淺析水處理設備與水處理技術的選擇

李宗峰

摘要：復合介質過濾技術和電絮凝技術是解決目前我國飲用水安全問題的研究和開發兩個新技術，有效地解決中國不同地區含有氟，飲用水中砷和其他有害物質，微成水的問題，維護人們身體的健康。本文基于復合介質過濾技術和電絮凝技術的技術特點進行了分析和比較，然后實現高效、快速、經濟運行的水處理設備。

關鍵詞：水處理；技術；設備

中圖分類號：TU991.2文獻標識碼：A文章編號：1674-3024（2016）13-258-02

前言

基于我國地理環境等因素，常年干旱少雨、水資源缺乏和現有的水質較差的地區，只能過濾水凈化處理，使處理過的水符合國家規定標準的飲用水，供人們生活飲用。所以采用什么樣的水處理設備，使用先進的技術使得水處理設備的高效運行，為人們提供純凈、優質水資源是需要解決的民生問題的關鍵。

1.水處理設備選擇原則

水處理設備的選擇要本著以保證人們用水安全的原則，因此在對水處理工藝進行選擇時需做到以下幾點：

1.1水質達標原則

不管是采用任何技術、工藝，水處理后其水質都要達到國家規定的生活飲用水標準。

1.2技術安全可靠性原則

目前，盡管我國關于水處理的技術和設備有很多種，但是要從眾多的技術理論和設備中選擇技術最為先進及安全可靠性最高的設備。

1.3設備運行費用最低原則

針對我國偏遠、經濟欠發達地區，如果水處理設備運行費用過高，超出了當地人民的經濟承擔能力，即使是水處理建設工程建設完工，也會因為高昂的設備運行費用當地人民承擔不起而失去建設的意義。所以在水處理設備工程建設時一定要考慮到設備運行費用問題。

1.4易管理原則

針對經濟欠發達地區設備技術管理人員相對短缺的問題，在設備管理和維護方面要求盡量做到簡單、易管理。如果設備的管理技術要求的過于高，超出了設備技術管理人員的能力范圍，則設備的正常運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

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

其中設備及工藝技術比較成熟的除砷方案目前主要有3種技術：膜（反滲透）技術、離子交換技術、電滲析技術。從目前實際運行的工程情況來看，膜技術普遍存在運行成本高的問題，不適用于農村飲水安全項目：電滲析技術從理論上講運行費用不高，但實際工程中不同的設備其運行費用也相差很大；離子交換技術在實際工程中由于介質的更換比較頻繁，管理較為復雜，運行費用視介質的來源和更換頻率而不一。同時，出現了兩種新的技術，它們分別是復合多介質過濾技術和電絮凝技術。復合多介質過濾水處理法從設備技術上克服了其他離子交換技術的一些缺陷，經濟上可行：電絮凝技術作為一種新興技術，它集中了電化學技術的優點，同時具有運行費用低、管理簡單等優勢。因此，這兩種技術應是農村飲水安全項目水處理工藝技術的上佳選擇。為了探索一種適合于農村飲水安全工程的水處理設備，本文對這兩種技術進行比較。

3.電絮凝技術

3.1電絮凝技術及其原理

電絮凝技術理論是在二十世紀初被提出的，經過近一個世紀的實踐探索才真正意義上將此項技術應用到水處理設備。此項技術的顯著特點是使用電能將含在水中的重金屬、固態懸浮物、乳化有機物及其他有害物質通過電化學反應將其分離出去。電絮凝水處理法的工作原理是：通過給水處理設備中的多塊鋼板加直流電，使其鋼板與鋼板之間產生電場，將待處理的水流入鋼板的縫隙，通電鋼板會因電離作用消耗一部分進入水中，同時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生反應，使電場中的離子和非離子污染物形成固態沉淀顆粒，進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器中水的流量之差，此外在均化池中設有水位傳感器，主要是用來控制反應器泵和水泵。進而通過反應器泵將均化池中的水抽入反應器中，反應器中設有鋼板，通電后鋼板與電離出的離子發生反應，達到處理目的。此外，在反應器中的空腔內都有一個氣動閥和氣動雙隔膜泵，它們的作用分別是去除鐵垢和去除反應器中沉淀的固體雜質。然后再將反應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的發生二次沉淀。最后再將除沫池中的水流到沉淀池，再次讓固體顆粒沉淀，并通過污泥去除設備將固體顆粒等雜質去除，清水則進入砂濾器，通過砂濾器對水進行回洗，完成整個工藝流程。

根據原水的水質，利用電絮凝技術進行水程處理的工藝流程圖見圖2。

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

反應器：反應器泵將水從均化池中抽入反應器中。一般由兩個反應器串聯在一起，既可同時使用也可單獨使用，反應器內含有鋼板，它與電離出的離子發生反應，即可達到處理目的。反應器底部有一個傾斜的空腔，反應器中鐵板上留下的一

些較重的固體顆粒以及鐵垢將進入其中。這些固體雜質由于較重，因此不會隨水流一起繼續流走，而是進入該空腔中。

污泥儲存設備：反應器中的每個空腔都連接一個氣動閥用于去除鐵垢。另外一個氣動雙隔膜泵可配合閥門去除反應器中的固體。此泵將把鐵垢及其他固體顆粒送入污泥儲存設備。

除沫池：反應器中的水將被排入一個淺池，淺池中的水由變頻泵將其泵入除沫池中。池中設水位傳感器以控制泵速，保持水池水位恒定。除沫池工作時，其內設攪拌器的兩個螺旋槳通過旋轉，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，加入陰離子聚合物絮凝劑，以保證其后的沉淀完全進行。

沉淀池：除沫池中的水將流入一個分流槽，將水流平均分成兩股分別進入兩個完全相同的沉淀池，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入砂濾器，該砂濾器具有持續回洗功能，濾后出來的水流入一個清水池。至此，整個工藝流程結束。

4.復合式多介質過濾法

4.1復合式多介質過濾法及其工作原理

復合式多介質過濾法，整套處理工藝為物理處理工藝，無需添加任何化學藥劑；機組采用多種方式組合而成，能耗較低，該設備只需消耗2%的逆清洗水。系統更換后的介質符合環保要求，可作為垃圾直接填埋。系統裝有全自動控制及監控系統，自動檢測水系統的運行情況，不銹鋼壓力儀表都安裝于控制面板上，便于讀數，其可編程控系統操控逆洗及壓力裝置，操作簡單、維護費用較低。

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

4.2復合式多介質過濾法工藝流程

如圖3所示，復合式多介質過濾法主要流程如下：

（2）全自動逆洗多介質深度處理（進口）。介質深度處理系統能過濾直徑20um以上的泥沙、沉淀物（懸浮物），由5層不同的專利濾料組成。介質深度處理系統能過濾直徑20um以上的泥沙、沉淀，但卻同樣堅實牢固，且無須油漆或保養。

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

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

（5）除砷、鐵，錳裝置（進口）。獨有專利的除砷介質、去鐵，錳介質。

（6）阻垢器（進口）。可阻止鈣和鎂經加熱后形成碳酸鈣，即白色水垢。

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

（8）原水紫外線消毒（進口）。紫外線（Uv）系統用于管網水的殺菌，臭氧分解，并降低總碳值。

5.結語

從上面的分析中，我們可以看到水處理的絮凝技術方法的優點遠遠大于復合介質過濾方法，但在對電絮凝法的發展水處理設備運行消耗每年低于復合介質過濾水處理方案的成本，這主要是由于復合介質過濾水處理每年來更換大量的媒介，媒介是相對昂貴的。因此，我國的飲水安全工程建設中，水處理設備的選擇建議選擇絮凝水處理設備的方法。