给水处理技术的探讨及其研究

发达国家城市给水能力不足的问题已解决，目前发达国家主要的研究内容是如何提高给水的质量，为居民提供更加安全、卫生的饮用水。但我国由于经济相对落后，先前城市给水设施不够，给水能力不足，不能向市民供应充足的饮用水，仍是有待解决的首要问题。随着科学技术的发展，同时国家对居民饮用水质量的重视，以及给水企业对安全、优质给水的重视，很有必要对国外先进技术进行学习和研究。本文结合自己工作经验，对国内外给水处理技术的现状及发展趋势进行了深入的探讨和研究，以便今后具有借鉴意义。在城市给水处理技术方面发达国家处于世界领先地位，下面重点介绍的是这些发达国家和国内的一些给水情况。

水源保护与水质监测

国外对水源的保护非常重视，给水部门和环保部门都要建立起水源水质的监测系统，从水源上游开始利用水质监测仪器进行连续的监测，并且在沿途设立一定数量的子站对全河道进行监测。同时在水源进入水厂的水质监测点，还要用采样存贮的设备，根据贮存的水样追溯分析，还要在取水口附近喂养生物以监测水质状况。例如在鱼的心脏装设仪器，可以通过鱼的心脏的一系列参数变化从而发现水质的变化。而国内在水源的保护和监测方面与发达国家还存在很大差距，近年来随着环保意识的不断加强，已有所改善。

常规处理工艺的改进

目前常规的水处理工艺都在不断的从技术上加以改进和研究，以求给水的各个环节都在最佳的状态下运行，并取得更好的处理效果。具体工艺如下：

(1)净水药剂的选择：传统的混凝剂如三氯化铁和硫酸铝仍在广泛应用，同时复合型的高分子混凝剂和高分子混凝剂和也被广泛的应用。根据水质和药剂供应情况和经济条件来决定的选择什么药剂。活化硅酸在美国仍然广泛使用，助凝剂的应用也较为普遍。高分子助凝剂也被应用在许多水厂中，还有的水厂用高分子混凝剂作为助滤剂。为了达到最佳的水处理效果，国外许多水厂往往采用必须的多种药剂，包括同时使用助凝剂、混凝剂、助滤剂、调节剂。从创造混凝剂最佳使用条件出发，pH 值调节剂在国外应用非常普遍，并应用投加粉末活性炭来降低嗅、味，提高水质。往往国外水厂的加药部分，这些药剂的配比也是需要根据水质确定的，需投加多种药剂而形成复杂的系统。

(2)絮凝反应：可以根据需要，通过改进搅拌机的旋转速度，同时利用液压无级变速方式和改变电机转数方式来进行调节，分级控制絮凝的过程，能够达到最佳反应效果。在絮凝反应工序，国外采用机械反应的方式非常普遍。我国一般用水利絮凝的反应，简单方便，但不能适应流量的变化。

(3)药剂投加点和混合：药剂投加，需设置专门的混合设备才能达到最佳的混合条件。为了避免对水泵产生腐蚀，所以直接利用水泵混合的较少，而利用比较多的叶片型的是混合机（叶片为螺旋桨式的形式），混合时间在30s-60s。另外直接装在管路上的静态混合器也常采用，它是在没有机械运动部件的混合设备，让水在混合器内形成分流和紊流的条件来与药剂的混合。

(4)药剂的投加方式：无论何种方式投加，都需要达到计量准确，调整方便的要求。混凝剂、助滤剂常采用液体投加，调节剂用石灰时采用干投湿加，而粉末活性炭也采用湿加。

液体混凝剂投加设备需要采用隔膜计量泵。其泵利用改变电动机的转数和活塞冲程长度来改变投药的量。用变频方式改变用伺服电机改变冲程长度和电动机的转数就可以对投药量的控制。在实际中，根据流量的变化需要进行投药量的变化时，主要是通过改变主电机的转数来实现投药量的增减。根据水质变化来改变投药量时要利用改变冲程长度来实现，通过流量和水质信号同时控制加药泵的投加量的方式是复合环控制。根据水质和水量的变化自动调整投药量，因此可以实现自动无人控制。为了及时报警防止发生问题，通常这种泵带有隔膜破裂报警装置系统。隔膜泵还有双隔膜的型式，其目的是为了防止药液在隔膜破裂时带来的问题，更为安全。其它类型的投药设备也有自动控制系统和计量的设备，能根据设定条件和根据水量水质变化地进行投药。

(5)沉淀：沉淀池不同国家采用不同的池型，主要是根据具体国家的水源条件不同而选择的。平流沉淀池美国使用较多，脉冲澄清池或斜板脉冲澄清池法国常常采用，由于英国多利用水库水源，水库水源存在藻类问题，气浮沉淀池对含藻量多的水源是比较适宜的，所以气浮沉淀池被英国许多水厂所采用。

(6)过滤：发达国家的城市水厂仍多采用普通滤池，穿孔管型式的水系统仍在使用，和其它形的配合辅助空气冲洗的配水系统也在使用。如法国用空气辅助冲洗的很普遍，最典型的是“V”型滤池，其下部的配水系统采用的是滤头。如美国用配水渠道形式比较多，有专门工厂生产的配水系统包括气、水混合冲洗型的。我国目前水厂较多采用的是“V”型滤池，其他型式的滤池如移动罩滤池、连续过滤型滤池等也有所应用。同时在水源条件允许的情况下，直接过滤滤池也有应用的实例。在滤料使用方面，双层使用均质滤料的型式也在逐渐增多，特别是在“V”型滤池。

(7)消毒：消毒药剂主要是指氯，但是为了解决氯与水中有机物化合生成氯的有机化合物与衍生物有可能对人身体健康有一定的危害，同时考虑到病毒的去除问题。研究人员在对氯消毒的利用问题一直在进行研究。要保持水中有一定氯含量，达到持续杀毒，氯消毒具有非常明显的优势。目前研究方向在尽量减少氯的用量，同时选择适宜的投加点，保持水致突变试验为阴性反应。在水源水质不太好的情况下，有机物含量又较多，许多水厂用臭氧来代替一部分氯，减少有机氯的产生。大水厂普遍使用液氯，随着电子技术对计量精度的要求不断提高和电子技术在加氯设备上的应用，国外在加氯机上已有很大的发展，一般都可以按余氯检测仪传输来的信号和流量自动调整，实现复合环自动投加。

在常规水处理的基础上进行预处理和深度处理

为了去除有机物、病毒，去除水中嗅、味、色，在常规水处理工艺的前后增加预处理和深度处理的措施。目前主要有：(1)生物的预处理：当水样有机物存在或者有轻度微污染情况时，可以采取生物预处理降解去除。(2)利用高锰酸钾、过氧化氢作为氧化剂或用臭氧作为氧化剂，以及消毒剂改善处理水的水质。(3)活性炭过滤: 活性炭过滤可以吸附水中的有机物和去色、嗅、味，改进饮水的质量和口感。设置颗粒活性炭滤池是深度处理的工艺措施之一。(4)慢滤处理：利用慢滤池所具有的生物过滤的作用进一步降低浊度与去除水中的有机物。由于慢滤池占地面积大的原因不如活性炭滤池应用普遍，有的国家是把水送入地下进行天然过滤，然后再抽上来利用。臭氧、活性炭过滤深度处理在欧美等许多国家采用普遍，而国内一些发达城市也有利用生物预处理装置和臭氧活性炭过滤工艺的实例。

结论

我国给水处理技术还落后于国外发达国家很多，很有必要对国外先进技术进行学习和研究。本文结合自己工作经验，对国内外常用的给水处理技术及其新技术进行了探讨和研究，以便今后具有借鉴意义。