí)進(jìn)行沉沉淀，過(guò)濾和和氯消毒者，則則不應(yīng)超過(guò)10000個(gè)／L。

2．水源水的的感官性狀和和一般化學(xué)指指標(biāo)經(jīng)凈化處處理后，應(yīng)符符合飲用水水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的要要求.

3．水源水的的毒理學(xué)和放放射性指標(biāo)，必必須直接符合合飲用水水質(zhì)質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的要求求。

4．高氟區(qū)或或地甲病(碘缺乏病)病區(qū)，應(yīng)分分別選用含氟氟、含碘適宜宜的水源水。

5.水源水中如如含有飲用水水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中中未列入的有有害物質(zhì)，其其含量應(yīng)不超超過(guò)地面水中中按感官或毒毒理作為限制制指標(biāo)而制訂訂的最高容許許濃度。

(三)便于防護(hù)

宜優(yōu)先考慮慮地下水。選選用地面水時(shí)時(shí)，應(yīng)將取水水點(diǎn)設(shè)在城鎮(zhèn)鎮(zhèn)和工業(yè)企業(yè)業(yè)的上游。

(四)技術(shù)經(jīng)濟(jì)上上合理

二、取水點(diǎn)點(diǎn)和取水設(shè)備備

(一)地面水的取取水點(diǎn)和取水水設(shè)備

1.取水點(diǎn)的位位置

除需符合工工程和航運(yùn)等等要求外，應(yīng)應(yīng)考慮水量、水水質(zhì)和防護(hù)等等條件。

2.取水設(shè)備

有以下兩類類：

(1)固定式取水水構(gòu)筑物：常常用的有岸邊邊式和河床式式?？筛鶕?jù)河河岸地形和岸岸邊

水流深淺等等條件選用。

(2)活動(dòng)式取水水構(gòu)筑物：常常用的有纜車車式和浮船式式。前者適用用于水位漲落落幅度大，河河岸有適宜坡坡度，河床較較穩(wěn)定的地點(diǎn)點(diǎn)；后者尚需需有較好的停停泊條件。

(二)地下水取水水點(diǎn)和取水設(shè)設(shè)備

1.取水點(diǎn)的位位置

地下水埋藏藏愈深，含水水層上面的不不透水層愈厚厚，給養(yǎng)區(qū)愈愈遠(yuǎn)，在衛(wèi)生生上愈宜作取取水點(diǎn)；當(dāng)深深層地下水的的覆蓋層為裂裂隙地層，或或取用淺層地地下水時(shí)，取取水

點(diǎn)應(yīng)在污染染源上游；此此外，應(yīng)考慮慮技術(shù)上方便便的地點(diǎn)。

2．取水設(shè)備

①管井：又名名機(jī)井或鉆孔孔井。管井可可采取各層地地下水，故應(yīng)應(yīng)用廣。②大口井:適用于地下下水埋藏較淺淺，含水層薄薄和不宜打管管井的地點(diǎn)。

三、水質(zhì)處處理

水源水往往往不能滿足飲飲用水水質(zhì)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)的要求，因因而需進(jìn)行處處理。地面水水的常規(guī)處理理是：混凝沉沉淀(或澄清)一過(guò)濾一消消毒。地下水水如水質(zhì)較好好，僅需消毒毒處理。但如如原水有臭、味味，或含有過(guò)過(guò)量鐵、錳、氟氟時(shí)，則需特特殊處理。

當(dāng)前有的地地區(qū)，有機(jī)污污染和重金屬屬污染相當(dāng)嚴(yán)嚴(yán)重，而現(xiàn)行行常規(guī)處理往往往難以有效效地解決這類類問(wèn)題。為此此，有時(shí)尚需需增加預(yù)處理理或深度處理理。前者如用用臭氧預(yù)氧化化，生物氧化化法(對(duì)有機(jī)物而而言)；后者如用用活性炭或生生物活性炭吸吸附。但這些些技術(shù)在我國(guó)國(guó)目前尚難廣廣泛應(yīng)用。

(一)混凝沉淀

天然水中的的細(xì)小懸浮物物，特別是膠膠體微粒，是是使水渾濁的的主要根源；；同時(shí)，它們們又難以用自自然沉淀的方方法加以去除除。因此，需需加混凝劑進(jìn)進(jìn)行混凝沉淀淀。

1．混凝原理

主要有三：

((1)壓縮雙電層層作用：

吸附層和擴(kuò)擴(kuò)散層，合稱稱雙電層。雙雙電層中正離離子濃度由內(nèi)內(nèi)向外逐漸降降低，最后與與水中的正離離子濃度大致致相等。因此此雙電層有一一定的厚度。如如向水中加入入大量電解質(zhì)質(zhì)，則其正離離子就會(huì)擠入入擴(kuò)散層而使使之變??；進(jìn)進(jìn)而擠入吸附附層，使膠核核表面的負(fù)電電性降低。這這種作用稱壓壓縮雙電層。當(dāng)當(dāng)雙電層被壓壓縮，顆粒間間的靜電斥能能就會(huì)降低。當(dāng)當(dāng)降至小于顆顆粒布朗運(yùn)動(dòng)動(dòng)的動(dòng)能時(shí)，顆顆粒就能相互互吸附凝聚。凝凝聚顆粒在水水的紊流中彼彼此易碰撞吸吸附，形成絮絮凝體(亦稱絨體或或礬花)。絮凝體具具有強(qiáng)大吸附附力，不僅能能吸附懸浮物物，還能吸附附部分細(xì)菌和和溶解性物質(zhì)質(zhì)。絮凝體通通過(guò)吸附，體體積增大而下下沉。

投加電解質(zhì)質(zhì)也可壓縮親親水膠體(如腐殖質(zhì)、蛋蛋白質(zhì))的水膜，但但主要是電解解質(zhì)離子奪走走了親水膠體體的水膜，從從而使膠核相相互凝聚。

正離子壓縮縮雙電層的能能力隨價(jià)數(shù)增增加而提高。但但即使是3價(jià)離子，仍仍需較高濃度度才能使膠粒粒凝聚，特別別對(duì)親水膠體體，則更如此此。

(2)電中和作用用：以上是同同種膠粒間的的凝聚。而電電中和作用，是是指混凝劑在在水中形成帶帶正電的膠粒粒，它們能和和水中帶負(fù)電電的膠粒相互互吸引，從而而使彼此的電電性中和而凝凝聚。為此，要要求兩者的電電荷量要大致致相等。

((3)吸附架橋作作用：一些呈呈線型結(jié)構(gòu)的的高分子混凝凝劑，以及金金屬鹽類混凝凝劑在水中形形成線型高聚聚物后，均能能強(qiáng)烈吸附膠膠體微粒。當(dāng)當(dāng)吸附的微粒粒增多時(shí)，上上述線型分子子會(huì)彎曲變形形和成網(wǎng)，從從而起到橋的的作用，使微微粒間的距離離縮短而相互互粘結(jié)，逐漸漸形成粗大的的絮凝體。

上述三種作作用所引起的的凝聚和絮凝凝，總稱混凝凝?，F(xiàn)以硫酸酸鋁為例，說(shuō)說(shuō)明這些作用用的意義。

Al2(SSO4)3··18H200溶于水后，即即離解出[Al(HH2O)6]]3+。后者通過(guò)過(guò)水解形成單單核羥基絡(luò)合合物，最終生生成水合氫氧氧化鋁沉淀.

為使上述反反應(yīng)進(jìn)行，水水中應(yīng)有足夠夠的堿度，以以中和H+。如水的pH＜4，水解受抑抑制；如pH＞8．5，水合氫氧氧化鋁會(huì)進(jìn)一一步水解成[Al(OOH)4(HH2O)2]]-。而溶解。因因此，用硫酸酸鋁作混凝劑劑時(shí)，水的有有效pH約在5-8之間。上述述水解產(chǎn)物能能縮聚成多核核羥基組合物物,

同時(shí)，多核核經(jīng)基絡(luò)合物物又會(huì)水解.

因此，水解解和縮聚反應(yīng)應(yīng)交錯(cuò)進(jìn)行，產(chǎn)產(chǎn)物相當(dāng)復(fù)雜雜；且隨水的的pH變化而變化化。但一般地地說(shuō)，pH較低時(shí)，以以高電荷低聚聚合度的產(chǎn)物物為主，因而而側(cè)重于電中中和和壓縮雙雙電層作用。研研究表明，此此時(shí)有利于消消除水膜，但但所需混凝劑劑量大。因此此，為去除腐腐殖質(zhì)等有機(jī)機(jī)物及其色度度，應(yīng)控制水水的pH在5左右。pH較高時(shí)，以以低電荷高聚聚合度的產(chǎn)物物為主，因而而側(cè)重于吸附附架橋作用，此此時(shí)有利于去去除負(fù)電荷不不高的粘土膠膠體。

2．混凝劑和和助凝劑

(1))混凝劑：有有金屬鹽類和和高分子兩類類混凝劑。前前者如硫酸鋁鋁、三氯化鐵鐵和硫酸亞鐵鐵；后者如聚聚合氯化鋁和和聚丙烯酰胺胺等。

①硫酸鋁：有有精、粗兩種種產(chǎn)品，分別別為白色和灰灰白色結(jié)晶。操操作液常用10％-20％的濃度。

明礬[A12((SO4)33·K2SOO4.24HH20]的作用仍是A12(SS04)3成分。

硫酸鋁，腐腐蝕性小，使使用方便，效效果好，且對(duì)對(duì)水質(zhì)無(wú)不良良影響。但水水溫低時(shí)，絮絮凝體形成慢慢而松散，效效果不如鐵鹽鹽；粗制品使使用麻煩。

②三氯化鐵(FeCll3.6H220)：是具有金金屬光澤的黑黑褐色結(jié)晶，易易溶于水，含含雜質(zhì)少。操操作液濃度宜宜高，可達(dá)45％。

三氯化鐵，適適應(yīng)的pH范圍較廣(5-9)，絮凝體大大而緊密，對(duì)對(duì)低溫，低濁濁水的效果較較鋁鹽好。但但易潮解，溶溶液的腐蝕性性極強(qiáng)。

③硫酸亞鐵(FeS004·7H220)：又稱綠礬礬，是綠色半半透明結(jié)晶。20℃時(shí)的溶解度度為21％。亞鐵的的混凝效果差差。因此，應(yīng)應(yīng)先將亞鐵氧氧化成三價(jià)鐵鐵

6FeS004十3C12—2Fe2((S04)33十2FeCll3

④聚合氯化鋁鋁：化學(xué)式有有多種。我國(guó)國(guó)常用的是聚聚合氯化鋁和和堿式氯化鋁鋁。在硫酸鋁鋁的使用中，因因水質(zhì)條件復(fù)復(fù)雜，不可能能控制它的水水解聚合物的的形態(tài)。聚合合氯化鋁正是是針對(duì)這一問(wèn)問(wèn)題經(jīng)研制而而成的人工合合成品。

堿式氯化鋁鋁產(chǎn)品的要求求是：外觀為為灰褐色至灰灰白色液體;比重20CO時(shí)大于1.2;含A1203在10％以上；堿堿化度在50—80％之間；pH為3。5-4．5；不溶物小小于10％。其中堿堿化度(B)以下式表示示：B＝[OH]／3[A1]]×100％。堿化度度高，有利于于吸附架橋；；但過(guò)高，易易生成沉淀。

聚合氯化鋁(包括堿式氯氯化鋁)，腐蝕性小小，適應(yīng)的pH范圍較寬(5、9)；絮凝體形形成快而緊密密，對(duì)低溫、低低濁以及高濁濁、高色水的的效果均好，成成本較低。但但產(chǎn)品多為土土法生產(chǎn)，質(zhì)質(zhì)量不易得到到保證。

⑤聚丙烯酰胺胺：

它是一種非非離子型聚合合物，具有吸吸附架橋作用用。聚丙烯酰酰胺加堿水解解，可形成陰陰離子型聚合合物;上述水解產(chǎn)產(chǎn)物因分子內(nèi)內(nèi)同號(hào)電荷相相斥，使聚合合物鏈條保持持伸展?fàn)顟B(tài)，較較未水解前更更有利于吸附附架橋。但如如水解度過(guò)高高，帶電性過(guò)過(guò)強(qiáng),則將阻礙對(duì)對(duì)粘土膠體的的絮凝。聚丙丙烯酞胺作助助凝劑使用時(shí)時(shí)，如原水濁濁度低，宜先先加其他混凝凝劑，使膠粒粒脫穩(wěn)到一定定程度(約半分鐘)后，再加聚聚丙烯酰胺溶溶液，可更好好地發(fā)揮后者者的作用；如如原水濁度高高，宜先加聚聚丙烯酰胺，使使它先吸附部部分膠粒，以以節(jié)省其他混混凝劑用量，聚聚丙烯酰胺常常含有微量未未聚合的單體體，其毒性甚甚高。因而建建議：飲水中中丙烯酰胺的的濃度，經(jīng)常常使用(每年1月以上)時(shí)不應(yīng)超過(guò)0.01mmg／L;非經(jīng)常使用用時(shí)，不應(yīng)超超過(guò)0．1mg／L。

聚丙烯酰胺胺對(duì)高濁、低低濁水的效果果均優(yōu)，但較較貴，且產(chǎn)品品中單體含量量不易達(dá)到要要求。

(2)助凝劑：助凝劑的作用，一是調(diào)節(jié)或改善混凝條件。如原水堿度不足，可加石灰：用氯將亞鐵氧化成高鐵。二是改善絮凝體結(jié)構(gòu)。如鋁鹽產(chǎn)生的絮凝體細(xì)小而松散時(shí)，可用聚丙烯酰胺或活性硅酸等助凝。

3．影響混凝的因素

主要有：(1)水中顆粒的性質(zhì)和含量；(2)水中荷電的溶解性有機(jī)物和離子的成分及其含量；(3)水溫；(4)水的pH和堿度；(5)混凝劑的品種、質(zhì)量和用量；(6)混凝劑的投加法、攪拌強(qiáng)度和反應(yīng)時(shí)間(詳后)。由于影響因素多，故需通過(guò)混凝試驗(yàn)以選擇混凝劑品種、最佳pH和投藥量。

4．混凝設(shè)備

(1)混凝劑的投加系統(tǒng)：目前大多用濕式投藥，即先在溶解池內(nèi)將混凝劑溶解：然后用耐酸泵將藥液抽至溶液池，在此配成一定濃度的操作液；再通過(guò)計(jì)量設(shè)備進(jìn)行定量投藥。

計(jì)量設(shè)備有多種。較簡(jiǎn)單的是孔口計(jì)量投藥箱。它由恒位水箱及其出液管末端的苗嘴組成。因水壓恒定，故更換不同口徑的苗嘴可準(zhǔn)確調(diào)節(jié)投藥量。

投藥與混合：投藥后要求急速混勻，以便為形成凝聚顆粒創(chuàng)造條件。為此，常用以下投藥方式：①泵前投藥，利用水泵混合。此法簡(jiǎn)單，效果好。但FeCl3會(huì)腐蝕葉輪；泵站離水廠遠(yuǎn)時(shí)，會(huì)在輸水管內(nèi)形成絮凝體。②水射器投藥：利

用高壓水通過(guò)噴咀和喉管產(chǎn)生的吸力將藥液吸入而混合。

對(duì)投藥系統(tǒng)的要求是：防腐性能好，計(jì)量準(zhǔn)確，可以調(diào)節(jié)藥量，且簡(jiǎn)便可靠.

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2)反應(yīng)設(shè)備

其作用是使凝聚顆粒凝結(jié)成沉淀性能良好的絮凝體。為此，要求水流有適當(dāng)?shù)牧魉俸臀闪鳎岳w粒的相互碰撞，并可防止絮凝體過(guò)早沉淀，但流速過(guò)快、紊流過(guò)強(qiáng)，會(huì)使已形成的絮凝體破碎。由于絮凝體是逐漸長(zhǎng)大的，所以反應(yīng)設(shè)備內(nèi)的流速和紊流應(yīng)逐漸降低、減弱。反應(yīng)的時(shí)間要適當(dāng)。時(shí)間過(guò)短，絮凝作用不充分；過(guò)長(zhǎng)，絮凝體會(huì)下沉，而反應(yīng)設(shè)備是不容許沉淀物積存的。

反應(yīng)設(shè)備有水力攪拌和機(jī)械攪拌兩類。后者一般按水流方向設(shè)3-4臺(tái)軸式攪拌機(jī)，前后每?jī)膳_(tái)機(jī)間都設(shè)有導(dǎo)流墻。

5．沉淀設(shè)備

其作用是去除反應(yīng)后的絮凝體。總的要求是：流速不過(guò)快，水流平穩(wěn)而均勻，有足夠的沉淀時(shí)間，能及時(shí)而有效地排泥，出水濁度一般不大于10度。

(1)平流式沉淀池：反應(yīng)后的水由池的穿孔花墻流入沉淀區(qū)，然后沿水平方向流向出水端的溢流堰或穿孔槽。沉淀區(qū)的有效水深一般為3-3．5m；流速10-25mm／s；沉淀時(shí)間l-3小時(shí)。池的寬度過(guò)大時(shí)，應(yīng)設(shè)縱向?qū)Я鲏Ψ指簦姑扛駥挾仍?-9m內(nèi)。

平流式沉淀池，構(gòu)造簡(jiǎn)單，操作方便，效果穩(wěn)定。但占地面積大；不采用機(jī)械排泥時(shí)，排泥較困難。

(2)斜板和斜管沉淀池：沉淀池愈淺，絮凝體沉至底部的時(shí)問(wèn)愈短，這就是淺池理論。但因排泥困難，這一理論未獲實(shí)際應(yīng)用。為此，有人在沉淀池內(nèi)設(shè)置了傾斜50-60。和間距100mm的一系列隔板，構(gòu)成斜板沉淀池。結(jié)果，既克服了排泥問(wèn)題，又因板間距離小(側(cè)向流為50-150mm，下向流為35mm)，水流特別穩(wěn)定，沉淀效率大為提高。

斜管沉淀池的原理與斜板沉淀池相同，只是用六角形蜂窩斜管代替斜板，從而使水力條件更好。斜板和斜管沉淀池，沉淀效率高，故宜用于已有沉淀池和澄清池的挖潛。但對(duì)原水濁度的適應(yīng)性較平流沉淀池差，塑料板(管)老化后需更換。

6．澄清

澄清池的特點(diǎn)：一是利用積聚的泥渣與水中脫穩(wěn)顆粒相互接觸、吸附，因而充分利用了泥渣的絮凝活性；二是將混合、反應(yīng)和泥水分離等放在同一池內(nèi)完成。

澄清池的類型很多，大體可分為泥渣循環(huán)型和泥渣懸浮型兩類?，F(xiàn)各舉一例如下：

(1)加速澄清池：加混凝劑后的水，由進(jìn)水管流經(jīng)環(huán)形配水槽至第一反應(yīng)池。在此，受提升葉輪槳攪拌，與數(shù)倍于進(jìn)水量的回流活性泥渣混合，完成初步反應(yīng)。然后，被提升至第二反應(yīng)室繼續(xù)反應(yīng)。反應(yīng)后的水經(jīng)導(dǎo)流室進(jìn)入分離室。在分離室內(nèi)，泥渣下沉，清水經(jīng)集水管流出。下沉的泥渣，大部分經(jīng)回流縫流入第一反應(yīng)池；其余進(jìn)入集泥斗濃集。

加速澄清池可調(diào)控泥渣回流量，對(duì)水量、水質(zhì)和水溫變化的適應(yīng)性強(qiáng)。但需機(jī)械設(shè)備。

(2)脈沖澄清池

脈沖發(fā)生器有多種形式，多為真空泵式脈沖澄清池。由于真空泵造成進(jìn)水室真空，使加藥后的原水進(jìn)入進(jìn)水室；當(dāng)進(jìn)水室達(dá)到最高水位時(shí)，進(jìn)氣閥自動(dòng)開(kāi)啟，使進(jìn)水室通大氣；此時(shí)進(jìn)水室即迅速放水；當(dāng)水位下降至最低水位時(shí)，進(jìn)氣閥自動(dòng)關(guān)閉，真空泵自動(dòng)開(kāi)啟，使進(jìn)水室再次造成真空。如此反復(fù)進(jìn)行脈沖式放水。原水由進(jìn)水室放出后，從配水支管的孔口高速噴出，在穩(wěn)流板下進(jìn)行混合和初步反應(yīng)。然后通過(guò)穩(wěn)流板整流，進(jìn)入懸浮泥渣區(qū)，懸浮泥渣層在脈沖水流作用下，時(shí)而膨脹，時(shí)而收縮，使顆粒既保持懸浮狀態(tài)，又能相互碰撞絮凝。因而顆粒被截留，清水則經(jīng)清水區(qū)由集水槽引出。

真空式脈沖澄清池，工作可靠，易于調(diào)節(jié)，但真空設(shè)備較復(fù)雜，噪聲大。

(二)過(guò)濾

過(guò)濾是指渾水通過(guò)石英砂等濾料層以截留水中懸浮雜質(zhì)和微生物等的凈水過(guò)程。濾池通常設(shè)在沉淀池或澄清池之后。目的是使濾后水的濁度達(dá)到水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的要求。水經(jīng)過(guò)濾后，殘留的細(xì)菌、病毒失去了懸浮物的保護(hù)作用，從而為濾后消毒創(chuàng)造了條件。所以，在以地面水為水源的飲用水凈化中，有時(shí)可省去沉淀或澄清，但過(guò)濾是不可缺少的。過(guò)濾的凈水原理，主要有二：①篩

除作用：水通過(guò)濾料時(shí)，比濾層孔隙大的顆粒被截留；隨后，濾層孔隙逐漸變小，較小的顆粒也被截留。②接觸凝聚作用；未被沉淀去除的細(xì)小絮凝體或脫穩(wěn)顆粒，因與濾料接觸而被吸附;濾料吸附絮凝體后，其吸附作用進(jìn)一步增強(qiáng)。

濾池于作可分三期：①成熟期：此時(shí)濾料很清潔,過(guò)濾效果不高，常需降低濾速或?qū)嵭谐鯙V排水；②過(guò)濾期：此時(shí)濾料表面已有濾膜，凈水效果良好；②清洗期:在過(guò)濾過(guò)程中，濾層孔隙不斷減小，水流阻力越來(lái)越大，終因產(chǎn)水量大減，或出水水質(zhì)欠佳，而需停止過(guò)濾，沖洗濾料。以上三期即為濾池的工作周期。

過(guò)濾的凈水效率，取決于進(jìn)水水質(zhì)、濾料粒徑、濾料層厚度、濾池構(gòu)造、濾速和管理等因素。

濾速是指每小時(shí)通過(guò)單位濾池面積的水量(m／h)。濾速越大，雜質(zhì)在濾層中穿透越深。但濾速過(guò)大會(huì)影響濾后水質(zhì)。

對(duì)濾料的要求是：具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度；不惡化水質(zhì)；有一定的顆粒級(jí)配；經(jīng)濟(jì)易得。濾料顆粒級(jí)配，是指不同大小的濾料粒徑所占的比例。如以普通快濾池為例，石英砂(如河沙)的顆粒級(jí)配，一般規(guī)定其最大粒徑為1．2mm，最小粒徑為0．5mm，不均勻系數(shù)K80＝D80/D10＜=2。式中D80和D10，是指在篩分析曲線中，按重量計(jì)分別有的80％和10％的濾料通過(guò)的篩孔直徑。D10稱有效直徑，要求為0．5-0．6mm。

濾池型式，常用的有以下幾種：

1．普通快濾池

平面為方形或圓形，過(guò)濾時(shí)，進(jìn)水由分配渠流入排水槽；然后均勻地分布于濾池表面，再通過(guò)濾料層和承托層；最后由濾管系統(tǒng)收集后

經(jīng)清水管排出。洗砂時(shí)，清水通過(guò)濾管系統(tǒng)由下向上反沖洗，使砂層膨脹浮起，砂粒相互摩擦，洗下污泥;污水由配水、排水槽流至分配渠；最后由洗池污水渠排出。

普通快濾池的濾料層厚度為700mm。接觸濾料層的池壁，其水泥抹面應(yīng)拉毛.濾料層上面的水深為1．5-2．0m。濾速一般為8-10m／h?？鞛V池至少應(yīng)有兩個(gè)。每個(gè)濾池面積一般不大于100m2。因此，大水廠常有多個(gè)濾池。

快濾池運(yùn)行可靠，并可通過(guò)降低濾速改善出水水質(zhì)。

2，雙層和三層濾料濾池

雙層濾料濾池，是在石英砂層上面再加一層粒徑較大、比重較小的無(wú)煙煤濾料。因無(wú)煙煤層的孔隙大，故截泥能力較快濾池高。

雙層濾料的級(jí)配和組成：無(wú)煙煤的最大和最小粒徑分別為1.8和0．8mm，K80＜2.0，濾料層厚300-400mm；石英砂的最大和最小粒徑為1．2和0.5mm，

K80＜2．0，濾料層厚400mm。

濾速一般為l

0-14m／h，在低溫低濁水地區(qū)，濾速應(yīng)適當(dāng)降低。

三層濾料濾池，是在石英砂層下面再加一層重質(zhì)濾料，如磁鐵礦砂、鈦鐵礦砂等。因重質(zhì)濾料在防止雜質(zhì)穿透上有很大作用，故濾速可再提高(18-20m／h)。但承托層的構(gòu)造應(yīng)作相應(yīng)改變。

雙層和三層濾料濾池含泥量大，濾速高，但濾料選擇要求高，且易流失；同時(shí)，沖洗亦較困難，易積泥球。當(dāng)原水濁度較低，且水質(zhì)較好和穩(wěn)定時(shí)，可采用雙層或三層接觸濾池。即原水在加混凝劑和助凝劑后，直接經(jīng)濾池過(guò)濾。其優(yōu)點(diǎn)是：不需沉淀設(shè)備，混凝劑用量省。但濾速低(5m／h)，過(guò)濾周期短，并需根據(jù)原水和出水水質(zhì)隨時(shí)調(diào)節(jié)混凝劑用量。

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3．虹吸濾池、無(wú)閥濾池和移動(dòng)沖洗罩濾池：這些濾池的凈水原理與普通快濾池相同。它們的共同優(yōu)點(diǎn)是，減少了閥門，并便于操作管理。但構(gòu)造復(fù)雜。

(三)消毒

為了使水質(zhì)符合細(xì)菌學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，水經(jīng)過(guò)濾后還必須消毒。某些地下水可不經(jīng)凈化處理，但通常仍需消毒。

飲水消毒劑的選擇，應(yīng)考慮以下因素：①殺滅病原體的效果；②控制和監(jiān)測(cè)的難易；③剩余消毒劑的有無(wú)；④對(duì)水的感官性狀的影響；⑤副產(chǎn)物對(duì)健康的影響，以及預(yù)防或消除的可能性；⑥經(jīng)濟(jì)技術(shù)上的可行性。

美國(guó)安全飲水委員會(huì)通過(guò)對(duì)12種消毒劑的評(píng)價(jià)后指出：氯、臭氧、二氧化氯和氯胺，是可供公共給水選擇的消毒劑；紫外線只適用于單位供水。

為了方便敘述，以下將氯胺消毒放在氯消毒項(xiàng)下一并介紹。

1．氯化消毒(氯消毒)

氯在常溫下為黃綠色氣體，具強(qiáng)烈刺激性及特殊臭味，氧化能力很強(qiáng)。在6、7個(gè)大氣壓下，可變成液態(tài)氯，體積縮小457倍。液態(tài)氯灌入鋼瓶，有利于貯存和運(yùn)輸。

除氯外，漂白粉[Ca(ocl)Cl]和漂粉精[Ca(OCl)2]等也能用于消毒。含氯化合物中，氯的價(jià)數(shù)大于一l者，稱為有效氯，具有殺菌作用。漂白粉含有效氯約為30％，漂粉精約含60-70%。

(1)氯消毒原理：氯溶于水后起下列反應(yīng)：

C12十H20——HOCl十H+十Cl-。

HOCl=====H+十Ocl-

漂白粉在水中也能水解成次氯酸,氯的殺菌作用，主要是次氯酸體積小，不荷電，易穿過(guò)細(xì)胞壁；同時(shí)，它又是一種強(qiáng)氧化劑，能損害細(xì)胞膜，使蛋白質(zhì)、RNA和DNA等物質(zhì)釋出，并影響多種酶系統(tǒng)(主要是磷酸葡萄糖脫氫酶的巰基被氧化破壞)，從而使細(xì)菌死亡。氯對(duì)病毒的作用，在于對(duì)核酸的致死性損害。上述反應(yīng)是可逆反應(yīng)，因而一氯胺和二氯胺的殺菌原理仍是次氯酸的作用，只是在次氯酸被消耗后，反應(yīng)才向左進(jìn)行；氯胺本身也有殺菌作用，但需較高的濃度和接觸時(shí)間。

(2)影響氯消毒的因素：

①加氯量和接觸時(shí)間：加氯量除需滿足需氯量外，尚應(yīng)有一定量的剩余氯。需氯量是指因滅菌、氧化有機(jī)物和還原性無(wú)機(jī)物以及某些氯化反應(yīng)等所消耗的氯量。所需余氯量的多少，與余氯性質(zhì)有關(guān)。就游離性余氯而言(指HOCl和OCl—)，則要求接觸30分鐘后，有0．3-0．5mg／L余氯；對(duì)于化合性余氯(指NH2Cl和NHCl2)，要求接觸1-2小時(shí)后，有1-2mg／L。

②水的pH值：次氯酸是弱電解質(zhì)，其離解程度取

決于水溫和水的pH值。在0℃和20℃下，不同pH值時(shí)HOCl和OCl-的比例?？梢?jiàn)，當(dāng)pH值＜6．o時(shí)，HOCl接近100％；pH＝7．5時(shí)，HOCl和Ocl-大致相等；pH＞9十，Ocl-接近100％。HOGI的殺菌效率約較Ocl-高80倍。因此，消毒時(shí)水的pH值不宜太高。

用漂白粉消毒時(shí)，因同時(shí)產(chǎn)生Ca(OH)2，可使pH值升高。故當(dāng)漂白粉因保存不當(dāng)或放置過(guò)久而使有效氯含量降低時(shí)，消毒效果會(huì)受影響。

二氯胺的殺菌效果較一氯胺高，三氯胺則幾乎無(wú)殺菌作用。它們之間的生成量比例，取決于氨和氯的相對(duì)濃度、pH值和溫度等因素。一般而言，當(dāng)pH＞7時(shí)，一氯胺的生成量較多；pH＝7．0時(shí)，一氯胺和二氯胺近似相等；pH＜6．5時(shí)，主要為二氯胺；三氯胺只有當(dāng)pH＜4.4時(shí)才存在。因二氯胺很臭，故主要應(yīng)以一氯胺消毒。

③水溫：水溫高，殺菌效果好。水溫每提高10℃，病菌殺滅率約提高2、3倍．

④水的渾濁度：懸游顆粒對(duì)消毒的影響，因顆粒性質(zhì)、微生物種類而不同。如粘土顆粒吸附微生物后，對(duì)消毒效果影響甚小，而糞尿中的細(xì)胞碎片、或污水中的有機(jī)顆粒與微生物結(jié)合后，會(huì)使后者獲得明顯的保護(hù)作用。病毒因體積小，表面積大，易被吸附成團(tuán)，因而顆粒對(duì)病毒的保護(hù)作用較細(xì)菌大。

⑤水中微生物的種類和數(shù)量：不同微生物對(duì)氯的耐受性不盡相同。但概括地說(shuō)，除腺病毒外，腸道病毒對(duì)氯的耐受性較腸道病原菌強(qiáng)。

消毒往往不易達(dá)到100％的殺滅效果，故常以99％、99．9％或99．99％的效果為參數(shù)．由此可見(jiàn)，如消毒前水中細(xì)菌過(guò)多，則消毒后水中細(xì)菌數(shù)就不易達(dá)到衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的要求。

(3)氯消毒方法：

①普通氯化消毒：是指水的需氯量較低，且基本無(wú)氨，用少量氯即可達(dá)到消毒目的的一種消毒法。此法產(chǎn)生的主要是游離性余氯，所需接觸時(shí)間短，效果可靠。但要求原水污染較輕，且基本無(wú)酚類物質(zhì)(否則會(huì)產(chǎn)生氯酚臭)；原水為地面水時(shí)，往往會(huì)使飲用水具有致突變性，以及含有三鹵甲烷。

②氯胺消毒法：本法相當(dāng)于前述加氯量控制在C點(diǎn)前的消毒，不同的只是人為地加氨(液氨、硫酸銨或氯化銨)。氨與氯的比例應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)確定，其范圍一般為1：3-1：6。與普通氯化消毒法相比，本法產(chǎn)生的三鹵甲烷明顯較低；消毒后的飲水，在Ames試驗(yàn)中其致突變性亦較弱；如先加氨后加氯，則可防止氯酚臭；如先加氯，消毒后再加氨，則可使管網(wǎng)末梢余氯得到保證。但本法的消毒作用較弱，故要求的接觸時(shí)間較長(zhǎng)，余氯濃度較高；費(fèi)用較貴：一氯胺在大腸桿菌回變?cè)囼?yàn)中呈陽(yáng)性反應(yīng)。

③折點(diǎn)消毒法：本法的優(yōu)點(diǎn)是：消毒效果可靠；能明顯降低錳、鐵、酚和有機(jī)物含量；并具有降低臭味和色度的作用。缺點(diǎn)是耗氯多，并因而有可能產(chǎn)生較多的氯化副產(chǎn)物；需事先求出折點(diǎn)加氯量，且有時(shí)折點(diǎn)不明顯；會(huì)使水的pH過(guò)低，故必要時(shí)尚需加堿調(diào)整。

④過(guò)量氯消毒法：當(dāng)有機(jī)污染嚴(yán)重，或需在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到消毒目的時(shí)，可加過(guò)量氯于水中，使余氯達(dá)到1-5mg／L。消毒后的水，需用S02、亞硫酸鈉或活性炭脫氯。

氯消毒法還可根據(jù)加氯點(diǎn)不同而分為預(yù)氯化法，后氯化法和中途加氯法。預(yù)氯化法是指在混凝沉淀前加氯，其主要目的在于改良混凝沉淀和防止藻類生長(zhǎng)。但易生成大量氯化副產(chǎn)物。后氯化法即在濾后水中加氯，它是最常用的氯消毒法。中途加氯又稱二次加氯，是在管網(wǎng)中途的加壓泵站或貯水池泵站的補(bǔ)充加氯。管道很長(zhǎng)時(shí)，采用此法既能保證末梢余氯，又不致使水廠附近的管網(wǎng)水含余氯過(guò)高。

(4)加氯設(shè)備：大中型水廠一般均用液氯。氯的投加設(shè)備種類很多，常用的有真空加氯機(jī)和轉(zhuǎn)子加氯機(jī)。來(lái)自氯瓶的氯氣首先進(jìn)入旋風(fēng)分離器，以分離懸浮雜質(zhì)；再通過(guò)彈簧膜閥、控制閥、轉(zhuǎn)子流量計(jì)和中轉(zhuǎn)玻璃罩，以調(diào)控和測(cè)定加氯量；然后氯氣經(jīng)水射器與壓力水混合、溶解，并被輸送至加氯點(diǎn)。

小水廠也可用漂白粉消毒。

(5)氯化副產(chǎn)物的防治：概括地說(shuō)，可采用以下措施：盡可能選擇有機(jī)前體物含量低的水源；加強(qiáng)混凝沉淀和過(guò)濾等凈化措施，并防止藻類在此等構(gòu)筑物內(nèi)的生長(zhǎng)，以降低有機(jī)前體物的含量；改善氯化方法，如避免預(yù)氯化，采用中途加氯等，以減少氯化副產(chǎn)物的形成；采用顆?；钚蕴繛V池過(guò)濾，以去除氯化副產(chǎn)物。此外，尚可考慮采用其他消毒劑的可能性。

2．二氧化氯消毒；C102是橙黃色氣體，在大氣壓下，液化溫度為9．7℃。C102易揮發(fā)，遇光又易分解成C10和[o]，故需在臨用時(shí)就地制備。C10：易溶于水，其水溶液在密閉、避光條件下保存于冷處很穩(wěn)定，如輕度酸化，則更穩(wěn)定。

C102水溶液常按下列反應(yīng)制備：

2NaClO2十C12—2C102十2NaCl。為獲得滿意的產(chǎn)量，氯溶液的加量應(yīng)較上述反應(yīng)式大2—3倍。在此條件下，溶液中有大量氯，且尚有以下副反應(yīng)：

2C102十HOCl十H20—2C103-十2H+十HCl。

為防止氯化副產(chǎn)物的形成，近年來(lái)一直在探索無(wú)氯的C102制備法；據(jù)報(bào)道，如用4g／L濃度的氯溶液，并加入適量鹽酸(使制得的C102溶液的pH在2、3范圍內(nèi))，然后才讓氯與亞氯酸鈉反應(yīng)，則產(chǎn)品中的氯很少，并可獲得95％的產(chǎn)量。此法制得C102濃度為6-10g／L，應(yīng)立即稀釋成1g／L。使用時(shí)，配成6-8mg／l的操作液。

C102的消毒效果及余氯的穩(wěn)定性，均較氯高，且不受pH值的影響(9H6、10)，

不與氨反應(yīng)，不產(chǎn)生三鹵甲烷(有溴離子時(shí)除外)和致突變性；C102的氧化能力為氯的2倍，因而對(duì)鐵、錳、嗅味和色度的去除效果均較氯優(yōu)。同時(shí)；C10s系統(tǒng)和氯化系統(tǒng)在運(yùn)轉(zhuǎn)上十分類似，因而國(guó)外已有不少水廠改用C10：消毒或用于前處理.但clO2消毒的成本較氯和臭氧高。此外，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)還揭示：C10

2及其歧化產(chǎn)物ClO2-和C103-均能引起溶血性貧血和變性血紅蛋白血癥；C102尚具有降低血清甲狀腺素的作用。因此，美國(guó)規(guī)定，水中C10s的最高污染水平為1mg／L；美國(guó)水廠協(xié)會(huì)建議，管網(wǎng)中cl02和C102-的總濃度不應(yīng)大于0．5mg／L。

3．臭氧消毒

O3是極強(qiáng)的氧化劑。它在水中的溶解度約較02大13倍。O：極不穩(wěn)定，需在臨用時(shí)制備，并立即通入水中。

O3用于消毒的投加量一般不大于1mg／L。要求接觸時(shí)間為10-15分鐘；剩余o3為0.4mg／I.

03消毒的優(yōu)點(diǎn)是：效果較C102和C12好；用量少；接觸時(shí)間短，pH值在6-8．5范圍內(nèi)均有效；不影響水的感官性狀；除水中有溴離子外，不產(chǎn)生三鹵甲烷；用于前處理時(shí)尚能促進(jìn)絮凝和澄清，降低混凝劑用量，并因而能減少化學(xué)污泥量。缺點(diǎn)是：投資大，消毒費(fèi)用也較氯和氯胺高；水中O3不穩(wěn)定，控制和檢測(cè)O3均需要一定技術(shù)；出廠水無(wú)剩余O3(O3對(duì)水管腐蝕作用強(qiáng)，也不允許有剩余O3)，故需使用第二消毒劑，以防止細(xì)菌后生長(zhǎng)；與有機(jī)物、鐵和錳反應(yīng)，可產(chǎn)生微絮凝，使水濁度提高。

4．紫外線消毒

波長(zhǎng)200-295nm的紫外線具有殺菌作用，其中以波長(zhǎng)254nm的紫外線殺菌作用最強(qiáng)。紫外線光源為高壓石英水銀燈。用于飲水消毒的設(shè)備有兩種，即浸入式和水面式，前者消毒效率較高，后者構(gòu)造簡(jiǎn)單。利用紫外線消毒時(shí)，水的色度和濁度要低，水深最好不超過(guò)12cm。

紫外線消毒的接觸時(shí)間短，效率高，不影響水的嗅味，管理簡(jiǎn)單；但無(wú)持續(xù)殺菌作用，成本也較貴。故除單位供水外，未獲廣泛應(yīng)用。

(四)水質(zhì)的特殊處理

1。除臭

因藻類繁殖而產(chǎn)生的臭味，可用C102或CuSO4控制藻類生長(zhǎng)；揮發(fā)性物質(zhì)如H2S等產(chǎn)生的臭味，可用曝氣法去除；有機(jī)污染產(chǎn)生的臭味，可用O3或C102加以處理；原因不明的其他臭味，或用上述方法效果不理想時(shí)，可用活性炭吸附處理。

2。除氟

常用方法有：①吸附過(guò)濾法：常用吸附濾料有活性氧化鋁和磷酸三鈣等。以前者為例,其除氟原理是，氟離子與活性氧化鋁中的S042-進(jìn)行交換.該法要求：濾料粒徑為0．5-2．5mm;濾層厚700-1000mm;濾速1．5-2．5m／h。當(dāng)除氟能力降至出水含氟量不符合要求時(shí)，可通入2％硫酸鋁溶液進(jìn)行再生。再生時(shí)，濾速采用0．6m／h，過(guò)濾6-8分鐘。②混凝沉淀法：常用硫酸鋁或堿性氯化鋁作混凝劑。絮凝體吸附氟后經(jīng)沉淀或過(guò)濾除去。本法簡(jiǎn)單，但投藥量約為含氟量的100-200倍，且效果也不如前法。③電滲析法：本法運(yùn)行管理簡(jiǎn)單，不僅對(duì)去氟有效，還可改善水質(zhì)，故近年來(lái)應(yīng)用增加，但成本貴。

3．除鐵和除錳

地下水中的二價(jià)鐵、錳，可用接觸氧化法(即曝氣加過(guò)濾)去除。曝氣的作用有二：一是增加水中的溶解氧量;二是驅(qū)除C02，以提高水的pH(如水的堿度不足，尚需加石灰)。二者都有利于二價(jià)鐵氧化為三價(jià)鐵。過(guò)濾的作用是：除去由三價(jià)鐵形成的絮凝體；將尚未氧化的二價(jià)鐵接觸吸附于濾料上，使濾料形成鐵質(zhì)濾膜，后者能對(duì)二價(jià)鐵的氧化起催化作用。所以，只有當(dāng)濾料經(jīng)過(guò)成熟期后，才有良好的除鐵效果。

除錳方法同上。錳質(zhì)濾膜也具催化作用，能加速二價(jià)錳氧化成三價(jià)和四價(jià)錳。如鐵、錳含量不高時(shí)，上述方法能同時(shí)將它們?nèi)コ?。但如二者含量均高時(shí)，二價(jià)鐵會(huì)阻礙二價(jià)錳的吸附和氧化，因而，除錳效果下降。遇此情況，濾后水需經(jīng)再次曝氣，使水的pH值提高到7．5左右(必要時(shí)，曝氣后再加石灰)，然后再經(jīng)過(guò)濾。

4．苦咸水的淡化

在特殊場(chǎng)合必需或只能使