Как водоочистные сооружения фильтруют пресную воду?
Поскольку водные ресурсы во всем мире становятся все более скудными, водоочистные сооружения приобретают все большее значение. Эти объекты не только очищают источники загрязненной воды до питьевой пресной воды, но также играют ключевую роль в защите здоровья населения и окружающей среды.
Так как жеводоочистные сооруженияфильтровать воду из различных источников в чистую, пригодную для питья пресную воду? В этой статье мы подробно рассмотрим рабочий процесс, технические применения и научные принципы, лежащие в основе водоочистных сооружений.
Каков рабочий процесс водоочистной станции?
Рабочий процесс водоочистной станции обычно делится на следующие основные этапы: предварительная очистка, первичная очистка, вторичная очистка и третичная очистка. Каждый этап имеет свои конкретные цели и технические средства.
1. Предварительная обработка:
Предварительная обработка – первый шагочистка водыт. Его основное назначение – удаление из воды крупных частиц и взвешенных веществ во избежание повреждения и засорения оборудования последующей очистки. Предварительная обработка обычно включает в себя следующие этапы:
● Фильтрация по сетке и экрану:Используйте решетки и сита для удаления крупных частиц, таких как крупные куски мусора, листья, полиэтиленовые пакеты и т. д.
● Песчаная камера:Используйте песколовки для удаления более крупных неорганических частиц, таких как песок и гравий.
● Предварительное окисление:При добавлении окислителей (таких как хлор или озон) органические вещества и ионы металлов первоначально окисляются, что позволяет контролировать запах и предотвращать размножение микроорганизмов.
2. Первичное лечение:
Основной целью первичной очистки является удаление из воды взвешенных веществ и некоторых органических веществ. Общие методы включают в себя:
● Коагуляция и флокуляция:Добавьте коагулянты (такие как квасцы или хлорид полиалюминия) в воду, чтобы конденсировать мелкие взвеси в более крупные флокулянты, которые затем дополнительно агрегируются флокулянтами (такими как полиакриламид).
● Седиментация:Твердые частицы, образующиеся в результате флокуляции, отделяются от воды гравитационным осаждением с образованием осадка, который оседает на дне отстойника.
3. Вторичное лечение:
Вторичная очистка в основном нацелена на растворенные органические вещества и мелкие взвеси, а также дополнительно очищает воду за счет биологической очистки, а также методов физической и химической очистки:
● Биологическая очистка:Органические загрязнители удаляются путем микробного метаболизма. Общие методы биологической очистки включают метод активного ила, метод капельного слоя и реактор периодического действия (СБР). В методе с активным илом используются аэробные микроорганизмы для разложения органических веществ, образования углекислого газа и воды и одновременного образования активного ила.
● Фильтрация:Далее удалите остатки взвеси и микроорганизмов через песочные фильтры или угольные фильтры. Песочные фильтры используют фильтрационный эффект слоев песка для удаления взвешенных веществ, а угольные фильтры используют адсорбционные свойства активированного угля для удаления органических веществ и запаха.
4. Третичное лечение:
Третичная очистка – заключительный этап очистки воды. Основная цель — удаление конкретных загрязнителей, таких как азот, фосфор, тяжелые металлы и микрозагрязнители, а также дезинфекция для обеспечения безопасности качества воды:
● Расширенное окисление:Используйте окислители, такие как озон, ультрафиолет или перекись водорода, для дальнейшего разложения трудноразлагаемых органических веществ и микрозагрязнителей.
● Денитрификация и удаление фосфора:Удаление соединений азота и фосфора из воды с помощью химического осаждения или технологии биологической денитрификации и удаления фосфора для предотвращения эвтрофикации водоемов.
● Дезинфекция:Используйте хлор, диоксид хлора, озон или ультрафиолет для обеззараживания воды, уничтожения патогенных микроорганизмов и обеспечения соответствия микробных показателей сточных вод стандартам питьевой воды.
Применение современных технологий очистки воды
Помимо традиционных методов очистки воды, на современных водоочистных станциях также широко используются некоторые передовые технологии, позволяющие повысить эффективность очистки и качество воды:
1. Обратный осмос (ОО):
Технология обратного осмоса использует полупроницаемые мембраны для удаления из воды растворенных солей, тяжелых металлов, органических веществ и микроорганизмов. Система обратного осмоса пропускает воду через мембрану с очень маленькими порами под высоким давлением, пропуская только молекулы воды и задерживая большинство загрязняющих веществ. Технология обратного осмоса широко используется при опреснении морской воды и подготовке воды высокой чистоты.
2. Ультрафильтрация (УФ) и нанофильтрация (НФ):
В технологиях ультрафильтрации и нанофильтрации используются мембраны с разными размерами пор для фильтрации взвешенных веществ, коллоидов, бактерий и некоторых растворимых органических веществ в воде. Размер пор ультрафильтрационных мембран обычно составляет от 0,01 до 0,1 микрона, тогда как размер пор нанофильтрационных мембран меньше, что позволяет улавливать органические вещества с меньшей молекулярной массой и многовалентные ионы. Ультрафильтрация и нанофильтрация часто используются для предварительной обработки или предварительной обработки при обратном осмосе.
3. Мембранный биореактор (МБР).
МБР сочетает в себе преимущества биологической очистки и мембранной фильтрации. На основе метода активного ила для дополнительной очистки биологически очищенной воды добавляются ультрафильтрационные или микрофильтрационные мембраны. Система МБР имеет преимущества небольшой занимаемой площади, высокого качества сточных вод и низкого образования осадка и широко используется на малых и средних водоочистных станциях и в проектах по переработке воды.
4. Электрохимическая очистка воды:
Электрохимическийтехнология очистки водыy использует электрохимические реакции для удаления загрязняющих веществ из воды, такие как электрокоагуляция, электроокисление и электросорбция. Преимуществами этой технологии являются высокая эффективность очистки, низкое энергопотребление и низкая дозировка химикатов. Подходит для очистки сточных вод с высокой концентрацией органических веществ и сточных вод, содержащих тяжелые металлы.
Управление и эксплуатация водоочистных сооружений
Эффективная очистка воды не только зависит от передовых технологий и оборудования, но также требует научного управления и эксплуатации:
1. Автоматизация и интеллект:
Современные водоочистные сооружения широко используют автоматизированные системы управления и интеллектуальные платформы управления для мониторинга и регулирования процесса очистки воды в режиме реального времени. С помощью датчиков и онлайн-аналитических инструментов собираются данные о качестве воды, оптимизируются параметры очистки, а эффективность и стабильность очистки улучшаются.
2. Охрана окружающей среды и устойчивое развитие:
Во время работы водоочистные сооружения уделяют особое внимание защите окружающей среды и устойчивому развитию, а также внедряют технологии энергосбережения и сокращения потребления для снижения потребления энергии и выбросов углекислого газа. При этом за счет ресурсной утилизации осадков и повторного использования сточных вод снижается нагрузка на окружающую среду и реализуется утилизация водных ресурсов.
3. Мониторинг качества воды и гарантия:
Чтобы гарантировать соответствие качества сточных вод стандартам, на водоочистных сооружениях создана комплексная система мониторинга качества воды для регулярного тестирования и оценки качества воды. Благодаря лабораторному анализу и онлайн-мониторингу проблемы с качеством воды выявляются и своевременно решаются для обеспечения безопасности водоснабжения.
Заключение
Водоочистные сооруженияиграют незаменимую роль в очистке водных ресурсов и обеспечении безопасности питьевой воды. Благодаря многоэтапным научным процессам, таким как предварительная очистка, первичная очистка, вторичная очистка и третичная очистка, в сочетании с современными технологиями очистки воды, водоочистные сооружения способны очищать воду из различных источников в безопасную и чистую пресную воду.