净水设备知识及工作原理

概述
根据水利部2004年农村人畜饮水现状调查结果显示，全国农村有近50%的人口存在人饮不安全。而且还有恶化的趋势，如果这一态势不能得到缓解或控制，提高人口生活质量、国民经济可持续发展将会成为一句空话，中国的改革开放，建设强大国家的脚步和进程也会因此而放慢。目前农村中主要的饮用水水源有地表水（江河水，湖水，库水，溪沟水）、地下水（井水）。由于新技术、新产品的研制和生产，人类生活的范围不断扩张，消费水平的提高，这就导致了对环境的污染，其中最直接的就是水（地表水、地下水）。下过农村的人都知道，原来农村的饮水就是井或在田边挖一个坑用石条把周边砌成圆形，利用渗透水就可以饮用，河里的水自己用明矾江水澄清已就可饮用。而人口增多和生活质量提高造成的环境污染使得这一美好的过去已不复存在。而由于水的污染造成的饮水不卫生导致的疾病的发病率以逐年增多。所以现在农村的饮水都必须经过特殊的处理方可饮用。下面就针对不同的原水采取的几种有效的水处理工艺及净化成套设备和相关注意事项向大家简单的介绍。
第一章  生活饮用水卫生标准
中华人民共和国卫生部  2001年6月颁布的《生活饮用水卫生规范》
本标准适用于城乡供生活饮用的集中式给水（包括各单位自备的生活饮用水）和分散式给水。
水质标准和卫生要求
生活饮用水水质，不应超过下表规定的限量。
生活饮用水水质标准
项目    标准
感官性状和一
般化学指标
色  色度不超过15度，并不得呈现其他异色
浑浊度  不超过3度，特殊情况不超过5度
臭和味  不得有异臭、异味
肉眼可见物  不得含有
ＰＨ    6.5～8.5
总硬度
(以碳酸钙计)    450 mg/L
铝  0.2 mg/L
铁  0.3 mg/L
锰  0.1 mg/L
铜  1.0 mg/L
锌  1.0 mg/L
挥发酚类(以苯酚计)  0.002 mg/L
阴离子合成洗涤剂    0.3 mg/L
硫酸盐
250 mg/L
氯化物  250 mg/L
溶解性总固体    1000 mg/L
耗氧量（以O2计）   0.3 mg/L特殊情况下不超过0.5 mg/L
毒理学指标  氟化物  1.0 mg/L
氰化物  0.05 mg/L
砷  0.05 mg/L
硒  0.01 mg/L
汞  0.001 mg/L
镉  0.005 mg/L
铬(六价)    0.05 mg/L
铅  0.01 mg/L
硝酸盐(以氮计)  20 mg/L
氯仿*   0.06 mg /L
四氯化碳*   0.002 mg /L
细菌学指标  细菌总数    ≤3 CFU/100mL
粪大肠菌群  每100mL水样中不得检出
总大肠菌群  每100mL水样中不得检出
游离余氯    在与水接触30min后应不低于0.3mg/L。
集中式给水除出厂水符合上述要求外，
管网末梢水不应低于0.05mg/L
放射性指标  总α放射性  0.5 Bq/L
总β放射性  1 Bq/L
第二章 供水要求
一、集中式给水：
除应根据需要具备必要的净化处理设备外，不论其水源是地面水或地下水，均应有消毒设施。取地下水直接供入管网的一次配水井，必要时，还应有除砂、防浑浊设施。
有关蓄水、配水和输水等设备必须严密，且不得与排水设施直接相连，防止倒虹吸。用水单位自建的各类贮水设备要加以防护，定期清洗和消毒，防止污染。
作为生活饮用水水源的水质，应符合下列要求。
若只经过加氯消毒即供作生活饮用的水源水，总大肠菌群平均每升不得超过1000个，经过净化处理及加氯消毒后供作生活饮用的水源水，总大肠菌群平均每升不得超过10000个。
水源水的感官性状和一般化学指标经净化处理后，应符合本标准《生活饮用水卫生规范》。
分散式给水水源的水质，应尽量符合本标准《生活饮用水卫生规范》供水要求的规定。
在市氟区或地方性甲状腺肿地区，应分别选用含氟、含碘量适宜的水源水。否则应根据需要，采取预防措施。
二、地下水
取水构筑物的防护范围，应根据水文地质条件、取水构筑物的形式和附近地区的卫生状况进行确定，其防护措施与地面水的水厂生产区要求相同。
在单井或井群的影响半径范围内，不得使用工业废水或生活污水灌溉和施用持久性或剧毒的农药，不得修建渗水厕所、渗水坑、堆放废渣或铺设污水渠道，并不得从事破坏深层土层的活动。如取水层在水井影响半径内不露出地面或取水层与地面水没有互相补充关系时，可根据具体情况设置较小的防护范围。
取水构筑物的防护范围，影响半径的范围以及岩溶地区地下水的水源卫生防护，应由供水部门同规划设计、水文地质、卫生、环境保护等部门研究确定。
第三章 设备的选型
一、    确定水源：
1． 地下水：井水、泉水等
2． 地表水：江河水、库水、堰塘水等。
二、    地下水的主要污染物：各种矿物质：铁、锰、氟、盐、钙、镁、细菌等。
三、    地表水的主要污染物：悬浮物（SS），藻类、大肠杆菌等。
净水工艺流程    适用条件
Ⅰ  原水→混凝沉淀或澄清→过滤→消毒    一般进水浊度不大于2000～3000NTU，短时间内可达5000～10000NTU
Ⅱ  原水→接触过滤→消毒
进水浊度一般不大于25NTU，水质较稳定且无藻类繁殖
Ⅲ  原水→混凝沉淀→过滤→消毒（洪水期）
原水→自然沉淀→接触过滤→消毒（平时）
山溪河流，水质经常清晰，洪水时含泥沙量较高
Ⅳ  原水→混凝→气浮→过滤→消毒    经常浊度较低，短时间不超过100NTU
Ⅴ  原水→（调蓄预沉或自然沉淀或混凝预沉）→混凝沉淀或澄清→过滤→消毒  高浊度水二级沉淀（澄清）工艺，适用于含沙量大，沙峰持续时间较长的原水处理
Ⅵ  原水→混凝→气浮→过滤→消毒
沉淀    经常浊度较低，采用气浮澄清；洪水期浊度较高时，则采用沉淀工艺
净水工艺流程    适用条件
Ⅰ
Ⅱ  原水→气浮→过滤→消毒
原水→微滤→接触过滤→消毒  进水浊度一般不大于100NTU
Ⅲ  杀藻药剂
↓
原水→混凝沉淀或澄清→过滤→消毒    含藻不十分严重
Ⅳ  原水→混凝沉淀→气浮→过滤→消毒    浊度较高，且含藻量较大
一、一体化净水器
1、 适用范围：
库水、堰塘水，浊度小于等于6000 (mg/L)
2、 工作原理
库水、堰塘水
原   水
河水、溪沟水
投药、混合
净化处理             反应、沉淀
过滤、消毒      清水池、用户
3． 操作步骤；
检查输送水设备是否处于规定工作状态；
按要求配置好药剂；
开启净水器的各进出水阀门；
启动输送设备，清洗管道和净水器；
正常运行。
4． 注意事项；
输送设备的扬程选择必须满足设计要求；
按要求定量投加药剂；
必须设计要求按时定期排泥；
定期对过滤设备进行反冲，保证其出水质量。
5． 常见故障。原因：
出水量比设计要求小：原因有：输送设备扬程偏小或水量偏小、；故障排除：更换符合要求的泵。
出水浊度超标：原因：投药比不合适、混合反应不充分、滤床未清洗干净;故障排除：检查投药设备并调整、对滤料继续进行冲洗。
6． 药剂的选择
凝聚剂-碱式氯化铝（聚合氯化铝--聚铝）：是一种高分子无机化合物，其分子式：Aln(OH)mCl3n-m，是三氧化铝和氢氧化铝的复合盐。其优点有：
1). 碱式氯化铝絮凝体较硫酸铝的字密且大，凝聚效果好、易于沉降，在混凝过程中消耗碱度小，适应的PH范围较硫酸铝宽且稳定。
2）. 碱式氯化铝的腐蚀性小。与硫酸铝比较，所含Al2O3成分高、投药量少、节约药耗、降低治水的成本。
3）碱式氯化铝的腐蚀性较小。
4）碱式氯化铝的混凝效果与盐基度关系密切。原水浊度越高，使用盐基度高的碱式氯化铝，其混凝沉淀效果好。当原水基浊度州度在80~10000时，相应的碱式氯化铝最佳盐基度在40%`~85%之间。我国目前生产的产品，其盐基度控制在60%以上
5）碱式氯化铝的稀释与投加于其他凝聚剂相同。投加浓度随原水浊度而异，最低浓度为5%以商品原液计），最浓可直接投加原液。
硫酸铝：价格相对较低，但絮凝体生成较慢、沉淀也较慢，水溶液呈酸性，对金属设备有一定的腐蚀性。
聚合硫酸铁—聚铁[(Fe2OH)n(So4) 3-n/2-]m：絮凝形成速度快，颗粒密度大，沉淀速度快。对于COD、BOD、色度有一定的去除效果，而且生产成本低廉，目前国内使用范围较广泛。
7、含藻水的处理
1．藻的含量大于100万个/L或含藻量足以妨碍有混凝沉淀和过滤所组成的常规水处理工艺的正常运行，或足以使出厂水水质降低的水源水。
注：藻类采用自然单位计数法，计数单位为个。即任何单细胞藻类，或多细胞藻类的自然群体（如4个细胞的栅列藻），其计数单位均为1个（即1个生物）
2．取水口位置的选择： 取水口应位于含藻量较低、水深较大和水域开阔的位置。取水口不得设在“水华”频发区，一般不适宜设在高藻季节主导风向得下侧凹弯区。
湖泊、水库的水深大于10m时，应根据季节性水质沿水深垂直分布的规律，采用分层取水。
取水口下缘举湖泊、水库底的高度，应根据底部淤泥成分，泥砂沉积和变迁情况以及底层水水质等因素确定，但不得小于1m。
最低水位时取水口上缘的淹没深度，应根据上层水的含藻量、漂浮生物和冰层厚度确定，但不得小于1m。
含藻水处理工艺流程的选择及构筑物的组合，应根据试验研究的结果或相似条件的水厂运行经验，通过技术经济条件比较后确定，处理流程一般有下列几种：
A 常规工艺流程为： 原水--混合--絮凝--沉淀（澄清）--过滤--消毒
B 以富营养型湖泊、水库为水源，且浑浊度常年小于100度的原水，处理工艺流程可为：
原水--混合--絮凝--气浮--过滤--消毒
以贫——中营养或中——富营养型湖泊、水库水源，且最大浑浊度小于20度的原水，处理工艺流程也可采用：
原水--混合--絮凝--直接过滤--消毒
3、处理含藻水的滤池
当滤池与气浮池合建时，宜采用石英砂滤料。max
滤池的过滤周期，一般不宜小于12h。
滤池的滤速及滤料组成，可根据需要按下表选用，滤速应选用下限值。
类别    滤料组成    滤速 (m/h) 强制滤速 (m/h)
粒径    不均匀系数  厚度
mm  K80 mm
石英砂滤料过滤  dmin=0.5
dmax=1.5    小于2.0 800     5~7     7~10
双层滤料过滤    无烟煤
min=0.8
dmax=1.8    小于2.0 400 6~8 8~12
石英砂
dmin=0.5
dmax=1.2    小于2.0 450
三层滤料过滤    无烟煤
dmin=0.8
dmax=1.6    小于1.7     500 8~12    12~14
石英砂
dmin=0.5
dmax=0.8    小于1.5 270
重质矿石
dmin=0.25
dmax=0.5    小于1.7 80
注：1 滤料的相对密度：无烟煤1.4~1.6；石英砂2.6~2.65；重质矿石4.7~5.0
滤速和强制滤速，根据滤前水水质区别对待。
水洗滤池的冲洗强度及冲洗时间，宜按下表采用。
类别    冲洗强度（L/s m2）  膨胀率（%） 冲洗时间（min）
石英砂滤料过滤  13~16   45 6~8
双层滤料过滤    13~16   50  6~8
三层滤料过滤    16~18   50  6~8
当有技术经济依据时，滤池可采用表面冲洗。气水冲洗宜用于石英砂滤料。
二、除铁、除锰净水器
1、主要是针对地下水井水
2、对人体产生危害的物质为Fe2+、Mn2+超标，卫生标准要求为：
铁≤0.30 mg/l            锰≤0.10 mg/l
3、除铁、除锰工艺：
a) 当铁≤2.0 mg/l、锰≤1.5 mg/l或只含铁≤10 mg/l，采用接触氧化法
用户
如铁锰超过上述值时也可曝气后采用二次过滤，一级除铁，二级除锰。
b) 曝气氧化法
原水曝气后，二价铁氧化成为三价铁的氢氧化物沉淀，再经反应池和过滤去出沉淀物。
c) 药剂氧化法
当空气中的氧将二价铁或二价锰氧化有困难时，同时需要去出浊度时较为适用。但此法在除铁锰中应用较少。
第四章 净化设备的选取
一、无法滤池
二、    快速滤池
三、一体化净水器
四、饮用水除氟设备
五、硬度软化设备
六、除铁、除锰设备
七、恒压供水设备