李宗峰

摘要：復(fù)合介質(zhì)過濾技術(shù)和電絮凝技術(shù)是解決目前我國飲用水安全問題的研究和開發(fā)兩個(gè)新技術(shù)，有效地解決中國不同地區(qū)含有氟，飲用水中砷和其他有害物質(zhì)，微成水的問題，維護(hù)人們身體的健康。本文基于復(fù)合介質(zhì)過濾技術(shù)和電絮凝技術(shù)的技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行了分析和比較，然后實(shí)現(xiàn)高效、快速、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的水處理設(shè)備。

關(guān)鍵詞：水處理；技術(shù)；設(shè)備

中圖分類號(hào)：TU991.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-3024（2016）13-258-02

前言

基于我國地理環(huán)境等因素，常年干旱少雨、水資源缺乏和現(xiàn)有的水質(zhì)較差的地區(qū)，只能過濾水凈化處理，使處理過的水符合國家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的飲用水，供人們生活飲用。所以采用什么樣的水處理設(shè)備，使用先進(jìn)的技術(shù)使得水處理設(shè)備的高效運(yùn)行，為人們提供純凈、優(yōu)質(zhì)水資源是需要解決的民生問題的關(guān)鍵。

1.水處理設(shè)備選擇原則

水處理設(shè)備的選擇要本著以保證人們用水安全的原則，因此在對(duì)水處理工藝進(jìn)行選擇時(shí)需做到以下幾點(diǎn)：

1.1水質(zhì)達(dá)標(biāo)原則

不管是采用任何技術(shù)、工藝，水處理后其水質(zhì)都要達(dá)到國家規(guī)定的生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)。

1.2技術(shù)安全可靠性原則

目前，盡管我國關(guān)于水處理的技術(shù)和設(shè)備有很多種，但是要從眾多的技術(shù)理論和設(shè)備中選擇技術(shù)最為先進(jìn)及安全可靠性最高的設(shè)備。

1.3設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用最低原則

針對(duì)我國偏遠(yuǎn)、經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)，如果水處理設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用過高，超出了當(dāng)?shù)厝嗣竦慕?jīng)濟(jì)承擔(dān)能力，即使是水處理建設(shè)工程建設(shè)完工，也會(huì)因?yàn)楦甙旱脑O(shè)備運(yùn)行費(fèi)用當(dāng)?shù)厝嗣癯袚?dān)不起而失去建設(shè)的意義。所以在水處理設(shè)備工程建設(shè)時(shí)一定要考慮到設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用問題。

1.4易管理原則

針對(duì)經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)設(shè)備技術(shù)管理人員相對(duì)短缺的問題，在設(shè)備管理和維護(hù)方面要求盡量做到簡單、易管理。如果設(shè)備的管理技術(shù)要求的過于高，超出了設(shè)備技術(shù)管理人員的能力范圍，則設(shè)備的正常運(yùn)行和管理將得不到保障。

1.5投資省

在滿足上述原則的前提下，投資盡量省。

2.幾種常見水處理技術(shù)

綜合目前各種水處理技術(shù)，尤其是砷、氟等的處理技術(shù)，主要有以下幾種方法和論為主導(dǎo)（見表1）。

其中設(shè)備及工藝技術(shù)比較成熟的除砷方案目前主要有3種技術(shù)：膜（反滲透）技術(shù)、離子交換技術(shù)、電滲析技術(shù)。從目前實(shí)際運(yùn)行的工程情況來看，膜技術(shù)普遍存在運(yùn)行成本高的問題，不適用于農(nóng)村飲水安全項(xiàng)目：電滲析技術(shù)從理論上講運(yùn)行費(fèi)用不高，但實(shí)際工程中不同的設(shè)備其運(yùn)行費(fèi)用也相差很大；離子交換技術(shù)在實(shí)際工程中由于介質(zhì)的更換比較頻繁，管理較為復(fù)雜，運(yùn)行費(fèi)用視介質(zhì)的來源和更換頻率而不一。同時(shí)，出現(xiàn)了兩種新的技術(shù)，它們分別是復(fù)合多介質(zhì)過濾技術(shù)和電絮凝技術(shù)。復(fù)合多介質(zhì)過濾水處理法從設(shè)備技術(shù)上克服了其他離子交換技術(shù)的一些缺陷，經(jīng)濟(jì)上可行：電絮凝技術(shù)作為一種新興技術(shù)，它集中了電化學(xué)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)具有運(yùn)行費(fèi)用低、管理簡單等優(yōu)勢。因此，這兩種技術(shù)應(yīng)是農(nóng)村飲水安全項(xiàng)目水處理工藝技術(shù)的上佳選擇。為了探索一種適合于農(nóng)村飲水安全工程的水處理設(shè)備，本文對(duì)這兩種技術(shù)進(jìn)行比較。

3.電絮凝技術(shù)

3.1電絮凝技術(shù)及其原理

電絮凝技術(shù)理論是在二十世紀(jì)初被提出的，經(jīng)過近一個(gè)世紀(jì)的實(shí)踐探索才真正意義上將此項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用到水處理設(shè)備。此項(xiàng)技術(shù)的顯著特點(diǎn)是使用電能將含在水中的重金屬、固態(tài)懸浮物、乳化有機(jī)物及其他有害物質(zhì)通過電化學(xué)反應(yīng)將其分離出去。電絮凝水處理法的工作原理是：通過給水處理設(shè)備中的多塊鋼板加直流電，使其鋼板與鋼板之間產(chǎn)生電場，將待處理的水流入鋼板的縫隙，通電鋼板會(huì)因電離作用消耗一部分進(jìn)入水中，同時(shí)電場中的離子和非離子污染物受電場作用與消耗到水中的鋼板發(fā)生反應(yīng)，使電場中的離子和非離子污染物形成固態(tài)沉淀顆粒，進(jìn)而通過沉淀分離的方式完成水處理。

3.2電絮凝水處理的工藝流程

將待處理的水流入均化池，均化池的主要作用是用來平衡水泵水量和電絮凝反應(yīng)器中水的流量之差，此外在均化池中設(shè)有水位傳感器，主要是用來控制反應(yīng)器泵和水泵。進(jìn)而通過反應(yīng)器泵將均化池中的水抽入反應(yīng)器中，反應(yīng)器中設(shè)有鋼板，通電后鋼板與電離出的離子發(fā)生反應(yīng)，達(dá)到處理目的。此外，在反應(yīng)器中的空腔內(nèi)都有一個(gè)氣動(dòng)閥和氣動(dòng)雙隔膜泵，它們的作用分別是去除鐵垢和去除反應(yīng)器中沉淀的固體雜質(zhì)。然后再將反應(yīng)器中處理后的水抽到除沫池，除去漂浮在水面上的泡沫以及讓水中雜質(zhì)的發(fā)生二次沉淀。最后再將除沫池中的水流到沉淀池，再次讓固體顆粒沉淀，并通過污泥去除設(shè)備將固體顆粒等雜質(zhì)去除，清水則進(jìn)入砂濾器，通過砂濾器對(duì)水進(jìn)行回洗，完成整個(gè)工藝流程。

根據(jù)原水的水質(zhì)，利用電絮凝技術(shù)進(jìn)行水程處理的工藝流程圖見圖2。

均化池：水由水源井進(jìn)入均化池。均化池的作用是平衡水泵水量與電絮凝反應(yīng)器中水的流量之差。在均化池中設(shè)有水位傳感器，目的是控制水泵及反應(yīng)器泵。

反應(yīng)器：反應(yīng)器泵將水從均化池中抽入反應(yīng)器中。一般由兩個(gè)反應(yīng)器串聯(lián)在一起，既可同時(shí)使用也可單獨(dú)使用，反應(yīng)器內(nèi)含有鋼板，它與電離出的離子發(fā)生反應(yīng)，即可達(dá)到處理目的。反應(yīng)器底部有一個(gè)傾斜的空腔，反應(yīng)器中鐵板上留下的一

些較重的固體顆粒以及鐵垢將進(jìn)入其中。這些固體雜質(zhì)由于較重，因此不會(huì)隨水流一起繼續(xù)流走，而是進(jìn)入該空腔中。

污泥儲(chǔ)存設(shè)備：反應(yīng)器中的每個(gè)空腔都連接一個(gè)氣動(dòng)閥用于去除鐵垢。另外一個(gè)氣動(dòng)雙隔膜泵可配合閥門去除反應(yīng)器中的固體。此泵將把鐵垢及其他固體顆粒送入污泥儲(chǔ)存設(shè)備。

除沫池：反應(yīng)器中的水將被排入一個(gè)淺池，淺池中的水由變頻泵將其泵入除沫池中。池中設(shè)水位傳感器以控制泵速，保持水池水位恒定。除沫池工作時(shí)，其內(nèi)設(shè)攪拌器的兩個(gè)螺旋槳通過旋轉(zhuǎn)，上方的螺旋槳將水面下較輕的固體顆粒提升，下方的螺旋槳將水池中部的固體提升，以便去除泡沫并使固體顆粒沉淀。在水流出除沫池時(shí)，加入陰離子聚合物絮凝劑，以保證其后的沉淀完全進(jìn)行。

沉淀池：除沫池中的水將流入一個(gè)分流槽，將水流平均分成兩股分別進(jìn)入兩個(gè)完全相同的沉淀池，固體顆粒沉淀到其底部，并連通至污泥去除設(shè)備，而清水將從池頂上溢出。

砂濾池：從沉淀池中出來的水在重力作用下進(jìn)入砂濾器，該砂濾器具有持續(xù)回洗功能，濾后出來的水流入一個(gè)清水池。至此，整個(gè)工藝流程結(jié)束。

4.復(fù)合式多介質(zhì)過濾法

4.1復(fù)合式多介質(zhì)過濾法及其工作原理

復(fù)合式多介質(zhì)過濾法，整套處理工藝為物理處理工藝，無需添加任何化學(xué)藥劑；機(jī)組采用多種方式組合而成，能耗較低，該設(shè)備只需消耗2%的逆清洗水。系統(tǒng)更換后的介質(zhì)符合環(huán)保要求，可作為垃圾直接填埋。系統(tǒng)裝有全自動(dòng)控制及監(jiān)控系統(tǒng)，自動(dòng)檢測水系統(tǒng)的運(yùn)行情況，不銹鋼壓力儀表都安裝于控制面板上，便于讀數(shù)，其可編程控系統(tǒng)操控逆洗及壓力裝置，操作簡單、維護(hù)費(fèi)用較低。

（1）原水加壓系統(tǒng)（進(jìn)口）。原水加壓泵按壓力（將原水加壓至0.8 MPa以上）及流量要求，將水池內(nèi)的水泵入水處理系統(tǒng)。

4.2復(fù)合式多介質(zhì)過濾法工藝流程

如圖3所示，復(fù)合式多介質(zhì)過濾法主要流程如下：

（2）全自動(dòng)逆洗多介質(zhì)深度處理（進(jìn)口）。介質(zhì)深度處理系統(tǒng)能過濾直徑20um以上的泥沙、沉淀物（懸浮物），由5層不同的專利濾料組成。介質(zhì)深度處理系統(tǒng)能過濾直徑20um以上的泥沙、沉淀，但卻同樣堅(jiān)實(shí)牢固，且無須油漆或保養(yǎng)。

（3）全自動(dòng)逆洗活性碳吸附過濾器（進(jìn)口）。活性碳器使用12/40號(hào)椰殼活性碳，可去除水中之異昧、臭味及氯化物。

（4）控制系統(tǒng)及儀表。全自動(dòng)控制及監(jiān)控系統(tǒng)，不銹鋼壓力儀表，檢測水系統(tǒng)的運(yùn)行情況，儀表都安裝于控制面板上，便于讀數(shù)。可編程控制系統(tǒng)操控逆清洗及壓力。

（5）除砷、鐵，錳裝置（進(jìn)口）。獨(dú)有專利的除砷介質(zhì)、去鐵，錳介質(zhì)。

（6）阻垢器（進(jìn)口）。可阻止鈣和鎂經(jīng)加熱后形成碳酸鈣，即白色水垢。

（7）后置保安處理（進(jìn)口）。該處理系統(tǒng)專用于過濾處理過的原水，將截留住所有大于0.2um的雜質(zhì)。

（8）原水紫外線消毒（進(jìn)口）。紫外線（Uv）系統(tǒng)用于管網(wǎng)水的殺菌，臭氧分解，并降低總碳值。

5.結(jié)語

從上面的分析中，我們可以看到水處理的絮凝技術(shù)方法的優(yōu)點(diǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于復(fù)合介質(zhì)過濾方法，但在對(duì)電絮凝法的發(fā)展水處理設(shè)備運(yùn)行消耗每年低于復(fù)合介質(zhì)過濾水處理方案的成本，這主要是由于復(fù)合介質(zhì)過濾水處理每年來更換大量的媒介，媒介是相對(duì)昂貴的。因此，我國的飲水安全工程建設(shè)中，水處理設(shè)備的選擇建議選擇絮凝水處理設(shè)備的方法。