现代城市给水处理技术的探讨

现代城市给水处理技术的探讨

曾健康

武汉江扬环境科技股份有限公司   

摘要：水是人类生存和发展的基础，是社会经济发展的重要物质基础。在日常生活中，人们的衣、食、住、行都离不开水，生活用水与工业生产、农业灌溉和国防建设息息相关。随着人类文明的进步和科学技术的发展，现代城市给水处理技术也在不断地发展。本文首先简要分析现代城市给水处理技术，随后详细阐述现代城市给水处理技术的应用，以供相关人士交流参考。

关键词：现代城市；给水；处理技术；探讨

引言：

自来水厂是城市供水系统中的一个重要组成部分，其生产工艺与普通工业生产相似。自来水厂可分为原水预处理、净水处理和供水三个主要阶段。近年来，我国城市给水处理技术已经进入了新的历史时期，主要表现为：城市给水处理工艺日趋完善、水厂建设规模越来越大、水处理技术更加先进，水厂管理更加科学。

一、现代城市给水处理技术

（一）混凝

混凝过程是利用水中某些胶体颗粒在一定的 pH值和药剂作用下，发生凝聚或絮凝反应而形成大分子沉淀物的过程，它是一种物理过程。混凝是去除水中胶体物质的一种手段。它包括混凝沉淀、混凝气浮等方法，混凝过程中，药剂和水中胶体颗粒的作用，首先是使胶体颗粒的体积减小，但同时也将颗粒表面的电荷也同时降低，从而使其具有一定的稳定性，防止在沉淀池中形成絮凝体。由于胶体颗粒表面带负电荷，在絮凝体形成过程中起着非常重要的作用。水中存在着许多比水轻的物质，这些物质很容易与胶体结合形成大分子沉淀物。而当水中存在大量水分子时，这种结合则更容易发生。

（二）沉淀

沉淀是自来水厂主要的工艺之一。自来水厂通过投加混凝剂使原水产生絮凝反应，然后利用沉淀池把絮凝体从水中分离出来，达到净化水质的目的。沉淀池主要由池体、池底和池壁组成，池底设排泥管，池底四周设有集泥坑，集泥管出口与出水口相接。沉淀池的进水管一般设在上层池底，以使上层水不断流入，保证下层水不进入上层池；出水管设在下层池底，进水管和出水管上都设有溢流堰，进水口和出水口的堰顶高程应一致，使两堰的出水口一致。

（三）过滤

过滤是指利用石英砂、活性炭等介质去除水中的悬浮物、胶体和有机物等物质，以保证水的洁净。过滤是自来水厂最常用的一种净水处理方法，分为重力过滤、砂滤和液下砂滤三种方式。目前，我国大多采用重力过滤方式，也有部分水厂采用砂滤的方式，也有一些水厂采用液下砂滤的方式。过滤方式按滤池内水流方向的不同，可分为上向流过滤和逆向流过滤两种方式。重力过滤一般采用单层滤池，即只有一层滤料，通常滤层高度为0.5m~1m，一般可采用天然砂砾和石英砂，滤料厚度为0.2~0.3m。砂滤具有构造简单、成本低、操作方便、管理方便等优点，但只能去除水中的悬浮物和胶体物质，对有机物和细菌等有害物质的去除效果差；液下砂滤在过滤过程中不需要清洗，操作方便，但出水浊度高，不能保证出水水质。一般来说，上向流过滤和逆向流过滤是一种简单的过滤方式，而液下砂滤则是一种复杂的过滤方式[1]。

（四）消毒

传统的自来水消毒是采用氯气消毒，这一方法有较好的消毒效果，但其产生的余氯含量低，仅为0.1~1.0 mg/L。由于余氯含量低，加上其使用对象多为城市管网末梢水，而管网中又存在着微生物、有机物等污染物，在管网末梢水与自来水接触的情况下，造成了二次污染。因此，需要对传统的自来水消毒工艺进行改进。近年来，人们逐渐意识到氯对人体健康的危害，因此采用了臭氧和二氧化氯作为自来水消毒新工艺。臭氧、二氧化氯作为水处理消毒新技术具有：对水体消毒效果好，能杀灭病毒、细菌、真菌等有害微生物；使用方便、成本低；无二次污染等优点[2]。

二、现代城市给水处理技术的应用

（一）聚合硫酸混凝剂的应用

聚合硫酸铝是一种无机高分子聚合物，分子量大，具有较强的吸附架桥能力和电中和及吸附架桥能力，对胶体及悬浮颗粒有较高的亲和力，并能将它们聚集成大颗粒而沉淀下来。由于其絮凝性能良好，使用方便，因此在给水处理中得到广泛应用。聚合硫酸铝具有处理速度快、处理量大、成本低、对设备腐蚀性小等优点。聚合硫酸铝的吸附架桥作用主要是依靠其大颗粒的表面能和电中和作用所致。PAC的水解产物中含有大量的活性官能团，其阳离子和阴离子同时具有极强的电中和能力，因而可以用 PAC来进行絮凝处理。因此， PAC是一种广泛应用于给水处理的高效混凝剂。

（二）生物絮凝剂的应用

生物絮凝剂是近年来发展起来的一种新型的无机高分子絮凝剂，它是以微生物细胞为载体，在细胞内合成并分泌到胞外，再利用无机离子进行混凝沉淀。生物絮凝剂对有机物、无机物等都有较强的吸附能力，因此在城市供水水质的净化方面，生物絮凝剂比传统无机絮凝剂有明显的优越性。例如在城市自来水中使用生物絮凝剂进行除浊，能大幅度地提高原水的浊度。但生物絮凝剂作为一种新型的无机高分子絮凝剂，其用量少、成本高，在我国还没有得到大规模的推广应用。但随着科学技术的不断发展和人们对生活用水质量要求的不断提高，生物絮凝剂将会有很好的发展前景

[3]。

（三）臭氧消毒技术的应用

臭氧具有极强的氧化性，能够杀死水中所有细菌、病毒、真菌和原虫。臭氧消毒是一种非常有效的新型消毒方式，它与传统的氯气消毒相比，具有不产生三致物质、灭菌效果好、可灭杀细菌繁殖体等优点，已被广泛应用于自来水厂。臭氧对细菌具有很强的氧化能力，在水中的溶解氧和温度分别为2×10-3 mol/L和8℃时，臭氧的氧化作用可以达到最佳程度。另外，臭氧在水中分解为氧气的速度很快，因此臭氧对藻类有很强的灭杀能力。由于臭氧在水中的溶解度较低，因此它无法对生物污染进行消毒，但其在水中具有较高的化学活性，可氧化许多有机物并产生具有强氧化性的自由基。此外，臭氧还可以抑制和杀灭水中的微生物，如在水中存在一些还原性物质如亚铁、铁等，也可与水中的有机物反应，生成相应的中间产物，如羟基自由基等。由于臭氧本身对人体有毒，在实际应用中需要注意以下几点：第一，臭氧对人体皮肤有强烈刺激性，对眼睛有很强刺激性。因此在使用臭氧时要戴好防护眼镜，防止对眼睛造成伤害。第二，由于臭氧的杀菌能力很强，因此在消毒时要控制好臭氧的浓度，不能过量地使用。第三，臭氧在消毒过程中会产生大量的三卤甲烷类化合物，其毒性相当于氯气的20倍，因此在使用臭氧消毒时要注意控制好浓度。第四，在臭氧消毒过程中会产生臭氧气体，因此要注意通风换气，保持室内空气新鲜。第五，由于臭氧的氧化性极强，因此对臭氧进行还原处理时也会对环境产生一定的污染。因此在使用臭氧消毒时要注意做好个人防护工作，比如在使用过程中要避免直接暴露于臭氧气体中，可将手套或口罩等与之隔离；在使用后要及时洗手，避免将细菌或病毒带到空气中。

（四）紫外线消毒技术的应用

紫外线消毒技术是利用特定波长的紫外线对水进行照射，从而杀灭水中的微生物。紫外线消毒技术在水处理中的应用有很多种方法，其中利用紫外光作为光源消毒的方法是最常见、应用最广泛的方法之一。紫外线消毒技术在20世纪80年代中期被引入国内，当时主要用于对水源进行净化处理，并无太多的实际应用。随着人们对水环境污染的日益重视和现代城市饮用水水质要求的不断提高，紫外消毒技术逐渐成为给水处理中不可或缺的一种重要处理方法。经过十多年来的发展，紫外线消毒技术在国内已逐渐被广泛应用于饮用水处理中。紫外线消毒技术作为一种新型的水质净化技术，具有设备简单、操作方便、投资少、运行费用低等特点，具有较高的应用价值。

三、结束语

随着经济的发展，水资源短缺问题日益突出，人们对水资源的开发利用日益重视，城市给水处理技术也面临着新的挑战。我国正处于工业化的中期阶段，经济快速增长，城市化进程加快，居民生活水平不断提高，给给水处理带来新的挑战和机遇。现代城市给水处理技术的不断进步和完善，必将进一步改善水质、节约水资源，并最终实现清洁生产、改善环境和人类健康。随着科技的进步和人们环保意识的提高，水处理技术将得到进一步发展。

参考文献：

[1]谢玉杰.城市给水处理技术的一些思考[J]. 2021.

[2]王睿.现代城市市政工程中的给排水设计研究[J].中国高新科技, 2021(000-023).

[3]李林娟.污水处理技术问题及处理方法探讨[J].中文科技期刊数据库(文摘版)工程技术, 2022(7):3.