场镇供水水质提高的途径
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摘要：我国农村有3亿多人饮水不安全，污染的水质问题已严重影响到群众身体健康，水量不足、季节性缺水、取水不便问题严重影响着群众的正常生活，解决饮水安全问题是农民的迫切需要。本文主要从传统工艺混凝、沉淀、过滤、消毒四方面论述了场镇供水技术可行的办法，同时针对夏季汛期高浊度水提出了相关的解决方法。
关键词：场镇供水、优化混凝、浅池沉淀、超滤、纤维束过滤、消毒
水是人类生存最基本的条件，获得安全饮用水是人类的基本需求，事关群众的身心健康和正常生活。据世界卫生组织的资料,在发展中 国家，80%的疾病是由不安全的水和恶劣的卫生条件造成的，妇女儿童受危害最严重。要减少疾病、拯救生命，最行之有效的措施就是使所有人得到安全的饮用水。我国农村有3亿多人饮水不安全，高氟、高砷、苦咸、污染等水质问题已严重影响到群众身体健康，水量不足、季节性缺水、取水不便问题严重影响着群众的正常生活，解决饮水安全问题是农民的迫切需要。本文从传统工艺混凝、沉淀、过滤、消毒四方面分析了提高供水水质技术的方法，并针对性的提出了适合重庆市场镇供水技术的一些观点和看法。
1.提高场镇供水水质的必要性
据初步统计，农村自来水普及率尚不到40%，仅有14%的村庄有供水设施，而且用水器具质量和供水效率低，处理设施简陋，约有3.2亿农村人口饮水不安全，其中1.9亿人的饮用水有害物质含量超标，饮用高氟水6300万人，饮用高砷水230万人，饮用苦咸水3800万人，血吸虫病区饮水不安全人数达1100万人。
重庆地处西部，人均当地水资源量1651立方米，为全国人均值的2/3。同时，全市水资源时空分布不均，开发利用程度低，工程性缺水十分严重，三峡库区更是“守着长江仍喊渴”，农村饮水安全现状形势十分严峻。2004年，根据饮水安全评价指标体系现状调查结果，重庆市农村总人口2423.32万人，饮水不安全人口达到1341.21万人，占农村总人口的55.35%。随着经济的快速发展和城镇化步伐的加快，城镇生活污水和工业废水排放量越来越大，但处理水平和达标排放率都很低；农业生产中大量使用农药、化肥等，致使水体有害微生物、有机物、氨氮等超标严重，色、嗅、味感官性状差，且有逐渐恶化的趋势。直接饮用未经处理的污染水，对人体健康危害严重。饮用细菌严重超标的污染水会导致肠道疾病甚至急性传染病暴发，饮用有机污染严重的水会降低免疫力，致畸、致癌、致突变。
2.目前提高供水水质的方法简述
传统饮用水处理工艺主要有混凝、沉淀、过滤、消毒四个步骤，随着经济的快速发展和城镇化步伐的加快，原水水质受到不同程度的有机物污染、微生物污染、重金属污染等等，这就对目前常规工艺水处理方法提出了严峻的挑战。针对不同原水水质情况，在原有常规工艺基础上，提出了预处理，常规处理和深度处理三步法对受污染原水进行处理。根据目前我市原水水质情况，本文主要从强化常规处理出发，分别概述改进场镇供水的一些可能的方法。
2.1优化混凝技术
2.1.1混凝剂的选择及优化
水的混凝处理是常规给水处理系统中最常用的一种工艺，通常其主要作用是去除水中悬浮颗粒和胶体微粒，同时也可以去除水中一部分有机物，但去除有机物的效率不高且波动范围较大，这主要与水中有机物的种类、形态有关。目前给水处理工艺中常用的混凝剂是Al2（SO4）3、FeCl3、PFS（聚合硫酸铁）、PAC（聚合铝），由于水的pH值直接影响到混凝剂的水解形态和水中微粒的表面特性，不同混凝剂最佳pH范围也存在显著不同，进而影响到混凝效果，因此根据原水水质合理选择混凝剂，以及调整原水pH值来达到最佳混凝效果是值得注意的问题。
当混凝剂用量低时，获得较好混凝效果所发生的作用机理主要是电性中和、吸附架桥；而当混凝剂用量高时，获得较好混凝效果所发生的作用机理主要是吸附架桥、网捕沉淀。
2.1.2改善混凝水力条件
水力条件对混凝效果有重要影响。两个主要的控制指标是搅拌强度和搅拌时间。搅拌强度常用速度梯度G来表示。在混合阶段，要求混凝剂与废水迅速均匀的混合，为此要求G在500～1000s-1，搅拌时间t应在10～30s。而到了反应阶段，既要创造足够的碰撞机会和良好的吸附条件让絮体有足够的成长机会，又要防止生成的小絮体被打碎，因此搅拌强度要逐渐减小，而反应时间要长，相应G和t值分别应在20～70s-1和15～30min。为确定最佳的工艺条件，一般情况下，可以用烧杯搅拌法进行混凝的模拟试验。
2.2浅池沉淀技术
浅池沉淀理论：设斜管（斜板）沉淀池池长为L，池中水平流速为V，颗粒沉速为u0，在理想状态下，L/H＝V/u0。可见L与V值不变时，池身越浅，可被去除的悬浮物颗粒越小。若用水平隔板，将H分成3层，每层层深为H/3，在u0与v不变的条件下，只需L/3，就可以将u0的颗粒去除。也即总容积可减少到原来的1/3。如果池长不变，由于池深为H/3，则水平流速可增加的3v，仍能将沉速为u0的颗粒除去，也即处理能力提高倍。同时将沉淀池分成n层就可以把处理能力提高n倍。这就是20世纪初，哈真（Hazen）提出的浅池理论。
小间距斜板沉淀池技术是浅池技术的发展，由于斜板间距小，抑制了矾花沉降中的脉动干扰，加之沉淀距离小，矾花可快速沉淀水流阻力大，沉淀池中流量分布均匀，避免局部矾花泄漏，沉淀面积与排泥面积相等，大幅度提高了沉淀排泥负荷，有利于排泥，并且使沉淀池清水区上升流速可达到3.0~3.5mm/s，沉后水浊度可稳定保持在3NTU以下。
2.3新型过滤技术
2.3.1超滤膜技术
超滤是一种筛孔分离过程，在静压差为推动力的作用下，原料液中溶剂和小溶质粒子从高压的料液侧透过膜到低压侧，一般称为滤出液或透过液，而大粒子组分被膜所阻拦，使它们在滤剩液中浓度增大。超滤膜具有选择性表面层的主要因素是形成具有一定大小和形状的孔，聚合物的化学性质对膜的分离特性影响不大。
膜分离技术被称为“21世纪的水处理技术”，它不仅能有效去除水中的浊度、色度、硬度、天然有机物、藻类、细菌、病毒以及消毒副产物等，而且还具有处理效率高、工艺流程短、易控制、使用灵活、占地面积小等特点，成为替代传统处理工艺最有竞争力的技术。因此膜分离技术的研究和应用逐渐成为饮用水处理领域的热点。中国工程院院士李圭白提出了第三代饮用水工艺，它的核心特点就是利用了超滤技术，超滤膜技术被誉为绿色净水工艺，超滤出水浊度一般为0.1NTU左右，并与超滤前水的浊度基本无关。
2.3.2纤维束过滤技术
高效纤维过滤技术采用了一种新型的软填料―纤维束作为滤元，其滤料单丝直径可达几十微米甚至几微米，具有巨大的比表面积，而且过滤阻力较小，打破了粒状滤料的过滤精度由于滤料粒径不能进一步缩小的限制。微小的滤料直径，极大地增大了滤料的比表面积和表面自由能，增加了水中杂质颗粒与滤料的接触机会和滤料的吸附能力，从而提高了过滤效率和截污容量；由于纤维束可以完全放松清洗恢复性能，使过滤性能不随时间衰减；由于纤维束由纤维长丝制成，不掉毛且几乎不磨损，使滤料寿命达十年以上。
高效纤维过滤技术，成功地解决了纤维滤料在过滤和清洗过程中存在的各种问题。更好地发挥了纤维滤料的特长，实现了理想的深层过滤效应。
2.4消毒工艺
通常消毒方法可分为物理法和化学法。物理法包括加热、紫外线、或射线照射、分子筛等；化学法主要采用强氧化剂如氯气、二氧化氯、臭氧、高锰酸钾、氯胺、次氯酸钠等化学药剂。
长久以来，由于化学法具有容易实现、成本低的优点，所以使用较多，而液氯作为廉价的消毒剂有着最广泛的应用。但氯气是一种具有强烈刺激性的有毒气体，在运输和使用过程中易发生泄漏和爆炸。由于氯氧化性强，易与水中有机物发生反应，对消毒产生干扰，另外其反应产物卤代烃、氯仿、三卤甲烷、多氯联苯等物质对人畜有毒害，许多还是致死、致畸、致突变的“三致”物质。现在国际上许多国家和地方政府已限制氯及其衍生物的使用。我国一些地方的环保部门和劳动保护部门也对液氯的使用进行了控制。
细菌受紫外光照射后，紫外光谱能量为细菌核酸所吸收，使核酸结构破坏，从而达到消毒的目的。紫外线消毒速度快、接触时间短，反应快速、效率高，无需投加任何化学剂，不影响水的物理性质和化学成分，不增加水的臭和味，操作简单，便于管理，易于实现自动化，但是紫外线消毒无持续消毒作用，水中悬浮物浓度直接影响消毒效果。
二氧化氯是一种广谱型消毒剂，它对水中的病原微生物，包括病毒、细菌芽孢等均有较高的杀死作用。二氧化氯消毒处理工艺成熟，效果好。二氧化氯只起氧化作用，不起氯化作用，不会生成有机氯化物；杀菌能力强，消毒效力持续时间较长，效果可靠，消毒杀菌能力高于氯。
3.重庆市场镇供水技术改善方法
场镇供水技术的提高可以通过以上几种方法进行优化组合，在优化混凝的同时，选用较合适的沉淀和过滤工艺，并辅助以相应的消毒措施，让场镇居民喝上安全放心的自来水。
根据重庆原水水质特点，为了达到汛期高浊度水的出水标准，除进行以上优化组合外，同时还要有针对的对高浊度水进行处理，以下简要叙述目前的两种降低高浊度原水浊度的方法。
3.1高分子絮凝技术
一般认为絮凝过程是絮凝剂水解产物对水中胶体进行电中和使其脱稳,并通过吸附架桥或网捕作用使脱稳的胶体生成粒度较大的絮凝体，再通过沉淀与过滤进行分离去除。但是絮凝过程中的电中和、吸附架桥或网捕3种作用很难同时达到优化状态。
高效絮凝剂与高效助凝剂的电中和吸附架桥、网捕作用较同步地达到优化状态，形成了大而密实的絮凝体，絮体沉淀速度快，能明显提高固液分离效率。采用混凝剂与助凝剂复配投加并优化其絮凝反应条件对于高浊度水的处理是切实可行的。
3.2旋流沉砂技术
旋流沉砂设备是根据流体中地固体颗粒在除砂剃里旋转流动时地筛分原理制成的。在加以过滤装置组合而成的新型分离装置，当水流在一定的压力下从除砂水密度不同在离心力向心力共同作用下，使密度低的水上升，由出水口排出，密度大的砂由设备低部排出，沿水流共同上浮的个别微小颗粒再由第二级过滤装备过滤，从而达到除砂的目的。
4.结论及建议
本文主要从传统工艺混凝、沉淀、过滤、消毒四方面论述了场镇供水技术可行的办法，同时针对夏季汛期高浊度水提出了相关的解决方法。不同的原水需要根据水质、水量以及现场条件选择合理的工艺对以上工艺进行优化组合，为场镇居民提供安全优质的自来水。
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