水质的常规处理-水质常规五项检测

饮用水的常规处理是将水中的悬浮物去除,而使水澄清和消毒。如果选用符合饮用水水质标准的地下水源,则水质常规五项检测十分简单,只需消毒即可供应居民使用,由于多数自来水的水源含有的杂质较多,处理工艺过程较为复杂。

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1•絮凝

多数自来水水源中的杂质,包括黏土和胶体微粒,以及细菌、病毒、寄生虫等致病微生物,大部分是以悬浮颗粒形式存在,并且使水浑浊。其中大于1微米的颗粒称为悬浮颗粒,当水静止时可以沉淀下来;大小在1纳米到1微米之间的颗粒称为胶体颗粒,因其太小,受布朗运动影响,胶体颗粒自身很难自然沉淀。胶体颗粒表面一般带电,无机物胶体带正电,有机物胶体带负电。由于电的同性相斥作用,也由于带电胶体表面吸附了一层水分子,使得胶体颗粒很难聚集成较大颗粒而沉淀。胶体的这种不易聚集沉淀的现象称为胶体的稳定性。如果向水中投加絮凝剂,可以破坏胶体的稳定性,胶体颗粒可以凝聚成较大的絮体(矶花)而沉淀,这就是絮凝的原理。絮凝一般需要设置投加絮凝剂的设备、药剂和水进行混合的设施以及絮凝反应设施。混合设施要求搅动剧烈,快速均匀混合;絮凝设施搅动程度从入口到出口逐渐变慢,以防止絮体再次被打碎。

  1. 沉淀与气浮

如果水中杂质颗粒的相对密度大于水,且有足够大的尺寸,当水流变缓或静止时,就会发生沉淀。沉淀是应用最多的水处理方法,可分为自由沉淀和拥挤沉淀。当水中杂质颗粒较少,沉淀时不相互干扰,此时的沉淀为自由沉淀;当水中杂质颗粒较多,沉淀时彼此相互拥挤干扰,此时的沉淀为拥挤沉淀。杂质颗粒的沉淀速度与其相对密度和粒径有关,相对密度越大、粒径越大,沉淀速度越快,所需的沉淀时间越短,沉淀池越小;反之沉淀速度越慢,所需的沉淀时间越长,沉淀池越大。胶体颗粒的沉淀需要借助絮凝来完成。沉淀效果与水流状态有关,水流越慢,扰动越小,沉淀效果越好。在相同的流速下,沉淀过水断面越小,水流越稳定,沉淀效果越好。

当杂质相对密度小于或等于水时,就无法用沉淀去除,此时可以改用气浮方法。气浮是设法在水中形成微小气泡,气泡吸附着杂质颗粒上浮到水面,澄清的水从下面流出。气浮时气泡越多、越均匀、越小,气浮效果越好。同样,投加少量絮凝剂,以形成较大絮状颗粒,可提高气浮效果。沉淀或气浮效果还与沉淀深度有关,沉淀深度越大,沉淀时间就越长。同样的沉淀效果,较浅的沉淀池,其长度也较短,或者说,同样长的沉淀池,池身越浅,出水效果越好,这就是“浅池原理’。根据“浅池原理”,人们发明了斜管或斜板沉淀池,即在沉淀池置倾斜的板或蜂窝管,既可缩小沉淀距离,又可有效防止水流的扰动,所以可大幅度地提高沉淀效率,缩小沉淀池体积。另外,

澄清池是将混合、絮凝、分离等水处理过程综合在一个构筑物中完成的沉淀类设施,具有工作效率高、出水水质稳定、占地面积少等特点。

  1. 过滤

沉淀或气浮都不能使水中杂质达到饮用水标准,所以大多数净水厂还需要设置过滤设施。过滤设施可以是池子(适用处理水量较大的场合),也可是钢制罐子(适用于处理水量较小的情况),其内部装有滤料,水从滤料中慢速流过时,杂质被滤料截留。过滤之所以能够净彳七水质,主要有以下几个方面的机制。

(1)机械截留。

滤料的颗粒很小,其内部空隙尺度很小,大于滤料空隙的杂质因不能通过而被去除。

(2)吸附。

滤料有巨大的表面积,其物理彳七学性吸附能力很强,较小的杂质可以被吸附在滤料表面而被去除。这就是为什么很多远远小于滤料空隙的杂质也能够被去除的道理。投加絮凝剂可以大幅度地提高滤料的吸附能力,所以吸附需要絮凝剂来帮助。

  1. 消毒

消毒是使水中致病微生物失去活性力,以防止引发介水传染疾病。常用的消毒方法有氯消毒法、紫外线消毒法和臭氧消毒法。

(1)氯消毒。

利用含氯消毒剂对水中微生物进行灭活的方法,是使用最多、最普遍的饮用水消毒方法。常用的含氯消毒剂有液氯、二氧化氯、次氯酸钠、次氯酸钙(漂白粉)等。氯化:消毒法的原理是,含氯消毒剂加入水中后,水解形成的次氯酸体积微小,电荷为中性,具有较强的渗入细胞壁的能力。而次氯酸是强氧化剂,使蛋白质、核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)等物质释出,并能使细菌细胞中的磷酸丙糖去氢酶中的疏基被氧化而破坏,且这种酶对吸收葡萄糖有重要作用,酶的破坏即可引起细菌的糖代谢发生障碍而死亡。

(2)紫外线消毒。

当水中的各种细菌、病毒、寄生虫、水藻以及其他病原体受到一定剂量的紫外线辐射后,其细胞组织中的DNA结构受到破坏,从而可在不使用任何化学药物的情况下杀灭水中细菌和病毒,达到大流量水的消毒和净化的目的。

紫外线光是电磁波频谱的一部分,波长在100~400纳米,杀菌波长范围主要介于200~300纳米。紫外线消毒系统的消毒效果和紫外线剂量有关,与紫外光强、曝光时间成正比。紫外线消毒并不是杀死微生物,而是破坏其繁殖能力进行灭活。紫外线消毒是一种物理消毒方法,不需要使用田可化学物质,因此,也不会产生化学残余物质和化学副产物。

紫外线消毒无二次污染,对环境、生态和人类无害,使用安全,无须贮存、运输及用任何有毒、腐蚀性化学物品,消毒成本低,运行维护简单、方便、安全。与化学消毒相比,紫夕卜线消毒性能稳定,不受环境条件(如温度和水中酸碱度)变化的影响。

(3)臭氧消毒。

臭氧(。3)是一种具有特殊气味的无色气体,由一个氧分子携带一个氧原子组成,具有很高的氧化电位(2.076V)和很强的氧化能力。臭氧溶解在水里自行分解成径基自由基,间接地氧化有机物、微生物,从而达到杀菌消毒的效果。

臭氧对细菌的灭活反应总是进行得很迅速。与其他杀菌剂不同的是,臭氧能与细菌细胞壁脂类双键反应,穿入菌体内部,作用于蛋白质和脂多糖,改变细胞的通透性,从而导致细胞死亡。臭氧还作用于细胞内的核物质,如核酸中的瞟吟和喀噪,破坏DNAo

臭氧对病毒的作用首先是破坏病毒的衣壳蛋白的4条多肽链,并使DNA受到损伤,特别是破坏其形成它的蛋白质。噬菌体被臭氧氧化后,电镜观察可见其表皮被破碎成许多碎片,从中释放出许多核糖核酸,干扰其吸附到寄存体上。

臭氧是自然界中最有效的氧化剂之一,也是用于工业加工、水和空气处理的理想物质。它能和污染物迅速发生反应,脱色和除臭,同时杀死微生物。由于其分解产物为氧气,一般24小时内能彻底分解无残留,较其他处理方法(如氯消毒、吸附、反渗透等)更环保、经济。国际卫生组织对其灭菌功效曾进行了归纳比较,认为臭氧与其他性质杀菌剂对大肠杆菌的杀灭效果依次为:臭氧>次氯酸>氧化氢>银离子>次氯酸根>高铁酸盐>氯胺。

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