自来水生产工艺技术问答.doc
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1、自来水生产工艺技术问答1. 地表水和地下水各有什么特点? 地表水一般径流量较大,水量较充沛,受气候影响变化幅度大一些,尤其是山区河流更明显。由于地表水在地表流动,受外界影响较大,易受污染。地表水一般浊度较高(水库.湖泊水相对较低)有些地区的河流,含沙量很高(如黄河有的河段,汛期最高含沙达数百公斤/立方米以上)地表水硬度,含盐量较低,有机物.细菌含量高,水质,水温在一年中变化较大。 地下水由于受其形成,埋藏和补给等条件的影响,一般比较澄清,浊度低,悬浮物少,分面面广,且不易受环境污染,水的含盐量和硬度较高。部分地区由于受外界,地质因素影响,也可能出现水质混浊,有机物含量高,高硬度或其他物质(如铁
2、锰硫酸盐等)含量较高的情况。常年水温变化小。地下水在地层中流动,水流阻力大,流速小,单井出水量一般不大。对地下水过量开采会形成漏斗区,严重者会引起地面下沉。2. 天然水中有哪些杂质? 天然水源,无论是地表水还是地下水都不可避免地含有杂质。天然水中杂质按颗粒大小分为三类:悬浮物质,胶体物质,溶解物质。 地下水源由于受形成,埋藏,补给,地下矿物组成等条件影响,一般情况,矿化度和硬度较高,部分地区地下水含有铁,锰,氯化物,硫酸盐,有机物,氟化物,硫化氢等杂质。 地表水源由于受地面各种因素影响,水中杂质较多,成分也较复杂,通常泥沙含量高,部分地表水有机物,藻类较多,鱼腥味较大。 天然水源易受环境污染,
3、受城市或厂区排放的生活污水,生产污水,初期地面雨水或其他污染源的污染。受到污染的天然水中杂质成分更复杂。水中含有大量的,对人们生产,生活有害的各种有害物质及病毒。 水中杂质的种类和数量反映了水质的好坏,研究水中杂质的来源,种类,特性,目的是为了有效地除去水中的各种杂质。3. 什么是水中的悬浮物质?水中悬浮物质的颗粒尺寸大约在100mum-1mm之间。这些杂质主要由粘土,藻类,泥土,砂,细菌,淀粉纤维素等组成,这些物质常常悬浮在水流之中,使水产生混浊现象。这些微粒很不稳定,密度大于水的易沉淀,密度小于水的易上浮。4. 什么是水中的胶体物质?水中胶体物质的颗粒尺寸大约在1mum-100mum之间。
4、天然水中胶体物质大体可分为两类,一是由许多分子或离子聚集而成的,如天然水中的硅酸胶体,粘土胶体等,一是高分子胶体,如天然水中的各种蛋白质和腐殖质等。前者大都是无极微粒,后者主要是水中有机物分解过程中的产物。此外某些尺寸较小的细菌,病毒及随生活污水或工业废水排入水体的其他有机物,大多也属于胶体范围。 胶体颗粒在水中相当稳定,静置很长时间也不会自然下沉或上浮。当光线照射时即被反射而使水呈混浊现象,其中有机胶体颗粒往往使水带色,臭和味。 悬浮物质和胶体物质一般是给水处理的主要对象,粒径大于0.1mm的泥沙较易去除,通常在水中可自行下沉。而粒径较小的悬浮物质和胶体物质,需投加凝聚剂方可去除。5. 什么
5、是水的浑浊度?使用什么单位?、由于水中含有悬浮物质和胶体物质,使得无色透明的水产生混浊现象,其混浊的程度称为浑浊度。浑浊度是一种光学效应,是光线通过水层时受到阻碍的程度,表示水层对于光线散射和吸收的能力。浑浊度不仅与水中悬浮物质,胶体物质含量有关,而且还与水中杂质的成分,颗粒大小,形状及其表面反射性能有关。 浑浊度用白陶土标准比浊法测定,相当于1MG白陶土在1L水中所产生的混浊程度作为一个浑浊单位,用度表示。国家生活饮用水卫生标准中规定,生活饮用水浑浊度不超过3度,特殊情况下不超过5度。浑浊度的降低意味着水中有害杂质,细菌和病毒的相应减少,因此自来水厂应供应浑浊度尽可能低的水。6. 什么是水的
6、透明度,色度?各使用什么单位?透明度是指水样的澄清程度,即以开始能见到放置在水层底部的5号铅字时的水层高度(厘米)来表示其度数。在测定时,把水样装满透明度计,然后松动下端的弹簧夹,使水迅速流出,当刚能辨认出底部铅字时,关闭弹簧夹,记录这时水层的高度(厘米)其高度就是透明度天然水经常显浅黄,浅褐或黄绿等不同的颜色,产生颜色的原因是由于溶于水的腐殖质,有机物或无机物所造成。另外,当水体受到工业废水的污染时也会显现不同的颜色。例如粘土使水呈黄色,铁的氧化物使水呈黄褐色,水藻使水呈绿色,褐色,生活污水呈灰暗色,等等。这些颜色的定量程度就是色度。色度的测定用铂钴标准比色法,规定相当于1mg铂在1L水中的
7、所具有的颜色称为1度水色的存在使饮用者不快甚至感到厌恶,为此,“生活饮用水卫生标准”中规定色度不超过15度,并不得呈现其他异色7. 原水中杂质如何分类? 自来水的水源有地下水和地面水两类。无论是地下水源还是地面水源,都不同程度地含有各种各样的杂质。这些杂质种类很多,来源也很复杂。从水质净化处理角度考虑,这些杂质可按尺寸大小分成悬浮物、胶体和溶解物三类。8原水中悬浮物的主要特性是什么? 它们在动水中呈悬浮状态,但在静水中可以分离出来,轻的上浮,重的下沉。但尺寸较小的悬浮物,则难于自然上浮或下沉。这些则和胶体同属自来水净化处理的对象。8. 原水中胶体颗粒的主要特性是什么?(1) 它们在水中相当稳定
8、,静置很长时间甚至数年也不会自然下沉(2) 当光线照射时即被散射而使水呈混浊现象(3) 天然水中的胶体一般带负电荷,有时也含有少量带正电荷的金属氢氧化物胶体9. 自来水净化处理的常用工艺流程有哪些? (1) 地下水水源消毒饮用水。适用于水质好,经消毒后即能达到饮用水标准的地下水(2) 地下水除铁(锰、氟)消毒饮用水。适用于含铁(锰。氟)高于标准的地下水。(3) 地表水混凝沉淀或澄清过滤消毒饮用水。这是地表水处理中最常用的一种工艺流程,适用于原水浊度一般不大于2000-3000mg/L的场合。(4) 地表水直接过滤消毒饮用水。适用于原水浊度一般不大于60-100mg/L,水质稳定且无藻类繁殖的原
9、水(如原水中有一定量的藻类,则需在过滤工艺前加氯或臭氧去除)(5) 地表水预沉混凝沉淀或澄清过滤消毒饮用水。适用于含沙量达或高浊度原水。10. 什么叫凝集和絮凝? 凝集指水中胶体颗粒间的斥力和亲水性,由于物理的或化学的某种效应而部分的或全部的去处掉,颗粒从而可能相互接触而吸附的现象或过程。凝聚阶段主要是将药剂迅速而均匀地分散到水中去,使水中胶体颗粒脱稳并开始形成极微小的絮粒。 絮凝包括以下两个过程:(1) 完成凝聚的胶体在一定的外力扰动下相互碰撞,聚集,以形成较大絮状颗粒的过程。曾用名反应(2) 高分子絮凝剂在悬浮固体和胶体杂质之间吸附架桥的过程11. 什么叫混凝?混凝是指原水投药后,使水中悬
10、浮物质和胶体形成达颗粒絮凝体的过程,混凝处理过程包含了凝聚和絮凝两个阶段。在混凝过程中,不但能吸附悬浮颗粒,还能吸附一部分细菌和溶解性物质。12. 常用凝聚剂有哪些?在自来水净化处理中,能使水中胶体微粒凝聚产生矾花的药剂统称凝聚剂,曾用名混凝剂。凝聚剂归纳起来有两大类:金属盐类凝聚剂和高分子类凝聚剂(包括无机高分子类和有机高分子类)。凝聚剂及其适用条件如下:(1) 硫酸铝。 硫酸铝混凝效果较好,使用方便,对处理后的水质无不良影响,基本适用于一切水质条件,故在水处理中应用最为普遍。但在水温低时,硫酸铝水解困难,形成的絮凝体比较松散,效果不及铁盐。(2) 三氯化铁。三氯化铁易溶解,形成的絮体较紧密
11、,易沉淀,处理低温或低浊水效果较铝盐好,对色度较高,含铁量较大的原水,不宜采用三氯化铁凝聚剂。另外,三氯化铁腐蚀性较强,且不容易吸水潮解,不易保管(3) 硫酸亚铁。不受水温影响,低温低浊时效果较稳定,原水碱度,浊度高时效果也较好,但不宜用于色度较高,含铁量较大的原水。(4) 聚合铝。用于高浊水,低温低浊水,有色水和受污染水,均能得到良好絮凝效果,对原水的PH值,温度,浊度,碱度,有机物等的变化,均有较强的适应性。絮凝体形成迅速,絮体颗粒大,机械强度好,沉降速度高。药剂投量较无机盐低,如与有机高分子聚合物联用,可生成粗大的絮凝体,获得更好的絮凝效果(5) 聚丙烯酰胺。主要用于高浊度水的预处理,其
12、最大处理含沙量远大于无机凝聚剂。聚丙烯酰胺应用更多的是作为助凝剂阴离子型改制品13. 常用的助凝剂有哪些?促进水的混凝过程的辅助药剂称为助凝剂。助凝剂一般分三类:酸碱类,用以调整原水的PH值和碱度,如石灰等;絮粒核心类,用以改善水中絮粒的结构,如二氧化硅,活性炭,各种粘土,沉淀泥渣等;氧化类,用以破坏对凝聚有干扰作用的有机物质,如氯,臭氧等。 常用的助凝剂有以下几种:生石灰,氯气,活化硅酸(活化水玻璃,泡花碱),聚丙烯酰胺14. 凝聚剂的作用机理是什么?胶体微粒在水中保持分散悬游状态,不能自然沉降。由于凝聚剂的投加,可使水中胶体微粒聚结成较大,可沉的颗粒(矾花),通过沉淀过程,原水得以变清。凝
13、聚剂的作用机理有以下几个方面:压缩双电层和电性中和作用;吸附架桥作用;沉淀物的卷扫作用。当铝盐或铁盐凝聚剂投量很多而形成大量聚合度的氢氧化物时,可以吸附卷带水中胶粒进行沉淀分离,这种现象即为沉淀物卷扫作用。卷扫作用所需凝聚剂投量很大,只有当原水浊度很低而难于处理时,才考虑采用。 对不同类型的凝聚剂和不同的水质条件及不同的凝聚剂投量,其作用机理有所不同,各种机理发挥的程度也不同。15. 影响混凝的主要因素是什么?影响混凝效果的因素很多,以水力条件,PH值,碱度,水温和凝聚剂的种类,投加量最为重要。 1水利条件:混凝必须创造一个良好的水力条件,才能提高混凝效果。对混合的要求。混合要求快速,剧烈,成
14、分。在混合阶段,水中杂质颗粒尺寸微笑,剧烈搅拌的目的,并非为了造成颗粒碰撞,而是使混凝剂迅速均匀的扩散于水中以利于凝聚剂快速水解、聚合、颗粒脱稳并借助于布朗运动进行颗粒碰撞凝聚。一般混合时间要求为10-30S.对絮凝的要求。絮凝要求充分的絮凝时间和必要的速度梯度。絮凝阶段,主要依靠机械或水力作用促使颗粒碰撞吸附。絮凝时间长,颗粒碰撞机会就多,但时间过长,则达的絮凝体有下沉的可能。速递梯度表示某一断面上速度的变化,用G表示。在絮凝的开始阶段,水流速度和速度梯度应大些,这样,颗粒相互碰撞的机会增多;在絮凝的后期,这些絮体逐渐变大,流速和G值应小些,防止较大的剪力将已经絮凝的大矾花破碎。水的PH值、
15、 PH值对混凝的影响很大。投加凝聚剂后,主要是混凝作用的是凝聚剂水解后产生的各种氢氧化物。在不同的PH时,水解产物不同,混凝效果也就不同。因此,在水处理中应经常测定PH值,并设法加以控制在最佳范围内,保证混凝效果。常用凝聚剂PH值适用范围如下表。碱度 碱度是指水中能与强酸相作用的物质含量,在水中主要指重碳酸根 ,碳酸根,氢氧根等。凝聚剂投入水中后,由于水解作用,水中氢离子数量增加,这时就需水中有一定的碱度去中和,PH值才不会降低。水中碱度的大小,能促进或抑制凝聚剂的水解,影响其混凝效果。当水中缺碱度时,须向水中投加石灰等碱性物质以提高水中PH值以保证混凝效果。水温 水温低时,絮体形成缓慢且结构
16、松散,颗粒细小,低温水处理困难。其原因主要有两点,一是絮凝剂水解是吸热反应,水温低,凝聚剂水解困难;二是低温水粘度大,微粒的布朗运动强度减弱,不利于脱稳胶粒相互凝聚;同时,水的粘度大时,水流剪力增大,影响絮体的成长。为提高低温水的处理效果,常用的办法是增加凝聚剂投量或投加高分子助凝剂,但效果仍不很理想。其他方面、 凝聚剂的品种、投药量、配制浓度、投药方式、原水中有无大量有机物和溶解盐类都会对混凝效果产生影响,因此,确保混凝效果的有效方法是加强管理,掌握原水变化情况,正确投加凝聚剂,以求得最佳混凝效果。16. 加药指的是什么?通常加药有哪些过程?指的是水处理过程中向原水中投加一定种类、一定数量的
17、凝聚剂,用以去除胶体微粒等杂质。通常情况下,加药为湿法投加。湿法投加包括凝聚剂的溶解、溶液的配制、溶液的计量和投加等过程。凝聚剂的溶解:通常为固态,固态混凝剂的储存、运输均较方便。为了方便投加和计量,就需将固态凝聚剂溶解为液态。相应的构筑物和设备有溶解池和搅拌装置。凝聚剂溶液的配制:相应的构筑物为溶液池。凝聚剂配制浓度一般指单位体积药液中所含凝聚剂的重量,用百分比表示。一般情况药液的配制浓度控制在510%。凝聚剂的投加和计量 常用的投药方式有:泵前投加:药液投加在水泵吸水管上或吸水口头部。高位溶液池重力投加:如有条件建立高位或高架溶液池时,可利用药液重力投入水泵水管上,或者投在混合池或澄清池前
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