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摘要：随着水源污染和饮用水标准的不断提高，常规水处理工艺对水源的净化处理已经不能够满足现状，研究者们一方面努力改造和强化常规水处理工艺，另一方面研究和发展深度处理技术，以提高净水工艺水平来满足不断提高的饮用水水质标准。本文主要介绍以微涡流混凝，新型同向流斜板沉淀，高效纤维过滤为主要工艺单元的新工艺组合，研究其原理并进一步研究该新工艺对浑浊度和有机物的去除效果。
关键词：水处理 微涡流 沉淀 纤维过滤
一、水质净化技术的重要性
随着社会经济的不断发展，水资源短缺和水环境的污染问题愈加严重，但生产、生活对水质的要求却日益提高，水质标准也不断的提高。在这样的水环境政策法规背景下，净水工艺的处理要求大大地提高。出水水质不仅要在感观性和一般理化性指标方面达到标准，而且还要在微生物学指标、毒理性有机物、无机物指标和放射性指标等等方面达标。目前在大多数水厂应用的常规的水处理工艺：混凝一沉淀一砂滤一投氯消毒工艺已不能完全满足当今的水处理要求，他们对澄清水质消除水中病原菌十分有效，但是对于去除现存于水体中大量增加的有机物，效果平平，不能够进行有效处理和降解。
二、水厂净水工艺的现状和发展
给水处理的主要任务和目的就是通过必要的处理方法去除水中的杂质，以价格合理、水质优良的水供给人们使用，并提供符合质量要求的水用于工业。常规的工艺主要包括混凝、沉淀、过滤和消毒四大部分。给水工程技术人员面临的主要问题是工程的投资效益，即如何以最低的工程总投资来完成简单的处理目标。因此，在这段时间里，研究出了许多比较经济的净水技术和工艺，这些研究包括改进沉淀池设计，出现了斜管沉淀池、斜板沉淀池和气浮池等快速澄清工艺，还有快速过滤工艺和将絮凝、沉淀和过滤工艺组合在一起的专用集成设备。
三、净水工艺的内容
3.1微涡流混凝工艺
在水处理工艺中，混凝和絮凝是否完全是决定工艺效果的一个重要因素，它们决定了矾花的形态和质量，直接影响后续沉淀工艺和过滤工艺。在实际工艺中，混凝和絮凝的效果完全由絮凝的设备来决定，主要有水力搅拌和机械搅拌两种。由于在运行中，机械搅拌能量难以均匀分配，能量利用率低，而且带来机械设备维修方面等繁琐的问题，水厂需要在设备维修方面支配大量人力和财力，因此在我国大多数净水工艺主要采用水力搅拌的方式，具体有折板、隔板、网格等，折板、隔板等絮凝设备在净水工艺应用历史较长。
3.1.1微涡流混凝机理
从絮凝动力学角度对絮体凝聚机理的研究可以知道，紊流中稍大于颗粒尺寸的涡旋对絮体之间的碰撞极有利，在涡旋中产生的涡旋剪切力和惯性离心力为颗粒的碰撞提供了必要的条件，而絮体凝聚的效率主要取决于水中胶体脱稳的程度和碰撞的机率，在微涡流反应器中形成的微涡旋流动，为颗粒的碰撞提供了很好的环境条件，能够有效地促进水中微粒的扩散和碰撞。这是因为一方面，混凝剂水解形成胶体，在微涡流作用下快速扩散并与水中胶体充分碰撞，使水中胶体快速脱稳；另一方面，水中脱稳胶体在微涡流作用下具有更多碰撞机会，涡流的作用使流层之问产生较大的流速差，造成了流层中携带微粒的相对运动，从而增加了微粒的碰撞机率。
3.1.2实际应用条件
微涡流混凝反应的核心是涡流反应器。涡流反应器采用空心壳体，球形结构，表面开有大量的小孔，ABS塑料注塑而成，内外表面均打毛。涡流反应器没有方向性，可直接投入水中使用，相互堆积不会堵塞壁孔。在应用时，尽量将水流组织成竖向流，即垂直于水平面向上或向下的水流，因为涡流反应器必须置于竖向流水中，否则会在反应器内产生絮体沉积。水流的过程可以是“上一下，下一上，上一下”，也可以是“下一上，上一下，下一上”，这样的水流使涡流反应器上下均能够受到水流的作用，从而减小泥在反应器内沉积过长时间。而且各段的水流速度逐步降低或基本保持不变，水流通过各段的总停留时间不少于5～8分钟。关于泥渣问题，需要合理的设置排泥区，在混凝池内可能产生泥渣的地方设置排泥斗，这样每天可以将在混凝区产生的大量泥渣排出池外，由于涡流反应器内含有悬浮泥渣，这样有利于与水流中已形成的絮体进行接触絮凝，因此可以将反应器内悬浮泥渣之外的泥排出干净。
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3.2沉淀技术
斜板沉淀池可依照水流方向的不同分为逆向流、同向流口侧向流。在同向流沉淀池中，无论是水流方向还是颗粒沉降的方式均相同，因此大量积聚的泥渣可进入至污泥斗中。与逆向流相比，同向流的倾角、较小，而板问流速、投影面积则较大，因此可帮助提升沉淀池的负荷度。传统采用的同向流沉淀池在应用中，清水污泥混合成一体使得清水收集工作中遇到了较多的难题。不过现在所应用的新式清水收集方式，可帮助改善以往水管易堵塞状况，从而使得同向流作用优势得以充分发挥。
在沉淀技术应用中，水厂进水在经过配水孔后进入至配水池中，经由上至下的方向进入至斜板区中。斜板的末端为滑泥段，在其斜板部分，每两板之间加入一块斜板[2]。在填入的斜板上再添加两板形成的“人”字结构。污水进入之后，便可获取到较好的泥水分离效果。清水可由“人”字结构上段进入至清水区域，而污泥则可在经过斜板后直接进入至污泥区域中。此治水工艺所具有的突出泥水分离特点，可有效避免在运用集水管做清水收集处理时出现的污泥堵塞水孔问题。
3.3高效纤维滤池
采用软填料――纤维束作为滤元，其滤料单丝直径可以达到几十微米甚至几微米，属微米级滤料（而砂滤料属毫米级），所以纤维束滤料具有巨大的比表面积，而且过滤阻力小，打破了滤料的过滤精度由于滤料粒径不能进一步缩小的限制。
3.3.1囊调节式过滤器工作原理
由纤维滤料组成的过滤器，在过滤的时候要求纤维处于压实状态；而在清洗的时候要求纤维处于完全松散状态。在这样的前提条件下就产生了囊调节式过滤器。在纤维滤层内部或外围安置一个或几个不透水的柔性材料制成的囊，此囊将滤层空间分隔成可通水的过滤室及压缩纤维的加压室。过滤时，在加压囊内注入一定体积的水，使滤层被不断地均匀压实。
3.3.2自助力式过滤器工作原理
在过滤设备内部设黄自助力式纤维密度调节装置，该装置不需额外动力和附加操作，仅在正常过滤操作和反洗操作过程中通过水力完成对纤维滤层的压缩和放松。在过滤操作时，随着进水量的增加，密度调节装置将滤层压缩至所需状态，而且绝不损伤纤维，也不会导致靠近活动支撑装置的纤维密度大于滤层主体密度的不利层态。在反洗操作时，无论滤层积泥量有多大，滤层被压缩得多紧密，在气、水的冲洗的作用下均能将滤层彻底放松，达到清洗的最佳状态。
3.4超滤膜工艺
在应用超滤膜工艺对水质做净化处理时，是有机结合了水质特性的。原水在进入至膜处理车间后，会自主流入至清洗过滤设备中。清洗过滤设备在运作中，可对水中残留的颗粒物直接截取，其截取颗粒物的大小为150um。在截留颗粒物之后，会放入适量的混凝剂，运用管道混合器对其做混合处理。在混合之后将颗粒物传送至絮凝池内部，形成一些小尺寸的絮体。与此同时，超滤膜设备在运转中还会对水质进行处理，将其内部含有的污染物清除干净，污染物主要包括一些细菌、悬浮物等。在清除之后出水，净化后的水流入至清水罐中，在此时对水质做消毒处理，在处理完成后，水流进入至清水池中。而对于反洗水的处理，膜处理技术可运用调节池进行处理，并凭借潜水泵将净化效果进一步增强。浸入式的超滤膜系统出水并进入清水罐中，在经消毒技术处理中，水流全部进入至清水池中。而在浸入式超滤膜中的反洗水会逐渐被排除掉，并全部进入至排泥池中
结束语
因此全球的水资源都是非常宝贵的，而在我国水资源的珍贵性就更为明显。尽管一方面水资源匮乏，水环境恶化，但另一方面用水需求不断增加，水质标准也在不断地提高。随着科技水平的迅猛发展，中国饮用水的处理技术，检测水平有很大的进步，越来越多的污染物质被检测出来，现行的水质标准再也不能满足人们的要求和当前的原水实际状况，水质标准在不断地提高。
参考文献：
[1]浅谈中国水资源与可持续保护金子，李怡庭，2015.2
[2]中国水资源与可持续发展，张岳，中国农村水利水电，2014.5
[3]城市水资源污染状况及保护措施彭志彬一油气田环境保护，2016.5.
论文作者:王伟峰
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第12期
论文发表时间:2019/1/8
标签：涡流论文; 工艺论文; 水流论文; 超滤膜论文; 反应器论文; 纤维论文; 絮凝论文; 《建筑细部》2018年第12期论文;